JP3800537B2 - インターネットプロトコルに基づいて動作されるテレコミュニケーションネットワークにおいて移動ユーザターミナルのルート更新を実行する方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、インターネットプロトコルに基づいて動作されるテレコミュニケーションネットワークにおいて移動ユーザターミナルのルート更新を実行する方法に係る。
【0002】
【背景技術】
将来、テレコミュニケーションネットワーク、特に、その無線アクセスネットワークは、ここでネットワークトランシーバ装置ゲートウェイとも称するセルラーベーストランシーバステーションが、移動ユーザターミナルに向かってインターネットの「最終ホップゲートウェイ(Last Hop Gateway)」として振舞うような完全なインターネットプロトコル(IP)解決策を採用するように変化するであろう。即ち、それらは、インターネットへの及び/又はインターネットからの入口点及び/又は出口点として働く。IP無線アクセスネットワークは、移動ユーザターミナルを使用することによりインターネットへのアクセスを与える自律的システムとして考えることができる。
【0003】
「移動IP」ワークグループの現在の標準化活動の基礎となる基本的仮定は、移動ユーザターミナルが、インターネットへのそのアクセスポイントに関わりなく、常に同じIPアドレスを使用して通信できねばならないことである。
現在、IPv4アドレッシングスキムが使用されているが、将来は、IPv6アドレッシングスキムに置き換えられ、これは、将来予想できるIPv4アドレッシングスキムのアドレススペース問題を解消するものである。
【0004】
IPv4アドレッシングスキムを伴う移動IP解決策は、やや複雑であり、そしていわゆるトンネリング、ホームエージェント及びフォーリンエージェントの使用を必要とする。というのは、インターネットホストコンピュータが最初にそれらのホームネットワークにしか接続されないと仮定されるからである。即ち、IPv4パケットは、ターミナルがそのホームネットワーク以外のどこかでインターネットに接続された場合にトンネリングされねばならない。
これとは対照的に、IPv6アドレッシングスキムは、インターネットに対する移動ターミナルのホストの現在取り付けポイントに関わりなく、アドレス変換やトンネリングを伴わずに、ネットワーク全体にわたりターミナルのIPアドレスを使用するだけで移動ターミナルのホストがインターネットを経てホスト接続を行えるようにする。
【0005】
無線アクセスネットワーク(RAN)内では、移動ターミナル(移動ユーザターミナル)は、アクティブな接続(移動ユーザターミナルと別の固定又は移動ユーザターミナルとの間の)中に、あるベースステーションセルエリアから他のベースステーションセルエリアへ迅速に移動することができ、従って、新たなサービスベースステーションへのハンドオフを行わねばならず、即ち移動ユーザターミナルに到着するIPパケットは、IP無線アクセスネットワーク(IP RAN)において新たなベースステーション(最終ホップゲートウェイ)へ向けられねばならない。
【0006】
ここで使用する「ベースステーション」という表現は、無線アクセスネットワークのベーストランシーバステーションを意味するものであり、そして移動ユーザターミナルからIP無線アクセスネットワークへの一種のインターフェイスという意味でゲートウェイを表わすので、ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイとも称されることに注意されたい。又、このようなネットワークトランシーバ装置ゲートウェイは、無線アクセスネットワークが、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)において現在定義されているUMTSシステムに合致する場合には、いわゆるノードBも意味するものとする。同様に、ユーザターミナルは、移動ユーザターミナル(及び/又は移動ステーションとしても知られている移動ターミナルホスト)及び固定ユーザターミナル(及び/又はホスト)でもよい。上記と同様に、「ユーザターミナル」という表現は、その最も広い意味において理解されるべきであり、従って、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)において現在定義されているUMTSに合致するシステム内でユーザ装置(UE)がターミナル装置である場合もカバーする。
【0007】
ハンドオフ手順は、特に、音声コールの場合のようにあるサービスクオリティ(QoS)を維持しなければならないときに通信にあまりに長い中断が生じるのを防止するために、充分に迅速に行わねばならない。
IP RANのベーストランシーバステーション間のハンドオフ手順の結果として、移動ユーザターミナルに対する到着IPv6パケットの行先を、IP RANのルーティング要素において変更しなければならず、即ちルーティング要素は、パケットを新たなベーストランシーバステーションへ転送するように学習しなければならない。他方、ベースステーションから境界(ボーダー)ゲートウェイ(IP RANの)に向かうルートであって、移動ユーザターミナル(移動ホスト)が遠方端ホスト(固定又は移動の通信パートナー)へ通信するときに通るルートは、IP RANのルーティング要素においても変更されねばならず、即ちネットワークのルーティング要素において接続の両方向を更新しなければならない。
【0008】
この点について、本明細書で使用する「ルーティング要素」という表現は、その最も広い意味で理解されるべきであり、ルーティング要素の特定の形式に限定されるものでないことに注意されたい。ルーティング要素とは、ゲートウェイに接続されたターミナル間、及び/又はゲートウェイ間で、それらゲートウェイ間に存在するIPネットワークを経て情報の流れをルーティング及び/又は指向する要素である。より詳細には、「ルーティング要素」という表現は、層3スイッチ及びいわゆるルーターを意味し、従って、本明細書は、スイッチ付きネットワーク(層3スイッチをルーティング要素として含む)、及びルーター付きネットワーク(ルーターをルーティング要素として含む)に対して有効である。又、本明細書において、ルーティング要素として単に「スイッチ」のみを引用する場合には、当然、ルーティング要素として層3スイッチも指すものとする。
【0009】
スイッチ付きネットワーク又はルーター付きネットワークを使用することによるIP RAN実施に基づき、ルート学習プロセス(ルート更新プロセス)は、若干異なる。
