(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回線交換（ＣＳ）サービスとパケット交換（ＰＳ）サービスとを提供する移動体通信ネットワークにおける方法であって、
移動局が前記移動体通信ネットワークとの通信を確立する通信確立ステップであって、前記確立した通信中、１つのアプリケーションと関連づけられた複数のアプリケーションフローが前記移動局と１つの外部ネットワーク・エンティティとの間で通信される、前記通信確立ステップと、
回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラのいずれを使用してパケットを搬送すべきかを示す標識を、前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローにおける各パケットの情報に含ませる標識設定ステップと、
前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローについて、前記移動局から前記１つの外部ネットワーク・エンティティに向けて、回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラのいずれが確立されるべきかを判断するベアラ判断ステップであって、各パケットの前記標識に基づいて、各パケットを搬送するために前記回線交換ベアラと前記パケット交換ベアラのうちの一方を選択するステップを含む、前記ベアラ判断ステップと、
前記判断されたベアラを前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローに割り当てるベアラ割当ステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記各アプリケーションフローは対応するサービス品質の要求に関連づけられており、
前記ベアラ判断ステップは、前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローについて、対応する要求されたサービス品質に基づいて、回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラのいずれが前記各アプリケーションフローを運ぶのにより適しているかを判断するステップ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】
前記各アプリケーションフローについて、前記要求されたサービス品質ならびに回線交換ベアラとパケット交換ベアラのうちの選択されたベアラをサポートするために、前記移動体通信ネットワークにおいて入手可能なリソースを確保するリソース確保ステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記各アプリケーションフローにリソースが確保された場合に、前記標識は前記各アプリケーションフローにおける全てのパケットについて同じであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記標識は、複数のサービス・クラスの１つに基づいたクラス標識であって、同じサービス・クラスの全てのパケットが、前記クラス標識によって判断されるタイプのベアラ上で搬送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
移動局に提供される回線交換ベアラ・サービスとパケット交換ベアラ・サービスの両方に関する課金情報を記憶する課金記録を確立する課金確立ステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ベアラ判断ステップは、前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローについて、前記各アプリケーションフローがリアルタイム・タイプのサービスを要求するか非リアルタイム・タイプのサービスを要求するかを判断するステップを含み、
前記ベアラ割当ステップは、前記要求がリアルタイム・タイプのサービスに関するものである場合には回線交換ベアラを割り当て、前記要求が非リアルタイム・タイプのサービスに関するものである場合にはパケット交換ベアラを割り当てるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ベアラ割当ステップは、セッション制御操作情報を含むアプリケーションフローを搬送するために、パケット交換ベアラを割り当てるステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
リアルタイム・サービスはオーディオサービス及びビデオサービスの一方又は両方を含み、非リアルタイム・サービスはファイル転送アプリケーション、ｅメール・アプリケーション、ワールド・ワイド・ウェブからの情報検索アプリケーション及びテレメトリ・アプリケーションの１つ又は複数を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ベアラ割当ステップは、前記各アプリケーションフローが低遅延又は小ジッタを要求する場合には回線交換ベアラを割り当て、前記各アプリケーションフローが高速チャンネル・アクセス又はバースティ・データ転送能力を要求する場合にはパケット交換ベアラを割り当てるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ベアラ判断ステップは、前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローについて、送信される情報量とセットアップ遅延感度を判断するステップを含み、
前記ベアラ割当ステップは、大量の情報が送信される場合又は前記各アプリケーションフローにセットアップ遅延に対する感度がない場合に、回線交換ベアラを割り当て、上記以外の場合に、パケット交換ベアラを割り当てるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ベアラ判断ステップは、
個々のアプリケーションフローにより要求された複数のサービス品質パラメータを検出するステップと、
異なったレベルの重要度を、前記サービス品質パラメータの個別のサービス品質パラメータに割り当てるステップと、
前記個々のアプリケーションフローに対して、より高いレベルの重要度を有するサービス品質パラメータに優先順位を与えるようベアラを判断するステップ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１３】
前記移動局は１回に１タイプのベアラだけを送信又は受信できるクラスＢの移動局であり、
前記ベアラ判断ステップは、各アプリケーションフローについて前記移動局への回線交換ベアラが存在するかどうかを判断するステップを含み、
前記ベアラ割当ステップは、回線交換ベアラが存在すれば、既存の回線交換ベアラ上でパケット交換情報を送信するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記外部ネットワークはインターネットであり、前記外部ネットワーク・エンティティはインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）であって、
前記移動局と関連づけられた異なった各アプリケーションフローを搬送するために、回線交換ベアラとパケット交換ベアラが個別に割り当てられた前記移動体通信ネットワークにおいて、ＩＰリンク層サービスをネットワーク層に提供するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アプリケーションは、各アプリケーションフローについて回線交換ベアラを選択すべきかパケット交換ベアラを選択すべきかを判断し、前記選択されたベアラを前記ＩＰリンク層サービスに要求することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＩＰリンク層サービスは、前記移動局における、前記ＩＳＰとインターフェイスする移動体ネットワーク・ゲートウェイ・ノードで提供されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記移動局は、回線交換サービスとパケット交換サービスとの両方についてチャンネルを監視することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記移動局は、１回に前記回線交換サービスと前記パケット交換サービスの一方のみ又は両方で動作することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
回線交換移動体ネットワークとパケット交換移動体ネットワークとを含む移動体通信システムにおける方法であって、
移動局が前記移動体通信ネットワークとの通信を確立する通信確立ステップであって、前記確立した通信中、１つのアプリケーションが備える複数のアプリケーションフローであり、前記１つのアプリケーションフローによって各アプリケーションフローに対応するサービス要件が関連づけられた前記複数のアプリケーションフローが、前記移動局と１つの外部ネットワーク・エンティティとの間で通信される前記通信確立ステップと、
個々のアプリケーションフローに関連づけられた前記サービス要件に応じて、前記複数のアプリケーションフローの個々のアプリケーションフローを、前記回線交換ネットワークと前記パケット交換ネットワークの一方、または、回線交換ベアラとパケット交換ベアラの一方にマップする第１マッピングステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記サービス要件は、サービス品質、サービスクラス及びサービスタイプの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１マッピングステップは、
前記回線交換ネットワークが選択された場合に、回線交換ネットワーク・リンクを前記個々のアプリケーションフローに割り当てるステップと、
前記パケット交換ネットワークが選択された場合に、パケット交換ネットワーク・リンクを前記個々のアプリケーションフローに割り当てるステップとを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記個々のアプリケーションフローが前記回線交換ネットワークにマップされた場合には、対応する個々のアプリケーションフローについて要求されたサービス要件パラメータを回線交換パラメータにマップし、前記個々のアプリケーションフローが前記パケット交換ネットワークにマップされた場合には、対応する個々のアプリケーションフローについて要求されたサービス要件パラメータをパケット交換パラメータにマップする第２マッピングステップを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記移動体通信システムはＧＳＭシステムであり、前記回線交換ネットワークはＧＳＭ回線交換ネットワークであり、前記パケット交換ネットワークはＧＳＭ・ＧＰＲＳネットワークであることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
外部ネットワークに接続された移動体通信システムであって、
１つのアプリケーションにより各アプリケーションフローにサービス要件が関連づけられた複数のアプリケーションフローを備えた前記１つのアプリケーションを有する移動局と、
前記移動局が外部ネットワークにおける１つのエンティティと通信するのに通るゲートウェイ・ノードであって、前記移動局と前記ゲートウェイ・ノードとの間で情報を搬送するために、前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローが有する関連づけられた前記サービス要件に応じて、前記複数のアプリケーションフローの個々のアプリケーションフローを回線交換ベアラとパケット交換ベアラの一方にマップするマッパを含む前記ゲートウェイ・ノードとを含むことを特徴とする移動体通信システム。
【請求項２５】
前記サービス要件は、サービス品質、サービスクラス及びサービスタイプの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の移動体通信システム。
【請求項２６】
前記アプリケーションは、前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローについてネットワーク層レベルでのサービス品質を指定し、
