Rlan wireless telecommunication system with ran ip gateway and methods

申请号 JP2005280526 申请日 2005-09-27 公开(公告)号 JP2006020369A 公开(公告)日 2006-01-19
申请人 Interdigital Technology Corp; インターディジタル テクノロジー コーポレイションInterDigital Technology Corporation; 发明人 CHITRAPU PRABHAKAR R; MENON NARAYAN PARAPPIL; OZLUTURK FAITH M; KIERNAN BRIAN GREGORY; RAHMAN SHAMIN AKBAR; CHAO YI-JU; KAZAKEVICH LEONID; HUNKELER TERESA JOANNE;
摘要 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio local area network (RLAN) including a radio access network Internet protocol (RAN IP) gateway for enabling connection to the public Internet. SOLUTION: A radio local area network (RLAN) for providing concurrent (12) wireless telecommunication service for a plurality of user equipments (UEs), includes at least one base station (Node B) having a transceiver for conducting code division multiple access (CDMA) wireless communication, at least one controller (RNC) for controlling the communications of a group of base stations, and a Radio Access Network Internet Protocol Gateway (RIP GW) having a Gateway General Packet Radio Service Support Node (GGSN) with access router functions for connection with the Internet. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI
权利要求
  • 複数のユーザー端末(UE)に対し、前記ユーザー端末間および/または前記ユーザー端末とインターネットとの間の同時無線通信サービスを提供するための無線ローカルエリアネットワーク(RLAN)であって、
    選択された地理的領域で複数のユーザー端末(UE)との符号分割多重接続(CDMA)無線通信を行う送受信機を有する少なくとも1つの基地局と、
    基地局グループの通信を制御する少なくとも1つの前記基地局を含む基地局グループと結合される少なくとも1つのコントローラと、
    インターネットとの接続のためのアクセスルーター機能を有するゲートウェイ汎用パケット無線サービス(GPRS)サポートノード(GGSN)を備えた前記少なくとも1つのコントローラと結合される無線アクセス網インターネットプロトコル(RAN IP)ゲートウェイとを含むことを特徴とするRLAN。
  • 複数の基地局を含み、それぞれが、選択された地理的領域において、UEとの広帯域符号分割多元接続(W−CDMA)無線通信を行うためのUuインターフェイスとともに構成された送受信機を有することを特徴とする請求項1に記載のRLAN。
  • 前記RAN IPゲートウェイは、前記コントローラと結合されるサービングGPRSサポートノード(SGSN)を有することを特徴とする請求項1に記載のRLAN。
  • 選択された地理的領域でUEとの符号分割多重接続(CDMA)無線通信を行うための送受信機をそれぞれ有する複数の基地局と、
    それぞれの基地局グループの通信を制御するための前記複数の基地局の基地局グループと結合される複数のコントローラとを含み、
    前記RAN IPゲートウェイは、前記複数のコントローラと結合されるサービングGPRSサポートノード(SGSN)を有することを特徴とする請求項1に記載のRLAN。
  • 選択された地理的領域でUEと広帯域符号分割多元接続(W−CDMA)無線通信を行う、Uuインターフェイスとともに構成された送受信機をそれぞれが有する複数の基地局と、
    下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成された積層された階層プロトコル接続を使用する前記基地局と結合される第1の無線ネットワークコントローラ(RNC)とをさらに含み、
    前記少なくとも1つのコントローラは、前記第1の無線ネットワークコントローラ(RNC)であることを特徴とする請求項1に記載の無線ローカルエリアネットワーク(RLAN)。
  • 下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成された積層された階層プロトコル接続を使用する第2の基地局と結合される第2のRNCをさらに含み、
    前記第1のRNCは、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成された積層された階層プロトコル接続を使用する前記第2のRNCと結合されることを特徴とする請求項5に記載のRLAN。
  • 前記RAN IPゲートウェイは、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成された積層された階層プロトコル接続を使用する前記RNCコントローラと結合されるサービングGPRSサポートノード(SGSN)を有する、ことを特徴とする請求項6に記載のRLAN。
  • 说明书全文

    本発明は、無線通信システムに関し、より詳細には、無線ローカルエリアネットワーク(RLAN)符号分割多重接続(CDMA)システム、ならびに当該システムのインターネットとの接続および通信に関する。

    無線通信システムはその分野において公知である。 無線システムは作動する利用可能な帯域幅を必要とする。 通常、無線通信に特定の地理的領域に利用可能な周波数帯の一部を使用する許可は、無線通信が行われることになっている物理的領域の該当の自治体から得られる。 限られた周波数帯を、無線通信システムの操作に効率的に利用可能に使用するために、同時無線通信サービスを提供するための、非常にフレキシブルな構成を備える時分割複信(TDD)モードを含む符号分割多重接続(CDMA)システムが開発された。 サポートされる無線通信サービスは、音声、ファックスおよび他の多数のデータ通信サービスを含むさまざまなタイプのいずれであっても良い。

    グローバルな接続性をCDMAシステムに提供するために、規格が開発されて実行されている。 広範囲で使用される現在の1つ規格は、GSM(Global System for Mobile Communications)として知られている。 いわゆる第二世代の移動体無線システム規格(2G)およびその改訂(2.5G)が続く。 これらの規格の各々は、新たな特徴と拡張によって先の規格の改良を図るものである。 欧州電気通信標準化機構特別モバイルグループ(ETSI SMG)は、1998年1月に、ユニバーサル移動通信システム(UMTS)と呼ばれる第三世代の無線システムの無線アクセス計画に同意した。 さらにUMTS規格を実行するために、第三世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)が1998年12月に形成された。 3GPPは、共通の第三世代の移動無線規格に取り組み続けている。

