(57)【要約】中間通信ネットワーク（46）を通じて通信するエンドユーザディバイス（42a）とＷＡＮ（34）に結合されたリモートサーバ（30）との間で送信されるデータパケットに対して、中間通信ネットワーク（46）の１つまたは複数のチャンネル（48a,48b,52a,52b）を通じてネットワークレイヤトンネリングを使用するゲートウェイ（50）およびルータ（59）を含む通信システムと方法（図２）が提供される。このシステムは、単一のユーザのデータを複数のチャンネル（48a,48b,52a,52b）に分散することを可能にし、より大きな最大スループットをもたらし、ＣＤＭＡネットワークにおいてはアップリンクとダウンリンクのレンジを広げる。また、複数のユーザが送受信するデータの流れを、共有するチャンネルプールや、あるいは単一のチャンネルに、集約させ、集中させることも可能にし、ＣＤＭＡ無線ネットワークにおけるシステムのキャパシティを増加させる。このシステムは、様々な有線および無線ネットワークに可搬性があり、また、様々なネットワーク層プロトコルを使用することができる。ユーザのデータに十分なＱｏＳを維持する一方で、効率のよいネットワークの運営を確かなものにするために、ネットワークリソースを必要に応じて割り当て、あるいは割り当て解除する。
2005520436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のユーザについてのデータパケットを送受信するため、複数のチャンネルを通じてトンネリングを使用するゲートウェイとルータとを備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記トンネリングはＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングであることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記トンネリングは、ＰＤＵカプセル化を使用して、コネクションレス型ネットワークレイヤプロトコルを通じることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記トンネリングは、前記ルータと前記ゲートウェイとの間で、スイッチ型仮想回線を使用して、コネクション型ネットワークレイヤプロトコルを通じることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
ルータはモバイルであることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記複数のチャンネルは、無線インターフェースと単一の無線ネットワークのコンポーネントとを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
前記複数のチャンネルは、無線インターフェースと複数の無線ネットワークのコンポーネントとを含むことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項８】
前記チャンネルは、ＷＣＤＭＡ無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのアップリンクおよびダウンリンクであることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項９】
前記チャンネルは、ＣＤＭＡ−２０００無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのフォワードリンクおよびリバースリンクであることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記ゲートウェイは、無線ネットワークとパケットスイッチ型広域ネットワークとの間でインターフェースすることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記ルータと前記ゲートウェイとの間を送信される前記パケットは、パケットスイッチ型広域ネットワークを通じてトンネルされることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記ゲートウェイは無線ネットワークのなかに位置することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が中間ネットワークのリソース配置を監視することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、中間ネットワークの１つまたは複数のチャンネルのスループットレベルを監視することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、中間ネットワークの１つまたは複数のチャンネルのフレームエラーレートを測定することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１６】
前記中間ネットワークのチャンネル配置、チャンネルスループット、チャンネルエラーレートのステータスをレポートするために、前記ルータと前記ゲートウェイとの間でフィードバックのメカニズムが使用されることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１７】
エンドユーザディバイスは、ローカルエリアネットワークを通じて前記ルータと通信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１８】
前記ゲートウェイおよび前記ルータは、中間ネットワークの複数チャンネルの使用を、前記中間ネットワークの他の数の複数チャンネル、あるいは単一のチャンネルの使用に変更することを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
【請求項１９】
前記ゲートウェイおよび前記ルータは、中間ネットワークの単一のチャンネルの使用を、前記中間ネットワークチャンネルの複数チャンネルの使用に変更することを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
【請求項２０】
単一ユーザについてのデータパケットを送受信するルータと
リモートサーバへの、またはからの前記データパケットを送受信するゲートウェイとを備えた通信システムであって、
前記ルータおよび前記ゲートウェイは、無線ネットワークの複数のチャンネルでＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングを使用して、相互間で前記データパケットを送受信することを特徴とする通信システム。
【請求項２１】
前記複数のチャンネルは、複数の無線ネットワークのインターフェースとコンポーネントとを含むことを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２２】
前記ルータはモバイルであることを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２３】
前記チャンネルは、ＷＣＤＭＡ無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのアップリンクおよびダウンリンクであることを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２４】
前記チャンネルは、ＣＤＭＡ−２０００無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのフォワードリンクおよびリバースリンクであることを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２５】
前記ゲートウェイは、パケットスイッチ型広域ネットワークを通じて前記リモートサーバと通信することを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２６】
前記ルータと前記ゲートウェイとの間を送信されるパケットは、パケットスイッチ型広域ネットワークを通じてトンネル化されることを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２７】
前記ゲートイェイは無線のネットワークのなかに位置していることを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項２８】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が無線ネットワークによるリソース配置を監視することを特徴とする請求項１９に記載の通信ネットワーク。
【請求項２９】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、前記無線ネットワークの１つまたは複数のチャンネルのスループットレベルを監視することを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項３０】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、無線ネットワークの１つまたは複数のチャンネルのフレームエラーレートを測定することを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項３１】
前記無線ネットワークのチャンネル配置、チャンネルスループット、チャンネルエラーレートのステータスをレポートするために、前記ルータと前記ゲートウェイとの間でフィードバックのメカニズムが使用されることを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項３２】
エンドユーザディバイスは、ローカルエリアネットワークを通じて前記ルータと通信することを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。
【請求項３３】
前記ゲートウェイおよび前記ルータは、使用している無線ネットワークの複数チャンネルの使用を、前記無線ネットワークの他の数の複数チャンネル、あるいは単一のチャンネルの使用に変更することを特徴とする請求項１９に記載の通信ネットワーク。
【請求項３４】
前記ゲートウェイおよび前記ルータは、単一のチャンネルの使用を、前記無線ネットワークの複数のチャンネルに変更することを特徴とする請求項１９に記載の通信ネットワーク。
【請求項３５】
エンドユーザディバイスとリモートサーバとの間の通信に使用されるルータであって、
単一のエンドユーザディバイスからの第１のデータパケットのセットを受信する手段であって、前記第１のデータパケットのセットは、単一のリモートサーバに向けられていて、前記単一のエンドユーザディバイスおよび前記リモートサーバは、第１のネットワークに含まれていて、第１のプロトコルに準拠するデータパケットを使用して互いに通信する、手段と、
前記ゲートウェイに向けられた複数のチャンネル上に、前記第１のデータパケットのセットを配送する手段であって、前記ルータおよび前記ゲートウェイは、第二のネットワークに含まれ、第２のプロトコルに準拠するデータパケットを使用して互いに通信し、当該配送する手段は、前記第１プロトコルに準拠する前記第１のデータパケットを前記第２のプロトコルに準拠する第２のパケットのセットにカプセル化するように構成されていて、前記第２のパケットのセットの各々は、カプセル化された当該パケットが伝送される前記チャンネルに関連づけられたヘッダ情報を有する、手段と、
前記複数のチャンネルを通じて、前記第１のプロトコルに準拠する、前記リモートサーバから前記エンドユーザディバイスに向けられた第３のデータパケットのセットを受信する手段であって、前記第３のデータパケットのセットは、前記ゲートウェイによって、前記第２のプロトコルに準拠する第４のデータパケットのセットにカプセル化されていて、前記第４のデータパケットのセットの各々は、カプセル化された当該パケットが伝送される前記チャンネルを通じて各パケットを経路指定するためのヘッダ情報を有する、手段と、
