JP2008517521A - Ｓｇｓｎとｇｇｓｎの統合 - Google Patents

Abstract

ＧＧＳＮとＳＧＳＮの結合ゲートウェイＧＰＲＳサポートノードが開示される。このサポートノードは少なくとも１つのアプリケーションユニットを含み、そのユニットは、ＳＧＳＮユーザプレーン機能であるサービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）と、ＳＧＳＮ制御プレーン活性化機能であるサービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）と、ＧＧＳＮユーザプレーン機能であるゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）と、ＧＧＳＮ制御プレーン機能であるゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とを含む。一態様によれば、所与のアプリケーションユニット（ＡＵ）のＳＧＳＮユーザプレーン機能（ＳＵ）とＳＧＳＮ制御プレーン機能（ＳＣ）とＧＧＳＮユーザプレーン機能（ＧＵ）とＧＧＳＮ制御プレーン機能（ＧＣ）とは、所与の１台の移動端末に割り当てられる。結合ノード（ＣＧＳＮ）の実施例は、少なくともアプリケーションユニット（ＡＵ）間の通信のための内部通信バス（ＩＢ）を含み、これにより内部通信バス上におけるアプリケーションユニット間のシグナリングにはＧＴＰプロトコルを使用しない。

Description

本発明は、無線アクセスをサポートするパケットデータネットワークにおけるコアネットワークの構成要素の分野に関する。具体的には本発明は、無線アクセスシステム、即ちＧＳＭやＵＭＴＳのためのパケットベースの技術であるＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）と、中核をなす構成要素であるＳＧＳＮ（サービングＧＰＲＳサポートノード）とＧＧＳＮ（ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード）に関する。より詳細には本発明は、共存するＳＧＳＮとＧＧＳＮ機能に関する種々の側面、即ち、ＳＧＳＮとＧＧＳＮの両方の機能を含む１つの物理的ノードにおける実施に関する。

ＧＳＭとＵＭＴＳの双方に使用する共通のパケット領域コアネットワークは、例えば、第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）により技術仕様書、３Ｇ ＴＳ２３．０６０ｖ３．４．０（２０００年７月）において規定されている。その後、より最近の版も発行されている。

規定されたＰＤＰコンテキスト活性化伝送などの構造や機能は、特許文献１で説明されている。図１は、移動端末へ、また移動端末からのＧＰＲＳデータの通信のために、その移動端末がまずＳＧＳＮに“接続され”、その後、“ＰＤＰコンテキスト手順”に従ってＩＰアドレスが移動局に割り当てられ、最後に、“ペイロード”データがインターネットから移動局へ送信されることを要約している。

３ＧＰＰ標準化規格に従えば、ＳＧＳＮノードとＧＧＳＮノードとの間のシグナリングはベンダに依存しないＧＴＰプロトコルにより行われる。

なお、ＳＧＳＮノード、ＧＧＳＮノード、ＣＧＳＮノードは多くの方法により物理的に展開される。移動体サービスを提供する所与のサイトがＳＧＳＮを持つことはあるが、ＧＧＳＮを必ずしも持たなくても良いことが理解されている。所与のサイトのＳＧＳＮは、例えば別のサイトのＧＧＳＮを通じてインターネットをアドレスすることができる。

ＣＧＳＮ
特許文献１で指摘するように、ＳＧＳＮとＧＧＳＮの機能は、同じ物理的ノードにおいて結合されても良いし、または異なる物理的ノードに常駐しても良い。本願出願時には、エリクソンはＣＧＳＮと称する製品を提供し、この製品は基本的に、同じラックに共存するＳＧＳＮとＧＧＳＮを構成する。現在のＣＧＳＮ製品は、ＧＧＳＮ専用部とＳＧＳＮ専用部、即ち、インターネットを基本とするサービスへの接続を提供するなどのＧＧＳＮ機能を実行するＧＧＳＮネットワークカードと、無線基地局（ＲＢＳ）への接続ポイントとしての役割を果たすなどのＳＧＳＮ機能を実行するＳＧＳＮネットワークカードとを有している。このことは図２と図５とに図示されており、これらは現在のエリクソンのＣＧＳＮの種々の側面を示している。ＳＧＳＮ／ＧＧＳＮそれぞれの専用部は、ＧＴＰを実装したＧＴＢＩ、ＰＤＰコンテキスト処理アプリケーション、移動局データベースＤＢＳ、ＤＢＧを有している。ＧＧＳＮ専用データベースは、ラディアス設定などのインターネットを基本とするサービスに関する移動局専用情報を含む一方、ＳＧＳＮ固有の移動局専用データベースは、基地局の場所などの他の情報を含む。従って、既存のＣＧＳＮの実施形では、ノードにおいて動作するアプリケーションは分離されている。即ち、ＳＧＳＮのアプリケーションはＧＧＳＮのアプリケーション“について知らない”し、その逆も同様である。ＳＧＳＮとＧＧＳＮの２つの専用データベースの内容は、所与の同じ移動局に関する幾らかの冗長な情報を含むが、また冗長でない重要な情報も含む。所与の同じ移動局に関するデータベースの共通フィールドに関しては、データの内容に変更があればいつでも、最も最近の変更に応じたデータを持ち込む更新が勿論必要である。ＣＧＳＮにおけるＧＧＳＮとＳＧＳＮネットワークカードはＧＴＰプロトコルにより通信する。図５に示すように、種々の機能要素が、専用の中央処理ユニットＣＰＵ１〜ＣＰＵ８を収容するインタフェースカードで提供される。移動端末Ｍ１の制御プレーンＣＰ＿Ｍ１とユーザプレーンＵＰ＿Ｍ１の通信経路はＣＧＳＮに示されている。第２の移動端末Ｍ２についての対応経路が示されている。