    現在の3GPP仕様に従った典型的なUMTSシステムアーキテクチャを、図1、2に示す。 UMTSネットワークアーキテクチャは、現在の公に利用可能な3GPP仕様ドキュメントで詳細に定義されるIUと称されるインターフェイスを介して、UMTS陸上無線アクセス網(UMTS Terrestrial Radio Access Network:UTRAN)と相互接続されるコアネットワーク(CN)を含んでいる。

    UTRANは、UUと称される無線インターフェイスを通じて、ユーザー端末(User Equipments:UEs)を介して、ユーザーに対する無線通信サービスを提供するよう構成される。 UTRANは3GPPにおいてノードBと称される基地局を有し、基地局は集合的にUEとの無線通信のための地理的なサービスエリアを提供する。 UTRANでは、1つまたは複数のノードBのグループが、3GPPのIubと称されるインターフェイスを介して、無線ネットワークコントローラ(Radio Network Controller:RNC)に接続される。 UTRANは、異なるRNCに接続されたノードBのいくつかのグループを有しても良く、図1の例示では2つ示されている。 2つ以上のRNCがUTRAN備えられている場合、RNC相互の通信はIurインターフェイスを介して実行される。

    一般に、UEは、UMTSホームネットワーク(Home Network:HN)を有し、HNに登録され、請求(billing)および他の機能が処理される。 Uuインターフェイスを標準化することによって、UEは、例えば、異なる地理的サービスエリアを提供する異なるUMTSネットワークを介して通信することができる。 一般に、そのような場合では、他のネットワークは、フォーリンネットワーク(Foreign Network:FN)と呼ばれる。

    現在の3GPP仕様では、UEのHNのためのコアネットワークは、認証、認可、および課金の機能(AAA機能)を協調して処理する役割を果たす。 UEがそのUMTSホームネットワークを超えて移動する場合、HNのコアネットワークは、AAA機能を協調させることを可能にすることによってフォーリンネットワークにおけるUEの使用を容易にし、これによりFNがUEの通信を許可する。 この動作の実行を促進するために、コアネットワークは、HNにあるUEを追跡するホームロケーションレジスタ(HLR)とビジターロケーションレジスタ(VLR)とを含む。 ホームサービスサーバー(HSS)は、AAA機能を処理するために、HLRと関連して備えられる。

    現在の3GPP仕様では、UTRANではなく、コアネットワークが、RTサービスインターフェイスを介した、公衆陸上移動体網(PLMN)、公衆交換電話網(PSTN)、サービス総合デジタル通信網(ISDN)、および他のリアルタイム(RT)サービスなど、外部のシステムとの接続性を有するように構成される。 また、コアネットワークは、インターネットとの非リアルタイムサービスをもサポートする。 他のシステムへのコアネットワークの外部の接続性は、UEを使用するユーザーが、ホームUMTSネットワークを介して、HNのあるUTRANによってサービス提供される領域を超えて通信することを可能にする。 移動UEは、同様に、移動先UMTSネットワークを介して、移動先UMTSのUTRANによってサービス提供される領域を超えて通信することができる。

    現在の3GPP仕様では、コアネットワークは、ゲートウェイモバイル交換センター(GMSC)を介して、RTサービスの外部接続を提供する。 コアネットワークは、ゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)を介して、外部接続である汎用パケット無線サービス(GPRS)と称されるNRTサービスを提供する。 このような状況では、特定のNRTサービスは、ユーザーにとっては実際、通信を形成するTDDデータパケットの通信速度と関連したバッファリングの為に、リアルタイム通信であるように思えるかもしれない。 ユーザーには通常の通話が交換網で行われるように思えるインターネットを介しての音声通信が、実際にはパケットデータサービスを提供するインターネットプロトコル(IP)接続を使用することで行なわれることが1つの例としてあげられる。

    一般に、GIと称される標準インターフェイスが、CNのGGSNとインターネットとの間で使用される。 IETF(Internet Engineering Task Force)による仕様であるモバイルIPv4またはモバイルIPv6などのように、モバイルインターネットプロトコルでGIインターフェイスを使用することができる。

    現在の3GPP仕様では、外部ソースからのRTサービスとNRTサービスの両方のサポートを3GPPシステム内の無線接続されたUEに提供するために、UTRANは、Iuインターフェイスの機能であるCNに適切に接続しなければならない。 これを行うために、コアネットワークは、GMSCと結合されるモバイル交換センター(Mobile Switching Centre:MSC)およびGGSNに結合されるサービングGPRSサポートノード(Serving GPRS Support Node:SGSN)を含む。 両方がHRLに結合され、そして、通常、MSCは、ビジターロケーションレジスタ(VLR)と一体である。

    Iuインターフェイスは、回線交換通信のためのインターフェイス(Iu−CS)とパケット交換通信を介するパケットデータのためのインターフェイス(Iu−PS)との間で分割される。 MSCは、Iu−CSインターフェイスを介して、UTRANのRNCに接続される。 サービングGPRSサポートノード(SGSN)は、パケットデータサービスのためのIu−PSインターフェイスを介して、UTRANのRNCと結合される。

    HLR/HSSは、モバイルアプリケーション部(Mobile Application Part:MAP)プロトコルを通じて、AAA機能をサポートするGrと称されるインターフェイスを介して、コアネットワークのCS側つまりMSCおよびGMSCに通常接続される。 CNのSGSNおよびGGSNは、GnとGpと称されるインターフェイスを使用して接続される。

