JPH09504677A - データ通信網におけるデータ・フロー伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データ通信ネットワークにおけるデータ・フロー伝送システムにおいて、少なくとも２つの異なる物理ネットワーク（２４、２５）を統合し、それらのネットワーク（２４、２５）がネットワーク・レベルで１つの物理ネットワークとして見えるようにするネットワーク統合機構（２８）が特別に設けられる。本発明によるシステムでは、異なるデータ・ネットワーク（２４、２５）間の変更が固定ネットワークのユーザまたは他の移動体ネットワーク加入者にとって完全にシームレスである。

Description

【発明の詳細な説明】 データ通信網におけるデータ・フロー伝送システム 本発明は、たとえばセルラ網や固定マルチコンピュータ網などのデータ通信網 においてデータ・フローを伝送するためのシステムに関する。 最近、音声通信用の従来のセルラ網と並んで、移動体データ通信用の多様なセ ルラ網の開発が増大している。これらの網の重要性は、一部のネットワーク・サ ービス提供者がすでに大陸間網を提供していることからわかる。 しかし、これらの網は基盤技術、料金体系、及びカバー域に関してある程度無 視できない相違を示している。そのほかに、網加入者またはネットワーク・ユー ザは、しばしば個々のユーザ・プログラム用に特定のインタフェースを必要とす る。 異種セルラ基盤が存在し、かつ今日のユーザの移動性によって網加入者が１つ のセルラ網のカバー域を超えて他のセルラ網のカバーに移動することが頻繁に起 こるため、異なるデータ通信網で同時に動作することがしばしば必要となる。 単一の物理網との特定的に定義された通信のみが可能な汎用伝送システムはす でに知られている。最も単純なインタフェースでは、この種のシステムは非常に 特定的なアプリケーション・プログラム・インタフェース（ＡＰＩ）から成る。 最も複雑な事例では、ユーザにデータを送信するための標準プロトコルを備える 。しかし、単一の標準プロトコルの下で様々な物理網を統合するこの種の周知の システムはない。 したがって、本発明の目的は、たとえば限られたカバー地域への応答のため、 または課金料金を考慮して自由に移動できるようにするために、ユーザができる だけ少ない技術経費と最小限の初期設備費及び運用費で、最も多様な網の中から 自由に選択することができるようにする汎用システムを提供することである。 他の目的は、１つの移動体通信網から他の移動体通信網への移動体網加入者の 変更が、固定通信網内または他の移動体通信網内のユーザにとって完全にシーム レスのままであること、言い換えると、その変更が固定ゲートウェイと移動体通 信加入者との間で排他的に行われることである。 上記の目的を達成するための解決策として、本発明によるシステムは、特定の 物理網から独立した、各網加入者が通信の際に使用するユーザ・レベルと、物理 網から独立したネットワーク・プロトコルを有するネットワーク・レベルと、少 なくとも２つの異なる物理網を統合し、それらの網がネットワーク・レベルで１ つの物理網として見えるようにするネットワーク統合機構と、ネットワーク統合 機構とネットワーク・レベルの間に構成されるネットワーク・インタフェースと を提供する。 網加入者は、たとえば固定または携帯用のデータ処理装置 またはテスト装置とすることができる。 本発明によるネットワーク・インタフェースは、すべての無線網との共通イン タフェースとして設計される。この構成は、まず第一に、技術的に単純に実現さ れる構造形態を特徴とする。さらに、このシステムによって通信プロトコルの一 様な適用が可能になる。 さらに、本発明による構造構成は、物理網の変更後も、ネットワーク・レベル で同じアドレスで網加入者に送信することができることを特徴とする。 