JP3987530B2 - パケットデータ提供ノードの負荷平衡および耐障害性のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願への参照
本発明は２００２年６月１３日出願の米国特許出願第１０／１７０，８００号への優先権を主張すると共に、その全てを参照によりここに組み込む。

技術分野
本発明は、移動インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークにおける通信に関する。さらに詳しくは、パケットデータ提供ノードの負荷平衡と、耐障害性を有するパケットデータ提供ノードの冗長性とに関する。

背景技術
公衆パケット交換ネットワークは、移動通信装置（移動ノード）間においてトラフィックを搬送するために使用する。移動通信装置は、例えば移動ホストやルータであり、その接続点がネットワークからネットワークへと変化する。移動ＩＰデータネットワーク構築の基本は、当業者に公知であり、幾つかの刊行物に説明がある。例えば、リクエストフォーコメンツ（ＲＦＣ）文書ＲＦＣ２００２（１９９６）（以降「ＲＦＣ２００２」）があり、その詳細情報はインターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ）のｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇから入手可能である。この文書は、移動ＩＰデータネットワーク構築の当業者に公知である。また、移動ＩＰデータネットワーク構築に実際使用する装置も公知である。

移動ＩＰ通信ネットワークにおいて、移動ノードがＩＰネットワーク上の相手先ホストと通信する場合、２つの装置を使用する。「外部エージェント」と「ホームエージェント」である。この種の通信を記述した移動ＩＰネットワークの一例は、米国特許出願第０９／３５４，６５９号「複数装置間に分散したホームエージェントおよび／または外部エージェント機能を有する移動インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク構築」であり、その全てを参照によりここに組み込む。一般に外部エージェント機能は、移動ノードが訪れるネットワークのルータに組み込む。外部エージェントは、ホームエージェントに登録されている移動ノードに対し、ルーティングサービスを提供する。例えば外部エージェントは、移動ノードのホームエージェントが移動ノードに渡したデータグラムを転送し配信する。

ホームエージェントは一般に、移動ノードのホームネットワーク上のルータに組み込む。ホームエージェントは、移動ノードに関する現在地情報を維持する。１以上のホームエージェントが同時に複数の移動ノードの呼を扱っている場合、これらホームエージェントは基本的に仮想プライベートネットワークサービスと同等のサービスを提供している。各移動ノードは一般に、個別のホームネットワークに関連付ける。そのホームネットワークからホームエージェントを経由して外部エージェントおよび当該移動ノードへの経路は、その移動ノードに関する仮想プライベートネットワークのようなものである。

移動ＩＰは、移動ノード（移動実体）と外部エージェントとの間にリンクレイヤ接続性を必要とする。しかしながら幾つかのシステムにおいて、移動ノードからのリンクレイヤは、外部エージェントから遠い点において終了することがある。このようなネットワークは、一般に第３世代無線ネットワークと呼ぶ。図１は第３世代無線ネットワークが代表的に使用するネットワーク構成を示すブロック図である。図１を参照すると、移動ノード１０は３つの装置によってＩＰネットワーク３０上の相手先ホスト３４と通信する。すなわち無線ネットワークノード１６と、パケットデータ提供ノード１８と、ホームエージェントノード２４とである。移動ノード１０の物理レイヤは無線ネットワークノード１６で終了し、外部エージェントの機能がパケットデータ提供ノード１８に存在する。一般に無線ネットワークノード１６は、移動ノード１０とパケットデータ提供ノード１８との間で、リンクレイヤプロトコルデータを転送する。そしてパケットデータ提供ノード１８は、移動ノード１０へのリンクレイヤを確立し、維持し、終了する。例えば移動ノード１０は、無線アクセスネットワーク上の通信リンクを経由し、無線ネットワークノード１６にリンクできる。

パケットデータ提供ノード１８は、移動ノード１０がホームエージェント２４に登録されている間、移動ノード１０に対してルーティングサービスを提供する。パケットデータ提供ノード１８は、ホームエージェントノード２４からＩＰネットワーク２０を経由して移動ノード１０へ渡されるデータグラムを通過させ配信する。パケットデータ提供ノード１８とホームエージェントノード２４との間で交換する通信トラフィックは、データトラフィックと制御トラフィックとを含む。制御トラフィックは、登録要求または登録回答メッセージを含む。制御トラフィックおよびデータトラフィックは、パケットデータ提供ノード１８を経由して送り、移動ノード１０において終了する。相手先ホスト３４は、例えばＩＰネットワーク２０、３０等の適当数のネットワークによってホームネットワーク２６に接続でき、あるいはホームネットワーク２６に直接存在しても良い。あるいは相手先ホスト３４は、他の種類のパケット交換ネットワークによってホームネットワークに接続しても良い。

ホームエージェント２４は、移動ノードのホームネットワーク２６上のルータに実現してもよい。ホームエージェント２４は、移動端末１０に関する現在地情報データを維持する。例えば、外部エージェントアドレス、移動ノード１０のネットワークアクセス識別子（ＮＡＩ）、移動ホームアドレス、ホームエージェントと移動ノード１０間で共有する秘密キー等を維持する。ホームエージェントは、相手先ホスト３４からパケットデータ提供ノード１８へデータを渡すと共に、その反対方向における同様のトンネリングサービスを提供する。レイヤ２トンネリングプロトコル（Ｌ２ＴＰ）等の２地点間トンネルに関する詳しい情報は、ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇにおいて利用可能なＲＦＣ２６６１を参照できる。

ホームエージェント２４は、一般に２つの異なるタスクを移動ノード１０に対して実行する。第１に、ホームエージェント２４は、登録および認証処理を実行し、移動ノード１０がホームネットワーク２６へのアクセスを許可されているか否かを決定する。これは例えば、移動実体の一意の連続番号ＮＡＩや製造番号を使っての移動実体の識別、パスワード認証、移動実体のアカウントの有効性および支払い状況のチェックを含む。ホームエージェントの登録および認証機能は、第２装置と関連してまたはその補助により実行してもよい。第２装置は例えば、遠隔認証ダイヤルインユーザサービス（ＲＡＤＩＵＳ）サーバ等の認証・許可・課金（ＡＡＡ）サーバである。ＲＡＤＩＵＳサーバに関する詳しい情報は、ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇから入手可能なＲＦＣ−２１３８を参照できる。当業者に明らかな通り、前記登録処理は、パケットデータ提供ノード１８から登録要求メッセージを受け取って処理し、パケットデータ提供ノード１８へ登録回答メッセージを送ることを含む。

パケットデータ提供ノード１８は、移動ノード１０のために４つの異なるタスクを実行する。パケットデータ提供ノード１８は、移動ノード１０のために、登録およびセッション制御を行う。これは、ホームエージェント２４へ登録要求メッセージを送り、ホームエージェント２４から受け取る登録回答メッセージを処理することを含む。さらにパケットデータ提供ノード１８は、相手先ホスト３４への送信においてホームエージェント２４へデータパケットを送る時、および移動ノード１０への配信においてホームエージェント２４からのデータを通過させる時、トンネリングの責任を持つ。さらにパケットデータ提供ノード１８は、移動ノード１０に関し、認証、許可、課金サービスを提供する。パケットデータ提供ノード１８は、ＲＡＤＩＵＳサーバ等の認証、許可、課金サーバと関連してあるいはその補助によって認証、許可、課金機能を実行しても良い。またパケットデータ提供ノード１８は、Ｐｉ／ＦＡインタフェースを提供できる。このインタフェースは、ＡＡＡサーバ、移動交換センタ（ＭＳＣ）、またはホームエージェントへのおよびそれらからの信号／データインタフェースである。

無線通信リンクを介して無線ネットワークノード１６へ呼設定指示を送ることにより移動ノード１０が無線ネットワークノード１６と通信セッションを開始すると、無線ネットワークノード１６は、パケットデータ提供ノード１８に対し、登録処理を開始する。一般に無線ネットワークノード１６は、移動ノード１０にサービスを提供する複数のパケットデータ提供ノードと関係する。従来例において、無線ネットワークノード１６は、新しい通信セッションを提供すべく構成したパケットデータ提供ノードのいずれについても、その状態情報を持っていない。このため無線ネットワークノード１６は、移動ノード１０用の登録処理を開始する時、移動ノード１０用のパケットデータ提供ノードを無作為に選択する。このようなシステムの場合、無線ネットワークノードが使用可能なパケットデータ提供ノードの幾つかは急速に過負荷になり、他はほとんど使われない。さらに、無線ネットワークノード１６が登録要求を送る先の連続したパケットデータ提供ノードが過負荷になると、かかるパケットデータ提供ノードは無線ネットワークノード１６からの登録要求を拒否することになる。その結果、移動ノード１０に対するサービス遅延が発生する。

移動ノードからのユーザセッションの負荷平衡は重要な能力である。ユーザセッションの負荷平衡に使用可能な既存方法は幾つかある。一般に無線ネットワークノードは多数のパケットデータ提供ノードのＩＰアドレスを用いてプログラムする。そして無線ネットワークノードは、そのうちの１つを選択し、移動ノードからの入りセッションを扱う。１従来方法は、無線ネットワークノードにパケット制御機能を含める。この機能は、例えば移動ノードの国際電話加入者インタフェース（電話番号等）に基づき、ハッシュ値を計算する。計算したハッシュ値を使用して、パケットデータ提供ノードのＩＰアドレスを選択する。この方法の欠点は、そのアルゴリズムが各パケットデータ提供ノードの現在負荷を考慮しないことである。

他の従来方法は、パケット制御機能において総当たり機構を使用し、パケットデータ提供ノードを選択する。このような例において、パケット制御機能は、そのリスト中における次のパケットデータ提供ノードに各後続到着セッションを割り当て、最後のパケットデータ提供ノードに到達したら、最初のパケットデータ提供ノードに戻る。この総当たり機構は、パケットデータ提供ノード間に呼を分配するが、例えば各パケットデータ提供ノードへ送る呼セッションの種類を考慮しない。

さらに他の従来例は、外部の外部エージェント制御ノードが、例えばパケットデータ提供ノードのメモリ使用率あるいは処理能力使用率に基づき、パケットデータ提供ノードを選択する。外部エージェント制御ノードの機能は、米国特許出願第０９／８８１，６４９号「移動インターネットプロトコルネットワークにおける外部エージェント選択を管理するシステムおよび方法」に説明があり、その全てを参照によりここに組み込む。外部エージェント制御ノードは、パケットデータ提供ノードの選択において負荷平衡機構を提供するが、その構成には幾つかの制限がある。第１に、複数の冗長外部エージェント制御ノードは、現在のパケット制御機能選択アルゴリズムでは簡単に支援できない。第２に、外部エージェント制御ノードは、システム構成に追加の構成要素を必要とし、ＰＤＳＮが破壊したり利用不能になった場合、ユーザセッションを保存できない。

このため、移動ＩＰネットワークにおいて、パケットデータ提供ノードやホームエージェント等の提供ノードを選択するための改良システムおよび方法が求められている。

発明の概要
パケットデータ提供ノードの負荷平衡および耐障害機能用冗長性のためのシステムおよび方法を開発する。

本発明の一例方法は、複数のパケットデータ提供ノードと少なくとも１つのシステムマネージャとから成るアクセスノードを提供し、前記アクセスノードの第１パケットデータ提供ノードにおいて、当該第１パケットデータ提供ノードと移動ノードとの間に通信セッションを確立するための登録要求を無線ノードから受け取り、前記第１パケットデータ提供ノードは前記登録要求に応じられないことを決定し、それに応じて前記第１パケットデータ提供ノードから前記アクセスノードの前記システムマネージャへパケットデータ提供ノード選択要求を送ることを含む。さらに本例方法は、前記システムマネージャにおいて第２パケットデータ提供ノードを決定し、前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスを含むパケットデータ提供ノード選択回答メッセージを前記システムマネージャにおいて作成し、前記第１パケットデータ提供ノードへ前記パケットデータ提供ノード選択回答を送ることを含む。さらに本例方法は、前記第１パケットデータ提供ノードにおいて前記パケットデータ提供ノード選択回答メッセージを受け取り、前記第１パケットデータ提供ノードから前記無線ノードへ登録拒否と前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスとを含む登録回答メッセージを送ることを含む。さらに本例方法は、前記移動ノードと前記第２パケットデータ提供ノードとの間に通信セッションを確立することを含む。

