JP2014130605A - 通信ネットワークおよび通信ネットワークの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モバイル端末のエネルギー効率を向上させた通信ネットワークが提供される。
【解決手段】モバイル端末２は１つ以上のメッセージ指向アプリケーションプロトコルを少なくとも部分的に使用する。メッセージ委譲エージェント（ＭＤＡ）５は、アプリケーション関連情報および／またはデータを要求するためにモバイル端末２によって送信される要求メッセージを受信するステップと、モバイル端末２に代わってネットワークプロトコル動作および他のネットワークコンポーネントとの間での関連する交換の必要な手順を実行するステップと、要求メッセージのそれぞれについて、モバイル端末２へ個別の応答メッセージを返送するステップとを実行するように構成され、応答メッセージは、少なくとも、モバイル端末２によって要求されたアプリケーション関連情報および／またはデータを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信ネットワークに関する。該通信ネットワークは、無線アクセスネットワークにアタッチされた少なくとも１つのモバイル端末を有する。該モバイル端末は１つ以上のアプリケーションを実行可能であり、該アプリケーションは、メッセージ指向アプリケーションプロトコルを少なくとも部分的に使用する。

また、本発明は、通信ネットワークの動作方法に関する。該ネットワークは、無線アクセスネットワークにアタッチされた少なくとも１つのモバイル端末を有する。該モバイル端末は１つ以上のアプリケーションを実行可能であり、該アプリケーションは、メッセージ指向アプリケーションプロトコルを少なくとも部分的に使用する。

モバイル端末のアプリケーションでは、メッセージ指向通信パラダイムを使用するものが増えている。「メッセージ指向」という特性は、「ストリーム指向」通信と区別して理解されるべきである。基本的に、メッセージ指向通信は、各データブロックが明確な目的にかなうような個別のデータブロックを含むことを特徴とする。メッセージ指向通信の最も顕著な例はウェブブラウジングである。ウェブブラウジングは、Hypertext Transfer Protocol（ＨＴＴＰ）を用いて、インターネットコンテンツ（ウェブページ、画像、動画等）に対する要求メッセージをウェブサーバへ送信し、これに応じて、サーバから、要求されたコンテンツを含む応答メッセージを受信する。

他の例として、例えばGmailやGoogle Docsのようなウェブアプリケーション、および、例えばＳＯＡＰ（Simple Object Access Protocol）に基づくさまざまなウェブサービスがある。一般に、「リモートプロシージャコール」を要求するためのメッセージを送信し返値を受信するためにも、ウェブアプリケーションおよびウェブサービスはそれぞれＨＴＴＰを使用する。これに加えて、例えばＸＭＰＰ（Extensible Message and Presence Protocol）のように、メッセージ指向通信パラダイムを用いた非ＨＴＴＰ系アプリケーション層プロトコルが他に多数存在する。

１つのメッセージを無線で送信するためには、例えばＩＰ（Internet Protocol）アドレス解決、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）コネクション確立および認証手続きのような多数のプロトコル動作がモバイル端末によって実行されなければならない。レイテンシおよび帯域オーバーヘッドに加えて、多数のメッセージ送受信は、端末の貴重なバッテリ電力を消費するとともに、メッセージが長時間にわたって送信されるので、端末がディープ省電力モードに切り替わりにくくなる。

現在のインターネットアーキテクチャにおいて、メッセージ指向アプリケーションプロトコルは、時間およびデータ量に関して、いくつかのオーバーヘッドを生じる。

・リモート通信エンドポイントまたはリソースは、一般にＵＲＬ（Uniform Resource Locator）またはＵＲＩ（Uniform Resource Identifier）としてエンコードされるが、これは、例えばＤＮＳ（Domain Name System）サーバに問い合わせることによって、メッセージ送信先のＩＰアドレスにマッピングされる必要がある。

・メッセージ指向アプリケーションは、確実なメッセージトランスポートのために、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）を仮定することが多いが、これはメッセージ指向というよりもストリーミング指向であり、しかもコネクション指向であるため、リモートピアエンティティとのエンドツーエンドハンドシェイクを必要とする。ＳＣＴＰ（Stream Control Transmission Protocol）やＤＣＣＰ（Datagram Congestion Control Protocol）のような他のトランスポート層プロトコルは、よりメッセージ指向的であるが、コネクション設定および／または輻輳制御目的のために、やはりハンドシェイクを必要とする。

・また、セキュアな（例えば、認証、暗号化等がされた）メッセージ交換および／またはトランザクションベースの通信を要求するアプリケーションが多い。そうしなければ、複数のアクションがアトミック的に失敗または成功してしまうからである。セキュリティの提供は、ＤＮＳ、認証またはトランザクションサーバに問い合わせるための付加的な通信オーバーヘッドを生じることがある。

