JP4027310B2 - 無線通信システム及び無線通信システムを動作させる方法 - Google Patents

Description

無線通信システムは、電磁波を用いてエアインタフェースとも称される無線インタフェースを介して、送信を行う無線局と受信を行う無線局との間で情報、音声またはデータを伝送することに使用される。無線通信システムを、複数の端末機器の有効データ及びシグナリングデータが長距離にわたり有線案内で供給され、また固定通信ネットワークとのコネクションを実現することができるコアネットワーク（コアネット、Core Net）と、端末機器によって受信されたデータをコアネットワークにおける伝送に適したフォーマットに置換及び反転するＲＡＮ（Radio Access Network）とも称される無線アクセスネットワークとに分割することができ、コアネットワークによって受信されたデータのフォーマットは無線伝送に適合され、それぞれの無線局に転送され、この無線局の送信領域内には該当する端末機器が存在する。

第１世代及び第２世代の無線通信システムは現在世界的に使用されており、移動通信の多大な需要のためにその容量の限界に直面している。ここで浮上した容量の問題は第３世代の無線通信システムによって解決されることになるであろう。期待が寄せられる第３世代の無線通信システムの１つは、ユニバーサル移動通信システム（ＵＭＴＳ）であり、このシステムは標準化委員会３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Procect）によって規定された（例えばB.Walke, Mobilfunknetze und ihre Protokolle、第１巻、３８５〜３８７頁、Teubner出版社、２０００年を参照されたい）。

ＵＴＲＡＮと称されるＵＭＴＳに固有のアクセスネットワークにおけるデータ伝送はコネクション指向でいわゆるＡＴＭ方式により行われる。コネクションを介して伝送されるべきデータはＡＴＭセルに分割される。複数のコネクションのためのＡＴＭセルは、時間的に相前後してインターリーブされ、同一の物理チャネルを介して伝送される。コネクションチャネルは同一のデータ伝送の持続時間にわたり維持される。ＡＴＭ方式に関する概要は例えばB.Walke, Mobilfunknetze und ihre Protokolle、第２巻、第８章、２５５〜２９０頁、Teubner出版社、１９９８年に記載されている。

移動通信における要求と並行して、広帯域を有する世界的なデータ通信に対する要求が増してきている。このデータ通信はＩＰ（インターネットプロトコル）方式に応じてインターネットを介して行われる。データパケットはパケット指向のコネクション、すなわちコネクションレスで、加入者間で伝送される。パケット指向の供給では、加入者間のコネクションチャネルがそれぞれのデータパケットを伝送することについてのみ自由に選択される。後続のデータパケットを別のチャネルを介して案内することができる。したがって、データパケットの受信順序を送信順序と異ならせることができる。

大容量のデータを広帯域を有する移動通信を介しても伝送できるようにすることがますます要求される。したがって、ＩＰ方式によるコネクションを行う、ＩＰを基礎とする無線通信ネットワークが提案されている（例えば3GPP, IP Transport in UTRAN Work Task Technical Report, in 3GPP TR25.933 2001を参照されたい）。

本発明の課題は、一方ではコネクション指向のコネクションを支援する無線通信システムと互換性があり、また他方ではコネクションレスの通信を用いて移動データ通信を支援する、無線通信システム並びにこの無線通信システムを動作させる方法を提供することである。

この課題は、本発明によれば請求項１による無線通信システムにより、また請求項７によるこの無線通信システムを動作させる方法により解決される。本発明の別の実施形態は従属請求項に記載されている。

無線通信システムは、コネクション指向のコネクションを支援する第１のネットワークエレメント及びパケット指向のコネクションを支援する第２のネットワークエレメントを包含する。ネットワーク移行ユニットを介して第１のネットワークエレメント及び第２のネットワークエレメントは相互に接続されている。第１のネットワークエレメントと第２のネットワークエレメントとの間でデータを伝送するために、第１のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間にはコネクション指向のコネクションが確立され、第２のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間にはパケット指向のコネクションが確立される。第１のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間で使用される第１のコネクションプロトコルと、第２のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間で使用される第２のコネクションプロトコルとが使用される。第１のコネクションプロトコル及び第２のコネクションプロトコルは、第２のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間でのパケット指向のコネクションのためのアドレスを包含する、ネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素によって区別される。このようにして、一方ではコネクション指向のコネクション、他方ではパケット指向のコネクションを表す異なる要求が相互に適合される。ネットワーク移行ユニットはデータ伝送の際に中間ノードを表し、中間ノードから中間ノードまで個々の部分コネクションが確立される。

