JPH10505725A - ネットワーク相互接続システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 通信システムは静止エンティティ及び第２エンティティをセルラー無線中間ネットワークを介して接続する。このような各エンティティは中間ネットワークから切り離されて、ゲートウェイ装置によって中間ネットワークに接続される各エンティティ固有のネットワークを有している。ゲートウェイはメッセージヘッダーを解釈してプロトコルを変換しながらメッセージを転送する。このプロトコル変換は、次のようなもの、即ち出所アドレス、地理的アドレス、優先レベル、信頼度レベル、遅延要求、満了時間及び繰返し時間のうちから少なくとも１つの予定したサブセットをヘッダーに維持するようにする。無接続のサービスと接続指向のサービスとの間には重大な区別がある。

Description

【発明の詳細な説明】 ネットワーク相互接続システム 発明の分野 本発明はワイヤレスの中間ネットワークを介して１個以上の静止している第１ エンティティ及び多数の第２エンティティと一緒に使用する通信システムに関す るものである。多くの用法では、第２エンティティは、例えば車輪のある乗物の ような移動体とする。他の適用業務では、第２エンティティは静止しているか、 又は少なからず常置的なものとする。一般に静止しているエンティティは、通信 設備が移動しないと云う限りでは移動エンティティよりも容易に管理することが できる。斯様なワイヤレス中間ネットワークに対する特別な非制限的な例として セルラー無線ネットワークがある。このようなネットワークは既に電話通信での 用途、特に車載電話機での用法に広く見られている。さらに、このようなセルラ ー通信を１個以上の局を有する車内ネットワーク及びセルラーシステムの静止側 におけるネットワークとも組合せて使用することは、使用レベルを様々なレベル に有利に拡張することになる。 発明の概要 様々な有利なこととは次のようなことである。 ・ 接続指向及び無接続指向サービスの双方に対して任意の組合せの固定ネット ワークと移動ネットワークとの間を相互接続することができる。接続指向サービ スでは、先ず実際の情報転送を行なえるようにする前に２つの適用可能な局間に 接続リンクを設立する。無接続サービスでは、この接続リンクの設立を前もって 行なって、情報転送を直ちに着手する。これら双方のやり方には、それぞれの利 点があり、リンクの設立には幾らか費用がかかるが、一旦リンクを設立すれば総 体的な情報転送効率は高くなる。 ・ エンティティを個々に、グループ毎に、総体的に、又は地理的領域の根拠に 基いてアドレスすることができる。 ・ 転送情報に優先レベル、信頼度レベル、遅延要求のようなサービス品質（Ｑ ｏＳ）パラメータの如き標準的な特徴を組合せるか、又は個々に加えることがで きる。 ・ メッセージに「寿命情報」を含めて、繰返し放送されるアプリケーション及 び記憶して転送するメッセージアプリケーションに用いられるような、メッセー ジがもはや有効でないと見なされる場合に、こうしたメッセージを自動的に削除 することができる。 従って、本発明の目的は特に、ネットワークが異種のものであろうと、なかろ うと、別個のネットワーク間にてデータを首尾一貫した方法にて転送する冒頭に て述べた通信システムを提供することにある。ワイヤレスネットワークでの通信 量は、特に限られた転送能力でも比較的高コストになるので、制限すべきである と云う重大な制約がある。そこで、本発明は前記１個以上の各第１エンティティ 及び前記各第２エンティティが、前記中間ネットワークから切り離されているそ れぞれの他のネットワークを具え、前記各他のネットワークが、それぞれのゲー トウェイ装置によって前記中間ネットワークにインタフェースされ、前記各ゲー トウェイ装置が、メッセージヘッダーの解釈のもとでプロトコル変換を実行しな がらメッセージを転送するように構成され、前記プロトコル変換が、出所アドレ ス、地理的アドレス、優先レベル、信頼度レベル、遅延要求、満了時間及び繰返 し時間を含む１セットのヘッダー内容のうちの少なくとも１つの予定したサブセ ットをヘッダー内に維持するようにしたことを特徴とする通信システムにある。 