JP4856418B2

JP4856418B2 - パケットベースのアクセス・ネットワークにおいてインターネット・プロトコルベースのリソースを管理する方法

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Publication number: JP4856418B2
Application number: JP2005343073A
Authority: JP
Inventors: ジョージバウアーマークス; デコーシーアーミン
Original assignee: アルカテル−ルーセントユーエスエーインコーポレーテッド
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-11-29
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Description

本発明は、一般に通信に関し、より詳細にはワイヤレス通信に関する。

インターネットは、ワイヤレス通信デバイスまたはモバイル通信デバイスのユーザーに対して、さまざまなタイプの通信サービスを提供する。このような通信サービスを提供するには、さまざまな通信およびネットワーク・プロトコルを使用できる。１つの新しい通信サービスは、インターネット・プロトコル（ＩＰ：ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）ベースのＩＰを経由するワイヤレス電話であり、一般にＶｏｉｃｅｏｖｅｒＩＰ（ＶｏＩＰ）と呼ばれている。インターネット・プロトコルは、インターネットが機能するプロトコル・スタックを実装する通信プロトコル・セットである。

ただし、インターネット・プロトコルは、当初の設計ではパケット交換通信ネットワークを使用するように意図されており、音声やビデオの送信をサポートするために必要な特性を提供しない。サポートする接続の数に関する制御が不十分なために、パケットの遅延の変動が大きくなり、パケット・ロスが発生する。さらに、ＩＰネットワークを経由して多くのリアルタイム・マルチメディア・ストリームを送信するには、ＩＰ以外のデータに比べて遅延の変動が小さい、エンドツーエンドの配信の保証が高いなどの固有のタイミング要件を満たす高帯域幅が必要である。

ＩＰネットワークにおいて、サービス品質（ＱｏＳ：ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）は平均スループットを低下せずにトラフィックの特性を補償する能力と定義される。従来の通信ネットワークとＩＰネットワークとの１つの相違点は、シグナリング・パケット（ｓｉｇｎａｌｉｎｇｐａｃｋｅｔ）伝送の明示的な補償がないと、特定のＱｏＳメカニズムでコール・シグナリング（ｃａｌｌ−ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）・メッセージの信頼性の高い配信を保証できないことである。通信ネットワークは、綿密にキャリブレーションされた冗長性の高いネットワーク上でシグナリング・トラフィック（ｓｉｇｎａｌｉｎｇｔｒａｆｆｉｃ）を物理的に分離する。

第３世代（３Ｇ）モバイル通信システム、すなわちＵｎｉｖｅｒｓａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）は、３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ）仕様によるマルチメディア・サービスをサポートする。ＵＭＴＳは、ＷｉｄｅｂａｎｄＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ（ＷＣＤＭＡ）とも呼ばれており、パケット交換ネットワークであるＣｏｒｅＮｅｔｗｏｒｋｓ（ＣＮ）、たとえばＩＰベースのネットワークを含む。インターネットとモバイル・アプリケーションが融合することで、ＵＭＴＳユーザーは通信とインターネットの両方のリソースにアクセスできる。ただし、ＩＰベースのネットワークはマルチメディア指向ではない。したがって、ＵＭＴＳサービスを提供するときにさまざまなノードのＩＰベースのネットワーク・リソースが十分に活用されていない場合に、サービス品質（ＱｏＳ）は、エンド・ユーザーに望ましいＱｏＳを提供する上で、ＵＭＴＳが成功するためのクリティカルな問題になる可能性がある。

ＵＭＴＳやＣＤＭＡ２０００などの３Ｇモバイル通信システムの利用が広範囲に拡大しており、次世代ネットワーク（ＮＧＮ：ｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓ）の存在は必須になってきている。ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｏｎ（ＩＴＵ）により、ＮＧＮはサービス品質（ＱｏＳ）対応の複数のブロードバンド伝送標準を使用して通信サービスを含むサービスを提供するパケットベースのアクセス・ネットワークである。ＩＴＵでは、ＱｏＳをサービスに関するユーザーの満足度を決定するサービス性能の集合的な効果と定義している。つまり、提供されるＱｏＳに満足しているかどうかを決定するのはエンド・ユーザーである。次世代ネットワークに対して期待されるのは、ユーザーに対して高いエンドツーエンド品質（高速データ転送、広範な有効域、新しいサービスなど）のモバイル・インターネット・アプリケーションを提供することである。こうした要求と同時に、次世代ネットワークの１つの問題として、たとえば３Ｇモバイル・システム標準とＩＥＥＥ８０２．ｘｘ標準（たとえばＷＬＡＮ、ＷＩＭＡＸ）といった異種モバイル通信の利用がある。

ユーザーにエンドツーエンドのサービスを提供するために、ＵＭＴＳネットワークはＴｈｉｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ（３ＧＰＰ）標準で指定されるＵＭＴＳベアラ（ｂｅａｒｅｒ）・サービスのレイヤード・アーキテクチャ（ｌａｙｅｒｅｄａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）を利用してもよい。エンドツーエンドのサービスの提供は、複数のネットワークを経由して伝送され、プロトコル・レイヤー間の対話によって実現される。リソース管理は、ＵＭＴＳベアラ・サービスの提供に影響を及ぼす可能性がある。ＱｏＳを効果的に提供するために、ネットワーク全域にわたっていくつかのリソース・マネージャが採用されている。このように、リソース管理はエンドツーエンドのＱｏＳを提供する上で重要である。１つのセル内の干渉管理（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）と無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ：ＲａｄｉｏＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のリソース管理は同様に重要である。外部のネットワークと無線ネットワークをインターフェイスするゲートウェイとして動作するＲＮＣは、ベース・ステーション（ノードＢｓ）より多くのリソースを制御し、モバイル・ステーションと外部ネットワークの両方からのサービス要求を調整する。

具体的には、ネットワーク全体がコア・ネットワーク（固定）のリソース、無線アクセス・ネットワークの固定部分（ワイヤード）のリソース、およびワイヤレス・アクセス部分のリソースを自発的に管理する。つまり、統合ネットワーク（ｃｏｎｖｅｒｇｅｄｎｅｔｗｏｒｋ）はそのネットワークそれぞれの部分に固有の要件や制約を満たすように特に設計された専用のリソース管理を実行する。さらに、ワイヤードとワイヤレスの部分は、さまざまな無線アクセス・システム標準（たとえば、ＵＭＴＳやＩＥＥＥ８０２．ｘｘ）によって実装される。個々の無線アクセス・システムは、自らのシステム固有のリソースと移動性（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の管理を実行する。ワイヤード部分とワイヤレス部分とのインターワーキング（ｉｎｔｅｒ−ｗｏｒｋｉｎｇ）を行う無線アクセス・システムの場合は、２つの一般的な従来のリソースおよび移動性の管理スキーマが、集中的な移動性管理エンティティによってさまざまな無線アクセス・システム間の縦のハンドオーバーを管理する。または別の縦のハンドオーバーは２つの無線アクセス・システム間の専用のインターフェイスによって実行される。インターワーキングの各ペアは、ペアに固有のインターフェイス、たとえばＩａ、Ｉｂ、Ｉｃを使用する。

ただし、統合ネットワークのシナリオにおいて、専用の固定／ワイヤード／ワイヤレス・システムに固有のリソース管理スキーマは、専用のインターワーキング・インターフェイスを経由するさまざまな無線アクセス技術を使用しているので、新しい無線アクセス・システムまたは既存のシステム（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＢｒｏａｄｃａｓｔ（ＤＶＢ）など）を統合するたびに既存のインターフェイスを設計変更することになり、柔軟性に欠けるとともに効率が悪いと言える。つまり、インターフェイスＩｂとＩｃは、新しい将来の無線アクセス・システムが要求されるたびに設計変更が必要になる。

さらに、このようなインターフェイスには、パケット・ロスが発生せず、１つの無線アクセス・システムから別のシステムに移行するときにユーザーに固有のサービスに関する遅延の制約に従うことが期待されているので、インターフェイスの仕様は次世代ネットワークによって全体的に複雑性が増す可能性が非常に高い。要約すると、無線アクセス・システム・インターフェイスを利用するこうしたＮＧＮアーキテクチャによって、前述の無線アクセス・システムの専用の固定／ワイヤード／ワイヤレス・システムに固有のリソース管理と同様に柔軟性に欠ける効率の悪いソリューションがもう１つ増える。したがって、次世代ネットワークにおけるリソース管理へのこの専用のアプローチでは、ワイヤレスおよび／またはワイヤライン通信リンク用のさまざまな通信インターフェイス技術を使用して複数の接続を同時にアクティブにする可能性のあるユーザーをサポートできない。
ＩＥＴＦＲＦＣ７９１、１９８１年９月