パケットデータ提供ノード冗長を提供するための１方法は、複数のパケットデータ提供ノードと少なくとも１つのシステムマネージャとを有するアクセスノードを提供し、少なくとも１つのパケットデータ提供ノードにパートナパケットデータ提供ノードを割り当て、前記少なくとも１つのシステムマネージャと前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードとの間に監視機構を確立し、前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードの稼働している１つの故障を検出することを含む。さらに本方法は、前記システムマネージャにおいて前記故障したパケットデータ提供ノードのパートナパケットデータ提供ノードを決定し、前記故障したパケットデータ提供ノードから前記パートナパケットデータ提供ノードへ通信セッションを切り換えることを含む。

本発明の前記およびその他態様および利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細説明を読むことにより、当業者に明らかとなろう。

好ましい実施の形態の詳細な説明
図２は、ネットワークシステム２００の実施例を示す機能ブロック図である。このシステムは、本発明において、移動ＩＰネットワークにおける移動ノードについて外部エージェントとホームエージェントとを選択するために適している。本構成および以下に説明するその他構成および処理は、例示として示すに過ぎず、その他構成および要素（例えばインタフェース、機能、要素順序等）を使用することも可能であり、幾つかの要素を省略することも可能である。また多くの通信分野におけるごとく、ここに説明する多くの要素は機能的実体であり、個別の要素としてあるいは他との関連において、あらゆる適切な組み合わせまたは配置において実現できる。これは当業者に明らかである。

図２に示すシステム２００は、移動ノード２０２と、基地局制御装置２０４と、無線ノード２０６と、アクセスノード２０８および２２４と、ＩＰネットワーク２１０と、外部認証・許可・課金（ＦＡＡＡ）サーバ２１４と、ホーム認証・許可・課金（ＨＡＡＡ）サーバ２１６と、相手先ホスト２１２とを含む。移動ノード２０２は、適切ないかなる形態でも良い。例えば、電話、ラップトップコンピュータ、ファックス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）等である。単一の移動ノードのみを図示しているが、複数の移動ノードが存在しても構わない。

移動ノード２０２は、基地局（図示せず）を経由して基地局制御装置２０４に接続する。基地局制御装置２０４は、ＣＤＭＡ無線ネットワーク等の無線ネットワーク上に存在しても良い。基地局制御装置２０４は、無線ノード２０６に接続する。無線ノード２０６は、パケット制御機能（ＰＣＦ）を含むことができる。この機能は、新しい入りユーザ通信セッションのためにＰＤＳＮを選択する。例えばＰＣＦは、１以上のＰＤＳＮのＩＰアドレスをあらかじめプログラムできる。

無線ノード２０６は、アクセスノード２０８と通信する。アクセスノード２０８は、マルチサービスアクセスプラットフォームであり、移動ノードにデータサービスを提供する。１実施例において、アクセスノード２０８は複数のＰＤＳＮを含み、そのうちの２つを図２においてはＰＤＳＮ２１８およびＰＤＳＮ２２０として示す。ＰＤＳＮ２１８および２２０は、システムマネージャ２２２と通信する。システムマネージャ２２２は、後述するような幾つかの機能を有し、各ＰＤＳＮから負荷／状態情報を受け取り、移動ノードへのＰＤＳＮ割り当てを決定する。あるいは詳細を後述するように、システムマネージャ２２２は分散負荷データベースを支援する。

さらにアクセスノード２０８は、アクセスノード２２４と通信する。アクセスノード２２４は複数のＨＡを含み、図２においてその内の２つをＨＡ２２６およびＨＡ２２８として示す。ＨＡ２２６およびＨＡ２２８は、システムマネージャ２３０と通信する。図２は２つのアクセスノードを示し、アクセスノード２０８はＰＤＳＮカードを含み、アクセスノード２２４はＨＡカードを含む。しかしながらこのネットワーク構成は、ＰＤＳＮとＨＡとの組み合わせを有した単一アクセスノードを含んでも良い。

ＰＤＳＮ２１８は、移動ノード２０２からのポイントツーポイントプロトコル（ＰＰＰ）セッションの終了点である。ＰＤＳＮ２１８は、ＰＰＰパケットを組み立ておよび分解し、ＩＰパケットを取得し、それをアクセスノード２２４のＨＡ２２６あるいはＨＡ２２８等のＨＡへ送る。アクセスノード２０８および２２４は、さらにＦＡＡＡ２１４およびＨＡＡＡ２１６とそれぞれ接続する。ＦＡＡＡ２１４は、ＰＤＳＮにログオンした移動ユーザを認証し、ユーザに対してＰＤＳＮへの特定構成オプションを提供し、あるいは移動ＩＰ登録中において経路情報を提供する。アクセスノード２０８は、さらにＩＰネットワーク２１０に接続し、このネットワークは相手先ホスト２１２に接続する。

ＦＡＡＡ２１４は、ネットワークサービスプロバイダの領域においてＨＡＡＡ２１６のプロキシとして活動できる。これはＰＤＳＮがＨＡＡＡ２１６と直接通信できないからである。ＨＡＡＡ２１６は一般に、移動ノードのホームネットワークに位置している。このような実施例において、ＦＡＡＡ２１４は、ＰＤＳＮ２１８から認証要求を受け取ると、その要求をＨＡＡＡ２１６へ送る。ＨＡＡＡ２１６は、ＦＡＡＡ２１４へ認証回答を送る。ＦＡＡＡ２１４はそれをＰＤＳＮ２１８へ送る。ＦＡＡＡ２１４とＨＡＡＡ２１６間には共有秘密が存在し、これによって両者間のメッセージを認証する。

ＨＡＡＡ２１６とアクセスノード２２４は、移動ノード２０２のホームネットワーク内に存在しても良い。ＨＡＡＡ２１６は、ホームネットワークにおいて移動ノード登録要求を認証できる。ＨＡＡＡ２１６は、呼セッションを設定するための担当ＨＡ構成パラメータを提供できる。例えば構成パラメータは、安全レベル、ディフサーブタイプ、または逆トンネリングパラメータを含む。またＨＡＡＡ２１６は、移動ノード２０２に代わり、ＦＡＡＡ２１４からの要求を認証できる。ＦＡＡＡ２１４はＨＡＡＡ２１６へ要求を送り、ＨＡＡＡ２１６はその要求を認証しＦＡＡＡ２１４へ回答を返し、ＦＡＡＡ２１４はＰＤＳＮ２１８へそれを送る。

図３は、アクセスノード２０８の実施例を示すブロック図３００である。図３に示すアクセスノード２０８および２２４は、単一ラック３５０内に構成できる。このラックは、制御シェルフ３０２と２つのデータシェルフ３０４および３０６の３つのシェルフから成る。制御シェルフ３０２は、複数のカード（０〜Ｎ）から成る。これらの詳細は図面を参照して後述する。制御シェルフ３０２は、ネットワーク管理インタフェース３０８を経由してネットワーク管理システムに接続できる。これによりシステム管理者は、システム要求に応じてアクセスノード２０８および２２４を構成できる。さらに制御シェルフ３０２は、ネットワーク３１６へのインタフェース３１０を含む。１実施例において、ネットワーク３１６は、例えばＣＤＭＡネットワーク、ＰＳＴＮ／ＴＤＭ、ＡＴＭネットワーク、またはインターネット等のデータネットワークである。しかしながら別のネットワークを使っても良い。１実施例において、制御シェルフ内の各カードは、２ポートを含むことができる。例えば２つのギガビットイーサネットポートを含み、ネットワーク３１６との通信に使用できる。

さらに図３のアクセスノード２０８および／または２２４は、２つのデータシェルフ３０４および３０６を含む。各データシェルフは複数のカード（０〜Ｎ）を有する。これらの詳細は図を参照しながら後述する。データシェルフ３０４および３０６は、ネットワーク３１６とのインタフェース３１２および３１４を含む。図３は、外部インタフェースの幾つかを示すに過ぎず、シェルフ間の接続は示していない。また本発明は、３つのシェルフを含んだ単一ラックに限定するものではなく、より多くのシェルフを単一ラックに追加しても良い。

アクセスノード２０８または２２４は、複数のラックに分散しても良い。かかる構成の場合、１制御シェルフは、複数のラックに分散した多数のデータシェルフを制御できる。図４は、アクセスノード２０８の分散ネットワーク構成４００を示すブロック図である。図３に示すラック３５０に加え、アクセスノード２０８は第２ラック４５０をさらに含む。第２ラック４５０は、３つのデータシェルフ４０２，４０４，４０６を含む。これらデータシェルフは、インタフェース４０８，４１０，４１２を介してネットワーク３１６と通信すると共に、インタフェース４１４，４１６，４１８を介してネットワーク３１６と通信する。本発明は２つのラックに限定するものではなく、２以上のラックを使用することもできる。

図５は、１実施例に基づく制御シェルフ５００を示すブロック図である。図５に示す制御シェルフ５００は、１８個のカードスロットを含む。しかしながら、制御シェルフはかかる構成に限定するものではない。幾つかのスロットは未使用でも構わず、カードを挿入しなくても構わない。より少ないカードスロットを持つこともできる。１実施例において、制御シェルフ５００の全構成要素は、１対１冗長等の冗長を有し、耐障害性を持つ。制御シェルフ５００の各構成要素は、稼働カードと待機カードとを含むことができる。稼働カードが故障した場合、待機カードがその故障を検出し、稼働カードの役割を引き取る。この実施例の詳細を説明する。

制御シェルフ５００は、２つのシェルフ制御器５０２と５０４を含む。各シェルフ制御器は、専用ハードウエアで支持する。この専用ハードウエアは、シェルフ５００の左端スロットに位置する高さ半分のカード形状である。さらに制御シェルフ５００は、２つのスイッチ出口モジュール５０６および５０８と、２つのシステムマネージャ５１０および５１２と、ＰＤＳＮ／ＨＡカードとして示す複数のアプリケーションカード５１４〜５３６とを含む。本実施例は、ＰＤＳＮまたはＨＡカードだけを含む制御シェルフに限定するものではない。例えば制御シェルフ５００は、ＰＤＳＮカードおよびＨＡカードの組み合わせを含んでも良い。

１実施例において、シェルフ制御器５０２は主シェルフ制御器とし、シェルフ制御器５０４はバックアップシェルフ制御器とできる。各シェルフ制御器は、多層（Ｌ２／Ｌ３）スイッチを含む。これを使用して、シェルフ制御器をそのシェルフ内の各カードスロットに接続する。さらに各シェルフ制御器は、各スロットへの個別バスすなわちシステム制御バスを有する。このバスは以下において管理バスとも呼ぶ。このバスを使用することにより、単一プラットフォームにおいて、管理、信号、経路等のカード内およびカード間制御通信を提供する。１実施例において、例えばＰＤＳＮカードは、１以上のシステムマネージャカードまたは他のＰＤＳＮカードとの通信にシステム制御バスを使用する。かかる実施例において、ＰＤＳＮからのデータは、システム制御バスおよび１以上のシェルフ制御器カードを経由し、宛先へ送る。宛先とは、例えば１以上のシステムマネージャカードまたはＰＤＳＮカードである。同様にシステムマネージャカードは、システム制御バスを経由して１以上のＰＤＳＮカードへ負荷情報データ等のデータを通信できる。かかる実施例において、システムマネージャカードからのデータは、システム制御バスおよびシェルフ制御器カードを経由して宛先へ送る。ＨＡもシステム制御バスを使用することにより、シェルフ内のシステム制御器カードや他のカードと通信できる。

シェルフ制御器５０２および５０４は、シェルフ内ハードウエア構成の管理およびハードウエア管理を行う。例えばシェルフ制御器は、シェルフ識別子およびシェルフ連続番号を読み出し、それを利用して内部アドレスを割り当て、システム管理者が特定カード位置と構成とを正確に関連付けできるようにする。さらにシェルフ制御器５０２および５０４は、シェルフ内の他のカードおよび電源の存在検出を行う形で物理的監視を提供する。