スイッチ付きネットワークの解決策では、ホストがIP RANを経て互いに通信するときに通るゲートウェイ(トランシーバゲートウェイ及び/又は境界ゲートウェイ)を経て、各ホストのIPアドレスをソースアドレスとしてもつ1つのIPパケットのみをスイッチ付きネットワークに向かって送信すれば充分である。
ルーター付きネットワークの解決策では、ホストのIPアドレスへの新たなルーティング方向を更新するために、ルーティングテーブル更新メッセージを送信しなければならない。
【0010】
しかしながら、ハンドオフプロセス中には迅速なパケット交換が必要とされるために、IP RANにおけるルート更新プロセスのための既知のメカニズムは満足なものでない。というのは、それらは、パケット交換時間に比して若干時間がかかるからである。
全ての既知のIP無線アクセスネットワーク解決策において、インターネットに対する移動ターミナルの現在取り付け点に関わりなく、アドレス変換又はトンネリングなしに、ネットワーク全体にわたり移動ユーザターミナルのIPv6アドレスを使用するだけで、インターネットを経てホスト対ホスト接続を実施することができる。
【0011】
トンネル式のホスト対ホスト接続の解決策では、ベースステーションがトンネルへの終端点として振る舞い、トンネルは、ネットワークにおける移動ターミナルの取り付け点が移動するときに無線アクセスネットワークの制御のもとで変更することができる。
しかしながら、トンネル式の解決策では、ホスト対ホスト接続のIPデータグラムを、トンネリングプロトコルのデータグラム内にカプセル化しなければならないという欠点がある。これは、次いで、データグラムのパケットサイズを増加し、IP無線アクセスネットワークのサービスにおいてサービスクオリティ(QoS)を維持しなければならないときには余計なオーバーヘッドが生じるために重大な問題となる。
【0012】
それ故、IPv6アドレッシングスキムがインターネットにおいて使用に供されるときにトンネリングの使用を廃止及び/又は省略するのが便利である。
IP無線アクセスネットワークのホスト対ホスト接続においてトンネリングを破棄することは、ネットワークの観点から接続管理が容易であることを意味するが、他方では、IPv6データグラムを移動ホストへルーティングするのに関連して新たな問題状態が発生する。
トンネル式解決策では、ベースステーションに対するトンネル終端点IPアドレスがネットワークに知られ、即ちそれらへのルートが、IP無線アクセスネットワークの当該ルーティング要素において静的である。
【0013】
ここで、移動ターミナルのIPv6アドレス(それに関連したIPアドレス、即ちそれ自身のアドレス又は一時的に割り当てられたアドレス)を使用しなければならないときには、移動ホストがアクティブな接続中に移動する間に、新たな位置(新たなベーストランシーバステーションセルエリア)へのハンドオフを実行しなければならないたびに、インターネットへの移動ホストの取り付け点をネットワークのルーティング要素に通知しなければならないという問題が生じる。さもなければ、ハンドオフが行われている間にネットワークのルーティング要素において移動ホストの正しい位置が一時的に分からなくなる。
【0014】
IP無線アクセスネットワークのハンドオフ手順における主たる問題は、移動ホストに転送されたIPv6データグラムが、新たなワイヤレス接続を確立しそしてIP無線アクセスネットワーク内にIPデータグラムのための新たなルートを設定する間に失われることである。
ハンドオフ手順の間に、移動ホストへ転送されそしてそこに到着することが意図されたIPパケットは、ネットワークのルーティング要素に新たなルートが通知されてそれらのルーティングテーブルが更新状態にならない限り、ハンドオフの前に移動ホストが「接続」された(エアインターフェイスを経て)ベースステーションへルーティングされる。
【0015】
特に、この問題は、移動ホスト自体がこのルート更新手順においてアクティブであるとき、即ちネットワークに向かうルート更新制御の役割を果たすときに更に悪くなる。これを行うために、移動ホストは、新たなベースステーションへのワイヤレス接続が確立されるまで待機しなければならず、これは、最も早くて、移動ホスト自体が、新たなベースステーション、即ち移動ホストの新たな最後のゲートウェイを経て、IP無線アクセスネットワークに向かってルート更新アクティビティをスタートできるときである。
【0016】
これは、ハンドオフ手順の間にIPv6パケットが失われるのを回避するために、移動ホストの制御によるネットワークのルーティング要素に対するルート更新を著しく遅れて行うしかないことを意味する。従って、ハンドオフ手順によりIPv6データパケットある程度が失われそしてサービスクオリティ(QoS)が低下することは不可避である。
上述した問題に対する初期の解決策は、IPデータグラムを移動ホストにルーティングできるようにする特定のプロトコルを規定するIETFドラフト「移動IPセルラーIP−00」に見ることができる。そこに説明されたプロトコルは、ローカル移動及びハンドオフサポートを与えるように意図される。導入されるハンドオフ解決策は、ルート更新パケットを送信しそして当該移動ホストに対し古いベースステーションから新たなベースステーションへ行先が決められたパケットを再指向する移動ホストによるアクティビティをベースとする。
【0017】
又、ハンドオフにおいて移動ホストがアクティブでなければならないという同じ仮定を、IETFドラフト「ハイアラーキー移動Ipv4/v6及び高速ハンドオフ」及び「Ipv6における移動サポート」でも見ることができる。
しかしながら、移動IPにおいて移動ホストにルート更新の負担を課することは、インターネットの基礎となる概念的な考え方に完全に適合しない。というのは、ネットワークが、その基礎となるネットワーク技術とは独立した透過的プラットホームをホスト対ホスト通信に与えねばならないからである。
【0018】
【発明の開示】
そこで、本発明の目的は、インターネットプロトコルに基づいて動作されるテレコミュニケーションネットワークにおいて移動ユーザターミナルのルート更新を実行するための更に改良された方法であって、公知解決策の上記欠点をもたない方法を提供することである。