第１エンティティは一般的なアプリケーションとし、様々なネットワークはいず れも種々のプロトコル層のうちの任意の層で構成上相違させることができるが、 本発明による通信システムでのデータ転送は首尾一貫した方法にて行われる。 本発明の通信システムは個々の宛先アドレス、グループの宛先アドレス及び汎 用宛先アドレスのうちの少なくとも１つに順応するようにするのが有利である。 有効な取決めは、アドレスを文字、数字又はその任意な組合せで構成し得ること にある。グループ（宛先）アドレスとは、複数のそれぞれの宛先アドレスに単一 アドレスを用いて到達し得るようにするアドレスを意味する。特定な例では、グ ループアドレスが全ての宛先を含むことができるようにする。汎用アドレス指定 によれば、共通アドレスを公式化することによって、アドレスの出所が宛先の物 理的なアドレスを知らなくても特定の宛先を示すようにする。これに対し、地理 的領域アドレスとは、メッセージの出所が実際の到達宛先のアイデンティティを 知らなくても適当な方法で示される中間ネットワークの特定領域に情報を分配す るようにするアドレスのことを意味する。 本発明のシステムは、１個以上の意図したターゲットエンティティと放送通信 リンクを設定するように構成される少なくとも１個の制御ゲートウェイを具える ようにするのが有利である。このようにすれば、予じめ特定したグループの一部 としてアドレスし得る任意の宛先人の存在及び受容性を確める必要がない。 本発明のシステムは、受信した要求の制御のもとで、該要求に関連して、１個 以上の意図したターゲットエンティティの無接続サービスを可能とするように構 成される少なくとも１個のゲートウェイ装置を具えるようにするのが有利である 。このような通信形態によれば、決まった場所のエンドユーザ間に固定の通信リ ンクがなくても全てのアドレス指定情報及びユーザデータを一緒に送ることがで きる。このようなタイプのリンクそのものは異なる環境、即ち中間ネットワーク を無視し、物理的リンクをデータ転送で同時に確立させる所謂Ｅ−メールに用い られている。しかし、本発明は宛先局の位置が極めてダイナミックに、しかも高 速に変化する環境でも、無接続サービスに対する要求を確実に送ることができる 。 本発明のシステムは、受信した要求の制御のもとで、該要求に関連して、１個 以上の意図したターゲットエンティティの接続指向サービスを可能とするように 構成される少なくとも１個のゲートウェイ装置を具えるようにするのが有利であ る。このような通信形態によれば、先ず２つのエンティティ間に物理的なリンク を設立してから、データを適当に転送する。特定の通信カテゴリにとっては、転 送効率又は他の観点からして、接続指向のサービスが特に有利であり、これを強 制的なものとすることができる。 本発明は上述したシステムに使用するゲートウェイ装置及び斯種のシステムに 使用する車内ローカルエリアネットワークに接続する斯様なゲートウェイ装置を 具えている乗物にも関するものである。他の様々な有利な点は請求の範囲に記載 した通りである。 図面の簡単な説明 図１は本発明によるシステムを適用する全体図である。 図２はネットワークアーキテクチャの全体図である。 図３は本発明の多層インタラクション線図である。 図４は模範的なヘッダーフォーマットである。 好適実施例の説明 図１は本発明による通信システムを適用する簡略化した全体図を示す。ライン １００は広域通信ネットワークを示したものである。ブロック１０２，１０４は 後に詳細に考察する所謂アプリケーション又はサービスである。ネットワーク１ ００はゲートウェイ装置１１８，１１９及びこれらの装置に関連するアンテナ１ ０６，１０８によってセルラー無線システムにインターフェースし、前記アンテ ナは送信電力の如き他の動作パラメータと相俟ってセルラー放送ネットワークの セルを規定する。セル間の分離をライン１１０で示してある。実際上、このセル 間の分離は分散させることができる。しかし本発明はセルラーネットワークでの 使用に限定されるものでなく、その理由は、斯様なセル間の分割は地理的領域に よると云うより若しろ周波数レンジによる如き他のレベルで行なうこともできる からである。