JP2007529136A - 候補アクセスルータ能力の発見方法 - Google Patents

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Abstract

多数のアクセスシステムに存在するユーザ端末において候補アクセスルータ発見(CARD)情報を取り出す方法。CARD情報は、アクセスシステムのアクセスルータ間のIP制御プレーンで交換される。しかし、そのユーザ端末はIP制御プレーンをもたない。本発明に従えば、CARDプロトコル情報は、ユーザ端末とアクセスルータとの間でベアラサービスセットアップのために用いられる従来のプロトコルに対する拡張、或は、そのシステム特性の同報のために個々のアクセスシステムにより用いられる従来のプロトコルに対する拡張として、ユーザ端末に送信されるL2情報メッセージへと変換される。前者の場合には、変換されたCARD情報は現在のアクセスルータとユーザ端末との間のL2ベアラサービスで送信される。後者の場合には、変換された情報は個々のアクセスルータにより同報される。本発明はまた、無線アクセスルータと端末にも関する。

Description

本発明は、候補アクセスルータ能力の発見方法、アクセスルータ、及び端末に関する。
非特許文献1には、候補アクセスルータの発見(Candidate Access Router Discovery:CARD)についての背景が良く説明されている。CARDについて読者に慣れ親しんでもらうために、次の文章を非特許文献1から引用する。
無線ネットワークでは、移動体ノードは自分のアクセスルータをあちらこちらへと変更する必要がある、このハンドオーバを途切れなく行なうために、前もって、どこと接続するのかを知る必要がある。候補アクセスルータの発見方法が用いられて移動体ノードが接続可能なアクセスルータを発見する。全てのルータは等しい能力をもつことはなく、移動体ノードが自分が必要とするサービスをどこで獲得できるのかを決定することができるために、候補アクセスルータの発見方法が候補アクセスルータの能力を見出すのである。
図1は基本的な状況を図示している。移動体ノードMNが現在のアクセスポイントAPを介して現在のアクセスルータARと接続されている。AP1とAP2のカバレッジ領域はまた、MNの現在の場所をカバーしている。それで、AP1とAP2とに夫々サービスを行う2つの候補アクセスルータ(CAR)AR1とAR2とがある。CARDはIPアドレスとルータAR1とAR2の能力を解明する。AR3はCARではない。なぜなら、そのMNはAP3のカバレッジ領域にはないからである。アクセスポイントはそのサービスを提供するアクセスルータに接続している。アクセスルータはさらにIPネットワークに接続している。
移動体ノード(MN)はIPネットワークへの接続点を移動することのできるIPホストとして定義される。
アクセスルータ(AR)はアクセスネットワーク内にあり、1つ以上のAPに接続されるIPルータとして定義される。ARはMNへのIP接続を提供する。
アクセスポイント(AP)は、MNが有線ネットワークとのレイヤ2(L2)接続を獲得する無線トランシーバとして定義される。
移動体ノードMNはL2のビーコンを聴取して、CARに接続できる新しいアクセスポイントを突き止める。アドレス逆変換がAPのL2IDを、そのAPが接続されるCARのIPアドレスにマップするために必要である。CAR能力の発見は、MNの必要に最良のサービスを行なうようなARを選択することを可能にする。能力の情報はターゲットアクセスルータ(TAR)選択アルゴリズムへの入力として用いられる。その能力とは、例えば、機密保護機能、利用可能バンド幅、アクセス費用、QoSサービスなどである。
CARDとともに実施されるいくつかの特徴とは、ロードバランシング、最小コストでの呼発信、資源を消費するアプリケーションである。その能力の情報に基づいて、移動体ノードが最小の負荷でARを選択し、このようにしてAR間の負荷をバランスすることに助けとなり、或は、新しいルータがアクセス価格に基づいて選択され、最も安価な可能性のあるサービスを得ることができる。
資源を消費するアプリケーションは広いバンド幅とおそらくはQoSサポートを要求する。CARDがあれば、適切なARが見出される。