モバイル端末の場合、この通信オーバーヘッドは特に高コストである。というのは、モバイル端末は通信帯域幅が限定され、無線リンクの損失およびレイテンシがより大きいだけでなく、特に無線送信のエネルギー消費がより高いからである。さらに、例えばモバイル端末がそのモバイルネットワークのカバレジエリア外に一時的に出ることによる無線接続の中断は、特に接続を完全に設定し直さなければならないときには、再接続後に通信を再開するために大きな遅延を生じることがある。

Christensen et al: "Enabling Power Management From Network-Attached Computers", Int. J. Network Management, 8, 120-130 G. Anastasi et al.: "802.11 Power-Saving Mode for Mobile Computing in Wi-Fi hotspots: Limitations, Enhancements and Open Issues" Y. Agarwal et al.: "Somniolique: Maintaining Network Connectivity While Your Computer Sleeps"

したがって、本発明の目的は、頭書のような通信ネットワークおよび通信ネットワークの動作方法において、モバイル端末のエネルギー効率および中断耐性が向上するような改良およびさらなる展開を行うことである。

本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた通信ネットワークによって達成される。この請求項に記載の通り、本ネットワークは、以下のことを特徴とする。すなわち、本ネットワークは、メッセージ委譲エージェントをさらに備え、該メッセージ委譲エージェントは、アプリケーション関連情報および／またはデータを要求するために前記モバイル端末によって送信される要求メッセージを受信するステップと、前記モバイル端末に代わってネットワークプロトコル動作および他のネットワークコンポーネントとの間での関連する交換の必要な手順を実行するステップと、前記要求メッセージのそれぞれについて、前記モバイル端末へ個別の応答メッセージを返送するステップとを実行するように構成され、前記応答メッセージは、少なくとも、前記モバイル端末によって要求された前記アプリケーション関連情報および／またはデータを含む。

また、上記の目的は、独立請求項１１の構成を備えた方法によって達成される。この請求項に記載の通り、本方法は、以下のことを特徴とする。すなわち、メッセージ委譲エージェントが設けられ、該メッセージ委譲エージェントは、アプリケーション関連情報および／またはデータを要求するために前記モバイル端末によって送信される要求メッセージを受信するステップと、前記モバイル端末に代わってネットワークプロトコル動作および他のネットワークコンポーネントとの間での関連する交換の必要な手順を実行するステップと、前記要求メッセージのそれぞれについて、前記モバイル端末へ個別の応答メッセージを返送するステップとを実行し、前記応答メッセージは、少なくとも、前記モバイル端末によって要求された前記アプリケーション関連情報および／またはデータを含む。

本発明によって認識されたこととして、メッセージ指向アプリケーションにおいて、モバイル端末は一般に、ＩＰネットワークスタック内でアプリケーションプロトコルメッセージを処理するため、および、物理層を通じてネットワークインフラストラクチャへメッセージを送信するために、多くのリソースを消費する。モバイル端末のエネルギー効率を改善するソリューションとして、本発明は、メッセージ委譲エージェント（Message Delegation Agent, ＭＤＡ）という新たなネットワーク機能の導入を提案する。ＭＤＡは、モバイル端末からネットワークインフラストラクチャへのシグナリングオーバーヘッドの移転をサポートする。すなわち、モバイル端末は、アプリケーション関連情報および／またはデータに対する要求メッセージをＭＤＡへ送信する。すると、ＭＤＡは、その要求メッセージを指定の宛先へ配信し、それぞれの応答メッセージをモバイル端末へ返送するために必要なすべての動作を処理する。ＭＤＡがモバイル端末に代わってすべての必要なメッセージ手順および他のネットワークコンポーネントとの間での関連するメッセージ交換を実行することにより、モバイル端末とネットワークとの間の無線リンク上の通信オーバーヘッドが最小化される。メッセージ委譲全体がネットワーク内のＭＤＡ機能によって処理されるので、モバイル端末の要求メッセージに対して、ＭＤＡからモバイル端末への個別の応答メッセージによって応答することができる。ここで、応答メッセージは、少なくとも、モバイル端末によって要求されたアプリケーション関連情報および／またはデータ、および／または、要求が処理できない場合や部分的にしか処理できない場合には、エラーコードを含む。理想的な場合、モバイル端末とネットワークとの間のプロトコルオーバーヘッドは、要求および応答メッセージのそれぞれに対する単一のＭＡＣ（Media Access Control）層ＳＤＵ（Service Data Unit, サービスデータユニット）まで低減される。

ＭＤＡ機能を導入することにより、本発明は、モバイル端末とそのアクセスネットワークとの間の高コストな無線インタフェース上のメッセージの送受信動作を最小化する手段を提供する。このようなアプローチの効果および利益は、無線ネットワークインタフェース、ＣＰＵおよび処理パワー等のような、モバイル端末の電力消費リソースの使用を最適化することである。本発明のアプローチのもう１つの利点は、無線リンク上のＴＣＰ等のリソース消費の多いトランスポートの一般的使用が回避されることである。これは、例えば非特許文献１に記載されているようなプロキシ型アプローチとは異なる点である。