外部ＧＧＳＮ或はＧＧＳＮノードの観点からすると、共存するＧＧＳＮ専用部とＳＧＳＮ専用部とは別々のエンティティのように見え、それらはＩＰアドレスにより個別にアドレス可能である。従って、共存するＳＧＳＮノードとＧＧＳＮノードは“通常のもの”のように見える、即ち、３ＧＰＰの規定する別々のノードに見える。しかしながら、運用と保守インタフェースＯＳＳの観点からすれば、エリクソンのＣＧＳＮ製品は“１つ”の製品に見える。

図２にエリクソンのＣＧＳＮノードの図を詳細に示したが、これは以下の要素を含む。

Ｇｎルータ（ＧｎＲ）
Ｇｎインタフェースに直接接続されるルータＰＩＵ（Plug In Unit：プラグインユニット）である。換言すればＰＩＵは、Ｇｎネットワーク（ＧＰＲＳバックボーン）に接続される。ＧｎＲは正規のルータとして作用する。外部からＧＳＮを見ると、２つのＧｎルータＰＩＵは２つの個別ルータであり、各ルータはそれ自身のプロトコルスタックを動作させる。ＣＧＳＮにおけるＯ＆ＭトラフィックはＧｎＲが扱う。

Ｇｎアプリケーション（ＧｎＡ）
Ｇｎアプリケーションは、ユーザトラフィックＧｎＡ−Ｕを扱うものと、制御トラフィックＧｎＡ−Ｃを扱うものとに分割される。制御プレーンＰＩＵとユーザプレーンＰＩＵは、Ｇｎネットワーク（ＧＰＲＳバックボーン）上のホストとＧｎルータＰＩＵを通じて通信することができる。ＧＴＰカプセル化はＧｎＡ機能の例である。ＧＧＳＮ／ＣＧＳＮでは、ＧｎＡは構成に応じて同じＰＩＵ上のＧｉＡと共存しても良い。ＧｎＡ−ＵインタフェースはＳＧＳＮ部とＧＧＳＮ部にそれぞれ備えられる。

ＧｉルータＰＩＵ（ＧｉＲ）
Ｇｉインタフェースに直接接続されるルータＰＩＵである。換言すれば、ＰＩＵはＧｉネットワーク（企業ネットワークまたはＩＳＰ）に接続される。ＧｉルータＰＩＵは正規のＩＰルーティングとＡＰＮルーティングの両方を扱う。ＧｉルータＰＩＵは、衝突するプライベートＩＰアドレスを有する幾つかの外部ネットワークに接続する手段を有する。外部からＧＧＳＮを見ると、２つのＧｉルータＰＩＵは２つの個別ルータであり、各ルータはそれ自身のプロトコルスタックを動作させる。

Ｇｉアプリケーション（ＧｉＡ）
ＧｉＡは、Ｇｉネットワーク（企業ネットワークまたはインターネット）上のホストとＧｉルータＰＩＵを通じて通信することができる。ＩＳＰデバイスは、例えば、Ｇｉアプリケーションである。Ｇｉアプリケーションは通常のルータ機能を有する。ＧＧＳＮ／ＣＧＳＮでは、ＧｉＡは構成に応じて同じＰＩＵ上のＧｎＡと共存しても良い。

ＮＣＢ（ノード制御ボード）
このプラグインユニットを介してその他のＧＰＢにアクセスすることが可能である。動作中のアクティブＮＣＢ ＰＩＵが障害になれば、自動的に肩代わりするパッシブＮＣＢ ＰＩＵが存在する。

ＳＳ７ ＦＥ／ＢＥ
ＳＳ７ ＦＥモジュールはＧｒ、Ｇｓ、及びＧｄにＥ１／Ｔ１接続を提供する。ＳＳ７ ＢＥはＳＳ７スタックを提供し、ＳＳ７の情報を処理する。ＦＥおよびＢＥモジュールは同じＰＩＵ上に共存しても良い。

ＣＧＳＮにおけるＰＤＰコンテキスト活性化
図３の相互動作の図は、ＣＧＳＮにおけるＰＤＰコンテキスト活性化に関するシグナリングを示す。

１ “ＰＤＰコンテキスト活性化要求（Activate PDP Context Request）”はＢＳＣ（ＮＦ ＦＲ）を介してＭＳから受信する。その要求は、ＭＳが属する（ＭＳのＭＭ情報を格納する）ＧｎＡ−Ｃにより処理される。

２ 関連するＧＧＳＮを見つけるために、ＤＮＳ照会がＮＣＢ上のキャッシュのみを行うＤＮＳ（Caching-Only DNS）（即ち、ＳＧＳＮ内のＤＮＳ）に送信される（ステップ２〜７はＣＧＳＮの外部で実行され、図示されていない）。

３ ＮＣＢ上のキャッシュのみを行うＤＮＳに整合するＧＧＳＮがなければ、発信元ＩＰアドレスとしてＮＣＢ上のＯＭ ＶＩＰを使用して、ＮＣＢ上のキャッシュのみを行うＤＮＳはＧｏｍＲを介して外部ＤＮＳに照会を（反復的に）転送する。

４ ＧｏｍＲは外部ＤＮＳにＤＮＳの照会を転送する。

５ ＧｏｍＲはＧＧＳＮのＩＰアドレスリストを含むＤＮＳ応答を受信する。

６ ＯＭ ＶＩＰ宛の着信ＤＮＳ応答についての転送テーブルを使用して、ＧｏｍＲはＮＣＢにＤＮＳ応答を転送する。ＮＣＢ上のキャッシュのみを行うＤＮＳに整合するエントリがあれば、ＧＧＳＮのＩＰアドレスリストをＧｎＡ−Ｃに送信する前に、そのリストについてラウンドロビン（循環）処理が実行される。

