(57)【要約】【課題】従来の無線コントローラでは通常カプセル化されている制御及びデータプレーン動作を分ける分割プレーンモビリティネットワークアーキテクチャを提供する。【解決手段】その構成は、別個のハードウェア要素内のデータ移送及び交換を分け、単に範囲内の隣接交換機によるよりもむしろ、集中化された接続形態での交換を介して制御プレーン動作を実行する、統合された分割プレーンモビリティ交換機を提供する。制御プレーン及びデータプレーンの処理要求を同一の交換機が処理する従来の交換機配置とは対照的に、開示された手法は、隣接交換機可視性を定義するためにモビリティエージェントを使用することによってデータプレーン処理ベースを分ける。従って、データプレーンの経路指定機能は、制御プレーンによって定義される基盤を根絶することなしに、同一ユーザベースのますます大量の帯域幅を使用するアプリケーションを処理するためなどに、高められることができる。【選択図】図１
2010268458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線メッセージトラヒックを移送するための方法であって、
モビリティ領域のユーザデータトラヒックの経路指定及び交換を実行するデータプレーンを定義し、前記モビリティ領域の制御プレーン内のモビリティコントローラへの結合をもつ複数のモビリティ交換機を前記モビリティ領域内に配置するステップ、
各モビリティ交換機内の経路指定及びスループット動作から計算的に独立した前記モビリティコントローラから、それぞれの前記モビリティ交換機のモビリティエージェントによって、前記モビリティ交換機間の接続性を示す接続形態を受信するステップ、
それとの接続性を確立するための前記複数のモビリティ交換機のうちの一セットのモビリティ交換機を、前記受信された接続形態から識別するステップ、及び
各モビリティ交換機で、ユーザに対応するモビリティ装置との通信を確立するための少なくとも１つのアクセスポイント又は他のモビリティ交換機へのリンクを識別するステップ
を備える方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、前記接続形態がモビリティ交換機テーブルを含み、それぞれの前記モビリティエージェントがモバイル制御プロトコルを介して前記モビリティ交換機テーブルに応答し、前記モビリティ交換機テーブルが各モビリティ交換機に対して接続を確立しようとする先の一セットの他のモビリティ交換機を識別することによって接続形態を定義する方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法であって、
アクセスポイントで、前記モビリティ領域との無線通信を確立するためにモバイル装置から要求を受信するステップ、
前記アクセスポイントに対応するモビリティ交換機を識別するステップ、及び
前記モビリティ交換機から前記アクセスポイントへのポートマッピング及び前記アクセスポイントと前記モバイル装置の間のＲＦ（ラジオ周波数）リンクを示し、前記モビリティ交換機から前記モバイル装置へのブロードキャスト領域を定義する仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）を定義するステップ
をさらに備える方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
前記アクセスポイントまで及び前記アクセスポイントから前記モバイル装置への前記ＲＦリンクまで拡張された、前記モバイル装置に対応するＶＬＡＮを識別するステップをさらに備える方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法であって、他のモビリティ交換機への接続性を確立するためのモビリティ交換機テーブルを受信するためのモビリティコントローラに応答する複数のモビリティエージェントによって前記制御プレーンが定義される方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、有線経路指定宛先に対応するポートをアクセスポイントを介してアクセス可能な個々のモビリティ装置に対応するＶＬＡＮに関連付けるステップをさらに備える方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、前記ＶＬＡＮが、アクセスポイントと通信するアクセストンネルに対応し、アクセストンネルを介して遠隔交換機のモビリティエージェントに応答する遠隔ＶＬＡＮと結合されており、
前記アクセスポイントのカバレッジエリアを出る際にまた前記遠隔交換機によって供されるカバレッジエリアに入る際にローミングするモバイル装置を識別する方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法であって、前記モビリティ交換機間の相互接続を示す接続性情報をもち、前記モビリティコントローラから各モビリティ交換機の前記モビリティエージェントへトップダウン方式で配布されるモビリティ交換機テーブルで前記接続形態を定義するステップをさらに備える方法。
【請求項９】
分割プレーンモビリティ交換機であって、
前記モビリティ領域のユーザデータトラヒックの経路指定及び交換を実行するデータプレーンを定義し、前記モビリティ領域の制御プレーン内のモビリティコントローラへの結合をもつ複数のモビリティ交換機のうちの少なくとも１つの他のモビリティ交換機への相互接続、
それぞれの前記モビリティ交換機の経路指定及びスループット動作から計算的に独立したモビリティコントローラから、前記モビリティ交換機間の接続性を示す接続形態を受信するように構成されたモビリティエージェントであって、
それとの接続性を確立するための前記複数のモビリティ交換機のうちの一サブセットのモビリティ交換機を、前記受信された接続形態から、識別するように構成された前記モビリティエージェント、及び
ユーザに対応するモビリティ装置との通信を確立するための少なくとも１つのアクセスポイントへのインタフェース
を備える分割プレーンモビリティ交換機。
【請求項１０】
プロセッサによって実行されるときに、分割プレーン無線ネットワークを管理するための方法をコンピュータに実行させる、非一時的なコンピュータ可読の記憶媒体上の一セットの命令として符号化されたコンピュータプログラムコードをもつコンピュータプログラム製品であって、前記方法が、