前記第４のパケットのセットから前記第３のデータパケットのセットを取り出し、前記エンドユーザディバイスへ前記第３のデータパケットのセットを転送する手段と
を備えたことを特徴とするルータ。
【請求項３６】
ローカルエリアネットワークを通じて１つまたは複数のエンドユーザディバイスからデータパケットを受信する手段と、
前記ローカルエリアネットワークを通じて、前記１つまたは複数のエンドユーザディバイスへデータパケットを転送する手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項３４に記載のルータ。
【請求項３７】
前記ルータは、ＷＣＤＭＡ無線ネットワークの１つ以上の専用トラフィックチャンネルを通じて、前記ゲートウェイと通信するように構成されていることを特徴とする請求項３４に記載のルータ。
【請求項３８】
前記ルータは、ＣＤＭＡ−２０００無線ネットワークの１つ以上の専用トラフィックチャンネルを通じて、前記ゲートウェイと通信するように構成されていることを特徴とする請求項３４に記載のルータ。
【請求項３９】
前記第２のプロトコルはインターネットプロトコル（ＩＰ）であることを特徴とする請求項３４に記載のルータ。
【請求項４０】
前記第２のプロトコルはコネクションレス型ネットワークレイヤプロトコルであることを特徴とする請求項３４に記載のルータ。
【請求項４１】
前記第２のプロトコルはコネクション型ネットワークレイヤプロトコルであることを特徴とする請求項３４に記載のルータ。
【請求項４２】
前記第２のネットワークによるチャンネルリソースの割り当てを監視し、前記ゲートウェイへ当該チャンネルリソースの割り当てを示す情報を転送する手段をさらに備えることを特徴とする請求項３４に記載のルータ。
【請求項４３】
エンドユーザディバイスとリモートサーバとの間の通信に使用されるゲートウェイであって、
単一のリモートサーバから第１のデータパケットのセットを受信する手段であって、前記第１のデータパケットのセットは、単一のエンドユーザディバイスに向けられていて、前記リモートサーバおよび前記エンドユーザディバイスは、第１のネットワークに含まれていて、第１のプロトコルに準拠するデータデータパケットを使用して互いに通信する、手段と、
ルータに向けられた複数のチャンネル上に、前記第１のデータパケットのセットを配送する手段であって、前記ゲートウェイおよび前記ルータは、第２のネットワークに含まれ、第２のプロトコルに準拠するデータパケットを使用して互いに通信し、当該配送する手段は、前記第１のプロトコルに準拠する前記第１のデータパケットを前記第２のプロトコルに準拠する第２のパケットのセットにカプセル化するように構成されていて、前記第２のパケットのセットの各々は、カプセル化された当該パケットが伝送される前記チャンネルを通じて各パケットを経路指定するためのヘッダ情報を有する、手段と、
前記複数のチャンネルを通じて、前記第１のプロトコルに準拠する、前記エンドユーザディバイスから前記リモートサーバに向けられた第３のデータパケットのセットを受信する手段であって、前記第３のデータパケットのセットは、前記ルータによって、前記第２のプロトコルに準拠する第４のデータパケットのセットにカプセル化されていて、前記第４のデータパケットのセットの各々は、カプセル化された当該パケットが伝送される前記チャンネルに関連づけられたヘッダ情報を有する、手段と、
前記第４のパケットのセットから前記第３のデータパケットのセットを取り出し、前記リモートサーバへ前記第３のデータパケットのセットを転送する手段と
を備えたことを特徴とするゲートウェイ。
【請求項４４】
前記ゲートウェイは、パケットスイッチ型広域ネットワークへのインターフェースとして、前記第２のネットワークのなかにおかれるように構成されることを特徴とする請求項４２に記載のゲートウェイ。
【請求項４５】
前記ゲートウェイは、無線ネットワークとパケットスイッチ型広域ネットワークとの間でインターフェースするように構成ることを特徴とする請求項４２に記載のゲートウェイ。
【請求項４６】
前記ゲートウェイは、パケットスイッチ型広域ネットを通じて、無線ネットワークとインターフェースするように構成されることを特徴とする請求項４２に記載のゲートウェイ。
【請求項４７】
前記ゲートウェイは、複数のルータと同時に通信するように構成されることを特徴とする請求項４２に記載のゲートウェイ。
【請求項４８】
チャンネルのリソース割り当ておよびチャンネルのパーフォーマンスを表わす情報を前記ルータから受信する手段をさらに備えることを特徴とする請求項４２に記載のゲートウェイ。
【請求項４９】
前記第２のプロトコルはインターネットプロトコル（ＩＰ）であることを特徴とする請求項４２に記載のゲートウェイ。
【請求項５０】
前記第２のプロトコルはコネクションレス型ネットワークレイヤプロトコルであることを特徴とする請求項４２に記載のルータ。
【請求項５１】
前記第２のプロトコルはコネクション型ネットワークレイヤプロトコルであることを特徴とする請求項４２に記載のルータ。
【請求項５２】
エンドユーザとリモートサーバとの間で、データパケットを送る方法であって、
エンドユーザがルータ経由でデータパケットを送信すること、
前記ルータが通信ネットワークの複数チャンネルを通じて、ゲートウェイにデータパケットをトンネリングすること、
前記ゲートウェイが、前記データパケットを非トンネリング化し、前記リモートサーバへ送信することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５３】
ゲートウェイおよびルータの少なくとも一方によって前記複数のチャンネルへのリソース割り当てを監視することをさらに含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
ゲートウェイおよびルータの少なくとも一方によって、前記複数のチャンネルでのスループットレベルを監視することをさらに含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
ゲートウェイおよびルータの少なくとも一方によって、前記複数のチャンネルでのフレームエラーレートを監視することをさらに含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５６】
通信ネットワークにおけるチャンネルの割り当て、チャンネルのスループット、およびチャンネルエラーレートのステータスをレポートするために、前記ルータと前記ゲートウェイとの間でフィードバックのメカニズムが使用されることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５７】
前記ルータは、複数チャンネルの使用から単一のチャンネルの使用へ変更することを含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５８】
エンドユーザとリモートサーバとの間で、データパケットを送る方法であって、
前記リモートサーバが、ゲートウェイ経由で、単一のエンドユーザディバイスに向けられたデータパケットを送ることと、
前記ゲートウェイが通信ネットワークの複数のチャンネルを通じて、ルータにデータパケットトンネリングすることと、
前記ルータが、前記データパケットを非トンネリング化し、前記単一のユーザへ送信することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５９】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方によって、前記複数チャンネルのリソース割り当てを監視することをさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方によって、前記複数チャンネルでのスループットレベルを監視することを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方によって、前記複数チャンネルでのフレームエラーレートを監視することをさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
通信ネットワークにおけるチャンネル割り当て、チャンネルのスループット、およびチャンネルエラーレートのステータスをレポートするために、前記ルータと前記ゲートウェイとの間でフィードバックメカニズムが使用されることを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６３】
前記ゲートウェイによって、前記複数のチャンネルの使用から単一のチャンネルの使用に変更することをさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６４】
前記チャンネルは、ＷＣＤＭＡ無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのアップリンクとダウンリンクであることを特徴とする請求項５７に記載の通信システム。
【請求項６５】
前記チャンネルは、ＣＤＭＡ−２０００無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのフォワードリンクとリバースリンクであることを特徴とする請求項５７に記載の通信システム。
【請求項６６】
複数ユーザについてのパケットデータトラフィックを単一のパケットストリームに集約し、ネットワークレイヤのトンネリングを使用して前記パケットストリームを単一のチャンネルで転送する、ゲートウェイとルータとを備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項６７】
前記トンネリングはＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングであることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項６８】
トンネリングは、ＰＤＵカプセル化を使用して、コネクションレス型ネットワークレイヤプロトコルを通じることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項６９】
前記トンネリングは、前記ルータと前記ゲートウェイとの間で、スイッチ型仮想回線を使用して、コネクション型ネットワークレイヤプロトコルを通じることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７０】
前記ルータはモバイルであることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７１】
前記チャンネルはＷＣＤＭＡ無線ネットワーク専用トラフィックチャンネルのアップリンクおよびダウンリンクであることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７２】
前記チャンネルはＣＤＭＡ−２０００無線ネットワーク専用トラフィックチャンネルのフォワードリンクおよびリバースリンクであることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７３】
前記ゲートウェイは、無線ネットワークとパケットスイッチ型広域ネットワークとの間でインターフェースすることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７４】
前記ルータと前記ゲートウェイとの間を送信される前記パケットは、パケットスイッチ型広域ネットワークを通じてトンネルされることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７５】
