JP2011509551A - データアクセス - Google Patents

Abstract

音声トラフィックとデータトラフィックとを取り扱うことができる無線端末（１）は、インターネット接続（３）が利用可能な場合にはインターネット接続（３）を使用し、それ以外の場合にはセルラネットワーク（７）への接続を使用するように構成されている。システム間のハンドオーバを可能にするために、ＶｏＩＰプロトコルを使用する音声呼は、インターネット（３）とセルラネットワーク（７）との間のブリッジングポイント（74）に通される。しかしながら、セルラネットワークを経由してデータをルーティングして、その後でインターネットに戻す必要を回避するために、ハブとモバイルアクセスブリッジ（74）との間のトンネル接続は、ＶｏＩＰネットワーク制御装置（４）のような中間ブレイクアウトポイントを備えた、ユーザ（１）とＭＡＢ（74）とを接続する２つの異なるトンネル（14，47）に替えられる。このブレイクアウトポイントから、ネットワークアクセス制御プロキシ（５）を経由して非音声データトラフィックを伝送するために、インターネットへの第３の接続（46）が作られる。この構成により、ＶｏＩＰトラフィックだけでなく、他の全てのアプリケーショントラフィックも、第１のトンネル接続（14）を通ってネットワーク制御装置（４）に転送し、ネットワーク制御装置（４）から、音声トラフィックを識別して第２のトンネル接続（47）によって転送し、一方で、他のデータトラフィックを第３のリンク（46）によってインターネット（６）にルーティングすることができる。この構成により、高速データアプリケーションを、ＶｏＩＰトラフィックと同時に、リンク（14）によって伝送することができる。この構成により、ハンドセット（１）、アクセスポイント（２）、及びブロードバンド接続（３）と、ネットワーク制御装置（４）との間で、同じ１本のＩＰＳｅｃトンネル（14）を用いて、１つのワイファイ接続を使用して、ハンドフリーデバイスによる音声呼を進行させながら、遠隔カメラ送信のようなストリーミングデータアプリケーションを受信する能力を備えることができる。別のブレイクアウトポイントについては、明細書に記載されている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、無線接続による端末からのデータアクセスに関する。より具体的には、本発明は、無線アクセスポイントによる接続が利用可能である場合には、（第三世代パートナーシッププロジェクト（3rd Generation Partnership Project, 3GPP）標準の一部である、８０２．１１の「ワイファイ（wifi）」標準、特に、ＵＭＡ(ユニバーサルモビリティアクセスを使用して)無線アクセスポイントによって、又はさもなければ、セルラネットワークによって、両者で接続可能なタイプのデュアルモードハンドセットを使用して接続することに関する。

図１に示されているような構成では、「ワイファイ」基地局２(「ハブ」としても知られている)が利用可能でない場合に、ハンドセット１は、セルラネットワーク７の基地局71を通して接続される通常のセルラハンドセットとして動作する。「ワイファイ」基地局２が利用可能である場合には、音声呼は、「ボイスオーバインターネットプロトコル」(Voice over Internet Protocol, VoIP)を使用して、ハブ２を通して接続される。この構成では、セルラネットワーク７に対するインターフェイスの役割をするモビリティアクセスブリッジ(mobility access bridge, MAB)74として知られているネットワーク制御装置と、ハンドセット１との間で、トンネルデータ接続（tunneled data connection）17が確立される。以下では、トンネルデータ接続17を、「トンネル」17と称する。一般に、トンネルのエンドツウエンドのセキュリティは、「ＩＰＳｅｃ」インターネットプロトコルセキュリティ（Internet protocol security）によって提供される。モビリティアクセスブリッジ74において、ＶｏＩＰ呼は、電話ネットワーク７によって取り扱うことができる符号に変換される。従って、このような呼は、ワイファイハブ２と、ブロードバンドインターネット接続３と、ＶｏＩＰネットワーク制御装置４とを通って、モビリティアクセスブリッジ（ＭＡＢ）74にルーティングされる。トンネル17が確立されると、ディジタル化された呼は、ルーティング以外の処理をすることなく、これらの要素２、３、４を通って中継されるだけである。ＭＡＢ74は、セルラネットワーク７の「疑似基地局（quasi-base station）」の役割をして、移動ハンドセット１がハブ２の範囲に入るときと、出るときに、モビリティアクセスブリッジ74とネットワークの通常の基地局71との間で、呼をハンドオフすることができるようにする。

