JP4833068B2

JP4833068B2 - Ｇｓｍの移動無線通信ネットワークでプッシュ・ツー・トーク・サービスを実装する方法及びシステム

Info

Publication number: JP4833068B2
Application number: JP2006529877A
Authority: JP
Inventors: ブリッチュ，マティーアス
Original assignee: ティー−モバイルドイチュラントゲーエムベーハー
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: CN1810056A; DE602004022403D1; KR20060028762A; US20070008960A1; CA2526437C; EP1625762B1; ATE439016T1; CA2526437A1; CN100438652C; WO2004105413A1; KR101041675B1; JP2007517418A; EP1625762A1; US8204041B2

Description

本発明は、独立項のプリアンブルによる無線通信ネットワークにおいてダイヤル接続を介してユーザデータを伝送する方法及びシステムに関する。

プッシュ・ツー・トーク（push-to-talk）・サービスの通信様式は、効率的且つ性能良い方法で、GSM（2G）又はGPRS（2.5G）でのその実装を可能にせず、回線交換（CS：circuit switched）及びパケット交換（PS：packet switched）ドメインでも同様である。CSドメインでの性能は、呼設定及び遅延に関して十分であるが、電波インタフェースのリソースの消費は非常に大きい。PSドメインの機能により、特に電波インタフェースでのリソースの効率的な使用が可能になるが、その結果の性能は、遅延及び呼設定に関してCSドメインのものに達しない。
文献US2002/0150091A1は、パケットモードグループの通信レイヤが標準的なメインストリームのセルラ無線ネットワークの上に提供されているパケットモード音声通信システムを開示している。ユーザデータはダイヤル接続を介して送信可能であり、ユーザデータは制御放出で専用のデータパケットとして送信される。プッシュ・ツー・トーク・サービスを提供し、プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノード及びアプリケーションサーバをホストする専用のプッシュ・ツー・トーク・ドメインが提供される。プッシュ・ツー・トーク・ドメインは、GPRSバックボーンのGPRSゲートウェイサポートノードに接続する。
文献EP1182895A1は、デジタル通信システムで音声発出呼び出しを実行する方法及び装置に関し、特にパケットデータネットワークに接続されているプッシュ・ツー・トーク・サービスに関する。

GSMネットワークの基地局サブシステム（BSSシステム）を使用することにより、GSM形式の移動無線通信ネットワークでプッシュ・ツー・トーク・サービスを実装することが、本発明の目的である。

この目的は、独立項に記載の方法及びシステムを提供することにより実現される。

本発明に特徴的であると考えられる他の特徴は、特許請求の範囲に示されている。

従来技術の制限を克服するために、本発明によるプッシュ・ツー・トーク技術手段の実装は、BSSシステムの拡張機能を使用し、プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノード（PTT SNN：push-to-talk service network node）とアプリケーションサーバ（AS：application server）とをホストする専用の“プッシュ・ツー・トーク・ドメイン”とエンド装置との相互接続を可能にする。

基本概念は、複数の供給者によるTMOのネットワークに既に実装されている動的タイムスロット割り当てを使用することにある。現在、この機能は、電波インタフェースのリソースの最適化のために、GPRS及び音声セッションに電波インタフェースのタイムスロットの動的割り当てを可能にするために使用されている。

本発明によるプッシュ・ツー・トーク・ドメインは、その自己のタイムスロットを基地局コントローラに割り当て、直接に接続する。これは、Abisインタフェースの音声チャネルを使用して回線交換形式で行われてもよく、PCUカードに直接的に接続することによりパケット交換形式で行なわれてもよい。

GSMネットワークを使用した実装の一例について、図１に関連して説明する。本発明の全体アーキテクチャは、2G及び2.5Gネットワークの既に導入されている回線及びパケット交換ドメインの構造に従い、PS及びCSドメインの他に、既存のBSSに接続する所謂新しい“PTTドメイン”を導入する。

図１は、不可欠の構成要素を備えたGSM及びGPRS公衆陸上移動ネットワーク（PLMN：public land mobile network）のシステムアーキテクチャを示している。GSM移動局はMSとして示されている。移動局はパーソナルコンピュータPCに接続され得る。無線セルは、少なくとも１つの基地トランシーバ局（BTS：base transceiver station）によりカバーされている。複数のBTSは、１つの基地局コントローラ（BSC：base station controller）により一緒に制御されている。BTS及びBSCは共に、基地局サブシステム（BSS：base station subsystem）を形成する。各セルの移動局の結合したトラヒックは、スイッチ（移動交換センタ（MSC：mobile switching center））を通じてルーティングされる。ユーザデータは、ホームロケーションレジスタ（HLR：home location register）及びGPRSレジスタにそれぞれ格納される。固定ネットワーク（PSTN）（例えばISDN）から生じた接続又はそこで終了する接続は、専用のゲートウェイ移動交換センタ（GMSC：gateway mobile switching center）により処理される。

