JP4885375B2

JP4885375B2 - 無線通信システムの加入者にマルチポイント接続性を提供するための方法

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Publication number: JP4885375B2
Application number: JP2001201544A
Authority: JP
Inventors: ロイドヒラートーマス; ジェロルドマークスロバート; ジェームズマッカンピーター
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: 2000-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: BR0102529A; EP1170966B1; CN1330476A; US6950657B1; EP1170966A1; CN1233140C; DE60100613D1; JP2002084563A; DE60100613T2; AU5411701A; CA2347063C; KR100414253B1; CA2347063A1; KR20020003824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信網の加入者に、網あるいは加入者の移動機に追加のハードウエアを加えることなく、マルチポイント接続性を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信網は、複数の加入者に無線通信網へのアクセスを提供するための確立された、良く知られている技法を有する。これら技法の幾つかには、符号分割多元アクセス（CDMA）、時分割多元アクセス（TDMA）および周波数分割多元アクセス（FDMA）が含まれる。さらに、これら技法（および他のアクセス技法）の様々な組合せが、加入者にアクセスを提供するために用いられている。無線通信網の使用の増加および普及に伴って、加入者に提供されるサービスおよび資源のタイプも変化し、複雑さも増してる。資源には、通常はサービスプロバイダによって所有および運用されるシステムの装置（例えば、無線送信機、無線受信機、処理装置）が含まれる。資源には、さらに、システムの装置によって提供される様々な能力（キャパビリティ）、例えば、特定の加入者に割当てられる帯域幅、加入者が自身の通信信号を送信する際に許される電力のレベル、あるいは加入者が情報を受信および送信する際に許される情報のレートなども含まれる。サービスとは、これら資源を任意の加入者に様々なやり方にて利用できるように供することを意味する。伝統的には、無線通信網は、加入者が互いにおよび他の通信網と音声チャネルを介して通信するために供されてきた。つまり、通信の主要なタイプは、加入者間、あるいは加入者と他の網との間の音声通信であった。
【０００３】
ただし、インターネットおよび他のデータ網の出現に伴って、無線通信網は、音声のみでなく、データに対するサービスも供することが必要となった。データは、通常は、テキスト、グラフィック、ビデオ、および音声を含む他の信号に対する通信信号を表すデジタル情報の形式を有する。データを無線通信網を通じて送信および受信するために様々なプロトコルが作成されてきた。各プロトコルは、特定のセットの規則から成り、加入者間の通信がどのように開始、維持および終話されるべきかを規定する。プロトコルは、さらに、加入者とシステムの装置との間の通信、および加入者と他の網との間の通信の様式についても規定する。システムの装置から発信される通信信号が、プロトコルの様々なステップを実現するために用いられ、これら通信信号は、典型的にはシステム情報あるいはシグナリング情報と呼ばれる。これらプロトコルの多くは、標準として制定されており、世界の各地において通信網によって準拠されている。
【０００４】
図１は、CDMA 2000網と呼ばれる特定のCDMAデータ網に対する標準に準拠する典型的な無線通信網インフラストラクチャを示す。無線ラップトップ１４８にて代表される加入者が網内を移動する。加入者および／あるいはその装置（つまり、加入者装置）は、以降、モービルノード（Mobile Node、MN）と呼ばれる。モービルノード（MN）は、典型的には、通信網の加入者によって所有および使用される。MNは、例えば、セルラホン、無線ラップトップPC、あるいは無線パーソナルデジタルアシスタント（PDA）から成る。MNは、典型的には、MNと網接続ポイントとの間のエアーインタフェースを介して網にアクセスする。網接続ポイントは、MNと直接に通信し、MNが通信網にアクセスすることを助けるシステムの装置から成る。網へのアクセスは、MNが通信網の資源を使用することを許可されていることを確認する動作、およびこの確認に基づいてMNが利用可能な資源を使用することを許可する動作を伴う。エアーインタフェースは、MNと基地局（BTS）との間で（MNとBTSの間の通信チャネルを通じて）やりとりされるべきシグナリング情報、およびMNが網にアクセスできるようにMNに割当てられるべき資源を定義する。
【０００５】
図１においては、網接続ポイントは一つのBTSあるいはセットのBTS（例えば、BTS１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４）から成り、これらBTSは、モービルノード（MN）およびシステムの通信信号を送信および受信するために用いる無線送信機および受信機（図示せず）を含む。各基地局（BTS）は、ここでは象徴的に各々が六角形によって表される特定のセルを扱う。例えば、セル１１４は、BTS１３４によって扱われる。各セルは地理的境界を形成し、MNは、この境界内では、通信信号をBSTとの間でやりとりすることができる。多くの網、例えば、図１に示す網においては、これらセルは、複数のセクタに分割され、各セクタは特定の地理的エリアを表し、BTSの特定の資源によって扱われる。図面では、簡単のために、各セルは、６つのセクタに分割されるものとして示される。ただし、容易に理解できるように、あるセル内のセクタの数は、そのセルを扱うBTS内に含まれる特定の資源に依存し、セルは、６個より多くのあるいは少数のセクタに分割されることもある。
【０００６】