非特許文献2に記載のCARDプロトコルはIPレイヤプロトコルであり、これによりMNとARとの間の、また、個々のARの間でのシグナリングが可能になりCAR情報を取得する。そのシグナリングはNMも統合されたものであるかもしれないし、ネットワークがアシストするものであるかもしれない。MNが統合したモードでは、MNがCARDプロトコルを実行する。ネットワークがアシストするモードでは、CARDは現在のARで実行される。
CARDプロトコルは、MNが新しいAPを発見する一方、L2ビーコンを聴取しているときに開始される。そのメッセージの形式はそのメッセージが送信されるインタフェースに依存する。MN−ARインタフェースはICMP(インタフェース制御メッセージプロトコル:Internet Control Message Protocol)メッセージを使用するか、或は、他のICMPメッセージの上に載せられる。AR−ARインタフェースとAR−CARDサーバとはUDP(ユーザ・データグラム・プロトコル)を転送機構として用いる。
これで、非特許文献1の引用を終える。
交換されるメッセージは図2に示されている。ユーザ端末1はCARD要求メッセージ3により現在のアクセスルータ2からのCARD情報を要求する。現在のアクセスルータはCARD応答メッセージ4で返答する。もし、要求された情報が現在のアクセスルータで確立されたCARテーブルにないなら、このアクセスルータは、ユーザ端末に送信前に候補アクセスルータからの情報を要求しなければならない。それ故に、現在のアクセスルータはAR−AR CARD要求5を候補アクセスルータ6に送信し、そのルータはAR−AR CARD応答7で応答する。この方法により、ユーザ端末は、アクセス選択処理に入力されるものである候補アクセスルータ情報(IPアドレスとアクセスルータ能力)を取得する。CARDメッセージの内容(サブオプション)は、
CARD要求:L2 ID,プリファレンス,要求
CARD応答:L2 ID,能力コンテナ,IPアドレス
である。
ペイビ・カンカアンペイイ(Paivi Kankaanpaa)著、「候補アクセスルータの発見(Candidate Access Router Discovery)」、ヘルシンキ工科大学、通信ソフトウェア・マルチメディア研究所(Helsinki University of Technology, Telecommunications software and multimedia laboratory)、2003年5月28日 パット・カルホウン、ジェームス・ケンプ(Pat Calhoun, James Kempf)著、「コンテキスト転送、ハンドオフ候補の発見、及びドーマントモードでのホスト警告(シーモビィ)(Context Transfer, Handoff Candidate Discovery, and Dormant Mode Host Alerting(seamoby))」、2003年10月16日、http://www.ietf.org/html.charters/seamoby-charter.html
現在の移動体ユーザ端末の大部分は、IP制御プレーンをもたず、それ故に、CARD情報を利用して新しいアクセスポイントや新しいアクセスルータを選択したり、あるアクセスネットワークから別のアクセスネットワークへと接続を移動させることができない。また、今日のアクセスネットワークの多くは、UMTS、CDMA2000、GPRSやEDGEのようなGSMを基礎とするネットワークの間では、IP制御プレーンを欠いている。本発明は、この種の端末、特に、UTRANインタフェースとWLANインタフェースとをもつデュアルスタックユーザ端末に関するものである。また、本発明はCARDプロトコルをサポートし、IP制御プレーンを欠いたネットワークに接続されるアクセスルータに関するものである。
今日のデュアルスタックユーザ端末の別の欠点は、それらの端末が種々のアクセスネットワークへと向かうそのインタフェース全てを介して各アクセスネットワークからのL2ビーコンを受信するために聴取をしなければならないことである。前記ビーコンは、ユーザ端末が他のアクセスネットワークの存在に注意を払うために用いられる。全てのインタフェースを介した聴取は、端末の電池を消耗させる。
