JP4213344B2 - 移動体データ・サービス用のシステムおよび方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般的に、移動局と有線ネットワークとの間の通信用のシステムおよび方法に関し、詳細には、無線加入者と有線ネットワークとの間のデータ・パケットの送信用の改善されたシステムおよび方法に関し、更に詳細には、共通プロトコルを用いた異種の遠距離通信サービス間でのデータ送信用の改善されたシステムおよび方法に関する。
【０００２】
（本発明の背景）
１８９７年にグアエルモ・マルコーニが英国海峡を航行している船舶と連続した連絡を取るための無線の能力を立証して以来、過去の１世紀にわたる無線通信の革新は驚異的であった。マルコーニの発見以来、新たな有線並びに無線通信方法，サービスおよび規格が人々によって全世界的に採択されてきている。この革新は、特に過去十年の間に加速しており、この間、移動無線通信工業は驚異的な成長を果たしており、これは、携帯無線機器をより小さく、廉価に、より信頼性の高いものとしてきた多くの技術的進歩に後押しされている。移動体電話の指数関数的成長はこれからも同様に上昇を続け、この無線ネットワークは既存の有線ネットワークと相互に影響し合い、最終的にはそれらに追いつくであろう。
【０００３】
一般的に公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）と呼ばれる従来の有線システムは、米国で使用されたアドバンスト・モービル・ホーン・サービス（ＡＭＰＳ）のような初期の無線システムと同様に、メッセージ発信元と宛先との間に固定通信経路を設けている。この固定回路交換技術は、システム資源すなわち基地局と移動端末との間の無線チャンネルの専用接続または割当てと、関連する移動体通信交換局とＰＳＴＮとの間の専用電話回線とを呼の全期間中に確立する。そのような専用接続は一般的に比較的長時間続く音声データの連続ストリームの送信を含む音声通信を維持するためには有用であるが、回路交換はデータ通信、特に無線データ通信に対して非常に効率的であるというわけではない。なぜならば、短いバースト・データ送信はしばしば無効の長い期間が続き、その結果、資源を浪費することになるからである。
【０００４】
コンピュータ，ファクシミリ，電子メール（ｅメール），短メッセージおよび他のサービスの急増に伴って、特にパケット形式でのデータ伝送はますます広く行われている。有線データ伝送用のより効率的なネットワーク構造を提供する努力において、統合ディジタル通信網（ＩＳＤＮ）がＰＳＴＮを補うために開発され、ネットワーク・ノードとエンド・ユーザとの間の改善されたデータ・サービスを提供する。
【０００５】
無線技術分野では、米国セルラ業界は、１９９３年に、ＡＭＰＳのような従来の音声専用セルラシステムと共存するセルラ・ディジタル・パケット・データ（ＣＤＰＤ）規格を開発した。ＣＤＰＤは、既存のセルラ・インフラをカバーしており、空いているセルラ音声チャンネル上の不使用の空時間を利用してデータ・パケットを送信する。
【０００６】
ＣＤＰＤと、移動通信用欧州グローバル・システム（ＧＳＭ）用の汎用パケット無線システム（ＧＲＰＳ）のような同様のシステムとは、不足がちな無線とアクセス・ネットワーク移送資源との最適化を試みているが、これらのシステムは、独立に動作し、パケット・データ接続を確立し開放するための独自の機能およびプロトコルと基礎システムにない機能およびプロトコルとを含むことを理解すべきである。
【０００７】
上記の議論から、多数の異なる現在使用されているか使用することを提案されているデータ通信システムおよびプロトコルが存在することが明らかであり、それぞれが例えば音声，回路交換データ，パケット・データなどの異なる特性に関してサービスを管理する。必要とされていることは、特に無線領域で種々の型式の情報を取り扱うための統一された機構である。
【０００８】
