JP4488320B2 - セルラ網用のインターネット・アクセス - Google Patents
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Description
発明の技術分野
本発明は、一般に電気通信分野に関し、特にインターネットを介して通信する移動無線電話利用者用の方法及び装置に関する。
関連技術の説明
今日のセルラ網は、公衆交換電話網(PSTN)及び総合ディジタル通信網(ISDN)の両者と相互接続し、かつ相互利用するように設計されている。これらの網に共通する特徴は、比較的に狭帯域幅のトラヒックを取り扱う回線交換網であるということにある。
これに対して、急速に成長する「IP網」即ち「インターネット」は、回線交換網よりはるかに広い帯域のトラヒック通信端末を取り扱うパケット交換網である。従って、最も一般的なワイヤ接続通信端末は、はるかに広いインターネットの帯域幅を完全に使用することができる。しかしながら、インターネットと通信するように複数のワイヤレス(例えば、セルラ)無線端末を使用することによる問題は、これらのワイヤレス端末がそれぞれの無線エア・インターフェースにより帯域幅が制限されることである。これらのシステムがワイヤレス無線端末によりアクセスされるのであれば、同じような問題が非同期転送モード(ATM)又は広帯域ISDN通信システムに関しても存在する。従って、将来のワイヤレス無線端末をパケット交換網(又は他の広帯域網)に使用してワイヤレス接続端末により取り扱われているものに匹敵した広帯域トラヒックを取り扱うことができるように、通常のワイヤレス無線端末の帯域幅制限を克服する必要がある。
本来、セルラ無線網用に発表されたエア・インターフェース標準は、特殊な符号化技術を使用することに基づいて開発された。これらの符号化技術は、無線エア・インターフェースを経由してビット効果的な双方向音声トラヒックの送信を可能にするように最適化されていた。従って、セルラ網用のエア・インターフェース標準は、無線エア・インターフェースを経由して比較的低速度のデータを送信できるように変更された。現在、更にこれらの標準は、これらの形式の送信用に最適化された符号化により、パケット・データのアップリンク送信及びダウンリンク送信の両方を可能にしている。このようなパケット・データ標準例としては、移動通信用グローバル・システム(Global System for Mobile Communications:GSM)に対する汎用パケット無線サービス(General Packet Radio Service:GPRS)無線インターフェースがあり、これは、欧州電気通信標準協会(European Telecommunication Standards Institute:ETSI)により発行されたGSM仕様04.60に説明されている。
多くの電気通信網アプリケーションに関する帯域幅の必要条件は、明らかに、非対称的である。換言すれば、(例えば無線環境におけるダウンリンクを介して)端末に転送されている情報は、典型的には、端末から(例えば無線アップリンクを介して)転送される情報よりも多くの帯域幅を必要とする。このような非対称アプリケーション例としては、いわゆる「ビデオ・オン・デマンド(VCD)」アプリケーションがあり、ビデオの要求を発生する(ダウンリンクを経由して送出される)ために使用されるデータ量が返事として(ダウンリンクを経由して)送出される多量のビデオ・データに比較して相対的に少ない。従って、これら非対称アプリケーションを最適化するために、ディジタル・ビデオ放送(DVB)及びディジタル・オーディオ放送(DAB)のようなサービス用のエア・インターフェース・プロトコルが標準化されているので、これらのサービスを提供することができる。
現在の最先端技術を要約すると、現存するか、又は考案された多数の無線インターフェース標準(例えば、GSM、DAB/DVB等)がある。更に、符号情報を特定のエア・インターフェース(例えば、GSMにおける音声符号化、又はGPRSにおけるパケット・データ・処理)を経由して送信するために使用される多数の方法がある。従って、将来、これら異なる標準及び符号化技術に対する帯域幅必要条件の全てを考慮し、かつ効果的に最適化する必要がある。
