JP4620050B2 - パケットデータ通信 - Google Patents

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Description

本発明は、インターネットプロトコルに基づいて通信されるインターネットパケット及びインターネットパケットデータ通信システムに関する。
幾つかの実施形態では、インターネットパケットは、モバイルインターネットプロトコル(IP)機能を提供するIpv6インターネットプロトコルに適用される。
特に、本発明の実施形態は、パケット無線ネットワークを含むパケットデータ通信システムに適用される。一実施形態においては、パケットデータ通信ネットワークは、汎用パケット無線サービス(General Packet Radio Service:以下、GPRSという。)規格に基づいて動作する。
GPRSは、移動ノードに/から第2世代(例えば、GSM)又は第3世代(例えば、UMTS)移動パケット無線ネットワークを用いて効率的にデータパケットを通信するために開発されている。GPRSは、例えば、インターネットデータパケット等のデータパケットを通信する際、ネットワーク及び無線リソースを最適化するよう試みるパケット指向サービスをサポートする。
一般に、GPRSネットワークは、他のパケットデータ通信ネットワークに接続され、このパケットデータ通信ネットワークは、更に他のパケットデータ通信ネットワークに接続されていてもよい。GPRSネットワークは、外部パケットデータ通信ネットワークと、GPRSネットワークに接続されたノードとの間のインタフェースを提供するゲートウェイサポートノード(gateway support node:以下、GGSNという。)を備えGGSNは、ノードとインターネットパケットを通信するための複数のベアラを提供する
インターネットエンジニアリングタスクフォース(Internet Engineering Task Force:IETF)によって開発されたインターネットプロトコルは、電気通信ネットワークを介してパケットデータを通信する一般的なプロトコルとなっている。インターネットプロトコルのバージョン4(Ipv4)は、標準化され、多くの固定ネットワークに普及したが、改された機能を提供するために、インターネットプロトコルのバージョン6が開発されている。これらの改の1つとして、IPセッション中に、ホームネットワーク(home network)から移動先ネットワーク(foreign network)に移動した移動ノードに/からインターネットパケットを通信することが可能になった[非特許文献1]。一般後述する経路最適化として知られている処理の後に、それぞれ移動ノード(Mobile Node:以下、MNという。)から及び移動ノードに設定されているIPデータパケットのヘッダ内の送信元アドレス及び宛先アドレス、MNローミングの結果、移動先ネットワークに変更される。
移動ノードは、GPRSネットワークに接続されている通信相手ノードとインターネットパケットを通信することができる。この結果、GPRSネットワークのGGSNは、適切なベアラによって、通信相手ノードにインターネットパケットをルーティングするよう構成する必要がある。この通信相手ノード自体も移動ノードであってもよい。移動ノードが、セッションの最中に(mid-session)、移動先ネットワークに移動した場合、GGSNは、インターネットパケットを、適切なベアラによって通信相手ノード(移動ユーザ機器)にルーティングする必要がある。移動ノードがそのホームネットワークに接続されているときに、セッション開始が確立された場合、GGSNによって適切なベアラが設定され。したがって、ベアラのためのパラメータは、移動ノードのホームアドレスを送信元アドレスとして参照して確立されてしまう。しかしながら、上述したように、インターネットパケットのヘッダの送信元アドレスは、セッション中に、ホームネットワークに接続されていときの移動ノードのホームアドレスから、移動ノードが移動先ネットワークに移動した後気付アドレス(care-of-address)に変化される
係属中の英国特許出願第0226289.7号、第0222187.7号、第0230336.0号、第0222161.2号及び第0230335.2号には、ホップバイホップフィールド(hop-by-hop field)として知られているIPv6における拡張ヘッダフィールドに移動ノードのホームアドレスを格納する手法が開示されている。したがって、MNのホームアドレスが適切なベアラが設定された送信元アドレスを提供するので、GGSNは、GPRSネットワークに接続された通信相手ノード(correspondent node:以下、CNという。)にIPデータパケットをルーティングすることができる適切なベアラを識別することができる。ここで、Ipv6規格では、ホップバイホップフィールドオプションが選択された場合、MNからCNにインターネットデータパケットをルーティングする通信パスに沿った全てのルータは、ホップバイホップフィールド内のMNのホームアドレスを読み出す必要がある。この結果、ルータは、移動ノードのホームアドレスを読み出すが、このアドレスは、ルータに関連していこともあり、したがって、この要求により、ルータによって構成されたネットワークの性能が低下する。
英国特許出願番号第0226289.7号 英国特許出願番号第0222187.7号 英国特許出願番号第0230336.0号 英国特許出願番号第0222161.2号 英国特許出願番号第0230335.2号 D. Johnson, C. Parkins, J. Arkko,"Mobility in Ipv6", Internet Draft, Internet Engineering Task Force, 20 January 2003. R. Steele, C-C Lee and P. Gould,"GSM, cdmaOne and 3G Systems," published by Wiley International ISBN 0 471 491853 S. Deering and R. Hinden, "Internet Protocol (Version 6 (IPv6)) Specification, Request for Comments 2460, Ipv6 standards document, www. ietf. org/r ISc/rfc2460. txt C. Partridge and A. Jackson, Ipv6 Router Alert Option, Request for Comments 2711, Ipv6 standards document, www.ietf.org/rfc/rfc2711.txt