７ ＧｎＡ−ＣがＮＣＢからＤＮＳ応答を受信する。ペイロードについてのＧｎＡ−Ｃが選択され、そのＰＩＵに対するＧＴＰ−Ｕ ＶＩＰを取り出す。

８ 発信元ＩＰアドレスとしてＧｎＡ−Ｃ上のＧＴＰ−Ｃ ＶＩＰを使用して、“ＰＤＰコンテキスト生成要求（Create PDP Context Request）”をＧＧＳＮに送信する。メッセージに含まれる２つのＧＴＰ ＶＩＰアドレス、即ち、１つは制御トラフィック用であり、他の１つはダウンリンクペイロード用であるアドレスがある。さらに、２つのＴＥＩＤ（ＧＴＰｖ０に対して、ＴＥＩＤの代わりに、ＴＩＤ、フローラベルデータ１、及びフローラベルシグナリングが送信される）がメッセージに含まれる。１つは制御トラフィック用であり、他の１つはダウンリンクペイロード用である。ＳＧＳＮがこれらのＴＥＩＤ（ＧＴＰｖ０に対して、ＴＥＩＤの代わりに、ダウンリンクシグナリング用にＴＩＤ、フローラベルデータ１、ダウンリンクペイロード用にフローラベルシグナリングが送信される）を生成する。

９ ＧｎＲはＧｎネットワーク（ＧＰＲＳバックボーン）に“ＰＤＰコンテキスト生成要求”を転送する。

１０ “ＰＤＰコンテキスト生成応答（Create PDP Context Response）”に、ＧＧＳＮは（類似の方法で）２つのＩＰアドレスと２つのＩＥＩＤ（ＧＴＰｖ０に対して、ＴＥＩＤの代わりに、ＴＩＤ、フローラベルデータ１、及びフローラベルシグナリングを受信する）とを含ませる。２つのＩＰアドレスの内、１つは制御トラフィック用であり、他の１つはアップリンクペイロード用であり、加えて、（ＭＳに構成された静的ＩＰアドレスがなければ）ＭＳ用に１つのＩＰアドレスを含む。

１１ ＧｎＲは転送テーブルを使用して、着信応答を転送するために正しいＧｎＡ−Ｃを見つける。

１２ 割当てられたＩＰアドレスを含む、“ＰＤＰコンテキスト活性化受付（Activate PDP Context Accept）”をＭＳに送信する。

ユーザプレーンにおけるＧＳＭペイロード
図４にはＣＧＳＮにおけるＧＳＭペイロードの伝送手順が示されている。

１ ＭＳはインターネットホスト宛のＩＰパケットを送信する。ＩＰパケットをＬ２プロトコルを通してＳＧＳＮに伝送する。

２ ＧｎＡはＧＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダにＩＰパケットをカプセル化する。次いで、ＧｎＲにＩＰパケットを転送する。

３ ＧｎＲは転送テーブルを使用して、ＧＴＰ ＶＩＰアドレスに基づいて着信ＧＴＰパケットを適切なＧｎＡにルーティングする（ＣＧＳＮで、ＧｎＲがＧＴＰパケットをＧＧＳＮ部に再度ルーティングする）。

４ その後、ＧｎＡはＧＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダを取り除き、ＩＰパケットをＧｉＲ５に転送するために、内部Ｌ２トンネルを使用して元のＩＰパケットを伝送する。受信するＧｉＲはインターネットのホストに向けてそのパケットを転送する。ＩＰパケットは最終的にインターネットのホストに届く前にＩＳＰネットワークとインターネットを通じてルーティングされる。
国際公開第０２／４１５９２号パンフレット

既存のＳＧＳＮとＧＧＳＮとＣＧＳＮとが分離した実施形に伴う幾つかの欠点は以下の通りである。

ＳＧＳＮのアプリケーションとＧＧＳＮのアプリケーションとの間で情報を再使用するのは困難である。なぜなら、それにはＧＴＰプロトコルに追加（ベンダ固有のもの、またはそうでないもの）が必要であるからである。

ＳＧＳＮとＧＧＳＮとの間に実質的なトンネリングのオーバヘッドがある。これは、実質的なエンドユーザの帯域幅損失があることを意味する。ＶｏＩＰが広く受け入れられると、この問題はさらに悪化であろう。

本発明は、シグナリングのオーバヘッドと結合ノードにおける関連する伝送遅延の削減を求めることを目的としている。

この目的は請求項１に記載の発明により達成される。

結合ノードにおいてリソースを効率的に割り当てる方法を明らかにすることが別の目的である。

この目的は請求項８に記載の方法により達成される。

結合ノードにおける効率的な制御プレーンのシグナリング処理方法を明らかにすることが別の目的である。

この目的は請求項１３に記載の方法により達成される。

結合ノードにおける効率的なユーザプレーンのシグナリング処理方法を明らかにすることが別の目的である。

この目的は請求項１４に記載の方法により達成される。

更なる利点は、以下の本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。

図６に本発明による共存するＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ（ＣＧＳＮ）ノードの好適な実施例を図示した。

ＣＧＳＮは、複数のアプリケーションユニットＡＵ１〜ＡＵ４と、内部バスＩＢと、ＧｉＲルータを収容しＧｎインタフェースを提供する第１のインタフェースボードＩＢｘ１と、ＧｎＲルータを収容しＧｉインタフェースを提供する第２のインタフェースボードＩＢｘ２とを有する。一実施例に従えば、ＣＧＳＮはさらにリソースを監視し、割当てる制御ユニットＣＴＲＬを有する。あるいは、制御ユニットの制御機能は各アプリケーションユニット（不図示）に分散しても良い。

