JP3850041B2 - パケット無線ネットワークにおける信号負荷の減少 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、ＧＰＲＳ型のパケット無線ネットワークに係り、より詳細には、移動ステーションがルートエリアを変更するときにネットワークの信号負荷を減少することに係る。
先行技術の説明
一般的パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）は、ＧＳＭにおける新規なサービスである。これは、ＥＴＳＩ（ヨーロピアン・テレコミュニケーション・スランダード・インスティテュート）においてＧＳＭ（移動通信用グローバルシステム）フェーズ２＋で標準化されている項目の１つである。ＧＰＲＳ運転環境は、ＧＰＲＳバックボーンネットワークで相互接続された１つ以上のサブネットワークサービスエリアで構成される。サブネットワークは、ここでＧＰＲＳサポートノード（又はエージェント）と称する多数のパケットデータサービスノードを備え、その各々は、多数のベースステーション即ちセルを経て移動データターミナルのにパケットデータサービスを提供できるようにＧＳＭ移動ネットワークに接続される。中間の移動ネットワークは、サポートノードと移動データターミナルとの間に回路交換又はパケット交換データ送信を与える。次いで、異なるサブネットワークが、例えば、公衆交換パケットデータネットワーク（ＰＳＰＤＮ）のような外部データネットワークに接続される。従って、ＧＰＲＳサービスは、ＧＳＭネットワークがアクセスネットワークとして機能して、移動データターミナルと外部データネットワークとの間にパケットデータ送信を行うように使用できる。ＧＰＲＳサービスネットワークの１つの特徴は、ＧＳＭネットワークとほとんど独立して動作することである。ＧＰＲＳサービスに設定される要件の１つは、インターネット及びＸ．２５ネットワークのような異なる形式の外部ＰＳＰＤＮネットワークと共に動作しなければならないことである。換言すれば、ＧＰＲＳサービス及びＧＳＭネットワークは、ＧＳＭネットワークを経て接続されることが望まれるデータネットワークの形式に関わりなく、全てのユーザにサービスできねばならない。これは、ＧＳＭネットワーク及びＧＰＲＳサービスが異なるネットワークアドレス方法及びデータパケットフォーマットをサポートしそして処理しなければならないことを意味する。又、データパケット処理は、パケット無線ネットワークにおけるパケットのルート指定を含む。加えて、ユーザが、ホームＧＰＲＳネットワークから訪問先ＧＰＲＳネットワークへローミングすることができねばならない。
図１Ａは、ＧＰＲＳネットワークの典型的な構成を示す。ＧＰＲＳネットワークのアーキテクチャーは、ＧＳＭネットワークほど完成されていない。それ故、ＧＰＲＳという表現は、全て、説明的であって、限定的でないと理解されたい。移動データターミナルを形成する典型的な移動ステーションは、移動ネットワークの移動ステーションＭＳと、ＭＳのデータインターフェイスに接続されたポータブルコンピュータＰＣとで構成される。移動ステーションは、例えば、フィンランドのノキア・モービル・ホーン社で製造されているノキア２１１０である。ノキア・モービル・ホーン社で製造されているＰＣＭＣＩＡ型のノキアセルラーデータカードにより、ＰＣＭＣＩＡカードスロットを有するポータブルパーソナルコンピュータＰＣに移動ステーションを接続することができる。従って、ＰＣＭＣＩＡカードは、ＰＣに使用されたテレコミュニケーションアプリケーションのプロトコル、例えばＣＣＩＴＴ Ｘ．２５又はインターネットプロトコルＩＰをサポートするアクセスポイントをＰＣに与える。或いは又、移動ステーションは、ＰＣアプリケーションに使用されるプロトコルをサポートするアクセスポイントを直接与えることもできる。更に、移動ステーション３及びＰＣ４は、単一のユニットを形成するように一体化することができ、その中で、使用するプロトコルをサポートするアクセスポイントをアプリケーションに与えることができる。一体的なコンピュータを伴う移動ステーションの一例は、フィンランドのノキア・モービル・ホーン社で製造されているノキア・コミュニケータ９０００である。
ネットワーク要素ＢＳＣ及びＭＳＣは、典型的なＧＳＭネットワークから既に知られている。図１Ａの構成体は、個別のサービスＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）を備えている。このサポートノードは、ネットワーク側のパケット無線サービスのあるオペレーションを制御する。これらオペレーションは、移動ステーションＭＳによってシステムをログオン及びオフしたり、移動ステーションＭＳによりルートエリアを更新したり、データパケットを正しい行先にルート指定したりすることを含む。ここでは、「データ」という用語は、広い意味で、デジタルテレコミュニケーションシステムにおいてターミナルへ／ターミナルから送信されるいかなる情報も意味するものと理解されたい。情報は、デジタル形態にエンコードされたスピーチ、コンピュータ間のデータ通信、テレファックスデータ、プログラムコードの短いセグメント等を含む。データ送信以外の情報、例えば、加入者データ及びそれに関連する問合せ、ルートエリア更新等は、信号と称する。ＳＧＳＮノードは、ベースステーションＢＴＳ、ベースステーションコントローラＢＳＣ又は移動交換センターＭＳＣに配置することができるし、或いはこれら全ての要素から分離することもできる。ＳＧＳＮノードとベースステーションコントローラＢＳＣとの間のインターフェイスをＧＢインターフェイスと称する。１つのベースステーションコントローラＢＳＣにより管理されるエリアをベースステーションサブシステムＢＳＳと称する。
中間の移動ネットワークは、サポートノードと移動データターミナル装置との間にパケット交換データ送信を与える。次いで、特定のＧＰＲＳゲートウェイサポートノードＧＧＳＮを経て、外部データネットワーク、例えば、ＰＳＰＤＮへ異なるサブネットワークが接続される。従って、移動データターミナルと外部データネットワークとの間のパケットデータ送信は、ＧＳＭネットワークがアクセスネットワークとして機能する状態で、ＧＰＲＳサービスにより達成される。或いは又、ゲートウェイノードＧＧＳＮにルータを置き換えることができる。以下、「ゲートウェイノードＧＧＳＮ」という用語は、ゲートウェイがルータに置き換えられた構造体を指すものとして理解されたい。
図１Ａにおいて、ＧＳＭネットワークに接続されたＧＰＲＳネットワークは、多数のサービスＧＰＲＳサポートノードＳＧＳＮと、１つのゲートウェイＧＰＲＳサポートノードＧＧＳＮとを備えている。異なるサポートノードＳＧＳＮ及びＧＧＳＮがイントラオペレータバックボーンネットワークを経て相互接続される。ＧＰＲＳネットワークは、多数のサポートノードＳＧＳＮと、ゲートウェイノードＧＧＳＮとを含むことを理解されたい。
各サポートノードＳＧＳＮは、セルラーパケット無線ネットワークにおいて１つ以上のノードのエリアでパケットデータサービスを管理する。これを達成するために、各サポートノードＳＧＳＮは、ＧＳＭシステムのあるローカル部分、通常、移動サービス交換センターに接続されるが、ある状況においては、それをベースステーションサブシステムＢＳＳ、即ちベースステーションコントローラＢＳＣ又はベースステーションＢＴＳに直結するのが好ましい。あるセルの移動ステーションＭＳは、無線インターフェイスを経てベースステーションＢＴＳと通信し、そして更に、移動ネットワークを経て、セルが属するサービスエリアのサポートノードＳＧＳＮと通信する。原理的に、サポートノードＳＧＳＮと移動ステーションＭＳとの間の移動ネットワークは、これら２つの間にのみパケットを送信する。このため、移動ネットワークは、移動ステーションＭＳとサービスサポートノードＳＧＳＮとの間に回路交換接続又はパケット交換データパケット送信を与えることができる。移動ステーションＭＳとエージェントとの間の回路交換接続の例が、ＦＩ９３４１１５号に開示されている。移動ステーションＭＳとエージェントとの間のパケット交換データ送信の例は、ＦＩ９４０３１４号に開示されている。しかしながら、移動ネットワークは、移動ステーションＭＳとサポートノードＳＧＳＮとの間に物理的な接続しか与えず、その厳密なオペレーション及び構造は、本発明に関与しないことに注意されたい。