本発明に係るインターネットパケットは、ヘッダフィールドを有し、ヘッダフィールドは、インターネットパケットの送信元アドレスを識別するフィールドと、インターネットパケットの宛先アドレスを識別するフィールドと、拡張ヘッダが当該ヘッダフィールドに続くか否か及び拡張ヘッダの種類を識別する次ヘッダフィールドとを含む。拡張ヘッダは、ホップバイホップ拡張ヘッダを示し、ホップバイホップ拡張ヘッダは、当該ホップバイホップ拡張ヘッダが、するルータに対してオプションであることを示すルータアラートオプションヘッダと、ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分がゲートウェイサポートノードに提供されていることを示す値フィールドとを含む。
同じ出願人による係属中の英国特許出願第0226289.7号に説明されているように、ホップバイホップ拡張ヘッダフィールド移動ノードのホームアドレスを提供することによって、モバイルIP機能をサポートする際、パケット無線ネットワークのゲートウェイサポートノードと、データ通信ネットワークとの相互動作が実現される。しかしながら、移動ノードと通信相手ノードとの間の通信パス上の全てのルータがホップバイホップ拡張ヘッダの全てのデータを読み出す必要があると、ルータによって構成されたネットワークの性能が低下する虞がある。ホップバイホップ拡張ヘッダ内ルータアラートオプションフィールドを提供することによって、比較的短い指示により、ホップバイホップ拡張ヘッダのフィールドがゲートウェイサポートノードに対して情報を提供していることを示すことができ、したがって、ルータによって読み出す必要がないことを示すことができる。これにより、ルータがホップバイホップ拡張ヘッダのフィールドを読み出すために生じる潜在的な性能の劣化を抑制することができる。
幾つかの実施形態では、インターネットパケットは、Ipv6仕様に基づいて生成され、ルータ及びパケット無線ネットワークは、Ipv6仕様書をサポートする。Ipv6ルータアラートオプション規格に基づき、ルータアラートオプションフィールドの最初の3ビットをゼロに設定し、このルータアラートオプション種類を認識しない全てのルータは、ホップバイホップ拡張ヘッドのフィールド内の情報をスキップする。幾つかの具体例(以下で、説明する)では、ホップバイホップ拡張ヘッダ残りの部分に、少なくとも128ビットのアドレスを含むことができる。www.ietf.org/rfc/rfc2460txtに定義されているIP−Ipv6仕様書[非特許文献3]によれば、パケットの通信パスに沿った全てのノードにおいて、ホップバイホップ拡張ヘッダフィールドを読み出し、処理する必要がある。ノード又はルータが読み出す必要がある情報を、メッセージの残りの部分がパケット無線ネットワークのゲートウェイサポートノードのみに関連していることを示す比較的短いフィールド(3ビット)にすることにより、ホップバイホップ拡張ヘッダのフィールドの全体を読み出すことに比べて、性能に影響する処理負担を比較的小さくすることができる。
一具体例においては、ゲートウェイサポートノードは、IPセッションが設定された際のインターネットパケットの送信元アドレスに基づいて、移動ノードから、パケット無線ネットワークを介して、このネットワークに接続された通信相手ノードCNにインターネットパケットを通信するためのパケットデータベアラを確立する。セッションに、移動ノードが移動先ネットワークに移動した結果、ベーシックIpv6ヘッダ内のインターネットパケットの送信元アドレスが変化した場合、ゲートウェイサポートノードは、送信元アドレスを認識しなくなり、インターネットパケットを落とす。パケット無線ネットワークに亘るベアラを確立する際に用いられた元の送信元アドレスは、ホームアドレスと呼ばれる。ホップバイホップ拡張ヘッダにホームアドレスを格納することによって、ゲートウェイサポートノードは、ベーシックIpv6ヘッダのインターネットパケットの送信元アドレスが、ゲートウェイサポートノードにとって未知の気付アドレスに変化しても、適切なベアラを識別することができる。
本発明の様々な更なる側面及び特徴は、添付の特許請求の範囲に定義されている。これらの側面には、ゲートウェイサポートノード及びインターネットパケットの通信方法が含まれる。
移動パケット無線ネットワークアーキテクチャ
パケットデータ通信をサポートするよう構成された移動パケット無線ネットワークの例示的アーキテクチャを図1に示す。このアーキテクチャの詳細は、添付資料1に開示されている。本発明の実施形態及びこの実施形態によって提供される利点を明瞭にするために、以下、簡単な説明を行う。図1に示す移動パケット無線ネットワークは、汎用パケット無線システム(General Packet Radio System:GPRS)/ユニバーサル移動通信システム(Universal Mobile Telecommunications System:UMTS)規格に準拠し、インターネットデータパケットを、汎用陸上無線アクセスネットワーク(Universal Terrestrial Radio Access Network part:UTRAN)と呼ばれる陸上無線ベアラによって当該ネットワークに接続されたノードに通信する移動パケット無線ネットワークを提供する。移動パケット無線ネットワークは、外部パケットデータ通信ネットワーク(外部PDN)212と、GPRS/UMTSネットワークに接続されたノードとの間インタフェースを提供するゲートウェイサポートノード(GPRS Gateway Support Node:GGSN)100を備える。これらのノードは、UTRAN無線インタフェースを介して通信を行うので、通常、移動ノードであってもよい。なお、以下の説明では、移動パケット無線ネットワークに接続される移動ユーザ機器(UE)116、118を通信相手ノード(correspondent node)CNと呼ぶ。後述するように、GPRS/UMTSネットワークは、GGSN100から通信相手ノードCNに、及び通信相手ノードCNからGGSN100にインターネットパケットを通信するための複数のパケットデータベアラを有する。通常、通信相手ノードCNからGGSN100によって受信されたパケットは、移動パケット無線ネットワークから外部PDN212に送出することができる。これらのパケットは、外部PDN212又は他のネットワークに接続された他のノードに宛てられてもよく、パケットは、外部PDN212を介してこれらのノードに到着する。
モバイルIpv6経路最適化
経路最適化は、インターネットプロトコル規格バージョン6(Ipv6)の一部として知られており、ホームネットワークから移動先ネットワークに移動するノードに対して実行することができる。経路最適化は、ホームネットワークから移動先ネットワークに所属(affiliation)を変更したノードが、Ipv4の場合と同様に、ホームネットワークを介したルーティングを行うことなく、ホームエージェントを必要とすることなく、インターネットパケットを移動先ネットワークを介してノードに/から通信できるようにするための処理である。以下の説明では、そのホームネットワークから移動先ネットワークに移動することによって所属を変更するノードを移動ノード(mobile node)と呼ぶ。