    GSMシステムの一部などのTDD−CDMA通信を利用する3GPPシステムおよび他のシステムに共通するのは、無線ネットワークとコアネットワーク間の前述した接続が分割されている点である。 一般に、無線ネットワーク、すなわち、3GPPのUTRANは無線インターフェイスを介してUEと通信し、コアネットワークは、RTおよびNRTサービス接続を介して外部システムと通信する。 出願人は、この標準化されたアーキテクチャのタイプが、おそらくコアネットワークにいてAAA機能を処理することに起因していると認識している。 しかしながら、出願人は、AAA機能がコアネットワークで維持されるとしても、TDD−CDMA無線ネットワークからインターネットまでダイレクトな接続を提供することによって、非常に大きな利点と利益を得ることができることさらに認識している。

    特に、出願人は、Iuインターフェイスの機能の分離の存在が、リアルタイムのサービス(Iu−CSインターフェイス)と共に使用される回線交換(CS)通信のために3GPPで定義され、かつ非リアルタイムサービス(Iu−PSインターフェイス)と共に使用されるパケットスイッチ(PS)サービスのために3GPPで定義され、この機能の代わりに、コアネットワークの使用を迂回してインターネットへUTRANを直接に接続することを可能するために、UTRANにIPゲートウェイを簡単に提供することができることを認識している。 そのうえ、その結果、出願人は、UTRANからインターネットへの直接アクセスを可能にすることによって、コアネットワークと共に使用するか否かにかかわらず、重要な利益と利点を提供することができる無線ローカルエリアネットワークを定義することができると認識している。

    典型的な3GPPシステムのさらなる詳細を、図3に例示する。 従来のUMTSアーキテクチャのUTRANセグメントは、CプレーンおよびUプレーンと称されるトラフィックプレーンに分けられる。 Cプレーンは、制御(シグナリング)のトラフィックを伝達し、Uプレーンはユーザーデータを伝達する。 UTRANの無線セグメントは、2つのインターフェイス、UEとノードBとの間のUuインターフェイス、およびノードBとRNCとの間のIubインターフェイスを含む。 上記のように、RNCとコアネットワークとの間のバックエンドインターフェイスはIuインターフェイスと呼ばれ、MSCへの回線交換接続のためのIu−CSとSGSNへのパケット交換接続のためのIu−PSとに分かれる。

    UTRANの無線セグメントにおける最も重要なシグナリングプロトコルは、無線リソース制御(Radio Resource Control:RRC)である。 RRCは、エアインターフェイス上で、接続、無線ベアラー(radio bearer)、および物理リソースの割り当てを管理する。 3GPPでは、RRCシグナリングは、UEとRNCの間の無線リンク制御(Radio Link Control:RLC)と媒体アクセス制御(Media Access Control:MAC)UMTSプロトコル上で運ばれる。 全体的に、RNCは、無線リソースの割り当て/割り当て解除、および接続管理、ページング、およびハンドオーバー等の主要な手順の管理を担う。 Iubインターフェイス上では、RRC/RLC/MACメッセージは、非同期通信モード(ATM)を通じてトランスポート層上で、ATMの物理層上のATMアダプテーションレイヤのタイプ5(AAL5)プロトコルを、AAL5上で使用されるサービス依存コーディネーション機能(Service Specific Co−ordination Function:SSCF)やサービス依存コネクション型プロトコル(SSCOP)のような中間プロトコルと共に用いて伝達される。

    Uプレーンデータ(例えば、スピーチ、パケットデータ、回線交換データ)は、確実に転送するために、エアインターフェイス(UEとRNCとの間)上でRLC/MAC層を使用する。 Iubセグメント上では、このデータフロー(ユーザーデータ/RLC/MAC)は、ATM物理層上で作動するATMアダプテーションレイヤのタイプ2(AAL2)プロトコル(AAL2/ATM)を使用するUMTS仕様のフレームプロトコル上に発生する。

    Iuインターフェイスは、無線アクセス網応用部(RANAP)プロトコルを運ぶ。 RANAPは、UTRANの上に起こる様々な無線リソース管理と移動手続き(mobility procedure)をトリガーし、また、RNCとSGSN/MSCとの間の地上ベアラー(terrestrial bearer)接続の確立/解除の管理を担う。 RANAPは、AAL5/ATM上を、AAL5上で使用されるシグナリングコネクション制御部、メッセージトランスファー部(SCCP/MTP)およびサービス依存コネクション型プロトコル(SSCOP)のような中間シグナリングシステム7(SS7)プロトコルを用いて伝達される。 Iu−PSインターフェイスについては、インターネットプロトコルがAAL5/ATM上で通常使用され、中間ストリーム制御転送プロトコル(Stream Control Transmission Protocol:SCTP)がIPの上で使用される。 また、複数のRNCがIurインターフェイスを有するUTRAN内に存在する場合には、IPが一般的にATM上で使用され、中間的プロトコルはSSCP、SCTPおよびIETFによって開発されたSS7メッセージトランスファー部レベル3アダプテーションレイヤ(M3UA)を含む。

    Uプレーンに関しては、UTRANおよびCNの間で、回線交換音声/データトラフィックは通常、RNCとMSCとの間を、Iu−CSインターフェイスを介して、AAL5/ATM上を、流れる。 パケット交換データは、RNCとSGSNと間のIu−PSインターフェイスで、AAL5/ATM上の、UDP(User Data Protocol)/IPで実行されるGPRSトンネルリングプロトコル(GTP)を使用して運ばれる。

    出願人は、直接的なIP接続をUTRANに供給することに関してこのアーキテクチャを改良することができると認識している。

    本発明は、公衆インターネットへの接続を可能にする無線アクセス網インターネットプロトコル(RAN IP)ゲートウェイを含む時分割複信無線ローカルエリアネットワーク(TDD−RLAN)を提供する。 本システムは、スタンドアローンシステムとして機能を果たすことができ、あるいは、特にコアネットワーク内のAAA機能をトラッキングして使用するために、従来のコアネットワークと共に使用されるUMTSに組み入れられこともできる。