前記マッパは、前記各アプリケーションフローに関連づけられたサービス品質に応じて、各アプリケーションフローを前記回線交換ベアラとパケット交換ベアラの一方にマップすることを特徴とする請求項２４に記載の移動体通信システム。
【請求項２７】
前記指定されたサービス品質が保証されたサービス品質である場合に、前記マッパは、前記関連づけられた各アプリケーションフローを前記回線交換ベアラにマップし、前記指定されたサービス品質が最善の努力をする条件のサービス品質である場合に、前記マッパは、前記関連づけられた各アプリケーションフローを前記パケット交換ベアラにマップすることを特徴とする請求項２６に記載の移動体通信システム。
【請求項２８】
前記移動局は、前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローに関連づけられたサービスのタイプに応じて、前記外部ネットワーク・エンティティから前記移動局への前記アプリケーションフローの各アプリケーションフローを、前記回線交換ベアラと前記パケット交換ベアラの一方にマップするマッパを含むことを特徴とする請求項２４に記載の移動体通信システム。
【請求項２９】
回線交換ベアラに割り当てられた各アプリケーションフローについて、回線交換リンクが前記移動局と直接アクセス・ユニットとの間に確立される、前記直接アクセス・ユニットを含む回線交換ネットワークと、
パケット交換ベアラに割り当てられた各アプリケーションフローについて、パケット交換リンクが前記移動局とサービング・ノードとの間に確立される、前記サービング・ノードを含むパケット交換ネットワークとを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の移動体通信システム。
【請求項３０】
回線交換トンネルが前記直接アクセス・ユニットと前記ゲートウェイ・ノードとの間に確立され、パケット交換トンネルが前記サービング・ノードと前記ゲートウェイ・ノードとの間に確立されることを特徴とする請求項２９に記載の移動体通信システム。
【請求項３１】
前記移動体通信システムはＧＳＭであり、前記直接アクセス・ユニットは移動体交換センターで提供され、前記パケット交換ネットワークはＧＰＲＳネットワークであり、前記サービング・ノードはサービングサポートＧＰＲＳノード（ＳＳＧＮ）であり、前記ゲートウェイ・ノードはゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）であり、前記回線交換リンクは無線リンク・プロトコル接続であり、前記パケット交換リンクはリンク層接続であり、前記ＳＳＧＮと前記ＧＧＳＮとの間のトンネルはＧＰＲＳトンネリング・プロトコル（ＧＴＰ）を採用しており、前記直接アクセス・ユニットと前記ＧＧＳＮとの間のトンネルは層２トンネリング・プロトコル（Ｌ２ＴＰ）であることを特徴とする請求項３０に記載の移動体通信システム。
【請求項３２】
前記移動局は、回線交換サービス・ネットワークとパケット交換サービス・ネットワークとの同時登録をサポートするが、同時の回線交換トラフィックとパケット交換トラフィックとはサポートしないクラスＢの移動局であり、
回線交換ベアラが１つのアプリケーションフローについて確立された場合に、パケット交換データが前記確立された回線交換ベアラ上で送信されることを特徴とする請求項２４に記載の移動体通信システム。
【請求項３３】
回線交換ベアラが解放された場合に、パケット交換データはパケット交換ベアラ上で前記クラスＢの移動局に送信されることを特徴とする請求項３２に記載の移動体通信システム。
【請求項３４】
前記ゲートウェイ・ノードは、回線交換ベアラとパケット交換ベアラの両方について、前記外部ネットワーク・エンティティと前記移動局との間に通信を確立する共通アクセス・サーバを含むことを特徴とする請求項２４に記載の移動体通信システム。
【請求項３５】
前記移動局と前記外部ネットワーク・エンティティとの間に最初にセッションを確立するために、前記共通アクセス・サーバは、前記回線交換ネットワークと前記パケット交換ネットワークの両方について、前記移動局と前記外部ネットワーク・エンティティとの間で共通アクセス手順を遂行することを特徴とする請求項３４に記載の移動体通信システム。
【請求項３６】
前記共通アクセス手順の後は、前記外部ネットワークを関与させる別のアクセス手順を遂行することなく、前記外部ネットワークとの間に後続のアプリケーションフローが確立されることを特徴とする請求項３５に記載の移動体通信システム。
【請求項３７】
前記共通アクセス・サーバは、前記移動局が、回線交換サービスとパケット交換サービスの両方について、前記外部ネットワークとの前記複数のアプリケーションフローのうち後続の１つのアプリケーションフローについて環境設定されるように、前記移動局を前記外部ネットワーク・エンティティに対し認証する共通認証手順を遂行することを特徴とする請求項３４に記載の移動体通信システム。
【請求項３８】
前記共通認証手順は、前記移動局のアイデンティティと、前記移動局が前記外部ネットワーク・エンティティと通信することを許可されているかとを確認する手順を含むことを特徴とする請求項３７に記載の移動体通信システム。
【請求項３９】
前記共通アクセス・サーバは、前記移動局と前記外部ネットワーク・エンティティとの間の共通移動体認証手順の間に、移動局の識別子とパスワードとを記憶し、前記共通アクセス・サーバは、前記記憶された情報を使って複数のアプリケーションフローのうち後続の１つのアプリケーションフローを認証することを特徴とする請求項３４に記載の移動体通信システム。
【請求項４０】
前記共通アクセス・サーバが、後続の１つのアプリケーションフローに関連づけられた前記移動局から受信した移動体の識別子及びパスワードが、前記記憶された情報と適合すると判断した場合に、前記後続の１つのアプリケーションフローは、前記外部ネットワーク・エンティティを関与させることなく許可されることを特徴とする請求項３９に記載の移動体通信システム。
【請求項４１】
前記共通アクセス手順は、前記移動局が、回線交換サービスとパケット交換サービスの両方について、前記外部ネットワーク・エンティティと後続の１つのアプリケーションフローについて環境設定されるように、前記移動局を前記外部ネットワーク・エンティティに対し環境設定する共通環境設定手順を含むことを特徴とする請求項３４に記載の移動体通信システム。
【請求項４２】
前記共通環境設定手順において、前記共通アクセス・サーバは、前記移動局に、ネットワーク層アドレスを含む、前記外部ネットワーク・エンティティと通信するのに必要な１つ又は複数のパラメータを提供し、前記１つ又は複数のパラメータを記憶し、前記セッションの間に前記移動局を関与させる後続の複数のアプリケーション・ストリームについて、前記記憶されたパラメータを検索して、前記外部ネットワーク・エンティティを関与させることなく、前記後続の１つのアプリケーションフローを環境設定することを特徴とする請求項４１に記載の移動体通信システム。
【請求項４３】
前記共通アクセス・サーバは、前記移動局と前記外部ネットワーク・エンティティとの間のダイナミック・コンフィギュレーション・リレー・エージェントとして機能することを特徴とする請求項４２に記載の移動体通信システム。
【請求項４４】
１つの外部ネットワーク・エンティティに接続された回線交換ネットワーク及びパケット交換ネットワークを含む移動体通信システムにおいて使用される移動端末であって、
１つのアプリケーションにより各アプリケーションフローに対応するサービス要件が関連づけられた複数のアプリケーションフローを備えた前記１つのアプリケーションと、
前記複数のアプリケーションフローの各アプリケーションフローと関連づけられた前記サービス要件に応じて、前記複数のアプリケーションフローの個々のアプリケーションフローを回線交換ベアラとパケット交換ベアラの一方にマップするマッパとを含むことを特徴とする移動端末。
【請求項４５】
前記サービス要件は、サービス品質、サービスクラス及びサービスタイプの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４４に記載の移動端末。
【請求項４６】
アプリケーションは、前記各アプリケーションフローに対してネットワーク層レベルでのサービス品質を指定し、
前記マッパは、前記各アプリケーションフローに関連づけられたサービス品質に応じて、前記回線交換ベアラとパケット交換ベアラの一方に各アプリケーションフローをマップすることを特徴とする請求項４４に記載の移動端末。
【請求項４７】
前記指定されたサービス品質が保証されたサービス品質である場合に、前記マッパは、前記関連づけられた各アプリケーションフローを前記回線交換ベアラにマップし、前記指定されたサービス品質が最善の努力をする条件のサービス品質である場合に、前記マッパは、前記関連づけられた各アプリケーションフローを前記パケット交換ベアラにマップすることを特徴とする請求項４６に記載の移動端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本出願は１９９７年９月２５日出願の米国仮特許出願第６０／０６０，０６２号の優先権を主張している。本出願は、また、１９９８年５月２９日出願の共通に譲渡された米国特許出願第０９／０８７，４９６号にも関連しており、参照することによりその開示は本明細書中に含まれる。
【０００２】
【発明の技術分野】
本発明は移動体通信に関し、更に詳細には、移動体通信ネットワークにおける移動局と外部ネットワーク・エンティティとの間における通信を確立し強化するために採用される異なったサービス及び特徴に関するものである。
【０００３】
【発明の背景及び概要】
移動体通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）のようなほとんどの移動体無線システムの主要なアプリケーションは、通常は保証された「固定」回線が通話の間ユーザの専用になる回線交換通信のみをサポートする移動体電話方式であった。しかし、ファクシミリ送信及び短いメッセージ交換のようなパケット交換アプリケーションが、移動体ネットワークにおいて一般的になりつつある。データ・アプリケーションの例には、ワイヤレス・パーソナル・コンピュータ、移動オフィス、電子資金転送、道路交通テレメトリ、フィールド・サービス・ビジネス、フリート・マネジメントなどがある。これらのデータ・アプリケーションは、比較的短い時間間隔で比較的大量のデータが送信され、そのあとにデータがほとんど又は全く送信されない長い時間が続く「バースティ」・トラフィックを特徴とする。
【０００４】
バースティ・トラフィックは回線交換チャンネルを使用しても送信できるが、チャンネルが予約されてはいるが使用されてはいない、すなわち、ユーザから送信されたりユーザが受信する情報はない、バースト間の長い間隔があるので、かかる送信はそのチャンネルを十分に利用できない。効率性の観点からは、これは特に無線通信に限定される送信リソースの無駄である。しかし、顧客サービスの観点からは、回線交換チャンネルは他のユーザと共有されないので、ユーザは基本的に一定のサービスの品質を保証される。効率性に加えて、パケット交換セッションにおける個々のパケット・ルート割当に比べて、回線交換通話を確立して解除するのには比較的長い時間がかかる。バースティ・トラフィックの状況においては、パケット交換ベアラは、送信するデータがある場合にのみ通信リソースが使用されるので、通信帯域幅をよりよく利用する。したがって、通常、通信チャンネルは多くのユーザによって共有される。もう１つの利点は、回線交換接続に適用される時間に応じた請求とは対照的に、パケット交換データ・サービスは、実際に送信されたデータ量及びその通信のサービスの品質に応じて請求することを可能にしている。
【０００５】
かかる移動体データ・アプリケーションを提供するために、パケット無線ネットワーク・サービスは、高帯域幅で効率的な無接続パケット交換データ・サービスを採用している。一例としては、既存の回線交換ＧＳＭネットワークに組み込まれたジェネラル・パケット・ラジオ・サービス（ＧＰＲＳ）がある。もう１つの例としては、既存のＤ−ＡＭＰＳネットワークに組み込んで使用されるセルラ・デジタル・パケット・データ（ＣＤＰＤ）ネットワークがある。ＧＰＲＳなどの移動体パケット・データ・サービスのエンド・ユーザの大きな利益は、ワイヤレスＰＣが、ワールドワイド・ウェブを介したファイル転送、ｅメール送信及び受信、ならびにインターネットの「サーフィン」のような従来のインターネット・ベースのアプリケーションをサポートすることである。ビデオ及びマルチメディアを含む会議及び再生アプリケーションも、移動体ネットワークによってサポートされる重要なサービスである。
