JP5389898B2 - 異なる技術タイプの無線電気通信ネットワーク間の通信のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる技術タイプの無線電気通信ネットワーク間の通信のための方法及び装置に関し、より具体的には、しかし排他的にではなく、この場合は異なる技術タイプは、いわゆる「第４世代」又は「４Ｇ」技術である。

現在、モバイル電気通信開発における努力は、低待ち時間、高効率及び柔軟性と結合された高帯域幅を実現することを目指して、競合する様々な無線アクセス技術（ＲＡＴ）を使用して３．５Ｇ及び４Ｇとして知られているブロードバンドデータ通信を提供することに向けられている。１ｘＥＶ−ＤＯ又は高データレート（ＨＤＲ）とも呼ばれる高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）は高速ＣＤＭＡに基づく無線データ技術である。ＷｉＭＡＸはモバイル技術のためのＩＥＥＥ規格８０２．１６ｅである。ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）はＵＭＴＳを拡張するための第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）である。ウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）は３ＧＰＰ２プロジェクトである。

モバイル端末（ＭＳ）は異なる技術タイプのネットワークと通信するための機能を有することができる。例えばモバイル端末が１つのネットワーク内のノードに接続されているときに状態が劣化した場合は、モバイル端末を同一のネットワークの別のノードでも又は異なるネットワーク内のノードでもよい新規の接続に移動することが望ましいことがある。例えばモバイル端末のコンテキストに関する情報を転送することによりハンドオーバ準備を完了し、必要なステップが遂行された後にソースノードからターゲットノードへのハンドオーバを実行するために、モバイル端末と潜在的な新規のターゲットネットワークノードの要素との間でシグナリングメッセージングが必要とされる。ハンドオーバに異なる技術タイプのネットワーク間の移動が関係する場合は、モバイル端末とターゲットノードとの間の接続を行う際に使用するためのシグナリングメッセージングがそれらの間の通信を確立するためにターゲットネットワークに送信されることを可能にするために何らかの機構が提供されなければならない。

技術間ハンドオーバ（ＨＯ）中の１つの問題はリアルタイムサービスのためのタイミングである。そのようなＨＯ中のトラフィック中断の継続は、ＨＯをシームレスにし、リアルタイムサービスが劣化する可能性を低減するために、３００ｍｓ以内にしておかれることが望ましい。

各無線アクセス技術（ＲＡＴ）は、ＭＳのためのＩＰ（インターネットプロトコル）サービスを確立するために異なるプロトコル及びアーキテクチャを使用する。それらの多くは、ＭＳのための無線アクセスネットワークセッションのセットアップ、及びＬ３接続のセットアップを必要とする。例えば、ＷｉＭＡＸは、ＷｉＭＡＸ ＲＡＮアクセス並びにＷｉＭＡＸセッション及びＩＰセッションのセットアップを必要とする。ＨＲＰＤは、ＨＲＰＤセッション、ＰＰＰセッション及びＭＩＰセッションのセットアップを必要とする。これらのセットアップの１つはそれぞれ１〜５秒の間のいずれかの時間がかかる可能性がある。従って、これらのセッションのセットアップ及びリソースの確保は、「メイクビフォアブレイク」方式で、即ち実際のＨＯ実行の前に行われなければならない。これは、現行のサービング技術によってターゲット技術メッセージを「トンネリングすること」により実現される。

１つの可能なトンネリング機構は、ＩＰカプセル化と呼ばれてよいサービング技術のＩＰネットワークに直接依存するものであり、「事前登録」を、ホームエージェントを介してサービング技術からターゲット技術の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）に直接トンネリングするものである。

本発明の第１の態様によれば、異なる技術タイプの無線電気通信ネットワーク間の通信のための方法は、
モバイル端末と第１の技術タイプのネットワークに含まれる第１のノードとの間にエアインターフェースをセットアップするステップ、
第１の技術タイプのネットワークに含まれる第１のノードと第２の異なる技術タイプのネットワークに含まれる第２のノードとの間にシグナリングインターフェースをセットアップするステップ、
モバイル端末のハンドオーバに関するエアインターフェース経由で第１の技術タイプのネットワークから第２の技術タイプのネットワークにメッセージングを提供するステップ、
第２の技術タイプによるシグナリングインターフェース経由でシグナリングメッセージングを提供するステップであって、シグナリングメッセージングはハンドオーバに関するステップ、
シグナリングインターフェース経由で送信するためにシグナリングメッセージングをコンテナにカプセル化するステップ、
コンテナが前記シグナリングメッセージングをカプセル化することを示すために、エアインターフェース経由で提供されたメッセージングからの識別子をコンテナに関連付けるステップ、及び
識別子が第１のノードにおいて検出されたときにシグナリングインターフェース経由で第２のノードにコンテナを送信するステップ
を含む。

