JP2006005950A - パケット無線ネットワークにおける移動ステーションの識別 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来は、移動ステーションに一時的な認識(TLLI)を割り当てるネットワーク要素(SGSN)の識別子を、それらがサービスするセルの認識から導出することができる。将来は、この仮定がもはや有効でなくなる。１つのページングエリアがＳＧＳＮノードのような多数のネットワーク要素で取り扱われるか、又は１つのネットワーク要素が多数のページングエリアにサービスできるようになる。移動ステーションがそのページングエリアを変更するときには、新たなサポートネットワーク要素が、ページングエリアの識別子に基づいて古いサポートネットワーク要素を決定する上で問題を生じる。又、２つのサポートネットワーク要素が同じＴＬＬＩを２つの異なる移動ステーションに割り当てることも考えられる。
【解決手段】 移動ステーションに一時的な認識を割り当てるネットワーク要素は、それ自身の識別子の少なくとも一部分を一時的な認識に組み込まねばならない。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、一般に、パケット無線ネットワークに係り、より詳細には、パケット無線ネットワークにおいて移動をサポートすることに係る。

汎用パケット無線サービスＧＰＲＳは、ＧＳＭシステムにおける新規なサービスであり、ＥＴＳＩ（ヨーロピアンテレコミュニケーションスタンダードインスティテュート）においてＧＳＭフェーズ２＋の規格化作業の１つの目的となっている。ＧＰＲＳのオペレーション環境は、ＧＰＲＳバックボーンネットワークにより相互接続された１つ以上のサブネットワークサービスエリアを備えている。サブネットワークは、多数のパケットデータサービスノードＳＮを備え、これは本明細書においてサービスＧＰＲＳサポートノードＳＧＳＮと称されるもので、その各々は、ＧＳＭ移動通信ネットワーク（通常は、ベースステーションシステム）に接続され、多数のベースステーション即ちセルを経て移動データターミナル用のパケットサービスを提供することができる。中間の移動通信ネットワークは、サポートノードと移動データターミナルとの間にパケット交換データ送信を与える。異なるサブネットワークは、次いで、ＧＰＲＳゲートウェイサポートノードＧＧＳＮを経て、外部データネットワーク、例えば、公衆交換データネットワークＰＳＰＤＮに接続される。従って、ＧＰＲＳサービスは、ＧＳＭネットワークがアクセスネットワークとして機能するときに移動データターミナルと外部データターミナルとの間でパケットデータ送信を行うことができる。

図１Ａは、ＧＳＭシステムにおいて実施されるＧＰＲＳパケット無線ネットワークを示す。ＧＳＭシステムの基本的な構造は、ベースステーションシステムＢＳＳ及びネットワークサブシステムＮＳＳの２つの要素を備えている。ＢＳＳと移動ステーションＭＳは、無線リンクを経て通信する。ベースステーションシステムＢＳＳでは、各セルがベースステーションＢＴＳによりサービスされる。多数のベースステーションがベースステーションコントローラＢＳＣに接続され、このコントローラは、ＢＴＳにより使用される無線周波数及びチャンネルを制御する。ベースステーションコントローラＢＳＣは、移動サービス交換センターＭＳＣに接続される。ＧＳＭシステムの詳細については、ＥＴＳＩ／ＧＳＭ推奨勧告、及び「移動通信用のＧＳＭシステム(The GSM System for Mobile Communications)」、Ｍ．モーリ及びＭ．ポーテット、パライゼウ、フランス、１９９２年、ＩＳＢＮ：２−９５７１９０−０７−７を参照されたい。

図１に示すシステムでは、ＧＳＭネットワークに接続されたＧＰＲＳシステムは、１つのＧＰＲＳネットワークを備え、これは、次いで、２つのサービスＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）及び１つのＧＰＲＳゲートウェイサポートノード（ＧＧＳＮ）を備えている。異なるサポートノードＳＧＳＮ及びＧＧＳＮは、イントラオペレータバックボーンネットワークにより相互接続される。ＧＰＲＳネットワークでは、いかなる数のサポートノード及びゲートウェイサポートノードがあってもよい。

サービスＧＰＲＳサポートノードＳＧＳＮは、移動ステーションＭＳにサービスするノードである。各サポートノードＳＧＳＮは、セルラーパケット無線ネットワークにおいて１つ以上のセルのエリア内でパケットデータサービスを制御し、それ故、各サポートノードＳＧＳＮは、ＧＳＭシステムのあるローカル要素に接続される（Ｇｂインターフェイスを経て）。この接続は、通常、ベースステーションシステムＢＳＳに対して確立され、即ちベースステーションコントローラＢＳＣ又はベースステーションＢＴＳに対して確立される。セルに位置する移動ステーションＭＳは、無線インターフェイスを経てベースステーションＢＴＳと通信すると共に、移動通信ネットワークを通してセルが属するサービスエリアのサポートノードＳＧＳＮとも通信する。原理的には、サポートノードＳＧＳＮと移動ステーションＭＳとの間の移動通信ネットワークは、それら２つの間にパケットしか中継しない。これを実現するために、移動通信ネットワークは、移動ステーションＭＳとサービスサポートノードＳＧＳＮとの間にデータパケットのパケット交換送信を与える。移動通信ネットワークは、移動ステーションＭＳとサポートノードＳＧＳＮとの間に物理的接続しか与えず、従って、その正確な機能及び構造は、本発明にとって重要ではないことに注意されたい。又、ＳＧＳＮには、移動通信ネットワークのビジター位置レジスタＶＬＲ及び／又は移動サービス交換センターへのシグナリングインターフェイスＧｓ（例えば、ＳＳ７シグナリング接続）も与えられる。ＳＧＳＮは、ＭＳＣ／ＶＬＲに位置情報を送信することができ及び／又はＭＳＣ／ＶＬＲからＧＰＲＳ加入者をページングするための要求を受信することができる。

ＭＳがＧＰＲＳネットワークにアタッチするとき、即ちＧＰＲＳアタッチ手順においては、ＳＧＳＮが、例えば、ＭＳの移動及びセキュリティに関連した情報を含む移動管理（ＭＭ）コンテクストを形成する。ＰＤＰアクチベーション手順については、ＳＧＳＮは、ＰＤＰ（パケットデータプロトコル）コンテクストを形成し、これは、ＧＰＲＳ加入者が使用するＧＧＳＮを伴うＧＰＲＳネットワーク内でルート指定の目的に使用される。