このタイプの既存のシステムは、ボイスオーバインターネット呼を取り扱うことができるが、ハンドセットは、データがセルラネットワーク７によって常に伝送されて、ＧＰＲＳ（ＧＳＭパケット無線サービス）システムを使用して、ゲートウェイＧＰＲＳ支援ノード(ＧＧＳＮ)72を通って、インターネット６に到達するように構成されている。ルーティングは、参照番号75（図１）によって表されている。

ハンドセット１がインターネット６に接続する場合に、ハンドセット１がワイファイハブ２を通ってインターネット６に接続するのが好都合である。その理由は、ハンドセット１が、(セルラ基地局71を通る)第２の無線接続の使用を避けるからであり、更に、ブロードバンドインターネットの速度は、ＧＰＲＳサービスよりもはるかに速いからである。

図２に示されているように、ハンドセットで開始されたＧＰＲＳセッションを、ＶｏＩＰ呼に使用される既存のトンネル接続17によってルーティングするように構成することによって、これらの欠点のうちの第１の欠点を改善できるが、これは速度を改善しない。更に、データパケットはルート76をとらなければならず、ルート76は、インターネット（参照番号３、６で示されている）を２回通り、その途中でモビリティアクセスブリッジ74とセルラネットワーク７とを通る。これは明らかに面倒である。更に、両者の接続17、76は、セルラネットワーク７に対して同じネットワーク識別を使用する。多くの場合に、これは、両者のサービスを同時に使用することを不可能にし得る。

本発明は、標準のインターネットプロトコル(Internet Protocol, IP)を使用して、ハンドセット１がハブ２にデータを送信できるように構成することによって、これを改善することを目的とする。これは、データセッションが電話ネットワーク７から完全に独立して動作することができるように、データセッションとＶｏＩＰセッションとを取り扱う新たなプロセスを必要とする。

通信端末から基地局への複数のトンネルデータ接続を提供することによって、基地局を経由する交換電話ネットワークへの接続を通るディジタル音声アプリケーションを、交換電話ネットワーク以外のルートへのデータアプリケーションと同時に実行することができるように、通信端末を基地局に接続することは、米国特許出願２００６／２６５５０４号から知られている。各トンネルデータ接続は、ディジタル音声アプリケーション又は非音声データトラフィックを伝送する。しかしながら、ハンドセットにおいてデータセッションからＶｏＩＰトラフィックを切り離すと、２つの異なるワイファイ接続が必要になり、両者の利用可能容量を制限することになる。更に、このような構成では、２つのサービスに対して異なる認証資格証明（authentication credential）が必要であり、２本のトンネルは、ハンドセットに対して処理の影響を及ぼす可能性が高い。

本発明は、これらの制約を回避する。

本発明によると、基地局を経由する交換電話ネットワークへのトンネル接続を通るディジタル音声アプリケーションを、交換電話ネットワーク以外のルートへのデータアプリケーションと同時に実行することができるように、通信端末を基地局に接続する方法であって、交換電話ネットワークへのトラフィックと、他のルートへのトラフィックとが、通信端末とネットワーク制御装置との間の１つのトンネルデータ接続を通じて伝送され、ネットワーク制御装置が、トンネルに通されたトラフィックをインターセプトして、データと音声トラフィックとをそれぞれ異なるルーティングに向かわせることを特徴とする、方法が提供される。記載されている実施形態において、端末と基地局との接続は、ＩＥＥＥ ８０２．１１の「ワイファイ」標準を使用する無線接続であるが、「イーサネット（登録商標）」のような、他の無線又は固定接続が可能である。

データネットワークへのアクセスを制御及び監視するプロキシサーバに、データトラフィックを向かわせることができる。

この構成は、ＧＰＲＳデータチャネル(図１の75)を高速データ経路に替えることを可能にし、更に、端末からインターネットアプリケーションへのアクセスを制御することができるアクセス制御システム(「ウォールドガーデン（walled garden）」アプリケーション)への、又はインターネットへの、仮想プライベートネットワーク経路を提供する。