好ましい実施形態において、ＭＤＡによって実行される動作は、アドレス解決、メッセージトランスポート、認証、課金および／またはコンテンツの集約を含む。例えば、ＭＤＡは、モバイル端末からの要求メッセージに含まれるＵＲＬまたはＵＲＩを正しいＩＰアドレスにマッピングするため、ＤＮＳ（Domain Name System）サーバに問い合わせてもよい。また、ＭＤＡは、モバイル端末に代わって、確実なメッセージトランスポートのために、必要なＴＣＰコネクションを確立してもよい。

有利な態様として、ＭＤＡは、ルールベースの（すなわち、モバイル端末によって指定されたルールによる）および／または推測的あるいは予測的な処理をサポートするように構成される。これにより、メッセージングオーバーヘッドをさらに低減しやすくなる可能性がある。これに加えて、または別法として、ＭＤＡは、モバイル端末からの要求メッセージによってトリガされて、そのモバイル端末から受信された過去の要求メッセージによって条件づけられた動作の手順を実行してもよい。例えば、特定のユーザ挙動を反映する過去の要求メッセージの履歴または特性を、ＭＤＡ動作の基礎としてもよい。さらに、ＭＤＡによって実行されるアクションの手順は、特定のネットワークポリシーに従ってもよい。いずれの場合でも、一例として、ＭＤＡは、要求されたウェブページと、例えば１つまたは複数の相異なるソースからの画像やアニメーションのような、そのウェブページに埋め込まれたオブジェクトとをフェッチすることができる。ＭＤＡは、ウェブページそのものだけが（最初に）要求された場合であっても、全部の情報を１つの応答でモバイル端末に返してもよい。

特に、上記のような情報／データのプリフェッチに関して、キャッシュを設けると有益であることがわかる。キャッシュは、モバイル端末によって実際に要求されるまで、ＭＤＡによって予測された（まだ要請されていない）応答メッセージを保存するために使用されてもよい。それぞれの情報が所定の期間内にモバイル端末によって要求されない場合、応答は削除されてもよい。特定の実施形態によれば、キャッシュは、ＭＤＡ上に設置されてもよい。別法として、キャッシュはモバイル端末上に設置されてもよい。モバイル端末にとって、後者のアプローチの利益は、要求メッセージの節減（例えば、ＭＤＡに対してウェブページに埋め込まれたオブジェクトを要求する場合）であるが、全く要求していないデータを受信しなければならない可能性があるという代償を伴う。

別の好ましい実施形態によれば、メッセージ集約エージェント（message aggregation agent, ＭＡＡ）がネットワークに設けられてもよい。ＭＡＡは、無線インタフェースで送信する前に、モバイル端末宛の１つ以上のＭＤＡの応答メッセージを集約し、および／または、モバイル端末によって集約されたアプリケーションプロトコルメッセージを分解（de-aggregate）するように構成されてもよい。ネットワーク内に１つ以上のＭＡＡを導入することによって、モバイル端末とネットワークインフラストラクチャとの間でアプリケーションプロトコルメッセージを送受信するための通信オーバーヘッドをさらに低減することができる。例えば、ＭＡＡは、それぞれのモバイル端末のＱｏＳ制約に従って、ＭＤＡからの複数の応答メッセージを集約し一括化するように構成されてもよい。すなわち、要求メッセージにおいて集約されるアプリケーションプロトコルメッセージの順序、一括化（バッチ）サイズ、および／または要求メッセージの送信時刻が、モバイル端末のＱｏＳ要求および遅延耐性（レイテンシ、優先度等）に基づいて、モバイル端末上で実行されるそれぞれのアプリケーションによって指定されるようにしてもよい。それらのパラメータは、例えば、モバイル端末のオペレーティングシステムによって、またはポリシールールによって、指定されてもよい。

具体的実施形態において、ＭＡＡは、ＭＤＡとコロケートされてもよい。メッセージ処理に関して、ＭＡＡまたはＭＤＡは、分解されたメッセージを並行して、または順次、処理するようにしてもよい。

好ましい実施形態によれば、ＭＤＡおよび／またはＭＡＡは、モバイル端末がアタッチされるアクセスネットワーク内に配置される。例えば、このような実施態様は、例えば銀行アクセスデータのような、機密性の高い、またはプライバシーに関わるデータの送信に関して有益であることがわかる。別法として、ＭＤＡおよび／またはＭＡＡは、モバイル端末のホームネットワークに配置されてもよい。特に、このような場合、モバイル端末からの要求メッセージを、ネットワークサービスプロバイダ、（個人）ユーザまたは（信頼できる）第三者によって運営されているような１つ以上のＭＤＡへ転送する１つ以上のメッセージ転送エージェントを設けてもよい。