    RLANは、複数のユーザー端末(UE:user equipment)に対して、UE間および/またはUEとインターネットとの間の同時無線通信サービスを提供する。 RLANは、選択された地理的領域でUEとの時分割複信(TDD)符号分割多重接続(CDMA)無線通信を行うための送受信機を有する少なくとも1つの基地局を含む。 RLANは、基地局を含む基地局のグループと結合される少なくとも1つのコントローラを有する。 コントローラは、基地局のグループの通信を制御する。 新規の無線アクセス網インターネットプロトコル(RAN IP)ゲートウェイ(RIP GW)は、コントローラに結合される。 RAN IPゲートウェイは、インターネットとの接続のために、アクセスルーター機能を有するゲートウェイ汎用パケット無線サービス(Gateway GPRS)サポートノード(GGSN)を有する。

    RLANは、それぞれが、選択された地理的領域で、UEと時分割複信(TDD)広帯域符号分割多元接続(W−CDMA)無線通信を行うためのUuインターフェイスを備えた送受信機を有する複数の基地局を含むことができる。 また、RLANは、各々が基地局のグループに結合される複数のコントローラを含むことができる。

    RAN IPゲートウェイは、RLAN内の1つまたは複数のコントローラと結合されるサービングGPRSサポートノード(SGSN)を有することが好ましい。 コントローラは、3GPP仕様に従って、無線ネットワークコントローラ(RNCs)であるのが好ましい。 RNCは、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するように構成した、積層された階層プロトコル接続を用いて基地局と結合されるのが好ましい。 RLANが複数のRNCを有している場合には、RNCは、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成した、積層された階層プロトコル接続を用いて互いに結合されるのが望ましい。

    無線ローカルエリアネットワーク(RLAN)を使用する移動管理の方法は、複数のUEに対する同時無線通信サービスを提供するために開示される。 ここで、関連コアネットワーク(CN)がUEの認証、認可および課金(AAA)機能をサポートする。 RLANは、RLANサービス領域でUEとTDD−CDMA無線通信を行う。 RLANは、インターネットとのGPRS接続を有し、AAA機能情報を関連CNに通信するよう構成されたRAN IPゲートウェイを有する。

    1つの方法では、RLANサービス領域内の第1のUEとRLANサービス領域の外の第2のUEとの間でユーザーデータの通信を行うための無線接続が確立される。 第1のUEと第2のUEとの間の通信対するAAA機能は、コアネットワークを用いて行われる。 第1のUEと第2のUEとの通信に関するユーザーデータの送信には、インターネットとのGPRS接続が使用される。 この方法は、第2のUEがRLANサービス領域外から領域内へ移動するとき、第1のUEと第2のUEとの間の無線通信を継続することができ、この場合、ユーザーデータを送信するためのインターネットとのGPRS接続の使用が中止される。 さらに、第1のUEまたは第2のUEのいずれかのUEが、ユーザーデータを送信するためのインターネットとのGPRS接続の使用を再開して、RLANサービス領域の内部から外部へ移動する場合、第1のUEと第2のUEとの間の無線通信を継続する含むことができる。

    別の方法では、RLANサービス領域内の第1のUEと第2のUEとの間でユーザーデータの通信を行うための無線接続が確立される。 第1のUEと第2のUEとの間の通信のためのAAA機能は、コアネットワークを使用して行われる。 第1のUEまたは第2のUEのいずれかのUEがRLANサービス領域内部から外部へ移動する場合、継続している通信に関するユーザーデータの送信のためにインターネットとのGPRS接続を使用することにより、第1のUEと第2のUEとの間の無線通信が継続される。

    関連CNがホームUEのAAA機能をサポートし、RAN IPゲートウェイのGPRS接続が、インターネットを介してコアネットワークへAAA機能情報をトンネルするよう構成されている場合、移動管理のさらなる方法が提供される。 ユーザーデータの通信を行うためのホームUEと第2のUEとの間の無線接続が確立される。 通信に関するAAA機能は、インターネットとのGPRS接続を使用してインターネットを介してコアネットワークにAAA機能情報をトンネルすることにより、コアネットワークを用いて行われる。

    この方法は、ホームUEまたは第2のUEのいずれかがRLANサービス領域内または領域外にあるときに、無線接続が確立されるところで使用することができる。 一方がRLANサービス領域内にあって、他方がRLANサービス領域外にある場合、ホームUEと第2のUEとの間の通信に関するユーザーデータを送信するためにインターネットとのGPRS接続が使用される。

    この方法は、一方が移動することにより、両者がRLANサービス領域外または領域内となる場合に、ホームUEと第2のUEとの間の無線通信を継続することをさらに含むことができ、この場合、ユーザーデータを送信するためのインターネットとの汎用パケット無線サービス(GPRS)接続の使用が中止される。 本方法は、ホームUEまたは第2のUEのどちらかが移動することにより、一方がRLANサービス領域内に、他方が領域外となる場合に、ホームUEと第2のUEとの間の無線通信を継続することをさらに含むことができ、この場合、継続する通信に関するユーザーデータを送信するためにインターネットとのGPRS接続が使用される。

    本発明の第1の態様では、RLANは、コントロール手段として、基地局に結合される1つまたは複数のUプレーン・サーバーおよびCプレーン・サーバーを有している。 Uプレーン・サーバーは、基地局通信のユーザーデータフローを制御するよう構成される。 Cプレーン・サーバーは、基地局通信のためにシグナリングを制御するよう構成される。 RAN IPゲートウェイは、Uプレーン・サーバーおよび少なくとも1つのCプレーン・サーバーに結合されるSGSNを有しているのが好ましい。 望ましくは、Uプレーン・サーバーおよびCプレーン・サーバーは、相互に、基地局と、および下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するように構成した、積層された階層プロトコル接続を使用するRAN IPゲートウェイと結合されるのが好ましい。