ユーザアクセス、認証、及び管理動作を実行するための制御プレーン動作を識別するステップ、
ユーザデータの経路指定及び移送を含むデータトラヒック動作を実行するためのデータプレーン動作を識別するステップ、及び
アクセスポイントへの周波数割当、移送されるデータの変調、複数のモビリティ装置からの前記アクセスポイントによるデータの伝送及び受信を含む無線移送のためのアクセスプレーン動作を識別するステップ
を備える、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、参照によりその内容及び教示の全部が本明細書に組み込まれている、２００９年５月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／１７８，２９０号、題名「Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ  Ｕｎｉｆｙｉｎｇ  Ｗｉｒｅｄ  ａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」の３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下での利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話の開始がハンドヘルドの又は非常にポータブルなパーソナル無線装置の形態で増え続けるコンピューティング機能をもたらすにつれて、近年、無線ネットワークは人気を集めている。いわゆるＷｉＦｉ及びさらに新しいＷｉＭａｘ機能は、かつて有線接続でのみ達成可能であった伝送速度で無線経路指定及びスループットを提供する。より新しい無線モバイル装置が、かつては有線装置でのみ利用可能であった電子メール、メディア再生、及びウェブのブラウジングの機能を提供する。パーソナルモバイル装置の人気が高まるにつれて、開発者たちはますます大量の帯域幅を使用するアプリケーションを作り続ける。こうして、結果として生じるユーザ需要が、１ユーザあたりの帯域幅消費量の増加を生じさせる業界の反応を誘発する。従って、この無線需要を支える基本的なネットワーク基盤は、ユーザベースを支えるための追加の帯域幅を運ぶことを迫られ続けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国仮特許出願第６１／１７８，２９０号
【発明の概要】
【０００４】
無線ネットワークは有線ネットワークの性能と同様の性能を提供しようと努めており、追加の、より予測可能な帯域幅をしばしば求める正規のまた予測可能なビジネス及び産業ユーザとは対照的に、個々のユーザのその場限りのまた自然発生的なニーズに訴える電子メール、音声通話、インターネットのブラウジング、その他のコンピュータ活動などの個人的な消費者ニーズに焦点を置く傾向がある。しかし、ＷｉＦｉ対応装置の急増、そしてさらに最近はＷｉＭａｘベースの通信が、企業環境でも無線ネットワークの利用の増加をもたらしている。従って、無線動作を別個の付随的な態様として扱う或いは全く扱わない従来の有線ネットワーク管理とは対照的に、最新のネットワーク管理は有線及び無線両方の動作を認識する。
【０００５】
従来のネットワークでは、メッセージトラヒックはソースと宛先の間を、ルータ、交換機及びハブなどのネットワーク構成要素間の一連の「ホップ」を横切って運ばれる。ネットワークへのユーザアドミッションは、通常は、管理サーバ又はノードとのログイン及び認証のやりとりによって実行される。これらの初期の管理動作に続いて、次の動作は、ユーザのブラウザウェブサイト又は電子メール受信などのさまざまなネットワークエンティティとのやりとりを含み、ネットワーク構成要素によって提供される交換ファブリックを介するユーザと訪問されるウェブサイトの間のメッセージトラヒックのやりとりをもたらす。ログイン及び認証、アクセス制御、ラジオ周波数管理、並びに経路指定テーブル及び優先度などの接続形態構成を介するネットワークアドミッションのための管理動作は、承認されたユーザへの及びからのデータの移送及び交換を実行するデータプレーン動作とは対照的な、いわゆる制御プレーン動作である。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇによるＷｉＦｉの導入に適合された従来の有線ネットワーク、及び無線動作は、通常は従来のネットワークへのアドオンと見なされていた。従って、ネットワーク管理者は、有線基盤への付加物として数個の無線アクセスポイント及びコントローラを追加することによってこの新技術に対処した。無線技術の発達が進み、高スループット（ＨＴ）移送が８０２．１１ｎで導入され、ユーザが直線的に増える間に、帯域幅需要の急激な増加をもたらした。大量の帯域幅を使用するマルチメディアアプリケーションは携帯電話、ラップトップコンピュータ及びＰＤＡなどのポータブルモバイル装置上で人気を得続けており、ＷｉＦｉ及びＷｉＭａｘ無線移送の次の段階は、恐らく同様のボトルネックに直面することになろう。
【０００７】
従来の有線（Ｌ２／Ｌ３）交換への無線拡張はモバイルユーザをサポートするためのトンネルを含む。交換機間のモビリティトンネル通信がローミングするユーザをサポートし、以下にさらに論じる、ユーザのカバレッジエリアに供するアクセスポイントを介してアクセストンネルがモバイル装置へのアクセスを可能にする。データプレーンは、アクセス及びモビリティトンネルによって生成される仮想ポートの最上部にあるＬ２又はＬ３交換機のように動作する。これも以下に詳述される、交換機とアクセスポイントの間のリンクは、従来のＬ２／Ｌ３（有線）リンクに加えたかかるトンネルの確立を含む。
【０００８】
本明細書にある構成は、より新しい大量の帯域幅を使用する装置及びアプリケーションが同一ユーザが指数関数的な割合で追加の帯域幅を消費するという結果をもたらすにつれて、無線帯域幅需要がユーザベースと共に指数関数的に高まっており、それによりデータプレーン動作を制御プレーン動作よりも速く増大させている、という観測に一部基づいている。残念ながら、従来の無線ネットワークは、制御プレーン及びデータプレーン動作が通常は同一のネットワーク構成要素にカプセル化されており、従って帯域幅を駆使するグラフィックス及びビデオなどの入出力制約のデータプレーン動作はネットワーク構成要素（すなわち、コントローラ）によって制約されることがあり、追加的な改善に容易に適応できないという欠点を抱えている。従って、ラジオ技術強化の影響をそれほど受けやすくないような対応する制御プレーンを中断させることなく無線（ラジオ）変更に対応するためにデータプレーン基盤が修正されることができるように、制御プレーン及びデータプレーン動作を分けることが有益となろう。