ＩＳＤＮ通信の帯域幅を実質的に拡大している有線分野における１つのそのような機構は広帯域ＩＳＤＮ（Ｂ−ＩＳＤＮ）であり、これは、数ギガｂｐｓのパケット交換速度を可能とする非同期転送モード（ＡＴＭ）技術に基づいている。ＡＴＭは、特に単一物理チャンネルで音声ユーザおよびパケット・データ・ユーザの両方を取り扱うように設計されたパケット交換およびマルチプレクス技術である。ＡＴＭは、伝送の順序を保ちながら２つの終端点の間で固定長のデータ・パケットの双方向伝送を支援する。より重要なことは、Ｂ−ＩＳＤＮ呼制御およびＡＴＭ技術を使用して、異なる特性を有する異種のサービスが統一された方法で取り扱われることである。Ｂ−ＩＳＤＮのベアラ（ｂｅａｒｅｒ）・サービス特性の例として、すべてのベアラは、すべてＩＴＵ−Ｔ勧告Ｑ．２９３１に見られる帯域幅，遅延，遅延変動，セル損失比などのような１組のパラメータによって特徴づけられている。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、無線環境において異なる特性を有する異種のサービスを統一的に取り扱うための改善されたシステムおよび方法を提供することにある。
【００１０】
（発明の要約）
本発明は、種々の規格の下で動作している種々の遠距離通信サービスの間での無線データ送信用の改善されたシステムおよび方法に向けられている。このシステムおよび方法は、移動体接続に際して従来の呼制御をサービス特定呼制御および無線特定呼制御に分離し、通信に際して統一性を与える汎用呼制御機構を提供し、物理および仮想チャンネル接続を取り扱うための別々の接続制御機構を可能とすることによって動作する。
【００１１】
本発明およびその範囲のより完全な理解は、以下に簡単に説明されている添付図，本発明の今回提案された実施の形態の次の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から得られる。
【００１２】
（今回提案された実施の形態の詳細な説明）
本発明は、本発明の提案された実施の形態が示されている添付図を参照して以下により完全に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形式で実現され、ここに示された実施の形態に制限されるものではなく、むしろ、これらの実施の形態は、この開示が完璧で完全となり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えることを意図している。
【００１３】
図１を参照すると、本発明によるシステムの構成部品および構造を図示するブロック図が示されている。図示されているように、移動局（ＭＳ）１０はローカル移動サービス交換局（ＭＳＣ）１２と無線通信を行う。当業者によって理解されるように、ＭＳ１０は基地局（不図示）を介してＭＳＣ１２と通信することが理解されるべきである。
【００１４】
ＭＳＣ１２は、続いて、適切なインタフェースを介して他のネットワークに接続される。このネットワークがＡＴＭ基準Ｂ−ＩＳＤＮ１４ネットワークである場合には、このインタフェースは、好適には、基準制定組織によって定められたＢ−ＩＳＤＮ ＮＮＩ（ネットワーク・ノード・インタフェース）仕様を満たす。このＡＴＭ基準Ｂ−ＩＳＤＮネットワークは、これに接続された多数のＡＴＭ端末局を有する。これらのＡＴＭ端末局は、例えば、他のネットワークへのゲートウェイであり、一般的には、サービス・ノード１６とここでは呼ばれる。例えば、図１のサービス・ノード１６は送信制御プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）ネットワーク（不図示）とＡＴＭネットワーク１４との間のゲートウェイとして動作することができる。
【００１５】
図１のＭＳ１０を参照すると、ＭＳ１０内の機能は、少なくとも２つの独立した別個の制御エンティティーに分割される。第１に、参照識別子（ＳＣＣ_MS）でここに示されている移動電話機内のサービス呼制御エンティティーは、Ｂ−ＩＳＤＮ端末で見られるような標準呼制御機能を実現する。第２に、移動電話機の無線ネットワーク特定呼制御（ＷＣＣ_MS）は、無線接続技術に依存する、例えばサービス折衝などのような必要な無線接続呼制御機能を実現する。換言すると、ＭＳ１０の呼制御（ＣＣ）は、標準呼制御プロトコルおよび機能を使用する高レベル命令エンティティー（ＳＣＣ_MS）と、ＭＳ１０で使用されている特定の無線接続技術および特性、例えばＧＳＭ，ＣＤＰＤなどで高レベル命令を実施することができる低レベル・アプリケーション特定命令エンティティー（ＷＣＣ_MS）とに分割される。