ＧＰＲＳゲートウェイサポートノードＧＧＳＮは、オペレータのＧＰＲＳネットワークを他のオペレータのＧＰＲＳシステムに接続すると共に、インターオペレータバックボーンネットワーク、ＩＰネットワーク（インターネット）又はＸ．２５ネットワークのようなデータネットワーク１１−１２に接続する。ＧＧＳＮは、ＧＰＲＳ加入者のＰＤＰアドレス及びルート情報、即ちＳＧＳＮアドレスを含む。ルート情報は、データネットワーク１１から、ＭＳの現在交換ポイント即ちサービスＳＧＳＮへプロトコルデータユニットＰＤＵをトンネル送信するのに使用される。ＳＧＳＮ及びＧＧＳＮノードの機能は、１つの物理的ノードに一体化することができる。

ＧＳＭネットワークのホーム位置レジスタＨＬＲは、ＧＰＲＳ加入者データ及びルート情報を含み、そして加入者のＩＭＳＩを一対以上のＰＤＰ形式及びＰＤＰアドレスへとマップする。又、ＨＬＲは、各対のＰＤＰ形式及びＰＤＰアドレスを１つ以上のＧＧＳＮへとマップする。ＳＧＳＮは、ＨＬＲへのＧｒインターフェイス（直接的なシグナリング接続、又は内部バックボーンネットワーク１３を経ての接続）を有する。ローミングするＭＳのＨＬＲは、サービスＳＧＳＮとは異なる移動通信ネットワークにある。

オペレータのＳＧＳＮ及びＧＧＳＮ装置を相互接続するイントラオペレータバックボーンネットワーク１３は、例えば、ＩＰネットワークのようなローカルネットワークにより実施することができる。又、オペレータのＧＰＲＳネットワークは、イントラオペレータバックボーンネットワークを伴わずに、例えば、１つのコンピュータに全ての特徴を与えることによっても実施できることに注意されたい。
インターオペレータバックボーンネットワークは、異なるオペレータのゲートウェイサポートノードＧＧＳＮを互いに通信できるようにするネットワークである。

図１Ｂは、ＭＳとＳＧＳＮとの間のシグナリングレベルのプロトコル層を示す。ＧＰＲＳシステムでは、送信レベル及びシグナリングレベルとして知られている積層プロトコル構造が、ユーザ情報及びシグナリングを送信するために定義されている。送信レベルは、ユーザ情報の送信を与える積層プロトコル構造を、それに関連したデータ送信の制御手順（例えば、流れ制御、エラー検出、エラー修正及びエラー回復）と共に有している。シグナリングレベルは、送信レベルのファンクションを制御及びサポートし、例えば、ＧＰＲＳネットワークへのアクセス（アタッチ及びデタッチ）を制御しそして確立されたネットワーク接続のルート経路を制御してユーザの移動をサポートするのに使用されるプロトコルで構成される。送信レベルのプロトコル層は、プロトコル層ＳＮＤＣＰまでは図２の場合と同じであり、それより上には、ＭＳとＧＧＳＮとの間にＧＰＲＳバックボーンネットワークのプロトコル（例えば、インターネットプロトコルＩＰ）がある（プロトコルＬ３ＭＭではなくて）。図１Ｂに示されたプロトコル層は、次の通りである。

− 層３移動管理（Ｌ３ＭＭ）：このプロトコルは、移動管理の機能、例えばＧＰＲＳアタッチ、ＧＰＲＳデタッチ、セキュリティ、ルートエリア更新、位置エリア更新、ＰＤＰコンテクストのアクチベーション、及びＰＤＰコンテクストのデアクチベーションをサポートする。
− サブネットワーク従属収斂プロトコル（ＳＮＤＣＰ）は、ＭＳとＳＧＳＮとの間のネットワーク層のプロトコルデータユニット（Ｎ−ＰＤＵ）の送信をサポートする。ＳＮＤＣＰ層は、例えば、Ｎ−ＰＤＵの暗号化及び圧縮をマネージする。
− 論理的リンク制御（ＬＬＣ）：この層は、非常に信頼性のある論理的リンクである。ＬＬＣは、以下に述べる無線インターフェイスプロトコルとは独立している。

− ＬＬＣリレー：このファンクションは、ＬＬＣプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）をＭＳ−ＢＳＳインターフェイス（Ｕｍ）とＢＳＳ−ＳＧＳＮインターフェイス（Ｇｂ）との間で中継する。
− ベースステーションサブシステムＧＰＲＳプロトコル（ＢＳＳＧＰ）：この層は、ルート情報及びＱｏＳに関連した情報をＢＳＳとＳＧＳＳとの間に送信する。
− Ｇｂインターフェイスを経て使用されるフレームリレー。多数の加入者のＬＬＣ ＰＤＵがマルチプレクスされるところの半永久的接続がＳＧＳＮとＢＳＳとの間に確立される。

− 無線リンク制御（ＲＬＣ）：この層は、無線解決策とは独立した無線リンクを与える。
− 媒体アクセス制御（ＭＡＣ）：これは、無線チャンネルに関連したアクセスシグナリング（要求及び許可）と、物理的ＧＳＭチャンネルへのＬＬＣフレームのマッピングとを制御する。

本発明に関しては、最も関心のあるプロトコル層は、ＬＣＣ及びＬ３ＭＭである。ＬＬＣ層のファンクションは、次のように説明できる。ＬＬＣ層は、基準アーキテクチャーにおいてＲＬＣ層より上で機能し、そしてＭＳとそのサービスＳＧＳＮとの間に論理的リンクを確立する。ＬＣＣのファンクションについては、最も重要な要求は、ＬＣＣフレーム中継を確実に管理し、そしてポイント対ポイント及びポイント対マルチポイントアドレッシングをサポートすることである。