オペレータのＳＧＳＮとＧＧＳＮとを相互接続するイントラオペレータバックボーンネットワーク１１は、例えば、ローカルエリアネットワークにより実施することができる。又、オペレータのＧＰＲＳネットワークは、例えば、単一のコンピュータに全ての特徴を組み込むことにより、イントラオペレータバックボーンネットワークなしに実施することもできるが、これは、本発明によるコール設定の原理に何ら変更を生じるものでないことに注意されたい。
ＧＰＲＳゲートウェイノードＧＧＳＮは、オペレータのＧＰＲＳネットワークを他のオペレータのＧＰＲＳネットワーク及びデータネットワーク、例えば、インターオペレータバックボーンネットワーク１２又はＩＰネットワークに接続する。ゲートウェイノードＧＧＳＮと他のネットワークとの間にはインターワーキングファンクションＩＷＦを配置することができるが、通常は、ＧＧＳＮが同時にＩＷＦである。インターオペレータバックボーンネットワーク１２は、これを経て異なるオペレータのゲートウェイノードＧＧＳＮが互いに通信できるというものである。異なるＧＰＲＳネットワーク間をローミングするＧＰＲＳをサポートするためには通信が必要とされる。
又、ゲートウェイノードＧＧＳＮは、ＧＰＲＳ移動ステーションの位置情報を記憶するのにも使用される。又、ＧＧＳＮは、移動着信（ＭＴ）データパケットもルート指定する。又、ＧＧＳＮは、ＩＰネットワーク又はＸ．２５ネットワーク（或いは同時に２つ以上のネットワーク）における移動ステーションのネットワークアドレスをＧＰＲＳネットワークにおける移動ステーション識別子に関連させるデータベースも含む。移動ステーションが１つのサポートノードＳＧＳＮのエリア内をあるセルから別のセルへとローミングするときには、サポートノードＳＧＳＮにおいてのみルートエリアの更新が必要とされ、ゲートウェイノードＧＧＳＮにルートエリアの変更を通知する必要はない。移動ステーションが同じ又は異なるオペレータのエリア内を１つのサポートノードＳＧＳＮのセルから別のＳＧＳＮのセルへとローミングするときには、（ホーム）ゲートウェイノードＧＧＳＮでも更新を行って、新たな訪問先サポートノードの識別子及び移動ステーションの識別子を記憶する。
又、ＧＰＲＳセッションの始めに加入者を認証するためにホーム位置レジスタＨＬＲも使用される。これは、加入者のＰＤＰ（パケットデータプロトコル）アドレス（アドレス）と加入者のＩＭＳＩ（国際移動加入者認識）との間の定義を含む。ＧＳＭネットワークでは、加入者がＩＭＳＩに基づいて識別される。図１Ａでは、ＨＬＲがＳＳ７（信号システム７）を経て、例えば、移動交換センターＭＳＣ及びイントラオペレータバックボーンネットワークに接続される。ＳＳ７信号システムとイントラオペレータバックボーンネットワークとの間には、直接接続があってもよいし、ＳＳ７ゲートウェイノードがあってもよい。原理的に、ＨＬＲは、パケット交換メッセージをＧＰＲＳノードと交換することができる。しかしながら、ＨＬＲの通信方法及びＧＰＲＳネットワークへのその接続は、本発明にとって重要ではない。
パケットデータが移動ステーションに送られるときには、移動ステーションの位置が分かっているサポートノードＳＧＳＮへのゲートウェイノードＧＧＳＮを経て正しいＧＳＭネットワークへデータがルート指定される。移動ステーションがスタンバイモードにある場合には、その位置がルートエリア（ＲＡ）の精度で分かる。対応的に、移動ステーションがレディモードにある場合には、その位置がセルの精度で分かる。
図１Ｂは、ルートエリア維持に関連した信号を示す。明瞭化のために、図１Ｂは、非常に簡単化され、最も重要なメッセージしか示していない。例えば、当業者に良く知られたリソースの指定及び解除は、示されていない。
ステップ１−１において、移動ステーションＭＳは、ネットワークに登録を行い、そしてネットワークにルートエリア更新メッセージを送信し、これはノードＳＧＳＮ1へ中継される。ステップ１−２において、ＳＧＳＮ1は、メッセージをホーム位置レジスタＨＬＲへ中継する。ステップ１−３及び１−４において、対応する確認がノードＳＧＳＮ1及び移動ステーションＭＳへ送られる。図１Ｂ中の水平の破線において、移動ステーションＭＳは、ノードＳＧＳＮ1のエリアからノードＳＧＳＮ2のエリアへ移動する。ステップ１−５ないし１−８は、ステップ１−１ないし１−４に対応するが、このときは、ルートエリア更新メッセージがノードＳＧＳＮ2を通過する。更に、ステップ１−９において、ホーム位置レジスタＨＬＲは、ルートエリア打消しをノードＳＧＳＮ1へ送信し、該ノードは、移動ステーションＭＳに関するデータをそのレジスタから削除する。図１Ｂでは、移動ステーションＭＳがそのホームネットワークのエリア内をローミングすると仮定している。移動ステーションＭＳが訪問先ネットワーク（例えば、ネットワーク１）内をローミングするときには、ルートエリア更新が更にゲートウェイノードＧＧＳＮを経てホームネットワーク（同様にネットワーク２）にルート指定されねばならない。
上述した公知構成体の問題は、一方ではサポートノードＳＧＳＮとゲートウェイノードＧＧＳＮとの間にそして他方ではサポートノードＳＧＳＮとホーム位置レジスタＨＬＲとの間に相当の信号負荷が発生することである。より詳細には、サポートノードＳＧＳＮが小さなサービスエリアを有するときには、相当の信号負荷が発生する。この場合に、ローミングする移動ステーションは、ネットワークに著しい信号を生じさせる（ルートエリア更新）。移動ステーションＭＳが古いサポートノード（例えば、ＳＧＳＮ1）のエリアから新たなサポートノード（例えば、ＳＧＳＮ2）のエリアへ移動するときには、ルートエリア更新メッセージをネットワークへ送信する。これは、ゲートウェイノードＧＧＳＮと両サポートノードＳＧＳＮとの間に信号を発生する。この問題は、移動ステーションがそのホームネットワーク以外のネットワークのエリア内をローミングするときに最悪となる。というのは、ルートエリアの変更に関する情報を移動ステーションのホームネットワークへずっと中継されねばならないからである。
更に、公知のＧＰＲＳ推奨勧告は、移動ステーションＭＳの位置に関する情報が常にネットワークのホーム位置レジスタＨＬＲに維持されることを示唆する。ネットワークにおける全ての移動ステーションの位置を１つのネットワーク要素（ホーム位置レジスタ）で連続的に更新することは、そのネットワーク要素に不当な負荷を生じることが明らかである。
発明の要旨
従って、本発明の目的は、過酷な信号負荷及びホーム位置レジスタＨＬＲの負荷に関連した上記問題を解消するための方法及び方法を実施する装置を提供することである。本発明の目的は、独立請求項に記載された方法及び構成体によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明は、先ず、広範なエリア内で多数のメッセージを取り扱うことのできるＳＧＳＮノードを従来の技術で実施することが困難であるという認識に基づく。換言すれば、従来の技術は、ＳＧＳＮノードに対して良好な拡張性を与えない。