インターネットプロトコルにおいて周知であるように、互いの間でインターネットパケットを通信するノードは、送信元アドレスだけではなく、宛先アドレスをインターネットパケットヘッダによって提供する。図2は、GPRS/UMTSネットワーク260に接続された通信相手ノードCNと、移動ノードMNの間の経路最適化処理を説明する図である。図2では、通信相手ノードCNがGPRS/UMTSネットワーク260に所属している間に、通信相手ノードCNは、移動ノードMNに/からインターネットパケットを通信する。移動ノードMNの位置202、204の2つの位置で示すように、最初に、ホームネットワーク210を介して通信相手ノードCNとインターネットパケットを通信していた移動ノードMNは、外部PDN212に移動する。すなわち、移動ノードMNは、最初は、ホームエージェントHAを介してインターネットパケットを通信していた。移動ノードMNが位置202ホームネットワーク210から位置204外部PDN212に移動したとき、Ipv4の周知の動作では、インターネットパケットは、ホームエージェントHAを介してルーティングする必要がある。すなわち、移動ノードMNに送信されるパケットの宛先アドレスは、そのホームアドレスであり、移動ノードMNから送信されるパケットの送信元アドレスもそのホームアドレスである。したがって、インターネットパケットは、GPRS/UMTSネットワーク20を介して、通信相手ノードCNに/から、外部PDN212及びホームネットワーク210を介して、ルーティングする必要がある。なお、移動ノードMNが移動先ネットワークに移動した後に、ホームエージェントHAを介してパケットをルーティングすることは、不必要にネットワークリソースを消費し、更に、インターネットパケットの通信における遅延を増加させることは、言うまでもない
上述のように、経路最適化は、ホームエージェントHAを介することなく通信相手ノードCN移動ノードMNでインターネットパケットを通信し、これによって、インターネットパケットを通信するために必要なリソースを低減する処理である。また、これによって、多くの場合、パケット通信における遅延も減少する。
図2及び図3は、後述する本発明の実施形態を理解する際に有用な経路最適化処理関連した部分の概要を示している。図3は、経路最適化の前後におけるインターネットパケットヘッダの具体例を示している。図3に示すインターネットパケットヘッダ300は、ホームネットワーク210に接続された位置202の移動ノードMNから、GPRS/UMTSネットワーク20に接続された通信相手ノードCNに送信するインターネットパケット(IP)ヘッダの具体例を示している。インターネットパケットヘッダ300は、宛先アドレスフィールド302内に通信相手ノードCNのアドレスを含み、送信元アドレスフィールド304内に移動ノードMNのホームアドレスを含む。また、インターネットパケットヘッダ300は、後述するホップバイホップフィールド306として知られている更なるフィールドを含む。移動ノードMNから通信相手ノードCNに通信するためのインターネットパケットヘッダ300は、ダウンリンクインターネットパケットと呼ばれる。
アップリンク、すなわち通信相手ノードCNから移動ノードMN通信する場合、インターネットパケットヘッダ310は、宛先アドレスフィールド312内に移動ノードMNのホームアドレスを含み、送信元アドレスフィールド314内に通信相手ノードCNのアドレスを含む。
移動ノードMNの所属の変化に基づく経路最適化の後に、移動ノードMNは、その新たなアドレスを、通信相手ノードCNに知らせる必要がある。新たなアドレス、すなわち移動先ネットワークを介して移動ノードMNにアクセスするために用いられるアドレスは、気付アドレス(care-of-address)と呼ばれる。移動ノードMNの気付アドレスを通信相手ノードCNに知らせるために、移動ノードMNは、対応付け更新メッセージ(binding update)を通信相手ノードCNに送信する。
対応付け更新の後、ダウンリンク用のインターネットパケットヘッダ350は、今度は、送信元アドレスフィールド352に移動ノードMNの気付アドレスを含んでいる。これに対応して、移動ノードMNに送信されてくるインターネットパケットのインターネットパケットヘッダ360は、宛先アドレスフィールド362に移動ノードMNの気付アドレスを含んでいる
通信相手ノードCN自体がネットワーク内で又は移動先ネットワークに所属を変更した場合、これに対応して、通信相手ノードCNにより対応付け更新が実行される。図2に示すように、移動ノードMNのキャッシュアドレスメモリ230は、通信相手ノードCNのアドレスに関連して通信相手ノードCNの気付アドレスを含むように更新され、これにより、その後のインターネットパケットは、通信相手ノードCNのホームアドレスわりに、通信相手ノードCNの気付アドレスを用いる。
GGSNの機能
以下、図4を用いて、図2に示すGPRS/UMTSネットワーク260の一部を構成する要素を備える本発明の例示的な実施形態について説明する。図4には、ゲートウェイサポートノード(gateway support node:以下、GGSNという。)400と、サービスGPRSサポートノード(Serving GPRS Support Node:以下、SGSNという。)402と、汎用陸上無線アクセスネットワーク(Universal Terrestrial Radio Access Network part:以下、UTRANという。)404とが示されている。GGSN400、SGSN402及びUTRAN404は、図1に示すように、例えば、通信相手ノードCNを成する移動ユーザ機器(UE)406に/からデータパケットを通信する移動パケット無線ネットワークの一部を構成している。UTRAN404は、図1に示すようにRNCと、ノードBを含み、移動UE406を有するノードBによって成される無線アクセスインタフェースを介してパケットを通信する。
アップリンク方向においては、すなわち、通信相手ノードCNである移動ユーザ機器406からGGSN400の方向では、インターネットパケットがGPRS/UMTSネットワーク20から外部PDN212に送出されるように、GGSN400にインターネットパケットをルーティングして戻す、対応するトンネリングが採用される。図4に示すように、移動ノードMNからGGSN400までの通信パスは、移動先ネットワークである外部PDN212内に複数のルータ420、422、426を含む。
また、図4に示すように、GPRS/UMTSネットワーク260の要素として、GGSN400内には、トラヒックフローテンプレートコントローラ(Traffic Flow Template controller:以下、TFTコントローラという。)470と、サービスベースローカルポリシコントローラ(Service Based Local Policy controller:以下、SBLPコントローラという。)472が含まれている。TFTコントローラ470及びSBLPコントローラ472は、後述するように、本発明の実施形態に基づいて動作し、GGSN400から移動UE(CN)406への、及び移動UE(CN)406からGGSN400への且つ外部PDN212に向けてのIPデータパケットの通信を管理する。