本発明による１つの方法では、第１の技術タイプはＷｉＭＡＸであり、識別子は特別のサービスフロー識別子である。この識別子は、例えば、アクセスサービスネットワークゲートウェイ（ＡＳＮ ＧＷ）において検出されることが可能である。従って、本発明による方法は、技術間シグナリングをカプセル化するための論理無線チャネルの使用を可能にする。

本発明による方法を使用することにより、ＩＰトンネリングに依存することは必要がなく、従って、サービス拒否攻撃、セッションのハイジャック、ハイジャッカへのＲＡＮ装置の露出など、ＩＰ通信に関連するセキュリティ問題がハンドオーバプロセス中に回避されることが可能である。さらに、本発明を使用することにより、ソースノードはモバイル端末がハンドオーバに備えて第２の技術にシグナリングしていることに気づかされることが可能であるが、これは、ＩＰカプセル化が代わりに使用された場合は、ソースノードには見えないはずである。さらに、本発明による方法を利用することにより、既存のＬ３プロトコルに依存する必要がないので遅延が低減され、これは音声などのリアルタイムアプリケーションに特に有利である。

本発明による１つの方法では、例えば、第１の技術タイプはＷｉＭＡＸであり、第２の技術タイプはＨＲＰＤでよい。本方法はまた、第１の技術タイプがＨＲＰＤであり、第２の技術タイプがＷｉＭＡＸである場合に適用されてよい。

本発明による方法はそれぞれ以下の技術タイプ、即ち高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）、ＷｉＭＡＸ、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、及びウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）のうちの１つである第１の技術タイプ及び第２の技術タイプを使用することができる。技術のこれら又は他のタイプの将来の進化版が使用されてもよい。

本発明による１つの方法では、インターフェースはＳ１０１インターフェースであるが、別の一般的なインターフェース規格が代わりに採用されることが可能である。Ｓ１０１インターフェースは、ＬＴＥネットワークとＨＲＰＤネットワークとの間の通信のためのＲＡＴ間通信の際に使用するために提案された。技術タイプの他の組合せのためにＳ１０１インターフェースを採用することにより、互換性問題は低減され、特定の組合せごとに異なるタイプ間のインターフェースを変更する必要がなく、後方互換性を支援し、事後のシステムアップグレードを容易にし、スケーラブルな解決策を提供する。

第１の技術タイプがＨＲＰＤである場合は、識別子は、１つの方法では、シグナリングリンクプロトコル（ＳＬＰ）識別子の形式でよい。

本発明による方法では、インターフェースはＳ１０１でよい。これは、最初はＬＴＥネットワークとＨＲＰＤネットワークとの間で使用するために定義されたインターフェースである。そのようなインターフェースは、技術タイプの他の組合せを有するネットワーク間のインターフェースとして使用するためにより一般的に適用されてよいことを本発明者は理解した。

本発明の第２の態様によれば、第１の技術タイプの無線電気通信ネットワークのためのノードは、メッセージコンテナに関連する識別子であって、コンテナが第１の技術タイプとは異なる第２の技術タイプによるハンドオーバシグナリングメッセージングをカプセル化することを示す識別子を検出するための検出器、及び第２の技術タイプの無線電気通信ネットワークに含まれる別のノードとのシグナリングインターフェース経由で、検出された識別子を有するコンテナを送信するための送信器を備える。第１の技術タイプ及び第２の技術タイプはそれぞれ以下の技術タイプ、即ち高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）、ＷｉＭＡＸ、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、及びウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）のうちの１つでよい。技術の他のタイプ又はそれらの進化版が使用されてもよい。