シェルフ制御器５０２および５０４は、例えば電源、冷却ファン、電源内の温度センサの状態をチェックできる。さらにシェルフ制御器５０２および５０４は、シェルフ５００内の電源管理を行うこともできる。これは、各カードの電流要求と電源の利用可能電流とを評価することによって行う。シェルフ制御器５０２および５０４は、例えば１００Ｍｂｐｓあるいはそれ以上高速のイーサネットインタフェース５４２を介してシェルフ５００内の全カードと通信できる。

スイッチ出口モジュール５０６および５０８は、高速ポイントツーポイントスイッチ（Ｌ２／Ｌ３）として構成できる。これは、システムマネージャおよびＰＤＳＮ／ＨＡ等のスロット内の全カードがギガビットリンク上で互いに通信することを可能にする。スイッチ出口モジュール５０６および５０８は、スイッチネットワークインタフェース５３８および５４０を使用してネットワークとの通信を行う。

さらに制御シェルフ５００は、システムマネージャ５１０および５１２を含む。これらは、既存のあるいは最近開発された管理プロトコルのいずれを使用しても構わない。例えば、シンプルネットワーク管理プロトコルを使用し、単一点から複数のシェルフを管理する。これらシステムマネージャ５１０および５１２は、例えばＳＮＭＰを使って定期的に各カードをチェックすることにより、システム内の全カードの統計情報および状態情報を維持できる。１実施例において、システムマネージャ５１０および５１２は、各ＰＤＳＮカードまたはＨＡカードに関する負荷情報を維持し、ＰＤＳＮ／ＨＡ選択の負荷平衡を行う。これは、入りセッションの種類、各ＰＤＳＮにおいて利用可能なメモリ、ユーザに関連したサービスプロファイル等に基づいて行う。これら実施例の詳細は後述する。システムマネージャ５１０および５１２は、インタフェース５４４および５４６を介して各カードと通信できる。さらに各ＰＤＳＮカードまたはＨＡカードは、図５に示すネットワークインタフェース５４８〜５７０を有する。

図６は、１実施例に基づくデータシェルフ６００を示すブロック図である。データシェルフ６００は、シェルフ制御器６０２および６０４を含む。これらシェルフ制御器は、インタフェース６４２を介してシェルフ６００内の全カードと通信する。データシェルフ６００は、スイッチネットワークインタフェース６３８および６４０を介して通信する２つのスイッチ出口モジュール６０６および６０８と、インタフェース６４４〜６７０を介して通信するＰＤＳＮまたはＨＡ６１０〜６３６とをさらに含む。図５と同様、データシェルフ６００はＰＤＳＮまたはＨＡのみを含むものに限定しない。データシェルフ６００は、ＰＤＳＮカードおよびＨＡカードの組み合わせを含んでも良い。

図７は、シェルフ構成７００を示すブロック図である。この構成は、シェルフ内のピアモジュール間のデータプレーン接続性、およびシェルフ制御器およびシステムマネージャとのバックプレーン接続性を示す。

シェルフ構成７００は、一例として３つのアプリケーションモジュール７０２，７０４，７０６を有する。これらアプリケーションモジュール７０２〜７０６は、それぞれネットワークインタフェース７１０，７１８，７２６と、連係機能（ＩＷＦ）７１２，７２０，７２８と、管理および制御インタフェース７０８，７１６，７２４と、パケット処理／送出モジュール７１４，７２２，７３０とを含む。アプリケーションモジュール７０２〜７０６は、ＰＤＳＮモジュールまたはＨＡモジュールでも良い。

ネットワークインタフェース７１０，７１８，７２６は、例えばＰＳＴＮ、無線ネットワーク、またはデータネットワーク等のネットワークとのインタフェースを提供する。管理および制御インタフェース７０８，７１６，７２４は、ＳＮＭＰネットワーク、セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）ネットワーク、Ｈ．３２３ネットワーク、または既存あるいは最近開発された信号ネットワークとのインタフェースを提供する。管理および制御インタフェースは、システム制御バス７３４（または管理バス）を介してシェルフ制御器モジュール７３６および７３８と通信する。これらモジュールは、図５に示す制御シェルフ５００等の制御シェルフへ管理および制御メッセージを送信する。

システム制御バス７３４は、単一プラットフォーム内における管理、信号、経路通信等のカード内またはカード間制御を提供する。１実施例において、システム制御バス７３４は、交換高速イーサネット（１００Ｍｂｐｓ）システム制御バスとして実現できる。このバスは、物理的に分離した専用埋め込みネットワークを提供し、プラットフォームの管理および制御機能を支援する。システム制御バス７３４は、シェルフ７００内の２つのシェルフ制御器モジュールの各々から始まり、ピアシェルフ制御スロットを含む各スロットに至る。例えば各シェルフ制御器は、１つの双方向１００ベースＴ−ＴＸイーサネットリンクを介し、シェルフ内の全スイッチ出口モジュールおよびアプリケーションモジュールに接続できる。さらに２つのシェルフ制御器モジュールは、１つの双方向１００ベースＴ−ＴＸイーサネットリンクを介して接続できる。１実施例において、各接続は、１００ベースＴ−ＴＸイーサネットを搬送する差動トレースのペアとして構成できる。かかる実施例において、各システム制御バスリンクは、１ペアのＴＸと１ペアのＲＸ高速イーサネットリンクとを含む４ワイヤインタフェースで構成できる。しかしながら、他の種類のリンクを使用することも可能である。

図８は、１実施例に基づくシステム制御バス７３４の物理的相互接続例を示す。図８に示すように、システム制御バス７３４は、２つのシェルフ制御器８０６および８０８を相互接続し、各スイッチ出口モジュール８０２および８０４に接続し、ＰＤＳＮまたはＨＡカードを収容した各アプリケーションスロット等の各アプリケーションカード８１０〜８３６の各々に接続する。

図７に戻り、各アプリケーションカードおよびシェルフ制御器は、媒体データバス７３２（以下においてはスイッチ機構とも呼ぶ）に接続する。媒体データバス７３２は、単一シェルフ内においてＩＰパケットトラフィックを分配する。媒体データバス７３２は、スター構成で実現しても良い。このスター構成は、各スイッチ出口スロットから始まり、主バックプレーン上の全スロットに至る。全スロットとは、ピアスイッチ出口スロットと２つのシェルフ制御スロットとを含む。１実施例において、交換スターバスは、各差動ペアが信頼性を持ってギガビット秒範囲における送信を可能にする。ギガビット秒範囲とは、例えば１．２５Ｇｂｐｓ範囲、２．５Ｇｂｐｓ範囲、またはより高速／低速の範囲である。１実施例において、スイッチ出口スロットからの各媒体データバス接続は、２重（ＴＸ／ＲＸ）ポイントツーポイント差動ペア（すなわちスポーク）として構成できる。かかる実施例において、スポークは、ピアスイッチ出口スロットに２スポークあり、各アプリケーションモジュールスロットに２スポークあり、各１／２シェルフ制御スロットに１スポークあるように分配できる。

１実施例において、１以上のＰＤＳＮカードは、媒体データバス７３２を使用し、互いにあるいはシステムマネージャカードと通信できる。かかる実施例において、ＰＤＳＮカードの通信データは、媒体データバス７３２を経由し、１以上のスイッチ出口モジュールを介して宛先へ送信する。宛先とは、例えばシステムマネージャカードまたはＰＤＳＮカードである。さらに各ＰＤＳＮカードは、媒体データバス７３２を使用することにより、ＦＡＡＡサーバ２１４に問い合わせを送信し、そこから許可回答を受け取ることができる。許可問い合わせを送る場合、ＰＤＳＮカードは、媒体データバス７３２およびスイッチ出口モジュールを介してそれをＦＡＡＡサーバ２１４へ送る。そしてＰＤＳＮカードは、ＦＡＡＡサーバ２１４からスイッチ出口モジュールおよび媒体データバスを介して許可回答を受け取る。各ＨＡカードも、媒体データバス７３２を使用し、ＨＡＡＡサーバ２１６へ許可情報を送り、そこから許可情報を受け取ることができる。さらにシステムマネージャカードおよび他のＨＡカードとの間でデータを通信できる。

図９は、１実施例に基づく媒体データバスの物理的相互接続を示すブロック図である。図９に示すように、スイッチ出口スロット８０２および８０４は、１００Ｍｂｐｓイーサネットリンク９０２を介して相互接続する。さらに各スイッチ出口スロットは、１００Ｍｂｐｓイーサネットリンク９０４〜９１０を介して各シェルフ制御器８０６および８０８と相互接続し、Ｇｂｐｓイーサネットリンク９１２〜９２６を介して各アプリケーションモジュールスロットと相互接続する。１実施例において、交換ギガビットイーサネット媒体データバスは、物理的に分離した専用埋め込みネットワークを提供し、各シェルフ内のカード間通信を支援する。

１実施例において、アクセスノード構成は、６シェルフから成る。この６シェルフは、１つの制御シェルフと５つのデータシェルフを含み、各データシェルフは制御シェルフと通信し、信号および管理情報等の制御情報を受け取る。図１０は、１実施例に基づくシェルフ間配線構成１０００を示すブロック図である。

図１０は、制御シェルフ１００２と５つのデータシェルフ１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４とを示す。制御シェルフ１００２は、シェルフ制御器１００８および１０１０に相互接続した２つのシステムマネージャ１０１２および１０１４を有する。１実施例において、各データシェルフは、２つのシェルフ制御器を含む。その内の１つは、バックアップ制御器として構成できる。特に図１０において、データシェルフ１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４は、シェルフ制御器１０２６と１０２８，１０３０と１０３２，１０３４と１０３６，１０３８と１０４０，１０４２と１０４４をそれぞれ含む。

各シェルフ制御器は、多層イーサネットスイッチを含む。このスイッチは、シェルフ内において管理通信基盤を提供する。さらに各シェルフ制御器は、２つの外部接続との単一スターバスインタフェースを提供し、各冗長システムマネージャが各シェルフ制御器に接続できるようにする。制御シェルフ１００２において、シェルフ制御器１００８および１０１０への経路は、バックプレーン上の制御プレーンインタフェースを介して構成できる。

多シェルフ構成において、すべてのシェルフ間接続は、制御シェルフ１００２内に物理的に位置するシステムマネージャ１０１２および１０１４を介して、データシェルフ１０１６〜１０２４内のシェルフ制御器１０２６〜１０４４まで行う。シェルフ制御器は、そのシェルフ内のアプリケーションカードへの物理的接続を確立する。その一例は、図１０の制御シェルフ１００２に示す通りである。ここでシェルフ制御器１００８と１０１０は、アプリケーションモジュール１００４と１００６として示す多数のアプリケーションモジュールと相互接続する。

図１０に示す各シェルフ制御器は、多層（Ｌ２／Ｌ３）スイッチを含む。このスイッチは例えばＩＥＥＥ８０２．１ｐ／Ｑ対応スイッチであり、２４個の１０／１００ポートと２個のギガビットイーサネットポートとを含む。１実施例において、各シェルフ制御器は、ブロードコムＢＣＭ５６００シリーズストラタスイッチを含むことができる。他のスイッチを使用しても構わない。他図を参照して説明したように、各シェルフ制御器は、シェルフ内の各スロットまで、物理的に分離した管理バス、すなわちシステム制御バスを有する。さらにシェルフ内の２つのシェルフ制御器は、２重１０／１００Ｍｂｐｓリンクによって相互接続している。

図１０に示すシェルフ間通信構成は、ネットワーク管理およびキャリア信号伝達に使用する。スイッチ出口モジュール（図１０に示さず）も、２つの外部ギガビットリンクを提供し、それを無線システムで使用することにより複数シェルフを接続できる。さらに図１０および既に説明した図の実施例において、制御シェルフ機能は単一の所定シェルフに存在し、管理および動作の整合を図る。しかしながら、制御シェルフ機能は、多数のシェルフに分散しても良い。

