JP4519656B2 - 無線通信ネットワーク内の通信喪失の後、無線通信装置のために通信を再確立する方法および装置 - Google Patents

無線通信ネットワーク内の通信喪失の後、無線通信装置のために通信を再確立する方法および装置 Download PDF

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Description

本発明は、一般的には、無線通信装置のデータ通信に関し、更に具体的には、無線通信ネットワークにおける通信喪失の後、無線通信装置の通信を再確立する方法および装置に関する。
(関連技術の説明)
無線通信装置は、無線通信ネットワーク、たとえば無線パケット交換網の貧弱なカバレージエリア内で動作しているとき、散発的時間間隔の間にトラフィックを送信および受信できるだけである。これは、パケット交換データ・トランザクションの通常の概念を崩壊させる。通常のアプローチ、たとえばバックオフアルゴリズムを使用して単純に送信を再試行することは、特にネットワークから無線装置への通信方向で無線リソースの集中的使用または貧弱な信頼性を生じる。
多くの知られた無線ネットワークは、大部分のインターネット・トランザクションで典型的に使用されるように、無線装置がサーバからデータを問い合わせするという概念を利用する。これは、たとえば、ウェブ・ページを要求すること、およびeメール・サーバがeメール・プログラムによって新しいeメールを定期的にポーリングすることを含む。この通常の「プル」アプローチにおいて、典型的なトラフィック・パターンは、無線装置がネットワークへ送信し、続いてネットワークが無線装置へ応答を送信することである。ネットワークが無線装置へ送信しているとき、リンクの品質が確立されてから短い時間の後、ネットワークは常に送信している。もしトランザクションが貧弱なカバレージに起因して失敗すれば、無線装置またはユーザは、カバレージの改善を待ち、その後で問い合わせを再試行する。しかし、そのような通信問題の後で、トランザクションを再試行する責任は無線装置にある。
代替の通信スキームは、「プッシュ」手順を使用する。「プッシュ」とは、データがネットワークから無線装置へ押し出されることを意味する。新しいデータ(たとえば、eメール・メッセージ)を定期的にポーリングする通常のインターネット概念は望ましくない。なぜなら、それは無線装置アプリケーションにとって、あまりにも無線リソースの集中使用と考えられるからである。代替方法として、プッシュは、トラフィックの交換がネットワーク側からイニシエートされることを要求する。多くのパケット交換無線ネットワークは、ネットワークからイニシエートされるトラフィックを提供することができる。
1つの知られたプッシュ・アプローチにおいて、ネットワークは、パケットを直接送るか、無線装置をページングすることによって、無線装置とのコンタクトを何回か試みるであろう。このアプローチは、少数回の再試行では良好に働くが、もし非常に多数の装置が係属トラフィックを有すれば、装置とコンタクトするネットワークの能力は、有用なトラフィックを交換することなく急速に枯渇するであろう。無線装置とのコンタクトを試みて無線リソースを浪費することを制限するため、典型的なネットワークは、制限された回数だけ無線装置とのコンタクトを試み、その後で、無線装置がネットワークへ再び知らせるまで試みを停止する。したがって、無線装置は、カバレージの外にあった期間の後でカバレージを再獲得したことをネットワークへ表示することができる。そのような表示は、ネットワークが無線装置とのコンタクトの試みを前に停止した場合でも、ネットワークが無線装置へ再び送信できることをネットワークに通知する。このアプローチに伴う基本的問題は、無線装置によって送信された通信信号をネットワークが受信できるかどうかをテストすることなしには、無線装置はそのカバレージが実際に十分であるかどうかを知ることができないことである。しかし、ネットワークが無線装置からの通信信号をどの程度良好に受信するかのテストは、ネットワークへパケットを実際に送信することによってのみ、信頼性をもって決定することができる。これは無線リソースを使用し、したがって頻繁には行われない。
幾つかのネットワーク、たとえば一般パケット無線サービス(GPRS)ベースのネットワークは、無線装置がネットワーク上で実際に利用可能であることをネットワークへ定期的に表示することを無線装置に強制する。しかし、再び、これは無線リソースを使用し、したがって比較的長い時間間隔、典型的には1時間のオーダーで実行される。この定期的伝送は、ネットワークおよび無線装置のカバレージ見解を同期して取得させるが、ネットワークへのこれらの定期的伝送の間では、ネットワークのカバレージ見解が無線装置の見解と非常に異なるかも知れない。
更に、音声および/またはデータ・サービスを無線装置へ提供する1つまたは複数のアプリケーション・サーバ(たとえばeメール・サーバ)の使用に関連した問題が生じる。一例として、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の後(たとえば、カバレージ外の状況)、アプリケーション・サーバは無線装置との接続を喪失するであろう。一度、無線装置が十分な信号カバレージを再獲得したとき、もしデータ接続が自動的に再確立されなければ、無線装置は、アプリケーション・サーバから継続サービスを十分受け取れないかも知れない。しかし、もしアプリケーション・サーバが、一度破壊された無線装置との接続を自動的に再確立するように構成されれば、アプリケーション・サーバは、無線装置が依然として利用可能でない間に、無線装置への接続要求でネットワークを望ましくないほどに溢れさせるであろう。
したがって、無線通信ネットワークにおける通信喪失の後、無線通信装置の通信を再確立する改善された方法および装置の必要性が結果として存在する。
(要約)
無線装置と無線通信ネットワークとの間の通信喪失の後、無線通信装置のために通信を再確立する幾つかの方法および装置が開示される。
1つの例示的手法において、無線ネットワークは、無線ネットワーク内の通信喪失に関連づけられた無線装置の識別子を、制御通信路を介してブロードキャストする。カバレージを再獲得した後、無線装置は制御通信路をモニタして、各々のブロードキャストされた識別子を復号し、無線装置の識別子と比較する。ブロードキャストされた識別子と無線装置の識別子との間のマッチに基づいて、無線装置は、無線装置の存在を無線ネットワークに通知する制御メッセージを送信する。そうでなければ、無線装置は、通常、制御メッセージを無線ネットワークへ送信することを控える。したがって、無線ネットワークは、不必要なトラフィックで無線リンクへ過度の負担をかけないようにして、無線装置がカバレージの外にあるかどうかを決定し、再確立プロセスを制御することができる。
他の例示的手法において、アプリケーション・サーバと無線装置との間の接続が確立された後の或る時点で、無線装置と無線ネットワークとの間で通信喪失が起こる。一度、無線装置と無線ネットワークとの間で通信が再確立されると、アプリケーション・サーバおよび無線装置の識別子の記憶された関連づけが使用され、無線装置とアプリケーション・サーバとの間で接続を自動的に再確立することを助ける。たとえば、一度、無線装置と無線ネットワークとの間で通信が再確立されると、アプリケーション・サーバの記憶された識別子を使用してアプリケーション・サーバが自動的に接続され、接続が再確立される。
更に他の例示的手法において、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の後、アプリケーション・サーバから無線装置への複数の接続要求がネットワーク・サーバで受信される。しかし、アプリケーション・サーバからの接続要求の数またはレートは、通信喪失の間、ネットワーク・サーバによって制限される。接続要求の数またはレートは、たとえばレート制限またはトラフィック・ポリシング手法を使用して制限されてよい。
有利には、無線装置の通信は、ここで説明される方法および装置を使用することによって、無線ネットワークおよび/または無線リンクに過度の負担をかけることなく再確立される。具体的な実施形態の以下の説明を添付の図面と組み合わせて検討したとき、他の様態および特徴が当業者に明らかとなるであろう。
(好ましい実施形態の詳細な説明)
今から、添付の図面を参照して、例としての本発明の実施形態を説明する。
本願において、図1〜図4は、図5〜図11に関して説明される幾つかの異なった方法および装置の接続に利用される異なったネットワークおよび装置構成の様々な視点および詳細レベルを示す。
更に具体的には、図1は、無線通信ネットワーク104で通信する無線通信装置102を含む通信システム100のブロック図である。無線通信装置102は、好ましくは、ディスプレイ112、キーボード114、および多分1つまたは複数の補助ユーザ・インタフェース(UI)116を含む。補助ユーザ・インタフェースの各々はコントローラ106へ結合される。コントローラ106は、無線モデム108およびアンテナ110へ結合される。
大部分の現代の通信装置において、コントローラ106は、メモリ構成要素(図示されず)の中でオペレーティング・システム・ソフトウェアを実行する中央処理装置(CPU)として実現される。コントローラ106は、通常、無線装置102の全体的動作を制御するが、通信機能に関連した信号処理動作は、典型的には無線モデム108で実行される。コントローラ106は、装置ディスプレイ112とインタフェースして、受信情報、記憶情報、ユーザ入力などを表示する。無線装置102に記憶されるデータ、ネットワーク104へ送信される情報、電話呼を置くための電話番号、無線装置102で実行されるコマンド、および可能性として他のまたは異なったユーザ入力を入力するために、通常、電話型キーパッドまたはフル英数字キーボードであるキーボード114が提供される。
無線装置102は、アンテナ110を介する無線リンク上で、ネットワーク104から通信信号を送受信する。無線モデム108は、基地局120の機能に類似した機能を実行する。それらの機能には、たとえば、変調/復調および可能性として符号化/復号、および暗号化/解読が含まれる。更に、モデム108は、基地局120によって実行される機能に加えて、或る一定の機能を実行することが想定される。無線モデム108は、無線装置102の動作が意図される特定の無線ネットワークまたはネットワークへ適合化されることが、当業者に明らかであろう。