アイテム１１２，１１４，１１６は自動車の如き移動体エンティテ ィであり、これらは各々内部ゲートウェイ（図示せず）を介して内部通信ネット ワークにインタフェースするアンテナを装備している。中間ゲートウェイを介し て結合される２つのネットワークは異種のものとし得るようにする必要があり、 即ちこれらのネットワークは全く異なるものとし、又完全に別個のものとするこ とができる。特に、ゲートウェイの片側のネットワークは反対側のネットワーク の知識を有する必要がない。特に、車内ネットワークはワイヤレスネットワーク に見られるように標準化する必要がない。実際の状況はもっとかなり複雑であり 、これは地理的領域が大きかったり、静止及び移動エンティティが多数あったり 、複数のネットワークがかなり広がったシーケンスでつらなったりするからであ る。 図２は本発明に使用するマルチ−ネットワーク アーキテクチャの全体図であ る。この図の左側は固定側の広域ネットワーク２６である。このネットワークに おける３つの局は、例えば、天気予報や、交通渋滞、進行先の道路工事、凍結路 面等を示す道路及び交通状態データの如き様々な種類の情報を乗物に伝える動作 をする交通センター２０、乗物からの緊急呼出しを受けて、警察又は消防車の如 き特定のサブカテゴリに知らせることのできる緊急センター２２及び特定の乗物 の有効な径路指定動作、集合動作及び他の特定な動作を制御するために、これら 特定の乗物にインタフェースする編隊センター２４である。これらの様々なアプ リケーションは適当なハードウェアにマップするが、これは本発明の範囲外であ るので詳述してない。同様なマッピングはゲートウェイ装置、右側のアプリケー ション及びトランシーバ装置にも適用する。ブロック３０はネットワーク２６に インタフェースする固定側のゲートウェイである。ブロック２８はアンテナ３２ に接続する固定側のトランシーバである。ネットワーク２６の例には広域ネット ワーク、イーサネット、ＰＳＴＮ及びＰＳＰＤＮがあり、このようなネットワー クそのものは本発明の要部ではない。図示のようなアンテナ３２，３４は、適切 に選定した周波数、放送レンジ及びアンテナ配分によって大きな陸上の領域を各 別の区画に有効に分けるセルラー無線ネットワークを支える。セルラー移動ネッ トワークは良く知られている。他の環境での中央ワイヤレスネットワークは、セ ルラー無線技法によるものではなくて、他の技法、特に赤外線伝送も適用できる ものである。ブロック３８はアンテナ３４にインタフェースする移動トランシー バである。ブロック３６は別々にアクセス可能な車内アプリケーション４２，４ ４，４６を有する車内ローカルエリアネットワーク４８にインタフェースする移 動ゲートウェイ装置である。乗物は、一般に順次リンクされて、種々の目的に用 いられるデータ要素のストリームを受取り、各データ要素は斯様な異なるアプリ ケーションを表わしたりする。 第１の斯様な模範的なアプリケーションは、乗物の実際の位置や、道路及び交 通状態や、実際に検知する乗物の移動量及び大形データベースからの地図データ に基づくようにして、運転者の指示のもとで意図した目的地の最適ルートを決定 するナビゲーションセンターである。 第２の斯様な模範的なアプリケーションは、乗物へ利用可能な駐車スペース及 び公共輸送情報の如き該当すると思われる乗物特有の情報や、乗物からの緊急呼 出しや、乗物の実際の位置及び様々な状況パラメータに依存する他の様々な情報 を伝えるものである。 第３の模範的なアプリケーションは、運転者に車両を特殊な状態（停止、低速 走行、巡行走行又は緊急事態への応答）にすべく知らせることのできる放送メッ セージ又はその運転者により表明された所定の望みを受信したりするものである 。車内ネットワークは、例えば本願人の出願に係る米国特許出願第０７／８６８ ，７４７号に対応する欧州特許出願第５１４，９７２号に記載されているように 既知のものである。 第１ネットワークと第２ネットワークとの間の接続は一般にルーター又はゲー トウェイ装置によって行なうことができる。ルーターはデータストリームを低レ ベルで指向し、ここでは例えば単一ネットワーク内のアドレスレンジが限られて いるから宛先をフォーマットし直すことができ、メッセージは次のルーター又は 局へと向けられるようにする。