各BTSは、網通信リンクを介して基地局コントローラ（Base Station Controller、BSC）に結合される。BSCは、しはしば、複数のBTSに結合される。例えば、BSC2 １３８は、BTS１２０、１２２、１２４、１２６に結合される。BSCは、網制御要素の一例であり、この網制御要素は網制御要素に接続されている網接続ポイント（例えば、BTS）を管理するシステムの装置である。つまり、BSCは、ある通信信号が、いつ、どのようにして、一つのBTSあるいはセットのBTSに送信、あるいは、これから受信されるべきかを規定する。こうして、BSCは、モービルノード（MN）にサービスを提供するとともに、MNを制御する。例えば、BSCは、BTSに対して、MNにその通信信号をどのような電力レベルにて送信すべきかを指示する。BSCとBTSとの間の情報のやりとりは、通信網によって準拠される標準に従って遂行される。BSCは、通信リンク（図示せず）を介して互いに結合される。各BSCは、さらに、パケットデータサービングノード（Packet Data Serving Node、PDSN）にも結合される。PDSNは、無線通信網とデータ網（図示せず）、例えば、インターネットとの間のゲートウェイとして機能する。つまり、データ網は、PDSNを介して無線通信網に結合される。PDSNはある地理的エリアを扱い、対応するBTSのセルは、この地理的エリア内に位置する。図１においては、PDSN1（つまり、システムの装置１４６）は点線によって示されるエリアを扱い、同様にして、PDSN2およびPDSN3も自身のサービングエリアを有する。PDSNは、結合されているデータ網へのゲートウェイとして機能するばかりでなく、無線通信網の加入者がそれに結合されているデータ網の利用可能なサービスを用いる際にも必要となるタイプのデータサービスエンティティである。
【０００７】
幾つかのアプリケーションに対しては、モービルノード（MN）はパケットデータサービングノード（PDSN）に結合されているデータ網においてパシステント（永続的）IPアドレス（persistent IP address）を用いることを必要とする。パシステントIPアドレスはどのデータ網がMNと情報をやりとりしているかに関係なく、MNを明確に識別する特定のラベルから成る。パシステントIPアドレスは、ユーザが地理的に移動し、新たなPDSNに接続し、ユーザが、パケットのアドレスを与えられたときパケットを通常のやり方にてルーティングすることができるデータ網のエリア内にいない場合でも、データ網がユーザのパケットを同一のユーザアドレスを維持しながら現在のPDSNにルーティングルートすることを可能にする。このサービスを可能にするプロトコルの一例には、Mobile Internet Protocol (IP)［ Request For Comment 2002 ]がある。MNは、Mobile IP手続きを喚起し、PDSNに対する初期化の一部分としてPDSNに登録する。PDSNに対する初期化は、MNに対してPDSN上のサービスを得るために要求されるセットの手続きから成る。Mobile IPは、データ網モビリティ（つまり、あるデータ網位置から別のデータ網位置に移動）をサポートするための２つのスタイルを持つ。第一のスタイルにおいては、PDSNがデータ網モビリティ機能に直接に関与し、第二のスタイルにおいては、移動機自身がデータ網モジュール機能を遂行する。他のタイプのデータ網モービルルーティングプロトコル（data network mobile routing protocol）も存在し、例えば、General Packet Radio Service（GPRS）およびCellular Digital Packet Data (CDPD）などが知られている。ただし、これらプロトコルの全において、情報は、最初にPDSNにルーティングされ、PDSNからMNに配信される。
【０００８】
幾つかのあるいは全ての基地局コントローラ（BSC）は移動体交換センタ（MSC）（図示せず）にも結合され、移動体交換センタ（MSC）は公衆電話網（PSTN）へのアクセスを提供する。各MSCは、典型的には、複数のBTSを含む地域（リージョン）を管理する。こうして、各セットのBTSは、一つのBSC（およびおそらくは一つのMSC）によって制御され、BSCはデータ網へのアクセスを提供する一つあるいは複数のPDSNに結合される。図１には、BSCとPDSNの一対一の関係が示されるが、多くのケースにおいては、サービスプロバイダは、負荷をバランスさせるため、あるいはPDSNが故障した際の故障耐性のために複数のBSCを複数のPDSNに接続するアーキテクチャを持つ。
【０００９】
MNによって送信される情報は、同一のBSCに結合されている複数のBTSによって受信される。こうして、各BTSは同一の情報を受信する。各BTSは自身が受信した情報を同一のBSCに転送し、BSCはこれら情報をオクテット流と呼ばれるブロックにフォーマット化する。このオクテット流は、次に、BSCに結合されているPDSNに転送され、PDSNはこのオクテット流を結合されているデータ網に転送する。要するに、MNは、複数のBTSに結合されているデータ網へのアクセスを、BSCおよびPDSNを介して与えられる。
【００１０】
図１に示すような無線通信網は、ある特定のMNは、ある時点において、データ網への一つのアクセスポイントしか与えられないという制約を持つ。（上述のような）データ網へのアクセスを得たいという要求の増加を反映して、加入者は、しばしば、異なる網、例えば、プライベートデータ網、公衆データ網（例えば、インターネット）、あるいは、音声網、例えば、公衆網（PSTN）に同時にアクセスすることを希望する。加えて、データ網へのアクセスを得たMNによってやりとりされる情報は、しばしば、無線通信網によって遂行されるハンドオフに起因して発生するサービスの中断に極めて敏感である。サービスの中断は、しばしば、ハンドオフの際に情報が失われることによる。特定のタイプの情報、例えば、マルチメディアアプリケーションと関連する情報は、とりわけ、ハンドオフの際の情報の損失に敏感である。
【００１１】