本発明の第３の態様によれば、少なくとも２つのそれぞれ異なる技術タイプのネットワークと通信する機能を有するモバイル端末は、第１の技術タイプの第１のネットワークから第２の技術タイプの第２のネットワークへのハンドオーバのためのハンドオーバ準備中に、第２のネットワークにおいて使用するためにシグナリングメッセージングに識別子を付加して、シグナリングメッセージングがインターフェース経由で第１のネットワークから第２のネットワークにトンネリングされるべきであることを示すように機能する。第１の技術タイプ及び第２の技術タイプはそれぞれ以下の技術タイプ、即ち高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）、ＷｉＭＡＸ、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、及びウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）のうちの１つでよい。技術の他のタイプ又はそれらの進化版が使用されてもよい。

次に、本発明によるいくつかの実施形態及び方法が例としてのみ添付の図面を参照しながら説明される。

それぞれ異なる技術タイプの２つのネットワークを有する無線電気通信システムを例示する概略図である。

図１を参照すると、アクセス端末（又はモバイル端末）（ＡＴ／ＭＳ）１はＷｉＭＡＸネットワーク２と通信しており、基地局３に接続されている。基地局３は、ＡＳＮ ＧＷ４を介して、５において示され、認証、認可及びアカウンティングサーバ（ＡＡＡ）６、ポリシ及び課金規則機能（ＰＣＲＦ）７、ホームエージェント／位置管理機能（ＨＡ／ＬＭＡ）８、及びＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）９のエンティティを含む一般的なコアネットワーク要素に接続される。

第２の技術タイプ、ＨＲＰＤの別のネットワークは、Ａ１０／Ａ１１インターフェース１２を介してパケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）１１に接続されるＨＲＰＤアクセスネットワーク及びポリシ管理機能（ＡＮ^＊／ＰＣＦ）第２のノード１０を含む。ＰＤＳＮ１１は、５において示されている一般的なコアネットワーク要素に接続される。

ＷｉＭＡＸネットワークでは、ＭＳ１からＷｉＭＡＸエアインターフェース経由で受信された全てのトラフィックは、ＡＳＮ−ＧＷ４の一部分である外部エージェント（ＦＡ）からホームエージェント（ＨＡ）に送信される。ＡＳＮ−ＧＷ４はＲＡＮ制御及びルーティングを行うネットワークノードである。ＨＡへの送信後、トラフィックはそれに続いて標準的なＩＰルーティングを使用してその宛先にルーティングされる。

ＷｉＭＡＸエアインターフェース経由で、ＭＳは同時に複数のサービスフロー（ＳＦ）を有してよく、各ＳＦは一意の識別子、ＳＦＩＤを有する。ＷｉＭＡＸ ＡＳＮ−ＧＷ４は、ＩＰ分類及びＩＰフローのＷｉＭＡＸ ＳＦへのマッピング並びにその逆を行うネットワーク要素である。ＬＴＥネットワークとＨＲＰＤネットワークとの間のものと同様のＨＲＰＤ ＲＡＮとのＳ１０１インターフェースの同等物を作成するために、ＡＳＮ−ＧＷ４は全てのトンネリングされたシグナリングメッセージを検出し、それらが標準的なＷｉＭＡＸ「ＦＡからＨＡへの」トンネリング機構を通るのではなくＨＲＰＤ ＲＡＮへの特別のルーティングを行うのを阻止する。

本発明による方法では、特別のサービスフローが作成される。このフローは、ソースアドレス／宛先アドレス、ソースポート番号／宛先ポート番号、プロトコルＩＤなどのようなそのＩＰ分類子によってではなく、ＲＡＮにおけるその一意のＩＤによって識別されることが可能なトラフィックのフローである。

ＨＲＰＤハンドオフするＷｉＭＡＸでは、ＡＳＮ−ＧＷ４は、ＡＳＮ−ＧＷ４とＨＲＰＤ ＡＮ^＊／ＰＣＦノード１０との間のＳ１０１インターフェース１３を維持するために、それ自体とＨＲＰＤ ＲＡＮとの間に安全なトンネルを作成する（負荷分散目的のために１つ以上のトンネルがあり得る）。ＭＳはＡＴ／ＭＳ１からＡＳＮ−ＧＷ４への特別のフローを使用して、例えば信号強度の変更などＭＳが検出することができる任意のＨＯトリガを送信する。ＡＳＮ−ＧＷ４もＡＳＮ−ＧＷ４からＡＴ／ＭＳ１への特別のフローを使用して、ＨＯを支援するために、併置されたＨＲＰＤ ＢＳの隣接リスト及び／又はＡＴ／ＭＳへの境界セル通知など任意のネットワーク情報を運搬する。ＨＲＰＤセッションセットアップのためにＨＲＰＤ ＲＡＮ向けにＡＴ／ＭＳから発信された全てのメッセージに関して、ＡＳＮ−ＧＷ４は、一意の世界的に知られているＳＦ ＩＤである特別のサービスフローＩＤを認識し、Ｓ１０１として前に確立された安全なトンネルを使用してメッセージを配送し、シグナリングメッセージングは、やはりそのコンテンツに関する識別子を含むコンテナにカプセル化される。