１実施例において、図２に示した無線ノード２０６上のＰＣＦは、新しい通信セッションをアクセスノード２０８のＰＤＳＮへ送ることができる。そして全ＰＤＳＮは、図５に示したシステムマネージャ５１０または５１２等のシステムマネージャへ負荷情報を定期的に送ることができる。システムマネージャはペアで配置し、一方のシステムマネージャカードが他方のバックアップとして働くようにする。かかる実施例において、主システムマネージャは、ＰＤＳＮから負荷情報を受け取ると、その負荷情報をバックアップパートナへ渡す。主システムマネージャがソフトウエア障害またはハードウエア障害を起こすと、バックアップシステムマネージャはその障害を検出し、主システムマネージャの機能を引き取ることができる。

システムマネージャは、アクセスノード２０８内の各シェルフにおける全カードに関し、統計情報および状態情報を維持する。さらに各システムマネージャは、当該システムマネージャが管理するＰＤＳＮＩＰアドレスによってプログラムし、各ＰＤＳＮＩＰアドレスは対応ＰＤＳＮの所定セットの特性にマップする。例えば、システムマネージャは、セッションタイプ、セッションビットレート、あるいはグループ内の各ＰＤＳＮが扱えるセッション数に基づき、ＰＤＳＮをグループ化する。さらに、アクセスノード２０８の通常動作中、システムマネージャは、各ＰＤＳＮ、ＨＡ、および当該アクセスノードが扱う各移動端末に関する動的データベースを構築できる。

１実施例において、ＰＤＳＮプロファイルまたはＨＡプロファイルは、ＰＤＳＮＩＰアドレスまたはＨＡＩＰアドレスを使用し、ＰＤＳＮまたはＨＡを定義できる。さらに各プロファイルは、セッションタイプ、セッションビットレート、または各ＰＤＳＮまたはＨＡが扱えるセッション数を定義できる。さらに各ＰＤＳＮおよびＨＡプロファイルは、各ＰＤＳＮおよびＨＡの状態と、ＰＤＳＮおよびＨＡの負荷情報とを含むことができる。例えば、多くのパラメータの内、ＰＤＳＮまたはＨＡが動作しているかいないかの状態や、ＰＤＳＮまたはＨＡが主ＰＤＳＮ／ＨＡであるのかまたはバックアップＰＤＳＮ／ＨＡであるのかを定義する状態を定義できる。各ＰＤＳＮまたはＨＡの状態情報に加え、プロファイルはパートナＰＤＳＮまたはＨＡのＩＰアドレスを定義できる。

１実施例において、各ＰＤＳＮおよびＨＡは、主システムマネージャへ負荷情報を定期的に送るべく構成しても良い。この場合、主システムマネージャは、受け取った負荷情報をバックアップシステムマネージャへ提供する。この負荷情報は、ＣＰＵ負荷、メモリ負荷、有効セッション数、扱っているセッションのタイプ等のパラメータを含むことができる。例えばＰＤＳＮプロファイルは、ＩＰｓｅｃが特定セッション用にネゴシエーションされたか、およびそのセッションに使われているＰＰＰ圧縮の種類を定義できる。しかしながら、セッションタイプを定義するための他の基準を用いることも可能である。１実施例において、システム運用者は、アクセスノード２０８内の他のＰＤＳＮの負荷構成をダウンロードすることが可能であり、それによって特別セッションタイプのユーザに対し、より良いサービスおよび接続性を提供できる。

１実施例において、システムマネージャは、アクセスノードに関連するＰＤＳＮまはたＨＡの１つが扱っているあるいは扱っていた移動ノードについて、移動ユーザ情報記録を含むことができる。例えば、各移動ユーザ情報記録は、移動電話番号（ＩＭＳＩ）と、移動接続識別子（ＭＮ−ＩＤ）と、ＮＡＩで索引付けした１以上の移動セッション等を移動ユーザに関連付けできる。さらに各移動ユーザ情報記録は、移動ユーザを扱った最後のＰＤＳＮのＰＤＳＮＩＰアドレスと、移動セッション状態（例えば稼働中または不使用中）と、移動セッションのＦＡＡＡプロファイル等の移動プロファイル等を含むことができる。

１実施例において、アクセスノード２０８内のＰＤＳＮおよびＨＡは、鼓動機構を使用してシステムマネージャへ利用可能性および負荷情報を送ることができる。図１１は、ＨＡまたはＰＤＳＮ等のアプリケーションモジュールの起動処理例を示す。図１１は、ＰＤＳＮおよびＨＡの起動処理を示す。簡単のため、単一のＰＤＳＮ／ＨＡブロックにおけるＰＤＳＮおよびＨＡを示している。しかしながら、１実施例に基づくアクセスノード２０８において、ＨＡおよびＰＤＳＮは様々なアプリケーションモジュールに存在する。

ステップ１１０２において、ＰＤＳＮまたはＨＡ等のアプリケーションモジュールを始動し、主システムマネージャとの通信を開始する。これは、初期化メッセージをシステムマネージャへ送ることにより行う。ステップ１１０４において、システムマネージャはＨＡまたはＰＤＳＮを有効にする。これを行うためシステムマネージャは、物理的ＨＡまたはＰＤＳＮリストから当該ＨＡまたはＰＤＳＮを読み出す。有効化が成功すると、システムマネージャはステップ１１０６においてＨＡ／ＰＤＳＮへ初期化応答メッセージを送る。

ステップ１１０８において、システムマネージャは、このＨＡ／ＰＤＳＮの役割を選択する。１実施例において、役割割り当ては動的である。あるいはシステムマネージャは、役割割り当てファイルをあらかじめプログラムする。このファイルは、アクセスノード内のＰＤＳＮまたはＨＡ等の各カードの役割を定義し、冗長機構を確立する。例えば当該ＨＡ／ＰＤＳＮは、バックアップ用ＨＡ／ＰＤＳＮを有した主ＨＡ／ＰＤＳＮとして構成できる。またＨＡ／ＰＤＳＮは、稼働ＨＡ／ＰＤＳＮとできる。システムマネージャは、当該ＨＡ／ＰＤＳＮを他のＨＡ／ＰＤＳＮのバックアップ用とした場合、当該ＨＡ／ＰＤＳＮに待機役割を割り当て、所定の主ＨＡ／ＰＤＳＮの冗長ＨＡ／ＰＤＳＮとして働くようにする。様々な冗長機構の詳細は後述する。

ステップ１１１０において、システムマネージャは当該ＨＡ／ＰＤＳＮへ役割割り当てメッセージを送る。当該ＨＡ／ＰＤＳＮはシステムマネージャへ役割割り当て応答メッセージ１１１２を送る。ステップ１１１４において、システムマネージャは、当該ＨＡ／ＰＤＳＮが稼働中であることをマークし、ステップ１１１６において、鼓動タイマを始動する。１実施例において、鼓動タイマは、ある期間を識別する。その期間は、ＰＤＳＮ／ＨＡから次の鼓動メッセージを受け取るべき期間である。その期間の終了前に次の鼓動を受け取れない場合、システムマネージャは、ＰＤＳＮ／ＨＡが利用可能でないと決定する。あるいはシステムマネージャは、あるモジュールから２以上の鼓動を受け取れない場合、そのモジュールが利用できないことを決定できる。同様に、システムマネージャから鼓動を受け取れない場合、ＨＡ／ＰＤＳＮは主システムマネージャの障害を検出し、主システムマネージャとして動作を始める冗長システムマネージャへ後続の鼓動を送ることができる。

１実施例において、アクセスノード２０８内の全ＰＤＳＮおよびＨＡは、システムマネージャへ負荷情報を定期的に送る。これによりシステムマネージャは、全ＰＤＳＮおよびＨＡの負荷をシェルフ全体にわたって見ることができる。１実施例において、ＰＤＳＮまたはＨＡはシステムマネージャに対し、アクセスノード２０８内の全ＰＤＳＮまたはＨＡの負荷情報を含む統合負荷行列を提供するよう、定期的に要求できる。かかる実施例において、ＰＤＳＮ／ＨＡはシステムマネージャに対し、鼓動と共に負荷行列要求を送る。するとシステムマネージャはＰＤＳＮ／ＨＡに対し、鼓動応答と共に負荷行列を送る。これは図１１のステップ１１２０および１１２２に示す通りである。あるいはＰＤＳＮ／ＨＡモジュールは、ＩＰマルチキャストを使用して他のＰＤＳＮ／ＨＡから負荷情報を受け取ることもできる。この場合、各参加ＰＤＳＮ／ＨＡは、マルチキャストグループの一部であり、分散情報データベースを支援する。

１実施例において、ＰＤＳＮ／ＨＡは管理バス（すなわちシステム制御バス）を介してシステムマネージャと通信できる。あるいは媒体データバス（すなわちスイッチ構成）を介して制御メッセージを交換できる。

図１２は、メッセージ順序シナリオのブロック図であり、システムマネージャを使用したＰＤＳＮ選択方法を示す。このブロック図は、移動ノード（ＭＮ）と、無線ネットワークノード（ＲＮＮ）と、選択ＰＤＳＮと、ＰＤＳＮと、システムマネージャとを含む。図示のＰＤＳＮおよびシステムマネージャは、既に図面を参照して詳細を説明したアクセスノード２０８の一部である。移動ノードは、無線ネットワークノードのサービス領域内に入ると、ステップ１２０２において、無線ネットワークノードに対し、トラフィックチャネル（ＴＣＨ）設定を開始する。トラフィックチャネルが確立すると、無線ネットワークノード上のパケット制御機能（ＰＣＦ）は，ＰＤＳＮへ登録要求メッセージ１２０４を送る。１実施例において、ＰＣＦは、アクセスノード２０８のＰＤＳＮセットと共に構成できる。ＰＣＦは、内部選択機構に基づきＰＤＳＮを選択する。内部選択機構とは、例えば負荷平衡機構または総当たり機構である。

図１２に示す実施例において、ＰＤＳＮは、登録要求メッセージ１２０４を受け取った時、そのセッションを扱うことができない。ＰＤＳＮが新しいセッションを扱えない理由はたくさんある。ＰＤＳＮは、過負荷によりセッションの受け入れを拒否することもある。例えばＰＤＳＮは、閾値を定義することもできる。この閾値は、ＰＤＳＮが新しいセッションを拒否するまでに扱えるセッション数を示す。あるいはＰＤＳＮは、その容量を監視し、容量の所定パーセントを使用したら、新しいセッションの受け入れを拒否するように構成しても良い。さらにＰＤＳＮは、その機能的構成により新しいセッションを拒否することもできる。例えばＰＤＳＮは、圧縮または暗号を使用するセッション等、所定種類のセッションのみを受け入れるように構成できる。さらにＰＤＳＮは、登録要求を拒否するに当たり、必要データ速度またはセッションに関連した動作タイプに基づいても良い。例えば、ストリーミングデータ対実時間チャット等である。第１ＰＤＳＮは、新しいセッションを拒否しても、システム内の他のＰＤＳＮに比較し、最低負荷を持つ場合がある。このような場合、システムマネージャは、そのＰＤＳＮを新しいセッション用に選択できる。さらに別の実施例も可能である。ＰＤＳＮがシステムマネージャから負荷行列を受け取り、システムマネージャが各ＰＤＳＮの負荷レベルを特定することもできる。かかる実施例において、ＰＤＳＮは、そのＰＤＳＮの負荷が負荷行列にある他の１以上のＰＤＳＮの負荷よりも高い場合、入りセッションを拒否できる。

図１２の実施例において、システムマネージャは、代替ＰＤＳＮを決定する。すなわち、第１ＰＤＳＮはＰＤＳＮ選択要求メッセージ１２０６をシステムマネージャへ送る。ステップ１２０８において、システムマネージャは、選択規則に基づき新しいＰＤＳＮを選択する。この選択規則は、以前の記録選択規則、サービス種別規則、負荷平衡規則を含む。１実施例において、システムマネージャは、例えば負荷平衡規則等の１セットの規則のみを使用するように構成できるし、異なる選択規則の組み合わせを使用するように構成しても良い。例えばシステムマネージャは、１選択規則を使用して入りセッションを扱うＰＤＳＮのサブセットを決定し、他の規則を使用してその入りセッションを扱う１つのＰＤＳＮを選択しても良い。

