(57)【要約】本発明は、マルチアクセス通信システム（１００）におけるトラフィック処理に関するものである。ネットワークレベルのソリューションを提案するが、その中で複数のアクセスネットワーク（２０）は、ネットワークベースのＡＴＣサーバ（６１）に、測定されたパフォーマンスパラメータを有するアクセス関連情報を提供する。ＡＴＣサーバは、マルチアクセス端末（１０）から、例えば、可用アクセスネットワークに関する情報を受信することもある。ＡＴＣサーバはその情報を調整し、それを適応型トラフィック制御演算に使用する。これは、通常、所定の制御目標に到達するために適応型トラフィック制御アルゴリズムを連続的に実行することを含んでいる。この制御アルゴリズムは、基準値を追跡してフィードバック制御信号を出力し、そのフィードバック制御信号をユーザ装置に返信する。そのフィードバック制御信号に基づいて、マルチアクセス端末は自己のトラフィックを可用アクセスネットワークに分散する。
2007529127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクセスネットワーク（２０）と少なくとも１つの移動マルチアクセス端末（１０）を備える通信システム（１００）におけるトラフィック制御方法であって、
前記通信システムのネットワークベースのトラフィック制御サーバ（６１）で、前記複数のアクセスネットワークの少なくともサブセットからアクセス関連情報を受信するステップと、
前記トラフィック制御サーバで、前記アクセス関連情報を調整するステップと、
前記調整されたアクセス関連情報に基づく適合型トラフィック制御演算を通じてトラフィック制御信号を判定するステップと、
前記マルチアクセス端末のトラフィック制御クライアント（１２）で、前記トラフィック制御信号に応じて、前記アクセスネットワーク上のトラフィックを分散するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記適合型トライフィック制御演算は、所定の制御目的に到達するために適合型トラフィック制御アルゴリズムを反復的に実行することを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分散するステップは、少なくとも２つのアクセスネットワークに実質的に同時にトラフィックを分配することを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記判定するステップは、前記トラフィック制御サーバ（６１）で実行され、かつ前記トラフィック制御サーバによるトラフィック分散決定を含み、
前記トラフィック分散決定を前記トラフィック制御クライアント（１２）へ転送するステップを更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記判定するステップは、前記トラフィック制御サーバ（６１）で実行され、
前記トラフィック制御信号を有するトラフィック分散勧告を、前記トラフィック制御サーバから前記トラフィック制御クライアント（１２）へ送信するステップと、
前記トラフィック制御クライアントで、前記トラフィック分散勧告に基づいて、前記アクセスネットワーク（２０）上のトラフィックをどのように分散するかを決定するステップと
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記トラフィック制御サーバ（６１）で、前記マルチアクセス端末（１０）から端末専用アクセス情報を受信するステップを更に備え、
前記端末専用アクセス情報は、前記トラフィック制御サーバで、前記判定するステップ及び前記決定するステップの少なくとも一方で使用される
ことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記調整されたアクセス関連情報を、前記トラフィック制御サーバ（６１）から前記トラフィック制御クライアント（１２）へ転送するステップを更に備え、
前記判定するステップは、前記トラフィック制御クライアントで実行される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記分散するステップは、更に、端末要件及びアクセスネットワーク要件の少なくとも一方に基づいている
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数のマルチアクセス端末（１０）を備える通信システム（１００）に対して、前記マルチアクセス端末の少なくともサブセットについて、トラフィック制御動作が、異なるマルチアクセス端末に対する異なるネットワーク位置で実行される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記適合型トラフィック制御演算は、アクセス関連パラメータの所望の値と現在の値との間の差分値を最小化することを含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記アクセス関連パラメータの前記所望の値は、前記アクセスネットワーク（２０）で判定され、かつ前記アクセスネットワークそれぞれから前記トラフィック制御サーバ（６１）に送信される前記アクセス関連情報に含まれている
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記トラフィック制御サーバ（６１）で、前記アクセス関連パラメータの前記所望の値を判定するステップを更に備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記分散するステップは、セッションベースである
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記分散するステップは、
前記マルチアクセス端末（１０）で、セッションリクエストを受信するステップと、
前記マルチアクセス端末の前記トラフィック制御クライアント（１２）で、前記セッションリクエストの前記セッション（１５）に対するアクセスネットワーク（２０）を選択するステップと、
前記選択されたアクセスネットワークに向けられる前記セッションのパケットによって、前記トラフィック制御クライアントで、前記選択されたアクセスネットワークに前記セッションを関連付けるステップと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記マルチアクセス端末（１０）のアクセスネットワーク（２０）それぞれに対して移動性ＩＰアドレスを割り当てるステップと、
前記マルチアクセス端末で、前記移動性ＩＰアドレスそれぞれを、仮想アクセスネットワークインタフェース（１８）に関連付けるステップと
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記適合型トラフィック制御アルゴリズムは、比例積分（ＰＩ）制御アルゴリズム、比例積分微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズム、比例（Ｐ）制御アルゴリズム、最小分散制御アルゴリズム及びＲＳＴ制御アルゴリズムのグループから選択される
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記トラフィック制御サーバ（６１）は、アクセス処理、移動性及びセキュリティ用の手段を有する全体アクセスサーバ（６０）に関連付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
複数のアクセスネットワーク（２０）と、少なくとも１つの移動マルチアクセス端末（１０）とトラフィック制御手段を含む通信システム（１００）であって、
前記通信システムのネットワークベースのトラフィック制御サーバ（６１）で、前記複数のアクセスネットワークの少なくともサブセットからアクセス関連情報を受信する手段と、
前記トラフィック制御サーバで、前記アクセス関連情報を調整する手段と、
前記調整されたアクセス関連情報に基づく適合型トラフィック制御演算を通じてトラフィック制御信号を判定する手段と、
前記マルチアクセス端末に関連するトラフィック制御クライアント（１２）で、前記トラフィック制御信号に応じて、前記アクセスネットワーク上のトラフィックを分散する手段と
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項１９】
前記判定する手段は、所定の制御目的用の適合型トラフィック制御アルゴリズムを反復的に実行する手段を備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２０】
前記判定する手段は、前記トラフィック制御サーバ（６１）で実行され、
前記トラフィック制御信号を有するトラフィック分散勧告を、前記トラフィック制御サーバから前記トラフィック制御クライアント（１２）へ送信する手段と、
前記トラフィック制御クライアントで、前記トラフィック分散勧告に基づいて、前記アクセスネットワーク（２０）上のトラフィックをどのように分散するかを決定する手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２１】
