JP3582720B2 - 通信制御方式、通信方法、サーバ装置、端末装置、中継装置および通信システム - Google Patents

通信制御方式、通信方法、サーバ装置、端末装置、中継装置および通信システム Download PDF

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Description

【0001】
通信制御方式、通信方法、サーバ装置、端末装置、中継装置および通信システム
【0002】
技 術 分 野
本発明は、サーバ装置からネットワークを介して複数のユーザ端末に対し情報を提供する情報配信システムに用いて好適な通信制御方式、通信方法、サーバ装置、端末装置、中継装置および通信システムに関する。
【0003】
技 術 背 景
インターネットはコンテンツの発信者に対しては世界各地のユーザへコンテンツを直接的に低コストで提供できる環境を提供し、ユーザに対しては世界各地のコンテンツを標準的なユーザインタフェースで利用できる環境を提供している。このインターネットの普及に伴い、近年では、インターネットを利用したコンテンツの提供サービスが活発に開発・提供・利用されており、インターネット上の様々な用途の膨大なコンテンツは時々刻々と増加している。この結果、コンテンツの配信サービスの開発においては、インターネットへのアクセスし易さが考慮すべき重要な要素となってきている。
【0004】
このインターネットの普及に伴い、LAN(Local Area Network)においてインターネットの技術を採用した透過的なシステムの構築が広く行われてきた。ここで言う「インターネットの技術」の基本的な構成要素の一つが通信プロトコルであり、具体的にはTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)である。すなわち、現在では極めて多くのネットワークがTCP/IPを採用している。
【0005】
このTCP/IPによるデータ通信では、OSI階層モデル(OSI layer model;OSI Reference Model)に基づいて送信側では上位に位置する層から下位に位置する層に向けて実データに各階層ごとのヘッダが次々と付加されてデータの引継ぎが行われ、受信側にパケットが伝送される。一方、受信側ではこの伝送されたパケットが、最下位の物理層から順に上位の階層へと引き渡される。この過程において、各層では下位に位置する層から供給されたパケットが当該階層に対応したヘッダとデータとに分解されるとともに、このヘッダの内容が解析され、上位層にデータが引き渡される。
【0006】
ここで、図12〜図14を参照し、送信側の各層の処理によって得られるパケットの構成について説明する。ただし、ここでは、一般的なダイヤルアップ接続と同様に、送信側と受信側とがPPP(Point-to-Point Protocol)を用いて1対1で接続されることを想定している。
【0007】
図12には第4層の処理を経たパケットであるTCPセグメントの構成が示されている。このTCPセグメントはTCPヘッダとデータとで構成される。ここで、TCPヘッダは基本ヘッダ(20バイト)とオプションヘッダとからなる。そして、基本ヘッダは、送信元ポート番号、宛先ポート番号、シーケンス番号、確認応答番号、コードビット、ウィンドウサイズなどの情報を含んでいる。また、データはセッション層以上の上位層の処理によって付加されたヘッダと実データとからなる。
【0008】
図13には第3層の処理を経たパケットであるIPデータグラムの構成が示されている。このIPデータグラムはIPヘッダとデータとで構成される。ここで、IPヘッダは基本ヘッダ(20バイト)とオプションヘッダとからなる。そして、基本ヘッダは、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、サービスタイプ、パケット長、プロトコル番号などの情報を含んでいる。また、データはトランスポート層以上の上位に位置する層(TCPやUDP(User Datagram Protocol)、ICMP(Internet Control Message Protocol)など)のヘッダと実データとからなる。
【0009】
図14には第2層の処理を経たパケットであるPPPフレームの構成が示されている。なお、図中の括弧内の数値の単位はバイトである。このPPPフレームは、PPPヘッダ(5バイト)と、データと、PPPフッタ(3または5バイト)とで構成される。ここで、PPPヘッダは、フラグ、アドレス、制御、パケット・プロトコル識別(LCP(リンク制御プロトコル;Link Control Protocol)、IPCP(Internet Protocol Control Protocol)、IP、IPX(Internetwork Packet Exchange)など)の各情報からなる。また、データはネットワーク層以上の上位に位置する層の処理により付加されたヘッダ(上記TCPヘッダおよびIPヘッダを含む)と実データとからなる。そして、PPPフッタはFCS(Frame Check Sequence)およびフラグからなる。なお、図中のMTUは最大転送単位である。
【0010】
以上のように、送信側では、送信すべき実データに対し、OSI階層モデルの各層に対応した処理が上位に位置する層から下位に位置する層に向けて順に施され、各層の処理に対応したヘッダが実データに順次付加されていく。
【0011】
図7の7Aは、このような送信側でのすべての処理を経て最終的に送信されたパケットであり、この図に示すように、パケット7Aは、オプションヘッダがないものとすると、5バイトのPPPヘッダ、20バイトのIPヘッダ、20バイトのTCPヘッダの合計45バイトからなるヘッダがアプリケーションデータの先頭に付加され、さらに3または5バイトのフッタがアプリケーションデータの末尾に付加されたものとなる。なお、アプリケーションデータのサイズは例えば500バイトであり、最大1460バイトまで拡張可能である。
【0012】
続いて、TCP/IPに従ってパケット通信を行う場合の動作シーケンスについて、図15に基づいて説明する。
