移動体通信システムでの自動ＩＰトラフィック最適化
移動体通信環境におけるきめ細かいサービス品質の実施のためのシステムおよび方法は、Ａｕｔｏ−ＩＰ Ｐｏｌｉｃｙ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ（２２０）を使用して、様々なネットワーク状態に対応してどのトラフィック最適化アクションを取るべきかを決定する。Ａｕｔｏ−ＩＰ ＰＤＰ（２２０）は、入力としてＧｂインターフェイスプローブ（２３０）からの情報を使用して、ＩＰデータフローのユーザの識別を決定する。情報はネットワーク輻輳に関する無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）ネットワーク管理システム（２４０）からのものである。セルのトラフィック情報は、リアルタイムのトラフィック情報をｎ次元のトラフィックモデルにマッピングするトラフィック分析および処理エンジン、Ａｕｔｏ−ＩＰ ＰＤＰ（２２０）に渡される。自動ポリシー決定案内アルゴリズムは、ｎ次元トラフィックモデル上で実行され、人間の介入無しにトラフィックおよびセルの輻輳状態に基づいてポリシーを選択する。さらに、新しいポリシーが既存のポリシーと一致することを確認するために整合性のチェックが行われる。ポリシー決定の結果は、トラフィック問題がＲＡＮで起こる場所とは異なるネットワークＧｉ（１５１）のある点でネットワークに作用するＡｕｔｏ−ＩＰ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ（２１０）に転送される。Ａｕｔｏ−ＩＰ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ（２１０）は、トラフィックシェーピング、ＴＣＰウィンドウクランプまたは他のトラフィック最適化手順をセルごとに実行することによってＡｕｔｏ ＩＰ−ＰＤＰ（２２０）の決定を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークにおけるデータサービスの提供に関する。より詳細には、本発明は、音声サービスやデータサービスを送信するのに現在の無線ネットワークを効率的に使用できるようにするための、ネットワーク構成の動的管理およびネットワークトラフィックの自動最適化のための方法およびシステムに関する。無線アクセスネットワーク向けのトラフィックに、トラフィックシェーピングなどの様々な最適化技術を選択的に適用することによって、そのセルにおける全体的な負荷を低減し、次いでネットワーク性能を向上させることを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
第２世代（２Ｇ）モバイルネットワークなどの通信システムにおいて、通信容量の制約は、ユーザ当たりの平均収益の目減りをもたらし、それが、携帯電話会社（ｍｏｂｉｌｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ）に、それらのネットワークおよびサービスの第３世代（３Ｇ）ネットワークへのアップグレードを検討させる働きかけとなっている。しかし、インターネットバブルがはじけたことに加えて、データサービスに対する顧客の反応が比較的鈍いことが、より慎重な設備投資、およびそれに続く３Ｇの配置の延期の一因となっている。ほとんど大部分の携帯電話会社は、現在、データサービスを提供するのに、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、ＧＳＭ展開用機能強化データ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＥＤＧＥ）、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）無線伝送技術（１ｘＲＴＴ）など、中間の２．５世代ネットワーク技術の使用にまだ依然として依存している。
【０００３】
３Ｇネットワークの構築の遅れと、無線送信機をより多く導入することへの嫌気は、限られた無線リソースをより効率的に使用する方法を見つけることが望ましいという状態にしている。同時に、移動電話（モバイル）需要者は、より多くのサービスおよびより高いサービス品質を要望している。携帯電話会社は、失敗した無線アクセスプロトコル（「ＷＡＰ」）に関連付けられているような負のユーザの使用体験（ユーザエクスペリエンス）を作り出すのも慎重に避けなければならない。これらのすべての努力目標は、２．５Ｇネットワークを最適化するための斬新な解決策の機会につながり得る。
【０００４】
無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）のリソース（資源）の不足は、無線ネットワークのデータサービスの品質に重大な影響を与え、その受け取りに悪影響を与える可能性がある。無線２．５Ｇデータネットワークは、基本的に、オーバーレイ（重層）無線ネットワークである。無線リソースの共有は、音声およびデータの両方に同じ無線機器を使用することができながら、大規模な設備投資無しに無線データサービスの導入を可能にするので望ましい。しかし、「良好な」音声品質を満たすために、平均して、移動体通信用グローバル方式（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：ＧＳＭ）モバイルシステムにおける時分割多元接続（ＴＤＭＡ）タイムスロットの半分が音声によって使用されていることがわかる。ＧＳＭシステムでは、音声は、通常データを先取りし、したがって、データを運ぶのに使用できるＴＭＤＡスロットは半分未満である。この状況は、ピークの音声利用時間中、より悪くなる。
【０００５】
モバイル環境において、最大の性能障害（パフォーマンス・ボトルネック）は、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）で起こる。ＲＡＮをアップグレードし、無線容量を増やすための大規模な設備投資を行うことを引き延ばすと、ＲＡＮで輻輳（回線混雑）が起こることは避けられない。輻輳が起こったときには、一部の顧客のトラフィックに、他顧客のトラフィックと比べて異なる扱いを与えることが望ましい。差別化サービス（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ：差別的サービスとも称されている）とは、より多くのネットワークリソースをプレミアム（割増価格）の（または優先の）顧客のセッションに提供したり、または劣化が避けられないときには、特定のトラフィックに対してより高い優先順位を与えたりすることを意味している。差別化サービスの提供には、サービス品質（ＱｏＳ）スキーム（仕組み）が必要である。しかし、２．５Ｇ無線ネットワークでは、無線ネットワークにおける明確なＱｏＳ制御は存在しない。３Ｇ／ＵＭＴＳネットワークでは、ＱｏＳは部分的に取り組まれているが、大規模な３Ｇの配備は、数年間期待できない。
【０００６】
法人顧客など一部の顧客は投資に対する大きい回収（収益）を非法人顧客よりも生み出すことが期待されているため、ほとんどのサービスプロバイダは、それら一部の顧客について差別化サービスを提供する気になっている。差別化サービスの提供は、有線の相手よりも無線環境においてより手腕を問われるものである。無線リソースの不足に加えて、モバイルの顧客の位置を突き止め、セッションおよびそのネットワークリソースを追跡することが根本的な課題である。この情報が無ければ、特別なプレミアム顧客の組に対して、差別化してネットワークリソースを制御し、割り振ることは非常に難しい。
【０００７】
３Ｇ ＵＭＴＳ（第３世代ユニバーサル移動体通信システム）は、エンドツーエンド（ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ）のサービス品質（ＱｏＳ）をサポートするアーキテクチャ案である。これは、インターネットプロトコル（ＩＰ）ＱｏＳと、ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ：ＧＧＳＮ）およびポリシー制御機能（Ｐｏｌｉｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＣＦ）と呼ばれる新しい機能との間で定義されるＱｏＳポリシーインターフェイス（Ｇ０）とに基づいている。ＰＣＦは、ＩＭＳ（ＩＰベースのマルチメディアサービスプラットフォーム）アーキテクチャの一部である、Ｐ−ＣＳＣＦ（Ｐｏｌｉｃｙ−Ｃａｌｌ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ポリシー−呼び出し状態制御機能）と呼ばれるモジュールの一部である。
【０００８】
ＵＭＴＳのＱｏＳサポートは、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（差別化サービス）、Ｉｎｔｓｅｒｖ（統合サービス）、リソース予約プロトコル（ＲＳＶＰ）、およびインターネット技術作業部会（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ：ＩＥＴＦ）からの共通公開ポリシーサービス（Ｃｏｍｍｏｎ Ｏｐｅｎ Ｐｏｌｉｃｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ：ＣＯＰＳ）プロトコルによるＱｏＳポリシー管理を含むＩＰ ＱｏＳ機構に基づいている。現在のＵＭＴＳシステム（ユニバーサル移動体通信システム）では、より高レベルのＱｏＳ要求が、ＰＣＦモジュールでのポリシー（指針、方針）内にマッピングされる。ポリシーは、ＰＣＦと、ＧＧＳＮおよびモバイル端末に配置されているＩＰ ＢＳ（ベアラサービス）マネージャとの間に伝えられる。ＩＰ ＢＳ ＱｏＳ要件は、そのポリシー決定ポイント（ＰＤＰ）コンテキストレベルでＵＭＴＳ ＱｏＳ要件にさらにマッピングされる。ＱｏＳポリシーのサポートは、ＰＤＰコンテクスト（ＰＤＰＣｏｎｔｅｘｔ）セットアップを介する。ＰＤＰコンテクストセットアップ中、ＧＧＳＮは、ＰＣＦモジュールから許可を求める。許可後、ＰＣＦは、ポリシーが施行されるＧＧＳＮに決定を返送する。次いでＧＧＳＮは、ＳＧＳＮに戻される「ＰＤＰを作成」応答を生成し、次いでＳＧＳＮは、「ＰＤＰを稼働」メッセージを移動局に送信して、ＰＤＰセットアップを完了する。また、初期セットアップ後、ＱｏＳポリシーを変更することも可能である。これは、ＭＳまたはＰＣＦによって開始することができる。
【０００９】
３Ｇ ＵＭＴＳでのＱｏＳ制御は、ＩＭＳアーキテクチャによって駆動される。ＵＭＴＳは、多くのＱｏＳ機能をネットワークに追加している。これは主に、ＩＰ ＱｏＳおよびＱｏＳポリシー決定ポイント（ＰＤＰ）に依存している。これは、アドミッション制御機能（Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を、ＳＧＳＮ（リリース９９）の外に移動させ、現在ではＰＣＦ（リリース５）に置いている。このことは、２．５ＧシステムではＯＳＳにアクセスできなかったアドミッション制御に関して非常に柔軟かつ強力なアーキテクチャを提供する。
【００１０】
ＵＭＴＳのＱｏＳ機能を提供することは、進化の過程であると思われている。しかし、こうした機能の初期の形態は、本格的なＧ０インターフェイスを要せず、簡単なＧＧＳＮおよびポリシー決定ポイントアーキテクチャで実施することができる。したがって、最終的なＵＭＴＳのＱｏＳ機能に向かって進化するに伴って、近い将来（１〜２年）多くのＱｏＳ機能を提供できるようになる戦略から移行できることが重要である。
【００１１】
取り組むべき現在の課題は、無線リソースの不足およびサービスの差別化の問題である。２．５Ｇ無線ネットワークでは、無線ネットワークにおける明確なＱｏＳ制御は存在しない。３Ｇ／ＵＭＴＳネットワークはもっと多くのＱｏＳ機能を提供するが、少なくとも３年間は大規模な３Ｇの配置は見込まれない。しかし、３ＧにおいてさえＲＡＮのＱｏＳが依然として存在していないため、現在の３ＧＰＰ ＵＭＴＳリリース５でさえ、サービスに必要とする品質に十分に取り組んでいない。
【００１２】
一般に、無線リソースの不足を扱う有効な方法の１つは、ソースコンテンツのデジタル圧縮によること、またはソフトウェアアクセラレータ（圧縮の別の用語）を使用することによると結論付けられている。このことは特に、ほとんどのデータアプリケーションの場合、ＲＡＮの輻輳がほとんどはダウンリンク（サーバからＭＳへの方向）で起こると予想されるので、有用である。圧縮の別の理由は、あらゆるサイズのモバイル端末が揃っており、その多くはフル解像度の表示を必要としないことである。これは、かなりの柔軟性、および多くのモバイル端末のデータ転送速度要件を大幅に低減する機会を提供する。しかし、圧縮だけでは、顧客が望む様々なサービスを提供するのに必要な帯域幅を十分に節約できない。
【００１３】
モバイルネットワークにおけるＱｏＳ問題に関して、過去には、差別化サービス（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）、ＲＳＶＰを介した統合サービス（ＩｎｔＳｅｒｖ）、マルチプロトコルラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）、およびフレームリレー（ＦＲ）や非同期転送モード（ＡＴＭ）などの仮想回路技術を含めて、多くのＱｏＳ制御機構が提案されている。これらの技術のそれぞれにはそれ自体の長所および短所があり、携帯電話会社は、最も普及していると考えられ、かつ顧客セッションサービス要件をＱｏＳの下層ネットワーク実装に関連付けるための焦点である基本的なプロトコルとしてＩＰに集中している。ＩＰで使用可能な２つのＱｏＳ機構の間では、ＤｉｆｆＳｅｒｖは、ＩｎｔＳｅｒｖよりも望ましい機能となるべく登場した。Ｉｎｔｓｅｒｖモデルは、ルータでのすべてのＩＰフローまたはセッションの状態情報を必要とし、これによって拡張可能性の問題がもたらされ、この拡張可能性の問題がその実装を非現実的なものにさせる。一方ＤｉｆｆＳｅｒｖは、各ルータに１組の小さいＱｏＳクラスを処理するよう求めるだけであり、したがって、フロー当たりのＩｎｔｓｅｒｖと通常の「ベストエフォート」サービスとの間のうまい歩み寄りであると考えられる。
【００１４】
ＩＰ ＤｉｆｆＳｅｒｖは、ＩＰネットワークにおいてサービス品質を提供する共通機構である。ＤｉｆｆＳｅｒｖは、各ＩＰルータに１組の小さいＱｏＳクラスを処理するよう求め、これらのクラスに基づいてトラフィックに優先順位を付ける。ＤｉｆｆＳｅｒｖサービスクラスは、ＩＰパケット内のいくつかのヘッダーフィールド、つまりＩＰソースアドレスおよび宛先アドレス、ＩＰプロトコルフィールド、ＩＰポート番号、およびＤｉｆｆＳｅｒｖコードポイント（ＤＳＣＰ）、またはＩＰ先行（サービスのタイプ、ＴＯＳ）ビットに基づいている。ＤｉｆｆＳｅｒｖは、トラフィックシェーピング／レート制限、ポリシーベースのルーティング、およびパケットドロップポリシーを使用してＱｏＳ制御を提供することができる。ＤｉｆｆＳｅｒｖの意志決定およびポリシーの施行は、ルータに対する局所情報（information local）に基づいて各ルータ（パケットがトラバースする各ホップ）で行われる。２．５Ｇネットワーク（ＧＰＲＳなど）の場合、モバイルホスト向けのパケットの最後のホップ（飛び移り）は、無線コアネットワークとＩＰネットワークとの間のゲートウェイである（ＧＰＲＳの場合ＧＧＳＮ）。しかし、輻輳は、ＩＰゲートウェイに直接には隣接していない無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）で起こる可能性が最も高い。したがって、ゲートウェイは、輻輳を観察せずに、ＤｉｆｆＳｅｒｖを使用して輻輳の課題に取り組むことができない。
【００１５】
インターネットＤｉｆｆＳｅｒｖアーキテクチャは、ＱｏＳを制御する強力な機構を提供する。しかし、それがモバイルネットワークに成功裡に使用できるようになる前に熟慮を要するいくつかの問題がある。ＤｉｆｆＳｅｒｖアーキテクチャは、鍵となるＱｏＳポリシーエンフォーサ（ＱｏＳ ｐｏｌｉｃｙ Ｅｎｆｏｒｃｅｒ）として、ルータまたは帯域幅仲介機（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｂｒｏｋｅｒ）など、ローカル装置の周りに的を絞る。しかし、多くのシナリオでは、ＲＡＮでの輻輳などの、トリガイベントは、実行ポイントから離れている。ＱｏＳポリシーの決定は、原因（輻輳点）と解決策（ＰＥＰ）との間の関係をしっかりと考慮して行うことが重要である。ＱｏＳポリシーおよび施行の「原因および効果」は検証が難しく、また、約束したものが得られていることをプロバイダ(インターネット接続業者）に納得させるために別々のＯＳＳ構造が必要である。ＩＰ ＱｏＳ、顧客、およびサービスレベルＳＬＡの間の連係は定義されておらず、マッピングはその場限りであり複雑である。このことは、携帯電話会社が、正しいＱｏＳポリシーが何であるか、およびエンドツーエンドのＱｏＳの目的が満たされるように、複数のＱｏＳポリシー実行ポイントの間でポリシーがどのように調整されるべきかを「分かる」ことを必要としている。
【００１６】
【非特許文献１】Telcordia SR-3389「ISCP Generic Data Interface Specification for TCP/IP」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、ＤｉｆｆＳｅｒｖおよびＩｎｔｓｅｒｖの不足分を打開するＱｏＳポリシー施行およびトラフィック最適化システムを備えることが望ましいであろう。
【００１８】
さらに、ＲＡＮリソースの最適な使用を可能にするシステムおよび方法を備えることが望ましいであろう。
【００１９】
さらに、Ｉｎｔｓｅｒｖなどのようなセッションごとのシステムによってオーバーヘッド問題が生み出されること無く、モバイルネットワークにおいてきめ細かいＱｏＳを提供し、それによって、ユーザごとにサービス品質を提出することができる方法およびシステムを備えることも望ましいであろう。
【００２０】
さらに、様々なユーザの要求を満たすようにポリシーベースのＱｏＳを実施することができる方法およびシステムを備えることが望ましいであろう。
【００２１】
また、ＲＡＮの輻輳点から離れたネットワークのある点におけるトラフィックの制御、シェーピング（ｓｈａｐｉｎｇ）、および最適化を可能にする方法およびシステムを備えることが望ましい。
【００２２】
最後に、広範囲におよぶ異なる様々なアクセスネットワークをサポートすることができる方法およびシステムを備えることが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、ＲＡＮにおいて使用可能な帯域幅の使用を最大にするために、無線ネットワークにおけるトラフィックフロー（トラフィックの流れ）の自動最適化の方法およびシステムを提供する。本発明の方法およびシステムは、モバイルネットワークとインターネット間のインターフェイス上のある点における移動局向けのリソースの最適化に基づいて、ＲＡＮの輻輳およびサービスの差別化問題に対する解決策を提供することによって、これらの課題を処理する。ＲＡＮ内の各セルのトラフィックプロファイルおよび輻輳状態は、連続的に監視される。これは、Ｇｂインターフェイスでのプローブ（Ｇｂプローブ）、並びにネットワークの１つまたは複数の点におけるディープパケット処理（ｄｅｅｐ ｐａｃｋｅｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）および相関関係（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を介して達成される。セルのトラフィック情報は、リアルタイムのトラフィック情報をｎ次元のトラフィックモデルにマッピングするトラフィック分析および処理エンジン、自動−ＩＰ ＰＤＰに渡される。自動ポリシー決定案内アルゴリズム（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｐｏｌｉｃｙ ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｇｕｉｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）は、ｎ次元トラフィックモデル上で自動−ＩＰ ＰＤＰで実行され、ポリシーは、人の介入無しにトラフィックおよびセルの輻輳状態に基づいて選択される。
【００２４】
ポリシー決定結果は、トラフィック問題（ＲＡＮ）が起こる場所とは異なるネットワークのある点（Ｇｉ）にある自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ（最適化装置）によって作用される。これは、拡張性、機構を制御するＱｏＳの可用性、および下位互換性を含むいくつかの理由のために重要である。
【００２５】