前記ゲートウェイは無線ネットワークのなかに位置することを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７６】
ゲートウェイおよびルータの少なくとも一方が、中間ネットワークのリソース割り当てを監視することを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７７】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、中間ネットワークの単一チャンネルのスループットレベルを監視することを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７８】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、中間ネットワークの単一チャンネルにおけるフレームエラーレートを監視していることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項７９】
中間ネットワークにおけるチャンネル割り当て、チャンネルスループット、チャンネルエラーレートのステータスをレポートするために前記ルータと前記ゲートウェイとの間でフィードバックメカニズムが使用されることを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項８０】
前記エンドユーザディバイスは、ローカルエリアネットワークを通じて、エンドユーザディバイスと通信することを特徴とする請求項６５に記載の通信システム。
【請求項８１】
複数のエンドユーザディバイスと複数のリモートサーバとの間のパケットデータトラフィックを複数のパケットストリームに集約し、ネットワークレイヤトンネリングを使用して中間ネットワークチャンネルの共有プールに複数のパケットストリームを配送する、ゲートウェイおよびルータを備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項８２】
トンネリングはＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングであることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項８３】
前記トンネリングは、ＰＤＵカプセル化を使用して、コネクションレス型ネットワークレイヤプロトコルを通じることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項８４】
前記トンネリングは、前記ルータと前記ゲートウェイとの間のスイッチ型仮想回線を使用して、コネクション型ネットワークレイヤプロトコルを通じることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項８５】
前記ルータはモバイルであることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項８６】
前記中間ネットワークは無線ネットワークであることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項８７】
前記チャンネルはＷＣＤＭＡ無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのアップリンクおよびダウンリンクであることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項８８】
前記チャンネルはＣＤＭＡ−２０００無線ネットワークの専用トラフィックチャンネルのフォワードリンクおよびリバースリンクであることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項８９】
前記ゲートウェイは前記中間ネットワークとパケットスイッチ型広域ネットワークとの間でインターフェースすることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９０】
前記ルータと前記ゲートウェイとの間を送信されるパケットも、パケットスイッチ型広域ネットワークを通じてトンネル化されることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９１】
前記中間ネットワークは回線交換型ネットワークであることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９２】
前記中間ネットワークはパケット交換型ネットワークであることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９３】
前記ゲートウェイは前記中間ネットワークのなかに位置していることを特徴とする請求項８０に記載の通信ネットワーク。
【請求項９４】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、前記中間ネットワークのリソース割り当てを監視することを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９５】
前記ゲートウェイおよび前記ルータ少なくとも一方が、前記中間ネットワークの１つまたは複数のチャンネルのスループットレベルを監視することを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９６】
前記ゲートウェイおよび前記ルータの少なくとも一方が、前記中間ネットワークの１つまたは複数のチャンネルのフレームエラーレートを監視することを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９７】
中間ネットワークにおける、チャンネル割り当て、チャンネルスループット、およびチャンネルエラーレートのステータスをレポートするために、前記ルータと前記ゲートウェイとの間でフィードバックメカニズムが使用されることを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９８】
前記エンドユーザディバイスは、ローカルエリアネットワークを通じて、前記ルータと通信することを特徴とする請求項８０に記載の通信システム。
【請求項９９】
前記ゲートウェイおよび前記ルータは、前記中間ネットワークの複数チャンネルの使用を、前記中間ネットワークの他の数の複数チャンネル、あるいは単一のチャンネルの使用に変更することを特徴とする請求項８０に記載の通信ネットワーク。
【請求項１００】
前記ゲートウェイおよび前記ルータは、中間ネットワークの単一のチャンネルの使用を、前記中間ネットワークの複数チャンネルの使用に変更することを特徴とする請求項８０に記載の通信ネットワーク。
【請求項１０１】
通信システムのパケットデータトラフィックを取り扱う方法であって、
輻輳がおこった場合に入パケットを抑制することと、
前記パケットのサービス品質要件およびチャンネルが提供するサービス品質に基づき、伝送チャンネルに前記入パケットを向けることと、
トラフィックの量およびチャンネルのコンディションを監視し、パケットのサービス品質要件を満たすためにチャンネルリソースを割り当てるか、あるいは割り当て解除することと、
同様のサービス品質要件を持つ複数の入パケットを、前記パケットのサービス品質要件を満たす１つまたは複数のチャンネル上でともにトンネリングすることで、ひとつのパケットストリームに集約することと
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
リモートサーバと通信するため、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）にアクセスする方式のひとつに、エンドユーザのディバイスとＷＡＮ間のリンクに無線ネットワークを使用する方式が存在する。ＷＡＮは、インターネットや他のあらゆるパケットデータネットワークとすることができる。エンドユーザのディバイスは、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、あるいはネットワークへパケットデータを送信および／またはネットワークからパケットデータを受信できるあらゆるディバイスなどとすることができる。リモートサーバは、ウエブサーバ、サブネットワークへのゲートウェイ、あるいは他のエンドユーザのディバイスなど、ＷＡＮを介してパケットを送受信することができるあらゆるシステムとすることができる。
【０００２】
例えば、図１に示すように、ユーザ26がＷＡＮ34を通じてアクセスすることができるリモートサーバ30と通信することを望む場合がある。このような通信を確立する際、ＷＡＮ34とインターフェースする無線ネットワーク46を使用するのもひとつの方法である。エンドユーザディバイス42を使用しているユーザ26は、無線ネットワーク46へのインターフェースとして無線通信チャンネル48を確立し、これにより、無線ネットワーク46およびＷＡＮ34を通じて、ユーザ26とリモートサーバ30との間に完成した経路で通信システムを形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１の通信システムのデータ伝送速度は無線チャンネル48のキャパシティによってある程度の制約を受ける。従来の無線ネットワークは、多くの場合、エンドユーザへの無線チャンネルのスループットが音声通信にとって適切になるように設計されている。最近、無線ネットワークはデータ用に高いスループットを提供できるように設計されてきているが、無線チャンネルのパーフォーマンスはRF通信のもつ本質のために変動する。これらのネットワークが、小型で、単一のトランシーバーを使用する、バッテリー動作の携帯型エンドユーザディバイスと協働するように設計されているという事実があり、パーフォーマンスは更に制約を受ける。その結果、この新世代の無線ネットワークは、多くの状況において、理論的に達成できる最大値に近づきつつあるスループットを提供することができないだろう。ユーザはしばしば、より大きなスループットだけでなく、一貫した高信頼なサービスの質（ＱｏＳ）を求める。従って、エンドユーザのディバイスとＷＡＮとの間に無線ネットワークを使用する通信システムにおいて、ユーザは、より大きなスループットだけでなく、より一貫した高信頼なＱｏＳを提供することができる装置や方法から、恩恵を受けるであろう。この発明はエンドユーザが有線ネットワークだけでなく、無線ネットワーク上で、一貫した高信頼なハイスピード接続を経験できるようにする。
【０００４】
トンネリングは、第一のネットワークが第二のネットワークを介してデータを運ぶ際、第二のネットワークが第一のネットワークのプロトコルヘッダを解くことなしに、データを発送することを可能にする技術です。トンネリングは、第一のネットワークのプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）を、第二のネットワークで運ばれるように定義されたプロトコールデータユニット（ＰＤＵ）内に包む技術であるため、時にはカプセル化と呼ばれることがある。例えば、ＰＰＴＰ（Point-to-Point Tunneling Protocol）という従来のトンネリング技術は、諸団体が独自のネットワークプロトコルをインターネットで運ばれるＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol / Internet Protocol）パケット内に埋め込むことにより、インターネットを使用して、データを仮想私設網（ＶＰＮ：Virtual Private Network）間で伝送することを可能にする。その他の既知のトンネリング技術には、Ｌ２Ｆ（Layer Two Forwarding）やＬ２ＴＰ（Layer Two Tunneling Protocol）が存在する。このようなトンネリング技術は、与えられた一対のデータパケットの出所と宛先との間で単一のトンネルを使用する。従って、上述の他の従来の通信システムでは、従来のトンネリング技術を使用したとしても、スループットは単一チャンネルのキャパシティによってある程度の制限を受ける。これは、与えられたネットワークアドレス（例えばＩＰアドレス）によって行き先が決められたパケットが、たったひとつの物理的チャンネルを介して、宛先にたどり着くように、多くのネットワークが、特に無線ネットワークが、設計されているからです。無線ネットワークの場合、主に、ユーザはひとつのトランシーバーしかもたないディバイスを使用してネットワークにアクセスすると考えられるため、このような制限が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、エンドユーザのディバイスとＷＡＮとの間のリンクに中間ネットワークを使用する通信システムにおいて、より大きなスループットを達成する。中間ネットワークがＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）技術を使用した無線ネットワークである場合、単一のエンドユーザへの、又はからのデータトランスミッションを複数のチャンネル上に配送することは、データトランスミッションを上り及び下りのレンジに関して恩恵を与える。