ＡＳＮ−ＧＷ４から見ると、ＨＲＰＤ ＲＡＮからのトンネリングされたシグナリングメッセージは全て、ＡＴ／ＭＳがレンジング、認証交換、最初のＳＦ作成、ＩＰ接続セットアップなどを首尾よく行ったかのように、加入者局（ＳＳ）アソシエーションなど、ＷｉＭＡＸ Ｒ６インターフェース経由でＷｉＭＡＸエアインターフェースを維持するＷｉＭＡＸ ＢＳを介してＷｉＭＡＸから直接それらが来るかのように受信される。

従って、ＡＳＮ−ＧＷ４及び／又はＡＴ／ＭＳ１によって開始された特別のサービスフローは、ＷｉＭＡＸペイロードとして送信されたＡＴ／ＭＳとＨＲＰＤ ＲＡＮとの間のＨＲＰＤセッションセットアップメッセージを傍受し送信するために使用され、これによって、ＷｉＭＡＸエアインターフェース上の特別のトンネリング機能の必要がなくなる。

例えば、ＨＲＰＤからＬＴＥネットワーク、ＷｉＭＡＸネットワーク又はＵＭＢネットワークの１つへのハンドオーバのために、同一の機構が適用されてよい。ＨＲＰＤエアインターフェースは無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）フロー及びシグナリングリンクプロトコル（ＳＬＰ）フローの概念を有する。ＲＬＰフローはＰＤＳＮとのＡ１０接続（Ｒ−Ｐ）に対応する。ＳＬＰフローはＨＲＰＤシグナリングメッセージのために使用され、ＨＲＰＤ無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）において終了する。各ＭＳは、ＷｉＭＡＸにおけるサービスフローと同様に複数のＲＬＰをサポートすることができる。特別のＳＬＰのようなフローＩＤを使用してＨＯトンネリングメッセージを識別する同一の技法を適用することにより、ＨＲＰＤ ＲＮＣは、適用可能な場合は、ＨＲＰＤからＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ又はＵＭＢへの同一のＳ１０１インターフェースを作成することができる。

従って、ＨＲＰＤ ＲＡＮのセキュリティを維持するためにハンドオーバのネットワーク制御を提供しながらデプロイされたネットワークに対する変更を最小限にし、ＨＲＰＤからＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ及びＵＭＢなどいくつかの新登場の技術への単一のインターフェースを使用することが可能である。

本発明による方法及び実施形態は、ＨＲＰＤ無線インターフェース又はＷｉＭＡＸ無線インターフェースのどちらをも変更することなくデプロイされることが可能であり、それによって既存の無線インターフェースに対する影響を回避する。変更はＲＮＣなど特定の装置に分離されることが可能である。これは潜在的に、無線インターフェース変更を行うこと及びファイアウォールなどのセキュリティ機構を付加することの両方に対する大きなコスト節減につながる。

ベアラ経路切換えによる無線ハンドオーバの調整はクリティカルであり、モバイルだけで効率よく管理されることは不可能である。ネットワークが関係しなければならない。この特別のフローに基づくトンネリングは、通常のＩＰ接続に比較して最適化のためのセキュリティ及び柔軟性をオペレータに提供する。

ＬＴＥからＨＲＰＤへのいくつかの手法の再利用は、技術に関して企業の意思決定をする際の柔軟性をオペレータに提供する。

本発明は、本発明の趣旨又は本質的特徴から逸脱することなく他の特定の形態で実施されることが可能である。前述の諸実施形態は全ての点で例示的であって制限的ではないとみなされるものとする。従って、本発明の範囲は、上記の説明によってではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の同等物の意味及び範囲に含まれる全ての変更形態は特許請求の範囲に包含されるものとする。

Claims (15)