以下の説明において、移動UE406は、図2に示すように、通信相手ノードCNを構成し、移動UE406がインターネットデータパケットを受信し、及びインターネットデータパケットを送信するノードは、図2を用いて説明したように、外部PDN212に移動する移動ノードMNを構成する。
本発明の実施形態を明瞭に説明するために、まず、図4に示すTFTコントローラ470の動作について、図5を用いて簡潔に説明する。
トラヒックフローテンプレート(GGSNにおけるTFTベースのパケットフィルタリング)
図5に示すように、GGSN移動IP層412内で動作するTFTコントローラ470には、送信元アドレスのリスト502が供給され、TFTコントローラ470は、このリスト502を用いて、インターネットパケットヘッダ内に含まれている送信元アドレスに基づき、IPデータパケットの通信を制御する。TFTコントローラ470は、移動UE(CN)406内の又は移動ノードMN上のアプリケーションによって動され、必要な宛先にログオンする処理に類似したパケットデータプロトコルコンテキストアクティブ化packet data protocol context activation:以下、PDPコンテキストアクティブ化という。)によって設定された適切なベアラによって、IPデータパケットを通信するように構成されている。
適切なUMTSベアラを選択するためにGGSN400は、以下のパラメータに基づいて、トラヒックフローテンプレートを確立する。
・IPV4送信元アドレスタイプ
・IPV6送信元アドレスタイプ
・プロトコル識別子/次ヘッダタイプ
・単一の宛先ポートタイプ
・宛先ポート範囲タイプ
・単一の送信元ポートタイプ
・送信元ポート範囲タイプ
・機密保護周辺インデクスタイプ
・サービスタイプ/トラヒッククラスタイプ
・フローレベルタイプ
マルチメディアセッションのために用いられる各PDPコンテキストについて、移動端末は、トラヒックフローテンプレートを生成し、これをGGSN400に送信し、GGSN400は、このトラヒックフローテンプレートを用いて、テンプレートによって提供された情報に基づいて、入力パケットをフィルタリングする。例えば、Ipv6移動ノードMNから送信されてきたパケットに体して、通信相手ノードCNは、ダウンリンク方向パケットIpv6送信元アドレスとして、移動ノードMNのIPアドレスを生成するトラヒックフローテンプレートを生成する。
図5に示すように、外部PDN212からダウンリンクを介して受信され、通信相手ノードCNである移動ユーザ機器CN406に送信されるインターネットパケット504は、宛先アドレスフィールド506内に通信相手ノードCNのアドレスCN−ADDを含むことができる。インターネットパケット504は、送信元アドレスフィールド508内に移動ノードMNのホームアドレスHAを含むことができる
実際の動作では、TFTコントローラ470は、リスト502に基づいてインターネットパケット504の送信元アドレスをチェックし、それぞれの通信相手ノードCNにインターネットパケットを通信する、このTFTコントローラ470内で設定された適切なデータベアラによって、インターネットパケット504をルーティングする。ここで、図2に示すように、移動ノードMN、そのホームネットワーク210から移動先ネットワークである外部PDN212に移動した場合の処理について説明する。
図3を用いて説明したように、経路最適化の後に、移動ノードMNの送信元アドレスは、移動ノードMNの気付アドレスになっている。したがって、経路最適化が実行された後、インターネットパケット504に対応するインターネットパケットヘッダ510は、通信相手ノードCNである移動ユーザ機器406通信するために、移動ノードMNからGGSN400に送られる。図5に示すように、移動ノードMNが外部PDN212に接続されたときに、移動ノードMNから受信されるインターネットパケットヘッダ510は、その宛先アドレスフィールド512内に通信相手ノードCNである移動ユーザ機器406のホームアドレスCN−ADDを含むが、その送信元アドレスフィールド514内には、移動ノードMNの気付アドレスCofA−MNを含む。TFTコントローラ470は、送信元アドレスに関するインターネットパケットを通信相手ノードCN搬送するために設定及び定義されたパケットベアラを有する。しかしながら、外部PDN212に移動した後移動ノードMNから受信されるインターネットパケットヘッダ510は、GGSN400に対して何らかの適応化を行わない限り、TFTコントローラ470によっては認識されず、したがって、パケットが落とされる。
ホップバイホップ拡張ヘッダフィールドの使用
経路最適化の後GGSN400内のTFTコントローラ470との相互動作の問題を解決するため既に提案されている解決策として、ホップバイホップフィールド516として知られている拡張ヘッダフィールド内に移動ノードMNのホームアドレスを含ませる手法がある[特許文献1〜5]。ホップバイホップフィールド516内に移動ノードMNのホームアドレスを含ませることによって、TFTコントローラ470は、通信相手ノードCNにインターネットパケットを搬送するために用いる適切なベアラを識別することができる。これは、セッション開始の一部として、PDPコンテキストアクティブ化設定されパケットベアラである。したがって、移動ノードMNが、セッションの最中に(mid-session)に、移動先ネットワークに移動した場合、ホップバイホップフィールド516で移動ノードMNのホームアドレスを提供することによって、TFTコントローラ470は、通信相手ノードCNである移動ユーザ機器CN406にインターネットパケットを搬送するために用いる適切なベアラを識別することができる。また、ホップバイホップフィールド516は、ルーティングヘッダタイプ2(IP6パケットのヘッダの拡張)としても知られている。
Ipv6仕様書[非特許文献3]に基づき、各中間ルータは、ホップバイホップ拡張ヘッダフィールドを読み出さなければならない。したがって、ホップバイホップ拡張ヘッダを用いて移動ノードのホームアドレスを提供するためには、移動ノードから通信相手ノードにインターネットパケットを通信するパスにある各ルータが、ホップバイホップ拡張ヘッダ内の移動ノードのホームアドレスを読み出す必要がある。この要求は、ホップバイホップ拡張ヘッダ内の移動ノードのホームアドレスを読み出すための要求に起因したIPネットワークの実質的な性能劣化を意味する。
GGSN情報のためのルータアラートオプションの使用