【０００６】
回線交換サービスは移動体ネットワークにおいてよく知られているが、移動体パケット交換サービスは非常に新しいものである。したがって、例としてＧＳＭ／ＧＰＲＳを使用した後者の簡単な説明をここで行う。
【０００７】
図１は、移動体通信システム１０のコンテキストにおけるユーザの観点からの移動体データ・サービスを示している。エンド・ユーザは、例えば移動端末１６に接続されたラップトップ・コンピュータ１４を含む移動ホスト１２を使用して、データ・パケットを通信する。移動ホスト１２は、例えば、１つ又は複数のルータ２４、パケット・データ・ネットワーク２６及び、ローカル・エリア・ネットワーク２０内のルータ２８を介して、移動体パケット・データ・サポート・ノード２２を通して、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）２０に組み込まれた固定コンピュータ端末１８と通信する。もちろん、当業者は、「パス」が実際の物理的パス又は接続ではなく論理パスであるという点で、この図面が単純化されていることを理解されるであろう。移動ホスト１２と固定端末１８との間の無接続データ・パケット通信においては、パケットは独立してソースから宛先にルート割り当てされ、必ずしも同じパスを辿るわけではない（辿ることはできるが）。
【０００８】
したがって、移動体ネットワーク内での独立したパケット・ルート割当及び転送は、外部パケット・ネットワークへの論理インターフェイス又はゲートウェイとして働く移動体パケット・データ・サポート・ノード２２によってサポートされる。加入者は、回線交換モード・ネットワーク・リソースを何ら使用せずに、端末間パケット転送モードでデータを送受信できる。更に、多重２点間並行アプリケーションが可能である。例えば、移動ＰＣのような移動ホストは、ビデオ会議アプリケーション、ｅメール・アプリケーション、ファクシミリ・アプリケーション、ウェブ・ブラウジング・アプリケーションなどを同時に動作させることができるであろう。ビデオ会議アプリケーションは通常、複数のデータ・ストリーム（以下、アプリケーションフローと呼ぶ）を必要とするであろう。
【０００９】
図２は、回線交換通信及びパケット交換通信の両方をサポートし、回線交換ネットワーク３５とパケット交換ネットワーク５１とを含むＧＳＭ移動体通信モデルの例を使ったより詳細な移動体通信システムを示している。コンピュータ端末１４及び移動無線機１６を含む移動ホスト１２は、１つ又は複数の基地局（ＢＳ）３２を有する無線インターフェイス上で通信する。各基地局３２は対応するセル３０に配置されている。複数の基地局３２は、無線リソースの割当及び割当解除を管理し、１つの基地局から他の基地局への移動局の引き渡しを制御する基地局コントローラ（ＢＳＣ）３４に接続されている。基地局コントローラ及びその関連基地局を、ときには基地局サブシステム（ＢＳＳ）と呼ぶこともある。ＢＳＣ３４は、パブリック・スイッチト・テレフォン・ネットワーク（ＰＳＴＮ）、インテグレーテッド・サービス・デジタル・ネットワーク（ＩＳＤＮ）などの他のネットワーク３８との回線交換通信が確立される仲立ちをするＧＳＭ回線交換ネットワーク３５において、移動交換センター（ＭＳＣ）３６に接続されている。
【００１０】
ＭＳＣ３６は、シグナリング・システム・ナンバ７（ＳＳ７）ネットワーク４０を介して、ホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）４２、ビジタ・ロケーション・レジスタ（ＶＬＲ）４４、及び認証センター（ＡＵＣ）４６にも接続されている。ＶＬＲ４４は、対応するロケーションに現在配置されている全ての移動局に関する情報ならびに、そのサービス・エリアにおいて移動体にサービスを提供するためにＭＳＣが必要とする一時的加入者情報を含むデータベースを有している。通常、移動局が訪問ネットワーク又はサービス・エリアに入ると、対応するＶＬＲ４４が、移動体のＨＬＲにローミング移動局に関するデータを要求してそこから受信し、そのデータを記憶する。その結果、訪問移動局が通話に加わると、ＶＬＲ４４は既に呼び出し設定に必要な情報を有している。
【００１１】
ＨＬＲ４２は、加入を記憶し管理するデータベース・ノードである。各「ホーム」移動体加入者に関して、ＨＬＲは、ＰＳＴＮナンバリング・プランにおける移動体電話加入を独自に特定する移動局ＩＳＤＮ番号（ＭＳＩＳＤＮ）や、各加入者に割り当てられ移動体ネットワークにおける信号発信に使用される独自のアイデンティティである国際移動体加入者アイデンティティ（ＩＭＳＩ）などの恒久的加入者データを含む。全てのネットワーク関連加入者情報はＩＭＳＩに接続されている。ＨＬＲ４２は、移動体加入者に現在サービスしているＶＬＲのアドレスに対応する現在加入者ロケーション番号と共に移動体加入者が使用することを許可されているサービスのリストも含む。
【００１２】
各ＢＳＣ３４は、そのサービス・エリア内で移動局へのパケット配信を担うサービシングＧＰＲＳサポート・ノード（ＳＧＳＮ）５０で、ＧＰＲＳネットワーク５１に対応するＧＳＭパケット交換ネットワークにも接続している。ゲートウェイＧＰＲＳサポート・ノード（ＧＧＳＮ）５４は、ＩＰデータ・ネットワーク５６などの外部データ・パケット・ネットワークへの論理インターフェイスとして働く。ＳＧＳＮノード５０とＧＧＳＮノード５４とは、イントラＰＬＭＮ・ＩＰバックボーン５２によって接続されている。したがって、ＳＧＳＮ５０とＧＧＳＮ５４との間では、インターネット・プロトコル（ＩＰ）がデータ・パケットを転送するためのバックボーンとして使用されている。
【００１３】
ＧＰＲＳネットワーク５１内では、パケット又はプロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ）が発信元ＧＰＲＳサポート・ノードでカプセル化され、宛先ＧＰＲＳサポート・ノードでカプセル化が解除される。ＳＧＳＮ５０とＧＧＳＮ５４との間におけるＩＰレベルでのこのカプセル化／カプセル化解除は、ＧＰＲＳでの「トンネリング」と呼ばれる。ＧＧＳＮ５４は、ＰＤＵを現在移動局にサービスするＳＧＳＮ５０に「トンネル」するのに使用されるルート割当情報を維持する。一般的なＧＰＲＳトンネル・プロトコル（ＧＴＰ）は、全てのＳＧＳＮによってサポートされていない場合でも、異なった基本となるパケット・データ・プロトコルが採用されることを可能にする。ルート割当とデータ転送の機能を遂行するためにＳＧＳＮが必要とする全てのＧＰＲＳユーザ関連データは、ＳＳ７ネットワーク４０を介してＨＬＲ４２からアクセスされる。ＨＬＲ４２はルート割当情報を記憶し、各ＰＤＰアドレスを１つ又は複数のＧＧＳＮにマップすると共に、ＩＭＳＩを１つ又は複数のパケット・データ・プロトコル（ＰＤＰ）にマップする。
【００１４】
移動ホストが、図２に示したインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）５８のような外部ネットワークにパケット・データを送信する前に、移動ホスト１２は、（１）ＧＰＲＳネットワーク５１に「所属」してその存在を知らせ、（２）パケット・データ・プロトコル（ＰＤＰ）コンテキストを創出して、移動局がアクセスしている外部ネットワーク向けのＧＧＳＮ５４との関係を確立しなければならない。この所属手順は、移動ホスト１２とＳＧＳＮ５０との間で実行されて論理リンクを確立する。その結果、一時的論理リンク・アイデンティティが移動ホスト１２に割り当てられる。ＰＤＰコンテキストは、移動ホストとＧＧＳＮ５４との間に確立される。ＧＧＳＮ５４の選択は、アクセスする外部ネットワークの名称に基づく。
【００１５】
１つ又は複数のアプリケーションフロー（「ルート割当コンテキスト」と呼ばれることもある）は、ＧＧＳＮ５４との折衝を通して単一のＰＤＰコンテキストについて確立することができる。アプリケーションフローは、特定のホスト・アプリケーションと関連づけられているとして区別可能なデータ・パケットのストリームに対応する。アプリケーションフローの例は、移動ホストから固定端末への電子メール・メッセージである。アプリケーションフローのもう１つの例は、ウェブ・サイトからダウンロードされたグラフィック・ファイルである。これらのアプリケーションフローは両方とも同じ移動ホスト及び同じＰＤＰコンテキストに関連づけられている。
【００１６】
パケット交換データ通信は、通常は異なった層に分割される特定のプロトコル手順に基づく。図３は、多層プロトコル・スタックでモデル化されたＧＰＲＳ「送信プレーン」を示している。ＧＧＳＮとＳＧＳＮとの間では、ＧＰＲＳトンネリング・プロトコル（ＧＴＰ）が、ルート割当情報を付加してＰＤＵをカプセル化することにより、ＧＰＲＳバックボーン・ネットワーク５２を通してＰＤＵをトンネルする。ＧＴＰヘッダは、２点間及びマルチキャスト・パケット用のトンネル終端識別子（ＴＩＤ）ならびに１対及び多点間パケット用のグループ・アイデンティティ（ＧＩＤ）を含む。更に、ＰＤＵタイプと、ＰＤＰコンテキスト・セッションに関連づけられたサービス・プロファイルの品質を指定するタイプ・フィールドが含まれている。ＧＴＰの下では、よく知られたトランスミッション・コントロール・プロトコル／ユーザ・ダイアグラム・プロトコル（ＴＣＰ／ＵＤＰ）とインターネット・プロトコル（ＩＰ）が、ＧＰＲＳバックボーン・ネットワーク層プロトコルとして使用されている。イーサネット、フレーム・リレー（ＦＲ）又は非同期転送モード（ＡＴＭ）ベースのプロトコルを、オペレータのネットワーク・アーキテクチャに応じてリンク及び物理層について使用することができる。
【００１７】
ＳＧＳＮと移動局／ホストとの間で、サブネットワーク依存コンバージェンス・プロトコル（ＳＮＤＣＰ）は、ネットワーク・レベルのプロトコル特性を基本的な論理リンク制御（ＬＬＣ）にマップし、ネットワーク層メッセージの多重送信のような機能性を、単一の仮想論理接続、暗号化、区分化及び圧縮に提供する。基地局システムＧＰＲＳプロトコル（ＢＳＳＧＰ）はフロー制御プロトコルであり、基地局システムがＳＧＳＮによって送信されるＰＤＵを開始して停止することを可能にする。これによって、例えばフェーディングや他の悪条件のために無線リンク能力が低下した場合でも、ＢＳＳがパケットで溢れないことが確実になる。ルート割当やサービス品質情報も伝達される。フレーム・リレーやＡＴＭを使って、物理層上でＰＤＵのフレームを中継してもよい。
【００１８】
移動局とＧＰＲＳネットワークとの間の無線通信は、物理層及びデータ・リンク層の機能性をカバーする。物理層は物理リンク副層（ＰＬＬ）及び物理ＲＦ副層（ＲＦＬ）に分割される。ＲＦＬは物理的波形の変調及び復調を遂行し、キャリア周波数、無線チャンネル構造及び生チャンネル・データ・レートを指定する。ＰＬＬは物理的無線チャンネル上での情報転送のためのサービスを提供し、データ・ユニット・フレーミング、データ符号化及び、物理的媒体送信区域の検出／修正を含む。データ・リンク層は２つの別個の副層に分離される。無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）副層は、複数の移動局とＧＰＲＳネットワークとの間の共有する物理的無線媒体へのアクセスをアービトレートする。ＲＬＣ／ＭＡＣはデータ及び信号情報を多重送信し、コンテンション・リソリューション、サービスの品質制御及びエラー処理を遂行する。論理リンク制御（ＬＬＣ）層はＭＡＣ層上方で動作し、移動局とＳＧＳＮとの間に論理リンクを提供する。
【００１９】
ある特定の通信サービスを要求された品質で提供できることが重要である。例えば、あるマルチメディア・アプリケーションが、あるいは単純なオーディオ電話呼び出しでさえも、送信の正確性、信頼性及び速度に関する保証を必要とする。パケット交換通信においては、通常は「最善の努力」が採用されており、遅延やスループットの保証に特別な注意は払われていない。一般的に、サービス・パラメータの品質は、決定的（手動のリアルタイム・アプリケーションに使用される）、統計的（ソフト・リアルタイム・アプリケーションに使用される）、及び最善の努力（保証が行われていない他のあらゆるもの）を含む３つのサービス・クラスにおける質的に特徴づけることができる。量的なパラメータは、スループット（平均データ・レート又はピーク・データ・レートなど）、信頼性、遅延及び、メッセージが被る最小及び最大の遅延時間の間の遅延変化に対応するジッタを含む。