本発明によるＣＧＳＮノードの更なる実施例に従えば、Ｇｎインタフェースを提供するＩｂｘ２はＣＧＳＮから除いても良い。

アプリケーションユニットＡＵ１とＡＵ２とは、Ｇｂインタフェースを形成する直接リンクＤＬを通してそれぞれ基地局制御装置ＢＳＣ１とＢＳＣ２に結合される。

図７には、本発明によるタイプ１と称するアプリケーションユニットの第１の実施例がさらに詳細に示されている。そのアプリケーションユニットは、データベースＤＢと、内部バスＩＢへの接続を提供する第１のアプリケーションユニットインタフェースＡＩ１と、無線ネットワークへのＧｂインタフェースを構成する第２のアプリケーションインタフェースＡＩ２とを有する。タイプ１のアプリケーションユニットは、ＳＧＳＮユーザプレーン機能ＳＵと、ＳＧＳＮ制御プレーン機能ＳＣと、ＧＧＳＮユーザプレーン機能ＧＵと、ＧＧＳＮ制御プレーン機能ＧＣとを有する。以上のアプリケーションユニットの個々の機能は全て、所与のアプリケーションユニットのリソースを任意の方法で所与の移動端末に割り当てられるように、少なくとも１台の所与の移動端末で利用可能である。無線ネットワークにおける所与の移動端末に関連する所与の呼／セションに必要なデータは、データベースＤＢに格納される。本発明によれば、サービングノードユーザプレーン機能ＳＵと、サービングノード制御プレーン機能ＳＣと、ゲートウェイノードユーザプレーン機能ＧＵと、ゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣとは、アプリケーションユニットＡＵ上で動作するソフトウエアアプリケーションである。本発明に従う図７の好適な実施例によるアプリケーションユニットは、上記のアプリケーションを実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）とランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）とを有していても良い。

ＣＧＳＮ内の−アプリケーションユニット間通信は、プロセッサの呼び出し、例えば、第１のユニットの中央処理ユニットから別のユニットの別の中央処理ユニットへの遠隔手続呼出（remote procedure calls：ＲＰＣ）により実行することができる。あるいはアプリケーションユニット間通信は、ＧＴＰトンネルにより実行することができる。両方の手段は、図７のアプリケーションユニットのＣＰＵにおいて動作するソフトウエアアプリケーションの一部として示されている。本発明の有利な一実施例によれば、内部通信バスによるＣＧＳＮ内トラフィックにはＧＴＰインタフェースは不要である。

アプリケーションユニットの第２のタイプであるタイプ２が図８に示されている。タイプ２は、サービングノード制御プレーン機能ＳＣとゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣを持たないこと以外はタイプ１と同じである。アプリケーションユニットの第３のタイプであるタイプ３が更に図８に示されている。タイプ３は、サービングノードユーザプレーン機能ＳＵとゲートウェイノードユーザプレーン機能ＧＵとＧｂインタフェースを持たないこと以外はタイプ１と同じである。第２と第３のタイプは協同して、所望の機能を提供する。

図６に示すように本発明に従うＣＧＳＮの一実施例によれば、タイプ１のアプリケーションユニットＡＵ１とＡＵ２、タイプ２のアプリケーションユニットＡＵ３、及び、タイプ３のアプリケーションユニットＡＵ４を提供することができる。その他の組み合わせも可能であり、１つの実際的なアプリケーションでは、例えば、タイプ２の４つのアプリケーションユニットと、タイプ３の４つのアプリケーションユニットとから構成されても良い。さらに別の実施例では、タイプ１の４つのアプリケーションユニットを含むことができる。

上記のように、各アプリケーションユニットのリソースを任意の方法で所与の移動端末に割り当てることができ、そのことは以下の表により代表的な例として示される。例えば、移動端末ＭＴ１にはリソースが割当てられる。即ち、ＡＵ１上にはＳＧＳＮユーザプレーン処理を、一方、アプリケーションユニットＡＵ２（ＭＴ１）上にはＧＧＳＮユーザプレーン処理、ゲートウェイノードユーザプレーン機能ＧＵ、ＳＧＳＮとＧＧＳＮ制御プレーン処理が割り当てられる。

端末ＭＴ２〜ＭＴ６に対するその他の可能な構成を表１に示す。

表１及び図６に移動端末ＭＴ５とＭＴ６に対する２つの好適な割当てが示されている。この割当てによれば、所与の移動端末についてのＳＧＳＮ機能とＧＧＳＮ機能の双方に対する全てのユーザプレーンＵＰと制御プレーンＣＰのシグナリングを単一の各アプリケーションユニットＡＵ上に集める。

このように各端末の所与のＰＤＰコンテキストに必要なデータは各アプリケーションユニットの単一データベース上に集められる。これにより、これ迄幾つかのアプリケーションユニットに分散していた冗長なデータを削減することになる。さらに、そのデータベースはアプリケーションユニット上にあるので、この割当によりデータへのより速いアクセスが保証される。更なる利点は後述することとする。

図９には、移動無線ネットワークに接続される移動端末への一般的なアプリケーションユニットのリソースを割り当てる好適な手順が示されている。この手順の実行は図６に示された制御ユニットＣＴＲＬにより実行することができるが、各アプリケーションユニットの分散制御機能（不図示）により実行することもできる。