【０００９】
従って、本明細書にある構成は、従来の無線コントローラ内に通常カプセル化されている制御及びデータプレーン動作を分ける分割プレーンアーキテクチャを提供することによってかかる欠点を実質的に克服する。本明細書にある構成は、別個のハードウェア要素内でデータ移送と交換を分ける統合された分割プレーンモビリティ交換機を提供し、モビリティ制御プロトコル（ＭＣＰ）を使用する集中モビリティコントローラとのやりとりを介して制御プレーン動作を実行する。すべての無線のトラヒックがそれを介して送り込まれる従来の無線コントローラとは対照的に、統合モビリティ交換機（モビリティ交換機）は有線及び無線のメッセージトラヒックを運ぶ。ラジオアクセスプレーン（アクセスプレーン）は、仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）を介して個々のモバイル装置（ユーザ装置）への無線リンクを完成させるための統合交換機に結合された無線アクセスポイントを備える。従って、モビリティ（無線）ユーザのためのデータプレーン動作は、モバイル装置へのアクセスポイントを通してユーザと関連付けられたＶＬＡＮへの統合交換機を介して生じ、そこでラジオアクセスプレーンは、無線コントローラ内のラジオアクセスコントローラ（ＲＡＣ）に応答する、モバイル装置へのアクセスポイントからの無線リンクを完成させる。制御プレーン動作は、従来のピアトゥピアよりもむしろ階層的な形で経路指定テーブル／制御動作を実行し（ＲＡＣがアドミッション及び認証を完了した時点で）、またモビリティコントローラ（ＭＣ）でモビリティ制御プロトコルに応答する、統合交換機内のモビリティエージェント（ＭＡ）を介して生じる。
【００１０】
従来の経路指定テーブルは、各ルータがそれが接続される先の隣接ルータを識別するピアトゥピア識別、又はいわゆる「ピング」配置、によって接続性を確立し、そして、隣接ルータの情報を各ルータの経路指定テーブルに追加するための接続情報を伝搬する。一方、本明細書で開示される構成はモビリティコントローラでモビリティ交換機テーブルを使用する。モビリティ交換機は有線及び無線の移送を実行し、従って有線Ｌ２トラヒックもサポートする一方で無線アクセスポイントに結合されるまたアクセスポイント間のローミング遷移を実行する無線交換機の機能をもつ。モビリティコントローラは、モビリティ交換機が接続する先の他方の交換機を識別するために、各モビリティ交換機にモビリティ交換機テーブルを送る。モビリティ交換機テーブルはモビリティ交換機間の接続性（可視性）を示す。従って、単に別のモビリティ交換機の範囲内にあることが接続性を暗に示すのではなく、従来のネットワーク可視性とは対照的に、接続性はモビリティ交換機テーブルによって明示的に指定される。
【００１１】
従ってモビリティ交換機テーブルは、単純に範囲内の交換機によるよりもむしろ、定義された接続性によってメッセージトラヒックを方向付けることによって接続形態を定義する。従って、モビリティ交換機テーブルは、交換機の階層、中央「ゲートキーパ」交換機、各交換機が別の各交換機と接続するメッシュ配列、又は別のいずれかの適切な又は任意の接続形態を定義することができる。言い換えれば、従来の経路指定はピアトゥピア伝搬を実行するが、モビリティ交換機テーブルは、従来の範囲又は接続可視性よりもさらに特異性をもつ可視性定義を可能にするトップダウン方式で分配される。
【００１２】
さらに詳述すれば、本明細書にある構成は、モビリティ交換機がモビリティ領域のデータプレーンを定義し、それぞれが経路指定可視性情報を受信するためのそのモビリティ領域の制御プレーン内のモビリティコントローラへの結合をもつように、モビリティ交換機のネットワークへの相互接続を備える分割プレーンモビリティ交換機を提供し、そこでデータプレーンはユーザデータトラヒックの経路指定及び交換を実行する。各モビリティ交換機、又は統合交換機は、モビリティコントローラがそれぞれのモビリティ交換機内の経路指定及びスループット動作から計算的に独立するように、モビリティコントローラから、モビリティ交換機間の接続性を示す接続形態を受信するように構成されたモビリティエージェントを含み、そこでモビリティ交換機は有線及び無線の交換（経路指定）を提供するために統合されている。各モビリティ交換機内のモビリティエージェントは、受信された接続形態から、それとの接続性を確立しようとする複数のモビリティ交換機のうちの一サブセットのモビリティ交換機と、通常は通信を確立するためのアクセスポイント１３０へのインタフェースとを識別するように構成されるが、ＡＰ１３０は必須ではない―交換機は、ＡＰが使用可能か否かにかかわらず作動することができる。
【００１３】
従って、各モビリティ交換機は、無線アクセスポイントへの無線装置の認証及びアクセスの監視及び管理を行うための制御プレーンと、アクセスポイントを介して無線装置間でデータを受信、経路指定、及び移送するためのデータプレーンとを備える無線ネットワークアーキテクチャでの動作のために構成された分割プレーンモビリティ交換機である。そのアーキテクチャはさらに、複数のアクセスポイントを横切る無線ユーザへのＲＦ接続を管理することにより無線接続性を保持するためのアクセスプレーンを含む。従って、制御プレーン及びデータプレーンは、制御プレーン又はデータプレーンのうちの１つに使用可能な処理リソースでの変更が他のプレーンに使用可能な処理リソースに影響しないように、別個に実装され、独立してスケーラブルである。それでもなお、かかる手法は、制御及びデータプレーンが同一モデルを内部に使用する単一のボックス内に配置される構成を排除しない―分割プレーン構成は２つのプレーンが別個に配置されなければならないということを必ずしも強制しない。例えば、データプレーンは、例えば専用無線交換アプライアンスとして、非統合交換装置も含むことができる。別法として又は追加で、制御プレーンは仮想サーバ（例えばＶＭｗａｒｅ（登録商標））内で動作することができる。
