JP2007529182A - Ｇｒｅフレーム中の上位レイヤパケットまたはフレーム境界の情報の提供 - Google Patents

Abstract

パケット・データ・サービス・ノード（ＰＤＳＮ）は、公衆データ・ネットワーク（例えばインターネット）から受信したアプリケーションＩＰパケットからユーザ・データを取り出し、随意でポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）フレームの中に入れ、次にワイヤレス通信ネットワーク内の以後の送信のため、アプリケーションＩＰパケット・データまたはＰＰＰフレーム・データを、１個または複数の汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームの中にカプセル化する。ＰＤＳＮはさらに、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームが、関連するＧＲＥフレームの中で終了するかどうかを示すアプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報を、各ＧＲＥフレームの中に挿入する。パケット制御装置（ＰＣＦ）や基地局コントローラ（ＢＳＣ）などの他のネットワーク・ノードは、フラグメンテーション情報を解釈し、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの境界を確定することができ、ネットワーク効率を改善するためにこの情報を使用することができる。

Description

本発明は、一般にワイヤレス通信ネットワーク分野に関するものであり、その中でも特にネットワーク・ノードにデータ・パケットの境界を伝達する方法に関するものである。

第三世代（３Ｇ）ワイヤレス通信ネットワークは、携帯電話ユーザにインターネットなどのパケット・データ・ネットワークへのワイヤレス・アクセスを提供する。インターネットのアプリケーションとサービスの多くは、かつては固定端末ユーザだけが利用できたが、現在はワイヤレス通信ネットワーク経由で携帯電話ユーザが利用できるようになりつつある。リアルタイム・ストリーミングによるビデオおよび音楽、オンライン双方向型ゲーム、テキスト・メッセージング、電子メール、ウェブ閲覧およびＩＰ音声（ＶｏＩＰ）、あるいはＰｕｓｈ−ｔｏ−Ｔａｌｋ（「ウオーキートーキー」機能）などのサービスは、ワイヤレス・ネットワーク経由で携帯電話ユーザに現在提供されているサービスの例のごく一部である。

これらのサービスは、パケット交換データ転送を特徴とする。そこでは、データはパケットと呼ばれる論理ユニットの中にカプセル化される。そのパケットは、送信元アドレスと送信先アドレスを含み、１つまたは複数のネットワーク中のノードを経由して、送信元から送信先へ送られる。多くのデータ・パケットを、共用のワイヤレス・トラヒック・チャネル上に同時に伝送でき、各移動機は自分宛のデータ・パケットだけを回収する。データ転送のこのモードは、早い世代のワイヤレス音声の従来の回線交換の枠組みと区別される。回線交換では、ワイヤレス・トラヒック・チャネルは各個別の電話の呼処理または音声会話に占有されていた。パケット交換データ転送は、回線交換データ転送より一般に柔軟性があり、ネットワーク・リソースの効率的な利用を可能とする。

現代のワイヤレス通信ネットワーク標準によれば、ネットワーク内のパケット・データ・サービス・ノード（ＰＤＳＮ）は、インターネットなど外部のパケット交換データ・ネットワークと接続し、これらの外部ネットワークとワイヤレス・システムの無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）との間で、パケット・データ通信を行う。ＲＡＮ内では、基地局コントローラ（ＢＳＣ）が、ＰＤＳＮから転送されるパケット・データを最終的に受信し、１局または複数の無線基地局と無線連絡している個別の移動機にそれを送信する。また、パケットは、逆方向の移動機から外部ネットワーク・ノードへも伝達される。

ＰＤＳＮのワイヤレス・ネットワーク側では、ポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）がＰＤＳＮと移動機との間で確立される。このプロトコルおよびそれより上位のレイヤはどれも、ＲＡＮにトランスペアレントである。換言すると、ワイヤレス・ネットワーク内では、アプリケーションＩＰ（または上位ＩＰレイヤ）パケットとパケット境界の明示的な概念はなく、切れずにつながったオクテットのストリームだけがある。ワイヤレス・ネットワーク内の経路選択制御およびサービス品質（ＱｏＳ）要件の達成を容易にするため、ＰＤＳＮはオクテット・ストリームを１個または複数の汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームの中にカプセル化する。これらのＧＲＥフレームは、ワイヤレス・ネットワーク内のノード間の、リンクレイヤまたはネットワークレイヤでの通信に対する上位プロトコルであり、IPリンク（下位IPレイヤ）でもよい。ＰＤＳＮは、多くの場合１個のＧＲＥフレームの中に１個のアプリケーションＩＰパケットを包み込むことができ、それゆえＢＳＣは、アプリケーションＩＰパケットの境界を暗黙裡に推測することができる。