発明の要約
本発明は、今日のユーザ端末の欠点を取り除くか、或はその大部分を軽減し、これによりIP制御プレーンをもたないユーザ端末が無線ネットワークのアクセスルータ間のIP制御プレーンでシグナリングされる候補アクセスルータ発見情報(CARD情報)を取り出すことを可能にすることを主要な目的としている。その取り出されたCARD情報は、その機能がユーザ端末のもつ要求を最も良く満たす候補アクセスルータを選択するために用いられる。
本発明の別の目的は、変換されたCARD情報を、IP制御プレーンを欠く現存の端末と将来の端末とに、また、IP制御プレーンを欠くが本発明に従うアクセスルータに接続される現存のアクセスネットワークと将来のアクセスネットワークとにシグナリングすることを可能にすることである。
この目的は、請求項1に記載された方法の工程を用いて達成される。L3でのCARDプロトコル情報はL2情報メッセージへと変換される。そのL2情報メッセージは、ユーザ端末とアクセスルータとの間でセットアップされたベアラサービスのために用いられる従来のプロトコルに対する拡張か、或は、そのシステム特性を同報する個々のアクセスシステムにより用いられる従来のプロトコルに対する拡張としてユーザ端末に送信される。前者の場合には、変換されたCARD情報は現在のアクセスルータとユーザ端末との間のL2ベアラサービスで送信され、後者の場合には、その変換された情報はL2レベルで各アクセスルータにより同報される。
請求項2に従う発明により得られる利点は、アクセスルータからL2で従来のようにビーコンが送られるように、ただわずかな変更がプロトコル情報になされることが必要なだけである点にある。
請求項3に従う発明により得られる利点は、候補アクセスネットワークにおいてアクセスルータから発信されるCARD情報が1つでかつ同じインタフェース、即ち、現在のアクセスルータに対するインタフェースによりユーザ端末によって受信される点にある。
請求項7に従う発明により得られる利点は、ユーザ端末は短期間だけその全てのインタフェースを聴取してユーザ端末の必要に最も良く適合するアクセスを決定するので、電池の消耗が著しく低減される点にある。次に、最善のアクセスルータへのアクセスが確立され、ユーザ端末は、アクセスが確立された1つを除き全てのアクセスネットワークとのインタフェースの動作を停止する。
図3にはユーザ端末1が示されており、広域セルラネットワーク9と無線ローカルエリアネットワーク9(WLAN)のカバレッジ領域に位置している。これらネットワークは両方ともIPバックボーンネットワーク10に接続されている。候補アクセスルータ6はWLANをIPバックボーンネットワークに接続し、現在のアクセスルータ2はセルラネットワーク8をIPバックボーンネットワークに接続している。
ユーザ端末は2つのインタフェース11、12をもつダブルスタック端末であり、これら2つのインタフェースにより、その端末はWLANと広域セルラネットワークと夫々通信を行なうことができる。端末はレイヤ2ゲートウェイ(L2GW)13を介して現在のアクセスルータに接続される。
WLANのアクセスルータ6は多くのアクセスポイント14をもつが、説明を明瞭簡単にするために1つだけが示されている。
CARDプロトコルを用いて、現在のアクセスルータはCARD情報をその隣接するアクセスルータと交換する。現在のアクセスルータにより受信されるCARD情報は、不図示のCARDリストに格納される。CARDプロトコルのシグナリングは線15により模式的に示されている。
本発明の第1の実施例に従えば、現在のアクセスルータがその隣接するアクセスルータから収集したCARD情報が対応するL2情報に変換され、その後、そのL2情報はユーザ端末に、ユーザ端末と現在のアクセスルータとの間のベアラサービスによりセットアップされる従来のプロトコルへの拡張であるメッセージでシグナリングされる。拡張であるメッセージはもちろんユーザ端末により理解されねばならない。変換されたCARD情報が一度ユーザ端末により受信されたならば、その情報は不図示のTAR選択アルゴリズムによるアクセス選択のために用いられる。