第１のネットワークエレメントは第１のアクセスネットワークであっても、コネクション指向のコネクションを支援する無線通信システムのコアネットワークでも良い。第２のネットワークエレメントは、パケット指向のコネクションを支援する第２のアクセスネットワークでも、第１のネットワークエレメントが第１のアクセスネットワークである場合には、パケット指向のコネクションを支援するコアネットワークでも良い。

それに加え、１つのアクセスネットワーク及び１つのコアネットワークのみを有する無線通信システムにおいては、第１のネットワークエレメントはパケット指向のコネクションを支援するアクセスネットワークで良く、また第２のネットワークエレメントはコネクション指向のコネクションを支援するコアネットワークであって良い。択一的に、アクセスネットワークはコネクション指向のコネクションを支援し、コアネットワークはパケット指向のコネクションを支援することができる。

有利には第１のコネクションプロトコルは、第１のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間のコネクション指向のコネクションの確立に関する情報要素を包含する。第２のコネクションプロトコルは第１のコネクションプロトコルの情報要素及びネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素を包含する。ネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素は第２のネットワークエレメントのアドレスを包含し、このアドレスについてパケット指向のコネクションがネットワーク移行ユニットを用いて確立される。それに加え、第２のコネクションプロトコルは別の情報要素を包含することができる。

第１のネットワークエレメントがＡＴＭコネクションを支援し、第２のネットワークエレメントがＩＰコネクションを支援する場合には、有利にコネクションを実現することができる。この場合、例えばＵＭＴＳモデルにおいて規定されているラジオネットワーク層においてコネクションが確立される際に、第１のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間でのＡＴＭコネクションの確立のために必要とされる情報を包含するシグナリングが交換される。これらの情報には、例えばトランスポート層アドレス（ＴＬＡ）及びトランスポート結合（ＴＡ）が属する。この場合、このトランスポートネットワーク層において第１のコネクションプロトコルと第２のコネクションプロトコルが交換される。

第１のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間のコネクションは有利にはＡＡＬ２コネクションとして確立される。第２のコネクションプロトコルに包含されているネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素は、第２のネットワークエレメントのＩＰ終点識別子を包含する。

有利には、第１のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間のコネクションを確立するために使用される第１のコネクションプロトコルは、ＡＬＣＡＰプロトコルに対応する情報要素を包含する。第２のコネクションプロトコルは付加的にＩＰアドレス及びＵＤＰポートを包含し、このＩＰアドレス及びＵＤＰポートについてパケット指向のコネクションが確立される。

以下では本発明を図面に示した実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明による無線通信システムを示す。

図２は、ＩＰを基礎とするアクセスネットワークとＡＴＭを基礎とするアクセスネットワークとの間のコネクション確立、データ伝送及びコネクション解除を示す。

図３は、ＩＰを基礎とするアクセスネットワークとＡＴＭを基礎とするアクセスネットワークとの間のコネクション確立の際に使用されるプロトコルを示す。

無線通信システム（図１を参照されたい）は、第１のアクセスネットワークＺ１、第２のアクセスネットワークＺ２及びコアネットワークＳを包含する。第１のアクセスネットワークＺ１は基地局ノードＢ１を包含し、この基地局ノードＢ１はＩｕｂインタフェースを介して無線ネットワーク制御部ＲＮＣ１と接続されている。第１のアクセスネットワークＺ１はＡＴＭを基礎とするコネクションを支援する。