論理的リンク層のサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）とは、ＬＬＣ層が層３プロトコル（図１ＢのＳＮＤＣＰ層）に対するサービスを提供するポイントである。ＬＬＣ層のリンクは、各ＬＬＣフレームのアドレスフィールドにおいて送信されるデータリンク接続識別子（ＤＬＣＩ）で識別される。ＤＬＣＩは、２つの要素、即ちサービスアクセスポイント識別子（ＳＡＰＩ）及び一時的な論理的リンク認識ＴＬＬＩで構成される。ＴＬＬＩのより一般的な表現が必要とされるときには、「一時的認識」という用語が使用される。

ユーザがＧＰＲＳネットワークにアタッチするときには、ＭＳとＳＧＳＮとの間に論理的リンクが確立される。従って、ＭＳが進行中のコールを有すると言うことができる。この論理的リンクは、ＭＳとＳＧＳＮとの間にＴＬＬＩ識別子で指示されたルートを有する。従って、ＴＬＬＩは、ある論理的リンク及びＩＭＳＩに対してＳＧＳＮが割り当てる一時的な識別子である。ＳＧＳＮは、ＴＬＬＩを論理的リンクの確立に関連してＭＳへ送信し、そしてこれは、その論理的リンクを経てその後にシグナリング及びデータを送信する際に識別子として使用される。

論理的リンクを経てのデータ送信は、以下に述べるように実施される。ＭＳへ又はＭＳから送信されるべきデータは、ＳＮＤＣＰファンクションで進められ、そしてＬＬＣ層へ送信される。ＬＬＣ層は、ＬＬＣフレームの情報フィールドにデータを挿入する。フレームのアドレスフィールドは、例えば、ＴＬＬＩを含む。ＬＬＣ層は、データをＲＬＣに中継し、ＲＬＣは、不必要な情報を削除し、そしてデータを、ＭＡＣに適合する形態にセグメント化する。ＭＡＣ層は、無線リソースプロセスをアクチベートし、送信のための無線トラフィック経路を得る。無線トラフィック経路の反対側におけるそれに対応するＭＡＣユニットは、データを受信し、そしてそれをＬＬＣ層へとアップ方向に中継する。最終的に、データは、ＬＬＣ層からＳＮＤＣＰへと送信され、そこで、ユーザデータが完全に回復されそして次のプロトコル層へ中継される。

ＧＰＲＳ加入者の移動管理（ＭＭ）についてはＭＳの３つの異なるＭＭ状態が典型的であり、即ちアイドル状態、スタンバイ状態、及びレディ状態である。各状態は、ＭＳ及びＳＧＳＮに割り当てられたある機能及び情報レベルを表す。これら状態に関連した情報セット（ＭＭコンテクストと称する）は、ＳＧＳＮ及びＭＳに記憶される。ＳＧＳＮのコンテクストは、加入者データ、例えば、加入者のＩＭＳＩ、ＴＬＬＩ、位置及びルート情報等を含む。

スタンバイ及びレディ状態においては、ＭＳがＧＰＲＳネットワークにアタッチされる。ＧＰＲＳネットワークでは、動的なＭＭコンテクストがＭＳに対して形成され、そして論理的リンクＬＬＣ（論理的リンク制御）がプロトコル層においてＭＳとＳＧＳＮとの間に確立される。レディ状態は、ＭＳがユーザデータを送信及び受信することのできる実際のデータ送信状態である。ＭＳは、ＧＰＲＳネットワークがＭＳをページングするか又はＭＳがデータ送信又はシグナリングを開始するときにスタンバイ状態からレディ状態へ切り換わる。ＭＳは、たとえユーザデータが送信されなくても又はシグナリングが実行されなくても、レディ状態に留まる（タイマーでセットされた時間中）。

スタンバイ及びレディ状態においては、ＭＳは、１つ以上のＰＤＰ（パケットデータプロトコル）コンテクストも有し、これは、ＭＭコンテクストに関連してサービスＳＧＳＮに記憶される。ＰＤＰコンテクストは、異なるデータ送信パラメータ、例えば、ＰＤＰ形式（例えば、Ｘ．２５又はＩＰ）、ＰＤＰアドレス（例えば、Ｘ．１２１アドレス）、サービスクオリティＱｏＳ、及びＮＳＡＰＩを定義する。ＭＳは、ＰＤＰコンテクストを特定のメッセージ「ＰＤＰコンテクストアクチベート要求」でアクチベートし、これは、ＴＬＬＩ、ＰＤＰ形式、ＰＤＰアドレス、要求されたＱｏＳ及びＮＳＡＰＩに関する情報を与える。ＭＳが新たなＳＧＳＮのエリアへローミングするときには、新たなＳＧＳＮが古いＳＧＳＮからＭＭ及びＰＤＰコンテクストを要求する。

移動管理については、論理的なルートエリアがＧＰＲＳネットワークに対して定義されている。ルートエリア（ＲＡ）は、オペレータにより定義されたエリアで、１つ以上のセルで構成される。通常、１つのＳＧＳＮが多数のルートエリアにサービスする。ルートエリアは、スタンバイ状態においてＭＳの位置を決定するのに使用される。ＭＳの位置が特定のセルに関して分からない場合には、１つのルートエリアＲＡ内のＧＰＲＳページでシグナリングがスタートする。換言すれば、ページングエリアは、通常、ＧＰＲＳシステムのルートエリアでもあり、そして現在ＧＳＭシステムの位置エリアでもある。

ＭＳは、パケット交換論理的リンクの移動をサポートするためにルートエリア更新手順を実行する。レディ状態では、ＭＳは、新たなセルが選択されるか、ルートエリアが変更されるか、又は繰り返しルートエリアの更新タイマーが時間切れしたときにこの手順を開始する。無線ネットワーク（ＰＬＭＮ）は、充分な量のシステム情報をＭＳに送信し、新たなセル又は新たなルートエリアＲＡに入るときを検出すると共に、繰り返しルートエリア更新を実行すべきときを決定できるように構成される。ＭＳは、そのＭＭコンテクストに記憶されたセル認識（セルＩＤ）を、ネットワークから受信されるセル認識と繰り返し比較することにより、新たなセルに入ったことを検出する。対応的に、ＭＳは、そのＭＭコンテクストに記憶されたルートエリア識別子を、ネットワークから受信されるルートエリア識別子と比較することにより、新たなルートエリアＲＡに入ったことを検出する。ＭＳは、新たなセルを選択するときに、セル認識及びルートエリアをそのＭＭコンテクストに記憶する。

