【実施例】
【0015】
図1は、マルチキャスト・サービスのための従来のモバイルWiMAXネットワークを示す。移動局(MS)と基地局(BS)との間のエア・インタフェースは、IEEE802.16標準によって規定されている。複数のBSが、R6参照点を介してアクセス・ルータ(AR)に接続される。ARは、インターネットへのゲートウェイである。ネットワークへのエントリの間、MSは、BSと、MAC層において3種の接続(すなわち、双方向基本接続、一次接続及び二字接続)を確立する。これらは、緊急MAC層管理メッセージ、非緊急MAC層管理メッセージ、及びIPプロトコルそれぞれの送信のために使用される。MSが、TVマルチキャスト・サーバによって提供されるマルチキャスト・サービスに加入する旨を要求した場合、IGMP報告(加入)メッセージをマルチキャスト・サービスのマルチキャスト・グループに送出する。
【0016】
モバイルWiMAXネットワークにおけるIPマルチキャストには、MAC層及びセッション層のマルチキャスト管理が関係する。
図2に示すように、メッセージ・シーケンス・チャートは、マルチキャスト・サービスを提供する場合にマルチキャスト・グループを管理する従来の手法を示す。TV番組を受信するために、IGMP報告(加入)メッセージの送出に加えて、MSはまず、MAC層における三方向の動的サービス追加(DSA)手順を介して、一意の接続ID(CID)によって識別されMBS(マルチキャスト及びブロードキャスト・サービス)を確立すべきである。WiMAXネットワークは接続指向のため、MAC層接続を確立しなければならない。ハードウェアMACアドレスとは異なる一意のCIDは、MAC層レベルにおけるサービス・フローを差別化するためにIEEE802.16MAC PDUヘッダにおいて使用される。接続が、動的サービス追加(DSA)、動的サービス変更(DSC)、及び動的サービス削除(DSD)管理メッセージを介して確立され、修正され、削除される。
【0017】
MSとBSとの間のエア・インタフェースにおける低信頼度の送信によってもたらされるサービス中断の問題の他に、マルチキャスト・サービスを提供するためにIGMPを使用する従来のモバイルWiMAX通信システムにおける更に2つの問題が存在している。
【0018】
(1)MSのスリープ・モードの中断
MS全てが傍受する全ホスト・グループ・アドレス224.0.0.1に向けられているのでメンバシップ・クエリ・メッセージは、ブロードキャスト接続を介して送出される。その結果、クエリされたマルチキャスト・グループに属さないMSは、ブロードキャスト接続上でデータを受信するためにスリープ・モードからのウェークアップが強いられる。電力節減のやり方で、対応するマルチキャスト接続上でMSが、関心のあるマルチキャスト・メッセージを受信している場合、クエリされたグループのメンバであるMSにも行われる。
【0019】
(2)MSからの大量のIGMPメンバシップ報告メッセージのオーバヘッド。
【0020】
帯域幅は、無線ネットワークにおいて特に貴重な資源である。報告抑制機構がどのようにしてIGMPv1/2におけるように実現されても、IGMPv3において取り消されても、クエリ・メッセージに応じたメンバシップ報告メッセージは、帯域幅のうちの無視できない部分を費やす。
【0021】
図3は、本実施例による、マルチキャスト・グループを管理する方法を示すメッセージ・系列チャートである。ARにおいて導入されるIGMPは、例えば、MSがマルチキャスト・サービスへの加入、クエリ・メッセージへの応答、又はマルチキャスト・サービスからの離脱を行いたい際にARに接続されたMSのためにプロキシ機能を行う。マルチキャスト・サービスに加入する手順、IGMPクエリ・メッセージを処理する手順、及びマルチ・サービスを離脱する手順は以下に詳細に説明する。
【0022】
1. マルチキャスト・サービスへの加入