第２のアクセスネットワークＺ２は複数の基地局ノードＢ２を包含する。基地局ノードＢ２は無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２と接続されている。無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２は、ノードＫを介して相互に接続されている、１つまたは複数のユーザ面サーバＵＰＳと１つまたは複数のラジオ制御サーバＲＣＳとを包含する。ラジオ制御サーバＲＣＳはエアインタフェース並びにその無線リソースの制御と監視を担い、他方ユーザ面サーバＵＰＳは有効データの伝送を担う。有効データ及びシグナリングデータのこのような区分は例えばドイツ連邦共和国特許明細書Ｐ１００ ４６ ３４２．８−３１において提案されている。第２のアクセスネットワークＺ２はＩＰを基礎とするコネクションを支援する。

インタフェースＩｕｒを介して無線ネットワーク制御部ＲＮＣ１は第１のネットワーク移行ユニットＩＷＵ１と接続されている。第１のネットワーク移行ユニットＩＷＵ１は他方では第２のアクセスネットワークＺ２と接続されている。コネクションは例えば無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２のノードＫを介して実現されている。

それに加えインタフェースＩｕｃｓを介して、無線ネットワーク制御部ＲＮＣ１はコアネットワークの移動交換局ＭＳＣと接続されており、またパケット交換データ用のインタフェースＩｕｐｓを介してコアネットワークＳのパケットデータノードＳＧＳＮと接続されている。コアネットワークＳはＡＴＭを基礎とするコネクションを支援する。

第２のネットワーク移行ユニットＩＷＵ２を介して、第２のアクセスネットワークＺ２の無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２はコアネットワークＳと接続されている。

第１のアクセスネットワークＺ１と第２のアクセスネットワークＺ２との間、ないし第２のアクセスネットワークＺ２とコアネットワークＳとの間のデータコネクションを確立するために、それぞれＩＰを基礎とするコネクションがアクセスネットワークＺ２とネットワーク移行ユニットＩＷＵ１ないしＩＷＵ２との間に確立され、またＡＴＭを基礎とする別のコネクションがネットワーク移行ユニットＩＷＵ１と第１のアクセスネットワークＺ１との間、ないしネットワーク移行ユニットＩＷＵ２とコアネットワークＳとの間に確立される。

第１のアクセスネットワークＺ１と第２のアクセスネットワークＺ２との間のコネクションを確立するために、ネットワーク移行ユニットＩＷＵ１に対して明瞭に、第１のアクセスネットワークＺ１の無線ネットワーク制御部ＲＮＣ１から第２のアクセスネットワークＺ２の無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２へのコネクション要求ＲＬセットアップリクエストが使用される（図２を参照されたい）。応答ＲＬセットアップレスポンス［ＴＬＡ＝ＡＥＩＤ；ＴＡ＝ＢＩＤ_ＶＭＨ］が行われる。この応答を用いてコネクションパラメータＴＬＡ及びＴＡが伝送される。

引き続き、トランスポートネットワーク制御によってコネクションが確立される。このために第２のアクセスネットワークＺ２の無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２から、確立リクエストＥＲＱ［ＮＳＥＡ＝ＡＡＬ２_ＲＮＣ；ＤＳＡＩＤ＝“未知”；ＡＬＣ；ＯＳＡＩＤ；ＳＵＧＲ＝ＢＩＤ；ＳＳＩＳＵ；ＩＰＥＩＤ＝ＩＰ_ＶＭＨ ＆ ＵＤＰ_ＶＭＨ］がネットワーク移行ユニットＩＷＵ１へと送信される。このシグナリングメッセージは目的地ＮＳＡＰサービス終点アドレスを表す証明ＮＳＥＡ、目的地シグナリング関連識別子を表すＤＳＡＩＤ、リンク特性を表すＡＬＣ、発信シグナリング関連識別子を表すＯＳＡＩＤ、サービスユーザ生成参照を表すＳＵＧＲ、サービス固有情報（ＳＡＲは保証されていない）を表すＳＳＩＳＵ、並びにネットワーク移行ユニットＩＷＵ１から無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２へのコネクションが確立されるべき、無線ネットワーク制御部ＲＮＣ２のアドレスを含むＩＰＥＩＤを包含する。ここで、ＮＳＡＰはネットワークサービスアクセスポイントを表し、ＳＡＲは分割組立（サブレイヤ）を表す。