しかし、メッセージの他の殆どのパラメータはそ の様々なＯＳＩレベルで維持される。一方、ゲートウェイ装置は通常、第１プロ トコルで用いたフォーマットを第２プロトコルでの別の適当なフォーマットにマ ップするようなプロトコル変換をすることができる。例えば、プロトコルＸ．２ ５はＸ．１２１番とするが、ＩＥＥＥ８０２ＬＡＮには４８ビットの番号を付与 する。ゲートウェイ装置は伝送速度を変えて、データを新規の中継ネットワーク によって正確に伝送し得るようにすることもできる。 図３は多層のインタラクション線図、即ち本発明の多層化モデルを示す。高レ ベルにある２つのアプリケーションプロセス、つまり固定側における６２と、移 動側における６４はリンク６０にてアプリケーションデータをやり取りする。次 の下のレベルにはＯＳＩ規定による定めに従うアプリケーション層がある。ここ に、局６６内のアプリケーションプロセス６２は固定側のゲートウェイ装置７４ におけるゲートウェイアプリケーション層７６にリンク６９を介して変換するア プリケーション層６８を有している。本発明の中央部はそれぞれのアプリケーシ ョン層のレベルにおけるゲートウェイ装置に関するものである。各ゲートウェイ 装置は正確に云えば、インタフェースされるネットワークにおける操作局を構成 する。アプリケーション層７６はリンク８２を介して移動側のゲートウェイ装置 ８６におけるアプリケーション層８８に変換する。このアプリケーションはさら にリンク９７を介して移動アプリケーション９４におけるアプリケーション層９ ６に変換する。一般に、各下側の層は、その上の層によって与えられる情報にフ ォーマット化及び他の規定情報を加える。特に、ブロック７６，８８では本発明 の必須要素を実践する。適用可能であれば、これらの連続ブロックの数を両方向 に拡張することもできる。 次に低いレベルでは、それぞれのネットワークプロトコルの詳細事項を実践す る。最も左側のブロック７０は固定又は静止側のＷＡＮ（広域ネットワーク）プ ロトコル部分を包含している。このプロトコル部分のデータはリンク７２を介し てブロック７０のプロトコルに対応するプロトコルを包含するブロック７８に転 送される。ゲートウェイ装置７４はこのプロトコルをブロック８０における移動 ネットワーク層に変換する。ライン６０でのデータ転送時にはライン６９，７２ ，８２，８４，９７，９９でも当然データを転送する。ライン６９での転送時に は当然ライン７２でも転送する。ライン８２での転送時にはライン８４でも当然 転送する。特に、ライン８４はＧＳＭ、モビテックス又は周知の他のネットワー クの如き移動ネットワークを表すものとすることができる。ライン９７での転送 時にはライン９９での転送も当然行なう。ブロック９０はゲートウェイ装置７４ におけるブロック８０に対応するものである。次いでプロトコルはブロック９２ における車内ローカルエリアネットワークＬＡＮのプロトコルに変換される。こ のブロック９２はリンク９９を介してブロック９４の車内ＬＡＮ層９８と通信す る。 図４はメッセージ用の模範的なヘッダーフォーマットを示す。単純化のために 様々な部分のビット長は示してない。このヘッダー部の情報には２種類のカテゴ リがあり、その第１のカテゴリは一般に強制的（Ｍ）なものであり、第２のカテ ゴリは一般に随意的（Ｏ）なものである。特別な状況又は目的のために、実際に は或る特定のＯ−タイプの情報を強制的なものとすることもできることは勿論で ある。図４の表はこれに限定されるものではない。勿論、情報部分の順序を入れ 替えることはできるが、他のカテゴリの情報もヘッダーに同じように付け加える こともできる。図示の情報カテゴリによって起点の局又はアプリケーションがど のような通信を希望しているのかを明確且つ完全に確めることができる。ゲート ウェイ装置による変換では、図示のヘッダーフォーマットによって申し込まれた 最適な制御機能を保有するために、ヘッダーの該当する情報カテゴリが維持され るようにする。 図４の最初のライン１２０は様々な情報カテゴリ及びそれらの種類を示す。ヘ ッダー部の順序は一般に図示のライン順序とするが、所定の変更は可能である。 ライン１２２はヘッダーのスタートを示す。