しかし、他の場合では、アプリケーションＩＰパケットは、いくつかのＧＲＥフレームの中に分割または断片化されることがある。アプリケーションＩＰパケットが２個以上のＧＲＥフレームの中に分割される（ＧＲＥフラグメンテーションとして知られている）とき、ＢＳＣ（および間にあるネットワーク・ノード）は、どこにアプリケーションＩＰパケットの境界があるかを推測する直接的な方法を持たない。ＢＳＣは、ＰＰＰパケットで運ばれるパケットのＰＰＰパケット境界およびＩＰパケット境界を検出するため、オクテット・ストリームを覗き見ることができるが、オクテット・ストリーム内のあらゆるオクテットの処理を必要とする。ＩＰセグメンテーションを避けるため、ＧＲＥフラグメンテーションを使用してもよい。ＩＰセグメンテーションは、ＧＲＥフレームをカプセル化しているＩＰパケットが、ＲＡＮ内のいずれかのリンク（換言すると、ＰＤＳＮとＢＳＣまたは介在するノードとの間）の最大フレーム長（ＭＴＵ）を超えると起こる。ＩＰセグメンテーションは、大きなＩＰパケットを小さなパケットに分割し、それぞれのパケットがＭＴＵ内に収まるようにすることを意味する。ＩＰセグメンテーションは、カプセル化されたＧＲＥパケットおよびその中にカプセル化されたアプリケーションＩＰパケットが受信エンティティで復元される前に、分割されたＩＰパケットの再組み立てを必要とる。ＲＡＮの構成とＲＡＮのノードのアーキテクチャにより、セグメンテーションと再組み立てはいくつかの段階で行ってもよい。

多くの場合、ＢＳＣまたは他のネットワーク・ノードがアプリケーションＩＰパケット境界情報を取得できれば、ネットワーク効率は改善される。例えば、ＢＳＣから移動機へデータを送信中にバッファ・オーバフローまたは他の回復不能なエラーが発生すれば、対応するアプリケーションＩＰパケット中の全データを廃棄すべきである。パケット内の残りのデータを送信することは、移動機はパケットを再組み立てすることはできないので、単に空間リソースを浪費することになる。アプリケーションＩＰパケット境界の知識が必要とされるのは、フレーム化がＢＳＣで行われるブロードキャスティング・データなどのある種のアプリケーション、またはＱｏＳ要件を達成するためまず優先パケットを送信しているときなどの、アプリケーションＩＰパケットがエア・インタフェース上を順序がバラバラで送信されるアプリケーションである。しかし、ＧＲＥヘッダは、ＧＲＥフレームが全部のアプリケーションＩＰパケットを運んでいるかどうか、またはアプリケーションＩＰパケットが２個以上のＧＲＥフレームの間に分割されているかどうかを識別するためのいかなる対策も含んでいない。

ワイヤレス・ネットワークのすみからすみまで送信するため、アプリケーションＩＰパケット（またはＰＰＰフレーム）の中にあるユーザ・データをＧＲＥフレームの中にカプセル化する時、どのＧＲＥフレームがアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの終端部を成すかを表示するフラグメンテーション情報が挿入される。送信先ノード（または介在するノード）がＧＲＥフレームを受信するとき、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの境界を、フラグメンテーション情報を解釈することにより確定することができる。この情報は、ネットワーク効率を向上するために使用できる。

実施形態の１つでは、本発明は、パケット・データ・サービス・ノード（ＰＤＳＮ）、パケット制御装置（ＰＣＦ）、および基地局コントローラ（ＢＳＣ）を含むワイヤレス通信ネットワークにおいて、ユーザ・データを収容するアプリケーション・インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットの境界を示す方法に関するものである。アプリケーションＩＰパケットはＰＤＳＮで受信される。アプリケーションＩＰパケットから取り出されたユーザ・データは、１個または複数の汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームの中にカプセル化される。アプリケーションＩＰパケットがそのＧＲＥフレーム中で終了するかどうかを示すフラグメンテーション情報は、各ＧＲＥフレームの中に含まれる。

別の実施形態では、本発明は、ワイヤレス・ネットワーク中の送信元ノードから送信先ノードへ、ユーザ・データおよび関連する論理境界情報を伝達する方法に関するものである。論理境界を持つユーザ・データは、送信元ノードに一時保留される。ユーザ・データは、２つ以上のデータ構造の中にカプセル化される。論理境界を表示するフラグメンテーション情報は、少なくとも１つのデータ構造に含まれている。その２つ以上の下位ネットワーク・レイヤのデータ構造物は、次に送信先ノードに送信される。

別の実施形態では、本発明は、ワイヤレス・ネットワークの受信ノードでユーザ・データに関連する論理境界を確定する方法に関するものである。ユーザ・データを収容する少なくとも１個の汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームが、ワイヤレス・ネットワークの送信ノードから受信される。その少なくとも１個のＧＲＥフレームは、ユーザ・データとフラグメンテーション情報を抜き出すため、カプセルを外される。フラグメンテーション情報は、論理境界を確定するため解釈される。論理境界情報は、次に以後のユーザ・データ送信を制御するため使われる。

図１は、一般に数字１０により表される例示的なワイヤレス通信ネットワークを示す。ワイヤレス通信ネットワーク１０は、ＣＤＭＡネットワーク、ＷＣＤＭＡネットワーク、ＧＳＭ／ＧＰＲＳネットワーク、ＥＤＧＥネットワーク、またはＵＭＴＳネットワークなどのあらゆる種類のワイヤレス通信ネットワークでよい。１つの例示的実施形態では、ネットワーク１０はアメリカ電気通信工業会（ＴＩＡ）が公表しているｃｄｍａ２０００ １ｘＥＶ−ＤＶ標準に基づいているが、本発明はそのような実装に限られない。ここで、ネットワーク１０は、１台または複数の移動機１２と別の移動機１２、公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）１４、サービス総合デジタル・ネットワーク（ＩＳＤＮ）１６、インターネットなどの公衆データ・ネットワーク（ＰＤＮ）１８のうちの少なくとも１つと通信接続する。この機能を提供するため、ネットワーク１０は、パケット・コア・ネットワーク（ＰＣＮ）２２およびＩＳ−４１ネットワーク２４に接続されている無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）２０を含む。