通信パスに沿った全てのルータがホップバイホップ拡張ヘッダフィールド内の移動ノードのホームアドレスを読み出す必要性に起因した性能の劣化を防ぐために、本発明の実施形態に基づくインターネットパケットは、GGSNのためのIpv6の移動、例えば移動ノードのホームアドレスを含むホップバイホップ拡張ヘッダのルータアラートオプション(router alert option)のサポートに関連する情報を含んでいる。インターネットパケットのヘッダを図6に示す。
図6に示す「バージョン」フィールド601、「トラヒッククラス」フィールド602、「フローラベル」フィールド604、「ペイロード長」フィールド606、「ホップリミット」フィールド608は、[非特許文献3]に開示されており、ここでは詳細には説明しない。「次ヘッダ」フィールド610は、(値=0によって)現在のヘッダの次のヘッダがホップバイホップオプションを提供し、したがって読み出す必要があることを示す。「送信元アドレス」フィールド612及び「宛先アドレス」フィールド614は、図3に関して説明したように、送信元アドレス及び宛先にアドレスを提供する。
ホップバイホップ拡張ヘッダ618内の「次ヘッダ」フィールド616は、更なるヘッダが現在の拡張ヘッダに続いているか否かを示す。「ヘッダ拡張長」フィールド620は、拡張ヘッダが存在する場合、拡張ヘッダの長さを示す。
IPパケットの次のフィールドは、ルータアラートオプションタイプに基づいて指定される[非特許文献4]。これらのフィールドのうち第1のフィールドは、「ルータアラートオプション」フィールド622である。「ルータアラートオプション」フィールド622は、このフィールドがルータにアラートを与えるものであり、3ビット(000)によって示されるゼロの値を有する。次のフィールドは、5ビットのフィールド長によって5の値に設定される「ホップバイホップオプションタイプ」フィールド624である。
次のフィールド626は、値フィールドを有し、この値フィールドは、GPRSネットワークのGGSNのために、ヘッダの残りの部分の情報を示す値に設定される。この値は、仕様書[非特許文献4]によって確保されている値以外であれば、如何なる値であってもよい。例えば、この値を「3」としてもよい。これに代えて、「データグラムがアクティブネットワークメッセージを含む」ことを意味する値「2」等、既に確保された値を使用してもよい。値「2」の定義が、この値をGGSNの移動情報のために用いることを許可している場合、この値を再使用することができる。他の場合、次の使用可能な値である値「3」を用いる。残りのフィールド628は、GGSNに情報を提供するためのフィールドである。
フィールド626によって提供できるGGSNへの情報の具体例としては、移動ノードのホームアドレスがある。この場合、128ビットのアドレスフィールドを用いる。一方、ルータアラートオプション」フィールド622は、3ビットだけで表現され、「ホップバイホップオプションタイプ」フィールド624は、5ビットだけで表現される。この結果、通信パスに沿う全てのルータは、3ビットを読み出すだけで、その情報がルータに関連しているか否かを判定することができ、通信パスに沿う全てのルータが残りの128ビットのアドレスフィールドを読み出す必要がある場合に比べて、性能の劣化が実質的に抑制される。
TFTコントローラのためのGGSNの動作の要約
要約すれば、送信元アドレスフィールドと共にホップバイホップフィールドを解析することによって、リスト502が移動ノードMNのホームアドレスを含むので、TFTコントローラ470は、通信相手ノードCNにインターネットパケットを提供するための適切なベアラ520を識別することができる。パケット無線ネットワークに受け入れられるIPパケットを受信する場合のGGSNの動作を図7のフローチャートに示し、以下に説明する。
S1:GGSNは、図6の具体例に基づくインターネットパケットを外部ネットワークから受信する。
S2:GGSNは、インターネットパケットの次ヘッダフィールドがホップバイホップフィールドオプションを含むか否かを判定する。次ヘッダフィールドがホップバイホップフィールドオプションを含むことをGGSNが検出した場合、処理は、ステップS3に進み、その他の場合、ステップS6に進む。
S3:GGSNは、ホップバイホップ拡張ヘッダを検出した場合、ホップバイホップ拡張ヘッダフィールド内にルータアラートヘッダタイプが存在しているか否かを判定する。幾つかの実施形態では、このステップを省略してもよい。
S4:GGSNは、情報を表すデータを提供するホップバイホップ拡張ヘッダフィールドによって提供されたフィールドから情報を再生する。
S5:そして、GGSNは、再生された情報に基づいてパケット無線ネットワークに対するインターネットパケットの送出及び/又は受入を制御する。
S6:GGSNは、他の機能の処理を継続するが、GGSN情報フィールドの内容によっては、現在のパケットの処理を継続してもよい。
ホップバイホップ拡張ヘッダフィールドにおけるフィールドの1つを用いて、送信元アドレスとして、移動ノードのホームアドレスを提供することにより、TFTコントローラは、通信相手ノードにインターネットパケットを通信するための適切なベアラを識別することができる。この例示的な実施形態におけるGGSNの動作を図8のフローチャートに示し、以下に説明する。
S7:GGSN、ゲートウェイサポートノードに対してホップバイホップ拡張ヘッダフィールドにより提供されたデータ、又はインターネットパケットの送信元アドレスから、インターネットパケットを通信する移動ノードの送信元ホームアドレスを検出する。
S8:GGSNは、インターネットパケットの送信元アドレスが、パケット無線ネットワークに接続された通信相手ノードにインターネットパケットを通信するためのパケットデータベアラを識別しているか否かを判定する。そして、送信元アドレスがパケットデータベアラに対応している場合、処理はステップS10に進み、他の場合、処理は、ステップS9に進む。
S9:GGSNは、GGSN情報フィールドによって提供されたホームアドレスがパケット無線ネットワークに接続された通信相手ノードにインターネットパケットを通信するためのパケットデータベアラを識別しているか否かを判定する。ホームアドレスがパケットデータベアラに対応している場合、処理はステップS10に進み、他の場合、処理はステップS11に進み、このインターネットパケットは、落とされる
S10:GGSNは、識別されたパケットデータベアラによるインターネットパケットの受入を許可する。S11:GGSNは、インターネットパケットを落とす
ルータ動作の要約
上述のように、移動ノードと通信相手ノードとの間の通信パスに沿ったルータは、ホップバイホップ拡張ヘッダの全体を読み出す必要なく、規格に基づいて動作することができる。これは、ルータがルータアラートオプションフィールドのみを読み出せばよく、ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分を無視できるためである。