1. 異なる技術タイプの無線電気通信ネットワーク間の通信のための方法であって、
   モバイル端末と第１の技術タイプのネットワークに含まれる第１のノードとの間にエアインターフェースをセットアップするステップ、
   第１の技術タイプのネットワークに含まれる前記第１のノードと第２の異なる技術タイプのネットワークに含まれる第２のノードとの間にシグナリングインターフェースをセットアップするステップ、
   前記第１の技術タイプの前記ネットワークから前記第２の技術タイプの前記ネットワークへのモバイル端末のハンドオーバに関するメッセージングを、前記エアインターフェース経由で前記モバイル端末から前記第１のノードへ提供するステップ、
   前記シグナリングインターフェース経由で前記第２の技術タイプに従うシグナリングメッセージングを前記第１のノードから前記第２のノードへ提供するステップであって、前記シグナリングメッセージングはハンドオーバに関する、ステップ、
   前記モバイル端末によって、前記シグナリングインターフェース経由で送信するために前記シグナリングメッセージングをコンテナにカプセル化するステップ、
   前記コンテナが前記シグナリングメッセージングをカプセル化することを示すために、前記エアインターフェース経由で提供された前記メッセージングからの識別子を前記コンテナに関連付けるステップ、及び
   前記識別子が前記第１のノードにおいて検出されたときに前記シグナリングインターフェース経由で前記第２のノードに前記コンテナを送信するステップ
   を含む方法。
2. 請求項１記載の方法であって、前記第１の技術タイプがＷｉＭＡＸであり、前記識別子が特別のサービスフロー識別子である方法。
3. 請求項２記載の方法であって、前記識別子がアクセスサービスネットワークゲートウェイ（ＡＳＮ ＧＷ）において検出される方法。
4. 請求項１、２又は３記載の方法であって、前記第２の技術タイプがＨＲＰＤである方法。
5. 請求項１記載の方法であって、前記第１の技術タイプがＨＲＰＤである方法。
6. 請求項５記載の方法であって、前記識別子がＨＲＰＤ ＲＮＣにおいて終了するものである方法。
7. 請求項６記載の方法であって、前記識別子がシグナリングリンクプロトコル（ＳＬＰ）識別子である方法。
8. 請求項１記載の方法であって、前記第１の技術タイプ及び前記第２の技術タイプはそれぞれ以下の技術タイプ、即ち高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）、ＷｉＭＡＸ、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、及びウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）のうちの１つである方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法であって、前記シグナリングインターフェースがＳ１０１インターフェースである方法。
10. 第１の技術タイプの無線電気通信ネットワークのためのノードであって、
    ハンドオーバを行うモバイル端末から送信されたメッセージコンテナに関連する識別子であって、前記コンテナが前記第１の技術タイプとは異なる第２の技術タイプに従うハンドオーバシグナリングメッセージングをカプセル化することを示す識別子を検出するための検出器、及び
    前記第２の技術タイプの無線電気通信ネットワークに含まれる別のノードとのシグナリングインターフェース経由で、前記検出された識別子を有するコンテナを送信するための送信器を備えたノード。
11. 請求項１０記載のノードであって、前記第１の技術タイプ及び前記第２の技術タイプはそれぞれ、以下の技術タイプ、即ち高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）、ＷｉＭＡＸ、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、及びウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）のうちの１つであるノード。
12. 請求項１０又は１１記載のノードであって、前記シグナリングインターフェースがＳ１０１インターフェースであるノード。
13. 少なくとも２つのそれぞれ異なる技術タイプのネットワークと通信する機能を有し、
    第１の技術タイプの第１のネットワークから第２の技術タイプの第２のネットワークへのハンドオーバのためのハンドオーバ準備中に、前記第２のネットワークにおいて使用するためにコンテナにカプセル化されたシグナリングメッセージングに識別子を付加して、前記シグナリングメッセージングがインターフェース経由で前記第１のネットワークから前記第２のネットワークにトンネリングされるべきであることを示すように機能するモバイル端末。
14. 請求項１３記載のモバイル端末であって、前記第１の技術タイプ及び前記第２の技術タイプはそれぞれ以下の技術タイプ、即ち高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）、ＷｉＭＡＸ、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、及びウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）のうちの１つであるモバイル端末。
15. 請求項１３又は１４記載のモバイル端末であって、前記インターフェースがＳ１０１インターフェースであるモバイル端末。

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