ＭＭ及びＰＤＰコンテクストを形成及び更新しそして論理的リンクを確立するための上述した全ての手順（例えば、アタッチ、デタッチ、ルートエリア更新、及びＰＤＰコンテクストのアクチベーション／デアクチベーション）は、ＭＳによりアクチベートされる手順である。しかしながら、ルートエリア更新に関しては、ＭＳは、セルによりブロードキャストされたルートエリア情報に基づいて、新たなセルにサービスするＳＧＳＮが、古いセルにサービスしたＳＧＳＮと同じであるかどうかを結論できない状態で新たなルートエリアへの更新を実行する。ＭＳにより更新メッセージにおいて送信される古いルートエリア情報に基づいて、新たなＳＧＳＮは、ルートエリア更新が２つのＳＧＳＮノード間で進行中であることを検出し、そして古いＳＧＳＮへの必要な質問をアクチベートして、新たなＳＧＳＮに対するＭＳの新たなＭＭ及びＰＤＰコンテクストを形成する。ＳＧＳＮが切り換わっているので、ＭＳと新たなＳＧＳＮとの間に論理的リンクが再確立されねばならない。

元々ＥＴＳＩ推奨勧告ＧＳＭ０３．６０（バージョン６．０．０）の図１７である図２は、公知のアタッチ手順を（主として）示すシグナリング図である。移動ステーションの先のサポートノードＳＧＳＮ及び移動交換センターＭＳＣ／ＶＬＲを「古い」と称し、そして現在のものを「新たな」と称する。ステップ２−１では、ＭＳが「アタッチ要求」を送信する。ステップ２−２ないし２−５は、本発明を理解する上で必要ないので、ここでは説明しない。ステップ２−６ａでは、新たなノードＳＧＳＮ２が「位置更新」メッセージをＨＬＲへ送信し、ＨＬＲは、ステップ２−６ｂにおいて、「位置キャンセル」を古いＳＧＳＮ１へ送信する。ステップ２−６ｃでは、古いＳＧＳＮ１が確認（＝Ａｃｋ）を行う。ステップ２−６ｄでは、新たなＳＧＳＮ２が「加入者データ挿入」メッセージにおいて加入者のデータを受信し、そしてステップ２−６ｅにおいて確認を行う。ステップ２−６ｆでは、新たなＳＧＳＮ２が、ステップ２−６ａで送られた位置更新に対する確認をＨＬＲから受信する。

ステップ２−７ａでは、新たなＳＧＳＮ２が「位置更新要求」を新たなＭＳＣ／ＶＬＲへ送信する。ステップ２−７ｂないし２−７ｇは、ステップ２−６ａないし２−６ｆに対応する。ステップ２−７ｈでは、新たなＳＧＳＮ２が、ステップ２−７ａで送られた位置更新に対する確認を新たなＭＳＣから受信する。ステップ２−８では、新たなＳＧＳＮ２が、ステップ２−１で送信された「アタッチ要求」が受け入れられたことをＭＳに報告する。残りのステップは、本発明には関与せず、ここでは説明しない。

元々ＥＴＳＩ推奨勧告ＧＳＭ０３．６０（バージョン６．０．０）の図２６である図３は、公知のルートエリア更新手順を（主として）示すシグナリング図である。インターＳＧＳＮルートエリア更新手順では、サービスＳＧＳＮが変更され、そしてＭＳにその変更を通知して、ＭＳが論理的リンクを変更するためのローカル手順又はネットワーク手順を開始できるようにしなければならない。以下の説明では、参照番号は、図３に示すメッセージ又は事象を指す。

３−１．ＭＳは、ルートエリア更新要求を新たなＳＧＳＮ２へ送信する。このメッセージは、一時的な論理的リンク認識ＴＬＬＩと、新たなセルのセル認識Ｃｅｌｌ＿ｉｄと、古いルートエリアのルートエリア識別子ＲＡ＿ｉｄと、新たなルートエリアのルートエリア識別子ＲＡ＿ｉｄとを含む。無線インターフェイスにおいて負荷を減少すべき場合には、ベースステーションシステムＢＳＳにおいてセル認識Ｃｅｌｌ＿ｉｄが追加されない。
３−２．新たなＳＧＳＮ２は、古いルートエリアが、古いノードＳＧＳＮ１と称される別のＳＧＳＮに属することを検出する。その結果、新たなＳＧＳＮ２は、古いＳＧＳＮ１から当該ＭＳのＭＭ及びＰＤＰコンテクストを要求する。全てのコンテクストを同時に要求することもできるし、又はＭＭコンテクスト及び各ＰＤＰコンテクストを異なるメッセージにおいて要求することもできる。要求は、少なくとも、古いルートエリアのルートエリア識別子ＲＡ＿ｉｄと、ＴＬＬＩとを含む。古いＳＧＳＮ１は、その応答において、ＭＭコンテクスト、ＰＤＰコンテクスト、及びおそらくは、許可パラメータトリプレットを送信する。ＭＳが古いＳＧＳＮ１において確認されない場合には、古いＳＧＳＮ１は、適当なエラーメッセージで応答する。古いＳＧＳＮ１は、古いＭＭコンテクストが削除されるまで新たなＳＧＳＮアドレスを記憶し、古いＳＧＳＮ１から新たなＳＧＳＮ２へデータパケットを中継できるようにする。

３−３．新たなＳＧＳＮ２は、例えば、新たなＳＧＳＮアドレスを含む「ＰＤＰコンテクスト変更要求」メッセージを関連ＧＧＳＮへ送信する。ＧＧＳＮは、それらのＰＤＰコンテクストフィールドを更新し、そしてその応答において「ＰＤＰコンテクスト変更応答」メッセージを送信する。
３−４．新たなＳＧＳＮ２は、新たなＳＧＳＮアドレス及びＩＭＳＩを含む「位置更新」メッセージを送信することにより、ＳＧＳＮの変更をＨＬＲに通知する。
３−５．ＨＬＲは、ＩＭＳＩを含む「位置キャンセル」メッセージを送信することにより古いＳＧＳＮ１からＭＭコンテクストを削除する。古いＳＧＳＮ１は、ＭＭ及びＰＤＰコンテクストを削除し、そして「位置更新Ａｃｋ」メッセージを送信することによりそれを確認する。