本発明によれば、この目的は、例えば、インターネットプロトコルに基づいて動作されるテレコミュニケーションネットワークにおいて移動ユーザターミナルのルート更新を実行するための方法であって、上記ネットワークは、少なくとも1つの移動ユーザターミナルと通信するように各々構成された少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイと、移動第1ユーザターミナルと第2ユーザターミナルとの間の通信接続のためのルートを与えるように構成された少なくとも1つのルーティング要素とを備え、上記第2ユーザターミナルは、境界ゲートウェイ及び上記少なくとも1つのルーティング要素を経て上記移動第1ユーザターミナルと通信し、そして各ユーザターミナルは、インターネットプロトコルアドレスにより識別され、上記方法は、上記移動第1ユーザターミナルに対するハンドオフ状態の発生を、上記少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイの第1のものから第2のものへのハンドオフとして検出し、上記移動第1ユーザターミナル、上記第1及び第2ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ、及び上記境界ゲートウェイにおいてハンドオフ手順を開始し、そしてハンドオフ手順が完了する前に、ハンドオフ後に各ターミナルに関連されるべき対応ゲートウェイにより互いに通信するターミナルを識別する各インターネットプロトコルアドレスを送信するという段階を備えた方法によって達成される。
【0019】
更に別の各技術的解決策によれば、
− 上記ネットワークは、インターネットプロトコル無線アクセスネットワークであり、
− 上記境界ゲートウェイは、更に別のネットワークトランシーバ装置ゲートウェイであり、そして上記第2ユーザターミナルは、更に別の移動ユーザターミナルであり、
− 上記ルーティング要素は、スイッチであり、そして
− スイッチの場合に、上記送信段階は、移動第1ユーザターミナルに関連したインターネットプロトコルアドレスが、ハンドオフを実行すべきところのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイから、境界ゲートウェイへ送信され、そして第2ユーザターミナルに関連したインターネットプロトコルアドレスが、その境界ゲートウェイから、ハンドオフを実行すべきところのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイに送信されることを含み、そして
− スイッチの場合に、上記各ターミナルに関連した上記インターネットプロトコルアドレスは、単一のインターネットプロトコルデータパケット内で送信され、
− 上記ルーティング要素は、ルーターであり、そして
− ルーターの場合に、上記送信段階は、移動第1ユーザターミナルに関連したインターネットプロトコルアドレスが、ハンドオフを実行すべきところのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイから、ルーターへ送信され、そして第2ユーザターミナルに関連したインターネットプロトコルアドレスが、境界ゲートウェイからルーターに送信されることを含み、そして
− ルーターの場合に、上記各ターミナルに関連した上記インターネットプロトコルアドレスは、ルーティング情報更新メッセージ内で送信され、
− スイッチ又はルーターのいずれの場合にも、通信ターミナル間には、Ipv6アドレッシングが使用される。
【0020】
又、本発明によれば、スイッチ又はルーターがルーティング要素である場合に上記方法を実行するように構成される各制御装置が提案され、この制御装置は、ゲートウェイにわたって分散された制御手段と、ネットワークの制御平面とを備えている。
従って、制御装置及びその制御手段は、IPベースステーション、制御平面、及びIP無線アクセスネットワークの境界ゲートウェイにおいて実施され、一方、既存のハンドオフ筋書きに追加されるルート更新方法は、適当な時間に行うように構成される。
【0021】
上述したように、本発明によれば、スイッチ付きネットワーク及びルーター付きネットワークの解決策に適用できる同じ自律的システム内においてベースステーション間のIP無線アクセスネットワークハンドオフ筋書きの移動ホストルート更新プロセスをスピードアップするための一般的な解決策が提案される。
本発明によれば、新たなベースステーションへの移動ホストハンドオフの間に、即ちハンドオフを開始したがハンドオフがまだ完了しないときに、IP無線アクセスネットワークのルーティング要素は、以前のベースステーション方向から新たなベースステーション方向に(移動している)移動ホストへ転送されるIPv6データグラムをスイッチ/ルーティングする。他方、移動ホスト自体から送信されるIPv6データグラムは、IP無線アクセスネットワークの境界ゲートウェイへのルートを見出し、これを経て、遠方端ホストは、これらデータグラムを受け取る。これらルート更新、即ち方向の変化は、非常に迅速に生じ、そしてネットワーク(制御平面)によって同期され、これにより、QoS要件を維持しながら移動ホストの通信の中断を回避する。
【0022】
換言すれば、本発明によれば、スイッチ付きネットワークで実施されるIP無線アクセスネットワークのための解決策は、例えば、次の通りである。
A)移動ホストと、移動ホストに対する新たなゲートウェイとなるべくそれ自身準備しているベースステーションとの間のワイヤレス接続確立(ハンドオフ)がまだ進行中であるときに、その当該(将来の新たな)ベースステーションは、移動ホストに関連したIPアドレスをソースアドレスとしてもつ1つのIPパケットを着信ポイント(境界ゲートウェイ)へ送信し、そこから、遠方端ホストのIPv6データグラムがIP無線アクセスネットワークへ転送され、自律的IP無線アクセスネットワーク内の全ての当該スイッチを経て移動した移動ホストへ新たなルートが通知される。即ち、(将来の新たな)ベースステーションは、1つのIPパケットのみに対して移動ホストの認識を盗用し、新たなルート設定をスピードアップする。
【0023】
B)同じハンドオフ筋書き中に、従って、実質的に同時に、IP無線アクセスネットワークの制御平面は、当該境界ゲートウェイが、遠方端ホストに関連したIPアドレスをソースアドレスとしてもつ1つのIPパケットを新たなベースステーション(ハンドオフが実行されるところの)へ送信し始めるようにし、そこから、移動ホストのIPv6データグラムがハンドオフ後に境界ゲートウェイへ転送され、自律的IP無線アクセスネットワーク内の全ての当該スイッチを経て移動した移動ホストへ新たなルートが通知される。即ち、境界ゲートウェイは、1つのIPパケットのみに対して遠方端ホストの認識を盗用し、新たなルート設定をスピードアップする。
【0024】
ルーター付きネットワークにおける筋書きは、ルーターが、スイッチとは異なる一種のルーティング要素として、単に隣接ルーターからルーティング情報更新メッセージを受け取るか又はその構成により、新たなルートを学習するという点で、上記とは相違する。それ故、換言すれば、ルーター付きネットワークで実施されるIP無線アクセスネットワークのための本発明により提案された解決策は、例えば、次の通りである。
【0025】