本発明は、前述の１つまたは複数の問題の影響を克服すること、または少なくともそれを軽減することを目的とする。

本発明のいくつかの態様について基本的な理解が得られるように、本発明の概要について以下に簡単に説明する。以下の説明は、本発明の概要を包括的に示すものではない。本発明の重要または不可欠な要素を特定したり、本発明の範囲を限定したりするものでもない。唯一の目的は、後述の実施形態に関する説明の準備として、いくつかの概念を簡略化した形で示すことである。

本発明の１つの実施形態では、パケットベースのアクセス・ネットワークにおいて１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを管理する方法が提供される。本方法は、特定のユーザーに対して第１のインターフェイスを経由する第１のワイヤレス接続と第２のインターフェイスを経由して同時にアクティブになる第２のワイヤレス接続の少なくとも１つを有効化する工程と、特定のユーザーに対する特定のサービスの間に、第１のワイヤレス接続と第２のワイヤレス接続および少なくとも１つのワイヤライン接続にわたって複数のパケットの伝送を示す情報を配信する工程と、関連の情報に基づいて第１のワイヤレス接続と第２のワイヤレス接続および少なくとも１つのワイヤライン接続から少なくとも１つの接続を選択し、パケットベースのアクセス・ネットワークにおいて複数のパケットのルーティングを決定する工程とを備えている。

別の実施形態では、パケットベースのアクセス・ネットワークの１つまたは複数のリソースを、ワイヤレス・ネットワーク部分および固定のワイヤード・ネットワーク部分にわたって共通して管理するワイヤレス・ルーターがベース・ステーションに配置されている。ワイヤレス・ルーターは、ワイヤレス通信デバイスとの第１の接続をその特定のユーザーに対してアクティブに維持する第１のインターフェイスと、ワイヤレス通信デバイスへの第２の接続をその特定のユーザーに対して同時にアクティブに維持してネットワーク・レイヤー上の１つまたは複数のリソースを共同で管理する第２のインターフェイスと（第１のインターフェイスと第２のインターフェイスは、それぞれ異なるタイプのインターネット・プロトコルベースのアクセスを有効化する）、特定のユーザーに対する特定のサービスの間にワイヤレス・ルーター全体にわたる複数のパケットの伝送を分析し、このネットワーク・レイヤー上で利用されているインターネット・プロトコルベースの戦略に基づいて複数のパケットを転送する命令を格納するストレージを備えている。

さらに別の実施形態において、通信システムはパケットベースのアクセス・ネットワークの固定のワイヤード・ネットワーク部分とワイヤレス・ネットワーク部分の全域にわたって、１つまたは複数のリソースを共通して管理し、ネットワーク・レイヤー上の特定のユーザーに関する複数のパケットのルーティングを決定できる。本通信システムは、ワイヤレス・ネットワーク部分に関連する第１と第２のワイヤレス・ルーターを備えている。第１のワイヤレス・ルーターと第２のワイヤレス・ルーターのそれぞれは、第１のインターフェイスを経由してアクティブになる第１の接続と第２のインターフェイスを経由して同時にアクティブになる第２の接続の少なくとも１つを有効化し、第１のインターフェイスと第２のインターフェイスはそれぞれ異なるタイプのインターネット・プロトコルベースのアクセスを提供する。第１のワイヤレス・ルーターと第２のワイヤレス・ルーターの特定の１つは、第１のインターフェイスを経由してアクティブになる第１の接続と第２のインターフェイスを経由して同時にアクティブになる第２の接続の少なくとも１つのいずれか１つを経由するワイヤレス通信を使用して選択的に通信できる。第１のワイヤレス・ルーターと第２のワイヤレス・ルーターの特定の１つは、特定のユーザーに対する特定のサービスの間に第１のワイヤレス・ルーターとパケットベースのアクセス・ネットワークの固定のワイヤード・ネットワーク部分に関連する第１のインターネット・プロトコルベースのルーターとの間で行われる複数のパケットの伝送を分析し、このネットワーク・レイヤー上で利用されているインターネット・プロトコルベースの戦略に基づいて複数のパケットを転送できる。

さらに別の実施形態において、製品は、実行した場合に通信システムは特定のユーザーに対して第１のインターフェイスを経由する第１のワイヤレス接続と第２のインターフェイスを経由して同時にアクティブになる第２のワイヤレス接続の少なくとも１つを有効化してパケットベースのアクセス・ネットワークにおける１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを管理し、特定のユーザーに対する特定のサービスの間に、第１のワイヤレス接続と第２のワイヤレス接続および少なくとも１つのワイヤライン接続のすべてにわたる複数のパケットの伝送を示す情報を配信し、さらに第１のワイヤレス接続と第２のワイヤレス接続および少なくとも１つのワイヤライン接続から関連の情報に基づいて少なくとも１つの接続を選択することによって、パケットベースのアクセス・ネットワークにおいて複数のパケットのルーティングを決定する命令を格納するコンピュータ可読の記憶媒体を備えている。

１つの例示的な実施形態では、装置によってパケットベースのアクセス・ネットワーク内にある１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを管理できる。本装置は、特定のユーザーに対して第１のインターフェイスを経由する第１のワイヤレス接続と第２のインターフェイスを経由して同時にアクティブになる第２のワイヤレス接続を有効化する手段と、特定のユーザーに対する特定のサービスの間に、第１のワイヤレス接続と第２のワイヤレス接続および少なくとも１つのワイヤライン接続を経由して複数のパケットの伝送を示す情報を配信する手段と、関連の情報に基づいて第１のワイヤレス接続と第２のワイヤレス接続および少なくとも１つのワイヤライン接続から少なくとも１つの接続を選択し、パケットベースのアクセス・ネットワークにおいて複数のパケットのルーティングを決定する手段とを備えている。

本発明は、以下の説明と添付の図面を併せて参照することで理解できる。図面では、同様の要素を同様の参照番号で示している。

本発明は、さまざまな変更や変形が可能であるが、例としてその特定の実施形態を図示し、本明細書で詳述する。ただし、以下に示す特定の実施形態の説明は、本発明の開示された特定の形態への限定を意味するものでないこと、逆に、すべての変更、同等の方法、代替の方法は、前述の請求項で定義する本発明の精神と範囲を逸脱しないことは言うまでもない。

以下に、本発明の説明を目的とした実施形態について説明する。明確にするために、この明細書では実際の実装で提供するすべての機能について説明するわけではない。こうした実際の実施形態を開発する上で、実装ごとに異なるシステム関連およびビジネス関連の制約への準拠など、開発者の独自の目標を達成するための実装に固有のさまざまな意志決定がなされることは言うまでもない。さらに、こうした開発の労力は複雑で時間のかかるものであるが、当業者がこの開示を利用するために必要な作業であることを理解されたい。

一般的には、次世代ネットワークにおいてリソース管理を実行する方法および装置が提供される。比較的品質の高いエンドツーエンドのサービスを保証するために、本方法および装置はネットワーク・レイヤー上のインターネット・プロトコル（ＩＰ）メカニズムで利用する１つまたは複数のユーザーおよびサービスに固有のメトリックを定義し、次世代ネットワークにおいてＩＰベースのリソース管理を提供する。次世代ネットワークのコンテクストにおいて、ワイヤレス・ルーターなどのワイヤレス・ルーターは、ワイヤレス・リンクおよびネットワーク・リンクの１つまたは複数のプロパティをＩＰメカニズムで使用できるメトリックとしてキャプチャするリソース管理を使用してワイヤレス無線アクセスを提供できる。無線アクセス・システムにおいて、ネットワークを固定／ワイヤード／ワイヤレスの部分に分割することで、ネットワーク全域（固定／ワイヤード／ワイヤレス）のあらゆるリソースに共通の管理が可能になる。リソース管理は、ネットワーク・レイヤー上で実行され、リンク・レイヤーには無関係である。共通のリソース管理ソフトウェアは、ワイヤレス・リンクとネットワーク・リンクのプロパティを収集するメトリックを利用するワイヤレス・アクセス・モジュールを備えていてもよい。リソース管理を実行するために使用する１つまたは複数のメトリックは、ユーザーに対するエンドツーエンドの比較的高いサービス品質（ＱｏＳ）を得るために、ユーザーおよびサービスに固有でもよい。リンクの場合は、唯一のリンクのメトリックに依存せず、集中管理ＩＰドメインにあるすべてのワイヤレス・ネットワーク・リンクおよび／またはワイヤライン・ネットワーク・リンクのユーザーあたり、サービスあたりのメトリックの情報を使用してもよい。このように、１つのリンクに特定のユーザーあたり、特定のサービスあたりの複数のメトリックを関連付けてもよい。これで、このようなメトリックの情報はＩＰベースのメカニズムで管理できる。したがって、共通のリソース管理ソフトウェアは無線リンクを「もう１のＩＰホップ（ｈｏｐ）」として処理してもよい。このように、ワイヤレス・ルーターは次世代ネットワークにおいてインターネット・プロトコルベースのリソースのリソース管理を実行できる。ワイヤレス・ルーターでさまざまな電波すなわちワイヤレス・インターフェイスおよび／またはワイヤライン・インターフェイスを経由するアクティブな接続を同時に有効化することで、将来のモバイル・システムのワイヤレス通信デバイスによるパケットベースのセルラー通信で、特定のサービス実行時に特定のユーザーに望ましい品質サービス（ＱｏＳ）を提供できる。

