JP2010104029A - Ｗｌａｎタイトカップリング解決法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）からなる第１ネットワークとセルラーネットワークからなる第２ネットワークとを介しモバイル端末が通信ネットワークと通信することを可能にするため、タイトカップリング構成を実現する方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一特徴は、ＲＡＬ（Ｒａｄｉｏ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）プロトコルを有し、タイトカップリング構成によりネットワークと制御プレーンにおいて通信するよう構成される第１プロトコルスタックと、ユーザデータパケットの送受信のため、ＧＴＰ（ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ） Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を有し、前記ネットワークとユーザプレーンにおいて通信するよう構成される第２プロトコルスタックとを有するモバイル端末に関する。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線ＬＡＮによるユーザ端末とセルラー通信システムとの間の通信に関する。無線ＬＡＮは、インターネットによりセルラーシステムと通信する。ユーザ端末が、無線ＬＡＮアクセスポイントを介しセルラー通信システムに付属される。

公共用無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）システムが普及してきているが、これらのＷＬＡＮシステムは大部分は独立に運営及び制御されている。このため、ＷＬＡＮシステムには個別に多数の所有者／運営者が存在する。個別に制御されている各システムは、「ドメイン」と呼ばれている。所有者／運営者またはドメインが存在するため、潜在的ユーザは各自の携帯通信装置がその利用可能性をアナウンスするときしか、あるエリアにおける無線ローカルエリアシステムの存在を認識しない可能性があるという事実から、接続の可能性のあるすべてのＷＬＡＮシステムにユーザが加入することは困難または不可能である。この状況を軽減し、サービスを向上させるため、一部のサービス提供者は他のプロバイダと合意することによって複数のＷＬＡＮシステムを統合する。

通信サービス提供者は、各種サービスを提供するかもしれない。通信サービス提供者がセルラー通信ネットワーク（３ＧＧＰまたはセルラーサービス）提供者である場合、当該提供者は無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）によるセルラーによって認証されたユーザによるインターネットアクセスを可能にするようにしてもよい。このようなインターネット専用のＷＬＡＮサービスでは、インターネットデータはセルラーシステムを介した移動を行わない。しかしながら、インターネットサービスに関する認証、許可及び課金制御データが、通信システムを走査するかもしれない。「ルーズカップリング」という用語が、接続を確立するための制御データ、ユーザの認証、許可及び課金情報がＷＬＡＮを介しセルラーシステムにルーティングされる通信に適用されるが、接続が設定されると、ユーザデータはＷＬＡＮのみを介しインターネットや他のネットワークにルーティングされる。ルーズカップリングによる構成は、セルラーとＷＬＡＮシステムとが実質的に独立しているという欠点を有する。このため、セルラーシステムの運営者は、ユーザへの課金に有用なデータ量やＷＬＡＮシステムの利用時間に関する情報に容易にはアクセスすることができない。さらに、ユーザはＳＭＳなどの特定のセルラーネットワークに固有のサービスにはアクセスすることができない。

他の可能なタイプの通信サービスは、ユーザデータと制御情報の両方がセルラーネットワークを走査するフルセルラーネットワークベースアクセスである。このようなサービスでは、ＷＬＡＮは、セルラーネットワークの無線ネットワーク部分として機能し、ユーザは、インターネットアクセスやＳＭＳなどの具体的サービスを含むフルセルラーネットワークサービスセットにアクセスすることができる。このタイプの通信は、「タイト」カップリング（ｔｉｇｈｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）として知られている。タイトカップリングは、ユーザにとって理論的に魅力的であると共に潜在的に効果的なものであるが、プロトコル及び必要なインフラストラクチャがＷＬＡＮに悪影響を与えるため、各種規格化グループによって複雑すぎると考えられていた。現在、ＥＴＳＩ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）などの規格団体は、相対的な単純さからルーズカップリング（ｌｏｏｓｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）モデルに注力している。

図１は、全体的に１０と指定されている従来のＧＰＲＳ ３ＧＰＰデジタルセルラー通信システムの簡単化されたブロック図である。一般に、このようなシステムは、デジタルセルラー通信システム（フェーズ２＋）（ＧＳＭ）、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＲＰＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）、サービス記述、ステージ２（３ＧＰＰ ＴＳ ２３．０６０バージョン３．７．０リリース１９９９）に対する規格に従うものである。図１のシステム１０は、無線アクセスネットワーク（ＲＮまたはＲＡＮ）１２とコアネットワーク（ＣＮ）１４を含む。無線アクセスネットワーク１２は、その一部が１６ａ及び１６ｂとして示される無線ネットワークコントローラ群（ＲＮＣ）１６を含む。ＲＮＣ１６ｂなどの当該ＲＮＣ群１６の各ＲＮＣは、少なくとも１つの「基地局」または「ノードＢ」を制御する。図１において、ＲＮＣ１６ｂは、ノードＢ基地局１８ａと１８ｂを含むセット１８を制御する。各ノードＢ基地局は、セルラーシステムのセルに対応する。各ノードＢ基地局またはセルは、無線手段によって記号２２によって示される対応するセルのゾーンに位置し、その１つが２０により示される１以上のモバイルユーザと通信する。