網加入者に対して加入者の個々のアプリケーションについてそのユーザ域内で 可能な最良のサポートを提供するために、本発明によるシステムを使用して様々 な移動体データ通信網を完全に統合することができ、ユーザ・プログラムは様々 な移動体データ通信網に対して標準化されたインタフェースからアクセスするこ とができる。 さらに、本発明によるシステムを使用して、ネットワーク・レベルでネットワ ーク統合機構が構成されるようにすることができる。このアーキテクチャによっ て、特に費用効果の高い伝送システムの構築が可能になる。 さらに、本発明によるシステムは、ネットワーク統合機構が様々な物理網を介 して網加入者をアドレスすることができるようにするネットワーク属性をネット ワーク統合機構が提供するように構成することができる。このアドレッシングを 基礎にして、様々な物理網を容易かつ効率的に管理すること ができる。 さらに、本発明によるシステムは、ネットワーク属性の変更がネットワーク・ マネージャを使用して自動的に行われ、ネットワーク・マネージャが属性管理プ ロトコルに従って動作し、１つの網から他の網への移行と同時にネットワーク属 性が変換されるように構成することができる。この実施態様の利点は、網加入者 が、たとえば無線装置の変更など最小限の調整を行うだけで済み、したがってそ のような活動から完全に解放されるという点にある。 さらに、本発明によるシステムはネットワーク統合機構がコンピュータ・プロ グラムとして実現されるように構成することができる。このようにすると、技術 的ハードウェア手段が不要であり、１つまたは複数のコンピュータ・プログラム ・モジュールの導入だけで済むため、特に費用効果の高いシステムの実現が可能 になる。 さらに、本発明によるシステムは、移動体通信網加入者が少なくとも２つの異 なる無線網を介して任意の数の無線網及び固定通信網の網加入者と通信するよう に構成することができる。このようにすると、無線網は移動体通信網加入者と固 定通信網加入者との間の媒介の役割を果たす。 さらに、本発明によるシステムは、無線通信網と固定通信網との間の通信がゲ ートウェイを介して行われるように構成することができる。このようにすると、 同時にいくつかの無線通信網と固定通信網を単一のゲートウェイに接続すること ができる。さらに、いくつかのネットワーク・インタフェースを同時に１つのゲ ートウェイに適用し、それによってそれぞれのインタフェースが論理ネットワー クを形成するようにすることができる。このようにして、異なるユーザ・グルー プを互いに分離することができる。 さらに、本発明によるシステムは、ネットワーク・レベルのプロトコルがいわ ゆるＩｎｔｅｒｎｅｔプロトコルであるように構成することができる。Ｉｎｔｅ ｒｎｅｔプロトコルの使用によって、ネットワーク・ユーザは、データ・フロー を転送するネットワークの物理特性、またはデータ・フローがその目的地まで流 れる経路の物理特性を直接扱う必要がなくなる。このプロトコルを使用する利点 は、特に、オープン・コンピュータ通信の世界で広く普及している標準プロトコ ルであるという点にある。 ユーザは、ネットワーク・トポロジの論理ビューを１つしか持つ必要がない。 これは、網加入者の各インタフェースに、たとえばコンピュータのいわゆるＩｎ ｔｅｒｎｅｔプロトコル・アドレスを割り当てるアドレッシング方式によって記 述することができる。これらのアドレスは一般には、当該ネットワークを指定す るいわゆる「ネットワークＩＤ」と、当該ネットワーク内のホストを指定するい わゆる「ホストＩＤ」から成る。物理構造上の論理構造の構成は、システム構成 時に行われる。ここで、システム構成者はコンピュータがアクセスすることがで きる各ネットワーク・インタフェースにＩ ｎｔｅｒｎｅｔプロトコル・アドレスを割り当てる。 さらに、システム管理者は、それを介して他のネットワーク内のコンピュータ に宛てて送られるデータ・パケットを送信するためのネットワーク・インタフェ ースを確立する。 