ＲＡＮ２０は、通常１台または複数の基地局コントローラ（ＢＳＣ）２６を含み、各基地局コントローラは、Ａ−ｂｉｓインタフェースを介して１局または複数の無線基地局（ＲＢＳ）２８に接続されている。各ＲＢＳ２８（当業界では送受信基地局装置またはＢＴＳとしても知られている）は、移動機１２との無線通信を利用可能にする変調器／復調器、ベースバンド処理装置、無線周波数（ＲＦ）電力増幅器、アンテナなどの送受信リソース（図に表されていない）を含む。ＢＳＣ２６とＲＢＳ２８の組み合わせで基地局（ＢＳ）３０を形成する。所与のＢＳＣ２６は２台以上のＢＳ３０に属してもよいことに注意のこと。運用中、ＢＳ３０は順方向リンクチャネル上で移動機１２に制御データおよびトラヒック・データを送信し、逆方向リンクチャネル上で移動機１２から制御データおよびトラヒック・データを受信する。

ＢＳＣ２６は、パケット制御装置（ＰＣＦ）３２経由でＰＣＮ２２に通信接続されている。ＢＳＣ２６は、ユーザ・トラヒックを運ぶＡ８インタフェースおよび信号を運ぶＡ９インタフェースを介してＰＣＦ３２に接続する。ＰＣＦ３２は、ＢＳ３０とＰＣＮ２２間のデータ・パケットの一時保留と中継を管理する。当業者なら分かるように、ＰＣＦ３２は、ＢＳＣ２６の一部でもよいし、別のネットワーク・エンティティでもよい。

ＰＣＮ２２は、パケット・データ・サービス・ノード（ＰＤＳＮ）３４、ホーム・エージェント（ＨＡ）３６、およびユーザ認証・権利認証・精算（ＡＡＡ）サーバ３８を含む。ＰＣＮ２２は通常、マネージドＩＰネットワーク４０を通してＰＤＮ１８に接続する。マネージドＩＰネットワーク４０は、ネットワーク１０の管理下で運用される。ＩＰネットワーク４０は、Ｐｉインタフェースあるいは別の業界標準である伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）などのパケット・データ通信プロトコル経由でＰＤＮ１８に接続する。代わりに、ＰＣＮ２２は、インターネットなどのＰＤＮ１８に直接接続してもよい。

ＰＤＳＮ３４は、パケット経路選択サービス、ルーティング・テーブルの維持、および経路発見機能を提供する。ＰＤＳＮ３４はさらに、認証された移動機１２にアドレス・プールの中からＩＰアドレスを割り当て、携帯電話ユーザ向けに無線−パケット（Ｒ−Ｐ）インタフェースおよびポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）セッションを管理する。ＰＤＳＮ３４は、ネットワーク・ビジタの登録とサービス提供のためにフォーリン・エージェント（ＦＡ）機能も提供し、ＡＡＡサーバ３８と認証手続きを開始する。ＰＤＳＮは、ユーザ・トラヒック用のＡ１０インタフェースおよび信号用のＡ１１インタフェースを介してＰＣＦ３２と通信接続される。ＨＡ３６は、移動ＩＰ登録を認証するため、並びにパケット・トンネリングおよび他のトラヒック・リダイレクト機能を提供するのに必要な現在の位置情報を維持するため、ＰＤＳＮ３４と連動して働く。ＡＡＡサーバ３８は、ＰＤＳＮ３４にユーザ認証・権利認証・精算サービスを提供する。

ＢＳＣ２６は、ＲＡＮ２０をＩＳ−４１ネットワーク２４にも通信接続する。ＩＳ−４１ネットワーク２４は移動通信交換局（ＭＳＣ）４２を含み、ＭＳＣ４２は加入者の位置およびプロファイル情報を得るため、ホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）４４およびビジタ・ロケーション・レジスタ（ＶＬＲ）４６にアクセスする。ＭＳＣ４２は、信号用のＡ１インタフェースおよびユーザ・トラヒック用のＡ２／Ａ５インタフェースを介してＢＳＣ２６に接続されており、移動機１２とＰＳＴＮ１４間および移動機１２とＩＳＤＮ１６間の回線モード・トラヒックを交換し、呼とサービスのために処理と制御を提供する。