図１の通信システムのコアネットワーク（ＣＮ）１４は、そのうちの２つが３０ａと３０ｂにより示されるＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）群３０を含む。当該ＳＧＳＮ群３０の各ＳＧＳＮは、無線アクセスネットワーク１２を介しコアネットワーク１４とユーザ２０との間の接続を管理するためのサービスを提供する。ここでは、接続の管理は、接続、認証及び可動性の管理を意味する。ここでは、接続管理は、データ伝送を可能にするため、無線リソース、メモリ、優先度などの提供ネットワークリソースに対するプロセスによるものである。可動性は、複数のセルにおいてユーザが移動することを可能にするプロトコルまたはプロセス群であり、またはハンドオーバーとしても知られている。各ＳＧＳＮはまた、ユーザ２０にＳＭＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などの他の３Ｇサービスへのアクセスを提供する「フロントエンド」として機能する。

コアネットワーク１４のＳＧＳＮ群３０のＳＧＳＮは、外部メモリ４０として示されるＨＬＲ（Ｈｏｍｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）と通信する。ＨＬＲ４０は、ネットワーク１０への各加入者に関するすべての関連情報を含むデータベースである。ＳＧＳＮ群３０のＳＧＳＮ３０ａなどのＳＧＳＮは、ＨＬＲ４０を参照することによりユーザを特定及び認証する。

コアネットワーク１４のＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）３２は、インターネットなどの外部のインターネットプロトコル（ＩＰ）ベースのＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とコアネットワーク１４との間の相互接続を提供する。

システム１０はまた、コアネットワーク１４のボーダゲートウェイ（ＢＧ）３４を含む。ボーダゲートウェイ３４は、異なるドメイン（運営者）に属するＧＰＲＳネットワーク間のユーザによるローミングを可能にする機能である。ボーダゲートウェイ３４は、外部のＰＬＭＮ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｌａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続される。

システム１０の動作に関して、ＲＮＣ群１６のＲＮＣ１６ａと１６ｂは、コアネットワーク１４と無線アクセスネットワーク１２の間のインタフェースを実現する。

図２ａは、ＳＧＳＮ群３０のＳＧＳＮ、ＲＮＣ群１６のＲＮＣ、ノードＢ群１８のノードＢ及びモバイル端末（ＵＥ）の制御プロトコルスタックの簡単化された図であり、図２ｂは、図２ａのＳＧＳＮ３０とＵＥ２０との間にユーザデータチャネルを開くための連続的なプロトコル動作シーケンスを示す。図２ａにおいて、モバイル端末ＵＥに関するプロトコルは２２０と総称され、ノードＢに関するプロトコルは２５０と総称され、ＲＮＣに関するプロトコルは２１６と総称され、ＳＧＳＮに関するプロトコルは２３０と総称される。モバイルノードＵＥとノードＢとの間の無線インタフェースは、ＷＣＤＭＡなどの規格化された３Ｇセルラー無線インタフェースの１つに対応する。モバイル端末ＵＥでは、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と共にＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルが、その性質（すなわち、ユーザデータまたは制御）に関係なく情報の伝送を可能にする。無線接続制御（接続の生成、削除及び／または変更）のため、ＵＥとＲＮＣとの間でＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルが利用される。ＧＭＭ（ＧＰＲＳ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）プロトコルとＣＭ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）プロトコルが、モバイル端末とＳＧＳＮとの間において各自の可動性管理（認証及びハンドオーバー）とユーザデータ接続管理のため利用される。ノードＢ（または基地局）は、図２ａに示されていないプロトコル群の利用を介しＲＮＣの制御下にある。ＲＮＣは、図示されないＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）に基づきプロトコルスタックによって搬送されるＲＡＮＡＰ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いてＳＧＳＮによって制御される。ＳＧＳＮは、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタックに基づくプロトコルスタックによって搬送されるＧＴＰ−Ｃ（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いた制御のため、図１のＧＧＳＮ３２と通信する。図２ｂは、モバイル端末とＳＧＳＮとの間のデータユーザチャネルを開くため、連続的なプロトコル処理のシーケンス図を表す。