マルチキャスト・サービスへの加入を要求するMSは、MAC層接続を確立する旨のDSA/DSC要求を開始し、トラフィック伝送のためにマルチキャストCIDを得る。DSA手順を介したMAC層接続の確立中に、どのマルチキャスト・サービスにMSが加入したいかを示すための一部の情報が、MSからBSに送信される。接続を確立した後、BSは、接続情報を含むメッセージを送出し、これは、IGMPプロキシに、MSとBSとの間のDSA手順を介して接続の確立中に導き出される。ここで、IGMPプロキシは、BSから受信された接続情報に基づいてマルチキャスト・グループ・メンバシップ・リストを維持する。要求されたマルチキャスト・サービスがARにおいて利用可能でない場合、IGMPプロキシは直接、IGMP報告(加入)を上流マルチキャスト・ルータに送出する。要求されたマルチキャスト・サービスがARにおいて入手可能な場合、IGMPプロキシがIGMP報告(加入)メッセージを送出する必要はない。その結果、マルチキャスト・サービスへの加入を要求するMSの命令がMAC層において暗黙的に送信されるので、送信は、上位層において送信されるよりも高信頼度かつ高速である、更に、低信頼度の無線接続上でIGMP加入メッセージを交換することによってもたらされるサービス中断の確率を削減するように、上流ルータにMSの代わりにIGMP加入メッセージを当初、生成し、送出する。
【0023】
この段落は、接続情報の例を表す。DSA手順による接続の確立の間、CS(収束サブ層)パラメータ(すなわち、分類規則)の組がDSAメッセージに含められる。CSパラメータは、IPソース・アドレス、IPソース・ポート、IPデスティネーション・アドレス、IPデスティネーション・ポート、優先度クラス、イーサネット(登録商標)アドレス、IPプロトコル等を含み得る。本実施例では、例として、マルチキャスト・グループIPアドレスがDSAメッセージに含められる。マルチキャストIPアドレスはマルチキャスト・サービスを一意に識別することが可能である。本実施例における接続情報は、MSを一意に識別するために使用されるMS識別子及びマルチキャスト・グループIPアドレスを含む。例として、MS識別情報は、MSのIPアドレス又はMSのMACアドレスであり、これは、MSがネットワーク・エントリ手順を行う際にBSに知られる。マルチキャスト・グループIPアドレスは、便宜上、以下の説明においてxGroupAddr’と呼ぶ。
【0024】
一意のCIDによるマルチキャスト接続がMAC層において確立されると、マルチキャスト・サービスへの加入を要求するMSに、MS識別子とこの段落は、接続情報の例を表す。DSA手順による接続の確立の間、CS(収束サブ層)パラメータ(すなわち、分類規則)の組がDSAメッセージに含められる。CSパラメータは、IPソース・アドレス、IPソース・ポート、IPデスティネーション・アドレス、IPデスティネーション・ポート、優先度クラス、イーサネット(登録商標)アドレス、IPプロトコル等を含み得る。本実施例では、例として、マルチキャスト・グループIPアドレスがDSAメッセージに含められる。マルチキャストIPアドレスはマルチキャスト・サービスを一意に識別することが可能である。本実施例における接続情報は、MSを一意に識別するために使用されるMS識別子及びマルチキャスト・グループIPアドレスを含む。例として、MS識別情報は、MSがネットワーク・エントリ手順を行う際にBSに知られるMSのMACアドレス又はMSのIPアドレスである。マルチキャスト・グループIPアドレスは、便宜上、以下の説明において「GroupAddr」と呼ぶ。一意のCIDとのマルチキャスト接続がMAC層において確立されると、MS識別子とGroupAddrとの間のマッピングが、マルチキャスト・サービスへの加入を要求するMSについて確立される。マッピング情報が、IGMPプロキシによってもメンバシップ管理テーブルに記憶される。例として、メンバシップ管理テーブルは、MS識別子及びGroupAddrのフィールドを含む。
【0025】
図4は、本実施例による、マルチキャスト・サービスへの加入の要求があった場合の、IGMPプロキシのワークフローを示すフローチャートである。
【0026】
工程401: MAC層加入イベント(MBSサービス・フローを起動させるためのDSA/DSCなど)によってトリガされるマルチキャスト・サービスへの加入を要求するメッセージをARにおいて導入されたIGMPプロキシが受信し、ここで、メッセージは接続情報を含む。ここで、「トリガ」は、MAC層加入イベントが行われると、GroupAddr がMSからBSにDSA/DSC関連メッセージにおいて送信され、次いで、BSは接続情報を導き出し、これをIGMPプロキシに送出する。
【0027】