３−６．ＨＬＲは、ＩＭＳＩ及びＧＰＲＳ加入者データを含む「加入者データ挿入」メッセージを新たなＳＧＳＮ２へ送信する。新たなＳＧＳＮ２は、「加入者データ挿入Ａｃｋ」メッセージを挿入することによりそれを確認する。
３−７．ＨＬＲは、「位置更新Ａｃｋ」メッセージをＳＧＳＮに送信することにより位置更新を確認する。
３−８．加入者がＧＳＭ加入者（ＩＭＳＩアタッチされた）でもある場合には、ＳＧＳＮとＶＬＲとの関連性を更新しなければならない。ＶＬＲアドレスは、ＲＡ情報から推定される。新たなＳＧＳＮは、例えば、ＳＧＳＮアドレス及びＩＭＳＩを含む「位置更新要求」メッセージをＶＬＲへＶＬＲへ送信する。ＶＬＲは、「位置更新受け入れ」メッセージを送信することによりＳＧＳＮアドレス及び確認を記憶する。

３−９．新たなＳＧＳＮ２は、新たなルートエリアＲＡにおいてＭＳの存在を確認する。新たなＲＡに対するＭＳの登録に対して制約がない場合には、ＳＧＳＮは、ＭＳに対するＭＭ及びＰＤＰコンテクストを形成する。新たなＳＧＳＮとＭＳとの間には論理的リンクが確立される。新たなＳＧＳＮ２は、例えば、新たなＴＬＬＩを含む「ルートエリア更新受け入れ」メッセージでＭＳに応答する。このメッセージは、ネットワークが更新を首尾良く実行したことをＭＳに通知する。
３−１０．ＭＳは、「ルートエリア更新完了」メッセージで新たなＴＬＬＩを確認する。

ＴＬＬＩ識別子を割り当て、ルート／位置エリア更新を実行し、そして移動ステーションをページングするための上記手順は、ＧＳＭシステムでの数年の経験をベースとするものであり、満足であることが分かっている。しかしながら、これらの手順は、ＳＧＳＮノードの識別子を、それらがサービスするセルの識別子から導出できるという仮定に基づいている。将来は、この仮定がもはや通用しないと考えられる。例えば、１つのページングエリアを、ＳＧＳＮノードのような多数のネットワーク要素で取り扱うことができる。或いは又、１つのネットワーク要素が多数のページングエリアをサービスすることができる。この筋書きは、２つの問題を提起する。即ち、
移動ステーションがそのページングエリアを変更するときに、新たなサポートネットワーク要素は、ページングエリア識別子に基づいて古いサポートネットワーク要素を決定する上で問題を生じる。又、２つのサポートネットワーク要素が同じＴＬＬＩを２つの異なる移動ステーションに割り当てるおそれもある。

本発明の目的は、公知の一時的認識（ＴＬＬＩ／ＴＭＳＩ）割り当て方法から生じる問題及び欠点を最小にすることである。
本発明の基本的な考え方は、一時的な認識を割り当てるネットワーク要素がそれ自身の識別子又はその一部分を一時的な認識へとエンコードすることである。例えば、ＴＬＬＩの長さが３２ビットである場合には、数ビット（例えば、３、４又は５）を使用して、ＴＬＬＩを割り当てるネットワーク要素を識別し、これにより、各々８、１６又は３２個のネットワーク要素が単一のルート指定／ページング／位置エリアをサポートできるようにする。

本発明によるＴＬＬＩは、ある移動ステーションにアドレスされたパケットを送信すべきところのネットワーク要素を決定するために、例えば、ＢＳＣ／ＲＮＣにより使用される。又、これは、当該移動ステーションを現在サポートしているネットワーク要素の認識を決定するために、未知の移動ステーションを受信するネットワーク要素によっても使用される。
上記問題を解決するのに加えて、本発明は、移動ステーションにサービスしているベースステーションサブシステム（ＢＳＳ）が、どのネットワーク要素が当該移動ステーションを現在サポートしているかを追跡するための簡単且つ有効な方法も提供する。これは、ＢＳＳが多数のネットワーク要素に接続される場合に特に有用である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明は、種々の形式のパケット無線システムに適用することができる。本発明は、パンヨーロピアンデジタル移動通信システムＧＳＭ（移動通信用のグローバルシステム）、或いはそれに対応する移動通信システム、例えば、ＤＣＳ１８００及びＰＣＳ（パーソナルコミュニケーションシステム）、又は更に進歩したシステム、例えば、ＵＭＴＳ（ユニバーサルモービルテレコミュニケーションズシステム）において汎用パケット無線サービスＧＰＲＳを提供するのに特に好ましく使用できる。以下、本発明の好ましい実施形態は、ＧＰＲＳサービス及びＧＳＭシステムにより形成されるＧＰＲＳパケット無線ネットワークにより説明するが、本発明は、この特定のパケット無線システムに限定されるものではない。例えば、ＵＭＴＳのような第３世代のシステムでは、無線ネットワークコントローラＲＮＣが、ＢＳＣ等に代わって使用できる。

ＭＳが新たなセル又は新たなルートエリアＲＡを検出したときには、それは、４つの考えられるケースの１つを意味する。即ち、１）セルの更新が必要とされる。２）ルートエリアの更新が必要とされる。３）ルートエリア及び位置エリアの複合更新が必要とされる。又は４）何も必要とされない（ＭＳはスタンバイモードにあり、そしてＲＡは変化しない）。最初の３つのケースにおいては、ＭＳが新たなセルをローカルで選択し、そしてセルの認識をそのＭＭコンテクストに記憶する。

本発明によれば、図２に示すアタッチ手順は、ステップ２ないし８において、「アタッチ受け入れ」メッセージが、一時的認識を割り当てたＳＧＳＮの識別子を指示する（即ち、その少なくとも一部分を含む）本発明の一時的認識（例えばＴＬＬＩ）を含むように変更される。図２のケースでは、ＴＬＬＩは、ＳＧＳＮ２の識別子の一部分を含む。より詳細には、アタッチ手順それ自体は変更されないが、送信される一時的認識は、一時的認識を割り当てたネットワーク要素の認識の少なくとも一部分を含む。