【0013】
まず、LCP設定のための要求メッセージ(LCP Configuration Request)がデータ送信側からデータ受信側、またはデータ受信側からデータ送信側に向けて送出される(S1)。次に、このLCP設定要求に対する確認応答メッセージ(LCP Configuration Ack)がLCP設定要求を受けた方から相手側に向けて送信される(S2)。
【0014】
次いで、相手側の認証を行うべくChallengeメッセージがデータ受信側から送出されると(S3)、データ送信側ではこれを受けてResponseメッセージを送出する(S4)。そして、相手側の認証が成功した旨のSuccessメッセージがデータ受信側からデータ送信側に送出される(S5)。
【0015】
これら一連の動作が終了すると、IPCP設定要求(IPCP Configuration Request)メッセージがデータ受信側からデータ送信側へ向けて送出される(S6)。さらに、データ送信側からデータ受信側に向けてIPCP設定要求メッセージが送出される(S7)。
【0016】
そして、データ受信側からデータ送信側へ再びIPCP設定要求メッセージ、または否定応答メッセージ(Nak)が送出される(S8)。これを受けてデータ送信側からIPCP設定要求に対する確認応答メッセージ(IPCP Configuration Ack)が送出される(S9)。
【0017】
そして、今度はデータ送信側からデータ受信側に向けてIPCP設定要求メッセージが送出される(S10)。これを受けてデータ受信側からIPCP設定要求に対する確認応答メッセージが送出される(S11)。
【0018】
このようにして、データ送信側とデータ受信側との間にPPPによるリンクが確立される。
【0019】
次に、IPによるデータリンクの確立とTCPによるコネクションの確立を要求するメッセージ(IP+TCP Request)がデータ送信側からデータ受信側に向けて送出される(S12)。このメッセージに対する確認応答メッセージがデータ受信側から送出されると(S13)、これを受けたデータ送信側からこの確認応答メッセージを受け取った旨の確認応答メッセージが送出される(S14)。
【0020】
このようにして、データ送信側とデータ受信側との間にTCPによるコネクションが確立され、次のような実データの送受信が開始される。
【0021】
まず、データ送信側からHTTP(HyperText Transfer Protocol)によりパケットデータが送信されると(S15)、これを受けたデータ受信側から確認応答メッセージが送出される(S16)。そして、送信対象となるデータのサイズに応じて、ステップS15とS16の動作、つまりパケットの送信と、このパケットが問題なく受信された旨の確認応答メッセージをデータ送信元に返す動作が繰り返し行われ、やがて、パケットデータの送信が終了する(S17)。
【0022】
パケットデータの送信が終了した旨のメッセージがデータ送信側から送出されると、これを受けて確認応答メッセージがデータ受信側から送出される(S18)。そして、今度はデータ受信側からデータの受信が終了した旨のメッセージが送出されると、これを受けて確認応答メッセージがデータ送信側から送出される。このようにして、TCPによるセッションが切断される。
【0023】
次に、PPPによるリンクを切断するにあたって、PPPによるリンクの解除を要求するメッセージ(Terminate Request)がデータ送信側から送出される(S21)。これを受けてデータ受信側から確認応答メッセージが送出される(S22)。
【0024】
このように、まずTCPによるリンクが切断され、次いでPPPによるリンクが切断された段階で回線が切断され(S23)、全体の動作が完了する。
【0025】
ところで、近年、移動通信が広く普及しており、移動端末を用いた移動データ通信も急速に普及しつつある。移動データ通信の分野においては、ユーザが移動端末を用いてインターネットにアクセスすることが可能となっており、このようなユーザを対象としたユーザフレンドリーなインターネットアクセスサービスの提供が望まれている。しかし、上述のTCP/IPによるパケット通信を用いてこのインターネットアクセスサービスを提供する場合、次に述べるような問題があり、移動機(携帯電話機)程度に扱い易く、かつインターネットへ容易にアクセス可能な移動端末は存在しなかった。
【0026】
まず、TCP/IPでは、既述の通りパケットのヘッダが各階層ごとに付加され、カプセル化されていく関係上、全体のヘッダサイズが重畳的に大きくなり、特に実データサイズが小さい場合には、相対的にヘッダサイズが大きくなるといった問題があった。例えば、移動通信において500バイト程度のデータを転送する際には、ヘッダサイズがデータサイズの1割程度に達するとともに、ヘッダに格納される情報の内、実際には全く使用されないフィールドが存在していた。
【0027】
次に、実際のデータ送信前のコネクション確立の際の動作シーケンスにおいて、データ送信側と受信側とでやり取りされる信号の数が非常が多いという問題があった。図15に示した例では、ステップS1〜S14までの合計14ステップが必要である。従って、ネットワークにアクセスするユーザが多くなると、トラヒックが劇的に増加してデータ転送速度が落ちるという問題があった。
【0028】
また、このデータ送受信前の動作(ステップS1〜S14)に対する課金がユーザに対してなされてしまうため、ユーザ側の経済的負担が大きいという問題があった。
【0029】
これらの問題は固定網経由でインターネットへ接続する際にも生じるが、固定網を介した通信に比較してデータ伝送能力が低い移動通信においては、特に重大な問題である。
【0030】