シグナリングオーバーヘッドの特に効果的な低減に関して、モバイル端末によってＭＤＡへ送信される要求メッセージは、要求されるアプリケーション関連情報および／またはデータに関して自己完結的であるようにしてもよい。これに関して、自己完結的とは、要求メッセージが、要求される情報および／またはデータをすべて含む応答メッセージを生成するためにＭＤＡによって要求されるすべての必要な情報を含むことを意味する。例えば、モバイル端末は、要求メッセージに加えて、さらなるサービス固有の情報（例えば、サービス許可のための資格証明（クレデンシャル）、指定される次のアクションに関する情報）または下位プロトコル層固有の情報（例えば、アクセス認証、ＱｏＳ情報、ディープスリープ間隔）をメッセージとともに送信してもよい。これは、このような情報が、今回または今後のメッセージを処理するためにＭＤＡによって必要とされる可能性のあると推測して行われる。その結果、モバイル端末に対するコールバックの形式でＭＤＡがさらに問合せを行うことが回避されることにより、可能な限りシグナリングオーバーヘッドが最小化される。

特定の実施形態において、モバイル端末とＭＤＡまたはＭＡＡとの間で送信される要求および／または応答メッセージは、モバイル端末および／またはそのユーザのアイデンティティに関する情報を含む。アイデンティティ情報は、多くの場合に、ＭＤＡの側で要求される。というのは、例えば、サービスプロバイダは、例えば課金／会計の問題に関して、そのユーザのアイデンティティを知る必要があるからである。多くの場合、モバイル端末のアイデンティティのみを記述する情報では十分でなく、その代わりに、それぞれのアイデンティティを証明する情報が（例えば証明書の形式で）要求される。

すでに指摘したように、メッセージは、サービスプロバイダからのモバイル端末ユーザに対する料金請求、会計および課金に必要な情報を含んでもよい。これに加えて、メッセージは、支払自体に関する情報を、例えば支払トークンの形式で含んでもよい。

効率的な省エネルギーに関して、モバイル端末とＭＤＡまたはＭＡＡとの間で送信される要求および／または応答メッセージは、モバイル端末および／またはモバイル端末の無線アクセスポイントの低電力期間に関する情報を含むようにしてもよい。ＭＡＡは、両者が低電力状態にさらに長く留まることができるようにメッセージを集約し一括化するために、この情報を活用することができる。その結果、周期的なタスクをイベント駆動型またはバッチ処理型のタスクで置き換えることにより、モバイル端末側（ＣＰＵ／ＯＳ／アプリケーション）およびネットワーク側の両方で、省電力が最適化される。

低電力状態からの再アクティブ化（復帰）のタイミングは、アプリケーションのＱｏＳ制約（例えば遅延耐性）に従って、静的または動的のいずれで調整することも可能である。したがって、処理ハードウェア（例えばＣＰＵ）およびネットワーキングハードウェア（例えば無線）の技術固有の省電力モードは、モバイル端末および無線アクセスコンポーネントの両方で、このような一括化され集約されたパケットの送信および予想される受信と整合させることができる。その結果、パケット送受信イベントおよび一括化／集約されたパケットと、無線固有の省電力モードおよびローカル処理リソースとの同期を達成することができることにより、ディープ省電力モードにある期間を延ばすことができる。

また、メッセージは、アクティブ状態の期間中にパケットを受信するための関連する利用可能性に関する情報を含んでもよい。特に、この情報に基づいて、無線アクセスポイントは、タイミングを調整し、低電力状態に留まる期間を最大化するようにしてもよい。その調整は、１つまたは複数のモバイル端末宛のスケジューリングされたダウンリンクメッセージ、メッセージのＱｏＳ制約、および、メッセージを受信するためのアクティブ期間中のモバイル端末の利用可能性を考慮に入れてもよい。別法として、またはこれに加えて、調整は、モバイル端末のアップリンクトラフィックのＱｏＳ制約、および、無線アクセスポイントによってサービスされる１つまたは複数のモバイル端末の関連するアクティブ期間を考慮に入れてもよい。

これに関して、従来技術では、モバイル端末の省電力モードおよびネットワークインフラストラクチャにおける無線アクセスポイントの省電力モードは、端末のトラフィックパターンおよびモビリティ特性と同期しないことに注意することが重要である。多くの無線技術固有の省電力モードでは、電力消費の低減が可能である。しかし、これらの技術は、むしろ静的に設定され、移動局の送受信特性から切り離されている。一部の技術では、モバイルデバイス上の電力を非常に効率的に節減するが、モバイル端末による「ウェイクアップ」の指示のみに基づいて、ネットワーキングリソースをアクティブ化する（例えば非特許文献２を参照）。このような技術は、モバイルデバイスの到達可能性の側面と衝突し、省電力のためにディープスリープモードにあるモバイルデバイスには、データパケットを転送することができない。一部の提案では、無線ネットワークインタフェース固有のさらなるハードウェアを必要とするものがある。これは、着信トラフィックを検出するためにのみ使用される第２の低消費電力ネットワークインタフェースに基づくものであり、メインのネットワークインタフェースは省電力のためにオフにされる（例えば非特許文献３を参照）。従来技術では、モバイルデバイスおよび無線ネットワークコンポーネント上の電力消費を低減する効率は最適からほど遠く、モバイルアプリケーションのネットワーキング特性および到達可能性を維持する要求と整合しない。