無線装置102において、無線モデム108内の送信機は、典型的には、それがネットワークへ送信するときにのみキーを押されるかオンにされ、そうでなければオフにされてリソースを節約する。送信機のそのような間欠動作は、無線装置102の電力消費に大きな効果を有する。無線装置102への電力は、通常、限定された電源、たとえば再充電可能バッテリによって提供されるので、装置の設計および動作は、電源充電動作の間のバッテリ寿命または時間を延長するため、電力消費を最小にしなければならない。
上記から明らかであるように、用語「無線装置」は、ここでは無線移動通信装置を指すために使用される。図1の実施形態において、無線装置102は移動局である。無線装置102は、単一のユニット、たとえば、データ通信装置、携帯電話、データおよび音声通信能力を有する多機能通信装置、無線通信の能力があるパーソナル・ディジタル・アシスタント(PDA)、または内蔵モデムを組み込まれたコンピュータから構成されてよい。代替的に、無線装置102は、複数の別々の構成要素を含む多モジュールユニットであってよい。多モジュールユニットには、無線モデムへ接続されたコンピュータまたは他の装置が含まれるが、それらに限定されない。具体的には、たとえば、図1の無線装置ブロック図において、モデム108およびアンテナ110は、ラップトップ・コンピュータ上のポートへ挿入される無線モデム装置として実現されてよい。この場合、ラップトップ・コンピュータは、ディスプレイ112、キーボード114、1つまたは複数の補助UI116、およびコンピュータのCPUとして実施されたコントローラ106を含む。更に、通常は無線通信の能力を有しないコンピュータまたは他の機器が、前述したような単一のユニットの無線モデム108およびアンテナ110へ接続され、それらを有効に制御するように適合化されてよい。ただ1つの無線装置102が図1で示されているが、異なったタイプの装置を含む多くの装置が、任意の時点で無線通信ネットワーク内でアクティブまたは動作可能であってよいことは、本願に関連する当業者に明らかであろう。更に、そのような無線装置102は、図4の無線装置402に関して後で説明するように、更に具体的な実現形態を有してよい。
無線装置102は、無線通信ネットワーク104の中で、およびそれを通して通信する。図1の実施形態において、無線ネットワーク104は、グローバル移動システム(GSM)および一般パケット無線サービス(GPRS)ネットワーク用グローバルシステムである。無線ネットワーク104は、関連したアンテナ塔118を有する基地局120、移動切替センター(MSC)122、ホーム・ロケーション・レジスタ(HLR)132、サービング一般パケット無線サービス(GPRS)サポート・ノード(SGSN)126、およびゲートウェイGPRSサポート・ノード(GGSN)128を含む。MSC122は、基地局120および陸線ネットワーク、たとえば公衆電話回線網(PSTN)124へ結合される。SGSN126は、基地局120およびGGSN128へ結合される。GGSN128は、公衆または専用データ網130(たとえばインターネット)へ結合される。HLR132は、MSC122、SGSN126、およびGGSN128へ結合される。
関連したコントローラおよびアンテナ塔118を含む基地局120は、通常、「セル」と呼ばれる特定のカバレージエリアについて無線ネットワーク・カバレージを提供する。基地局120は、そのセル内でアンテナ塔118を介して無線装置へ通信信号を送信し、無線装置から通信信号を受信する。基地局120は、通常、そのコントローラの制御のもとで、特定の、通常は前もって定められた通信プロトコルおよびパラメータに従って、無線装置へ送信される信号を変調し、また可能性として符号化および/または暗号化する機能を実行する。基地局120は、同様に、そのセル内で無線装置102から受信した通信信号を復調し、また可能性として復号し、もし必要であれば解読する。通信プロトコルおよびパラメータは、異なったネットワークの間で異なっていてよい。たとえば、1つのネットワークは、他のネットワークとは異なった変調スキームを使用し、異なった周波数で動作してよい。
図1の通信システム100内に示された無線リンクは、1つまたは複数の異なった通信路、典型的には異なった無線周波(RF)通信路、および無線ネットワーク104と無線装置102との間で使用される関連プロトコルを表す。無線周波(RF)通信路は、典型的には全体的帯域の制限および無線装置102の制限されたバッテリ電力に起因して、節約されなければならない制限リソースである。ネットワークは、通常、トラフィックが交換されない場合でも、連続的または間欠的にキーを押されるように構成されるが、無線装置は、典型的には、送るべきトラフィックを有するときにのみキーを押される。従来の「プル」アプローチは、意味のある情報が交換される前に装置からネットワークへ問い合わせしてリソースを集中的に使用し、多くの状況で無線ネットワーク104に適していない。
実際に実施される無線ネットワークは何百というセルを含み、各々のセルは、ネットワーク・カバレージの所望される全体的広がりに依存して、別個の基地局120およびトランシーバによってサービスされることを、当業者は理解するであろう。全ての基地局コントローラおよび基地局は、多数のネットワーク・コントローラによって制御される多数のスイッチおよびルータ(図示されず)によって接続されてもよい。
ネットワーク・オペレータに登録された全ての無線装置102について、永続データ(たとえば、無線装置102のユーザのプロフィール)および一時データ(たとえば、無線装置102の現在のロケーション)は、HLR132に記憶される。無線装置102への音声呼の場合、HLR132は、無線装置102の現在のロケーションを決定するために問い合わせされる。MSC122のビジター・ロケーション・レジスタ(VLR)は、ロケーション区域のグループについて責任を有し、現在その責任区域内にある無線装置のデータを記憶する。これは、アクセスを速くするためHLR132からVLRへ送信された永続無線装置データ部分を含む。しかしMSC122のVLRは、更に、ローカル・データ、たとえば一時識別データを割り当てて記憶することができる。任意的に、GPRSおよび非GPRSサービスおよび機能をより効率的に調整するため(たとえば、SGSN126によって、より効率的に実行できる回線交換呼のページング、およびGPRSおよび非GPRSを組み合わせたロケーション更新)、MSC122のVLRを強化することができる。
GPRSネットワークの一部分であるサービングGPRSサポート・ノード(SGSN)126は、MSC122と同じ階層レベルにあり、無線装置の個々のロケーションを追跡する。SGSN126は、更に、セキュリティ機能およびアクセス制御を実行する。ゲートウェイGPRSサポート・ノード(GGSN)128は、外部パケット交換網と相互に作用し、IPベースGPRSバックボーン・ネットワークを介してSGSN(たとえばSGSN126)と接続される。SGSN126は、既存のGSMと同じアルゴリズム、鍵、および規準に基づいて認証および暗号設定手順を実行する。従来の動作において、セルの選択は、無線装置102によって、または特定のセルを選択するように無線装置102に命令する基地局120によって、自立的に実行されてよい。無線装置102は、ルーティングエリアとして知られる他のセルまたはセル・グループを再選択したとき、無線ネットワーク104に通知する。
GPRSサービスにアクセスするため、無線装置102は、いわゆるGPRS「アタッチ」を実行することによって、自分の存在を無線ネットワーク104へ知らせる。この動作は、無線装置102とSGSN126との間に論理リンクを確立し、無線装置102が、たとえば、SGSNを介するページ、到着するGPRSデータの通知、またはGPRSを介する短メッセージ・サービス(SMS)メッセージを受信できるようにする。GPRSデータを送受信するため、無線装置102は、使用したいパケット・データ・アドレスの活性化を助ける。この動作は無線装置102をGGSN128へ知らせ、その後で外部データ・ネットワークとの相互作用が開始可能となる。ユーザ・データは、たとえば、カプセル化およびトンネリングを使用して、無線装置102と外部データ・ネットワークとの間でトランスペアレントに転送されてよい。データ・パケットは、GPRS特定プロトコル情報を装備され、無線装置102とGGSN128との間を転送される。
前記から明らかであるように、用語「無線ネットワーク」は、情報の無線転送を容易するために使用される一定のネットワーク構成要素を含み、またRFトランシーバ、増幅器、基地局コントローラ、ネットワーク・サーバ、ネットワークへ接続されるサーバなどを含むが、含まれるものは、これらに限定されない。当業者は、無線ネットワークが、図1で明示的に示されない他のネットワーク構成要素およびネットワーク(たとえばインターネット)を含む他のシステムおよび構成要素と相互に作用し、それらを含むように構成されてよいことを理解するであろう。1つのネットワーク(または複数のネットワーク)のどの部分が、無線リンクにおける最終的振る舞いのどの特定局面に責任を有するかは、本明細書で明示的に注意する場合を除いて、接続された構成要素が生成する全体的振る舞いほどに重要ではない。
図2は、公衆または専用通信ネットワーク130を介して1つまたは複数のアプリケーション・サーバ202との間でデータを通信するため動作している無線装置102を有する無線ネットワーク104の簡単な図である。ネットワーク130は、インターネットであるか、それを含んでよく、アプリケーション・サーバ202と無線装置102との間の情報通信を容易にするサービング・ネットワークを含んでよい。図2では、3つのアプリケーション・サーバ202が示される。即ち、アプリケーション・サーバ204、206、および208である。しかし、適切な数のアプリケーション・サーバがネットワークで使用されてよい。アプリケーション・サーバ202は、適切な音声および/またはデータ・サービス、特に「プッシュ」ベース・サービスを無線装置102に提供することができる。更に具体的には、アプリケーション・サーバ202は、電子メール(eメール)サービス、無線アプリケーション・プロトコル(WAP)サービス、短メッセージング・サービス(SMS)サービス、またはアプリケーション特定サービス、たとえば、例を少し挙げると、天気更新サービス、星占いサービス、および株式相場サービスを提供することができる。