別の態様によると、ディジタル音声トラフィックと非音声データトラフィックとを同時にサポートすることができる通信端末であって、それぞれのネットワーク制御装置への１つ以上のトンネルデータ接続を確立する手段と、各クラスのトラフィックに対して、１つ以上のトンネルデータ接続を渡る異なるルーティングを確立する手段と、を具備する、通信端末が提供される。好ましい実施形態において、端末は、全クラスのトラフィックを伝送するために１つのトンネルデータ接続を生成する手段と、トンネルデータ接続の遠端においてトラフィックの前方へのルーティング（onward routing）を制御するルーティング情報をデータのオーバーヘッドに生成する手段と、を有する。

端末は、基地局に対して無線接続を使用するように構成され、アベイラビリティ（availability）に従って２以上のタイプの無線接続の基地局と通信する能力を有することができ、例えば、ブロードバンドインターネットの無線接続が利用可能でない場合は、ＧＰＲＳセルラ接続を使用する。

データネットワーク制御装置は、端末に関連付けられていて、端末からのデータストリームを伝送するトンネルデータ接続を終端させる手段と、トンネルデータ接続を通じて受信したデータストリームからデータを抽出する手段と、を有し、抽出されたデータに従って、データストリーム中のデータの指定された宛先を識別する手段と、識別された指定された宛先にデータを転送する手段と、を特徴とする。ネットワーク制御装置は、双方向トラフィックに対処できることが好ましく、従って、ネットワーク制御装置は、複数のソースからデータを受信する手段を更に具備し、各ソースから個々の宛先に宛てられたデータを識別して、トンネルデータ接続を通じて宛先に送信するために、このようなデータを１本のデータストリームに結合する手段を特徴とする。しかしながら、併合及び結合する機能は、異なる機能要素によって実行することができ、一方向のみのトラフィックを必要とするある特定の特別な場合において、併合又は結合する機能のうちの１つは、他の併合又は結合する機能を必要とすることなく動作することができる。

好ましい実施形態において、データネットワーク制御装置は、それぞれ、ユーザ端末に接続されたトンネルデータ接続と、交換ネットワークにアクセスさせる別のデータネットワーク制御装置に接続されたトンネルデータ接続との、少なくとも２つのトンネルデータ接続を終端させる手段を有し、データネットワーク制御装置は、少なくとも２つのトンネルデータ接続のうちの１つのトンネルデータ接続を通じて受信したトラフィックの指定された宛先を識別して、少なくとも１つの他のトンネルデータ接続を通じてトラフィックを適切にルーティングする手段を有する。好ましい実施形態は、ユーザ端末から受信した、交換ネットワークに宛てられていない任意のトラフィックを抽出して、このような抽出された任意のトラフィックをネットワークアクセス監視及び制御システムにルーティングする手段を提供する。

ここで、図面を参照して、本発明の実施形態を記載する。

ＧＰＲＳのようなパケットデータサービスを使用してセルラシステムによってデータを伝送する、既存の構成を示す図である。 無線データリンクとセルラシステムとによってデータを伝送する、上述の構成を示す図である。 本発明に従う端末の機能要素を示す図である。 本発明で使用されているネットワーク制御装置の機能要素を示す図である。 モバイルアクセスブリッジにおいてＶｏＩＰトラフィックとデータトラフィックとを切り離す実施形態を示す図である。 ＶｏＩＰネットワーク制御装置においてＶｏＩＰトラフィックとデータトラフィックとを切り離す実施形態を示す図である。

これらの実施形態はＵＭＡ標準に関連して記載されているが、本発明は、セッション開始プロトコル（Session Initiation Protocol, SIP）のような他のデータ転送プロトコルに適用することができる。