    任意に、外部接続のためにパルスコード変調(PCM)ポートを有する音声ゲートウェイを、RLANに備えても良い。 望ましくは、音声ゲートウェイは、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成された、積層された階層プロトコル接続を使用することで、Uプレーン・サーバーおよびCプレーン・サーバー(または、RNCが使用されている場合にはRNC)に結合される。

    本発明の他の態様では、RLANは、基地局と、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成された、積層された階層プロトコル接続を使用するIu−PSインターフェイスを介して結合される少なくとも1つのRNCに結合されたRAN IPゲートウェイとに結合された1つまたは複数の無線ネットワークコントローラ(RNC)を有する。 好ましくは、RNCは、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するよう構成された、積層された階層プロトコル接続を使用して、基地局と接続され、および相互に接続される。 各基地局は、選択された地理的領域においてUEとの時分割複信(TDD)広帯域符号分割多元接続(W−CDMA)無線通信を行うためにUuインターフェイスを備えた送受信機を有するのが好ましく、RAN IPゲートウェイは、RNCに結合されるSGSNを有するのが好ましい。

    本発明の他の態様では、RLANは、IP上で音声通信をサポートし、圧縮音声データを通過させるインターネットとの接続のためのGGSNを有するRAN IPゲートウェイを有する。 RLANは、既知の圧縮プロトコルを使用して圧縮音声データおよびPCM信号を変換する音声ゲートウェイを有するインターネットサービスプロバイダー(ISP)を介して、インターネットに接続されるのが好ましく、既知の圧縮プロトコルは、RLANと無線通信を行うUEによって使用される音声圧縮データのタイプであっても良く、そうでなくても良い。

    UEがある圧縮プロトコルを使用し、RLANが、別の圧縮プロトコルを使用して圧縮音声データおよびPCM信号を変換する音声ゲートウェイを有するISPを介して、インターネットに接続されている場合、RLANは、2つの異なる圧縮プロトコルの圧縮音声データ間の変換をするための音声データコンバーターを含む。 RAN IPゲートウェイは、例えば、適応マルチレート(AMR)圧縮音声データとG. 729圧縮音声データとの間の変換をするように構成された音声データコンバーターを含むのが好ましい。 RLANを、Uプレーン・サーバーとCプレーン・サーバー、またはRNCで構成することができるが、RLAN内のすべてのコンポーネントインターフェイスは、下位のトランスポート層がインターネットプロトコル(IP)を使用するように構成された、積層された階層プロトコル接続を使用するのが好ましい。

    本発明は、さらに、複数のUEに対して動じ無線通信サービスを提供する1つ又は複数の無線ネットワークと、UEのAAA機能をサポートする関連CNとを有する電気通信網を提供する。 ここで、UEは、その電気通信網がホームネットワークであるUEである。 1つまたは複数の無線ネットワークは、インターネットとの接続のためのGIインターフェイスを備えたGGSNを有し、AAA機能情報をCNに伝えるように構成されたRAN IPゲートウェイを有するRLANである。 好ましくは、RLANはそれぞれ、選択された地理的領域でUEとのTDD−CDMA無線通信を行うための送受信機を有する1つ以上の基地局を有する。 好ましくは、RLANは、基地局と結合されたコントローラを有する。 RLANのRAN IPゲートウェイは、それぞれのコントローラに結合されるSGSNを有するのが好ましい。

    RLANは、直接的なCNとの接続なしで構成されても良いが、この場合、RAN IPゲートウェイは、インターネット接続を介してデータをトンネルすることにより、AAA機能情報に関するCNとの通信をするように構成される。 あるいはまた、RAN IPゲートウェイは、ラディアス/ダイアメータ、接続をサポートするMAP、従来のIu−CSインターフェイス、または完全な従来のIuインターフェイスなど、限られた接続を介して、CNとのAAA機能情報に関する通信のためにCNとの結合を有している。

    好ましくは、RAN IPゲートウェイは、GIインターフェイスを介して、インターネットと接続するように構成されたGGSNを有する。 移動をサポートするために、GIインターフェイスは、好ましくはモバイルIPv4またはモバイルIPv6によって構成される。

    本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明および図面から当業者に明らかとなる。

    図4を参照して、直接的なインターネットとの接続を有する無線ローカルエリアネットワーク(RLAN)を有する、一部を変更したユニバーサル地上モバイルシステム(UMTS)ネットワークを示す。 図5に示すように、RLANは、無線通信機インターフェイスを介して、様々なタイプのユーザー端末(UE)と通信するために、基地局を使用する。 基地局は、ノードBとして3GPPで規格されているタイプであるのが好ましい。 無線コントローラは、無線インターフェイスを制御するために基地局に結合される。 無線コントローラは、3GPP仕様に従って作製された無線ネットワークコントローラ(RNC)であるのが好ましい。 ノードBとRNCとの様々な組み合わせを、従来の3GPP UTRANで使用されるように、使用することができる。 RLANの基地局で行われる無線通信の地理的範囲は、RLANのサービス適用範囲を決める。

    従来のUTRANと異なり、本発明のRLANは無線アクセス網インターネットプロトコル(RAN IP)ゲートウェイを含む。 RAN IPゲートウェイは、RLANに対して、そのサービス適用範囲の地域の外、すなわち、基地局との無線通信によってサービス提供される地理的領域外への接続を提供する。 図4、5に例示するように、RAN IPゲートウェイは、直接的なインターネットとの接続を有し、Iuインターフェイスを介して関連コアネットワークとの標準的な直接のUMTSネットワーク接続を有していても良い。 あるいはまた、図6に例示するように、関連コアネットワークとRAN IPゲートウェイとの間の直接のインターフェイスを省略して、RAN IPゲートウェイは、インターネットとの直接的な接続のみを有するようにすることができる。 このような場合では、図7に例示するように、本発明のRLANは、さらに、コントロール情報およびAAA機能情報を、ホームCNとしての役割を果たすコアネットワークにトンネリングすることによって、UMTSの一部を形成することができる。