ステップ１１−ある場所のＣＧＳＮにおいて端末から呼を受信する。例えば、図６に示すように、呼が移動端末ＭＴ５のためのＧｂインタフェースにおいて受信される。直接リンクＤＬ上のＧｂインタフェースを通じて呼を受信する所与のアプリケーションユニットＡＵのサービングノード制御プレーン機能、ＳＣ機能（タイプ１またはタイプ３のアプリケーションユニットＡＵを参照）が所与の呼に割り当てられる。ＭＳは接続要求（Attach Request）をＳＧＳＮに送信する。接続要求は、このＭＴへの全てのトラフィックとこのＭＴからの全てのトラフィックを扱うあるサービングノードユーザプレーン機能ＳＵで受信される。ＳＧＳＮ部の制御ユニット（ＣＴＲＬ）はＭＴの識別子（ＩＭＴＩやＴＬＬＩなど）を使用して、一定の加入者を扱うことになるＣＧＳＮ部のサービングノード制御プレーン機能ＳＣを選択することができる。

ステップ１２−アプリケーションユニットＡＵがタイプ１でなければ、サービングノードユーザプレーン機能ＳＵとサービングノード制御プレーン機能ＳＣは異なるアプリケーションユニットＡＵに位置する。

ステップ１３−アプリケーションユニットＡＵがタイプ１であれば、サービングノードのユーザプレーン機能ＳＵとサービングノードの制御プレーン機能ＳＣとは同じアプリケーションユニットＡＵに共存する。

ステップ１４−サービングノードユーザプレーン機能ＳＵは、選択したサービングノード制御プレーン機能ＳＣに接続要求を転送する。サービングノード制御プレーン機能ＳＣはそのメッセージを処理し、サービングノード制御プレーン機能ＳＣのデータベースに格納されているＨＬＲからの加入者データを取得する。サービングノード制御プレーン機能ＳＣは、サービングノードユーザプレーン機能ＳＵに必要な情報と共に接続受付（Attach Accept）を転送する。サービングノードユーザプレーン機能ＳＵはＭＴにその接続受付を送信し、また関係するデータをデータベースに格納する。ゲートウェイ制御プレーン機能ＧＣとゲートウェイノードユーザプレーン機能ＧＵは接続処理に関与しない。

ステップ１５−移動端末ＭＴはＳＧＳＮ部に活性化要求（Activate Request）を送信する。その活性化要求は同じサービングノードユーザプレーン機能ＳＵで接続要求として受信される。サービングノードユーザプレーン機能ＳＵは、このＭＴを処理するサービングノード制御プレーン機能ＳＣをそのデータベースに格納する。その活性化要求はこのサービングノード制御プレーン機能ＳＣに転送される。活性化要求はＡＰＮ（アクセスポイント名）を含み、サービングノード制御プレーン機能ＳＣは、（ＣＧＳＮの内部または外部にある）ＤＮＳサーバを使用することによりこのＡＰＮを分析する。その分析ロジックの結果、ＧＧＳＮのＩＰアドレスが得られる。

ステップ１６−サービングノード制御プレーン機能ＳＣは、このＩＰアドレスがこのＣＧＳＮのＧＧＳＮ部に向けられたものか、または外部ＧＧＳＮのＩＰアドレスであるかを判断する。

ステップ１７−ＩＰアドレスが外部ＧＧＳＮに向けられたものであれば、このＭＴのためのゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣとゲートウェイノードユーザプレーン機能ＧＵとはＣＧＳＮにおいて割り当てることができない。制御プレーンＣＰとユーザプレーンＵＰの両方に関して、ＧＴＰはＧＧＳＮとの通信のために用いられることになる。サービングノード制御プレーン機能ＳＣは、ＧＴＰメッセージ、ＧｎＲに転送されるＰＤＰコンテキスト生成要求（Create PDP Context Request）を構築する。そして、ＧｎＲはそれをＧＧＳＮに転送する。

ステップ１８−ＩＰアドレスが内部ＧＧＳＮに向けられたものであれば、このＭＴのためのゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣとゲートウェイノードユーザプレーン機能ＧＵとは、その場所のＣＧＳＮにおいて割り当てることができる。ゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣは、サービングノード制御プレーン機能ＳＣと同じアプリケーションユニットＡＵ上に共存する。ＧＴＰは、サービングノード制御プレーン機能ＳＣとゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣとの間には不要である。ＲＰＣまたは類似の機構は、ゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣとＧＴＰが不要であるサービングノード制御プレーン機能との間の通信に使用することができる。

ステップ１９−アプリケーションユニットＡＵがタイプ１でなければ、ゲートウェイユーザプレーン機能ＧＵはサービングノードユーザプレーン機能ＳＵと同じアプリケーションユニットＡＵ上に共存するが、サービングノード制御プレーン機能ＳＣとゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣと同じアプリケーションユニットＡＵ上には共存しない。ゲートウェイ制御プレーン機能ＧＣとゲートウェイユーザプレーン機能ＧＵとの間の通信は全て、アプリケーションユニットＡＵのタイプに関わらず、ＣＧＳＮであるかどうかに関わらず、ＧＴＰを用いない。サービングノード制御プレーン機能ＳＣとサービングノードユーザプレーン機能ＳＵとの間の通信は全て、アプリケーションユニットＡＵのタイプに関わらず、ＣＧＳＮであるかどうかに関わらず、ＧＴＰを用いない。

ステップ２０−アプリケーションユニットＡＵがタイプ１であれば、この移動端末ＭＴのためのゲートウェイ制御プレーン機能ＧＣとゲートウェイユーザプレーン機能ＧＵとは現在のＣＧＳＮにおいて割り当てることができる。ゲートウェイ制御プレーン機能ＧＣとゲートウェイユーザプレーン機能ＧＵとは、サービングノード制御プレーン機能ＳＣとサービングノードユーザプレーン機能ＳＵと同じアプリケーションユニットＡＵ上に共存する。ＧＴＰは不要である。