【００２０】
移動体データ通信システムでサービスの品質（ＱｏＳ）を提供するコンテキストにおいて、１つのＱｏＳアプローチは各ＰＤＰコンテキストに特定の優先順位を割り当てることである。しかし、このアプローチは不十分なものである。上記のように、各ＰＤＰコンテキストは複数のアプリケーションフローを有することがあり、各アプリケーションフローは異なったニーズを有することがある。例えば、電話方式のようなリアルタイム・アプリケーションは保証された低遅延サービスを必要とするのに対して、画像ビデオは予測可能な遅延サービスを必要とする。更に特定すれば、双方向バースト、双方向大量転送及び非同期大量転送のような弾性アプリケーションは、異なった程度の最善の努力又は可及的速やかな遅延サービスを必要とする。
【００２１】
本発明の重要な目的は、アプリケーションのいくつかが同時に動作する複数のアプリケーションフローを有することができる、オーディオ、データ及びマルチメディアを含む複数のアプリケーション・サービスをサポートするためのサービスの品質ベースの無線インターネット・アクセスを提供することである。インターネット集約サービスの場合には、重要なサービスの品質の要素は、認識されたトランスポート・リンク層の遅延、ジッタ、帯域幅、及び信頼性である。サービスの品質を単一のＰＤＰコンテキストに限定するのではなく、本発明は以下で、また上記特許出願で説明しているように、各個々のアプリケーションフローについてサービスの品質を定めている。更に、本発明はサービスの品質の要件に従って、個々のアプリケーションフローを転送するのに最適な特定のタイプの転送機構を選択することを可能にしている。
【００２２】
通常、ネットワーク技術は、同じ無線アクセス・インターフェイスを共有する回線交換ネットワーク及びパケット交換ネットワークの両方を含むＧＳＭにおいてさえ、１タイプの転送機構（回線交換かパケット交換のいずれか）だけに従ってデータを転送する。本発明においては、移動体通信ネットワークの転送サービスの最適なタイプ（回線交換転送サービス又はパケット交換転送サービス）は個々のアプリケーションフロー・ベースで指定される。回線交換サービスは、例えば、オーディオ・ビデオのようなリアルタイム（低遅延及び小ジッタ）・アプリケーションフローについて選択することができる。パケット交換ベアラは、全て高速チャンネル・アクセス及びバースティ・データ転送能力を必要とする、ワールドワイド・ウェブ上でのサーフィン、ファイル転送、ｅメール及びテルネットなどの非リアルタイムのインターネットタイプのデータ・アプリケーションについて選択できる。
【００２３】
もともと、移動局は移動体通信ネットワークに登録して、インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）などの外部ネットワーク・エンティティとの通信を確立するものである。その通信の間に、アプリケーションは、移動局と外部ネットワーク・エンティティとの間で異なったデータ・ストリーム又はアプリケーションのフロー（以下、アプリケーションフローと呼ぶ）を開始することができる。各アプリケーションフローについて、回線交換ベアラとパケット交換ベアラのどちらを確立すべきかの判断が行われる。ベアラは情報を、移動局から移動体通信ネットワークを通して外部ネットワーク・エンティティへと「持っていく」又は運び、外部ネットワークから移動体通信ネットワークを通して移動局へと搬送する。
【００２４】
各アプリケーションフローは、対応するサービス品質の要求を持つことができる。その対応するサービス品質に基づいて、回線交換ベアラかパケット交換ベアラのどちらがアプリケーションフローを搬送するのにより適しているかの判断が行われる。個々のアプリケーションフローについてアプリケーションによって指定されたサービス品質のパラメータは、回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラのうち選択された方に関する対応するサービス品質パラメータにマップされる。選択されたベアラに関する移動体通信リソース及び対応するサービス品質パラメータは、予め各アプリケーションフローについて予約しておくことができる（リソース予約アプローチ）。代替的に、アプリケーションフローにおける各情報パケットのヘッダが、読み取られたときに回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラのいずれがそのパケットを搬送するかを決定する一般的に認識されたサービス・クラスを指定することもできる（差別的サービス・アプローチ）。
【００２５】
様々なアルゴリズムを使って、特定のアプリケーションフローに割り当てられるベアラのタイプを決定することができる。例えば、アプリケーションフローがリアルタイム・サービス又は非リアルタイム・サービスのいずれを要求するかの判断を行うことができる。回線交換ベアラは、要求がリアルタイム・サービスに関するものである場合に割り当てられ、パケット交換ベアラは、要求が非リアルタイム・サービスに関するものである場合に割り当てられる。他の基準を採用してもよい。例えば、回線交換ベアラは、アプリケーションフローがパケット当たり低遅延又は小ジッタを要求する場合に割り当てて、パケット交換ベアラは、アプリケーションフローが高速チャンネル・アクセス又はバースティ・データ転送能力を要求する場合に割り当てることができる。更にもう１つのアプローチは、各アプリケーションフローについて、送信される情報量及び／又はそのフローの継続時間を判断するものであってもよい。回線交換ベアラは、大量の情報が送信されるか、アプリケーションフローの寿命が長い場合に割り当てることができる。それ以外には、パケット交換ベアラが割り当てられるであろう。
【００２６】
いずれのベアラ割当アプローチにおいても、本質的にバースティであって簡潔であり、パケット交換ベアラによって与えられる設定及び解除時間が短いので、パケット交換ベアラを採用して制御情報を搬送することが好ましい（要求されてはいないが）。一方、アプリケーションフローについて移動局への回線交換ベアラが既に存在する場合には、パケット交換タイプの情報は、その情報がパケット交換タイプのベアラ上での転送により適しているとしても、既存の回線交換ベアラ上で（存在しているため）転送することができる。このアプローチは、例えば、いわゆるクラスＢのＧＰＲＳ移動局などの、同時に存在する回線交換トラフィックとパケット交換トラフィックとを終了することができない移動局と共に使用される。
【００２７】
本発明の大きな利点は、移動局又はインターネット・サービス・プロバイダなどの外部ネットワーク・エンティティ上で動作しているアプリケーションが、個々のアプリケーションフロー・ベースで、要求されたサービス品質を特定して、この情報をもって、移動体通信ネットワークを通してアプリケーションフローを転送するときに採用するベアラのタイプを選択できることである。アプリケーションフローに関するサービス品質特性及びベアラ／転送機構のタイプの両方を、アプリケーションが通信の最良の端末間の見通しを有しているので有利であるアプリケーション層で選択できる。
【００２８】
移動局及び移動体ネットワーク・ゲートウェイ・ノードはそれぞれ、個々のアプリケーションフローを、個々のアプリケーションフローについて要求されたサービス品質に応じて、回線交換ネットワーク・ベアラ及びパケット交換ネットワーク・ベアラの１つにマップするマッパを含む。個々のアプリケーションフローに対応するサービス品質パラメータも、そのアプリケーションフローが回線交換ネットワークにマップされている場合には回線交換パラメータにマップされ、パケット交換ネットワークにマップされている場合にはパケット交換パラメータにマップされる。
【００２９】
ゲートウェイ・ノードは、移動局が最初に外部ネットワーク・エンティティと通信セッションを確立して、回線交換ネットワーク又はパケット交換ネットワークのいずれかを使用して、後続の通信に関する単一の共通アクセス手順のみを遂行することを可能にする共通アクセス・サーバを含む。その共通アクセス手順が完了した後に、外部ネットワーク・エンティティを関与させたもう１つのアクセス手順を遂行する必要なしに、移動局と外部ネットワーク・エンティティとの間の後続のアプリケーションフローが確立される。
【００３０】
共通アクセス手順は、外部ネットワーク・エンティティとの移動局のアイデンティティの認証をするための共通の認証手順を含む。その後、移動局は、回線交換ネットワーク及びパケット交換ネットワークの両方について、外部ネットワーク・エンティティとの後続のアプリケーションフローを許可される。共通の認証手順は、移動局のＩＤとパスワードを確認して、その移動局が外部ネットワーク・エンティティと通信することを許可されているかどうかを判断することを含む。
【００３１】
共通アクセス手順は、外部ネットワーク・エンティティとの移動局の環境を設定するための共通環境設定手順も使用している。その後、移動局は、回線交換ネットワーク及びパケット交換ネットワークの両方について、外部ネットワーク・エンティティとの後続のアプリケーションフロー用の共通ネットワーク・アドレスで環境設定される。共通の環境設定手順は、移動局に割り当てられたネットワーク層アドレスを含む外部ネットワーク・エンティティとの通信に必要なパラメータを移動局に提供することを含む。環境設定パラメータは、セッション中に移動局を関与させた後続のアプリケーション・ストリームについて、共通アクセス・サーバが記憶されたパラメータを検索して、外部ネットワーク・エンティティを関与させることなく後続のアプリケーション・ストリームを構成するように、共通アクセス・サーバによって記憶されている。
【００３２】
個々のアプリケーションフローが独自に、（１）サービス品質パラメータ、及び（２）転送機構のタイプ（回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラのいずれか）を選択することを可能にすることにより、本発明は異なったアプリケーションのタイプによりよいサービスを提供する。同時に、セッションにおける全てのアプリケーションフローの共通アクセス手順は、遥かに速いサービスを提供する。事実、移動局とインターネット・サービス・プロバイダとの間の認証及び環境設定手順は、回線交換ベアラを使用する場合には遂行するのに２０から３０秒程度かかることがある。この大きな遅れは、かかるアクセス手順を複数のアプリケーションフローのそれぞれについて遂行しなければならないのであれば、いっそう重荷になる。複数のアプリケーションフローを同時に実行することを要求する会議アプリケーションと関連づけられた遅れの長さを考えられたい。
【００３３】
これらの重荷となる遅れは、本発明において除去されている。移動登録では、パケット交換ベアラを使用した当初の認証及び環境設定手順は、上記の２０から３０秒の半分以下で行われる。この認証及び環境設定手順は後続の各個々のアプリケーションフローについて行う訳ではないので、更に時間が節約される。その代わりに、わずか数秒で、共通アクセス・サーバにおいて移動体通信ネットワーク内に含まれる後続のフローについて簡略化された認証及び環境設定手順が行われる。
【００３４】
本発明の前述及び他の目的、特徴及び利点は、様々な図の全てにおいて参照符号は同じ部分を指している添付の図面に示された、好適な実施形態に関する以下の説明から明らかになるであろう。図面は本発明の原理を図示することを強調しており、必ずしも一定の縮尺で描かれているものではない。
【００３５】
【図面の詳細な説明】
以下の説明において、説明を目的として限定を目的とせずに、本発明を完全に理解するために、特定の実施形態、ハードウェア、技術などの明確な詳細を記載した。しかし、当業者には、本発明はこれらの明確な詳細から離れている他の実施形態においても実施できることが明らかであろう。例えば、本発明の明確な実施の形態はＧＳＭ／ＧＰＲＳセルラ電話ネットワークのコンテキストで説明されているが、当業者は、本発明が、他の移動体データ通信アーキテクチャ及び／又はプロトコルを用いたあらゆる移動体通信システムにおいて実施できることを理解されるであろう。他の例においては、不必要な詳細で本発明の説明を曖昧にしないように、よく知られた方法、インターフェイス、装置及び信号技術の詳細な説明については省略した。
【００３６】