複数のマルチアクセス端末（１０）を有し、
前記複数のマルチアクセス端末の少なくともサブセットについて、異なるマルチアクセス端末は、異なる自己制御の程度に関連付けられているトラフィック制御手段を備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２２】
前記トラフィック制御サーバ（６１）は、アクセス処理、移動性及びセキュリティ用の手段を有する全体アクセスサーバ（６０）に関連付けられている
ことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２３】
前記通信システムの前記アクセスネットワーク（２０）は、ＧＰＲＳ、ＷＬＡＮ、イーサネット（登録商標）、ブルートゥース、ＷｉＦｉ、ｘＤＳＬ、ＣＤＭＡ、ＷＣＤＭＡ及びケーブルモデルのグループから選択される技術を使用する少なくとも１つのアクセスネットワークを含んでいる
ことを特徴とする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２４】
複数のアクセスネットワーク（２０）と、少なくとも１つの移動マルチアクセス端末（１０）とトラフィック制御手段を含む通信システム（１００）におけるネットワークベースのトラフィック制御サーバ装置（６１）であって、
前記複数のアクセスネットワークの少なくともサブセットからアクセス関連情報を受信する手段と、
前記アクセス関連情報を調整する手段と、
前記調整されたアクセス関連情報に基づく適合型トラフィック制御演算を通じてトラフィック制御信号を判定する手段と、
前記マルチアクセス端末のトラフィック制御クライアント（１２）へ、前記トラフィック制御信号を有するトラフィック分散情報を送信する手段と
を備えることを特徴とするトラフィック制御サーバ装置。
【請求項２５】
前記判定する手段は、所定の制御目的用の適合型トラフィック制御アルゴリズムを反復的に実行する手段を備える
ことを特徴とする請求項２４に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項２６】
前記判定する手段は、トラフィック分散決定手段を備え、
当該トラフィック制御サーバ装置（６１）は、
前記トラフィック拡散決定を前記トラフィック制御クライアント（１２）へ転送する手段を更に備える
ことを特徴とする請求項２４に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項２７】
前記トラフィック分散情報は、前記アクセスネットワーク（２０）に分散することができるトラフィックに基づくトラフィック分散勧告を有する
ことを特徴とする請求項２４に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項２８】
前記マルチアクセス端末（１０）から端末専用アクセス情報を受信する手段を更に備える
ことを特徴とする請求項２４に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項２９】
前記調整するステップは、前記アクセス関連情報を統合するあるいは処理することを含む
ことを特徴とする請求項２４に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項３０】
前記適合型トラフィック制御演算は、アクセス関連パラメータの所望の値と現在の値との間の差分値を最小化することを含んでいる
ことを特徴とする請求項２４に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項３１】
前記適合型トラフィック制御アルゴリズムは、比例積分（ＰＩ）制御アルゴリズム、比例積分微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズム、比例（Ｐ）制御アルゴリズム、最小分散制御アルゴリズム及びＲＳＴ制御アルゴリズムのグループから選択される
ことを特徴とする請求項２５に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項３２】
アクセス処理、移動性及びセキュリティ用の手段を有する全体アクセスサーバ（６０）に関連付けられている
ことを特徴とする請求項２４に記載のトラフィック制御サーバ装置。
【請求項３３】
複数のアクセスネットワーク（２０）と、ネットワークベースのトラフィック制御サーバ（６１）とトラフィック制御手段とを含む通信システム（１００）における移動マルチアクセス端末（１０）であって、
トラフィック制御クライアント（１２）で、前記トラフィック制御サーバから、適合型トラフィック制御演算を介して判定されるトラフィック制御信号を有するトラフィック分散情報を受信する手段と、
前記トラフィック制御クライアントで、前記トラフィック制御信号に応じて、前記アクセスネットワーク上のトラフィックを分散する手段と
を備えることを特徴とする移動マルチアクセス端末。
【請求項３４】
前記分散する手段は、少なくとも２つのアクセスネットワークに実質的に同時にトラフィックを分配する手段を含んでいる
ことを特徴とする請求項３３に記載の移動マルチアクセス端末。
【請求項３５】
前記分散する手段は、
セッションリクエストを受信する手段と、
前記トラフィック制御クライアント（１２）で、前記セッションリクエストの前記セッション（１５）に対するアクセスネットワーク（２０）を選択する手段と、
前記選択されたアクセスネットワークに向けられる前記セッションのパケットによって、前記トラフィック制御クライアントで、前記選択されたアクセスネットワークに前記セッションを関連付ける手段と
を備えることを特徴とする請求項３３に記載の移動マルチアクセス端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、一般的には、マルチアクセス通信システムに関するものである。より詳しくは、そのようなシステムにおけるユーザトラフィックの制御方法に関するものである。
【０００２】
背景
インターネットプロトコル（ＩＰ）に基づくネットワークサービスが現在、数種類の有線及び無線ネットワーク技術によって提供されている。異なる種類のアクセスネットワークをいくつか所有し運用しているインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）やネットワークオペレータは、汎用パケット無線通信システム（ＧＰＲＳ）と無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）アクセスを同一の加入者契約で提供するなど、バンドルサービスの提供を開始している。複数のアクセスインタフェースを提供するモバイルエンドユーザ装置もすでに実現しており、標準仕様となることが予想されている（例えば、ＧＰＲＳ、ＷＬＡＮ、イーサネット（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ機能を備えた携帯情報端末（ＰＤＡ）やラップトップ）。
【０００３】
マルチアクセス通信システムは、一般的には、シングルアクセスネットワークより柔軟性があるが、同時にシステムが一層複雑になり、新たな要件、選択、検討材料がいくつも増える。それゆえ、複雑なマルチアクセスネットワークにおいてユーザトラフィックやパケットフローを満足のいく方法で処理できるメカニズムが大いに求められている。
【０００４】
マルチアクセスの一般的な側面は、「常時最適接続サービス（Ａｌｗａｙｓ  Ｂｅｓｔ  Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ：ＡＢＣ）」［１］の枠組みで扱っている。これは、ユーザの接続が常に最適な可用アクセスネットワーク及び装置で行われる通信環境を想定している。このような状況での重要な分野には、加入処理及び認証／認証用のインフラストラクチャ、モビリティ（移動性）管理、そして、「最適」をどう定義するかを含む、アクセスをどのように選択するか等がある。
【０００５】
同一のネットワークサービスオペレータ（ＩＳＰ及び携帯電話オペレータの少なくとも一方）を使うのか、それとも複数のオペレータや加入契約を使うのか、というＩＰネットワークアクセスの選択肢をユーザが何通りか持っている状況では、アクセス方法を選択する必要がある。この選択は、以下のような多様な要因に基づいて行うことができる。
【０００６】
・ユーザが支払うアクセスコスト
・パフォーマンス要件（アプリケーションや装置等のタイプによる）
・ユーザの可用アクセスネットワーク（通信範囲、装置、加入契約プロファイル等）
・ネットワークオペレータのプリファレンス（負荷バランシング、トラフィックの優先順序等）
このような状況で、上記のような要因をバランスさせてどのアクセスネットワークを選択するか適切に決定するのは、難問である。
【０００７】
国際特許出願ＷＯ０１／３５５８５  Ａ１［２］によれば、端末装置が可用アクセスネットワークを識別し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ブルートゥース）無線インタフェースのような間接インタフェースを使用して、各ネットワークのアクセスパフォーマンス（アクセス費用、可用帯域等）を決定する。決定したアクセスパフォーマンスを、端末装置／ユーザが選好するアクセスパフォーマンスと比較する。これは、端末装置に保存され、ユーザによって更新することができる。可用アクセスネットワークをすべてチェックした後、最適なアクセスが選択される。端末装置は新たな可用アクセスネットワークの探索を続け、接続中にアクセスの決定を見直しても良い。