図１を参照すると、本発明の１つの例示的な実施形態により、パケットベースのアクセス・ネットワーク１００において、統合ネットワーク１１０に関連する１つまたは複数のワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）は、統合ネットワーク環境の１つまたは複数のインターネット・プロトコル（ＩＰ）ベースのリソースを共通してまたは共同で管理できる。インターネット・プロトコルベースのリソースの例には、通信インターフェイスや、ＩＰベースの無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）を含むバックホール・ネットワーク（ｂａｃｋｈａｕｌｎｅｔｗｏｒｋ）が含まれる。統合ネットワーク１００は、タイプの異なる通信プラットフォーム（ＩＰベースの通信を使用したものを含む）を使用して実装したモバイル・ユニットまたはワイヤレス通信デバイスのホストにインターフェイスすることができる。統合ネットワーク１００において、リソース割り当てに関連する最適性とオーバーヘッドとの間に相容れない問題がある。したがって、インターネット・プロトコルベースのリソースを共通してまたは共同で管理することによって、ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）はこれを柔軟かつ／または効率的に管理できる。

パケットベースのアクセス・ネットワークの１つの例１００は次世代ネットワーク（ＮＧＮ）である。ＮＧＮにおいて、サービス関連の機能は基盤となる伝送インフラストラクチャには依存しなくてもよい。ＮＧＮでは、ユーザーがさまざまなサービス・プロバイダに無制限にアクセスできる。ＮＧＮは、ユーザーに一貫性のある一般的なサービスを提供できる一般的な移動性をサポートできる。ＮＧＮは、ワイヤレス・インフラストラクチャと固定のワイヤード・インフラストラクチャの統合をシームレスに処理するので、たとえばインターネット上の望ましいサービス品質（ＱｏＳ）を保証できる。こうしたＱｏＳにより、一般にネットワーク要素はあらゆるトラフィック・ストリームを識別し、性能に関する制約に基づいて各ストリームをあらかじめ指定した方法で処理できる。ＮＧＮは、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇのいずれかの標準に関連付けられており、ＵＭＴＳ、ＣＤＭＡ２００、ＧＳＭ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどを含むいずれかのプロトコルを採用できる。ただし、特定の標準または特定のプロトコルの使用は設計上の選択の問題であり、本発明の必須の要素ではない。

１つの例として、パケットベースのアクセス・ネットワーク１００におけるＩＰベースの通信は、このネットワークのワイヤレス・ネットワーク部分および／または固定のワイヤード・ネットワーク部分の全域にわたって、データ、音声、ビデオのリアルタイムのマルチメディア・ストリームを搬送する情報のパケットを備えている。１つの実施形態では、ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）によってこうしたＩＰベースの通信のリアルタイム・マルチメディア・ストリームにおいてパケットが転送され、ネットワーク全体の性能を向上したり、エンドツーエンドのサービスを提供したりできる。ワイヤレス・ネットワーク部分および／または固定のワイヤード・ネットワーク部分を経由する複数種類のワイヤレスおよびワイヤードの技術を処理するために、個々のワイヤレス・ルーター１０５にワイヤレス・インターフェイスおよび／またはワイヤライン・インターフェイスなどのさまざまな内蔵の通信インターフェイス（１つまたは複数）を含めてもよい。

より具体的には、個々のワイヤレス・ルーター１０５は、ワイヤレス・インターフェイスおよび／またはワイヤライン・インターフェイスを含む１つまたは複数のこうした内蔵の通信インターフェイスを備えることで、ワイヤレス通信デバイス１１５を使用したさまざまなＩＰベースの通信に関連するＵＭＴＳ、ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ、ＧＳＭ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどのモバイル通信標準のホストに基づく通信を同時にサポートできる。たとえば、第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）は第１のインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１２０（１）を備えることで、その特定のユーザーのためにワイヤレス通信デバイス１１５との第１の接続をアクティブに維持でき、第２のインターフェイス１２０（２）を備えることでワイヤレス通信デバイス１１５への第２の接続を同時にアクティブに維持でき、さらに第３のインターフェイス１２０（３）を備えることで、ワイヤレス通信デバイス１１５への第３の接続を同時にアクティブに維持できる。具体的には、第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）はその特定のユーザーに対するワイヤレス通信デバイス１１５との第１のワイヤレス・リンク１２２（１）をアクティブに維持でき、第２のワイヤレス・ルーター１０５（２）はワイヤレス通信デバイス１１５への第２のワイヤレス・リンク１２２（２）を同時にアクティブに維持できる。第１と第２のワイヤレス・リンクの例１２２（１〜２）には、ワイヤレスＩＰホップが含まれる。第１と第２のワイヤレス・リンク１２２（１〜２）のプロパティの測定は、対応するワイヤレス・ルーター、すなわちそれぞれ第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）と第２のワイヤレス・ルーター１０５（２）で実行できる。

個々のインターフェイス１２０は、統合ネットワーク１００へのさまざまなインターネット・プロトコルベースのアクセスを有効化できる。第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）は、プロトコル・スタックのネットワーク・レイヤー上で１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを共同で管理できる。ネットワーク・レイヤーは、ネットワーク・プロトコル・アドレス（ｍｅｄｉａａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）アドレスに対して）を保持するＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍｓＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（ＯＳＩ）モデルの第３のレイヤーすなわちレイヤー３である。ネットワーク・レイヤーではパケットのルーティングは１つまたは複数の高水準のネットワーク・プロトコルに基づいて行われるので、ネットワーク・レイヤーはワイヤレス対応のインターネットなど、統合ネットワーク１１０の全域にわたってパケットのアドレス指定と配信を行う。

たとえば、ワイヤレス・ルーター１０５はワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ワイヤレスＬＡＮ、ＷＬＡＮ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ）からＬＡＮおよび／またはバーチャルＬＡＮ（ＶＬＡＮ：ｖｉｒｔｕａｌＬＡＮ）への接続機能を備えるデバイスである。個々のワイヤレス・ルーター１０５は、パケットの送信元から送信先へのルーティングを制御でき、必要に応じて代替パスを提示できる。個々のワイヤレス・ルーター１０５は、送信されたパケットのネットワーク・レイヤー・アドレスを解読し、１つのワイヤレス・ネットワークから別のワイヤードまたは固定ネットワークに向けられた情報のパケットのみを転送できる。

統合ネットワーク１１０は、パケットベースのアクセス・ネットワーク１００の固定のワイヤード・ネットワーク部分に関連する第１、第２、第３のインターネット・プロトコルベースのルーター１２５（１〜３）を備えていてもよい。たとえば、インターネット・プロトコルベースのルーター１２５は、ＩＥＥＥ８０２．ｘｘベースのワイヤレスＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）アクセス・ポイントと１０／１００Ｂａｓｅ−ＴＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）スイッチング・ハブを組み込むＡＴＭベースのルーターでもよい。第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）と第１のインターネット・プロトコルベースのルーター１２５（１）の間の第１のワイヤレス・リンク１２２（１）とネットワーク・リンク１２７の伝送プロパティは、ワイヤレス通信デバイス１１５の特定のユーザーに対する特定のサービスに関連するメトリックからキャプチャできる。第１のワイヤレス・リンク１２２（１）とネットワーク・リンク１２７の伝送プロパティの例には、帯域幅、遅延、ジッター、パケット・ロスがある。ネットワーク・リンク１２７のプロパティの測定は、インターネットで実行できる。ただし、インターネット以外に、メトリックの計算はＭＡＣレイヤー情報に基づいて第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）でも実行できる。

ワイヤレス通信デバイス１１５、たとえばユーザー装置（ＵＥ）は従来のトランシーバ１３５を備えていてもよい。トランシーバがコントローラ１４０に接続し、さらにコントローラがクライアント・モジュール１５０などの命令を格納するストレージ１４５に接続することで、デバイスは統合ネットワーク１１０と通信する。ワイヤレス通信デバイス１１５は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップ・コンピュータ、デジタル・ポケットベル（ｄｉｇｉｔａｌｐａｇｅｒ）、ワイヤレス・カード、統合ネットワーク１１０と通信できる他の任意のデバイスを含むモバイル端末など、さまざまなデバイスのいずれの形式をとっていてもよい。

