JP4578497B2 - ハードハンドオーバーを支援するパケットスイッチング無線通信システム及びハードハンドオーバー方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハードハンドオーバーを支援するパケットスイッチング無線通信システム及びハードハンドオーバー方法に係り、より詳しくは、データの損失や遺失のないモバイルIPハードハンドオーバーを支援するパケットスイッチング無線通信システム及びハードハンドオーバー方法に関する。
モバイルインターネットプロトコル(IP:Internet Protocol)は、インターネットに接続された装置のIPの移動性を支援するIPである。モバイルIPの下で、移動端末(MS:Mobile Terminal)が移動する途中に該MSのホームネットワークでない他の固定されたネットワークを通じてインターネットに接続した時、該MSにIPアドレスが割り当てられる。
図1は、一般のパケットスイッチング無線通信システムのネットワークを示すブロック図である。図1を参照してモバイルIPについてより具体的に説明すれば、次のとおりである。
MS101は、最初の加入時に自分のホームネットワーク領域を経由してインターネットに接続され、自分のホームエージェント(HA:Home Agent)108から固有IPアドレスを受信する。しかし、MS101が自分のホームネットワーク領域を離れて他のネットワーク領域に移動すれば、該他のネットワーク領域内にある外部エージェント(FA:Foreign Agent)105のIPアドレスに当たるCoA(Care−of−Address)を付与され、該FAから一時IPアドレスを付与される。その後、サーバー107は、MS101が自分のホームネットワーク領域を離れた場合でも、MS101の固有IPアドレスを用いるHA108へデータを伝送する。HA108は、移動端末101に関するデータを伝送され、それをカプセル化した後、該カプセル化したデータをMS101の移動した地域のFA105のIPアドレスに対応するCoAへ伝送する。すると、FA105は、上記一時IPアドレスを用いるMS101へデータを伝送する。したがって、サーバー107からMS101へ伝送されるデータは、上記他のネットワーク領域内のHA108及びFA105を経由する。
上述したモバイルIP構造において、MS101がハンドオーバーを行うとき、先ず、MS101は、ハンドオーバー要請を、パケット制御機能(PCF:Packet Control Function)が結合できる支援BSC(serving Base Station Controller)102、及び支援パケットデータサービスノード(PDSN:Packet Data Serving Node)103を介してHA108へ伝送する。そして、MS101が移動する領域内のターゲットFAがターゲットPDSN105及びターゲットBSC/PCF104に接続された場合、MS101は、支援BSC102と支援PDSN103に設定されていたリンクを解除した後、ターゲットPDSN/FA105に対して新しいリンクを設定し、ターゲットFA105から一時IPアドレスを付与される。したがって、サーバー107から伝送されるデータは、HA108を介して上記ターゲットFA105が提供した一時IPアドレスにおいてMS101へ伝送されるようになる。
上述した従来のハンドオーバー方式では、MS101がホームネットワーク領域内にある以前のチャンネルを離れて他のネットワーク領域内にある新しいチャンネルにハードハンドオーバーされる時、該他のネットワーク領域のチャンネルと接続される前にホームネットワーク領域のチャンネルとの接続が切れるという問題点がある。したがって、無線インターフェースに対してのアップリングク及びダウンリンク経路が中断し、データフレームの遺失をもたらし得る。
大韓民国公開特許第10-2001-0062319号には、支援PDSN103とターゲットPDSN105間にダイレクトリンクを設定することで、ハードハンドオーバーの遂行中におけるMSへの接続中断がより少なく、且つ短いハードハンドオーバーを提供する方法を開示している。
具体的には、ターゲットPDSN105は、支援PDSN103に一時ダイレクトリンク(temporary direct link)を要請するものである。すると、ターゲットPDSN105が支援PDSN103に対してダイレクトリンクを要請した後、MS101から支援PDSN103へアップリングクフレームが伝送されると、支援PDSN103は、上記一時ダイレクトリンクを介してアップリングクフレームをMS101からターゲットPDSN105へ伝送する。それと同時に、支援PDSN103は、上記アップリングクフレームを、インターネット106を含むコアネットワークへ伝送する。すると、コアネットワークは、ダウンリンクフレームをターゲットPDSN105と支援PDSN103の両方へ伝送する。ターゲットPDSN105は、ハンドオーバーを完了すべき時期を決め、ハンドオーバー指令信号をコアネットワークを介して支援PDSN(103)へ伝送する。