【００１６】
ＭＳ１０と同様に、本発明に従うＭＳＣ１２内の制御も、先に述べた標準呼制御機能、例えばＢ−ＩＳＤＮを実現するＳＣＣ_MSCと、先に述べた技術依存無線接続呼制御機能を実現するＷＣＣ_MSCとに分割される。ＭＳＣ１２は、利用可能な特定の無線資源および接続ネットワーク伝送資源を処理する無線ネットワーク資源処理器（ＷＮＲＨ）も含む。ＭＳＣ１２は、以下により詳細に説明するように、固定または制御交換ネットワークの少なくとも１つのサービス・ノードに向けられた呼制御機能を処理する固定側呼制御（ＦＣＣ）をさらに含む。
【００１７】
ＭＳ１０およびＭＳＣ１２の各々の各ＳＣＣおよびＷＣＣの対は動作時に組み合わされて従来の移動システム呼制御をそれぞれ構成することが当業者によって理解されるべきである。
【００１８】
図１に示すように、ＳＣＣ_MSはＳＣＣ_MSCに接続し、ＷＣＣ_MSはＷＣＣ_MSCに接続する。しかしながら、ＳＣＣ_MSCおよびＷＣＣ_MSCが接続するＭＳＣ１２とは異なり、ＭＳ１０では、ＳＣＣ_MSとＷＣＣ_MSとの間に直接接続または関係は存在しない。ＭＳＣが接続するネットワークで見られるのと同様な呼制御機能をＦＣＣが実現することが理解されるべきである。ＭＳＣ１２が数種類のネットワーク、例えばＢ−ＩＳＤＮおよびＮ−ＩＳＤＮに接続する場合には、ＭＳＣ１２は両方のネットワークの呼制御機能と相互作用することができるＦＣＣ機能を装備しなければならない。すなわち、ＭＳＣ１２には、両方のネットワーク用のＦＣＣがなければならない。
【００１９】
移動体ネットワークによって提供されるベアラ・サービスを実現するインターワーキング機能（ＩＷＦ）モジュールもＭＳＣ１２が含むことが理解されるべきである。図２を参照すると、先に述べたＭＳＣ１２内のＩＷＦが示されており、これはＭＳ１０からＳＮ１６への端末間ベアラ接続を提供する。しかしながら、ＭＳ１０とＭＳＣ１２のＩＷＦとの間の無線ベアラ接続はＷＣＣプロトコルによって制御されることが理解されるべきである。また、図１は、ＭＳ１０とサービス・ノード１６との間の通信において使用される制御平面エンティティーを図示しているが、図２は、それらの間のユーザ平面ベアラ接続を図示している。インター・ワーキング機能は、ユーザ・データを無線インタフェース上で使用されるフォーマットから標準固定ネットワークで使用されるフォーマットに変換する。各コア・ネットワークに対して別々のインター・ワーキング機能が存在する。ＦＣＣおよび固定ネットワーク呼制御エンティティーは、固定ネットワーク・ベアラ接続をセットアップするとともに制御する。無線ベアラ接続と固定ネットワーク接続との連結からなる端末間ベアラ接続は、続いて、ＳＣＣプロトコルによって制御されるとともにセットアップされる。
【００２０】
再び図１を参照して、システムの動作を説明する。予備事項として、必要なランダム接続手順およびシグナリング・チャンネル割当てが最初に実行されることが理解されるべきである。
【００２１】
ＭＳ１０からの呼が開始されたのち、ＳＣＣ_MSは従来の高レベル・セットアップ・メッセージをＭＳＣ１２のＳＣＣ_MSCに転送する。好適には、送信されたセットアップ・メッセージは、例えば基本呼／接続制御用の標準Ｂ−ＩＳＤＮユーザ・ネットワーク・インタフェース（ＵＮＩ）・レイヤ３仕様すなわちＩＴＵ−Ｔ勧告Ｑ．２９３１を用いる既知のプロトコルに従う。
【００２２】
受信すると、ＳＣＣ_MSCはセットアップ・メッセージの情報要素を調べる。続いて、要求されたベアラ・サービスに関連するパラメータがＷＣＣ_MSCに転送される。これらの無線インタフェース接続パラメータは、例えば、帯域幅に関するパラメータ，遅延および遅延変動によるサービスの品質などを含む。オプション情報要素または他の変更が先に述べた標準Ｑ．２９３１メッセージ・プロトコルに対して行われてＱ．２９３１プロトコルを無線環境により良く適合させることができることが理解されるべきである。
