(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット・データ通信を発する移動局にサービスするビジティング・パケット・スイッチ・ノードであって、前記移動局が、ある既知ロケーションに現在あり、前記ビジティング・パケット・スイッチ・ノードが、前記ある既知ロケーションの情報と前記パケット・データ通信のデータパケットとをカプセル化して通信パケットを形成する、ビジティング・パケット・スイッチ・ノードと、
前記ビジティング・パケット・スイッチ・ノードと少なくとも１つの通信ネットワークとの間でデータ・パケットを通信するためのゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードであって、該ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードが、前記ビジティング・パケット・スイッチ・ノードから受信された前記通信パケットを処理して前記ある既知ロケーションの情報をカプセル解除する、ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードと、
前記ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノード内に配置された、前記移動局の前記ある既知ロケーションの情報をキャッシュするキャッシュ・メモリと、
を具備し、
前記キャッシュ・メモリにキャッシュされた前記移動局に対する前記ある既知ロケーションの情報は、該ある既知ロケーションの情報に基づいてルーティングしたデータパケットに対してルーティング・エラーを受信した場合に、移動無線ネットワーク内で動作している複数の移動局のロケーション情報を格納するホーム・ロケーション・レジスタから得られる前記移動局に対するロケーション情報に基づいて更新されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノード内に配置された、前記ビジティング・パケット・スイッチ・ノードから受信された前記通信パケットを処理するゲートウェイＰＳＮプロセッサをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ゲートウェイＰＳＮプロセッサが、前記通信パケットをカプセル解除して前記移動局に対する前記ある既知ロケーションの情報にアクセスし、該ある既知ロケーションの情報を前記キャッシュにキャッシュすることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ビジティング・パケット・スイッチ・ノード内に配置された、前記ある既知ロケーションの情報と前記パケット・データ通信のデータパケットとをカプセル化して前記通信パケットを形成するビジティングＰＳＮプロセッサをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記ビジティング・スイッチ・ノードと通信するビジタ・ロケーション・レジスタをさらに具備し、
該ビジタ・ロケーション・レジスタが、前記移動局の前記ある既知ロケーションの情報を格納することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
移動局ロケーション情報をキャッシュする方法であって、
送信側移動局によって発せられたパケット・データ通信をビジティング・パケット・スイッチ・ノードで受信するステップと、
前記送信側移動局のある既知ロケーションを判定するステップと、
前記ビジティング・パケット・スイッチ・ノードによって、前記ある既知ロケーションの情報と前記パケット・データ通信のデータパケットとをカプセル化して通信パケットを形成するステップと、
前記通信パケットをゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードに送信するステップと、
前記ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードで前記通信パケットを処理して前記ある既知ロケーションの情報をカプセル解除するステップと、
前記ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードにおいて前記送信側移動局に対する前記ある既知ロケーションの情報をキャッシュ・メモリにキャッシュするステップと、
を含み、
前記キャッシュ・メモリにキャッシュされた前記送信側移動局に対する前記ある既知ロケーションの情報は、該ある既知ロケーションの情報に基づいてルーティングしたデータパケットに対してルーティング・エラーを受信した場合に、移動無線ネットワーク内で動作している複数の移動局のロケーション情報を格納するホーム・ロケーション・レジスタから得られる前記送信側移動局に対するロケーション情報に基づいて更新されることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記判定するステップが、前記送信側移動局にサービスする基地局から前記送信側移動局に対する前記ある既知ロケーションを受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記判定するステップが、ビジタ・ロケーション・レジスタにアクセスして前記送信側移動局に対する前記ある既知ロケーションを検索するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