多くのアクセス技術が標準化されているが、ＮＧＮなど、こうした技術統合ネットワーク（ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋ）のリソース全体の管理は難しい問題である。特に、リソース管理タスクはアクセス技術不問で操作しやすいだけでなく、エンドツーエンドの高いＱｏＳをサポートできる。リソース管理を実行するために、１つの実施形態において、ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）は固定、ワイヤード、ワイヤレスのリンク特性を組み合わせることで、インターネット・プロトコルなどの指定されたプロトコル・メカニズムを活用できる。具体的には、パケット交換通信ネットワーク１００で相互接続システムのネットワーク・レイヤー・プロトコルとしてインターネット・プロトコルを使用でき、データ通信に伴って音声やビデオの送信をサポートできる。

インターネット・プロトコルの例には、インターネット・プロトコルのバージョン４（ＩＰｖ４）やバージョン６（ＩＰｖ６）が含まれる。ＩＰｖ４では、パブリック・インターネット・アドレスとして割り当てることができる３２ビットの一意のアドレスを使用できる。このことについては、１９８１年９月に発表されたＩＥＴＦＲＦＣ７９１に説明されている。ＩＰｖ６では、最大約３．４ｘ１０^３８のパブリック・インターネット・アドレスをサポートする１２８ビットのアドレスを使用する。ルーターの処理を支援するために、ＩＰｖ６パケットには、リアルタイムのビデオや音声などの優先アプリケーションのサービス品質（ＱｏＳ）を提示するためのラベルが含まれる。ＩＰｖ６の１２８ビット・アドレス空間は、パケット・ヘッダー内のフローＩＤを使用してインターネット上の接続を構築してフローを特定する場合に、電話、自動車などのさまざまなデバイスをサポートする。

リソース管理を実行するために、ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）はさまざまな特定スキーマを使用してＩＰアドレスを解決でき、ＩＰネットワークを含むＮＧＮ内でパケットをルーティングできる。ＩＰネットワークは、アプリケーション・レイヤーから物理レイヤーまでの論理レイヤーを備えることで、ネットワーク要素はネットワーク・トラフィックに関するエンドツーエンドのサービスを提供できる。ＩＰネットワークは、１つのチャネル上でベアラ・トラフィックとシグナリング・トラフィックを組み合わせるので、ストリームあたり、パケットあたりの問題点を考慮できない。

ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）は、ＱｏＳモデルをＩＰネットワーク上のワイヤレス・セルラー・ネットワーク領域に拡張でき、マルチメディア・トラフィックのＱｏＳを維持しながら、システムの性能および容量を大幅に向上する。一般に、リソース管理によって１つまたは複数のリソースを管理することでリソース利用を制御し、２つ以上のエンティティが同時に同じリソースを要求するリソースの競合を回避する。たとえば、セルラー・システムは無線リソースを管理して音声サービスを提供する。無線リソースのリソース管理を実行することで、たとえば、ＩＰベースのＱｏＳ要件にスループット、遅延、遅延の変動（ジッター）、ロスやエラーの比率、セキュリティの保証などに関するサービスの保証および／またはサービスの識別を含めることができる場合は、ＩＰベースのＱｏＳの提供が可能になる。

インターネット・プロトコルを使用して、ワイヤレス・ネットワーク部分と固定のワイヤード・ネットワーク部分とを含むパケットベースのアクセス・ネットワーク１００上で、複数のブロードバンドのサービス品質（ＱｏＳ）対応の伝送チャネルにおいて通信サービスを含む１つまたは複数のサービスを提供できる。固定のワイヤード・ネットワーク部分における複数のパケットの伝送を分析してもよい。第１のインターフェイスと第２のインターフェイス１２０（１〜２）は、それぞれワイヤレス通信デバイス１１５への異なるインターネット・プロトコルベースのアクセスを有効化できる。

パケットベースのアクセス・ネットワーク１００は、第１のチャネルを経由する第１のブロードバンド信号を使用して、音声、ビデオ、データを含む第１のマルチメディア・コンテンツを搬送し、同時に第１のチャネルで使用するのとは別の帯域幅を使用する第２のチャネルを経由する第２のブロードバンド信号を使用して、音声、ビデオ、データを含む第のマルチメディア・コンテンツを搬送する。さまざまな第１のチャネルと第２のチャネルのそれぞれについて、少なくとも２つのサービス品質（ＱｏＳ）対応の伝送戦略を提供する。このように、パケットベースのアクセス・ネットワーク１００内のワイヤレス通信デバイス１１５と少なくとも１つのワイヤレスおよびワイヤードのローカル・エリア・ネットワークとの間のマルチメディア・トラフィック・ストリーム内で複数のパケットをリアルタイムで送信できる。

パケットベースのアクセス・ネットワーク１００と少なくとも１つのワイヤレスおよびワイヤード・ローカル・エリア・ネットワークとをインターネット・プロトコルベースの（ＩＰ）ネットワークに統合するために、パケットベースのアクセス・ネットワーク１００における１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースの第１のリソースは、少なくとも１つのワイヤレスおよびワイヤード・ローカル・エリア・ネットワークにおける１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースの第２のリソースとマージしてもよい。ベース・ステーション・ルーターなどのワイヤレス・ルーター１０５を活用するために、第１と第２のワイヤレス・ルーター１０５（１〜２）のそれぞれは、同時に少なくとも２つの異なるインターフェイス１２０を経由してユーザーに接続し、共通のリソース管理を実現できる。第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）からワイヤレス通信デバイス１１５への第１のワイヤレス・リンクを含む１つまたは複数のワイヤレス・リンクは、インターネット・プロトコル・ホップとして処理できる。

第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）で利用できる１つまたは複数の異なるインターフェイス１２０の任意の１つまたは複数を介して同時にアクティブな状態を維持する１つまたは複数のワイヤレス・リンク上の複数のユーザーに対して提供される。つまり、第１と第２の無線アクセス・リソースを含むこうしたインターネット・プロトコルベースのリソース（１つまたは複数）は、特定のユーザーを対象とする特定のサービスに関連するさまざまな制約の少なくとも１つをインターネット・プロトコルベースのサービス品質（ＱｏＳ）の基準と比較し、第１の無線アクセス・リソースから第２の無線アクセス・リソースへの移行時間中に特定のユーザーを対象とする特定のサービスのさまざまな制約の少なくとも１つを満たすことで、パケットベースのアクセス・ネットワーク１００において共通して管理できる。

ここで図２を参照すると、セルラー通信システム２００には本発明の１つの実施形態によるワイヤレス・ルーター２０５（ベース・ステーションなど）が含まれている。図示されるように、第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）は、ベース・ステーション・ルーター（ＢＳＲ）カードを備えていてもよい。ワイヤレス・ルーター２０５は、セルラー通信システム２００においてモバイル・トラフィックを操作する固定の送信および受信ステーションでもよい。ワイヤレス・サービスを提供するために、ワイヤレス・ルーター２０５はセルラー通信システム２００においてセル内の複数のモバイルまたはワイヤレス通信デバイス（携帯電話など）１１５（１〜Ｍ）との間で情報の送信と受信を行う少なくとも１つのアンテナ２１０を備えている。セルは複数のセクターに分割でき、アンテナ２１０はセル内の１つまたは複数のセクターに対して機能できる。少なくとも１つのアンテナ２１０に加えて、ワイヤレス・ルーター２０５にはベース・トランシーバ（ＢＴＳ）回路２１５を含めてもよい。

１つの実施形態において、ワイヤレス・ルーター２０５にはフォーリン・エージェント（ＦＡ：ｆｏｒｅｉｇｎａｇｅｎｔ）２３０を含むＰＤＳＮ（ｐａｃｋｅｔｄａｔａｓｅｒｖｉｎｇｎｏｄｅ）２２５に接続する従来の無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）２２０を含めてもよい。ストレージ２３５には、それぞれＵＭＴＳ標準、ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ標準、および将来のモバイル・システム（ＦＳＭ）標準によって少なくとも一部を定義された第１、第２、第３のインターフェイス１２０（１〜３）を介してパケットをルーティングする共通リソース管理ソフトウェア（Ｓ／Ｗ）２４０を格納できる。ワイヤレス・ルーター２０５には、ホーム・エージェント（ＨＡ：ｈｏｍｅａｇｅｎｔ）２５５を介して複数のモバイルまたはワイヤレス通信デバイス１１５（１〜Ｍ）をインターネット２５０にリンクするＩＰコア２４５に接続できる。ＩＰコア２４５は、認証、認可、課金（ＡＡＡ：Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ、ＡｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄＡｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）ユニット２６０およびセッション開始プロトコル（ＳＩＰ：ｓｅｓｓｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバー２６５に接続してもよい。動的ホスト構成プログラム（ＤＨＣＰ：ｄｙｎａｍｉｃｈｏｓｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ）２７０は、ドメイン・ネーム・サービス（ＤＮＳ：ｄｏｍａｉｎｎａｍｅｓｅｒｖｉｃｅ）２７５に接続し、ＤＮＳはさらにＩＰコア２４５に接続する。