図3は、無線通信装置と通信する特定のシステム構造を示す。具体的には、図3は、IPベース無線データ・ネットワーク、たとえばGPRSネットワークの基本構成要素を示す。無線装置100は、無線パケット・データ・ネットワーク145と通信し、更に、無線音声ネットワーク(図示されず)と通信することができる。音声ネットワークは、たとえばGSMおよびGPRSネットワークと類似したIPベース無線ネットワーク145に付随することができ、または代替的に、完全に別個のネットワークであってよい。GPRS IPベース・データ・ネットワークは、GSM音声ネットワーク上の効果的オーバレイである点でユニークである。したがって、GPRS構成要素は、既存のGSM構成要素、たとえば基地局320を拡張するか、追加の構成要素、たとえば先進ゲートウェイGPRSサービス・ノード(GGSN)をネットワーク・エントリ・ポイント305として追加することが必要である。
図3で示されるように、ゲートウェイ140は、内部または外部アドレ解決構成要素335および1つまたは複数のネットワーク・エントリ・ポイント305へ結合されてよい。ゲートウェイ140から無線装置100へ無線ネットワーク・トンネル325をセットアップすることによって、データ・パケットは、送信されるべき情報の源であるゲートウェイ140からネットワーク145を介して無線装置100へ送信される。この無線トンネル325を作り出すため、一意のネットワーク・アドレスが無線装置100に関連づけられる。しかし、IPベース無線ネットワークにおいて、ネットワーク・アドレスは、典型的には、特定の無線装置100へ永続的に割り当てられず、必要ベースでダイナミックに割り振られる。したがって、無線装置100がネットワーク・アドレスを獲得し、ゲートウェイ140がこのアドレスを決定して、無線トンネル325を確立することが好ましい。
ネットワーク・エントリ・ポイント305は、一般的に、多くのゲートウェイ、コーポレート・サーバ、およびバルク接続、たとえばインターネットの間を多重化および非多重化するために使用される。通常、これらのネットワーク・エントリ・ポイント305は非常に少ない。なぜなら、それらは、更に、外部的に利用可能な無線ネットワーク・サービスを集中化することを意図されるからである。ネットワーク・エントリ・ポイント305は、多くの場合、或る形式のアドレス解決構成要素335を使用し、このようなアドレス解決構成要素335はゲートウェイと無線装置との間のアドレスの割り当ておよびルックアップを助ける。この例において、アドレス解決構成要素335は、アドレス解決メカニズムを提供する1つの例としてのダイナミック・ホスト構成プロトコル(DHCP)として示される。
無線データ・ネットワーク345の中央内部構成要素はネットワーク・ルータ315である。通常、ネットワーク・ルータ315は、特定のネットワークに対して特注されるが、代替的に標準の市販ハードウェアから構成することができる。ネットワーク・ルータ315の目的は、比較的大きなネットワークとして実現される何千という基地局320を長距離接続の中央ロケーションへ集中化し、ネットワーク・エントリ・ポイント305へ戻すことである。幾つかのネットワークでは、ネットワーク・ルータ315の多数の段が存在し、またマスタおよびスレイブのネットワーク・ルータ315が存在するかも知れないが、そのような場合も全て、機能は類似している。多くの場合、ネットワーク・ルータ315はネーム・サーバ307、この場合は、インターネットで使用されるようなダイナミック・ネーム・サーバ(DNS)307にアクセスし、データ・メッセージを回送する行先をルックアップする。基地局320は、前述したように、無線装置、たとえば無線装置100へ無線リンクを提供する。
必要なメモリ、ルーティング、およびアドレスのリソースを割り振ってIPパケットを通過させるため、無線ネットワーク・トンネル、たとえば無線トンネル325が無線ネットワーク345の至る所で開かれる。GPRSにおいて、そのようなトンネル325は、「PDPコンテクスト」(即ち、データ・セッション)と呼ばれるものの一部分として確立される。無線トンネル325を開くため、無線装置100は、無線ネットワーク345に関連づけられた特定の手法を使用しなければならない。そのような無線トンネル325を開くステップは、無線装置100が無線トンネル325を開きたいドメインまたはネットワーク・エントリ・ポイント305を、無線装置100が表示することを必要とするかも知れない。この例において、トンネルは最初にネットワーク・ルータ315に達し、ネットワーク・ルータ315は、ネーム・サーバ307を使用して、どのネットワーク・エントリ・ポイント305が、提供されたドメインとマッチするかを決定する。冗長として、またはネットワーク上の異なったゲートウェイおよびサービスにアクセスするため、1つの無線装置100から多数の無線トンネルを開くことができる。一度、ドメイン名が発見されると、トンネルはネットワーク・エントリ・ポイント305へ延長され、経路に沿ったノードの各々で、必要なリソースが割り振られる。次に、ネットワーク・エントリ・ポイント305は、アドレス解決(またはDHCP335)を使用して、無線装置100のためにIPアドレスを割り振る。IPアドレスが無線装置100へ割り振られ、ゲートウェイ140へ通信されたとき、ゲートウェイ140から無線装置100へ情報を転送することができる。
無線トンネル325は、典型的には、無線装置100のカバレージ・プロフィールおよび活動に依存した制限寿命を有する。無線ネットワーク145は、この無線トンネル325によって保持されたリソースを他のユーザのために再獲得するため、或る非活動期間またはカバレージ外期間の後、無線トンネル325を破壊する。その主な理由は、無線トンネル325が最初に開かれたとき無線装置100へ一時的に予約されたIPアドレスを取り返すためである。一度、IPアドレスが喪失され、無線トンネル325が破壊されると、ゲートウェイ140は、伝送制御プロトコル(TCP)を介するときであれユーザ・データグラム・プロトコル(UDP)を介するときであれ、IPデータ・パケットを無線装置100へイニシエートする全ての能力を喪失する。
本明細書において、「IPベース無線ネットワーク」(無線通信ネットワークの1つの特定のタイプ)は、(1)クアルコムによって開発および運用される符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、(2)欧州郵便電気通信主管庁会議(CEPT)の標準委員会によって、双方共に開発されたグローバル移動通信システム(GSM)ネットワークと組み合わせて使用される一般パケット無線サービス(GPRS)ネットワーク、および(3)将来の第3世代(3G)ネットワーク、たとえば、GSM展開のための向上データレート(EDGE)およびユニバーサル移動通信システム(UMTS)を含むが、含まれるものは、これらに限定されない。GPRSは、GSM無線ネットワークの最上部のデータ通信オーバレイである。特定のIPベース無線ネットワークが説明されたが、本願の通信再確立スキームは、任意の適切なタイプの無線パケット・データ網で利用できることを理解すべきである。
好ましい無線装置。図4は、ここで説明される方法に従って通信を再確立するように構成される好ましい無線通信装置402のブロック図である。無線装置402は、好ましくは、少なくとも音声およびデータ通信能力を有する両方向通信装置である。この通信能力の中には、インターネット上で他のコンピュータ・システムと通信する能力が含まれる。無線装置402によって提供される機能に依存して、それはデータ・メッセージング装置、両方向ページャ、データ・メッセージング能力を有する携帯電話、無線インターネット機器、またはデータ通信装置(電話能力を有するか有しない)を呼ばれてよい。
もし無線装置402が両方向通信の能力を有するならば、それは、通常、通信サブシステム411を組み込んでいる。通信サブシステム411は、受信機412、送信機414、および関連した構成要素、たとえば、1つまたは複数の(好ましくは埋め込まれるか内部の)アンテナ要素416および418、局部発振器(LO)413、および処理モジュール、たとえばディジタル信号プロセッサ(DSP)420を含む。通信サブシステム411は、図1で示された無線モデム108およびアンテナ110と類似している。通信分野の当業者に明らかであるように、通信サブシステム411の特定の設計は、無線装置402が動作を意図される通信ネットワークに依存する。
ネットワーク・アクセス要件も、利用されるネットワークのタイプに依存して様々である。たとえば、GPRSネットワークにおいて、ネットワーク・アクセスは、無線装置402の加入者またはユーザに関連づけられる。したがって、GPRS装置は、GPRSネットワーク上で動作するために、通常は「SIM」カードと呼ばれる加入者識別モジュール(図示されず)を必要とする。SIMカードがなければ、GPRS装置は完全には機能しないであろう。(あるとすれば)ローカルまたは非ネットワーク通信機能は動作できるかも知れないが、無線装置610は、ネットワークを介する通信に関連する機能を実行することはできないであろう。他方、MobitexおよびDataTACネットワークでは、そのような無線装置402は、各々の無線装置に関連づけられた一意の識別番号を使用してネットワークに登録される。