これはヘッダーの意味するレベルで の機能要素ではなく、次にゲートウェイがフォーマットし直すことを決めること ができる。同じことがヘッダーの終了を示すライン１４６についても云える。ラ イン１２４は照会し易くするための、メッセージのカテゴリ及び／又は名前を意 味する要素識別子である。ライン１２６は、例えば交通センター２０を識別し得 る出所アドレスである。ライン１２８は例えばアプリケーション４２を識別し得 る宛先アドレスである。なお、情報は反対方向にも、又双方向にも流すことがで きる。ライン１３０は特定の地理的形状を識別するような地理的アドレスを表す 。次の下位レベルではそれを変換して、１つ以上の放送セルを識別することがで きる。これらのセルのアドレスは予じめ特定したディレクトリから選定すること ができる。ライン１３２は放送、無接続、接続指向等のサービスを指示すること のできる接続要求の種類を示す。この情報が強制的なものである理由は、この情 報が通信系全体における様々な機能部をかなり制御するからである。ライン１３ ４は２ビットのレンジで規定し得るような優先レベルを示す。これは申し込まれ た有効なサービスを表すサービスの品質（ＱｏＳ）パラメータの第１部分である 。優先レベルが高い場合には、早く並んでいる低い優先順位のメッセージを追い 越すことができる。ライン１３６は信頼レベルを示し、これは様々なレベルとす ることができ、しかもこれによって実際の転送に関連するパラメータを決定する ことができる。低信頼度とは追加の保護手段を講じることなく単独伝送すること を意味し、これによると低い割合ではあるが、メッセージの伝送に失敗すること がある。平均的な信頼度とは、例えば３２ビットのチェックサムを追加して伝送 し、エラー検出時に繰返しメッセージを伝送することを意味し、これによると全 送信の失敗を１％以下に抑さえることができる。高信頼度とは、メッセージに冗 長性、異なるメッセージにおけるチェックサムと一緒に繰返し伝送する大形チェ ックサム及び他の機能を加える前向きのエラー補正を用いることを意味する。こ れにより失敗の割合を１％よりも遙かに低くすることができる。ライン１３８は 伝送に 許容できる最長遅延とすることができる。最大許容遅延に近付けると、優先度を 一時的に高めることができる。この遅延値は一般的な情報の場合には数分の範囲 内とすることができる。臨界的な状況では、遅延値を遙かに低い値とすることが でき、鉄道のようなものでの交通状況を知らせるのには０．０１〜０．１秒のよ うな範囲内の値とすることができる。ライン１４０は満了時間を表すものである 。この指示は、メッセージを繰返し送るも、その妥当性を或る特定時間後に見直 さなければならない天気予報のような場合に該当する。満了時間は或る特定の予 じめ定めたレパートリーの中から選定することができる。ライン１４２は、例え ば或る特別な危険な状況を２分毎に伝えなければならないような繰返し時間を示 すものであるが、この場合に他のアイテムを１０分毎に一度だけ伝送し得るよう にすることができる。ライン１４４は、例えばバイト単位でのユーザデータ長を 示す。メッセージそのものは一般にヘッダーに後続するが、これについての詳細 な説明は省いてある。 動作に当り、次のようなステップが行われる。先ず、編隊センター２４の如き 起点局が端末宛先識別を設定し、且つヘッダーにデータを付けたものを固定側の ゲートウェイ装置３０の方へと送る。次いでゲートウェイ装置３０が端末宛先を 識別子をその径路指定テーブルと照らし合わせてから、データを適当に必要なプ ロトコル変換をして移動ゲートウェイ装置へと送る。この移動ゲートウェイ装置 ３６は端末宛先を、このゲートウェイ装置の径路指定テーブルと照らし合わせて 、必要ならばプロトコルを変換する。 端末アドレスがグループアドレスである場合には、接続指向通信用の固定側の ゲートウェイ装置によって前記グループの各部へのリンクを設定する必要がある 。情報を或る所定の地理的領域内の全ての自動車に向ける場合には、固定側のゲ ートウェイ装置がその領域をカバーする全無線セルに情報を分配しなければなら ない。この場合の端末宛先は「全自動車」である。あてもなく走行している車両 が特定のユーティリティ（図２の左側の列）への接触を望む場合には、汎用アド レスを用いる。