前記した通り、システムマネージャは、以前の記録選択規則を適用して新しいＰＤＳＮを決定できる。かかる実施例において、システムマネージャは、移動ユーザの以前の登録記録を使用し、移動ノードの以前のセッションを扱ったＰＤＳＮを決定し選択する。１実施例において、各ＰＤＳＮは、呼設定が成功した時、移動ノードの登録記録を送るように構成できる。あるいはセッション情報は、負荷更新メッセージに含めても良い。このメッセージは、新しいセッション用のリソースを割り当てる際、各ＰＤＳＮからシステムマネージャへ送る。

１実施例において、システムマネージャは、ＰＤＳＮ選択行列情報を含む情報データベースを作成し管理できる。例えばそのデータベースは、基本行列に分割できる。この基本行列は、負荷分散と、宛先ベース課金等の付加価値サービス用データとに使用する。

前記基本データ行列を使用し、１セットのＰＤＳＮに呼フローを分散する。これは、ＰＤＳＮ毎のＣＰＵ使用率、メモリ使用率、または合計呼負荷（特定呼の詳細を考慮しない）に基づき行う。さらに情報データベースは、重み付けデータ行列に基づく次レベルの選択規則を含むことができる。特に、異なるセッション（呼）は、ＰＤＳＮ負荷に対しての影響が異なる。通信システムが進化し、より多くのユーザおよびサービスが追加されると、動作中の呼の合計数だけを使用してＰＤＳＮを選択することは不正確である。例えばＩＰｓｅｃを使用する仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）呼は、単純なＩＰ呼よりもＣＰＵ負荷を高める。あるいは宛先ベース課金の呼は、標準課金方法を使用する呼よりも多くのリソースを必要とする。このためＰＤＳＮ選択機構をさらに洗練させ、合計呼情報からより多くの呼関連情報を含む重み付け行列へと拡張する必要がある。例えば、各ＰＤＳＮにおけるセッション数は、低速、高速、平均速の呼に分ける必要がある。例えばＣＤＭＡ１ｘＲＴＴの場合、３２ｋｂｐｓ、６４ｋｂｐｓ、１２８ｋｂｐｓに分ける必要がある。さらにＩＰｓｅｃ呼については、別の計数を行う必要がある。

またＰＤＳＮの選択は、必要サービス品質（ＱｏＳ）またはサービス種別（ＴｏＳ）に基づいて選択する必要があろう。ＱｏＳ、ＴｏＳ、およびその他選択パラメータは、個別行列のパラメータとなりうる。サービス品質パラメータおよびその他パラメータは、パケット分類、選別、および計測に部分的に基づく。これらは、例えば「ディフサーブ」等のＣＰＵ依存ＱｏＳ構成を実行するために必要である。一般にＱｏＳパラメータは、パケットヘッダに記述する。そしてヘッダ探索の深さは、ＣＰＵ使用率を決定する。パケット分類は、ネットワークフローを追跡するために使用でき、例えばファイアウオール保護に使用できる。ネットワークフローの追跡は、帯域幅割り当ておよびプレミアムサービスにも使用できる。例えば行列は、ネットワークフローの追跡が必要な呼の数（ＰＤＳＮ当たり）を定義できる。さらに行列は、分類深さを定義できる。この分類深さは、一致ビットの数およびパケット当たり探索数を指定する。

システムマネージャは、ＰＤＳＮを選択すると、第１ＰＤＳＮへＰＤＳＮ選択回答メッセージ１２１０を送る。このメッセージは、選択ＰＤＳＮのＩＰアドレスを含む。前記ＰＤＳＮは、メッセージ１２１０を受け取ると、無線ネットワークノードへＲＰ登録回答メッセージ１２１２を送る。このメッセージは、選択ＰＤＳＮのＩＰアドレスを含む。ＲＰ登録回答メッセージ１２１２は、ＲＦＣ２００２記載のメッセージ「エラー１３６」の形式を取ることができる。しかしながら別種類のメッセージを使用することもできる。

次に無線ネットワークノードは、選択ＰＤＳＮへＲＰ登録要求メッセージ１２１４を送る。選択ＰＤＳＮは、ステップ１２１６において、入りセッションを扱うためのリソースを割り当てる。選択ＰＤＳＮは、入りセッションの扱いを拒否することもある。この場合、システムマネージャへの問い合わせ処理を繰り返すことになる。かかる実施例において、システムマネージャは、選択ＰＤＳＮからＰＤＳＮ選択要求が送られたことを決定し、その要求を送ったＰＤＳＮのＩＰアドレスを含んだＰＤＳＮ選択回答を返信する。このＰＤＳＮ選択回答メッセージは、識別子を含むことができる。この識別子は、所定ビットまたはビットパターンであり、例えばそのＰＤＳＮにセッションを扱うべきであることを通知する。ＰＤＳＮ選択回答メッセージに設定する所定ビットまたはビットパターンは、要求処理を拒否したＰＤＳＮの数を含めても良い。かかる実施例において、ＰＤＳＮは、所定数のＰＤＳＮがセッションの扱いを拒否した場合、その要求を受け入れるように構成できる。サービス遅延を防止する実施例、あるいは多数のＰＤＳＮが新しいセッションを拒否することを防止する実施例も可能である。

選択ＰＤＳＮはリソースを割り当てると、ＲＰ登録回答メッセージ１２１８を送信する。そしてステップ１２２０において、無線ネットワークノードと選択ＰＤＳＮとの間にＲＰセッションが確立する。１実施例において、選択ＰＤＳＮは新しいセッションにリソースを割り当てると、システムマネージャへ更新メッセージ１２２２を送る。このメッセージは選択ＰＤＳＮの新しい負荷を含む。更新メッセージ１２２２は、確立した呼セッションのセッション情報、例えば移動ノードのＮＡＩまたはＩＭＳＩを含むことができる。または選択ＰＤＳＮは、システムマネージャへセッション情報を含む別個のメッセージを送ることもできる。前記した通り、システムマネージャはセッション情報を使用することにより、移動ノードが次回登録を行う際、最後に使用したＰＤＳＮを決定できる。ステップ１２２４において、移動ノードは、選択ＰＤＳＮへのポイントツーポイントプロトコル（ＰＰＰ）セッションを確立し、選択ＰＤＳＮに登録する。

図１３は、分散制御ノード方法に基づくＰＤＳＮ選択を示すメッセージ順序シナリオ１３００を示すブロック図である。分散制御ノード機構において、アクセスノードにおける各ＰＤＳＮカードは、システムマネージャに対し、アクセスノード２０８内の全ＰＤＳＮの負荷情報を提供するよう、定期的に要求できる。あるいはＰＤＳＮは、アクセスノード２０８内の全ＰＤＳＮから負荷情報を受け取ることができる。かかる実施例において、各ＰＤＳＮは、ＩＰマルチキャスト方法あるいは既存もしくは今後開発される送信方法を使用し、他のＰＤＳＮへ負荷情報を提供できる。図１３は、移動ノードと、パケット制御機能を有する無線ネットワークノードと、選択ＰＤＳＮと、ＰＤＳＮと、システムマネージャとを示す。

移動ノードが無線ネットワークノードの所轄領域にはいると、移動ノードは無線ネットワークノードへメッセージ１３０２を送信する。このメッセージは、無線ネットワークノードとのトラフィックチャネルを確立する要求を含む。無線ネットワークノードは、そのチャネルを確立すると、ＰＤＳＮへＲＰ登録要求メッセージ１３０４を送信する。１実施例において、パケット制御機能は、ＰＤＳＮテーブルに複数のＰＤＳＮＩＰアドレスを保存し、負荷平衡機構を適用して、１つのＰＤＳＮのＩＰアドレスを決定する。あるいはパケット制御機能は、そのテーブルに２つの入力だけを保存しても良い。これら２つは、主ＰＤＳＮのＩＰアドレスと、副ＰＤＳＮのＩＰアドレスである。かかる実施例において、パケット制御機能は、主ＰＤＳＮが入りセッションを扱えなくなるまで、主ＰＤＳＮへ全ての新しいセッション要求を送る。主ＰＤＳＮが故障したり過負荷になると、パケット制御機能は、副ＰＤＳＮのＩＰアドレスへ新しい呼セッションを送る。

図１３に示す実施例において、ＰＤＳＮは、入り登録要求を扱えないと決定する。あるいは少なくともＰＤＳＮが所定閾値を超えており、他のＰＤＳＮが呼を取り扱うことが好ましいと決定する。この決定をするに当たりＰＤＳＮは、図１２を参照して説明した幾つかの因子に基づく。さらにＰＤＳＮは、分散負荷データベース機構に参加し、アクセスノード上の全てのあるいはいくつかのＰＤＳＮの負荷データを有する。１実施例において、ＰＤＳＮは、移動ノードに関して最後に稼働したＰＤＳＮが新しいセッションを扱えるか否かをまず決定する。例えばパケット制御機能は、移動ノードに対して最後に動作したＰＤＳＮをＲＰ登録メッセージに明記する。あるいはシステムマネージャは、移動ノードに対して最後に動作したＰＤＳＮを含むセッション情報を保存する。または要求を受け取るＰＤＳＮは、いくつかのＰＤＳＮへ要求を送り、それらの１つが以前に呼を扱ったか否かを尋ねる。ＰＤＳＮは、最後に扱ったＰＤＳＮを決定すると、その最後に扱ったＰＤＳＮがセッションを扱えるか否かを決定する。

最後に扱ったＰＤＳＮが利用可能でなければ、ＰＤＳＮは新しいＰＤＳＮを選択する。この選択は、呼の種類／品質、動作の性質、呼のデータ速度、あるいはユーザが加入するサービス種別に基づいて行う。さらにＰＤＳＮは、選択ＰＤＳＮが過負荷か否かを決定する。選択ＰＤＳＮが過負荷であれば、ＰＤＳＮは、同一能力を有し低い負荷を有する別のＰＤＳＮを選択する。例えばシステムマネージャは、ＰＤＳＮの初期化時にＰＤＳＮから能力情報を受け取り、それをシステムマネージャに登録する。かかる実施例において、システムマネージャは、中央データベースを含む。このデータベースは、システム内の各ＰＤＳＮに関する負荷情報および能力情報を含む。かかる実施例においては、前記中央データベースを、１以上のＰＤＳＮへ複写する。例えばシステムマネージャは、あるＰＤＳＮの能力および負荷情報を他のＰＤＳＮへ送る。これは、システムマネージャが定期的に送る負荷更新メッセージに含める。あるいは他の実施例として、ＰＤＳＮが他のＰＤＳＮへ負荷更新メッセージを定期的に直接送る場合、ＰＤＳＮはその能力を負荷更新メッセージに含めることができる。

ＰＤＳＮは、新しいＰＤＳＮを選択すると、無線ノードへＲＰ登録回答メッセージ１３０８を送信する。このメッセージは、選択ＰＤＳＮのＩＰアドレスを含む。１実施例において、元のＰＤＳＮは、無線ネットワークノードへＲＰ登録回答メッセージ１３０８を送信する前に、選択ＰＤＳＮへ直接通知を行い、選択ＰＤＳＮが移動ノードから登録要求を受け取るであろうと予測させても良い。例えば元のＰＤＳＮは、媒体データバス、またはスイッチ出口モジュールを経由した媒体データバスを使用し、選択ＰＤＳＮへの通知を行う。あるいはシェルフ間通信の場合、元のＰＤＳＮは、その外部インタフェース経由、あるいはスイッチ出口モジュールの外部インタフェースを経由し、選択ＰＤＳＮへの通知を行う。

無線ネットワークノードは、選択ＰＤＳＮのＩＰアドレスを受信すると、選択ＰＤＳＮのＩＰアドレスへＲＰ登録要求メッセージ１３１０を送る。そして選択ＰＤＳＮは、１３１２に示すように、新しいセッション用にリソースを割り当てる。次に選択ＰＤＳＮは、ＲＰ登録回答メッセージ１３１４を送る。そして無線ネットワークノードと選択ＰＤＳＮ間にＲＰセッション１３１６が確立する。１実施例において選択ＰＤＳＮは、１３１８に示すように、元のＰＤＳＮへ更新負荷情報を送る。図１３は、１つのＰＤＳＮだけが選択ＰＤＳＮから負荷情報を受け取るように示している。しかしながら選択ＰＤＳＮは、マルチキャストグループ内の他のＰＤＳＮへも負荷を送ることができる。さらに選択ＰＤＳＮは、システムマネージャへ、新しい負荷を含んだ更新メッセージ１３２０を送ることができる。システムマネージャは、マルチキャストグループの一部であっても良い。あるいは選択ＰＤＳＮは、新しい負荷を鼓動メッセージに含めてシステムマネージャへ送っても良い。