本発明の一時的認識／ＴＬＬＩの使用は、図３のステップ３−１に見ることができる。「ルートエリア更新要求」は、ＴＬＬＩコードにおいて、ＴＬＬＩを割り当てたＳＧＳＮノード（ＳＧＳＮ１）の認識を指示するので、新たなＳＧＳＮ２は、通常、データベース機能を用いて、ＴＬＬＩコードと共に古いルートエリア認識を使用することにより、適切なＳＧＳＮアドレスを推定することができる。ＴＬＬＩにおいて、コードとは、当該ルートエリアに対する独特のコードを指す。
ＭＳが現在ルートエリアＲＡ内の新たなセルに入りそしてレディ状態にあるときにセルの更新が実行される。ＲＡが変化した場合には、セルの更新ではなく、ルートエリア更新が実行される。

セルの更新手順は、ＬＬＣレベルにおける含蓄的な手順として実行され、これは、クロスオーバーを経てＳＧＳＮに情報を送信するのに通常のＬＬＣ情報及び制御フレームが使用されることを意味する。ＳＧＳＮに向かう送信では、ネットワークのベースステーションシステムにおいて全てのＬＬＣフレームに対するＢＳＳＧＢパケットにセルの認識が追加される。ＳＧＳＮは、ＭＳのクロスオーバーを登録し、そしてＭＳに向かう更なるトラフィックは、新たなセルを経てルート指定される。簡単なセルの更新においては、ＳＧＳＮが変化せず、本発明による問題解決は生じない。
当然、ＳＧＳＮは、ＬＬＣ層又は別のプロトコル層において論理的リンクの確立を開始するために別の適当なシグナリング手順も使用できる。

本発明によれば、移動ステーションのＴＬＬＩは、そのＴＬＬＩを割り当てたネットワーク要素を指示する。図３の例では、ＴＬＬＩは、古いＳＧＳＮ１を指示する。明らかに、３ないし５ビットでは、多数のＳＧＳＮノードを明確に指示するのに充分でない。しかしながら、これらの３ないし５ビットは、ＧＳＭシステムに使用される周波数再使用パターンに若干類似したやり方で再使用することができ、これにより、ＧＰＲＳシステムのルートエリアと本発明のＴＬＬＩコードの組合せでＳＧＳＮノードを明確に決定することができる。

ステップ２−２では、新たなＳＧＳＮ２は、たとえルートエリアとＳＧＳＮノードとの間に多数対多数関係があっても古いＳＧＳＮ１の認識を知る。これは、移動ステーションＭＳが「アタッチ要求」２−１において古いＴＬＬＩ及びＲＡＩを送信しているからである。ＭＳが古いＴＬＬＩを送信しない場合には、ステップ２−３において、ＭＳが識別されねばならない。
ページングエリアとＢＳＣ（又はＲＮＣ）エリアとの間には１対１の関係がないことが考えられる。本発明の好ましい実施形態によれば、ＴＬＬＩは、２つの識別子を含み、その一方はページングエリアを指示し、そして他方はＢＳＣ／ＲＮＣを指示する。

本発明による一時的認識即ちＴＬＬＩは、適当なデータベースにより特定のネットワーク要素にリンクすることができる。或いは又、ＴＬＬＩを受信するネットワーク要素Ａは、ＴＬＬＩに関連したルートエリア識別子を使用することによりそれに対応するネットワーク要素Ｂを導出することができ、これは、あるシグナリング（位置更新メッセージのような）をネットワーク要素Ｂに送信できるようにする。ネットワーク要素Ｂは、それが移動ステーション自体を取り扱うか、又は正しいネットワーク要素にシグナリングを送信する場合に直接応答する。

ネットワーク要素Ａがネットワーク要素Ｂにシグナリングをいかにして送信できるかは直ちに明らかでない。というのは、ネットワーク要素Ａは、ネットワーク要素Ｂの識別子の３ないし５ビットしか分からないからである。この問題の解決策は、少なくとも３つある。１）ネットワーク要素Ａがネットワーク要素の識別子ＮＥＩ及びルートエリア認識ＲＡＩを知り、これらがネットワーク要素Ｂを識別する。実際的なやり方は、「ｒａｉ．ｎｅｉ＠ｏｐｅｒａｔｏｒ．ｇｐｒｓ」のようなキーを用いてドメイン名サーバーＤＮＳに質問することである（図２を参照）。２）ＮＥＩは、新たなＳＧＳＮによって使用されない。むしろ、公知システムでは、ルートエリアＲＡを使用して、古いＳＧＳＮが導出される。公知システムとの相違は、ＭＳがこのＳＧＳＮノード（即ちデータベース機能により古いＲＡＩに関連した）に登録されず、別のノードに登録されることである。この場合に、古いＳＧＳＮは、有効なＳＧＳＮに要求を送信できる。更に一般的には、有効なアドレスがデータベースから検索されるのではなく、有効なアドレスを見出す（古いＲＡＩ及びＴＬＬＩを用いて）と共に、ＭＳを取り扱う古いＳＧＳＮに要求を送信することのできるエンティティに要求が送信される。応答は、ＳＧＳＮ３によりＳＧＳＮ１へ直接送信することもできるし、又は別のエンティティ（ＳＧＳＮ２）を経て送信することもできる。最後に、３）上記１及び２の組合せを使用することができ、この場合に、ＮＥＩは、ＴＬＬＩの一部分であるが、ＳＧＳＮ（例えば、異なる製造者による）は、それを使用することができない。この場合には、ドメイン名サーバーに記憶された古いＳＧＳＮアドレスを、ＮＥＩ及びＲＡＩ（又はＬＡＩ）を使用するノードアドレスに置き換えることができる。