図２は、インターネット１８などの外部ネットワークから移動機１２へのパケット・データ通信の１つのプロトコル・スタックを描いている略図である。アプリケーションＩＰパケットは、ＴＣＰ／ＩＰなどの標準ネットワーク・インタフェース上でＰＤＳＮ３４が受信する。ＰＤＳＮ３４のＰＰＰレイヤのフレーム化機能は、ＰＤＳＮ３４と移動機１２との間のＰＰＰ接続をサポートするため、たいていはＩＰパケットをＰＰＰフレームの中に入れる。ただし、ブロードキャスト／マルチキャスト・サービス（ＢＣＭＣＳ）などのアプリケーションによっては、アプリケーションＩＰパケットはＰＰＰフレームに組み立てられないで、同期化、フレーム化、および移動機１２への配信のため、データは直接ＢＳＣ２６に提供される。

ＰＤＳＮ３４は、アプリケーションＩＰパケットをＰＰＰフレームに組み立てるか否かにかかわらず、入ってくるパケット・データを汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームの中にカプセル化する。次にＧＲＥフレームは、Ａ１０ＩＰフレームの中にカプセル化され、Ａ１０インタフェース上でＰＣＦ３２に送信される。ＰＣＦ３２は、Ａ１０ＩＰパケットのＧＲＥフレーム内のデータを抜き出し、Ａ８ＩＰパケット内のＧＲＥフレームの中にそれらを組み立て、ＢＳＣ２６に送信する。Ａ８上で使用されるＧＲＥフレームは、必ずしもＡ１０上で使用されたのと同じＧＲＥフレームである必要はない。例えば、異なるＧＲＥキーを使用できる。

ＢＳＣ２６は、Ａ８ＩＰパケットを受信し、ＧＲＥフレームを抜き出す。次にＢＳＣ２６は、ＧＲＥフレームからオクテット・ストリームを抜き出す。次にＢＳＣ２６は、ＲＢＳ２８と一緒に（基地局３０を構成して）、Ｕ_mインタフェース上で１台または複数の移動機１２にデータを送信する。各移動機１２は続いて、ＰＰＰフレームの中にカプセル化されたアプリケーション・データを受信する。ＢＣＭＣＳのある種の場合には、ＰＰＰは使われず、ＢＳ３０がアプリケーション・データＩＰパケットをブロードキャスト・フレーム化プロトコル・フレームの中にカプセル化し、移動機に送信する。これらのケースでは、移動機１２はブロードキャスト・フレーム化プロトコル・フレームの中にカプセル化されたアプリケーション・データを受信する。当業者は、図２に描かれているプロトコル・スタックは典型にすぎず、様々なアプリケーションでは異なることがあると理解するであろう。

ＰＤＳＮ３４において、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームをＧＲＥフレーム中にカプセル化するため、およびワイヤレス・ネットワーク１０のすみからすみまでＧＲＥフレーム内のデータを送信するため、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの境界の概念はワイヤレス・ネットワーク１０内に維持されていない。換言すると、アプリケーション・パケット・データは移動機１２に確実に伝達されるが、パケット境界などのアプリケーションＩＰパケット自体に関する情報は維持されない。この情報は、ＰＤＳＮ３４がアプリケーションＩＰパケット・データをＧＲＥフレームに組み立てるときに失われる。アプリケーションＩＰパケット・データのＧＲＥフレームへの組み立ては、図３に描かれている。

アプリケーションＩＰパケットから抜き出されたデータは、ＰＰＰフレームに組み立てられる（先に検討したように、ＢＣＭＣＳの場合にはこのステップは省略してもよい）。次にデータは、ＧＲＥフレームの中にカプセル化される。各ＧＲＥフレームは、ＧＲＥヘッダとＧＲＥペイロードを含む。ＧＲＥペイロードは、ユーザ・データを運ぶが、オクテットに分割されている。好ましい実施形態では、ＧＲＥペイロードは拡張ヘッダを含み、その拡張ヘッダは、タイム・スタンプまたは連続番号、フロー制御属性、あるいはＧＲＥヘッダの一部として定義されていない他の情報などの情報を含んでもよい。ヘッダが拡張されていることは、ＧＲＥヘッダのプロトコル・タイプ・フィールドにより、またはＡ１０接続を設定するときにＡ１１登録要求／応答メッセージの中で示してもよい。現在の検討はＰＤＳＮ３４でのＧＲＥフレーム化との関連であるが、Ａ１０ＩＰパケットのＧＲＥフレームから抜き出されたデータがＡ８ＩＰパケット内でＧＲＥフレームに組み立てられるので、同様のＧＲＥフレーム化プロセスがＰＣＦ３２で起こることに注意すべきである。

一般に、アプリケーションＩＰパケットは、ＩＰプロトコルが許容する最大パケット・サイズと同じ大きさであろう。その結果、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームは、ＰＤＳＮ３４とＰＣＦ３２間またはＰＣＦ３２とＢＳＣ２６間で、リンク・レイヤ接続の最大フレーム長（ＭＴＵ）を超えることがある。例えば、イーサネット（登録商標）接続のＭＴＵは１５００オクテットである。アプリケーションＩＰパケットがＭＴＵと同じ大きさかまたはそれより小さいとしても、ＰＤＳＮ３４は、ＰＰＰおよびＧＲＥフレーム化並びにＡ８／Ａ１０トンネリングのためのヘッダを加えるので、その結果生じるＡ８／Ａ１０ＩＰパケットは関連するＭＴＵを超えることがある。従って、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームは、分割されなければならない。フラグメンテーションは、ＧＲＥフレーム化（ＧＲＥフラグメンテーション）またはＡ８／Ａ１０でのＩＰカプセル化（Ａ８／Ａ１０ＩＰフラグメンテーション）で起こることがある。