【０００８】
米国特許出願２００１／０１４１３９３Ａ１［３］は、複数のベアラを介してＩＰベース通信ネットワークにアクセスできる状況を扱っている。伝送方法の選択肢が数種類使用できるという利益をアプリケーション及びユーザに与えるために、［３］は複数のパケットフローがアプリケーションに出入りして、同時に複数のアクセスが使用できるようにしている。これにより、同一のセッションの異なるパケットフロー（例えば、ビデオとオーディオメディアフロー）が、それぞれの特性に応じて異なるアクセス技術を使うことができる。ベアラへのフローのマッピングは、ユーザ装置に配置されているリンクマネージャによって制御される。リンクマネージャは、例えば、ユーザプリファレンス又は外部プリファレンスに基づいてパケット通信用のルーティングテーブルを定義し、それはユーザ装置内のポリシーデータベースに保存できる。
【０００９】
従来のトラフィック処理メカニズム、例えば、上述の［２］や［３］のようなソリューションでは、一般にエンドユーザへの要求及びユーザ装置への要求がいずれも多大になる傾向があった。ソリューションは主にユーザの観点から見た最適アクセスに重点が置かれ、必ずしもトラフィック状況全体への最適解と一致していなかった。加えて、条件の変更に適切に対応するためには、優先順位リストの非常に頻繁な更新が必要であった。
【００１０】
従って、通信システムにおけるトラフィック処理方法を多様なアクセス可能性と関連付けて改良する必要がある。
【００１１】
要約
本発明の一般的な目的は、マルチアクセスネットワークにおけるトラフィック処理を改良することである。具体的な目的は、いくつかのアクセス可能性に関連付けられている通信システムにおいて全体的なパフォーマンスを向上させることである。別の目的は、ＡＢＣサービスのような全体的なアクセスソリューションでの使用に適しているトラフィック制御メカニズムを提供することである。さらなる別の目的は、柔軟性があり、アクセス技術に依存しないマルチアクセスネットワーク用のトラフィック制御メカニズムを提供することである。
【００１２】
以上の目的は請求項によって達成される。
【００１３】
簡潔に言うと、本発明は、数種類のアクセスネットワーク上のユーザトラフィックを適応的に分割することによって、マルチアクセス通信システムの全体的なパフォーマンスを向上させる。これは、アクセスネットワーク及びユーザ装置の少なくとも一方におけるネットワークパフォーマンス状態の測定及び推定に基づく、ユーザトラフィックの適応型トラフィック制御（Adaptive Traffic Control: ＡＴＣ）用アルゴリズムによって達成される。提案されたソリューションでは、ネットワーク間トラフィック管理において、ネットワークベースのＡＴＣサーバ装置が重要な役割を果たしている。
【００１４】
アクセス関連情報がアクセスネットワークからＡＴＣサーバに通信される。好ましくは、ＡＴＣサーバもマルチアクセス端末（群）から情報を受信する。ＡＴＣサーバは、受信したデータ／情報の集計や処理等の調整動作を実行する。適応型トラフィック制御演算を通じて、アクセスネットワーク（及びマルチアクセス端末）からの調整済情報に基づいて、その後トラフィック制御信号が判定される。これは、適応型トラフィック制御アルゴリズムを反復的又は連続的に実行して、所定の制御目標、例えば、制御されるアクセスシステムからの出力信号と所定の基準値との差分の最小化、に到達することが好ましい。好適な実施形態では、適応型トラフィック制御アルゴリズムがＡＴＣサーバで実行される。
【００１５】
トラフィック制御信号に応じて、端末のＡＴＣクライアントによって、アクセスネットワークの少なくとも一つのサブセット上にユーザトラフィックが分配される。ＡＴＣクライアントは、一般に、ＡＴＣサーバからの情報／勧告に基づいて、異なるアクセスネットワーク上でトラフィックをどのように分散するかを決定する。トラフィック分散は、できればセッションベースであることが好ましい。
【００１６】
本発明に従う適応型トラフィック制御方法にはいろいろな利点がある。制御されるシステムの状態の変化に応じて制御メカニズムが自動的に変化するため、トラフィック分配の連続的な最適化が可能である。また、適応型トラフィック制御は、マルチアクセスネットワークの全体的なパフォーマンスの向上をもたらす。提案されるトラフィック制御方法のもう一つの利点は、アクセス技術に依存しないということである。制御機能の配置の点でも、非常に柔軟性がある。
【００１７】
本発明の有利な実施形態では、移動性を達成する。それは、ＩＰトンネリング、即ち、ＩＰトンネル内のＩＰが端末がホームネットワークにないという事実を隠すことと、新しい移動性メカニズム、例えば、移動性ＩＰアドレスや仮想アクセスネットワークインタフェースとによるものである。提案される移動性ソリューションは、複数のアクティブインタフェース間の移動性を処理することができる。
【００１８】
本発明の他の特徴に従って、マルチアクセスネットワーク内の通信システム、サーバ装置、及びトラフィック制御手段を備えるマルチアクセス端末が提供される。
【００１９】
詳細な説明
図面全体を通して、同一又は対応する要素には同一の参照番号を使用している。
【００２０】
背景の部分で述べたように、今日の多くの通信システムは複数のアクセスネットワークで構成されており、これは、複数のアクセスインタフェースを持つ移動端末にはアクセスの選択肢を提供している。そのようなマルチアクセス通信システムには本発明の適用が可能であり、その概略を図１に示す。図示のＩＰベースの通信システム１００は、アクセスネットワーク（ＡＮ）２０上でネットワークサービス３０に接続する移動端末１０を備えている。
【００２１】
本発明は、少なくとも２つのアクセスネットワークインタフェースと関連付けられているいかなる移動ノード／端末（マルチアクセス端末とも言う）とともに適用できる。図示のシステム１００では、マルチアクセス端末１０は、ノートパソコン１０−１、セルラー電話１０−２、携帯情報端末１０−３で示されている。マルチアクセス端末のアクセスネットワークインタフェースは通常、各アクセスネットワークへの直接外部ネットワークアクセスである。しかしながら、そのマルチアクセス端末と同一のパーソナルエリアネットワーク(ＰＡＮ)に属する別の装置が、ネットワークにアクセスすることもできる。即ち、アクセスインタフェースは、複数のＰＡＮ装置上に分散されている。
【００２２】
アクセスネットワーク２０は、有線でも無線でも良く、また、例えば、ＧＰＲＳ、ＷＬＡＮ、イーサネット（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線フェデリティ（Wireless Fidelity）ＷｉＦｉ、ｘＤＳＬ（ＤＳＬ＝デジタル加入者ライン）、符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）、ワイドバンドＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、ケーブルモデムのグループのいずれかから選択される技術を使用しても良い。本明細書において、２つのネットワークが、例えば、ＧＰＲＳとＷＬＡＮシステムのように別のアクセスネットワーク技術を使用したり、所有者あるいはオペレータが違ったりする場合には、それらは別のアクセスネットワークであると見なすことができる。また、アクセスネットワーク定義を、地理及びＩＰアドレスの少なくとも一方に基づかせることができる。アクセスネットワーク２０のプロパティや特性は、容量ダイナミクス、コスト、許容できる負荷レベルといった特徴から見て、相当異なることがある。
【００２３】
アクセスネットワーク２０は、このように、移動端末１０によって使用されて、ＩＰベースのネットワークサービス３０に到達する。ネットワークサービス３０はどんな種類のサービスでも良い。このサービスは、コンテンツプロバイダ５０が関連データベース／データソース５１と共に、インターネット４０のようなＩＰベースのネットワークで使用可能である。ネットワークサービスの例としては、コンテンツキャッシング付きのコンテンツ配信ネットワークサービス、モバイルＩＰサービス、認証サービス、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）、ＩＰ電話サービス等がある。
【００２４】
図１にあるようなマルチアクセス通信システムの全体的なパフォーマンスを向上させるため、本発明はユーザトラフィックを数種類のアクセスネットワークに適応的に分散することを提案する。これは、マルチアクセス環境でユーザトラフィックの適応型トラフィック制御（ＡＴＣ）用アルゴリズムを使用することによって達成できる。ＡＴＣアルゴリズムは、アクセスネットワーク及びユーザ装置の少なくとも一方のネットワークパフォーマンス状態の測定と推定に基づいている。これについては後述するが、ここではまず、図２を参照しながらＡＴＣシステムの主な構造について説明する。