必要なネットワーク登録または活性化手順が完了したとき、無線装置402はネットワークを介して通信信号を送信および受信してよい。ネットワークを介してアンテナ416から受信された信号は、受信機412へ入力される。受信機412は、信号増幅、周波数ダウン変換、フィルタリング、通信路選択など、および図4の例では、アナログ−ディジタル(A/D)変換のような普通の受信機機能を実行することができる。受信信号のA/D変換によって、より複雑な通信機能、たとえば復調および復号をDSP420で実行することができる。同様に、送信される信号は、DSP420によって、たとえば変調および符号化などの処理を施される。DSPで処理されたこれらの信号は、ディジタル−アナログ(D/A)変換、周波数アップ変換、フィルタリング、増幅、およびアンテナ418を介する通信ネットワーク上の送信を行うため、送信機414へ入力される。DSP420は通信信号を処理するだけでなく、受信機および送信機の制御を提供する。たとえば、受信機412および送信機414で通信信号へ適用された利得は、DSP420で実現される自動利得制御アルゴリズムを介して適合的に制御されてよい。
無線装置402はマイクロプロセッサ438を含む。マイクロプロセッサ438は、図1のコントローラ106の1つの実現形態であり、無線装置402の全体的動作を制御する。少なくともデータおよび音声通信を含む通信機能は、通信サブシステム411を介して実行される。マイクロプロセッサ438は、更に、補助的装置サブシステム、たとえば、ディスプレイ422、フラッシュ・メモリ424、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)426、補助入力/出力(I/O)サブシステム428、シリアル・ポート430、キーボード432、スピーカ434、マイクロホン436、近距離通信サブシステム440、および一般的に442で示される他の装置サブシステムと対話する。図4で示されるサブシステムの幾つかは通信関連機能を実行するが、他のサブシステムは「常駐」またはオンデバイス機能を提供する。注意すべきは、幾つかのサブシステム、たとえばキーボード432およびディスプレイ422は、通信関連機能、たとえば通信ネットワークを介して送信するテキスト・メッセージの入力、およびデバイス常駐機能、たとえば計算機またはタスク・リストの双方に使用されてよいことである。マイクロプロセッサ438によって使用されるオペレーティング・システム・ソフトウェアは、好ましくは永続記憶、たとえばフラッシュ・メモリ424に記憶される。フラッシュ・メモリ424は、代替的に、読み出し専用メモリ(ROM)または類似の記憶要素(図示されず)であってよい。当業者は、オペレーティング・システム、特定の装置アプリケーション、またはそれらの一部分が、揮発性記憶、たとえばRAM426へ一時的にロードされてよいことを理解するであろう。受信された通信信号、検出された信号ログ、およびコンタクト・ログの喪失物は、更に、RAM426へ記憶されてよいことが想定される。
マイクロプロセッサ438は、そのオペレーティング・システム機能に加えて、好ましくは、無線装置402の上でソフトウェア・アプリケーションの実行を可能にする。基本的装置動作を制御し、少なくともデータおよび音声通信アプリケーション(たとえば、ネットワーク再確立スキーム)を含むアプリケーションの所定のセットが、通常、無線装置402の製造中に無線装置402にインストールされる。無線装置402へロードされる好ましいアプリケーションは、ユーザに関連したデータ項目を組織および管理する能力を有する個人情報管理(PIM)アプリケーション、たとえば、eメール、カレンダ・イベント、音声メール、アポイントメント、およびタスク項目であってよいが、これらに限定されない。当然のことながら、PIMデータ項目の記憶を容易にするため、無線装置402上で1つまたは複数のメモリ記憶装置を利用することができる。
そのようなPIMアプリケーションは、好ましくは、無線ネットワークを介してデータ項目を送受信する能力を有する。好ましい実施形態において、PIMデータ項目は、無線ネットワークを介して、ホスト・コンピュータ・システムに記憶および/または関連づけられた無線装置ユーザの対応するデータ項目とシームレスに統合、同期、および更新され、そのような項目に関して無線装置402上にミラーリングされたホスト・コンピュータを作り出す。これは、ホスト・コンピュータ・システムが無線装置ユーザのオフィス・コンピュータ・システムである場合に、特に有利である。追加のアプリケーションも、ネットワーク、補助I/Oサブシステム428、シリアル・ポート430、近距離通信サブシステム440、または他の適切なサブシステム442を介して無線装置402へロードされてよく、ユーザによってRAM426または好ましくは不揮発性記憶(図示されず)にインストールされ、マイクロプロセッサ438によって実行されてよい。アプリケーション・インストレーションのような柔軟性は、無線装置402の機能を増加させ、向上したオンデバイス機能、通信関連機能、またはこれらの双方を提供する。たとえば、安全な通信アプリケーションは、無線装置402を使用した電子商機能および他のそのような金融トランザクションの実行を可能にする。
データ通信モードにおいて、受信された信号、たとえばテキスト・メッセージまたはウェブ・ページ・ダウンロードは、通信サブシステム411によって処理され、マイクロプロセッサ438へ入力される。マイクロプロセッサ438は、好ましくは、信号を更に処理し、ディスプレイ422または代替的に補助I/O装置428へ出力する。無線装置402のユーザは、更に、たとえば、ディスプレイ422および可能性として補助I/O装置428と組み合わせてキーボード432を使用し、データ項目、たとえばeメール・メッセージを作る。キーボード432は、好ましくは、完全な英数字キーボードおよび/または電話タイプのキーパッドである。これらの作られた項目は、通信サブシステム411を介して通信ネットワーク上を送信されてよい。
音声通信の場合、受信された信号がスピーカ434へ出力され、送信される信号がマイクロホン436によって生成されることを除いて、無線装置402の全体的動作は実質的に同じである。代替の音声またはオーディオI/Oサブシステム、たとえば音声メッセージ記録サブシステムも無線装置402で実現されてよい。音声またはオーディオ信号出力は、好ましくは、主にスピーカ434を介して達成されるが、幾つかの例を挙げると、音声呼の間に発呼者のアイデンティティ表示または他の音声呼関連情報を提供するため、ディスプレイ422も使用されてよい。
図4のシリアル・ポート430は、オプションの構成要素であるが、通常、ユーザのデスクトップ・コンピュータとの同期が望まれるパーソナル・ディジタル・アシスタント(PDA)型通信装置で実現される。シリアル・ポート430は、外部装置またはソフトウェア・アプリケーションを介してユーザに選好を設定させ、また無線通信ネットワークを介さないで情報またはソフトウェア・ダウンロードを無線装置402へ提供することによって無線装置402の能力を拡張する。直接の、したがって信頼される接続を介して暗号化キーを無線装置402へロードし、それによって安全な装置通信を提供するため、たとえば代替のダウンロード・パスを使用してよい。
近距離通信サブシステム440は、必ずしも類似の装置である必要はない異なったシステムまたは装置と無線装置402との間で通信を提供するオプションの補助構成要素である。たとえば、サブシステム440は、赤外線装置および関連回路および構成要素、または同様に能動化されたシステムおよび装置との通信を提供するBluetooth(登録商標)通信モジュールを含むことができる。Bluetooth(登録商標)はBluetooth SIG社の登録商標である。
図5は、無線通信装置の通信を再確立する1つの方法を記述するフローチャートである。これらの方法は、図1〜図4に関して上記で図示および説明した構成要素の中で使用されてよい。図5は、特に、無線通信装置によって使用される方法に関し、無線通信装置は、無線通信ネットワークに登録されて動作しており、制御通信路上で無線周波(RF)信号をモニタおよび受信している。
図5のスタート・ブロック502から始まって、無線装置は、モニタされている現在のRF周波数または通信路が通信に十分であるかどうかをテストする(ステップ504)。このテストは、たとえば、受信された信号強度表示(RSSI)が所定の閾値の上または下にあるかどうかをテストすることによって実行されてよい。たとえば、もしRSSIが所定の閾値の下にあれば、RF周波数または通信路は不十分である。ステップ504でテストされたとき、もしRF周波数または通信路が十分であれば、無線装置は無線ネットワーク内で正常に動作を続ける。しかし、ステップ504でテストされたとき、もしRF周波数または通信路が十分でなければ、無線装置は、通信のために新しいRF周波数または通信路をサーチする第1モードの走査動作へ入る(ステップ506)。この第1モードの走査動作において、無線装置は、幾つかの異なったRF周波数または通信路を走査して、利用可能な「最良」信号を識別することができる。
ステップ508でテストされたとき、もしそのような新しい信号が即時に発見されなければ、無線装置は、タイムアウトが起こったかどうかをステップ510でテストした後で、ステップ506で新しいRF周波数または通信路のサーチを続ける。しかし、ステップ508でテストされたとき、もし新しい信号が発見されるならば、無線装置は無線ネットワークとの通信を再確立することを即時に試みる(ステップ512)。無線装置は、無線装置の存在を無線ネットワークに通知する制御メッセージを送信することによって、ステップ512を実行することができる。次に、方法は、ステップ512の後でステップ504から始まる反復を実行する。
ステップ512で送信される制御メッセージは更新メッセージであってよい。更新メッセージは、無線装置によって送信されるメッセージであって、無線装置のステータスをネットワークに通知および/または更新するときの使用に適したメッセージである。もっとも、メッセージは他の異なった目的を有していてもよい。たとえば、更新メッセージは、GPRSにおいて、ロケーション区域更新メッセージまたはルーティング区域更新メッセージであってよい。たとえば、GPRSにおいて、更新メッセージはロケーション区域更新メッセージまたはルーティング区域更新メッセージであってよい。他の例として、更新メッセージはユーザ・データを送信するメッセージであってよい。このメッセージによって、無線ネットワークは無線装置と無線ネットワークとの間の通信再確立の表示を受信することができる。