【００２３】
受信すると、ＷＣＣ_MSCは、ＳＣＣ_MSCによって転送されたメッセージ・パラメータを調べ、そのメッセージ・パラメータを翻訳して、送信に使用される特定の無線接続技術特性に従う。もちろん、図２に図示された先に説明したＩＷＦモジュールを使用するＷＣＣ_MSC内の先に述べた翻訳処理工程は、異なる遠距離通信システム、例えばＧＳＭおよび広帯域符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）用に異なるパラメータおよび接続の両方を生成することが理解されるべきである。ＷＮＲＨとの通信は、先に述べたＷＣＣ_MSCパラメータによって決定され、これによって資源がＷＮＲＨから要求される。ロケーションすなわち対象としているＭＳ１０のセルおよびセクタは、共通シグナリング・チャンネル上の通常の移動体管理トランザクションを介してＷＮＲＨに知られる。
【００２４】
ＷＣＣ_MSCによって転送された前述したパラメータに基づいて、ＷＮＲＨは、（ＭＳ１０の）特定セルへの新たなユーザ・データ接続が可能であるか否かを判定し、許諾または拒絶信号をＷＣＣ_MSCに転送する。データ接続が行われて通信が受け入れられると、ＷＣＣ_MSCは、その接続に必要な資源を予約するようにＷＮＲＨに要求する。ＷＮＲＨは必要な資源を自身で割り当ててもよいことが理解されるべきである。
【００２５】
接続が受け入れられると、ＷＣＣ_MSCは、要求された１つまたは複数のベアラをセットアップするために必要な無線接続技術依存パラメータを含むセットアップ・メッセージをＷＣＣ_MSに送る。セットアップ要求は、例えば移動局内での資源不足（すなわち、ＭＳ１０が要求されたベアラを処理できない場合）に基づいて、ＷＣＣ_MSに対して拒絶されることもできる。しかしながら、接続が受け入れ可能である場合には、ＷＣＣ_MSは、アクノリッジ信号をＷＣＣ_MSCに送る。前述したアクノリッジ信号を受信すると、ＷＣＣ_MSCはアクノリッジ信号をＭＳＣ１２のＳＣＣ_MSCに送る。
【００２６】
ＳＣＣ_MSCは、まずＷＣＣ_MSCと接触して前述したサービス・パラメータを送るが、メッセージをＦＣＣに送ることが理解されるべきである。ＳＣＣ_MSCからのＦＣＣメッセージのパラメータは、好適には、ＳＣＣ_MSからの元のセットアップ要求のパラメータのサブセットであり、ここで、要求された接続は、参照番号１４で図１に図示されているもののようなＡＴＭネットワークに対してである。しかしながら、ＳＣＣ_MS−ＳＣＣ_MSCメッセージ交換のパラメータは端末間サービスを記述しており、ＡＴＭネットワークではこれらのパラメータは好適には同じであることも理解されるべきである。しかしながら、Ｎ−ＩＳＤＮネットワークの場合には、パラメータ翻訳がなされなければならない。
【００２７】
ＦＣＣは、前述したＦＣＣメッセージ・パラメータを受け取ると、１つのメッセージを前述したＡＴＭネットワーク１４へ送り、元のセットアップ要求のＳＣＣ_MSによって示された特定のサービス・ノード１６における呼制御機能と接続する。ＦＣＣはまた、ＭＳＣ１２とＡＴＭネットワーク１４との間の接続用の資源、すなわち、その間のインタフェースが先に説明したようにネットワーク・ノード・インタフェース型式である交換端末を予約する。
【００２８】
特定のサービス・ノード１６への資源が予約されたとのメッセージをＦＣＣがＡＴＭネットワーク１４から受信したのち、ＦＣＣはその趣旨でメッセージをＳＣＣ_MSCに送り、ＳＣＣ_MSCは、続いて、接続のもう一方の端末が呼び出されていることをＳＣＣ_MSに通知する。ＦＣＣが接続メッセージをＡＴＭネットワーク１４から受信すると、ＳＣＣ_MSCは接続メッセージをＳＣＣ_MSへ送る。ＳＣＣ_MSは、接続メッセージを受信すると、アクノリッジ・メッセージをＳＣＣ_MSCへ返送する。これはＭＳ１０から移動体ネットワークの特定のサービス・ノード１６への通し接続を行う。前述した通し接続はＩＷＦからＭＳ１０への種々の装置を経由した接続を含むことが理解されるべきである。続いて、ＳＣＣ_MSCは、特定のサービス・ノード１６への通し接続を終了するＡＴＭネットワーク１４に接続アクノリッジ・メッセージを送るようにＦＣＣに指令する。