ハンドオフは周知の手続きであり、ある特定の基地局（BTS）によって扱われているモービルノード（MN）が、BTSがMNに十分な品質のサービスを提供することができない位置にまでMNが物理的に移動したときに遂行される。MNを扱っているBTSを制御する基地局コントローラ（BSC）は、ある時点において、そのサービスおよびMNの関連する制御を、移動中のMNによって要求されるサービスをより十分に提供することができる別のセットのBTS（つまり、新たなセットのBTS）を制御する別のBSCに引き渡す（つまり、"ハンドオフ（hand off）"することを決定する。このハンドオフはBSCの間のものであるために、しばしば、ハードハンドオフと呼ばれる。さらに、図１に示すように、MN（例えば、ラップトップ１４８）が、BSC1によって制御されるBTSから、BSC2（１３８）によって制御されるセットのBTSに移動した場合は、対応するPDSNの間でのハンドオフ（つまり、PDSN1（１４６）とPDSN2（１３６）との間のハンドオフ）も必要となる。ここで、MNが、PDSN2上で、MNがPDSN1上で持っていたものと同一のパシステントアドレスを希望する場合は、MNは、上述のように、データ網モービルルーティングプロトコル、例えば、Mobile IPを用いてPDSN2に登録することが必要となる。ユーザは、同一のアドレスを持つことを、現在の通信フローが中断されないように、あるいはユーザがデータ網内のどこにいても第三者がユーザと知られている静的なアドレスを介して連絡が取れるように希望する。この登録過程の一部分として、移動機は、PDSN2との通信を再設定し、網とネゴシエーションし、自身が本物であることを網に対して証明すること（網を使用することの許可を確認すること）を要求される。PDSNは、他の網の装置に対して、MNが本物であること、およびMNが網を使用することを許可されていることを確認することを指示し、さらに、セキュリティプロトコルを喚起することでMNの通信を保護する。上述のように、PDSNは、データ網モービルルーティングプロトコルに直接に関与することも、あるいは、単に網と移動機との間の仲介者として機能することもできる。
【００１２】
MNは、MNの位置および網のBTSとの相対速度によってはある一つのセッションの際にあるBTSから別のBTSへと何度もハンドオフされることもある。ここで、セッションとは、MNが網へのアクセスを得て、網によって提供される資源を用いて通信に従事し、特定の通信を終話するまでに経過される時間の量を表す。通常はBSCの一部分である選択／分配ユニット（SDU）（図示せず）は、ハンドオフの前に、移動中のMNを扱うためのBTSを選択する。選択／分配ユニット（SDU）は、典型的には、BTSを、候補BTSによって受信されているMNの通信信号の送信電力のレベル、およびMNが情報を運ぶために用いている情報速度に基づいて選択する。ハンドオフの際、制御BSCは、シグナリング情報およびハンドオフプロトコルと関連する他のデータを新たなBSCに送り、新たなBSCはこのデータに基づいて自身のBTSをMNを適切に扱うために制御する。
【００１３】
このようなデータの転送の際に、移動中のMNへのサービスが中断され、MNとの間でやりとりされている情報が失われることがある。情報の損失を引き起こす２つのタイプの中断が知られている。第一の中断は、MN内の無線装置が新たなBTSからの無線信号を受信するために自身を再構成する際に発生する。移動機内の無線装置が自身の無線受信機を再構成している間は、移動機は情報を受信することはできない。無線機の再構成に起因する中断は比較的短く、典型的には、秒の数分の一のオーダである。第二の中断は、MNが新たなPDSNに登録し、自身を初期化する際に発生する情報の損失である。上述のように、新たなPDSN（例えば、PDSN2）への登録および初期化は、様々なプロトコル手続き、例えば、データリンクの初期化、認証、許可、アカウンティング、セキュリティ手続き、データ網内での移動機のルーティングなどを伴う。第二のPDSN（例えば、PDSN2）がこれら機能を遂行している間は、情報は以前のPDSN（例えば、PDSN1）にルーティングされる。この第二の中断は、かなり長く、移動機に対する情報の損失の主要な原因となる。データリンク層の初期化、Mobile IP、AAA、およびセキュリティ機能の実行に伴って発生する遅延量は数秒のオーダに達する。
【００１４】
ハンドオフは、MNによっても開始できることに注意する。この場合は、MNは、網からの信号の品質をモニタし、ハンドオフが必要であるか否かを決定できるように構成される。この場合は、MNが網にハンドオフの必要性を知らせ、網は上述のようにハンドオフを実行する。
【００１５】
マルチポイント接続性（multiple point connectivity）、すなわち、あるMNがデータサービスエンティティ（例えば、PDSN）を介して無線網に結合されている複数の網（例えば、データ網）に同時にアクセスする能力を実現するためには、MNに追加のハードウエアおよびソフトウエアを加えることが要求される。これら追加のハードウエアの例には、送信機、受信機、変調器、および通信信号を処理するために典型的に用いられるその他の回路が含まれる。このような資源（ハードウエア）を追加した場合は、マルチポイント接続が可能となるばかりか、ハンドオフに起因する中断（および従ってデータの損失）をほぼ完全に排除することも可能となる。
【００１６】
この場合は、網は、MNを、あるBTSから別のBTSに、データの損失を殆どあるいは全く伴うことなく、ハンドオフすることが可能となる。この場合は、MNは、当初は、第一のPDSNに結合されている第一のBSCによって制御される第一のセットのBTSとの間の第一のセッションを設定する。移動機が第一のセットのBTSと通信している際に、移動機は他のセットのBTSからの無線信号をモニタする。移動機あるいは網が、第一のセットのBTSからの無線信号の品質がさらに劣化すると通信の品質が満足できなくなる、あるいはセッションが失われるレベルまで劣化したことを検出すると、移動機は、第二のPDSNに結合されている第二のBSCの制御下の第二のセットのBTSとの間に第二の同一のセッションを確立する。各セッションは、そのMN内の異なるセットのハードウエア（例えば、無線送信機および受信機）によって扱われる。第二のPDSN上のデータサービスを確立した後に、MNは、第一のセッション、従って、第一のセットのBTSを脱落させる。こうして、移動機は、"make before break（切断の前に設定）"ハンドオフ手続きを遂行するために、移動機の所で発生する通信の損失はほぼ完全に排除される。