これに対して、厳密なインターネット環境では、このようなエア・インターフェース帯域幅の問題がないので、どのようにしで情報がパケット交換網を経由して送信されるべきかを定めるために、必要とする唯一のプロトコル(例えば、IP網標準)があるだけである。しかしながら、無線リンクを経由して広帯域トラヒックを送信する際に遭遇する困難、及び関連する異なる音声符号化技術のために、ワイヤレス無線端末によりパケット交換、地上ベース網(例えば、インターネット)をアクセスしようとする際に、他の重要な問題が発生する。
例えば、前述のように、(例えば、インターネットからの)広帯域トラヒックをダウンリンク無線エア・インターフェースを経由してワイヤレス無線端末へ送信するときに、このような1つの問題に遭遇する。ある種の無線エア・インターフェースは、GSM及びDABシステムに使用されたもののように、パケット交換地上ベース網に使用される典型的なアプリケーションのために必要な所要ダウンリンク帯域幅を提供することができる。しかしながら、残っている問題は、関連する異なる複数のインターフェースを組み合わせるために利用できる方法がないということである。
セルラ移動無線網において、加入者は無線端末として「ラップトップ(laptop)」パーソナル・コンピュータ(PC)を使用することにより、インターネットを介して「ワールド・ワイド・ウエブ(World−Wide Web:WWW)を「サーフィンする(surf)」ことができる。加入者の検索命令は、セルラ網の無線エア・インターフェースを介してアップリンクを経由して移動体通信交換局(MSC)へ容易に転送することができる。次いで、検索命令は、適当なIP標準プロトコルに従ってインターネットを経由してインターネット接続のサーバを介して転送される。しかしながら、これに対して、ダウンリンクを経由してもっと多量の情報を転送するプロセス、従って、通常のセルラ網における無線リンクを経由してそのような多量の情報を送信するプロセスは、はるかに高い典型的な無線接続端末のスループットに比較して、余りに遅く、従って加入者にとって受け入れられない。
第2の問題は、音声情報をワイヤレス無線端末からインターネットに転送する時に発生する。音声情報を無線エア・インターフェースを経由して送信することは、セルラ交換接続を使用することにより最もうまく達成される。このような接続の1例は、GSMにおけるトラヒック・チャネル(Traffic Channel:TCH)である。他方、低速度データを無線エア・インターフェースを経由して送信することは、セルラ・パケット交換接続を使用することにより最もうまく達成される。このような接続の1例は、GPRSにおけるパケット・データ・トラヒック・チャネル(Packet Data Traffic Channel:PDTCH)である。このように通常は、特定の符号化によりエア・ウェーブを経由して異なる無線チャネルを介して音声及びデータを送信するのが好ましいと同時に、対応する音声及びデータ情報は、単一のパケット・データ接続を使用してインターネットを経由して転送される。従って、音声及び低速度データを転送するインターネットについてのアプリケーションに関して特に問題はないように見える。それでも、パケット交換網とセルラ無線網との間で音声及び低速度データを符号変換して転送するために使用される適当なチャネル及び手順を選択する処理に関係する問題が依然として存在する。
発明の概要
従って、本発明の目的は、これらの問題を解決するために、インターネットのようなパケット交換固定網に対してアクセスする移動無線端末を提供することにある。
本発明の他の目的は、パケット交換固定網から無線エア・インターフェースを経由してワイヤレス無線端末へ広帯域トラヒックを経路設定できるようにさせることにある。
本発明の更に他の目的は、ダウンリンク送信無線エア・インターフェースを経由して移動無線端末へ音声、低速度データ又は高速度データを経路設定する機能を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、移動無線端末が地上ベースパケット交換網、移動パケット交換網又は移動回線交換網のうちのいずれか1つと無線リンクを経由して通信できるようにすることにある。