もし、ステップ510でタイムアウトが起こる前に、新しい信号がステップ508で発見されなければ、無線装置は、再び新しい周波数または通信路をサーチする第2モードの走査動作へ入る(ステップ514)。ステップ516でテストされたとき、もし新しい信号が発見されるならば、前述したように、無線装置は無線ネットワークとの通信を再確立することをステップ512で即時に試みる。しかし、もし新しい信号がステップ516で即時に発見されなければ、無線装置は、所定時間の間、スリープ・モードの動作へ入る(ステップ518)。
スリープ・モードの間、無線装置は、その回路のかなりの部分(たとえば、そのコントローラおよび受信機、またはそれらの一部分)をシャットダウンする。スリープ・モードの所定の時間は、スリープ・モードでないときに無線装置がその受信機およびコントローラを動作可能にする複数の連続受信時間をカバーする。一度、所定の時間が満了すると、回路は再び動作可能にされ、無線装置は再び新しいRF周波数または通信路をサーチする。したがって、第2モードの動作におけるサーチは、無線装置がスリープ・モードの動作から目覚めた後の各々の時点で定期的に実行される。
代替の方法において、無線装置、たとえばセルラ移動局は、セルラ電気通信ネットワーク内で動作し、セルラ電気通信ネットワークからの信号の強度が所定の閾値の下であることを検出する。次に、セルラ移動局は、信号の強度が所定の閾値の下であることを検出したことに応答して、1つまたは複数の追加のセルラ電気通信ネットワークからの信号を走査する。1つまたは複数の追加のネットワークからの信号が依然として通信に不十分である間、セルラ移動局は定期ベースで(たとえば、定期的に)制御メッセージ(たとえば更新メッセージ)を送信する。この制御メッセージは、セルラ移動局の存在をセルラ電気通信ネットワークに通知する。そのような制御メッセージの定期的送信は、短い時間間隔、たとえば20秒から3分ごとに起こってよい。
図6および図7は、無線通信装置の通信を再確立する他の方法を記述する関連フローチャートである。これらの方法も、図1〜図4に関して上記で図示および説明した構成要素の中で使用されてよい。図6は、特に固定ネットワーク・インフラストラクチャ内で使用される方法に関し、図7は、特に無線通信装置によって使用される関連方法に関する。方法の初期コンテクストを提供するため、無線通信装置は無線通信ネットワークに登録されて、その中で動作する。しかし、動作中の或る時点で、無線装置と無線ネットワークとの間で通信の喪失が起こる。たとえば、無線装置は、無線ネットワークが無線装置からの無線信号をもはや十分に受信できない領域へ移動されるかも知れない。通信喪失は、情報を十分に転送または受信できないように通信を妨げる有害な信号、通信路、または復号条件(または、これらの組み合わせ)を包含するように定義される。
図6のスタート・ブロック602から始まって、ネットワークは無線装置に関連づけられた通信喪失の表示を受け取る(ステップ604)。実際には、ネットワークは、そのような通信喪失に関連づけられた多数の異なった無線装置について多数のそのような表示を受け取るかも知れない。通信の喪失は、無線装置と無線ネットワークとの間で使用される多数の異なった方法の1つに基づいて決定されてよい。1つの例として、「キープアライブ」メッセージが、所定の時間間隔ごとに無線装置と無線ネットワークとの間で定期的に送られてよい。この場合、ネットワークが所定の時間間隔内にキープアライブ・メッセージを受信することができないときに通信喪失が起こり、ネットワークは通信喪失の表示を受信する結果となる。好ましくは、使用される方法は、短いカバレージ喪失、たとえば短い信号フェージング(たとえば、1から90秒のオーダー)が無視されるような或るヒステリシスを提供する所定のプロセスである。したがって、非常に短い通信喪失(たとえば、大きな妨害物を通過するか、トンネルまたは地下駐車場を走行するときに経験される喪失)は、通信喪失が経験されている表示をネットワークへトリガする必要はない。
しかし、無線装置の通信喪失の表示が受信されたとき、ネットワークは、無線ネットワーク内の通信喪失に関連づけられた無線通信装置のリストへ無線装置の識別子を追加する(ステップ606)。識別子は、無線装置を一意に識別する任意の適切な識別子、たとえば、少数の例を挙げると、移動識別番号(MIN)、一時MIN(TMIN)、移動加入者識別番号(IMSI)、移動加入者ISDN番号(MSISDN)、またはインターネット・プロトコル(IP)アドレスであってよい。
通信は、更に、無線ネットワーク内の或る無線通信装置のために再確立されてよい。この場合、ネットワークは、無線装置と無線ネットワークとの間で通信の再確立が行われたことの表示を受け取る(ステップ608)。たとえば、もし「キープアライブ」メッセージが、正常および定期的に所定の時間間隔で、無線装置と無線ネットワークとの間で送られていれば、ネットワークは、或る時間間隔の間それらを受け取ることができなくなった後、無線装置から1つのキープアライブ・メッセージを受け取るかも知れない。代替的に、表示は、前述したように、無線装置によって送信される制御メッセージまたは更新メッセージの形式で来るかも知れない。
通信再確立の表示を受信したとき、ネットワークは、通信喪失に関連づけられた無線装置のリストから関連無線装置の識別子を除去する(ステップ610)。ネットワークは、更に、リスト上の各々の無線装置について、無線装置に関連づけられたタイマーが時間切れになったかどうかをチェックする(ステップ612)。タイマーは、各々の無線装置がリストへ追加されたとき、各々の無線装置について任意の適切な時間量だけ最初に設定されてよい。たとえば或るアプリケーションでは、10〜15分のタイマーが適切であろう。もしタイムアウトが無線装置について起こったならば、その無線装置の関連識別子がリストから除去される(ステップ614)。ここで無線装置は通信のために利用可能になったから、ネットワークは、更に、この無線装置についてメッセージが係属しているかどうかをチェックし、それらのメッセージを無線装置へ即時に送信する。
次に、ネットワークは、無線ネットワークを介してリストの識別子をブロードキャストする(ステップ616)。識別子は、たとえば、ネットワークの制御通信路を介してブロードキャストされてよい。任意の適切な制御通信路および/または制御情報通信手段、たとえば、ブロードキャスト制御通信路(BCCH)、パケット・ブロードキャスト制御通信路(PBCCH)、BCCHおよびPBCCHを介して搬送されるシステム情報メッセージ、周期ルート区域更新手順、またはページ要求および応答プロトコルが利用されてよい。
図6の方法は、ステップ604でスタートして反復され、通信喪失および再確立の新しい表示が受信され、識別子がリストへ追加および除去される。したがって、リスト上の識別子のブロードキャストは規則的に起こり、好ましくは、ネットワークの中で定期的に(たとえば、90〜180秒ごとに)起こる。
ここで、図6に関連した無線装置方法について図7を参照する。図7のスタート・ブロック702から始まって、無線装置と無線ネットワークとの間で通信喪失が起こる(ステップ704)。前述したように、通信喪失は、情報が十分に転送または送受信されないように通信を妨害する有害な信号、通信路、または復号条件(または、これらの組み合わせ)を包含するように定義される。この時点で、通信喪失に関連づけられた無線装置のリストへ、この無線装置の識別子を追加するため、図6のステップ604および606が使用される。
しかし、将来の或る時点で、無線装置と無線ネットワークとの間で通信が再確立される(図7のステップ706)。応答として、無線装置は、無線ネットワークの制御通信路に同調し、信号を受信して、無線ネットワークによってブロードキャストされた利用不可能な無線装置のリストの識別子を復号する(ステップ708)。このリストは、図6のステップ616でブロードキャストされたように、無線ネットワーク内の通信喪失に関連づけられた無線装置識別子のリストである。復号された各々の識別子について、その識別子と、無線装置の識別子との間で比較が行われる(図7のステップ710)。
ステップ712でテストされたとき、識別子の間でマッチが起こると、無線装置は、無線装置の存在を無線ネットワークに通知する制御メッセージを送信する(ステップ714)。前述したように、制御メッセージは、無線装置によって送信される任意のメッセージである更新メッセージであってよく、メッセージが他の異なった目的を有するとしても、無線装置のステータスをネットワークに通知および/または更新するために使用される。たとえば、更新メッセージは、GPRSでは、ロケーション更新要求メッセージまたはルーティング区域更新要求メッセージであってよい。他の例として、更新メッセージは、ユーザ・データを送信するメッセージであってよい。このメッセージは、無線装置と無線ネットワークとの間の通信再確立の表示を無線ネットワークに受信させる。
もし、ステップ712で、ブロードキャストされた識別子と無線装置識別子との間でマッチが起こらなければ、無線装置は、制御メッセージを無線ネットワークへ送信することを控える。図7の方法は、無線装置と無線ネットワークとの間で他の通信喪失が経験されたときに反復される。
有利には、特に不必要なトラフィックで無線リンクに過度の負担をかけない制御された方法で、通信が無線装置と無線ネットワークとの間で再確立されてよい。無線装置からの制御メッセージは、通常、無線装置の識別子が無線ネットワークによってブロードキャストされなければ、送信される必要はない。もし無線装置が通信喪失を経験し、無線ネットワークによってブロードキャストされたリストの中に無線装置の識別子がないことを発見すれば、無線ネットワークによって、無線装置が利用不可能または喪失されたとは考えられず、したがって無線装置が制御メッセージを送信する理由はない。
図8および図9は、無線通信装置のために通信を再確立する他の方法を記述するフローチャートであって、無線装置と通信するため1つまたは複数のアプリケーション・サーバを使用することに関連するフローチャートである。これらの方法は、図1〜図4に関連して上記で図示および説明した装置およびネットワークを使用するとき使用されてよい。図8は、特に固定ネットワーク・インフラストラクチャ内で使用される方法に関し、図2と組み合わせて参照される。
