JP6913828B2 - モバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法 - Google Patents

Description

（関連出願）
本願は、名称が「モバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法」であり、２０１７年１０月３０日に出願された中国特許出願第２０１７１１０３８５９３．０号に基づく優先権を主張し、この出願のすべての内容が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、ネットワーク技術及び通信技術の分野に関し、特に、モバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法に関する。

モビリティ管理技術は、モバイル端末の位置情報、安全性、及びサービスの継続性を管理するものであり、端末とネットワークの接続状態を最適にするよう努め、更に様々なネットワークサービスの適用を確保する。

端末の高速移動は、従来のインターネットシステムのＩＰアドレスの急速な変化を引き起こすことがある。情報センターネットワーク（ＩＣＮ）の核心理念は、名前とアドレスとを分離することである。ＩＣＮの名前付けメカニズムを用い、ネットワークにおける各エンティティは、いずれも位置と関係のないエンティティの唯一の識別子を名前として取得する。エンティティの名前とエンティティの現在のネットワークアドレスとの動的バインディングによって、通信中にＩＰアドレスが急速に変化する問題を解決することができる。名前とネットワークアドレス間のマッピング関係の更新とクエリーは、データ通信で不可欠なプロセスであり、その性能はネットワークサービスの品質に直接的に影響する。

フラット化名前付けに対して、階層構造を用いてＩＣＮの名前解析を行うことが主流になっている。従来技術は、階層型ブルームフィルターに基づくフラット化解析構造を提案しており、当該構造は、多段にネストするコンテナ空間を構築し、システムの拡張がしやすく、各コンテナにおいてブルームフィルターによって検索効率を向上させる。しかしながら、モバイル環境では、位置情報が変わると、従来のコンテナまたは分散型ハッシュ構造のメインテナンス管理メカニズムは、遅延制御とサービスの継続性に対する要求の高いアプリケーションニーズを効果的にサポートすることができない。

本発明が解決する技術課題は、通信セッション中の通信端末ネットワークエンティティ（ＵＥ）が移動によって現在のネットワークアドレスを変えた後、通信データの送信と転送を担当するネットワーク装置により、移動後の現在の新しいアドレスを如何に迅速に検索するかである。本発明は、制御された期限内に新しい位置情報をクエリーして取得することによって、通信メッセージをタイムリーに新しい位置に転送することをサポートし、サービスセッションの継続性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、階層的なネスト構造の分散型コンテナを用いて、ネットワークエンティティの位置情報の登録とクエリーを処理する、モバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法を提供する。この方法は、前記ネットワークエンティティが移動し、ネットワーク接続ポイントに接続され、新しいネットワークアドレスの割り当てが得られると、前記ネットワークエンティティのモバイルサービス属性パラメータに基づいて登録コンテナの階層数を決定し、そして、少なくとも前記ネットワークエンティティの現在のネットワークアドレス情報を含む前記ネットワークエンティティの新しい位置情報を、前記ネットワークエンティティが現在配置されている場所に対応する層のコンテナに登録する、ステップ１）と、ネットワーク転送装置は、前記ネットワークエンティティが現在到達不可能であることが分かると、前記ネットワークエンティティが移動する前に配置されていたコンテナに、前記ネットワークエンティティの新しい位置情報のクエリー要求を送信し、前記ネットワークエンティティが移動する前に配置されていたコンテナは、前記クエリー要求を受信した後、自身のコンテナ内と同じ層の隣接するコンテナのセット内とを検索することによって、前記ネットワークエンティティの新しい位置情報を取得する、ステップ２）と、を含む。

上記方法の改良としては、前記ステップ１）の前に、前記階層的なネスト構造の分散型コンテナにおける各層の各コンテナは、自身のコンテナの管理ノードと他の同じ層のコンテナの管理ノードとの間のネットワーク通信距離測定値の閾値を選別することによって、同じ層の隣接するコンテナのセットをメインテナンスするステップをさらに含み、前記同じ層のコンテナは、同一の固有値Ｔｃを有するコンテナであり、前記固有値Ｔｃは、当該コンテナ内の任意の２つのノード間のネットワーク通信遅延の上限であり、コンテナの間はネスト関係を有し、該ネスト関係は複数のｉ層のコンテナが１つのｉ＋１層のコンテナを構成し、ここで、１≦ｉ≦Ｉ−１、Ｉはネスト構造のコンテナの最大層数であり、且つ、前記固有値ＴｃはＴｃ（ｉ）＜Ｔｃ（ｉ＋１）の関係を有し、ここで、Ｔｃ（ｉ）はｉ層のコンテナの固有値であり、Ｔｃ（ｉ＋１）はｉ＋１層のコンテナの固有値である。