上記のことを実施するために、現在のアクセスルータはIPを基礎とするCARD情報をL2を基礎とする情報に変換する変換器16を有する。L2を基礎とする情報はL2エンティティ17に転送され、次に、そのエンティティはその情報をL2GWに送信する。L2GWはシグナリングとベアラサービスセットアップのためにL2機能を備え、また、ベアラサービスセットアッププロトコルにより用いられる従来のシグナリングメッセージとそれに加えて変換されたCARD情報を受信し、これをサービス品質(QoS)マネージャ19に転送するL2エンティティ18を有している。そのマネージャは従来の方法でユーザ端末に対するベアラサービスをセットアップする。本発明に従えば、QoSマネージャはまた、L2エンティティから変換されたCARD情報をフェッチし、これを広域セルラネットワークによりQoSマネージャ20を備えたユーザ端末に転送する。従来のプロトコルメッセージを理解することに加えQoSマネージャ20はさらに、変換されたCARD情報に関するプロトコル拡張を理解する手段21が備えられている。
アクセスルータ6、2におけるCARD処理或は状態は22、23で示されている。
具体的な実施形としては、広域セルラネットワークはUMTSである。L2GWと現在のアクセスルータはGGSNノード(ゲートウェイGPRSサポートノード)では同じ場所に設置されている。L2GWはUMTSシグナリングとUMTSベアラサービスを提供する。L2エンティティ17、18は、例えば、光ケーブルと破線により模式的に示されているオープンインタフェースを用いて相互接続されると良い。QoSマネージャ19、20により用いられるUMTSプロトコルは、CARD機能に関係する拡張、即ち、アドレス逆変換とCAR能力の発見とをもつ。
進化したWCDMAネットワークでは、L2GWネットワークノード3とアクセスルータ2は同じ場所にあり、結合した形の無線ネットワーク制御局RNCである。
将来の実施形では、L2GWと現在のアクセスルータは物理的にもまた論理的にも図3に示されているように分離されるかもしれない。
本発明のこの実施例では、ユーザ端末はその広域セルラネットワークインタフェース12においてのみ聴取を行い、そこでL2レイヤでの従来のプロトコルメッセージに加え、現在のアクセスルータ2がCARDプロトコルの助けを得て通信することができる全ての候補アクセスルータについてのCARD情報を受信する。特に、ユーザ端末はそのWLANインタフェース11を起動してWLANアクセスルータ6の存在や能力についての情報を取得する必要はない。即ち、そのような情報とともに他の全ての候補アクセスシステムからの情報はインタフェース12で受信される。従って、そのユーザ端末の電池の消耗は低減する。もし、ネットワークにおけるアクセスルータが自分の能力についてのアドバタイズメントを同報しないように構成されるなら、エアインタフェースによるシグナリングは低減する。
各アクセスルータは変換されたCARD情報を送信できることが要求されるので、そのルータと関係するアクセスポイント14には、L2エンティティ24、変換器25、QoSマネージャ26とが備えられなければならない。
エアによるシグナリングを低減するために、変換されたCARD情報は、現在のアクセスルータが行なうよりもユーザ端末の必要により適切に適合した能力を提供する候補アクセスルータがあるときだけ、そのユーザ端末に転送される。このことを成し遂げるために、ユーザ端末には、その端末が現在接続されているアクセスルータにより提供されるCARD機能をもつ候補アクセスルータにより提供されるCARD機能を評価し、その評価が現在のアクセスルータのCARD機能よりも良好なCARD機能をもつ候補アクセスルータがあることを示す場合にのみ、レイヤ2の変換されたCARD情報の送信を開始する手段27が備えられる。その場合には、前記手段は対応するCARD情報を送信するように適合される。
現在のアクセスルータの運用者はユーザ端末に送信されるCARD情報をフィルタしても良く、例えば、駆動されるネットワークのアクセスルータに関係するCARD情報を、その運用者或はその運用者が協力するパートナーだけに転送しても良い。
図4には、本発明の第1実施例における呼フローシーケンスの例が示されている。