A)この筋書きは、スイッチ付きネットワークの場合と同様であるが、当該ベースステーション(移動ホストがハンドオフされるところ)は、移動ホストに関連したIPアドレスをもつルート更新メッセージをIP無線アクセスネットワークに送信して、自律的IP無線アクセスネットワーク内の全ルーターを経て移動ホストへ新たなルートについて通知する。
【0026】
B)この筋書きは、スイッチ付きネットワークの場合と同様であるが、当該境界ゲートウェイは、遠方端ホストに関連したIPアドレスをもつルート更新メッセージをIP無線アクセスネットワークに送信して、自律的IP無線アクセスネットワーク内の全ルーターを経て境界ゲートウェイへ移動した移動ホストから新たなルートについて通知する。
【0027】
当該ベースステーション及び境界ゲートウェイには、ハンドオフ筋書きにおいて、例えば、ネットワーク制御平面により、ホストの識別に関する情報と、IP無線アクセスネットワーク内のホスト間の進行中トラフィックの終端ポイントに関する情報が供給され、ルート更新パケットにおいて適切なアドレスが設定される。自律的システムにおける全てのアクティブな接続を知っている無線アクセスネットワークの制御平面は、それらに関する情報を、ハンドオフ手順に含まれるベースステーション及び境界ゲートウェイに供給することができる。
【0028】
従って、本発明は、上述したように、ハンドオーバー(ハンドオフ)中に前もって、即ち移動ホストの通信が新たなベースステーションを経てワイヤレスで続く前に、移動ホストのデータ流のルートを予め更新することができる。これは、ベースステーションのエアインターフェイスを通る最終ホップ接続が確立される前に、ネットワークの当該ルーティング要素においてホストに向かう新たなルートが設定されることを意味する。従って、新たなベースステーションは、移動ホストをターゲットとする/移動ホストに転送される到来するIPパケットをほとんど失うことがなく(以前の解決策に比して)、又は全く失うことがない。他方、本発明は、移動ホスト(ユーザターミナル)によって実行されるべきアクティビティを必要とせず、又、IP無線アクセスネットワークからの必要とされる制御の努力も最小限に保たれる。
【0029】
従って、本発明によれば、少なくとも次のような改善を達成できる。
− ハンドオフ筋書き中に必要とされるルート更新の制御は、IP無線アクセスネットワークにおいて維持されそしてIP移動ターミナルから隠され、即ちアクティブな接続中の移動IPターミナルに対する不所望な付加的なタスクは排除される。この原理は、インターネットの最初の考え方に良く適している。
− 移動IPターミナルは、基礎的な無線アクセスネットワーク技術の標準的な位置管理及びハンドオフメカニズムを、変更せずに使用することができる。
【0030】
− この解決策は、IPネットワークの標準的なルート更新メカニズムが適用されるので簡単である。従って、新たなプロトコルを考慮しそして実施する必要はない。
− 本発明は、ハンドオフ中にルート更新制御が著しく遅れて、QoS要件に関して移動ホストのIPv6データグラムを相当に失うことになる問題を克服する。
【0031】
更に、本発明は、少なくとも次のような効果を与える。
− セルラーIPのローカル移動即ちIP無線アクセスネットワーク内の移動が容易になる。一般に、セルラーIPサポートのために移動IPに対して必要とされる拡張は、現在の提案に比して更に簡単なやり方で解決することができる。
− IP無線アクセスネットワークにおけるセルラーベースステーションは、インターネットへの移動IPターミナルの最終ホップゲートウェイであって、移動するユーザターミナルに対して自動的な移動サポートを与えるゲートウェイとして考えることができる。
【0032】
−ベースステーションのワイヤレス接続(エアインターフェイス)における無線リソースの管理は、IP無線アクセスネットワークの制御平面、即ち既存の無線アクセスネットワーク解決策において永久的であった場所において維持することができる。
− 移動IPターミナルは、基礎となる無線アクセスネットワーク技術の現在の位置管理及びハンドオフメカニズムに、変更なく、依存できる。従って、充分に機能する既存の技術は、セルラーIPにより変更される必要がない。
【0033】
− 又、ここに述べる方法は、IP無線アクセスネットワークにより一時的IPアドレスに関連した移動ターミナルサービス、例えば、非IP移動ターミナルに対する従来のスピーチサービスと共に適用され、この場合、ネットワークは、移動ターミナルを識別する一時的IPアドレスを割り当てて、IPを経、IPベースの無線アクセスネットワークを経てスピーチを搬送しなければならない。
− IP無線アクセスネットワークのベースステーションにおける必要な変更は最小に保持され、従って、ルート更新制御タスクを既存のハンドオフ筋書きに容易に接合することができる。
【0034】
− 本発明による方法及びそれに対応する装置は、インターネットに対するターミナルの現在の取り付け点に関わりなく、アドレス変換又はトンネリングを伴わずに、ネットワーク全体にわたりターミナルIPアドレスを使用するだけで、インターネットを経て移動ターミナルのホスト対ホスト接続を使用できるようにするIPv6用の解決策を与える。
− 本発明による方法及びそれに対応する装置は、既存のIPv4移動IPメカニズムと並列に使用できるようにIP無線アクセスネットワークにおいて実施することができる。
【0035】
− スイッチ付き又はルーター付きネットワークで実施されるIP無線アクセスネットワーク用の解決策が提供される。
− 本発明は、各ルート更新コマンド(ルート更新メッセージ)後の所定時間中に古いベースステーション及び新しいベースステーションにIPパケットを自動的に転送するようにIP無線アクセスネットワークのインテリジェントルーティング要素が設定された場合には、「セミ・ソフト」ハンドオフにおいて変更なしに適用することができる。従って、「セミ・ソフト」ハンドオフの実施が非常に容易になる。
【0036】
− 本発明によるルート更新メカニズムは、自律的IP無線アクセスネットワーク内でのハンドオフに関連して必要とされるだけであり、従って、位置管理、セッションの初期化、及び他の自律的IP無線アクセスネットワークへのハンドオフに対して移動IPにおける既存のメカニズムを変更なく使用することができる。
【0037】
本発明は、その実施時に、少なくとも次のような変更を必要とする。
− 移動IPターミナルのホスト対ホスト接続には、IPv6アドレッシングスキムを使用しなければならない。(しかしながら、もちろん、本発明は、IPv6アドレッシングスキムの単独の使用に限定されるものではなく、他のアドレッシングスキムでも、本発明に関して特定のIPv4に勝るIPv6の利点を保持する限り、適用することができ、即ちトンネリングを回避する他のアドレッシングスキムを本発明に関連して使用することができる。)