GPRSを既存のGSMアーキテクチャに統合するために、GPRSサポートノード（GSN：GPRS support node）と呼ばれる新しい種類のネットワークノードが導入されている。GSNは移動局MSと外部パケットデータネットワーク（PDN：packet data network）との間でデータパケットの配信及びルーティングを行う役目をする。サービスGPRSサポートノード（SGSN：serving GPRS support node）は、そのサービスエリア内で移動局MSからの及び移動局MSへのデータパケットの配信を行う役目をする。そのタスクは、パケットルーティング及び転送と、モビリティ管理（帰属／分離及び位置管理）と、論理リンク管理と、認証及び請求機能とを含む。SGSNのロケーションレジスタは、このSGSNに登録されている全てのGPRSユーザの位置情報（例えば、現在のセル、現在のVLR）及びユーザプロフィール（例えば、パケットデータネットワークで使用されるIMSI、アドレス）を格納する。

ゲートウェイGPRSサポートノード（GGSN：gateway GPRS support node）は、GPRSバックボーンネットワークと外部パケットデータネットワークとの間のインタフェースとして動作する。それは、SGSNから生じたGPRSパケットを適切なパケットデータプロトコル（PDP：packet data protocol）フォーマット（例えばIP又はX.25）に変換し、対応のパケットデータネットワークに送信する。他方向では、入力データパケットのPDPアドレスは宛先のユーザのGSMアドレスに変換される。再アドレス指定されたパケットは、関与するSGSNに送信される。このため、SGSNは、ユーザの現在のSGSNアドレスと、ユーザのプロフィールとをそのロケーションレジスタに格納する。GGSNはまた、認証及び請求機能を実行する。

図１はまた、ETSIで定められるように、GPRSネットワークノードとGSNネットワークノードとの間のインタフェースを示している。Gbインタフェースは、BSCとSGSNとを接続する。Gnインタフェースを介して、ユーザデータ及びシグナリングデータは、GSN間で伝送される。Gnインタフェースは、SGSNとGGSNとが同じPLMNにあるときに使用される。GsインタフェースはSGSNをMSCに接続する。

PTTドメインは、電波インタフェースのリソースを浪費することなく、PTT加入者の通信様式をサポートする一方で、回線交換ドメイン接続の範囲内にある呼設定時間と伝送遅延とを提供して、プッシュ・ツー・トーク・サービスのニーズにサービス提供する。コアネットワークの技術は、BSCでのCPU接続を使用したパケット型でもよく、Abisインタフェースに接続する回線指向でもよい。

パケット型アプリケーションでは、3GPP仕様に記載されているマルチメディアリソース機能（MRFP：Multimedia Resource Function）が、MRFCとして動作するアプリケーションサーバにより制御されて使用される可能性が最も高い。しかし、異なるアーキテクチャに依存した対策（従って異なるネットワークエレメントを有する）も可能である。回線指向アーキテクチャでは、可能な実装は、CS接続用の既存の会議サーバと結合したINシステムを使用してもよい。

エンド装置MS/PCへのシグナリングは、通常はGSM及びGPRSネットワークの使用シグナリングチャネルを介して行われる。既存のネットワークの全てのモビリティ管理及び認証機能は、変更しないままである。実際に、“PTTドメイン”はモビリティ管理又は認証機能を有さない。むしろ、それはGSMネットワークで実行される認証を使用し、それに依存する。サービスロジックが、認証機構を含む何らかの認証の検査又はクライアントとの何らかの相互作用を必要とする場合、必要な情報は、標準インタフェースを介してHLR/ACから要求されるべきである。

独自で処理する機能を実装するのではなく、GSM標準手順の情報に依存する同じ原理は、“PTTドメイン”のモビリティ管理に当てはまるべきである。基地局コントローラのエリア内の全ての関連のモビリティ管理（CIDハンドオーバ）は、トランスペアレントにBSSシステムにより処理されるべきである。“PTTドメイン”で１つより多いBSC又は１つ以上のMSCのアプリケーションサーバに影響を与えるハンドオーバに対して、コアネットワークは、標準手順（例えば、BSCにより保持されるCID情報、MSCにより要求されるVLR ID、ANY-TIME-INTERROGATIONやLOCATION-INFORMATION等のようなHLR要求）を介してGSMネットワークから取り出される位置及びモビリティ管理情報を使用して、自分でモビリティ管理を処理するべきである。

PTT通信様式の中心部であるブロードキャストの処理は、電波インタフェースのマルチキャスト機構を介して行われる。マルチキャストグループに含まれる各加入者（クライアント）は、GSMシグナリングチャネルを介してマルチキャストチャネルを受信するために必要な情報を取得する。ユーザがマルチキャストグループのディスカッションに寄与しようとすると、異なるチャネルで新しいアップリンク接続が設定される。特に既存のPS及びCSドメインのネットワーク側では、ブロードキャストチャネルはトランスペアレントチャネルであり、決して通常の音声及びデータチャネルと異ならない。対策が電波インタフェースでGPRSデータ接続を使用して実装される場合、DRX機能の使用により、移動装置でPTTクライアントの節電の実装が可能になるべきである。CSドメインのクライアントでは、節電モードを可能にするために、如何なる独自仕様又は標準の対策が使用されてもよい。