本発明は、セルごとにＱｏＳ最適化を行う。この考えは、ＱｏＳをグローバル（全体的）にクラスごとに適用するＩＰ ＤｉｆｆＳｅｒｖ、あるいはフローまたはセッションごとに定義される統合サービス（ＩｎｔＳｅｒｖ）とは異なる。このアルゴリズムは、そのセル内のトラフィックに基づいて各セルに向けられるすべてのＩＰフローの最適化を可能にする。したがって、ＤｉｆｆＳｅｒｖまたはＩｎｔＳｅｒｖの機構では入手できない、きめの細かな最適化を可能にする。
【００２６】
ポリシーの設計および操作は、専門家の分析に相当するもの無しに、ポリシーの整合性をチェックする自動ポリシーチェックアルゴリズムを導入することによって大幅に簡略化される。この自動チェックは、ポリシー機能競合の難しい問題も回避する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、一般的なＧＰＲＳ／ＵＭＴＳモバイルネットワークを示している。移動局１１０は、無線基地局（ＢＴＳ）１２０との間の信号の送受信によってネットワークと通信する。各ＢＴＳ１２０は、１つまたは複数のＢＴＳ装置を制御する基地局コントローラ（ＢＳＣ）１２５と通信する。複数のＢＴＳ装置およびＢＳＣ装置は、全体でしばしば基地局システム（ＢＳＳ）１３０と呼ばれる。さらに、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１３５は、ＢＳＳ、およびＭＳ装置１１０間で空中を通って送信される信号を含む。
【００２８】
ＢＳＣ１２５は、ＢＳＳ仮想回路（ＢＳＳＶＣ）１３１を介して、移動局１１０の移動およびデータセッションの管理を行うＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）１４０と通信する。ＳＧＳＮ１４０は、ＧＰＲＳコアネットワーク１４５を介してＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）１５０と通信する。ＧＧＳＮ１５０は、ＧＰＲＳコアネットワーク１４５と、インターネット１５５などの外部パケットデータネットワークとの間のゲートウェイとして働く。ＧＧＳＮ１５０は、インターネット１５５を介して複数のサーバ１６０と通信する。サーバ１６０は、移動局１１０のユーザが望むＷｅｂページまたは他の情報を格納する。
【００２９】
ネットワークにおける輻輳のほとんどは、セルラー式システムで使用可能な帯域幅が限られていることにより、ＲＡＮ１３５と移動局１１０間のインターフェイスで起こる。ダウンリンク方向で、ＢＳＳ１３０は、ＢＳＳ仮想回路（ＢＳＳＶＣ）１３１ごとにバッファを維持する。バッファがいっぱいのときには、パケットはドロップされる。ＢＳＳ１３０で実行される優先キューはない。アップリンク方向にはバッファがない。というのは、アップリンク方向には多くのトラフィックが予想されないからである。パケットがドロップされるとき、ＳＧＳＮがＢＳＳへのパケットの送信を減速するように、メッセージが、フロー制御のためにＢＳＳ１３０からＳＧＳＮ１４０に送信される。概して、優先度またはＱｏＳの差別化は、ＲＡＮでの輻輳を扱うために、ＢＳＳまたはＳＧＳＮでは実施されない。さらに、ＧＧＳＮ１５０はＲＡＮ輻輳を経験しない。そのため、（ＤｉｆｆＳｅｒｖのように）ＧＧＳＮに局地情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｌｏｃａｌ）に基づいてＧＧＳＮでＱｏＳポリシーを適用することでは、ＲＡＮ輻輳問題は緩和されない。
【００３０】
ＲＡＮ１３５と移動局１１０との間のインターフェイスでの輻輳は、ＧＧＳＮが「感じる」ことができないほどＧＧＳＮから離れているにも関わらず、ＧＧＳＮ１５０は、ＱｏＳ制御を適用する最適な場所である。というのは、ＧＧＳＮは、インターネットＩＰルーティングアーキテクチャの観点から言えば、移動局からの第１のＩＰホップだからである。ＳＧＳＮ１４０などの他のノード、ＢＳＣ１２５、ＢＴＳ１２０、またはＧＰＲＳコアネットワーク１４５内の他のノードは、すべてＩＰトランスポート層の下の層で稼働している。これは、ＧＴＰを運ぶＩＰトランスポート層を含む。ユーザ識別との相関がより難しくなるため、これらのより低い層は、ＱｏＳ制御を提供するには理想的ではない。一方、ＧＧＳＮ１５０は、ＩＰの第１のホップであり、端のＩＰ装置として働き、したがってＱｏＳポリシーの施行の最適な場所である。すべてのＩＰネットワーク、またはいわゆるＩＰ ＲＡＮ（Ｎｏｋｉａによるものなど）において、第１のホップはＱｏＳ制御を適用すべき場所であるという同じ原理が適用されることに留意されたい。
【００３１】
ＧＧＳＮ１５０は、ＱｏＳポリシーを施行するための論理的な場所であるため、ＧＧＳＮにおいてＱｏＳポリシーの施行を引き起こすために取り組むべき根本的課題が３つある。ＧＧＳＮ１５０は、ＲＡＮ１３５での輻輳に気付く必要がある。サービスを要求する移動局１１０のユーザは、そのサービスをサポートするデータのＩＰフローおよびＧＧＳＮ１５０と関連付けられていなければならない。最後に、移動局１１０のユーザは追跡され、輻輳や無線ネットワークで発見された他の問題と相互に関連付けられなければならない。
【００３２】
ＧＧＳＮ１５０にＲＡＮでの遅延を気付かせる問題は、ＧＧＳＮ１５０とセルタワー、ＢＴＳ１２０との間のコンポーネントの総バッファサイズによって引き起こされる。単一のＴＣＰセッションでの強度のバッファＴＣＰ問題は、重大な遅延をもたらす可能性がある。ＢＴＳ１２０、ＢＳＣ１２５、およびＳＧＳＮ１４０は、５０Ｋｂｙｔｅから２００Ｋｂｙｔｅの間の総バッファを含む。一般に、ＴＣＰの輻輳制御機構は、ＴＣＰセッションごとに最高６４キロバイト（ｋｂｙｔｅ）までのバッファの増大を可能にする。１秒当たり５０キロビット（ｋｂｐｓ）のセルの場合、６４ｋｂｙｔｅは、１０秒を上回るバッファ遅延に変わる。複数のＴＣＰセッションでは、強度のバッファ問題は、重大な遅延をもたらす可能性があり、新しいパケットはすべて、既存のセッションによって遅れることになる。したがって、リソースをＴＣＰトラフィックと共有する、音声トラフィックなどのスピードが重視されるタイムクリティカルなトラフィックでは、数十秒までの遅延を経験する可能性がある。Ｗｅｂダウンロードなどの対話型セッションも上乗せ待ち時間を経験する。
【００３３】
図２を参照すると、本発明によるモバイルネットワークにおけるＩＰトラフィックの自動最適化のシステムの一実施形態は、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を含む。自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を、ＧＧＳＮ１５０のすぐ上流のＧｉインターフェイス１５１に配置する、またはその機能をＧＧＳＮ１５０自体に組み込むことができる。自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、ＲＡＮ１３５、およびＧｂプローブ２３０など他の様々なソースからの情報を集める別個の装置によって、各ＲＡＮセル（または使用可能な情報の解像度次第で、セルセレクタ）に入るトラフィックを制御する決定を行うように、構成／制御される。本発明では、この装置は、ポリシーの専門用語に基づいて自動−ＩＰポリシー決定ポイント（自動−ＩＰ ＰＤＰ）２２０と呼ばれる。自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、一種のポリシー実行ポイント（ＰＥＰ）である。また、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０および自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０の機能を単一の装置に組み込むことも可能である。
【００３４】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０および自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、記載されている機能を実施するソフトウェアルーチンに組み込まれる可能性が最も高いが、一部分は、必要に応じて性能の速度を上げるために、ハードウェア、または専用ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせに実装することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０および自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を実装するソフトウェアは、様々な汎用コンピュータで実行することができ、また、それだけには限定されないが、ＩＢＭ ＡＩＸプラットフォーム、専用の他のＵＮＩＸ（登録商標）ベースのオペレーティングシステム、オープンソースＬｉｎｕｘ（リナックス）オペレーティングシステム、およびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステムを含む様々なオペレーティングシステムで動作するように移植することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０および自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を含むソフトウェアモジュールの実行に使用される汎用コンピュータのタイプは、本発明の実施には重要ではない。
【００３５】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、ＲＡＮネットワーク管理システム（ＮＭＳ）２４０からの入力を使用する。ＲＡＮ ＮＭＳ２４０は、１つまたは複数のＢＳＳ１３０内の様々なコンポーネントの構成、制御、および監視を可能にする。ＲＡＮ ＮＭＳ２４０は、ＲＡＮインターフェイスでのネットワークトラフィック輻輳に関する情報を移動局１１０に提供する。
【００３６】
また、顧客データベース２５０は、様々な顧客または顧客群のサービスレベル契約を含めて、顧客の加入情報の形で自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０へ入力を供給する。この情報は、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０が加入情報に基づいてＱｏＳポリシーを作成できるようにする。
【００３７】
ＩＰプローブ２６０は、ＩＰセッションごとにＩＰトラフィック量を監視するために使用され、ＩＰトラフィックミックス（混合）、およびミックス内のトラフィックのタイプ（すなわち音声、データ、Ｗｅｂアクセス、電子メールなど）に関して、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０に入力を供給する。また、ＩＰプローブは、幾つかのポリシー施行機構（ＴＣＰウィンドウクランプ（Ｗｉｎｄｏｗ Ｃｌａｍｐｉｎｇ）など）で使用するために、ネットワーク内の往復遅延を測定することに使用することもできる。
【００３８】
Ｇｂプローブ２３０は、Ｇｂインターフェイス１２５と接触する。包括的なプローブは、通常、性能分析のための様々な情報を収集する。本発明の目的達成のためには、表１の情報を集めることができるＧｂプローブが望ましい。最低限、プローブは、ＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ：国際移動局識別子）によって識別される可能性が最も高い加入者、現在のセッションについて割り当てられたＩＰアドレス、および加入者が目下いる場所のセルのアイデンティの間のマッピングを供給することができるべきである。また、Ｇｂプローブ２３０は、各セルでのＩＰトラフィックの最大（タイプおよび量）に関する情報を収集する立場にある。Ｇｂプローブ２３０は、セルに関するこの情報を格納し、更新することができるべきである。使用可能なＧｂプローブの一例は、Ｓｔｅｌｅｕｓ ＰｒｏＴｒａｆｆｉｃ（ステレウス・プロトラフィック）Ｇｂプローブである。
【００３９】
【表１】
【００４０】
自動−ＩＰ ＰＤＰ ２２０は、ＧＰＲＳネットワークにおけるセルの帯域幅など、限られたリソースを共有する複数のアプリケーションの実行を最適化するためのポリシーを選択する。これは、帯域幅を共有する様々なトラフィックタイプを識別し、トラフィックプロファイルによって記述されているｎ次元の空間を作成することによって達成される。これらのｎ次元トラフィックプロファイル（テンプレートと呼ばれる）がいくつか作成され、様々なビジネス要件を満たすために様々な基準に従って使用される。各ｎ次元トラフィック空間は、ｎ本の軸から成る。軸の数は、トラフィックタイプの数によって決定される。異なるテンプレートは、軸ごとに異なるトラフィックタイプを使用していても良く、また、異なる数の軸を有していてもよい。
【００４１】
特定のテンプレートの場合、各軸は、トラフィックタイプおよびトラフィック記述子（すなわち帯域幅またはセッション数）を表す。トラフィックテンプレートの軸の例には、プレミアムトラフィックの帯域幅、ベストエフォートトラフィック（ｂｅｓｔ ｅｆｆｏｒｔ ｔｒａｆｆｉｃ）の帯域幅、プレミアムクラスのセッション数、ベストエフォートクラスのセッション数がある。上記の例は、４次元空間を表しており、例えば、ピーク帯域幅が５０ｋｂｐｓで、ＶｏＩＰセッションの最大数が同時の呼１０本に等しいプレミアムＱｏＳのＳＬＡなどの、プレミアムトラフィックプロファイルにＱｏＳを保証するサービスレベル契約（「ＳＬＡ」）の提供に使用することができる。
【００４２】
トラフィック制御の場合、ｎ次元空間は、いくつかの領域（または状態）に仕切られる。領域は、ネットワークトラフィック状態、および他のビジネスニーズに従って定義される。ネットワークの現在の状態は、常にｎ次元トラフィック空間における状態によって表すことができる。「許容できる状態」と呼ばれる一部の状態は、トラフィック制約が満たされるネットワークの状態を表す。「許容できない状態」と呼ばれる他の状態は、制約が満たされないネットワーク状態を表す。「最適とはいえない状態」と呼ばれる一部の例では、トラフィック制約は満たされるが、リソースは効率的には使用されていない。
【００４３】
状態ごとに、許容できない状態または最適とはいえない状態から許容できる状態またはより許容できる状態へとネットワークの移動を促進するために稼働することができる１組のポリシーが識別される。一般に、状態間の移動は、ネットワークに入るトラフィックが増減するにつれて自然に行われるが、ポリシーは、状態間の移動を促進することができる。時として、アドミッション制御ポリシーなど他の状態で稼働されるポリシーのために到達することができない状態があり得る。図３に、仕切られたネットワーク状態空間の一例を示している。また、図４には、ネットワーク状態および遷移を状態遷移図として表している。特定の状態に到達できないいくつかの場合、これらの状態は、状態遷移図から省かれる。
【００４４】
ネットワークの状態および自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０の挙動は、有限状態マシーン（ＦＳＭ）によりモデリングされる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０はＦＳＭの状態を維持し、そのアクションはＦＳＭに基づく。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、プローブからの、およびオプションでＲＡＮ ＮＭＳ２４０からの、情報を使用してネットワークの現在の状態を監視する。Ｇｂプローブ２３０は、マッピング情報を決定し、ＧｂプローブまたはＩＰプローブ２６０は、各セルにおけるトラフィックミックス（タイプおよび量）を決定することができる。ＲＡＮ ＮＭＳ２４０は、セルの輻輳状況に関する情報を提供することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、ネットワークの現在の状態を、上述したｎ次元空間内の領域の１つにマッピングし、ＦＳＭの対応する状態を識別する。ＦＳＭが新しい状態に入るたびに、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、人の介入の必要が無く、その状態に関連付けられている任意のアクションを実行する。このアクションは、ポリシーが異なる状態へ（許容できない状態から許容できる状態へ、または最適とはいえない状態から最適であるいえる状態へ）の移動を促進（アドミッション制御ポリシーなど）し、または移動をもたらす（トラフィックシェーピングポリシーなど）ことを可能にすることができる。場合によっては、アクションは、もはや必要ないポリシーを無効にすることができる。
【００４５】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０内の自動ポリシー決定案内アルゴリズムの一部として自動的に使用するためのＦＳＭは、図５に図示した以下のプロセスを使用して作成される。ステップ５１０で、管理されるべきリソースの総量（ＧＰＲＳセルの総帯域幅／容量など）、およびリソースを共有する必要があるトラフィッククラスが識別される。次に、ステップ５２０で、１組のトラフィックタイプがｎ次元空間に変換される。この場合、ｎはトラフィックタイプ数であり、軸は、各タイプのトラフィック量（リソース利用率）を表す。ステップ５３０で、ｎ次元空間は、どのトラフィック制約が満たされているか、またはいないかについてネットワークの状態を表す領域に分けられる。その分離は、ＳＬＡ閾値または暗黙のトラフィック制約に基づき得る（例えば、特定のリアルタイムアプリケーションが適切に動作するには、指定された帯域幅が必要である。または、トラフィックタイプの混合が良く動作するのは、タイプの特定のバランスが維持される場合のみである）。各領域に名前（Ａ、Ｂ、Ｃ、１、２、３など）が付けられる。
【００４６】
トラフィック制約を満たさない（またはトラフィック制約を最適には満ただない）状態ごとに、ステップ５４０で、トラフィック制約を満たす状態にネットワークを移動させる（または移動を促進する）１組のアクションが識別される。次に、ステップ５５０で状態遷移図が作成される。ノードは各領域／状態を表し、ノード間のエッジ（縁）は隣接する領域を表す。最後に、ステップ５６０で、各エッジは、遷移をもたらすトラフィックのタイプでラベル付けされる。許容できない状態から許容可能な（またはより最適な）状態（ステップ５４０で識別）にネットワークを移動させるエッジについても、遷移をもたらす、または促進するアクションの名前でエッジにラベル付けする。
【００４７】
このプロセスの一例について以下に記載する。この例では、優先順位が高いトラフィッククラス（高優先度トラフィッククラス）および優先順位が低いトラフィッククラス（低優先度トラフィッククラス）が識別されている。優先順位が高いトラフィックは、ほとんど遅延またはジッター（デジタル信号の位置のゆれ）がないように保護される必要がある。優先順位が高いトラフィックが少量ある場合、優先順位が低いトラフィックを大量に許容することができる。しかし、優先順位が高いトラフィックが閾値を超えると、優先順位が高いトラフィックを干渉することができないように、優先順位が低いトラフィックを厳しく制限する必要がある。また、優先順位が高いトラフィックの量は、常に総セル容量未満でなければならない。図３に、これらの制約に対応するネットワーク状態空間を示している。リセット状態Ｒ ３１０を含めて５つの状態が識別されている。リセット状態Ｒ ３１０では、トラフィックが非常に少ないためポリシーを有効にする必要がなく、以前に有効にされたポリシーを無効にするか、デフォルトのポリシーと取り替えることができる。状態１ ３２０で、トラフィック制約が満たされているため、有効にされたすべてのポリシーを有効のままにしておくことができる。状態２ ３３０、および状態３ ３４０では、優先順位が低いトラフィックが多すぎ、優先順位が低いトラフィックを、優先順位が高いトラフィックへの干渉を防ぐのに適したレベルに制限し、状態４ ３５０では、すべての種類のトラフィックが多すぎる。
【００４８】
優先順位が高いトラフィックの総制限は、（例えばセッション開始プロトコル、すなわちＳＩＰに基づいて）アドミッション制御を使用して施行することができ、これは、ネットワークが状態４ ３５０に入るのを防ぐ。優先順位が低いトラフィックの制限は、ネットワークを状態２ ３３０（ポリシーＤ１）および状態３ ３４０（ポリシーＤ２）から移動させるためにＩＰトラフィックシェーピングを使用して施行する必要がある。図４に、この例の対応する有限状態マシーンを示している。表２は、この優先順位が高い／低いトラフィックミックスについての自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０で実施されるポリシーの説明を示している。
【００４９】
【表２】
【００５０】