初期的には、端末２０などのモバイル端末ＵＥは、スイッチオンされると、配信ダウンリンク情報を捕捉し、これによってＵＥが添付要求を物理的送信機会を介しＳＧＳＮに送信することが可能となる。ＳＧＳＮは、制御専用の通知チャネルを即座に開く。このプロセスは、図２Ｂには示され、丸の内部の数字１によって第１ステップとして表される。基本通知（または制御）チャネルが設定されると、モバイル端末ＵＥは、接続管理（ＣＭ）プロトコルによってＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）パラメータにより特徴付けされるユーザデータ接続を要求する（図２Ｂのステップ２）。図１のＳＧＳＮ３０ａなどの適切なＳＧＳＮが、当該要求を検証し（モバイル端末が要求されたサービスに対し認められたものであるか判断し）、ＲＡＮＡＰを用いてこの場合にはＲＮＣ１６ｂである関連するＲＮＣがＱＯＳパラメータに関連する無線接続を確立するよう要求する（図２ｂの丸印のステップ３）。ＲＮＣ（この場合は１６ｂ）は、ＱＯＳパラメータを対応する無線接続を確立するのに用いられるパラメータに変換し、基地局（この場合はノードＢ１８ａ）とモバイル端末ＵＥの両方における無線接続を指示する（図２ｂの丸印のステップ４に対応する）。ＲＮＣは、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルを用いて端末を制御する。ＵＥ２０とノードＢ１８ａは、ＲＮＣによって送信されたパラメータを利用して（変更なしにそれらを搬送し）、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）及び物理的レイヤを含む各自の無線プロトコルレイヤを構成する。このとき、無線チャネルが確立される（図２ｂの丸印のステップ５）。ノードＢ１８ａとモバイル端末ＵＥは共に当該処理を確認し、ＲＮＣはＳＧＳＮに当該処理を承認する（図２ｂの丸印のステップ６）。最後に、ＳＧＳＮは、ＣＭプロトコルを利用してモバイル端末に処理の成功を承認する（図２ｂの丸印のステップ７）。

図３は、３Ｇ ＧＰＲＳユーザデータプロトコルスタックの簡単化された表示である。例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）形式とすることが可能なユーザ端末ＵＥからのユーザデータ（図示せず）が、帯域幅を確保するため、ＩＰヘッダを圧縮するＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を利用して、ユーザ端末ＵＥとＳＧＳＮとの間で伝送される。ＲＮＣスタックとＳＧＳＮスタック３３０との間において、そして図１のＧＧＳＮのスタック（図３には図示せず）までの図１のコアネットワーク１４の残りの内部において、ユーザデータは、図３に示されるＵＤＰ／ＩＰを介し実現されるＧＴＰによって搬送される。

図４は、３Ｇ−ＷＬＡＮルーズカップリング構成の概念図である。図４において、インターネットは雲状または円状４１０として示され、公衆ＷＬＡＮシステムは雲状または円状４１２として示され、図１の１４に対応する３Ｇコアネットワークは４１４と示される。さらに、図は、図１のユーザ２０に対応する代表的なウェブサーバ４１６とモバイルユーザ４２０を示す。図４によって表される従来のシナリオでは、ユーザ４２０は、公衆ＷＬＡＮ４１２のカバーエリア内にある。

図４のモバイルユーザ４２０が４３０として示される接続要求を行うため、自らのモバイル端末をオンまたは電源を入れると、ＷＬＡＮ４１２はこの事実を検出し、コアネットワーク４１４のＡＡＡ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ，Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）部分４２４に対して、インターネット４１０を介し制御パスにより接続要求を誘導または再誘導する。ＡＡＡ４２４は、ユーザのデータが承認されたユーザのものと一致しているか判断するため、それのホームロケータレジスタ４０に問い合わせる。認証後、ＡＡＡ４２４は、ユーザデータをアクセスポイントを介しやりとりさせるため、ＷＬＡＮ４１２を承認する。その後、ユーザはウェブサーバ４１６と通信するデータパス４２６を介しブラウジングすることによりインターネットを利用することができる。

通信ドメインでは、プロトコルは管理、制御及びユーザの３つのプレーンにおいて分割される。管理プロトコルは、装置を設定するための方法を提供する。制御プロトコルは、装置を動的に制御または指示するための方法を提供する（例えば、接続確立など）。ユーザプレーンプロトコルは、ユーザデータを搬送する方法を提供する。これら３つのプロトコルスタックは、特に情報の伝送に関するものなどの共通のプロトコルを含むようにしてもよい。図５は、ルーズカップリングモデルの場合の制御プレーンプロトコルスタックを示す。ＴＣＰ／ＩＰまたはイーサネット（登録商標）に基づく対応するユーザプレーンプロトコルスタックは、従来技術に対応するものであり、図示されないが、ＷＬＡＮ ＭＡＣ（本例では、ＩＥＥＥ８０２．１１）のイーサネット（登録商標）を介した単なるＩＰである。