図４は、ＧＰＲＳのようなパケット無線システムに関連したドメイン名サーバーＤＮＳの概念を示す。ステップ４−１において、ＭＳは、「ルートエリア更新要求」をＳＧＳＮ２（新たなＳＧＳＮ）へ送信する。この要求は、ＭＳの古いルートエリアインデックスＲＡＩ及び本発明によるＴＬＬＩを含む。ステップ４−２において、ＳＧＳＮ２は、それらをドメイン名サーバーＤＮＳへ送信する。それらは、一緒に、明確な組合せを形成し、そしてステップ４−３において、ＤＮＳは、ＳＧＳＮ１（古いＳＧＳＮ）のアドレスを返送することができる。ステップ４−４及び４−５では、新たなＳＧＳＮ２は、古いＳＧＳＮ１からＳＧＳＮコンテクストを検索することができる。

所与のページングエリアにおいて、移動ステーションが２つ以上のネットワーク要素に登録される場合には、移動ステーションを異なる識別子でページングすることができる。しかしながら、移動ステーションがページングチャンネルにおいて１つの認識しか聴取しない場合には、もっと簡単である。従って、本発明の更に別の好ましい実施形態では、拡張された一時的認識即ちＴＬＬＩが使用される。拡張された一時的認識即ちＴＬＬＩは、識別子を次の３つまで含む。
− 第１オクテット：ページング領域に独特のネットワーク要素識別子；
− 第２オクテット：ＲＮＣ／ＢＳＣに独特のネットワーク要素識別子；及び
− 残りのオクテット：ページング認識。

（注：３つの識別子が全オクテットとして示されているのは便宜上のことに過ぎない。）ページング認識は、ネットワークにより整合された擬似ランダム番号である。これは、ＢＳＳ／ＲＮＣによるか又は個別のマスターネットワーク要素により割り当てることができる。例えば、各ルートエリアＲＡに対し、単一のＳＧＳＮが、そのＲＡにおいて有効な全てのページング認識を割り当てる。他のＳＧＳＮノードは、このマスターＳＧＳＮからページング認識を要求しなければならない。これは、各移動ステーションにとって独特でなければならず、従って、当該ページングエリアに登録された移動ステーションをページングするために、このページング認識を使用すれば充分である。ページングエリアにまだ登録されていない移動ステーションがページングされるときには、拡張されたＴＬＬＩを使用すると、衝突のおそれが減少される。アップリンク送信及び移動管理シグナリングについては、移動ステーションは、拡張された認識を使用しなければならない。ページングエリアに独特のＮＥＩは、ＳＧＳＮを独特に識別しなければならない。換言すれば、３ないし５ビットで２³ないし２⁵個のＳＧＳＮノードを識別することができる。

特に、ダウンリンク転送又はページングにおいては、拡張された一時的認識の第１オクテットが、ページングエリアに独特の全ネットワーク要素識別子を含むことが常に必要ではない。好ましくは、一時的な認識の一部分のみがダウンリンク転送及びページングに対して使用される。換言すれば、ＴＬＬＩは、依然としてページング認識であるが、ＮＥＩは、それに関連付けされる。
本発明のＮＥＩは、次のように使用することができる。ダウンリンク転送の場合に、ＭＴパケットを受信するＳＧＳＮは、ＭＳ及びそれが位置するセルの認識を知る。それ故、ダウンリンクパケットは、本発明のＮＥＩを伴わずにＭＳへルート指定することができる。しかしながら、アップリンクパケットは、多数のＳＧＳＮノードに接続され得るＢＳＣにＭＳにより送信される。従って、ＭＳは、ＢＳＣがパケットを正しいＳＧＳＮにルート指定できるようにするために、各パケットにおいてＮＥＩを送信しなければならない。

更に別の好ましい実施形態によれば、ＢＳＣは、当該ＳＧＳＮが指示されるＭＳのコンテクストを維持する。しかしながら、ＭＳのセル又はルートエリアが変化するときには、ＭＳにサービスするＢＳＣも変化する。それ故、ＭＳは、セル／ルートエリアが変化した後に各パケットにＮＥＩを挿入しなければならない。セル／ルートエリアが変化した後に送信される第１パケットは、ルートエリア更新のようなシグナリングメッセージでもよいし、又は含蓄的なセル更新を指示するためにＧＰＲＳシステムに使用することのできる通常のユーザデータパケットでもよい。

ルートエリアが変化したときにＢＳＣも変化せねばならないという要求もある。このような場合には、ルートエリアが変化したときに、ＳＧＳＮも変化することがある。現在、新たなＳＧＳＮは、古いＲＡＩに基づいて古いＳＧＳＮのアドレスを導出する。しかしながら、多数のＳＧＳＮノードが単一のＲＡにサービスする場合には、これが不可能である。それ故、ＭＳは、ＲＡ更新メッセージにＮＥＩを含ませ、新たなＳＧＳＮが古いＲＡＩ及びＮＥＩに基づいて古いＳＧＳＮを見出せるようにしなければならない。

ワイドバンドＣＤＭＡのような将来のテレコミュニケーションシステムでは、ＲＮＣが各ＭＳのコンテクストを維持することが予知される。しかしながら、柔軟性のあるネットワークプランニングを許すために、ページングエリアの境界がＲＮＣエリアの境界と異なることがある。例えば、２つ（又はそれ以上）のＲＮＣノード（ＲＮＣ１及びＲＮＣ２、図示せず）が単一のページングエリアにサービスできるが、ＭＳは、それがページングされるべきＲＮＣ２のエリアに位置するがＲＮＣ１のコンテクストを有する。この場合に、移動ステーションは、ページング応答にＲＮＣ ＮＥＩを含まねばならない。このＲＮＣ ＮＥＩに基づいて、ＲＮＣ２は、ＭＳがＲＮＣ１のコンテクストを有することを知り、そしてＲＮＣ２は、ＲＮＣ１からコンテクストを検索しなければならない。

又、２つ（又はそれ以上）のＲＮＣノードが単一のページングエリアにサービスしそしてＭＳが新たなページングエリアへのページングエリア更新を実行するときには、この新たなページングエリアが新たなＲＮＣによって取り扱われてもよい。新たなＲＮＣが古いＲＮＣを決定できるようにするために、ＭＳは、ページングエリア更新メッセージにＲＮＣ ＮＥＩを含まねばならない。
ＧＰＲＳネットワークがＲＮＣノードを用いて無線ネットワークに接続される場合には、ＲＡ更新中に、ＮＥＩ及びＲＮＣ ＮＥＩの両方が送信されねばならない。