セルラー通信システム２００内のネットワーク・コンポーネントとしてのＲＮＣ２２０は、共通のリソース管理ソフトウェア２４０に基づいて、モバイル通信、特にパケットのフローを制御できる。このために、ＲＮＣ２２０は無線アクセスとＩＰネットワークの間の接続ポイントとして機能するＰＤＳＮ２２５を使用してもよい。セルラー通信システム２００内のＦＡ２３０は、モバイルまたはワイヤレス通信デバイス１１５とネットワークのその他の部分とのネットワーク接続ポイントを提供する。ＦＡ２３０は、ホーム・エージェント２５５からモバイルまたはワイヤレス通信デバイス１１５にトンネリングするパケットのエンドポイントを提供してもよい。ＨＡ２５５は、ＰＤＳＮ２２５と組み合わせて、図１に示すクライアント・モジュール１５０によるモバイルＩＰ登録を認証し、現在の場所の情報を保持する。ＨＡ２５５は、ＰＤＳＮ２２５を経由してモバイルまたはワイヤレス通信デバイス１１５にパケットを送信できる。

ＡＡＡユニット２６０は、ユーザーによる特定のリソースのみへのアクセスを特定してそれに限定することでリモート・アクセス・セキュリティを提供し、課金とネットワーク監査の利用に関する記録を保守する。ＡＡＡユニット２６０は、ベース・ステーション・ルーターまたはアクセス・サーバー上のアクセス制御を設定する基本的なフレームワークを提供するネットワーク・セキュリティ・サービスを有効化できる。ＳＩＰ２６５サーバーは、分散リソースを使用してＩＰ（ＶｏＩＰ）を経由する音声を含むマルチメディア・アプリケーションを作成する。従来のプロトコルであるＤＨＣＰ２７０は、セルラー通信システム２００内の複数のモバイルまたはワイヤレス通信デバイス１１５（１〜Ｍ）に動的ＩＰアドレスを割り当てることができ、従来のインターネット・サービスであるＤＮＳ２７５は、ドメイン名とインターネット２５０で使用するＩＰアドレスとを両方向に変換できる。

図３を参照すると、本発明の１つの実施形態による、ソフトウェア２４０を使用してネットワーク・レイヤー上のインターネット・プロトコルベースのリソースを共同で管理するベース・ステーション・ルーターなどのワイヤレス・ルーター１０５（３）用の例示的なプロトコル・スタック３００が示されている。プロトコル・スタック３０５（１）は、ＵＥなどのワイヤレス通信デバイス１１５用として示されている。さらに、プロトコル・スタック３０５（２）はＢＴＳ回路２１５を含む第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）用として示されており、第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）、すなわちＢＳＲカードはＦＡ２３０を備えている。同様に、ＨＡ２５５には関連のプロトコル・スタック３０５（３）があってもよい。このように３つのプロトコル・スタック３０５（１〜３）のネットワーク・レイヤーには、インターネット・プロトコル（ＩＰ）レイヤー３１０とモバイルＩＰレイヤー３１５が含まれていてもよい。

１つの実施形態において、ネットワーク・レイヤーには関連のインターネット・プロトコルベースの戦略を適用してもよい。キューイング（ｑｕｅｕｉｎｇ）ＱｏＳ戦略の例には、パケットを到着した順に転送する先入れ先出し（ＦＩＦＯ：ｆｉｒｓｔ−ｉｎｆｉｒｓｔ−ｏｕｔ）戦略、あらかじめ指定した基準に基づいてトラフィックに優先順位を付けることができる優先キューイング戦略、クラスごとに特定のサイズのキューを割り当て、キューの残りの部分をラウンドロビン方式で埋めることができるカスタム・キューイング戦略、対話型のトラフィックをキューの前にスケジュールして残りの帯域幅を高帯域幅のフローで共有する均等化キューイング（ｗｅｉｇｈｔｅｄｆａｉｒｑｕｅｕｉｎｇ）戦略、カスタム・キューイングと均等化を組み合わせたクラスベースの均等化キューイング戦略、厳密な優先キューイングを使用して音声のように遅延に左右されやすいデータに他のトラフィックより優先する処理を指定できるローレイテンシー（ｌｏｗ−ｌａｔｅｎｃｙ）キューイング戦略がある。

ＱｏＳ戦略の予約、割り当て、監視の例には、リソース予約プロトコル（ＲＳＶＰ）、すなわち予約を設定し、統合サービスが指定するリソース予約を制御するシグナリング・プロトコルがある。ホストとルーターは、ＲＳＶＰを使用してデータ・ストリーム・パスに従ってルーターへのＱｏＳ要求を配信し、ルーターとホストの状態を保守して帯域幅と遅延に基づいて要求されたＱｏＳを提供する。ｒｅａｌ−ｔｉｍｅｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＲＴＰ）で音声トラフィック・パケットが優先され、コミットされたアクセス速度戦略によってトラフィックの送信元と送信先に帯域幅確約と制限を割り当てるトラフィック監視機能が提供され、同時に帯域幅の割り当てを超えた場合のトラフィック操作ポリシーが指定される。

プロトコル・スタック３０５（１〜２）は、さらにダイヤルアップ電話接続をポイントツーポイント・インターネット接続に切り替え、電話回線を経由してｗｏｒｌｄｗｉｄｅｗｅｂ（ＷＷＷ）ブラウザを実行するための通信プロトコルを提供するポイントツーポイント・プロトコル（ＰＰＰ：Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ＰｏｉｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤー３２０を備えていてもよい。プロトコル・スタック３０５（１〜２）に共通するもう１つのレイヤーに、ＲａｄｉｏＬｉｎｋＰｒｏｔｏｃｏｌ（ＲＬＰ）レイヤー３２５がある。これは、インターフェイスを経由して使用するプロトコルである。

ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）レイヤー３３０も、プロトコル・スタック３０５（１〜２）全体で共有できる。ＭＡＣレイヤー３３０は、通信チャネルへのアクセスを制御するデータ・リンク・レイヤーの一部であることで、ローカル・エリア・ネットワーキングにおいて送信要求、認証、およびその他のオーバーヘッドを処理するネットワーキング・プロトコルを提供する。ＭＡＣレイヤー３３０は、媒体の共有、パケットのフォーマットとアドレス指定、およびエラー検出を目的としてＩＥＥＥ８０２．ｘｘ標準で指定されている。エア・リンク（ａｉｒｌｉｎｋ）レイヤー３３５は、統合ネットワーク１１０からワイヤレス通信デバイス１１５への順方向（ｆｏｒｗａｒｄ）無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チャネルと、ワイヤレス通信デバイス１１５から統合ネットワーク１１０への逆方向（ｒｅｖｅｒｓｅ）ＲＦチャネルを指定できる。

プロトコル・スタック３０５（２〜３）は、物理（ＰＨＹ：ｐｈｙｓｉｃａｌ）レイヤー３４０を備えていてもよい。物理レイヤーは、ワイヤレス・ネットワーキングのためのネットワーク通信モデルにおいて最下位のレイヤーであり、信号変調とＲＦ送信の使用を定義できる。ＰＨＹレイヤー３４０は、無線フロント・エンドとベースバンド信号処理セクションに対応しており、データ転送速度、変調、シグナリング、送信機／受信機の同期化などのパラメータを定義できる。ワイヤレス通信の場合に、ＰＨＹレイヤー３４０は伝送媒体すなわち通信インターフェイスを定義する。プロトコル・スタック３０５（２〜３）のリンク・レイヤー３４５は、高水準のレイヤーで送信したデータからパケットを構成し、このようなパケットを下位のＰＨＹレイヤー３４０に渡す。プロトコル・スタック３０５（１〜３）を使用すると、第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）、すなわちＩＰプロトコル互換のＢＳＲを有効化できる。

図４に関連して、インターネット・プロトコルベースのリソースのリソース管理を行い、図２に示す本発明の１つの実施形態による第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）と通信できるワイヤレス通信デバイス１１５の複数のパケットのルーティングを決定する方法の図式化された表現が示されている。ブロック４００で、共通のリソース管理ソフトウェア２４０は、第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）で特定のユーザーに対して第１のインターフェイス１２０（１）を経由する第１のワイヤレス接続と、第２のインターフェイス１２０（２）を経由して同時にアクティブになる第２のワイヤレス接続の少なくとも１つを有効化する。