図４のＡＡＡサーバ４２４、アクセスポイント（ＡＰ）４１２及びモバイル端末４２０に関する制御プロトコルスタックはそれぞれ、図５において５２０、５１６及び５３０として表される。図５は、ＩＥＥＥ８０２．１１をモバイル端末５２０とＡＰ５１６との間の無線インタフェースとして仮定するが、それはまたＥＴＳＩ Ｈｉｐｅｒｌａｎ２プロトコルなどの他のＷＬＡＮプロトコルとすることも可能である。図５に示されるように、ＥＡＰＯＬ情報はモバイル端末５２０とアクセスポイント５１６との間において送信される。ＥＡＰＯＬとは、ＬＡＮが公衆ＷＬＡＮである「ＥＡＰ Ｏｖｅｒ ＬＡＮ」を意味する。ＥＡＰＯＬは、イーサネット（登録商標）フレーム内のＥＡＰパケットを搬送するのに利用される規格化された（ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ）プロトコルである。「ＥＡＰ」は、任意のタイプの認証プロトコルを搬送するのに利用可能なプロトコルである拡張された認証プロトコル（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を表す。認証プロトコルは、例えば、３ＧＰＰ規格団体によって選択されるようなＥＡＰ ＡＫＡやＥＡＰ ＳＩＭであってもよい。ＤＩＡＭＥＴＥＲプロトコルは、ＡＡＡによってユーザの認証を制御するのに用いられる周知のＩＥＴＦプロトコル（ＲＦＣ３５８８）である。それは、ＲＡＤＩＵＳプロトコル（ＲＦＣ２１３８）などの他の等価なプロトコルによって置換可能である。ユーザ５２０が認証されると、図４のＡＡＡサーバ４２４がそれのホームロケーションレジスタまたは加入データベース４０の対応するエントリを抽出し、認証プロトコルが成功したことを意味し、ＡＡＡサーバ４２４（図５の５３０）は、承認されたユーザ４２０（図５の５２０）に対応するイーサネット（登録商標）トラフィックをブロックしないように、ＤＩＡＭＥＴＥＲメッセージをＡＰ４１２（図５の５１６）に送信する。

本発明の課題は、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）からなる第１ネットワークとセルラーネットワークからなる第２ネットワークとを介しモバイル端末が通信ネットワークと通信することを可能にするため、タイトカップリング構成を実現する方法を提供することである。

本発明は、ルーズカップリング構成のため構成されたＷＬＡＮアクセスポイントを用いてタイトカップリング構成が実現されることを効果的に可能にするため、モバイル端末内に無線ネットワーク制御プロトコルを配備する。具体的には、本発明は、第１通信ネットワークと第２通信ネットワークを介しモバイル端末が第３通信ネットワークと通信するのを可能にするため、前記第１通信ネットワークと前記第２通信ネットワークとの間にタイトカップリング構成を実現するための方法であって、（ａ）前記第１通信ネットワークにおいて、前記モバイル端末が前記第２通信ネットワークを走査することなく前記第１通信ネットワークを介し前記第３通信ネットワークと通信するのを可能にするルーズカップリング構成内の処理のため適応されるプロトコルスタックを有するアクセスポイントを提供するステップと、（ｂ）前記モバイル端末において、前記第２通信ネットワークのアクセス装置の対応する無線ネットワークコントローラプロトコルスタックと直接的にインタフェースをとる無線ネットワークコントローラプロトコルスタックを提供するステップと、（ｃ）前記第２通信ネットワークのアクセス装置において、前記モバイル端末無線ネットワークコントローラプロトコルスタックとインタフェースをとるための前記対応する無線ネットワークコントローラプロトコルスタックを提供し、これによって、前記モバイル装置が前記第２通信ネットワークを走査するため前記アクセス装置とインタフェースをとることが可能となり、タイトカップリング構成において前記第３通信ネットワークと通信するステップとから構成されることを特徴とする方法を提供する。

本発明の方法の当該特徴のあるモードでは、データを通信するステップはさらに、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）とインターネットに関するサーバとの間で前記データを通信するステップを有する。この結果、ユーザ端末をインターネットへのアクセスまたはブラウジングを行うことが可能となる。