しかしながら、上記大韓民国公開特許第10-2001-0062319号によると、先ず、支援PDSN103とターゲットPDSN105間の一時ダイレクトリンクを要請し設定する過程で遅延が生じ得る。また、コアネットワークにハンドオーバーを要請し、これに対する応答を受ける過程で遅延が生じ得る。上記要請は、インターネット106を含むコアネットワークを通る必要があるため、その遅延時間が非常に大きい。また、ハンドオーバーが終了するまでデータがコアネットワークからターゲットPDSN105と支援PDSN103の両方へ伝送されるため、ネットワークの負荷が二重になるという問題点がある。
大韓民国公開特許第10-2001-0062319号
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、データの損失や遺失のないモバイルIPハードハンドオーバーを支援するパケットスイッチング無線通信システム及びハードハンドオーバー方法を提供することをその目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、後述の説明や本発明の実施の形態によれば、明らかに分かるであろう。
上記目的を達成するための本発明の一実施の形態によるパケットスイッチング無線通信システムは、サービス領域内のMSに一時IPアドレスを割り当て、隣接したパケットデータサービスノード(PDSN:Packet Data Serving Node)とダイレクトリンクを保持し、上記ダイレクトリンクを介して上記隣接したPDSNへハンドオーバー情報及び一時IPアドレスを伝送する支援PDSN、及び上記サービス領域内に移動したMSからの要請に応じて上記一時IPアドレスをIPプールに登録するターゲットPDSNと、を含んで構成される。また、上記ターゲットPDSNは、上記一時IPアドレスにおいて上記MSへ伝送するダウンリンクフレームデータを上記ダイレクトリンクを介して上記支援PDSNから受信し、上記隣接PDSNは上記ターゲットPDSNであることを特徴とする。
また、本発明は、MSが支援PDSNからターゲットPDSNにハンドオーバーする方法を提供する。上記ハンドオーバー方法は、上記支援PDSNのサービス領域内において上記MSに一時IPアドレスを付与するステップと、上記支援PDSNと上記ターゲットPDSNとの間にダイレクトリンクを設定し、プロトコル設定を保持するステップと、上記ダイレクトリンクを介して上記支援PDSNからターゲットPDSNへ上記MSのハンドオーバー情報及び一時IPアドレスを伝送するステップと、上記ターゲットPDSNに上記一時IPアドレスの登録を要請するステップ、及び上記ターゲットPDSNのIPプール内に上記MSの一時IPアドレスを登録するステップと、を含んで構成される。
上記のような本発明は、ターゲットPDSNと支援PDSN間にダイレクトリンクを設定し、ハンドオーバーを要請するのにかかる遅延を低減することができる。また、コアネットワークにMSのハンドオーバー状態を知らせることなくハンドオーバーを行うことにより、コアネットワークによって起こり得る遅延を低減することができる。さらに、MSがハンドオーバーを行う過程でIPの再設定をしないようにすることにより、データの途切れや遺失が生じないようにする効果を奏する。
以下、添付した図面を参照して本発明について詳述する。なお、上述した説明及び後述する内容は、特許請求の範囲に記載された本発明に係る好適な実施の形態を記載したものに過ぎないことが理解できるであろう。
また、本明細書において、ある構成要素が他の構成要素に「接続」されたという表現は、二つの構成要素が直接接続され、または別の要素が介在した状態で接続されたことを意味する。これに対し、ある構成要素が他の構成要素に「ダイレクト接続」されたという表現は、別の要素が介在することなく二つの構成要素が直接接続されたことを意味する。
本発明による実施の形態の説明に先立って、本発明に含まれるAlways_on技術について簡略に説明する。