【００１７】
現在CDMA網では、MNは、無線リンクプロトコル（Radio Link Protocol、RLP）のマルチ同時インスタンス（multiple simultaneous instances）を開く（開始する）ことができる。無線リンクプロトコル（RLP）は、網が、ある特定のBSCによって制御される特定のセットのBTSによって提供されている複数の資源を単一のMNにどのように提供すべきかを規定するプロトコルである。RLPの各インスタンスは（これらは通信チャネルにリンクされているが）、MNと網との間でセッションを確立する際に、MNあるいは網のBSCによって送られるオリジネーションメッセージ（origination message）内に格納されるデータによって規定および確立される。このオリジネーションメッセージは、特定のセッションの際に網によって提供されるべきサービスのタイプを示す情報も含む。こうして、MNは、RLPの一つのインスタンスを通じて第一のタイプの情報をやりとりし、同時に、RLPのもう一つのインスタンスを通じて第二のタイプの情報をやりとりすることができる。RLPの各インスタンスは、同一のセットのBTS、従って同一のBSCおよびPDSNにルーティングされるために、MNは複数の異なる網に同時にアクセスすることはできない。上述のように、RLPの様々なインスタンスからの情報はオクテット流に結合され、単一のPDSNに送られる。このオクテット流は20msフレームに分割され、MNと制御BSCとの間ではこうしてフレーム化された情報がやりとりされる。フレーム内に含まれる情報の量は、MNと宛先網との間で情報をやりとりする際の情報のレート（速度）に依存する。MNに追加のハードウエアおよびソフトウエアを加えてマルチポイント接続性を達成するためには、無線加入者の装置およびシステムの装置を再設計し、新に製造することが必要となる。このアプローチは、無線網によって現在採用されている標準の大きな変更を必要とする。もっと重要なことに、加入者の装置およびシステムの装置に新たなハードウエアを追加するためのコストは、加入者およびシステムプロバイダにとって、受け容れがたいほど、高くなることが予想される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、加入者の装置およびシステムの装置に新たなハードウエアを追加することは必要とされず、しかも、通信網によって現在準拠されている通信標準のコンテクスト内で実現することが可能な無線通信網の加入者にマルチポイント接続性を提供するための方法が必要とされている。図１に示す通信網の文脈においては、モービルノード（MN）が図１の網内で各々が異なる網制御要素（つまり、異なるBSC）と関連するRLPの複数のインスタンスを同時に持つことができることが要望される。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法によると、無線通信網の網制御要素間に網インタフェースが提供され、これら網インタフェースによってモービルノード（MN）と通信網の複数のデータサービスエンティティとの間で情報を同時にやりとりすること、つまり、マルチポイント接続性が達成される。典型的には、網制御要素は、網のデータサービスエンティティに結合され、さらに、網接続ポイントにも結合される。網制御要素は、加えて、網インタフェースによって規定されるシステム通信リンクを介して他の網制御要素にも結合される。網インタフェースは、網制御要素の間で情報がどのようにやりとりされるべきかを定義する。より具体的には、網インタフェースは、網制御要素の間でやりとりされるべきシグナリング情報を定義するとともに、情報（加入者および／あるいはシステム情報）が網制御要素の間でどのようにルーティングされるべきかを定義する。網インタフェースは、無線通信網によって現在用いられている標準とコンパチブルである。網インタフェースは、従って、無線通信網によって現在準拠されている標準の一部として構成し、標準内に一体化することができる。
【００２０】
本発明の方法の網インタフェースは、MN、網制御要素、あるいはデータサービスエンティティのいずれによって確立することもできる。MNによる確立は、MNが最初に、通信網によって準拠されている標準に従って網接続ポイントを通じて通信網にアクセスすることで開始される。ホスト網制御要素（つまり、アクセスされた網接続ポイントに結合されている網制御要素）は、複数の通信チャネルをMNに割当てる。通信網にアクセスするためには、MNは、標準によって定義されるオリジネーションメッセージあるいは他のメッセージを網接続ポイントに送る。このメッセージは網接続ポイントによって受信され、ホスト網制御要素に転送される。このメッセージは、いったんホスト網制御要素によって受信されると、本発明の方法の網インタフェースを確立する。つまり、このメッセージは、MNに割当てられるべき通信チャネルに関するデータを含み、各通信チャネルを一意に定義し、各チャネルをMNと関連付けるとともに、特定の通信チャネル内の情報がルーティングされるべき特定の網制御要素を定義する。こうして、ホスト網制御要素は、特定の通信チャネルと関連する情報を適切な網制御要素にルーティングすることが可能となる。
【００２１】
こうして、MNと様々なデータサービスエンティティとの間でやりとりされる情報は、アクセスされた網接続ポイントからホスト網制御要素にルーティングされ、ここから確立された網インタフェースを通じて他の網制御要素へとルーティングされる。これら網制御要素（ホストを含む）は、次に、受信した情報を自身の対応するデータサービスエンティティにルーティングする。
【００２２】
本発明の方法の網インタフェースはシステムの装置によって確立することもできる。この場合は、データサービスエンティティが網インタフェースを確立する。例えば、メッセージ（例えば、オリジネーションメッセージ）を自身の網制御要素に送られ、網制御要素によって網インタフェースが確立される。さらに、網制御要素が網インタフェースを確立するもできる。これは、特定のMNと関連する通信チャネルを他の網制御要素にルーティングすることを指定するデータを生成することで行なわれる。いったん網インタフェースが確立されると、データ網から（データサービスエンティティを介して）網制御要素によって受信される情報は、確立された網インタフェースの指示に従ってルーティングされる。こうして、本発明の方法の網インタフェースは、MNが通信網の異なるデータサービスエンティティに同時に接続することを可能にする。つまり、異なる網へのマルチポイント接続性を提供する。