共通のリソース管理ソフトウェア２４０は、ブロック４０５に示すように、第１と第２のワイヤレス接続、第３のワイヤレス・ルーター１０５（３）を含む各ワイヤレス・ルーター１０５およびＩＰルーター１２５への少なくとも１つのワイヤライン接続に関連する情報を配信し、インターネット・プロトコルベースの戦略を適用する前記１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを共通して管理する。たとえば、第１のワイヤレス接続は第１のワイヤレス・リンク１２２（１）またはワイヤレスＩＰホップでもよい。ワイヤライン接続は、ネットワーク・リンク１２７またはＩＰホップでもよい。ブロック４１０で、特定のユーザーに対する特定のサービスの間に、第１と第２のワイヤレス接続および少なくとも１つのワイヤライン接続（たとえばネットワーク・リンク１２７）のすべてについて複数のパケットの伝送を分析し、インターネット・プロトコルベースの戦略に基づいて複数のパケットを転送する。

１つの例示的な実施形態により、特定のユーザーに対する特定のサービスの間に、図１に示すパケットベースのアクセス・ネットワーク１００の固定のワイヤード・ネットワーク部分とワイヤレス・ネットワーク部分の全体にわたって、複数のパケットの伝送を分析し、インターネット・プロトコルベースの戦略に基づいて転送する方法の図式化された表現を図５に示す。ブロック５００で、特定のユーザーに対する特定のサービスに関連して、少なくとも１つの第１のネットワーク・リンク（たとえば、第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）と第１のインターネット・プロトコルベースのルーター１２５（１）の間のネットワーク・リンク１２７）の少なくとも１つの伝送プロパティは第１のメトリックにキャプチャされ、少なくとも１つの第１のワイヤレス・リンク（たとえば、第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）とワイヤレス通信デバイス１１５の間の第１のワイヤレス・リンク１２２（１））の少なくとも１つの伝送プロパティは第２のメトリックにキャプチャされる。これが、ネットワーク・レイヤーに関するインターネット・プロトコルベースのサービス品質（ＱｏＳ）の基準で使用され、第１と第２のメトリックが定義される。

たとえば、インターネット２５０上ではユーザーあたり、サービスあたりのメトリックはエンドツーエンドのＱｏＳに関連してもよい。ユーザーごと、およびサービスごとに、ユーザーあたり、サービスあたりのメトリックは、ネットワーク・リンクごと、およびワイヤレス・リンクごとに使用してもよい。ネットワーク・リンク１２７の第１のメトリックの１つの例は帯域幅である。第１のワイヤレス・リンク１２２の第２のメトリックの例は、スループット、遅延、あるいはビット・レートである。値または情報は、対応するメトリックのワイヤレス・リンクとネットワーク・リンクのそれぞれに関連付けられる。こうしたメトリックの値または情報は、複数のパケットの経路を見つけるためのリンクのそれぞれを特徴付けることができる。１つの実施形態では、各メトリックの値または情報は、ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）とＩＰルーター１２５（１〜３）のそれぞれに配信される。このメトリックに関連する配信情報に基づいて、ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）とＩＰルーター１２５（１〜３）を含む各ルーターは、関連のワイヤレス・リンクまたはネットワーク・リンク上でパケットを転送するかどうかを決定する。ワイヤレス・リンクとネットワーク・リンクを区別しないことによって、ワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）とＩＰルーター１２５（１〜３）は統合ネットワーク１１０を経由する複数のパケットのルーティングを可能にする。

こうした第１と第２のユーザーあたり、サービスあたりのメトリック（ｕｓｅｒ−ｓｅｒｖｉｃｅｍｅｔｒｉｃ）については、多くの適切な測定方法を使用できる。直接測定してもよいが、メトリック値の見積もり（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）または評価（ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）を求めても良い。直接測定に基づいて、テスト・トラフィックを挿入してユーザーあたり、サービスあたりのメトリック値を取得してもよい。たとえば、所定の時間に所定の経路で所定のサイズのＩＰパケットが往復した場合の遅延の測定値は、ユーザーあたり、サービスあたりのメトリックの値を示すことができる。

見積もりのアプローチにおいて、メトリック値は低レベルの測定値から得られる。つまり、パスに沿った刻み幅ごとに伝搬遅延と帯域幅の正確な測定値が指定された場合に、所定のサイズのＩＰパケットのパス全体の遅延の見積もりが得られる。メトリック値の評価は、さまざまなサイズのＩＰパケットに関する所定のワンホップ・パス（ｏｎｅ−ｈｏｐｐａｔｈ）一連の遅延の測定値を集計して決定してもよい。たとえば、ワンホップ・パスのリンクに関する伝搬遅延の評価値を計算できる。

ブロック５０５で、パケットベースのアクセス・ネットワーク１００は、インターネット・プロトコルベースのＱｏＳ基準によって、前記第１と第２のメトリックに基づいて前記少なくとも１つの第１のネットワーク・リンクと前記少なくとも１つの第１のワイヤレス・リンクが選択されるように構成できる。ブロック５１０で、少なくとも１つの第１のネットワーク・リンク（たとえば、第１のワイヤレス・ルーター１０５（１）と第１のインターネット・プロトコルベースのルーター１２５（１）の間のネットワーク・リンク１２７）と、少なくとも１つの第１のワイヤレス・リンク（たとえば１２２（１））を経由して複数のパケットを伝送でき、特定のユーザーに対する特定のサービスにおいて望ましいエンドツーエンドのＱｏＳを提供できる。このようにして、ワイヤレス・ルーター１０５とＩＰルーター１２５は、統合ネットワーク１１０のワイヤード／固定部分とワイヤレス部分の少なくとも１つのワイヤレス・リンクと少なくとも１つのネットワーク・リンク上で、多くのアクセス技術を使用してユーザーに同時アクセスを提供でき、相対的に最高品質のエンドツーエンドＱｏＳを提供できる。

インターネット２５０を経由する２つの例として、リソース予約プロトコル（ＲＳＶＰ：ＲｅｓｏｕｒｃｅＲｅｓｅｒｖａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）の支援による統合サービス（ＩｎｔＳｅｒｖ：ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓ）とＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓ（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）を含むＱｏＳモデルを導入してもよい。ＩｎｔＳｅｒｖモデルはエンドツーエンドのきめ細かなＱｏＳを保証できるのに対して、ＤｉｆｆＳｅｒｖモデルはフローあたりのサービスを全体規模のホップあたりのサービスに置き換えることができ、フローあたりの状態管理をエッジ・ルーターにプッシュできる。

統合ネットワーク１１０のネットワーク構成には、必然的に第１、第２、ＩＰルーター１２０（１〜３）のワイヤード・リンクを経由した接続が必要である。無線アクセスは、対応するワイヤレス・リンクに接続するワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）で行われる。ネットワーク・レイヤー管理は、ＩＰベースであり、したがって第１、第２、ＩＰルーター１２０（１〜３）と第１、第２、第３、第４、および第Ｎのワイヤレス・ルーター１０５（１〜Ｎ）全体に分散されることから、非集中管理を実現する。

いくつかの実施形態において、リンク技術不問（ａｇｎｏｓｔｉｃ）のアプローチをユーザーおよびサービスに固有のメトリックの使用と組み合わせることで、異機種の統合ネットワークのリソース管理を実現できる。リソース管理の場合は、ワイヤレス・リンクがＩＰホップになり、既存のＩＰメカニズムを利用できるようになる。別の実施形態では、ネットワーク・レイヤーでのリソース管理によって比較的低コストで複雑性の低いワイヤレス・ルーターが提供される。したがって、ＩＰベースのリソース管理はルーターに関してフラットなアーキテクチャになる。

このように柔軟なリソース管理のアプローチによって、新しい無線アクセス技術に関するメトリックを適用することで、リソース管理に加えてシステム・アーキテクチャ全体およびプロトコルに影響することなく既存の拡張または新しい通信インターフェイス技術の統合が可能になる。ＢＳＲをワイヤレス・ルーターとして活用することで、さまざまな無線アクセス技術を使用する同時アクセス技術を完全にサポートできる。したがって、次世代ネットワークにおいて、リソース管理はＩＰベースのメカニズムを利用する１つまたは複数のユーザーとサービスに固有のメトリックに基づくことができる。いくつかのＩＰベースのＱｏＳメカニズムには、ＱｏＳに基づいてネットワーク・トラフィック・ストリームを区別するＩＰルーター内のパケット転送に関するキューイング戦略および／または予約、割り当て、監視の技術が含まれる。より具体的には、区別されたサービスと統合されたサービスに関するＩＰベースのＱｏＳメカニズムでは、キュー、予約、割り当て、監視のＱｏＳ戦略を使用してネットワーク・トラフィックを区別してもよい。