ネットワーク移行ユニットＩＷＵ１と第１のアクセスネットワークＺ１との間では、シグナリングメッセージ確立リクエストＥＲＱ［ＣＥＩＤ；ＮＳＩＡ＝ＡＡＬ２_ＲＮＣ；ＤＳＡＩＤ＝“未知”；ＡＬＣ；ＯＳＡＩＤ；ＳＵＧＲ＝ＢＩＤ；ＳＳＩＳＵ］が送信される。パラメータＣＥＩＤはコネクション要素識別子を表す。その他のパラメータは第２のアクセスネットワークＺ２とネットワーク移行ユニットＩＷＵ１との間のシグナリングメッセージから引用されている。

第１のアクセスネットワークＺ１はネットワーク移行ユニットに確立コンファームＥＣＦでもって応答する。ネットワーク移行ユニットは第２のアクセスネットワークＺ２に確立コンファーム［ＤＳＡＩＤ；ＯＳＡＩＤ；ＩＰＥＩＤ＝ＩＰ_ＩＷＵ ＆ ＵＤＰ_ＩＷＵ］でもって応答する。このシグナリングメッセージによって第２のアクセスネットワークＺ２にコネクションが確立されるべき、ネットワーク移行ユニットＩＷＵ１のアドレスが通知される。

したがって、第２のアクセスネットワークＺ２からネットワーク移行ユニットＩＷＵ１へ、またネットワーク移行ユニットＩＷＵ１から第１のアクセスネットワークＺ１へのコネクション、この逆のコネクションが生じる。黒い矢印で示されている有効データの伝送が行われる。有効データは第２のアクセスネットワークＺ２とネットワーク移行ユニットＩＷＵ１との間でＩＰ／ＵＤＰコネクションを介して伝送される。ネットワーク移行ユニットＩＷＵ１と第１のアクセスネットワークＺ１との間では、有効データはＡＴＭを基礎とするＡＡＬ２コネクションを介して伝送される。

データ伝送終了後にはコネクションが再び解除される。このためにアクセスネットワークＺ２と第１のアクセスネットワークＺ１との間で、ネットワーク移行ユニットに対するＲＬ解除リクエストが明瞭に交換される。第２のアクセスネットワークＺ２とネットワーク移行ユニットＩＷＵ１との間、並びにネットワーク移行ユニットＩＷＵ１と第１のアクセスネットワークＺ１との間のコネクションの解除が行われる。

図３には、使用されるプロトコルが示されている。最上層においては、第１のアクセスネットワークに対して第１のコネクションプロトコルＶ１が使用され、第２のアクセスネットワークに対しては第２のコネクションプロトコルＶ２が使用される。第１のコネクションプロトコルＶ１は、Ｑ．２６３０．１またはＡＬＣＡＰの名称で規格化された、ＡＴＭを基礎とするコネクションを確立するためのプロトコルが使用される。第２のコネクションプロトコルＶ２は第１のコネクションプロトコルにおいて引用されている情報要素を包含し、さらには第２のアクセスネットワークＺ２とネットワーク移行ユニットＩＷＵ１との間のＩＰコネクションの確立を可能にするＩＰ終点識別子を包含する。

第２のネットワーク移行ユニットＩＷＵ２を介する第２のアクセスネットワークＺ２とコアネットワークＳとの間のコネクションの確立も同様に行われる。

本発明による無線通信システムを示す。 ＩＰを基礎とするアクセスネットワークとＡＴＭを基礎とするアクセスネットワークとの間のコネクション確立、データ伝送、コネクション解除を示す。 ＩＰを基礎とするアクセスネットワークとＡＴＭを基礎とするアクセスネットワークとの間のコネクション確立時に使用されるプロトコルである。

Claims (10)