発明の技術分野
本発明は、一般的には、移動無線ネットワークにおける移動局ロケーション情報を記憶する方法および装置に関し、詳細には、限定のためではないが、ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードにおける送信移動局のロケーション情報をキャッシュする方法および装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
移動無線ネットワークでは、１つの地理的サービス・エリアは複数のセルに分割されている。通信サービスは、複数の基地局によって、これらセル間を移動する移動局に対して提供されている。基地局は、複数の移動サービス・スイッチング・センタ（ＭＳＣ）に互いにグループ化され、これらは、個々の基地局と移動無線ネットワークとの間の通信を行う。この移動無線ネットワークの外の他のネットワークとの通信は、ゲートウェイ移動サービス・スイッチング・センタ（ＧＭＳＣ）を介して行っている。パケット・データ・サービスを提供するある移動無線ネットワークでは、この移動サービス・スイッチング・センタはビジティング・パケット・スイッチ・ノード（ビジティングＰＳＮ）と呼ばれ、また、ゲートウェイ移動サービス・スイッチング・センタはゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノード（ゲートウェイＰＳＮ）と呼ばれている。
【０００３】
移動無線ネットワークの１つの移動局がボイス・コールを受けたとき、これがこの移動無線ネットワークの外の者からであろうとこの移動無線ネットワークの加入者からであろうと、このコールはＧＭＳＣにルーティングされる。このＧＭＳＣは、ホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）に含まれたそのコールされた者に対するロケーション情報を“ルックアップ”して、その移動局の現在のロケーション情報を判定する。ＨＬＲは、その移動局の現在のロケーション情報を格納している。このロケーション情報は、この移動局がビジティングＰＳＮでの登録を実行する度に、ビジティングＰＳＮによって更新される。この情報を使用して、ＧＭＳＣはそのコールを適当なサービスＭＳＣにルーティングし、このＭＳＣは、この移動局に現在サービスを行っている基地局にそのコールをさらにルーティングし、これにより、この移動局をコールしている者とコールされているこの移動局との間のコールを確立する。
【０００４】
パケット・データ・サービスは、増大する割合で、移動無線ネットワークに導入されている。パケット・データ・サービスは、移動無線ネットワークの移動局に接続されたデジタル端末機器とこの移動無線ネットワークの内部または外部の他のデジタル端末機器との間に効率的な接続を提供する。パケット・データ・サービスを使用して、データは離散データ・パケットとして伝送される。データ・パケットが移動局に接続されたデジタル端末機器から送信されるとき、このデジタル端末機器によって送出される各パケットは、宛先デジタル端末機器のアドレスを含む。同様に、ゲートウェイＰＳＮが移動局に接続されたデジタル端末機器に対する入来データ・パケットを受けるとき、この移動局の論理アドレスが各受信データ・パケットに含まれている。
【０００５】
ボイス・コールを確立することは、ＧＭＳＣがＨＬＲに一度アクセスしてコール中の移動局のロケーションを判定することを必要とするが、パケット・データ・サービスを提供する移動無線ネットワークでは、ゲートウェイＰＳＮがＨＬＲに対して行うアクセスの数は非常に増える。ゲートウェイＰＳＮがそのデータ・パケットを移動局にルーティングするために、ゲートウェイＰＳＮはＨＬＲにアクセスしてその移動局の物理ロケーションを判定する。移動局に送られる各データ・パケットは自律的に送られるため、ゲートウェイＰＳＮはＨＬＲにアクセスして各データ・パケットに対してロケーション情報を判定しなければならず、これは、ボイス・コールと比べて、ゲートウェイＰＳＮとＨＬＲとの間の通信を大幅に増加させる。
【０００６】
ゲートウェイＰＳＮがＨＬＲに対して行うアクセス数を減少させるために、ＨＬＲ内に含まれるロケーション情報をゲートウェイＰＳＮ内に位置するキャッシュにキャッシュすることが提案されている。このアプローチは、ゲートウェイＰＳＮがＨＬＲに対して行うアクセス数を減少させるが、ある種の欠点を有している。この提案されたキャッシュは、十分に大きくして、移動無線ネットワーク内で動作するすべての移動局のロケーションを保持するようにする必要がある。さもなければ、このキャッシュに含まれていないある移動局に対する最初のパケットがゲートウェイＰＳＮによって受信されたとき、ゲートウェイＰＳＮはＨＬＲにアクセスしてその移動局に対するロケーション情報を検索しなければならない。また、ある移動局が基地局と基地局との間を移動するときは常に、そのロケーション情報はＨＬＲで更新され、これにより、そのキャッシュを更新することを要求する。このように、このキャッシュを維持することは、ゲートウェイＰＳＮにとってオーバーヘッドとなるものである。