又、本発明は、サポートノードＳＧＳＮの機能を次のように補足することをベースとする。本発明の好ましい実施形態によるサポートノードは、所与のルートエリアを取り扱うための、データ送信に意図された複数のＩＰアドレスを有する。本発明のサポートノードは、１つのＳＳ７アドレス及び１つの制御ＩＰアドレス（以下、ＩＰ１ともいう）しか必要としない（従来のサポートノードと同様に）。本発明のサポートノードの内部制御機能は、移動ステーションの移動を管理し、そしてどのデータ送信ＩＰアドレスが各特定の時間に各移動ステーションにサービスするかの情報を維持する。同じサポートノードのエリア内のＩＰアドレスの変化に関する情報は、ゲートウェイノードＧＧＳＮには中継されるが、ホーム位置レジスタＨＬＲには中継されない。移動ステーションの動きに関する情報は、移動ステーションにサービスするサポートノードが変化する場合だけホーム位置レジスタに中継される。
本発明の１つの使用目的は、データ送信ＩＰアドレスが所与の数のアクティブな接続を取り扱うが所与のエリアに結合されないというものである。この場合に、サポートノードの内部ルートエリアを更新する際にゲートウェイノードに対する位置の更新も必要とされない。サポートノードの構造及び異なる部分間のタスクの分布は、この解釈においてその他の点で同じである。
本発明の効果は、必要な信号及びホーム位置レジスタＨＬＲの負荷が著しく減少されることである。別の効果は、サポートノードを非常に良好に拡張することができ、即ちデータ送信にサービスするブロック又はモジュールを増加することによりその容量を柔軟に増加できることである。データ送信専用のＩＰアドレス（以下、ＩＰ２、ＩＰ２'、ＩＰ２”等）が各データ送信モジュールに与えられる。又、良好な拡張性は、トラフィックの増加に伴いネットワークアーキテクチャーを変更する必要がなく（例えば、サポートノードを増加するために）、しかも既存のサポートノードの容量を柔軟に増加できるので、ネットワークプランニングが融通性の高いものになるという効果ももたらす。
良好な拡張性といった本発明のある効果は、サポートノードのモジュラー実施により簡単に達成される。換言すれば、データ送信にサービスする部分は、個別のモジュールを構成し、そしてサポートノードは、既に設置の際に、多数のモジュール設置のための機械的、電気的及びソフトウェアファシリティを構成する。他のネットワーク要素に必要とされる変更は、最小限であるか、又は全く変更が必要とされない。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照して好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１Ａは、パケットネットワークの公知のアーキテクチャーを示す図である。
図１Ｂは、一般的レベルでの公知のルートエリア更新を示す図である。
図２は、移動ステーションにサービスするサポートノードが切り換わるときに本発明の実施形態によるルートエリア維持に関連した信号を示す図である。
図３は、移動ステーションのルートエリア及び移動ステーションにサービスするデータ送信モジュールが同じサポートノード内で切り換わるときのサポートノードにおける内部信号を示す図である。
図４は、ゲートウェイノードを経て開始されるＰＤＰコンテクストアクチベーション手順であって、移動ステーションへアドレスされたデータパケットを受信したときにゲートウェイノードにより開始される手順を示す図である。
図５は、本発明のサポートノードの好ましい実施形態を示すブロック図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図２は、本発明による２つのサポートノードＳＧＳＮ間のルートエリア更新を示す。図２において、ＧＴＰは、データ送信サービスを指し、そしてＭＡＰは、信号サービスを指す。サポートノードの他の内部ブロックについては、図５を参照して詳細に説明する。ステップ２−０において、移動ステーションＭＳは、ルートエリア更新要求を新たなサポートノードＳＧＳＮへ送信する。ＳＧＳＮは、その特定の及び他のＳＧＳＮノードのＩＰアドレスとルートエリアとの間の関係を表わすルートエリア対のリストを有している。ＳＧＳＮは、それ自身のデータ送信モジュールのルートエリアがＩＰアドレス特有に分かる。ＳＧＳＮは、他のＳＧＳＮノードのＩＰアドレス及びルートエリアの対を２つの方法で調べることができる。即ち、ＳＧＳＮは、それらの制御ＩＰアドレスに関連するか又はデータ送信モジュールのＩＰアドレスに直結された他のＳＧＳＮノードのルートエリアを調べる。図２は、後者のモードを使用する信号を示す。このモードの効果は、データが正しいアドレスに直接ルート指定されることである。トンネルの形成、適応及び除去に関連したメッセージは、データ送信ＩＰアドレスを介して送信されねばならない。新たなサポートノードは、移動ステーションにより送信された古いルートエリア認識に基づいて古いサポートノードのＩＰアドレスを推測する（メッセージ２−０）。
ステップ２−１において、新たなＳＧＳＮは、古いＳＧＳＮノードに、ＰＤＰコンテクストデータの送信を要求するメッセージＳＧＳＮ「コンテクスト要求」を送信する。これは、ステップ２−２において行なわれる。ステップ２−３では、新たなＳＧＳＮが、上記移動ステーションに関連したアクティブな接続と同数の「更新ＰＤＰコンテクスト要求」メッセージをゲートウェイノードＧＧＳＮへ送信する。この数は、ｎで表わされる。パラメータとして、メッセージは、少なくともＴＩＤ（トンネル認識）、ＱｏＳ（サービスの質）及びＩＰ２を含む。後者は、特定の移動ステーションがデータ送信に使用するＩＰアドレスである。ステップ２−４において、ＧＧＳＮは、ｎ個の確認を送信することにより応答する。ステップ２−５及び２−６において、古いＳＧＳＮ（そのメモリが、移動ステーションＭＳにアドレスされたデータを含む）は、移動ステーションにアドレスされたデータを新たなＳＧＳＮノードへ送信する。（ステップ２−５及び２−６は、ステップ２−３及び２−４と同時に行なわれてもよいし、インターリーブして行なわれてもよい。）ステップ２−７において、新たなＳＧＳＮは、ホーム位置レジスタＨＬＲへルートエリア更新メッセージ「更新ＧＰＲＳ位置」を送信し、そのパラメータは、移動ステーションのＩＭＳＩ、ＳＳ７システムにおけるＳＧＳＮノードのアドレス、及びＳＧＳＮノードのＩＰ１アドレス、即ちそれを経て上記移動ステーションへ信号が送信されるところのＩＰアドレスとを含む。ステップ２−８において、ＨＬＲは、古いＳＧＳＮノードからの移動ステーションに関する加入者データを打ち消す。ステップ２−９は、対応する確認である。ステップ２−１０において、ＨＬＲは、移動ステーションに関する加入者データをメッセージ「挿入加入者データ」において送信する。ステップ２−１１ないし２−１５は、既に送信されたメッセージの受け入れ及び確認の通知である。
図３は、移動ステーションにサービスするＩＰ２アドレスが変化するときの本発明のＳＧＳＮノードのエリア内におけるルートエリア更新を示す。ステップ３−１において、新たなデータ送信モジュールのＩＰアドレスがＧＧＳＮノードにおいて各アクティブなＰＤＰコンテクストに対して更新される。ステップ３−３において、新たなデータ送信モジュールは、古いデータ送信モジュールからパケットを受け取る準備ができたことを通知する。データ送信は、ステップ３−４において行なわれる。最後に、ステップ３−７及び３−８において、加入者データ送信リンクが新たなデータ送信モジュールへと確立され、そして古いモジュールから解除される。図２と図３との本質的な相違は、図３のケースでは、同じＳＧＳＮノードのエリア内でルートエリアが変化するときにルートエリア更新がホーム位置レジスタＨＬＲへ中継されないことである。