上記方法の改良としては、前記ステップ１）において、前記ネットワーク接続ポイントは、ネットワークエンティティにネットワークアドレスを割り当てるための装置であり、前記ネットワークエンティティの位置登録情報は、前記ネットワークエンティティの名前、前記ネットワークエンティティのモバイルサービス属性パラメータ、現在の有効位置情報、及びリリースシーケンス番号を含み、前記リリースシーケンス番号は、前記ネットワークエンティティによりメインテナンスされ、登録ごとに更新され、前記ネットワークエンティティの前記モバイルサービス属性パラメータは、前記ネットワークエンティティの移動速度Ｖ、及び現在のモバイルサービスセッションの割り込み許容時間の上限Ｔｓを含み、前記移動速度Ｖは、実際の移動速度の変動範囲に対応する速度公称値であり、異なる速度公称値は異なる移動速度レベルを表している。

上記方法の改良としては、前記ステップ１）において、前記ネットワークエンティティのモバイルサービス属性パラメータに基づいて登録コンテナの階層数を決定する処理は、前記ネットワークエンティティの現在のモバイルサービス属性パラメータに基づいて、前記ネットワークエンティティの移動前後の位置間のネットワーク通信遅延の上限Ｔ_ｍを計算する、ステップ１０１）と、前記上限Ｔ_ｍと各層のコンテナの固有値Ｔｃ（ｉ）とを比較し、「Ｔｃ（ｉ−１）＜Ｔ_ｍ／Ｋ≦Ｔｃ（ｉ）、及びＴｃ（Ｉ）＜Ｔ_ｍ／Ｋである場合、ｉ＝Ｉを選択し、Ｔ_ｍ／Ｋ≦Ｔｃ_１である場合、ｉ＝１を選択する」という規則に基づいて、該規則に合致するｉを前記ネットワークエンティティの現在のモバイルサービス属性にマッチングするコンテナ層として選択するステップ１０２）であって、前記Ｋは、グローバル特定パラメータであり、その値が前記ネットワークエンティティの位置情報の追跡クエリー範囲及び効率に関連しており、好ましくは、前記Ｋの値が、１≦Ｋ≦４である、前記ステップ１０２）と、を含む。

上記方法の改良としては、前記ステップ１）の後に、登録情報を処理するためのコンテナが、前記ネットワークエンティティの位置情報とリリースシーケンス番号とを更新して記憶し、且つ、前記コンテナは、受信された、更新されたリリースシーケンス番号を有するネットワークエンティティの位置情報のみを記憶して更新する、ステップをさらに含む。

上記方法の改良として、前記ステップ２）は、ネットワーク転送装置が、前記ネットワークエンティティの名前と、前記ネットワークエンティティの位置が移動した可能性があり、移動をサポートするクエリー強化処理を要求することを指示する移動マークと、クエリーウェイト期間とを含む位置情報クエリー要求を、前記ネットワークエンティティが移動する前に配置されていたコンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}に送信する、ステップ２０１）と、前記コンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}が、前記位置情報クエリー要求を受信した後、自身のコンテナ内において前記ネットワークエンティティの位置情報を検索するとともに、同じ層の隣接するコンテナのセットにおける各コンテナに、前記移動マークを含まないネットワークエンティティ位置クエリー要求をそれぞれ送信する、ステップ２０２）と、前記ネットワークエンティティ位置クエリー要求を受信した各コンテナは、それぞれのコンテナ内において前記ネットワークエンティティの位置情報を検索し、前記ネットワークエンティティの位置情報が見つかった場合、前記コンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}に前記ネットワークエンティティの位置情報、及びリリースシーケンス番号を返す、ステップ２０３）と、前記コンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}が、有効期限内に受信したすべての前記ネットワークエンティティの位置情報を選別し、最新のリリースシーケンス番号を有する前記ネットワークエンティティの位置情報を、返すクエリー応答値として選択する、ステップ２０４）と、を含む。

上記方法の改良として、前記同じ層の隣接するコンテナのセット｛Ｃ_ｉ＿ｍ｝の選択基準は、ｉ層のコンテナＣ_ｉ＿ｊに対して、同じ層の隣接するコンテナのセットにおける各コンテナが、いずれも同じｉ層のコンテナであり、且つ、これらのコンテナの管理ノードと前記コンテナＣ_ｉ＿ｊの管理ノードとの間のネットワーク通信遅延ｔが、いずれも当該層のコンテナの固有値に関連する特定値Ｔより小さく、該特定値Ｔの最小値は（２＋Ｋ）Ｔｃ（ｉ）として選択され、コンテナの構築が完了した後、各コンテナノードは、他の同じ層のコンテナノードとのネットワーク通信遅延情報を測定することにより、前記コンテナＣ_ｉ＿ｊと同じ層の隣接するコンテナのセットの情報を定期的に更新する。

本発明の利点は以下のとおりである。
本発明は、通信サービスセッションの継続性ニーズに対して、移動をサポートするネットワークエンティティの位置情報の動的管理方法を開示し、通信端末エンティティが異なるレベルの速度で移動する際に、モバイル通信端末のネットワークの位置情報を迅速に再取得することができ、それにより、所定時間内に通信を回復し、セッションの継続性を確保するサービスニーズをサポートする。