本発明の本質的な特徴について、以下の図に示す実施例を使用し、該当する最 新技術との比較の枠内で説明する。 第１図は、現在の最新技術による汎用装置を使用したネットワーク統合の機能 的方法を示す図である。 第２図は、現在の最新技術によるネットワーク変更を示す図である。 第３図は、本発明の実施例による移動体装置におけるアプリケーションと固定 ネットワークにおけるアプリケーションとの通信を示す図である。 第４図は、本発明によるネットワーク統合機構の構造及び機能的方法を示す図 である。 第１図には、現在の最新技術によるＩｎｔｅｒｎｅｔプロトコルに基づくネッ トワーク統合の機能原理が示されている。このプロトコルは、オープン・データ 通信における標準となっており、いわゆるＩｎｔｅｒｎｅｔという世界的規模の データ・ネットワークの基礎を形成している。この定義によって、異なる用語及 び概念をより明確に識別し、説明することができる。 このために、まず、Ｉｎｔｅｒｎｅｔプロトコルの本質的な基本概念を説明す る。アドレッシングの基礎は、Ｉｎｔｅ ｒｎｅｔアドレス４にある。このアドレスは、４バイトから成り、ネットワーク ・アドレスといわゆるホスト・アドレスとで形成されている。アドレス４のネッ トワークの値とホスト部分は、いわゆるネットワーク・マスクを使用して定義す ることができる。このようなアドレスは、一般に、１９．１２３．６．１のよう に各要素がバイトの１０進表現である４つの要素から成る１０進数で表される。 各ネットワーク・インタフェース（破線で図示されている）には、固有のＩＰア ドレス４が割り当てられる。一般に、コンピュータはこの種のネットワーク・イ ンタフェースをいくつか保持し、たとえば１つはトークン・リング５を介した通 信用、１つはイーサネット６を介した通信用などである。 第１図に、２つのこのようなインタフェース７、８を有する状況を示す。それ それの場合におけるネットワーク５、６と、それらのインタフェース７、８は、 対応するリンク・プロトコルを含む、物理レベルの一部である。トークン・リン グ・インタフェース７はそのアドレスとして、たとえば１９．１２３．６．１の ようなアドレスを有し、イーサネット・インタフェースはアドレス１９．１２３ ．７．６を有する。それぞれの事例において先頭の３バイトはネットワーク・ア ドレスを表し、ホスト・アドレスは最後の１バイトのみから成る。他のコンピュ ータをアドレスするときは、ネットワーク・レベル３（ＴＰレベル）は、どのネ ットワーク・インタフェースを選択するかを「整合ネットワーク・アドレス」に 基 づいて決定する。ＩＰアドレス１９．１２３．６．１２８を持つコンピュータの 場合、トークン・リング・インタフェースのネットワーク・アドレスと、アドレ スするコンピュータのネットワーク・アドレスが整合しているため、ＩＰレベル はトータン・リング・インタフェースを選択する。 この例によって、コンピュータの物理リンクの変更、たとえばトークン・リン グ５からイーサネット６への変更に伴ってそのＩＰアドレス（図示せず）も常に 変更されるため、Ｉｎｔｅｒｎｅｔアドレスは各場合においてリンクしているコ ンピュータの「物理トポロジ」を表していることがわかる。この必要なＩＰアド レスの変更は、必要に応じてＩＰデータ・フローを第３コンピュータを通るよう に方向づけるいわゆる「ルーティング・テーブル」を、ＴＰレベル３が管理する ことができるか否かには関係がない。 各場合におけるアプリケーション・レベル（図示せず）は、対応するＩＰレベ ル３を介してリンクされることを付け加える必要がある。個々のネットワーク・ ユーザはこれらのレベルを介して伝送装置とリンクされる。 次に、第２図を基にして、現在の最新技術によって、すなわち、ネットワーク ・インタフェース統合なしに、１つの物理網から他の網へのネットワーク加入者 の移動がどのようにして実現されるかを明らかにする。 