図６を参照すると、本発明の１つの例示的な実施形態による集中管理ＩＰドメインにおいて、１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを共通してまたは共同で管理する次世代ネットワーク（ＮＧＮ）６００の概略が示されている。集中管理ＩＰドメイン６０５は、サービス・プロバイダのバックボーンＩＰネットワーク６１０に接続してもよい。ネットワーク６１０はさらに情報管理システム（ＩＭＳ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ）６１５に接続する。集中管理ＩＰドメイン６０５には、複数のワイヤレス・ルーター（ＷＲ）１０５ａ（１〜４）と多くのＩＰルーター１２５ａ（１〜５）、および管理用エッジ・ルーター１２５ｂが含まれる。いくつかの実施形態では、前述のように、専用のリソース管理を行う代わりに、ワイヤレス通信デバイス１１５は１つまたは複数の第１または第２のワイヤレスＩＰホップ、たとえばワイヤレス・リンク６２０（１〜２）上で、および１つまたは複数の第１または第２のワイヤレスＩＰホップ、たとえばネットワーク・リンク１２７ａ（１〜２）の少なくとも１つの上で集中管理ＩＰドメイン６０５を使用して通信できる。

ここで図７を参照すると、本発明の１つの例示的な実施形態によるワイヤレス・インターフェイスおよび／またはワイヤライン・インターフェイスを介してパケットをルーティングできるワイヤレス・ルーター１０５ａの概略が示されている。ワイヤレス・ルーター１０５ａは、システム・マネージャ、セッション・マネージャ、リソース・マネージャを含む共通のソフトウェア２４０を備えていてもよい。ワイヤレス・ルーター１０５ａには、ＩＰルーティング・テーブルと、複数のワイヤレス・アクセス・モジュールが接続するネットワークＩＰレイヤーとがさらに含まれていてもよい。対応するワイヤレス・アクセス・モジュールは、それぞれのインターフェイス１２０に関連付けられる。

最後に、図８は本発明の１つの実施形態による、マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）アンテナ編成における次世代ネットワーク６００の受信機（ＲＸ）と送信機（ＴＸ）のパラメータからメトリックを評価できるワイヤレス・アクセス・モジュール（図７に示す）の概略を示している。ワイヤレス・アクセス・モジュールは、送信機に接続するメトリック・エバリュエータ（ｅｖａｌｕａｔｏｒ）およびスケジューラを備えていてもよい。前述のように、ＲＸパラメータとＴＸパラメータはそれぞれ受信機と送信機で取得でき、メトリック・エバリュエータはＩＰベースのメカニズムに関するメトリックを処理する。

ＮＧＮ６００では、いくつかの実施形態において、こうしたＩＰベースのメカニズムには、パケットベースの転送、ベアラ機能からの制御機能の分離、コール／セッション、アプリケーション／サービス、ネットワークからのサービス提供の切り離しが含まれるが、これに限定はされない。さらに、オープン・インターフェイスの提供、サービスのビルディング・ブロック（リアルタイム／ストリーミング／非リアルタイムのサービスおよびマルチメディア）、エンドツーエンドのＱｏＳと透過性を伴うブロードバンド機能、オープン・インターフェイスを介した従来のネットワークとのインターワーキング、一般的な移動性、さまざまなサービス・プロバイダへの制限のないユーザー・アクセスに基づく広範なサービス、アプリケーション、メカニズムをサポートする。

たとえば、次世代のワイヤレス・セルラー・ネットワークにおいて、無線リソース管理戦略を使用してＩＰベースのＱｏＳを提供できる。次世代のワイヤレス・ネットワークでは、さまざまな帯域幅とサービス品質の要件、リアルタイムと非リアルタイムの混合、回路交換サービスとパケット交換サービス、さまざまな送信機能、周波数アジリティ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｇｉｌｉｔｙ）を伴うアプリケーションを提供できる。無線スペクトルの制限、無線アクセス・ネットワークのコスト高、揮発性ワイヤレス・チャネル条件、さまざまな厳しいＱｏＳ要件などの多くの課題があるため、エンドツーエンドのＩＰ通信をサポートし、こうしたアプリケーションとデバイス向けのユニバーサル・プラットフォームを安価で提供することで、拡張性、信頼性を実現できることがある。無線アクセス・システム上で異種トラフィックをシームレスにサポートすることで、個別のワイヤレス・アクセス技術に対してシステム規模のリソース管理が可能になる。異種トラフィックは、個別のワイヤレス・アクセス技術による無線アクセス・システム上でシームレスにサポートされる。このようなリソース管理によって、システム・アーキテクチャ全体およびプロトコルに影響することなく既存の拡張または新しい通信インターフェイスの統合が可能になる。

本発明の各部分と対応する詳細な説明は、ソフトウェアまたはコンピュータ・メモリ内のデータ・ビット操作のアルゴリズムと記号の表現によって示される。このような説明や表現によって、当業者は自らの作業を他の当業者に効果的に伝えることができる。アルゴリズムという用語は、本明細書で使用する場合も一般的に使用する場合も、望ましい結果に至る首尾一貫したなシーケンスと考えられる。各ステップは、物理量に関する物理的な操作を要求するものである。必須ではないが、通常、このような数量は格納、転送、合成、比較、それ以外の操作が可能な光学的、電気的、磁気的な信号の形をとる。主として一般的な使用上の理由により、こうした信号はビット、値、エレメント、シンボル、文字、項、数値などで表すと好都合であることがたびたび示されている。

ただし、これらはすべて適切な物理量に関連する同類の用語であり、こうした数量に適用する都合のよいラベルであることに留意されたい。特に記載のない限り、あるいは説明から明らかなように、「処理」、「演算」、「計算」、「判断」、「表示」などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタ内とメモリ内の物理的、電子的数量として表現されたデータを、コンピュータ・システムのメモリ、レジスタ、または他の同様の情報記憶域内の物理的数量として同様に表現された他のデータへと操作し変換するコンピュータ・システムまたは同様の電子的な計算装置、送信装置、または表示装置の動作および処理を表す。

ソフトウェアによって実装される本発明の態様は、通常は何らかのプログラム記憶媒体の形式にエンコードされ、何らかの送信媒体を介して実装される。プログラム記憶媒体は、磁気的（たとえばフロッピー（登録商標）・ディスクやハード・ドライブ）でも、光学的（たとえば、「ＣＤＲＯＭ」（ｃｏｍｐａｃｔｄｉｓｋｒｅａｄｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ））でもよい。あるいは、読み取り専用でもランダム・アクセスでもよい。同様に、送信媒体はツイストペア線、同軸ケーブル、光ファイバ、あるいは当業者に知られているそれ以外の適切な送信媒体のいずれでもよい。本発明は、以上に示された実装の態様のいずれにも限定されない。

以上、本発明について添付の図面に関連して説明してきた。さまざまな構造、システム、デバイスは、説明のみのために簡略化して示されており、当業者には周知である本発明の詳細な部分については明らかにしていない。ただし、本発明の例示的な例について説明するために図面を添付する。本明細書で使用する用語や表現の意味は、こうした用語や表現に関する当業者の理解に矛盾しないことを理解されたい。本明細書における用語や表現の一貫した使用により、用語や表現の特殊な定義、すなわち当業者が理解する一般の慣例的な意味とは異なる定義は示されていない。用語や表現が特殊な意味、すなわち当業者の理解とは異なる意味を持つ場合は、こうした特殊な定義について本明細書で定義として直接的かつ明確に記載し、用語や表現の特殊な定義を示す。

本発明について、本発明では通信ネットワーク環境で有効であるとして説明してきたが、本発明はその他の接続環境にも適用できる。たとえば、前述の２つ以上のデバイスをデバイスツーデバイス接続で接続してもよい。たとえば、ハード・ケーブル、無線周波数信号（たとえば、８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、８０２．１１（ｇ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど）、赤外線接続、電話回線とモデム、などを使用してもよい。本発明は、２人以上のユーザーが相互接続し、相互に通信できる任意の環境に適用できる。