このことは、自動車がユーティリティそのもの名前又は番号（セ ル又は領域内における該当するようなもの）を知らなくて、単に一般的な番号又 は名前を用いることを意味する。この場合、固定側のゲートウェイ装置はアドレ ス 変換することによって、最も近い適当なユーティリティへの接続をする。ヘッダ ー内の宛先アドレスのカプセル化及びネットワークゲートウェイ内の径路指定テ ーブルの系統的使用によって情報を広範囲の別のネットワーク、場合によっては 異種のネットワークに分配することができる。様々な特別な情報によって大いに 融通性をもたせることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｑ 7/20 (72)発明者 ムルダー エドウィン ウェイナンド オランダ国 5611 ハーエル アインドー フェン プリンス ヘンドリクストラート 42−デー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ワイヤレスの中間ネットワークを介して１個以上の静止している第１エンテ ィティ及び多数の第２エンティティと一緒に使用する通信システムにおいて、 前記１個以上の各第１エンティティ及び前記各第２エンティティが、前記中間 ネットワークから切り離されているそれぞれの他のネットワークを具え、前記各 他のネットワークが、それぞれのゲートウェイ装置によって前記中間ネットワー クにインタフェースされ、前記各ゲートウェイ装置が、メッセージヘッダーの解 釈のもとでプロトコル変換を実行しながらメッセージを転送するように構成され 、前記プロトコル変換が、出所アドレス、地理的アドレス、優先レベル、信頼度 レベル、遅延要求、満了時間及び繰返し時間を含む１セットのヘッダー内容のう ちの少なくとも１つの予定したサブセットをヘッダー内に維持するようにしたこ とを特徴とする通信システム。 ２．前記第２エンティティにてマルチステーションネットワークを可能とし得る ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。 ３．前記メッセージヘッダーが、個々の宛先アドレス、グループの宛先アドレス 及び汎用宛先アドレスのうちの少なくとも１つのアドレスも含むことを特徴とす る請求項１又は２に記載の通信システム。 ４．１個以上の意図したターゲットエンティティと放送通信リンクを設定するよ うに構成される少なくとも１個の制御ゲートウェイも具えていることを特徴とす る請求項１，２又は３に記載の通信システム。 ５．受信した要求の制御のもとで、該要求に関連して、１個以上の意図したター ゲットエンティティの無接続サービスを可能とするように構成される少なくとも １個のゲートウェイ装置も具えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか 一項に記載の通信システム。 ６．受信した要求の制御のもとで、該要求に関連して、１個以上の意図したター ゲットエンティティの接続指向サービスを可能とするように構成される少なくと も１個のゲートウェイ装置も具えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれ か一項に記載の通信システム。 ７．請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステムに使用するゲートウェイ装置 であって、互いに異なる種類の２つ以上のネットワークを相互接続し、且つメッ セージヘッダーの解釈のもとでプロトコル変換しながらメッセージを転送するよ うに構成したゲートウェイ装置において、前記プロトコル変換が、出所アドレス 、地理的アドレス、優先レベル、信頼度レベル、遅延要求、満了時間及び繰返し 時間を含む１セットのヘッダー内容のうちの少なくとも１つの予定したサブセッ トをヘッダー内に維持するようにしたことを特徴とするゲートウェイ装置。 ８．ナビゲーションタスク、情報提供タスク、情報収集タスク及び車両制御タス クのうちの１つを実行すべく構成した少なくとも１個の局を有している車載ネッ トワークにインタフェースされる請求項７に記載のゲートウェイ装置を具えてい る車両。