図8の方法の初期コンテクストを提供するため、無線通信装置は、最初に、無線通信ネットワークに登録され、その中で動作しており、少なくとも1つのアプリケーション・サーバへの、および/またはアプリケーション・サーバからの、データを通信している。しかし、動作中の或る時点で、無線装置と無線ネットワークとの間で通信の喪失が起こる。通信の喪失は、情報を十分に転送または受信できないような通信妨害を生じる有害な信号、通信路、または復号条件(または、これらの組み合わせ)を包含するように定義される。たとえば、無線装置は、無線ネットワークが無線装置からの無線信号をもはや十分に受信できない領域へ移動されるかも知れない。無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失のために、無線装置とアプリケーション・サーバとの間の接続および通信の喪失が起こる。実際には、多数の異なった無線装置が、多数の異なったアプリケーション・サーバと接続して動作しているかも知れない。その場合、時間の経過と共に、多数の接続および通信の喪失が起こるかも知れない。
例として、図2の無線装置102は、最初、無線ネットワーク104に登録されて、その中で動作しており、接続(たとえば、TCP/IP接続)を介してアプリケーション・サーバ204からデータを受信している。時間の経過と共に、無線装置102と無線ネットワーク104との間で通信の喪失が起こり、無線装置102とアプリケーション・サーバ204との間の接続が破壊される。ここで説明する方法なしには、アプリケーション・サーバ204は、無線装置102が利用可能でない間、無線装置102へ継続して接続を試みることによって、無線ネットワーク104に過度の負担をかけるかも知れない。代替的に、一度、無線装置102と無線ネットワーク104との間で通信が再確立されると、アプリケーション・サーバ204は無線装置102との接続を再確立することを自動的に試みるように構成されなくてもよい。
図8のスタート・ブロック802から始まって、ネットワーク・サーバは、接続および/またはデータ通信が前に確立または係属していた無線装置の識別子と関連づけてアプリケーション・サーバの識別子のリストを記憶する(ステップ804)。たとえば、リストは、データ通信が前に確立されたアプリケーション・サーバ204の識別子に関連づけて図2の無線装置102の識別子を記憶してよい。このリストは、「チェックイン」リストと呼ばれてよい。使用される識別子は、無線装置およびアプリケーション・サーバを一意に識別する任意の適切な識別子であってよい。無線装置の識別子は、幾つかの例を挙げると、移動識別番号(MIN)、一時MIN(TMIN)、移動加入者識別番号(IMSI)、移動加入者ISDN番号(MSISDN)、またはインターネット・プロトコル(IP)アドレスであってよく、アプリケーション・サーバの識別子は、たとえば、アプリケーション・サーバ名であってよい。識別子の各々の関連づけは、無線装置とアプリケーション・サーバとの間の接続の確立または維持の間の或る時点で、リストへ入力または追加されてよい。代替的に、各々の関連づけは、無線装置とアプリケーション・サーバとの間の接続またはデータ通信が切断されるか通信が破壊されたとき、またはその後でのみ、リストへ入力または追加されてよい。
一度、通信が無線装置と無線ネットワークとの間で再確立されると、アプリケーション・サーバと無線装置との間の接続およびデータ通信を再確立するため、無線装置に関連づけられたアプリケーション・サーバの記憶された識別子が使用される(ステップ806)。たとえば、ネットワーク・サーバはコンタクト・サーバであってよく、コンタクト・サーバは、アプリケーション・サーバ識別子を使用してアプリケーション・サーバとコンタクトし、アプリケーション・サーバが接続およびデータ通信を再確立できるようにする。他の例として、別個のコンタクト・サーバが、無線装置の識別子を使用してネットワーク・サーバに問い合わせすることによって、アプリケーション・サーバのアイデンティティを要求および受信してよい。この場合、コンタクト・サーバは後でアプリケーション・サーバとコンタクトし、アプリケーション・サーバが接続およびデータ通信を再確立できるようにする。図8で示されるように、方法は継続的に反復され、複数の無線装置が同じようにしてサービスされる。好ましくは、図8の方法および記憶されたリストは、図示されるようにネットワーク内で通信可能に接続された存在サーバ、たとえば図1の存在サーバ134の中に維持される。
図9は、図8の方法を、より詳細な好ましい実施形態として記述するフローチャートである。スタート・ブロック902から始まって、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の表示が受信される(ステップ904)。通信喪失に応答して、アプリケーション・サーバの識別子が、接続および/またはデータ通信が確立されたか係属中であった無線装置の識別子と関連づけてリストの中に記憶される(ステップ906)。もし無線装置と無線ネットワークとの間の通信再確立の表示が受信されると(ステップ908)、アプリケーション・サーバと無線装置との間の接続およびデータ通信を再確立するため、アプリケーション・サーバの識別子が使用される(ステップ910)。たとえば、アプリケーション・サーバ・アイデンティティ(たとえば、アプリケーション・サーバ名)を使用してアプリケーション・サーバがコンタクトされ、アプリケーション・サーバは、無線装置との接続を再確立することができる。次に、アプリケーション・サーバおよび無線装置の識別子が、記憶されたリストから除去される(ステップ912)。方法は、ステップ904から再び始まって継続的に反復される。図9の方法は、ネットワーク内の単一の無線装置について説明されたが、実際には、方法はネットワーク内の複数の無線装置および複数のアプリケーション・サーバとの関連で実行される。好ましくは、図9の方法および記憶されたリストは、図示されたネットワーク内で通信可能に接続される存在サーバ、たとえば図1の存在サーバ134の中に維持される。
有利には、図8および図9に関連して説明された方法は、アプリケーション・サーバからの多数の継続接続試行で無線ネットワークに過度の負担をかけることなく、無線装置に通信の自動的再確立を提供する。
図10は、更に、1つまたは複数のアプリケーション・サーバと無線通信装置との通信を再確立する他の方法である。この方法は、図1〜図4に関連して上記で図示および説明したシステムで使用されてよい。図10は、特に固定ネットワーク・インフラストラクチャ内で使用される方法に関連し、図2と組み合わせて参照される。
図10の方法の初期コンテクストを提供するため、無線通信装置は、最初、無線通信ネットワークに登録されて、その中で動作しており、少なくとも1つのアプリケーション・サーバへ、および/またはアプリケーション・サーバから、データを通信している。しかし、動作中の或る時点で、無線装置と無線ネットワークとの間で通信の喪失が起こる。通信の喪失は、情報を十分に転送または受信できないように通信妨害を生じる有害な信号、通信路、または復号条件(または、これらの組み合わせ)を包含するように定義される。たとえば、無線装置は、無線ネットワークが無線装置からの無線信号をもはや十分に受信できない領域へ移動されるかも知れない。無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失のため、無線装置とアプリケーション・サーバとの間の接続および/または通信の喪失が起こる。実際には、多数の異なった無線装置が、多数の異なったアプリケーション・サーバと関連して動作しており、時間の経過と共に、多数の接続または通信の喪失が起こるかも知れない。
例として、図2の無線装置102は、最初、無線ネットワーク104に登録されて、その中で動作しており、接続(たとえばTCP/IP接続)を介してアプリケーション・サーバ204からデータを受信している。時間の経過と共に、無線装置102と無線ネットワーク104との間で通信の喪失が起こり、無線装置102とアプリケーション・サーバ204との間の接続が破壊される。ここで説明する方法なしには、アプリケーション・サーバ204は、無線装置102が利用可能でない間に、無線装置102への多数の継続接続試行で無線ネットワーク104に過度の負担をかけるか、代替的に、アプリケーション・サーバ204は、無線装置102と無線ネットワーク104との間で通信が再確立された後で無線装置102との接続を自動的に再確立するように構成されなくてもよい。
図10のスタート・ブロック1002から始まって、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の後、サーバは、或る時間にわたって、アプリケーション・サーバから無線装置への複数の接続要求を受信する(ステップ1004)。サーバは、これらの接続要求を受信するが、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の間、通過する要求の数またはレートを制限する(ステップ1006)。サーバは、たとえばレート制限手法またはトラフィック・ポリシング手法を利用して、これを達成することができる。方法は完了してステップ1004からスタートするが、その無線装置および複数の無線装置の追加の通信喪失について反復される。
レート制限およびトラフィック・ポリシング手法は、現在、トラフィックがサービス・プロバイダのコア・トランスポート・ネットワークに入るときのボリュームおよびレートを管理するために使用される。図10の現在の応用で明らかであるように、これらの手法は、アプリケーション・サーバからの接続要求が、アプリケーション・サーバと無線装置との間のデータ通信を容易にするネットワークへ入るときのボリュームおよび/またはレートを管理するために使用される。これは、無線装置と無線ネットワークとの間に通信喪失が存在する時間に実行されるとき、特に有利である。