図４は、ゲートウェイノードＧＧＳＮを経て開始されるＰＤＰコンテクストアクチベーション手順を示す。この場合に、ゲートウェイノードのメモリは、移動ステーションへアドレスされたデータを含むが、移動ステーションに関連したアクティブなＰＤＰコンテクストをもたない。ステップ４−１において、ＧＧＳＮは、ホーム位置レジスタにルートデータを問合せ、ホーム位置レジスタは、ステップ４−２においてそれを返送する。ステップ４−３において、ＧＧＳＮは、データが移動ステーションに到来することをサポートノードＳＧＳＮに通知し、そしてＰＤＰコンテクストをアクチベートするようにサポートノードに求める。ステップ４−５において、ＳＧＳＮは、ＰＤＰコンテクストアクチベーション要求を送信するように移動ステーションに求め、これはステップ４−６に行なわれる。ステップ４−７において、サポートノードＳＧＳＮは、上記移動ステーションに対するＰＤＰコンテクストをそのメモリに形成するようにゲートウェイノードＧＧＳＮに求め、ＧＧＳＮは、ステップ４−８において確認する。ステップ４−９において、ＳＧＳＮは、コンテクストアクチベーションの受け入れを移動ステーションに通知する。
図５は、本発明の好ましい実施形態によるＳＧＳＮノードのブロック図である。ＳＧＳＮノードは、３つの主たるブロック、即ちＳＳ７信号サービス（ＳＳ７ゲートウェイに対する）５１と、ＳＧＳＮ登録サービス５２と、データ送信／搬送レイヤサービス５３とを備えている。ブロック５１及び５２は、信号図におけるブロックＧＴＰ／ＩＰ１に対応し、ブロック５３は、ブロックＧＴＰ／ＩＰ２に対応する。ブロック５１と５２との間の分割は、本発明にとって重要ではなく、同じブロック即ちモジュールにあってもよい。これに対して、２つ以上のデータ送信／信号ブロック５３が存在することが重要である。換言すれば、サポートノードは、専用のＩＰアドレスを各々有する複数のブロック即ちモジュール５３をサポートするための少なくとも機械的、電気的及びソフトウェアインターフェイスを含む。これは、トラフィックが増加するにつれて、サポートノードのデータ送信容量を容易に増加できることを意味する。
ブロック５１を経て、ＳＧＳＮノードは、ホーム位置レジスタＨＬＲ及び移動交換センターＭＳＣ／ＶＬＲへの１つの共通のＳＳ７インターフェイスを有する。ブロック５１は、図５に示すプロトコルを実行する役割を果たす。これらのプロトコルは、ＩＴＵ−Ｔ推奨勧告から当業者に知られている。
ブロック５２は、加入者登録サービス５４及びビジターデータベース５５を含む。後者は、加入者データ、アクティブなＰＤＰコンテクストデータ、及び移動ステーションにサービスするＩＰ２アドレス（ブロック５３の認識）を記憶するのに使用される。
ブロック５３は、ＳＧＳＮノードのデータ送信／搬送レイヤサービスを実施する。図５の例では、ブロック５３は、次のタスク又はプロトコルを実行する。
ＧＭＭ＝ＧＰＲＳ移動管理
ＳＭ＝セッションマネージャー
ＧＳＭＳ＝ＧＰＲＳ短いメッセージのサービス
ＬＬＣ＝論理リンクコントロール、ＯＳＩモデルリンクレイヤ
ＢＳＳＧＰ＝ＢＳＳ ＧＰＲＳプロトコル
ＧＴＰ＝ＧＰＲＳトンネルプロトコル
ＳＮＤＣＰ＝サブネットワーク従属コンバージェンスプロトコル
ＵＤＰ／ＩＰ＝ユーザデータグラムプロトコル／インターネットプロトコル
Ｌ１＝レイヤ１、ＯＳＩモデルの第１レイヤから例えばローカルエリアネットワークへのインターフェイス
ＮＳ／ＦＲ＝他のネットワーク要素へデータパケットを中継するためのネットワークサービス／フレームリレー
最初の３つのプロトコルは、移動ステーションとサポートノードＳＧＳＮとの間のＲＩＬ−３レイヤ（無線インターフェイスレイヤ３）プロトコルを一緒に形成する。全てのこれらタスク及びプロトコルは、従来のＧＰＲＳネットワーク及びＳＧＳＮノードからそれ自体知られている。新規性は、データ送信に意図されたブロック又はモジュール５３をトラフィックの増加に伴い複製して、各データ送信ブロックがデータ送信に対して専用のＩＰアドレス（ＩＰ２、ＩＰ２’等）を有するようなＳＧＳＮノードを形成することである。
図５は、本発明のサポートノードＳＧＳＮの内部構造を示す。ネットワークアーキテクチャーに対する本発明の作用は、本発明のサポートノードが従来のサポートノードより著しく大きな地理的エリアをサービスできるという点であることが明らかである。例えば、図１Ａにおいて、本発明による１つのＳＧＳＮは、ノードＳＧＳＮ1及びＳＧＳＮ2のタスクを実行することができ、両方の従来型サポートノードに、本発明によるサポートノードのデータ送信モジュール５３を置き換えることができる。規格には、１つのサポートノードに関連し得るベースステーションシステムの数が規定されていない。これは、主としてサポートノードの容量に依存し、そしてこの容量は本発明によって著しく改善することができる。図１Ａにおいて、ＳＧＳＮ3は、３つのベースステーションコントローラＢＳＣにサービスする。
本発明は、ＧＳＭ／ＧＰＲＳネットワークについて一例として説明したが、これに限定されるものではない。本発明のサポートノードは、ＧＰＲＳネットワークのＳＧＳＮノードであるが、第３世代の移動システムのＰＤＡＮノード（パケットデータアクセスノード）として知られているものも等しく有効である。
本発明は、ＧＰＲＳ型のパケット無線ネットワークに係り、より詳細には、移動ステーションがルートエリアを変更するときにネットワークの信号負荷を減少することに係る。
先行技術の説明
一般的パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）は、ＧＳＭにおける新規なサービスである。これは、ＥＴＳＩ（ヨーロピアン・テレコミュニケーション・スランダード・インスティテュート）においてＧＳＭ（移動通信用グローバルシステム）フェーズ２＋で標準化されている項目の１つである。ＧＰＲＳ運転環境は、ＧＰＲＳバックボーンネットワークで相互接続された１つ以上のサブネットワークサービスエリアで構成される。サブネットワークは、ここでＧＰＲＳサポートノード（又はエージェント）と称する多数のパケットデータサービスノードを備え、その各々は、多数のベースステーション即ちセルを経て移動データターミナルのにパケットデータサービスを提供できるようにＧＳＭ移動ネットワークに接続される。中間の移動ネットワークは、サポートノードと移動データターミナルとの間に回路交換又はパケット交換データ送信を与える。次いで、異なるサブネットワークが、例えば、公衆交換パケットデータネットワーク（ＰＳＰＤＮ）のような外部データネットワークに接続される。従って、ＧＰＲＳサービスは、ＧＳＭネットワークがアクセスネットワークとして機能して、移動データターミナルと外部データネットワークとの間にパケットデータ送信を行うように使用できる。ＧＰＲＳサービスネットワークの１つの特徴は、ＧＳＭネットワークとほとんど独立して動作することである。ＧＰＲＳサービスに設定される要件の１つは、インターネット及びＸ．２５ネットワークのような異なる形式の外部ＰＳＰＤＮネットワークと共に動作しなければならないことである。換言すれば、ＧＰＲＳサービス及びＧＳＭネットワークは、ＧＳＭネットワークを経て接続されることが望まれるデータネットワークの形式に関わりなく、全てのユーザにサービスできねばならない。これは、ＧＳＭネットワーク及びＧＰＲＳサービスが異なるネットワークアドレス方法及びデータパケットフォーマットをサポートしそして処理しなければならないことを意味する。又、データパケット処理は、パケット無線ネットワークにおけるパケットのルート指定を含む。加えて、ユーザが、ホームＧＰＲＳネットワークから訪問先ＧＰＲＳネットワークへローミングすることができねばならない。