選択ＰＤＳＮの登録が成功すると、ＰＰＰセッションが移動ノードと選択ＰＤＳＮとの間に確立し、１３２２に示すように、移動ノードは選択ＰＤＳＮに登録される。

１実施例において、アクセスノードは、ＰＤＳＮに加え、ＨＡを含むことができる。このＨＡは、やはりシステムマネージャが管理する。図１１を参照して説明したように、アクセスノード内の全ＨＡは、システムマネージャへ鼓動と共に負荷情報を定期的に送る。ＰＤＳＮの実施例と同様、システムマネージャは、アクセスノード内の各ＨＡに関する負荷を含む制御ノードデータベースを保持する。制御ノードデータベースは、全ＨＡに分散しても良い。この場合、各参加ＨＡは、他の全ての参加ＨＡの負荷情報を保持する。かかる実施例において、各参加ＨＡは、ＩＰマルチキャストを使用して他のＨＡに関する負荷を更新する。そして全参加ＨＡおよびシステムマネージャは、マルチキャストグループの一部である。これによって分散制御ノード情報データベースを支援する。

図１４は、メッセージ順序シナリオ１４００のブロック図であり、ＨＡ登録処理の１実施例を示す。この実施例において、システムマネージャは、発呼ＨＡが利用できない場合、新しいＨＡを選択する。図１４は、移動ノードと、ＰＤＳＮと、システムマネージャと、ＨＡと、選択ＨＡと、ＨＡＡＡとを示す。

移動ノードは、図１２および図１３を参照して説明した方法の１つを使ってＰＤＳＮとのＰＰＰセッションを確立する。この時、移動ノードは、ＰＤＳＮへＭＩＰ登録要求メッセージ１４０２を送る。１実施例において、登録要求メッセージ１４０２は、移動ノードが要求するＨＡのＩＰアドレスを指定できる。あるいはＰＤＳＮは、ＦＡＡＡサーバに接触し、移動ノード用のＨＡのＩＰアドレスを決定する。次にＰＤＳＮは、１４０４に示すように、ＨＡへ登録要求メッセージを送る。図１４に示す実施例において、ＨＡは、呼セッションを扱えないことを決定する。その理由は例えば、過負荷、過負荷に近い状態、あるいは移動ノードが提案した固定移動ノードＩＰアドレスが現在のＨＡのＩＰアドレス群に属していない等である。ＨＡは、システムマネージャと通信し、代替ＨＡのネットワークアドレスを決定する。例えば図１４に示すように、ＨＡが分散データベース構成に参加していないことを決定し、ステップ１４０６に示すように、システムマネージャへＭＩＰ登録要求を送る。他のメッセージ方法を使用して代替ホームエージェントのＩＰアドレスを取得することも可能である。

システムマネージャは、登録要求を受け取ると、１４０８に示すようにＨＡを選択する。ＰＤＳＮの選択と同様、システムマネージャは、その選択を行うに当たり、各種アルゴリズムを適用できる。例えばシステムマネージャは、以前の記録、負荷平衡因子、サービス種別／品質等を使用できる。あるいはＨＡ当たりのセッション数、セッションタイプ、セッションビットレート、各ＨＡのＣＰＵ負荷またはメモリ使用率を考慮できる。システムマネージャは、新しいＨＡを選択すると、選択ＨＡへＭＩＰ登録要求メッセージ１４１０を送る。すると選択ＨＡは、ＨＡＡＡへアクセス要求メッセージを送る。ＨＡＡＡは、移動ノードを認証すると、アクセス受け入れ回答メッセージ１４１４を返信する。

ステップ１４１６において、選択ＨＡはＭＩＰ登録要求メッセージを認証し、移動ノード用のＭＢＲを作成する。さらに選択ＨＡは、ＰＤＳＮへのＩＰトンネルをネゴシエーションし設定する。次に選択ＨＡは、ＰＤＳＮへＭＩＰ登録回答メッセージ１４１８を送る。ＭＩＰ登録回答メッセージ１４１８のホームエージェントフィールドは、選択ＨＡのＩＰアドレスを含む。ステップ１４２０においてＰＤＳＮは、選択ＨＡへのＩＰトンネルと移動ノード用訪問者リスト（ＶＬ）とを作成する。ＰＤＳＮは、各移動ＩＰ呼についてＶＬを作成できる。各ＶＬは、使用ＨＡのＩＰアドレスと、移動ノードのＩＰアドレスと、トンネリングパラメータと、認証情報とを含むことができる。

ステップ１４２２において、ＰＤＳＮは移動ノードへＭＩＰ回答メッセージを送る。ステップ１４２４において、選択ＨＡはシステムマネージャへＭＢＲ更新メッセージ１４２４を送る。ステップ１４２６において、システムマネージャはＭＢＲを更新し、ＭＢＲ更新応答メッセージ１４２８を返信する。ステップ１４３０においてＭＩＰセッションが確立する。さらにステップ１４３２において、選択ＨＡは、システムマネージャへ現在の負荷データを含んだ更新メッセージを送る。

図１５は、メッセージ順序シナリオのブロック図であり、ＨＡ登録処理を示す。この処理において、ＨＡは分散情報データベース機構に参加する。かかる実施例において、各ＨＡは、例えばＨＡが過負荷の場合、新しいＨＡを決定するように構成できる。さらにかかる実施例において、各参加ＨＡは、システムマネージャから、他の参加ＨＡの負荷更新情報を定期的に受け取ることができる。あるいはＨＡは、ＩＰマルチキャストを介し、各参加ＨＡから負荷情報を受け取ることができる。図１４と同様、図１５は移動ノードと、ＰＤＳＮと、システムマネージャと、ＨＡと、選択ＨＡと、ＨＡＡＡとを示す。

移動ノードは、ＰＤＳＮへのＰＰＰセッションを確立すると、ＰＤＳＮへＭＩＰ登録要求メッセージ１５０２を送る。１実施例において、登録要求メッセージは、移動ノードが要求したＨＡのＩＰアドレスを含む。あるいはＰＤＳＮは、ＦＡＡＡに問い合わせ、移動ノード用のＨＡのＩＰアドレスを決定する。次にＰＤＳＮは、１５０４に示すように、ＨＡへ登録要求メッセージを送る。

ＨＡは、ＭＩＰ登録要求メッセージ１５０４を受け取ると、その要求に応えられないことを決定し、ステップ１５０６に示すように、新しいＨＡを選択する。図１５に示す１実施例において、ＨＡは分散情報データベースに参加している。このためこの構成に参加している他のＨＡの負荷情報を持っている。ＨＡは新しいＨＡを選択するに当たり、システムマネージャが新しいＨＡを選択するのと同じ選択基準に基づくことができる。すなわち選択基準は、各ＨＡのうち最低負荷を有するＨＡを選択できる。あるいは選択基準は、セッションタイプ、呼データ速度、ユーザのサービス種別等を示す。次にＨＡは、ステップ１５０８に示すように、選択ＨＡへＭＩＰ登録要求を送る。

選択ＨＡは、ＨＡＡＡへアクセス要求メッセージを送ることができる。ＨＡＡＡは、アクセス受諾メッセージ１５１２を返す。ステップ１５１４において、選択ＨＡは、ＭＩＰ登録要求メッセージを認証し、ＭＢＲを作成し、ＰＤＳＮへのＩＰトンネルを設定する。ステップ１５１６において、選択ＨＡはＰＤＳＮへＭＩＰ回答メッセージを送る。それに対しＰＤＳＮは、移動ノード用の訪問者リスト（ＶＬ）を作成し、選択ＨＡへのＩＰトンネルを設定する。これは１５１８に示す通りである。ステップ１５２０において、ＰＤＳＮは移動ノードへＭＩＰ登録回答メッセージを送る。ステップ１５３２においてＭＩＰセッションが確立する。

ステップ１５２２において、選択ＨＡはシステムマネージャへＭＢＲ更新を送る。ステップ１５２４において、システムマネージャは、ＭＢＲを更新し、ＭＢＲ応答メッセージ１５２６を送る。ステップ１５２８において、選択ＨＡは分散データベース機構に参加しているＨＡへ更新メッセージを送る。この更新メッセージは、ＨＡの現在の更新負荷を含む。図１５は、更新メッセージ１５２８を受け取るＨＡを１つのみ示している。しかしながらＨＡはＩＰマルチキャストを作成し、全参加ＨＡがそれを受け取ると理解すべきである。さらに更新メッセージは、１５３０に示すように、システムマネージャも受け取る。ＨＡは、システムマネージャ用の専用メッセージを作成しても良く、マルチキャストグループにシステムマネージャのＩＰアドレスを含めても良い。

入り通信セッションの負荷平衡、選択ルーティング、再ルーティングに加え、制御シェルフおよびデータシェルフの構成要素は、耐障害性の冗長を有する。例えば図５を参照して説明した制御シェルフは、２つのシェルフ制御器５０２と５０４，および２つのシステムマネージャ５１０と５１２を含む。かかる実施例において、システムマネージャ／シェルフ制御器の一方は、稼働システムマネージャ／シェルフ制御器として構成し、他方は冗長（待機）システムマネージャ／シェルフ制御器として構成できる。稼働装置が故障した場合、冗長装置はその故障を検出し、その動作を引き継ぐことができる。

待機システムマネージャおよびシェルフ制御器は、その稼働パートナと鼓動動作を実行し、稼働パートナの無効性を決定する。待機実体は、その鼓動タイマが切れると、鼓動要求メッセージを送り、稼働実体は応答メッセージを返す。応答メッセージを受け取れないと、待機実体は稼働実体が動作していないと推測する。あるいは構成により、稼働実体は鼓動を再送し、応答が無ければパートナが動作していないと推測する。１実施例において、各ペアの各要素は、そのパートナのデータの完全なミラーイメージを有する。例えば各ＰＤＳＮまたはＨＡは、各システムマネージャとの間に２つの別個の物理リンクを有し、稼働システムマネージャとバックアップシステムマネージャとは、同一情報を同時に受け取る。あるいは、稼働システムマネージャは１以上のＰＤＳＮまたはＨＡから更新負荷情報を受け取り、受け取った情報を例えばシステムバスを介して待機システムマネージャへ渡す。

さらに各アプリケーションモジュール（ＰＤＳＮ／ＨＡ）は、ペアを構成し、１対１の冗長性を提供できる。各ペアの各ＰＤＳＮは、他方のバックアップとして働く。ＰＤＳＮへ新しいセッションが到着すると、そのＰＤＳＮは、そのパートナへ当該セッションに関する全ての状態情報を送る。状態が変化したら、セッション状態情報をパートナへ送る。これにより、各ペアの各要素は、そのパートナのセッションの完全なミラーイメージを持つ。１実施例において、ＰＤＳＮ／ＨＡは、スイッチ出口モジュールまたは内部バスを超えて通信できる。さらにパートナＰＤＳＮ／ＨＡは、主ＰＤＳＮが故障した場合、そのセッションを引き取れる。１実施例において、ＰＤＳＮ／ＨＡは、同時係属特許出願第１０／０４１，４３６号「無線ネットワークにおける状態交換を介した円滑ハンドオフ」に記載のハンドオフ方法を使用できる。この出願の全ては、参照によりここに組み込む。