【００１４】
本発明の代替構成は、ワークステーション、ハンドヘルドの若しくはラップトップのコンピュータ又は専用コンピューティング装置などの多重プログラミング若しくは多重処理のコンピュータ化された装置、或いは本発明の実施形態として本明細書に開示されるいずれかの又はすべての方法動作を処理するためのソフトウェア及び／又は回路（例えば前記で要約されたプロセッサ）で構成される同様のものを含む。本発明のさらに他の実施形態は、前記で要約されたまた下記で詳しく開示される方法の実施形態のステップ及び動作を実行するために多重処理のコンピュータ装置で単独で又は互いに連動して動作することができるＪａｖａ（登録商標）仮想マシン及び／又はオペレーティングシステムなどのソフトウェアプログラムを含む。かかる実施形態の１つは、メモリとプロセッサの結合をもつ多重処理コンピュータ装置内で実行されるときに、データアクセス要求を遂行するために、本発明の実施形態として本明細書に開示される動作を実行するためのプロセッサをプログラムする、その上に符号化されたコンピュータプログラム論理を含むコンピュータ可読の記憶媒体をもつコンピュータプログラム製品を備える。本発明のかかる配置は、通常は、ソフトウェア、コード及び／又は、光媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、又は１つ以上のＲＯＭ、ＲＡＭ若しくはＰＲＯＭチップ、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）内のファームウェア若しくはマイクロコードなどの他の媒体などのコンピュータ可読の媒体上に配置された若しくは符号化された他のデータ（例えばデータ構造）として、或いは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として提供される。ソフトウェア又はファームウェア又は他のかかる構成は、本発明の実施形態として本明細書で説明される技法をコンピュータ装置に実行させるために、コンピュータ装置にインストールされることができる（例えば、オペレーティングシステムの実行中又は環境インストレーション中に）。
【００１５】
本発明の前記のまたその他の目的、特徴及び利点は、同様の参照文字が異なる図にわたって同一部分を参照する添付の図面に図示されるように、本発明の具体的な実施形態の以下の説明から明らかになろう。図面は必ずしも原寸に比例しておらず、むしろ本発明の原理を図示することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の構成での使用に適したモビリティ領域のコンテキスト図である。
【図２】図１の環境における統合交換機管理の流れ図である。
【図３】図２の流れ図で動作可能な統合交換機構成のブロック図である。
【図４】図１のモビリティ領域内での動作のために構成された無線ＬＡＮの図である。
【図５】図４の構成内の無線ＬＡＮ動作の流れ図である。
【図６】図４の構成内の無線ＬＡＮ動作の流れ図である。
【図７】図４の構成内の無線ＬＡＮ動作の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
下記に開示されるのは、企業又は大学のキャンパス又は従来のＬＡＮとの使用のために適合された現場などにあるモビリティ領域を定義する企業モビリティネットワークの例示的な構成である。統合交換機は無線及び有線両方のメッセージトラヒックをサポートするので、統合交換機は、有線経路指定に加えて、無線交換機の機能を実行し、それによってモバイル装置によるある交換機から別の交換機へのローミングをサポートするためのモビリティ交換機として動作する。下図に示す例示的なモビリティ領域は、特許請求される本発明の原理を説明するのに適した配置及び数で、交換機、アクセスポイント、及びユーザ装置などのネットワーク構成要素の構成を含み、他の構成は特許請求の範囲の内容を逸脱することなしに他の又は追加のネットワーク構成要素を含み得る。
【００１８】
モビリティ交換機がモビリティ領域のデータプレーンを定義し、モビリティ領域の制御プレーン内のモビリティコントローラへの結合をもつように、無線メッセージトラヒックを運ぶための開示される分割プレーンアーキテクチャが、一モビリティ領域内に複数のモビリティ交換機を配置するために使用され、そこでデータプレーンはユーザデータトラヒックの経路指定及び交換を実行する。各モビリティ交換機は、各モビリティ交換機内のモビリティエージェントを介して、モビリティコントローラから、モビリティ交換機間の接続性を示す接続形態を受信する。モビリティコントローラは、それぞれのモビリティ交換機内の経路指定及びスループット動作から計算的に独立している。各モビリティ交換機は、受信された接続形態から、それと接続性を確立するための複数のモビリティ交換機のうちの一セットのモビリティ交換機を識別し、各モビリティ交換機で、ユーザに対応するモビリティ装置との通信を確立するための使用可能なアクセスポイントを識別する。接続性は、レイヤ２又はレイヤ３ネットワーク（ＬＡＮ又はＷＡＮ）を横切って広がるトンネルを介することができる。接続性はまた、特定の構成で直接物理リンクを介することもできる。標準実装形態におけるトンネルは、ＵＤＰを使用するＣＡＰＷＡＰと呼ばれるカプセル化を使用する。使用される他の一般的なカプセル化も存在する（モバイルＩＰ、ＥｔｈｅｒＩＰなど）。
【００１９】