本発明によれば、インターネットのようなパケット交換固定網から複数のパケットを受信して解析し、かつ受信した情報の形式(例えば、音声、低速度データ又は高速度WWWデータ)に従って、その情報を適当な無線エア・インターフェースを経由して移動無線端末に経路設定する、移動無線網に使用する方法及びシステムにより、以上の目的及びその他の目的が達成される。例えば、音声情報は、通常の回線交換移動無線リンク(例えば、GSMトラヒック・チャネル)を経由して移動無線端末へ経路設定されてもよく、低速度データは、パケット交換移動無線リンク(例えば、GPRSトラヒック・チャネル)を経由して経路設定されてもよく、また高速度データは、広帯域放送無線リンク(例えば、ディジタル・オーディオ放送網無線リンク)を経由して経路設定されてもよい。本発明の結果として、現在、移動無線端末はインターネットに対する完全なアクセスを享受すること、従ってインターネットを経由して他の端末と効果的に通信することができる。
【図面の簡単な説明】
本発明の方法及び装置のより完全な理解は、以下の詳細な説明を添付図面に関連させて参照することにより、得られる。
図1は本発明の好ましい一実施例を実施するために使用可能とされる例示的なステムを示すブロック図である。
図2は、本発明の好ましい実施例により、どのようにしてシステム(例えば、図1に示すもの)がパケット交換網とワイヤレス無線端末との間で情報を転送できるのかを示す例示的な1方法のフロー・チャートである。
図面の詳細な説明
本発明の好ましい実施例は、図面のうちの図1〜図2を参照することにより最も良く理解され、種々の図面において同一及び対応する部分に対して同一番号が使用されている。
図1は本発明の好ましい実施例を実施するために使用可能とされる例示的な1システムを示すブロック図である。この実施例のために、システム10はパケット交換網101(例えば、インターネット)を含む。WWWサーバ102及びワイヤ接続端末103(例えば、パーソナル・コンピュータ)は、双方向通信のためにそれぞれライン111及び112によりパケット交換網101に接続されている。また、システム10は、移動通信網(例えば、GSMのようなセルラ無線網)を含み、この移動無線網は、更に、MSC104、基地局サブシステム(BSS)105、及びワイヤレス無線端末106を含む。
無線端末106は、双方向通信のために第1の無線リンク(例えば、セルラ・エア・インターフェース)を介してBSS105に接続されている。好ましくは、この無線端末は、セルラ制御及びトランシーバ補助部(サブセクション)109(例えば、GSM)及びディジタル・オーディオ放送(DAB)受信機補助部107を含む。これによって、無線端末は、セルラ・トランシーバによる低速度データ(例えば、GSM用の10〜100kbps)、及びDAB受信機による高速度データ(例えば、DAB用の最大約1.5Mbps)の両方を受信することができる。
MSC104は、DAB網100に接続されている。MSC104からの情報は接続125を介してDAB網100に供給され、それはこの情報を第2の無線インターフェース115を介して無線端末106に放送する。無線端末106の(DAB)受信部107は、DAB網100から放送された情報を検出して処理する。無線端末106は、更に、例えばデータを入力又は表示するキーボード/ディスプレイのような入出力(I/O)インターフェース108、及び音声情報を入力又は出力する音声I/O部を含む。更に、無線端末106は、制御及びトランシーバ部109を含み、これは、この無線端末のセルラ・エア・インターフェース(例えば、GSM)機能を連続的に制御するが、しかし更に、コマンドにより、切り換えてこの無線端末のDAB網エア・インターフェース機能を制御することもできる。
MSC104は、本質的に、IP網に対するアクセスを無線端末106に提供する。好ましくは、無線端末用に設計された全てのインターネット・トラヒックは、移動網のMSCを通って流れる。従って、IP網から広帯域トラヒックは、広帯域DAB網を経由して無線端末に経路設定することが可能とされ、また狭帯域トラヒックは、パケット交換(例えば、GPRS)、又は回線交換(例えば、GSM音声)エア・インターフェースを介して無線端末に経路設定可能にされる。