別の好ましい実施形態において、要求メッセージの送信は、それぞれ早めるか、または遅延させるようにしてもよい。第１の実施態様によれば、メッセージ送信のタイミング設定（すなわち、早めることまたは遅延させること）は、ＣＰＵ、無線ネットワークインタフェース等のようなモバイル端末のローカルハードウェアリソースが低電力状態にある時間を最大化することにより、通信のエネルギー効率を増大させるために実行されてもよい。第２の実施態様によれば、メッセージ送信を早め、または遅延させることは、ネットワークリソースが低電力状態にある時間を最大化する目的にかなうようにしてもよい。ネットワークリソースとしては、ＣＰＵ、無線ネットワークインタフェース等のような、処理および無線ネットワークハードウェアのリソースが挙げられる。メッセージを早め、または遅延させることによって省エネルギーを達成することに関して、アプリケーションおよび／またはモバイル端末のＯＳが、モバイル端末および／またはＭＤＡによるメッセージの処理において考慮されるポリシーおよび／またはＱｏＳ要求を指定すると特に有利であることがわかる。

また、エネルギー効率の向上に関して、低電力状態のパターンおよびタイミングを複数の無線アクセスポイント間で協調させることにより、アクティブな電源管理にもかかわらず、モバイル端末とネットワークとの間でデータ転送のレイテンシが改善される。協調は、集中型または分散型のいずれのネットワーク機能によって実行してもよい。１つのアプローチとして、一般にモバイル端末が、同時に複数のアクセスポイントによってカバーされることを利用することが考えられる。その結果、サービングアクセスポイントが低電力状態にあるとき、隣接するアクセスポイントがたまたまアクティブ状態にあれば、それを用いて、代わりにモバイル端末との間で要求および応答メッセージを転送することが可能である。

電力効率をさらに最適化するため、無線アクセスポイントおよび／またはモバイル端末は、アイドル時間中の例えばＣＰＵのようなローカル処理リソースの動作モードを低電力状態に調整してもよく、あるいは一時的にオフにしてもよい。さらに、無線アクセスポイントおよび／またはモバイル端末は、アイドル時間中の１つまたは複数の無線ネットワークインタフェースの省電力モードの設定を調整することにより、低電力状態に留まる期間が長くなるようにしてもよく、あるいは１つまたは複数のネットワークインタフェースを一時的にオフにしてもよい。これにより、相異なる無線通信技術（例えば、ＷＬＡＮ、ＵＴＭＳ）は、それぞれの技術のパフォーマンス特性に影響を及ぼす相異なる動作パラメータを有する事実が考慮される。相異なるインタフェースの省電力モード設定を個別に調整することにより、相異なる使用事例に対する最適化を達成することができる。

本発明を好適な態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で請求項１および１１に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。

本発明の第１の実施形態によるメッセージ委譲エージェントを用いた要求／応答メッセージ転送を例示する模式図である。 本発明の第２の実施形態によるネットワーク側のメッセージ集約エージェントの配備を例示する模式図である。

図１は、本発明による通信ネットワーク１の実施例を模式的に示している。図１から分かるように、モバイル端末２は無線アクセスネットワーク３への無線アクセスを有する。無線アクセスネットワーク３はインターネット４に接続される。本発明によれば、メッセージ委譲エージェント（ＭＤＡ）５が設けられる。ＭＤＡ５は、図１に示す実施形態によれば、無線アクセスネットワーク３内に配置される。

モバイル端末２はアプリケーション６を実行している。アプリケーション６は、少なくとも部分的に、メッセージ指向通信を使用する。例示した実施形態において、アプリケーション６はＨＴＴＰを使用し、アドレスされるリソースまたはサービスをＵＲＬまたはＵＲＩの形式でエンコードすると仮定する。なお、本発明は、モバイル端末２上で複数のアプリケーションが並列に実行される場合にも同様に作用するが、簡単のため、図１には例としてただ１つのアプリケーション６が示されている。

第１のステップＡで、モバイル端末２は、アプリケーション関連情報および／またはデータを要求するために、アクセスネットワークへ要求メッセージを送信する。本発明によれば、要求メッセージは宛先自体へ転送されるのではなく、無線アクセスネットワーク３に設置された（おそらくは複数のＭＤＡ５のうちの）１つのＭＤＡ５へ転送される。ＭＤＡ５は、要求メッセージを受信すると、モバイル端末２から宛先へ、および宛先からモバイル端末２へアプリケーションメッセージを配信するために、ネットワークプロトコル動作の必要な手順を実行する。換言すれば、ＭＤＡ５は、モバイル端末２の代わりとして作用することにより、モバイル端末２とネットワークインフラストラクチャとの間でアプリケーションプロトコルメッセージを送受信する通信オーバーヘッドを負担することになる。