図１は、本発明の構成での使用に適したモビリティ領域のコンテキスト図である。図１を参照すると、モビリティ領域１００は、モビリティ領域１００を定義する無線ネットワーク内に生じる並列動作の明確なプレーンに一般に分離可能である。図１を参照すると、モビリティ領域１００は、会社又は団体の特定のサイトを通常は包含する企業規模のネットワークであり、従来のＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）によってもともと供されていたエリアに類似する。モビリティ領域１００内で、無線制御プレーン１０２は無線コントローラ１５０を介してユーザアクセス及び認証を実行する。従って、無線制御プレーン１０２はモビリティ領域１００にユーザが入ることを許可し、また、それぞれ矢印１２２、１３２及び１５２で示される、構成、経路指定テーブル、セキュリティ及びラジオアクセス情報の形態で制御情報を運ぶ。モビリティ領域に入ることを許可されると（すなわちログイン、無線ユーザ装置１１０の活動化など）、通常のユーザはメッセージトラヒック移送を実行するためのデータプレーン１０４を呼び出す。データプレーン１０４は、ネットワーク接続１４２のファブリックを介して通信リンク１３２及び１２２を使用するモビリティ交換機１２０及びアクセスポイント１３０に制御プレーン１０２によって供給される制御情報を使用し、ユーザ装置１１０への及びからのデータの移送及び交換を実行する。無線アクセスプレーン１０６は、無線アクセスポイント１３０から無線接続１４４を使用するユーザ装置１１０への無線ギャップを埋め、ＲＦチャネル媒体を介するデータの変調及び伝送を含む。無線アクセスプレーン１０６は、シームレスなローミングをサポートするためにカバレッジエリア１３４−１．．．１３４−７（概して１３４）の重複配置を一般に提供する。ネットワーク管理プレーン１０８は、アプリケーション１１２、ユーザ認証情報及び他のネットワークアクセス制御１１４、並びにアクセス及び認証（ＡＡＡ）データベースＤＢ、１１６などのモビリティ領域への大域項目の集中記憶及び調整を提供する。ネットワーク管理システム（ＮＭＳ）１１８はまた、ＳＮＭＰベースの問合せなどのオペレータ監督及び診断情報を提供する。仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）１６０は、モバイル装置１１０’としてカバレッジエリア１３４−２へ移動するカバレッジエリア１３４−１内のモバイル装置１１０によって示されるように、カバレッジエリア１３４からカバレッジエリア１３４−Ｎへのローミングを可能にするために複数の物理及び／又は無線接続１４２及び１４４を横切る仮想ブリッジングを提供する。従って、モビリティ領域１００は、無線交換機１２０及びアクセスポイント１３０を介してモバイル装置１１０のためのモビリティ接続性を提供し、また、下記にさらに論じる、モビリティバックプレーン１４０内でまた固定装置のために有線交換も実行する。
【００２０】
図２は、図１の環境における統合モビリティ交換機１２０管理の流れ図である。図１及び図２を参照すると、本明細書で開示される無線メッセージトラヒックを運ぶための方法は、ステップ２００に表すように、モビリティ交換機１２０がモビリティ領域１００のデータプレーン１０４を定義し、モビリティ領域１００の制御プレーン１０２内の無線コントローラ１５０への結合をもつように、モビリティ領域１００内の複数のモビリティ交換機１２０を配置するステップを含み、そこでデータプレーン１０４はユーザデータトラヒックの経路指定及び交換を実行する。モビリティ交換機１２０は、各モビリティ交換機１２０内のモビリティエージェント１６４（図３及び図４を参照して下記にさらに論じる）によって、無線コントローラ１５０から、モビリティ交換機１２０間の接続性を示す接続形態を受信し、それによって無線モビリティ領域１００のモビリティバックプレーン１４０を定義する。無線コントローラ１５０は、物理ポート接続よりもむしろ、接続形態に反映されるようにモビリティ交換機１２０間の可視性を決定し、それによってモビリティ交換機は他のモビリティ交換機１２０への有線又は無線の接続を保持することができる。接続形態を配布した後、従ってモビリティコントローラ１５０は、ステップ２０１で開示されるように、それぞれのモビリティ交換機１２０の経路指定及びスループット動作から計算的に独立したままである。本方法は、ステップ２０２に示すように、受信された接続形態から、それと接続性を確立するための複数のモビリティ交換機１２０−Ｎのうちの一セットのモビリティ交換機１２０を識別するステップを含む。従って、各モビリティ交換機１２０は、それが接続を確立することになる先の他のモビリティ交換機１２０−Ｎを決定する。本方法は次に、各モビリティ交換機１２０で、携帯電話、ラップトップコンピュータ、ネットブック又はＰＤＡなどのモビリティ装置１１０との通信を確立するための他のモビリティ交換機１３０を介して有線ＶＬＡＮＳへの遠隔アクセスを提供するために、使用可能なアクセスポイント又は他のモビリティ交換機１３０を識別し、そこでモビリティ装置１１０はユーザに対応する。各アクセスポイント１３０の総カバレッジエリアは、ユーザコミュニティに途切れのない、シームレスな無線到達範囲を提供するためのローカル無線カバレッジエリア（すなわちＷｉＦｉ）を形成する。
【００２１】
図３は、図２の流れ図で動作可能な統合交換機構成のブロック図である。図１及び図３を参照すると、統合モビリティ交換機１２０−１．．．１２０−３（概して１２０）は無線データプレーン１０４を占有する。無線コントローラ１５０内のモビリティコントローラ１７０は、モビリティ交換機テーブル１７２（ＭＳＴ）及びモビリティＶＬＡＮテーブル（ＭＶＴ）１７４を生成することによってコンピュータ接続性及び接続形態の制御プレーン１０２の動作を実行し、モビリティ経路指定情報１７２’及びモビリティＶＬＡＮ情報１７４’を各統合交換機１２０−１．．．１２０−３（概して１２０）に送る。各統合交換機１２０はさらに、対応ユーザ１１０’のモバイル装置１１０−１．．．１１０−４（概して１１０）との無線リンク１４４を確立するために、１つ以上の無線アクセスポイント１３０−１−１．．．１３０−３−５（概して１３０）に結合する。モビリティトンネル１２１は、モバイル装置１１０’（ユーザ）をローミングするための統合交換機１２０間の接続性を保持し、アクセストンネル１３１は統合交換機１２０からローミングされるユーザ１１０’に供するアクセスポイント１３０への接続性を提供する。
【００２２】