【０００６】
また、この発明は、複数のエンドユーザへの、又はからのデータトランスミッションを中間ネットワーク上の単一チャンネルに集中させることも可能にする。中間ネットワークがＷＣＤＭＡ無線ネットワークの場合、この特色は送信電力を低減し、電波干渉を小さくし、全体容量に増加させる。
【０００７】
この発明は、ネットワークレイヤにトンネリングを使用することにより、異なった無線および有線ネットワーク技術上にポータビリティをもたらす。この発明の好ましい実施の形態の詳細な説明を見れば、この発明のこのような、またその他の目的は、当業者にとって容易に明らかになるだろう。
【０００８】
発明の目的は、ユーザとリモートサーバとの間で送受信されるデータパケットについて、中間通信ネットワーク上の複数チャンネルにまたがってデータを伝送させるため、トンネリングを使用するゲートウェイとルータを提供することによって達成される。中間ネットワークは、無線ネットワークであることが好ましいが、中間ネットワークは有線ネットワークであってもよい。中間ネットワークが無線ネットワークである場合、ルータはモバイルとすることができる。ゲートウェイは、無線ネットワークの外にあることが好ましいが、パケットスイッチネットワークに対する無線ネットワークのインターフェースの一部として構成されてもよい。また、ルータとゲートウェイ間のトンネリングは無線ネットワークやＷＡＮを通して広げることができる。ルータおよび／またはゲートウェイは、望まれているＱｏＳを得るためにスループットや伝送遅延の監視だけでなく、チャンネルのリソースの割り振りを行うことができる。複数のチャンネルを使用することが望ましいが、チャンネルの供用プールにわたった、複数のディバイスへの、又はからのデータパケットトランスミッションをひとつに集中させるため、または様々なスループットに関する必要条件に適応させるために複数のチャンネルから別の数のチャンネルあるいは単一のチャンネルに変更するためなど、様々な数のチャンネルを使用すること、あるいは単一のチャンネルのみを使用することも可能である。ルータにひとつまたは複数のユーザのディバイスを接続させるために有線または無線ＬＡＮを使用することができる。
【０００９】
これらおよび他の特徴は、この発明の好ましい実施の形態の詳細な説明に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を、添付する図面を参照して、例として説明する。
【００１１】
本発明は、エンドユーザとＷＡＮを結ぶリンクとして中間ネットワークを使用する通信システムに適応される。中間ネットワークは、無線ネットワーク、或いは有線ネットワークとすることができる。単一のエンドユーザについてのパケットデータの送受信を行うため、中間ネットワークを通して複数のチャンネルで通信することにより、より大きなスループットを得ることができる。各通信チャンネルはデータの流れ全体の一部のみに引き受けるだけなので、スループットの合計は各チャンネルのキャパシティによって制限されない。
【００１２】
ＷＣＤＭＡ技術を使用している中間ネットワークの場合、単一のエンドユーザへの、又はからのデータトランスミッションを複数のチャンネルに割り当てることは、上り及び下りリンクのレンジにも恩恵を与える。ＷＣＤＭＡネットワークでは、高速度チャンネルは概して低速度チャンネルよりもレンジが短くなる。「レンジ」とは、エンドユーザのディバイスが基地局のアンテナから離れてもなお一定のレベルのスループットが得られる距離のことをいう。ユーザのデータを複数の低速度チャンネルに配送すると、単一のより速いチャンネルに配送する場合に対比して、高速接続性が増加する。ＷＣＤＭＡネットワークの場合、単一のユーザのデータを複数のコードチャンネルと複数の5MHz搬送波に拡散することを伴うだろう。狭帯域ＣＤＭＡワイヤレスネットワークでも同様の恩恵が得られる。
【００１３】
本発明は、単一のユーザへの、又はからのデータトランスミッションを中間ネットワークの単一チャンネルに集約することができる。中間ネットワークがＷＣＤＭＡワイヤレスネットワークの場合、複数のユーザへの、又はからのデータトランスミッションを単独のより高速なチャンネルに集約することは、各ユーザのために別箇のより低いスピードのチャンネルを使用する場合に比べ、必要とされる送信電力全体を減少させる。必要とされる送信電力を減少させることは、ワイヤレスネットワークを使用してアクセスしている他のユーザへの干渉を減少させることになる。それゆえ、ＷＣＤＭＡワイヤレスネットワークのキャパシティを増加させることになる。狭帯域ＣＤＭＡワイヤレスネットワークでもこれと同様の恩恵が得られる。
【００１４】
本発明は、ネットワークレイヤでのトンネリングを使用することにより、様々な無線及び有線ネットワーク技術の間にポータビリティを提供します。例えば、様々な物理レイヤやデータリンクレイヤに関する技術を使用する多くのネットワークは、インターネットプロトコル（ＩＰ）をデータの経路選択のためのネットワークレイヤプロトコルとして使用する。トンネリングメカニズムとしてネットワークレイヤプロトコルを使用することにより、使用されている物理レイヤまたはデータリンクレイヤの技術に関わらず、本発明を実質的にどのネットワークにも移植できる。ここで述べている「ＩＰ」とは、ＩＰバージョン４（IPv4）とＩＰバージョン６（IPv6）の両方をさす。本発明は、両インターネットプロトコルにも互換性があり、将来版のインターネットプロトコルにも互換すると考えられる。
【００１５】
プロトコルがふたつの別箇のネットワークレイヤのアドレスの間のポイント・ツー・ポイント通信の手段を提供するのであれば、本発明はコネクションレス型、あるいはコネクション型のいずれのネットワークレイヤプロトコルを使用することができる。ポイント・ツー・ポイント接続は、各ネットワークＰＵＤのヘッダ内のソースおよび宛先アドレスの指定によって、あるいはふたつのネットワークアドレス間の仮想回線の確立によって実現されることができる。コネクションレス型のネットワークレイヤの場合、トンネリングは、データパケットを、トンネルの最終地点と見なされるソースおよび宛先ネットワークアドレスを指定するヘッダ情報を有するネットワークＰＤＵ内に、カプセル化することによって達成される。コネクション型のネットワークプロトコルの場合、トンネルの両端を表すネットワークアドレスの間に仮想回路が確立される。
【００１６】
本発明を利用して通信しているエンドユーザのディバイスとリモートシステム（ここではリモートサーバという）は、いくつかの方法を用いてお互いのアドレスを得ることができる。これらの方法には、例えば、ドメインネームシステムや静的ＩＰアドレス割り当てなどが含まれるであろう。ゲートウェイは、例えば、モバイルＩＰ外部エージェント、または仮想プライベートネットワークゲートウェイなどといった他の技術とともにインテグレートされることができる。
【００１７】
チャンネルという用語は、デバイス（例えば、マルチストリームルータなど）と中間ネットワークとの間の通信データリンクを表すために使用される。そのため、本発明のチャンネルの特定の実施形態は、使用される中間ネットワークのタイプに依存する。例えば、中間ネットワークが公衆電話網（ＰＳＴＮ）の場合、「チャンネル」という用語は、マルチストリームルータとインターネットサービスプロバイダのモデムバンクの間に存在する、銅製の電話線を使用した全二重専用接続のことを意味するだろう。もし中間ネットワークがＷＣＤＭＡ無線ネットワークである場合、「チャンネル」という用語はマルチストリームルータとＷＣＤＭＡネットワークとの間に構築された専用通信チャンネルを意味することとなる。ＷＣＤＭＡの専用通信チャンネルは「論理上」のチャンネルであり、論理資源の集合体とすることができるが、本発明では単独のチャンネルと見なす。ある無線ネットワークでは、「周波数ホッピング」と呼ばれる技術を使用しているかも知れません。この技術は特定の時間間隔で通信チャンネルを変える技術であり、そのようなチャンネルは本発明ではひとつのチャンネルとして使用される。ＣＤＭＡハイデータレートなど、ひとつのチャンネルでのスループットを高めたり、スペクトラムの効率を上げたりするために物理レイヤで資源を集約するような新しい技術が開発されている。本発明は、現在の別のあるいは未来の通信データリンク技術だけでなく、このような技術に適合しており、エンドユーザのディバイスにより大きなスループットを与え、中間ネットワークでの資源の効率化を更に改善するために、これらの技術と一緒に使用されることができる。
【００１８】
中間ネットワークの複数チャンネルでオペレーションを行うためには、マルチストリームルータを実装するために使用されるハードウエアプラットフォームは、望ましい数のチャンネルを同時に運営するために十分なリソース（例えば、モデム、送信機、受信機など）を提供しなければならない。また、使用される中間ネットワークも、望ましい数のチャンネルを同時に運営するために十分なリソースを提供しなければならない。もちろん、マルチストリームルータは、アクセスする各々の中間ネットワークと適応するネットワークインターフェース（例えば、物理レイヤスタンダードやネットワークプロトコルなど）を実装しなければならない。また、本発明は使用するチャンネルの数が単一であっても機能を果たす。このような指摘事項は、当業者には容易に明確になるはずであるが、明らかにするためにここに取り上げる。
【００１９】
この発明の好ましい実施の形態は、ＷＡＮを介したエンドユーザのディバイスとリモートサーバとの間の通信システムにおいて、無線ネットワークとエンドユーザと間のインターフェースとして、複数の無線チャンネルを使用する。通信システムは、複数のチャンネルでパケットをトンネリングするマルチストリームルータと、それに対応するマルチストリーミングゲートウェイとを使用する。
【００２０】
そのようなシステムは、単一のチャンネルにかえて、複数のチャンネルでデータパケットを送受信できるため、無線システムに直接アクセスしているディバイスと比較すると、より大きなスループットを無線ディバイスに提供する。また、本発明は、トンネリングがネットワークレイヤで、この例ではＩＰレイヤで、行われるため、異なったスタンダードを使用する種々の無線ネットワークに可搬性があります。
【００２１】
図２に示す本発明の好ましい実施の形態では、リモートサーバ30から発し、エンドユーザディバイス42（あるいは42aで示される複数のエンドユーザディバイス）に向けられたデータパケットは、ＷＡＮ34を通過し、マルチストリームゲートウェイ50に流れる。マルチストリームゲートウェイ50は、ＷＡＮ34からのパケットを追加のＩＰヘッダ（これ以後トンネルヘッダと呼ぶ）で包み込み、トンネル化したデータパケット52aにマルチストリームルータ54に関連づけられた複数のＩＰアドレスをアドレス指定する。この方法はマルチストリームゲートウェイ50が、マルチストリームルータ54と無線ネットワーク46の間で確立された複数の下りリンクチャンネル上に、トンネル化されたパケット52aを効率よく配送することを可能にします。