【００２３】
本発明の方法の一つの好ましい実施例においては、網インタフェースは、異なる網制御要素によって制御される異なる網接続ポイントに同時にアクセスしているMNが、MNと対応するデータサービスエンティティとの間でやりとりされているデータを殆どあるいは全く失うことなく、ある網接続ポイントから別の網接続ポイントにハンドオフすることを可能にする。MNは、最初、第一の網制御要素を介して第一のデータサービスエンティティに結合されている第一の網接続ポイントを通じて無線網にアクセスする。
【００２４】
通信網にアクセスするためには、MNは（標準に従って）セットの通信チャネルを設定する。MNと第一のデータサービスエンティティとの間でやりとりされる情報は、これらセットの通信チャネルを用いて、第一の網制御要素を介して行なわれる。MNに提供されているサービスの品質がハンドオフが正当化できるレベルまで劣化すると、MN（あるいは第一の網制御要素あるいは第一のデータサービスエンティティ）は、第二の網制御要素へのハンドオフを開始する。第一の網制御要素は、網インタフェースを確立し、これを用いてMNと関連する情報を第二の網制御要素にルーティングする。MNは、自身と第二の網接続ポイントとの間に第一のセットの通信チャネルを設定し、加えて、第二の網制御要素の所に網インタフェースを確立する。第二の網制御要素は、MNと第一の網制御要素との間でやりとりされる情報を中継する。第一の網制御要素は、第一のデータサービスエンティティと第二の第二の網制御要素との間でやりとりされる情報を（網インタフェースを介して）中継する。こうして、MNは、第一のデータサービスエンティティとの間の通信を、MNが、第二の網接続ポイントおよび第二の網制御要素を介しての通信チャネルを用いて通信している間の維持する。MNは、次に、第二の網制御要素と関連する第二の網接続ポイントとの間に（標準に従って）第二のセットの通信チャネルを設定する。第二の網制御要素は、この第二のセットの通信チャネルを第二の網制御要素に結合されている第二のデータサービスエンティティに接続する。第二の網制御要素は、MNの情報を第二のセットのチャネルを用いて第二のデータサービスエンティティに運ぶ。MNは、次に、第二のデータサービスエンティティに対する登録および初期化手続きを開始する。これら登録手続きが完了すると、データ網はMNの情報を第二のデータサービスエンティティにルーティングする。これら初期化および登録手続きの一例には、Mobile IP プロトコルが含まれる。
【００２５】
MNが第二のデータサービスエンティティとの間に第二のセットの通信チャネルを第二の網接続ポイントおよび第二の網制御要素を介してハンドオフ手続きに従って設定している間も、MNと第一のデータサービスエンティティとの間でやりとりされている情報は、本発明の方法の網インタフェースの指示に従って、第一の網制御要素から第二の網制御要素へと（あるいはこの逆へと）ルーティングされる。こうして、ハンドオフが完結するまで、MNは、第一のデータサービスエンティティと第二のデータサービスエンティティの両方と情報をやりとりすることができる。第二のデータサービスエンティティとの間の登録および初期化手続きが完了した時点で、MNは、自身と第二の網制御要素との間の第一のセットの通信チャネルを終話する。すると、第二の網制御要素は、第一の網制御要素への接続を解放する。その後は、MNと第二のデータサービスエンティティとの間の情報のやりとりは第二の網制御要素を介して達成される。こうして、データの損失を殆どあるいは全く伴うことなく、ハンドオフが達成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は、通信網の網制御要素間に、モービルノード（MN）と網接続ポイントとの間の複数のチャネルを通じて運ばれる情報が、通信網の複数の網制御要素に、従って複数のデータサービスエンティティにルートできるように、網インタフェースを提供する。データサービスエンティティは、典型的には、他の通信網に結合され、従って、本発明の網インタフェースは、モービルノード（MN）と様々な他の通信網との間のマルチポイント接続性を可能にする。本発明の方法の網インタフェースは、通信網の網制御要素の間で情報がどのようにやりとりされるべきかを規定する通信プロトコルおよび標準に基づき、これらとコンパチブルである。例えば、幾つかの非同期転送モード（ATM）網に対しては、本発明の方法の網インタフェースは、Q.2931シグナリングコントロールプロトコルに基づき、これとコンパチブルである。本発明の網インタフェースが適用できるもう一つの例には、Ｉｎｔｅｒ−ＯｐｅｒａｂｉｌｉｔｙＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（IOS）ｆｏｒＣＤＭＡ２０００ａｃｃｅｓｓｎｅｔｗｏｒｋｖｅｒｓｉｏｎ４によって開発されたA10およびA11インタフェースによって規定される情報のパケットのGenetic Routing Encapsulation（GRE）がある。本発明の網インタフェースが適用できるさらにもう一つの例には、Simple Computer Telephony Protocol（SCTP）において規定されるシグナリングプロトコルおよびフォーマットに準拠するInternet Protocol（IP）がある。
【００２７】
本発明の方法の網インタフェースは、通信プロトコルのタイプや通信網のタイプに依存するものではない。さらに、本発明の方法の網インタフェースは、特定な網アーキテクチャに依存するものでもない。本発明の網インタフェースは、モービルノード（MN）と接続ポイントとの間に設定される複数の通信チャネルの各々を識別し、これらの各チャネルを特定の網制御要素およびデータサービスエンティティと関連付けることができる。本発明の網インタフェースは、網制御要素が設定された特定の通信チャネルを自身の適切なデータサービスエンティティにルーティングすることを可能にする。こうして、モービルノード（MN）は複数の網に同時にアクセスすることが可能となる。