【００２９】
前述した方法で仮想チャンネルが生成されて、移動体加入者を有線または無線ユーザに接続する。呼および接続をセットアップする手順は、同じであり、使用された特定のサービスとは無縁である。すなわち、同じ呼制御機能エンティティーおよびシグナリング・プロトコルが使用され、無線および接続ネットワーク転送資源の使用に統一的に提供する。説明したように、本発明のシステムおよび方法は、好適には、移動体接続用のＢ−ＩＳＤＮに類似の機構を提供する。例えば、送信制御プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）・ネットワークへのパケット・データ接続の場合には、対象としている公衆地上移動電話網（ＰＬＭＮ）呼制御、例えばＧＳＭ，ＡＭＰＳなどは、ＭＳ１０とＢ−ＩＳＤＮ内のようなＴＣＰ／ＩＰネットワークに接続されたＡＴＭネットワーク１４との間の仮想接続をセットアップする責任がある。しかしながら、この仮想チャンネルのセットアップは、ＰＬＭＮ内部の送信資源を永久に予約することはない。代わりに、これらの資源は必要な時にだけ予約されて使用され、それによって、不足勝ちな資源を最適化する。ＰＬＭＮ内部の実際のベアラ制御はＷＣＣ機能の責任であることが理解されるべきである。
【００３０】
Ｂ−ＩＳＤＮに類似の呼制御手順の導入と移動体接続における呼および接続制御の分離とは、パケット・データ・サービスを含むすべてのサービスの呼制御手順の統合を可能とし、汎用の呼制御機構とすべてのサービスに対する空気インタフェースを介した呼制御メッセージ交換の統一を生成する。接続制御は、仮想接続を介してＰＬＭＮ内部で個別に処理される。
【００３１】
ＡＴＭ基準ＰＬＭＮとインターネットとの間のゲートウェイへの仮想接続の生成に向けられた本発明の一実施の形態が、例えばインターネット・プロトコル（ＩＰ）・データグラムをＭＳ１０とインターネット・ゲートウェイとの間で伝送するためのＩＥＴＦ ＲＦＣ１７５５（ＡＴＭ上のインターネット・プロトコル用のＡＴＭシグナリング支援）の使用に関連して説明されたが、他の実施の形態も本発明の範囲内であると考えられるべきである。例えば、ＭＳＣ１２（または、ＰＬＭＮ）が接続するネットワークが、ＡＴＭ基準のＢ−ＩＳＤＮネットワークではなく、代わりにＮ−ＩＳＤＮネットワークまたは他の同様のネットワークであるかもしれない。
【００３２】
先の説明は本発明を実現するための１つの好適な実施の形態であり、本発明の範囲はこの説明に制約される必要はない。代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に定義されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のシステムおよび方法の構成部品構成の図式的図であり、従来の呼制御をサービス特定呼制御と無線特定呼制御とに分離するための制御平面エンティティーを図示する。
【図２】 図１の構成部品間のユーザ平面ベアラ接続器の図式図である。

Claims (17)

1. 移動体加入者端末をサービス・ノードに接続するための遠距離通信システムであって、
   前記移動体加入者端末と無線通信を行い、前記サービス・ノードと有線通信を行う移動体サービス・センタと、
   該移動体サービス・センタと前記移動体加入者端末との両方にあり、それらの間の前記無線通信を調整する無線呼制御手段と、
   前記移動体サービス・センタと前記移動体加入者端末との両方にあり、前記サービス・ノードとの有線通信を調整するサービス呼制御手段であって、前記移動体サービス・センタ内の前記サービス呼制御手段がその中で前記無線呼制御手段に接続され、前記移動体加入者端末内の前記サービス呼制御手段が前記無線呼制御手段から切り離されている、サービス呼制御手段と、