好適な実施例の制御プレーンとユーザプレーンのシグナリング
図１０には、タイプ２とタイプ３のアプリケーションユニットから構成される割り当てに対する本発明に従うＰＤＰコンテキスト活性化のための代表的な制御プレーンシグナリングが示されている。

以下のステップが実行される。

１ａ ＰＤＰコンテキスト活性化がタイプ２のアプリケーションユニットＡＵで受信される。

１ｂ ＰＤＰコンテキスト活性化がタイプ３のアプリケーションユニットＡＵに送信される。

１２ａ 割当てられたＩＰアドレスを含む“ＰＤＰコンテキスト活性化受付（Activate PDP Context Accept）”メッセージがタイプ３のアプリケーションユニットＡＵからタイプ２のアプリケーションユニットＡＵに送信される。

１２ｂ ＰＤＰコンテキスト活性化が移動端末に転送される。

なお。図３の従来技術の手順に対応する参照記号はそのままである。また、全ての機能が同じタイプ１のアプリケーションユニット上に共存すれば、シグナリングはそのアプリケーションユニットにおいて内部的に発生する。

図１２には、タイプ１のアプリケーションユニットに対する制御プレーン活性化のための対応するステップが示されている。

図１１には、移動局からインターネットのサーバへのＧＳＭペイロード送信のために実行されるステップが示されている。

１ ＭＴはインターネットのホストに宛てたＩＰパケットを送信し、本発明に従うＣＧＳＮの“ＳＧＳＮ部”におけるＧｎＡ−Ｕインタフェースでそのパケットが受信される。

２ そのパケットはＧｉＲルータへ直接転送される。

３ そのパケットはインターネットのホストへ送信される。

図１３には、タイプ１のアプリケーションユニットに対するユーザプレーン起動のための対応するステップが示されている。

本発明の種々の実施例の利点
本発明はリソース（メモリ、プロセッサ利用など）をより効率的に利用し、それにより製造コストの低減を導くものである。さらに、制御プレーンとユーザプレーン双方のシグナリングにおける遅延がより小さくなるであろうと思われるが、それはパケットが内部的に処理され、それ故、Ｇｎによる伝送遅延がないからである。また、パケットは廃棄される危険性がより少なくなる。

本発明の一側面からすれば、呼のＳＧＳＮとＧＧＳＮの機能に同じＣＰＵを使用することにより、ネットワークのより良い利用性をユーザに提供することにより、誤り状態をより効率的に処理する。

本発明によれば、運用会社のネットワーク内にさらに別の移動インタフェースを持つ必要がないように、Ｉｕ／Ｇｂインタフェースにおけるネットワーク冗長性が（ＳＧＳＮの共用）が楽になる。即ち、Ｇｎインタフェースは不要であり、他のＧＰＲＳネットワークへのアクセスにはＧｐインタフェースのみが必要である。ＲＮＣやＢＳＣに対して装置の共用化（pooling）が導入されると、ＳＧＳＮの変更は非常に稀になるであろう。これは、Ｇｎインタフェースが通常、必要とされない柔軟性を提供していることを意味する。

ＧＧＳＮ内により多くの課金機能を持たせる現在の展開は、ＳＧＳＮからＧＧＳＮへより多くの情報がシグナリングされる必要があることを意味する。このタスクは本発明により単純化される。なぜなら、ＳＧＳＮデータベースとＧＧＳＮデータベースとが同じＣＰＵ上に常駐し、これによりＳＧＳＮとＧＧＳＮとの間でのより効率的なデータ共有が可能になるからである。既存のＧＰＲＳネットワークでは、ＳＧＳＮとＧＧＳＮとの間で標準化されていない情報の共有が可能とするために、独自の拡張を必要とする。本発明は、呼のＳＧＳＮとＧＧＳＮ機能とに同じＣＰＵを用いることによりネットワークのより良い利用性をユーザに提供することにより、この状態をより効率的に処理している。ユーザを複数の異なるＣＰＵにあまり分散させないことにより、ソフトウエアやハードウエアのエラーによるＣＰＵの故障が生じた場合にも、影響を受けるユーザは少なくなる。エラー後の復旧も既知の解決策よりもより容易に達成される。

運用会社から見ればネットワークのサイズ決めが容易になる。なぜなら、関与するインタフェースが少なく、種々の性能レベルで関与するノードも少ないからである。現在、運用会社は全てのＧＧＳＮ上に同じＡＰＮを持つ傾向にあり、ＷＡＰのようなサービスの場合、特にそうである。これはＧｎインタフェースが通常は不要であることを意味する。

短命のＰＤＰコンテキストが現在の傾向である。これはＧｎインタフェースによる過剰な非エンドユーザトラフィックのシグナリングを招く。Ｇｎインタフェースがなければ、この場合についてのサイズ取りは不要である。

ＧＧＳＮにおけるＳＧＳＮデータベース情報の使用およびその逆は、さらに以下の改善／可能性を導くものとなる。

−ＧＧＳＮにおけるＦＢＣ（Flexible Bearer Charging：柔軟なベアラ課金）では、ＳＧＳＮからＰＤＰコンテキストのパケット損失情報へアクセスすることができる。これにより、ＧＧＳＮにおいてより正確な課金が可能になる。上記の課金も参照。

−論理的ＳＧＳＮがＭＴとの接続を失っている場合、本発明によりＧＧＳＮ機能からＩＣＭＰホストに到達不能なメッセージを送信することが可能になり、これにより送信パーティにＭＴのＩＰアドレスが現在到達不能であることを示唆する。