図11のブロック図において、図2からの幾つかの装置構成要素が示される。それらの構成要素には、アプリケーション・サーバ202、無線装置102、および基地局120が含まれる。更に図11には、無線ネットワークを通過することを許されるアプリケーション・サーバ202からの接続要求の数および/またはレートを制限するサーバ1102が示される。サーバ1102は、ルータ1104を介して、そのような接続要求を受信する。接続要求制限手法は、少なくとも、基地局102を含む無線通信ネットワークと無線装置102との間に通信喪失が存在する時間の間に実行される。
1つの実施形態において、サーバ1102は無線ネットワークのSGSNの一部分である。代替的に、サーバ1102は無線ネットワークのGGSNの一部分であってよい。更に他の実施形態において、サーバ1102は無線ネットワークのSGSNおよびGGSNの双方の一部分であってよい。
これらの手法を実行するため、サーバ1102は、少なくともキュー1106および調整構成要素1108を含む。1つの実施形態において、サーバ1102はトラフィック形成手法を実行してよい。トラフィック形成手法は、キュー1106の冒頭の「シェイパ」(即ち、調整構成要素1108)と共にキュー1106に接続要素を置くことによって、ネットワーク輻輳の可能性を低減する。そのような手法は、接続要素のフローを平滑化し、ネットワークへ許される要求のレートおよびボリュームを調整する。利用されてよい少なくとも2つの基本的トラフィック形成レート制限手法が存在する。即ち、(1)トラフィック平滑化手法、および(2)長期平均トラフィック・レート形成手法である。
トラフィック平滑化手法は、バーストを除去し、一様な要求ストリームをネットワークへ与え、通常、いわゆる「リーキーバケット」アルゴリズムを使用して実現される。この場合、調整構成要素1108は、リーキーバケットキュー・レギュレータと呼ばれてよい。長期平均トラフィック・レート形成手法は、所定サイズのバーストを許可し、バースト調整要求ストリームをネットワークへ与え、通常、いわゆる「トークン・バケット」アルゴリズムを使用して実現される。この場合、調整構成要素1108はトークン・バック・キュー・レギュレータと呼ばれてよい。
サーバ1102は、代替的に、トラフィック・ポリシング手法を実行することができる。トラフィック・ポリシング手法は、接続要求を検査して、もし接続要求が所定の限度を超過していれば、廃棄するかマークすることを可能にする。トラフィック・ポリシング機能は、前述したトークン・バケット・アルゴリズムを使用する。その場合、キュー1106は、接続要求廃棄/マーク機能で置換される。もし、特定の要求が所定の限度内にあることをポリシング機能が決定すると、その要求はネットワークへ入ることを許される。もし、要求が所定の限度の外にあることをポリシング機能が決定すると、要求は即時にドロップされるか(「ハード」ポリシング)、ネットワークへ入ることを許されるが、所定の限度の外にあるものとしてマークされる(「ソフト」ポリシング)。
任意の適当な手段が、図10〜図11の手法を提供する助けとなるが、手法は、好ましくは、ネットワーク内のアクセス・ポイント・ネーム(APN)情報と関連して達成される。APNは、外部ネットワーク内のアクセス・ポイントを識別する識別子であり、請求目的に使用されてよい。更に具体的には、APNは、どのGGSNを使用するかをSGSNに通知し、どの外部データ・ネットワークを使用するかをGGSNに通知するために使用される。典型的なAPNは、2つの部分、即ち(1)APNネットワーク識別子、および(2)APNオペレータ識別子を含む。APNネットワーク識別子は、(たとえば、インターネット上のドメイン名と同じように)アクセスされている外部ネットワークを識別する。APNオペレータ識別子はオプションであり、ローミングで使用されるネットワークを識別する。加入者は、HLR内でAPNセットを有することができるか、PDPコンテクストを活性化するときに特定のAPNを要求することができる。
現在の手法に従えば、APN(または関連)フィールドは、各々の加入者のためにアプリケーション・サーバからの接続要求の数またはレートへの制限を伝えるために使用されてよい。この場合、サーバは、APN(または関連)フィールドを使用して、加入者のために接続要求の制限を抽出し、したがって手法を実行する。有利には、図10〜図11に関して説明した方法および装置は、アプリケーション・サーバからの多数の継続接続試行で無線ネットワークに過度の負担をかけることなく、通信の再確立を無線装置へ提供する。
最終コメント
したがって、無線装置と無線通信ネットワークとの間の通信喪失の後、無線通信装置のために通信を再確立する幾つかの関連方法および装置が開示された。1つの手法において、方法は、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の表示を受信し、通信喪失の表示の受信に基づいて無線ネットワーク内の利用不可能な無線装置のリストへ無線装置の識別子を追加し、無線ネットワーク内でリストの識別子をブロードキャストさせる動作を含む。無線装置において、方法は、通信喪失の後、無線ネットワーク内の利用不可能な無線通信装置のリストのブロードキャストされた識別子を復号し、各々のブロードキャストされた識別子と無線装置の識別子とを比較し、ブロードキャストされた識別子と無線装置の識別子とのマッチに基づいて無線装置の存在を無線ネットワークに通知する制御メッセージを送信する動作を含む。他方では、無線装置は、通常、制御メッセージを無線ネットワークへ送信することを控える。
他の手法において、無線通信ネットワークで動作しているアプリケーション・サーバと無線通信装置との間の接続を再確立する方法は、無線装置の識別子に関連づけてアプリケーション・サーバの識別子を記憶し、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の表示を受信し、無線装置と無線ネットワークとの間で通信が再確立された表示を受信し、アプリケーション・サーバおよび無線装置の識別子の記憶された関連づけを提供して、無線装置とアプリケーション・サーバとの間の接続を再確立することを助ける動作を含む。アプリケーション・サーバの識別子は、アプリケーション・サーバにコンタクトして、接続の再確立を助けるために使用されてよい。この方法は、データ記憶メディア、データ記憶メディア上に記憶されたコンピュータ命令、およびコンピュータ・プロセッサを含むサーバによって実行されてよい。コンピュータ・プロセッサは、データ通信が確立されたか係属中であった無線通信装置の識別子に関連づけてアプリケーション・サーバの識別子を記憶し、無線装置と無線通信ネットワークとの間で通信が再確立された後、アプリケーション・サーバと無線通信装置との間の接続を再確立することを助けるようにアプリケーション・サーバの識別子を提供するコンピュータ命令を実行する。
更に他の手法において、無線通信装置とアプリケーション・サーバとの間で通信の再確立を容易にする方法は、無線装置と無線通信ネットワークとの間の通信喪失の後、アプリケーション・サーバから無線装置への複数の接続要求を受信し、無線装置と無線ネットワークとの間の通信喪失の間にアプリケーション・サーバからの接続要求の数またはレートを制限する動作を含む。接続要求の数またはレートは、たとえばレート制限手法またはトラフィック・ポリシング手法を使用して制限されてよい。サーバは、通信の再確立を容易にするために使用されてよく、データ記憶メディア、データ記憶メディア上に記憶されたコンピュータ命令、およびコンピュータ・プロセッサを含んでよい。コンピュータ・プロセッサは、無線装置と無線通信ネットワークとの間の通信喪失の後、アプリケーション・サーバから複数の接続要求を受信し、無線装置と無線ネットワークとの間の無線喪失の間にアプリケーション・サーバからの接続要求の数またはレートを制限するコンピュータ命令を実行する。
更に他の手法において、通信を再確立する方法は、セルラ電気通信ネットワーク内で無線通信装置を作動させ、セルラ電気通信ネットワークからの信号の強度が所定の閾値の下であることを検出し、信号の強度が所定の閾値の下であることを検出したことに基づいて1つまたは複数の追加のセルラ電気通信ネットワークからの信号を走査し、1つまたは複数の追加のセルラ電気通信ネットワークからの信号が通信に不十分である間、セルラ移動局の存在をセルラ電気通信ネットワークに通知する制御メッセージを定期ベースで送信する動作を含む。セルラ移動局は、受信機、送信機、受信機および送信機に結合されたアンテナ、受信機および送信機に結合された1つまたは複数のプロセッサを含み、該1つまたは複数のプロセッサは、セルラ電気通信ネットワークからの信号の強度が所定の閾値の下であることを検出するように動作可能であり、更に前記1つまたは複数のプロセッサは、信号の強度が所定の閾値の下であることを検出したことに基づいて、1つまたは複数の追加のセルラ電気通信ネットワークからの信号を走査するように動作可能であり、更に前記1つまたは複数のプロセッサは、1つまたは複数の追加のセルラ電気通信ネットワークからの信号が通信に不十分である間、セルラ移動局の存在をセルラ電気通信ネットワークに通知する制御メッセージを、送信機を介して定期ベースで送信させるように動作可能である。
最後の他の手法において、無線装置と無線通信ネットワークとの間の通信を再確立するように動作する方法は、無線通信ネットワークとの通信の間に無線通信ネットワークから無線周波(RF)信号を受信し、RF信号の強度が通信にもはや十分ではないことを検出し、通信のための新しいRF信号を識別するために走査し、もし新しいRF信号が走査動作によって識別されなければ、通信のための新しいRF信号を識別するために定期的に走査し、もし新しいRF信号が識別されるならば、通信を再確立する制御メッセージを送信する動作を備える。無線通信装置は、無線通信ネットワークとの無線通信の間に無線通信ネットワークから無線周波(RF)信号を受信する受信機、RF信号の強度を検出する信号強度検出器、送信機、受信機および送信機へ結合された1つまたは複数のプロセッサを含むことができる。該1つまたは複数のプロセッサは、信号強度検出器に基づいてRF信号が通信にもはや十分でないことを決定し、通信のために新しいRF信号を識別する第1モードの走査へ無線装置を入らせ、もし新しいRF信号が第1モードの走査で識別されなければ、通信のために新しいRF信号を識別する第2モードの定期的走査へ無線装置を入らせ、もし新しいRF信号が識別されるならば、通信を再確立する制御メッセージを送信機に送信させるように動作可能である。