上記で既に説明したように、各アプリケーションフローは対応するデータのストリームを含む。移動局がインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）などの外部ネットワーク・エンティティと通信するために、移動局はダイヤルアウト回線交換接続を使用することにより、あるいは、認証されたパケット交換トンネルを通して、移動体通信ネットワークとの通信を確立しなければならない。本発明は、後者のアプローチを使って、ダイヤルアウト通話に必要な設定時間を回避するために、まずアプリケーション・セッションを確立する。
【００３７】
ＧＳＭ／ＧＰＲＳの例においては、移動局は、パケット・データ・プロトコル（ＰＤＰ）コンテキスト作動を開始して、移動体通信システムに登録してデータ・セッションを始める。図２のＨＬＲ４２は、対応する加入記録の各移動体加入者に関するＰＤＰコンテキストを記憶している。ＰＤＰ加入記録は、加入したサービス品質プロフィール／パラメータ、加入した外部ネットワーク、ＩＭＳＩ（インターナショナル・モバイル・サブスクライバ・アイデンティティ）などのＭＳｉｄを含む。移動局がＧＰＲＳネットワークに所属すると、移動局の加入記録はＨＬＲ４２に受信される。ＰＤＰコンテキスト作動の結果、移動局とゲートウェイＧＰＲＳサポート・ノード（ＧＧＳＮ）５４との間に、ネットワーク層ベアラが確立される。
【００３８】
ＰＤＰコンテキスト作動の後、ネットワーク層、例えばＩＰ、ホスト環境設定操作が遂行され、移動ホストとＩＳＰのような外部ネットワーク・エンティティとの間にネットワーク層（ＩＰ）ベアラ通信が確立される。ＩＰ環境設定は、ネットワーク層（ＩＰ）アドレスを移動局に割り当てること、ワールドワイド・ウェブ（ＷＷＷ）・サーバ、ドメイン・ネーム・サーバ（ＤＮＳ）、アドレス・リソリューション・プロトコル（ＡＲＰ）・キャッシュなどに関するデフォールト値を設定することを含む。移動ホストとＰＤＰコンテキスト作動において確立されたＧＧＳＮとの間のＩＰベアラが、ＧＧＳＮからＩＳＰに拡張されると、データ・パケットが移動局とＩＳＰの末端システムとの間を往復することができる。
【００３９】
前述のように、本発明の重要な目的は、サービスの品質ベースのワイヤレス・インターネット・アクセスを提供して、オーディオ、データ及びマルチメディアを含む複数のサービスを同時にサポートすることである。インターネット・アプリケーションは、以下の要素の１つ又は複数を指定するサービスの品質を要求することがある。すなわち、認識されたトランスポート・リンク層の遅延、ジッタ、帯域幅及び／又は信頼性である。これらサービスの品質の要素の１つ又は複数は、その値に応じて、特定の種類のベアラによってより良好に提供することができる。回線交換ベアラは、低遅延及び／又は小ジッタを要求するオーディオ及びビデオのようなリアルタイム・サービスを実行するのにより適している。ＷＷＷ、ファイル転送、ｅメール及びテルネットなどの従来のインターネット・データ・アプリケーションは、高速チャンネル・アクセスやバースティ・データ転送により適したパケット交換ベアラによってより良好にサービスされる。
【００４０】
本発明は、全てのアプリケーションフローを単一のサービス品質及び／又は単一の転送機構に限定するのではなく、アプリケーションが個々のアプリケーションフローについて、特定のサービスの品質と特定タイプの移動体ネットワーク転送機構（回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラ）を選択することを可能にすることにより、大幅な柔軟性と広範なサービスを移動体加入者に提供する。図４は、最適なベアラ選択ルーチン（ブロック６０）を示している。ここで、移動局は既に、例えば上記のＰＤＰコンテキスト作動手順を使って、移動体ネットワークに登録されているものと仮定する（ブロック６１）。
【００４１】
登録後、図２に示したインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のような外部ネットワーク・エンティティと移動局との間で、複数のアプリケーションフローが通信される。アプリケーション（マルチメディア会議などの）は、１つ又は複数の個々のアプリケーションフローに関する１つ又は複数のサービス品質（ＱｏＳ）パラメータを要求する（ブロック６２）。特定のアプリケーションフローに関して要求されたサービス品質に基づいて、回線交換ベアラとパケット交換ベアラのうち最適な１つを選択して、その特定のアプリケーションフローを搬送する（ブロック６４）。例えば、ピーク・ビット・レート、バケット深度（フローに関する最大バッファリング要件）、及びパケット当たりの遅延などを含む各アプリケーションフローに関して要求されたサービス品質パラメータは、例えば、パケット交換ベアラの場合には、ピーク・スループット、バースト・サイズ、及び遅延クラスを含む選択されたベアラのベアラ・パラメータにマップされる（ブロック６６）。その結果、各アプリケーション・ストリームは、サービス品質パラメータの意味で最適なサービスと、その特定のアプリケーションフローで転送されるタイプの情報を搬送するのに最も適したタイプの転送機構を受信する。
【００４２】
一般的に、移動局とＩＳＰのような外部ネットワーク・エンティティとの間の通信を要求する複数のアプリケーションフローを有する典型的アプリケーションが、以下の手順例に続くことになる。
【００４３】
（１）移動局は、「低コスト」パケット交換ベアラ及びフル・ダイナミック・ホスト構成のサポートを使うＩＳＰでの回線交換ベアラ通信及びパケット交換ベアラ通信の両方について、共通のアクセス手順を使用して登録する。その後、以下で更に詳細に説明するように、後続の完全なアプリケーションフローについて簡略化された認証及び環境設定手順のみが要求される。
【００４４】
（２）予想サービス品質遅延クラスを用いたパケット交換ベアラ・サービスを使用して、アプリケーション制御メッセージを送る。
【００４５】
（３）パケット交換ベアラ・サービスを採用して、最善の努力サービス品質遅延クラスで大量データを転送する。
【００４６】
（４）回線交換ベアラ・サービスによって提供される低遅延サービス品質を採用して、オーディオ又はビデオ・コンポーネントを転送する。
【００４７】
図５は、単に単一のアプリケーションにサービスするだけでなく、個々のアプリケーション・ストリームが個別にサービスされることを可能にするプロトコル・モデルを示している。図５に示したプロトコル手順は、移動局及び、例えばＧＳＭ／ＧＰＲＳのＧＧＳＮなどの移動体通信ネットワーク・ゲートウェイ・ノードにおいて実施することができる。アプリケーション（例えば、会議又は再生アプリケーション）が、制御信号ならびに複数の実質的アプリケーションフローを含むと仮定すると、アプリケーションは各アプリケーションフロー（アプリケーションに関連づけられた制御信号フローを含む）に、サービス品質アプリケーション・プログラミング・インターフェイス（ＡＰＩ）を使用した対応するサービス品質を要求する。マイクロソフトから購入可能なＷｉｎＳｏｃｋ２．０又はＷｉｎ３２が、サービス品質ＡＰＩについて可能な選択肢である。
【００４８】
サービス品質は次に、インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース（ＩＥＴＦ）によって確立されたＲＳＶＰなどのＩＰ予約プロトコルに向けてマップされる。アプリケーションフローの特性に応じて、信頼性のあるトランスポート・プロトコル（ＴＣＰ）又は信頼性のないトランスポート・プロトコル（ＵＤＰ）を適用することができる。ベアラ／リンク選択及び本発明によるサービス品質パラメータのマッピング層を使って、ＲＳＶＰサービス品質を、移動体通信システムにおける回線交換ネットワークによってサポートされた回線交換ベアラ、又は、移動体通信システムにおいてパケット交換ネットワークによってサポートされたパケット交換ベアラにマップする。
【００４９】
ＲＳＶＰサービス品質の要求が回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラにマップされると、ベアラ・タイプの選択に応じて、各個々のアプリケーションフローについて指定されたサービス品質パラメータが回線交換パラメータ又はパケット交換パラメータにマップされる。回線交換ネットワークにおいては、かかるサービス品質パラメータのマッピングは、例えば、適切な数のラジオ・チャンネル（例えば、ＴＤＭＡベースのシステムにおけるタイム・スロット、ＣＤＭＡシステムにおけるスプレディング・コードなど）を選択して、要求された帯域幅に対応することが関係する。パケット交換ネットワークにおいては、異なったプロトコル層でサービス品質をサポートするために考慮すべき複数の選択肢がある。
【００５０】
サービス品質パラメータの一般化されたグループを転送機構について定めることができ、これはベアラのサービス品質プロフィールと呼ばれる。ベアラのサービス品質プロフィールは、図３のパケット交換ベアラにおける無線リンク制御層、論理リンク制御層及びＧＰＲＳでのトンネリング・プロトコル（ＧＴＰ）層でのサービス品質を定めるのに使用することができ、それによって端末間サービス品質を確立できる。無線リンク制御層は、より良好なサービス品質プロフィールのサービス・パラメータのパケット遅延及び信頼性品質によって影響され、一方、論理リンク制御層もビット・レートや先行／優先順位情報によって影響される。ＧＰＲＳサービング・ノード及びゲートウェイ・ノード、ＳＧＳＮ及びＧＧＳＮの間のＧＰＲＳトンネリング・プロトコルは、トンネルがサービス品質プロフィールにおけるいずれのパラメータにも違反しないことを確実にしなければならない。無線リンクは移動体通信システム・アーキテクチャのボトルネックであるので、この要件は通常満たされる。
【００５１】
図６の回線交換ベアラにおける対応する層は、無線リンク・プロトコルと層２トンネリング・プロトコルである。無線リンク・プロトコルは、回線交換接続の帯域幅を割り当てるか変更するために、１つ又は複数の時間スロットを移動局に割り当てる。無線リンク・プロトコルも、回線交換ベアラの範囲内でベアラ・サービス・タイプの副次的選択も提供する。ベアラ・サービス・タイプはオーディオ、ビデオ又はデータについて最適化できる。例えば、Ｖ．１１０は、図６に示したようにデータ・モデムについて最適化される。回線交換ベアラにおけるベアラ・サービス・タイプ（オーディオ、ビデオ又はデータ）は、パケット交換リンク層制御において提供される信頼性、遅延及び優先順位について、個々のＱｏＳパラメータに比べて、サービス品質が粗く異なっているものと見ることができる。
【００５２】
回線交換の層２トンネリング・プロトコルは、基本的に、パケット交換ベアラにおけるＧＰＲＳトンネリング・プロトコルと同じ役割を有している。すなわち、ＩＰインフラストラクチャ上でゲートウェイ・ノードと移動交換センターとの間で通話をトンネルする。層２トンネリング・プロトコルにおける制御段階は、正常なＧＳＭ回線交換通話に関する全ての情報を含んでいる。ＩＰを直接的に搬送するＧＰＲＳトンネリング・プロトコルとは対照的に、層２トンネリング・プロトコルはＩＰパケットを２点間プロトコル（ＰＰＰ）において搬送する。２点間プロトコルの付加はパケットの細分化、通話の認証及び、既にＧＰＲＳトンネリング・プロトコルに組み込まれている端末機能の環境設定に必要である。
【００５３】
図７は、システム制御操作フローと共に、ビデオ・アプリケーションフロー、オーディオ・アプリケーションフロー、会議アプリケーションフローを含む３つのアプリケーションフローの例を含む特定の移動アプリケーション（合計４つのアプリケーションフロー）を示した図である。各フローは、ＩＰ層上で認識されたそれと関連するサービス品質を有する。トランスポート層で、各アプリケーションフローは異なったコーディング・プロトコルとメッセージング・プロトコルを、適切であれば使用する。ビデオ及びオーディオ・アプリケーションフローは通常、コーデック、例えばビデオについてはＨ．２６３／Ｈ．２６１、オーディオについてはＧＳＭ０６．１０を通して処理されて、遅延感度のよいトランスポートの端末間についてリアルタイム転送プロトコル（ＲＴＰ）にカプセル化される。会議セッションのようなアプリケーション・セッションに関する制御データを含むアプリケーションフローは、コーデックを要求しないが、その代わりにリアルタイム・セッション制御（ＲＴＳＰ）、セッション・インビテーション（ＳＩＰ）及びセッション・アナウンスメント（ＳＡＰ）・プロトコルを使う。これらのプロトコルは更にＵＤＰ又はＴＣＰにカプセル化されて、トランスポート層全体を構築する。最後の「アプリケーションフロー」はシステム制御に関連し、その他のフロー、例えばＲＳＶＰ、及び移動局のダイナミック・コンフィギュレーション、例えばＤＨＣＰのリソース予約を扱うトランスポート・プロトコルに依存する。