すなわち、要求メッセージを受信すると、ＭＤＡ５はまず、アドレス解決のためにアドレスリゾルバコンポーネント７に問合せを行う（ステップＢ）。例えば、アドレスリゾルバコンポーネント７は、インターネット４のどこかに配置されたＤＮＳサーバであってもよい。アドレスリゾルバコンポーネント７に問い合わせることにより、モバイル端末２の要求メッセージによってアドレスされたリモート通信エンドポイントまたはリソース（これはＵＲＬまたはＵＲＩとしてエンコードされると仮定している）が、要求メッセージの送信先のＩＰアドレスにマッピングされる。

次のステップＣで、ＭＤＡ５は、解決されたＩＰアドレスを用いて、コンテンツサーバ８へのコネクションを確立する。ステップＤで、コンテンツサーバ８との間で認証手続きを実行する。認証成功後、ステップＥで、ＭＤＡ５は、コンテンツサーバ８へ要求メッセージを転送する。コンテンツサーバ８は、モバイル端末２によって要求されたアプリケーション関連情報および／またはデータを含む応答メッセージを返送する（ステップＦ）。ＭＤＡ５は、応答メッセージを受信した後、ステップＧで、コンテンツサーバ８へのコネクションを破棄する。最後に、ステップＨで、ＭＤＡ５は、モバイル端末２へ応答メッセージを転送する。

ＭＤＡ５を導入することにより、モバイル端末２と無線アクセスネットワーク３との間の高コストなインタフェースの負荷が大幅に軽減され、また、メッセージ指向の情報／データ取得のためにモバイル端末２によって必要とされるアクティビティが顕著に低減される。図１に例示した実施形態において、アドレス解決、コネクション確立、認証、およびコネクション破棄の動作がモバイル端末２から取り除かれることにより、モバイル端末２の側で高度な電力効率最適化がなされる。

図２は、本発明の第２の例示的実施形態を模式的に示している。この実施形態は、通信オーバーヘッドを低減するために、アプリケーションプロトコルメッセージの一括化および／または集約をサポートするネットワーク側のメッセージ集約エンティティ９を有する。図２において、図１と同じ参照符号は同じ要素を表す。

図２の実施形態において、モバイル端末２は、Ｎ個のアプリケーション６を並列に実行する。アプリケーション関連情報および／またはデータを要求するそれぞれのアプリケーション６（アプリケーション１〜アプリケーションＮ）の要求メッセージは、ＱｏＳサポート（例えば、最大レイテンシに関して）を有するメッセージソケット１０を通じてメッセージキュー１１へ転送される。例示した実施形態において、メッセージキュー１１は、相異なる優先度を有するメッセージを選別するための２つのバッファを有する。なお、単一のキュー（すなわち、単一の優先度）のソリューションも使用可能である。また、当業者には明らかなように、よりきめ細かなメッセージの優先順位付けを実現するために、２つよりも多くのバッファを設置することが可能である。優先度に応じて、マルチプレクサ１２が、バッファからのメッセージのスケジューリングおよび集約を実行する。そして、このようにして生成された集約された要求メッセージが、無線リンクを通じてネットワークインフラストラクチャへ送信される。

好ましい実施形態において、集約された要求メッセージは、ＭＡＣ層サービスデータユニットとしてそのまま送信されることで、ネットワーク層（例えばＩＰ）およびトランスポート層（例えばＴＣＰ）のプロトコルによって通常生じるオーバーヘッドが回避される。特に、メッセージが、より小さいパケットに断片化して個別に送信しなければならない、ということが回避される。しかし、非常に軽量のネットワークおよびトランスポートプロトコルを使用するような他のオプションも等しく実施可能である。

図２の例示した実施形態において、集約された要求メッセージは、メッセージ集約エンティティ９によって受信される。メッセージ集約エンティティ９は、無線アクセスネットワーク３に設置されると仮定している。メッセージ集約エンティティ９はデマルチプレクサ１３を有する。デマルチプレクサ１３は、集約された要求メッセージを分解し、個別の要求メッセージをメッセージ集約エージェントＭＡＡ１４へ転送する。ＭＡＡ１４は、要求メッセージをＭＤＡへ転送するように構成される。ＭＤＡは、簡単のため、図２には図示していない。ＭＤＡは、図１に関して説明したように、応答メッセージを取得することを担当する。

ＭＤＡから応答メッセージを受信すると、ＭＡＡ１４は、優先度の異なる２つ（以上）のバッファを有するメッセージキュー１５へ応答メッセージを配信する。なお、この場合も、単一のキュー（すなわち、単一の優先度）のソリューションも使用可能である。マルチプレクサ１６が、キュー１５のバッファからの応答メッセージのスケジューリングおよび集約を行い、集約された応答メッセージを生成する。そして、集約された応答メッセージは、モバイル端末２へ、好ましくはそのままＭＡＣ層フレーム内で、返送される。

次に、モバイル端末２内に設置されたデマルチプレクサ１７が、集約された応答メッセージを分解してキャッシュ１８へ配信する。キャッシュ１８から、応答メッセージがそれぞれのアプリケーション６へ配信される。キャッシュ１８は、以下の理由で設置される。