上記で説明した本発明の実施形態は、単なる例として意図される。当業者は、添付の請求項によってのみ限定される本発明の範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に対して変更、修正、および変形を行ってよい。
図1は、無線通信ネットワーク内で通信する無線通信装置を含む通信システムのブロック図である。 図2は、公衆または専用通信ネットワークを介して1つまたは複数のアプリケーション・サーバとの間でデータを通信するため、無線通信ネットワーク内で動作している無線通信装置を有する無線通信ネットワークを示す。 図3は、無線通信装置と通信するシステムの具体的構造である。 図4は、無線通信ネットワーク内で使用される無線通信装置の詳細な例である。 図5は、無線通信ネットワーク内の通信喪失の後、無線通信装置のために通信を再確立する方法を記述したフローチャートである。 図6は、無線通信装置のために通信を再確立する他の方法を記述した関連フローチャートである。 図7は、無線通信装置のために通信を再確立する他の方法を記述した関連フローチャートである。 図8は、無線通信装置と1つまたは複数のアプリケーション・サーバとの通信を再確立する方法を記述した関連フローチャートである。 図9は、無線通信装置と1つまたは複数のアプリケーション・サーバとの通信を再確立する方法を記述した関連フローチャートである。 図10は、無線通信装置と1つまたは複数のアプリケーション・サーバとの通信を再確立する他の方法を記述したフローチャートである。 図11は、図10に関連して説明された方法のためにネットワーク内で使用されるネットワーク・サーバを示す。

Claims (19)

  1. 無線通信装置と無線通信ネットワークとの間の通信喪失の後、無線通信ネットワークにおいて、無線通信装置との通信を再確立する方法であって、
    該無線通信装置と該無線通信ネットワークとの間の該通信喪失を示す情報を受信する動作と、
    該通信喪失を示す情報を受信したことに基づいて、該無線通信ネットワーク内の利用不可能な無線通信装置のリストに該無線通信装置の識別子を追加する動作と、
    該無線通信ネットワーク内の該リストの識別子がブロードキャストされるようにする動作と、
    該無線通信装置が該無線通信ネットワークとの通信を回復した後、該無線通信装置から制御メッセージを受信する動作と
    を包含し、
    該制御メッセージは、ブロードキャストされた該識別子のうち該無線通信装置によって受信された1つの識別子と、該無線通信装置の識別子とが一致したことに基づいて送信され、該制御メッセージは、該無線通信装置が存在することを該無線通信ネットワークに通知するメッセージである、方法。
  2. 前記制御メッセージを受信したことに基づいて、前記リストから前記無線通信装置の識別子を除去する動作を更に包含する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記リストの前記識別子がブロードキャストされるようにする動作が、該リストの該識別子が定期的にブロードキャストされるようにする動作を更に含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記リストの前記識別子がブロードキャストされるようにする動作が、前記無線通信ネットワークの制御通信路を介して該リストの該識別子がブロードキャストされるようにする動作を更に含む、請求項1に記載の方法。
  5. ある期間の満了後に、前記リストから前記無線通信装置の識別子を除去する動作を更に包含する、請求項1に記載の方法。
  6. 前記無線通信装置において、
    前記通信喪失の後、前記無線通信ネットワークから信号を受信する動作と、
    該無線通信ネットワークからの前記リストのブロードキャストされた識別子を復号する動作と、
    ブロードキャストされた各識別子と該無線通信装置の識別子とを比較する動作と、
    ブロードキャストされた識別子と該無線通信装置の識別子とが一致したことに基づいて、該無線通信装置が存在することを該無線通信ネットワークに通知する制御メッセージを送信する動作と
    を更に包含する、請求項1に記載の方法。
  7. 前記無線通信ネットワークは、セルラ電気通信ネットワークを含む、請求項1に記載の方法。
  8. 無線通信装置と無線通信ネットワークとの間の通信喪失の後、該無線通信装置によって、該無線通信ネットワークとの通信を再確立する方法であって、
    該通信喪失から通信を回復した後、該無線通信ネットワークから信号を受信し、該無線通信ネットワーク内の利用不可能な無線通信装置のリストのブロードキャストされた識別子を復号する動作と、
    ブロードキャストされた各識別子と該無線通信装置の識別子とを比較する動作と、
    ブロードキャストされた識別子と該無線通信装置の識別子とが一致したことに基づいて、該無線通信装置が存在することを該無線通信ネットワークに通知する制御メッセージを送信する動作と
    を包含する、方法。
  9. 前記ブロードキャストされた識別子と前記無線通信装置の識別子とが一致しない場合には、前記制御メッセージを前記無線通信ネットワークに送信することを控える動作を更に包含する、請求項8に記載の方法。
  10. 前記ブロードキャストされた識別子を復号する動作が、前記無線通信ネットワークの制御通信路を介して該ブロードキャストされた識別子を復号する動作を更に包含する、請求項8に記載の方法。
  11. 前記ブロードキャストされた識別子が、識別番号およびIPアドレスのうちの1つを含む、請求項8に記載の方法。
  12. 前記無線通信装置がセルラ移動局を含む、請求項8に記載の方法。
  13. 無線通信装置と無線通信ネットワークとの間の通信喪失の後、該無線通信ネットワークとの通信を再確立するように構成された無線通信装置であって、
    該無線通信装置は、
    受信機と、
    送信機と、
    該受信機および該送信機に結合されたアンテナと、
    該受信機および該送信機に結合された1つ以上のプロセッサと
    を備え、
    該受信機および該1つ以上のプロセッサが、該無線通信ネットワークとの通信を回復した後に、信号を受信し、該無線通信ネットワーク内の利用不可能な無線通信装置のブロードキャストされた識別子を復号するように構成されており、
    該1つ以上のプロセッサが、ブロードキャストされた各識別子と該無線通信装置の識別子とを比較するように更に構成されており、
    該1つ以上のプロセッサが、ブロードキャストされた識別子と該無線通信装置の識別子とが一致したことに基づいて、該無線通信装置が存在することを該無線通信ネットワークに通知する制御メッセージが該送信機を介して送信されるように更に構成されている、無線通信装置。
  14. 前記ブロードキャストされた識別子と前記無線通信装置の識別子とが一致しない場合には、1つ以上のプロセッサが、制御メッセージを前記無線通信ネットワークに送信することを控えるように更に構成されている、請求項13に記載の無線通信装置。
  15. セルラ移動局を更に備える、請求項13に記載の無線通信装置。
  16. 1つ以上のプロセッサが、前記無線通信ネットワークの制御通信路を介してブロードキャストされた識別子を復号するように更に構成されている、請求項13に記載の無線通信装置。
  17. 前記ブロードキャストされた識別子が、識別番号およびIPアドレスのうちの1つを含む、請求項13に記載の無線通信装置。
  18. セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャと1つ以上のセルラ移動局との間の通信喪失の後、該セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャと該1つ以上のセルラ移動局との間の通信を再確立するように構成されたセルラ電気通信システムであって、
    該セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャが、該1つ以上のセルラ移動局との通信喪失を示す情報を受信するように構成されており、
    該セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャが、該通信喪失に関連づけられた1つ以上のセルラ移動局の識別子をリストに追加するように更に構成されており、
    該セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャが、該リスト内の識別子が該セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャを介して定期的にブロードキャストされるように更に構成されており、
    各セルラ移動局が、該通信喪失から通信を回復した後に、信号を受信し、該セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャから、ブロードキャストされた識別子を復号するように構成されており、
    各セルラ移動局が、ブロードキャストされた各識別子と該セルラ移動局の識別子とを比較するように更に構成されており、
    各セルラ移動局が、ブロードキャストされた識別子と該セルラ移動局の識別子とが一致したことに基づいて、該セルラ移動局が存在することを該セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャに通知する制御メッセージが送信されるように更に構成されている、セルラ電気通信システム。
  19. 各セルラ移動局が、ブロードキャストされた識別子と前記セルラ移動局の識別子とが一致しない場合には、制御メッセージを前記セルラ・ネットワーク・インフラストラクチャに送信することを控えるように更に構成されている、請求項18に記載のセルラ電気通信システム。
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