    図8、9は、本発明の教示によって作製されるRLANの2つの別々のバージョンを例示する。 RAN IPゲートウェイは、そのホームUMTSコアネットワークとの制限された直接的な接続を確立するためのコントロールシグナルポートと共に構成される。 詳しくは、制限された接続は、CN用のAAA機能サポートを提供するために必要な情報を送信する。

    図8に例示するようにRAN IPゲートウェイコントロールシグナルポートを構成し、アクセスベースのラディアス/ダイアメータを使用してコントロールシグナルデータを提供することができる。 この場合、コアネットワークは、3GPPで規定されるように、AAA機能情報を、コアネットワークのHSS/HLRとの接続に関する従来のモバイルアプリケーション部(MAP)信号に変換するインターワーキングユニット(IWU)を含む。 あるいはまた、図9に例示するように、RAN IPゲートウェイコントロールシグナルポートを、CNのHSS/HLRが直接使用することができるMAPシグナリングをサポートする標準Grインターフェイスのサブセットとして、構成することができる。

    RAN IPゲートウェイは、インターネットとの標準GIインターフェイスを使用し、UMTSのコアネットワークとの関連付けなしに単独のシステムとして利用することが好ましい。 しかしながら、RLANの加入者UEが利用可能なローミングおよびハンドオーバーサービスを用いた移動の管理をサポートするためには、図7、8、9に例示の様々な代替手段によるなど、コアネットワークとのAAA機能の接続が望まれる。 そのような場合、PRANのRAN IPゲートウェイとインターネットとの間の標準GIインターフェイスに加えて、モバイルIPプロトコルがサポートされる。 そのようなモバイルIPプロトコルの好ましい例は、IETFによって規格化されているようなモバイルIPv4プロトコルおよびモバイルIPv6プロトコルである。

    図10Aは、RLANとの無線接続を有する第1のUEとRLANの無線サービス領域外の第2のUEとの間の通信に関するIPパケットデータのフローを例示する。 RLANでは、モバイルIPv4がRAN IPゲートウェイとインターネットとの間のGIインターフェイスで実装されている。 そのような場合、第1のUEからのユーザーデータは、インターネットを介してRLANのRLAN IPゲートウェイから第2のUEが供給されたアドレスへIPパケットフォーマットで送られる。 第2のUEの通信は、この例において、第1のUEがホームCNとしてCNを有するので、コアネットワークで保持される第1のUEホームアドレスに向けられる。 CNは、第2のUEからIPデータパケットを受け、次いで、CNは、IPパケットを、第1のUEのフォーワーディングアドレス(FA)として、CNのHLRで保持される第1のUEの現在の位置に送る。

    この例において、第1のUEは「ホーム」であるので、CNは、第1のUEへの通信のために、インターネットを介してIPパケットをRAN IPゲートウェイにトンネルする。 第1のUEがRLANの外側に移動する場合、その位置は、コアネットワークに登録され、および第1のUEがこれまで位置していたアドレスに向けられたデータパケットがある場合に、そのIPパケットデータを第1のUEの現在の位置へ向けるためにコアネットワークによって使用される。

    図10Bは、モバイルIPv4が逆経路トンネリングと共に使用するGIインターフェイスで実装され、RLANが第1のUEのユーザーデータのIPパケットをホームCNに向け、ホームCNでそれらのIPパケットが従来の方法で第2のUEに中継される、別のアプローチを例示する。

    RLANがモバイルIPv6を実装するGIインターフェイスを使用する接続を有するとき、第1のUEと第2のUEとの間のIPパケットデータ交換は、図11Aに例示するように、バインディングアップデート(binding update)を含み、バインディングアップデートは、ハンドオーバーに必要なIPパケットのいずれのリダイレクション(redirection)も反映する。 図11Bは、RLANとホームCNとの間のトンネリングを含むモバイルIPv6を実装するGIインターフェイスを使用する代替アプローチを例示する。 このような場合、CNは、直接に第1のUEの位置情報を追跡し、第2のUEは、従来方式の任意のタイプで、第1のUEのホームCNと通信することができる。

    図12を参照すると、本発明のRLANのコンポーネント間の好ましいインターフェイスの構造が示される。 基地局、ノードBを介する、RLANとの間のUEインターフェイスは、3GPPによって規格化されているようなUEとの接続のための標準のUuインターフェイスであるのが好ましい。 各ノードBとRNCとの間のIubインターフェイスは、トランスポート層としてインターネットプロトコル(IP)を有する積層された階層プロトコルとして、制御プレーンおよびユーザープレーンの両方において実装されるのが好ましい。 同様に、少なくともIu−PSインターフェイスのサブセットが、RNCと、トランスポート層としてIPを有する積層された階層プロトコルであるRAN IPゲートウェイとの間ニ構成されるのが好ましい。

    SS7がATMに実装されている従来のUMTSにおいて、MTP3/SSCF/SSCOP層はSCCPを支援し、SCCPは、SS7スタックの最上層にある、基本的なATMスタックに組み込まれる。 本発明と組み合わせて使用される好ましいIPのアプローチでは、M3UA/SCTPスタックが、SCCPをIPに接続するのを支援する。 本質的には、好ましいIPベースの構成におけるM3UA/SCTPスタックは、従来のSS7/ATMのアプローチで使用されるMTP3/SSCF/SSCOP層に取って代わる。 これらの標準のプロトコルスタック構造の詳細情報は、IETF(インターネット)規格で定義される。 ATSの代わりにIPを使用することは、オフィスやキャンパス部(campus department)のためのピコセル(PICO cell)と同様にコスト節減を可能にする。