Always_on技術とは、MSとPDSN/FA間のデータリンクであるPPP(Point-to-Point Protocol)接続を常時保持する技術のことをいう。すなわち、MSの電源がオン状態でAlways_on技術が活性化している状態であれば、MSとネットワーク間のPPP設定が保持されるのである。PPP設定が保持されるということは、データトラフィックがないだけで、残りの認証手続きやエント・ツー・エンド(end−to−end)間のネットワークプロトコルの設定を保持するということを意味する。したがって、PPP設定が保持される間、移動端末とPDSN/FA間には別途のPPP接続過程を行うことなく直接データを送受信することができる。
図2は、本発明の一実施の形態によるパケットスイッチング無線通信システムのネットワークを示すブロック図である。
図2に示すように、本発明では、ターゲットPDSN205と支援PDSN203間のリンク208aにAlways_on技術を適用している。すなわち、支援PDSN203と接続しているMSに対する認証やネットワークプロトコルに対する設定を予め行っておき、それを保持させる。したがって、MS201が支援PDSN203からターゲットPDSN205にハンドオーバーされる時、支援PDSN203は、そのような情報をターゲットPDSN205へ直接送ることができる。また、支援PDSN203は、サーバー207から受信したダウンリンクフレームをターゲットPDSN205へ伝送することができる。
図2において、支援PDSN203はIPプール209を有し、ターゲットPDSN205はIPプール210を有する。一般に、IPプール210のようなIPプールは、ターゲットPDSN/FA205によってターゲットBSC/PCF204を介して移動中のMSに付与できる一時IPアドレスを有している。ターゲットPDSN/FA205は、ターゲットPDSN/FA205への接続を設定したMS201に対してIPプール210にある一時IPアドレスのうち一つを一時的に付与する。IPプールの例を挙げると、次のとおりである。
ターゲットPDSNのIPプール210:(3.0.0.1)、(3.0.0.2)、(3.0.0.3)、(3.0.0.3)、(3.0.0.4)…
支援PDSNのIPプール209:(2.0.0.1)、(2.0.0.2)、(2.0.0.3)、(2.0.0.3)、(2.0.0.4)…
しかしながら、本願発明では、MS201が支援PDSN203から一時IPアドレスを付与され、リンク201a、202a、203a及び204aを介してサーバー207へデータを伝送する。仮に、MS201がターゲットPDSN205にハンドオーバーされる場合、ターゲットPDSN205からIPアドレスを付与されずに支援PDSN203から付与された一時IPアドレスを使い続ける。
例えば、MS201が自分のHA208に登録しておいた固有のIPアドレスを1.0.0.1であると仮定し、支援PDSN203から付与された一時IPアドレスを2.0.0.1であると仮定する。
MS201に関するデータは204aリンクを介してサーバー207からインターネット206に伝送され、その後、205aリンクを介してHA208に到逹する。データは、HA208でカプセル化される。カプセル化されたデータは、リンク205aを介してHA208からインターネット206へ伝送され、その後、リンク203aを介して現在の支援PDSN203へ伝送される。支援PDSN203に到着したカプセル化されたデータは、支援BSC/PCF202を介して一時IPアドレス2.0.0.1を有するMS201へ伝送される。データを伝送されたMS201は、HA208を介さずに、リンク201a、202a、203a及び204aを介してサーバー207へデータを伝送する。
MS201がハンドオーバーを行うとき、支援PDSN203は、ハンドオーバー情報を、インターネット206及びサーバー207を含むコアネットワークへ送ることなく、ダイレクトリンク208aを介してターゲットPDSN205へハンドオーバー情報を送る。この時、支援PDSN203は、MS201に付与された一時IPアドレス2.0.0.1をターゲットPDSN205へ送る。
その後、ハンドオーバーを遂行中であるMS201は、ターゲットBSC/PCF204を介してターゲットPDSN205に一時IPアドレス2.0.0.1の登録を要請する。上記登録要請に含まれた一時IPアドレスと支援PDSN203がリンク208aを介して支援PDSN203からターゲットPDSN205へ伝送された一時IPアドレスとが一致すれば、ターゲットPDSN205は、その一時IPアドレスを自分のIPプール210に一時的に登録し、MS201がその一時IPアドレスを使い続けることができるようにする。