【０００７】
したがって、ゲートウェイＰＳＮがＨＬＲに対してする必要があるアクセス数を減少するゲートウェイＰＳＮにおける移動局ロケーション情報をキャッシュする方法および装置を工夫することに利益がある。また、このような方法および装置が移動無線ネットワーク内で動作しているすべての移動局のロケーションを記憶せずにむしろ必要とされそうな移動局ロケーション情報を予測するならば、さらに利益がある。
【０００８】
（発明の摘要）
本発明は、移動局ロケーション情報をキャッシュする方法および装置を構成し、これは、移動無線ネットワーク内の複数のビジティング・パケット・スイッチ・ノードと少なくとも１つの通信ネットワークとの間でデータ・パケットを送受信するゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードと、ゲートウェイ・パケット・スイッチ内に配置された、送信側移動局からデータ・パケットとともに受信されるロケーション情報をキャッシュするキャッシュ・メモリとを具備する。
【０００９】
送信側移動局のロケーションに関する情報を含む通信パケットは、ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードによって受信される。このロケーション情報は、その受信された通信パケットから抽出され、キャッシュに格納される。
【００１０】
ある移動局にアドレスされたデータ・パケットがゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノードによって受信されたとき、その移動局に関するロケーション情報がキャッシュ内に格納されているかどうかについての判定がなされる。このロケーション情報がキャッシュ内に格納されているときには、このロケーション情報がキャッシュから検索され、データ・パケットがその移動局にルーティングされる。そうでないときには、ロケーション情報はホーム・ロケーション・レジスタから検索され、データ・パケットがその移動局にルーティングされる。
【００１１】
本発明のより完全な理解のために、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
図１を参照すると、移動無線ネットワークにおける移動局ロケーション情報をキャッシュする装置の機能ブロック図が示されている。全体を１００で示された移動無線ネットワークは複数の移動局１１０を含み、移動局１１０は、複数の基地局１２０とエア・インターフェース１２５を介して通信する第１の移動局１１０Ａおよび第２の移動局１１０Ｂを含む。図１では、第１の移動局１１０Ａは第１の基地局１２０Ａと第１のエア・インターフェース１２５Ａを介して通信し、また、第２移動局１１０Ｂは第２の基地局１２０Ｂと第２のエア・インターフェース１２５Ｂを介して通信する。
【００１３】
複数の基地局１２０は、移動無線ネットワーク１００と複数のビジティング・パケット・スイッチ・ノード（ビジティングＰＳＮ）を介してインターフェースする基地局のグループに選択的に分割される。図１では、第１の基地局１２０Ａは移動無線ネットワーク１００と第１のビジティングＰＳＮ１３０Ａを介してインターフェースし、また、第２の基地局１２０Ｂは移動無線ネットワーク１００と第２のビジティングＰＳＮ１３０Ｂを介してインターフェースする。
【００１４】
各ビジティングＰＳＮ１３０は、関連ビジタ・ロケーション・レジスタ（ＶＬＲ）１４０へのアクセスを有するビジティングＰＳＮプロセッサ１４５を含む。ビジタ・ロケーション・レジスタ１４０は、特定のビジティングＰＳＮ１３０に関連した基地局１２０によってサービスされる移動無線ネットワークのその部分内で動作している移動局１１０のロケーションに関係する情報を記憶する。例えば、図１では、第１のビジティングＰＳＮ１３０Ａは、第１のビジタ・ロケーション・レジスタ１４０Ａにアクセスして、第１のビジティングＰＳＮ１３０Ａに接続された（基地局１２０Ａを含む）基地局１２０によってサービスされる（移動局１１０Ａを含む）移動局１１０のロケーションを判定するビジティングＰＳＮプロセッサ１４５Ａを含む。同様に、第２のビジティングＰＳＮ１３０Ｂは、第２のビジタ・ロケーション・レジスタ１４０Ｂにアクセスして、第２のビジティングＰＳＮ１３０Ｂに接続された（基地局１２０Ｂを含む）基地局１２０によってサービスされる（移動局１１０Ｂを含む）移動局１１０のロケーションを判定するビジティングＰＳＮプロセッサ１４５Ｂを含む。
【００１５】
各ビジティングＰＳＮ１３０は、他のビジティングＰＳＮ１３０および外部通信ネットワーク１７５と通信するために、ゲートウェイ・パケット・スイッチ・ノード（ゲートウェイＰＳＮ）１５０と通信する。ゲートウェイＰＳＮ１５０は、移動無線ネットワーク１００内で現在動作している移動局１１０のロケーションを含むホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＬＲ）１６０にアクセスする。ゲートウェイＰＳＮ１５０は、移動無線ネットワーク１００を介してデータ・パケットを送信した移動局１２０のロケーションに関係するロケーション情報をキャッシュするキャッシュ１６５と、入来データ・パケットを格納するメモリ１６３とを含む。