各交換機１２０内のモビリティエージェント１６４−１．．．１６４−３（概して１６４）は、無線経路指定及びローミング動作を実行するためのモビリティ経路指定情報１７２’及びＶＬＡＮ情報１７４’を受信する。モビリティ制御プロトコル１８０は、個々のモビリティ交換機１２０に制御プレーン１０２経路指定及び交換情報を提供するための各モビリティエージェント１６４にモビリティコントローラ１７０を結合させる。各ルータがその近隣に「次のホップ」を示すときに経路指定テーブル情報がルータからルータに伝搬する、従来のピアトゥピア経路指定とは対照的に、モビリティ制御プロトコル１８０は各モビリティエージェント１６４にトップダウン方式で経路指定情報１７２’及び１７４’を配布する。ＭＳＴ１７２及びモビリティＶＬＡＮテーブル１７４情報のトップダウンの配布は、各モビリティ交換機１２０が隣接するモビリティ交換機１２０−Ｎの可視性をもつ必要がないような集中接続形態管理を可能にするが、下記にさらに論じる、関連無線アクセスポイント１３０及び関連カバレッジエリア１３４を考慮してむしろ配置されることができる。交換機１２０は、ＡＰカバレッジエリア１３４へローミングしたモバイル装置１１０（ユーザ）をサポートするための交換機１２０−Ｎへの遠隔ＶＬＡＮを確立することによってモバイル装置１１０のローミングを処理する。遠隔ＶＬＡＮ１６０を確立するためのトリガがまずＡＰ１３０から届いて、次に、交換機１２０が、破線１６２で示す、モビリティＶＬＡＮ管理プロトコルを呼び出すことによってローミング先のカバレッジエリア１３４内のアクセスポイント１３０をサポートするピア交換機１２０にそれを伝搬するように、モビリティＶＬＡＮ管理プロトコル（ＭＶＭＰ）がＡＰ１３０とモビリティ交換機１２０の間に存在する。
【００２３】
図４は、図１のモビリティ領域内での動作のために構成された無線ＬＡＮの図である。図１、図３及び図４を参照すると、無線制御プレーン１０２は、制御プレーンリンク１３２を介してアクセスポイント１３０にセキュリティ、帯域幅、及び周波数情報を送信するモビリティコントローラ１７０及びラジオアクセスコントローラ（ＲＡＣ）１３６をそれぞれ含む、複数の無線コントローラ（サーバ）１５０−１．．．１５０−３（概して１５０）として実装されることができる。無線コントローラ１５０は、モビリティ領域１００内のアクセスポイント１３０のサイズ及び数に適応するためにスケーラブルであり、ラジオアクセスコントローラ１３６を介するアクセス及び認証ＤＢ１１６を介するネットワークアドミッション制御１１４動作のための無線管理システム１０９に応答する。他の有線交換機１２０’を含む、コアネットワーク１９０は、インターネット及びモビリティ領域１００によって供される企業全体にわたる他の企業規模の接続性などのパブリックアクセスネットワーク１９２を提供する無線管理システム１０９にも応答する。特定の企業のニーズによって、モビリティ領域１００は、基礎的なＬＡＮコアネットワーク１９０と同じくらい広く拡張することができ、或いはモビリティ領域１００は無線アクセスポイント１３０を備えるサイトのサブセットによって定義されることができることに留意されたい。コアネットワーク１９０自体は統合交換機１２０により完全に構成されることができる。企業コアネットワーク１４０自体が統合されるときに開示される統合分割プレーン配置の強化されたスループットは増えるため、開示される構成は例示的な配置である。
【００２４】
続けて図３及び図４を参照すると、開示される例示的な構成で、モビリティ制御プロトコル１８０は、各統合交換機１２０内のモビリティエージェント１６４にモビリティ交換機テーブル１７２を送る。統合交換機１２０は、モビリティ交換機テーブル１７２によって定義されるように互いへの接続を確立する。各統合交換機１２０は、モビリティ交換機テーブル１７２（ＭＳＴ）及びモビリティＶＬＡＮテーブル１７４をもつモビリティエージェント１２４を含む。モビリティ交換機テーブル１７２は、各統合交換機１２０に対して、接続する先の他の統合交換機１２０−Ｎを識別する。モビリティＶＬＡＮテーブル１７４がＶＬＡＮを示し、他の装置と通信するためにまた他の統合交換機１２０のアクセスポイントへのローミングを可能にするために、一セットの統合交換機１２０がモビリティ装置１１０のためのアクセスポイントを介して有線又は無線のＶＬＡＮへのアクセスをどのようにして提供するかを定義する。前記で示唆されるように、モビリティ交換機テーブル１７２は統合交換機１２０の可視性又は接続性とは無関係に接続形態配置を提供し、換言すれば、有線ネットワークでは通常そうであるように、統合交換機１２０は、それらが（有線又は無線）の可視性をもつ他のあらゆる交換機１２０との接続を確立する必要はない。むしろ、モビリティ交換機テーブル１７２は、統合交換機１２０の接続性を識別し、それによって高度に接続されたメッシュファブリックから階層的手法にまでわたり得る特定の接続形態を可能にする。
【００２５】
従ってモビリティ接続形態は、各モビリティエージェント１６４がモバイル制御プロトコル１８０を介してモビリティ交換機テーブル１７２に応答するような、モビリティ交換機テーブル１７２を含む。モビリティ交換機テーブル１７２は、各モビリティ交換機１２０に対して、接続を確立しようとする先の一セットの他のモビリティ交換機１２０−Ｎを識別することによって、接続形態を定義する。また、各モビリティ装置１１０に対して、メッセージトラヒックのためのモビリティ装置によって使用されるアクセスポイント１３０及びモビリティ交換機１２０を示すような、モビリティＶＬＡＮテーブル１７４も含まれる。従って、データプレーン１０４は複数のモビリティ交換機１２０によって定義され、そこで各モビリティ交換機１２０は対応するモビリティエージェント１６４を持ち、無線モビリティ装置１１０とアクセスポイント１３０の間のデータトラヒックのためのモビリティ交換機テーブル１７２による他のモビリティ交換機１２０への選択的接続性を呼び出す。
【００２６】
モビリティ交換機テーブル１７２は、モビリティ領域１００内の各モビリティ交換機について交換機可視性を定義し、モビリティ領域内の各モビリティ交換機１２０に共通である。特定の配置で、例示的なＭＳＴ１７２−１は階層的接続形態を表し、そこで交換機１２０−２．．．１２０−５のそれぞれは、ＭＳＴ１７２−１の「ｘ」入力で示されるように、また接続ライン１７２’で表されるように、階層の頂点にある１２０−１に接続する。包括的メッシュ接続形態がＭＳＴ１７２−２の接続性によって示されており、そこで各統合交換機１２０−１．．．１２０−５は、接続ライン１７２”で表されるように、「スター型」配置内の他の各交換機に接続する。他のさまざまな接続形態が、モビリティ交換機テーブル１７２の入力を示すことによって指定されることができる。
【００２７】