【００２２】
図２のシステムでは、複数のダウンリンクチャンネル48aを使用してマルチストリームルータ54へ配送できるように、リモートサーバ30から発しているパケットをマルチストリームゲートウェイ50によってカプセル化する。つまり、マルチストリームゲートウェイ50は、マルチストリームルータ54に関連づけられた特定の宛先アドレスにパケット向けられるように、各パケットに追加ヘッダを付ける。この追加ヘッダは、ワイヤレスネットワークで認識される多くのＩＰアドレスのひとつであり、マルチストリームルータ54に関連づけられた宛先ＩＰアドレスを含む。このヘッダに含まれる宛先ＩＰアドレスは、特定のダウンリンク無線チャンネル48aに対応する。従って、ゲートウェイは、マルチストリームルータ54に関連する各ＩＰアドレスに、これらのパケットの部分集合をトンネリングすることにより、すべて同じエンドユーザディバイスに向けられたＩＰパケットの流れを効率的に多くの無線チャンネルに配送する。
【００２３】
図２に示すように、マルチストリームルータ54は、複数の無線通信チャンネル48（48aと48b）を使用して、無線ネットワーク46とインターフェースする。マルチストリームルータ54の各ＩＰアドレスは、種々の無線チャンネル48（例えば、ダウンリンク無線チャンネル48a ）でアクセスされる。上述の通り、マルチストリームゲートウェイ50は、マルチストリームゲートウェイ50からマルチストリームルータ54に向かって流れるデータパケット、ここではダウンリンクデータパケットと呼ばれる、に対して、トンネルされていくパケットのひとつひとつに、ＩＰアドレスを指定する。例えば、このような特定ＩＰアドレスの決定は、一般的に、各ＩＰアドレスに関連づけられたダウンリンク無線チャンネル48aの現在の状態（ステータス）やチャンネルの状況（コンディション）に基づいてなされる。マルチストリームゲートウェイ50は、マルチストリームルータ54から定期的に送られる情報（例えば、図7にあるＭＵＸ情報メッセージ140）を経由して、チャンネルのステータスやコンディションに関する情報を獲得する。
【００２４】
マルチストリームルータ54は、ダウンリンクのデータパケットを受け取ったあと、マルチストリームゲートウェイ50によって追加されたトンネルヘッダを取り除くことにより、パケットの非トンネル化を行う。次いで、マルチストリームルータ54は、オリジナルのパケットに指定された宛先アドレス通りに、エンドユーザディバイス42へ直接データパケットを転送する。
【００２５】
あるいは、通信システムは、マルチストリームルータ54がローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）58を介し、そのＬＡＮに接続している１つまたは複数のユーザディバイス42aにダウンリンクデータパケットを向けて流すように構成されることができる。図２は両方の構成を表す。ＬＡＮ58は、イーサネット（登録商標）標準を使用する有線ＬＡＮとすることができ、IEEE  802.11もしくはブルートゥース標準を使用している無線とすることもできる。もちろん、ルータ54は、ＬＡＮなしで唯一のエンドユーザディバイスにインターフェースすることができる。
【００２６】
エンドユーザディバイス42からのデータの流れ、42aからリモートサーバ30への流れは、「アップリンク」あるいは「逆方向リンク」と呼ばれる。マルチストリームルータ54は直接エンドユーザディバイス42から、あるいはLAN58を通じて、エンドユーザディバイス42aから間接的にアップリンクデータパケットを受信する。次いで、マルチストリームルータ54は、ＷＡＮ34を介してリモートサーバ30にデータを送るマルチストリームゲートウェイ50に向け、アップリンクチャンネル48bにアップリンクデータを配送する。
【００２７】
マルチストリームゲートウェイ50がダウンリンクデータパケットにヘッダを追加
する際に取った方法に似たような方法で、マルチストリームルータ54はアップリンクデータパケットにヘッダを追加する。ヘッダには宛先アドレスとして、マルチストリームゲートウェイ50に関連づけられたＩＰアドレスが含まれる。また、マルチストリームルータは、各パケットを送る無線チャンネルを選択する。このような特定チャンネルの選択は、典型的には、例えばルータがアクセスできる無線チャンネルの各々のステータスやチャンネルのコンディションなどによって決定される。マルチストリームゲートウェイ50は、アップリンクデータパケットを受け取り、マルチストリームルータ54によって追加された追加ヘッダを取り除くことによりパケットの非トンネル化し、次いで、オリジナルのパケットヘッダの含まれている宛先アドレスが指定する宛先にそれらのパケットを転送する。
【００２８】
ここでは「配送する」という用語は、ひとつのネットワークアドレスから発信されたデータ、または、そのアドレスに向けて送られたデータを、行き先に向けての経路の少なくとも一部として、複数のリンクへ経路設定するプロセスを表す。しかしながら、「多重化」という用語もまた、このプロセスを表すと考えられていることに留意されたい。
【００２９】
図２が示すように、エンドユーザサブシステム59は、マルチストリームルータ54と直接接続している１つのエンドユーザディバイス42、および／またはＬＡＮ58を通じてマルチストリームルータ54と接続しているエンドユーザディバイス42aを含場合がある。エンドユーザサブシステム59は、マルチストリームゲートウェイ50との無線インターフェースの効果により、可動性のもの（mobile）とすることができる。それゆえ、エンドユーザサブシステム59は、移動中の自動車、列車、バス、飛行機、あるいはその他の乗り物のなかに物理的に位置しているユーザにＷＡＮ34へのアクセスを提供することができる。
【００３０】
勿論、エンドユーザサブシステム59は、モバイルである必要は無いが、ユーザによりよいＷＡＮへのアクセスを提供する。例えば、ＷＡＮアクセスを獲得するために、電話ネットワークなどの、普通の地上ベースのネットワークへアクセスすることが可能である場所であっても、複数の無線通信チャンネル48を使用して、ＷＡＮ34により大きなスループットを得るために、図２のコミュニケーションシステムが実装されることができる。
【００３１】
すでに述べたように、データの配送がネットワークレイヤ、例えば、ＩＰプロトコルレイヤなどで起こる上述の構成では、通信システムは様々な無線技術に対して互換性がある。このシステムは、ＩＰレイヤでデータを配送することにより、あらゆるデジタル無線技術を使用することができる。それらは、ＵＭＴＳ（ＷＣＤＭＡ）、ＣＤＭＡ２０００、ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥ、ＧＳＭ／ＨＳＣＳＤ、ＴＤＭＡ、狭幅帯ＣＤＭＡ技術などのデジタル無線技術や、その他の現在あるいは未来の無線プロトコルとすることができる。マルチストリームゲートウェイ50は、無線ネットワーク46のインフラの外に位置することができ、マルチストリームゲートウェイ50の実装にあたり、従来の無線ネットワークサービスのプロバイダの機器を変更する必要がない。
【００３２】
更に、ゲートウェイが無線ネットワークのインフラのなかに、あるいはＷＡＮと無線ネットワークとの間に位置する場合、無線ネットワークとＷＡＮは同じネットワークレイヤプロトコルを使用する必要が無い。
【００３３】
図３は、本発明の第二の好ましい実施の形態を示す。ここでは、ひとつのマルチストリームゲートウェイ50は複数のマルチストリームルータ54aにサービスを提供することができる。つまり無線サービスプロバイダ、またはマルチストリームゲートウェイ50を装備した独立系インターネットサービスプロバイダは、一般キャリアや個人エンドユーザなど、マルチストリームルータを持った複数の加入者にサービスを提供することができる。
【００３４】
マルチストリームルータ54とマルチストリームゲートウェイ50は、エンドユーザサブシステム59が無線ネットワーク46の代わりに、有線の地上ベースのネットワーク（例えば、公衆電話ネットワークなど）を使用してＷＡＮ34にアクセスできるように、適切に変更されることができる。マルチストリームゲートウェイ50とエンドユーザサブシステム59は、地上ベースの公衆電話ネットワークを通してパケットをトンネルします。そのような構成は、DSLやケーブルベースのネットワークなどの、高いスループットが得られるＷＡＮへのアクセスがない場合、望ましいだろう。
【００３５】
図４は、本発明の第三の好ましい実施の形態を示す。図２または３に示した具体例と異なり、無線ネットワーク46とＷＡＮ34の間を流れるデータパケットはマルチストリームゲートウェイ50を通過して流れない。その代わりに、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングはＷＡＮ34を通じて伸びる。他の実施の形態のように、マルチストリームゲートウェイ50とリモートサーバ30の間を流れているデータパケットは、ＷＡＮ34を通して伸びる。リファレンス符号60は、この目的のためのマルチストリームゲートウェイ50とＷＡＮ34の間の通信リンクを示す。通信リンク60は、ひとつの物理チャンネルに制限されることなく、マルチストリームゲートウェイ50とＷＡＮ34の間に１つまたは複数の通信チャンネルを提供することができるようにハドウェアやソフトウェアの実装を行うことができる。
【００３６】
マルチストリームゲートウェイ50の位置は、図２から４に示された場所以外では、図５に示されるように、無線ネットワーク46の中に位置することができる。典型的に、無線ネットワークは、ＷＡＮに直接接続する独自のインターフェースを有する。例えば、ＵＭＴＳに対応しているネットワークは、ＧＧＳＮ（Gateway GPRS support node）を有する。ＣＤＭＡ−２０００に対応するネットワークはＰＤＳＮ（packet data service node）を有する。図５に示す実施の形態では、マルチストリームゲートウェイ50の機能は、ＧＧＳＮまたはＰＤＳＮと同じハードウエアプラットフォームに実装されてもよい。
【００３７】
図２と図４に示した好ましい実施の形態は、マルチストリームルータ54とマルチストリームゲートウェイ50の間の通信を可能にするために、ひとつの中間ネットワーク46を使用することを示す。図16に示すように、マルチストリームルータ54とマルチストリームゲートウェイもまた、複数の中間ネットワーク46aから46zにまたがってパケットをトンネルすることができる。特定の中間ネットワーク46の混雑を和らげ、単一の中間ネットワークを使用した場合よりも更に高いスループットを得るために、本発明で使用されているトンネル方法を使用して、複数の中間ネットワーク46aから46zに同時に単一ユーザのデータが配送されることもできる。使用される中間ネットワーク46aから46zは、同じ物理レイヤ技術やネットワークレイヤプロトコルを使用する必要が無い。
【００３８】
図６は、マルチストリームルータ54とマルチストリームゲートウェイ50の例示的な構成と、どのようにデータがそこを流れるかを示す。簡単にするために、図６ではふたつのアップリンクとダウンリンクのみの無線チャンネルが示されている。しかしながら、追加チャンネルを使用することはできる。更に説明すると、マルチストリームルータ54は、ＩＰルータ65、ＭＵＸサブレイヤ66、およびＩＰプロトコルサブレイヤ67を含む。マルチストリームゲートウェイ50は、ゲートウェイアプリケーション68とＩＰプロトコルレイヤ69を含む。マルチストリームルータ54とマルチストリームゲートウェイ50の双方において、プロトコルレイヤは、プロトコルスタックのＩＰの下のプロトコルレイヤ（図示せず）は、使用される基礎をなしている無線技術およびＷＡＮ技術によって異なる。