また、サーバー207からHA208を介して支援PDSN203に到着したダウンリンクフレームデータは、リンク208aを介してターゲットPDSN205へ伝送され、ターゲットPDSN205へ伝送されたダウンリンクフレームデータは、リンク207aを介して一時IPアドレス2.0.0.1を使っているMS201へ伝送される。上述した過程を通じて、活性化状態にあり、且つ支援PDSN203が付与した一時IPアドレスを使っているMS201は、データの途切れや遺失なしにハンドオーバーを行うことができる。
仮に、ターゲットPDSN205へのハンドオーバーを行い、支援PDSN203が付与した一時IPアドレスを使うMS201がデータ休止状態に進入し、またはデータの伝送を終了した場合、MS201は、支援PDSN203の一時IPアドレス2.0.0.1を支援PDSN203に返還することができる。その後、MS201は、ターゲットPDSN205に対する新しいPPP接続を通じて新しい一時IPアドレス3.0.0.1を付与され、HA208を含むコアネットワークにFA205のCare−of Address(CoA)を登録させる。その後、MS201が休止状態から復帰し、またはデータをやり取りするとき、サーバー207は、HA208、リンク205a及び206aを介してCoAからターゲットPDSN205へデータを伝送し、ターゲットPDSN205は、3.0.0.1の一時IPアドレスを付与されたMS201へデータを伝送する。
図3は、本発明の一実施の形態によるパケットスイッチング無線通信システムにおけるハードハンドオーバー方法を説明するフローチャートである。
図3に示すように、先ず、支援PDSNとターゲットPDSN間にはAlways_on技術を用いてダイレクトリンクを設定する(S301)。すなわち、ターゲットPDSNは、支援PDSNと接続しているMSに対する認証やネットワークプロトコルに対する設定をしておき、それを保持する。
次いで、支援PDSNと接続されているMSがハンドオーバーを行うとき、支援PDSNは、ターゲットPDSNへMSのハンドオーバー情報及び支援PDSNがMSに付与した一時IPアドレス情報を送る(S302)。
次いで、MSは、ターゲットBSCを介してターゲットPDSNに対して、支援PDSNが付与し、現在使っている一時IPアドレスの登録を要請する(S303)。
ターゲットPDSNは、MSが登録要請した一時IPアドレスとダイレクトリンクを介して支援PDSNによって伝送された一時IPアドレスとを比べる(S304)。
仮に、MSが登録要請した一時IPアドレスと支援PDSNによって伝送された一時IPアドレスとが一致する場合、ターゲットPDSNは、一時IPアドレスを自分のIPプールに一時的に登録する(S305)。
その後、インターネットサーバーからHAを介して支援PDSNへ伝送されたダウンリンクフレームデータは、ダイレクトリンクを介してターゲットPDSNへ伝送される(S306)。
ターゲットPDSNは、ダイレクトリンクを介してダウンリンクフレームデータを受信し、ターゲットBSCを介してハンドオーバーを行うMSへダウンリンクフレームデータを伝送する(S307)。
一方、MSがデータ休眠状態に進入し、またはデータの伝送を終了した場合、支援PDSNから付与された一時IPアドレスを支援PDSNに返還する(S308)。
その後、MSは、ターゲットPDSNによって新しいPPP接続に関する新しい一時IPアドレスを付与され、HAを含むコアネットワークに変更されたFAのCoAを登録させる(S309)。
次いで、MSが休眠状態から復帰し、またはデータをやり取りすると、インターネットサーバーは、HAを介してCoAからターゲットPDSNへダウンリンクフレームデータを伝送し(S310)、ターゲットPDSNは、ダウンリンクフレームデータを新しい一時IPアドレスを付与されたMSへ伝送する(S311)。
上述したような本発明の方法は、プログラムに実現されコンピュータ読取可能な形態にて、CDROM、RAM、ROM、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスクのような記録媒体に記憶することができる。以上で説明した本発明は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変更が可能であるので、実施の形態及び添付した図面によって限定されるものではない。
一般のパケットスイッチング無線通信システムのネットワークを示すブロック図である。 本発明の一実施の形態によるパケットスイッチング無線通信システムのネットワークを示すブロック図である。 本発明の一実施の形態によるパケットスイッチング無線通信システムにおけるハードハンドオーバー方法を説明するフローチャートである。