この構造では、固定側が複数のネットワーク・インタフェース１１、１２を持 ち、具体的には各参加物理網１３、１４ について１つのインタフェースがある。これらのインタフェースのそれそれがそ れ自体のＩＰアドレス１５を持ち、ＩＰプロトコルの構成を厳密に１つの物理ネ ットワーク１３、１４上で実現する。 必要なプロセスについてよりわかりやすく説明するために、ＩＰアドレス１９ ．１８．７１．１を有するＭＯＢＩＴＥＸインタフェース１１とＩＰアドレス１ ９．１８．７２．１を有するＭＯＤＡＣＡＭインタフェース１２を使用するもの と仮定する。これらのアドレス１５で、先頭の３つの構成要素は各場合における ネットワーク・アドレスを表す。 ＭＯＢＩＴＥＸネットワーク１３を介した移動体装置との通信の場合に、移動 体インタフェース（図示せず）はＴＰアドレス１９．１８．７１．１０を持つと する。前述のアドレッシング機構に従うと、ＭＯＢＩＴＥＸインタフェースのネ ットワーク・アドレスが移動体ＩＰアドレスと最初の３つの要素が一致している ため、固定網内のアプリケーションと移動体データ端末との間の通信はＭＯＢＩ ＴＥＸネットワーク・インタフェース１１を介して行われることになる。 ＭＯＢＩＴＥＸ１３からＭＯＤＡＣＯＭ１４にネットワークが変更されると、 その時点からＭＯＤＡＣＯＭネットワーク・インタフェース１２を介して通信が 行われるように固定側で処置を行わなければならない。Ｉｎｔｅｒｎｅｔプロト コル３のアドレッシング原理に従うと、これは、移動体装置のＩＰアドレスの変 更によってのみ行うことができる。しか し、その結果、移動体装置はＩｎｔｅｒｎｅｔプロトコル３の意味でそれ自体の ＴＤを変更することになる。すなわち、その移動体装置との通信のために、固定 網内のアプリケーションは、前の実行に従ってＭＯＤＡＣＯＭインタフェース１ ２、たとえばアドレス１９．１８．７２．１０に準拠した他のＩＰアドレスを使 用しなければならない。この場合、ネットワーク１３、１４の変更は固定網内の アプリケーションまたは他の移動体網加入者にとってシームレスではなくなる。 第３図に、本明細書で提示する統合化ネットワーク・インタフェース２８を介 した移動体装置上２１の１つのアプリケーションと固定網２２上のアプリケーシ ョンとの通信のための本発明による機構を示す。この図を基にして、異なるネッ トワーク２４、２５間をシームレスに移動する可能性を明らかにする。 この例では、移動端末装置２１に現在移動体ＭＯＤＡＣＯＭネットワーク２５ 、２６を介して接続することができるものと仮定する。固定側２２の統合化ネッ トワーク・インタフェース２３は、ＩＰアドレス１９．１８．７０．１０を持ち 、移動端末装置２１はアドレス１９．１８．７０．６５を持つものとし、各場合 において最初の３バイトはネットワーク・アドレスを表し、移動体装置２１をア ドレスするとＩＰレベル２７は送信するデータをＩＰアドレス情報２３と共にネ ットワーク・インタフェース（図示せず）に転送する。 この時点では、従来のネットワーク・インタフェースとは 異なり、単一の物理ネットワーク２４、２５、または２６への即時リンクは行わ れず、最初のステップでは、まず、それを介して端末装置２１に接続することが できる物理ネットワークが選択される。この場合、これはＭＯＤＡＣＯＭネット ワーク２６である。 選択された物理ネットワーク２４、２５とのリンクは第２のステップにおいて 行われる。したがって、ＭＯＤＡＣＯＭネットワーク２５の場合、ＭＯＤＡＣＯ Ｍ固有のアドレス情報またはいわゆる論理リンク識別子（ＬＬＩ）のネットワー ク属性、無線ネットワーク・ゲートウェイ（ＲＮＧ）のＸ２５アドレスが、ＭＯ ＤＡＣＯＭ固有認証情報と共に判断され、これらのリンク・パラメータによって ＭＯＤＡＣＯＭネットワーク２５を介した接続が行われる。 