【００３９】
マルチストリームルータ54とマルチストリームゲートウェイ50は、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングを使用して、通信システムのなかの複数のワイヤレスチャンネル48上にトンネル化されたデータパケット52を配送する。トンネルされたパケット52は、マルチストリームルータ54内のＩＰ−ＭＵＸサブレイヤ66と67、およびマルチストリームゲートウェイ50内のゲートウェイアプリケーション68によって受信される。ワイヤレスネットワーク46は、マルチストリームルータ54がアップリンクパケットをトンネルする時にソースアドレスとしてトンネルヘッダのなかに使用するＩＰアドレスを管理し、認識する。ワイヤレスネットワーク46は、マルチストリームルータ54がマルチストリームゲートウェイ50に対して報告し、ダウンリンクパケットをトンネルするときにトンネルヘッダ内の宛先アドレスとして使用されるＩＰアドレスを管理し、認識する。ゲートウェイアプリケーション68は、マルチストリームルータ54に知らされたＩＰアドレスを使用する。マルチストリームルータ54は、マルチストリームゲートウェイ50のＩＰアドレスを決定するために数々の異なる方法を使用することができる。例えば、マルチストリームゲートウェイ50のＩＰアドレスは、マルチストリームルータに静的なものとして環境設定されることができる。それから、マルチストリームルータ54は、ＭＵＸ情報メッセージを送信することによって、マルチストリームゲートウェイ50にそれ自体のＩＰアドレスを示すことができる。より精巧な方法が使用されてもよい。本発明は、マルチストリームゲートウェイ50のＩＰアドレス決定について特定の方法に限定されない。
【００４０】
ＩＰルータ65から送信され、ＭＵＸサブレイヤ66で受信されたアップリンクパケットは、マルチストリームルータ54においてゲートウェイアプリケーション68にトンネルされる。ダウンリンク方向では、リモートサーバからモバイルディバイスまたはアプリケーションのＩＰアドレスに向けられたＩＰパケット70が、ＷＡＮ34とマルチストリームゲートウェイ50の間にある通信リンク60を通り、流れる。
【００４１】
マルチストリームゲートウェイ50において、ゲートウェイアプリケーション68は、ダウンリンクＩＰパケットを受信し、宛先ＩＰアドレスに到達するために通過するマルチストリームルータ54あるいは54a（図３参照）を決定する。次いで、ゲートウェイアプリケーション68は、パケットを送信するマルチストリームルータ54に対応づけられた利用可能なアドレスを選択する。次に、オリジナルのダウンリンクパケットは、他のＩＰアドレスヘッダ（トンネルヘッダ）を付加することによってカプセルカプセル化される。このトンネルヘッダは宛先アドレスとして選択されたＩＰアドレスを指示する。
【００４２】
無線リンクのコンディションは、典型的に、通信セッションの間に変化する。このような影響は、エンドユーザサブシステム59（図２）が動いているときに現れると予測される。マルチストリームルータ54は、無線リンクのコンディションをモニターし、リンクのステータスをマルチストリームゲートウェイ50に報告する。この情報は、ダウンリンクパケットのトンネルヘッダ内の宛先アドレスとして、どのマルチストリームルータのＩＰアドレスを使用するのかをゲートウェイが選択するときに使用される。
【００４３】
無線ネットワーク46から見れば、エンドユーザサブシステム59は、多くの一般的なモバイルエンドユーザディバイスのように見える。例えば、複数の通信チャンネルを使用しているワイヤレスモデムなどである。一般的なモバイルエンドユーザディバイスがワイヤレス通信チャンネル48を使用して通信を確立するためには、マルチストリームルータ54は、無線ネットワーク46にリソースを要求しなければならない。
【００４４】
マルチストリームルータ54は、無線ネットワーク46の各チャンネル、セル、あるいはセクターの輻輳を発見するためにリソースの割り当てをモニターする。マルチストリームルータ54は、チャンネルのエラーレートなどといった他の通信状況も監視する。マルチストリームルータ54は、チャンネルのステータス（例えば、輻輳のレベルなど）に基づき、チャンネルにおけるアップリンクデータの最適な割り当てを決定する。
【００４５】
マルチストリームルータ50が無線ネットワークのインフラの外にあるような実施の形態の場合、マルチストリームルータ50は、マルチストリームルータ54がチャンネルリースの配分を監視するような方法で、チャンネルリソースの配分を監視することができない。それゆえに、マルチストリームルータ54は、マルチストリームゲートウェイ50に定期的にフィードバック情報（例えばＭＵＸ情報メッセージ140など）を送信する。この情報には、現在配分されているダウンリンクあるいはフォワードチャンネルのリソース、配分されたダウンリンクチャンネル48aの各々に対するエラーレート測定やＱｏＳ特性、およびＩＰアドレスなどが含まれる。また、配分された下りチャンネルに現在関係していないマルチストリームルータ54のなかで利用できるＩＰアドレスのリストなども含まれる。マルチストリームゲートウェイ50は、マルチストリームルータ54に関連づけられた複数のＩＰアドレスにダウンリンクパケットをトンネルする時、データ配送を最適化するためにこのフィードバック情報を使用する。
【００４６】
そのようなフィードバックのループについて、ある好ましい実施の形態が図7に示されている。このシナリオでは、通信はすでに確立されており、マルチストリームゲートウェイ50は、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングを使用してマルチストリームルータ54へデータを配送する。トンネルされたダウンリンクパケット52aを運んでいる、無線通信チャンネル48aを表している矢印は、ダウンリンクのデータの流れの方向を示す。マルチストリームルータ54は、アップリンクチャンネル48bによってフィードバック情報（例えばＭＵＸ情報メッセージ140など）をマルチストリームゲートウェイ50に送信する。無線通信チャンネル48bを表している矢印は、アップリンクデータの流れを示す。マルチストリームゲートウェイ50は、フィードバック情報に基づき、トンネルされたダウンリンクパケット52aがダウンリンクチャンネル48aに最適化されて配送されるようにする。
【００４７】
上述の実施の形態では、マルチストリームゲートウェイ50とマルチストリームルータ54は、各エンドユーザやアプリケーションに求められているサービスの品質（ＱｏＳ）を確保し、保証したスループットレベルと義務付けられた最大伝送遅延（トランスミットディレイ）を提供するために、輻輳やエラーレートなどの通信の様相に基づき、データを通信チャンネル48に配送することができる。また、マルチストリームゲートウェイ50とマルチストリームルータ54は、通信のオーバーヘッドを最小化し、要求されているＱｏＳがもはや必要でなくなった時、すばやくリソースを解放するよって、無線帯域幅を効率的に使用するようにデータを配送することができる。
【００４８】
音声−データネットワークチャンネルでのデータの配送について、レート管理、スケジューリング、リソース管理、およびタスク指名機能（dispatch function）の見地から、次に述べる。図８は、マルチストリームルータ54でのデータ配送を示す。図９は、マルチストリームゲートウェイ50でのデータ配送を示す。この実施の形態では、すべてのユーザのトラフィックに望ましいＱｏＳを提供し、無線周波数を最適に使用するために様々な機能が協働する。
【００４９】
マルチストリームルータ54は、ひとつのエンドユーザディバイスから、あるいはルータ65を経由して、入データパケット74bを受信する。図８に示すように、入データパケット74bはレート管理機能80bの対象となり、マルチストリームルータ54が輻輳した時、データを抑えます。輻輳は、サービスの入トラフィックに十分な無線リソースが割り当てられない時に発生する。レート管理機能80bは、パケットの待ち行列（キュー）があるしきい値を超えると、リソース管理機能88bから通知84bを受信する。マルチストリームルータ54内に過度のパケットの待ち行列ができることを防ぐため、レート管理機能80bは、通知84bに基づいて、データの流れを適切に抑制することができる。図８の矢印92bが表示すように、抑制されたデータパケットは、それからスケジュール機能96bに進む。スケジュール機能96bは、リソース管理機能88bから受け取ったリソースプロファイル100bやパケットのサービスの品質（ＱｏＳ）に基づき、アップリンク無線チャンネル48bでデータパケットが最適に流れるように配送を決定します。スケジュール機能96bの例示的な動きは、過度に大きなエラーレートを経験し、あるチャンネルに送られるのを待っているパケットを他のチャンネルに再スケジュールすることである。各データパケット104bは、データが伝送されるようにスケジュールされているアップリンクチャンネルに対応するメッセージ待ち行列108bに入れられる。リソース管理機能88bは、待ち行列108bからの待ち行列情報112bに基づき、待ち行列108bのパケットのレベルを監視する。管理機能88bは、望ましいＱｏＳを提供するために必要な無線リソースのタイプや量を決定するために、待ち行列情報112bを使用する。また、リソース管理機能88bは、リソースを配置している時に無線リンクで経験している現時点のエラーレートも考慮する。リソース管理機能88bは、ＱｏＳの必要条件を満たすため、現在のエラーレートに基づき、伝送が保留になっているすべてのデータを確かにうまく伝送するために十分なリソースを割り当てるように無線ネットワークに要求する。リソース管理機能88bは、無線ネットワークからリソース配分を受け、または要請するために、レイヤ２／ＭＡＣ128が提供するサービスを使用する。リソース管理機能88bは、メッセージ待ち行列108bが特定のしきい値を超えた時、レート管理機能80bにしきい値通知84bを送信し、これによりリソースの枯渇を避け、すでに進行中であるパケットのＱｏＳを維持する。待ち行列108bからのパケット116bは、伝送を待っている待ち行列パケット116bを待ち行列から除去するディスパッチ機能120bへ流れる。図８に示すように、マルチストリームルータ54では、伝送可能な時、機能120bがキューから分離されたパケット124bをレイヤ２／MAC128に転送する。こうすることによって、パケットのＱｏＳ必要条件に基づき、１つまたは複数のエンドユーザからのデータパケットがストリームに集められる。そして、チャンネルのキャパシティとステータス、そしてチャンネルによってサポートされたＱｏＳに基づき、１つまたは複数のチャンネルからできたプール上に配送される。
【００５０】