【００２８】
図２は、本発明の方法を示す。ステップ２０２において、モービルノード（MN）とホスト網制御要素との間に通信チャネルが設定される。ホスト網制御要素とは、モービルノード（MN）によってアクセスされる網接続ポイントに結合されている網制御要素を意味する。最初に、モービルノード（MN）は、通信網へのアクセスを得るために、その網によって準拠される標準に従って網接続ポイントとシグナリング情報をやりとりする。この標準は、加えて、MNに対して、網接続ポイントを介してMNとホスト網制御要素との間でやりとりされる情報に対する複数の通信チャネルをどのようにして設定すべきかについても規定する。通信チャネルの設定は、特定のMNと関連する通信信号を送／受するための資源の割当てる動作も伴う。通信チャネルのアクセスは、割当てられた資源を実際に用いて、MNと網制御要素との間で網接続ポイントを介して情報をやりとりする動作も伴う。説明の通信網によって準拠される標準によると、網接続ポイントは、次に、MNから受信されたシグナリング情報を網接続ポイントに結合されているホスト網制御要素に転送する。
【００２９】
ステップ２０４において、本発明の方法の網インタフェースが、ホスト網制御要素の所で確立される。ホスト網制御要素によって網接続ポイントから受信される情報の一部は、本発明の方法の網インタフェースを確立するシステム情報（例えば、オリジネーションメッセージ）から成る。本発明の方法の網インタフェースを確立するためには、このシステム情報は、MNによって設定された通信チャネルを識別し；こうして、各通信チャネルをMNと関連付ける。このシステム情報は、さらに、これら特定の通信チャネルの各々を少なくとも一つの特定の網制御要素と関連付け、これら各通信チャネルが対応する一つあるいは複数のデータサービスエンティティにルーティングされるべきことを規定する。
【００３０】
ステップ２０６において、ホスト網制御要素は設定された各通信チャネルからの情報を、データサービスエンティティを介して通信網（例えば、データ網）に結合されている適切な網制御要素にルーティングする。この通信チャネルのルーティングは受信されたシグナリング情報に基づいて遂行される。シグナリング情報の発信源に依存して、通信チャネルのルーティングは、網制御要素、MN、あるいはデータサービスエンティティのいずれによって開始されることもある。通信チャネルを通じての情報（システムおよび／あるいは加入者情報）のルーティングは通信チャネルのルーティングとも呼ばれることに注意する。この情報は網制御要素の間をシステム通信リンク（図示せず）を介してルーティングされる。こうして、MNは複数の通信網に同時にアクセスすることが可能となる。網インタフェースを確立するシステム情報は、モービルノード（MN）、あるいは別の網制御要素のいずれから発信することもできることに注意する。換言すれば、網インタフェースは、システムの装置（例えば、網制御要素、データサービスエンティティ）、あるいは加入者の装置のいずれによって確立することもできる。
【００３１】
本発明の方法の網インタフェースによって提供されるマルチポイント接続性能力を用いると、データ損失を殆どあるいは全く伴うことなく、ハンドオフを遂行することが可能となる。本発明の網インタフェースを用いると、（異なるデータサービスエンティティに結合されている）異なる網制御要素によって制御される異なる網接続ポイントに同時にアクセスすることができるモービルノード（MN）を、MNと対応するデータサービスエンティティとの間でやりとりされているデータを実質的に全く失うことなく、ある網接続ポイントから別の網接続ポイントにハンドオフすることが可能となる。MNは、最初、第一の網制御要素に結合されている第一の網接続ポイントを通じて無線網にアクセスする。
【００３２】
通信網へのアクセスを得るためには、モービルノード（MN）は、MNと第一のデータエンティティとの間で第一の網接続ポイントおよび第一の網制御要素を介して情報をやりとりするためのセットの通信チャネルを（標準に従って）設定する。第一の接続ポイントは、ホスト網制御要素である第一の網制御要素に結合されている。モービルノード（MN）に提供されているサービスの品質がハンドオフが正当化されるレベルまで劣化すると、MN（あるいは第一の網制御要素）は、第二の網接続ポイントおよび第二の網制御要素へのハンドオフを開始する。ハンドオフは、第一の網制御要素あるいは第一の網制御要素に結合されているデータサービスエンティティによって開始することもできる。
【００３３】
ハンドオフは無線通信網によって準拠される標準に従って開始される。ハンドオフ手続きの一部として、モービルノード（MN）は、第一の網制御要素によって、第二の網接続ポイントを介して第二の網制御要素にアクセスすることを指示される。第二の網制御要素は第二のデータサービスエンティティに結合されている。第二の網接続ポイントを介して第二の網制御要素へのアクセスを得るためには、MNは、第二の網接続ポイントを介して自身と第二の網制御要素との間に第一のセットの通信チャネルを設定する。第一の網制御要素も、本発明の方法に従って、自身の位置および第二の網制御要素の所に網インタフェースを確立する。本発明の網インタフェースは第二の網制御要素あるいは第二のデータサービスエンティティによって確立することもできることに注意する。第二の網制御要素は、こうして、ホスト網制御要素となる。
【００３４】
モービルノード（MN）は、次に、第二の網接続ポイントおよび第二の網制御要素を介して自身と第二のデータサービスエンティティとの間に第二のセットの通信チャネルを設定する。MNが第二のセットの通信チャネルを設定している間も、MNと第一のデータエンティティとの間では情報が引き続いて、第一のセットの通信チャネルを用いて、第二の網接続ポイント、第二の網制御要素および第一の網制御要素を介してやりとりされる。換言すれば、（第二の網制御要素の所に確立されている）網インタフェースは、第二のセットの通信チャネルが設定されている際も、第一のセットの通信チャネルが第二の網制御要素から第一の網制御要素にルーティングされ、ここからさらに第一のデータサービスエンティティにルーティングされることを可能し、こうして、MNと第一のデータサービスエンティティとの間でやりとりされている情報が第二の網制御要素から第一の網制御要素へとあるいはこの逆方向にルーティングされることを可能にする。第二のセットの通信チャネルは、MNと第二のデータサービスエンティティとの間で情報が第二の網接続ポイントおよび第二の網制御要素を介してやりとりできるように設定される。