特に、MSC104は、MSCとパケット交換網101、DAB網100及びBSS105との間で、それぞれ適当なインターフェースを行うインターネット・アクセス・インターフェース部121、DABアクセス・インターフェース部122及びセルラ・インターフェース部123を含む。これらの各インターフェース部は、それぞれの外部インターフェースに面する入出力部と、当該技術分野において通常に習熟する者に知られた手順に従って、必要な符号変換及びメッセージ・ヘッダから制御情報の抽出を実行する通常のプロセッサを備えた制御部とを備えている。この制御情報は、例えば、受信人、(例えば、充電用の)送信器、インターネット・オペレータ、セルラ・オペレータ、メッセージのフォーマット形式等を備えていてもよい。受信インターフェース部121、122、123の制御部は、MSC機能に関連したスイッチ及び制御(CTRL)部124に対するメッセージと共に、受信して抽出した制御情報を送出し、前記経路設定判断は抽出した制御情報に基づいて行われ、かつメッセージ及び制御情報は選択された出力インターフェース部121、122、123(図2に関して以下で説明する)に出力するように経路設定される。
セルラ・エア・インターフェースは、2つの双方向矢印113及び114により表されている。矢印113は、例えば、一対(アップリンク及びダウンリンク)の搬送波周波数上のタイム・スロットを使用する回線交換音声接続を示す。矢印114はパケット交換データ接続を示し、これは、例えば、音声接続により使用される同一対の搬送波周波数上の他のタイム・スロットを使用する。DABエア・インターフェースは、単方向矢印115により表されており、これは、DAB網100から無線端末106へのダウンリンクを表す。パケット交換接続116は、MSC104とパケット交換網101との間に示されている。接続116は、パケット交換網101と無線端末106との間で情報を転送するため、及びMSC104によりサービスされる他の無線端末(明示されていない)とパケット交換網との間で通信するために、使用可能にされている。無線エア・インターフェース(それぞれリンク113及び114)を経由して転送される音声とデータとの間の切り換えに使用するために、移動局(複数の移動局)及び基地局により使用可能とされるシグナリング・プロトコルの1例は、GSM技術仕様04.08に説明されている。
図2は、本発明の好ましい実施例に従って、どのようにしてシステム(例えば、図1に示すシステム10)がパケット交換網(例えば、インターネット101)とワイヤレス無線端末(例えば、無線端末106)との間で情報を転送することができるのかを示す例示的な方法のフロー・チャートである。ステップ201において、通信されるべき情報のパケットは、それぞれの通信リンク111又は112を介してサーバ102又は端末103から転送される。ステップ203において、情報のパケットは、パケット交換網101から通信ライン116を介してMSC104内のアクセス部121に送信される。MSC104は、更に、他の端末(明示されていない)からの情報のパケットを(ライン116を介して)受信することもでき、更に、パケット交換網にも接続されて、MSC104の制御により動作している少なくとも1つワイヤレス無線端末(例えば、端末106)と通信する。ステップ205において、MSC104内の切換及び制御部124は、アクセス部121から無線端末106へ情報パケットを転送するためにどのような送信パスを使用すべきかを判断するために、アクセス部121において受信した各パケットを解析する。
ステップ207において、(以下で説明するように)実行したある種の切換基準及び判断に従って、切換及び制御部124は、回線交換音声接続(例えば、リンク113を経由するGSM TCHを介して)か、パケット交換接続(例えば、リンク114を経由するGSM GPRSチャネルを介して)か、又は広帯域無線リンク(例えば、DAB網100及びリンク115)のいずれを介して無線エア・インターフェースを経由して移動無線端末へ情報パケットを転送するかについて判断する。
例えば、切換及び制御部124により実行可能とされる1つの切換判断(ステップ207)は、MSC104に、回線交換無線エア・インターフェース(例えば、リンク113)がパケット交換網101から進行中の送信における着信トラヒック量を取り扱うのには余りに「遅い」媒体であることを示す受信バッファ・オーバーフロー・メッセージが受信された時である。この場合に、切換及び制御部124は、パケット交換又は広帯域無線リンク(例えば、それぞれ114、又は115)を経由して連続的に着信するパケット情報を経路設定することができる。