マルチストリームゲートウェイ50は、入力データパケット70aをＷＡＮ34経由でリモートサーバから受信する。図９に示されるように、入力パケット70aは、マルチストリームゲートウェイ50が輻輳した場合にデータを抑えるレート管理機能80aに属する。ＩＰレイヤ130が入力データパケット70aの流れに遅れをとらないように、従って過剰な待ち行列をつくらないように、十分速いレートで伝送するデータパケットを受け取れることができないときに輻輳が起こる。レート管理機能80aは、パケットの待ち行列が一定のしきい値を超えた時、リソース管理機能88a（下述）から通知84aを受信する。レートコントロール機能80aは、マルチストリームルータ54とマルチストリームゲートウェイ50での待ち行列が過剰になることを避けるために、通知84aに基づいて、データの流れを適切に抑えることができる。次いで、抑制されたデータパケットは、図９の矢印92aで示しているように、スケジュール機能96aにプロセスされる。スケジュール機能96aは、リソース管理機能88aから受け取られたリソースプロファイル100aとパケットのＱｏＳ要件に一部基づき、ダウンリンク無線チャンネルでどのようにして最適にデータパケットを配送するかを決定する。例示的なスケジュール機能96aの動きは、過度に高いエラーレートを経験し、チャンネルへ配送されることを待機しているパケットを別のチャンネルに再スケジュールすることである。リソースプロファイル100aは、マルチストリーミングルータ54から送られたＭＵＸ情報140から引き出される。リソースプロファイル88aは各々のダウンリンクチャンネル48aについての情報（例えば、最大スループットや直近に測定されたフレームエラーレートなど）を含む。各ダウンリンクチャンネル48aには、そのチャンネルから到達できる１つまたは複数のＩＰアドレスが対応づけられている。パケットが送信されるダウンリンクチャンネル48aをスケジュール機能96aが決定するとき、チャンネルに対応つけられる対応ＩＰアドレスが選ばれ、パケットのトンネルヘッダのなかの宛先アドレスとして使用される。このプロセスは、無線ネットワーク46が、マルチストリームルータ54に向けて、トンネルしたパケットを適切なダウンリンクチャンネル48aに経路設定させるという結果をもたらす。各データパケット104aは、マルチストリームゲートウェイ50で、トンネルされていく宛先ＩＰアドレスに対応しているメッセージキュー108aに入れられる。リソース管理機能88aは、待ち行列108aからの待ち行列情報112aに基づき、待ち行列108aのパケットレベルを監視する。リソース管理機能88aは適切なＱｏＳを提供するためにどのようなタイプ（種類）のワイヤレスリソースがどのぐらいの量必要かを決定するために待ち行列情報112aを使用する。また、リソース管理機能88aは、リソースを配分するときにダウンリンクチャンネル48aで経験している現在のエラーレートも考慮する。リソース管理機能88aは、現在のダウンリンクのコンディション、ダウンリンクのトラフィック量、そしてＱｏＳ要件に基づき、ダウンリンクパケットをトンネルするために、スケジュール機能96aがどのＩＰアドレスを利用できるようにするかを決定する。リソース管理機能88aは、メッセージキュー108aが特定のしきい値を超えた時、レート管理機能80aにしきい値通知84aを送り、リソースが枯渇することを避け、すでにプロセスされているパケットに関してＱｏＳを維持する。待ち行列108aからのパケット116aは、伝送されるのを待っている待ち行列パケット116aを行列から取り除くディスパッチ機能120aに流れる。図９に示すように、マルチストリームゲートウェイ50で、ディスパッチ機能120aは、適切なトンネルヘッダを付加し、待ち行列から取り除かれたパケット124aをＩＰレイヤ69に送る。このようにして、１つまたは複数のリモートサーバからのデータパケットは、パケットのＱｏＳ要件に基づき、ストリームに集められる。そして、チャンネルのキャパシティとステータス、およびチャンネルにサポートされたＱｏＳを考慮しながら、トンネルリングで、効果的に１つまたは複数のチャンネルのプールにパケットを配送する。
【００５１】
上述した本発明の実施の形態は、複数のチャンネルへのＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルを使用するものであったが、単一のチャンネルが使用される場合もある。このような場合は、例えば、短い電子メイルのメッセージの受発信など、よりゆっくりとした通信スピードがたやすく容認され、データの流れに対する要件が単一のチャンネルによって満たされるような場合である。中間ネットワーク46がＷＣＤＭＡ無線ネットワークの場合、単一のハイスピード無線チャンネルに複数の独立したデータのストリームを集めることは、高速スピードチャンネルが、低いスピードのチャンネルよりも低いＥｂ／Ｎｏ要件を持つため、より大きな総システム容量をもたらすことになる。
【００５２】
図１０は、単一チャンネルがデータフローレートの要件を満たしている場合の好ましい実施の形態を示す。１つまたは複数のエンドユーザディバイスからのデータパケットは単一チャンネルに集約（多重化）される。
【００５３】
アップリンクへの方向では、マルチストリームルータ54は１つ又は複数のソースからデータパケットを受信する。各アップリンクデータパケットは、各々の送信元と宛先を表すアドレスを含むＩＰヘッダを有し。マルチストリームルータ54は、マルチストリームゲートウェイ50に対する宛先アドレスを含む追加ＩＰヘッダ（以下トンネルヘッダと呼ぶ）でデータパケットをカプセル化し、マルチストリームゲートウェイ50に向けて、データパケットを同じ無線チャンネル48上で送信する。マルチストリームルータ54によって付けられた各トンネルヘッダは、唯一のアップリンクチャンネルがすべてのアップリンクデータパケットを運ぶため、同じ送信元ＩＰアドレス、つまり使用している無線チャンネルに対応するアドレスを有する。マルチストリームゲートウェイ50は、トンネルされたアップリンクパケット52bを受信し、マルチストリームルータ54によって追加されたトンネルヘッダを取り去り、それからオリジナルのＩＰヘッダにあるパラメータに従ってＷＡＮ経由でパケットを経路設定する。複数の独立しているパケットのストリームは、様々なソースや宛先ＩＰアドレスを持っているが、このようにして、すべてのアップリンクパケットを無線ネットワーク46でトンネル通過させることにより、同じアップリンクの無線チャンネルをシェアすることができる。
【００５４】
ダウンリンクの方向においては、マルチストリームゲートウェイ50が、ＷＡＮ34を経由して、１つまたは複数のソースからデータパケットを受信する。各ダウンリンクデータパケットは各送信元と宛先に対応したアドレスを含むＩＰヘッダを有する。マルチストリームゲートウェイ50はマルチストリームルータ54に対応する宛先アドレスを含んだ追加ＩＰヘッダ（トンネルヘッダ）でデータパケットをカプセル化し、ＷＡＮ34と無線ネットワーク46経由でデータパケットをマルチストリームルータ54に送信する。唯一のダウンリンクチャンネルがすべてのデータパケットを運ぶため、マルチストリームゲートウェイによって追加された各トンネルヘッダは同じＩＰアドレス、すなわち使用されるダウンリンク無線チャンネルに対応しているアドレスを含む。マルチストリームルータ54のなかのＭＵＸサブレイヤ66は、パケットを受信し、マルチストリームゲートウェイ50によって追加されたトンネルヘッダを取り去り、それからオリジナルのＩＰヘッダ内のパラメータに従い、宛先にパケットを経路指定する。複数の独立しているパケットのストリームは、様々な送信元や宛先ＩＰアドレスを有するが、すべてのダウンリンクパケットを無線ネットワーク46を通してこのようにトンネルすることにより、同じダウンリンクの無線チャンネルをシェアすることができる。
【００５５】
図６に示す本発明の実施の形態は、複数の無線チャンネルを使用する。図１０に示す本発明の実施の形態は、単一の無線チャンネルを使用する。しかしながら、本発明が、使用されるチャンネルの数が変動しない実施の形態に限定されないことを理解されたい。マルチストリームルータおよびマルチストリームゲートウェイは、パケットのトラフィック量、ＱｏＳ要件、そしてリソースの可用性に従い、使用するチャンネルの数を変更、つまり数を増やしたり減らしたりする能力を含むことができる。
【００５６】
上述した発明の好ましい実施の形態の多くは、無線チャンネルを対称（すなわち、同じ数のアップリンクとダウンリンクの無線チャンネルが使用されている）のものとして表現している。また、無線チャンネルの使用も非対称とすることができる、つまりアップリンクチャンネル48bの数や集約されたアップリンクスループット値は、ダウンリンクチャンネル48aの数や集約されたダウンリンクスループット値と異なる場合がある（例：図７を参照）。この特性は、アップリンク、ダウンリンク各々の方向に、適切な量のバンド幅を配分するという柔軟性を与える。例えば、このような機能は、アップリンクのトラフィックにひとつのチャンネルを配分し、ダウンリンクのトラフィックには複数のチャンネルを配分することが最も適している時に役に立つ場合がある。図１１は、そのような配分を例示する。ここではトンネリングに非対称のチャンネル配分を使用する。
【００５７】
プロトコルに関する論点を以下に扱う。パケットデータの転送をサポートするため、異なった中間ネットワークは、異なったネットワークレイヤプロトコルを使用する。本発明を実装するのに適している、いくつかの無線技術に特有の、プロトコルに関する論点を以下に説明する。
【００５８】
ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）は多くのネットワークレイヤをサポートするために開発されたが、最も有力であると考えられているプロトコルはインターネットプロトコル（ＩＰ）である。図１２は、パケットスイッチデータ用の標準ＵＭＴＳのユーザ・プレインプロトコルスタックを示す。
【００５９】
図１３は、本発明をサポートするために、ＵＭＴＳプロトコルアーキテクチャをどのようにして適合させればよいのかを表す。新しいレイヤ、ＩＰ／ＭＵＸレイヤ66と67が、ＵＥプロトコルスタックに追加される。このレイヤは以下のような機能を提供する：
・アップリンクデータのＩＰヘッダの圧縮（compression）
・マルチストリームルータの配送、集約、および多重化プロセスの実装
・アップリンクデータに、圧縮されたＩＰトンネルヘッダを追加し、選択された無線チャンネル48に関連する適切な送信元アドレス、マルチストリームゲートウェイ50の宛先アドレスを指定し、およびペイロードデータに望まれるＱｏＳを確保するため必要とされているその他のヘッダフィールドを設定すること
・無線リソースの配分とパーフォーマンスの監視
・マルチストリームゲートウェイへのフィードバック（ＭＵＸ情報140）の送信
・マルチストリームゲートウェイ50から送られたダウンリンクパケットの受け取り、および非トンネリング化
・ダウンリンクデータパケットのＩＰヘッダの非圧縮（decompression）
・オリジナルのパケットヘッダにある宛先アドレスが指定する宛先へのダウンリンクデータパケットの転送。
【００６０】
ゲートウェイアプリケーションレイヤ68は、マルチストリームゲートウェイ50で、標準ＩＰレイヤのサービスを使用する。これらの実施の形態では、マルチストリームゲートウェイ50は、無線サービスプロバイダのネットワークの外に位置する。マルチストリームゲートウェイ50は、ＷＡＮ(例えばインターネット)に直接接続され、標準ＩＰレイヤを実装する。プロトコルスタックでＩＰの下にあるプロトコルレイヤは図示しない。ゲートウェイアプリケーションレイヤ68は、以下のような機能を提供する：
・ダウンリンクダータのＩＰヘッダの圧縮
・マルチストリームゲートウェイの配送、集約、および多重化プロセスの実装
・ダウンリンクデータに、圧縮ＩＰヘッダを追加し、ターゲットにしている無線チャンネル48に対応しているマルチゲートウェイストリームルータ54の適切な宛先ＩＰアドレスと、パケットを送信するマルチストリームゲートウェイ50のソースアドレスを指定し、ペイロードデータに適切なＱｏＳを確保するため必要とされているその他のヘッダフィールドを設定すること
・マルチストリームゲートウェイの配送、集約、および多重化プロセスで使用されるマルチストリームルータ54からのフィードバックデータ（ＭＵＸ情報140）を記録すること
・マルチストリームルータ54から送られたアップリンクデータを適切に受信し、非トンネルリング化すること
・アップリンクデータパケットのＩＰヘッダを非圧縮化し、その後にオリジナルのパケットヘッダ内の宛先ＩＰアドレスが指定された宛先にアップリンクパケットを転送すること。
【００６１】