【0038】
− 新たなルート更新制御タスクは、IP無線アクセスネットワークのベースステーションにおいて実施されねばならず、従って、既存のハンドオフ筋書きをビットで変更しなければならない。
− 新たなルート更新制御タスクは、IP無線アクセスネットワークの境界ゲートウェイにおいて実施されねばならず、これは、ルート更新メッセージを送信するよう指令するためにIP無線アクセスネットワークの制御平面から境界ゲートウェイへの制御インターフェイスが必要とされることを意味する。
【0039】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明、その特徴及び効果は、添付図面を参照した以下の詳細な説明から容易に明らかとなろう。
添付図面は、本発明にとって重要なテレコミュニケーションネットワークの部分のみを示し、そして図示及び説明を簡単化するために、図示する各部分の数を最小にすることに注意されたい。
図1は、インターネットプロトコルをベースとして動作されるテレコミュニケーションネットワークとしてのIP無線アクセスネットワークのローカルエリア内のハンドオフ筋書きを示す。
【0040】
移動ユーザターミナル(又はUMTSターミナルの場合にはユーザ装置)である移動ホストは、参照番号1で示されている。この移動ホストは、参照番号2で示されたエアインターフェイスを経て、参照番号3で示された第1ベーストランシーバステーションBTS1と通信し、これは、ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイを表わす。移動する移動ユーザターミナル1に対してハンドオフを実行するために、番号5で示された少なくとも1つの他のネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(図中のベーストランシーバステーションBTS2)がネットワークにおいて必要とされる。
【0041】
図1は、移動ホスト1がベーストランシーバステーション3のサービスエリアからベーストランシーバステーション5のサービスエリアへ移動することによりハンドオフ状態(番号4の矢印で示された)が検出された状態を示す。(しかしながら、本発明では他の既知のハンドオフ状態も適用できる。)両ベーストランシーバステーション3及び5は、各ポート即ちポート1及びポート2において、IP無線アクセスネットワーク6のルーティング要素6aに接続される。このルーティング要素6aは、いわゆるスイッチ付きネットワークの場合にはスイッチであり、又はいわゆるルーター付きネットワークの場合にはルーターである。図1は、両方の状態をカバーする。第3ポート即ちポート3において、ルーティング要素6aは、境界ゲートウェイ7に接続され、これを経て移動ユーザターミナル1は、ホスト8(遠方端ターミナル、例えば、通信パートナー)と通信する。もちろん、ルーティング要素は、4つ以上のポートを有してもよい。しかしながら、1つの送信方向内で、情報流が別の行先(エンド・ターミナル)へ選択的に向けられるという意味でルーティングを行えるようにするために、3つのポートが、ルーティング要素の最小ポート数である。
【0042】
図1を参照し、本発明による方法を、スイッチ付きネットワーク及びルーター付きネットワークの両方の場合について以下に説明する。
スイッチ付きネットワークの場合:
通常、ルーティング要素である層3スイッチ6aは、層3アドレスに基づいてトラフィックを転送し、スイッチングを実行し、そしてルート処理を実行してもしなくてもよい。層3スイッチが、受け取ったデータに基づいてルートを学習できるようにする多数の異なる技術が存在する。
【0043】
スイッチ付きユーザ平面(U平面)用のデータネットワークにおけるハンドオフは、次の必須条件(上述した)を仮定したときに、次のように作用することができる(図1を参照)。スイッチ6aは、ポート1を経てBTS1(番号3)に接続されると共に、ポート2を経てBTS2(番号5)に接続され、そしてポート3を経て境界ゲートウェイ7に接続され、この境界ゲートウェイ7は、次いで、ホストターミナル2のようなネットワークの他部分への別の接続を有する。移動ホスト1及び遠方端ホスト2(番号8)は、QoSクラス接続をアクティブにしている。
【0044】
ステップ1:このような状態では、最初に、移動ホスト1がエアインターフェイス2を経てBTS1(番号3)に接続される。BTS1は、ルーティング要素であるスイッチ6aにデータを通す。次いで、スイッチテーブルは、次のようなコンテンツを有する。
ポート1 移動ホスト1に指定
ポート2 −−(非指定)
ポート3 ホスト2(番号8)に指定
ステップ2:次いで、移動ホスト1は、矢印4で示すように、新たなネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ5(BTS2)のエリアへ移動し、そしてネットワーク6(例えば、無線ネットワーク制御(RNC)装置(図示せず)において実施されたネットワーク制御平面)は、BTS2へのハンドオフが要求されたことを検出する。
【0045】
ステップ3:次いで、ネットワークは、移動ホスト1、BTS1、BTS2、及び境界ゲートウェイ7をハンドオフに対して準備し、従って、ハンドオフ手順を開始する。
ステップ4:ハンドオフが開始されたがそれが完了する前に、BTS2はIPパケットを送信し、このIPパケットは、移動ホスト1に関連したIPアドレスを、着信ポイント(境界ゲートウェイ7)をターゲットとし及び/又はそこに向けられるソースアドレスとして含むものであり、着信ポイントから、遠方端ホスト(8で示す)のトラフィックがIP無線アクセスネットワークへ到着する。
【0046】
ステップ5:スイッチ6aは、移動ホスト1がここでスイッチのポート2を経て接続されることを学習する(即ちそのことが通知される)。というのは、ハンドオフが完了したときにそれがBTS2と通信するからである。
次いで、スイッチテーブルは、次のコンテンツを有する。
ポート1 −−(非指定)
ポート2 移動ホスト1に指定
ポート3 ホスト2に指定
ステップ6:ホスト2から受け取ったデータは、次いで、移動ホストのハンドオフのターゲットであるBTS2へ転送され、即ち移動ホスト1は、そこへのハンドオフを実行する。
【0047】
ステップ7:境界ゲートウェイ7は、ホスト2に関連したIPアドレスを、BTS2(対応する新たな着信ポイント)をターゲットとし及び/又はそこに向けられたソースアドレスとしてもつIPパケットを送信する。
ステップ8:スイッチ6aは、ホスト2が接続されるべきであり及び/又はポート3を経て接続される(ハンドオフの完了後に)ことを学習する。この場合に、何も変化しないが、2つ以上のスイッチと、それらの間にブランチがある場合には、このルート更新も必要である。