1. コネクション指向のコネクションを支援する第１のネットワークエレメントと、パケット指向のコネクションを支援する第２のネットワークエレメントとを相互に接続するネットワーク移行ユニットを有する無線通信システムにおいて、
   前記第１のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のコネクション指向のコネクションを確立するための情報要素を包含する、前記第１のネットワークエレメントに対応付けられている第１のコネクションプロトコルを基礎として、前記第１のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のコネクション指向のコネクションが確立され、
   前記第１のコネクションプロトコルの情報要素及び前記ネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素を包含する、前記第２のネットワークエレメントに対応付けられている第２のコネクションプロトコルを基礎として、前記第２のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のパケット指向のコネクションが確立され、
   前記第１のコネクションプロトコルと前記第２のコネクションプロトコルは、前記第２のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のパケット指向のコネクションのためのアドレスを包含する、前記ネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素によって区別されることを特徴とする、無線通信システム。
2. 前記無線通信システムはコアネットワーク、第１のアクセスネットワーク及び第２のアクセスネットワークを包含し、
   前記第１のネットワークエレメントは前記無線通信システムの前記第１のアクセスネットワークであり、前記第２のネットワークエレメントは第２のアクセスネットワークまたは前記無線通信システムのコアネットワークであり、
   前記第１のネットワークエレメントは前記無線通信システムのコアネットワークであり、前記第２のネットワークエレメントは前記無線通信システムの第２のアクセスネットワークである、請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記第１のネットワークエレメントはＡＴＭコネクションを支援し、
   前記第２のネットワークエレメントはＩＰコネクションを支援する、請求項１または２記載の無線通信システム。
4. 前記第１のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のコネクションはＡＡＬ２コネクションとして確立され、
   前記ネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素は前記第２のネットワークエレメントのＩＰ終点識別子を包含する、請求項３記載の無線通信システム。
5. 前記第１のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のコネクションの確立に使用される前記第１のコネクションプロトコルは、ＡＬＣＡＰプロトコルに応じる情報要素を有し、
   前記第２のコネクションプロトコルは付加的にＩＰアドレス及びＵＤＰポートを包含し、該ＩＰアドレス及び該ＵＤＰポートについて前記パケット指向のコネクションが確立される、請求項４記載の無線通信システム。
6. 無線通信システムを動作させる方法において、
   コネクション指向のコネクションを支援する第１のネットワークエレメントと、パケット指向のコネクションを支援する第２のネットワークエレメントとの間のコネクションを、該第１のネットワークエレメントとネットワーク移行ユニットとの間でコネクション指向のコネクションを確立し、該第２のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間でパケット指向のコネクションを確立することにより確立し、
   コネクションを確立するために、前記第１のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のコネクション指向のコネクションを確立するための情報要素を包含する、前記第１のネットワークエレメントに対応付けられている第１のコネクションプロトコルと、前記第１のコネクションプロトコルの情報要素及び前記ネットワーク移行ユニットを制御するための情報要素を包含する、前記第２のネットワークエレメントに対応付けられている第２のコネクションプロトコルを使用し、
   該第１のコネクションプロトコル及び該第２のコネクションプロトコルを、前記第２のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のパケット指向のコネクションのための、ネットワーク移行ユニットを制御するためのアドレスを包含する情報要素によって区別することを特徴とする、無線通信システムを動作させる方法。
7. 前記無線通信システムはコアネットワーク、第１のアクセスネットワーク及び第２のアクセスネットワークを包含し、
   前記第１のネットワークエレメントは前記第１のアクセスネットワークであり、前記第２のネットワークエレメントは第２のアクセスネットワークまたはコアネットワークであり、
   前記第１のネットワークエレメントはコアネットワークであり、前記第２のネットワークエレメントは第２のアクセスネットワークである、請求項６記載の方法。
8. 前記第１のネットワークエレメントはＡＴＭコネクションを支援し、
   前記第２のネットワークエレメントはＩＰコネクションを支援する、請求項６または７記載の方法。
9. 前記第１のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のコネクションをＡＡＬ２コネクションとして確立し、
   前記ネットワーク移行ユニットを制御するための前記情報要素は前記第２のネットワークエレメントのＩＰ終点識別子を包含する、請求項８記載の方法。
10. 前記第１のネットワークエレメントと前記ネットワーク移行ユニットとの間のコネクションの確立に使用される前記第１のコネクションプロトコルは、ＡＬＣＡＰプロトコルに応じる情報要素を有し、
    前記第２のコネクションプロトコルは付加的にＩＰアドレス及びＵＤＰポートを包含し、該ＩＰアドレス及びＵＤＰポートについて前記パケット指向のコネクションを確立する、請求項９記載の方法。

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