図１Ａは、ＧＰＲＳネットワークの典型的な構成を示す。ＧＰＲＳネットワークのアーキテクチャーは、ＧＳＭネットワークほど完成されていない。それ故、ＧＰＲＳという表現は、全て、説明的であって、限定的でないと理解されたい。移動データターミナルを形成する典型的な移動ステーションは、移動ネットワークの移動ステーションＭＳと、ＭＳのデータインターフェイスに接続されたポータブルコンピュータＰＣとで構成される。移動ステーションは、例えば、フィンランドのノキア・モービル・ホーン社で製造されているノキア２１１０である。ノキア・モービル・ホーン社で製造されているＰＣＭＣＩＡ型のノキアセルラーデータカードにより、ＰＣＭＣＩＡカードスロットを有するポータブルパーソナルコンピュータＰＣに移動ステーションを接続することができる。従って、ＰＣＭＣＩＡカードは、ＰＣに使用されたテレコミュニケーションアプリケーションのプロトコル、例えばＣＣＩＴＴ Ｘ．２５又はインターネットプロトコルＩＰをサポートするアクセスポイントをＰＣに与える。或いは又、移動ステーションは、ＰＣアプリケーションに使用されるプロトコルをサポートするアクセスポイントを直接与えることもできる。更に、移動ステーション３及びＰＣ４は、単一のユニットを形成するように一体化することができ、その中で、使用するプロトコルをサポートするアクセスポイントをアプリケーションに与えることができる。一体的なコンピュータを伴う移動ステーションの一例は、フィンランドのノキア・モービル・ホーン社で製造されているノキア・コミュニケータ９０００である。
ネットワーク要素ＢＳＣ及びＭＳＣは、典型的なＧＳＭネットワークから既に知られている。図１Ａの構成体は、個別のサービスＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）を備えている。このサポートノードは、ネットワーク側のパケット無線サービスのあるオペレーションを制御する。これらオペレーションは、移動ステーションＭＳによってシステムをログオン及びオフしたり、移動ステーションＭＳによりルートエリアを更新したり、データパケットを正しい行先にルート指定したりすることを含む。ここでは、「データ」という用語は、広い意味で、デジタルテレコミュニケーションシステムにおいてターミナルへ／ターミナルから送信されるいかなる情報も意味するものと理解されたい。情報は、デジタル形態にエンコードされたスピーチ、コンピュータ間のデータ通信、テレファックスデータ、プログラムコードの短いセグメント等を含む。データ送信以外の情報、例えば、加入者データ及びそれに関連する問合せ、ルートエリア更新等は、信号と称する。ＳＧＳＮノードは、ベースステーションＢＴＳ、ベースステーションコントローラＢＳＣ又は移動交換センターＭＳＣに配置することができるし、或いはこれら全ての要素から分離することもできる。ＳＧＳＮノードとベースステーションコントローラＢＳＣとの間のインターフェイスをＧＢインターフェイスと称する。１つのベースステーションコントローラＢＳＣにより管理されるエリアをベースステーションサブシステムＢＳＳと称する。
中間の移動ネットワークは、サポートノードと移動データターミナル装置との間にパケット交換データ送信を与える。次いで、特定のＧＰＲＳゲートウェイサポートノードＧＧＳＮを経て、外部データネットワーク、例えば、ＰＳＰＤＮへ異なるサブネットワークが接続される。従って、移動データターミナルと外部データネットワークとの間のパケットデータ送信は、ＧＳＭネットワークがアクセスネットワークとして機能する状態で、ＧＰＲＳサービスにより達成される。或いは又、ゲートウェイノードＧＧＳＮにルータを置き換えることができる。以下、「ゲートウェイノードＧＧＳＮ」という用語は、ゲートウェイがルータに置き換えられた構造体を指すものとして理解されたい。
図１Ａにおいて、ＧＳＭネットワークに接続されたＧＰＲＳネットワークは、多数のサービスＧＰＲＳサポートノードＳＧＳＮと、１つのゲートウェイＧＰＲＳサポートノードＧＧＳＮとを備えている。異なるサポートノードＳＧＳＮ及びＧＧＳＮがイントラオペレータバックボーンネットワークを経て相互接続される。ＧＰＲＳネットワークは、多数のサポートノードＳＧＳＮと、ゲートウェイノードＧＧＳＮとを含むことを理解されたい。
各サポートノードＳＧＳＮは、セルラーパケット無線ネットワークにおいて１つ以上のノードのエリアでパケットデータサービスを管理する。これを達成するために、各サポートノードＳＧＳＮは、ＧＳＭシステムのあるローカル部分、通常、移動サービス交換センターに接続されるが、ある状況においては、それをベースステーションサブシステムＢＳＳ、即ちベースステーションコントローラＢＳＣ又はベースステーションＢＴＳに直結するのが好ましい。あるセルの移動ステーションＭＳは、無線インターフェイスを経てベースステーションＢＴＳと通信し、そして更に、移動ネットワークを経て、セルが属するサービスエリアのサポートノードＳＧＳＮと通信する。原理的に、サポートノードＳＧＳＮと移動ステーションＭＳとの間の移動ネットワークは、これら２つの間にのみパケットを送信する。このため、移動ネットワークは、移動ステーションＭＳとサービスサポートノードＳＧＳＮとの間に回路交換接続又はパケット交換データパケット送信を与えることができる。移動ステーションＭＳとエージェントとの間の回路交換接続の例が、ＦＩ９３４１１５号に開示されている。移動ステーションＭＳとエージェントとの間のパケット交換データ送信の例は、ＦＩ９４０３１４号に開示されている。しかしながら、移動ネットワークは、移動ステーションＭＳとサポートノードＳＧＳＮとの間に物理的な接続しか与えず、その厳密なオペレーション及び構造は、本発明に関与しないことに注意されたい。
オペレータのＳＧＳＮとＧＧＳＮとを相互接続するイントラオペレータバックボーンネットワーク１１は、例えば、ローカルエリアネットワークにより実施することができる。又、オペレータのＧＰＲＳネットワークは、例えば、単一のコンピュータに全ての特徴を組み込むことにより、イントラオペレータバックボーンネットワークなしに実施することもできるが、これは、本発明によるコール設定の原理に何ら変更を生じるものでないことに注意されたい。
ＧＰＲＳゲートウェイノードＧＧＳＮは、オペレータのＧＰＲＳネットワークを他のオペレータのＧＰＲＳネットワーク及びデータネットワーク、例えば、インターオペレータバックボーンネットワーク１２又はＩＰネットワークに接続する。ゲートウェイノードＧＧＳＮと他のネットワークとの間にはインターワーキングファンクションＩＷＦを配置することができるが、通常は、ＧＧＳＮが同時にＩＷＦである。インターオペレータバックボーンネットワーク１２は、これを経て異なるオペレータのゲートウェイノードＧＧＳＮが互いに通信できるというものである。異なるＧＰＲＳネットワーク間をローミングするＧＰＲＳをサポートするためには通信が必要とされる。
又、ゲートウェイノードＧＧＳＮは、ＧＰＲＳ移動ステーションの位置情報を記憶するのにも使用される。又、ＧＧＳＮは、移動着信（ＭＴ）データパケットもルート指定する。又、ＧＧＳＮは、ＩＰネットワーク又はＸ．２５ネットワーク（或いは同時に２つ以上のネットワーク）における移動ステーションのネットワークアドレスをＧＰＲＳネットワークにおける移動ステーション識別子に関連させるデータベースも含む。移動ステーションが１つのサポートノードＳＧＳＮのエリア内をあるセルから別のセルへとローミングするときには、サポートノードＳＧＳＮにおいてのみルートエリアの更新が必要とされ、ゲートウェイノードＧＧＳＮにルートエリアの変更を通知する必要はない。移動ステーションが同じ又は異なるオペレータのエリア内を１つのサポートノードＳＧＳＮのセルから別のＳＧＳＮのセルへとローミングするときには、（ホーム）ゲートウェイノードＧＧＳＮでも更新を行って、新たな訪問先サポートノードの識別子及び移動ステーションの識別子を記憶する。