図３は、本発明に従う端末１の概略図であり、本発明を実施するために協働する機能要素を示している。端末１は、データ処理能力61と音声能力62とを有し、音声能力62は、アナログ対ディジタル変換器63に関連付けられている。指定された宛先への音声呼とデータセッションとのルーティングは、アドレス指定機能64によって制御される。アドレス指定機能64は、適切なパケット化ヘッダ又は他のディジタルアドレス指定を適用して、トラフィックを、セルラ基地局71(図１)に接続するためにＲＦ出力65にルーティングするか、又はワイファイハブ２(図１、５、及び６)に接続するためにワイファイ出力66にルーティングする。更に、ルーティング機能64は、音声トラフィックを符号化するプロトコル、例えば、ＧＳＭ(セルラ)又はＶｏＩＰ(ボイスオーバインターネットプロトコル)を決定する。これらの出力65、66間の切り換えは、ハンドオーバ機能67に制御される。送られてきたデータ音声トラフィックも、ＲＦ65とワイファイインターフェイス66とによって処理されて、ルータ64によって、データ処理機能61と音声機能62とに適切に渡される。

ワイファイインターフェイス66には、トンネル制御機能が関連付けられていて、トンネル制御機能は、ワイファイインターフェイス66から、データ接続３を通って、１以上の宛先端末点へのデータトンネルを確立する。図４の実施形態では、複数のトンネル接続を同時に設定することができ、このような１つのトンネル17はＶｏＩＰフォーマットの音声トラフィックをモバイルアクセスブリッジ74に伝送し、一方でデータは１つ以上の他のトンネル16で伝送される。他の実施形態(図５及び６)では、端末1は、ネットワーク制御装置４(図４)への１本のトンネル17(図５)、14(図６７)を確立して、データとＶｏＩＰトラフィックとの両者を伝送する。これらの実施形態では、ルータ64によって加えられたヘッダ情報により、遠端４、74は、前方へのルーティングを識別することができる。

簡潔に記載される図５及び６の実施形態は、図４を参照して次に記載されるデータネットワーク制御装置４、74を変更しなければならない。

図４に示されているように、データ制御装置４は、幾つかのトンネルデータ接続14、46、47(図６を参照)を終端させる手段51を有する。各トンネルデータ接続14、46、47は、協働するデバイス(それぞれ１、５、74)からインターネット３、６を通じて受信したデータストリームを伝送する。図５の実施形態において、トンネル接続17、45は、データ制御装置４において同様に終端させられる。この実施形態において、データ制御装置４は、モバイルアクセスブリッジ74(図４において点線で示されている)と共に配置されている。トンネル終端51は、トラフィックをアドレス抽出機能53に渡す。ルーティング機能54は、抽出されたアドレスデータを使用して、受信トラフィックの転送ルーティングを識別する。専用トンネルデータ接続14、46、47(17、45)の宛先、又はモバイルアクセスブリッジ74のような一緒に配置されている機能に送信するために、多数のソースから受信したデータは、ルーティング機能54によって、個々の宛先ごとに１つのデータストリームに結合される。

ルーティング機能54は、限られた数の終端のみとデータを交換することができるように構成されている。終端は、例えば、個々の登録した加入者(トンネル17)、ＶｏＩＰトラフィックの場合にはモバイルアクセスブリッジ74(トンネル46)、並びに他の全てのトラフィックの場合にはネットワークアクセス監視及び制御システム５(トンネル47)である。

図５の実施形態において、ＩＰＳｅｃトンネル17は再使用され、インターネットトラフィックとＶｏＩＰトラフィックは、モビリティアクセスブリッジ74と一緒に配置された外部器（outer）において切り離される。従って、モビリティアクセスブリッジ74は、セルラネットワーク７にルーティングされる音声トラフィックと、インターネット６にルーティングすることができるデータトラフィックとを区別できなければならない。この構成により、全てのインターネットアクセスを、プロキシ５(「ウォールドガーデン」として知られている場合もある)アプリケーション(トンネル45)を経由して、容易にルーティングさせることができる。このようなアプリケーションは、許可されたネットワークアドレス又は許可されていないネットワークアドレスのリストと、アクセス要求を比較することによって、インターネットの動作を監視して、例えば、ウィルス保護、ペアレンタルコントロール、及び他のセーフガード機能により、所定のインターネットアドレスへのユーザによるアクセスを許可又は拒絶する。