【００１６】
移動局１１０に接続されたデジタル端末機器１８０（例えば、第１の移動局１１０Ａに接続されたデジタル端末機器１８０Ａ）がデータ・パケット１９５Ａを移動無線ネットワーク１００を介して送ると、データ・パケット１９５Ａは、エア・インターフェース１２５Ａを介して基地局１２０Ａに通信されたのち、ビジティングＰＳＮ１３０Ａに送られる。本発明の第１の実施の形態では、基地局１２０Ａは、移動局１１０Ａのロケーションに関係するロケーション情報１９７Ａをデータ・パケット１９５Ａとともに送る。
【００１７】
本発明の第２の実施の形態では、ビジティングＰＳＮ１３０Ａは、ビジタ・ロケーション・レジスタ１４０Ａにアクセスして、ビジタ・ロケーション・レジスタ１４０Ａに格納された移動局１１０Ａのロケーションに関するロケーション情報１９７Ａを検索する。本発明の第３の実施の形態では、ロケーション情報１９７Ａは、移動局１１０Ａをサービスしている基地局１２０Ａに関連したビジティングＰＳＮ１３０Ａの識別を含む。いずれにしても、ビジティングＰＳＮプロセッサ１４５Ａはデータ・パケット１９５Ａをロケーション情報１９７Ａとともにカプセル化して通信パケット１９０Ａを形成し、ビジティングＰＳＮ１３０Ａが通信パケット１９０ＡをゲートウェイＰＳＮ１５０に送る。
【００１８】
通信パケット１９０Ａを受信すると、ゲートウェイＰＳＮ１５０内に位置するゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０は、通信パケット１９０Ａをカプセル解除してロケーション情報１９７Ａにアクセスする。ロケーション情報１９７Ａがキャッシュ１６５に既に存在しない場合や、キャッシュに格納されたロケーション情報が新たに受信されたロケーション情報１９７Ａと異なっている場合には、ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０はロケーション情報１９７Ａをキャッシュ１６５に格納し、また、ゲートウェイＰＳＮ１５０は、外部通信ネットワーク１７５または移動無線ネットワーク１００に接続されたデジタル端末機器（例えば、移動局１１０Ｂに接続されたデジタル端末機器１８０Ｂ）に適当な通信プロトコルを使ってそのデータ・パケットを送信する。
【００１９】
次に、図２を参照すると、図１に記述した実施の形態と一致する、移動無線ネットワークにおける移動局ロケーション情報をキャッシュする方法のフロー図が示されている。デジタル端末機器１８０Ａがデータ・パケット１９５Ａを宛先デジタル端末機器に送るとき、第１の移動局１１０Ａはデータ・パケット送信を開始する（ステップ２００）。宛先デジタル端末機器は外部通信ネットワーク１７５に接続されていてもよいし、宛先デジタル端末機器は移動無線ネットワーク１００内で動作している移動局１１０に接続されてもよい（例えば、第２の移動局１１０Ｂに接続されたデジタル端末機器１８０Ｂ）。
【００２０】
図２のステップ２００におけるデータ・パケット送信の開始では、第１の移動局１１０Ａは、第１の基地局１２０Ａとの通信を確立し、データ・パケット１９５Ａを第１の基地局１２０Ａにエア・インターフェース１２５Ａを介して送信する。第１の基地局１２０Ａは、データ・パケット１９５ＡをビジティングＰＳＮ１３０Ａへルーティングする。データ・パケット１９５Ａを受信すると、ビジティングＰＳＮプロセッサ１４５Ａは第１の移動局１１０Ａのロケーションを判定する（ステップ２０５）。本発明の第１の実施の形態では、第１の基地局１２０Ａは、第１の移動局１１０Ａのロケーションに関係するロケーション情報１９７Ａをデータ・パケット１９５Ａとともに送る。本発明の第２の実施の形態では、ビジティングＰＳＮプロセッサ１４５Ａは、第１のビジタ・ロケーション・レジスタ１４０Ａにアクセスして第１の移動局１１０Ａのロケーションを判定する。本発明の第３の実施の形態では、ロケーション情報１９７Ａは、第１の移動局１１０Ａをサービスしている基地局１２０Ａに関連したビジティングＰＳＮ１３０Ａの識別を含む。
【００２１】
いずれにしても、ビジティングＰＳＮプロセッサ１４５Ａは、ロケーション情報１９７Ａをデータ・パケット１９５Ａとともにカプセル化して、第１の通信パケット１９０Ａを形成する（ステップ２１０）。第１のビジティング・パケット・スイッチ・ノード１３０Ａは通信パケット１９０ＡをゲートウェイＰＳＮ１５０に送信し（ステップ２２０）、ゲートウェイＰＳＮ１５０は通信パケット１９０Ａを受信する（ステップ２３０）。ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０は、通信パケット１９０Ａをカプセル解除し（ステップ２４０）、通信パケット１９０Ａ内に位置するロケーション情報１９７Ａにアクセスする（ステップ２５０）。ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０はロケーション情報１９７Ａをキャッシュ１６５にキャッシュする（ステップ２６０）。ゲートウェイＰＳＮ１５０は、適当な通信プロトコルを使って、通信ネットワーク１７５の１つまたは移動無線ネットワーク１００で戻って、第２の移動局１１０Ｂに接続された第２のデジタル端末機器１８０Ｂにデータ・パケット１９５Ａを送信する（ステップ２７０）。