本発明の他の特徴によると、無線ＬＡＮを介しモバイルユーザ端末とセルラーネットワークとの間で通信を行う方法は、ユーザ端末において無線ＬＡＮと通信するための通信プロトコルを提供し、ユーザ端末において通信プロトコルを介しパケットフレーム通信のための規格化されたＥＡＰＯＬプロトコルを提供するステップから構成される。さらに、本方法はユーザ端末においてＥＡＰＯＬプロトコルに介し承認制御情報を通信するための規格化されたＥＡＰプロトコルと、ＥＡＰプロトコルを介しＲＡＬ（Ｒａｄｉｏ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）プロトコルが無線通信の制御を提供するＲＡＬプロトコルを提供することを含む。セルラーネットワークにおいて、ＳＧＳＮが設けられる。インターネットを介した通信に適したインターネットプロトコルスタックが、ＳＧＳＮと関連付けされる。インターネットを介し承認制御情報を通信するための規格化されたＥＡＰプロトコルが、インターネットプロトコルスタックを介し提供される。ＲＡＬプロトコルが無線通信の制御を提供するＲＡＬプロトコルが、ＳＧＳＮにおいてＥＡＰプロトコルを介し提供される。インターネットを介し無線ＬＡＮとセルラーシステムとの間で通信が行われる。最後に、ＲＡＬを利用して無線ＬＡＮとユーザ端末との間の通信が提供される。

当該方法のあるモードでは、セルラーネットワークにおいてＳＧＳＮを提供し、インターネットを介した通信に適したインターネットプロトコルスタックをＳＧＳＮと関連付けるステップは、物理的レイヤを介し少なくともＴＣＰ／ＩＰプロトコルを提供し、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを介しＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルを提供するステップを含む。

本発明によると、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）からなる第１ネットワークとセルラーネットワークからなる第２ネットワークとを介しモバイル端末が通信ネットワークと通信することを可能にするため、タイトカップリング構成を実現する方法を提供することができる。

図１は、従来の３Ｇ ＧＰＲＳデジタルセルラー通信システムの簡単化された機能ブロック図またはアーキテクチャである。 図２ａは、図１のシステムの各部の３Ｇ ＧＰＲＳプロトコルスタックの簡単化された表示である。 図２ｂは、図１の各部の間のユーザデータチャネルを開くための連続したプロトコル処理シーケンスを示す。 図３は、３Ｇ ＧＰＲＳユーザデータプロトコルスタックの簡単化された表示である。 図４は、従来の３Ｇ−ＷＬＡＮルーズカップリングの概念図である。 図５は、図４のモバイル端末、アクセスポイント（ＡＰ）及びＡＡＡサーバに関する制御プロトコルスタックを表す。 図６は、本発明の一特徴による制御情報及びデータのフローの簡単化された表示である。 図７は、図６に表される接続機能を可能にする本発明の一実施例による制御及びデータプロトコルスタックを示す。 図８は、図６に表される接続機能を可能にする本発明の一実施例による制御及びデータプロトコルスタックを示す。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

上述の従来技術は、ＷＬＡＮセルラーネットワーク相互接続に対し、ルーズカップリングモデルはシンプルなものであるが、相対的なシンプルさは、いくつかの所望されない制限や問題点に関連するものである。これらには、認証プロトコルが新しいものであり（ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＥＡＰなど）、このため、セルラーネットワーク内の新たな装置（図４のＡＡＡサーバ４２４）と、新たな規範に従うレガシー装置（図４のＨＬＲ４０）との新しいインタフェースを必要とする。さらに、携帯電話などのモバイル端末装置は、アタッチメントが従来のセルラー無線インタフェース（図１の２２）またはＷＬＡＮ無線インタフェース（図７）を介し実行されるかに応じて、異なる２つのプロトコルスタックを含む必要がある。さらに、ルーズカップリングモデルは、ＳＭＳ（Ｓｈｏｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などのセルラーネットワークに固有のサービスのアクセスを回避する。

本発明は、ルーズカップリングモデルと同様に、モバイル端末ＵＥがＷＬＡＮを介しアクセスポイントとしてアタッチまたは通信されるタイトカップリングモデルを実現する。実施例では、ＷＬＡＮは、インターネットを介しセルラーネットワークと通信するが、ＷＬＡＮはまた他の適切な通信ネットワークを介しセルラーネットワークと通信するようにしてもよいということは理解されるべきである。本発明の一特徴によるシステムに利用されるＷＬＡＮのプロトコルスタックは、ルーズカップリングの場合に用いられるものと同一の（または少なくとも可能性のある）プロトコルスタックを有し、これにより、ルーズカップリングモデルに用いられるＷＬＡＮはまた、変更なしにタイトカップリングトラフィックを処理することが可能である。本発明により実現可能であって、従来のルーズカップリングモデルにはないさらなる効果は、ユーザデータ接続及び可動性（認証を含む）を管理するのに利用されるユーザ端末及びＳＧＳＮの通知プロトコルがＣＭ（接続管理）及びＧＭＭ（ＧＰＲＳ可動性管理）プロトコルなどのセルラーネットワーク仕様によりすでに規格化されたものであるということである。本発明のさらなる効果によると、セルラーネットワーク無線インタフェース（図１の２２）技術とそれの完全な再設計とリンクした無線制御プロトコル（図２ａのＲＲＣ）の複雑さを回避するため、ＲＡＬ（Ｒａｄｉｏ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）と呼ばれる新しい簡単化されたプロトコルが規定される。ＲＡＬレイヤは、既知のＲＡＮＡＰプロトコルの一部であり、接続の確立及び管理、すなわち、接続の設定を行うためのコマンドを含む。この新しいプロトコルは、ＲＡＮＡＰ（図２ａ）プロトコルに極めて類似したものであり、このため、容易に実現される。ＲＡＬプロトコルレイヤはまた、ＳＧＳＮにおいて同様に実現される。本発明の一特徴によると、図１、２ａ、２ｂ、３、４及び５と共に与えられたルーズカップリングシナリオと対照的に、このＲＡＬプロトコルによるＳＧＳＮからモバイル端末ＵＥへの接続要求は、モバイル端末にＱＯＳパラメータを直接提供し、モバイル端末はこれらのパラメータを無線対応パラメータに変換する。また、ユーザデータの伝送は、図８に関して後述されるように、トランスポートプロトコルＧＴＰ−ＵがＳＧＳＮとモバイル端末ＵＥとの間で利用され、これによりＳＧＳＮにおいて変化がないことを意味する図３に関して上述される従来モデルに準拠している。