図６がネットワーク状態空間の図解を提供する第２の例では、２つのトラフィッククラス、つまり優先順位が低いトラフィックおよび音声トラフィック（最小限の帯域幅要件で）が存在する。この場合、ネットワーク状態空間は、帯域幅よりもむしろセッション数に基づいている。状態Ａ ６１０は、トラフィックが無い、および優先順位が低いトラフィックがセルの全容量を使用することが許可されているデフォルトの状態である。状態Ｂ ６２０および状態Ｃ ６３０のように優先順位が低いトラフィックが無いとき、帯域幅は、最高３つまでの音声セッションに割り当てられる。しかし、状態Ｅ ６５０および状態Ｆ ６６０など優先順位が低いトラフィックがある場合、優先順位が低いトラフィックに使用可能な帯域幅が存在するように、帯域幅は、音声セッション２つのみのために確保されている。アドミッション制御（ＳＩＰに基づく）を使用して、許可された２つまたは３つを超える音声セッションがネットワークに入るのを防ぐ。その結果、ＳＩＰアドミッション制御ポリシーのために、状態Ｄ ６４０および状態Ｈ ６８０には到達することができない。３つの音声セッションがすでにネットワークを使用している場合、優先順位が低いトラフィックが開始すると、状態Ｇ ６７０、現存のセッションは先取りされない。この場合、ＳＩＰポリシーは、音声セッションが２つだけ入ることができるように変更されるが、現在の３つの音声セッションのうちの１つまたは複数が終了するまでそれらが続行することを可能にする。その時点で、音声のリソースの割り振りは、３セッションから２セッションに低減される。図６は、この例のネットワーク状態空間を示しており、図７は、同じ例の有限状態マシーンを示している。様々な状態で取られるアクションを、次の表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、後述するように、自動ポリシー整合性チェックアルゴリズムも実行する。まず、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０に配置されているポリシーを記述する表記について説明する。ポリシーＰｉは、次のように表される。
Ｐｉ：Ｃ−ｉ＝［Ｃ１，Ｃ２，．．．］が真の場合、アクションＡ−ｉ＝｛Ａ１，Ａ２．．．｝を適用する。 （１）
指数ｉはｉ番目のポリシーを指す。Ｃ−ｉは、ポリシー条件または単に条件と呼ばれる。Ｃ−ｉはいくつかの副条件Ｃ１，Ｃ２．．．Ｃｎから成る。各副条件は、次のように表すことができる。
Ｃｘ：｛条件ｃｘを満たす１組の要素｛ｅ｝｝ （２）
Ｃｘは、真または偽と評価することができる。次は、要素｛ｅ｝および副条件ｃｉの例である。
ｅ−ＰＤＰセッション
Ｃ１：１〜１０００の範囲内のセルＩＤ
Ｃ２：ＡＰＮ＝Ｃｏｍｐａｎｙ．ｇｐｒｓ．ｃｏｍ
Ｃ３：契約したＱｏＳ＝レベル５
Ｃ４：平日午前９時〜１０時
Ｃ５：輻輳した無線セル
【００５３】
条件Ｃ＝｛Ｃ１，Ｃ２，．．．Ｃ５｝は真であると仮定する。これは、条件Ｃが、セルＩＤが１〜１０００の範囲内の輻輳したセル内にあり、ＡＰＮ＝Ｃｏｍｐａｎｙ．ｇｐｒｓ．ｃｏｍを有し、契約したＱｏＳ＝レベル５であり、平日午前９時〜１０時の間の１組のＰＤＰセッションを表すことを意味する。
【００５４】
ポリシーステートメントの第２の部分は、１組のアクションＡ＝｛Ａ１，Ａ２．．．｝を伴い、これは、ＩＰセッションなどの１組の要素に適用する１組の「操作」を表す。アクション操作の例は、次の通りである。
Ａ１：レート制限
Ａ２：ＴＣＰウィンドウクランプ
Ａ３：コンテンツ圧縮
Ａ４：アドミッション制御
Ａ５：ブロッキング（遮断）
【００５５】
操作Ａｉが適用されるアクションステートメント内の１組の要素（１組のＩＰセッションなど）は「被アクショングループ（Ａｃｔｉｏｎｅｄ ｇｒｏｕｐ）（Ａｇ）」と呼ばれる。「Ａｇ」（ＩＰｖ４の場合）の一例を次に示す。
Ａｇ：｛方向＝ダウンリンク、ＩＰソースアドレス＝１２８．９６．１００．１０、ＩＰ宛先アドレス＝任意、ソースポート番号＝任意、宛先ポート番号＝任意、インターネットプロトコル＝６（ＴＣＰ）、ＴＯＳ＝０１０１００００｝
アクションの一例は、次の通りである。
アクション：契約したＱｏＳ＝５のＰＤＰＣｏｎｔｅｎｔｓに対応する輻輳したセルｘ内のＩＰセッションの帯域幅をそれぞれ５Ｋｂ／ｓに制限する
【００５６】
このアクションを実行するには、輻輳したセルｘおよび契約したＱｏＳ＝５のＩＰセッションの被アクショングループが最初に識別される。次いで、レート制限アクションがこのＡｇに適用される。
【００５７】
全ポリシーをひとまとめにし、自動 ＩＰ−ＰＤＰ２２０は、条件に基づいて適用すべきアクションを決定する。
Ｃｉ＝［Ｃ１，Ｃ２，．．．．］が真の場合、Ａ１をＡｇ−１に、Ａ２をＡｇ−２に．．．．適用する。 （３）
【００５８】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、以下の例で説明するように、既存の１組の整合性のあるポリシーに対して比較したある１つのポリシーの整合性のチェックを自動化する。２つのポリシーＰ１およびＰ２が与えられると、Ｐ１およびＰ２は整合性があるか整合性がないかを決定する必要がある。表４は、２つのポリシーを、その関連の条件およびアクションと共に示している。関連のアクションは、２つのアクショングループ、つまり輻輳したセルに対応するすべてのＩＰセッションに関連するＡｇ−１、およびすべてのＶｏＩＰセッションに関連するＡｇ−２に適用される。
【００５９】
【表４】
【００６０】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、次のように自動ポリシー整合性チェックアルゴリズムを実行する。１組の既存のポリシー（整合性があると仮定する）で開始する。新しいポリシーＰ２が既存のポリシーと照合される。１組の既存のポリシーからポリシーＰ１を選択する。既存のポリシーＰ１：Ｃ−１→Ａ−１と新しいポリシーＰ２：Ｃ−２→Ａ−２との照合は、図８ａのステップ８１０で開始し、新しいポリシーＰ２を比較すべき既存のポリシーＰ１が選択される。第１のチェックステップ、ステップ８２０で、Ａ−２の自己一貫性（自己整合性）が一度チェックされる。これは、まず、Ａ−２の重複する１組の被アクショングループ（共通要素を備える被アクショングループ）を識別することによって達成される。Ａ−２の１組の重複するアクショングループ例である、Ａｇ−０１およびＡｇ−０２と呼ばれるものを表５に示している。この表は、Ａ−２を構成するすべてのアクションを、アクションが識別された各被アクショングループに適用されるかどうかについてのＹ（Ｙｅｓ）またはＮ（Ｎｏ）の指示と共に列挙している。
【００６１】
【表５】
【００６２】
Ａ−２に自己一貫性がある場合、表５のすべての行は一致していなければならない。すなわち、表の任意の行は、両方ともＹｅｓまたは両方ともＮｏのいずれかでなければならない。ＹｅｓおよびＮｏを含む任意の行は、Ａ−２に自己一貫性がないことを意味する。したがって、表５で示したＡ−２には自己一貫性がない。ポリシーアクションの重複したすべての被アクショングループが一致しているものと示されている場合、アクションに自己一貫性があると結論付けられ、プロセスは引き続きステップ８３０に進む。自己一貫性が欠如（自己矛盾）している場合、プロセスはステップ８２２へ分岐し、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０のユーザに対応策をとるようにとの警報が発せられる。
【００６３】
次のステップ、ステップ８３０は、条件Ｃ−１およびＣ−２が重複しているかどうかをチェックする。Ｃ−１およびＣ−２は、Ｃ−１およびＣ−２の両方に属する要素がある場合に重複（少なくとも部分的に重なる）する。つまり、次の通りである。
（Ｃ１１，Ｃ１２，．．．．を満たす要素｝∩｛Ｃ２１，Ｃ２２，．．．．を満たす要素）≠空のセット
【００６４】
チェック手順を簡単にするために、まず、表６のすべての列の論理ＡＮＤ（論理積）を行ってＡＮＤ行を取得することができる。ＡＮＤ行のすべてのエントリが１（真）である場合、Ｃ−１およびＣ−２は重複する。ＡＮＤ行のエントリのいずれかが「０」（偽）の場合、Ｃ−１およびＣ−２は重複せず、ポリシーＰ１およびＰ２は、整合性があると決定され、プロセスは引き続きステップ８５０に進む。
【００６５】
【表６】
【００６６】
表６の例に示すようにＣ−１およびＣ−２が重複する場合、アルゴリズムはステップ８４０に進み、Ｐ１のＡ−１およびＰ２のＡ−２は、整合性があるかどうかについてチェックされる。図８ｂに、ステップ８４０のサブステップを示している。ステップ８４４で、Ａ１およびＡ２の整合性は、ステップ８４６でＰ１およびＰ２の重複する被アクショングループＡｇ−ｉを識別し、ステップ８４８でＰ１およびＰ２のＡｇ−ｉのＡｉが一致しているかどうかをチェックすることによって、チェックされる。このテストにパスすると、Ｐ２はＰ１と一致しており、プロセス（処理）は引き続きステップ８５０に進む。ステップ８４８の決定ボックスでの回答が「ｎｏ」である場合、ポリシーＰ１およびＰ２は一致しておらず、プロセスはステップ８４２に分岐し、警報が発せられる。
【００６７】
最後に、ステップ８５０で、すべてのポリシーがチェックされたかどうかが判断される。もしそうでない場合は、ステップ８６０で、１組の既存のポリシーから別の既存のポリシー（Ｐ１）が選択され、同じチェック手順がステップ８２０から繰り返される。既存のポリシーのすべてがＰ２と照合され、警報状態が発せられない場合には、ステップ８５２で、Ｐ２は現在のすべてのポリシーと一致していると結論付けられ、ステップ８５４でプロセスが終了する。
【００６８】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、決定を行うために様々な情報を必要とする。ネットワーク構成情報、例えば、各セルのタイプ（ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥなど）は、各セルで使用可能な全リソースの上限を提供する。セル、ＩＰアドレス、およびモバイル加入者のアイデンティの間のマッピングは、セルトラフィックと輻輳状態との相関、Ｇｉインターフェイスでの制御のための加入者のトラフィックの識別、および各セル内の加入者のサービスレベル契約の識別を可能にする。モバイル加入者のアイデンティによって識別されたユーザのサービスレベル契約（ＳＬＡ）は、各ユーザのサービスレベル予想、およびサービスプロバイダのコミットメント（責務）についての情報を提供する。各セルの輻輳状態に関する情報は、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０が、トラフィック制約を満たすのに何らかのアクションが必要かどうかを決定できるようにする。各セル内の各タイプのトラフィックの量に関する情報は、セルのトラフィック状態を決定するのに必要である。
【００６９】
図２には、必要な情報の潜在的なソースの多くが示されている。各セルの技術および容量などのネットワーク情報を自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０で直接構成したり、外部データベースから持ってきたりすることができる（図２には図示せず）。セル、ＩＰアドレス、およびモバイル加入者のアイデンティの間のマッピングは、Ｇｂインターフェイス１２５で取得することができる。というのは、マッピング情報は、（ＧＰＲＳにおける）パケットデータプロトコルコンテキストの稼働中、およびユーザがセル間を移動するときに、インターフェイスを介して転送されるからである。Ｇｂインターフェイス１２５のＧｂプローブ２３０は、マッピング情報を抽出することができる。また、マッピング情報は、ＳＧＳＮ１４０内でも入手可能であるが、容易にリアルタイムで入手することはできない。ユーザＳＬＡは、モバイル加入者のアイデンティを検索キーとして使用して顧客データベース２５０から取得することができる。一部の加入情報（「契約したＱｏＳ」など）は、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）（図２には図示せず）からも入手可能であり、ＳＧＳＮ１４０とＨＬＲとの間の対話は、この加入情報を収集するためにＧｒインターフェイス（図示せず）上のプローブによって監視することができる。ＨＬＲは、顧客データベース２５０に加えて、加入者情報の代替のまたは補足のソースとして使用することができる。
【００７０】
セルの輻輳状態は、時々ＲＡＮ要素管理システム（ＥＭＳ）とも呼ばれるＲＡＮネットワーク管理システム（ＮＭＳ）２４０から取得することができる。輻輳状態は、トラフィックおよび容量の情報から推定することもできる。最後に、ＩＰアドレス、モバイル加入者のアイデンティ、およびセルの間のマッピングが与えられると、Ｇｂインターフェイス１２５またはＧｉインターフェイス１５１のいずれかでトラフィックを監視して、各セル内の各タイプのトラフィックの量を決定して、ネットワークの現在の状態を決定することができる。
【００７１】
自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、ポリシー実行ポイントであり、本発明の第２の主要な構成要素である。以下で、使用することができる様々な方法として、ＧＰＲＳまたは３ＧネットワークのＧｉインターフェイス（または異なる技術のネットワークにおける同様の場所）に挿入された装置に収納することができるトラフィック最適化について説明する。これらの方法の一部またはすべては、本発明による一実施形態で使用することができる。最適化の一部は、トラフィックが向けられるセルのタイプ、および／または自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０を介してセルごとに取得されるトラフィックおよび輻輳の情報に基づいて適用される。一般論としてとにかく無線ネットワークに固有のプロパティに基づいて、セルのタイプおよび状況に依存しない方法で、他のものを適用することができる。
【００７２】
セル固有のトラフィックおよびリソース情報を自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０によって収集した状態で、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０で様々な最適化を適用して、各セル内のリソースを管理することができる。図９は、本発明の自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０の一実施形態を示す図である。ポリシーおよびユーザ位置のマッピングは、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０によって自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２２０に入力される。ポリシーおよびマッピングは、最初に、ポリシーを解釈し、トラフィックフィルタ９２０を制御するフィルタ管理モジュール９１０に到着する。音声およびデータのＩＰパケットは、サーバ１６０から到着し、ＩＰアドレスおよびポート番号に基づいてトラフィックフィルタ９２０によって分けられる。トラフィックフィルタ９２０は、トラフィックを、そのセル（トラフィックが向けられるセル）およびトラフィックタイプに適したキュー（待ち行列）９４０に向ける。トラフィックフィルタ９２０は、様々な最適化技術（後述）をフローごと、およびセルごとに実施し、それによって必要なきめ細かいＱｏＳサポートを提供できるように、フローを分けることができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０から得られるポリシー指示によって要求されるようにトラフィック最適化が実行されると、トラフィックを、図２に示すように、ＧＰＲＳ（または他の）ネットワーク１４５に送信し、ＲＡＮ１３５およびモバイルクライアント１１０に送信することができる。
【００７３】
トラフィックシェーピングは、特定のトラフィックストリームまたはトラフィックのクラスに割り振られる帯域幅を制限することができる。トラフィックシェーピングは、トラフィックを円滑にすることができ、それによりバースト性（通信量の爆発）は低くなる。また、リソースがより公平に（あるいは、より高い優先順位を特定のトラフィッククラスに与えるなど、少ない公平さで）割り振られるように、トラフィックシェーピングがスケジューリングと優先順位とを結合することもできる。輻輳したセルにおいて（または輻輳の無いセルでさえ）、優先順位がより高いトラフィックにより多くの帯域幅が使用可能なように、優先順位がより低いトラフィックの帯域幅を制限することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、セルの総容量、およびネットワークに入るトラフィックの各クラスの量に基づいてトラフィックシェーピングを構成する必要がある。
【００７４】
ＴＣＰウィンドウクランプは、ＴＣＰ輻輳ウィンドウのサイズを制限して、小さい帯域幅遅延積（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ−ｄｅｌａｙ ｐｒｏｄｕｃｔ）によりネットワークでのバッファの増大を防ぐための機構である。ＴＣＰにおける輻輳制御は、ウィンドウ機構を使用して、送信済み受信未確認のデータ（ｉｎ−ｆｌｉｇｈｔ ｄａｔａ）（送信されたが確認応答されていないデータ）の量を制限する。ウィンドウのサイズ（輻輳ウィンドウサイズ）は、常に伝送することができるデータの最大量を決定する。ＴＣＰのスロースタートおよび輻輳回避機構は、セッションを小さい輻輳ウィンドウで開始し、パケットが正常に送信され、確認応答されると、構成された最大値に到達するまでウィンドウを大きくする。この最大の輻輳ウィンドウサイズは、一般に６４Ｋｂｙｔｅである。輻輳制御機構によって、送信側は、往復時間（パケットを送信し、その確認応答を受信する間の時間）当たり１つの輻輳ウィンドウサイズのデータを送信することができる。受信側または受信ネットワークがより低いレート（伝送速度）でデータを処理した場合、送信済み受信未確認のデータの残りをネットワークにバッファする必要があり、ネットワークの遅延に拍車をかける。
【００７５】
ネットワークにおいてバッファの増大を回避するＴＣＰ輻輳ウィンドウの最適なサイズは帯域幅遅延積であり、この場合、帯域幅はセッションから使用可能なネットワーク容量であり、遅延は宛先ホストに送信されるＴＣＰパケットの往復時間である。輻輳ウィンドウサイズ（に最大値を設定する）のクランピングは、受信側（移動局）から送信側（サーバ）に送信されたパケット（確認応答パケットなど）内の広告ウィンドウ（ａｄｖｅｒｔｉｓｅｄ ｗｉｎｄｏｗ）フィールドを取り替えることによって実施することができる。セル容量およびトラフィック情報により、所望の帯域幅がセッションごとに決定され、クランプ値を選択するために帯域幅遅延積が計算される（クランプ値は、少なくとも、送信側によって送信することができる最大パケットサイズと同程度とする必要があることに留意されたい）。各セッションを適切な値にクランプすることによって、その帯域幅が制限され、ネットワークにおけるバッファの増大に対するその貢献が制限される。自動−ＩＰ ＰＤＰは、セルの容量およびセルに向けられる他のトラフィックに基づいて各ＴＣＰセッションに適切なクランプ値を決定することができる。複数のＴＣＰセッションの場合、バッファの占有は増大し続け、ＩＰトラフィックシェーピングが推奨される。しかし、ＴＣＰウィンドウクランプは、ＧＰＲＳ ＲＡＮ容量に関して、ＴＣＰの使用を最適にするように働く。
【００７６】
アドミッション（入場許可）制御機構を使用して、あまりにも多くのセッション、またはあまりにも多くの帯域幅を必要とするセッションが限られた容量のネットワークに入るのを防ぐことができる。セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）などのプロトコルを使用して、ネットワークへのアクセスを要求することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰは、ＳＩＰサーバと対話して、セッション数、またはネットワークに入ることを許可されるセッションの総帯域幅の制限を設定することができる。ＰＤＰは、各セルにどのユーザがいるか（およびそのセッション）についての情報を有しているため、セルごとに独立して制限を設定することができる。
【００７７】
画像データを圧縮して、ネットワークをトラバース（行き来き）する必要のあるトラフィック量を低減することができる。ほとんどの画像データは、すでに、ＧＩＦ、ＪＰＥＧ、ＰＮＧなどの圧縮フォーマットで保管されている。輻輳したセル、または制限された帯域幅を有するセルでは、画像は、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０でインターセプト（途中で捕まえる）され、宛先に再送される前に、より高い圧縮率で再度圧縮されることができる。さらに圧縮するためには、例えばより情報の損失の大きいＪＰＥＧフォーマットを使用する、またはＧＩＦカラーマップのカラー数を低減するなど、情報の損失の大きい圧縮アルゴリズムを使用する必要がある場合がある。