機能的冗長を実現するため、多くの構成を使用できる。例えば前記した通り、２つのＰＤＳＮ／ＨＡをペアにし、主および副（バックアップ）ＰＤＳＮ／ＨＡとして構成する。主ＰＤＳＮ／ＨＡは、サービスできなくなるまで、全てのセッションを扱う。かかる実施例において、バックアップＰＤＳＮ／ＨＡは、受動的非稼働バックアップであり、主ＰＤＳＮ／ＨＡが故障した場合、その機能を引き継ぐ。さらに副またはバックアップＰＤＳＮ／ＨＡは、内部媒体データバスを介して、主ＰＤＳＮ／ＨＡが受け取った全トラフィックのミラーイメージを受け取る。そしてバックアップＰＤＳＮ／ＨＡは、外部とのデータ通信能力を持たない。かかる実施例において、バックアップアプリケーションモジュールの外部インタフェースを出る全データは破棄する。

主／バックアップ構成において、システムマネージャは、シェルフ内の全稼働カードの活動状態を監視する。それを行うため、システムマネージャは、シンプルネットワーク管理プロトコル（ＳＮＭＰ）を使用できる。このプロトコルは、インターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ）リクエストフォーコメンツ（ＲＦＣ）１１５７に全てが記載されており、参照によりここに組み込む。１実施例において、ＳＮＭＰを使用することにより、管理情報ベース（ＭＩＢ）を含むＰＤＳＮ／ＨＡを調査できる。さらにシステムマネージャは、共通オブジェクトブローカ構成（ＣＯＲＢＡ）に基づく方法を使用することにより、各カードの状態を決定できる。システムマネージャは、ＳＮＭＰを使用し、ＰＤＳＮ／ＨＡがＳＮＭＰ調査に応答しなかった場合、ＰＤＳＮ／ＨＡの故障を検出できる。主ＰＤＳＮ／ＨＡが故障したら、システムマネージャは、バックアップＰＤＳＮ／ＨＡへメッセージを送り、バックアップＰＤＳＮ／ＨＡは主ＰＤＳＮ／ＨＡとして稼働する。さらに、バックアップＰＤＳＮ／ＨＡへの引き継ぎ時、外部ルータへアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）メッセージを送り、故障したＰＤＳＮ／ＨＡではなくバックアップＰＤＳＮ／ＨＡへデータを送るようにする。主ＰＤＳＮ／ＨＡが故障したら、バックアップＰＤＳＮ／ＨＡは主カードと同一の外部ＩＰアドレスを使用する。

冗長に関する他の実施例において、ペアを構成する２つのＰＤＳＮ／ＨＡを稼働し、通信セッションを扱う。かかる実施例において、主ＰＤＳＮ／ＨＡは、媒体データバスを介してバックアップＰＤＳＮ／ＨＡへ稼働通信セッションのみに関するデータを送る。そのセッションが休止したら、バックアップＰＤＳＮ／ＨＡは、そのメモリからそのセッション情報を除去する。一方で、主ＰＤＳＮ／ＨＡはそれを保持する。かかる実施例は、冗長支援用メモリを小さくでき、稼働セッションだけをバックアップＰＤＳＮ／ＨＡに保存し、主ＰＤＳＮ／ＨＡが故障したら即座に切り換える。稼働カードは、稼働セッションに関する制御データだけを送り、バックアップするセッションのデータ処理を節約する。バックアップＰＤＳＮ／ＨＡの引き継ぎにおいて、バックアップモジュール（新しい主モジュール）は、外部ネットワーク実体へＡＲＰメッセージを送り、例えばＲＰインタフェースやＰｉインタフェース等の関係ネットワークインタフェースへ故障カードのＩＰアドレスを添付する。

１対１冗長に代え、シェルフ内の１アプリケーションモジュール（ＰＤＳＮ／ＨＡ）をバックアップとして他の全てのアプリケーションモジュール（ＰＤＳＮ／ＨＡ）に割り当てても良い。すなわちＮ対１冗長を作成する。Ｎ対１冗長方法は、多数の通信セッションが頻繁に休止する通信システムに好ましい。冗長を備えデータ損失および呼損失を避けようとするシステムは、複数の稼働セッションに対して１つのバックアップモジュールが必要である。かかる実施例において、１つのバックアップモジュールがバックアップする主モジュールの数は、Ｎ個のＰＤＳＮ／ＨＡの稼働セッションをバックアップするために必要なメモリ量に基づき決定する。

Ｎ対１冗長構成において、全稼働モジュールは、制御情報および呼状態に影響するデータ情報を１つのバックアップモジュールへ送る。１以上のＮ個のＰＤＳＮ／ＨＡが故障した場合、システムマネージャは故障したモジュールに関する情報をバックアップモジュールへ通知する。バックアップモジュールは、故障したモジュール用のネットワークインタフェースを提供する。

Ｎ〜Ｍ冗長構成を使用することも可能である。Ｎ〜Ｍ冗長は、シャシ／シェルフ内に特別目的のモジュールを有することで実行できる。このモジュールは、バックアップセッション情報のみを保存し、呼処理には使用しない。かかる実施例において、バックアップモジュールは、稼働および休止セッションを一時保存できる十分なメモリを有し、制御情報だけをこのモジュールにミラーリングする。かかる実施例において、呼セッションを処理する全アプリケーションモジュール（ＰＤＳＮ／ＨＡ）は、セッション作成に従って冗長モジュールへセッション情報を送る。これは例えば、セッションの状態変化中、あるいはセッションの切断時に行う。冗長モジュールは、全稼働アプリケーションモジュールに関する受信情報を配置できる。１アプリケーションモジュールが故障したら、システムマネージャは、Ｍ個のモジュールの割り当てリストから１バックアップモジュールを選択する。システムマネージャは、Ｍ個のモジュールの相対負荷に基づき、バックアップモジュールを選択しても良い。かかる実施例において、選択したバックアップモジュールは、故障したモジュールに関するセッション情報を、それを保存しているＭモジュールの１つから転送する必要がある。例えばバックアップモジュールは、全呼セッション情報を要求する代わりに、稼働セッション情報だけを要求して迅速な切り換えを行い、その負荷に基づいて休止セッション情報を後から入手しても良い。前記した冗長構成と同様に、Ｍ個のバックアップモジュールは、内部媒体データバスを介して通信できる。選択バックアップモジュールは、ルータ等の外部装置へＡＲＰメッセージを送り、故障したモジュールのネットワークインタフェースを実現できる。

ここに説明したプログラム、処理、方法、およびシステムは、特に明記しない限り、特定タイプのコンピュータやネットワークシステム（ハードウエアあるいはソフトウエア）に関連するものではなく、また限定するものでもない。ＩＰネットワークを支援する汎用コンピュータシステムおよび特定コンピュータシステムの各種を本発明に使用でき、本発明の動作を実現できる。

本発明の原理は広範な実施例に適用可能であることから、ここに説明した実施例は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えばフローチャートの各ステップは、説明とは異なる順序が可能であり、より多くのあるいはより少ないステップを使用することもでき、ブロック図においてはより多くのあるいはより少ない要素を使用することができる。好適実施例の各要素はソフトウエアで実現するように説明してきたが、他の実施例においてはハードウエアまたはファームウエアで実現することができ、その逆も可能である。

各請求項は、特に明記しない限り、記載順序または要素を限定的に読み取るべきではない。特許請求の範囲およびその同等物の範囲および精神を逸脱しない全実施例は、本発明として請求するものである。

本発明の実施例の説明において参照する図面は以下の通りである。
従来例の移動ＩＰネットワーク構成を示す機能ブロック図である。 本発明を適用するのに適したネットワークシステムの１実施例を示す機能ブロック図である。 本発明の１実施例に基づくアクセスノードを示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づくアクセスノードの分散構成を示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づくアクセスノードの制御シェルフを示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づくアクセスノードのデータシェルフを示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づくアクセスノードにおける、シェルフ内のピアモジュール間におけるデータプレーン接続性に関するシェルフ構成、およびシェルフ制御部とシステムマネージャとに対するバックプレーン接続性に関するシェルフ構成を示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づくシステム制御バスの物理的相互接続の一例を示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づく媒体データバスの物理的相互接続の一例を示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づくシェルフ間配線構成を示すブロック図である。 本発明の１実施例に基づくＰＤＳＮ／ＨＡ起動処理を示すメッセージ順序シナリオのブロック図である。 本発明の１実施例に基づく、システムマネージャを使用したＰＤＳＮ選択方法を示すメッセージ順序シナリオのブロック図である。 本発明の１実施例に基づく、分散情報データベース機構を使用したＰＤＳＮ選択方法を示すメッセージ順序シナリオのブロック図である。 本発明の１実施例に基づく、システムマネージャを使用したＨＡ登録処理を示すメッセージ順序シナリオのブロック図である。 本発明の１実施例に基づく、分散情報データベース機構を使用したＨＡ登録処理を示すメッセージ順序シナリオのブロック図である。

Claims (37)