図６は、本発明の一特徴による制御情報及びデータのフローの簡単化された図である。図６において、図４のものに対応する要素は同様の参照記号によって示される。図６に図示されるように、モバイル端末６２０によるアクセス要求を含む制御情報は、公衆ＷＬＡＮ４１２とインターネット４１０を通過する制御パス６２８を用いて、セルラー通信システム６００のコアネットワーク６３０とモバイル端末６２０との間で通信される。４１６として示されるリモートウェブサーバとモバイル端末６２０との間で通信されるユーザデータは、ＷＬＡＮ４１２、インターネット４１０及びコアネットワーク６３０を介しデータパス６２６ａにより通信され、再びインターネット４１０によりコアネットワーク６３０とウェブサーバ４１６との間のさらなるパス６２６ｂによって通信される。

図７及び８はそれぞれ、本発明の一実施例による図６に示される接続機能を可能にする制御及びデータプロトコルスタックを示す。図７において、７２０はモバイルユーザＵＥの制御プロトコルスタックを示し（図６の６２０）、７３０はＳＧＳＮの制御プロトコルスタックを示し（図６の６３０）、７６０はアクセスポイント（ＡＰ）の制御スタックを示す。図７のアクセスポイントＡＰのプロトコルスタックは、ルーズカップリングモデルにおいて用いられる従来の無線ＬＡＮのものと完全に同一なものである。図２ａに示されるように、ルーズカップリングモデルのものと図７のスタックとの比較は、無線リンクに関するすべてのプロトコル、すなわち、スタック２５０と２５２が消失したことを示す。図２ａの構成において用いられる３ＧＰＰ ＵＭＴＳ ＲＡＮＡＰは、図７においてＲＡＮＡＰの一部であるＲＡＬＰ（Ｒａｄｉｏ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と置換され、モバイル端末及びＳＧＳＮにおいて、暗号化に関するいくつかの追加的なコマンドに加えて実現される。

ＲＡＬＰメッセージ大部分は、ＲＡＮＡＬＰに基づいている。従って、ＲＡＬＰヘッダは、メッセージのフォーマットを示す値を含む。一般的なＲＡＬＰメッセージフォーマットは、（ａ）バージョン番号、（ｂ）完全性チェック情報（完全性保護が必要な場合のみ）、及び（ｃ）残りの情報要素（ＩＥ）を含む。

従って、ＵＥ７２０及びＳＧＳＮ７３０のＲＡＬエンティティは、ＲＡＮＡＰの機能を実行する。ＲＡＬＰ制御情報は、アクセスポイント（ＡＰ）７６０を介し図７のユーザ端末ＵＥとＳＧＳＮ７３０との間で送信されるが、ＲＡＬＰ制御情報はアクセスポイントによっては処理されず、パス７６１によって示されるように、ＵＥとＳＧＳＮとの間で実質的には通信される。

図７において、アクセスポイント（ＡＰ）７６０は、図５の「ルーズカップリング」手段と共に与えられるように設定されるか、プロトコルスタックを有するということを留意されたい。より詳細には、図５のアクセスポイント（ＡＰ）５１６は、図７のＡＰスタック７６０の左側部分に対応するＥＡＰＯＬ／ＷＬＡＮプロトコル及び物理的無線装置を有するモバイル端末と通信する。同様に、図５のアクセスポイント５１６は、図７のＡＰスタック７６０の右側に表示されるプロトコルスタックと同一のＤｉａｍｅｔｅｒ／ＴＣＰ−ＩＰプロトコルと共に物理的レベル（明示的には図示せず）を利用して、図４のコアネットワーク４１４のＡＡＡ部分５３０と通信する。また、図７に与えられる認証プロトコル及び他の制御プロトコルが３Ｇセルラー仕様書、より詳細には、当該文献の第１セクションに紹介されるようなＧＭＭ及び接続管理ＳＭ及びＳＭＳ仕様による３ＧＰＰ ＵＭＴＳによって既に指定されたものであることに留意されたい。この結果、無線ＬＡＮアクセスポイントは、タイトカップリング構成を実現するのに必要な改良を実質的に行うことなく、発明による構成において動作可能となり、これは大きな効果である。