【００７８】
セル固有の最適化に加えて、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０で他の様々な無線固有の最適化を実施して、ネットワークの性能を向上させることができる。ＴＣＰウィンドウクランプ（上述）を使用して、特定のセルの知識無しに、待ち時間を制限することもできる。例えばすべてＧＰＲＳセルなど、同種のネットワークにおいて、セルの最大容量を帯域幅遅延積に使用して、輻輳ウィンドウの制限を計算することができる。例えばＧＰＲＳおよびＥＤＧＥのセルの混合など、ネットワークが同質ではない場合でさえ、最大輻輳ウィンドウがデフォルト値（通常６４ｋｂｙｔｅ）未満のレベルまで低減される限り、最も高い最大セル容量を使用して、いくばくかの待ち時間の短縮を提供することができる。
【００７９】
ＧＰＲＳネットワークにおいては、最小往復時間は約０．５秒であり、セルの容量は約５０ｋｂｐｓであり、これが３１２５ｂｙｔｅの帯域幅遅延積をもたらしている。輻輳ウィンドウがその最大値（一般に６４ｋｂｙｔｅ）まで増大したＴＣＰセッションでは、付加的バッファリング遅延はほぼ１０秒となり得る。本発明の現実施形態は、ＴＣＰウィンドウクランプ９３０を使用して、最大輻輳ウィンドウを６４ｋｂｙｔｅから３１２５ｂｙｔｅまで低減している。それによってＴＣＰセッション当たりの最大遅延は、１０秒以上から１秒未満まで短縮され、ほぼすべての帯域幅が獲得される。
【００８０】
ＲＦＣ３１３５に記述されているようなＴＣＰ ＡＣＫスペーシングを使用することもできる。ＧＰＲＳなどの無線アクセスネットワークでは、ＴＣＰ確認応答（ＡＣＫ）は集中する傾向がある。これは、ＴＣＰ確認応答が次から次と到着することにより、ＴＣＰ送信側からのデータのバーストをもたらす。こうしたバーストは、アクセスネットワークにおいて、定期的に（すなわち往復時間ごとに一度）バッファをいっぱいにして、大量のジッターを引き起こし、このジッターは、一部のリアルタイムアプリケーション（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰなど）の性能を害する可能性がある。ジッターは、送信側がもはやデータをバースト状態で送信しないように、ＡＣＫをインターセプト（途中で押さえる）し、それらＡＣＫをより定期的な間隔で再送することによって、低減される。
【００８１】
ＩＥＴＦのＲＦＣ３１３５に記述されているようなローカルＴＣＰ確認応答をトラフィック最適化に使用することもできる。ＰＥＰ装置は、下流のＴＣＰパケットが移動局によって確認応答される前にそれらを確認応答して、送信側によって測定される往復時間を短縮することができる。これは、ＴＣＰセッションの開始時またはパケットが失われた後により早く最大帯域幅に到達するように、ＴＣＰスロースタートおよび輻輳回避を加速する。ローカルＴＣＰ確認応答が生成された場合には、パケットがアクセスネットワークで失われたときに、ＰＥＰはデータリカバリを扱う必要があることに留意されたい。
【００８２】
さらに、ＩＥＴＦのＲＦＣ３１３５に記述されているように、ローカルＴＣＰ再伝送を利用することができる。アクセスネットワークにおいてパケットが失われたときに、確認応答の重複を阻止し、かつ／またはローカルＴＣＰ確認応答をＰＥＰから送信することによって、紛失をサーバから隠すことができる。これにより、失われたデータからのリカバリを加速することができる。というのは、これは、サーバがスロースタートまたは輻輳回避に入るのを防ぐからである。この場合、サーバはもはや再送信を扱わないため、ＰＥＰが、失われたデータを再送信する必要がある。ＰＥＰは、自分自体のタイムアウトメカニズムを維持することによって失われたパケットを識別し、確認応答が受信されるまでパケットを格納する必要がある。ＰＥＰは、パケットが失われたことを検出すると、失われたデータを自分自体のストレージ（記憶装置）から再送信する必要がある。
【００８３】
装置固有のデータ低減は、別の最適化技術である。画像サイズが小さいモバイル装置では、大きいサイズの画像を、画面に合うように縮小することができる。これは、実質的に、アクセスネットワークを介して送信する必要のあるデータ量を低減することができ、データの受信側により早いダウンロードを提供し、他のユーザにより多くの帯域幅を残す。モバイル装置の型式（タイプ）は、多くの場合、ＨＴＴＰ要求ヘッダー内の情報から決定することができる。暗号化されていない任意のファイルフォーマットの画像を縮小することができる。この最適化は、すべてのトラフィックに適用することができ、または輻輳した、または容量が少ないセルに向けられるトラフィックにぴったり適用することができる。
【００８４】
ＩＰトラフィックシェーピングおよびＴＣＰウィンドウクランプは、試作品の自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０で実施されている。トラフィックシェーピングはセルごとに適用され、ウィンドウクランプは一定のクランプ値により適用されている。現在の実装は、パケット転送（ルーティング）が可能なＬｉｎｕｘを基にしている。トラフィックシェーピングは、シェーピング、スケジューリング、優先順位を実施する多くのオプションを提供するＬｉｎｕｘのｔｃコマンドセットを使用して実施されている。現在好ましい実施形態のシェーピング機構は、Ｈｉｅｒａｒｃａｌ Ｔｏｋｅｎ Ｂｕｃｋｅｔ（階層的トークンバケツ）であり、これは、重み付けされた公平なキューに似ている。各サービスクラス内で、Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ（確率的不偏キューイング）を使用してセッションをスケジューリングする。ＴＣＰウィンドウクランプの現在の実装は、Ｌｉｎｕｘ ｉｐ＿ｔａｂｌｅｓモジュールを使用して、パケットおよびｌｉｂｉｐｑルーチンをインターセプトして、パケットを処理する（移動局から上流に送信されたパケット内の広告ウィンドウフィールドと取り替える）。
【００８５】
顧客およびサービスの差別化は、一人のユーザまたは１組のユーザ、および／または請け負ったサービスの識別を必要とする。次いでサービスの差別化は、サービス品質の保証、アクセス優先順位、あるいは課金または融資インセンティブ（ｃｒｅｄｉｔ ｉｎｃｅｎｔｉｖｅｓ）に関して提供される。モバイルの状況（ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｎｔｅｘｔ）でユーザを識別するために、表７に列挙したような１組の共通の属性が使用されており、この場合、焦点はＧＳＭ／ＧＰＲＳネットワーク（ＴＤＭＡネットワークの類似の属性が適用される）に置かれている。
【００８６】
【表７】
【００８７】
表７で、左列は、ユーザの識別のための属性のリストを与える。第２の列は、属性を見つけることができる場所を知らせ、第３の列は、ユーザ識別属性が固定的（すなわち永続的に割り当てられる）か動的（すなわちセッション（ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔやＰＰＰセッションなど）がアクティブなときに割り当てられる）か、を示す。表６の属性が使用可能である場合、これらの属性のサブセットを顧客の差別化に使用することができる。しかし、顧客およびサービスの差別化を実施するために、ＯＳＳは、属性を識別するこのユーザがどのようにセッションおよび／またはＩＰフローにマッピングされるかに関する情報を有することが必要である。マッピングの知識は必須である。というのは、サービス差別化機構の多くは、セッションおよびＩＰ層に存在するからである。例えば、ＩＰ層ＤｉｆｆＳｅｒｖ ＱｏＳ制御がＡＰＮ＝company.gprs.comに対応するすべてのセッションのサービス品質の差別化に使用される場合、company.gprs.comに対応するすべてのＩＰフローを見つけ出す必要がある。company.gprs.comに対応するＩＰフローに対してＤｉｆｆＳｅｒｖ ＱｏＳ（コードポイント）を割り当てることができる。
【００８８】
ユーザ識別属性とＩＰフローなどのネットワークエンティティとの間のマッピングの取得は、ＩＰアドレスが固定的である場合は簡単である。その場合、ＩＰアドレスは、特定の移動局に提供され、変わらない。しかし、モバイル環境では、ＩＰｖ６が完全に配置される前に動的アドレスの割当がサポートされていることは非常に一般的であり、必要である。動的アドレスの割当では、ＰＤＰＣｏｎｔｅｘｔが作成されると、ＩＰアドレスは、ＤＨＣＰを介してＭＳに割り当てられ、その割り当てられたＩＰアドレスは、ＰＤＰセッションの終わりでリリース（解放）することができる（ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）をＧＧＳＮで使用することができるという事実はＤＨＣＰのサポートの必要性を変えないことに留意されたい）。したがって、マッピング情報は、ＰＤＰＣｏｎｔｅｘｔセットアッププロセス中存在し、ＳＧＳＮおよびＧＧＳＮで入手可能である。マッピングは、コール詳細レコード（ＣＤＲ）でも入手可能であり、したがってＣＤＲ仲介装置でキャプチャーされる。同様に、マッピングは、ＲＡＤＩＵＳなどのアカウンティングデータベース（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｄａｔａｂａｓｅ）にも記録される。実際に、ＲＡＤＩＵＳ ＭＩＢはこうしたマッピングを定義している。残念ながら、ユーザＩＤからＩＰアドレスへのマッピングへのアクセスは、依然として問題である。ＳＧＳＮやＧＧＳＮでは、マッピングは存在するが、通常、外部装置からは使用できない。ＣＤＲおよびＲＡＤＩＵＳでは、通常、会計のサポートに使用されており、情報は、通常、セッションが終了した後、または非リアルタイムで取り出し可能である。ＱｏＳ制御の多くはリアルタイムの機能を必要とするため、マッピングの取り出しの際のタイムラグによって、それらは役に立たなくなる。マッピング情報をタイムリーに取得するのが難しいのは、リアルタイムまたはほぼリアルタイムの装置でなければならないＧｂプローブがユーザ（ＩＭＳＩ）場所−ＩＰアドレスマッピングを取得するための好ましい機構として選択されるからである。
【００８９】
本発明のシステムおよび方法は、図１０に開示した実施形態による、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ（テレコディア）ＩＳＣＰなど、インテリジェントサービス制御ポイント（ＩＳＣＰ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ）を使用して実施することができる。ＩＳＣＰ４００は、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０の論理を形成するアルゴリズムを実行するプラットフォームとして使用することができる。非特許文献１で指定されている現在の汎用データインターフェイス（ＧＤＩ）、および／またはベンダー独自の専用インターフェイスを使用して、上記のＲＡＮ ＮＭＳ２４０、Ｇｂプローブ２３０、および顧客データベース２５０から情報を入力することができる。ＩＳＣＰ４００は、上記の自動ポリシー生成および整合性チェックアルゴリズムを実行し、ＧＤＩまたはベンダー固有の専用のインターフェイスを介して自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０と通信し、それによってポリシー制御指示を自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ ２１０に渡し、次いでセルごとに上記の技術の最適化技術を行う。ＩＳＣＰ４００は、ＩＥＴＦによって定義されているＧｏまたはＣＯＰＳインターフェイスを介してＧＧＳＮ１５０と直接通信することもできる。
【００９０】
上記の説明は、本発明を示し、説明するために提示したにすぎない。それは包括的なものではなく、あるいは本発明を開示した何らかの正確な形に限定するためのものではない。上記の教示に照らして、多くの変更および変形が可能である。例えば、２．５Ｇ汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）および３Ｇ ＵＭＴＳネットワークで使用することに加えて、この方法およびシステムは、ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）無線伝送技術（１ｘＲＴＴ）ネットワークで使用することができる。記載したアプリケーションは、当業者が本発明を様々な用途で、また企図された特定の使用に適するように様々な変更を加えて最適に使用できるようにするために、本発明およびその実質的なアプリケーションの原理を最適に説明するために選択され、説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】一般的なＧＰＲＳ／ＵＭＴＳネットワークアーキテクチャを示す図である。
【図２】ＧＰＲＳ／ＵＭＴＳアーキテクチャに配置される本発明のシステムの要素を示す図である。
【図３】仕切られたネットワーク状態空間の一例を示す図である。
【図４】図３の例のネットワーク状態および遷移を状態遷移図で表す図である。
【図５】本発明の自動−ＩＰ ＰＤＰで使用するための有限状態マシーンを開発するプロセスを示すフロー図である。
【図６】仕切られたネットワーク状態空間の別の例を示す図である。
【図７】図６の例のネットワーク状態および遷移を状態遷移図で表す図である。
【図８ａ】本発明の自動−ＩＰ ＰＤＰの整合性チェックアルゴリズムを示す概略図である。
【図８ｂ】本発明の自動−ＩＰ ＰＤＰの整合性チェックアルゴリズムを示す概略図である。
【図９】自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザを示す図である。
【図１０】ＩＳＣＰ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ）を使用して実施する本発明を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークにおけるデータサービスの提供に関する。より詳細には、本発明は、音声サービスやデータサービスを送信するのに現在の無線ネットワークを効率的に使用できるようにするための、ネットワーク構成の動的管理およびネットワークトラフィックの自動最適化のための方法およびシステムに関する。無線アクセスネットワーク向けのトラフィックに、トラフィックシェーピングなどの様々な最適化技術を選択的に適用することによって、そのセルにおける全体的な負荷を低減し、次いでネットワーク性能を向上させることを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
第２世代（２Ｇ）モバイルネットワークなどの通信システムにおいて、通信容量の制約は、ユーザ当たりの平均収益の目減りをもたらし、それが、携帯電話会社（ｍｏｂｉｌｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ）に、それらのネットワークおよびサービスの第３世代（３Ｇ）ネットワークへのアップグレードを検討させる働きかけとなっている。しかし、インターネットバブルがはじけたことに加えて、データサービスに対する顧客の反応が比較的鈍いことが、より慎重な設備投資、およびそれに続く３Ｇの配置の延期の一因となっている。ほとんど大部分の携帯電話会社は、現在、データサービスを提供するのに、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、ＧＳＭ展開用機能強化データ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＥＤＧＥ）、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）無線伝送技術（１ｘＲＴＴ）など、中間の２．５世代ネットワーク技術の使用にまだ依然として依存している。
【０００３】
３Ｇネットワークの構築の遅れと、無線送信機をより多く導入することへの嫌気は、限られた無線リソースをより効率的に使用する方法を見つけることが望ましいという状態にしている。同時に、移動電話（モバイル）需要者は、より多くのサービスおよびより高いサービス品質を要望している。携帯電話会社は、失敗した無線アクセスプロトコル（「ＷＡＰ」）に関連付けられているような負のユーザの使用体験（ユーザエクスペリエンス）を作り出すのも慎重に避けなければならない。これらのすべての努力目標は、２．５Ｇネットワークを最適化するための斬新な解決策の機会につながり得る。
【０００４】
無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）のリソース（資源）の不足は、無線ネットワークのデータサービスの品質に重大な影響を与え、その受け取りに悪影響を与える可能性がある。無線２．５Ｇデータネットワークは、基本的に、オーバーレイ（重層）無線ネットワークである。無線リソースの共有は、音声およびデータの両方に同じ無線機器を使用することができながら、大規模な設備投資無しに無線データサービスの導入を可能にするので望ましい。しかし、「良好な」音声品質を満たすために、平均して、移動体通信用グローバル方式（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：ＧＳＭ）モバイルシステムにおける時分割多元接続（ＴＤＭＡ）タイムスロットの半分が音声によって使用されていることがわかる。ＧＳＭシステムでは、音声は、通常データを先取りし、したがって、データを運ぶのに使用できるＴＭＤＡスロットは半分未満である。この状況は、ピークの音声利用時間中、より悪くなる。
【０００５】
モバイル環境において、最大の性能障害（パフォーマンス・ボトルネック）は、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）で起こる。ＲＡＮをアップグレードし、無線容量を増やすための大規模な設備投資を行うことを引き延ばすと、ＲＡＮで輻輳（回線混雑）が起こることは避けられない。輻輳が起こったときには、一部の顧客のトラフィックに、他顧客のトラフィックと比べて異なる扱いを与えることが望ましい。差別化サービス（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ：差別的サービスとも称されている）とは、より多くのネットワークリソースをプレミアム（割増価格）の（または優先の）顧客のセッションに提供したり、または劣化が避けられないときには、特定のトラフィックに対してより高い優先順位を与えたりすることを意味している。差別化サービスの提供には、サービス品質（ＱｏＳ）スキーム（仕組み）が必要である。しかし、２．５Ｇ無線ネットワークでは、無線ネットワークにおける明確なＱｏＳ制御は存在しない。３Ｇ／ＵＭＴＳネットワークでは、ＱｏＳは部分的に取り組まれているが、大規模な３Ｇの配備は、数年間期待できない。
【０００６】
法人顧客など一部の顧客は投資に対する大きい回収（収益）を非法人顧客よりも生み出すことが期待されているため、ほとんどのサービスプロバイダは、それら一部の顧客について差別化サービスを提供する気になっている。差別化サービスの提供は、有線の相手よりも無線環境においてより手腕を問われるものである。無線リソースの不足に加えて、モバイルの顧客の位置を突き止め、セッションおよびそのネットワークリソースを追跡することが根本的な課題である。この情報が無ければ、特別なプレミアム顧客の組に対して、差別化してネットワークリソースを制御し、割り振ることは非常に難しい。
【０００７】
３Ｇ ＵＭＴＳ（第３世代ユニバーサル移動体通信システム）は、エンドツーエンド（ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ）のサービス品質（ＱｏＳ）をサポートするアーキテクチャ案である。これは、インターネットプロトコル（ＩＰ）ＱｏＳと、ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ：ＧＧＳＮ）およびポリシー制御機能（Ｐｏｌｉｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＰＣＦ）と呼ばれる新しい機能との間で定義されるＱｏＳポリシーインターフェイス（Ｇ０）とに基づいている。ＰＣＦは、ＩＭＳ（ＩＰベースのマルチメディアサービスプラットフォーム）アーキテクチャの一部である、Ｐ−ＣＳＣＦ（Ｐｏｌｉｃｙ−Ｃａｌｌ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ポリシー−呼び出し状態制御機能）と呼ばれるモジュールの一部である。
【０００８】