「アクティブ」物理ネットワークの選択は、各移動端末装置２１ごとに異なる 方法で制御することができる。最も単純な事例では、これはシステム管理者によ って行われ、システム管理者は構成ファイルへの入力または同様の手続きによっ て１つの物理ネットワークから他の物理ネットワークへの変更を行う。しかし、 管理者が必要とする明示的トランザクションのため、異なる手続きが好ましい。 この手続きの基本は、固定側と移動体側のネットワーク・インタフェースの間 の最小プロトコルである。このため、たとえばＭＯＤＡＣＯＭセル・モデム２６ 、ＭＯＢＩＴＥＸセル・モデム、またはＧＳＭ携帯電話などの装置がスイッチ・ オンされたとき、または当該通信装置の起動と同時に、移動体側２１は自動的に 固定側２２上のネットワーク・インタフェース２３に、どの物理ネットワーク２ ４、２５を使っているか、及びそのネットワークにどうすれば到達できるかを通 信する。 ここで移動端末装置２１のユーザがＭＯＤＡＣＯＭネットワーク２５のカバー 域（たとえばドイツ）を離れて、ＭＯＢＩＴＥＸネットワーク２４によってカバ ーされる領域、たとえばオランダに移動する場合、これは移動体側２１のアプリ ケーションにとっても固定側２２にとっても完全にシームレスである。これは、 以下の手続きとプロトコルの説明によって示される。 最初のステップで、移動体側２１のユーザは自分のＭＯＤＡＣＯＭセル装置２ ６及びそれに対応するネットワーク・インタフェース２８を起動する。移動体側 ２１のネットワーク・インタフェース２３が起動されると、固定側２２のネット ワーク・インタフェース２３に最小制御プロトコルが送られ、それによって固定 側２２のネットワーク・インタフェース２８に物理ネットワーク２４、２５の変 更が通知される。ここで、参加ネットワーク・インタフェース２３と、特に移動 体側にあるネットワーク・インタフェースのＩＰアドレスが決して変更されず、 したがって物理ネットワーク２４、２５の変更はＴＰプロトコル２７及びそれよ り上にあるすべてのレベルにとって完全に見えないままであることが重要である 。 第４図で、ネットワーク統合機構２８のアーキテクチャと機能方法が示されて いる。この場合も、移動装置がＩＰアドレス１９．１８．７０．６５を持ち、今 度はＭＯＤＡＣＯＭネットワーク２５を介して接続することができるものとする 。この情報は、ネットワーク統合機構２８でネットワーク属性の形で管理される 。アクティブ・ネットワークのこの情報とともに、移動装置が実際に登録されて いるすべての物理ネットワークのアドレス情報など、他の属性もここで管理され る。 この属性割振りに応じて、フロー制御機構３２が物理ＭＯＤＡＣＯＭネットワ ークを介してこの移動装置までのＩＰデータ・フローを行い、その際、ＭＯＤＡ ＣＯＭ固有のアドレッシングのＭＯＤＡＣＯＭアドレス属性が使用される。 移動装置がＭＯＤＡＣＯＭネットワークのカバー域を離れるか、または他の理 由でＭＯＢＩＴＥＸネットワークに変更する場合、パスワードの使用による最初 のリンク試行時にネットワーク統合機構２８によって認証３３を行うことができ る。認証に成功すると、適切なアドレス情報によってＭＯＢＩＴＥＸがアクティ ブ物理ネットワークとして指定されるように個々のネットワーク属性が属性管理 ３１によって変更される。その後、フロー制御機構３２がそれに応じてＭＯＢＩ ＴＥＸネットワークを介してＩＰデータ・フローを行う。 移動装置がどのネットワークによってもカバーされない地域に入った場合、フ ロー制御機構３２は物理ネットワークの対応する戻り確認応答によって属性管理 ３１にそのことを通 知し、アクティブ・ネットワークが未定義になり、フロー制御３２がその移動装 置へのＩＰデータ・フローを完全に不能にする。同様に、フロー制御３２は、移 動装置の拡張受動期間後、新たな認証が行われるまでアクティブとみなさないと いう機能を持つ。 