モバイル端末ＵＥが無線ＬＡＮのカバーエリアに移動するとき、あるいはＵＥがこのようなカバーエリアで最初にスイッチオンされると、ＵＥはルーズカップリングシナリオに関して説明された手順に従ってリモートサーバ（この場合は、ＳＧＳＮ）とＥＡＰ接続を確立する。アクセスポイントは、制御またはＥＡＰトラフィックのみを認証または搬送する。ＵＥが３Ｇ ＧＰＲＳプロトコル（ＧＭＭ）などの関連するプロトコルに従って認証されると、ＳＧＳＮ７３０は、ルーズカップリングシナリオのＡＡＡサーバ４２４が従う手順を利用して、従来技術において既知であるＤＩＡＭＥＴＥＲメッセージをアクセスポイント（ＡＰ）７６０に送信することによってユーザのトラフィックを承認する。

ユーザ端末ＵＥ７２０が接続管理（ＣＭ）プロトコルによって接続を要求すると、ＳＧＳＮ７３０は当該要求を処理し、ＲＡＬＰプロトコルを利用して、モバイルユニットがデータを通信可能にする接続の無線部分を確立するよう要求する。この要求に応答して、ユーザ端末ＵＥ７２０は、当該要求を対応する無線接続を確立するのに利用され、最終的にはＷＬＡＮプロトコルにより完了されるパラメータに変換する。

図８は、本発明によるタイトカップリング構成を実現するためのユーザプレーンのデータプロトコルスタックを示す。図８のスタックと図３の３Ｇ ＧＰＲＳスタックとを比較して、ＧＰＲＳ無線ネットワークに関するすべてのプロトコルが存在しないことを確認することができる。ユーザ端末、アクセスポイント及びＳＧＳＮの図示されたデータスタックはそれぞれ８２０、８６０及び８３０として示される。本発明の顕著な特徴は、ＲＮＣの無線制御機能が上述のプロトコル構成によりモバイル端末の制御スタックに埋め込まれるということである。

図８のデータスタック構成では、ＧＴＰ（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は、ライン８６５によって示されるように、ユーザ端末ＵＥ８２０とＳＧＳＮ８３０との間で「直接」接続される。ＧＴＰプロトコルは、３ＧＰＰ規格により指定されるようなＵＤＰ／ＩＰを介し搬送される。ＧＴＰは、ＩＰデータグラムなどのユーザデータパケットをカプセル化する。ユーザデータパケットは、アクセスポイントＡＰ８６０によって、そしてＩＰルータの機能を実行するＧＧＳＮ（図１）までのＳＧＳＮによって透過的に搬送される。

本発明による「タイト」通信システムは、ＧＭＭプロトコルに固有なユーザ端末の可動性を提供する。それはまた、ＧＭＭプロトコル固有なフル３Ｇ ＧＰＲＳサービス、フル課金及びセキュリティが本来的に可能である。

本発明の各種実施例の効果において、カップリングがインターネットとすることが可能なインターネットプロトコル（ＩＰ）ベースネットワークを介し実現され、当該手段が３ＧＰＰ ＳＡ２、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉまたはＥＴＳＩ／ＢＲＡＮによって現在認識されるようなルーズカップリング手段と少なくともＷＬＡＮに関して互換的であるということがあげられる。

従って、本発明の一特徴による方法は、モバイル端末（６２０）とサーバ（６３０；４１６）との間でデータを通信するためのものである。本方法は、モバイル端末（６２０）から無線ＬＡＮアクセスポイント（４１２）にインターネット（４１０）へのデータチャネルアクセス要求を通信するステップと、無線ＬＡＮアクセスポイント（４１２）からインターネット（４１０）を介しセルラー通信システム（６００）のＳＧＳＮ（６３０）にデータチャネル要求をルーティングするステップとから構成される。本方法はまた、セルラー通信システム（６００）のＳＧＳＮ（６３０）からインターネット（４１０）を介し無線ＬＡＮアクセスポイント（４１２）にデータチャネルの承認を通信するステップを有する。この承認に応答して、無線ＬＡＮ（４１２）とインターネット（４１０）を介しユーザ端末（６２０）とＳＧＳＮ（６３０）との間でデータチャネルが開かれる。特定のデータは、データチャネル無線ＬＡＮアクセスポイント（４１２）とインターネット（４１０）を介しセルラー通信システムのＳＧＳＮ（６３０）とユーザ端末（６２０）との間で通信される。