クライアント側では、アプリケーションは無線レイヤの上に直接に存在する。その無線レイヤは、PTTサービスの通信様式をサポートするために必要な別々のアップリンク及びダウンリンクチャネルでのブロードキャスト、複数接続等を処理するために必要である。ユーザが同時に複数のマルチキャストセッションに参加することも可能であり、従って、エンド装置は複数のブロードキャストチャネルを平行して受信する必要がある点に留意すべきである。

PTTサービスに専用の課金及び管理タスクは、PTTドメインで別々に処理される。GSMネットワークに存在するプロビジョニングと管理と課金とに関する全ての機能はそのままであるべきである。相互関係の相互作用等の機能が必要である場合には、それはITレイヤのバックエンドシステムに実装されるべきである。“PTTドメイン”はそのタスクについての自己の機能を実装すべきであり、全ての機能はPS及びCSドメインでの変更を強制するべきではない。

［略語のリスト］
GSM：Global Standard for Mobile Communication
BSS：Base Station Subsystem
GPRS：General Packet Radio Service
2G：Second Generation
2.5G：Second and a half Generation
CS：circuit switched
PS：packet switched
TMO：T-Mobile
PCU：packet control unit
PTT：push-to-talk
Abis：“the Abis interface as standardised by ETSI”
PCU：Packet Control Unit
MRFP：Multimedia Resource Function Platform
MRFC：Multimedia Resource Function Controller
3GPP：3rd Generation Partnership Project
IN：Intelligent Networking
GPRS：General Packet Radio Service
HLR：Home Location Register
AC：Authentication Center
HLR/AC：Home Location Register/Authentication Center
CID：Cell Identity
BSC：Base Station Controller
MSC：Mobile Switching Center
VLR：Visitor Location Register
VLR ID：Visitor Location Register Identity
DRX：Discontinous Reception Mode
IT：Information Technology

GSMネットワークを使用した実装の一例

Claims

GSM形式の無線通信ネットワークにおいてダイヤル接続を介してユーザデータを伝送する方法であって、
前記ユーザデータは、専用のデータパケットとして伝送され、
プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノード（PTT SNN）を介して前記GSM形式の無線通信ネットワークの基地局コントローラ（BSC）又はパケット制御ユニット（PCU）にプッシュ・ツー・トーク・ドメインを直接的に接続するステップと、
前記GSM形式の無線ネットワークを介して前記プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノードから前記ユーザデータを伝送するために、前記BSC又は前記PCUへの前記プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノードの接続時に、前記プッシュ・ツー・トーク・ドメインにタイムスロットを割り当てる動的タイムスロット割り当てを使用するステップと
を有することを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記プッシュ・ツー・トーク・ドメインと前記BSCとの間の接続は、Abisインタフェースの音声チャネルを使用した回線交換型で行なわれることを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記プッシュ・ツー・トーク・ドメインと前記BSCとの間の接続は、パケット制御ユニット（PCU）に直接的に接続することによるパケット交換型で行なわれることを特徴とする方法。
請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の方法であって、
パケット型アプリケーションにおいて、マルチメディアリソース機能（MRFP）が、マルチメディアリソースコントローラ（MRFC）として動作するアプリケーションサーバにより制御されて使用されることを特徴とする方法。
請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の方法であって、
回線指向アーキテクチャで、CS接続用の既存の会議サーバと結合したINシステムが使用されることを特徴とする方法。
請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の方法であって、
エンド装置MS/PCへのシグナリングは、GSMネットワーク及び関連の汎用パケット無線システム（GPRS）ネットワークのシグナリングチャネルを介して行われることを特徴とする方法。
請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の方法であって、
PTT通信様式の中心部であるブロードキャストの処理は、電波インタフェースのマルチキャスト機構を介して行われることを特徴とする方法。
請求項７に記載の方法であって、
マルチキャストグループに含まれる各加入者は、GSMシグナリングチャネルを介してマルチキャストチャネルを受信するために必要な情報を取得し、
加入者が前記マルチキャストチャネルのディスカッションに寄与しようとする場合に、異なるチャネルで新しいアップリンク接続が設定されることを特徴とする方法。
請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の方法であって、
PTTサービスに専用の課金及び管理タスクは、前記PTTドメインにおいて別々に処理されることを特徴とする方法。
GSM形式の無線通信ネットワークにおいてダイヤル接続を介してユーザデータを伝送するシステムであって、
前記ユーザデータは、専用のデータパケットとして伝送され、
プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノード（PTT SNN）を介して前記GSM形式の無線通信ネットワークの基地局コントローラ（BSC）又はパケット制御ユニット（PCU）に直接的に接続されたプッシュ・ツー・トーク・ドメインを有し、
前記GSM形式の無線ネットワークを介して前記プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノードから前記ユーザデータを伝送するために、前記BSC又は前記PCUへの前記プッシュ・ツー・トーク・サービスネットワークノードの接続時に、前記プッシュ・ツー・トーク・ドメインにタイムスロットを割り当てる動的タイムスロット割り当てが使用されることを特徴とするシステム。
請求項１０に記載のシステムであって、
前記パケット制御ユニット（PCU）が伝送パスにあることを特徴とするシステム。