【００３５】
モービルノード（MN）と第二のデータサービスエンティティとの間に第二のセットの通信チャネルが設定され、MNが第二のデータサービスエンティティに対して必要とされる初期化および登録を終えると、MNは第一のセットの通信チャネルを終話する。第二の網制御要素は、第一のセットの通信チャネルを第一の網制御要素を通じて第一のデータサービスエンティティにルーティングすることをやめる。第一のセットの通信チャネルは除去され、第一網制御ポイントと第二の網制御ポイント間でルーティングされていたMNに関連する情報はもはやルーティングされなくなる。モービルノード（MN）は、次に、MNから第二の網接続ポイントを介して第二の網制御要素へと延びる第二のセットの通信チャネルを介して第二のデータサービスエンティティと通信する。ハンドオフは、"make before break（切断の前に設定）"なる手続きとして遂行されるが、これは、MNと第一のデータサービスエンティティとの間でやりとりされている情報は、MNと第二のデータサービスエンティティとの間に新たな通信チャネルが設定された後に初めて終話されることを意味する。こうして、ハンドオフは、データ損失を殆どあるいは全く伴うことなく、実行される。
【００３６】
以下では、単に解説を目的に、本発明の網インタフェースが図１に示す通信網内でのハンドオフアプリケーションに対してどのように適用されかる説明する。網接続ポイントは、網制御要素によってサービスされているセットの基地局（BTS）あるいは少なくとも一つの基地局（BTS）のから成る。網制御要素は、基地局コントローラ（BSC）から成る。データサービスエンティティはパケットデータサービングノード（PDSN）から成る。ラップトップ１４８はモービルノード（MN）を表す。ラップトップ１４８は基地局コントローラ（BSC）１（要素１４４）、従って基地局（BTS）１３２および１３４によって扱われるエリアから他のエリアに移動するMNとして示される。移動の方向が矢印１５０によって示される。ラップトップ１４８は、網によって準拠される標準に従って通信網にアクセスし、RLPの複数のインスタンス（つまり、複数の通信チャネル）を設定する。より詳細には、ラップトップ１４８は、基地局（BTS）１３０、１３４、１３２と情報をやりとりするが、これら基地局は全て基地局コントローラ（BSC）１（要素１４４）に結合されている。基地局コントローラ（BSC）１は、基地局（BTS）１３０、１３４、１３２から情報を受信するとともに、準拠する標準に従ってラップトップ１４８に適当な資源を割当てる。基地局コントローラ（BSC）１によって受信される情報は、オクテット流にフォーマット化され、20 msフレームの形式にて、パケットデータサービングノード（PDSN）１（要素１４６）に転送される。移動機（MN）は、パケットデータサービングノード（PDSN）１に対して、初期化および登録する。データ網から移動機（MN）に向うパケットは、パケットデータサービングノード（PDSN）１に向けられる。パケットデータサービングノード（PDSN）１は、この情報を、パケットデータサービングノード（PDSN）１に結合されており、ラップトップ１４８と通信している第一の網（図示せず）に転送する。この第一の網は、例えば、データ網から成る。
【００３７】
ラップトップ１４８が、BSC1からBSC2（要素１３８）に向って移動すると、通信信号の品質は、次第に劣化し、最終的には、ラップトップ１４８とBSC1と関連するBTS、つまり、BTS１３０、１３２、１３４との間の十分な通信は、もはや不可能あるいは非常に困難となる。通信の品質は、しばしば、システムプロバイダによって定義され、典型的には、MN、例えば、ラップトップ１４８によって受信されている電力レベルと直接に関係する。BSC1は、信号の品質の変化を検出し、自身とBSC2との間のハンドオフを開始する。つまり、BSC1は、MNがBSC2にハンドオフされ、MNがPDSN2との間で情報をやりとりすることを希望する。ハンドオフは、ラップトップ１４８あるいはPDSN1によって開始することもできることに注意する。BSC1は、標準に従って、ラップトップ１４８に対して、BSC2に結合されているBTS１２６に適当なメッセージを送ることでBSC2とコンタクトすることを指令する。BTS１２６はラップトップ１４８からこれらメッセージを受信し、これらメッセージをBSC2に転送する。
【００３８】
BSC1とBSC2の所に網インタフェースが確立されるが、網インタフェースの確立は、RLPのあるインスタンスを識別すること、およびRLPのこれら識別されたインスタンスがどこに（つまり、どのBSC）にルーティングされるべきかを指示することを伴う。ラップトップ１４８は、既に確立されているRLPのインスタンスの一つに向けてオリジネーションメッセージを送信する。このオリジネーションメッセージは、RLPのインスタンスを識別するとともに、そのインスタンスが第二のデータ網にルーティングされるべきことを指示する。識別されたインスタンスと関連する情報は、BSC1からBSC2を通じてPDSN1へとルーティングされる。ラップトップ１４８は、次に、RLPの第一のセットのインスタンスを通じてPDSN1と通信を開始するが、これらインスタンスはBSC2からBSC1を通じてPDSN1へとルーティングされる。こうして、ラップトップ１４８は、PDSN1にアクセスし、PDSN1と通信することが可能となる。
【００３９】
ラップトップ１４８は、その後、BSC2との間にRLPの第二のセットのインスタンスを確立する。これらRLPインスタンスは、BSC2に結合されているPDSN、つまり、PDSN2に接続することを要請するリクエストを通じて確立される。BSC2がラップトップ１４８をPDSN２に接続すると、ラップトップ１４８は、自身をPDSN2 に対して初期化する。これは、データリンク層、例えば、PPPを初期化し、Mobile IP登録を遂行することで行なわれる。PDSN2はデータ網内の他のエンティティを用いて、移動機が本物であるか検証し、移動機を許可する。PDSN2は、さらに、データ網を通じての通信のセキュリティを、移動機の通信を保護するために確立する。PDSN2は、Mobile IP登録手続きをMobile IP標準に従って遂行する。PDSN2がMobile IP登録に直接関与することも、あるいはPDSN2はならもせず単にMobile IP登録（データ）をデータ網内の他のエンティティにパスすることもできる。