また、移動機程度のデータ処理能力の装置に実装するには、TCP/IPは重すぎるため、TCP/IPを迅速に処理可能な能力を有する移動端末は移動機よりも大きく、重く、高価になってしまうという問題があった。現在、携帯型コンピュータと移動機とを一体化しただけの、大きく、重く、高価な移動端末は狭い市場にしか受け入れられていない。これに対して、移動機は携帯性、操作性、及び入手容易性を十分に考慮して設計されており、その用途の一般性と高い普及率から、移動機の形態及び価格は極めて広い市場に既に受け入れられていると考えられる。また、前述のように、インターネットには様々なユーザの要望に応えることができる様々なコンテンツが既に存在し、今もコンテンツの数量は増加の一途を辿っていることから、インターネットにアクセスするための装置としては、様々なユーザに受け入れられる装置が望ましい。これらのことを考え合わせると、移動通信におけるデータ伝送能力の問題を考慮に入れないとしても、TCP/IPを迅速に処理可能な能力を有する移動端末を用いてインターネットへアクセスできるようなサービスが広い市場に受け入れられる可能性は低い。
【0031】
もちろん、コンテンツの提供側が移動機のデータ処理能力や移動通信のデータ伝送能力に特化された独自のコンテンツを開発し、これをユーザが利用できるようにすることも考えられるが、このような独自のコンテンツの開発はコンテンツの提供側に多大な負担を強いることになり、インターネットに比較すると限定された用途の少量のコンテンツしかユーザに提供できないことになるものと予想される。すなわち、このような試みは狭い市場にしか受け入れられないものと考えられる。
【0032】
上述したことから、移動データ配信の基盤となるのは移動機とインターネットの組合せであり、この組合せを実現するためには、ユーザが移動機を用いてインターネット上のコンテンツを快適に利用できる効率的な通信技術を開発する必要がある、と考えられる。
【0033】
発明の開示
この発明は上述した問題に着目してなされたもので、移動機のようにデータ処理能力や伝送能力が高くない場合であっても、効率よくデータ通信を行うことができる通信制御方式、通信方法、サーバ装置、端末装置、中継装置および通信システムを提供することを目的とするものである。
【0034】
上記目的を達成するために、本発明は、移動パケット通信網において、移動機とコンテンツ提供事業者サーバとの間で、アプリケーションデータを中継する方法であり、前記移動機からのパケット通信登録要求に応じて、前記パケット通信登録要求に含まれる前記移動機の発IDに基づき、前記移動機を識別する過程と、前記移動機の識別が成功した場合に、少なくともLCP設定処理およびIPCP設定処理を行うことなく、前記移動機と前記移動パケット通信網との間に、前記移動機と前記移動パケット通信網との間におけるパケット通信を行うためのパケット通信リンクであり、前記アプリケーションデータに対して、少なくともパケットプロトコル識別子、前記移動機のIPアドレスおよび前記コンテンツ提供事業者サーバのIPアドレスを含まないヘッダが付加されるパケット通信リンクを確立する過程と、前記移動機からの、前記コンテンツ提供事業者サーバのURLを含むデータを含んだ論理コネクション設定要求に応じて、前記パケット通信リンクを下層リンクとしてその上に、前記移動機と前記移動パケット通信網との間に確立される論理コネクションであり、更に前記移動機のポート識別子および前記コンテンツ提供事業者サーバのポート識別子を含まないヘッダであって、前記論理コネクションを識別するための論理番号を含むヘッダが前記アプリケーションデータに付加される論理コネクションを確立する過程と、前記コンテンツ提供事業者サーバとの間にTCP/IPコネクションを確立する過程と、前記TCP/IPコネクションを介して、前記コンテンツ提供事業者サーバから前記アプリケーションデータを受信する過程と、前記パケット通信リンクおよび前記論理コネクションを介して、受信した前記アプリケーションデータを前記移動機に送信する過程とを備えることを特徴とする方法を提供する。
【0035】
好ましい態様において、前記パケット通信リンクは少なくとも1の無線区間をその一部として有し、無線通信のための制御および管理を行う。この好ましい態様において、前記移動機は、無線移動端末装置であってもよい。さらにその好ましい態様において、前記パケット通信リンクは、前記移動機のための移動管理を行ってもよい。
【0036】
別の好ましい態様において、前記論理コネクションは、前記移動機と前記移動パケット通信網との間のアプリケーションデータの伝送を保証する。さらに別の好ましい態様において、前記コンテンツ提供事業者サーバは、前記移動パケット通信網の外部に配置されている。この好ましい態様において、前記コンテンツ提供事業者サーバは、公衆データ通信網を介して前記移動パケット通信網に接続されていてもよい。
【0037】
以上を概説すると、本発明によれば、サーバ装置とユーザ端末との間でデータ通信を行うのに際し、転送データ量を削減すべくヘッダサイズを小さくするとともに、簡易なプロトコルを採用することによって回線接続時の信号数が削減されるようにしたから、トラヒックが軽くなるとともにオーバーヘッドが少なくなり、データ通信時のレスポンスが向上する。したがって、ユーザは、移動機程度のデータ処理能力の装置を用いて、かつデータ伝送能力が低い通信路を介して、インターネット上のコンテンツを快適に利用することができる。
【0038】
図面の簡単な説明
図1は、本発明の一実施形態にかかる通信システムの構成を示す図である。
図2は、同通信システムのプロトコル構成を示す図である。
図3は、同通信システムの他のプロトコル構成を示す図である。
図4は、同通信システムにおけるパケット通信前の動作シーケンスを示す図である。
図5は、同通信システムにおけるパケット通信時の動作シーケンスを示す図である。
図6は、同通信システムにおけるパケット通信後の動作シーケンスを示す図である。
図7は、TCP/IPによる通信において伝送されるパケットの構成と、同実施形態における簡易プロトコルに従って伝送されるパケットの構成とを比較して示す図である。
図8は、同実施形態において、コネクション設定要求時に伝送されるパケットの構成を示す図である。
図9は、同実施形態において、コネクション設定要求に対する確認応答時に伝送されるパケットの構成を示す図である。
図10は、同実施形態において、データ送受信時に伝送されるパケットの構成を示す図であり、実データを含むパケットの構成と、実データを含むパケットが伝送された場合の確認応答の際に伝送されるパケットの構成とを示している。