ＭＤＡは、モバイル端末２からの要求メッセージによってトリガされて、ＭＤＡの過去のアクションおよび／または自己の（推測的な）予測の結果によって条件づけられたようなアクションの手順を実行する場合がある。例えば、ＭＤＡは、要求されたウェブページと、そのウェブページに埋め込まれたオブジェクトとをフェッチしてもよい。ＭＤＡは、埋め込みオブジェクトがモバイル端末２によってまだ要求されていなくても、全部の情報を単一の応答でモバイル端末２に返してもよい。このような場合、例えば、埋め込みオブジェクトをモバイル端末２のキャッシュ１８に保存することができる。後の時点でアプリケーション６が埋め込みオブジェクトを要求するとき、対応する要求は、まず論理スイッチ１９を通じてキャッシュ１８へ送られてもよい。要求された情報がキャッシュ１８で利用可能な場合、そのままアプリケーション６へ配信することができる。情報がキャッシュ１８から取得できない場合にのみ、要求はキュー１１およびマルチプレクサ１２を通じてモバイル端末２の無線インタフェースへ配信され、ネットワークインフラストラクチャに配置されたＭＤＡへ送信される。

ＭＡＡ１４と無線アクセスネットワーク３（すなわち無線アクセスポイント）との間のプロトコル動作は、メッセージのスケジューリングおよび一括化と、無線アクセスポイントの省電力モードおよび関連する低電力状態期間とを整合させるように実行することができる。別法として、無線アクセスポイントが、ＭＡＡ１４機能をコロケートすることも可能である。一般的に、ＭＡＡ１４を使用することにより、ＭＡＡ１４が、アプリケーションのサービス品質要求（例えば遅延耐性）に従ってメッセージの一括化およびスケジューリングを行うとともに、一括化されたメッセージを制御された短いアクティブ時間中に送受信することで、ローカル処理リソース（例えばＣＰＵ）およびネットワーキングリソース（無線ネットワークインタフェース）における低電力状態のタイミングおよび期間が最適化されることにより、省電力の効率が最大化される。

上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims (22)