【００４０】
ラップトップ１４８は、次に、BSC2からBSC1を通じてPSDN1にルーティングされるRLPの第一のセットのインスタンスを用いてPDSN1と通信し、同時に、RLPの第二のセットのインスタンスを用いてPDSN2と通信する。これらRLPの第一と第二のセットのインスタンスは、BSC2に結合されているBTS１２６を用いる。RLPの第二のセットのインスタンスが確立され、ハンドオフのために必要とされるPDSN2に対する初期化および登録手続きが完了すると、第一のセットのインスタンスは除去され、ラップトップ１４８と関連する情報はもはやBSC1からBSC2にルーティングされなくなる。ラップトップ１４８は、次に、BTS１２６およびBSC2を用いて実現されるRLPの第二のセットのインスタンスを用いてPSDN2と情報をやりとりする。こうして、ハンドオフのために"make before break（切断の前に設定）"アプローチを用いることで、情報の損失を低く押さえること、あるいは完全に無くすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な無線通信網のアーキテクチャを示す図である。
【図２】本発明の方法を示す図である。
【符号の説明】
１２０〜１３４基地局（BTS）
PDSN1〜PDSN3 パケットデータサービングノード
１３８〜１４２基地局コントローラ（BSC）
１４８ラップトップ

Claims

少なくとも２つの無線サービスエリアを含む通信システムで、前記無線サービスエリアがそれぞれのデータ綱のゲートウェイにインタフェースを具備する網制御要素を含み、前記無線サービスエリアのそれぞれの組で網制御要素間の通信経路を維持する、第１の無線サービスエリアから第２の無線サービスエリアに移動するモービルノード（ＭＮ）に少なくとも２つの前記データ綱のゲートウェイのそれぞれの接続を提供するための方法であって、
前記第２の無線サービスエリアで前記ＭＮと前記網制御要素との間に共通のＲＦリンクを介して複数の通信チャネルを確立するステップであって、前記複数の通信チャネルの第１の通信チャネルは、前記第２の無線サービスエリアの前記データ綱のゲートウェイのインタフェースに接続するよう配置され、前記複数の通信チャネルの第２の通信チャネルは、前記第１の無線サービスエリアと第２の無線サービスエリアとの間で維持される前記通信経路を介して、前記第１の無線サービスエリアの前記データ綱のゲートウェイのインタフェースに接続するよう配置されるステップを含むことを特徴とする方法。
前記複数の通信チャネルを確立するステップが、網インタフェースで実現され、前記網インタフェースが、各々の確立される通信チャネルを前記モービルノード（MN）と関連付け、各通信チャネルがどの無線サービスエリアの網制御要素にルーティングされるべきかを指定することを特徴とする請求項１記載の方法。
前記複数の通信チャネルを確立するステップが：
複数の通信チャネルを前記無線サービスエリアの網制御要素と前記モービルノード（MN）との間に通信網によって準拠される標準に従って確立するステップ；
確立された各通信チャネルを前記MNおよび前記無線サービスエリアの網制御要素と関連付けるシグナリング情報を生成するステップ；および
前記シグナリング情報に基づいて前記確立された通信チャネルを前記無線サービスエリアの網制御要素から前記第１の無線サービスエリアにルーティングするステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記無線サービスエリアの網制御要素から、前記第１の無線サービスエリアの対応するデータサービングノードに結合されている網制御要素に複数の通信チャネルをルーティングすることで複数のデータサービングノードが同時にアクセスされることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記網インタフェースが前記モービルノード（MN）によって確立されることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記網インタフェースが前記無線サービスエリアの網制御要素によって確立されることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記網インタフェースがデータサービングノードによって確立されることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記無線サービスエリアの網制御要素と前記第１の無線サービスエリアのデータ綱のゲートウェイでインタフェースされる網制御要素との間でハンドオフが遂行され、前記ハンドオフの際に、前記第１の無線サービスエリアの網制御要素の所に確立およびアクセスされる複数の通信チャネルが、前記第１の無線サービスエリアの網制御要素から前記無線サービスエリアの網制御要素へとルーティングされることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記ハンドオフが完了した時点で、前記無線サービスエリアの網制御要素と前記第１の無線サービスエリアの網制御要素との間でルーティングされている通信チャネルが除去され、前記モービルノード（MN）が前記無線サービスエリアの網制御要素と前記ハンドオフの際に確立およびアクセスされる複数の通信チャネルを介して通信することを特徴とする請求項８記載の方法。
前記ハンドオフが無線通信網によって準拠される標準に従って遂行されることを特徴とする請求項８記載の方法。
前記ハンドオフが前記無線サービスエリアの網制御要素によって開始されることを特徴とする請求項８記載の方法。
前記ハンドオフが前記モービルノード（MN）によって開始されることを特徴とする請求項８記載の方法。
前記ハンドオフが前記無線サービスエリアの網制御要素に結合されているデータサービングノードによって開始されることを特徴とする請求項８記載の方法。