いわゆるアダプタ・モジュール（図示せず）が、異なる物理ネットワークへの フロー制御３２の調整機能を果たし、上流では一様な内部インタフェースを使用 することができるようにするが、下流では物理ネットワークの固有ＡＰＴを使用 する。 本発明により、ネットワーク統合機構の全体的アーキテクチャは、システムの 高度の柔軟性と拡張可能性を実現する。 このほかに、システムの機能方法とシステムを構成する構成要素間の相互作用 が本発明の目的である。それに対応する手続きについては予備説明で詳述した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．データ通信ネットワーク（５、６、１３、１４、２４、２５、２６）におけ るデータ・フロー伝送システムであって、 特定の物理ネットワーク（５、６、１３、１４、２４、２５、２６）とは独立 した、各ネットワーク加入者が通信する際に使用するアプリケーション・レベル と、 ネットワーク・プロトコルが属し、物理ネットワーク（５、６、１３、１４、 ２４、２５、２６）から独立しているネットワーク・レベル（２７）と、 少なくとも２つの異なる物理ネットワーク（２４、２５）を統合し、それらの ネットワークがネットワーク・レベルにとって１つの物理ネットワークとして見 えるようにする、ネットワーク統合機構（２８）と、 ネットワーク統合機構（２８）とネットワーク・レベル（２７）の間に構成さ れたネットワーク・インタフェース（２３）とを備えるシステム。 ２．ネットワーク統合機構（２８）がネットワーク・レベル（２７）上に配置さ れていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。 ３．ネットワーク統合機構（２８）が、ネットワーク加入者を異なる物理ネット ワーク（２４、２５）を介してアドレスすることができるようにするネットワー ク属性を提供することを特徴とする、請求項１または２あるいはその両方に記載 のシステム。 ４．属性管理プロトコルに従って動作し、１つのネットワークから他のネットワ ークに移るときそれに応じて属性を変換するネットワーク属性マネージャを使用 して、ネットワーク属性の変更が自動的に行われることを特徴とする、請求項１ ないし３のいずれか一項または複数の項に記載のシステム。 ５．ネットワーク統合機構（２８）がコンピュータ・プログラムとして実現され ることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項または複数の項に記載の システム。 ６．移動体ネットワーク加入者（２１）が少なくとも２つの異なるセルラ・ネッ トワーク（２４、２５）を介してセルラ・ネットワーク及び固定ネットワークの ネットワーク加入者と希望に応じて通信することを特徴とする、請求項１ないし ５のいずれか一項または複数の項に記載のシステム。 ７．セルラ・ネットワークと固定ネットワークとの間の通信がゲートウェイを介 して行われることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項または複数の 項に記載のシステム。 ８．Ｉｎｔｅｒｎｅｔプロトコルがネットワーク・レベル（２７）のプロトコル として使用されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項または複 数の項に記載のシステム。 ９．固定ネットワーク加入者側（２２）のユーザ・プログラムが単一のＩｎｔｅ ｒｎｅｔプロトコル・アドレス（２３）を使用して移動体加入者をアドレスする ことを特徴とする、 請求項８に記載のシステム。 １０．Ｉｎｔｅｒｎｅｔプロトコル・アドレス（２３）が、ネットワーク加入者 （２１）がその中を移動する物理ネットワークから独立していることを特徴とす る、請求項８または９あるいはその両方に記載のシステム。