【0048】
即ち、例えば、2レベルのスイッチ構成体(図示せず)で、各スイッチがスイッチ6aのような構成をもつ(即ち、各スイッチが3つのポートしかもたない)ものを仮定する。従って、境界ゲートウェイは、第1レベルスイッチに接続されると仮定され、これは、2つの第2レベルスイッチへのブランチを与える。そして、各第2レベルスイッチは、2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイへの各ブランチを与えると仮定する。異なる第2レベルスイッチに関連したネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ間でハンドオフが生じそしてホスト2が上記ケースと同様に境界ゲートウェイに接続される場合には、ホスト2に対して上記のルート更新が必要となる。
【0049】
ステップの上記説明は、個々のステップの若干直列で且つ連続的な実行を主張するが、ルート更新(あるIETFドラフト(IETF=インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース)では「ルート・ディスカバリー」とも称される)は、両ゲートウェイ方向から実行され、即ち境界ゲートウェイ及び最終ホップゲートウェイから始められる。従って、上記ステップの実行は、ネットワーク制御平面の制御のもとで並列に行うことができる。特に、ネットワーク制御平面は、GSM又はUMTSに定義されたように既存のハンドオフ筋書きに個々の事象を適応できるように、ステップの実行をスケジュールしなければならない。その結果、ネットワークにおいてサービスとして存在する機能とみなすことのできる本発明は、異なる規格にも適合し得る。
【0050】
ルーター付きネットワークの場合:
通常、基本的なルーター機能は、ルート処理(経路決定及びテーブルの維持)及びトラフィック転送(アドレス分析、カウンタ維持及びヘッダ書き直し)を含む。ルーティングは、トポロジー指向であり、そしてルーターは、全てのブロードキャストトラフィックをフィルタする。
ルーター付きネットワークにおける上記筋書き(図1を参照して説明した)は、単に隣接ルーターからルート情報更新を受け取るか又は構成によりルーターが新たなルートを学習することにより、上記と相違したものになる。
【0051】
従って、BTS2(5で示された)がハンドオフに対して準備される上記ステップ3の後に、BTS2は、ルート情報更新メッセージを、ルーティング要素であるルーターへ送信する(ルーター付きネットワークの場合、スイッチがルーター6aに置き換えられる)。このようにして、ルーター6aは、データが失われないように充分早期に正しい行先への新たなルートを学習する。
【0052】
このルーター解決策は、ペイロード以外のデータを送信して、ある程度オーバーヘッドを発生するという若干の欠点がある。しかしながら、これは、ハンドオフアクティビティがあまり頻繁でない(ハンドオフアクティビティは、ほぼ1秒に1回より速い場合には非常に頻繁であると考えられる)場合には、問題とならず、従って、これらの問題を生じないためには、ハンドオフの頻度が毎秒1回のハンドオフより低くなければならない。
【0053】
上述したように、スイッチ付きネットワークであるかルーター付きネットワークであるかに関わらず、境界ゲートウェイ7は、IP無線アクセスネットワークにおいて別のベースステーション即ちトランシーバ装置ゲートウェイでもよい。但し、これは、ホスト2(番号8で示す)が移動ユーザターミナルであってそのベースステーションを経てネットワークに接続される場合である。又、ホスト2が移動ターミナルであって他の何らかのベースステーションを経て同じIP無線アクセスネットワークに接続され、そして移動していて、移動ホスト1と同時にハンドオフを必要とする場合には、IP無線アクセスネットワークの制御平面は、ネットワークのルーティング要素が正しく設定されるようにタイミングを合わせてこれら2つのハンドオフ筋書きを生じさせるようにスケジュールしなければならない。
【0054】
図2は、同じオペレータの2つのIP無線アクセスネットワークローカルエリア間のハンドオフを示す。この図は、ここに提案する解決策が拡張し得るものであることを示すのに役立つ。
【0055】
より詳細には、図2において、同じ又は同様のネットワーク部分及び/又は装置が同じ参照番号で示されている。図示されたように、移動ユーザターミナルである移動ホスト1は、エアインターフェイス2を経て、ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ3であるベーストランシーバステーションBTS1と通信する。このネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ3は、61で示された第1のIP無線アクセスネットワーク(IP RAN A)に関連された1つ(図示簡単化のために1つしか示されていないが複数のゲートウェイの1つ)である。同様に、ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ5は、62で示された第2のIP無線アクセスネットワーク(IP RAN B)に関連されている。移動ホスト/移動ユーザターミナル1が、矢印4で示すように、BTS1のサービスエリアからBTS2のサービスエリアへ移動すると、ハンドオフ状態が検出され、その結果、移動ホスト1は、破線の双頭矢印で示すように、エアインターフェイス2を経てBTS2と通信するようになる。IP RAN A及びB(61及び62)の内部構成は、図1を参照して上述した通りであり、即ちスイッチ又はルーターであるルーティング要素を備えている。又、異なるIP RANは、必ずしも、両方がスイッチ付きネットワークであるか又は両方がルーター付きネットワークである必要がないことに注意されたい。換言すれば、6で示された全IP RANは、IP RAN A及びBのようなサブネットワークを備え、その一方がスイッチ付きネットワークで、そしてその他方がルーター付き(サブ)ネットワークでもよい。又、2つのサブネットワークの図示された数は、説明上、図示の簡単さを保つために選択されたものに過ぎない。もちろん、IP無線アクセスネットワーク6は、3つ以上の複数のサブネットワークを備えてもよい。
【0056】