【００２５】
図２は、本発明の好適な実施形態に従うＡＴＣ手段を備えたマルチアクセス通信システム１００の概略ブロック図である。それぞれが外部ネットワークアクセスを必要とする２つのアプリケーション１１を制御している移動ノード／移動端末１０が示されている。このマルチアクセス端末は、例えば、ラップトップコンピュータであって、これは、例えば、ウェブブラウザ、リアルプレーヤ及びメディアプレーヤの少なくとも一方から成るアクティブなアプリケーションを一つ以上備えている。移動端末は３つのアクセスネットワークインタフェース１４を持っており、その各々はそれぞれのアクセスネットワーク２０上でＩＰベースのネットワークサービス３０へのアクセスを提供している。図１に示されるように、コンテンツプロバイダサービス５０は、インターネット４０上でネットワークサービスを提供している。
【００２６】
図２のマルチアクセス通信システムにおけるＡＴＣの主な構成要素は、移動端末１０に提供されているＡＴＣクライアントユニット／機能（ＡＴＣＣ）１２と、ネットワークレベル（即ちネットワーク側）に配置されているＡＴＣサーバユニット／機能（ＡＴＣＳ）６１である。本発明の好適な実施形態では、ＡＴＣサーバ６１はアクセスネットワーク２０からのパフォーマンス情報（負荷レベル、ブロッキング率、アクセス料金等）を保持し、どのアクセスネットワーク２０をどの程度使うかという情報をＡＴＣクライアント１２に連続的に提供する。ＡＴＣＳのフィードバック情報に基づいて、ＡＴＣクライアントがアクセスネットワーク間の実際のトラフィック分割を実行する。
【００２７】
ＡＴＣサーバ機能６１は、全体的なアクセスメカニズムに有効に組み込まれるか、あるいは関連付けられ、例えば、図２に示すＡＢＣシステムのＡＢＣサーバ６０のような、アクセス処理、移動性、セキュリティ用の手段を提供する。（ＡＢＣの概念についての一般的な情報は、［１］を参照のこと。）ＡＴＣサーバは、例えば、実装する際は、本出願人の米国特許仮出願［４］のＡＢＣアーキテクチャを使用しても良い。他の実施形態内で、ネットワークの任意の場所にスタンドアロンユニットとしてあるいは他のサービスと組み合わせて配置したＡＴＣサーバを備えても良く、ＡＴＣサーバの機能は、時には、ネットワーク内の異なるサブネットワーク（例えば、ローカルエリア）で機能する数種類のＡＴＣＳに分散することができる。
【００２８】
ＡＴＣクライアント１２とＡＴＣサーバ６１の間の通信用に、ＡＴＣ通信プロトコル（ＡＴＣＰ）が定義される。本発明が全体的なサービス（例えば、ＡＢＣ）と共に使用される場合、ＡＴＣプロトコルを全体的なサービスのフレームワークに含めることができる。その場合、クライアントとサーバは一般的な制御情報、例えば、ユーザ認証情報やユーザプロファイルを交換する。ＡＴＣプロトコルはＡＴＣ関連情報の交換について定義し、それをＡＴＣＳからＡＴＣＣへブロードキャスト、マルチキャスト、ユニキャストの少なくとも１つを行ったり、あるいは逆方向へユニキャストしたりしても良い。ＡＴＣＳからＡＴＣＣへのフィードバック情報は、大半の移動端末に定期的にブロードキャスト／マルチキャストすることができる。但し、すべての端末に必ずしも適用するわけではない。移動端末は、定期的な更新の合間に要請メッセージを送信することによってＡＴＣＳからのフィードバックデータをリクエストすることもできる。ＡＴＣプロトコルは、使用可能な移動端末からのいかなるアクセスをも使用できるように設計され、ＡＴＣＣとＡＴＣＳ間で到達する異常メッセージを処理する手段を含んでいることが好ましい。一例をあげれば、ＡＴＣプロトコルはハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）に基づいていて、制御の交換にはプッシュプルメカニズムを使用し、可能であれば、プラットフォームに依存しないＪａｖａ（登録商標）ベースを使用する。
【００２９】
図２において、開示したマルチアクセス通信システム１００は、さらにオプションの移動性サポート機能を備えている。これによって、ユーザはユーザ装置１０が通信範囲を出たり入ったりする際にアクセスネットワーク２０の間を移動することができる。より詳しくは、移動性サポートは、移動端末１０内の移動性クライアントユニット／機能（ＭＣ）１３、ネットワーク内の移動性サーバユニット／機能（ＭＳ）６２（例えば、ＡＢＣサーバ６０にある）、そして、各アクセスネットワーク２０に分散される移動性エージェント（ＭＡ）２１を通じて達成する。これらの機能は「移動性サポートを備えたＡＴＣ」のセクションで詳しく述べる。
【００３０】
本発明の適応型トラフィック制御の重要な特徴は、ＡＴＣクライアントとＡＴＣサーバ間の閉ループ制御である。これは図３から明らかである。図３は本発明の典型的な実施形態に従う、ＡＴＣ制御システムにおける信号のフローを示している。制御システムは、ＡＴＣクライアント１２とアクセスネットワークインタフェース１４を持つマルチアクセス端末１０をｍ個、複数のアクセスネットワーク２０、ネットワークベースのＡＴＣサーバ６１を含んでいる。
【００３１】
アクセスネットワーク２０の各々は、「出力信号」を形成するアクセス関連情報、例えば、時間依存ベクトルｙi(t)をＡＴＣサーバ６１に提供する。出力信号のアクセス関連情報は、パフォーマンスパラメータ又は他のアクセスネットワーク記述パラメータの測定値があり、これには、例えば、システム占有レベル、ブロッキング率、現在のトラフィック到着率、システム遅延時間、システムスループット、現在の帯域コスト等を含んでいる。マルチアクセス端末１０で実行することが既知される、ほとんどのアプリケーションは、端末から開始されるのであってネットワーク側から起動されるわけではないので、アクセスネットワークの選択には両方向のパフォーマンスを考慮に入れる必要がある。従って、ＡＴＣサーバ６１はできれば、アップリンクとダウンリンクの両方のパフォーマンス情報をアクセスネットワーク２０から受け取ることが好ましい。
【００３２】
アクセスネットワーク２０からのアクセス関連情報に加えて、ＡＴＣサーバ６１はマルチアクセス端末／ユーザ装置１０内のＡＴＣクライアント１２から、端末固有のアクセス情報Ｙmnを受け取ることもある。Ｙmnは、例えば、可用アクセスネットワーク、各インタフェース上のパフォーマンス（遅延、スループット、パケット損失）、バッテリレベル、セッション開始間隔、セッション持続時間等についての情報を含むマトリクスであっても良い。
【００３３】
ＡＴＣサーバ６１は、上述の情報を統合し、状況に応じて適切な方法でデータを一般的に処理する。ネットワーク側での（ＡＴＣＳによる）アクセス情報のこのような調整機能を通じて、本発明はユーザトラフィック状況全体に対する包括的アプローチを提供し、ネットワーク間のトラフィック計画を容易にすると同時に、それによってシステム全体のパフォーマンスを向上させることができる。
【００３４】
アクセスネットワーク２０（及び移動端末）からの情報は、ＡＴＣサーバ６１での適応型トラフィック制御演算に使用される。これによって、できれば適応型トラフィック制御アルゴリズムが起動され、所定の制御目標に到達することが好ましい。制御目標は通常、以下の少なくとも１つに関係する。
【００３５】
−  異なるアクセスネットワーク間の負荷バランシングを達成し、それによってシステムの総合パフォーマンスとロバスト性を高めること。
【００３６】
−  アクセスネットワークのパフォーマンスパラメータの所定の範囲を維持すること。及び／又は
−  採用されたトラフィックプランに応じて、システム全体あるいはシステムの一部（アクセスネットワーク）の収入を最適化すること。
【００３７】
本明細書において、「適応型(adaptive)」という用語は、制御を受けるシステムの状態の変化に応じて連続的に変化する制御アルゴリズムのことを言う。ユーザの移動性、無線チャネルの品質、無線アクセスネットワークの負荷、コアアクセスネットワーク負荷のような動作状況が刻々と変化する間も、適応型機能によって所定のサービスレベルが維持することができる。
【００３８】
図３に示す実施形態では、制御目標をＹrefで示している。これは、アクセスネットワーク２０で決定してＡＴＣサーバ６１に転送される。あるいは、ＡＴＣサーバ自身によって決定される。Ｙrefは一次元あるいは多次元とすることができる。通常は、負荷数値、顧客数、及び一般的なコスト数値の少なくともいずれかを含んでいる。この制御アルゴリズムは、基準値を追跡して、フィードバック制御信号ｕ(t)を出力し、これは、ユーザ装置１０に返信される。
【００３９】
フィードバック制御情報ｕ(t)は、例えば、示唆されるセッション開始（セッション到着）率及びアクセスネットワーク２０上での分配についての勧告を含んでいても良い。制御情報ｕ(t)は、各ユーザ装置１０に固有でも良いし、各ユーザ装置クラス／グループに固有でも良いし、ユーザ装置全部にブロードキャストされる一般的な制御情報でも良い。これは、ＡＴＣサーバからのイニシアチブに応じてｐｕｓｈ（プッシュ）されても良いし、移動端末１０が情報をリクエストしたときｐｕｌｌ（プル）されても良い。ｐｕｓｈ（ブロードキャスト）を選択することは、リクエストする必要のない端末でもメッセージを受信することになるので、トラフィックの負荷が大きくてトラフィックのオーバヘッドが少ないことを意味する。他方、ｐｕｌｌ（リクエスト）を選択することは、アクティブな端末だけがｐｕｌｌによって情報をリクエストすることになるので、負荷が小さくてトラフィックのオーバヘッドが少ないことを意味する。第三の選択肢は、タイムアウト（T）でトリガーされるｐｕｓｈされるブロードキャストを使用してｐｕｓｈとｐｕｌｌを組み合わせることである。負荷が増大するにつれて、Ｔを適合的に減少させ、より多くの端末に情報を提供するもので、逆の場合も同様である。