本発明の方法の当該特徴の特定のモードでは、特定のデータを通信するステップはさらに、インターネットに関連するサーバ（４１６）とＳＧＳＮ（６３０）との間でデータを通信するステップを含む。この結果、ユーザ端末はインターネットにアクセスまたはブラウズすることができる。

本発明の他の特徴によると、無線ＬＡＮ（４１２）を介しモバイルユーザ端末（６２０）とセルラーネットワーク（６００）との間で通信を行う方法は、ユーザ端末（６２０）において無線ＬＡＮ（４１２）と通信するための通信プロトコル（ＷＬＡＮＭＡＣ及び無線）を提供するステップと、ユーザ端末（６２０）において通信プロトコル（ＷＬＡＮＭＡＣ及び無線）を介しパケットフレーム通信のための規格化されたＥＡＰＯＬプロトコルを提供するステップとから構成される。さらに、本方法は、ユーザ端末において承認制御情報を通信するための規格化されたＥＡＰプロトコルと、ＲＡＬプロトコルが無線通信の制御を提供するＥＡＰプロトコルを介したＲＡＬＰとを提供することを含む。セルラーネットワーク（６００）では、ＳＧＳＮ（６３０）が設けられる。インターネット（４１０）を介した通信に適したインターネットプロトコルスタック（７３０、ＴＣＰ／ＩＰ）が、ＳＧＳＮ（６３０）に関連付けされる。インターネット（４１０）を介し承認制御情報を通信するための規格化されたＥＡＰプロトコルが、インターネットプロトコルスタック（７３０、ＴＣＰ／ＩＰ）を介し提供される。ＲＡＬプロトコルが無線通信の制御を提供するＲＡＬプロトコルが、ＳＧＳＮ（６３０）においてＥＡＰプロトコルを介し提供される。インターネット（４１０）を介し無線ＬＡＮ（４１２）とセルラーシステム（６００）との間で通信が行われる。最後に、ＲＡＬを用いて無線ＬＡＮ（４１２）とユーザ端末（６２０）との間において通信が提供される。

当該他の方法のモードでは、セルラーネットワーク（６００）において、ＳＧＳＮ（６３０）を提供し、当該ＳＧＳＮ（６３０）とインターネット（４１０）を介した通信に適したインターネットプロトコルスタック（Ｄｉａｍｅｔｅｒ、ＴＣＰ／ＩＰ）を関連付けるステップは、物理的レイヤを介し少なくともＴＣＰ／ＩＰプロトコルを提供し、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを介しＤｉａｍｅｔｅｒプロトコルを提供するステップを含む。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

４１０ インターネット
４１２ 公衆ＷＬＡＮ
４１６ ウェブサーバ
６３０ ３Ｇコアネットワーク

Claims (6)

1. ＲＡＬ（Ｒａｄｉｏ Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）プロトコルを有し、タイトカップリング構成によりネットワークと制御プレーンにおいて通信するよう構成される第１プロトコルスタックと、
   ユーザデータパケットの送受信のため、ＧＴＰ（ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ） Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を有し、前記ネットワークとユーザプレーンにおいて通信するよう構成される第２プロトコルスタックと、
   を有するモバイル端末。
2. 前記ユーザデータパケットは、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）データグラムである、請求項１記載のモバイル端末。
3. 前記第１プロトコルスタックはさらに、
   接続管理レイヤと、
   グローバル可動性管理レイヤと、
   ＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＥＡＰＯＬ（ＥＡＰ Ｏｖｅｒ ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））レイヤと、
   ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、
   物理レイヤと、
   を有する、請求項１記載のモバイル端末。
4. 前記第２プロトコルスタックはさらに、
   ＩＰレイヤと、
   ＵＤＰ／ＩＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤと、
   ＷＬＡＮ ＭＡＣレイヤと、
   物理レイヤと、
   を有する、請求項１記載のモバイル端末。
5. 前記ＲＡＬの制御情報は、アクセスポイントを介し通信されるが、該アクセスポイントによっては処理されない、請求項１記載のモバイル端末。
6. ユーザプレーン通信のための２つのプロトコルスタックを有するアクセスポイントであって、
   前記２つのプロトコルスタックの第１部分は、モバイル端末と通信し、ＷＬＡＮ ＭＡＣレイヤと物理レイヤとを有し、
   前記２つのプロトコルスタックの第２部分は、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ） Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）と通信し、リンクレイヤと物理レイヤとを有する、アクセスポイント。

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