本明細書に示すさまざまな実施形態で説明するさまざまなシステム・レイヤー、ルーチン、またはモジュールが制御装置でもよいことは、当業者には言うまでもない。制御ユニットには、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、プロセッサ・カード（１つまたは複数のマイクロプロセッサまたはコントローラを含む）、または他の制御装置または演算装置、および１つまたは複数の記憶装置に格納された実行可能命令を含めることができる。ここに記述する記憶装置には、データまたは命令を格納する１つまたは複数の機械可読の記憶媒体を含めてもよい。記憶媒体には、ダイナミックＲＡＭまたはスタティックＲＡＭ（ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）、消去可能書き込み可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能書き込み可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリなどの半導体メモリ・デバイス、固定ディスク、フロッピー（登録商標）・ディスク、リムーバブル・ディスクなどの磁気ディスク、テープなどの他の磁気媒体、コンパクト・ディスク（ＣＤ）またはデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体などを含めてもよい。さまざまなシステム内のさまざまなソフトウェア・レイヤ、ルーチン、モジュールを構成する命令を、それぞれの記憶装置に格納できる。それぞれの制御ユニットで命令を実行すると、結果として、対応するシステムがプログラムされた動作を実行する。

以上に開示する特定の実施形態は説明のみを目的としており、別ではあるが等価な方法で本発明を変更および実施できることは、本明細書の内容によって恩恵を被る当業者には言うまでもない。さらに、前述の特許請求の範囲に記載する以外に、ここに示す詳細な構成または設計への制限を意図するものではない。したがって、上に開示された特定の実施形態の変更または変形が可能であり、そうした変更のすべてが本発明の範囲と精神を逸脱しないと見なされることは言うまでもない。したがって、本明細書で要求する保護は前述の特許請求の範囲に記載するとおりである。

本発明の１つの例示的な実施形態による統合ネットワーク環境において、１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを共通してまたは共同で管理するパケットベースのアクセス・ネットワークの概略を示す図である。本発明の１つの実施形態による、少なくとも一部をそれぞれＵＭＴＳ標準、ＩＥＥＥ８０２．ｘｘ標準、および将来のモバイル標準によって定義された第１、第２、第３のインターフェイスを介してパケットをルーティングするワイヤレス・ルーターを備えるセルラー通信システムの概略を示す図である。本発明の１つの実施形態による、ネットワーク・レイヤー上のインターネット・プロトコルベースのリソース（関連のインターネット・プロトコルベースの戦略を伴う）を、ソフトウェアを使用して共同で管理するワイヤレス・ルーター（ベース・ステーション・ルーターなど）のインターネット・プロトコル（ＩＰ）レイヤーとモバイルＩＰレイヤーによるプロトコル・スタックを示す図である。本発明の１つの実施形態による、インターネット・プロトコルベースのリソース管理を実行することによって図２に示すワイヤレス・ルーターと通信するワイヤレス通信デバイスの複数のパケットをルーティングする方法を図式化した表現を示す図である。本発明の１つの例示的な実施形態による、図１に示すパケットベースのアクセス・ネットワークの固定のワイヤード・ネットワーク部分とワイヤレス・ネットワーク部分のすべてについて、特定のユーザーに対する特定のサービスの間に行われる複数のパケットの伝送を分析し、このネットワークのインターネット・プロトコルベースの戦略に基づいて複数のパケットを転送する方法の図式化された表現を示す図である。本発明の１つの例示的な実施形態による、集中管理ＩＰドメインにおいて１つまたは複数のインターネット・プロトコルベースのリソースを共通してまたは共同で管理する次世代ネットワークの概略を示す図である。本発明の１つの例示的な実施形態による、ワイヤレス・インターフェイスおよび／またはワイヤライン・インターフェイスを介してパケットをルーティングできるワイヤレス・ルーターの概略を示す図である。本発明の１つの実施形態による、図７に示すマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ：ｍｕｌｔｉ−ｉｎｐｕｔ−ｍｕｌｔｉ−ｏｕｔｐｕｔ）のアンテナ編成における次世代ネットワーク用の受信機と送信機のメトリック（ｍｅｔｒｉｃｓ）を評価できるワイヤレス・アクセス・モジュールの概略を示す図である。

Claims

複数のワイヤード接続（１２７）及び複数のワイヤレス接続（１２２）によって相互接続された複数のノードを備えるパケットベースのアクセスネットワーク（１００）内の１つ以上のインターネットプロトコルベースのリソースを共通的に管理する方法であって、該ノードが少なくとも１つのユーザ（１１５）及び複数のルータ（１０５、１２５）を含み、該方法が、
前記ユーザ（１１５）に対応付けられたサービスを複数の同時接続（１２２、１２７）がサポートできるようにするステップ、
前記複数のワイヤード接続（１２７）の各々に複数のワイヤラインメトリックを割り当てるステップであって、該複数のワイヤラインメトリックの各々が対応のワイヤード接続（１２７）の少なくとも１つの伝送プロパティに基づいて決定されるとともに前記サービスの１つに対応付けられる、ステップ、
前記ワイヤレス接続（１２２）の各々に複数のワイヤレスメトリックを割り当てるステップであって、該ワイヤレスメトリックが対応のワイヤレス接続（１２２）の前記少なくとも１つの伝送プロパティに基づいて決定されるとともに前記サービスの１つに対応付けられる、ステップ、及び
前記サービスの各々に対応付けられたパケットを、前記サービスに対応付けられた前記ワイヤラインメトリック及び前記ワイヤレスメトリックに基づいて、前記パケットベースのアクセスネットワークにおいて、前記ワイヤード接続（１２７）の少なくとも１つ及び少なくとも１つのワイヤレス接続（１２２）を介してルーティングするステップ
を備える方法。
関連するインターネットプロトコルベースの戦略を適用するネットワーク・レイヤー上の前記１つ以上のインターネットプロトコルベースのリソース管理を実行するステップ、及び
前記ワイヤード接続及びワイヤレス接続にわたるサービスの各々について前記複数のパケットの伝送を分析して、前記インターネットプロトコルベースの戦略に基づいて前記複数のパケットを転送する、分析ステップ
をさらに備える請求項１に記載の方法。
前記ワイヤラインメトリック及びワイヤレスメトリックを形成することが、前記特定のユーザに対する前記特定のサービスに関連して、第１のワイヤレス・ルーターと第１のインターネットプロトコルベースのルーターの間の少なくとも１つの第１のネットワークリンクの少なくとも１つの伝送プロパティを第１のメトリックにキャプチャし、前記第１のワイヤレス・ルーターとワイヤレス通信デバイスの間の少なくとも１つの第１のワイヤレスリンクの前記少なくとも１つの伝送プロパティを第２のメトリックにキャプチャすることからなり、前記方法が、
前記少なくとも１つの伝送プロパティをネットワーク・レイヤーに関するインターネットプロトコルベースのサービス品質（ＱｏＳ）の基準として使用して、前記第１及び第２のメトリックを定義するステップ
をさらに備える請求項１に記載の方法。
前記パケットベースのアクセスネットワークを構成することで、前記インターネットプロトコルベースのＱｏＳ基準で、前記第１及び第２のメトリックに基づいて前記少なくとも１つの第１のネットワークリンクと前記少なくとも１つの第１のワイヤレスリンクを選択するステップ、及び
前記少なくとも１つの第１のネットワークリンクと前記少なくとも１つの第１のワイヤレスリンクを介して前記複数のパケットを伝送して、前記特定のユーザに対する前記特定のサービスの望ましいエンドツーエンドのＱｏＳを提供するステップ
をさらに備える請求項３に記載の方法。
インターネットプロトコルを使用して、ワイヤレスネットワーク部分と固定のワイヤードネットワーク部分を含む前記パケットベースのアクセスネットワーク上にある複数のブロードバンドのサービス品質（ＱｏＳ）対応の伝送チャネルにおいて、通信サービスを含む１つ以上のサービスを提供するステップ、及び
前記固定のワイヤードネットワーク部分における前記複数のパケットの伝送を分析して、前記第１及び第２のインターフェイスの各インターフェイスはワイヤレス通信デバイスへのインターネットプロトコルベースの各種アクセスを有効化するステップ
をさらに備える請求項１に記載の方法。
第１のチャネルを経由する第１のブロードバンド信号を使用して、音声、ビデオ、データを含む第１のマルチメディアコンテンツを搬送し、同時に前記第１のチャネルで使用するのとは別の帯域幅を使用する第２のチャネルを経由する第２のブロードバンド信号を使用して、音声、ビデオ、データを含む第２のマルチメディアコンテンツを搬送するステップ、及び
前記異なる第１及び第２のチャネルのそれぞれについて、少なくとも２つのサービス品質（ＱｏＳ）対応の伝送戦略を提供するステップ
をさらに備える請求項１に記載の方法。
請求項１に記載の方法であって、前記複数のワイヤラインメトリックを、対応するワイヤード通信リンクに対応付けられる帯域幅、遅延、ジッタ、及びパケットロスの少なくとも１つに基づいて決定するステップをさらに備える方法。
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記複数のワイヤレスメトリックを、対応するワイヤレス通信リンクに対応付けられる帯域幅、遅延、ジッタ、及びパケットロスの少なくとも１つに基づいて決定するステップをさらに備える方法。