図11は、同通信システムに含まれる移動機の外観とこの移動機がユーザに情報を提供する際の情報表示部の画面例を示す図である。
図12は、TCPセグメントのフォーマットを示す図である。
図13は、IPデータグラムのフォーマットを示す図である。
図14は、PPPフレームのフォーマットを示す図である。
図15は、TCP/IPを用いてデータ通信を行う場合の動作シーケンスを示す図である。
図16は、同実施形態の変形例にかかる通信システムの構成を示す図である。
【0039】
発明を実施するための最良の形態
この発明の好ましい実施の形態について、以下、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0040】
1.実施形態の構成
1.1.システム構成
図1は、本実施形態の通信ネットワークシステムの構成について示したものである。
【0041】
この通信ネットワークシステムは、MS(移動機;Mobile Station)1と、BS(基地局;Base Station)2と、PPM(パケット加入者処理装置;Packet Processing Module)3と、GWS(ゲートウェイサーバ;GateWay Server)5と、このGWS5とインターネット6または専用線7を介して接続されたCPS(コンテンツ提供事業者サーバ;Contents Provider Server)8と、M−SCP(移動通信サービス制御装置;Mobile Service Control Point)9とから構成される。
【0042】
そして、BS2、PPM3、GWS5、M−SCP9およびこれらを接続する通信回線によって移動パケット通信網10が形成されている。
【0043】
MS1は、移動パケット通信網10のパケット通信サービスを受ける端末装置である。このMS1は、図1に示す移動パケット通信網10に接続されるほか、図示しない移動電話網にも接続されており、移動電話のサービスを受けることも可能である。
【0044】
図11は、MS1の外観とMS1に表示される画面例を示すものである。このMS1は、ユーザが音声通話を行うための音声入出力部、BS2との無線通信を行う無線部(ともに図示せず)、液晶パネル等で構成された情報表示部1a、数字入力、文字入力等の情報入力操作が行われる操作部1bを備えるほか、これら各部を制御するマイクロコンピュータを内蔵している。また、MS1は文書データ閲覧用のソフトウェア(いわゆるブラウザ)を搭載している。このブラウザは、コンテンツ提供事業者の保有するCPS8から移動パケット通信網10を介して供給されるHTML形式のデータ(以下、HTMLデータという)に基づいて対話画面を表示させるソフトウェアである。
【0045】
そして、MS1は上記ブラウザに従い、情報表示部1aに種々の情報を表示し、これらの情報をユーザに提供する。この情報表示部1aには、8(文字)×6(行)(表示部の面積や文字サイズに応じて横を8文字以上、縦を6行以上とすることも可能である)分の情報を表示することができる。
【0046】
次に、図11を参照し、MS1の利用例について説明する。
【0047】
まず、ユーザが操作部1bの「情報」キーを押下すると、情報表示部1aには、天気予報に関する情報をユーザに提供する初期画面11Aが表示される。ユーザはMS1の中央のジョグダイヤルキー1cを操作することにより、初期画面の「1」〜「5」の天気予報メニューを選択することができる。
【0048】
すなわち、ユーザが「1」を選択すると、今日の天気予報の画面11Bが情報表示部1aに表示される。そして、ユーザが「2」を選択すると、今週の天気予報の画面11Cが情報表示部1aに表示される。また、ユーザが「5」を選択すると、ウェザーメッセージのサブメニューの画面11Dが表示され、雨降りアラームや天気速報などの情報を得ることができる。さらに、ユーザが「6」を選択すると世界の天気予報の画面11Eが表示される。
【0049】
このように、ブラウザの制御の下、テキスト中心の情報がMS1のユーザに見やすい形で情報表示部1aに表示される。
【0050】
図1において、BS2は、地上を例えば半径500mのエリアに分割した無線ゾーンごとに配置されており、この無線ゾーンに在圏したMS1との間で無線通信を行う。
【0051】
PPM3は、複数のBS2を収容するパケット加入者交換局に備えられたコンピュータシステムであり、MS1からのパケット交換要求を受け付けるとともに、移動パケット通信網10内におけるパケット交換を中継する。
【0052】
GWS5は、移動パケット通信網10とインターネット6等の他のネットワークとを相互接続するために移動パケット関門中継交換局に備えられたコンピュータシステムである。このGWS5は、後述するようにMS1から自装置までの無線系区間と、自装置からCPS8までの有線系区間とを接続するためのもので、無線系区間において用いられる簡易プロトコル(以後、TL;第1の通信プロトコル)と、有線系区間におけるプロトコルであるTCPとの差異を吸収して、MS1とCPS8との間でパケット通信が可能となるように種々の制御を行う。
【0053】
また、GWS5は複数台配置されてサーバ群を形成し、このサーバ群の中にはプロキシサーバ(Proxy Server)も含まれる。
【0054】
CPS8は、コンテンツ提供事業者が運用するサーバシステムであり、ユーザに提供すべき情報をHTMLデータの形式でインターネット6または専用線7を介してGWS5へ供給する。
【0055】
また、GWS5の内部にも、移動パケット通信網10の事業者自身がコンテンツを提供するためのサーバが設けられている。
【0056】
M−SCP9は、加入者情報を管理するとともに、後述するパケット通信を開始する際のパケット登録、およびパケット通信を終了する際のパケット登録解除に関する処理を行う。
【0057】
なお、パケット通信に対する課金情報はPPM3およびGWS5内に記録され、所定のタイミングで図示しない通話料金集計センタに転送される。
【0058】
1.2.プロトコル構成