【００４０】
フィードバック制御信号ｕ(t)に基づいて、マルチアクセス端末１０は可用アクセスネットワーク２０の少なくともサブセットに自己トラフィックλi(t)を分散する。ＡＴＣサーバ６１からＡＴＣクライアント１２に送信した制御情報は、こうして各アクセスネットワーク２０に送信されるトラフィックの一部を制御／案内するためにＡＴＣクライアントによって使用される。これにより、ｕ(t)以外の因子も、ＡＴＣクライアント１２によって実行される最終アクセス選択決定の際に考慮される。トラフィック分散は、フィードバックベクトルによって達成でき、それと共に例えば、可用ネットワーク間でどの程度トラフィックを分割するかというアクセスネットワーク毎の明確な割合あるいは確率も得られる。単位はパケット単位でも良いし、セッション単位でも良い。本発明の利点を活かした実施形態でセッションベースでトラフィック制御を行うものについては、「セッションベースのＡＴＣ」の章で詳述する。
【００４１】
本発明の適合型トラフィック制御処理は、一般に、制御目標に到達する（又は十分に近づく）ための反復的又は連続的処理において何度も繰り返される。その後、アクセス関連情報を伴った出力信号を各アクセスネットワークからＡＴＣサーバに連続的に送信し、それをＡＴＣアルゴリズムに入力して連続的なフィードバック制御情報を提供する。このように、アクセスネットワーク上でのユーザトラフィックの分配を連続的に調整して、アクセスネットワークのその時の状況を最適に使用することができる。結果として、マルチアクセスシステムの全体的なパフォーマンスの向上が得られることから、これは本発明の大きな利点となっている。さらに、負荷制御の連続的反復により、システムは、ユーザ数、ユーザによるトラフィック負荷、ユーザのチャネル状態等についてのネットワーク状態の変化に適合できる。
留意すべきことだが、アクセスネットワークは、可用リソース及び到来するトラフィックに応じて、内部的なトラフィック管理メカニズムを使ってその時のトラフィック状態を改善することが多い。このようなメカニズムには、全体的なパフォーマンスを維持するために、重複するセル同士で移動端末数のバランスをとる、セルの境界では移動端末をハンドオフする、呼をブロック／ドロップすることなどが含まれる。これらの対策はいずれも、一つのアクセスネットワーク内で内部的に実行される。しかしながら、そのようなアクセスネットワーク（ＬＡＮ）「内」のトラフィック管理では過負荷が避けられない場合でも、他の可用アクセスネットワークに属する重複リソースがあるかもしれない。そのような状況では、本発明によるＡＴＣソリューションが大いに役に立つ。このソリューションは、ＡＴＣＳを介して、複数のアクセスネットワークにアクセスすることができる移動端末についてアクセスネットワーク「間」のトラフィック管理を提供する。提案される適合型トラフィック制御メカニズムは、数種類の異なるタイプのアクセスネットワークを含むシステムの全体的なパフォーマンス（スループット、遅延、過負荷ロバスト性）を向上させる。
【００４２】
同一の技術を使う既存のトラフィック制御スキームの一部を、同一の技術のオペレータ同士で使うことは理論上は可能かもしれないが、そのようなトラフィック制御スキームに必要なパフォーマンス測定は、通常、関係するパーティ間で共有されるようにさらされてしまう。本発明に従うネットワークレベルの制御は、情報を隠すより良い方法を提供し、また、各種のアクセス技術に対し汎用性を持たすことができる。このアクセス技術への非依存性は、本発明の別の優れた特徴である。
【００４３】
ＡＴＣシステムが形成する閉ループ制御システムは、システム機能ブロックモデルで表現することができる。このモデルによって自動制御理論によるツールに基づくシステム分析が容易になる。図４は、本発明に従うトラフィック制御されるマルチアクセスシステムのブロック図を含んでいる。信号の表記は図３の表記と対応している。
【００４４】
ＡＴＣコントローラ７０、例えば、ＡＴＣＳは、エラー信号ｅ(t)を最小化するように、即ち、定常状態に達するように、システム制御信号ｕ(t)を生成する。本発明の好適な実施形態では、制御アルゴリズムＧ(t)に対して、従来の比例積分（ＰＩ）コントローラ［５］を使用する。しかしながら、本発明のＡＴＣ制御アルゴリズムには、他のコントローラ、例えば、最小分散コントローラ、ＲＳＴコントローラのようなモデル依存多項式付きコントローラ、及び、比例、積分微分（ＰＩＤ）、及び純粋比例（Ｐ）コントローラを含んでいる。制御アルゴリズムの設計によっては、ＡＴＣ制御目標をエラー信号ｅ(t)以外のシステムパラメータに関連づけることもできる。
【００４５】
物理的な制限により、基本的にすべての通信システムはある程度非線形である。ＡＴＣの場合、制御信号ｕ(t)は、マルチアクセスシステムＦ(t)８０に入力される前に、リミッタ７５によって、提案されるトラフィックλ0(t)とゼロの間に制限される。加えて、アクセスネットワークは、一定数以上のセッション、呼、パケット等は制御しない。これは、出力信号を制約する可能性があるからである。このため、全体としての制御ループに非線形が生じることになり、システム設計上このことを考慮する必要がある。
【００４６】
アクセスネットワーク選択及び制御されていないユーザ動作の少なくとも一方に対するオンかオフかのアプローチには、ネットワーク振動というリスクが伴う。本発明に従って適切に設計されたＡＴＣ制御メカニズムを通じて、そのような振動動作を避けることができる。ＡＴＣの設計では、システムの複雑な確率論的動作を考慮し、安定性や応答時間のような要因を相互に重み付けすることが重要である。
【００４７】
システムのモデル化について更に説明を深めるため、２種類のアクセスネットワークを扱うＡＴＣシステムを例に挙げて「ＡＴＣシステムの例」の項で分析を行う。
【００４８】
上述の例は、ＡＴＣ制御アルゴリズムをＡＴＣサーバで実行し、ＡＴＣサーバが制御信号をＡＴＣクライアントに送信し、ＡＴＣクライアントが今度は最終的なアクセス選択に関与するというソリューションに主に着目している。この包括的なネットワークアプローチは、アクセスネットワーク全体のトラフィック状況に良好に関連付けられ、かつ全体的なトラフィック制御を効率よく行うためのフィードバック情報を提供する。但し、端末の機能、バッテリ電力状況、オペレータの選好等の要因によっては、ＡＴＣ機能を異ならせて構成することが望まれる場合もある。アクセスネットワーク上のトラフィック分配を判定する機能の配置、即ちＡＴＣアルゴリズムとトラフィック分散の決定は、かなりの部分が任意で行われるものであり、ネットワーク状況に依存する柔軟なトレードオフとみなすことができる。
【００４９】
全体的には、ネットワーク中心の実施形態では、例えば、ＡＴＣアルゴリズムによるトラフィック制御信号の判定はＡＴＣサーバで実行される。このＡＴＣサーバは、トラフィック分散をどのように行うべきかも決定する。ＡＴＣサーバはトラフィック分散の決定をＡＴＣクライアントに転送し、このＡＴＣクライアントはＡＴＣサーバの指示に従ってトラフィック分配動作を実行する。このソリューションでは、通常、マルチアクセス端末が端末固有のアクセス情報（図３のＹmn）をＡＴＣサーバに送信し、それをトラフィック分配の基準としてＡＴＣサーバが使うことが必要である。
【００５０】
本発明のもう一つの実施形態では、ＡＴＣ演算をマルチアクセス端末内のＡＴＣクライアントに委任する。ＡＴＣサーバはその後、統合及び処理の少なくとも一方がなされたアクセスネットワークからのアクセス関連情報を、ＡＴＣクライアントに転送する。ＡＴＣクライアントはＡＴＣアルゴリズムを実行し、トラフィック分散決定を実行する。アクセス関連情報は、ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌの少なくとも一方のメカニズムを通じてＡＴＣサーバから端末へ転送しても良い。この場合、端末は通常、ＡＴＣサーバに端末固有のアクセス情報を送信しない。また、何らかのアクセス関連情報を直接端末にフィードバックすることが適切な場合もある。それにもかかわらず、ＡＴＣ演算をＡＴＣクライアントで実行したとしても、ＡＴＣサーバがアクセスネットワーク（ＡＮ）の選択やトラフィック分散処理を制御する。
【００５１】