ＵＭＴＳのＱｏＳサポートは、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（差別化サービス）、Ｉｎｔｓｅｒｖ（統合サービス）、リソース予約プロトコル（ＲＳＶＰ）、およびインターネット技術作業部会（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ：ＩＥＴＦ）からの共通公開ポリシーサービス（Ｃｏｍｍｏｎ Ｏｐｅｎ Ｐｏｌｉｃｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ：ＣＯＰＳ）プロトコルによるＱｏＳポリシー管理を含むＩＰ ＱｏＳ機構に基づいている。現在のＵＭＴＳシステム（ユニバーサル移動体通信システム）では、より高レベルのＱｏＳ要求が、ＰＣＦモジュールでのポリシー（指針、方針）内にマッピングされる。ポリシーは、ＰＣＦと、ＧＧＳＮおよびモバイル端末に配置されているＩＰ ＢＳ（ベアラサービス）マネージャとの間に伝えられる。ＩＰ ＢＳ ＱｏＳ要件は、そのポリシー決定ポイント（ＰＤＰ）コンテキストレベルでＵＭＴＳ ＱｏＳ要件にさらにマッピングされる。ＱｏＳポリシーのサポートは、ＰＤＰコンテクスト（ＰＤＰＣｏｎｔｅｘｔ）セットアップを介する。ＰＤＰコンテクストセットアップ中、ＧＧＳＮは、ＰＣＦモジュールから許可を求める。許可後、ＰＣＦは、ポリシーが施行されるＧＧＳＮに決定を返送する。次いでＧＧＳＮは、ＳＧＳＮに戻される「ＰＤＰを作成」応答を生成し、次いでＳＧＳＮは、「ＰＤＰを稼働」メッセージを移動局に送信して、ＰＤＰセットアップを完了する。また、初期セットアップ後、ＱｏＳポリシーを変更することも可能である。これは、ＭＳまたはＰＣＦによって開始することができる。
【０００９】
３Ｇ ＵＭＴＳでのＱｏＳ制御は、ＩＭＳアーキテクチャによって駆動される。ＵＭＴＳは、多くのＱｏＳ機能をネットワークに追加している。これは主に、ＩＰ ＱｏＳおよびＱｏＳポリシー決定ポイント（ＰＤＰ）に依存している。これは、アドミッション制御機能（Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を、ＳＧＳＮ（リリース９９）の外に移動させ、現在ではＰＣＦ（リリース５）に置いている。このことは、２．５ＧシステムではＯＳＳにアクセスできなかったアドミッション制御に関して非常に柔軟かつ強力なアーキテクチャを提供する。
【００１０】
ＵＭＴＳのＱｏＳ機能を提供することは、進化の過程であると思われている。しかし、こうした機能の初期の形態は、本格的なＧ０インターフェイスを要せず、簡単なＧＧＳＮおよびポリシー決定ポイントアーキテクチャで実施することができる。したがって、最終的なＵＭＴＳのＱｏＳ機能に向かって進化するに伴って、近い将来（１〜２年）多くのＱｏＳ機能を提供できるようになる戦略から移行できることが重要である。
【００１１】
取り組むべき現在の課題は、無線リソースの不足およびサービスの差別化の問題である。２．５Ｇ無線ネットワークでは、無線ネットワークにおける明確なＱｏＳ制御は存在しない。３Ｇ／ＵＭＴＳネットワークはもっと多くのＱｏＳ機能を提供するが、少なくとも３年間は大規模な３Ｇの配置は見込まれない。しかし、３ＧにおいてさえＲＡＮのＱｏＳが依然として存在していないため、現在の３ＧＰＰ ＵＭＴＳリリース５でさえ、サービスに必要とする品質に十分に取り組んでいない。
【００１２】
一般に、無線リソースの不足を扱う有効な方法の１つは、ソースコンテンツのデジタル圧縮によること、またはソフトウェアアクセラレータ（圧縮の別の用語）を使用することによると結論付けられている。このことは特に、ほとんどのデータアプリケーションの場合、ＲＡＮの輻輳がほとんどはダウンリンク（サーバからＭＳへの方向）で起こると予想されるので、有用である。圧縮の別の理由は、あらゆるサイズのモバイル端末が揃っており、その多くはフル解像度の表示を必要としないことである。これは、かなりの柔軟性、および多くのモバイル端末のデータ転送速度要件を大幅に低減する機会を提供する。しかし、圧縮だけでは、顧客が望む様々なサービスを提供するのに必要な帯域幅を十分に節約できない。
【００１３】
モバイルネットワークにおけるＱｏＳ問題に関して、過去には、差別化サービス（ＤｉｆｆＳｅｒｖ）、ＲＳＶＰを介した統合サービス（ＩｎｔＳｅｒｖ）、マルチプロトコルラベルスイッチング（ＭＰＬＳ）、およびフレームリレー（ＦＲ）や非同期転送モード（ＡＴＭ）などの仮想回路技術を含めて、多くのＱｏＳ制御機構が提案されている。これらの技術のそれぞれにはそれ自体の長所および短所があり、携帯電話会社は、最も普及していると考えられ、かつ顧客セッションサービス要件をＱｏＳの下層ネットワーク実装に関連付けるための焦点である基本的なプロトコルとしてＩＰに集中している。ＩＰで使用可能な２つのＱｏＳ機構の間では、ＤｉｆｆＳｅｒｖは、ＩｎｔＳｅｒｖよりも望ましい機能となるべく登場した。Ｉｎｔｓｅｒｖモデルは、ルータでのすべてのＩＰフローまたはセッションの状態情報を必要とし、これによって拡張可能性の問題がもたらされ、この拡張可能性の問題がその実装を非現実的なものにさせる。一方ＤｉｆｆＳｅｒｖは、各ルータに１組の小さいＱｏＳクラスを処理するよう求めるだけであり、したがって、フロー当たりのＩｎｔｓｅｒｖと通常の「ベストエフォート」サービスとの間のうまい歩み寄りであると考えられる。
【００１４】
ＩＰ ＤｉｆｆＳｅｒｖは、ＩＰネットワークにおいてサービス品質を提供する共通機構である。ＤｉｆｆＳｅｒｖは、各ＩＰルータに１組の小さいＱｏＳクラスを処理するよう求め、これらのクラスに基づいてトラフィックに優先順位を付ける。ＤｉｆｆＳｅｒｖサービスクラスは、ＩＰパケット内のいくつかのヘッダーフィールド、つまりＩＰソースアドレスおよび宛先アドレス、ＩＰプロトコルフィールド、ＩＰポート番号、およびＤｉｆｆＳｅｒｖコードポイント（ＤＳＣＰ）、またはＩＰ先行（サービスのタイプ、ＴＯＳ）ビットに基づいている。ＤｉｆｆＳｅｒｖは、トラフィックシェーピング／レート制限、ポリシーベースのルーティング、およびパケットドロップポリシーを使用してＱｏＳ制御を提供することができる。ＤｉｆｆＳｅｒｖの意志決定およびポリシーの施行は、ルータに対する局所情報（information local）に基づいて各ルータ（パケットがトラバースする各ホップ）で行われる。２．５Ｇネットワーク（ＧＰＲＳなど）の場合、モバイルホスト向けのパケットの最後のホップ（飛び移り）は、無線コアネットワークとＩＰネットワークとの間のゲートウェイである（ＧＰＲＳの場合ＧＧＳＮ）。しかし、輻輳は、ＩＰゲートウェイに直接には隣接していない無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）で起こる可能性が最も高い。したがって、ゲートウェイは、輻輳を観察せずに、ＤｉｆｆＳｅｒｖを使用して輻輳の課題に取り組むことができない。
【００１５】
インターネットＤｉｆｆＳｅｒｖアーキテクチャは、ＱｏＳを制御する強力な機構を提供する。しかし、それがモバイルネットワークに成功裡に使用できるようになる前に熟慮を要するいくつかの問題がある。ＤｉｆｆＳｅｒｖアーキテクチャは、鍵となるＱｏＳポリシーエンフォーサ（ＱｏＳ ｐｏｌｉｃｙ Ｅｎｆｏｒｃｅｒ）として、ルータまたは帯域幅仲介機（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｂｒｏｋｅｒ）など、ローカル装置の周りに的を絞る。しかし、多くのシナリオでは、ＲＡＮでの輻輳などの、トリガイベントは、実行ポイントから離れている。ＱｏＳポリシーの決定は、原因（輻輳点）と解決策（ＰＥＰ）との間の関係をしっかりと考慮して行うことが重要である。ＱｏＳポリシーおよび施行の「原因および効果」は検証が難しく、また、約束したものが得られていることをプロバイダ(インターネット接続業者）に納得させるために別々のＯＳＳ構造が必要である。ＩＰ ＱｏＳ、顧客、およびサービスレベルＳＬＡの間の連係は定義されておらず、マッピングはその場限りであり複雑である。このことは、携帯電話会社が、正しいＱｏＳポリシーが何であるか、およびエンドツーエンドのＱｏＳの目的が満たされるように、複数のＱｏＳポリシー実行ポイントの間でポリシーがどのように調整されるべきかを「分かる」ことを必要としている。
【００１６】
【非特許文献１】Telcordia SR-3389「ISCP Generic Data Interface Specification for TCP/IP」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、ＤｉｆｆＳｅｒｖおよびＩｎｔｓｅｒｖの不足分を打開するＱｏＳポリシー施行およびトラフィック最適化システムを備えることが望ましいであろう。
【００１８】
さらに、ＲＡＮリソースの最適な使用を可能にするシステムおよび方法を備えることが望ましいであろう。
【００１９】
さらに、Ｉｎｔｓｅｒｖなどのようなセッションごとのシステムによってオーバーヘッド問題が生み出されること無く、モバイルネットワークにおいてきめ細かいＱｏＳを提供し、それによって、ユーザごとにサービス品質を提出することができる方法およびシステムを備えることも望ましいであろう。
【００２０】
さらに、様々なユーザの要求を満たすようにポリシーベースのＱｏＳを実施することができる方法およびシステムを備えることが望ましいであろう。
【００２１】
また、ＲＡＮの輻輳点から離れたネットワークのある点におけるトラフィックの制御、シェーピング（ｓｈａｐｉｎｇ）、および最適化を可能にする方法およびシステムを備えることが望ましい。
【００２２】
最後に、広範囲におよぶ異なる様々なアクセスネットワークをサポートすることができる方法およびシステムを備えることが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、ＲＡＮにおいて使用可能な帯域幅の使用を最大にするために、無線ネットワークにおけるトラフィックフロー（トラフィックの流れ）の自動最適化の方法およびシステムを提供する。本発明の方法およびシステムは、モバイルネットワークとインターネット間のインターフェイス上のある点における移動局向けのリソースの最適化に基づいて、ＲＡＮの輻輳およびサービスの差別化問題に対する解決策を提供することによって、これらの課題を処理する。ＲＡＮ内の各セルのトラフィックプロファイルおよび輻輳状態は、連続的に監視される。これは、Ｇｂインターフェイスでのプローブ（Ｇｂプローブ）、並びにネットワークの１つまたは複数の点におけるディープパケット処理（ｄｅｅｐ ｐａｃｋｅｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）および相関関係（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を介して達成される。セルのトラフィック情報は、リアルタイムのトラフィック情報をｎ次元のトラフィックモデルにマッピングするトラフィック分析および処理エンジン、自動−ＩＰ ＰＤＰに渡される。自動ポリシー決定案内アルゴリズム（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｐｏｌｉｃｙ ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｇｕｉｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）は、ｎ次元トラフィックモデル上で自動−ＩＰ ＰＤＰで実行され、ポリシーは、人の介入無しにトラフィックおよびセルの輻輳状態に基づいて選択される。
【００２４】
ポリシー決定結果は、トラフィック問題（ＲＡＮ）が起こる場所とは異なるネットワークのある点（Ｇｉ）にある自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ（最適化装置）によって作用される。これは、拡張性、機構を制御するＱｏＳの可用性、および下位互換性を含むいくつかの理由のために重要である。
【００２５】
本発明は、セルごとにＱｏＳ最適化を行う。この考えは、ＱｏＳをグローバル（全体的）にクラスごとに適用するＩＰ ＤｉｆｆＳｅｒｖ、あるいはフローまたはセッションごとに定義される統合サービス（ＩｎｔＳｅｒｖ）とは異なる。このアルゴリズムは、そのセル内のトラフィックに基づいて各セルに向けられるすべてのＩＰフローの最適化を可能にする。したがって、ＤｉｆｆＳｅｒｖまたはＩｎｔＳｅｒｖの機構では入手できない、きめの細かな最適化を可能にする。
【００２６】
ポリシーの設計および操作は、専門家の分析に相当するもの無しに、ポリシーの整合性をチェックする自動ポリシーチェックアルゴリズムを導入することによって大幅に簡略化される。この自動チェックは、ポリシー機能競合の難しい問題も回避する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、一般的なＧＰＲＳ／ＵＭＴＳモバイルネットワークを示している。移動局１１０は、無線基地局（ＢＴＳ）１２０との間の信号の送受信によってネットワークと通信する。各ＢＴＳ１２０は、１つまたは複数のＢＴＳ装置を制御する基地局コントローラ（ＢＳＣ）１２５と通信する。複数のＢＴＳ装置およびＢＳＣ装置は、全体でしばしば基地局システム（ＢＳＳ）１３０と呼ばれる。さらに、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１３５は、ＢＳＳ、およびＭＳ装置１１０間で空中を通って送信される信号を含む。
【００２８】
ＢＳＣ１２５は、ＢＳＳ仮想回路（ＢＳＳＶＣ）１３１を介して、移動局１１０の移動およびデータセッションの管理を行うＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）１４０と通信する。ＳＧＳＮ１４０は、ＧＰＲＳコアネットワーク１４５を介してＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）１５０と通信する。ＧＧＳＮ１５０は、ＧＰＲＳコアネットワーク１４５と、インターネット１５５などの外部パケットデータネットワークとの間のゲートウェイとして働く。ＧＧＳＮ１５０は、インターネット１５５を介して複数のサーバ１６０と通信する。サーバ１６０は、移動局１１０のユーザが望むＷｅｂページまたは他の情報を格納する。
【００２９】
ネットワークにおける輻輳のほとんどは、セルラー式システムで使用可能な帯域幅が限られていることにより、ＲＡＮ１３５と移動局１１０間のインターフェイスで起こる。ダウンリンク方向で、ＢＳＳ１３０は、ＢＳＳ仮想回路（ＢＳＳＶＣ）１３１ごとにバッファを維持する。バッファがいっぱいのときには、パケットはドロップされる。ＢＳＳ１３０で実行される優先キューはない。アップリンク方向にはバッファがない。というのは、アップリンク方向には多くのトラフィックが予想されないからである。パケットがドロップされるとき、ＳＧＳＮがＢＳＳへのパケットの送信を減速するように、メッセージが、フロー制御のためにＢＳＳ１３０からＳＧＳＮ１４０に送信される。概して、優先度またはＱｏＳの差別化は、ＲＡＮでの輻輳を扱うために、ＢＳＳまたはＳＧＳＮでは実施されない。さらに、ＧＧＳＮ１５０はＲＡＮ輻輳を経験しない。そのため、（ＤｉｆｆＳｅｒｖのように）ＧＧＳＮに局地情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｌｏｃａｌ）に基づいてＧＧＳＮでＱｏＳポリシーを適用することでは、ＲＡＮ輻輳問題は緩和されない。
【００３０】
ＲＡＮ１３５と移動局１１０との間のインターフェイスでの輻輳は、ＧＧＳＮが「感じる」ことができないほどＧＧＳＮから離れているにも関わらず、ＧＧＳＮ１５０は、ＱｏＳ制御を適用する最適な場所である。というのは、ＧＧＳＮは、インターネットＩＰルーティングアーキテクチャの観点から言えば、移動局からの第１のＩＰホップだからである。ＳＧＳＮ１４０などの他のノード、ＢＳＣ１２５、ＢＴＳ１２０、またはＧＰＲＳコアネットワーク１４５内の他のノードは、すべてＩＰトランスポート層の下の層で稼働している。これは、ＧＴＰを運ぶＩＰトランスポート層を含む。ユーザ識別との相関がより難しくなるため、これらのより低い層は、ＱｏＳ制御を提供するには理想的ではない。一方、ＧＧＳＮ１５０は、ＩＰの第１のホップであり、端のＩＰ装置として働き、したがってＱｏＳポリシーの施行の最適な場所である。すべてのＩＰネットワーク、またはいわゆるＩＰ ＲＡＮ（Ｎｏｋｉａによるものなど）において、第１のホップはＱｏＳ制御を適用すべき場所であるという同じ原理が適用されることに留意されたい。
【００３１】
ＧＧＳＮ１５０は、ＱｏＳポリシーを施行するための論理的な場所であるため、ＧＧＳＮにおいてＱｏＳポリシーの施行を引き起こすために取り組むべき根本的課題が３つある。ＧＧＳＮ１５０は、ＲＡＮ１３５での輻輳に気付く必要がある。サービスを要求する移動局１１０のユーザは、そのサービスをサポートするデータのＩＰフローおよびＧＧＳＮ１５０と関連付けられていなければならない。最後に、移動局１１０のユーザは追跡され、輻輳や無線ネットワークで発見された他の問題と相互に関連付けられなければならない。
【００３２】
ＧＧＳＮ１５０にＲＡＮでの遅延を気付かせる問題は、ＧＧＳＮ１５０とセルタワー、ＢＴＳ１２０との間のコンポーネントの総バッファサイズによって引き起こされる。単一のＴＣＰセッションでの強度のバッファＴＣＰ問題は、重大な遅延をもたらす可能性がある。ＢＴＳ１２０、ＢＳＣ１２５、およびＳＧＳＮ１４０は、５０Ｋｂｙｔｅから２００Ｋｂｙｔｅの間の総バッファを含む。一般に、ＴＣＰの輻輳制御機構は、ＴＣＰセッションごとに最高６４キロバイト（ｋｂｙｔｅ）までのバッファの増大を可能にする。１秒当たり５０キロビット（ｋｂｐｓ）のセルの場合、６４ｋｂｙｔｅは、１０秒を上回るバッファ遅延に変わる。複数のＴＣＰセッションでは、強度のバッファ問題は、重大な遅延をもたらす可能性があり、新しいパケットはすべて、既存のセッションによって遅れることになる。したがって、リソースをＴＣＰトラフィックと共有する、音声トラフィックなどのスピードが重視されるタイムクリティカルなトラフィックでは、数十秒までの遅延を経験する可能性がある。Ｗｅｂダウンロードなどの対話型セッションも上乗せ待ち時間を経験する。
【００３３】
図２を参照すると、本発明によるモバイルネットワークにおけるＩＰトラフィックの自動最適化のシステムの一実施形態は、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を含む。自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を、ＧＧＳＮ１５０のすぐ上流のＧｉインターフェイス１５１に配置する、またはその機能をＧＧＳＮ１５０自体に組み込むことができる。自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、ＲＡＮ１３５、およびＧｂプローブ２３０など他の様々なソースからの情報を集める別個の装置によって、各ＲＡＮセル（または使用可能な情報の解像度次第で、セルセレクタ）に入るトラフィックを制御する決定を行うように、構成／制御される。本発明では、この装置は、ポリシーの専門用語に基づいて自動−ＩＰポリシー決定ポイント（自動−ＩＰ ＰＤＰ）２２０と呼ばれる。自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、一種のポリシー実行ポイント（ＰＥＰ）である。また、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０および自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０の機能を単一の装置に組み込むことも可能である。
【００３４】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０および自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、記載されている機能を実施するソフトウェアルーチンに組み込まれる可能性が最も高いが、一部分は、必要に応じて性能の速度を上げるために、ハードウェア、または専用ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせに実装することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０および自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を実装するソフトウェアは、様々な汎用コンピュータで実行することができ、また、それだけには限定されないが、ＩＢＭ ＡＩＸプラットフォーム、専用の他のＵＮＩＸ（登録商標）ベースのオペレーティングシステム、オープンソースＬｉｎｕｘ（リナックス）オペレーティングシステム、およびＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステムを含む様々なオペレーティングシステムで動作するように移植することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０および自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０を含むソフトウェアモジュールの実行に使用される汎用コンピュータのタイプは、本発明の実施には重要ではない。