マルチストリームルータ内のＩＰ／ＭＵＸレイヤ66、67とマルチストリームゲートウェイ50内のゲートウェイアプリケーションレイヤ68との間に存在する大きな違いは、マルチストリームゲートウェイ50は配送と多重化の決定を行うためにマルチストリームルータ54からのフィードバック（ＭＵＸ情報140）を使用するのに対し、マルチストリームルータ54は無線チャンネルの配置とパーフォーマンスを直接測定できるということである。
【００６２】
追加ＩＰヘッダ（トンネルヘッダ）は、無線ネットワークに送られる前に、各パケットに添付（「トンネル化」として知られている技術）されなければならない。これは、ＩＰアドレスをＵＭＴＳネットワークに存在する唯一のモバイルターミナル識別子に対応づけることができるからである。ＵＭＴＳモバイルターミナルは、単一のトランスシーバを使用するように設計されているため、事実上ＩＰアドレスがいかなる時もひとつの無線チャンネルに対応するということになる。これは間接的には、モバイルディバイスのＩＰアドレスをひとつのチャンネルにバインドするという結果をもたらす。マルチストリームルータがアップリンクパケットを送るとき、パケットを送る無線リンクに対応するＩＰ送信元アドレスが使用される。同様に、マルチストリームゲートウェイによって送られるダウンリンクパケットは、これらのパケットが送られる無線リンクに対応する宛先ＩＰアドレスを含んでいなければならない。追加ＩＰヘッダはＵＭＴＳ  ＲＮＣのパケットデータ圧縮プロトコル（Packet Data Compression Protocol：PDCP）によって圧縮されるので、追加されるオーバーヘッドは最小限のものになる。
【００６３】
更にプロトコルオーバーヘッドを削減するには、複数の別々のＩＰパケットを単一のトンネルヘッダでカプセル化し、単一のＩＰパケットとして中間ネットワーク（例えばUMTSネットワーク）46をトンネルする方法がある。この方法は、例えば、中間ネットワークを横断して転送される小パケットが非常にたくさん存在するような時に非常に役立つ。この方法でのたったひとつの制約は、共有しているトンネルヘッダでカプセル化されたすべてのパケットは、同じ無線チャンネル48に送られなくてはならないということである。図１７と１８は、それぞれＩＰ−ｉｎ−ＩＰカプセル化を使用してトンネルされたダウンリンクパケットとアップリンクパケットの構造例を示す。様々な送信元および宛先ＩＰアドレスを有する１つまたは複数のＩＰパケット261aーから261nおよび263aから263nを、単一のトンネルパケット264,265をつくるために１つのトンネルヘッダ260,262でカプセル化することができる。トンネルパケット264,265は、単一のパケットとして中間ネットワークに経路指定され、トンネルパケット260,262の合計の長さが横断するネットワークの最大転送ユニットサイズを超える場合、フラグメントの対象となります。複数のパケット261aから261nを単一のトンネルヘッダ260,262でカプセル化するとき、マルチストリームゲートウェイ50とマルチストリームルータ54は、カプセル化されたそれぞれのパケットのＱｏＳパラメータを考慮する。全く同一のＱｏＳパラメータを共有しているパケットのみが共有トンネルヘッダ260,262でカプセル化される。トンネルヘッダ260,262内のＱｏＳパラメータは、マルチストリームゲートウェイ50とマルチストリームルータ54によって、カプセル化されたパケット261aから261n、263aから263nのＱｏＳパラメータにマッチするように設定される。これにより、それぞれのカプセル化されたパケット261aから261n、263aから263nのＱｏＳ要件は満たされる。この方法は、パケットヘッダのＱｏＳオプションをサポートする任意のタイプの中間ネットワーク46で使用することができる。
【００６４】
パケットデータネットワークの構造は、UMTS、ＧＰＲＳ、およびＥＤＧＥベースのネットワークにおいて、非常に似ている。それゆえに、本発明の実施の形態は、これらの技術の各々について、同じように動作する。
【００６５】
図１４は、標準のＣＤＭＡ−２０００パケットデータ構造の概観を提供する。標準のＣＤＭＡ−２０００パケットデータ構造は、インターネットプロトコル（ＩＰ）に加えて、コネクションレス型ネットワークレイヤプロトコル（ＣＬＮＰ）をサポートすることもできる。本発明の実施の形態は、本発明の先の実施の形態がＩＰで動作する（前述）のと同じように、（ＣＤＭＡ−２０００ネットワークを通じるトンネルパケットにＣＬＮＰのカプセル化を使用し）ネットワークレイヤプロトコルとしてＣＬＮＰを用いて動作することができる。
【００６６】
図１５は、ネットワークプロトコルとしてＩＰを使用するＣＤＭＡ−２０００プロトコルが本発明の実施の形態をサポートするために、どのようにして適合させられるかを示す。新しいレイヤ、ＩＰ／ＭＵＸレイヤ66,67が、モバイルターミナルのプロトコルスタックに追加される。このレイヤは次のような機能を提供する：
・マルチストリームルータの配送、集約、および多重化のプロセスの実装
・リバースリンクデータパケットにＩＰヘッダを追加し、選択されたワイヤレスチャンネル48に対する適切な送信元アドレスおよび使用可能なマルチストリームゲートウェイ50に対する宛先アドレスを指定し、送ペイロードデータに適切なＱｏＳを確保するために必要とされているその他のヘッダフィールドを設定すること
・無線リソースの分配とパーフォーマンスの監視
・フィードバック（ＭＵＸ情報140）をマルチストリームゲートウェイ50に送信すること
・マルチストリームゲートウェイ50によって送られたフォワードリンクデータパケットの受信と非トンネリング化
・オリジナルのパケットヘッダ内の宛先アドレスによって指定されている宛先にフォワードリンクデータパケットを転送すること。
【００６７】
ゲートウェイアプリケーションレイヤ68は、ＣＤＭＡ−２０００  ＩＰレイヤ69に追加される。また、これらの実施の形態では、マルチストリームゲートウェイ50は無線サービスプロバイダのネットワークの外に位置している。マルチストリームゲートウェイ50は、インターネットに直接接続され、標準ＩＰスタックを実装する。ゲートウェイアプリケーションレイヤ68は次のような機能を提供する：
・マルチストリームゲートウェイの配送、集約、および多重化のプロセスの実装
・フォワードリンクデータに、圧縮ＩＰヘッダを追加し、ターゲットにしている無線チャンネル48に対応しているマルチストリームルータ54の適切な宛先ＩＰアドレスと、パケットを送信するマルチストリームゲートウェイ50の送信元アドレスを指定し、ペイロードデータに適切なＱｏＳを確保するため必要とされているその他のヘッダフィールドを設定すること
・マルチストリームゲートウェイの配送、集約、および多重化プロセスで使用されるマルチストリームからのフィードバックデータ（ＭＵＸ情報140）を記録すること
・マルチストリームルータ54によって送信されたリバースリンクデータの受信と非トンネリング化
・オリジナルのパケットヘッダ内の宛先ＩＰアドレスが指定する宛先にリバースリンクパケットを転送すること。
【００６８】
マルチストリームルータ54にあるＩＰ／Ｍｕｘレイヤ66、67とマルチストリームゲートウェイ50にあるゲートウェイアプリケーションレイヤ68との間に存在する大きな違いは、マルチストリームゲートウェイ50が配送や多重化の決定にマルチストリームルータからのフィードバック（ＭＵＸ情報140）を使用するのに対し、マルチストリームルータ54は無線チャンネルの配置とパーフォーマンスを直接測定できることである。
【００６９】
追加ＩＰヘッダは、各パケットが無線ネットワークに送られる前に、各パケットに添付（「トンネル化」として知られる技術）されなければならない。これは、ＩＰアドレスを、ＣＤＭＡ−２０００ネットワークで唯一のモバイルターミナルの識別子に関連づけることができるからである。ＣＤＭＡ−２０００モバイルターミナルは、単一のトランシーバーを使用するように設計されているため、事実上ＩＰアドレスがいかなる時もひとつの無線チャンネルに関連するということになる。これは間接的には、モバイルディバイスのＩＰアドレスをひとつのチャンネルにバインドするという結果をもたらす。マルチストリームルータがリバースリンクパケットを送るとき、パケットが送られる無線リンクに対応するＩＰ送信元アドレスが使用される。同様に、マルチストリームゲートウェイによって送られたフォワードリンクパケットは、これらのパケットが送られる無線リンクに対応する宛先ＩＰアドレスを含んでいなければなりません。パケットがトンネルヘッダでカプセル化されているとき、それらは典型的なエンドユーザのディバイスからのパケットのようにＣＤＭＡ−２０００ネットワークを通じて経路指定される。そのため、使用されるＣＤＭＡ−２０００ネットワークによってサポートされている、標準の圧縮や暗号化をこれらのパケットに適応させることができる。
【００７０】
本発明は、いくつかの好ましい実施の形態について記載されているが、発明の要旨や範囲を逸脱することなく多くの変更や改造を行うことができる。従って、そのような変更や改造のすべては、添付の請求の範囲で定義している本発明の要旨と範囲に含まれると企図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１は、エンドユーザとＷＡＮを通じてアクセスできるリモートサーバとの間のリンクとして中間ネットワーク（例えば無線ネットワークなど）を使用した従来の通信システムを示す。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施の形態を示す。
【図３】図３は、複数のマルチストリームのルータと相互に作用する単一のマルチストリームゲートウェイを示す。
【図４】図４は、マルチストリームゲートウェイがＷＡＮを通じて中間ネットワークと通信する本発明の別の実施の形態を示す。
【図５】図５は、マルチストリームゲートウェイが中間ネットワークのなかに置かれる本発明の別の実施の形態を示す。
【図６】図６は、マルチストリームルータとマルチストリームゲートウェイの内部レイヤ、およびＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングの使用を示す。
【図７】図７は、マルチストリームルータとマルチストリームゲートウェイとの間のフィードバックループを示す。
【図８】図８は、マルチストリームルータ内のデータの流れを示す。
【図９】図９は、マルチストリームゲートウェイ内のデータの流れを示す。
【図１０】図１０は、マルチストリームルータ、およびマルチストリームゲートウェイの内部レイヤと、データパケット統合のための単一の無線チャンネルの使用を描いています。
【図１１】図１１は、マルチストリームルータ、およびマルチストリームゲートウェイの内部レイヤと、非対称無線チャンネルを使用したＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネリングの使用を示す。
【図１２】図１２は、パケット交換データに使用される従来のＵＭＴＳプロトコルのスタックを示す。
【図１３】図１３は、本発明のために変更されたＵＭＴＳプロトコルの構造を示す。
【図１４】図１４は、パケット交換データに使用される従来のＣＤＭＡ−２０００のプロトコルスタックを示す。
【図１５】図１５は、本発明のために変更されたＣＤＭＡ−２０００のパケットデータプロトコルの構造を示す。
【図１６】図１６は、マルチストリームルータとマルチストリームゲートウェイとが複数の中間ネットワークを通じて通信する本発明の実施の形態を示す。
【図１７】図１７は、ダウンリングデータをトンネリングパケットフォーマットの一例を示す。
【図１８】図１８は、アップリンクデータをトンネリングするパケットフォーマットの一例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005520436.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
2005520436.tif 000021
2005520436.tif 000022
2005520436.tif 000023