これら２つの実施形態の中間的な様々なソリューションも可能である。これには、ＡＴＣ演算をＡＴＣサーバで実行し、トラフィック制御信号を含むトラフィック分配勧告をＡＴＣサーバがＡＴＣクライアントに送信するという好適な実施形態も含まれる。マルチアクセス端末（群）に委任する制御を異ならせるものも、本発明の多様な実施形態とすることもできる。それにもかかわらず、本発明がいかなる意味においても、すべてのマルチアクセス端末にまったく同一の制御ソリューションを持たせた通信システムに制限されないことは重要である。クライアント制御／自己制御の程度が異なる、共存するマルチアクセス端末を構成する適合型トラフィック制御システムも、本発明の範囲内にある。様々なマルチアクセス端末に対して異なるネットワーク位置でトラフィック制御を実行できるシステムは、事実、非常に有利である。なぜなら、システムは、様々なタイプの移動マルチアクセスノードに適用可能で柔軟性のある全体的な適合型トラフィック制御メカニズムを提供できるからである。
【００５２】
図５は本発明の好適な実施形態に従うトラフィック制御方法の主要な原理を要約するフローチャートである。最初のステップＳ１では、アクセス関連情報が各アクセスネットワークからトラフィック制御サーバ（ＡＴＣサーバ）に通信される。ＡＴＣサーバはマルチアクセス端末からの情報も受信することが好ましい。ＡＴＣサーバは、ネットワークをベースにしている、即ちネットワーク側／ネットワークレベルに配置されており、次のステップＳ２の情報を受信すると同時に何らかの調整動作を実行する。それには、異なるソースから生成される情報の統合、及び、一般に、データ処理も含んでいる。
【００５３】
その後、ステップＳ３で、アクセスネットワーク（及びマルチアクセス端末）からの調整情報に基づいてトラフィック制御信号が判定される。これは、適合型トラフィック制御演算によって達成されるが、所定の制御目標に到達するための適合型トラフィック制御アルゴリズムの反復実行を含んでいることが好ましい。この制御目標は、例えば、制御されるアクセスシステムからの出力信号と所定の基準数値／信号との差分を最小化することである。好適な実施形態では、適合型トラフィック制御アルゴリズムがＡＴＣサーバで実行される。但し、その代わりに、少なくとも部分的にクライアントによって制御されるかＡＴＣサーバによって制御される方法で、マルチアクセス端末に関係するトラフィック制御クライアント（ＡＴＣクライアント）で、このアルゴリズムが実行される実施形態であっても良い。
【００５４】
最終ステップＳ４では、トラフィック制御信号に応じて、ユーザトラフィックがアクセスネットワークの少なくともサブセット上で分散あるいは分配される。ユーザトラフィックは一般に複数のアクセスネットワークに同時に分配されるが、時には、一定時間期間、一つのアクセスネットワークにすべてのトラフィックを受け持たせる方が適切な場合もある（ここでは、「同時に」分配されるトラフィックとは、特定の時間期間に複数のアクセスネットワークを使うことを意味しており、その時間期間に各アクセスネットワークへのトラフィック／パケットフローが存在するという意味である）。異なるアクセスネットワークにどのようにしてトラフィックを分散するかという決定は、ＡＴＣサーバからのトラフィック分配情報に基づいてＡＴＣクライアントによって実行されることが好ましいが、例えば、適合型トラフィック制御演算に関連してＡＴＣサーバあるいはＡＴＣクライアントで実行されても良い。それにもかかわらず、実際のトラフィック分散は常にマルチアクセス端末で実行される。
【００５５】
本発明の好適な実施形態において、ＡＴＣサーバがＡＴＣクライアントに転送するトラフィック分配情報は、例えば、制御信号を有する直接的あるいは間接的なトラフィック分散の勧告を含むことができる。このような勧告は、トラフィック分配に直接適用できるものでも良いし、ＡＴＣクライアントがトラフィック分配の判断に使う、多かれ少なかれ一般的な情報を有する間接的な勧告でも良い。
【００５６】
ＡＴＣサーバに関連する多様なアクセスネットワークは、ＡＴＣサーバに対してパフォーマンスデータを連続的に送信している。アクセスネットワークが比較的大規模なネットワークである場合、例えば、セルラーオペレータのネットワーク全体のような場合、アクセスネットワークリソース（ＡＮＲ）とも呼ばれる各サブネットワークに、情報の各部分を関連させることが適切かもしれない。図６はこれを表しており、複数（K個）のアクセスネットワーク２０が、本発明の実施形態に従って、ＡＴＣサーバユニット６１に情報を送信している。この例では、アクセスネットワーク（ＡＮ）２０の各々が、３つのアクセスネットワークリソース２２を有しており、これらは、リソースマネージャ２３によって処理される。リソースマネージャ２３は、ＡＴＣサーバ６１に転送される情報のコーディネータとして機能する。
【００５７】
アクセスネットワーク２０は、このようにリソースマネージャ２３を介してパフォーマンスデータを有する情報を連続的にＡＴＣサーバ６１に送信している。この情報は、例えば、出力信号ｙi(t)、所望の基準値Ｙref及びその情報が適用されるアクセスネットワークリソース（ＡＮＲ）の識別子ＡＮＲ＿ＩＤのセット又はベクトルを含んでも良い。出力信号は例えば、ブロッキング率、パケット／ビットエラー率あるいは負荷レベルの単独又はそれらの組み合わせ測定値で構成されても良い。ＡＮＲ関連情報をＡＮＲ＿ＩＤと一緒に送信することは、アクセスネットワークがＡＮＲ位置を数百あるいは数千も含んでいる場合に（ＡＮＲがセルサイトのセットであるかもしれない）特に有利である。
【００５８】
ＡＴＣ制御アルゴリズムは、好適な実施形態では、各アクセスネットワーク２０についてＡＴＣサーバ６１で実行する。各制御アルゴリズムＧiは、ＡＮiについての所望の基準値ｙref-iを満たす所要の制御信号ｕi(t)を与える。制御信号ｕi(t)を結合制御信号ｕtot(t)（全体的／統合的な制御アルゴリズムＧtotの出力）として統合し、それをマルチアクセス端末内のＡＴＣクライアントにブロードキャストする。この制御信号utot(t)はベクトル又はマトリクスの形式であっても良く、それらの要素が各アクセスネットワーク２０の各ＡＮＲ２２についての一つ以上の制御値に関係する。
【００５９】
さらに、移動端末は、可用アクセスネットワークの内、どのＡＮＲ＿ＩＤに自分が到達し使用できるかをＡＴＣサーバに通知しても良い。この選択的フィードバックによって、可用ＡＮＲ＿ＩＤに関する制御情報だけを伝達することが可能となり、各端末で受信する制御情報量が削減できる。しかしながら、ＡＴＣサーバの立場から見ると、同一の情報を全端末に送信するのではないく、これはアクセスネットワーク内で同一のＡＮＲの集合を使用できる端末又は端末グループに対してＡＴＣサーバが特定の制御メッセージをユニキャスト／マルチキャストしなければならないことを意味する。
【００６０】
セッションベースのＡＴＣ
マルチアクセス端末は、一般に、フィードバック制御信号ｕ(t)に基づいて可用アクセスネットワークにトラフィックを分散する。上述のように、アクセスの選択はセッションベースでもパケットベースでも行える。セッションベースのアクセス選択は、新規の転送制御プロトコル（ＴＣＰ）接続やユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）セッションを設定するときなど、新しくセッションを開始しようとする度に、使用するアクセスネットワークインタフェースが変わる可能性があることを意味する。選択されたアクセスネットワークは通常、セッションの全体に対して（移動性サポート機能が変更されるまで）維持される。セッション毎のトラフィック分散について、図７を参照しながら説明する。図７は本発明の好適な実施形態によるアクセスネットワーク選択を示している。
【００６１】
図７は、数種類のアプリケーション１１を制御する移動ノード１０内のセッション開始フローを示している。ＡＴＣクライアント１２は、アプリケーション１１と端末１０のトランスポート層の間のミドルウェアとして機能する。ＡＴＣサーバ６１からのフィードバック情報ｕ(t)に基づき、アプリケーション１１からの新たなセッション（接続）リクエストを、移動端末１０のセッション制御サブ機能１６によってアクセスネットワークインタフェース１４に転送する。
【００６２】
従って、新たに開始したセッション１５の各々、例えば、ＴＣＰ又はＵＤＰセッションは、セッション制御サブ機能１６のアクセス選択を起動する。セッションには、ローカルな重要性を持つ一意のセッションハンドルを割り当てる。アプリケーション１１からセッションリクエストを受信すると、セッション制御サブ機能１６が、ＡＴＣクライアント１２内のアクセスネットワーク（ＡＮ）選択サブ機能１７に対して選択の問い合わせを送信する。この問い合わせには、アプリケーションタイプ、ＱｏＳ要件、割り当てられたセッションハンドルを含んでいても良い。この情報及びＡＴＣサーバのフィードバック値ｕ(t)に基づいて、アクセスネットワーク（ＡＮ）選択サブ機能１７が、トラフィック分散アルゴリズムによってセッション１５で使うアクセスネットワークを決定することが好ましい。この決定を左右する追加要件は、アプリケーション１１及び端末の電源管理がもたらしても良い。これらのアプリケーション要件、端末の選好及びＡＴＣフィードバック制御信号に基づいて、アクセスネットワーク（ＡＮ）選択サブ機能１７が、セッション制御サブ機能１６に応答を送信し、当該セッション１５で使うアクセスネットワークを伝える。アクセスネットワークは、例えば、発信インタフェース１４のＩＰアドレスによって識別される。
【００６３】