図5には、本発明の第2実施例が示されている。この実施例では、たいていのアクセス技術(特に、無線とイーサネット(登録商標))の同報能力を利用する。第1の実施例のように、第2の実施例ではユーザ端末にIP制御プレーンを要求しない。特に、先に検討したCARDプロトコルの拡張を含むCARD応答メッセージはそこに挿入されたCARD情報を伴っており、そのメッセージはL2情報に変換され、従来の同報されるシステム情報に加えて同報される。拡張されたプロトコルに挿入された情報は、候補アクセスシステムのアクセスポイントで同報される。
なお、IP制御プレーンのシグナリングはユーザ端末に変換されたCARD情報を転送するために用いられない。そのユーザ端末はこの情報を候補アクセスシステムからの同報送信において受信するが、一方、そのユーザ端末は現在のアクセスルータに接続されている。そのユーザ端末はそれ故に、その全てのインタフェースで聴取を行い、候補アクセスシステムから同報される送信を監視しなければならない。
同報される情報は、両端に矢のついた光のフラッシュのような印で象徴的に示されている。点線で示されている光のフラッシュは、例えば、第4世代(4G)のアクセスシステムのような不図示の第3のアクセスシステムから発信されたものであり、それは、付加的なインタフェース28を介してユーザ端末で受信される。
第2実施例による主要な利点は、ユーザ端末が全ての候補アクセスシステムからのCARD情報を受信し、この情報をターゲットアクセスルータ選択のアルゴリズムへの入力として用いる点にある。それ故に、ユーザ端末の必要に最も良く対応するアクセスシステムがアクセスシステムとして選択される。そのアクセスシステムへのユーザ端末の次の接続はそれ故に、最良のアクセスシステムへのアクセスとなろう。言い換えると、次のようなシナリオは回避される。即ち、(1)最初に、その端末が第1のアクセスシステムのアクセスルータに接続し、その後、(2)このアクセスルータがそのCARD情報を端末に送信し、それから(3)その端末のアクセス選択アルゴリズムは受信したCARD情報と第1のアクセスシステムの能力とを比較し、そのユーザ端末の必要に最も良く対応した第2のアクセスシステムがあることを見出し、最後に(4)その端末が第2のアクセスシステムのアクセスルータに接続するというシナリオである。
その端末が一度、選択されたアクセスシステムに接続されたなら、それはその全てのインタフェースで聴取を続け、受信した変換されたCARD情報をそのアクセス選択アルゴリズムに入力する。そのアルゴリズムは定期的にアクセス選択を実行する。
利点のある本発明の第3の実施例は、第1の実施例と第2の実施例との組み合わせである。まず、ユーザ端末は、その全てのインタフェースで同報されたCARD情報を聴取し、最良の候補アクセスルータを選択し、対応するアクセスシステムに接続する。これは、電池の消費が激しいとき、迅速で短い手順である。これで、第2の実施例/動作の態様を終了させる。それ以後、ユーザ端末は、選択されたアクセスネットワークに対するもの以外の全てのそのインタフェースの動作を終了させ、拡張されたUMTS或は対応するプロトコルを用いて現在のアクセスルータに対する接続を介して、ユーザ端末がどの候補アクセスルータに対して聴取しているのかに従って、第1の実施例/動作の態様を開始する。このモードでは、電池の消耗は小さい。第3の実施例は、最良のアクセスルータへの即時的なアクセスを保証する。
CARDの概念を図式的に示す図である。 現在のARと候補ARとの間と、ユーザ端末と現在のARとの間でのCARDメッセージ交換とを図式的に示す図である。 本発明の第1実施例のネットワークを示す図である。 呼フローシーケンスである。 本発明の第2実施例のネットワークを示す図である。

Claims (9)

  1. 夫々にアクセス技術を備え、夫々に関係するアクセスポイントではアクセスルータを備えた複数の無線ネットワークを有し、前記アクセスルータはIP制御プレーンでCARDプロトコルを用いてCARD情報を交換するマルチアクセスシステムに存在するユーザ端末における候補アクセスルータ能力の発見情報(CARD情報)を取り出す方法であって、
    CARDプロトコル情報をレイヤ2情報メッセージに変換し、