図３は、ＰＤＳＮ３４におけるＧＲＥフラグメンテーションを描いており、そこではアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームは、ＧＲＥフレーム中にカプセル化される前に分割される。各ＧＲＥフレームは続いて、ＰＤＳＮ３４によりＡ１０ＩＰパケット中にカプセル化される。同様のプロセスがＰＣＦ３２で起こり、そこではＡ１０ＩＰパケット中のＧＲＥフレームから抜き出されたデータが、Ａ８ＩＰパケット中のＧＲＥフレームの中にカプセル化される。ＧＲＥフラグメンテーションの場合は、ＰＣＦ３２および最終的にＢＳＣ２６は、データが別々の独立したＧＲＥフレームの中に入って到着するので、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの元の境界を確定する方法を持たない。代わりに、ＰＤＳＮ３４（およびＰＣＦ３２の少なくとも１台）は、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームを１個の大きなＧＲＥフレームの中にカプセル化して、Ａ８／Ａ１０ＩＰフラグメンテーションを使い、そのＧＲＥフレームを多数のＡ８／Ａ１０ＩＰパケット間に分割してもよい。

関連するワイヤレス通信標準は、ＧＲＥフラグメンテーションとＡ８／Ａ１０ＩＰフラグメンテーションのどちらも命じないので、ＰＣＦ３２およびＢＳＣ２６は、アプリケーションＩＰパケット境界またはＰＰＰフレーム境界を確定する方法を持たない。Ａ８／Ａ１０ＩＰフラグメンテーションが利用されたら、ＧＲＥフレームはＡ８／Ａ１０レイヤにより再組み立てされ、各ＧＲＥフレームは全部揃ったアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームを含む。しかし、ＰＤＳＮ３４およびＰＣＦ３２の少なくとも１台は、ＧＲＥフラグメンテーションを実行しているかもしれず、その場合は、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームは、複数の受信ＧＲＥフレーム上に分散している可能性がある。

ＰＣＦ３２およびＢＳＣ２６の少なくとも１台が、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの境界情報を都合よく利用することができるいくつかの理由がある。例えば、ＰＣＦ３２またはＢＳＣ２６は、ＢＳＣ２６または移動機１２にそれぞれ配信する前（または、特にＢＳＣ２６の場合は、データの送信後かつ正確に受信されたかの確認前）に、ユーザ・データを一時保留してもよい。バッファ・オーバフローが差し迫っているなどのある条件のもとでは、ＰＣＦ３２またはＢＳＣ２６は、そのバッファ中のデータを廃棄することを選んでもよい。廃棄されたデータが、分割されたアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの一部をなす場合は、ＰＣＦ３２またはＢＳＣ２６は、同じアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームから分割された他のすべてのデータを、さらに廃棄すべきである。さもなければ、廃棄されていないデータを移動機１２に、ネットワークおよびエア・インタフェースの少なくとも１つを通して送信するが、移動機１２は結局、廃棄されたデータのためにアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームを再組み立てすることができないので、ネットワーク・リソースが無駄になる。

別の例として、ＢＳＣ２６は、ＱｏＳ要件を満たすために、エア・インタフェース上で優先度の高いデータを優先度の低いデータの前に送信するようスケジューリングすることにより、一時保留されたアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの配信を優先させてもよい。そのような優先順位付けは、ＢＳＣ２６での送信の順序をバラバラにする。そのような順序付けのやり直しがＰＰＰフレーム化を混乱させないのを確実にするために、ＢＳＣ２６は、優先度の低いＰＰＰフレームの送信は優先度の高いＰＰＰフレームの送信完了後にだけ確実に始められるよう、ＰＰＰフレーム境界情報を都合よく利用してもよい。

また別の例として、ブロードキャスト／マルチキャスト・サービス（ＢＣＭＣＳ）では、アプリケーションＩＰパケットの同期化とフレーム化が、ＰＤＳＮ３４ではなくてＢＳＣ２６で起こる。ＢＳＣ２６は、全部揃ったアプリケーションＩＰパケットをフレーム化するため、アプリケーションＩＰパケット境界を知っている必要がある。

本発明によれば、ＧＲＥカプセル化実行時に、ＰＤＳＮ３４は、アプリケーションＩＰパケット境界またはＰＰＰフレーム境界を示すアプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報を、少なくとも１個のＧＲＥフレームの中に挿入する。このことは、１つの実施形態の中で、図４に描かれている。フラグメンテーション情報はＧＲＥヘッダの中に含まれるのが好ましいが、しかし、ヘッダはうまく定義されており、標準発行機関がフラグメンテーション情報のためにスペースを割り当てるよう修正することはありそうにない。従って、アプリケーションＩＰパケット境界フラグメンテーション情報は、拡張ＧＲＥヘッダに定義され、その中に挿入されるのがよい。一般に、フラグメンテーション情報は、そのために定義されたＧＲＥフレーム内のどの位置に置かれてもよく、換言すれば、ペイロードのヘッダ、拡張ヘッダ、またはユーザ・データ部分内のどこに置かれてもよい。