図６に示されている好ましい構成では、ＶｏＩＰネットワーク制御装置４において、音声とデータのトラフィックを切り離す。これは、ハブとモバイルアクセスブリッジ74との間のトンネル接続17を、ハブ２をＶｏＩＰネットワーク制御装置４に接続するトンネル14と、ＶｏＩＰネットワーク制御装置４をＭＡＢ74に接続するトンネル47との、２つの異なるトンネルに置き換える。第３の接続46は、ネットワーク制御装置４からインターネット６に続いている(ここでも、図５と同様に、プロキシ５が使用されている)。この構成により、ＶｏＩＰトラフィックだけでなく、他の全てのアプリケーショントラフィックも、第１のトンネル接続14を通して、ネットワーク制御装置４に転送することができる。ネットワーク制御装置４から、音声トラフィックを識別して第２のトンネル接続47によって転送し、一方で、他のデータトラフィックを第３のリンク46によってインターネット６にルーティングすることができる。この構成により、高速データアプリケーションを、ＶｏＩＰトラフィックと同時に、リンク14によって伝送することができる。ここでは、ＶｏＩＰとデータトラフィックの選択的なルーティングは、ＶｏＩＰネットワーク制御装置４によって処理されるので、モビリティアクセスブリッジ74を再構成する必要なしに、インターネット６に接続することができる。

この構成により、ハンドセット１、アクセスポイント２、及びブロードバンド接続３と、ネットワーク制御装置４との間で、同じ１本のＩＰＳｅｃトンネル14を用いて、１つのワイファイ接続を使用して、ハンドフリーデバイスによる音声呼を進行させながら、遠隔カメラ送信のようなストリーミングデータアプリケーションを受信する能力を提供することができる。

これらのアプリケーションは、１本の安全なトンネル内で混合されたフレームを用いて、データを同時に転送することができる。ユーザは、例えば、ＶｏＩＰの音声品質を維持するために、又は適切なデータストリーミングレートを維持するために、このようなデータにどのように優先順位を付けるかを選択することができる。トラフィック46と47は、ネットワーク制御装置において切り離されるので、異なる音声経路とデータ経路とに対して、個々のサービス品質パラメータを設定することができる。

この実施形態は、ハンドセットに対する変更を比較的にあまり必要としない。ハンドセット１は、ＵＭＡ(ユニバーサルモビリティアクセス)標準に従い、更に、音声呼が行なわれるのと同時に、アプリケーション間でデータ転送を実行することができる。これは、音声呼に対してＧＳＭ媒体を使用し、データ転送に対してＧＰＲＳ媒体を使用することによって達成することができる。

任意の定められたサービスが、ネットワーク制御装置４によってルーティングされるか、又は従来のＧＰＲＳルーティング75(図１)を使用して、ＧＰＲＳを使用し、固有のＩＰを使用するかについて、ハンドセット１が決定するように構成してもよい。この構成は、ハンドセットにおいてハードコード化されても、又はユーザが制御してもよい。

ワイファイネットワークの範囲内である場合に、即ち、ハブ２を通る場合に、全てのデータは、ブロードバンド接続３により転送可能であり、オフネット時にデータ転送のために、他の媒体、例えばＧＰＲＳ75(図１)に切り換えることができる。

図１の先行技術の構成において、ＶｏＩＰトラフィックのために使用される、ユーザ１とモバイルアクセスブリッジ74とを相互に接続するトンネル接続17は、最初に呼が接続されるときに、ネットワーク制御装置４によって確立されるが、データを送信するときにアクティブな役割をしない。図６の提示された実施形態において、ネットワーク制御装置４は、３本のトンネル14、46、47を設定する。１本の安全なＩＰＳｅｃトンネル14の終端として、ネットワーク制御装置４は、データストリームを抽出する。次に、抽出されたＶｏＩＰデータストリーム47は、モバイルアクセスブリッジ74に送られ、モバイルアクセスブリッジ74は、セルラネットワーク７に対するインターフェイスを提供する。更に、ネットワーク制御装置４は、他のアプリケーションによって送られたデータを抽出して回復し、インターネット６にアクセスさせるゲートウェイ５、従って、他の(非音声)アプリケーション46に、これを送る。

１・・・ハンドセット、２・・・ハブ、３・・・ブロードバンドインターネット接続、４・・・ＶｏＩＰネットワーク制御装置、17・・・トンネルデータ接続、71・・・基地局、74・・・モビリティアクセスブリッジ（ＭＡＢ）、75,76・・・ルート、14、46、47・・・トンネルデータ接続、51・・・トンネル終端、53・・・アドレス抽出機能、54・・・ルーティング機能。