アクセス選択の応答を受信した後、セッション制御サブ機能１６は、送信元ＩＰアドレス、送信元ポート番号、宛先ＩＰアドレス、及び宛先ポート番号に基づいて、一意のセッション識別を実行する。このようなセッション１５のアクセスネットワークへの関連付けを「セッションバインディング（結合）」と呼ぶ。セッションバインディング動作によって一旦セッションが確立されると、それに関連するパケットはすべてそのセッションが終わるまで選択したアクセスネットワークインタフェース１４で送信される。
【００６４】
実際のデータパケットフローは一般的に言って、一旦アクセスネットワーク選択が完了すると、ＡＴＣクライアント１２を通じて通過することはない。セッションバインディングは、各セッションフローのＩＰパケットをそれが関連付けられた発信アクセスネットワークインタフェース１４へと方向付けるために使用される。これはモバイル端末１０内のポリシールーティングで実行しても良く、ルーティングの決定はセッションバインディングに基づいて行う。セッションバインディングは、特定の発信アクセスネットワーク１４と結びつけて確立されたセッション１５は同一のインタフェースでパケットの受信を予定しているという意味で、双方向性を持っている。
【００６５】
セッションベースのトラフィック分散に関連する利点の一つは、対応するパケットベースの分散より処理量が少ないという点である。後者の場合、インタフェース選択の決定は、端末からネットワークに送信されるすべてのパケットについて行う必要があり、逆も同様である。セッションベースのアクセス選択のもう一つの利点は、例えば、同一のセッションに属するＴＣＰパケットの再順序付けが避けられるということである。セッション内のパケット（例えば、ＴＣＰやＵＤＰ）には順序が狂って到着するリスクがあり、そのため余分な再送信を起動することがある。インタフェース選択をセッション毎に行えば、このイベントの発生が少なくなることが予想され、パケット順序は影響を受けないことになる。
【００６６】
従って、ＡＴＣは、ネットワーク及びユーザ装置内の処理を抑制するため、一体的なセッション及び呼の少なくとも一方を時間的尺度で運用することが好ましい。しかしながらながら、もしふさわしいと判断されるのであれば、ＡＴＣがもっと小規模な時間精度、例えば、パケット毎に決定を行っても良い。
【００６７】
移動サポートを備えたＡＴＣ
多くのアプリケーションでは、当初のインタフェースが、例えば、通信圏外になるなどで、使用できなくなったときでも、セッションを維持することが好ましい。セッションのアイデンティティは通常、使用中のアクセスネットワークインタフェースのＩＰアドレス（セッションバインディング）に結合されているため、別のＩＰアドレスを持つ別のアクセスネットワークへの単純な交換だけでは、セッションバインディングは中断し、セッションは失われてしまう。
【００６８】
この問題を扱う方法の一つは、モバイルＩＰ（ＭＩＰ）ソリューション［６］で行うように、このＩＰアドレスが関連付けられている物理的インタフェースを変更する一方で、アプリケーションに対して同一のＩＰアドレスを維持することである。ＭＩＰでは、移動端末の位置にかかわらずその端末のアプリケーションが使える一つの「ホームＩＰアドレス」を移動端末に割り当てる。移動端末が外部ネットワークにある場合、ホームネットワークに出入りするトラフィックを、ＩＰトンネリングを使って、外部エージェント経由で、あるいは端末に直接、中継する。こうして、まるで端末が常にホームネットワークに位置しているかのように、ＭＩＰ機能によって端末内のアプリケーションに出入りするＩＰトラフィックフローが維持される。
【００６９】
本発明に従うＡＴＣスキームの好適な移動性メカニズムは、ＭＩＰアーキテクチャに基づくものである。しかしながら、本発明に従う使用される移動端末は、アクティブインタフェース上のセッションの分散により、一つ以上のアクセスネットワークインタフェースで同時にＩＰフローを持っていることがある。ＭＩＰはこれによって、移動ノード１台につき一時に一つのアクティブインタフェースでしか機能しないため、不十分である。それに対し、ＡＴＣシステムの移動性機能は、対応するアクセスネットワークにそれぞれが接続する一組の同時にアクティブなアクセスインタフェース上で機能するはずである。それゆえ、本発明は、ＩＰトンネリングによって移動性を達成するが、それ以外の特徴、例えば、移動性ＩＰアドレス、複数のアクティブインタフェース間で移動性を処理できる仮想アクセスネットワークインタフェースを提案する。移動性サポートを備えたＡＴＣの実施形態について図８を参照して詳細に説明する。
【００７０】
提案した移動性サービスは３つの主な機能ブロックを備える。即ち、移動性クライアント（ＭＣ）１３、移動性サーバ（ＭＳ）６２、及び移動性エージェント（ＭＡ）２１である。これらのＭＣ、ＭＳ及びＭＡの実装はそれぞれ、ＭＩＰクライアント、ＭＩＰホームエージェント、及びＭＩＰ外部エージェントを効果的に使ってそれらに基づいても良い。ＭＣ１３は、マルチアクセス端末１０についてのアクセスネットワーク検出とセッション継続性を処理する。図８のＭＣ１３は、移動マルチアクセス端末１０に、図７のものに対応する機能要素を備えている。ＭＳ６２は、ネットワーク内のセッション継続性機能、例えば、ハンドオーバ及びマルチフロー多重化／逆多重化の少なくとも一方を処理する。図の例では、ＭＳ６２は、ＡＴＣサーバ６１と共に、全体／マルチ機能サーバ６０内に配置されている。ＭＳ６２は、インターネット４０のようなＩＰ中継網上で対応するノード４５と通信できる、移動性ルーティングユニット／機能６３を補償することが好ましい。ＭＡ２１は、異なるアクセスネットワーク２０に分配する移動性サポート、例えば、移動性機能サービス及び移動性転送先変更（リダイレクション）機能の検出を提供する。
【００７１】
本発明に従う移動性メカニズムの主な特徴は、マルチアクセス移動端末１０が、移動性ＩＰアドレスと呼ばれる一つの「ホーム」ＩＰアドレスをアクセスネットワーク２０毎に使うことである。移動性ＩＰアドレスは、ＭＳ６２が発行し、マルチアクセスネットワークにおいてセッションの継続性が必要なアプリケーション１１で使用する。端末１０が異なるアクセスネットワーク２０の通信範囲から出たり入ったりするにつれて、各移動性ＩＰアドレスの各アクセスネットワーク２０に対する関係が動的に変化する。
【００７２】
ＭＣ１３は、直接あるいはアクセスネットワーク２０内に位置するＭＡ２１を介して、各アクティブアクセスネットワーク上で端末１０をＭＳ６２に登録する。各アクセスネットワークについて、端末はこれによって、アクセスネットワーク２０内のＭＡ２１のＩＰアドレス（気付ＩＰアドレス）あるいは自身のアクセスネットワークインタフェース１４のＩＰアドレス（同一場所に配置された気付ＩＰアドレス）をＭＳに提供する。後者の場合は一般に、アクセスネットワークにＭＡが存在しない場合に使用される。ＭＳ６２はこれらのアドレスを使ってＩＰトンネル９０を設定する。各ＩＰトンネル９０を、ＭＳ６２とＭＡ２１の間か、ＭＳ６２からＭＣ１３までずっとか、そのどちらかに配置する。図８の例では、端末は、同一場所に配置された気付ＩＰアドレス（ＡＮ１）と、２つのＭＡベースの気付ＩＰアドレス（ＡＮ２及びＡＮ３）を組み合わせて使用している。
【００７３】
登録プロセスにおいては、ＭＳ６２も、アクセスネットワーク２０毎に、即ち、移動性トンネル９０毎に、一つの移動性ＩＰアドレスを、端末１０に提供する。ＭＣ１３では、各移動性ＩＰアドレスを各仮想インタフェース１８に関連付ける。それぞれを特定のアクセスネットワークインタフェース１４、例えば、アドレス検索先のアクセスネットワーク２０に対して、大まかに関連付ける。通信セッション１５（例えば、ＴＣＰ又はＵＤＰセッション）を確立すると、端末内のアプリケーション１１が仮想インタフェース１８の内の一つを使い、それから移動性ＩＰアドレスをの一つを使う。セッション１５に対する仮想インタフェースの割当は、図７を参照して上述したように行っても良いが、実際のアクセスネットワークインタフェース１４ではなく、仮想インタフェース１８で行う。
【００７４】
アクセスネットワーク２０が使用不可能な場合、関連する仮想インタフェース１８（及び移動性ＩＰアドレス）を別の可用アクセスネットワークに関連付ける必要がある。ＭＣ１３は、ハンドオーバメカニズムを呼び出して、移動性ＩＰアドレスに関連するセッションを移動させる。このために、ＭＳからＭＣ／ＭＡまで別のアクセスネットワークを通る、新たな移動性トンネルをセットアップしても良い。ＭＳ６２からＭＣ１３／ＭＡ２１へのトラフィック用として別の仮想インタフェース／移動性ＩＰアドレスを使うトンネル９０がすでに存在する場合には、移動したトラフィックフローがこちらのトンネルを通るようにするという選択肢もありうる。図８はそれを示しており、アクセスネットワーク（ＡＮ）２は使用不可能なアクセスネットワーク（ＡＮ）１の代わりをしている。これなら、ＭＳ６２、ＭＡ２１（もし使われているなら）、そして端末１０のＩＰアドレスバインディングの更新をするだけで良い。ただ、セキュリティの関係でそのような更新が難しいことがあり、その場合には新規のＩＰトンネルを設ける。
【００７５】