図５〜７は、図４の構成内における無線ＬＡＮ動作の流れ図である。図１及び図３〜図７を参照すると、無線メッセージトラヒックの移送は、ステップ３００に表すように、モビリティ交換機１２０がモビリティ領域１００のデータプレーン１０４を定義するように、モビリティ領域１００内に複数のモビリティ交換機１２０を配置するステップを含む。それぞれのモビリティ交換機は、データプレーン１０４がモビリティコントローラ１７０からの制御プレーン接続形態及びＶＬＡＮポートマッピングに応答するユーザデータトラヒックの経路指定及び交換を実行するように、モビリティ領域１００の制御プレーン１０２内のモビリティコントローラ１７０への結合をもつ。開示される例示的な構成で、モビリティ交換機は、ステップ３０１に示すように、無線ネットワークアーキテクチャで動作可能な分割プレーンモビリティ交換機である。分割プレーンアーキテクチャは、ステップ３０２に表すように、無線アクセスポイントへの無線装置の認証及びアクセスを監視及び管理するための制御プレーン１０２と、データ移送動作のためのデータプレーン１０４とを含む。ステップ３０３に開示されるように、制御プレーン１０２は無線モビリティのための統合交換機１２０をそれぞれ占有し、モビリティ交換機テーブル１７２を受信するモビリティコントローラ１７０に応答する複数のモビリティエージェント１６４によって定義され、そこでモビリティ交換機テーブル１７２は他の統合交換機（モビリティ交換機）１２０への接続性を確立することを目的とする。
【００２８】
モビリティ領域１００はさらに、ステップ３０４に示すように、アクセスポイント１３０を介して無線装置１１０の間でデータを受信、経路指定、及び移送するためのデータプレーン１０４を含む。ステップ３０５に表すように、アクセスプレーン１０６は、複数のアクセスポイント１３０を横切りモビリティ装置１１０を介する無線ユーザ１１０’へのＲＦ接続１４４を管理することによって無線接続性を保持する。ステップ３０６で明らかにされる通り、開示される配置は、制御プレーン１０２又はデータプレーン１０４のうちの１つに使用可能な処理リソースの変更が他のプレーン１０２、１０４に使用可能な処理リソースに影響を与えないように、制御プレーン及びデータプレーンをそれらが独立してスケーラブルである形で別個に実装する。同一のコントローラが制御プレーン１０２及びデータプレーン１０４の処理要求を処理する従来の無線コントローラ配置とは対照的に、開示される手法は、隣接交換機１２０可視性を定義するためにモビリティエージェント１６４を用いることによってデータプレーン１０４処理ベースを分離する。従って、制御プレーン１０２によって定義される基盤を根絶することなしに、同一ユーザベースのますます大量の帯域幅を使用するアプリケーションを処理するためなどに、データプレーン１０４の経路指定機能は高められることができる。
【００２９】
ステップ３０７に表すように、モビリティコントローラ１７０は、モビリティ交換機テーブル１７２がモビリティ交換機１２０間の相互接続を示す接続性情報を持つように、モビリティ交換機テーブル１７２内の接続形態を定義する。モビリティコントローラ１７０は、送信されたモビリティ交換機テーブル１７２’によって示されるように、モビリティコントローラ１７０から各モビリティ交換機１２０のモビリティエージェント１６４にトップダウン方式でモビリティ交換機テーブル１７２を配布する。別法として、モビリティコントローラは、ＭＳＴ１７２全体をダウンロードするよりもむしろ、他の交換機の交換機可視性に基づく接続形態情報を配信することができる。従って、ステップ３０８に示す通り、モビリティ交換機テーブル１７２は、モビリティ領域１００内の各モビリティ交換機１２０について交換機可視性を定義し、モビリティ領域１００内の各モビリティ交換機１２０に共通である。
【００３０】
ステップ３０９に表す通り、例示的な構成で、モビリティコントローラ１７０は、制御プレーン１０２内のモビリティコントローラ１７０と接続性情報１７２’を移送するモビリティ交換機１２０内の各モビリティエージェント１６４との間でモビリティ制御プロトコル１８０が交換されるように、モビリティ制御プロトコル１８０によるＭＳＴ１７２で接続性情報を伝搬する。ステップ３１０に示す通り、モビリティコントローラ１７０が各モビリティ交換機１２０内の経路指定及びスループット動作から計算的に独立するように、各交換機１２０は次々に、各モビリティ交換機１２０内のモビリティエージェント１６４によって、モビリティコントローラ１７０から、モビリティ交換機１２０間の接続性を示す接続形態を受信する。ステップ３１１に表す通り、示される例示的な構成で、接続形態はモビリティ交換機テーブル１７２を含み、そこで各モビリティエージェント１６４は、モビリティ交換機テーブル１７２が各モビリティ交換機１２０に対して接続を確立しようとする先の一セットの他のモビリティ交換機１２０−Ｎを識別することによって接続形態を定義するように、モバイル制御プロトコル１８０を介してモビリティ交換機テーブル１７２に応答する。
【００３１】
各モビリティ交換機１２０は、ステップ３１２に開示するように、それと接続性を確立するための複数のモビリティ交換機のうちの一セットのモビリティ交換機１２０−Ｎを、受信された接続形態から識別する。ステップ３１３に表すように、例示的な構成で、各モビリティ交換機１２０はさらにモビリティＶＬＡＮテーブル１７４を受信し、そこでモビリティＶＬＡＮテーブル１７４は、各モビリティ装置１１０に対して、メッセージトラヒックのためにモビリティ装置１１０によって使用されるアクセスポイント１３０及びモビリティ交換機１２０を示す。ステップ３１４に示す通り、示される例示的な配置で、ＭＳＴ１７２及びＶＬＡＮテーブル１７４の分布は、それによりモビリティ交換機１２０が他のモビリティ交換機とデータプレーン１０４でメッセージトラヒック及びＶＬＡＮメンバシップ情報などのデータ移送情報を交換することによって分割データ１９４及び制御プレーン１０２を保持するように、独占的にモビリティコントローラ１７０からモビリティ交換機１２０で接続性情報を受信することによって制御及びデータプレーンの分離を保持し、従って、分割プレーンは移送及び経路指定動作から制御及びアクセス動作を分離する。
【００３２】