要約すれば、ルータは、図6に示す構成に基づき、図9のフローチャートに示し、以下に説明するように、インターネットパケットを処理することができる。
S20:ルータは、図6に示す具体例に基づいて、インターネットパケットを受信する。
S22:ルータは、インターネットパケットの次ヘッダフィールドがホップバイホップフィールドオプションを含むか否かを検出する。次ヘッダフィールドがホップバイホップフィールドオプションを含まない場合、ルータは、ステップS28において、拡張されていないヘッダ内の発信元及び宛先アドレスに基づいて、インターネットパケットを通常処理する。
S24:ルータは、ホップバイホップ拡張ヘッダが存在していることを検出した場合、ルータアラートフィールド(Ipv6[非特許文献4]では3ビット)を読み出すことによって、ホップバイホップ拡張ヘッダフィールド内にルータアラートヘッダタイプが存在しているか否かを判定する。ルータアラートヘッダが存在している場合、処理はステップS28に進み、ルータは、拡張ヘッダフィールドを読み出さない。
S26:ルータアラートヘッダが検出されない場合、ルータは、ホップバイホップ拡張ヘッダを読み出し、ヘッダを処理する。
S28:ルータアラートヘッダが検出された場合、又はホップバイホップ拡張ヘッダフィールドが存在していない場合、ルータは、宛先アドレスに基づいてインターネットパケットを送信し、ホップバイホップ拡張ヘッダフィールドの内容を読み出さない。
S30:ルータは、インターネットパケットの処理を継続する。
モバイルIPV6GPRS/UMTSネットワーク内のIMSのSBLPコントローラの相互動作
図10は、図5を用いて上述したダウンリンク通信に対応する通信相手ノードCNから移動ノードMNへのアップリンクデータパケットを通信する図4に示すGPRS/UMTSネットワークの一部の概略を示している。
図10に示すように、PDPコンテキストアクティブ化を用いて、通信相手ノードCNによって開始されたベアラ900は、移動ノードMNへのアップリンク通信に用いられる。アップリンク上でインターネットパケットによって通信される例示的なインターネットパケットヘッダ902は、ベアラ900を用いて、UTRAN404、SGSN402及びGGSN400を介して、移動先ネットワークである外部PDN212に送出される。なお、GGSN400内には、移動ユーザ機器(CN)による、GPRS/UMTSネットワーク内のサービス品質リソース及び外部パケットデータ通信ネットワーク212へのアクセスを規制するためにSBLPコントローラ472が設けられている。SBLPコントローラ472は、不正なパーティunscrupulous partiesによるサービス攻撃の剽窃(theft)防止するために、ポリシ決定点(policy decision point)又はポリシ強制点policy enforcement pointとして、ポリシ機能(policy function)生成する。例えば、正当な権を有さない不正なパーティが、IPマルチメディアサブシステムサービス(IP multimedia subsystem serviceIMS)に不正にアクセスしようとする場合がある。ここで、GGSN400は、正当な宛先アドレスを認識できない場合、パケットを落とす。宛先アドレスは、IPセッションが設定されたときに確立された正当なアドレスである。移動ノードMNの場合、このアドレスは、ホームアドレスである。
図6に示すアップリンク通信の具体例に基づいインターネットパケットを用いることによって、すなわち、ホップバイホップ拡張ヘッダ内に宛先の移動ノードのホームアドレスを提供することによって、サービスベースローカルポリシ(SBLP機能に基づいて、インターネットパケットをGGSNから送出することができる。なお、ここでも、ルータアラートオプションヘッダの一部としてホームアドレスを提供することによって、ネットワーク内のルータがホップバイホップフィールドを読み出すために生じる潜在的な性能の劣化を抑制することができる。
GPRSネットワークからパケットを送出するGGSNの動作を図11に示し、以下に説明する。
S30:GGSNは、複数のパケットデータベアラから受信されるインターネットパケットの宛先アドレスに基づいて、送出パケットフィルタリングを実行する。送出が許可されるインターネットパケットは、サービスベースローカルポリシ(SBLP)機能に基づく正当な宛先アドレスを有するインターネットパケットのみである。
S32:GGSNは、図6に示すインターネットパケットを受信したときに、ゲートウェイサポートノードに対するホップバイホップ拡張ヘッダフィールド内提供されデータから、インターネットパケットの宛先である移動通信相手ノードの宛先ホームアドレスを検出する。
S34:ホップバイホップ拡張ヘッダフィールドが正当な宛先ホームアドレスを含む場合、ステップS35において、インターネットパケットの送出許可される。他の場合、ステップS36において、インターネットパケットは落とされる
本発明の様々な更なる側面及び特徴は、添付の特許請求の範囲に定義されている。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態を様々に変更することができる。
添付資料1
汎用パケット無線システム(General Packet Radio System:GPRS)/ユニバーサル移動通信システム(Universal Mobile Telecommunications System:UMTS)アーキテクチャ
UMTSのために用いられ、第3世代移動通信システムの標準化プロジェクト(Third Generation Partnership Project:以下、3GPPという。)によって管理され、提案された用語及びアーキテクチャに対応する図1に示す用語及びアーキテクチャの更なる詳細は、非特許文献1に開示されている。図1において、ゲートウェイGPRSサポートノード(GPRS Gateway Support Node:GGSN)100は、外部パケットデータ通信ネットワーク(外部PDN)212に接続されている。外部PDN212は、インターネットプロトコル(IP)を用いてパケットを通信する。GGSN100と外部PDN212間のインタフェース104は、標準化されたGiのラベルが付されている。なお、更なる側面も標準化されている。また、GGSN100には、これも標準化されているGn/Gpのラベルが付されたインタフェース168を介して、サービスGPRSサポートノード(SGSN)106が接続されている。