Claims (13)

1. 基地局を経由する交換電話ネットワークへのトンネル接続を通るディジタル音声アプリケーションを、前記交換電話ネットワーク以外のルートへのデータアプリケーションと同時に実行することができるように、通信端末を前記基地局に接続する方法であって、
   前記交換電話ネットワークへのトラフィックと、他のルートへのトラフィックとが、前記通信端末とネットワーク制御装置との間の１つのトンネルデータ接続を通じて伝送され、
   前記ネットワーク制御装置が、トンネルに通されたトラフィックをインターセプトして、データと音声トラフィックとをそれぞれ異なるルーティングに向かわせることを特徴とする、方法。
2. 前記通信端末と前記基地局との接続は、無線接続である、請求項１に記載の方法。
3. データネットワークへのアクセスを制御及び監視するプロキシサーバに、データトラフィックを向かわせる、請求項１又は２の何れか１項に記載の方法。
4. ディジタル音声トラフィックと非音声データトラフィックとを同時にサポートすることができる通信端末であって、
   それぞれのネットワーク制御装置への１つ以上のトンネルデータ接続を確立する手段と、
   各クラスのトラフィックに対して、１つ以上のトンネルデータ接続を渡る異なるルーティングを確立する手段と、
   を具備する、通信端末。
5. 前記通信端末から複数の異なるトンネルデータ接続を確立する手段を有し、
   前記トンネルデータ接続の各々は、ディジタル音声アプリケーション又は非音声データトラフィックの何れかを伝送する、請求項４に記載の通信端末。
6. 全クラスのトラフィックを伝送する１つのトンネルデータ接続を生成する手段と、
   前記トンネルデータ接続の遠端において前記トラフィックの前方へのルーティングを制御するルーティング情報をデータのオーバーヘッドに生成する手段と、
   を具備する、請求項４に記載の通信端末。
7. 無線接続を通じて基地局と通信する手段を具備する、請求項４乃至６の何れか１項に記載の通信端末。
8. アベイラビリティに従って２以上のタイプの無線接続の基地局と通信する手段を有する、請求項７に記載の通信端末。
9. 端末からのデータストリームを伝送するトンネルデータ接続を終端させる手段と、
   前記トンネルデータ接続を通じて受信した前記データストリームからデータを抽出する手段と、
   を有する、データネットワーク制御装置であって、
   前記抽出されたデータに従って、前記データストリーム中のデータの指定された宛先を識別する手段と、
   識別された前記指定された宛先に前記データを転送する手段と、
   を特徴とする、データネットワーク制御装置。
10. データストリームを端末に伝送するトンネルデータ接続を終端させる手段と、
    複数のソースからデータを受信する手段と、
    を有する、データネットワーク制御装置であって、
    各ソースから個々の宛先に宛てられたデータを識別して、トンネルデータ接続を通じて前記宛先に送信するために、前記データを１本のデータストリームに結合する手段、
    を特徴とする、データネットワーク制御装置。
11. 端末に及び端末からデータストリームを伝送するトンネルデータ接続を終端させる手段を有し、
    請求項９及び１０の両者の特徴を有する、データネットワーク制御装置。
12. それぞれ、ユーザ端末に接続されたトンネルデータ接続と、交換ネットワークにアクセスさせる別のネットワーク制御装置に接続されたトンネルデータ接続との、少なくとも２つのトンネルデータ接続を終端させる手段を有し、
    前記データネットワーク制御装置は、前記少なくとも２つのトンネルデータ接続のうちの１つのトンネルデータ接続を通じて受信したトラフィックの指定された宛先を識別して、少なくとも１つの他のトンネルデータ接続を通じて前記トラフィックを適切にルーティングする手段を有する、請求項９乃至１１の何れか１項に記載のデータネットワーク制御装置。
13. ユーザ端末から受信した、前記交換ネットワークに宛てられていない任意のトラフィックを抽出して、前記抽出された任意のトラフィックをネットワークアクセス監視及び制御システムにルーティングする手段を有する、請求項１２に記載のデータネットワーク制御装置。

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