上記通信システムにおいて、MS1とCPS8との間でデータ通信を行うために、上記各装置は以下のようなプロトコル構成を採用する。
【0059】
図2および図3は、本実施形態のプロトコル構成をOSI階層モデルに基づいて模式的に表現したものである。ここで、図2は、移動機単独でCPS8から情報の提供を受ける場合のプロトコル構成を示し、図3は、移動機に携帯情報端末、カーナビゲーション等の外付け装置11が付帯した構成でCPS8から情報の提供を受ける場合のプロトコル構成を示している。
【0060】
図2および図3に示したプロトコル構成において、GWS5を境にして左側、すなわちPPM3、MS1(および外付け装置11)までは、無線系のデータ通信区間であり、この区間では無線通信のプロトコルおよび本実施形態の簡易プロトコルであるTLが用いられる。一方、GWS5を境にして右側、すなわちCPS8までは有線系のデータ通信区間であり、この区間では汎用プロトコルであるTCP/IP(第2の通信プロトコル)が用いられる。
【0061】
そこで、図2および図3に示したプロトコル構成をOSI階層モデルに基づいて、下位のレイヤから順次説明する。
【0062】
1.2.1.第1層(物理層)
図2および図3において、L1は物理層を示している。
【0063】
有線系区間における物理層のプロトコルでは、専用線、公衆電話回線、ISDN等の物理媒体からなる通信回線を用いてビット列の伝送を行うことを保証するため、使用周波数、送信出力、変調方式やアクセス方式などを規定している。
【0064】
一方、無線系区間における物理層のプロトコルでは、PDCシステムのチャネル構造を基にパケット通信用チャネルを定義し、特に、このパケット通信用物理チャネルの配置・構造およびこのパケット通信用物理チャネルを用いて信号を伝送する際の信号符号化方式や信号伝送方式などを規定している。
【0065】
1.2.2.第2層(データリンク層)
図2および図3において、L2はデータリンク層を示している。
【0066】
有線系区間におけるデータリンク層のプロトコルでは、物理層により提供されるビット列の伝送機能を利用して、ノード間でトランスペアレントな高信頼のデータ伝送を行うための手順やインタフェースを規定している。そして、このデータリンク層のプロトコルとしてPPPを用いてデータリンクを確立する。
【0067】
一方、無線系区間ではデータリンク層において、MS1とPPM3との間では、LAPDM(Link Access Procedure for Digital Mobile channel)が用いられる。このLAPDMは、制御用物理チャネルおよび通信用物理チャネルで使用されるものにパケット通信を効率的に行うための機能を加え、パケット通信用物理チャネルで使用できるようにしたものである。さらに、図3の場合は、MS1と外付け装置11との間でLAPB(Link Access Procedure Balanced)が用いられる。
【0068】
1.2.3.第3層(ネットワーク層)
有線系区間におけるネットワーク層のプロトコルは、IP(Internet Protocol)により構成される。このIPにより経路制御が行われ、CPS8から送信されたHTMLデータがインターネット6を介してGWS5に供給される。
【0069】
また、無線系区間では、PPM3とGWS5との間ではPMAP(Packet Mobile Application Part;パケット移動通信応用部)が用いられる。このPMAPは、PDC−P網内のノード間でユーザパケットを送受信するための信号方式として規定されているものである。
【0070】
そして、MS1とPPM3との間の通信のためのネットワーク層のプロトコルは、RT(Radio frequency Transmission management;無線管理機能)、MM(Mobility Management;移動管理機能)、CC(Call Control;呼制御機能)で構成される。
【0071】
ここで、RTは無線ゾーンの選択、無線回線の設定、維持、切換えおよび切断などの機能を含む無線資源(パケット通信用物理チャネルを含む)の管理に関する機能を実現し、MMは位置登録および認証機能を含む移動局の移動支援に関する機能を実現し、CCは呼設定、維持および解放機能を含む回線呼接続制御に関する機能を実現する。これらの詳細な動作については「デジタル方式自動車電話システム標準規格 RCR STD−27F」に記載されている。
【0072】
これらの機能は協調動作し、同時待受制御、通信開始制御、パケット転送制御、チャネル切替制御、周期的登録制御、通信終了制御等の制御が行われる。
【0073】
1.2.4.第4層(トランスポート層)
有線系区間におけるトランスポート層のプロトコルはTCPで構成される。これは、CPS8から送信されたHTMLデータをインターネット6を介してGWS5に供給するためのものである。
【0074】
また、無線系区間のMS1とGWS5との間の通信におけるトランスポート層のプロトコルは、簡易プロトコルTLで構成される。本TLは、エンド・ツー・エンド間で信頼性の高い通信を行うためにコネクション型サービスを提供しており、バーチャルサーキットによる通信を可能とする。これにより上位層のアプリケーションがあたかも通信相手との間に物理的なポイント・ツー・ポイント・リンクが設置されているように会話型サービスを提供することが可能となる(これを「論理コネクション」と称する)。また、本TLでは同時に複数の論理コネクションの設定が可能である。なお、移動パケット通信網10の通信プロトコルは、TLが移動パケット通信網10のベアラに直接的に載るように構成されている。
【0075】
1.2.5.第5層(セッション層)
有線系区間において、GWS5とCPS8との間では、セッション層およびプレゼンテーション層において、ブラウザ表示のためにHTTP、電子メール配信のためのSMTP等が用いられる。
【0076】
MS1とGWS5との間では、後述するバーチャルサーキット(仮想回線)によりHTTPを用いて通信が行われる。また、アプリケーション層において、ブラウザを搭載したMS1と、PLAIN TEXT,HTML,GIF等各種の形式のデータを保有するCPS8との間で、データ通信が行われる。