−位置決定サービスをＧＧＳＮ（ＧＵ＋ゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣ）により使用することができ、それによりＧＧＳＮにおけるＦＢＣ（柔軟なベアラ課金）と組み合わせた位置ベース課金が可能となる。これが可能になるのは、ゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣが同じＡＩ上のサービングノード制御プレーン機能データベースＳＣ ＤＢへのアクセスを持ち、ＧＧＳＮはそれ故、ＳＧＳＮの持つＭＴの位置に関する知識を使用することができるからである。

−ネットワークが開始するＰＤＰコンテキスト活性化は実施が遥かに容易である。なぜなら、ＧＧＳＮは照会の中継としてＳＧＳＮの持つＭＴの位置に関する知識を使用することなく、ＳＧＳＮ（ＤＢ）へのアクセスを有するからである。ＧＧＳＮは、またノード外部のＧＴＰ照会を送信することなく、起動するＭＴが同じＣＧＳＮに常駐しているかどうかを判断することができる。あるＰＤＰコンテキストがＧＧＳＮにおいて喪失し、一方そのＰＤＰコンテキストがＳＧＳＮには留まる場合、これは現時点では問題である。これは種々のエラー状態で発生することがあり、時にＧＧＳＮにおいて多数の“宙ぶらりん”のＰＤＰコンテキストを生むことがある。この問題は、サービングノード制御プレーン機能ＳＣとゲートウェイノード制御プレーン機能ＧＣに同じデータベースを共有させることにより取り除かれる。これはＳＧＳＮのＰＤＰコンテキストが取り除かれると、ＧＧＳＮの対応部も同様に自動的に取り除かれることを意味する。

略語
ＡＰＮ アクセスポイント名
ＡＱＭ アクティブキュー管理
ＣＧＳＮ 結合ＧＰＲＳサポートノード
ＦＢＣ 柔軟なベアラ課金
ＧＣ ＧＧＳＮ制御プレーン機能
ＧＧＳＮ ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード
ＧＰＲＳ 汎用パケット無線サービス
ＧＳＭ 汎欧州デジタル移動電話方式
ＧＴＰ ＧＰＲＳトンネリングプロトコル
ＧＵ ＧＧＳＮユーザプレーン機能
ＩＣＭＰ インターネット制御メッセージプロトコル
ＩＰ インターネットプロトコル
ＭＳＳ セグメント最大サイズ
ＭＴ 移動端末
ＮＣＳ ノード制御システム
ＲＮＣ 無線ネットワーク制御装置
ＳＣ ＳＧＳＮ制御プレーン機能
ＳＧＳＮ サービングＧＰＲＳサポートノード
ＳＳ７ シグナリングシステムＮｏ．７
ＳＵ ＳＧＳＮユーザプレーン機能
ＴＣＰ 伝送制御プロトコル
ＵＭＴＳ 全球規模移動電話システム
ＷＰＰ 無線パケットプラットフォーム

従来技術による接続、ＰＤＰコンテキスト活性化、及びペイロードシグナリングを示す図である。 エリクソンが販売する既知のＣＧＳＮのアーキテクチュアを示す図である。 図２に従うＧＧＳＮノードにおける制御プレーンの処理手順を示す図である。 図２のＣＧＳＮで送信されるペイロードを示す図である。 図２のＣＧＳＮにおける２台の移動端末ＭＴ１とＭＴ２に対する制御プレーン（ＣＰ）とユーザ（ＵＰ）のリソース割り当てを示す図である。 ＣＧＳＮにおける２台の移動端末ＭＴ１とＭＴ２に対する制御プレーン（ＣＰ）とユーザ（ＵＰ）の代表的なリソース割り当てが示されている本発明の好適な実施例を示す図である。 本発明に従うアプリケーションユニットＡＵの第１の実施例を示す図である。 本発明に従うアプリケーションユニットＡＵの第２、第３の実施例を示す図である。 本発明に従うリソース割り当て方法の概要を表す図である。 本発明の好適な実施例に従うＣＧＳＮノードにおける制御プレーンの処理手順を示す図である。 本発明の好適な実施例のＣＧＳＮで送信されるペイロードを示す図である。 第１のアプリケーションユニットの制御プレーンの起動を示す図である。 第１のアプリケーションユニットのペイロードのシグナリングを示す図である。

Claims (14)