又、ＧＰＲＳセッションの始めに加入者を認証するためにホーム位置レジスタＨＬＲも使用される。これは、加入者のＰＤＰ（パケットデータプロトコル）アドレス（アドレス）と加入者のＩＭＳＩ（国際移動加入者認識）との間の定義を含む。ＧＳＭネットワークでは、加入者がＩＭＳＩに基づいて識別される。図１Ａでは、ＨＬＲがＳＳ７（信号システム７）を経て、例えば、移動交換センターＭＳＣ及びイントラオペレータバックボーンネットワークに接続される。ＳＳ７信号システムとイントラオペレータバックボーンネットワークとの間には、直接接続があってもよいし、ＳＳ７ゲートウェイノードがあってもよい。原理的に、ＨＬＲは、パケット交換メッセージをＧＰＲＳノードと交換することができる。しかしながら、ＨＬＲの通信方法及びＧＰＲＳネットワークへのその接続は、本発明にとって重要ではない。
パケットデータが移動ステーションに送られるときには、移動ステーションの位置が分かっているサポートノードＳＧＳＮへのゲートウェイノードＧＧＳＮを経て正しいＧＳＭネットワークへデータがルート指定される。移動ステーションがスタンバイモードにある場合には、その位置がルートエリア（ＲＡ）の精度で分かる。対応的に、移動ステーションがレディモードにある場合には、その位置がセルの精度で分かる。
図１Ｂは、ルートエリア維持に関連した信号を示す。明瞭化のために、図１Ｂは、非常に簡単化され、最も重要なメッセージしか示していない。例えば、当業者に良く知られたリソースの指定及び解除は、示されていない。
ステップ１−１において、移動ステーションＭＳは、ネットワークに登録を行い、そしてネットワークにルートエリア更新メッセージを送信し、これはノードＳＧＳＮ1へ中継される。ステップ１−２において、ＳＧＳＮ1は、メッセージをホーム位置レジスタＨＬＲへ中継する。ステップ１−３及び１−４において、対応する確認がノードＳＧＳＮ1及び移動ステーションＭＳへ送られる。図１Ｂ中の水平の破線において、移動ステーションＭＳは、ノードＳＧＳＮ1のエリアからノードＳＧＳＮ2のエリアへ移動する。ステップ１−５ないし１−８は、ステップ１−１ないし１−４に対応するが、このときは、ルートエリア更新メッセージがノードＳＧＳＮ2を通過する。更に、ステップ１−９において、ホーム位置レジスタＨＬＲは、ルートエリア打消しをノードＳＧＳＮ1へ送信し、該ノードは、移動ステーションＭＳに関するデータをそのレジスタから削除する。図１Ｂでは、移動ステーションＭＳがそのホームネットワークのエリア内をローミングすると仮定している。移動ステーションＭＳが訪問先ネットワーク（例えば、ネットワーク１）内をローミングするときには、ルートエリア更新が更にゲートウェイノードＧＧＳＮを経てホームネットワーク（同様にネットワーク２）にルート指定されねばならない。
上述した公知構成体の問題は、一方ではサポートノードＳＧＳＮとゲートウェイノードＧＧＳＮとの間にそして他方ではサポートノードＳＧＳＮとホーム位置レジスタＨＬＲとの間に相当の信号負荷が発生することである。より詳細には、サポートノードＳＧＳＮが小さなサービスエリアを有するときには、相当の信号負荷が発生する。この場合に、ローミングする移動ステーションは、ネットワークに著しい信号を生じさせる（ルートエリア更新）。移動ステーションＭＳが古いサポートノード（例えば、ＳＧＳＮ1）のエリアから新たなサポートノード（例えば、ＳＧＳＮ2）のエリアへ移動するときには、ルートエリア更新メッセージをネットワークへ送信する。これは、ゲートウェイノードＧＧＳＮと両サポートノードＳＧＳＮとの間に信号を発生する。この問題は、移動ステーションがそのホームネットワーク以外のネットワークのエリア内をローミングするときに最悪となる。というのは、ルートエリアの変更に関する情報を移動ステーションのホームネットワークへずっと中継されねばならないからである。
更に、公知のＧＰＲＳ推奨勧告は、移動ステーションＭＳの位置に関する情報が常にネットワークのホーム位置レジスタＨＬＲに維持されることを示唆する。ネットワークにおける全ての移動ステーションの位置を１つのネットワーク要素（ホーム位置レジスタ）で連続的に更新することは、そのネットワーク要素に不当な負荷を生じることが明らかである。
発明の要旨
従って、本発明の目的は、過酷な信号負荷及びホーム位置レジスタＨＬＲの負荷に関連した上記問題を解消するための方法及び方法を実施する装置を提供することである。本発明の目的は、独立請求項に記載された方法及び構成体によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
本発明は、先ず、広範なエリア内で多数のメッセージを取り扱うことのできるＳＧＳＮノードを従来の技術で実施することが困難であるという認識に基づく。換言すれば、従来の技術は、ＳＧＳＮノードに対して良好な拡張性を与えない。
又、本発明は、サポートノードＳＧＳＮの機能を次のように補足することをベースとする。本発明の好ましい実施形態によるサポートノードは、所与のルートエリアを取り扱うための、データ送信に意図された複数のＩＰアドレスを有する。本発明のサポートノードは、１つのＳＳ７アドレス及び１つの制御ＩＰアドレス（以下、ＩＰ１ともいう）しか必要としない（従来のサポートノードと同様に）。本発明のサポートノードの内部制御機能は、移動ステーションの移動を管理し、そしてどのデータ送信ＩＰアドレスが各特定の時間に各移動ステーションにサービスするかの情報を維持する。同じサポートノードのエリア内のＩＰアドレスの変化に関する情報は、ゲートウェイノードＧＧＳＮには中継されるが、ホーム位置レジスタＨＬＲには中継されない。移動ステーションの動きに関する情報は、移動ステーションにサービスするサポートノードが変化する場合だけホーム位置レジスタに中継される。
本発明の１つの使用目的は、データ送信ＩＰアドレスが所与の数のアクティブな接続を取り扱うが所与のエリアに結合されないというものである。この場合に、サポートノードの内部ルートエリアを更新する際にゲートウェイノードに対する位置の更新も必要とされない。サポートノードの構造及び異なる部分間のタスクの分布は、この解釈においてその他の点で同じである。
本発明の効果は、必要な信号及びホーム位置レジスタＨＬＲの負荷が著しく減少されることである。別の効果は、サポートノードを非常に良好に拡張することができ、即ちデータ送信にサービスするブロック又はモジュールを増加することによりその容量を柔軟に増加できることである。データ送信専用のＩＰアドレス（以下、ＩＰ２、ＩＰ２'、ＩＰ２”等）が各データ送信モジュールに与えられる。又、良好な拡張性は、トラフィックの増加に伴いネットワークアーキテクチャーを変更する必要がなく（例えば、サポートノードを増加するために）、しかも既存のサポートノードの容量を柔軟に増加できるので、ネットワークプランニングが融通性の高いものになるという効果ももたらす。
良好な拡張性といった本発明のある効果は、サポートノードのモジュラー実施により簡単に達成される。換言すれば、データ送信にサービスする部分は、個別のモジュールを構成し、そしてサポートノードは、既に設置の際に、多数のモジュール設置のための機械的、電気的及びソフトウェアファシリティを構成する。他のネットワーク要素に必要とされる変更は、最小限であるか、又は全く変更が必要とされない。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照して好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１Ａは、パケットネットワークの公知のアーキテクチャーを示す図である。