【0077】
1.2.6.第6層(プレゼンテーション層)
MS1とGWS5との間では、第6層は網間専用プロトコルとしてHTTPで構成され、GWS5とCPS8との間では、HTTP/SMTPで構成される。
【0078】
1.2.7.第7層(アプリケーション層)
MS1のアプリケーション層は、インターネット閲覧ソフトとしての機能を備えたブラウザで構成され、MS1のユーザに種々の情報を提供するCPS8のアプリケーション層は、PLAIN TEXT,HTML,GIF等のデータで構成される。
【0079】
2.実施形態の動作
このようなプロトコル構成を採用する通信システムにおいて、パケット通信を行う際の有線系区間および無線系区間を含めた全体の動作シーケンスについて説明する。なお、以下の説明では、無線系区間でやり取りされるパケットの構成について随時参照することとする。
【0080】
2.1.パケット登録時の動作シーケンス
ユーザがMS1の「情報」キーを押下すると、図4に示すパケット登録時の動作シーケンスが実行される。
【0081】
まず、MS1側からパケット通信の登録要求がPPM3に向けて発行される(S100)。これを受けてPPM3は、パケット発信者がパケット加入者であるか否かを示すパケット発信情報の読み出しを要求する信号をGWS5に向けて送出する(S101)。このパケット発信情報読出要求信号はGWS5を介してM−SCP9に伝送される(S102)。
【0082】
M−SCP9は、パケット発信情報読出要求信号に含まれる発IDに対応した加入者情報を検索し、MS1のユーザがパケットサービスの加入者であるか否かを判断してパケット発信情報読出応答信号を送出する(S103)。そして、このパケット発信情報読出応答信号がGWS5を介してPPM3に伝送される(S104)。
【0083】
これを受けて、PPM3はパケットの認証要求信号をMS1に送出する(S105)。このパケット認証要求信号に対する応答信号がMS1側からPPM3側に返送される(S106)。
【0084】
次に、パケット通信の登録を要求するパケット通信登録要求信号がPPM3からGWS5を介してM−SCP9に伝送される(S107→S108)。M−SCP9は、MS1と無線伝送系との間でパケット通信を開始するための登録を行い、パケット通信登録応答信号をGWS5に返送する(S109)。そして、このパケット通信登録応答信号がGWS5からPPM3に伝送される(S110)。
【0085】
PPM3は、このパケット通信登録応答信号を受けると、回線の接続を要求する回線接続要求信号をGWS5に向けて送出する(S111)。これを受けて、GWS5がCPS8に向けて回線接続要求信号を送出すると(S112)、CPS8から回線接続応答信号が返送される(S113)。
【0086】
この回線接続応答信号の供給を受けて、GWS5からPPM3に回線接続応答信号が送出され(S114)、さらにPPM3からMS1にパケット通信登録応答信号が送出される(S115)。
【0087】
2.2.パケット通信時の動作シーケンス
このような一連のパケット通信登録処理が終了すると、MS1の情報表示部1aには、例えば、既述の図11に示したような初期画面が表示される。ここで、ユーザがジョグダイヤルキー1cを操作して、この初期画面のメニュー番号を選択すると、この番号にリンクされたURLのホームページの内容を情報表示部1aに表示させるべく、パケット通信が開始される。
【0088】
図5は、パケット通信時の動作シーケンスを示したものである。
【0089】
まず、MS1からコネクション設定要求メッセージ(Open Request)と、アクセス対象となるホームページのURLと、このホームページの内容をMS1の情報表示部1aに表示するために必要なデータの転送を要求するHTTP−Get指令とを含むパケット(TL−OpenReqパケット;特許請求の範囲における「第1のパケット」)が送出される(S200)。
【0090】
図8は、このコネクション設定要求時に送出されるTL−OpenReqパケットの構成を示したものである。このパケットにおいて、メッセージ種別を示すフィールドには、メッセージ種別が「Open Request」メッセージであることを示す情報が格納されるとともに、データ用のフィールドには、上記URLを含むHTTP−Get指令用のデータが格納されている。そして、論理番号フィールドには、MS1とGWS5との間で確立される、エンド・ツー・エンドのコネクションを識別するために使用される識別番号が格納されている。無線系区間における簡易プロトコルTLでは、同時に複数の論理コネクションを可能とし、個々の論理コネクションはこの論理番号により識別される。この論理番号は移動機側で設定される。
【0091】
また、通信パラメータを示すフィールドには、MS1が一度に受信することができるデータ長やデータ数、さらに再送を行う場合のタイマ値等の情報が格納されている。つまり、MS1が自らの能力に関する情報を転送パケットの通信パラメータフィールド内に格納して網側に送信する。
【0092】
このTL−OpenReqパケットは、PPM3を介してGWS5に送出される(S201)。これを受けて、GWS5からTCPの確認応答用パケット、およびTLのOpen Requestに対する確認応答メッセージ(Open Acknowledge)を含むパケット(TL−OpenAckパケット;特許請求の範囲における「第2のパケット」)がPPM3に返送される(S202,S203)。
【0093】
つまり、網側では論理コネクション設定要求メッセージを受けて、MS1側の通信パラメータ情報を解析し、論理コネクション設定時の通信パラメータを決定して確認応答メッセージ(Open Acknowledge)とともに送出する。
【0094】
このように、簡易プロトコルTLでは、データ送受信前の論理コネクション設定時に事前に相手側の能力(上記通信パラメータの値)についてネゴシエートし、リソースの効率的な使用と、トラヒックの偏りによる能力制御が行われる。
【0095】
そして、これらの動作によりMS1とGWS5との間で論理コネクションが確立され、パケットデータの送受信の準備が完了する。