    少なくともレイヤ2無線サービスにおける各無線ネットワークの前記変換されたCARDプロトコル情報を前記ユーザ端末に送信することを特徴とする方法。
  2. 各無線ネットワークにおいて前記変換されたCARDプロトコル情報を同報することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記ユーザ端末が現在接続されている現在のアクセスルータから前記変換されたCARDプロトコル情報を送信することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記ユーザ端末の必要に適合する、前記現在のアクセスルータにより提供された能力よりも良好な能力を提供する候補アクセスルータがあるときのみに、前記CARD情報を送信することを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 夫々にアクセス技術を備え、夫々に関係するアクセスポイントではアクセスルータを備えた複数の無線ネットワークを有し、前記アクセスルータはIP制御プレーンでCARDプロトコルを用いてCARD情報を交換するマルチアクセスシステムに存在するユーザ端末における候補アクセスルータ能力の発見情報(CARD情報)を取り出す方法であって、
    前記ユーザ端末では、
    最初に、レイヤ2情報に変換された同報されたCARDプロトコル情報を各無線ネットワークにおいて聴取する工程と、
    次に、前記ユーザ端末の要求に最も良く合致する能力を提供する無線ネットワークを選択する工程と、
    前記現在のアクセスルータとなる前記アクセスルータに対する無線接続を確立することにより、前記ユーザ端末を前記選択された無線ネットワークのアクセスルータに接続する工程と、
    最後に、同報された変換されたCARDレイヤ2情報に対する聴取を停止し、代わりに前記確立された無線接続で前記現在のアクセスルータから送信された変換されたCARDレイヤ2情報を聴取する工程とを有することを特徴とする方法。
  6. 前記ユーザ端末は、UMTSネットワークのアクセスルータに接続されたデュアルスタックのUMTS/WLAN端末であり、
    UMTSシグナリングプロトコルをCARDプロトコル情報で拡張し、
    前記プロトコル拡張に、前記現在のアクセスルータが前記CARDプロトコルを用いることにより隣接アクセスルータから収集した情報を挿入することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。
  7. IP制御プレーンにおいてCARDプロトコルを用いて同じ或は1つ以上の異なる無線ネットワークに属する隣接アクセスルータの能力についての情報を交換するためのプロトコルとインタフェース手段(15,22,23)が備えられた無線ネットワークの無線アクセスルータであって、
    前記IP制御プレーンにおけるCARDプロトコル情報を対応するレイヤ2情報に変換する変換器(16)を有し、
    前記隣接アクセスルータは、マルチアクセス環境においてユーザ端末がアクセスするための候補であることを特徴とする無線アクセスルータ。
  8. 前記端末が現在接続されている前記アクセスルータにより提供されるCARD機能をもつ候補アクセスルータにより提供されるCARD機能を評価し、前記現在のアクセスルータよりも良好なCARD機能をもつ候補アクセスルータが存在することを前記評価が明らかにする場合にのみ、レイヤ2に変換されたCARD情報の送信を開始する手段(27)をさらに有し、
    その場合に、前記手段は前記対応するCARD情報を送信するよう適合されていることを特徴とする請求項7に記載の無線アクセスルータ。
  9. 請求項7に記載のアクセスルータが接続されたアクセスネットワークを有するマルチアクセス環境において使用する、送受信を行なう通常の手段を備えた、IP接続プレーンを欠いた端末であって、
    レイヤ2において送信される変換されたCARD情報に関係するプロトコル拡張を認識する手段(21)を有することを特徴とする端末。
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