各サブネットワークIP RAN61及び62には、図1を参照して述べたゲートウェイ7と同様に働く境界ゲートウェイ71及び72が各々設けられる。これらの境界ゲートウェイ71及び72を各々経て、各関連IP無線アクセスネットワーク61及び62が全無線アクセスネットワークのコアネットワーク63と通信する。このコアネットワークは、サブネットワークの制御を実行する。コアネットワーク63には、境界ゲートウェイ73が設けられ、これを経て遠方端ホスト8への通信接続が確立される。又、コアネットワークは、関連するIP RANサブネットワークの1つへのルートを選択するためのルーティング要素(図示せず)を含む。
【0057】
換言すれば、最初、移動ホストは、エアインターフェイス2、BTS1 3、IP RAN61、境界ゲートウェイ71、コアネットワーク63及び境界ゲートウェイ73を経て、遠方端ホスト(ホスト2)8と通信する。ハンドオフが実行された後に、ルートは、移動ホスト1、エアインターフェイス2、BTS2 5、IP RAN62、境界ゲートウェイ72、コアネットワーク63、境界ゲートウェイ73、遠方端ホスト(ホスト2)8へと変更される。もちろん、この示された順序は、移動ユーザターミナルからターミナル8に向かって通信するためのものであるが、もちろん、ホスト8から移動ユーザターミナル1へ通信するためには、逆の順序が有効である。
【0058】
インターネットプロトコルをベースとして動作されるこのようなテレコミュニケーションネットワークにおいて移動ユーザターミナルのルート更新を実行するための方法は、図1を参照して上記で詳細に述べたものと同様である。その相違は、コアネットワーク63が適切なサブネットワーク(IP RAN61及び/又は62)へのルートを選択しなければならないので、少なくとも別のルーティングレベルを追加しなければならないことだけである。
又、本発明は、上述したように、異なる製造者のネットワーク間で相違する特定のルーティングプロトコルとは独立している。従って、本発明は、特定の製造者のネットワークに採用されたいかなるルーティングプロトコルにも適用することができる。
【0059】
又、いわゆる「セミ・ソフト」ハンドオフに対する本発明の変更(スイッチ付き及びルーター付きネットワークに関連した)も考えられる。即ち、IP無線アクセスネットワークのインテリジェントルーティング要素が設けられ、そして各ルート更新コマンド(ルート更新メッセージ)の後に所定時間中、新旧のベースステーションにIPパケットを自動的に転送するように設定された場合には、このような「セミ・ソフト」ハンドオフの実施が非常に容易になる。
【0060】
従って、ここに述べる方法を、IP無線アクセスネットワークによる一時的IPアドレスに関連された移動ターミナルサービス(例えば、IPを経、IPベースの無線アクセスネットワークを経てスピーチパケットを搬送するために、移動ターミナルを識別する一時的IPアドレスをネットワークに割り当てねばならないような非IP移動ターミナルのための従来のスピーチサービス)と共に適用できるときには、永久的なIPアドレス以外のIPアドレスの使用が許される。換言すれば、本発明は、移動ターミナル自体が永久的なIPアドレスを有する(即ちIP移動ターミナルである)ケースに適用できるだけでなく、IPネットワークを経て非IPサービスデータを搬送するために、ある一時的なIPアドレスを移動ターミナル(即ち非IP移動ターミナル)に割り当てることがIP RANに要求されるケースにも適用できる。
【0061】
上述したように、本発明は、インターネットプロトコルに基づいて動作されるテレコミュニケーションネットワークにおいて移動ユーザターミナルのルート更新を実行するための方法であって、上記ネットワークは、少なくとも1つの移動ユーザターミナルと通信するように各々構成された少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイと、移動第1ユーザターミナルと第2ユーザターミナルとの間の通信接続のためのルートを与えるように構成された少なくとも1つのルーティング要素とを備え、上記第2ユーザターミナルは、境界ゲートウェイ及び上記少なくとも1つのルーティング要素を経て上記移動第1ユーザターミナルと通信し、そして各ユーザターミナルは、インターネットプロトコルアドレスにより識別され、上記方法は、上記移動第1ユーザターミナルに対するハンドオフ状態の発生を、上記少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイの第1のものから第2のものへのハンドオフとして検出し、上記移動第1ユーザターミナル、上記第1及び第2ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ、及び上記境界ゲートウェイにおいてハンドオフ手順を開始し、そしてハンドオフ手順が完了する前に、ハンドオフ後に各ターミナルに関連されるべき対応ゲートウェイにより互いに通信するターミナルを識別する各インターネットプロトコルアドレスを送信するという段階を備えた方法を提案する。又、本発明は、対応的に適応される制御装置も提案する。
【0062】
上記説明及び添付図面は、本発明を一例として例示するものに過ぎないことを理解されたい。従って、本発明の好ましい実施形態は、特許請求の範囲内で種々変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 IP無線アクセスネットワークのローカルエリア内でのハンドオフ筋書きを示す図である。
【図2】 同じネットワークオペレータのIP無線アクセスネットワークのローカルエリア間でのハンドオフ筋書きを示す図である。
Claims (15)
- インターネットプロトコルに基づいて動作されるテレコミュニケーションネットワーク(6)において移動ユーザターミナルのルート更新を実行するための方法であって、上記ネットワークは、少なくとも1つの移動ユーザターミナル(1)と通信するように各々構成された少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(3,5)と、移動第1ユーザターミナル(1)と第2ユーザターミナル(8)との間の通信接続のためのルートを与えるように構成された少なくとも1つのルーティング要素(6a)とを備え、上記第2ユーザターミナル(8)は、境界ゲートウェイ(7;73,71,72)及び上記少なくとも1つのルーティング要素(6a)を経て上記移動第1ユーザターミナル(1)と通信し、そして各ユーザターミナル(1,8)は、インターネットプロトコルアドレスにより識別され、上記方法は、
上記移動第1ユーザターミナル(1)に対するハンドオフ(4)状態の発生を、上記少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイの第1のもの(3)から第2のもの(5)へのハンドオフとして検出し、