【0096】
図9は、コネクション設定要求に対する確認応答時に送出されるTL−OpenAckパケットの構成を示したものである。このパケットにおいて、メッセージ種別を示すフィールドには、メッセージ種別が「Open Acknowledge」メッセージであることを示す情報が格納されるとともに、論理番号フィールドには、コネクション設定要求時に指定された論理番号が格納されている。
【0097】
そして、このTL−OpenAckパケットが移動機側に転送され(S205)、さらにTCPの確認応答用パケットがPPM3からGWS5に転送される(S204)。
【0098】
一方、TL−OpenReqパケットを受け取ったGWS5と、CPS8との間では、通常のTCPの動作シーケンスに基づいて以下のようなやり取りがなされる。
【0099】
まず、GWS5とCPS8との間のコネクションを確立するために、SYNフラグが設定されたセグメントがGWS5からCPS8に向けて送出され(S206)、このセグメントを受信した旨の確認応答としてSYNフラグおよびACKフラグが設定されたセグメントがCPS8からGWS5に返送される(S207)。そして、ACKフラグが設定されたセグメントがGWS5からCPS8に送出される(S208)。このようなスリーウェイハンドシェーク(Three Way Handshake)手順によりGWS5とCPサーバ8間のコネクションが確立される。
【0100】
次に、対象となるホームページのURL(ステップS201においてMS1から取得したもの)を含むHTTP−GetセグメントがGWS5からCPサーバに向けて送信され(S209)、このセグメントを受信した旨の確認応答信号がCPS8からGWS5に返送される(S210)。
【0101】
そして、上記URLで指定されたCPS8内のホームページのデータを含むHTTP−ResセグメントがCPS8からGWS5に向けて送信され(S211)、このセグメントを受信した旨のACKフラグが設定されたセグメントがCPS8に返送される(S212)。
【0102】
HTTPによるデータ転送が終了すると、次のようなコネクションの終了処理がなされる。
【0103】
まず、FINフラグの設定されたセグメントがCPS8からGWS5に送出される(S213)。このセグメントを受信した旨の確認応答セグメントがGWS5から返送される(S214)。そして、今度は、GWS5から同様のコネクション終了処理がなされる(S215,S216)。
【0104】
このようなステップS206〜S216までの11ステップからなるシーケンスを介して、CPS8内のホームページのデータがGWS5に供給される。
【0105】
続いて、GWS5に供給されたCPS8内のホームページのデータを含むパケット(TL−DATAパケット)は、PPM3に転送される(S217)。
【0106】
図10ではこのパケットがパケット10Aとされ、その構成が示されている。このパケット10Aにおいて、メッセージ種別を示すフィールドには、メッセージ種別が「Data」メッセージであることを示す情報が格納されるとともに、データフィールド内にはCPS8内のホームページのデータが格納されている。
【0107】
このパケットを受信した旨のTCP確認応答パケットがPPM3からGWS5に返送される(S218)。そして、PPM3に転送されたTL−DATAパケットがMS1に転送される(S219)。これにより、ユーザが指定したURLのホームページのデータがMS1に転送され、情報表示部1aには、ユーザが初期画面から選択した番号に対応する内容が表示される。
【0108】
そして、TL−DATAパケットを受信した旨の確認応答パケット(TL−DATA Ackパケット)がMS1からPPM3に返送される(S220)。
【0109】
図10ではこのパケットがパケット10Bとされ、その構成が示されている。このパケット10Bにおいて、メッセージ種別を示すフィールドには、メッセージ種別が「Data Acknowledge」であることを示す情報が格納されている。
【0110】
PPM3に返送されたパケットは、GWS5に転送され(S221)、このパケットを受信した旨のTCP確認応答パケットがPPM3に返送される(S222)。
【0111】
なお、以上の説明では、CPS8からMS1への1回のパケット転送によりデータ転送が終了する例を挙げたが、実際は、CPS8から供給されたデータ量に応じて、PPM3とGWS5との間のシーケンス(S217,S218,S221,S222)およびMS1とPPM3との間のシーケンス(S219,S220)が繰り返し実行される。つまり、CPS8から供給されたデータ量がMS1側で一度に受信することのできる最大データ量の3倍であれば、3回に分けてMS1側にデータが転送されることになり、ステップS217,S218,S221,S222およびステップS219,S220の処理が3回繰り返して実行される。
【0112】
2.3.パケット通信終了時の動作シーケンス
図6は、パケット通信終了時の動作シーケンスを示したものである。
【0113】
まず、MS1からパケット通信の登録の解除を要求する信号がPPM3、GWS5を介してM−SCP9に伝送される(S300→S301→S302)。M−SCP9は、MS1のパケット通信登録を解除してパケット通信登録解除信号を送出する(S303)。このパケット通信登録解除信号がGWS5、PPM3を介してMS1に伝送され(S304→S305)、これを受けて、MS1はPPM3にパケット通信登録解除信号に対する応答信号を送出する(S306)。
【0114】
次に、PPM3はGWS5に向けて回線の切断を要求する旨の信号を送出し(S307)、GWS5からCPS8に向けて回線切断要求信号が送出される(S308)。これを受けたCPS8からGWS5に回線切断応答信号が送出され(S309)、さらにGWS5からPPM3に回線切断応答信号が送出されると(S310)、パケット通信終了時のシーケンスが完了する。
【0115】
3.実施形態の効果