1. 無線アクセスネットワーク（３）にアタッチされた少なくとも１つのモバイル端末（２）を有する通信ネットワークにおいて、前記モバイル端末（２）は１つ以上のアプリケーション（６）を実行可能であり、該アプリケーションは、メッセージ指向アプリケーションプロトコルを少なくとも部分的に使用し、
   該ネットワークが、メッセージ委譲エージェント（５）をさらに備え、該メッセージ委譲エージェント（５）が、
   メッセージ指向アプリケーション関連情報および／またはデータを要求するために前記モバイル端末（２）によって送信される要求メッセージを、該要求メッセージ内に名前がエンコードされたエンドポイントから受信するステップと、
   前記要求メッセージのそれぞれに対して、前記モバイル端末（２）に代わってネットワークプロトコル動作および他のネットワークコンポーネントとの間での関連する交換の必要な手順を実行するステップであって、該手順が、前記名前を前記エンドポイントのアドレスへと解決すること、該解決されたアドレスを用いて前記エンドポイントへのトランスポート層接続を確立すること、必要なら前記モバイル端末（２）に代わって前記エンドポイントを認証すること、要求された情報および／またはデータを前記エンドポイントから取得することを含む、必要な手順を実行するステップと、
   前記モバイル端末からの追加的な要求メッセージを予測し、対応する情報および／またはデータをプリフェッチするステップと、
   前記要求メッセージのそれぞれについて、前記モバイル端末（２）へ個別の応答メッセージを返送するステップと
   を実行するように構成され、前記応答メッセージが、少なくとも、前記モバイル端末（２）によって要求された前記メッセージ指向アプリケーション関連情報および／またはデータを含む、ことを特徴とする通信ネットワーク。
2. 前記メッセージ委譲エージェント（５）によって実行される動作が、課金および／またはコンテンツの集約を含むことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク。
3. 前記メッセージ委譲エージェント（５）が、前記要求メッセージのルールベースの処理をサポートするように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のネットワーク。
4. 前記モバイル端末（２）によって要求されるまで、前記メッセージ委譲エージェント（５）によって予測される応答メッセージを保存するキャッシュ（１８）をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のネットワーク。
5. 前記キャッシュが、前記メッセージ委譲エージェント（５）上に設置されることを特徴とする請求項４に記載のネットワーク。
6. メッセージ集約エージェント（１４）をさらに備え、該メッセージ集約エージェント（１４）が、前記モバイル端末（２）のサービス品質制約に従って前記メッセージ委譲エージェント（５）の応答メッセージを集約および一括化するように構成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のネットワーク。
7. 要求メッセージにおいて集約されるアプリケーションプロトコルメッセージの順序、一括化サイズ、および／または要求メッセージの送信時刻が、前記モバイル端末（２）のサービス品質要求および／または遅延耐性に基づいて、前記モバイル端末（２）上で実行されるアプリケーションによって指定されることを特徴とする請求項６に記載のネットワーク。
8. 前記メッセージ委譲エージェント（５）および前記メッセージ集約エージェント（１４）がコロケートされることを特徴とする請求項６または７に記載のネットワーク。
9. 前記メッセージ委譲エージェント（５）および／または前記メッセージ集約エージェント（１４）は、前記モバイル端末（２）がアタッチされるアクセスネットワーク内に配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のネットワーク。
10. 前記モバイル端末（２）からの要求メッセージを１つ以上の前記メッセージ委譲エージェント（５）へ転送するように構成された１つ以上のメッセージ転送エージェントをさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のネットワーク。
11. 通信ネットワーク、特に請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のネットワークの動作方法において、前記ネットワークは、無線アクセスネットワークにアタッチされた少なくとも１つのモバイル端末（２）を有し、該モバイル端末（２）は１つ以上のアプリケーションを実行可能であり、該アプリケーションは、メッセージ指向アプリケーションプロトコルを少なくとも部分的に使用し、
    メッセージ委譲エージェント（５）が設けられ、該メッセージ委譲エージェント（５）が、
    メッセージ指向アプリケーション関連情報および／またはデータを要求するために前記モバイル端末（２）によって送信される要求メッセージを、該要求メッセージ内に名前がエンコードされたエンドポイントから受信するステップと、
    前記要求メッセージのそれぞれに対して、前記モバイル端末（２）に代わってネットワークプロトコル動作および他のネットワークコンポーネントとの間での関連する交換の必要な手順を実行するステップであって、該ネットワークプロトコル動作が、前記名前を前記エンドポイントのアドレスへと解決すること、該解決されたアドレスを用いて前記エンドポイントへのトランスポート層接続を確立すること、必要なら前記モバイル端末（２）に代わって前記エンドポイントを認証すること、要求された情報および／またはデータを前記エンドポイントから取得することを含む、必要な手順を実行するステップと、
    前記モバイル端末からの追加的な要求メッセージを予測し、対応する情報および／またはデータをプリフェッチするステップと、
    前記要求メッセージのそれぞれについて、前記モバイル端末（２）へ個別の応答メッセージを返送するステップと
    を実行するように構成され、前記応答メッセージが、少なくとも、前記モバイル端末（２）によって要求された前記メッセージ指向アプリケーション関連情報および／またはデータを含む、ことを特徴とする通信ネットワークの動作方法。
12. 前記メッセージ委譲エージェント（５）は、前記モバイル端末（２）からの要求メッセージによってトリガされて、前記モバイル端末（２）から受信された過去の要求メッセージによって条件づけられた動作の手順、または、前記モバイル端末（２）によって指定されたルールに基づく動作の手順を実行することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記メッセージ委譲エージェント（５）の応答メッセージを集約し一括化するメッセージ集約エージェント（１４）が設けられたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記メッセージ委譲エージェント（５）が、ネットワークサービスプロバイダによって、ユーザによって、または信頼できる第三者によって運営されることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記要求メッセージが、要求されるアプリケーション関連情報および／またはデータに関して自己完結的であることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記モバイル端末（２）と前記メッセージ委譲エージェント（５）または前記メッセージ集約エージェント（１４）との間で送信される前記要求および／または応答メッセージが、前記モバイル端末（２）および／またはそのユーザのアイデンティティに関する情報を含むことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記モバイル端末（２）と前記メッセージ委譲エージェント（５）または前記メッセージ集約エージェント（１４）との間で送信される前記要求および／または応答メッセージが、前記モバイル端末（２）のユーザの料金請求、会計および／または課金に関する情報を含むことを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記モバイル端末（２）と前記メッセージ委譲エージェント（５）または前記メッセージ集約エージェント（１４）との間で送信される前記要求および／または応答メッセージが、前記モバイル端末（２）および／または前記モバイル端末（２）の無線アクセスポイントの低電力期間に関する情報を含むことを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記モバイル端末（２）のローカルリソースおよび／またはネットワークリソースが低電力状態に留まることができる期間を最大化するために、要求メッセージの送信を早め、または遅延させることを特徴とする請求項１１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記アプリケーションおよび／または前記モバイル端末（２）のオペレーティングシステムが、前記モバイル端末（２）および／または前記メッセージ委譲エージェント（５）によるメッセージの処理において考慮されるポリシーおよび／またはＱｏＳ要求を指定することを特徴とする請求項１１ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記モバイル端末（２）のローカルリソースおよび／またはネットワークリソースの低電力状態のパターンおよびタイミングを、複数の無線アクセスポイント間で協調させることを特徴とする請求項１１ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記モバイル端末（２）および／または前記無線ネットワークのアクセスポイントが、アイドル時間中の１つまたは複数の無線ネットワークインタフェースの電力モード設定を調整するように構成されることを特徴とする請求項１１ないし２１のいずれか１項に記載の方法。

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