【００５４】
トランスポート用の４つのアプリケーションフロー・タイプの全てをベアラの１タイプ、例えばＶ．１１０モデムのような回線交換ベアラによって多重通信にするマルチプレクサ、例えばＨ．２２３を使用するのではなく、本発明はＩＰ層で各アプリケーションフローについて回線交換ベアラとパケット交換ベアラのうち最も適した１つを選択するベアラ選択及びサービス品質パラメータ・マッピング層を提供する。図７に示したこの例においては、回線交換ベアラはＩＰ／ＰＰＰプロトコルを採用したＶ．１１０モデムとして示されており、パケット交換ベアラはＳＮＤＣＰプロトコル上でＩＰを採用したＧＰＲＳモデムとして示されている。回線交換モデム接続は、電話番号をダイヤルして、個々のＩＰパケットがルート割当されていないところで専用接続を確立することにより確立される。２点間プロトコル（ＰＰＰ）は、あらゆるシリアル・ラインのダイヤルアップ接続上でＩＰパケットを搬送するのに使用されるカプセル化プロトコルであり、したがって、回線交換ベアラによく適している。逆に、ＧＰＲＳモデムはそのヘッダ情報に基づいて各ＩＰパケットをルート割り当てる。サブネットワーク依存コンバージェンス・プロトコル（ＳＮＤＣＰ）は、移動局とＧＰＲＳのＳＧＳＮとの間でヘッダ及びデータの区分化及び圧縮を行う。ＳＮＤＣＰはＩＰパケットを直接的に搬送して、それによってＰＰＰを回避するために特に開発された。
【００５５】
好適であり、更に詳細であるが、やはり本発明の例である実施形態においては、特定のタイプのベアラの選択及びサービス品質パラメータのマッピングは、図８の機能ブロック図に示したベアラ選択及びＱｏＳマッピング・ルーチン（ブロック７０）と共にここで説明するように、異なった優先順位を与えられた基準に従って遂行することができる。当初、個々のアプリケーションフローは、対応するアプリケーションフロー識別子又は関連づけられたサービス品質クラスと共に検出される。リソース予約の実施形態においては、個々のアプリケーションフローは、所望のＩＰレベル・サービス品質パラメータを事前に指定して予約することができる。代替的に、差別化されたサービスの実施形態においては、予め定めた新たなサービス・クラスは個々のアプリケーションフローと関連づけることができ、そのアプリケーションフロー内の全てのパケットは、そのサービス品質クラスに従って処理される。リソース予約アプローチは、異なったＩＰレベル・サービス品質パラメータを選択するより大きな柔軟性を許容する。差別化されたサービス・アプローチ、各一般的サービス・クラスと関連づけられた予め定めたサービス品質パラメータは、より簡単に管理される。
【００５６】
指定されたＩＰレベル・サービス品質パラメータには、他よりも更に重要性を与えることができるものもある。例えば、ブロック７４において、パケット遅延に対応するＩＰサービス品質パラメータが存在するかどうか、また、存在する場合には限界値（Ｔ）範囲の下、上、又は中にあるのかが判断される。この例における遅延は、より大きな重要性を与えられたパラメータである。遅延パラメータが存在しており限界値の上にあれば、新たなパケット交換（ＰＳ）ベアラが確立される。パケット交換ベアラが既に確立されていれば、既存のパケット交換ベアラを新たに検出された遅延パラメータを収容するように変更することができる（ブロック８４）。したがって、ＩＰサービス品質パラメータは、パケット交換ベアラのサービス品質パラメータにマップされる。一方、関連づけられた遅延パラメータが限界値範囲の下にあれば、新たな回線交換（ＣＳ）ベアラが確立されるか、既存の回線交換ベアラを変更して新たに検出された遅延パラメータを収容する（ブロック８６）。ブロック８４におけるマッピング機能と同様に、ＩＰが要求したＩＰサービス品質パラメータは対応する回線交換ベアラ・サービス品質パラメータにマップされる。
【００５７】
したがって、アプリケーションフローが多量の遅延を許容できるのであれば、パケット交換ベアラが選択される。遅延をほとんどあるいは全く許容できないのであれば、回線交換ベアラが選択される。しかし、検出された遅延パラメータが限界値範囲内にあるか存在しない場合には、次に低い優先順位のサービス品質パラメータ、すなわちこの例においてはバケット深度（送信されるメッセージを記憶するのに必要なバッファ・サイズに対応する）が存在しないか、限界値範囲の下、上又はその範囲内にあるのかどうかが判断される。バケット深度が存在し限界値範囲の上にあれば、パケット交換ベアラ機能が選択される（ブロック８４）。バケット深度が限界値範囲の下にあれば、回線交換ベアラ手順が選択される（ブロック８６）。バケット深度は、アプリケーションフローのバースティネス品質にアナログ化できる。非常にバースティなアプリケーションフローは、パケット交換ベアラによって搬送されるのにより適している。逆に、バースティネスがほとんど又は全くないアプリケーションフロー（すなわち、継続的）は、回線交換ベアラにより適している。
【００５８】
そのアプリケーションフローについてバケット深度パラメータが存在しないか限界値範囲内にある場合には、この特定のアプリケーションフローについてサービス・クラスが指定されているかどうかのもう１つの判断がブロック７８で行われる。最善の努力のサービス・クラスが指定されていれば、ブロック８４の手順に従ってパケット交換ベアラが選択される。保証されたサービス・クラスが存在すれば、ブロック８６における回線交換ベアラ手順が選択される。しかし、サービス・クラスが指定されていないか、「制御されたロード」（すなわち、最善の努力と保証されたサービスのタイプとの間のどこか）が存在する場合には、ブロック８０において、存続時間（ＴＴＬ）パラメータが存在しないか、限界値範囲の下、上又はその範囲内にあるのかどうかが判断される。アプリケーションの存続時間が短ければ、ブロック８４の手順にしたがってパケット交換ベアラが選択されて、回線交換ベアラと関連づけられた接続セットアップ時間を抹消し、望ましくはその存続期間が尽きる前にデータを通信する。一方、存続時間パラメータが限界値範囲の上にある場合には、アプリケーションフローには回線交換ベアラが確立されるまで待つ十分な存続時間があるので、ブロック８６で概略を示した手順にしたがって回線交換ベアラが選択される。
【００５９】
存続時間パラメータが存在しないか限界値範囲内にある場合には、アプリケーションフローの量（これは、存続時間パラメータに平均ビット・レート（ＭＢＲ）をかけることにより判断できる）が存在しないか、限界値範囲の下、上、又はその範囲内にあるかが、ブロック８２において判断される。フロー量が限界値範囲の下にあってごく僅かな量であることを示している場合には、パケット交換ベアラの方が最適であり、ブロック８４が選択される。代替的に、大量のデータがある場合には、ブロック８６の手順に従って回線交換ベアラを選択する方が最適である。説明を単純化すれば、その量が限界値内にあるか存在しない場合には、デフォールトの判断が行われてパケット交換ベアラを選択する。もちろん、当業者は、他のサービス品質パラメータを同様の方法で要求できることを理解されるであろう。
【００６０】
ブロック８４及び８６の両方が、サービス品質の特定ベアラのサービス品質パラメータへのマッピングを示している。ＩＰサービス品質（ＱｏＳ）パラメータをパケット交換ＱｏＳパラメータ（ＧＰＲＳに使用されているものなど）にマッピングする例は次のとおりである。
【００６１】
ＩＰ  ＱｏＳパラメータ    ＰＳ  ＱｏＳパラメータ
ピーク・ビット・レート    ピーク・スループット
平均ビット・レート        平均スループット
存続時間（ＴＴＬ）        平均スループット
バケット深度              バースト・サイズ
総パケット遅延            遅延クラス
サービス・クラス          信頼性クラス
サービス・クラス          優先順位クラス
サービス品質マッピングの同様な例を回線交換ベアラについて記載する。
【００６２】
ＩＰ  ＱｏＳパラメータ    ＣＳ  ＱｏＳパラメータ
サービス・クラス          ベアラ・サービス・タイプ
ピーク・ビット・レート    時間スロット数
平均ビット・レート        時間スロット数
ここで、本発明の実施の形態で採用されているＧＳＭ／ＧＰＲＳモデルの例に基づいて、移動体通信システムを機能ブロック図の形式で示した図９を参照する。移動体通信システム１００は、ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル（ＤＨＣＰ）・クライアント１０４、２点間プロトコル（ＰＰＰ）・クライアント１０６ならびにベアラ選択及びサービス品質パラメータ・マッパ１０７を含む移動局１０２を有している。移動局１０２は無線インターフェイス上で（回線交換ベアラ及び／又はパケット交換ベアラを介して）、基地局サブシステム（ＢＳＳ）１０８に接続されている。ＢＳＳは、その基地局コントローラに連結された移動局と通信する基地局を含む。図２に示したように、ＢＳＳ１０８の基地局コントローラは、回線交換ベアラ上で回線交換通信を、ＧＳＭ回線交換ネットワーク３５のＭＳＣ１１０における直接アクセス・ユニット（ＤＡＵ）１０２にルート割り当て、パケット交換ベアラ上でパケット交換通信を、ＧＳＭパケット交換（ＧＰＲＳ）ネットワーク５１におけるＳＧＳＮ１１４にルート割り当てる。直接アクセス・ユニット１０２は、無線リンク・プロトコルとＶ．１１０モデム通話を終了する。ＭＳＣを介して搬送されるＨＬＲによって命令されるように、ＤＡＵ１０２はＧＧＳＮへの層２トンネルを創出する。ＤＡＵ１０２は、移動体のＩＭＳＩなどのＨＬＲから受信した外部・エンティティの電話番号及び加入情報を使用して、どの特定のＧＧＳＮにＬ２ＴＰトンネルを確立するかを判断する。
【００６３】
移動局から発せられる呼び出しについては、移動局１０２から発せられるアプリケーションフローに関するネットワークとネットワーク・ベアラの選択は、移動体のマッパ１０７によって行われる。回線交換ベアラは、実施の形態におけるＩＰ／ＰＰＰ／Ｌ２ＴＰプロトコルを使ったＧＧＳＮ１１６に対応する外部ネットワーク・ゲートウェイ・ノードに転送される。ＩＰトンネルは、直接アクセス・ユニットによって終了されるＶ．１１０モデム接続で創出される。「ＩＰ上の層２トンネル」という語は、端末間ＩＰトラフィックを搬送するＬ２ＴＰプロトコルも、直接アクセス・ユニットとＧＧＳＮとの間でトランスポート機構としての根本的にＩＰネットワークも利用することを意味する。
【００６４】
パケット交換アプリケーションフローは、ＤＨＣＰ／ＩＰ／ＧＰＲＳトンネリング・プロトコルを使って転送される。ＤＨＣＰは環境設定時間に適用されるだけである。後続のＩＰパケット（環境設定後の）は、直接ＧＰＲＳベアラ上で搬送される。ＧＰＲＳトンネリング・プロトコル（ＧＴＰ）は、サービング・ノードとゲートウェイ・ノードとの間の端末間ＩＰパケットをカプセル化し、Ｌ２ＴＰと同様に、ＧＰＲＳサービング・ノードとゲートウェイ・ノードとの間のトランスポート機構として基本的なＩＰネットワークを利用する。したがって、それぞれＭＳＣ１１０とＳＧＳＮ１１４からＧＧＳＮ１１６への回線交換データとパケット交換データの両方は、ＩＰトンネルを介している。トランスポート機構としてのＩＰの使用は、インターネットを基礎として使用する移動体通信バックボーンの柔軟でスケーラブルな実装を提供する。
【００６５】
ＧＧＳＮ１１６は、共通アクセス・サーバ１１８、コンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０、ＰＰＰサーバ１２２、Ｌ２ＴＰサーバ１２４、ＲＴＰトランスレータ１２６、及び移動局１０２に示されたマッパ１０７に類似するマッパ１２８を含む。共通アクセス・サーバ１１８は、外部ネットワーク・エンティティへのインターフェイスを担い、ＲＡＤＩＵＳなどのリモート認証プロトコルを使って、外部ネットワークにおける宛先に移動局通信が到達することが許可されるか許可されないことになった場合に、外部ネットワーク・エンティティと相互通信する。ＲＡＤＩＵＳプロトコル（又は他のセキュリティ折衝プロトコル）は、ＧＧＳＮの共通アクセス・サーバと外部ネットワーク・エンティティの入口点との間におけるトランスポート機構のためのセキュリティ対策に関して、外部ネットワーク・エンティティと合意するために使うことができる。
【００６６】
コンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０は、環境設定時に移動局のＤＨＣＰクライアントと外部ネットワークのＤＨＣＰサーバとの間でＤＨＣＰメッセージを中継する。コンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０は、移動局に割り当てられたＩＰアドレスを詳細に入手して、例えばＰＰＰを介してそれを他の移動体通信ベアラ・サービスの後続の環境設定に使用する。コンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０は、ＤＨＣＰクライアントとサーバとの間の全ての情報に関して識別子チェックを適用することにより、セキュリティ対策を環境設定に付加する。
【００６７】
ＰＰＰサーバ１２２は、移動局からＧＧＳＮへの回線交換移動体通信ベアラ上で確立されたＰＰＰリンクを終了させる。特に、ＰＰＰサーバ１２２は、回線交換ベアラに関する移動局からの認証及び環境設定の要求を終了させ、共通アクセス・サーバ１１８及びコンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０からの情報を使って、移動局からの要求に応える。
【００６８】
Ｌ２ＴＰサーバは、ＧＧＳＮとＭＳＣ１１０の直接アクセス・ユニット１１２との間で、ＩＰネットワーク上に「仮想通話」を確立して終了する。仮想通話は、直接アクセス・ユニット１１２と移動局との間の実際の回線交換通話と同じ情報を含み、同じ継続時間を有する。ＲＴＰトランスレータ１２６は、ＧＧＳＮと外部ネットワーク・エンティティとの間の高速ネットワークにおいて適用される符号化スキームと、ＧＳＭにおける低速無線ネットワークに更に最適である符号化スキームとの間で符号化スキームの翻訳を遂行する。ＲＴＰトランスレータ１２６には、特定の移動局用の専用ＲＴＰ翻訳を遂行するために、例えばＲＡＤＩＵＳを介して、各移動ユーザに関するユーザ・プロフィールを提供することができる。ＲＴＰ翻訳は、２つのエンティティが互いに通信できる可能性を機能的に向上させる。
【００６９】
マッパ１２８は、個々のアプリケーションフロー毎に、リンク層選択とＱｏＳマッピング機能を遂行する。更に詳細に言えば、前述のように、マッパ１２８はアプリケーション予約要求が回線交換移動体通信ベアラとパケット交換移動体通信ベアラのどちらにマップされるかを決定し、アプリケーション・「ビュー」から移動体通信ベアラ「ビュー」へのサービス品質パラメータを翻訳する。しかし、マッパは、特定の状況においてパケット毎にリンク層ベアラ選択を変更することができる。
【００７０】
かかる状況の１つは、クラスＢ移動体が既に回線交換接続を確立しており、その回線交換接続の間にパケット・データも受信する場合である。移動体データ通信が進展すると、異なった能力を有する異なったクラスの移動局が現れる可能性がある。例えば、ＧＳＭは現在３つの異なったクラスの移動体を定めている。すなわち、クラスＡ、クラスＢ及びクラスＣである。クラスＡ移動体は、回線交換ベアラとパケット交換ベアラの両方について同時にトラフィックを作りかつ／又は受信することができる。クラスＢ移動体は、回線交換サービスとパケット交換サービスの作動と監視を同時にサポートするが、１回に１タイプのベアラ上でアプリケーションフローに対応するトラフィックを送信又は受信できるだけである。クラスＣ移動体は最も柔軟でなく、１タイプのベアラ上で通信トラフィックをサポートするだけである。クラスＢ移動体が回線交換接続を確立したその状況において、マッパ１２８は、回線交換ベアラが解除された場合に、パケット交換ベアラを確立するのを待つのではなく、この同じ回線交換ベアラ上でデータも送出する。
【００７１】
ＧＧＳＮ１１６は、ＩＰトンネリング又はリンク層永久仮想回線を使って、インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）と接続される。ＩＰトンネリングは、ＩＰトンネルがトンネルの終端点で、すなわちＧＧＳＮ及び外部ネットワーク・エンティティにおいて環境設定されなければならないだけなのに対して、永久仮想回線は各中間ノードにおいても環境設定されなければならないので、スケーラビリティの観点から好適である。しかし、特定の場合には、非同期転送モード（ＡＴＭ）とフレーム・リレー（ＦＲ）永久仮想回線における内蔵セキュリティが、より傷つきやすいＩＰトンネルに比べて好適であることもある。
【００７２】
インターネット・サービス・プロバイダは、認証サーバ１３２、環境設定サーバ１３４及び会議サーバ１３６を含む。説明目的でのみ想定した認証サーバの例は、ＧＧＳＮの共通アクセス・サーバ１１８とＩＳＰ１３０との間における認証、許可、環境設定及び課金に関するプロトコルである、リモート認証ダイヤルイン・ユーザ・サービス（ＲＡＤＩＵＳ）である。以下の説明に使用する環境設定サーバの例は、ＴＣＰ／ＩＰネットワークにおいてホスト間で環境設定情報を渡すＤＨＣＰサーバである。以下の説明に使用するアプリケーション・サーバの例は、会議全体のゲートキーパとして働く会議サーバ１３６である。ゲートキーパ会議サーバ１３６は、誰が会議に参加していて、どのタイプのアプリケーションフローを使っているかに関する記録を維持する。
【００７３】
パケット交換ベアラ・サービスと回線交換ベアラサービスの両方が、ＩＳＰとの同じ課金関係を共有する。例えば、ＲＡＤＩＵＳサーバは移動局用の単一のデータ記録を維持する。データ記録は、移動体のＭＳｉｄに対応する課金記録識別子にキー入力された両タイプのベアラ・サービスに関する課金情報を集積する。
【００７４】
図１０は、最適な回線交換ベアラ・サービス又はパケット交換ベアラ・サービスが異なったアプリケーションフローについて選択される、図９に示した通信システムの様々なノード間におけるメッセージ信号の例を示している。ＩＳＰ関係は既に移動局とＩＳＰ会議サーバとの間で確立されているものと想定し、移動局は既にパケット交換ベアラ上でいくつかのアプリケーション制御パケットを受信している。この例においては、ＩＳＰ会議サーバ１３６がここでリアルタイム・アプリケーションフローに対応するＩＰパケットを会議から移動局に送信し、これは移動体通信システムにおいてＧＧＳＮによって受信される。ＧＧＳＮは最適なパケット交換ベアラ又は回線交換ベアラと、符号化及び／又は圧縮率などの他のパラメータを選択する。
【００７５】
この例において、ＧＧＳＮ１１６におけるＲＴＰトランスレータ１２６は、パケット・ヘッダに示された移動局プロフィールと現在のＲＴＰ符号化とに基づいて、高速会議サーバ１３６から低速移動体通信ネットワークへのストリームの符号化を修正する。入来フローのリアルタイム特性に基づいて、回線交換ベアラが確立される。移動局プロフィールは管理的に構成され、認証（ＲＡＤＩＵＳ）サーバによって設定されるか、他のあるユーザ・インターフェイスによって定められる。ＧＧＳＮは、上記で図８について説明したように、各アプリケーションフローに関する最適符号化及びベアラ・サービスを選択するために、移動局プロフィールを使用する。ＧＧＳＮは、ベアラ・サービスのタイプと共に移動局クラスを使って、クラスＢの移動体について、パケット交換ベアラ・サービスと回線交換ベアラ・サービスとの間で切り替える。
【００７６】
図１０に言及すると、ＩＳＰ会議サーバから受信したリアルタイムＩＰパケットに呼応して、ＧＧＳＮは、最適なベアラの選択時に応じて、Ｌ２ＴＰを介して回線交換アプリケーションフローを開始するか、ＧＴＰを介してパケット交換アプリケーションフローを開始する。ＳＧＳＮとＧＧＳＮとの間のＧＴＰプロトコルは、移動局がクラスＡ、Ｂ又はＣの移動体であるかを判断することをＧＧＳＮに許可するＭＳクラス・パラメータ「によって拡張される」。前述のように、ＧＧＳＮは特別なルールをクラスＢの移動体に適用する。
【００７７】
回線交換ベアラが、入来パケットのリアルタイム特性に基づいて選択されると仮定すると、ＧＧＳＮは、ＭＳｉｄに対応するダイヤルされた電話番号を含むＬ２ＴＰ発信通話要求（移動体はこの例において呼び出される）、通話ＩＤ及び回線交換ベアラ・サービス・タイプを送信する。回線交換仮想通話は、無線リンク上で移動局との回線交換通話を確立する移動交換センターで、直接アクセス・ユニット１１２によって受信される。
【００７８】
この例において、回線交換ベアラがまだ確立されている間に、ＧＧＳＮは非リアルタイム・アプリケーションフローからのＩＰパケットをリアルタイム・トラフィック・フローと併合する。これらの非リアルタイム・パケットはパケット交換ベアラにはより適するものの、移動体はクラスＢの移動体であって１回に１タイプのベアラしかサポートできないので、ＧＧＳＮは既に確立された回線交換ベアラに沿ってＩＰパケットを送出する。非リアルタイム・パケット（すなわち、プロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ））は、回線交換ベアラのＬ２ＴＰトンネル上で２点間プロトコル・フレームとして、回線交換タイプ無線リンク上でこれらのＰＤＵを移動局に中継するＭＳＣの直接アクセス・ユニットに送信される。
【００７９】
移動局は次に通話を終了することを決定し、回線交換ベアラを解除する。移動体は直接アクセス・ユニットを介して、回線交換ベアラ解除を有効にするＧＧＳＮに、Ｌ２ＴＰ上で切断通知メッセージを送信する。それに続いて、ＩＳＰ会議サーバは非リアルタイムＩＰパケットを移動体に送信する。既存の回線交換ベアラはないので、ＧＧＳＮは、パケット交換ベアラ・サービスが非リアルタイム・タイプのパケットにはより最適であると判断して、パケット交換ベアラを確立してパケットを移動局に搬送する。特に、パケット交換トンネルは、対応するトンネル識別子（ＴＩＤ）と共にＩＰパケットを搬送するＧＴＰトンネル上で、ＧＧＳＮとＳＧＳＮとの間に確立される。ＳＧＳＮは次に、ＳＧＳＮと移動局との間に論理データ・リンク（論理リンク制御（ＬＬＣ））を確立し、最善の努力のベースでパケットを移動局に送出する。
【００８０】
本発明の重要な利点の１つは、移動局とインターネット・サービス・プロバイダとの間に、回線交換ベアラ・サービスとパケット交換ベアラ・サービスの両方について共通アクセス手順を採用していることである。この共通アクセス手順は、「低コスト」パケット交換ベアラを使用して遂行され、共通認証手順と共通環境設定手順を含む。共通アクセス手順が最初の登録で完了した後に、ＩＳＰとの接触を要求しない非常に簡単な手順を使って、後続のアプリケーションフローが承認されて環境設定される。
【００８１】
図１１は、本発明のもう１つの態様に従った共通外部ネットワーク・アクセス・ルーチン（ブロック１７０）に関する手順の例を示している。移動局が移動体通信ネットワークとセッションを確立すると、単一の共通アクセス手順だけが遂行されて、移動局に回線交換サービス及びパケット交換サービスの両方へのアクセスを提供する（ブロック１７２）。特に、１つの認証手順だけが遂行されて、その手順から生ずる、例えばＭＳｉｄ、Ｕｓｅｒｉｄ、パスワードなどの１つ又は複数の認証パラメータは後続の使用のために記憶される（ブロック１７４）。共通アクセス手順も、回線交換ベアラ・サービス及びパケット交換ベアラ・サービスの両方に関する単一のＩＳＰ・移動局ホスト間の環境設定のみを遂行することを含み、その結果生ずる環境設定パラメータもその後の使用のために記憶される（ブロック１７６）。
【００８２】
最適なタイプの移動体ネットワーク・ベアラは、ダイナミック予約アプローチ又は差別化サービス・アプローチを使って、上記のように各アプリケーションフローについて選択される（ブロック１７８）。ダイナミック予約アプローチにおいては、無線チャンネルのような通信リソースは、選択されたベアラがそのベアラについて特に要求されたＱｏＳパラメータを提供するために、事前に予約される。差別化サービス・アプローチにおいては、各パケット・ヘッダが分析されて、回線交換ベアラ又はパケット交換ベアラによるトランスポートを示す幾つかの一般的サービス・クラスの１つをヘッダが指定するかどうかを判断する。この例においては、ダイナミック予約アプローチが好適である。この移動局を関与させる後続のアプリケーションフローについては、記憶された認証及び環境設定パラメータが採用されて、外部ネットワーク・エンティティを関与させる必要なく、簡略化された（速い）認証及び環境設定を遂行する（ブロック１８０）。
【００８３】