GGSN100及びSGSN106は、GPRSをサポートする必要がある2つのネットワークコンポーネントである。GGSN100は、外部パケットデータ通信ネットワーク(PDN)212と、GPRSをサポートする移動ネットワークとの間のゲートウェイとして機能する。GGSN100は、入力IPデータパケットを、SGSN106にルーティングする、すなわち移動パケット無線ネットワークによって提供され無線アクセス機能によってデータを受信する移動機器である特定のユーザ機器(UE送達するために十分な情報を含んでいる。例えば、一実施形態においては、無線アクセス機能は、3GPP規格によって定義されている汎用陸上無線アクセスネットワーク(Universal Terrestrial Radio Access Network:以下、UTRANという。)方式に基づいて提供される。SGSN106は、同じ公衆陸上移動ネットワーク(Public Land Mobile Network:以下、PLMNという。)内にある場合、Gnインタフェースを介して、GGSN100に接続され、Gpインタフェースを介して、他のPLMNに属するGGSNに接続される。
SGSN106は、移動パケット無線ネットワークによってサポートされた領域内で移動するユーザ機器(UE移動管理(mobility management)を提供する。この目的で、SGSN106は、ホーム位置レジスタ(Home Location Register:以下、HLRという。)110にアクセスする。SGSN106は、データパケットを、UTRAN無線アクセス機能によって移動ユーザUE116、118と通信を行う無線ネットワークコントローラ(RNC)112、114にルーティングするよう構成されている。UTRAN無線アクセス機能は、移動通信ネットワークによって提供される領域の無線有効範囲を提供する基地局を構成するノードB装置120、122、124、126、128によって提供される。各RNC112、114と、ノードB装置120、122、124、126、128との間のIubのラベルが付されたインタフェース130、132、134、136、138は、制定され又は開発中の規格に準拠している同様に、SGSN106と、各RNC112、114との間のIu−psのラベルが付されたインタフェース140、142は、開発中の規格に準拠している
パケットデータ通信をサポートするよう構成された移動パケット無線ネットワークの例示的アーキテクチャを示す図である。 ホームネットワークを介して通信相手ノードと通信し、移動先ネットワークに移動した後に、経路最適化手続を実行する移動ノードを示す図である。 経路最適化手続の異なる処理におけるインターネットパケットの具体例を示す図である。 パケット無線通信ネットワークの一部を概略的に示す図である。 ダウンリンクパケットを通信相手ノードに通信するためのゲートウェイサポートノードの動作を説明するために、図4の一部を概略的に示す図である。 図2のGGSNに情報を提供するためのフィールドと共に、ホップバイホップ拡張ヘッダの一部として、ルータアラートヘッダを提供するインターネットパケットの構成を示す図である。 ダウンリンク通信方向に、図6に示す具体例の形式でインターネットパケットを処理するゲートウェイサポートノードの動作を示すフローチャートである。 GGSN情報フィールドが送信元ホームアドレスを含む、図6に示す具体例の形式でインターネットパケットを処理するゲートウェイサポートノードの動作を示すフローチャートである。 図6に示す具体例の形式でインターネットパケットを処理するルータの動作を示すフローチャートである。 アップリンク通信方向へのゲートウェイサポートノードの動作を示す、図4に示す構成の一部の略図である。 アップリンク通信方向について、図6に示す具体例の形式で、インターネットパケットを処理するゲートウェイサポートノードの動作を示すフローチャートである。

Claims (11)

  1. 外部パケットデータ通信ネットワークとパケット無線ネットワーク間のインタフェースを提供するゲートウェイサポートノードであって、該パケット無線ネットワークは、該パケット無線ネットワークに接続されたノードにインターネットパケットを通信するための複数のパケットデータベアラを有し、該複数のパケットデータベアラのそれぞれは、インターネットパケットを通信するノードの送信元ホームアドレスに関して定義され当該ゲートウェイサポートノードは、ヘッダフィールドを有するインターネットパケットを受信し、該ヘッダフィールドは、該インターネットパケットの送信元アドレスを識別するフィールドと、該インターネットパケットの宛先アドレスを識別するフィールドと、拡張ヘッダがヘッダフィールドに続くか否か及び拡張ヘッダの種類を識別する次ヘッダフィールドとを含み、該ヘッダフィールドは、該拡張ヘッダがホップバイホップ拡張ヘッダを含むことを識別し、該ホップバイホップ拡張ヘッダは、該ホップバイホップ拡張ヘッダが読み出すルータに対してオプションであることを示すルータアラートオプションヘッダと、該ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分が当該ゲートウェイサポートノード提供されていることを示す値フィールドとを含み、該ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分は、移動ノードのホームアドレスを提供するフィールドを含み、
    当該ゲートウェイサポートノードは、上記インターネットパケット受信したときに
    上記インターネットパケットの次ヘッダフィールドがホップバイホップフィールドオプションを含むことを検出し、
    上記ホップバイホップ拡張ヘッダ内のルータアラートオプションヘッダと、上記ホップバイホップ拡張ヘッダ残りの部分が当該ゲートウェイサポートノード提供されていることを示す値フィールドを検出し、
    上記ホップバイホップ拡張ヘッダ残りの部分が当該ゲートウェイサポートノード提供されていることを示す値フィールドを検出したときにホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分提供されフィールドから情報を再生し、該情報に基づいて、上記パケット無線ネットワークに対するインターネットパケットの送出及び/又は受入を制御し、
    当該ゲートウェイサポートノードは、
    上記ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分提供され情報から、インターネットパケットを通信する移動通信相手ノードの送信元ホームアドレスを検出し、
    上記送信元ホームアドレスを用いて、上記パケット無線ネットワークに接続された通信相手ノードに上記インターネットパケットを通信するためのパケットデータベアラを識別し、
    上記識別されたパケットデータベアラへのインターネットパケットの受入を許可することによって、
    上記外部パケットデータ通信ネットワークから上記パケット無線ネットワークのパケットデータベアラへのインターネットパケットの受入を制御するゲートウェイサポートノード。
  2. 当該ゲートウェイサポートノードは、
    上記インターネットパケットの送信元アドレスフィールドのアドレス又は当該ゲートウェイサポートノードに対する上記ホップバイホップ拡張ヘッダのフィールド提供されアドレスがパケットデータベアラに対応している場合、上記インターネットパケットの受入を許可することを特徴とする請求項1記載のゲートウェイサポートノード。