1. 少なくとも１つのアプリケーションユニット（ＡＵ）と、少なくともインターネットへのネットワークインタフェース（Ｇｉ）を備えるルーティングユニット（ＧｉＲ）とを有する結合ノード（ＣＧＳＮ）であって、
   前記少なくとも１つのアプリケーションユニット（ＡＵ）は、
   サービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）と、サービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）と、ゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）と、ゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）との内、少なくともいずれかを含み、
   アプリケーションユニット（ＡＵ）の各個別機能が、所与のアプリケーションユニットのリソースを所与の移動端末に任意の方法で割り当てられるように、少なくとも１つの所与の移動端末（ＭＴ）に割り当て可能であり、
   前記アプリケーションユニット（ＡＵ）がさらにデータベース（ＤＢ）を含み、
   前記データベースが無線ネットワークにおける所与の移動端末に関連する所与の呼／セションに必要なデータを含むことを特徴とする結合ノード。
2. 少なくとも２つのアプリケーションユニット（ＡＵ）と、
   前記アプリケーションユニット（ＡＵ）間の通信のための少なくとも内部通信バス（ＩＢ）とをさらに有し、
   前記内部通信バス（ＩＢ）での前記アプリケーションユニット（ＡＵ）間のシグナリングはＧＴＰプロトコルを使用していないことを特徴とする請求項１に記載の結合ノード。
3. 各アプリケーションユニット（ＡＵ）は少なくとも、
   中央処理ユニット（ＣＰＵ）と、
   ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とを有し、
   前記サービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）と、前記サービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）と、前記ゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）と、前記ゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とは、少なくとも１つのアプリケーションユニット（ＡＵ）上で動作するソフトウエアアプリケーションであることを特徴とする請求項１に記載の結合ノード。
4. アプリケーションユニット間通信は、第１のアプリケーションユニット（ＡＵ）の中央処理ユニット（ＣＰＵ）から別のアプリケーションユニット（ＡＵ）の中央処理ユニットへの遠隔手続呼出（ＲＰＣ）により実行されることを特徴とする請求項２に記載の結合ノード。
5. 前記少なくとも１つのアプリケーションユニット（ＡＵ）は、
   前記内部バス（ＩＢ）に対するインタフェース（ＡＩ１）と、
   データベース（ＤＢ）と、
   サービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）とゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）とのアプリケーションを含む中央処理ユニット（ＣＰＵ）とを有することを特徴とする請求項２に記載の結合ノード。
6. 前記少なくとも１つのアプリケーションユニット（ＡＵ）は、
   前記内部バス（ＩＢ）に対するインタフェース（ＡＩ１）と、
   データベース（ＤＢ）と、
   サービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）とゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とのアプリケーションを含む中央処理ユニットとを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の結合ノード。
7. 前記少なくとも１つのアプリケーションユニット（ＡＵ）は、
   前記内部バス（ＩＢ）に対するインタフェース（ＡＩ１）と、
   データベース（ＤＢ）と、
   サービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）とゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）とサービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）とゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とのアプリケーションを含む中央処理ユニットとを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の結合ノード。
8. 結合ノード（ＣＧＳＮ）における所与のアプリケーションユニット（ＡＵ）の利用可能なリソースを少なくとも１つの所与の移動端末（ＭＴ）に割り当てる方法であって、
   前記方法は、
   所与のアプリケーションユニット（ＡＵ）において端末から呼を受信する工程（１１）と、
   サービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）を、前記呼を受信する前記所与のアプリケーションユニット（ＡＵ）に割り当てる工程(１１)と、
   前記サービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）のアプリケーションを使用することにより移動局の接続を行い、ＰＤＰ活性化を開始する工程（１１）と、
   活性化を実行する工程（１４）と、
   前記移動端末により要求されるアクセスポイント名（ＡＰＮ）と求められた所与のサービスを指定することが前記結合ノード（ＣＧＳＮ）において利用可能であるかどうかをチェックする工程（１６）と、
   そうであれば、同じアプリケーションユニット（ＡＵ）にサービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）とゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とを共存させる工程（１８）とを有することを特徴とする方法。
9. 前記移動端末により要求される前記アクセスポイント名（ＡＰＮ）と前記求められた所与のサービスを指定することとが前記結合ノード（ＣＧＳＮ）において利用可能でなければ、外部ノードにおけるゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）とゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とを割り当て（１７）、サービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）とゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）との間とサービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）とゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）との間との通信に遠隔手続呼出を使用することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 所与のアプリケーションユニット（ＡＵ）のサービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）とゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）とが１つの所与の移動端末に割り当てられる（１９，２０）ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 所与のアプリケーションユニット（ＡＵ）のゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とサービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）とが１つの所与の移動端末に割り当てられることを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. 所与のアプリケーションユニット（ＡＵ）のサービングノードユーザプレーン機能（ＳＵ）と、サービングノード制御プレーン機能（ＳＣ）と、ゲートウェイノードユーザプレーン機能（ＧＵ）と、ゲートウェイノード制御プレーン機能（ＧＣ）とが、１つの所与の移動端末に割り当てられる（２０）ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
13. サービングノードとゲートウェイノードの制御プレーン機能（ＳＣ、ＧＣ）と、ゲートウェイノードとサービングノードのユーザプレーン機能（ＳＵ、ＧＵ）と、インターネットへのアクセスが実行されるルーティング機能（ＧｉＲ）とを有する結合ノード（ＣＧＳＮ）において制御プレーンの活性化を実行する処理方法であって、
    サービングノードのユーザプレーン機能（ＳＵ）を提供するアプリケーションユニット（ＡＵ）に関連する第１のインタフェース（ＡＩ２）で移動局からのＰＤＰコンテキスト活性化メッセージを受信する工程（１ａ＿１０）と、
    サービングノードの制御プレーン機能（ＳＣ）を提供するアプリケーションユニットに関連する第２のインタフェース（ＡＩ１）に前記メッセージを直接送信する工程（１ｂ＿１０）と、
    前記移動局に対して割り当てられたＩＰアドレスを含むＰＤＰコンテキスト活性化受付メッセージを送信することにより、前記第２のインタフェース（ＡＩ１）を介して、直接前記移動局（ＭＳ）に応答する（１２ａ＿１０、１２ｂ＿１０）工程とを有することを特徴とする処理方法。
14. サービングノードとゲートウェイノードのユーザプレーン機能とのインタフェースをもつサービングノードのユーザプレーン機能（ＳＵ／ＧＵ）と、インターネットへのアクセスが実行されるルーティング機能（ＧｉＲ）とを有する統合サービングノード／ゲートウェイノードにおいて、ＧＳＭペイロードプレーンの伝送を実行する処理方法であって、
    サービングノードのユーザプレーン機能（ＳＵ）を提供するアプリケーションユニットに関連するインタフェース（ＡＩ２）で移動局（ＭＳ）からインターネットのホストに宛てられたＩＰパケットを受信する工程（１＿１１）と、
    前記パケットを前記ルータ（ＧｉＲ）へ直接転送する工程(２＿１１)と、
    前記インターネットでホストへ前記パケットを送信する工程（３＿１１）とを有することを特徴とする処理方法。

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