1. 複数のパケットデータ提供ノードと少なくとも１つのシステムマネージャとから成るアクセスノードを提供し、
   前記複数のパケットデータ提供ノードの第１パケットデータ提供ノードにおいて、当該第１パケットデータ提供ノードと移動ノードとの間に通信セッションを確立するための登録要求を無線ノードから受け取り、
   前記第１パケットデータ提供ノードは前記移動ノードに通信サービスを提供できないと決定し、
   前記第１パケットデータ提供ノードから前記アクセスノードのシステムマネージャへパケットデータ提供ノード選択要求を送り、
   前記システムマネージャにおいて第２パケットデータ提供ノードのアドレスを決定し、
   前記システムマネージャにおいてパケットデータ提供ノード選択回答メッセージを作成し、当該パケットデータ提供ノード選択回答メッセージは前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスから成り、
   前記第１パケットデータ提供ノードにおいて前記パケットデータ提供ノード選択回答メッセージを受け取り、
   前記第１パケットデータ提供ノードから前記無線ノードへ登録回答メッセージを送り、当該登録回答メッセージは登録拒否と前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスとから成り、
   前記移動ノードと前記第２パケットデータ提供ノードとの間に通信セッションを確立することを備える、移動インターネットプロトコルネットワークにおいてパケットデータ提供ノードを選択する方法。
2. 前記移動ノードと前記第２パケットデータ提供ノードとの間に通信セッションを確立することは、
   前記無線ノードから前記第２パケットデータ提供ノードへ登録要求メッセージを送り、
   前記第２パケットデータ提供ノードのリソースを前記移動ノード用に割り当て、
   前記第２パケットデータ提供ノードから前記無線ネットワークノードへ登録回答メッセージを送ることを備える、請求項１の方法。
3. 前記第２パケットデータ提供ノードから前記システムマネージャへ負荷更新メッセージを送り、
   前記システムマネージャにおいて前記第２パケットデータ提供ノードに関する負荷情報記録を更新することをさらに備える、請求項２の方法。
4. 前記システムマネージャは、前記アクセスノードの複数のパケットデータ提供ノードに関する複数の負荷記録から成る負荷情報データベースを備え、前記システムマネージャにおいて第２パケットデータ提供ノードを選択することは、少なくとも部分的に前記複数の負荷記録に基づく、請求項１の方法。
5. 前記システムマネージャは複数の選択規則を備え、前記システムマネージャは前記複数の選択規則の少なくとも１つを使用して前記第２パケットデータ提供ノードを決定する、請求項１の方法。
6. 前記システムマネージャは前記移動ノードに関する移動ノード記録を備え、当該移動ノード記録は、前記移動ノードに通信サービスを提供した最後のパケットデータ提供ノードとして前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスを明記し、前記システムマネージャは前記移動ノード記録に基づいて前記第２パケットデータ提供ノードを選択する、請求項１の方法。
7. 複数のパケットデータ提供ノードから成るアクセスノードを提供し、
   前記複数のパケットデータ提供ノードの分散負荷情報データベースを確立し、
   前記アクセスノードの第１パケットデータ提供ノードにおいて、当該第１パケットデータ提供ノードと移動ノードとの間に通信セッションを確立するための登録要求を無線ノードから受け取り、
   前記第１パケットデータ提供ノードにおいて、少なくとも前記第１パケットデータ提供ノードにおける負荷情報データベースを使用し、前記アクセスノードにおける第２パケットデータ提供ノードのアドレスを決定し、
   前記第１パケットデータ提供ノードから前記無線ノードへ登録回答メッセージを送り、当該登録回答メッセージは前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスから成り、
   前記移動ノードと前記第２パケットデータ提供ノードとの間に通信セッションを確立することを備える、移動インターネットプロトコルネットワークにおいてパケットデータ提供ノードを選択する方法。
8. 前記移動ノードと前記第２パケットデータ提供ノードとの間に通信セッションを確立することは、
   前記第２パケットデータ提供ノードにおいて前記無線ノードから、前記移動ノードと前記第２パケットデータ提供ノードとの間に通信セッションを確立するための登録要求を受け取り、
   前記移動ノード用にリソースを割り当て、
   前記第２パケットデータ提供ノードから前記無線ノードへ登録回答メッセージを送ることを備える、請求項７の方法。
9. 前記アクセスノードはシステムマネージャをさらに備え、前記システムマネージャは前記複数のパケットデータ提供ノードの分散負荷情報データベースを確立し、前記方法は前記複数のパケットデータ提供ノードに前記負荷情報データベースを複写することをさらに備える、請求項７の方法。
10. 各パケットデータ提供ノードは分散負荷情報データベースを確立し、前記方法は、
    各パケットデータ提供ノードにおいて負荷情報更新メッセージを作成し、
    前記複数のパケットデータ提供ノードへ前記負荷情報更新メッセージを送ることをさらに備える、請求項９の方法。
11. 前記第１パケットデータ提供ノードはパケットデータ提供ノードを選択するための複数の選択規則をさらに備え、前記第２パケットデータ提供ノードを決定することは当該複数の選択規則の少なくとも１つを使用して前記第２パケットデータ提供ノードを選択する、請求項７の方法。
12. 前記第１パケットデータ提供ノードにおいて第２パケットデータ提供ノードのアドレスを決定することは、前記移動ノード用に使用した最後のパケットデータ提供ノードを前記第２パケットデータ提供ノードとして選択する、請求項７の方法。
13. 複数のパケットデータ提供ノードを備え、各パケットデータ提供ノードは無線ノードから移動ノードに関する登録要求メッセージを受け取るべく構成し、前記登録要求を受け取る第１パケットデータ提供ノードが前記移動ノードに通信サービスを提供できない場合、前記第１パケットデータ提供ノードは前記登録要求を扱うための第２パケットデータ提供ノードを前記アクセスノードにおいて決定すべく構成し、前記第１パケットデータ提供ノードは前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスを含む登録回答メッセージを作成しそれを前記無線ノードへ送るべく構成し、
    前記複数のパケットデータ提供ノードと通信するシステムマネージャをさらに備え、前記システムマネージャは前記複数のパケットデータ提供ノードから負荷情報を受け取るべく構成する、移動ノード用のパケットデータ提供ノードを選択するためのアクセスノード。
14. 前記複数のパケットデータ提供ノードの各々は前記複数のパケットデータ提供ノードの少なくとも１つの負荷情報を備え、前記第１パケットデータ提供ノードは前記第２パケットデータ提供ノードの少なくとも負荷情報に基づき前記第２パケットデータ提供ノードを決定する、請求項１３のアクセスノード。
15. 前記登録要求は前記移動ノードが要求するセッション速度を含み、前記第１パケットデータ提供ノードは前記要求セッション速度に基づき前記第２パケットデータ提供ノードを決定する、請求項１４のアクセスノード。
16. 前記第２パケットデータ提供ノードを決定するに当たり、前記第１パケットデータ提供ノードは前記システムマネージャへパケットデータ提供ノード選択要求を送るべく構成し、前記システムマネージャは、前記複数のパケットデータ提供ノードの少なくとも前記負荷情報に基づき前記第２パケットデータ提供ノードを決定し、前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスを含むパケットデータ提供ノード選択回答を前記第１パケットデータ提供ノードへ送る、請求項１３のアクセスノード。
17. 前記システムマネージャは移動ノード記録を備え、前記移動ノード記録は最後に使用したパケットデータ提供ノードとして前記第２パケットデータ提供ノードのアドレスを記録し、前記システムマネージャは前記登録要求用に前記第２パケットデータ提供ノードを選択する、請求項１６のアクセスノード。
18. 前記パケットデータ提供ノード選択要求は前記移動ノードが要求するセッション速度を含み、前記第１パケットデータ提供ノードが前記システムマネージャにおいて前記第２パケットデータ提供ノードを選択することは、前記要求セッション速度に基づき前記第２パケットデータ提供ノードを選択する、請求項１６のアクセスノード。
19. さらに前記システムマネージャは、当該システムマネージャと前記複数のパケットデータ提供ノードの各々との間に鼓動機構を確立すべく構成する、請求項１３のアクセスノード。
20. 少なくとも１つのシェルフ制御カードと、
    複数のパケットデータ提供ノードカードと、
    各シェルフ制御カードと前記複数のパケットデータ提供ノードカードおよびスイッチ出口カードとを接続するシステム制御バスと、
    前記スイッチ出口カードと少なくとも前記複数のパケットデータ提供ノードカードとを接続する媒体データバスと、
    前記複数のパケットデータ提供ノードカードの各々は、通信ネットワークとの通信を行うための入口ポートと出口ポートとを有し、
    前記複数のパケットデータ提供ノードカードの第１パケットデータ提供ノードカードは、無線ノードから入口ポートを介して移動ノードに関する登録要求メッセージを受け取ると共に、前記登録要求メッセージの登録要求を扱うための第２パケットデータ提供ノードカードのネットワークアドレスを決定すべく構成し、さらに前記第１パケットデータ提供ノードカードは、出口ポートを介して前記無線ノードへ前記第２パケットデータ提供ノードカードのネットワークアドレスを含む登録回答メッセージを送るべく構成する、移動ノードにパケットデータ提供ノードを割り当てるアクセスノード。
21. 前記媒体データバスを介して前記複数のパケットデータ提供ノードカードから負荷情報を受け取るべく構成したシステムマネージャカードをさらに備え、前記第２パケットデータ提供ノードカードのネットワークアドレスを決定するため、前記第１パケットデータ提供ノードカードは、前記システムマネージャバスを介して前記システムマネージャカードへ選択要求メッセージを送ると共に、前記システムマネージャバスを介して前記システムマネージャカードから前記第２パケットデータ提供ノードカードのネットワークアドレスを含む選択回答メッセージを受け取るべく構成する、請求項２０のアクセスノード。
22. さらに前記第１パケットデータ提供ノードカードは、前記システム制御バスを介して前記選択要求メッセージを送ると共に前記選択回答メッセージを受け取るべく構成する、請求項２１のアクセスノード。
23. 前記選択要求メッセージを受け取って回答する前記システムマネージャカードは、前記システムマネージャカードで利用可能な複数の選択規則に基づき前記第２パケットデータ提供ノードカードのネットワークアドレスを決定すべく構成する、請求項２１のアクセスノード。
24. スイッチ出口カードをさらに備える、請求項２１のアクセスノード。
25. 複数のパケットデータ提供ノードと少なくとも１つのシステムマネージャとから成るアクセスノードを提供し、
    少なくとも１つのパケットデータ提供ノードにパートナパケットデータ提供ノードを割り当て、前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードは少なくとも１つの稼働パケットデータ提供ノードから成り、
    前記少なくとも１つのシステムマネージャと前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードとの間に監視機構を確立し、
    前記少なくとも１つの稼働パケットデータ提供ノードの１つの故障を検出し、
    前記少なくとも１つのシステムマネージャにおいて、前記少なくとも１つの稼働パケットデータ提供ノードの前記１つに関するパートナパケットデータ提供ノードを決定し、
    前記少なくとも１つの稼働パケットデータ提供ノードの前記１つから前記パートナパケットデータ提供ノードへ通信セッションを切り換えることを備え、
    前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードから前記パートナパケットデータ提供ノードへ通信セッション情報を提供し、
    前記パートナパケットデータ提供ノードに前記通信セッション情報を保存することをさらに備える、パケットデータ提供ノード冗長を提供する方法。
26. 前記通信セッション情報は、前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードを使用した少なくとも１つの稼働通信セッションに関係し、前記パートナパケットデータ提供ノードへ通信セッションを切り換えることは、前記故障したパケットデータ提供ノードから前記パートナパケットデータ提供ノードへ前記少なくとも１つの稼働通信セッションを切り換える、請求項２５の方法。
27. 前記パートナパケットデータ提供ノードにおいて受け取る通信セッション情報は、少なくとも１つの休止通信セッションに関する通信セッション情報から成る、請求項２５の方法。
28. 前記パートナパケットデータ提供ノードにおいて前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードの前記１つから前記少なくとも１つの稼働通信セッションに関する状態変化を受け取り、前記少なくとも１つの稼働通信セッションの１つが休止となり、
    前記パートナパケットデータ提供ノードにおいて前記休止通信セッションに関する通信セッション情報を削除することをさらに備える、請求項２６の方法。
29. 前記通信セッション情報はさらに、前記少なくとも１つのパケットデータ提供ノードを使用した少なくとも１つの休止通信セッションと少なくとも１つの稼働通信セッションとに関係する、請求項２６の方法。
30. システムマネージャを有するアクセスノード上に複数のパケットデータ提供ノードを提供し、前記複数のパケットデータ提供ノードは複数の稼働パケットデータ提供ノードと少なくとも１つのパートナパケットデータ提供ノードとを有し、
    前記複数の稼働パケットデータ提供ノードから前記少なくとも１つのパートナパケットデータ提供ノードへ通信セッション情報を提供し、
    前記複数の稼働パケットデータ提供ノードの１つの故障を検出し、
    前記複数のパケットデータ提供ノードの前記故障したノードの通信セッションを扱うため、前記少なくとも１つのパートナパケットデータ提供ノードの１つを決定し、
    前記通信セッションを扱うために前記選択したパートナパケットデータ提供ノードを起動することを備える、耐障害性能を有するパケットデータ提供ノード冗長を提供する方法。
31. 前記複数のパケットデータ提供ノードは、前記複数の稼働パケットデータ提供ノードと複数のパートナパケットデータ提供ノードとから成り、前記複数のパケットデータ提供ノードの各々は、１つのパートナパケットデータ提供ノードに割り当て、さらに前記方法は、
    各パートナパケットデータ提供ノードにおいて、各稼働パケットデータ提供ノードにおける稼働通信セッションに関連した通信セッション情報を受け取ることを備える、請求項３０の方法。
32. 各パートナパケットデータ提供ノードにおいて、前記複数のパートナパケットデータ提供ノードの１つにおける通信セッションのセッション状態変化指標を受け取り、
    前記各パートナパケットデータ提供ノードにおける通信セッションに関する通信セッション情報を削除することをさらに備える、請求項３１の方法。
33. 各パートナパケットデータ提供ノードにおいて、各稼働パケットデータ提供ノードにおける休止通信セッションに関する通信セッション情報を受け取ることをさらに備える、請求項３１の方法。
34. 前記少なくとも１つのパートナパケットデータ提供ノードは、通信セッションを扱うための起動信号を受け取るまで、バックアップパケットデータ提供ノードとして構成する、請求項３０の方法。
35. 前記少なくとも１つのパートナパケットデータ提供ノードは、入り通信セッションを扱うべく構成する共に、バックアップパケットデータ提供ノードとして機能する、請求項３０の方法。
36. 前記少なくとも１つのパートナパケットデータ提供ノードは複数のパートナパケットデータ提供ノードから成り、前記複数の稼働パケットデータ提供ノードの通信セッション情報は前記複数のパートナパケットデータ提供ノードに分配し、前記方法はさらに、
    前記複数の稼働パケットデータ提供ノードの１つの故障を検出すると、当該故障した稼働パケットデータ提供ノードの通信セッションを扱うため、前記複数のパートナパケットデータ提供ノードの１つを選択し、
    前記選択したパートナパケットデータ提供ノードへ前記故障した稼働パケットデータ提供ノードの稼働通信セッションの通信セッション情報を提供し、
    前記選択したパートナパケットデータ提供ノードにおいて前記稼働通信セッションを扱うことを備える、請求項３０の方法。
37. 前記選択したパートナパケットデータ提供ノードへ前記故障した稼働パケットデータ提供ノードに関係する休止通信セッションの通信セッション情報を提供することをさらに備える、請求項３６の方法。

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