工程402: IGMPプロキシは、接続情報から導き出されたGroupAddrがメンバシップ管理テーブルにおけるエントリを有するか否かを判定することにより、ARにおいて、要求されたマルチキャスト・サービスが利用可能であるかを判定する。GroupAddrがテープルに存在する場合、工程405に進み、又は工程403に進む。
【0028】
工程403: IGMPプロキシは、メンバシップ管理テーブル内にGroupAddrの記録を生成する。
【0029】
工程404: IGMPプロキシは、要求されたマルチキャスト・サービスへの加入を示すGroupAddrを含むIGMP加入メッセージを上流マルチキャスト・ルータに送出する。
【0030】
工程405: IGMPプロキシは、メンバシップ管理テーブルを更新する。要求されたマルチキャスト・サービスが利用可能であり、これは、少なくとも1つの他のMSが、要求されたマルチキャスト・サービスを受信していることを意味し、よって、IGMPプロキシは、要求されたマルチキャスト・サービスのGroupAddr、MS識別子の関係、及びMS識別子に関する情報を追加するようメンバシップ管理テーブルを更新すべきである。
【0031】
2. IGMPクエリ・メッセージの処理
上流マルチキャスト・ルータからIGMPクエリ・メッセージを受信すると、IGMPは、従来の解決策のように無線サブネットワークに転送することなく、代わりに、メンバシップ管理テーブルに基づいて直接応答する。その結果、IGMPプロキシは、低信頼度の無線接続上でMSとBSとの間でIGMPメッセージを交換することによってもたらされるサービス中断の確率を削減するように、MSの代わりにIGMP応答メッセージを当初、生成し、送出する。更に、IGMPにより、MSに転送することなく、クエリ・メッセージは、IGMPプロキシにおいて終端させられ、電力節減モードの不要な中断を何らもたらさない。
【0032】
図5は、本発明の実施例による、上流マルチキャスト・ルータからのIGMPクエリ・メッセージを処理する場合の、IGMPプロキシのワークフローを示すフローチャートである。
【0033】
工程501 IGMPプロキシは、上流ルータからGroupAddrを含むIGMPクエリ・メッセージを受信する。クエリ・メッセージは、クエリ・メッセージに含まれるGroupAddrによって識別されるマルチキャスト・サービスを受信するMSが存在するかを問い合わせるために使用される。
【0034】
工程502 IGMPプロキシは、IGMPクエリから導き出されたGroupAddrが、メンバシップ管理テーブル内にエントリを有するか否かを判定する。IGMPクエリ・メッセージから導き出されたGroupAddrがテーブル内に存在する場合、工程503に進むか、又はさもなければ、工程504に進む。
【0035】
工程503 IGMPプロキシは、GroupAddrに関連したマルチキャスト・サービスが少なくとも1つのMSによって受信されていることを示すIGMP報告メッセージを上流マルチキャスト・ルータに送出する。
【0036】
工程504 IGMPプロキシは、IGMPクエリ・メッセージをサブネットワークに転送することなくフローを終了する。
【0037】
マルチキャスト・サービスからの離脱
MSは、マルチキャスト・サービスを離脱すると、対応するマルチキャスト接続を解放する旨のDSD/DSC要求を起動させる。接続解放の手順の間、GroupAddrがMAC層においてBSにMSから送信される。IFMPプロキシがAR内で導入される
図3に示すように、マルチキャスト・サービスを離れるMSのMS識別子、及びGroupAddrを含む接続情報がBSからARに送出される。IGMPプロキシによって維持されるメンバシップ管理テーブルは、受信された接続情報に基づいて更新される。IGMPプロキシは、必要に応じて、MSの代わりに、メンバシップ管理テーブルに基づいてIGMP離脱メッセージを送出する。その結果、マルチキャスト・サービスを離脱する旨を要求するMSの命令がMAC層において暗黙的に送信されることにより、送信が、上位層における送信よりも高精度かつ高速になる。更に、IGMPプロキシは、低信頼度の無線接続上でIGMP離脱メッセージを交換することによってもたらされるサービス中断の確率を削減するように、上流ルータにMSの代わりにIGMP離脱メッセージを当初、生成し、送出する。
【0038】
図6は、本発明の実施例による、マルチキャスト・サービスからの離脱の要求があった場合の、IGMPプロキシのワークフローを示すフローチャートである。