上記移動第1ユーザターミナル(1)、上記第1及び第2ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(3,5)、及び上記境界ゲートウェイ(7;73,71,72)においてハンドオフ手順を開始し、そして
ハンドオフ手順が完了する前に、ハンドオフ後に上記第1ユーザターミナル(1)に関連されるべき上記ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)から該第1ユーザターミナル(1)を識別するインターネットプロトコルアドレスを送信し、且つ上記境界ゲートウェイ(7;73)から上記第2ユーザターミナル(8)を識別するインターネットプロトコルアドレスを送信する、
という段階を備えた方法。 - 上記ネットワークは、インターネットプロトコル無線アクセスネットワーク(6;6,61,62,63)である請求項1に記載の方法。
- 上記境界ゲートウェイ(7,73)は、更に別のネットワークトランシーバ装置ゲートウェイであり、そして上記第2ユーザターミナル(8)は、更に別の移動ユーザターミナルである請求項1に記載の方法。
- 上記境界ゲートウェイ(7,73)は、更に別のネットワークトランシーバ装置ゲートウェイであり、そして上記第2ユーザターミナル(8)は、更に別の移動ユーザターミナルである請求項2に記載の方法。
- 上記ルーティング要素(6a)は、スイッチである請求項1、2、3又は4に記載の方法。
- 上記送信段階は、上記移動第1ユーザターミナル(1)を識別するインターネットプロトコルアドレスが、ハンドオフがなされるべきネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)から、境界ゲートウェイ(7;73)へ送信され、そして第2ユーザターミナル(8)を識別するインターネットプロトコルアドレスが、境界ゲートウェイ(73)から、ハンドオフがなされるべきネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)に送信されることを含む請求項5に記載の方法。
- 上記各ターミナルに関連した上記インターネットプロトコルアドレスは、単一のインターネットプロトコルデータパケット内に送信される請求項6に記載の方法。
- 上記ルーティング要素(6a)は、ルーターである請求項1、2、3又は4に記載の方法。
- 上記送信段階は、上記移動第1ユーザターミナル(1)を識別するインターネットプロトコルアドレスが、ハンドオフがなされるべきところのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)から、ルーター(6a)へ送信され、そして第2ユーザターミナル(8)を識別するインターネットプロトコルアドレスが、境界ゲートウェイ(7;73)からルーター(6a)に送信されることを含む請求項8に記載の方法。
- 上記各ターミナルに関連した上記インターネットプロトコルアドレスは、ルーティング情報更新メッセージ内に送信される請求項9に記載の方法。
- 通信ユーザターミナル(1,8)間の通信にはIpv6アドレッシングが使用される請求項1ないし10のいずれかに記載の方法。
- インターネットプロトコルに基づいて動作されるテレコミュニケーションネットワーク(6)において移動ユーザターミナルのルート更新を実行するための制御装置であって、上記ネットワークは、少なくとも1つの移動ユーザターミナル(1)と通信するように各々構成された少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(3,5)と、移動第1ユーザターミナル(1)と第2ユーザターミナル(8)との間の通信接続のためのルートを与えるように構成された少なくとも1つのルーティング要素(6a)とを備え、上記第2ユーザターミナル(8)は、境界ゲートウェイ(7;73,71,72)及び上記少なくとも1つのルーティング要素(6a)を経て上記移動第1ユーザターミナル(1)と通信し、そして各ユーザターミナル(1,8)は、インターネットプロトコルアドレスにより識別され、該制御装置は、
上記移動第1ユーザターミナル(1)に対するハンドオフ(4)状態の発生を、上記少なくとも2つのネットワークトランシーバ装置ゲートウェイの第1のもの(3)から第2のもの(5)へのハンドオフとして検出するように構成された制御手段と、
上記移動第1ユーザターミナル(1)、上記第1及び第2ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(3,5)、及び上記境界ゲートウェイ(7;73,71,72)においてハンドオフ手順を開始するように構成された制御手段と、そして
ハンドオフ手順が完了する前に、ハンドオフ後に上記第1ユーザターミナル(1)に関連されるべき上記ネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)に上記第1ユーザターミナル(1)を識別するインターネットプロトコルアドレスを送信するように命令し、且つ上記境界ゲートウェイ(7;73)に上記第2ユーザターミナル(8)を識別するインターネットプロトコルアドレスを送信するように命令するように構成された制御手段と、
を備えたことを特徴とする制御装置。 - 上記ルーティング要素(6a)は、スイッチであり、上記制御手段は、ハンドオフがなされるべきネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)から上記境界ゲートウェイ(7;73)へ上記移動第1ユーザターミナル(1)を識別するインターネットプロトコルアドレスが送信されように命令し、且つハンドオフがなされるべきネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)へ上記境界ゲートウェイ(7;73)から上記第2ユーザターミナル(8)を識別するインターネットプロトコルアドレスが送信されるように命令するように構成されている請求項12に記載の制御装置。
- 上記ルーティング要素(6a)は、ルーターであり、上記制御手段は、ハンドオフがなされるべきネットワークトランシーバ装置ゲートウェイ(5)から上記ルータ(6)へ上記移動第1ユーザターミナル(1)を識別するインターネットプロトコルアドレスが送信されように命令し、且つ上記境界ゲートウェイ(7;73)から上記ルーター(6)へ上記第2ユーザターミナル(8)を識別するインターネットプロトコルアドレスが送信されるように命令するように構成されている請求項12に記載の制御装置。
- 該制御装置は、ゲートウェイにわたって分散された制御手段と、ネットワークの制御平面を含む請求項12、13又は14に記載の制御装置。
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