ステップ３１５に表す通り、接続形態で、各モビリティ交換機１２０は、モビリティ装置１１０がモビリティ領域１００のユーザ１１０’に対応するように、モビリティ装置１１０との通信を確立するための１つ以上のアクセスポイント１３０に結合することができる。ステップ３１６に示す通り、モバイル装置１１０を介するユーザ開始直後に、アクセスポイントはモビリティ領域１００との無線通信を確立するためにモバイル装置１１０から要求を受け取る。ステップ３１７に示す通り、その要求は、ユーザがローミングしている場合を除いて通常はモビリティ装置のローカルＶＬＡＮである、アクセスポイント１３０に対応するモビリティ交換機１２０の識別をトリガする。要求はまず、チャネル１３２を介して無線制御プレーン１０２でユーザ及び対応モバイル装置１１０の認証及び承認動作をトリガする。ステップ３１８に表すように、これがそのユーザに対するモビリティＶＬＡＮ１６０の識別をもたらし、制御プレーンが制御チャネル１３２を介してアクセスポイント１３０にこの情報を渡す。
【００３３】
ステップ３１９に表す通り、統合モビリティ交換機１２０は、モビリティ交換機１２０からアクセスポイント１３０へのデータトンネル並びにアクセスポイント１３０とモバイル装置１１０の間のＲＦ（ラジオ周波数）リンク１４４の仮想ポートマッピングを示すローカル仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）１６０を確立する又は定義する。従って、ＶＬＡＮ経路１３１は、モビリティ交換機１２０からモバイル装置１１０へのブロードキャスト領域を定義する。このＶＬＡＮ経路１３１は交換機１２０とＡＰ１３０の間のトンネルを含み、モバイル装置１１０はそのトンネルのＡＰ側に関連付けられる。従ってＶＬＡＮ経路１３１はアクセスポイント１３０へのアクセストンネルとＡＰからモバイル装置１１０への無線リンク１４４とを含む。通常の構成で、これはポートをＶＬＡＮ１６０と関連付けるステップを含み、ここでポートは、有線交換機１２０、１２０’、及びアクセスポイント１３０を介してアクセス可能な個々のモビリティ装置１１０に対応するＶＬＡＮなどの有線経路指定宛先に対応する。個々の装置１１０が一意のＶＬＡＮ１６０を割り当てられるとき、同一のＡＰ１３０を含む１つのモビリティＶＬＡＮ内に複数の（数百の）モバイル装置１１０が存在することができる。モビリティ領域１００では、より長距離の無線伝送は通常より大きな干渉及びパケット損失を被り、従って通常はモバイル装置１１０に最も近いアクセスポイント１３０への有線伝送を使用することが有益である。
【００３４】
ステップ３２０のチェックで示すように、隣接カバレッジエリア１３４−Ｎへと移動するモバイル装置１１０によってトリガされるローミング状態を検出すると、モビリティ交換機１２０は、ステップ３２１に表すように、データトンネルを介してアクセスポイント１３０まで、またアクセスポイント１３０からモバイル装置１１０へのＲＦ接続１１４（前述）までＶＬＡＮがここで拡張されるように、モバイル装置１１０に対応するＶＬＡＮ１６０を識別する。モビリティ交換機１２０は、アクセスポイント１３０のカバレッジエリアを出る際並びにローミングされるアクセスポイントによってまた場合によっては遠隔交換機１２０によって供されるカバレッジエリア１３４に入る際にローミングするモバイル装置を識別する。ＲＦレベルのカバレッジエリアを横切る移動はＡＰ１３０及び無線制御プレーン（１０２）によって識別される。データプレーン１０４レベルで、これは、１つのＡＰ１３０のアクセストンネル１３１から別の「ローミングされる先の」アクセスポイント１３０のアクセストンネル１３１への「局移動」として表される。開示される例示的な構成で、ＶＬＡＮ１６０は、ステップ３２２で開示するように、アクセストンネル１３１がアクセスポイント１３０と通信しまたＶＬＡＮがアクセストンネルを介して遠隔交換機１２０にあるモビリティエージェント１６４に応答する遠隔ＶＬＡＮに結合されるように、アクセストンネル１３１に対応し、そして、ステップ３２３に表すように、ＶＬＡＮがアクセスポイント１３０と通信するアクセストンネル１３１に対応するようにまたＶＬＡＮがモビリティトンネル１２１を介して遠隔交換機１２０にあるモビリティエージェント１６４に応答する遠隔ＶＬＡＮ１６０と結合するように、遠隔ＶＬＡＮを識別する。
【００３５】
分割プレーンアーキテクチャの独立性のさらなる特徴は、複数のプレーンのうちの１つのフェイルオーバの実行が別のプレーン内の動作に干渉しないように、分割プレーンが制御プレーン、データプレーン、及びアクセスプレーンを備えることである。
【００３６】
特定の構成で、統合交換機は、外生無線信号を検出し、モビリティ領域内のモビリティ交換機のうちの少なくとも１つに接続されていない無線宛先から受信することによって不正ルータを識別する。
【００３７】
本明細書に定義される分割プレーン無線ネットワーク管理のプログラム及び方法は、ａ）ＲＯＭ装置などの書込み不可能な記憶媒体に恒久的に格納される情報、ｂ）フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ、ＣＤ、ＲＡＭ装置、並びに他の磁気及び光媒体などの書込み可能な記憶媒体上に変更可能に格納された情報、或いはｃ）インターネット又は電話モデムラインなどの電子ネットワーク内にあるような、通信媒体を介してコンピュータに運ばれる情報を含むがこれらに限定されない、多数の形態のユーザ処理及びレンダリング装置に引渡し可能であることを、当業者は容易に理解するはずである。その動作及び方法は、ソフトウェア実行可能オブジェクト内に又は命令に応答するプロセッサによる実行のための一セットの符号化された命令として実装されることができる。別法として、本明細書で開示される動作及び方法は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、状態機械、コントローラ、又は他のハードウェア構成要素若しくは装置などのハードウェア構成要素、或いはハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェア構成要素の組合せを使用して全部又は一部を実施されることができる。
【００３８】
分割プレーン無線ネットワーク管理のシステム及び方法は、その実施形態を参照して具体的に示され、説明されているが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく形態及び詳細のさまざまな変更がおこなわれ得ることが、当業者には理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【外国語明細書】
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