切換及び制御部124により実行可能とされる第2の例示的な切換判断は、例えば、サーバ102、又は送信を開始した任意の端末からの制御メッセージにおいて、MSCに一方の接続から他方の接続へ切り換えるように指令する命令を受信した時である。この場合に、この切換及び制御部は、例えば、回線交換無線エア・インターフェース(例えば、リンク113)からパケット交換リンク114若しくは広帯域無線リンク115へ(又はその逆)、又は広帯域無線リンクからパケット交換無線リンク114(又はその逆)へ送信経路を再設定することができる。
切換及び制御部124により実行可能とされる第3例の切換判断は、MSC104が、パケット交換網101から受信している1以上のパケットの符号シーケンスであって、受信したパケット情報を生起したサーバの形式(例えば、WWWサーバ)を示す符号シーケンスを受信する時である。この例では、切換及び制御部124が、例えば、パケット発生源としてWWWサーバを示す符号シーケンスを受信することにより、パケット交換接続(例えば、GPRSリンク114)を経由する送信を経路設定できる。
切換及び制御部124により実行可能とされる第4の例示的な切換判断は、(例えば、1以上の接続に基づくトラヒック輻輳のために、又は一方の接続が他方の接続を使用するより安価となり得るために)、MSC104が、このMSCに関連した移動無線網内の他のノードから、このMSCを特定の接続に切換えるように指令する制御情報を受信する時である。
ステップ207に戻ると、前述の例及び他の適当な切換標準に基づき、切換及び制御部124が広帯域(例えば、DAB)網経路設定を選択して受信した情報パケット(又は複数の情報パケット)を送信するときは、ステップ211において、MSCは(例えば、リンク113を介してGSM TCHを経由する、又はリンク114を介してGPRS PDTCHを経由する)制御メッセージであって、受信機部107をスイッチ・オンするように無線端末に指令する制御メッセージを無線端末106の制御部109に転送することができる。このMSCは、広帯域網経路設定が選択されている限り、周期的な間隔でこの指令を再送することができる。ステップ213において、切換及び制御部124は、パケット交換網アクセス部121から受信した情報パケット(例えば、サーバ102により発生したWWWパケット)を、広帯域(DAB)アクセス部122、及び(リンク115を介する)広帯域(DAB)網100放送送信機を通して経路設定する。送信された情報パケットは、無線端末106内の受信機部107により受信されて処理される。ステップ215では、(例えば、サーバ102において)情報パケット送信が終結されると、切換及び制御部124は、(例えば、GSM TCH又はGPRS PDTCHを介して)着信機部107をスイッチ・オフするように、無線端末制御部109に指令する制御メッセージを送信することができる。代わって、無線端末制御部109は、ある種の条件により所定時間後に受信機部をスイッチ・オフするタイム・アウト回路(明示せず)を採用することができる。
ステップ207に戻ると、パケット交換接続が選択されれば、ステップ231において、情報パケットが標準パケット交換プロトコルに従って再フォーマットされる(例えば、GPRS標準はIP網標準と相違する)。ステップ233において、再フォーマットされたパケットは、パケット交換網接続(例えば、GPRS)を介し、パケット交換無線リンク114に関連するタイム・スロットにより無線端末106に送信される。
再びステップ207を戻ると、回線交換接続(例えば、GSM)が選択されれば、ステップ221において、送信されるべきパケットは音声情報を含むと推定できるので、セルラ・トランスコーダ部123により回線交換網において使用されている音声符号に符号変換される。ステップ223において、符号変換されたパケットは、無線リンク113に関連されたタイム・スロットを使用して、回線交換無線エア・インターフェースを経由して(例えば、GSM内のTCHを介して)無線端末106に送信される。ステップ240において切換処理が終結される。
移動無線端末(例えば、端末106)からパケット交換網(例えば、インターネット101)へ音声又はデータ情報を転送するために、移動端末における制御装置は制御メッセージを発生することができ、この制御メッセージがMSC104により受信され、該メッセージは音声又はデータをアップリンク方向に送信すべきことをMSCに知らせる。この制御メッセージは、標準的な信号プロトコル(例えば、GSM技術仕様04.08)に従って、回線交換リンク113を経由してMSCに送出可能とされる。このメッセージは、移動局により送信され、かつ回線交換リンク113(音声)又はパケット交換リンク(データ)を経由して転送されてもよい。MSC104内のアクセス部121は、音声又はデータ情報を(標準的なインターネット・プロトコルに従って)適当なパケット交換網符号に変換することができる。