【0039】
工程601 MAC層離脱イベント(MBSサービス・フローを非能動化するか、又は削除するためのDSD/DSCなど)によってトリガされるマルチキャスト・サービス離脱を要求するメッセージを受信する。
【0040】
工程602 IGMPプロキシは、マルチキャスト・サービス離脱を要求するMS以外の何れかの別のMSが、メンバシップ管理テーブルに基づいてマルチキャスト・サービスを受信しているか否かを判定する。例として、IGMPプロキシはまず、工程601において受信されたメッセージからGroupAddrを導き出し、次いで、導き出されたGroupAddrを使用して、メンバシップ管理テーブル内のエントリを求め、最後に、GroupAddrに関連付けられた何れかの他のMSが存在しているか否かを判定する。何れかの他のMSが存在する場合、工程605に進みか、又は工程603に進む。
【0041】
工程603 IGMPプロキシは、メンバシップ管理テーブル内のGroupAddrのレコードを削除する。
【0042】
工程604 IGMPプロキシは、GroupAddrを含むIGMP離脱メッセージを上流マルチキャスト・ルータに送信する。
【0043】
工程605 IGMPプロキシは、メンバシップ管理テーブルを更新する。ここでは、IGMPプロキシは、離脱が要求されるマルチキャスト・サービスを一意に識別するGroupAddrとMS識別子との間の関係、及びMS識別子に関する情報を除去するようメンバシップ管理テーブルを更新すべきであるが、GroupAddrをテーブル内に残すべきである。
【0044】
本実施例によれば、メンバシップ管理テーブルは2つのフィールドを含む。GroupAddrは一方のフィールドを占め、他方のフィールドは、同じマルチキャスト・サービスを受信しているMSの1つ又は複数のMS識別子を含めるために使用される。したがって、GroupAddr及びMS識別子の組み合わせがレコードを構成する。しかし、本実施例の変形によれば、他方のフィールドは単一のMS識別子を含むにすぎない。よって、レコードは、GroupAddr及び単一のMS識別子を含む。本実施例の別の変形によれば、他方のフィールドは、MS識別子以外の同じマルチキャスト・サービスを受信するMSの数を記録するために使用される。
【0045】
更に、MSは、UDPソケットのステータスを検出することにより、アプリケーション層などの、MAC層の上位層におけるマルチキャスト・サービスのステータスを周期的に検出する。BSとMSとの間のマルチキャスト接続を外す旨のメッセージをトリガすることなく例外的にアプリケーション層内のアプリケーションを終結させる場合、MSはこれを検出し、DSC/DSD_REQメッセージを送出することにより、MAC層における接続削除手順を起動させることが可能である。
【0046】
更に、BSは、測距手法を周期的に使用し、次いで、メンバシップ管理テーブルを相応に更新するようIGMPプロキシに要求することにより、MSの例外的な電力低下又は終りを検出するよう構成される。
【0047】
本実施例の変形によれば、IGMPプロキシが、ARでなくBSにおいて導入される。したがって、BSが接続情報をARに送信する必要はない。
図7に示すように、IGMPプロキシがBSにおいて導入された場合、BSからIGMPプロキシへの接続情報の送信は冗長である。更に、工程401及び601で、マルチキャスト・サービスに加入し/マルチキャスト・サービスから離脱する旨を要求するメッセージは、他方の装置から明示的に受信されたメッセージに限定されるものでない。例として、接続情報を導き出すために使用されるDSA/DSC/DSDは、マルチキャスト・サービスへの加入/マルチキャスト・サービスからの離脱を暗黙的に要求するメッセージとみなし得る。
【0048】
本実施例の変形によれば、作成する工程403、更新する工程405、605、及び削除する工程603などのメンバシップ管理テーブル上の動作工程は、IGMPプロキシによって行われないが、IGMPプロキシと信号通信する別の装置によって行われる。例えば、IGMPプロキシがARにおいて導入された場合、メンバシップ管理テーブルの動作はBSによって行われる。
【0049】
本実施例の変形によれば、方法/装置はWiMAXに限定されない。方法は、同一又は同様の課題に対処する他の通信システムに適用することが可能である。
【0050】