    RLANが複数のRNCを有する場合、IPトランスポート層を使用するシグナリングプレーンおよびユーザープレーンの双方に対する階層化された積層プロトコルを有するIurインターフェイスを介して、RNCは連結される。 各RNCは1つまたは複数のノードBに接続され、ノードBは、重なり合ってRLAN内部(intra-RLAN)サービス領域のハンドオーバーを可能にするそれぞれの地理的領域の中で、複数のUEにサービス提供する。

    RLAN内のあるノードBからRLAN内の別のノードBへのUEの通信のハンドオーバーは、3GPPにおけるintra−UTRANハンドオーバーに関する規定されている従来方式で行われる。 しかし、RLANのノードBと通信するUEが、RLANサービス領域外へ移動するとき、IPパケットサービスを利用するRAN IPゲートウェイを介してハンドオーバーが実行され、望ましくは上述するように、モバイルIPv4またはモバイルIPv6で実行される。

    図13は、本発明による好ましいRLANのサブコンポーネントを例示する。 RNCは、内部Iurインターフェイスによって接続される標準コントロールおよびサービング無線ネットワークサブシステム(C−RNSおよびS−RNS)に分割することができる。 そのような構成では、S−RNS機能は、標準SGSN機能のサブセットをサポートするRAN IPゲートウェイのSGSNサブコンポーネント、すなわち、GPRS移動管理(GMM)、セッション管理(SM)およびショートメッセージサービス(SMS)と結合される。 アクセスルーターおよびゲートウェイ機能を含む標準GGSN機能のサブセットを有するGGSNサブコンポーネントとのSGSNサブコンポーネントインターフェイスは、SGNSサブコンポーネント機能と、インターネットへの外部接続用のモバイルIPとのGIインターフェイスとをサポートする。 GGSNサブコンポーネントを有するSGSNサブコンポーネントインターフェイスは、一部変更したGn/Gpインターフェイスを介する、CNのSGNSおよびGGSNのための標準Gn/Gpインターフェイスのサブセットであるのが好ましい。

    任意に、RAN IPゲートウェイは、SGSNサブコンポーネントにも接続されるAAA機能通信サブコンポーネントを有し、関連CNへの限定された外部接続のためのポートを提供する。 図8、9に関連して上述したように、ポートは、Grインターフェイスまたはラディアス/ダイアメータインターフェイスをサポートする。

    図14に示すように、RLANの複数のRNCは、SGSNサブコンポーネントの機能をサポートするのに十分な接続を有するIu−PSインターフェイスによって、SGSNサブコンポーネントと結合されるように備えられる。 複数のRNCが備えられる場合、それらはIPトランスポート層を利用する標準Iurインターフェイスによって結合されるのが好ましい。

    RLANの様々なコンポーネントのトランスポート層についてIPを使用することは、図15に例示するように、別々のコンピュータサーバにRNC機能を実装し、通信するユーザーデータおよびシグナリングを独立して処理するのに役立つ。 図16を参照すると、無線制御手段がUプレーン・サーバーとCプレーン・サーバーとの間で分割される場合のコンポーネントダイヤグラムがある。 また、基本的なRLANコンポーネントに加えて、任意の音声ゲートウェイが、図15、16に例示されている。

    RLANの各ノードBは、ユーザーデータを送信するUプレーン・サーバーとのIPトランスポート層を使用した接続を有する。 また、RLANの各ノードBは、IPトランスポート層を有する標準Iub信号コントロールインターフェイスを介する、Cプレーン・サーバーとの別の接続を有する。 Uプレーン・サーバーおよびCプレーン・サーバーの両方は、階層化された積層プロトコルを用いてIPゲートウェイに接続されており、ランスポート層としてIPを有するのが好ましい。

    複数のCプレーン・サーバーの構成において、標準のIurインターフェイスを介して、互いにそれぞれを結合させることができるが、1つのみを、直接にRIP GWに接続させる必要がある。 これは、RLANの1つの領域が他の領域ではるかに負荷がある場合、コントロール信号処理のためのリソースを共有させ、Cプレーン・サーバーの間で信号処理を広げさせる。 IPトランスポート層を有するのが好ましい積層された階層のプロトコルを介して、CプレーンおよびUプレーンのリソースの両方を共有するために、網目状のネットワークで複数のCプレーン・サーバーおよびUプレーン・サーバーを接続させることができる。

    PCM回路を介する外部接続を有する任意の音声ゲートウェイが提供される場合、Uプレーン・サーバーおよびCプレーン・サーバーが、好ましくは、IPトランスポート層を有する積層された階層プロトコルを介して、ボイスゲートウェイに結合される。 Cプレーン・サーバーは、IPトランスポート層上のメディアゲートウェイコントロールプロトコルゲートウェイ(Megaco)を介して、Uプレーン・サーバーと結合される。 Megacoは、ボイスゲートウェイ要素間のベアラー接続をセットアップする制御プレーンプロトコルである。

    図17、18を参照すると、ノードB、RNC(又はUプレーン・サーバー及びCプレーン・サーバー)、およびRLANのRAN IPゲートウェイ間で実装される好ましいCプレーンおよびUプレーンのプロトコルスタックが示される。 また、各図面で、UEと共にUuインターフェイスを通じて実装される好ましい無線プロトコル(air protocol)上のスタックも示される。