符号の説明
201:移動端末
202:支援BSC
203:支援PDSN
204:ターゲットBSC
205:ターゲットPDSN
206:インターネット
207:サーバー
208:ホームエージェント(HA)

Claims (11)

  1. サービス領域内のMS(Mobile Terminal)に一時IP(Internet Protocol)アドレスを割り当て、前記MSの電源がオン状態であれば、隣接したパケットデータサービスノード(PDSN:Packet Data Serving Node)とダイレクトリンクを設定してプロトコルを保持し、前記ダイレクトリンクを介して前記隣接したPDSNへハンドオーバー情報及び一時IPアドレスを伝送する支援PDSNと、
    前記サービス領域内に移動したMSからの要請に応じて前記一時IPアドレスをIPプールに登録するターゲットPDSNと、
    を含み、
    前記ターゲットPDSNは、前記一時IPアドレスにおいて前記MSへ伝送するダウンリンクフレームデータを前記ダイレクトリンクを介して前記支援PDSNから受信し、前記隣接PDSNは、前記ターゲットPDSNであることを特徴とするパケットスイッチング無線通信システム。
  2. 前記MSは、前記ターゲットPDSNのサービス領域への移動後、前記一時IPアドレスを前記支援PDSNに返還し、前記IPプールからIPアドレスに対応する新しい一時IPアドレスを付与されることを特徴とする請求項1に記載のパケットスイッチング無線通信システム。
  3. 前記MSは、データ伝送またはデータ受信が完了した後、前記一時IPアドレスを前記支援PDSNに返還することを特徴とする請求項2に記載のパケットスイッチング無線通信システム。
  4. 前記MSは、該MSが休止状態に進入すれば、前記一時IPアドレスを前記支援PDSNに返還することを特徴とする請求項2に記載のパケットスイッチング無線通信システム。
  5. MSが支援PDSNからターゲットPDSNにハンドオーバーする方法において、
    前記支援PDSNのサービス領域内において前記MSに一時IPアドレスを付与するステップと、
    前記MSがオン状態であれば、前記支援PDSNと前記ターゲットPDSNとの間にダイレクトリンクを設定し、プロトコル設定を保持するステップと、
    前記ダイレクトリンクを介して前記支援PDSNからターゲットPDSNへ前記MSのハンドオーバー情報及び一時IPアドレスを伝送するステップと、
    前記ターゲットPDSNへ前記一時IPアドレスの登録を要請するステップと、
    前記ターゲットPDSNのIPプール内に前記MSの一時IPアドレスを登録するステップと、を含むことを特徴とするハンドオーバー方法。
  6. コアネットワークから伝送されたダウンリンクフレームデータをダイレクトリンクを介して前記支援PDSNからターゲットPDSNへ伝送するステップと、
    前記一時IPアドレスにおいて前記ターゲットPDSNのサービス領域内にある前記MSへ前記ダウンリンクフレームデータを伝送するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載のハンドオーバー方法。
  7. 前記一時IPアドレスを前記支援PDSNに返還するステップと、
    前記ターゲットPDSNへの新しいポイント・ツー・ポイントプロトコル(PPP:Point−to−Point Protocol)接続を通じて前記MSに新しい一時IPアドレスを付与し、前記コアネットワークに前記新しい一時IPアドレスを登録するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のハンドオーバー方法。
  8. 前記コアネットワークは、前記MSのホームエージェントを含むことを特徴とする請求項7に記載のハンドオーバー方法。
  9. 前記新しい一時IPアドレスは、前記ターゲットPDSN内のIPプールからのIPアドレスに対応することを特徴とする請求項7に記載のハンドオーバー方法。
  10. 前記MSは、データ伝送またはデータ受信が完了した後、前記一時IPアドレスを前記支援PDSNに返還することを特徴とする請求項7に記載のハンドオーバー方法。
  11. 前記MSは、該MSが休止状態に進入すれば、前記一時IPアドレスを前記支援PDSNに返還することを特徴とする請求項7に記載のハンドオーバー方法。
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