使用不可能なアクセスネットワーク２０に関連する仮想インタフェース１８に対して新たなセッションを向けるのではなく、ＡＴＣクライアント１２によってアクティブ仮想インタフェースを割り当てるほうが良い。それによって、同一のアクセスネットワークに関連する複数の移動性ＩＰアドレスの状況が一時的なものとなる。「移動した」仮想インタフェースを使う進行中のセッションが終了すると、この仮想インタフェースは結局使われなくなり、終了させることができる。あるいは、アクセスネットワークが再度アクティブになる場合には、仮想インタフェースを上述のハンドオーバメカニズムによって元のアクセスネットワークに「戻す」こともできる。
【００７６】
セッション継続中にトラフィックフローがアクセスネットワーク間を移動できることから、ＡＴＣシステムの移動性機能がダイナミクスの程度を一層高めることになる。従って、制御アルゴリズムは、（ハンドオーバセッションがトラフィックの全体フローを支配しているのでない限り）制御ループ内の追加「ノイズ」を補償する設計になっていることが好ましい。
【００７７】
ＡＴＣシステムの例
図９に示す例は、本発明の実施形態に従う適合型トラフィック制御を比較的単純な通信システムに適用したものであり、このシステムはデータ通信トラフィックを共有する一つのセルラーアクセスネットワークと一つのＷＬＡＮアクセスネットワークを備えている。アクセスネットワーク２０は、２種類の移動端末を持っている。即ち、ＷＬＡＮとセルラーアクセスのどちらでも使用／到達できる端末１０と、装置の制約又は通信範囲の制限によってどちらか一つのネットワークしか使えない端末９である。制御の観点から、ＡＴＣＳ６１は制御目的（Ｙref）を達成するために協同するデュアルアクセス端末１０だけを持っている。システムに送信されるトラフィックは、ＴＣＰあるいはＵＤＰセッションの開始のような、セッション到来の形式をとる。セッション到来は、その次にＩＰパケットフローが一定時間起こることを意味する。これは従来の電話システムにおいて呼が到着して持続するのと似ている。セッション到着率は、携帯電話、ＷＬＡＮ、共有トラフィックについてそれぞれ、λc(t)、λw(t)、λs(t)で示される。
【００７８】
システムの制御アルゴリズムを設計するため、制御されるシステムの動的モデルを採用する。この場合、セルラーネットワークはマルチサーバロスシステムの流体フローモデルに近似され、ＷＬＡＮネットワークは流体フロープロセッサシェアリング（Processor Sharing: PS）モデルに近似される。セルラーモデルでは、到着するセッションはセッションが継続する間それぞれサーバを１台占有することを想定している。ここで、サービス速度はμc(t)である。ＷＬＡＮモデルではそうではなく、到着するセッションはサーバ容量を合計サービス速度μw(t)で公平に共有することを想定している。マルチサーバモデルとの主な違いは、単一セッションについては全容量でサービス提供を行うという点である。
【００７９】
この例のシステムでは、ＡＴＣの目標は両方のネットワークのシステム占有率（サービス提供するセッションの数）を一定レベル以下に維持することである。セルラーシステムの（流体フロー）占有レベルYc(t)の微分方程式は以下となる。
【００８０】
【数１】
2007529127.tif 000003
【００８１】
ＷＬＡＮシステムの占有レベルｙw(t)についての微分方程式は以下となる。
【００８２】
【数２】
2007529127.tif 000004
【００８３】
ここで、μc(t)とμw(t)はシステムを制御するために使用される制御信号である。制御信号については以下が適用できる。
【００８４】
【数３】
2007529127.tif 000005
【００８５】
（３）の制約は、確率μc(t)とμw(t)による着信トラフィックの確率的なトラフィック分割を可能にする。これによって、制御機能の実装とシステムの待ち行列解析が単純になる。
【００８６】
ｙc(t)とｙw(t)は両方とも正の数である。即ち、占有率は負の数にはならない。また、流体フロー近似を想定しているため、占有率レベルは整数だけでなく実数であり得る。
【００８７】
このシステムに導入している制御アルゴリズムは、各サブシステム（セルラーとＷＬＡＮ）のシステム占有率には、以下のような比例及び積分制御法を使用している。
【００８８】
【数４】
2007529127.tif 000006
【００８９】
ここで、所望の基準値に対する占有率のエラー信号は以下で定義される。
【００９０】
【数５】
2007529127.tif 000007
【００９１】
（４）は（３）の制約に従う必要があることに注目すべきである。パラメータＫ及びＴiは、システムが基準値をどれだけ速く追跡するかということに関して制御ループのダイナミクスを制御する。Ｋ及びＴiの値の選択を誤ると、システムの振動を引き起こし、そのような振動が、占有レベル（非ゼロで最大の占有率）と制御信号（０と１の間）の制約によって生じた非線形システム動作によって悪化することもある。パラメータＫ及びＴiは、システム伝達関数の解が不変であるように、即ち、その伝達関数の固有多項式の極が負の虚数平面に位置するように決めるべきである。この例では、Ｋ及びＴiは、制御システムのダイナミックモデルのシミュレーションを通じて決定する。
【００９２】
図１０は、本発明の典型的な実施形態による図９のシステムのダイナミックモデルのトラフィック制御を示すブロック図である。システムは各アクセスネットワークの上述のモデルに基づいており、制御アルゴリズムはＰＩコントローラを使用する。このシステム例のコンピュータシミュレーションは、本発明のＡＴＣ法により、優れたトラフィック共有を異なるアクセスネットワーク間で達成できることを示している。
【００９３】
本発明は、具体的な実施形態を参照しながら説明しているが、本発明は開示した特徴と同等のもの及び当業者には自明な修正や改良も対象としていることを重視すべきである。従って、本発明の範囲は請求項によってのみ制限される。
【００９４】
参考文献
［１］E. Gustafsson, A. Jonsson, "Always Best Connected（常時最適接続）", IEEE Wireless Communications, ２００３年２月, vol. １０, no.１.
［２］国際特許出願ＷＯ０１／３５５８５Ａ１, Telefonaktiebolaget LM Ericsson, 発行日 ２００１年５月１７日
［３］米国特許出願２００１／０１４１３９３Ａ１, G. Eriksson et. al., 発行日２００２年１０月３日
［４］米国仮特許出願６０／４６６,４２２, E. Gustafsson et. al., 出願日 ２００３年４月３０日
［５］K. Astrom, B. Wittenmark, "Computer-Controlled Systems（コンピュータ制御システム）", 第３版, pp. ３０６-３２０, Prentice Hall Inc. , １９９７. 
［６］C.Perkins, "ＩＰ Mobility Support for ＩＰv４（ＩＰv４用のＩＰ移動性サポート）", ＩＥＴＦ  ＲＦＣ  ３３４４，  ２００２年８月
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明を使用することができるマルチアクセス通信システムの概略図である。
【図２】本発明の典型的な実施形態に従う、トラフィック制御手段を備えるマルチアクセス通信システムの概略ブロック図である。
【図３】本発明の典型的な実施形態に従う、マルチアクセス通信システムのトラフィック制御を示す図である。
【図４】本発明の典型的な実施形態に従う、トラフィック制御されているマルチアクセスシステムのシステム機能ブロック図である。
【図５】本発明の好適な実施形態に従う、トラフィック制御方法のフローチャートである。
【図６】本発明の典型的な実施形態に従う、数種類のアクセスネットワークとトラフィック制御サーバ間の情報交換を示す図である。
【図７】本発明の典型的な実施形態に従う、セッションベースのアクセスネットワークの選択を示す図である。
【図８】本発明の典型的な実施形態に従う、移動性サポートを備えるマルチアクセス通信システムの概略ブロック図である。
【図９】本発明の実施形態に従う、２つのアクセスネットワークを備える典型的な通信システムのトラフィック制御を示す図である。
【図１０】本発明の典型的な実施形態に従う、モデル化デュアルアクセスシステム（図９に対応する）のトラフィック制御を示すブロック図である。
【図１】
2007529127.tif 000008
【図２】
2007529127.tif 000009
【図３】
2007529127.tif 000010
【図４】
2007529127.tif 000011
【図５】
2007529127.tif 000012
【図６】
2007529127.tif 000013
【図７】
2007529127.tif 000014
【図８】
2007529127.tif 000015
【図９】
2007529127.tif 000016
【図１０】
2007529127.tif 000017
【国際調査報告】
2007529127.tif 000018
2007529127.tif 000019
2007529127.tif 000020