   を具備する、遠距離通信システム。
2. 前記移動体サービス・センタ内にあって、前記無線呼制御手段と前記サービス呼制御手段とによって使用される資源を調整する無線ネットワーク資源処理手段をさらに具備する、請求項１記載の遠距離通信システム。
3. 前記無線ネットワーク資源処理手段が、前記無線および有線通信が受け入れられる場合に、前記資源を割り当てる、請求項２記載の遠距離通信システム。
4. 前記無線ネットワーク資源処理手段が、前記無線または有線通信が拒絶される場合に、前記資源の割当てを拒絶する、請求項２記載の遠距離通信システム。
5. 前記移動体サービス・センタ内にあり、その中で前記サービス呼制御手段に接続された、前記サービス・ノードとの前記有線通信を調整する固定側呼制御手段をさらに具備する、請求項１記載の遠距離通信システム。
6. 前記固定側呼制御手段が、前記有線通信がそこに装着されている多数の遠距離通信ネットワークの指定された１つに従うように調整する、請求項５記載の遠距離通信システム。
7. 前記移動体サービス・センタ内にあって、前記移動体加入者端末からの無線通信を所与の有線通信モードに変換するインターワーキング機能手段をさらに具備する、請求項１記載の遠距離通信システム。
8. 前記インターワーキング機能手段が、前記変換を多数の有線通信モードの所与の１つに従うように調整する、請求項７記載の遠距離通信システム。
9. 前記移動体サービス・センタを前記サービス・モードに接続する非同期転送モード手段をさらに具備する、請求項１記載の遠距離通信システム。
10. 前記非同期転送モード手段が広帯域統合サービス・ディジタル・ネットワークである、請求項９記載の遠距離通信システム。
11. 前記サービス・ノードが他の遠距離通信システムへのゲートウェイである、請求項１記載の遠距離通信システム。
12. 前記サービス・ノードが伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル・ネットワーク間のゲートウェイである、請求項１１記載の遠距離通信システム。
13. サービス・ノードと有線通信を行う移動体サービス・センタ（ＭＳＣ）と通信を行う移動体加入者端末を有する遠距離通信システムで、前記移動体加入者端末（ＭＴ）を前記サービス・ノードに接続する方法であって、
    前記移動体加入者端末内のＭＳＣサービス呼制御装置内で、前記移動体加入者端末内のＭＴサービス呼制御装置から前記サービス・ノードへの呼セットアップ要求を受信するステップであって、前記呼セットアップ要求がインタフェース接続パラメータを含む、ステップと、
    前記ＭＳＣサービス呼制御装置から、前記呼セットアップ要求の前記インタフェース接続パラメータを前記移動体サービス・センタ内のＭＳＣ無線呼制御装置に送るステップと、
    前記移動体加入者端末と前記サービス・ノードとの間の資源リンクを確立するステップと、
    前記資源リンクが確立されると、前記ＭＳＣ無線呼制御装置から前記移動体加入者端末内のＭＴ無線呼制御装置に前記呼セットアップ要求への呼セットアップ要求応答を送り、それによって、前記移動体加入者端末と前記サービス・ノードとの間の通信リンクを確立するステップと、
    を具備する、方法。
14. 前記受信するステップで、前記呼セットアップ要求がＩＳＤＮプロトコルに従う高レベル・メッセージである、請求項１３記載の方法。
15. 前記資源リンクを確立するステップで、前記ＭＳＣ無線呼制御装置に接続された資源処理装置が前記資源リンクを確立する、請求項１３記載の方法。
16. 前記資源処理装置が、前記インタフェース接続パラメータを前記資源リンクに関連する複数の無線接続パラメータに変換する、請求項１５記載の方法。
17. 前記呼セットアップ要求を受信するステップの後に、ＭＳＣサービス呼制御装置が複数のサービス・パラメータを固定側呼制御装置に送り、前記固定側呼制御装置が前記資源リンクを確立する、請求項１３記載の方法。

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