図１Ｂは、一般的レベルでの公知のルートエリア更新を示す図である。
図２は、移動ステーションにサービスするサポートノードが切り換わるときに本発明の実施形態によるルートエリア維持に関連した信号を示す図である。
図３は、移動ステーションのルートエリア及び移動ステーションにサービスするデータ送信モジュールが同じサポートノード内で切り換わるときのサポートノードにおける内部信号を示す図である。
図４は、ゲートウェイノードを経て開始されるＰＤＰコンテクストアクチベーション手順であって、移動ステーションへアドレスされたデータパケットを受信したときにゲートウェイノードにより開始される手順を示す図である。
図５は、本発明のサポートノードの好ましい実施形態を示すブロック図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
図２は、本発明による２つのサポートノードＳＧＳＮ間のルートエリア更新を示す。図２において、ＧＴＰは、データ送信サービスを指し、そしてＭＡＰは、信号サービスを指す。サポートノードの他の内部ブロックについては、図５を参照して詳細に説明する。ステップ２−０において、移動ステーションＭＳは、ルートエリア更新要求を新たなサポートノードＳＧＳＮへ送信する。ＳＧＳＮは、その特定の及び他のＳＧＳＮノードのＩＰアドレスとルートエリアとの間の関係を表わすルートエリア対のリストを有している。ＳＧＳＮは、それ自身のデータ送信モジュールのルートエリアがＩＰアドレス特有に分かる。ＳＧＳＮは、他のＳＧＳＮノードのＩＰアドレス及びルートエリアの対を２つの方法で調べることができる。即ち、ＳＧＳＮは、それらの制御ＩＰアドレスに関連するか又はデータ送信モジュールのＩＰアドレスに直結された他のＳＧＳＮノードのルートエリアを調べる。図２は、後者のモードを使用する信号を示す。このモードの効果は、データが正しいアドレスに直接ルート指定されることである。トンネルの形成、適応及び除去に関連したメッセージは、データ送信ＩＰアドレスを介して送信されねばならない。新たなサポートノードは、移動ステーションにより送信された古いルートエリア認識に基づいて古いサポートノードのＩＰアドレスを推測する（メッセージ２−０）。
ステップ２−１において、新たなＳＧＳＮは、古いＳＧＳＮノードに、ＰＤＰコンテクストデータの送信を要求するメッセージＳＧＳＮ「コンテクスト要求」を送信する。これは、ステップ２−２において行なわれる。ステップ２−３では、新たなＳＧＳＮが、上記移動ステーションに関連したアクティブな接続と同数の「更新ＰＤＰコンテクスト要求」メッセージをゲートウェイノードＧＧＳＮへ送信する。この数は、ｎで表わされる。パラメータとして、メッセージは、少なくともＴＩＤ（トンネル認識）、ＱｏＳ（サービスの質）及びＩＰ２を含む。後者は、特定の移動ステーションがデータ送信に使用するＩＰアドレスである。ステップ２−４において、ＧＧＳＮは、ｎ個の確認を送信することにより応答する。ステップ２−５及び２−６において、古いＳＧＳＮ（そのメモリが、移動ステーションＭＳにアドレスされたデータを含む）は、移動ステーションにアドレスされたデータを新たなＳＧＳＮノードへ送信する。（ステップ２−５及び２−６は、ステップ２−３及び２−４と同時に行なわれてもよいし、インターリーブして行なわれてもよい。）ステップ２−７において、新たなＳＧＳＮは、ホーム位置レジスタＨＬＲへルートエリア更新メッセージ「更新ＧＰＲＳ位置」を送信し、そのパラメータは、移動ステーションのＩＭＳＩ、ＳＳ７システムにおけるＳＧＳＮノードのアドレス、及びＳＧＳＮノードのＩＰ１アドレス、即ちそれを経て上記移動ステーションへ信号が送信されるところのＩＰアドレスとを含む。ステップ２−８において、ＨＬＲは、古いＳＧＳＮノードからの移動ステーションに関する加入者データを打ち消す。ステップ２−９は、対応する確認である。ステップ２−１０において、ＨＬＲは、移動ステーションに関する加入者データをメッセージ「挿入加入者データ」において送信する。ステップ２−１１ないし２−１５は、既に送信されたメッセージの受け入れ及び確認の通知である。
図３は、移動ステーションにサービスするＩＰ２アドレスが変化するときの本発明のＳＧＳＮノードのエリア内におけるルートエリア更新を示す。ステップ３−１において、新たなデータ送信モジュールのＩＰアドレスがＧＧＳＮノードにおいて各アクティブなＰＤＰコンテクストに対して更新される。ステップ３−３において、新たなデータ送信モジュールは、古いデータ送信モジュールからパケットを受け取る準備ができたことを通知する。データ送信は、ステップ３−４において行なわれる。最後に、ステップ３−７及び３−８において、加入者データ送信リンクが新たなデータ送信モジュールへと確立され、そして古いモジュールから解除される。図２と図３との本質的な相違は、図３のケースでは、同じＳＧＳＮノードのエリア内でルートエリアが変化するときにルートエリア更新がホーム位置レジスタＨＬＲへ中継されないことである。
図４は、ゲートウェイノードＧＧＳＮを経て開始されるＰＤＰコンテクストアクチベーション手順を示す。この場合に、ゲートウェイノードのメモリは、移動ステーションへアドレスされたデータを含むが、移動ステーションに関連したアクティブなＰＤＰコンテクストをもたない。ステップ４−１において、ＧＧＳＮは、ホーム位置レジスタにルートデータを問合せ、ホーム位置レジスタは、ステップ４−２においてそれを返送する。ステップ４−３において、ＧＧＳＮは、データが移動ステーションに到来することをサポートノードＳＧＳＮに通知し、そしてＰＤＰコンテクストをアクチベートするようにサポートノードに求める。ステップ４−５において、ＳＧＳＮは、ＰＤＰコンテクストアクチベーション要求を送信するように移動ステーションに求め、これはステップ４−６に行なわれる。ステップ４−７において、サポートノードＳＧＳＮは、上記移動ステーションに対するＰＤＰコンテクストをそのメモリに形成するようにゲートウェイノードＧＧＳＮに求め、ＧＧＳＮは、ステップ４−８において確認する。ステップ４−９において、ＳＧＳＮは、コンテクストアクチベーションの受け入れを移動ステーションに通知する。
図５は、本発明の好ましい実施形態によるＳＧＳＮノードのブロック図である。ＳＧＳＮノードは、３つの主たるブロック、即ちＳＳ７信号サービス（ＳＳ７ゲートウェイに対する）５１と、ＳＧＳＮ登録サービス５２と、データ送信／搬送レイヤサービス５３とを備えている。ブロック５１及び５２は、信号図におけるブロックＧＴＰ／ＩＰ１に対応し、ブロック５３は、ブロックＧＴＰ／ＩＰ２に対応する。ブロック５１と５２との間の分割は、本発明にとって重要ではなく、同じブロック即ちモジュールにあってもよい。これに対して、２つ以上のデータ送信／信号ブロック５３が存在することが重要である。換言すれば、サポートノードは、専用のＩＰアドレスを各々有する複数のブロック即ちモジュール５３をサポートするための少なくとも機械的、電気的及びソフトウェアインターフェイスを含む。これは、トラフィックが増加するにつれて、サポートノードのデータ送信容量を容易に増加できることを意味する。
ブロック５１を経て、ＳＧＳＮノードは、ホーム位置レジスタＨＬＲ及び移動交換センターＭＳＣ／ＶＬＲへの１つの共通のＳＳ７インターフェイスを有する。ブロック５１は、図５に示すプロトコルを実行する役割を果たす。これらのプロトコルは、ＩＴＵ−Ｔ推奨勧告から当業者に知られている。
ブロック５２は、加入者登録サービス５４及びビジターデータベース５５を含む。後者は、加入者データ、アクティブなＰＤＰコンテクストデータ、及び移動ステーションにサービスするＩＰ２アドレス（ブロック５３の認識）を記憶するのに使用される。