場合によっては、アプリケーションＩＰパケットは、分割された状態でＰＤＳＮ３４に届くこともある。本発明の実施形態の１つによれば、ＰＤＳＮ３４は、例えばＩＰヘッダの中のオフセットおよび継続ビットの点検などによりこれを認識する。この場合、ＰＤＳＮ３４は、ＧＲＥ分割しフラグメンテーション情報をＧＲＥフレームに挿入する前に、アプリケーションＩＰパケットを「組み立て」、必要によりＰＰＰフレーム化することを選択してもよい。代わりに、ＰＤＳＮ３４は、アプリケーションＩＰのフラグメントが到着するとき、フラグメンテーション情報を１個または複数のＧＲＥフレームの中に挿入し、ＧＲＥフレームの中にアプリケーションＩＰのフラグメントを動的にカプセル化後、すぐにワイヤレス・ネットワーク（例えば、ＰＣＦ３２）への送信のため、ＧＲＥフレームをＡ１０パケットの中にカプセル化してもよい。かくのごとく、前述のアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの境界情報を確定することの便益は、ＰＤＳＮ３４に分割されて到着する大きなアプリケーションＩＰパケットを獲得することである（例えば、パケットまたはフレームの一部が紛失している場合、すべてのアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームを削除）。

１つの実施形態では、図４に描かれているように、アプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報は１ビットだけである。例えば、そのビットは、分割されたＧＲＥフレームがアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの末尾を含まないときは、値０を取ってもよい。フラグメンテーション情報ビットは、関連するＧＲＥフレームがアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの末尾を含むときは、値１を取ってもよい。このようにすると、全部揃ったアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームを含むＧＲＥフレームは、値１のフラグメンテーション情報ビットを運ぶことになる。分割されたＧＲＥフレームの最初と中間のものだけが、値０のフラグメンテーション情報ビットを含むことになる。この場合、ＰＣＦ３２またはＢＳＣ２６は、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの末尾を表すアプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報ビット・セットを持つＧＲＥフレームに出会うまでは、受信したＧＲＥフレームを単に蓄積してもよい。１ビットだけのフラグメンテーション情報の１つの欠点は、フラグメンテーション情報ビット・セットが紛失した場合、直ぐ後のアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームは、前のアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの受信したフラグメントに誤ってつなぎ合わされるので、引続くアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームも失われることである。

別の実施形態では、アプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報は２ビットであり、ＧＲＥフレームのフラグメンテーション状態は、２ビットの符号化により表される。非制限的な一例として、そのビットは下記の表１に表されている値を持ってもよい。これにより、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームのフラグメントのどれかが紛失しても、そのＩＰパケットまたはＰＰＰフレームただ１個だけしか失われないようになる。当業者は、フラグメンテーション情報の他の符号化が可能であることを理解されるであろう。

別の実施形態では、アプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報ビットは、個別の意味を持つように符号化されてもよく、例えば、ＭＳＢがアプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームの開始を表し、ＬＳＢが終了を表す。この符号化の仕組みでは、ビット値は下記の表２で示されているようなＧＲＥフラグメンテーションを表すことになる。

また別の実施形態では、アプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報は、ｎビットの連続番号を含んでもよい。１つの実施形態は、送信ノードはＮ個のフラグメントにＮで始まる番号を付け、引続く各フラグメントに対しフラグメンテーション情報連続番号を減少し、最後のフラグメントが１の番号を持つようにしてもよい。受信ノードは、値１を持つアプリケーションＩＰパケット境界フラグメンテーション情報連続番号に出会うと、すべてのフラグメントが受信されたことを知る（紛失中のフラグメントは、連続番号の継続性をチェックすることではっきり限定して識別することができる）。

アプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報を定義し、ＧＲＥフレームに含めることで、ワイヤレス・ネットワーク１０内のＰＣＦ３２およびＢＳＣ２６などのノードは、アプリケーションＩＰパケット境界またはＰＰＰフレーム境界を容易に決定でき、ネットワーク効率を改善するのに適当なところでは、この情報を利用することができる。本発明のアプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報は、ＰＤＳＮ３４またはＰＣＦ３２において、アプリケーションＩＰパケットまたはＰＰＰフレームが、ＧＲＥ分割されたかＡ８／Ａ１０ＩＰ分割されたかどうかにかかわらず、この情報を伝える。

本発明は、本文書中ではその特定の特徴、様相、および実施形態に関して記載されているが、多数の変形、修正、および他の実施形態が本発明の広い範囲内で可能であることは明白であろうから、変形、修正、および実施形態のすべては、本発明の範囲内であると見なされるべきである。それゆえ、本実施形態は、すべての面において説明的なものであり限定的なものではないと解釈されるものであり、添付の特許請求の範囲の意図と同等の範囲内で来るすべての変更を、その中に含むことを意図している。

ワイヤレス通信ネットワークの機能ブロック図である。 ワイヤレス通信ネットワークのネットワーク・プロトコル・スタック図である。 ＧＲＥフラグメンテーションを表すブロック図である。 ＧＲＥフラグメンテーションを表しアプリケーションＩＰパケット・フラグメンテーション情報を含むブロック図である。