  3. 当該ゲートウェイサポートノードは、
    複数のパケットデータベアラから受信されるインターネットパケットの宛先アドレスに基づいて、送出パケットフィルタリングを実行し、正当な宛先アドレスを有するインターネットパケットについて、インターネットパケットの送出を許可し、
    当該ゲートウェイサポートノードは、上記インターネットパケットを受信したときに、
    当該ゲートウェイサポートノードに対する上記ホップバイホップ拡張ヘッダフィールド提供されデータから、上記インターネットパケットの宛先である移動通信相手ノードの宛先ホームアドレスを検出し、
    当該ゲートウェイサポートノードが、上記宛先ホームアドレスを正当なホームアドレスとして認識した場合、上記インターネットパケットの送出を許可することを特徴とする請求項1又は2記載のゲートウェイサポートノード。
  4. 当該ゲートウェイサポートノードは、
    上記インターネットパケットの宛先アドレスフィールドのアドレス又は当該ゲートウェイサポートノードに対する上記ホップバイホップ拡張ヘッダ提供されアドレスが正当な宛先アドレスである場合、インターネットパケットの送出を許可することを特徴とする請求項3記載のゲートウェイサポートノード。
  5. 当該ゲートウェイサポートノードは、汎用パケット無線システム規格に基づくゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)として動作することを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載のゲートウェイサポートノード。
  6. 外部パケットデータ通信ネットワークと当該パケット無線ネットワークに接続されたノードの間でインターネットパケットを通信するパケット無線ネットワークにおいて、
    当該パケット無線ネットワークは、該パケット無線ネットワークに接続されたノードに/からインターネットパケットを通信するための複数のパケットデータベアラを有し 請求項1乃至5いずれか1項記載のゲートウェイサポートノードを備えるパケット無線ネットワーク。
  7. 当該パケット無線ネットワークは、汎用パケット無線システム(GPRS)規格に基づいて動作し、上記ゲートウェイサポートノードは、ゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)であることを特徴とする請求項6記載のパケット無線ネットワーク。
  8. 外部パケットデータ通信ネットワークとパケット無線ネットワーク間のインタフェースを提供するゲートウェイサポートノードの動作方法であって、該パケット無線ネットワークは、該パケット無線ネットワークに接続されたノードにインターネットパケットを通信するための複数のパケットデータベアラを有し該複数のパケットデータベアラのそれぞれは、インターネットパケットを通信するノードの送信元ホームアドレスに関して定義され
    当該ゲートウェイサポートノードの動作方法は、
    上記インターネットパケットがヘッダフィールドを有し、該ヘッダフィールドが、該インターネットパケットの送信元アドレスを識別するフィールドと、該インターネットパケットの宛先アドレスを識別するフィールドと、拡張ヘッダがヘッダフィールドに続くか否か及び拡張ヘッダの種類を識別する次ヘッダフィールドとを含み、該ヘッダフィールド該拡張ヘッダがホップバイホップ拡張ヘッダを含むことを識別し、該ホップバイホップ拡張ヘッダ、該ホップバイホップ拡張ヘッダがルータに対してオプションであることを示すルータアラートオプションヘッダと、該ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分が当該ゲートウェイサポートノード提供されていることを示す値フィールドとを含み、該ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分移動ノードのホームアドレスを提供するフィールドを含み、上記インターネットパケットを受信するステップと、
    上記インターネットパケットの次ヘッダフィールドが、拡張ヘッダがホップバイホップフィールドオプションを含むことを識別することを検出するステップと、
    上記ホップバイホップ拡張ヘッダ内のルータアラートオプションヘッダと、上記ホップバイホップ拡張ヘッダ残りの部分が当該ゲートウェイサポートノード提供されていることを示す値フィールドを検出するステップと、
    上記ホップバイホップ拡張ヘッダ残りの部分が当該ゲートウェイサポートノードに提供されていることを示す値フィールドを検出したときにホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分提供されフィールドから情報を再生し、該情報に基づいて、上記パケット無線ネットワークに対するインターネットパケットの送出及び/又は受入を制御するステップとを有し、
    上記情報に基づいて、パケット無線ネットワークに対するインターネットパケットの受入を制御するステップは、
    上記ホップバイホップ拡張ヘッダの残りの部分提供され情報から、インターネットパケットを通信する移動通信相手ノードの送信元ホームアドレスを検出し、該送信元ホームアドレスを用いて、上記パケット無線ネットワークに接続された通信相手ノードに上記インターネットパケットを通信するためのパケットデータベアラを識別するステップと、
    上記識別されたパケットデータベアラへのインターネットパケットの受入を許可し、他の場合、インターネットパケットを落とすステップとを有することを特徴とするゲートウェイサポートノードの動作方法。
  9. 複数のパケットデータベアラから受信されるインターネットパケットの宛先アドレスに基づいて、送出パケットフィルタリングを実行し、正当な宛先アドレスを有するインターネットパケットについて、インターネットパケットの送出を許可するステップと、
    上記インターネットパケットを受信したときに、当該ゲートウェイサポートノードに対する上記ホップバイホップ拡張ヘッダフィールド提供されデータからインターネットパケットの宛先である移動通信相手ノードの宛先ホームアドレスを検出するステップと、
    上記ゲートウェイサポートノードが、上記宛先ホームアドレスを正当なホームアドレスとして認識した場合、上記インターネットパケットの送出を許可するステップとを更に有する請求項8記載のゲートウェイサポートノードの動作方法。
  10. データプロセッサにロードされ、該データプロセッサに、請求項8又は9記載のゲートウェイサポートノードの動作方法を実行させるコンピュータプログラム。
  11. 請求項10記載のコンピュータプログラムを表す信号が記録されたコンピュータにより読取可能な媒体。
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