ブロック５３は、ＳＧＳＮノードのデータ送信／搬送レイヤサービスを実施する。図５の例では、ブロック５３は、次のタスク又はプロトコルを実行する。
ＧＭＭ＝ＧＰＲＳ移動管理
ＳＭ＝セッションマネージャー
ＧＳＭＳ＝ＧＰＲＳ短いメッセージのサービス
ＬＬＣ＝論理リンクコントロール、ＯＳＩモデルリンクレイヤ
ＢＳＳＧＰ＝ＢＳＳ ＧＰＲＳプロトコル
ＧＴＰ＝ＧＰＲＳトンネルプロトコル
ＳＮＤＣＰ＝サブネットワーク従属コンバージェンスプロトコル
ＵＤＰ／ＩＰ＝ユーザデータグラムプロトコル／インターネットプロトコル
Ｌ１＝レイヤ１、ＯＳＩモデルの第１レイヤから例えばローカルエリアネットワークへのインターフェイス
ＮＳ／ＦＲ＝他のネットワーク要素へデータパケットを中継するためのネットワークサービス／フレームリレー
最初の３つのプロトコルは、移動ステーションとサポートノードＳＧＳＮとの間のＲＩＬ−３レイヤ（無線インターフェイスレイヤ３）プロトコルを一緒に形成する。全てのこれらタスク及びプロトコルは、従来のＧＰＲＳネットワーク及びＳＧＳＮノードからそれ自体知られている。新規性は、データ送信に意図されたブロック又はモジュール５３をトラフィックの増加に伴い複製して、各データ送信ブロックがデータ送信に対して専用のＩＰアドレス（ＩＰ２、ＩＰ２’等）を有するようなＳＧＳＮノードを形成することである。
図５は、本発明のサポートノードＳＧＳＮの内部構造を示す。ネットワークアーキテクチャーに対する本発明の作用は、本発明のサポートノードが従来のサポートノードより著しく大きな地理的エリアをサービスできるという点であることが明らかである。例えば、図１Ａにおいて、本発明による１つのＳＧＳＮは、ノードＳＧＳＮ1及びＳＧＳＮ2のタスクを実行することができ、両方の従来型サポートノードに、本発明によるサポートノードのデータ送信モジュール５３を置き換えることができる。規格には、１つのサポートノードに関連し得るベースステーションシステムの数が規定されていない。これは、主としてサポートノードの容量に依存し、そしてこの容量は本発明によって著しく改善することができる。図１Ａにおいて、ＳＧＳＮ3は、３つのベースステーションコントローラＢＳＣにサービスする。
本発明は、ＧＳＭ／ＧＰＲＳネットワークについて一例として説明したが、これに限定されるものではない。本発明のサポートノードは、ＧＰＲＳネットワークのＳＧＳＮノードであるが、第３世代の移動システムのＰＤＡＮノード（パケットデータアクセスノード）として知られているものも等しく有効である。
Claims (7)
- 少なくとも１つのサポートノード(SGSN)及び少なくとも１つのホーム位置レジスタ(HLR)を含むパケット無線ネットワークにおいて移動加入者(MS/PC)の位置を維持する方法であって、
移動加入者に関する永久的な加入者データをホーム位置レジスタに維持し且つ各アクティブな接続に関するデータを各特定の時間に移動加入者にサービスするサポートノードに維持し、
各サポートノードに対して、移動加入者の位置更新に関連した信号用に該サポートノードによりサービスされる全エリアに対応する第１アドレス(IP1)を定義し、
移動加入者にサービスするサポートノードが切り換わるときに移動加入者位置更新に関する情報をサポートノードからホーム位置レジスタへ転送し、
サポートノードに対し、上記第１アドレス(IP1)と同じアドレスシステムにおけるアドレスである少なくとも１つの第２アドレス(IP2)を定義し、該第２アドレス(IP2)は、移動加入者への又は移動加入者からのデータ送信に実質的に使用され、上記第１アドレス(IP1)は、データ送信以外の信号用として実質的に使用されるものであり、
サポートノード(SGSN)によりサービスされるエリアをサブエリアに分割し、その各々に対して個別の第２アドレス(IP2,IP2',IP2″)を定義し、そして
移動加入者にサービスするサポートノード(SGSN)が切り換わるときだけ移動加入者(MS/PC)の位置更新をホーム位置レジスタ(HLR)に通知するが、移動加入者のサブエリアが変化するときは通知しない、
ことを特徴とする方法。 - 移動加入者のサブエリア及びそれと共に第２アドレス(IP2,IP2',IP2″)が変化するときには、移動加入者(MS/PC)の位置更新をゲートウェイノード(GGSN)に通知する請求項１に記載の方法。
- 上記第２アドレス(IP2)は、上記サポートノードによりサービスされる全エリアにも対応する請求項１に記載の方法。
- ホーム位置レジスタ(HLR)を備えたテレコミュニケーションシステムにおいて移動加入者(MS/PC)にサービスするパケット無線ネットワークのサポートノード(SGSN)であって、
該サポートノードは、移動ステーションの位置更新と、移動加入者への及び／又は移動加入者からのデータ送信とをサポートするようにされており、
該サポートノードは、パケット無線ネットワークにおいて該サポートノードがサービスするエリアに対応する少なくとも１つの第１アドレス(IP1)を有しており、
該サポートノードは、上記第１アドレス(IP1)と同じアドレスシステム内のアドレスである少なくとも１つの第２アドレス(IP2)を有し、上記第２アドレス(IP2)はデータ送信に実質的に使用され、上記第１アドレス(IP1)はデータ送信以外の信号用として実質的に使用されるものであり、
該サポートノードは、該サポートノード(SGSN)によりサービスされるエリアがサブエリアに分割され、その各々について個別の第２アドレス(IP2,IP2',IP2″)が定義され、移動加入者(MS/PC)の位置更新が、移動加入者にサービスするサポートノード(SGSN)が変化するときだけホーム位置レジスタ(HLR)に通知され、移動加入者のサブエリアが変化するときには通知されない、という構成体をサポートするようにされている、
ことを特徴とするサポートノード。 - 上記移動ステーションのサブエリア及びそれと共に第２アドレス(IP2,IP2',IP2″)が変化するときに、上記移動加入者(MS/PC)の位置更新をゲートウェイノード(GGSN)に通知する請求項４に記載のサポートノード。
- ネットワークのホーム位置レジスタ及び／又は移動交換センター(MSC/LR)に好ましくはＳＳ７信号システムを経て接続するための信号ブロック(51)と、
移動加入者へ及び移動加入者からデータパケットを中継するためのデータ送信ブロック(53)と、
加入者及びコンテクストデータを記憶すると共に、移動加入者の位置を、上記信号ブロック(51)及びデータ送信ブロック(53)と一緒に維持するためのレジスタブロック(52)とを備え、
上記信号ブロック(51)に対して第１アドレス(IP1)が定義され、そして上記データ送信ブロック(53)に対して第２アドレス(IP2)が定義される請求項４又は５に記載のサポートノード。 - 設置された複数のデータ送信ブロック(53,53',53″)をサポートし、各ブロックは、パケット無線ネットワークにおける所定のエリアにサービスし、そして各ブロックは、個別に定義された第２アドレス(IP2,IP2',IP2″)を有し、
移動加入者(MS/PC)の位置を監視し、そしてサポートノードで構成されたデータ送信ブロック(53,53',53″)の最も適したものを、移動加入者にサービスするように指定し、そして
移動加入者にサービスするサポートノード(SGSN)が変化するときだけ移動加入者(MS/PC)の位置更新をホーム位置レジスタ(HLR)に通知するが、同じサポートノード内でデータ送信ブロック(53,53',53″)が変化するときには通知しない、というように構成された請求項６に記載のサポートノード。
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