Claims (39)

1. パケット・データ・サービス・ノード（ＰＤＳＮ）を含むワイヤレス通信ネットワークにおいて、
   前記ＰＤＳＮでアプリケーションＩＰパケットを受信し、
   前記アプリケーションＩＰパケット内のユーザ・データを１個または複数の汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームの中にカプセル化し、
   少なくとも１個の前記ＧＲＥフレームの中に、前記アプリケーションＩＰパケットの境界を示すフラグメンテーション情報を含めることにより、ユーザ・データを収容するアプリケーション・インターネット・プロトコル（ＩＰ）パケットの境界を示す方法。
2. 前記ＧＲＥフレームの中にカプセル化する前に、さらに前記アプリケーションＩＰパケットをポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）フレームの中に入れるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＰＤＳＮにおける前記アプリケーションＩＰパケットの受信が、２個以上の分割されたＩＰパケットを受信するステップと、前記ＧＲＥカプセル化に先立ち、前記アプリケーションＩＰパケットを復元するため、前記ＰＤＳＮにおいて前記分割されたＩＰパケットを組み立てるステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記アプリケーションＩＰパケットを復元する前記ＰＤＳＮにおける前記分割されたＩＰパケットの組み立てが、前記アプリケーションＩＰパケットの前記分割されたＩＰパケットの番号と順序を決定するため、前記分割されたＩＰパケット・ヘッダ中のオフセットおよび継続ビットを点検するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記ＧＲＥフレームを１個または複数のＡ１０ＩＰパケットの中にカプセル化するステップと、
   前記Ａ１０ＩＰパケットを前記ネットワークのパケット制御装置（ＰＣＦ）に送信するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法、
6. 前記ＰＣＦで前記Ａ１０ＩＰパケットから前記ＧＲＥフレームを取り出すステップと、
   前記ＰＣＦで前記ＧＲＥフレームから前記ユーザ・データを取り出すステップと、
   前記アプリケーションＩＰパケットの境界を確定するため、前記フラグメンテーション情報を解釈するステップとを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法
7. 前記ユーザ・データおよび前記フラグメンテーション情報を１個または複数のＡ８ＩＰパケット中の１個または複数のＧＲＥフレームの中にカプセル化するステップと、
   前記Ａ８ＩＰパケットを前記ネットワークの基地局コントローラ（ＢＳＣ）に送信するステップとを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記ＢＳＣで前記Ａ８ＩＰパケットから前記ＧＲＥフレームを取り出すステップと、
   前記ＢＳＣで前記ＧＲＥフレームから前記ユーザ・データを取り出すステップと、
   前記アプリケーションＩＰパケット境界を確定するため、前記フラグメンテーション情報を解釈するステップとを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記フラグメンテーション情報が１ビットだけを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記フラグメンテーション情報が２ビットからなり、前記ビットの符号化が、ＧＲＥフレーム中の分割されていないアプリケーションＩＰパケットのデータ、ＧＲＥフレーム中の分割されたアプリケーションＩＰパケットの始端部分のデータ、ＧＲＥフレーム中の分割されたアプリケーションＩＰパケットの中間部分のデータ、またはＧＲＥフレーム中の分割されたアプリケーションＩＰパケットの終端部分のデータの１つを表すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記フラグメンテーション情報の一番目のビットが、ＧＲＥフレームがアプリケーションＩＰパケットの始端部分のデータを含むことを表し、前記フラグメンテーション情報の二番目のビットが、ＧＲＥフレームがアプリケーションＩＰパケットの終端部分のデータを含むことを表すことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記フラグメンテーション情報が、分割されたアプリケーションＩＰパケットを含む各ＧＲＥフレームを一意に識別する連続番号を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記アプリケーションＩＰパケットの始端部分のデータを含むＧＲＥフレームの前記連続番号が、前記分割されたアプリケーションＩＰパケットのデータを含むＧＲＥフレームの合計数であり、前記連続番号が引続く各ＧＲＥフレームに対して減少し、前記分割されたアプリケーションIPパケットの終端部分のデータを含むＧＲＥフレームに対する値が「１」になることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. ワイヤレス・ネットワークにおいて、
    送信元ノードで論理境界を持つユーザ・データを一時保留するステップと、
    前記ユーザ・データを２つ以上のデータ構造の中にカプセル化するステップと、
    少なくとも１つの前記データ構造の中に、前記論理境界を示すフラグメンテーション情報を含めるステップと、
    前記２つ以上の下位ネットワーク・レイヤ・データ構造を送信先ノードに送信するステップを含むことを特徴とする、
    送信元ノードから送信先ノードへユーザ・データと関連する論理境界情報を伝達する方法。
15. 前記送信元ノードがパケット・データ・サービス・ノード（ＰＤＳＮ）であり、論理境界を持つ前記データがアプリケーションＩＰパケットを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. ２つ以上のデータ構造の中への前記カプセル化に先立ち、前記アプリケーションＩＰパケットをポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）フレームの中にカプセル化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記ＰＤＳＮが、前記ユーザ・データを汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームの中にカプセル化し、少なくとも１個の前記ＧＲＥフレームの中に、前記アプリケーションＩＰパケットが前記ＧＲＥフレームの中で終了するかどうかを示すフラグメンテーション情報を含めることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記フラグメンテーション情報が、関連するＧＲＥフレームの中の前記論理境界の終わりを表す１ビットだけを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