【００３５】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、ＲＡＮネットワーク管理システム（ＮＭＳ）２４０からの入力を使用する。ＲＡＮ ＮＭＳ２４０は、１つまたは複数のＢＳＳ１３０内の様々なコンポーネントの構成、制御、および監視を可能にする。ＲＡＮ ＮＭＳ２４０は、ＲＡＮインターフェイスでのネットワークトラフィック輻輳に関する情報を移動局１１０に提供する。
【００３６】
また、顧客データベース２５０は、様々な顧客または顧客群のサービスレベル契約を含めて、顧客の加入情報の形で自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０へ入力を供給する。この情報は、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０が加入情報に基づいてＱｏＳポリシーを作成できるようにする。
【００３７】
ＩＰプローブ２６０は、ＩＰセッションごとにＩＰトラフィック量を監視するために使用され、ＩＰトラフィックミックス（混合）、およびミックス内のトラフィックのタイプ（すなわち音声、データ、Ｗｅｂアクセス、電子メールなど）に関して、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０に入力を供給する。また、ＩＰプローブは、幾つかのポリシー施行機構（ＴＣＰウィンドウクランプ（Ｗｉｎｄｏｗ Ｃｌａｍｐｉｎｇ）など）で使用するために、ネットワーク内の往復遅延を測定することに使用することもできる。
【００３８】
Ｇｂプローブ２３０は、Ｇｂインターフェイス１２５と接触する。包括的なプローブは、通常、性能分析のための様々な情報を収集する。本発明の目的達成のためには、表１の情報を集めることができるＧｂプローブが望ましい。最低限、プローブは、ＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ：国際移動局識別子）によって識別される可能性が最も高い加入者、現在のセッションについて割り当てられたＩＰアドレス、および加入者が目下いる場所のセルのアイデンティの間のマッピングを供給することができるべきである。また、Ｇｂプローブ２３０は、各セルでのＩＰトラフィックの最大（タイプおよび量）に関する情報を収集する立場にある。Ｇｂプローブ２３０は、セルに関するこの情報を格納し、更新することができるべきである。使用可能なＧｂプローブの一例は、Ｓｔｅｌｅｕｓ ＰｒｏＴｒａｆｆｉｃ（ステレウス・プロトラフィック）Ｇｂプローブである。
【００３９】
【表１】
【００４０】
自動−ＩＰ ＰＤＰ ２２０は、ＧＰＲＳネットワークにおけるセルの帯域幅など、限られたリソースを共有する複数のアプリケーションの実行を最適化するためのポリシーを選択する。これは、帯域幅を共有する様々なトラフィックタイプを識別し、トラフィックプロファイルによって記述されているｎ次元の空間を作成することによって達成される。これらのｎ次元トラフィックプロファイル（テンプレートと呼ばれる）がいくつか作成され、様々なビジネス要件を満たすために様々な基準に従って使用される。各ｎ次元トラフィック空間は、ｎ本の軸から成る。軸の数は、トラフィックタイプの数によって決定される。異なるテンプレートは、軸ごとに異なるトラフィックタイプを使用していても良く、また、異なる数の軸を有していてもよい。
【００４１】
特定のテンプレートの場合、各軸は、トラフィックタイプおよびトラフィック記述子（すなわち帯域幅またはセッション数）を表す。トラフィックテンプレートの軸の例には、プレミアムトラフィックの帯域幅、ベストエフォートトラフィック（ｂｅｓｔ ｅｆｆｏｒｔ ｔｒａｆｆｉｃ）の帯域幅、プレミアムクラスのセッション数、ベストエフォートクラスのセッション数がある。上記の例は、４次元空間を表しており、例えば、ピーク帯域幅が５０ｋｂｐｓで、ＶｏＩＰセッションの最大数が同時の呼１０本に等しいプレミアムＱｏＳのＳＬＡなどの、プレミアムトラフィックプロファイルにＱｏＳを保証するサービスレベル契約（「ＳＬＡ」）の提供に使用することができる。
【００４２】
トラフィック制御の場合、ｎ次元空間は、いくつかの領域（または状態）に仕切られる。領域は、ネットワークトラフィック状態、および他のビジネスニーズに従って定義される。ネットワークの現在の状態は、常にｎ次元トラフィック空間における状態によって表すことができる。「許容できる状態」と呼ばれる一部の状態は、トラフィック制約が満たされるネットワークの状態を表す。「許容できない状態」と呼ばれる他の状態は、制約が満たされないネットワーク状態を表す。「最適とはいえない状態」と呼ばれる一部の例では、トラフィック制約は満たされるが、リソースは効率的には使用されていない。
【００４３】
状態ごとに、許容できない状態または最適とはいえない状態から許容できる状態またはより許容できる状態へとネットワークの移動を促進するために稼働することができる１組のポリシーが識別される。一般に、状態間の移動は、ネットワークに入るトラフィックが増減するにつれて自然に行われるが、ポリシーは、状態間の移動を促進することができる。時として、アドミッション制御ポリシーなど他の状態で稼働されるポリシーのために到達することができない状態があり得る。図３に、仕切られたネットワーク状態空間の一例を示している。また、図４には、ネットワーク状態および遷移を状態遷移図として表している。特定の状態に到達できないいくつかの場合、これらの状態は、状態遷移図から省かれる。
【００４４】
ネットワークの状態および自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０の挙動は、有限状態マシーン（ＦＳＭ）によりモデリングされる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０はＦＳＭの状態を維持し、そのアクションはＦＳＭに基づく。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、プローブからの、およびオプションでＲＡＮ ＮＭＳ２４０からの、情報を使用してネットワークの現在の状態を監視する。Ｇｂプローブ２３０は、マッピング情報を決定し、ＧｂプローブまたはＩＰプローブ２６０は、各セルにおけるトラフィックミックス（タイプおよび量）を決定することができる。ＲＡＮ ＮＭＳ２４０は、セルの輻輳状況に関する情報を提供することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、ネットワークの現在の状態を、上述したｎ次元空間内の領域の１つにマッピングし、ＦＳＭの対応する状態を識別する。ＦＳＭが新しい状態に入るたびに、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、人の介入の必要が無く、その状態に関連付けられている任意のアクションを実行する。このアクションは、ポリシーが異なる状態へ（許容できない状態から許容できる状態へ、または最適とはいえない状態から最適であるいえる状態へ）の移動を促進（アドミッション制御ポリシーなど）し、または移動をもたらす（トラフィックシェーピングポリシーなど）ことを可能にすることができる。場合によっては、アクションは、もはや必要ないポリシーを無効にすることができる。
【００４５】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０内の自動ポリシー決定案内アルゴリズムの一部として自動的に使用するためのＦＳＭは、図５に図示した以下のプロセスを使用して作成される。ステップ５１０で、管理されるべきリソースの総量（ＧＰＲＳセルの総帯域幅／容量など）、およびリソースを共有する必要があるトラフィッククラスが識別される。次に、ステップ５２０で、１組のトラフィックタイプがｎ次元空間に変換される。この場合、ｎはトラフィックタイプ数であり、軸は、各タイプのトラフィック量（リソース利用率）を表す。ステップ５３０で、ｎ次元空間は、どのトラフィック制約が満たされているか、またはいないかについてネットワークの状態を表す領域に分けられる。その分離は、ＳＬＡ閾値または暗黙のトラフィック制約に基づき得る（例えば、特定のリアルタイムアプリケーションが適切に動作するには、指定された帯域幅が必要である。または、トラフィックタイプの混合が良く動作するのは、タイプの特定のバランスが維持される場合のみである）。各領域に名前（Ａ、Ｂ、Ｃ、１、２、３など）が付けられる。
【００４６】
トラフィック制約を満たさない（またはトラフィック制約を最適には満ただない）状態ごとに、ステップ５４０で、トラフィック制約を満たす状態にネットワークを移動させる（または移動を促進する）１組のアクションが識別される。次に、ステップ５５０で状態遷移図が作成される。ノードは各領域／状態を表し、ノード間のエッジ（縁）は隣接する領域を表す。最後に、ステップ５６０で、各エッジは、遷移をもたらすトラフィックのタイプでラベル付けされる。許容できない状態から許容可能な（またはより最適な）状態（ステップ５４０で識別）にネットワークを移動させるエッジについても、遷移をもたらす、または促進するアクションの名前でエッジにラベル付けする。
【００４７】
このプロセスの一例について以下に記載する。この例では、優先順位が高いトラフィッククラス（高優先度トラフィッククラス）および優先順位が低いトラフィッククラス（低優先度トラフィッククラス）が識別されている。優先順位が高いトラフィックは、ほとんど遅延またはジッター（デジタル信号の位置のゆれ）がないように保護される必要がある。優先順位が高いトラフィックが少量ある場合、優先順位が低いトラフィックを大量に許容することができる。しかし、優先順位が高いトラフィックが閾値を超えると、優先順位が高いトラフィックを干渉することができないように、優先順位が低いトラフィックを厳しく制限する必要がある。また、優先順位が高いトラフィックの量は、常に総セル容量未満でなければならない。図３に、これらの制約に対応するネットワーク状態空間を示している。リセット状態Ｒ ３１０を含めて５つの状態が識別されている。リセット状態Ｒ ３１０では、トラフィックが非常に少ないためポリシーを有効にする必要がなく、以前に有効にされたポリシーを無効にするか、デフォルトのポリシーと取り替えることができる。状態１ ３２０で、トラフィック制約が満たされているため、有効にされたすべてのポリシーを有効のままにしておくことができる。状態２ ３３０、および状態３ ３４０では、優先順位が低いトラフィックが多すぎ、優先順位が低いトラフィックを、優先順位が高いトラフィックへの干渉を防ぐのに適したレベルに制限し、状態４ ３５０では、すべての種類のトラフィックが多すぎる。
【００４８】
優先順位が高いトラフィックの総制限は、（例えばセッション開始プロトコル、すなわちＳＩＰに基づいて）アドミッション制御を使用して施行することができ、これは、ネットワークが状態４ ３５０に入るのを防ぐ。優先順位が低いトラフィックの制限は、ネットワークを状態２ ３３０（ポリシーＤ１）および状態３ ３４０（ポリシーＤ２）から移動させるためにＩＰトラフィックシェーピングを使用して施行する必要がある。図４に、この例の対応する有限状態マシーンを示している。表２は、この優先順位が高い／低いトラフィックミックスについての自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０で実施されるポリシーの説明を示している。
【００４９】
【表２】
【００５０】
図６がネットワーク状態空間の図解を提供する第２の例では、２つのトラフィッククラス、つまり優先順位が低いトラフィックおよび音声トラフィック（最小限の帯域幅要件で）が存在する。この場合、ネットワーク状態空間は、帯域幅よりもむしろセッション数に基づいている。状態Ａ ６１０は、トラフィックが無い、および優先順位が低いトラフィックがセルの全容量を使用することが許可されているデフォルトの状態である。状態Ｂ ６２０および状態Ｃ ６３０のように優先順位が低いトラフィックが無いとき、帯域幅は、最高３つまでの音声セッションに割り当てられる。しかし、状態Ｅ ６５０および状態Ｆ ６６０など優先順位が低いトラフィックがある場合、優先順位が低いトラフィックに使用可能な帯域幅が存在するように、帯域幅は、音声セッション２つのみのために確保されている。アドミッション制御（ＳＩＰに基づく）を使用して、許可された２つまたは３つを超える音声セッションがネットワークに入るのを防ぐ。その結果、ＳＩＰアドミッション制御ポリシーのために、状態Ｄ ６４０および状態Ｈ ６８０には到達することができない。３つの音声セッションがすでにネットワークを使用している場合、優先順位が低いトラフィックが開始すると、状態Ｇ ６７０、現存のセッションは先取りされない。この場合、ＳＩＰポリシーは、音声セッションが２つだけ入ることができるように変更されるが、現在の３つの音声セッションのうちの１つまたは複数が終了するまでそれらが続行することを可能にする。その時点で、音声のリソースの割り振りは、３セッションから２セッションに低減される。図６は、この例のネットワーク状態空間を示しており、図７は、同じ例の有限状態マシーンを示している。様々な状態で取られるアクションを、次の表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、後述するように、自動ポリシー整合性チェックアルゴリズムも実行する。まず、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０に配置されているポリシーを記述する表記について説明する。ポリシーＰｉは、次のように表される。
Ｐｉ：Ｃ−ｉ＝［Ｃ１，Ｃ２，．．．］が真の場合、アクションＡ−ｉ＝｛Ａ１，Ａ２．．．｝を適用する。 （１）
指数ｉはｉ番目のポリシーを指す。Ｃ−ｉは、ポリシー条件または単に条件と呼ばれる。Ｃ−ｉはいくつかの副条件Ｃ１，Ｃ２．．．Ｃｎから成る。各副条件は、次のように表すことができる。
Ｃｘ：｛条件ｃｘを満たす１組の要素｛ｅ｝｝ （２）
Ｃｘは、真または偽と評価することができる。次は、要素｛ｅ｝および副条件ｃｉの例である。
ｅ−ＰＤＰセッション
Ｃ１：１〜１０００の範囲内のセルＩＤ
Ｃ２：ＡＰＮ＝Ｃｏｍｐａｎｙ．ｇｐｒｓ．ｃｏｍ
Ｃ３：契約したＱｏＳ＝レベル５
Ｃ４：平日午前９時〜１０時
Ｃ５：輻輳した無線セル
【００５３】
条件Ｃ＝｛Ｃ１，Ｃ２，．．．Ｃ５｝は真であると仮定する。これは、条件Ｃが、セルＩＤが１〜１０００の範囲内の輻輳したセル内にあり、ＡＰＮ＝Ｃｏｍｐａｎｙ．ｇｐｒｓ．ｃｏｍを有し、契約したＱｏＳ＝レベル５であり、平日午前９時〜１０時の間の１組のＰＤＰセッションを表すことを意味する。
【００５４】
ポリシーステートメントの第２の部分は、１組のアクションＡ＝｛Ａ１，Ａ２．．．｝を伴い、これは、ＩＰセッションなどの１組の要素に適用する１組の「操作」を表す。アクション操作の例は、次の通りである。
Ａ１：レート制限
Ａ２：ＴＣＰウィンドウクランプ
Ａ３：コンテンツ圧縮
Ａ４：アドミッション制御
Ａ５：ブロッキング（遮断）
【００５５】
操作Ａｉが適用されるアクションステートメント内の１組の要素（１組のＩＰセッションなど）は「被アクショングループ（Ａｃｔｉｏｎｅｄ ｇｒｏｕｐ）（Ａｇ）」と呼ばれる。「Ａｇ」（ＩＰｖ４の場合）の一例を次に示す。
Ａｇ：｛方向＝ダウンリンク、ＩＰソースアドレス＝１２８．９６．１００．１０、ＩＰ宛先アドレス＝任意、ソースポート番号＝任意、宛先ポート番号＝任意、インターネットプロトコル＝６（ＴＣＰ）、ＴＯＳ＝０１０１００００｝
アクションの一例は、次の通りである。
アクション：契約したＱｏＳ＝５のＰＤＰＣｏｎｔｅｎｔｓに対応する輻輳したセルｘ内のＩＰセッションの帯域幅をそれぞれ５Ｋｂ／ｓに制限する
【００５６】
このアクションを実行するには、輻輳したセルｘおよび契約したＱｏＳ＝５のＩＰセッションの被アクショングループが最初に識別される。次いで、レート制限アクションがこのＡｇに適用される。
【００５７】
全ポリシーをひとまとめにし、自動 ＩＰ−ＰＤＰ２２０は、条件に基づいて適用すべきアクションを決定する。
Ｃｉ＝［Ｃ１，Ｃ２，．．．．］が真の場合、Ａ１をＡｇ−１に、Ａ２をＡｇ−２に．．．．適用する。 （３）
【００５８】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、以下の例で説明するように、既存の１組の整合性のあるポリシーに対して比較したある１つのポリシーの整合性のチェックを自動化する。２つのポリシーＰ１およびＰ２が与えられると、Ｐ１およびＰ２は整合性があるか整合性がないかを決定する必要がある。表４は、２つのポリシーを、その関連の条件およびアクションと共に示している。関連のアクションは、２つのアクショングループ、つまり輻輳したセルに対応するすべてのＩＰセッションに関連するＡｇ−１、およびすべてのＶｏＩＰセッションに関連するＡｇ−２に適用される。
【００５９】
【表４】
【００６０】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、次のように自動ポリシー整合性チェックアルゴリズムを実行する。１組の既存のポリシー（整合性があると仮定する）で開始する。新しいポリシーＰ２が既存のポリシーと照合される。１組の既存のポリシーからポリシーＰ１を選択する。既存のポリシーＰ１：Ｃ−１→Ａ−１と新しいポリシーＰ２：Ｃ−２→Ａ−２との照合は、図８ａのステップ８１０で開始し、新しいポリシーＰ２を比較すべき既存のポリシーＰ１が選択される。第１のチェックステップ、ステップ８２０で、Ａ−２の自己一貫性（自己整合性）が一度チェックされる。これは、まず、Ａ−２の重複する１組の被アクショングループ（共通要素を備える被アクショングループ）を識別することによって達成される。Ａ−２の１組の重複するアクショングループ例である、Ａｇ−０１およびＡｇ−０２と呼ばれるものを表５に示している。この表は、Ａ−２を構成するすべてのアクションを、アクションが識別された各被アクショングループに適用されるかどうかについてのＹ（Ｙｅｓ）またはＮ（Ｎｏ）の指示と共に列挙している。
【００６１】
【表５】
【００６２】
Ａ−２に自己一貫性がある場合、表５のすべての行は一致していなければならない。すなわち、表の任意の行は、両方ともＹｅｓまたは両方ともＮｏのいずれかでなければならない。ＹｅｓおよびＮｏを含む任意の行は、Ａ−２に自己一貫性がないことを意味する。したがって、表５で示したＡ−２には自己一貫性がない。ポリシーアクションの重複したすべての被アクショングループが一致しているものと示されている場合、アクションに自己一貫性があると結論付けられ、プロセスは引き続きステップ８３０に進む。自己一貫性が欠如（自己矛盾）している場合、プロセスはステップ８２２へ分岐し、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０のユーザに対応策をとるようにとの警報が発せられる。
【００６３】
次のステップ、ステップ８３０は、条件Ｃ−１およびＣ−２が重複しているかどうかをチェックする。Ｃ−１およびＣ−２は、Ｃ−１およびＣ−２の両方に属する要素がある場合に重複（少なくとも部分的に重なる）する。つまり、次の通りである。
（Ｃ１１，Ｃ１２，．．．．を満たす要素｝∩｛Ｃ２１，Ｃ２２，．．．．を満たす要素）≠空のセット
【００６４】
チェック手順を簡単にするために、まず、表６のすべての列の論理ＡＮＤ（論理積）を行ってＡＮＤ行を取得することができる。ＡＮＤ行のすべてのエントリが１（真）である場合、Ｃ−１およびＣ−２は重複する。ＡＮＤ行のエントリのいずれかが「０」（偽）の場合、Ｃ−１およびＣ−２は重複せず、ポリシーＰ１およびＰ２は、整合性があると決定され、プロセスは引き続きステップ８５０に進む。
【００６５】
【表６】
【００６６】
表６の例に示すようにＣ−１およびＣ−２が重複する場合、アルゴリズムはステップ８４０に進み、Ｐ１のＡ−１およびＰ２のＡ−２は、整合性があるかどうかについてチェックされる。図８ｂに、ステップ８４０のサブステップを示している。ステップ８４４で、Ａ１およびＡ２の整合性は、ステップ８４６でＰ１およびＰ２の重複する被アクショングループＡｇ−ｉを識別し、ステップ８４８でＰ１およびＰ２のＡｇ−ｉのＡｉが一致しているかどうかをチェックすることによって、チェックされる。このテストにパスすると、Ｐ２はＰ１と一致しており、プロセス（処理）は引き続きステップ８５０に進む。ステップ８４８の決定ボックスでの回答が「ｎｏ」である場合、ポリシーＰ１およびＰ２は一致しておらず、プロセスはステップ８４２に分岐し、警報が発せられる。
【００６７】