【００２２】
次に、図３を参照すると、これには、図１に記述した実施の形態と一致する、キャッシュ１６５においてエントリをパージし更新する方法のフロー図が示されている。ゲートウェイＰＳＮ１５０は、移動無線ネットワーク１００内で動作している宛先移動局１１０に接続された宛先デジタル端末機器１８０（例えば、移動局１１０Ａに接続されたデジタル端末機器１８０Ａ）にアドレスされたデータ・パケットを受信し、ルーティング・エラーに遭遇した場合にはこのデータ・パケットをメモリ１６３に格納する（ステップ３０２）。または、ステップ３０２でデータ・パケットを格納する代わりに、このデータ・パケットをルーティング・エラー・メッセージに背負わせることができ、この場合には、更新されたロケーション情報とともに再送するか、そのデータ・パケットを単に失われたものとすることができる。このデータ・パケットは、外部通信ネットワーク１７５に接続されたデジタル端末機器か移動無線ネットワーク１００内で動作している移動局１１０に接続されたデジタル端末機器１８０（例えば、移動局１１０Ｂに接続されたデジタル端末機器１８０Ｂ）から発せられたものとすることができる。次に、キャッシュ１６５が移動局１１０Ａのロケーションに関する情報を含んでいるかどうかの判定が行われる（ステップ３１０）。キャッシュが移動局１１０Ａのロケーション情報を含んでいない場合には、ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０はホーム・ロケーション・レジスタ１６０にアクセスしてロケーション情報を検索し（ステップ３２０）、プロセッサ１７０はキャッシュを更新し（ステップ３２５）、ゲートウェイＰＳＮ１５０はこのデータ・パケットを移動局１１０Ａにルーティングし（ステップ３３０）、ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０はこのデータ・パケットをメモリ１６３から削除する（ステップ３３２）。
【００２３】
他方、キャッシュ１６５がそのロケーション情報を含んでいるとステップ３１０で判定した場合には、ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０はキャッシュ１６５からそのロケーション情報を検索し（ステップ３５０）、ゲートウェイＰＳＮ１５０はそのデータ・パケットを移動局１１０Ａにルーティングする（ステップ３５０）。次に、ゲートウェイＰＳＮ１５０がこのデータ・パケットのルーティングに応答してルーティング・エラーを受信したかどうかについての判定がなされる（ステップ３６０）。ルーティング・エラーを受信しない場合には、このデータ・パケットは削除される（ステップ３３２）。他方、ルーティング・エラーを受信した場合には、ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０は、移動局１１０Ａに関連したキャッシュ・エントリをパージし（ステップ３７０）、ホーム・ロケーション・レジスタ１６０にアクセスして移動局１１０Ａのロケーションを検索する（ステップ３８０）。ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０は移動局１１０Ａに対するこの新たなロケーション情報でキャッシュ１６５を更新し（ステップ３９０）、ゲートウェイＰＳＮはこのデータ・パケットを移動局１１０Ａにルーティングし（ステップ４００）、ゲートウェイＰＳＮプロセッサ１７０はこのデータ・パケットをメモリ１６３から削除する（ステップ４０２）。
【００２４】
本発明は、移動無線ネットワーク上のパケット・データ・サービスを使用する通信に特に関しているが、（これに限定されないが）移動無線ネットワーク上でのボイス通信を含む他のタイプの通信にも等しく適用可能である。また、以上の図および関連する図で示した説明および例は１つの可能なプロトコルおよびネットワーク・アーキテクチャに従った実現例を記述しているが、本発明は他の通信プロトコルおよびアーキテクチャにも適用可能であることが理解されるべきである。
【００２５】
以上、本発明の方法および装置の好ましい実施の形態について添付図面に図示しかつ以上の詳細な説明において記述したが、本発明は、開示したこの実施の形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に記載し定めた本発明の要旨から逸脱せずに多くの再構成、変更、代替が可能であることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  移動無線ネットワークにおける移動局ロケーション情報をキャッシュする装置の機能ブロック図である。
【図２】  図１に示した実施の形態と一致する、移動無線ネットワークにおける移動局ロケーション情報をキャッシュする方法のフロー図である。
【図３】  図１で記述した実施の形態と一致するキャッシュにおいてエントリをパージし更新する方法のフロー図である。
【図１】
0004331399.tif 000002
【図２】
0004331399.tif 000003
【図３】
0004331399.tif 000004