共通外部ネットワーク・アクセス手順は、最初の登録が完了した後に、全てのアプリケーションフローに対して１回だけ有効に遂行される。共通認証及び環境設定手順は、パケット交換ベアラを使って、回線交換ベアラを使った従来の登録手順によって要求される通常の時間の半分未満で遂行される。最初の認証及び環境設定手順は、後続の各個々のアプリケーションフローについては遂行する必要がないので、更に多くの時間が節約される。その代わりに、簡略化された認証及び環境設定は、移動体通信ネットワーク内の後続のフローについて、共通アクセス・サーバでほんの数秒で遂行される。
【００８４】
共通認証手順をここで、図９における様々なノードの間におけるメッセージ交換の例を示した図１２を参照して説明する。ＰＤＰコンテキストが移動体によって要求され、創出され、ＧＧＳＮによって受け入れられたと想定すると、移動体は共通ダイナミック・ホスト環境設定手順（共通認証手順でインターリーブされている）を開始して、移動局の独特な識別子（ＭＳｉｄ）、ユーザ識別子（Ｕｓｅｒｉｄ）、パスワード及び、おそらくは、移動局を識別して認証するのに使用されるであろう他のパラメータを提供するＤＨＣＰディスカバ・メッセージを送信することにより、ＧＧＳＮへの論理的関係を確立する。
【００８５】
ＧＧＳＮは、ＵｓｅｒｉｄがＵｓｅｒ＠ＩＳＰの形式である場合には、Ｕｓｅｒｉｄに基づいてＩＳＰ１３０におけるＲａｄｉｕｓ認証サーバ１３２を選択することにより、ＤＨＣＰ認証要求をＲａｄｉｕｓ要求にマップする。他の場合には、ＩＳＰへのユーザの静的マッピングがＧＧＳＮに適用される。送出された情報が本物であると推定すると、Ｒａｄｉｕｓサーバ１３２は、トンネリング環境設定情報を備えたアクセス・アクセプト・メッセージを、ＧＧＳＮの共通アクセス・サーバに送信する。トンネリング環境設定情報はＧＧＳＮによって使用され、ＩＳＰに共通ホスト環境設定メッセージ及び他のＩＰパケットを送出する。ＧＧＳＮは、移動局のＭＳｉｄ（移動体のＩＭＳＩに基づく）、Ｕｓｅｒｉｄ及びパスワードを記憶し、以下で更に詳細に説明する共通ホスト環境設定手順を進める。この時点では、ＩＳＰを備えた共通認証手順は、回線交換ベアラ・サービスとパケット交換ベアラ・サービスの両方について完了する。
【００８６】
やはり図１２を参照し、新たなアプリケーションフローが、回線交換ベアラが選択された移動局で開始されたと想定する（例えば、移動体（当事者Ａ）から着呼者Ｂへのオーディオ呼び出し）。ＭＳＣ１１０の直接アクセス・ユニット１１２は、その新たなアプリケーションフローについて選択された回線交換ベアラに対応するモデム接続を終了する。直接アクセス・ユニット１１２は着呼者のＢ電話番号を分析して、Ｂ番号とＨＬＲ加入データ、すなわち呼び出しをＢに接続するための適切なＧＧＳＮとに基づいて、Ｌ２ＴＰ終端点を選択する。直接アクセス・ユニット１１２は、次に、図１２の例ではパスワード認証プロトコル（ＰＡＰ）又はチャレンジ認証プロトコル（ＣＨＡＰ）要求の形態で示されている認証要求を、選択されたＧＧＳＮの共通アクセス・サーバに送信して、ＭＳｉｄ、Ｕｓｅｒｉｄ及びパスワードを含む移動局の認証パラメータを共通アクセス・サーバに送出する。
【００８７】
外部ＩＳＰを関与させたもう１つの認証手順を遂行するのではなく、ＰＡＰ／ＣＨＡＰ要求において受信したＭＳｉｄ、Ｕｓｅｒｉｄ及びパスワードは、最初の認証手順の間に共通アクセス・サーバに記憶された値と比較される。受信した値がアクセス・サーバに記憶された値に適合すれば、ＭＳＣの直接アクセス・ユニットを通して移動局に認証確認がＣＨＡＰ／ＰＡＰ応答として送信される。共通アクセス・サーバは提供された情報を記憶された情報と適合させて、ＩＳＰのＲａｄｉｕｓサーバとのもう１つの認証手順を行う必要なく移動体を認証する。この同じタイプの簡略化された認証手順は、セッションの間に開始される他の後続のアプリケーションフローについても遂行される。
【００８８】
共通アクセス手順は、更に、図１３に示した信号シーケンスと共に説明するように、共通ＩＰホスト環境設定手順を回線交換サーバ及びパケット交換サーバの両方について定めている。ＩＰホスト環境設定は、ＧＧＳＮにおけるＤＨＣＰコンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０を含めたことを除いて、ベアラ・セットアップにはトランスペアレントである。ＤＨＣＰリレー・エージェント１２０は、移動局１０２のＤＨＣＰクライアント１０４とＩＳＰ１３０のＤＨＣＰサーバ１３４との間の媒介として働く。リレー・エージェント１２０は、エージェント識別子（ＭＳｉｄに対応する）をＩＳＰのＤＨＣＰコンフィギュレーション・サーバ１３４に送信される各ＤＨＣＰメッセージに付加することにより、ＤＨＣＰクライアント１０４とサーバ１３４との間のメッセージ転送を保全する。コンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０は、その後、エージェント識別子を使って、ヘッダに正しいＩＰアドレスを持たなかった移動局への及び移動局からのパケットをフィルタリングして除き、停止する。エージェント・リモート識別子（リモートＩＤ）及びサブネット・マスクならびに、ＧＧＳＮを識別するアドレスであるゲートウェイＩＰアドレス（ｇｉａｄｄｒ）は、ＩＳＰ１３０に送信されて、そこでチェックされて記憶される。
【００８９】
ＩＳＰ１３０は、サブネット・マスクとｇｉａｄｄｒを使って応答をＧＧＳＮに返し、ＧＧＳＮはエージェント・リモートＩＤに基づいて応答を移動局に送出する。エージェント・リモートＩＤは、ＩＳＰに、移動局はダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション手順の間にそのアイデンティティを「偽造して」いないとの追加的確証も与える。従って、上記の共通認証手順に続いて、コンフィギュレーション・リレー・エージェント１２０はＧＧＳＮのＩＰアドレスをｇｉａｄｄｒフィールドに付加して、ＤＨＣＰディスカバ・メッセージをＤＨＣＰサーバに中継する。
【００９０】
ＩＳＰのＤＨＣＰサーバ１３４は、ＧＧＳＮリレー・エージェント１２０によって移動局に渡される、ＤＨＣＰサーバ１３４が提供できる（入出トンネル識別子をチェックした後に）「オファー」した環境設定を含むオファー・メッセージをもって、ディスカバ・メッセージに応える。様々なＤＨＣＰサーバから多数のオファーを受信することができる。移動局はその要件を最も満たすＤＨＣＰオファーを選択して、ＤＨＣＰ要求メッセージを、選択されたオファーを提供したＤＨＣＰサーバに送信する。ＤＨＣＰサーバは次に、ＩＰアドレスをＤＨＣＰ受信通知メッセージにおいてＧＧＳＮに提供する。ＩＰアドレスは、移動体のエージェント・リモートＩＤ及びエージェント回線ＩＤ／トンネル識別子と共にテーブルに置かれる。
【００９１】
ＤＨＣＰ受信通知メッセージは、ＩＰアドレス、ＤＮＳサーバ・ネームなどを含む一組の選択されたＤＨＣＰパラメータで環境設定された移動ホストに中継される。ＧＧＳＮの共通アクセス・サーバは、ＭＳｉｄ、Ｕｓｅｒｉｄ、パスワードなどのような認証パラメータと共に移動局に割り当てられたＩＰアドレスのようなこれらの環境設定パラメータも記憶する。
【００９２】
回線交換ベアラ・サービスとパケット交換ベアラ・サービスは、移動局において同じＩＰ終端／ＩＰアドレスを共有するので、パケット交換（ＧＰＲＳ）ベアラ・サービス上で行った共通ＩＰホスト環境設定は、回線交換ベアラ・サービスを使った同じ移動局からの後続の回線交換ＰＰＰセッションをカバーする。移動局が回線交換ベアラ上で新たなアプリケーションフローを開始する場合には、すなわち、図１３に示した例において、Ｌ２ＴＰトンネルを介してＧＧＳＮにＰＰＰコンフィギュア・リクエストを送信することにより開始する場合には、共通アクセス・サーバはＭＳｉｄ及びデフォールトの環境設定パラメータを含むＰＰＰコンフィギュア・リクエスト・パラメータを記憶されたＤＨＣＰ環境設定情報と比較して、比較結果が適合するものであれば受信通知を返送する。ＩＳＰ  ＤＨＣＰサーバでのもう１つの環境設定操作は必要ない。この簡略化された環境設定手順の後に、共通アクセス・サーバは、直接アクセス・ユニットを介して移動局にＰＰＰ環境設定受信通知を単に返送し、選択された回線交換ベアラは所望の情報を搬送し始める。
【００９３】
本発明は、強化された効率的なアプリケーションをエンド・ユーザに安価に提供するために、回線交換ベアラ・サービス及びパケット交換ベアラ・サービスの両方を組み合わせている。個々のアプリケーションフローに最も適する場合には、回線交換サービスとパケット交換サービスの両方を適用することができる。更に、本発明は、ＩＳＰなどの外部ネットワーク・エンティティのアクセスを非常に安価にしかも著しく短いセットアップ時間で行う共通アクセス手順を提供する。ゲートウェイ・ノードの共通アクセス・サーバとの間の最初の認証及び環境設定手順は、最初の登録時に１度だけ行えばよく、回線交換ベアラ・サービス及びパケット交換ベアラ・サービスの両方について有効である。その後は、後続の新たなアプリケーションフローに関して、移動局と共通アクセス・サーバとの間では、簡略化された認証及び環境設定手順が要求されるだけである。
【００９４】
本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者は本発明が本明細書中で説明し図示した特定の実施形態に限定されないことを認識されるであろう。本発明を実施するために、ここに示して説明した以外の異なった形式、実施形態及び適用形態ならびに、多くの変更、修正及び同等の配置も使用できる。例えば、上記の例であるＧＳＭ回線交換ネットワークの代わりに、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）又はデジタル・オーディオ／ビデオ・ブロードキャスト（ＤＡＢ／ＤＶＢ）を使用してもよいであろう。同様に、他のパケット交換ネットワークを使用してもよいであろう。したがって、本発明はその好適な実施形態に関連して説明してきたが、この開示は本発明の解説及び説明でしかなく、発明の完全で実施可能な開示を提供するということを目的にしただけであると理解すべきである。それゆえ、本発明は請求項の趣旨及び範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  移動ホストと固定ホストとの間のデータ通信を示した概略図である。
【図２】  ジェネラル・パケット・ラジオ・サービス（ＧＰＲＳ）データ・ネットワークを含むＧＳＭ移動体通信システムを示した更に詳細な図である。
【図３】  ＧＳＭにおけるパケット交換ＧＰＲＳデータ通信ネットワークにおいて、異なったノード間に採用されたデータ通信プロトコルの例を示した図である。
【図４】  本発明の実施の形態に従ったアプリケーションフロー毎の最適ベアラ選択手順を示したフローチャートである。
【図５】  本発明によるサービス・パラメータの特定の品質に従って特定のベアラへアプリケーションフローをマップする実施の形態を示したプロトコル・スタック図である。
【図６】  ＧＳＭにおける回線交換移動体通信ネットワークで、異なったノード間に採用されたデータ通信プロトコルの例を示した図である。
【図７】  本発明の実施の形態に従って管理されマップされるいくつかの移動アプリケーションフローを示した図である。
【図８】  本発明の実施の形態に従った、アプリケーションフローに関してベアラとそれに対応するＱｏＳベアラ・パラメータを選択する優先順位決定の例を示したフローチャートである。
【図９】  ＧＳＭ／ＧＰＲＳ移動体通信システムにおける、本発明の実施の形態を示した機能ブロック図である。
【図１０】  回線交換ベアラ・サービスとパケット交換ベアラ・サービスの両方が選択されたアプリケーションフローの例を示したメッセージング・シーケンスの図である。
【図１１】  本発明の実施の形態に従った共通外部ネットワーク・アクセス手順を示したフローチャートである。
【図１２】  回線交換サービス及びパケット交換サービスの両方に関する共通認証手順の例を示したメッセージング・シーケンスの図である。
【図１３】  回線交換ベアラ・サービス及びパケット交換ベアラ・サービスの両方に関する共通ＩＰホスト環境設定の例を示したメッセージング・シーケンスの図である。
【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】
0004307709.tif 000009
【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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