本発明の方法及び装置の好ましい実施例を添付図面に示すと共に、以上の詳細な説明において説明したが、本発明は開示した実施例に限定されるものではなく、下記の請求項に述べると共に定義した本発明の精神から逸脱することなく、多数の再再編成、変更及び置換が可能なことを理解すべきである。
Claims (15)
- 第1の符号及び第2の符号のうちの少なくとも1つの情報を無線端末に経路設定するように作動可能なスイッチを含む移動無線網に接続されたパケット交換固定網を備えた通信システムにおける、前記パケット交換固定網から無線端末への情報の送信を最適化する方法において、
前記スイッチが前記パケット交換固定網から前記無線端末に向けられた少なくとも1つのパケットの情報を受信するステップであって、前記パケットが第3の符号によって符号化されているステップと、
無線リンクを経由して前記無線端末へ前記パケットを送信する際に前記第1の符号と前記第2の符号のうちのいずれを使用するのが好適であるかについて、前記第3の符号により符号化された前記少なくとも1つのパケットの情報から判断される前記情報の形式に従って判断するステップと、
前記第3の符号により符号化された前記情報を前記判断するステップにより前記好適とされた第1又は第2の符号に従って符号変換するステップと、
前記無線リンクを経由して前記無線端末へ前記符号変換された情報を転送するステップと
を備えた方法。 - 前記パケット交換固定網は、インターネットを備えている請求項1記載の方法。
- 前記移動無線網は、GSM網を備えている請求項1記載の方法。
- 前記第1の符号は、音声を備えている請求項1記載の方法。
- 前記第2の符号は、低速度データを備えている請求項1記載の方法。
- 前記スイッチは、移動体サービス交換局を備えている請求項1記載の方法。
- スイッチ及び少なくとも1つの無線端末を含む移動無線網に接続されたバケット交換固定網を備えた通信システムであって、前記スイッチが放送網に接続されて、第1の無線インターフェース及び第2の無線インターフェースのうちの少なくとも1つを経由して前記無線端末へ情報を経路設定するように作動可能であり、前記第1及び第2の無線インターフェースのそれぞれが所定形式の情報の無線送信用に最適化されている通信システムにおける、前記パケット交換固定網から前記移動無線網への前記情報の送信を最適化する方法において、
前記スイッチが前記パケット交換固定網から前記無線端末に向けられた少なくとも1パケットの情報を受信するステップであって、前記パケットが第1の符号によって符号化されているステップと、
前記パケットを前記無線端末に送信する際に前記第1の無線インターフェースと前記第2の無線インターフェースのうちのいずれを使用するのが好適であるかについて、前記第1の符号により符号化された前記少なくとも1パケットの情報から判断される前記情報の形式に従って判断するステップと、
前記第1の符号により符号化された前記情報を、前記判断するステップにより前記好適とされた無線インターフェースに関連した第2の符号に符号変換するステップと、
前記好適とされた無線インターフェースを経由して前記無線端末に前記符号変換された情報を転送するステップと
を備えた方法。 - 前記パケット交換固定網は、インターネットを備えている請求項7記載の方法。
- 前記移動無線網は、GSM網を備えている請求項7記載の方法。
- 前記放送網は、ディジタル・オーディオ放送網を備えている請求項7記載の方法。
- 前記スイッチは、移動体サービス交換局を備えている請求項7記載の方法。
- 前記第1の無線インターフェースは、GSMエア・インターフェースを備えている請求項7記載の方法。
- 前記第2の無線エア・インターフェースは、ディジタル・オーディオ放送エア・インターフェースを備えている請求項7記載の方法。
- 前記所定形式の情報は、音声、低速度データ、及び高速のワールド・ワイド・ウェブ・データのうちの少なくとも1つを備えている請求項7記載の方法。
- 前記第2の符号は、標準的なインターネット符号を備えている請求項7記載の方法。
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