ＧＰＲＳシステムの規格化は、まだ最終的ではない。ＧＰＲＳシステムの現在の状態は、参考としてここに取り上げるヨーロピアンテレコミュニケーションズスタンダーズインスティテュート（ＥＴＳＩ）の受け入れられた推奨勧告ＧＳＭ０３．６０、バージョン６．１．０に記載されており、そしてＬＬＣは、ＧＳＭ０４．６４、バージョン６．１．０に記載されている。
以上の説明は、本発明の好ましい実施形態を例示するものに過ぎない。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更がなされ得る。

ＧＰＲＳネットワークアーキテクチャーを示す図である。 ＭＳとＳＧＳＮとの間のシグナリングレベルのプロトコル層を示す図である。 アタッチ手順を示すシグナリング図である。 ルートエリア更新を示すシグナリング図である。 パケット無線システムに関連したドメイン名サーバーの概念を示す図である。

Claims (18)

1. セルラーネットワークにおいてそれ自身の識別子を有する第１ネットワーク要素(SGSN,BSC,RNC)により移動ステーション(MS)に一時的な認識(TLLI)を割り当てる方法において、上記一時的な認識(TLLI)は、上記第１ネットワーク要素を指示する識別子(NEI)の少なくとも一部分を含むことを特徴とする方法。
2. 上記一時的な認識は、当該ページングエリアにおける各移動ステーションに独特なページング認識も含む請求項１に記載の方法。
3. 上記第１ネットワーク要素の識別子(NEI)は、上記一時的な認識が割り当てられたページングエリアの識別子(RAI)と共に、第１ネットワーク要素を独特に識別する請求項１又は２に記載の方法。
4. 上記セルラーネットワークは、複数のページングエリアを含み、各ページングエリアは、そのページングエリアにおける多数の移動ステーションの各々にページング認識を割り当てるために関連マスターネットワーク要素を有し、そして
   上記第１ネットワーク要素は、ページングエリアに一時的認識を割り当てる前に、当該ページングエリアにおける上記マスターネットワーク要素から移動ステーションのページング認識を要求する請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 上記セルラーネットワークは、複数のネットワーク要素に各々接続された複数のページングエリアを備え、そして上記セルラーネットワークは、上記一時的認識を使用して、移動ステーション(MS)に現在サービスしているネットワーク要素にアップリンクトラフィックをルート指定する請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 上記セルラーネットワークは、複数のページングエリアを備え、そして移動ステーション(MS)により新たなページングエリアに切り換わった後に、移動ステーションが登録されたネットワーク要素は、上記一時的認識及び新たなページングエリアの識別子を使用して、上記切り換えの前に移動ステーションにサービスしたネットワーク要素の識別子を導出する請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 上記ページング認識のみを最初に使用して移動ステーションをページングし、そして全一時的認識を使用してシグナリングを行う請求項２ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 移動ステーション(MS)に一時的認識(TLLI)を割り当てるよう構成されたネットワーク要素、好ましくは、セルラーネットワークのサポートノード(SGSN)において、上記一時的認識は、その一時的認識を割り当てるネットワーク要素を指示する識別子(NEI)の少なくとも一部分、好ましくは、３ないし５ビットを含むことを特徴とするネットワーク要素。
9. 上記一時的認識(TLLI)及びページングエリアの識別子を使用するように構成され、上記移動ステーション(MS)は、現在ネットワーク要素の前に移動ステーションにサービスした別のネットワーク要素の識別子を導出するように配置される請求項８に記載のネットワーク要素。
10. 上記一時的認識は、当該ページングエリアにおける各移動ステーション(MS)に独特なページング認識も含む請求項８又は９に記載のネットワーク要素。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載のネットワーク要素を含むセルラーネットワーク。
12. データベース要素、好ましくは、ドメイン名サーバー(DNS)を備え、このサーバーは、
    一時的認識を割り当てるネットワーク要素の識別子の上記少なくとも一部分と、一時的認識が割り当てられた位置に関連した情報、例えば、ページングエリア識別子とを含む問合せを受け取り、そして
    上記問合せに基づいて、一時的認識を割り当てたネットワーク要素のアドレスを明確に決定する、
    というように構成された請求項１１に記載のセルラーネットワーク。
13. 上記データベース要素(DNS)は、当該移動ステーション(MS)のコンテクストを現在記憶する別のネットワーク要素に問合せを送信するように構成された請求項１２に記載のセルラーネットワーク。
14. ネットワーク要素により割り当てられる一時的認識(TLLI)を使用するように構成されたセルラーネットワークの移動ステーション(MS)において、上記一時的認識は、その一時的認識を割り当てるネットワーク要素(SGSN)の識別子の少なくとも一部分、好ましくは、３ないし５ビットを含むことを特徴とする移動ステーション。
15. 次の手順、即ち
    − セル更新、
    − ルートエリア更新、
    − 位置エリア更新、
    − ページングエリア更新、及び
    − ページング応答、
    の少なくとも１つに関連して一時的認識を使用するように構成された請求項１４に記載の移動ステーション(MS)。
16. データ転送のために一時的認識を割り当てるネットワーク要素(SGSN)の識別子の一部分を使用し、そして
    識別子をシグナリングに完全に使用する、
    ように構成された請求項１４又は１５に記載の移動ステーション(MS)。
17. 移動ステーション(MS)に割り当てられた一時的認識を含むデータパケットをルート指定するように構成されたセルラーネットワークのための無線ステーションコントローラ、好ましくは、ベースステーションコントローラ(BSC)又は無線ネットワークコントローラ(RNC)において、
    上記一時的認識は、その一時的認識を割り当てた第１ネットワーク要素を指示する識別子(NEI)の少なくとも一部分、好ましくは、３ないし５ビットを含み、そして
    上記無線ステーションコントローラは、上記識別子の上記少なくとも一部分を使用して、移動ステーションに現在サービスしている上記第１ネットワーク要素へデータパケットをルート指定することを特徴とする無線ステーションコントローラ。
18. 多数の移動ステーションの各々に対し、移動ステーションに現在サービスしているネットワーク要素の識別子を一時的に記憶するためのコンテクストを含む請求項１７に記載の無線ステーションコントローラ。

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