最後に、ステップ８５０で、すべてのポリシーがチェックされたかどうかが判断される。もしそうでない場合は、ステップ８６０で、１組の既存のポリシーから別の既存のポリシー（Ｐ１）が選択され、同じチェック手順がステップ８２０から繰り返される。既存のポリシーのすべてがＰ２と照合され、警報状態が発せられない場合には、ステップ８５２で、Ｐ２は現在のすべてのポリシーと一致していると結論付けられ、ステップ８５４でプロセスが終了する。
【００６８】
自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、決定を行うために様々な情報を必要とする。ネットワーク構成情報、例えば、各セルのタイプ（ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥなど）は、各セルで使用可能な全リソースの上限を提供する。セル、ＩＰアドレス、およびモバイル加入者のアイデンティの間のマッピングは、セルトラフィックと輻輳状態との相関、Ｇｉインターフェイスでの制御のための加入者のトラフィックの識別、および各セル内の加入者のサービスレベル契約の識別を可能にする。モバイル加入者のアイデンティによって識別されたユーザのサービスレベル契約（ＳＬＡ）は、各ユーザのサービスレベル予想、およびサービスプロバイダのコミットメント（責務）についての情報を提供する。各セルの輻輳状態に関する情報は、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０が、トラフィック制約を満たすのに何らかのアクションが必要かどうかを決定できるようにする。各セル内の各タイプのトラフィックの量に関する情報は、セルのトラフィック状態を決定するのに必要である。
【００６９】
図２には、必要な情報の潜在的なソースの多くが示されている。各セルの技術および容量などのネットワーク情報を自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０で直接構成したり、外部データベースから持ってきたりすることができる（図２には図示せず）。セル、ＩＰアドレス、およびモバイル加入者のアイデンティの間のマッピングは、Ｇｂインターフェイス１２５で取得することができる。というのは、マッピング情報は、（ＧＰＲＳにおける）パケットデータプロトコルコンテキストの稼働中、およびユーザがセル間を移動するときに、インターフェイスを介して転送されるからである。Ｇｂインターフェイス１２５のＧｂプローブ２３０は、マッピング情報を抽出することができる。また、マッピング情報は、ＳＧＳＮ１４０内でも入手可能であるが、容易にリアルタイムで入手することはできない。ユーザＳＬＡは、モバイル加入者のアイデンティを検索キーとして使用して顧客データベース２５０から取得することができる。一部の加入情報（「契約したＱｏＳ」など）は、ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）（図２には図示せず）からも入手可能であり、ＳＧＳＮ１４０とＨＬＲとの間の対話は、この加入情報を収集するためにＧｒインターフェイス（図示せず）上のプローブによって監視することができる。ＨＬＲは、顧客データベース２５０に加えて、加入者情報の代替のまたは補足のソースとして使用することができる。
【００７０】
セルの輻輳状態は、時々ＲＡＮ要素管理システム（ＥＭＳ）とも呼ばれるＲＡＮネットワーク管理システム（ＮＭＳ）２４０から取得することができる。輻輳状態は、トラフィックおよび容量の情報から推定することもできる。最後に、ＩＰアドレス、モバイル加入者のアイデンティ、およびセルの間のマッピングが与えられると、Ｇｂインターフェイス１２５またはＧｉインターフェイス１５１のいずれかでトラフィックを監視して、各セル内の各タイプのトラフィックの量を決定して、ネットワークの現在の状態を決定することができる。
【００７１】
自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０は、ポリシー実行ポイントであり、本発明の第２の主要な構成要素である。以下で、使用することができる様々な方法として、ＧＰＲＳまたは３ＧネットワークのＧｉインターフェイス（または異なる技術のネットワークにおける同様の場所）に挿入された装置に収納することができるトラフィック最適化について説明する。これらの方法の一部またはすべては、本発明による一実施形態で使用することができる。最適化の一部は、トラフィックが向けられるセルのタイプ、および／または自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０を介してセルごとに取得されるトラフィックおよび輻輳の情報に基づいて適用される。一般論としてとにかく無線ネットワークに固有のプロパティに基づいて、セルのタイプおよび状況に依存しない方法で、他のものを適用することができる。
【００７２】
セル固有のトラフィックおよびリソース情報を自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０によって収集した状態で、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０で様々な最適化を適用して、各セル内のリソースを管理することができる。図９は、本発明の自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０の一実施形態を示す図である。ポリシーおよびユーザ位置のマッピングは、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０によって自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２２０に入力される。ポリシーおよびマッピングは、最初に、ポリシーを解釈し、トラフィックフィルタ９２０を制御するフィルタ管理モジュール９１０に到着する。音声およびデータのＩＰパケットは、サーバ１６０から到着し、ＩＰアドレスおよびポート番号に基づいてトラフィックフィルタ９２０によって分けられる。トラフィックフィルタ９２０は、トラフィックを、そのセル（トラフィックが向けられるセル）およびトラフィックタイプに適したキュー（待ち行列）９４０に向ける。トラフィックフィルタ９２０は、様々な最適化技術（後述）をフローごと、およびセルごとに実施し、それによって必要なきめ細かいＱｏＳサポートを提供できるように、フローを分けることができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０から得られるポリシー指示によって要求されるようにトラフィック最適化が実行されると、トラフィックを、図２に示すように、ＧＰＲＳ（または他の）ネットワーク１４５に送信し、ＲＡＮ１３５およびモバイルクライアント１１０に送信することができる。
【００７３】
トラフィックシェーピングは、特定のトラフィックストリームまたはトラフィックのクラスに割り振られる帯域幅を制限することができる。トラフィックシェーピングは、トラフィックを円滑にすることができ、それによりバースト性（通信量の爆発）は低くなる。また、リソースがより公平に（あるいは、より高い優先順位を特定のトラフィッククラスに与えるなど、少ない公平さで）割り振られるように、トラフィックシェーピングがスケジューリングと優先順位とを結合することもできる。輻輳したセルにおいて（または輻輳の無いセルでさえ）、優先順位がより高いトラフィックにより多くの帯域幅が使用可能なように、優先順位がより低いトラフィックの帯域幅を制限することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０は、セルの総容量、およびネットワークに入るトラフィックの各クラスの量に基づいてトラフィックシェーピングを構成する必要がある。
【００７４】
ＴＣＰウィンドウクランプは、ＴＣＰ輻輳ウィンドウのサイズを制限して、小さい帯域幅遅延積（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ−ｄｅｌａｙ ｐｒｏｄｕｃｔ）によりネットワークでのバッファの増大を防ぐための機構である。ＴＣＰにおける輻輳制御は、ウィンドウ機構を使用して、送信済み受信未確認のデータ（ｉｎ−ｆｌｉｇｈｔ ｄａｔａ）（送信されたが確認応答されていないデータ）の量を制限する。ウィンドウのサイズ（輻輳ウィンドウサイズ）は、常に伝送することができるデータの最大量を決定する。ＴＣＰのスロースタートおよび輻輳回避機構は、セッションを小さい輻輳ウィンドウで開始し、パケットが正常に送信され、確認応答されると、構成された最大値に到達するまでウィンドウを大きくする。この最大の輻輳ウィンドウサイズは、一般に６４Ｋｂｙｔｅである。輻輳制御機構によって、送信側は、往復時間（パケットを送信し、その確認応答を受信する間の時間）当たり１つの輻輳ウィンドウサイズのデータを送信することができる。受信側または受信ネットワークがより低いレート（伝送速度）でデータを処理した場合、送信済み受信未確認のデータの残りをネットワークにバッファする必要があり、ネットワークの遅延に拍車をかける。
【００７５】
ネットワークにおいてバッファの増大を回避するＴＣＰ輻輳ウィンドウの最適なサイズは帯域幅遅延積であり、この場合、帯域幅はセッションから使用可能なネットワーク容量であり、遅延は宛先ホストに送信されるＴＣＰパケットの往復時間である。輻輳ウィンドウサイズ（に最大値を設定する）のクランピングは、受信側（移動局）から送信側（サーバ）に送信されたパケット（確認応答パケットなど）内の広告ウィンドウ（ａｄｖｅｒｔｉｓｅｄ ｗｉｎｄｏｗ）フィールドを取り替えることによって実施することができる。セル容量およびトラフィック情報により、所望の帯域幅がセッションごとに決定され、クランプ値を選択するために帯域幅遅延積が計算される（クランプ値は、少なくとも、送信側によって送信することができる最大パケットサイズと同程度とする必要があることに留意されたい）。各セッションを適切な値にクランプすることによって、その帯域幅が制限され、ネットワークにおけるバッファの増大に対するその貢献が制限される。自動−ＩＰ ＰＤＰは、セルの容量およびセルに向けられる他のトラフィックに基づいて各ＴＣＰセッションに適切なクランプ値を決定することができる。複数のＴＣＰセッションの場合、バッファの占有は増大し続け、ＩＰトラフィックシェーピングが推奨される。しかし、ＴＣＰウィンドウクランプは、ＧＰＲＳ ＲＡＮ容量に関して、ＴＣＰの使用を最適にするように働く。
【００７６】
アドミッション（入場許可）制御機構を使用して、あまりにも多くのセッション、またはあまりにも多くの帯域幅を必要とするセッションが限られた容量のネットワークに入るのを防ぐことができる。セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）などのプロトコルを使用して、ネットワークへのアクセスを要求することができる。自動−ＩＰ ＰＤＰは、ＳＩＰサーバと対話して、セッション数、またはネットワークに入ることを許可されるセッションの総帯域幅の制限を設定することができる。ＰＤＰは、各セルにどのユーザがいるか（およびそのセッション）についての情報を有しているため、セルごとに独立して制限を設定することができる。
【００７７】
画像データを圧縮して、ネットワークをトラバース（行き来き）する必要のあるトラフィック量を低減することができる。ほとんどの画像データは、すでに、ＧＩＦ、ＪＰＥＧ、ＰＮＧなどの圧縮フォーマットで保管されている。輻輳したセル、または制限された帯域幅を有するセルでは、画像は、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０でインターセプト（途中で捕まえる）され、宛先に再送される前に、より高い圧縮率で再度圧縮されることができる。さらに圧縮するためには、例えばより情報の損失の大きいＪＰＥＧフォーマットを使用する、またはＧＩＦカラーマップのカラー数を低減するなど、情報の損失の大きい圧縮アルゴリズムを使用する必要がある場合がある。
【００７８】
セル固有の最適化に加えて、自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０で他の様々な無線固有の最適化を実施して、ネットワークの性能を向上させることができる。ＴＣＰウィンドウクランプ（上述）を使用して、特定のセルの知識無しに、待ち時間を制限することもできる。例えばすべてＧＰＲＳセルなど、同種のネットワークにおいて、セルの最大容量を帯域幅遅延積に使用して、輻輳ウィンドウの制限を計算することができる。例えばＧＰＲＳおよびＥＤＧＥのセルの混合など、ネットワークが同質ではない場合でさえ、最大輻輳ウィンドウがデフォルト値（通常６４ｋｂｙｔｅ）未満のレベルまで低減される限り、最も高い最大セル容量を使用して、いくばくかの待ち時間の短縮を提供することができる。
【００７９】
ＧＰＲＳネットワークにおいては、最小往復時間は約０．５秒であり、セルの容量は約５０ｋｂｐｓであり、これが３１２５ｂｙｔｅの帯域幅遅延積をもたらしている。輻輳ウィンドウがその最大値（一般に６４ｋｂｙｔｅ）まで増大したＴＣＰセッションでは、付加的バッファリング遅延はほぼ１０秒となり得る。本発明の現実施形態は、ＴＣＰウィンドウクランプ９３０を使用して、最大輻輳ウィンドウを６４ｋｂｙｔｅから３１２５ｂｙｔｅまで低減している。それによってＴＣＰセッション当たりの最大遅延は、１０秒以上から１秒未満まで短縮され、ほぼすべての帯域幅が獲得される。
【００８０】
ＲＦＣ３１３５に記述されているようなＴＣＰ ＡＣＫスペーシングを使用することもできる。ＧＰＲＳなどの無線アクセスネットワークでは、ＴＣＰ確認応答（ＡＣＫ）は集中する傾向がある。これは、ＴＣＰ確認応答が次から次と到着することにより、ＴＣＰ送信側からのデータのバーストをもたらす。こうしたバーストは、アクセスネットワークにおいて、定期的に（すなわち往復時間ごとに一度）バッファをいっぱいにして、大量のジッターを引き起こし、このジッターは、一部のリアルタイムアプリケーション（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰなど）の性能を害する可能性がある。ジッターは、送信側がもはやデータをバースト状態で送信しないように、ＡＣＫをインターセプト（途中で押さえる）し、それらＡＣＫをより定期的な間隔で再送することによって、低減される。
【００８１】
ＩＥＴＦのＲＦＣ３１３５に記述されているようなローカルＴＣＰ確認応答をトラフィック最適化に使用することもできる。ＰＥＰ装置は、下流のＴＣＰパケットが移動局によって確認応答される前にそれらを確認応答して、送信側によって測定される往復時間を短縮することができる。これは、ＴＣＰセッションの開始時またはパケットが失われた後により早く最大帯域幅に到達するように、ＴＣＰスロースタートおよび輻輳回避を加速する。ローカルＴＣＰ確認応答が生成された場合には、パケットがアクセスネットワークで失われたときに、ＰＥＰはデータリカバリを扱う必要があることに留意されたい。
【００８２】
さらに、ＩＥＴＦのＲＦＣ３１３５に記述されているように、ローカルＴＣＰ再伝送を利用することができる。アクセスネットワークにおいてパケットが失われたときに、確認応答の重複を阻止し、かつ／またはローカルＴＣＰ確認応答をＰＥＰから送信することによって、紛失をサーバから隠すことができる。これにより、失われたデータからのリカバリを加速することができる。というのは、これは、サーバがスロースタートまたは輻輳回避に入るのを防ぐからである。この場合、サーバはもはや再送信を扱わないため、ＰＥＰが、失われたデータを再送信する必要がある。ＰＥＰは、自分自体のタイムアウトメカニズムを維持することによって失われたパケットを識別し、確認応答が受信されるまでパケットを格納する必要がある。ＰＥＰは、パケットが失われたことを検出すると、失われたデータを自分自体のストレージ（記憶装置）から再送信する必要がある。
【００８３】
装置固有のデータ低減は、別の最適化技術である。画像サイズが小さいモバイル装置では、大きいサイズの画像を、画面に合うように縮小することができる。これは、実質的に、アクセスネットワークを介して送信する必要のあるデータ量を低減することができ、データの受信側により早いダウンロードを提供し、他のユーザにより多くの帯域幅を残す。モバイル装置の型式（タイプ）は、多くの場合、ＨＴＴＰ要求ヘッダー内の情報から決定することができる。暗号化されていない任意のファイルフォーマットの画像を縮小することができる。この最適化は、すべてのトラフィックに適用することができ、または輻輳した、または容量が少ないセルに向けられるトラフィックにぴったり適用することができる。
【００８４】
ＩＰトラフィックシェーピングおよびＴＣＰウィンドウクランプは、試作品の自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０で実施されている。トラフィックシェーピングはセルごとに適用され、ウィンドウクランプは一定のクランプ値により適用されている。現在の実装は、パケット転送（ルーティング）が可能なＬｉｎｕｘを基にしている。トラフィックシェーピングは、シェーピング、スケジューリング、優先順位を実施する多くのオプションを提供するＬｉｎｕｘのｔｃコマンドセットを使用して実施されている。現在好ましい実施形態のシェーピング機構は、Ｈｉｅｒａｒｃａｌ Ｔｏｋｅｎ Ｂｕｃｋｅｔ（階層的トークンバケツ）であり、これは、重み付けされた公平なキューに似ている。各サービスクラス内で、Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ（確率的不偏キューイング）を使用してセッションをスケジューリングする。ＴＣＰウィンドウクランプの現在の実装は、Ｌｉｎｕｘ ｉｐ＿ｔａｂｌｅｓモジュールを使用して、パケットおよびｌｉｂｉｐｑルーチンをインターセプトして、パケットを処理する（移動局から上流に送信されたパケット内の広告ウィンドウフィールドと取り替える）。
【００８５】
顧客およびサービスの差別化は、一人のユーザまたは１組のユーザ、および／または請け負ったサービスの識別を必要とする。次いでサービスの差別化は、サービス品質の保証、アクセス優先順位、あるいは課金または融資インセンティブ（ｃｒｅｄｉｔ ｉｎｃｅｎｔｉｖｅｓ）に関して提供される。モバイルの状況（ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｎｔｅｘｔ）でユーザを識別するために、表７に列挙したような１組の共通の属性が使用されており、この場合、焦点はＧＳＭ／ＧＰＲＳネットワーク（ＴＤＭＡネットワークの類似の属性が適用される）に置かれている。
【００８６】
【表７】
【００８７】
表７で、左列は、ユーザの識別のための属性のリストを与える。第２の列は、属性を見つけることができる場所を知らせ、第３の列は、ユーザ識別属性が固定的（すなわち永続的に割り当てられる）か動的（すなわちセッション（ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔやＰＰＰセッションなど）がアクティブなときに割り当てられる）か、を示す。表６の属性が使用可能である場合、これらの属性のサブセットを顧客の差別化に使用することができる。しかし、顧客およびサービスの差別化を実施するために、ＯＳＳは、属性を識別するこのユーザがどのようにセッションおよび／またはＩＰフローにマッピングされるかに関する情報を有することが必要である。マッピングの知識は必須である。というのは、サービス差別化機構の多くは、セッションおよびＩＰ層に存在するからである。例えば、ＩＰ層ＤｉｆｆＳｅｒｖ ＱｏＳ制御がＡＰＮ＝company.gprs.comに対応するすべてのセッションのサービス品質の差別化に使用される場合、company.gprs.comに対応するすべてのＩＰフローを見つけ出す必要がある。company.gprs.comに対応するＩＰフローに対してＤｉｆｆＳｅｒｖ ＱｏＳ（コードポイント）を割り当てることができる。
【００８８】