    RLANを、外部IP接続上の音声サポートと共に、構成することができる。 そのような場合では、RIPゲートウェイは、PCM音声ゲートウェイを有するインターネットサービスプロバイダ(ISP)に接続される。 PCM音声ゲートウェイは、外部音声通信のために音声圧縮データをパルスコード変調(PCM)形式に変換する。

    音声データの圧縮のためのコーダー/デコーダー(CODEC)を使用するボコーダー(vocoder)を備える。 2つの一般的なボコーダー形式は、AMRボコーダー形式およびG. 729圧縮形式である。 図19、20は、RLANが接続されているISPの音声ゲートウェイがUEと同じタイプの音声圧縮インターフェイスを使用する場合、実装される好ましいUプレーンのプロトコルスタックを示す。 AMRボコーダー形式を、図19に例示する。 G. 729ボコーダー形式を、図21に例示する。 IP上の音声は、変化することなくIPインターフェイス上を、単に通常のパケットデータとして転送される。

    UEが、ISPの音声ゲートウェイと異なる音声圧縮プロトコルを使用する場合、コンバータがRNCまたはRAN IPゲートウェイに備えられる。 図20は、好ましいUプレーンのプロトコルスタックを示す。 この場合、UEがAMRボコーダーを使用し、ISP音声ゲートウェイはG. 729ボコーダーを使用する。 RAN IPゲートウェイ(RIP GW)は、AMR/G. 729コンバータを含んでいる。 図20例示された場合に関して、コンバータは、ノードBから受け取ったAMR圧縮データを、RIP GW側の出のためのG. 729形式圧縮音声形式に変換する。 RLANは、別々のUプレーン・サーバーとCプレーン・サーバーを使用する場合、圧縮音声データは、Uプレーン・サーバーによって送信され、コンバータを、Uプレーン・サーバーまたはIPゲートウェイのいずれかに配置することができる。

    図22を参照すると、IPによって運ばれるTCP/UDP上のセッション開始プロトコル(H323/SIP)のためのH. 323形式の標準を使用する音声をサポートするための好ましい制御プレーンのプロトコルスタック構造が示されている。 コントロールのシグナリングは、Uプレーンで行われた音声データ圧縮のタイプに関わらず、本質的に同じである。

    本発明を特定の構成に基づいて説明したが、当業者にとって他の変形例は明らかであり、本発明の範囲内である。

    現在の3GPP仕様よる従来のUMTSネットワークの例示的な構成図である。

    図1に例示するネットワークの様々なコンポーネントおよびインターフェイスを示すブロック図である。

    シグナリングプレーンおよびユーザーデータプレーンにおける様々なコンポーネントのインターフェイスの階層された積層プロトコルを示す、図1、2で例証される従来のネットワークの例示的な構成図である。

    本発明の教示による、直接的なインターネットリンクを有するRLANを含むUMTSネットワークの例示的な構成図である。

    図4に例示するネットワークの様々なコンポーネントを示すブロック図である。

    RLANがUMTSコアネットワークとの直接的な接続を有さないネットワークの変形例を示すブロック図である。

    図6に例示するUMTSネットワークにおけるシグナリングデータのフロー図である。

    RLANがUMTSコアネットワークとの制限された接続の第1のタイプを有する、図4に例示するUMTSネットワークの第2の変形例の例示的な構成図である。

    RLANがUMTSコアネットワークとの制限された接続の第2のタイプを有する、図4に例示するUMTSネットワークの第2の変形例の図式的な説明図である。

    モバイルIPv4プロトコルがRLANによって実装される、図4、8、9に示すネットワークについてのIPパケットデータのフローの変形例を示す。

    モバイルIPv4プロトコルがRLANによって実装される、図4、8、9に示すネットワークについてのIPパケットデータのフローの変形例を示す。

    モバイルIPv6プロトコルがRLANによって実装される、図4、8、9に示すネットワークについてのIPパケットデータのフローの変形例を示す。

    モバイルIPv6プロトコルがRLANによって実装される、図4、8、9に示すネットワークについてのIPパケットデータのフローの変形例を示す。

    本発明の教示によって作成されたRLANにおける、好ましいシグナリングプレーンおよびユーザープレーンインターフェイスを例示する。

    本発明の教示による、単一の無線ネットワークコントローラを有するRLANの説明図である。

    本発明の教示によって作成された複数の無線ネットワークコントローラを有するRLANの構成図である。

    本発明の教示によって作成された、ユーザーデータおよび制御信号のための別々のサーバー、および任意の音声ゲートウェイを有するRLANの別の構成図である。

    図15に例示するRLANのコンポーネントのブロック図である。

    本発明の教示によって作成された、RLANのコントロールプレーンインターフェイスのための好ましいプロトコルスタックを例示する。

    本発明の教示によって作成された、RLANのユーザープレーンインターフェイスのための、好ましいプロトコルスタックを例示する。

    RLANとの無線接続を有するUEと音声ゲートウェイを有するRLANに接続されたISPとの間の音声通信をサポートするためのユーザープレーンにおける、インターフェイスプロトコルスタックの変形例を例示する。

    RLANとの無線接続を有するUEと音声ゲートウェイを有するRLANに接続されたISPとの間の音声通信をサポートするためのユーザープレーンにおける、インターフェイスプロトコルスタックの変形例を例示する。

    RLANとの無線接続を有するUEと音声ゲートウェイを有するRLANに接続されたISPとの間の音声通信をサポートするためのユーザープレーンにおける、インターフェイスプロトコルスタックの変形例を例示する。

    RLANとの無線接続を有するUEと音声ゲートウェイを有するRLANに接続されたISPとの間の音声通信をサポートするための制御プレーンにおける、インターフェイスプロトコルスタックの変形例を例証する説明図である。

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