本実施例の変形によれば、方法は、同様な問題を解決するためにIPv6におけるMLDに施すことが可能である。
【0051】
本発明の実施例によれば、
図8に示すように、IGMPプロキシ800は、受信モジュール801と、処理モジュール802と、送信モジュール803と、サーチ・モジュール804とを含む。
【0052】
受信モジュール801は、メッセージを受信するよう構成される。
【0053】
送信モジュール803は、メッセージを送出するよう構成される。
【0054】
サーチ・モジュール804は、入力された少なくとも1つのサーチ基準又はキーワードでマッピング情報データベースをサーチするよう構成される。
【0055】
処理モジュール802は、受信モジュール801によって受信されたメッセージから導き出された情報の入力により、サーチ・モジュールから得られたサーチ結果に基づいて、IGMP関連メッセージの処理により、プロキシ機能を行うよう構成される。より具体的には、
(1) 処理モジュール802は、受信モジュール801によって受信された、マルチキャスト・サービス加入を要求するメッセージからGroupAddrを導き出し、サーチ・モジュール804への入力としてのGroupAddrを使用してサ―チ結果を取得し、次いで、要求されたマルチキャスト・サービスが装置において利用可能であるか否かを判定するよう構成される。ここで、IGMPプロキシは、サーチ結果に基づいてマッピング情報データベースにエントリをGroupAddrが有するか否かを判定することによって導入される。利用可能でない場合、処理モジュール802は、マルチキャスト・サービスへの加入を示すGroupAddrを含む別のメッセージを送出するよう送信モジュール803を呼び出す。
【0056】
(2)処理モジュール802は、受信モジュール810によって受信されたIGMPクエリ・メッセージからGroupAddrを導き出し、GroupAddrを入力として、マッピング情報データベースにGroupAddrがエントリを有しているか否かを判定するためにサーチ・モジュール804を利用するよう構成される。エントリが存在している場合、処理モジュール802は、クエリ・メッセージをMSに転送することなく、クエリ・メッセージに応じて応答メッセージを送出するよう送信モジュールを呼び出す。エントリが存在していない場合、処理モジュール802はクエリ・メッセージを廃棄する。
【0057】
(3)処理モジュール802は、受信モジュール801によって受信された、マルチキャスト・サービス離脱を要求するメッセージからGroupAddrを導き出し、サーチ・モジュール804に対する入力としてGroupAddrを使用してサーチ結果を取得し、次いで、サーチ結果に基づいてマッピング情報データベースにおいて、離脱を要求するMSに関連付けられたものの他に少なくとも1つ多くのエントリをGroupAddrが有するか否かを判定することにより、離脱を要求するMSの他に、何れかの他のMSがマルチキャスト・サービスを受信しているか否かを判定するよう構成される。否定の場合、処理モジュール802は、マルチキャスト・サービスからの離脱を示すGroupAddrを含む別のメッセージを送出するよう送信モジュール803を呼び出す。
【0058】
IGMPプロキシは更に、受信装置がマルチキャスト・サービスに加入するか、マルチキャスト・サービスから離脱するか、又はマルチキャスト・サービスを変更する場合に、マッピング情報データベースを更新するよう構成される(図示せず)。
【0059】
更に、マッピング情報データベースは、IGMPプロキシと信号通信する装置に記憶されるか、又は、IGMPプロキシの一部である。例として、マッピング情報データベースの形式は、上記テーブルの形式である。
【0060】
いくつかの実現形態を説明してきた。しかし、種々の修正を行うことができることが理解されるであろう。例えば、別々の実現形態の構成要素を組み合わせ、補完し、修正し、又は除外して他の実現形態を生成することができる。更に、他の構造及び処理で、開示されたものを置き換えることができ、結果として生じる実現形態は少なくとも実質的に同じ機能を少なくとも実質的に同じやり方で行って、開示された実現形態と、少なくとも実質的に同じ結果を達成することを当業者は理解するであろう。よって、前述及び他の実現形態は、本出願によって想定され、特許請求の範囲記載の範囲内に収まる。