ユーザ識別属性とＩＰフローなどのネットワークエンティティとの間のマッピングの取得は、ＩＰアドレスが固定的である場合は簡単である。その場合、ＩＰアドレスは、特定の移動局に提供され、変わらない。しかし、モバイル環境では、ＩＰｖ６が完全に配置される前に動的アドレスの割当がサポートされていることは非常に一般的であり、必要である。動的アドレスの割当では、ＰＤＰＣｏｎｔｅｘｔが作成されると、ＩＰアドレスは、ＤＨＣＰを介してＭＳに割り当てられ、その割り当てられたＩＰアドレスは、ＰＤＰセッションの終わりでリリース（解放）することができる（ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）をＧＧＳＮで使用することができるという事実はＤＨＣＰのサポートの必要性を変えないことに留意されたい）。したがって、マッピング情報は、ＰＤＰＣｏｎｔｅｘｔセットアッププロセス中存在し、ＳＧＳＮおよびＧＧＳＮで入手可能である。マッピングは、コール詳細レコード（ＣＤＲ）でも入手可能であり、したがってＣＤＲ仲介装置でキャプチャーされる。同様に、マッピングは、ＲＡＤＩＵＳなどのアカウンティングデータベース（ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｄａｔａｂａｓｅ）にも記録される。実際に、ＲＡＤＩＵＳ ＭＩＢはこうしたマッピングを定義している。残念ながら、ユーザＩＤからＩＰアドレスへのマッピングへのアクセスは、依然として問題である。ＳＧＳＮやＧＧＳＮでは、マッピングは存在するが、通常、外部装置からは使用できない。ＣＤＲおよびＲＡＤＩＵＳでは、通常、会計のサポートに使用されており、情報は、通常、セッションが終了した後、または非リアルタイムで取り出し可能である。ＱｏＳ制御の多くはリアルタイムの機能を必要とするため、マッピングの取り出しの際のタイムラグによって、それらは役に立たなくなる。マッピング情報をタイムリーに取得するのが難しいのは、リアルタイムまたはほぼリアルタイムの装置でなければならないＧｂプローブがユーザ（ＩＭＳＩ）場所−ＩＰアドレスマッピングを取得するための好ましい機構として選択されるからである。
【００８９】
本発明のシステムおよび方法は、図１０に開示した実施形態による、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ（テレコディア）ＩＳＣＰなど、インテリジェントサービス制御ポイント（ＩＳＣＰ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ）を使用して実施することができる。ＩＳＣＰ４００は、自動−ＩＰ ＰＤＰ２２０の論理を形成するアルゴリズムを実行するプラットフォームとして使用することができる。非特許文献１で指定されている現在の汎用データインターフェイス（ＧＤＩ）、および／またはベンダー独自の専用インターフェイスを使用して、上記のＲＡＮ ＮＭＳ２４０、Ｇｂプローブ２３０、および顧客データベース２５０から情報を入力することができる。ＩＳＣＰ４００は、上記の自動ポリシー生成および整合性チェックアルゴリズムを実行し、ＧＤＩまたはベンダー固有の専用のインターフェイスを介して自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ２１０と通信し、それによってポリシー制御指示を自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザ ２１０に渡し、次いでセルごとに上記の技術の最適化技術を行う。ＩＳＣＰ４００は、ＩＥＴＦによって定義されているＧｏまたはＣＯＰＳインターフェイスを介してＧＧＳＮ１５０と直接通信することもできる。
【００９０】
上記の説明は、本発明を示し、説明するために提示したにすぎない。それは包括的なものではなく、あるいは本発明を開示した何らかの正確な形に限定するためのものではない。上記の教示に照らして、多くの変更および変形が可能である。例えば、２．５Ｇ汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）および３Ｇ ＵＭＴＳネットワークで使用することに加えて、この方法およびシステムは、ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）無線伝送技術（１ｘＲＴＴ）ネットワークで使用することができる。記載したアプリケーションは、当業者が本発明を様々な用途で、また企図された特定の使用に適するように様々な変更を加えて最適に使用できるようにするために、本発明およびその実質的なアプリケーションの原理を最適に説明するために選択され、説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】一般的なＧＰＲＳ／ＵＭＴＳネットワークアーキテクチャを示す図である。
【図２】ＧＰＲＳ／ＵＭＴＳアーキテクチャに配置される本発明のシステムの要素を示す図である。
【図３】仕切られたネットワーク状態空間の一例を示す図である。
【図４】図３の例のネットワーク状態および遷移を状態遷移図で表す図である。
【図５】本発明の自動−ＩＰ ＰＤＰで使用するための有限状態マシーンを開発するプロセスを示すフロー図である。
【図６】仕切られたネットワーク状態空間の別の例を示す図である。
【図７】図６の例のネットワーク状態および遷移を状態遷移図で表す図である。
【図８ａ】本発明の自動−ＩＰ ＰＤＰの整合性チェックアルゴリズムを示す概略図である。
【図８ｂ】本発明の自動−ＩＰ ＰＤＰの整合性チェックアルゴリズムを示す概略図である。
【図９】自動−ＩＰトラフィック・オプティマイザを示す図である。
【図１０】ＩＳＣＰ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ）を使用して実施する本発明を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動局が、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を介し、少なくとも１つのＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ：サービングＧＰＲＳサポートノード）および少なくとも１つのＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ：ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード）を有するネットワークを介し、インターネットを介して、複数のサーバと通信する移動体通信ネットワークにおけるトラフィックの自動最適化のためのシステムであって、
特定のデータフローに関連付けられている各ユーザのアイデンティを含めて、前記ＲＡＮと前記ＳＧＳＮとの間のインターフェイスから情報を抽出する１つまたは複数のＧｂプローブと、
前記ＲＡＮから輻輳およびトラフィック情報を提供するネットワーク管理システム（ＮＭＳ）と、
移動局の各ユーザに対するサービスのタイプおよび品質に関する情報を提供する顧客データベースと、
前記Ｇｂプローブからの情報、前記ＮＭＳ、および前記顧客データベースを使用して、セルごとに各データフローのトラフィックを最適化するために取られるべきアクションを決定するポリシー決定ポイントと、
前記ポリシー決定ポイントによって決定された前記アクションを実施するトラフィックオプティマイザと
を具備することを特徴とするシステム。
【請求項２】
インターネットでの遅延に関する情報を提供するＩＰプローブをさらに具備し、該情報は前記ポリシー決定ポイントに提供されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ポリシー決定ポイントは、前記ネットワークの状態に関して受信された前記情報に応じて取られるべきアクションを自動的に決定する有限状態マシーンに基づいてポリシー決定を自動的に生成する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ポリシー決定ポイントは、新しいポリシーの既存のポリシーに対する整合性をチェックする手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
新しいポリシーが既存のポリシーと整合性がないと識別された場合、前記ポリシー決定ポイントの警報がユーザに発せられることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記トラフィックオプティマイザは、インターネットから到着するトラフィックを、該トラフィックが通過する予定の前記ＲＡＮ内の前記セルのアイデンティによって識別される成分に分けることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記分けられたトラフィックは、ＴＣＰ(通信制御プロトコル)ウィンドウクランプ、アドミッション制御機構、圧縮、ＴＣＰ ＡＣＫ（確認オ応答）間隔、ローカルＴＣＰ確認応答、ＩＰ(インターネットプロトコル)トラフィックシェーピング、およびローカルＴＣＰ再送信から成るグループから選択された最適化技術を使用してセルごとに最適化されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記トラフィックオプティマイザはＧｉインターフェイスに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）は、前記ネットワーク内の移動局の前記ユーザに関する付加情報を提供することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ポリシー決定ポイントはインテリジェントサービス制御ポイント（ＩＳＣＰ）に実装されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
移動局のユーザと、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、パケットベースのコアネットワーク、およびインターネットを介して接続されるサーバとの間のトラフィックフローの自動最適化の方法であって、
特定のトラフィックフローに関連付けられている各ユーザの前記アイデンティティを含めて、前記ＲＡＮと前記パケットベースのネットワーク間の情報を前記インターフェイスから抽出するステップと、
前記ＲＡＮからの輻輳およびトラフィック情報に関する情報をネットワーク管理システム（ＮＭＳ）から収集するステップと、
移動局の各ユーザのサービスのタイプおよび品質に関するデータを顧客データベースから取り出すステップと、
前記抽出されたＲＡＮ情報、収集されたＮＭＳ情報、および取り出された顧客データをポリシー決定ポイントに入力するステップと、
データフローごとにトラフィックを最適化するためにどのアクションが取られるべきかを前記ポリシー決定ポイントで決定するステップと、
トラフィックオプティマイザに前記アクションを送信して、前記アクションをセルごとに実施するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
１つまたは複数のＩＰプローブからインターネットにおける遅延に関するデータを収集し、該収集されたデータを前記ポリシー決定ポイントに入力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
取られるべき前記アクションを決定する前記ステップは、有限状態マシーンを使用して、許容できない状態から許容できる状態に、または最適とはいえない状態から許容できる状態に移動させるのにどのアクションが必要であるかを自動的に決定することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
取られるべき前記アクションを決定する前記ステップは、新しいポリシーの既存のポリシーに対する整合性をチェックするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記整合性をチェックする前記ステップは、新しいポリシーが既存のポリシーと整合性がないと識別された場合、前記ユーザに前記ポリシー決定ポイントの警報を発するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記インターネットから前記トラフィックオプティマイザに到着するトラフィックを、前記トラフィックが通過する予定の前記ＲＡＮ内の前記セルのアイデンティによって識別される成分に分けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記分けられたトラフィックは、ＴＣＰウィンドウクランプ、アドミッション制御機構、圧縮、ＴＣＰ ＡＣＫスペーシング、ローカルＴＣＰ確認応答、ＩＰトラフィックシェーピング、およびローカルＴＣＰ再送信から成るグループから選択された最適化技術を使用してセルごとに最適化されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１】
複数の移動局が、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を介し、少なくとも１つのＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ：サービングＧＰＲＳサポートノード）および少なくとも１つのＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ：ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード）を有するネットワークを介し、インターネットを介して、複数のサーバと通信する移動体通信ネットワークにおけるトラフィックの自動最適化のためのシステムであって、
特定のデータフローに関連付けられている各ユーザのアイデンティを含めて、前記ＲＡＮと前記ＳＧＳＮとの間のインターフェイスから情報を抽出する１つまたは複数のＧｂプローブと、
前記ＲＡＮから輻輳およびトラフィック情報を提供するネットワーク管理システム（ＮＭＳ）と、
移動局の各ユーザに対するサービスのタイプおよび品質に関する情報を提供する顧客データベースと、
前記Ｇｂプローブからの情報、前記ＮＭＳ、および前記顧客データベースを使用して、セルごとに各データフローのトラフィックを最適化するために取られるべきアクションを決定するポリシー決定ポイントと、
前記ポリシー決定ポイントによって決定された前記アクションを実施するトラフィックオプティマイザと
を具備することを特徴とするシステム。
【請求項２】
インターネットでの遅延に関する情報を提供するＩＰプローブをさらに具備し、該情報は前記ポリシー決定ポイントに提供されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ポリシー決定ポイントは、前記ネットワークの状態に関して受信された前記情報に応じて取られるべきアクションを自動的に決定する有限状態マシーンに基づいてポリシー決定を自動的に生成する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ポリシー決定ポイントは、新しいポリシーの既存のポリシーに対する整合性をチェックする手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
新しいポリシーが既存のポリシーと整合性がないと識別された場合、前記ポリシー決定ポイントの警報がユーザに発せられることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記トラフィックオプティマイザは、インターネットから到着するトラフィックを、該トラフィックが通過する予定の前記ＲＡＮ内の前記セルのアイデンティによって識別される成分に分けることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記分けられたトラフィックは、ＴＣＰ(通信制御プロトコル)ウィンドウクランプ、アドミッション制御機構、圧縮、ＴＣＰ ＡＣＫ（確認オ応答）間隔、ローカルＴＣＰ確認応答、ＩＰ(インターネットプロトコル)トラフィックシェーピング、およびローカルＴＣＰ再送信から成るグループから選択された最適化技術を使用してセルごとに最適化されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記トラフィックオプティマイザはＧｉインターフェイスに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
ホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）は、前記ネットワーク内の移動局の前記ユーザに関する付加情報を提供することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ポリシー決定ポイントはインテリジェントサービス制御ポイント（ＩＳＣＰ）に実装されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
移動局のユーザと、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、パケットベースのコアネットワーク、およびインターネットを介して接続されるサーバとの間のトラフィックフローの自動最適化の方法であって、
特定のトラフィックフローに関連付けられている各ユーザの前記アイデンティティを含めて、前記ＲＡＮと前記パケットベースのネットワーク間の情報を前記インターフェイスから抽出するステップと、
前記ＲＡＮからの輻輳およびトラフィック情報に関する情報をネットワーク管理システム（ＮＭＳ）から収集するステップと、
移動局の各ユーザのサービスのタイプおよび品質に関するデータを顧客データベースから取り出すステップと、
前記抽出されたＲＡＮ情報、収集されたＮＭＳ情報、および取り出された顧客データをポリシー決定ポイントに入力するステップと、
データフローごとにトラフィックを最適化するためにどのアクションが取られるべきかを前記ポリシー決定ポイントで決定するステップと、
トラフィックオプティマイザに前記アクションを送信して、前記アクションをセルごとに実施するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
１つまたは複数のＩＰプローブからインターネットにおける遅延に関するデータを収集し、該収集されたデータを前記ポリシー決定ポイントに入力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
取られるべき前記アクションを決定する前記ステップは、有限状態マシーンを使用して、許容できない状態から許容できる状態に、または最適とはいえない状態から許容できる状態に移動させるのにどのアクションが必要であるかを自動的に決定することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
取られるべき前記アクションを決定する前記ステップは、新しいポリシーの既存のポリシーに対する整合性をチェックするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記整合性をチェックする前記ステップは、新しいポリシーが既存のポリシーと整合性がないと識別された場合、前記ユーザに前記ポリシー決定ポイントの警報を発するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記インターネットから前記トラフィックオプティマイザに到着するトラフィックを、前記トラフィックが通過する予定の前記ＲＡＮ内の前記セルのアイデンティによって識別される成分に分けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記分けられたトラフィックは、ＴＣＰウィンドウクランプ、アドミッション制御機構、圧縮、ＴＣＰ ＡＣＫスペーシング、ローカルＴＣＰ確認応答、ＩＰトラフィックシェーピング、およびローカルＴＣＰ再送信から成るグループから選択された最適化技術を使用してセルごとに最適化されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００７−５０２５８４（Ｐ２００７−５０２５８４Ａ）
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２３４２１（Ｐ２００６−５２３４２１）
【出願日】平成１６年８月１３日（２００４．８．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２６４２０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１７７０７
【国際公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｌｉｎｕｘ
２．リナックス
【出願人】（３９９０４７９２１）テルコーディア テクノロジーズ インコーポレイテッド (61)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１３日（２００４．８．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２６４２０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１７７０７
【国際公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｌｉｎｕｘ
２．リナックス
【出願人】（３９９０４７９２１）テルコーディア テクノロジーズ インコーポレイテッド (61)
【Ｆターム（参考）】
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