19. 前記フラグメンテーション情報は２ビットを含み、前記論理境界を検出するために前記フラグメンテーション情報を解釈することが、前記ビットの符号化を、ＧＲＥフレーム中の分割されていないユーザ・データ、ＧＲＥフレーム中の分割されたデータの始端部分、ＧＲＥフレーム中の分割されたユーザ・データの中間部分、またはＧＲＥフレーム中の分割されたユーザ・データの終端部分の１つと解釈するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
20. 前記論理境界を検出するために前記フラグメンテーション情報を解釈することが、前記フラグメンテーション情報の一番目のビットが、ＧＲＥフレームが分割されたユーザ・データの始端部分を含むかどうかを表すのを解釈するステップと、前記フラグメンテーション情報の二番目のビットが、ＧＲＥフレームが分割されたユーザ・データの終端部分を含むかどうかを表すのを解釈するステップとを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記フラグメンテーション情報が、分割されたユーザ・データを含む各ＧＲＥフレームを一意に識別する連続番号を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
22. 前記分割されたユーザ・データの始端部分を含むＧＲＥフレームの前記連続番号が、分割されたユーザ・データを収容するＧＲＥフレームの合計数であり、前記連続番号が引続く各ＧＲＥフレームに対して減少し、前記分割されたユーザ・データの終端部分を含むＧＲＥフレーム対する値が「１」になることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記送信先ノードにおいて前記論理境界を検出するため、前記データ構造から前記データを取り出すステップ、および前記フラグメンテーション情報を解釈するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
24. 前記送信先ノードがパケット制御装置（ＰＣＦ）を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記送信先ノードが基地局コントローラ（ＢＳＣ）であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
26. ワイヤレス・ネットワーク受信ノードにおいて、
    ワイヤレス・ネットワーク送信ノードから、前記ユーザ・データを収容する少なくとも１個の汎用ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）フレームを受信するステップと、
    前記ユーザ・データとフラグメンテーション情報を抜き出すため、少なくとも１個の前記ＧＲＥフレームから情報を取り出すステップと、
    前記論理境界を確定するため、前記フラグメンテーション情報を解釈するステップと、
    前記ユーザ・データの以後の送信を制御するため、前記論理境界情報を使用するステップを含むことを特徴とするユーザ・データに関連する論理境界を確定する方法。
27. 前記送信先ノードがパケット制御装置（ＰＣＦ）を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記送信先ノードが基地局コントローラ（ＢＳＣ）であることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
29. 前記論理境界がアプリケーションＩＰパケットを示すことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
30. 前記ユーザ・データの以後の送信を制御するため論理境界情報を使用することが、前記ユーザ・データの一部が紛失した場合、前記アプリケーションＩＰパケット中のすべての前記ユーザ・データを廃棄するステップを含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 前記ユーザ・データの以後の送信を制御するため論理境界情報を使用することが、ブロードキャスト／マルチキャスト・サービス配信において、複数の前記アプリケーションＩＰパケットの同期化とフレーム化を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
32. 前記論理境界がポイント・ツー・ポイント・プロトコル（ＰＰＰ）フレームを示すことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
33. 前記ユーザ・データの以後の送信を制御するため論理境界情報を使用することが、優先順にＰＰＰフレームを送信することを含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
34. 前記ワイヤレス・ネットワーク送信ノードにおいて、前記フラグメンテーション情報が、少なくとも１個の前記ＧＲＥフレームに挿入されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
35. 前記フラグメンテーション情報が、関連するＧＲＥフレーム中の前記論理境界の終わりを示す１ビットだけを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
36. 前記フラグメンテーション情報が２ビットを含み、前記論理境界を検出するため前記フラグメンテーション情報を解釈することが、前記ビットの符号化を、ＧＲＥフレーム中の分割されていないユーザ・データ、ＧＲＥフレーム中の分割されたユーザ・データの始端部分、ＧＲＥフレーム中の分割されたユーザ・データの中間部分、またはＧＲＥフレーム中の分割されたユーザ・データの終端部分の１つと解釈するステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
37. 前記論理境界を検出するために前記フラグメンテーション情報を解釈することが、前記フラグメンテーション情報の一番目のビットが、ＧＲＥフレームが分割されたユーザ・データの始端部分を含むかどうかを表すのを解釈するステップと、前記フラグメンテーション情報の二番目のビットが、ＧＲＥフレームが分割されたユーザ・データの終端部分を含むかどうかを表すのを解釈するステップとを含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
38. 前記フラグメンテーション情報が、分割されたユーザ・データを収容する各ＧＲＥフレームを一意に識別する連続番号を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
39. 前記分割されたユーザ・データの始端部分を含むＧＲＥフレームに対する前記連続番号が、分割されたユーザ・データを収容するＧＲＥフレームの合計数であり、前記連続番号が引続く各ＧＲＥフレームに対し減少し、前記分割されたユーザ・データの終端部分を含むＧＲＥフレームに対する値が「１」になることを特徴とする請求項３８に記載の方法。

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