(1)このように、図15に示した従来のPPP,IP,TCPによるシーケンスと、本実施形態の図5に示したMS1とGWS5との間のTLによるシーケンスとを比較すると、送信側と受信側とでやり取りされる信号数が大幅に減少し(約1/3に削減)、MS1のハードウェアのスペック(CPUの処理能力、メモリ容量等)がそれほど高くなくても、スムーズにデータ通信を行うことができる。
【0116】
(2)また、図7に示したように、本実施形態において転送されるパケット7Bの構成は大幅に簡素化される。つまり、簡易プロトコルTLによる通信では、各パケットは約10バイトのヘッダ(TLヘッダという)と、アプリケーションデータ(例えば500バイトであり、最大1400バイトまで拡張可能)で構成されることになる。したがって、従来のTCP/IPによるパケット7Aと比べて、大幅にヘッダサイズが小さくなっている(約1/5に削減されている)。これにより、転送データ量が削減され、通信コストも削減される。
【0117】
4.変形例
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
【0118】
(1)本実施形態では、移動機のユーザがCPサーバからデータの配信を受けるという観点から、網に対する下り方向のデータ通信について記載したが、上り方向のデータ通信でも、本実施形態で示した通信プロトコル(TL)に従ってデータを転送することができる。すなわち、インターネットに接続された相手端末に電子メールを送信する場合などにTLによるデータ通信が可能である。
【0119】
(2)本実施形態で示した通信プロトコル(TL)は、簡易プロトコルの一例にすぎない。従来のTCP/IPのように信号数の多いプロトコルではなく、トランスポート層レベルで通信相手とバーチャルサーキットで接続され、かつコネクション型通信が可能となるプロトコルであればよい。
【0120】
(3)本実施形態で示したパケットの構成や情報要素の内容も一例にすぎず、ヘッダサイズを小さくして、ユーザ端末と中継装置との間でスムーズにデータ通信ができるようであればよい。
【0121】
(4)CPサーバから配信されるデータの形式もHTMLに限らず、その他の形式を採用してもよい。例えば、配信される情報がテキストデータのみであれば、HTMLのようにブラウザ対応のタグを用いたデータ形式でなくてもよい。
【0122】
(5)GWS5を複数の装置から構成し、GWS5にかかる負荷やトラヒックを分散するようにしてもよい。例えば、GWS5を、図16に示すように、M−PGW(移動メッセージ用パケット関門中継処理装置;Mobile Message-Packet Gateway Module)12とGWS13とに分離し、移動パケット通信網10と外部の通信路との中継処理をGWS13が、他の処理をM−PGW12が行うようにしてもよい。また、M−PGW12を複数個だけ設け、各M−PGW12をGWS13に接続した構成とし、各M−PGWにかかる負荷およびトラヒックを分散するようにしてもよい。

Claims (7)

  1. 移動パケット通信網において、移動機とコンテンツ提供事業者サーバとの間で、アプリケーションデータを中継する方法であり、
    前記移動機からのパケット通信登録要求に応じて、前記パケット通信登録要求に含まれる前記移動機の発IDに基づき、前記移動機を識別する過程と、
    前記移動機の識別が成功した場合に、
    少なくともLCP設定処理およびIPCP設定処理を行うことなく、前記移動機と前記移動パケット通信網との間に、前記移動機と前記移動パケット通信網との間におけるパケット通信を行うためのパケット通信リンクであり、前記アプリケーションデータに対して、少なくともパケットプロトコル識別子、前記移動機のIPアドレスおよび前記コンテンツ提供事業者サーバのIPアドレスを含まないヘッダが付加されるパケット通信リンクを確立する過程と、
    前記移動機からの、前記コンテンツ提供事業者サーバのURLを含むデータを含んだ論理コネクション設定要求に応じて、前記パケット通信リンクを下層リンクとしてその上に、前記移動機と前記移動パケット通信網との間に確立される論理コネクションであり、更に前記移動機のポート識別子および前記コンテンツ提供事業者サーバのポート識別子を含まないヘッダであって、前記論理コネクションを識別するための論理番号を含むヘッダが前記アプリケーションデータに付加される論理コネクションを確立する過程と、
    前記コンテンツ提供事業者サーバとの間にTCP/IPコネクションを確立する過程と、
    前記TCP/IPコネクションを介して、前記コンテンツ提供事業者サーバから前記アプリケーションデータを受信する過程と、
    前記パケット通信リンクおよび前記論理コネクションを介して、受信した前記アプリケーションデータを前記移動機に送信する過程と
    を備えることを特徴とする方法。
  2. 前記パケット通信リンクは少なくとも1の無線区間をその一部として有し、無線通信のための制御および管理を行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記移動機は、無線移動端末装置である
    ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記パケット通信リンクは、前記移動機のための移動管理を行う
    ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記論理コネクションは、前記移動機と前記移動パケット通信網との間のアプリケーションデータの伝送を保証する
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記コンテンツ提供事業者サーバは、前記移動パケット通信網の外部に配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記コンテンツ提供事業者サーバは、公衆データ通信網を介して前記移動パケット通信網に接続されている
    ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
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