移動する前後のＵＥ位置情報とコンテナとの関係を示す模式図である。

以下、図面に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は、階層的なネスト構造の分散型コンテナを用いて、ネットワークエンティティ（ＵＥ）の位置情報の登録とクエリー管理とを行う。ＵＥは、移動によって関連するネットワーク接続ポイントを変えた場合、移動方向と範囲に関わらず、最終的にネストされたコンテナのセットに配置される。重要なのは、ＵＥが移動した後の位置情報を登録してリリースするコンテナ層をどの様に選択するかということである。コンテナ層の選択方法は、以下のとおりである。
ＵＥの現在のモバイルサービス属性パラメータ、例えば、ＵＥの移動速度Ｖ、現在のモバイルサービスセッションの割り込み許容時間の上限Ｔｓなどに基づいて、ＵＥの移動前後の位置間のネットワーク通信遅延の上限Ｔ_ｍ＝ｆ（Ｖ，Ｔｓ）を計算し、各層のコンテナの固有値パラメータにマッチングさせ、上記Ｔ_ｍを各層のコンテナの固有値Ｔｃ（ｉ）と比較する。「Ｔｃ（ｉ−１）＜Ｔ_ｍ／Ｋ≦Ｔｃ（ｉ）、及びＴｃ（Ｉ）＜Ｔ_ｍ／Ｋである場合、ｉ＝Ｉ（Ｉはネスト構造のコンテナの最大層数である）を選択し、Ｔ_ｍ／Ｋ≦Ｔｃ_１である場合、ｉ＝１を選択する」という規則に基づいて、該規則に合致するｉを前記ネットワークエンティティの現在のモバイルサービス属性にマッチングするコンテナ層として選択する。ここで、前記Ｋは、グローバル特定パラメータであり、その値がネットワークエンティティの位置情報の追跡クエリー範囲と効率とに関連しており、好ましくは、１≦Ｋ≦４である。

また、移動速度の変化によるコンテナ層の選択結果の変化を極力回避するために、移動速度レベル、移動速度Ｖの変動範囲、及び対応する速度公称値の設定については、実際の状況に応じて最適に調整することができる。

実際の実施形態では、上記コンテナ層の選択方法は、以下の方式を含むように拡張される。
（１）上記マッチングするｉを含む複数のコンテナ層を同時に選択して位置情報を登録する。例えば、ｉ−１，ｉ，ｉ＋１の各コンテナ層に同時に登録する。

（２）異なるＵＥの異なるモバイルサービス属性に関係なく、固定のコンテナ層、または複数の特定のコンテナ層を位置情報の登録のために統一的に選択する。例えば、最底層のコンテナ（すなわちｉ＝１）を統一的に選択する。

（３）ＵＥが他の補助パラメータを伝送することによって、それに関連するコンテナ層ｉを選択または予測する。

ＵＥにマッチングするコンテナ層を決定した後、ＵＥが移動した後に現在配置されているコンテナの範囲を更に決定する必要がある。図１に示すように、以下のように仮定する。
（１）ある特定の層ｉのコンテナに対して、任意の２つのノード間のネットワーク通信遅延がＴｃ（ｉ）より小さく、
（２）移動する前のＵＥに関連するネットワーク接続ポイントはＰＯＡ＿ｏであり、ＵＥが所在するｉ層のコンテナはＣ＿ｏｌｄであり、そのコンテナの管理ノードはＣＭ＿ｏｌｄであり、
（３）ＵＥの移動方向及び軌跡に関わらず、一定期間の後、移動した後のＵＥに関連するネットワーク接続ポイントはＰＯＡ＿ｎであり、ＵＥが属するｉ層のコンテナはＣ＿ｎｅｗであり、そのコンテナの管理ノードはＣＭ＿ｎｅｗであるとする。

そうすると、移動する前のコンテナの管理ノードＣＭ＿ｏｌｄを円の中心として、移動する前のＵＥの位置の最大可能範囲、移動した後のＵＥの位置の最大可能範囲、及び移動した後にＵＥが配置されているｉ層のコンテナの管理ノードの最大可能範囲をそれぞれ表す３つの同心円Ａ、Ｂ、Ｃを形成する。これらの３つの同心円の半径は、それぞれＴｃ、Ｔｍ＋Ｔｃ、Ｔｍ＋２Ｔｃであり、Ｔｍは、ＵＥの移動前後の位置間のネットワーク通信遅延の上限である。従って、Ｔｍ＋２Ｔｃ値は、ＵＥが移動前後に配置されている２つのｉ層のコンテナの管理ノードの間の最大ネットワーク通信遅延を表す。この値に基づいて、移動後にＵＥが配置されている可能性があるｉ層のコンテナのセット範囲を限定することができる。

ＵＥの位置情報のコンテナにおける登録及び検索についての１つの実施例は、以下のとおりである。
（１）底層のコンテナは、ＵＥの位置情報登録要求を受信した後、そこに含まれたＵＥのモバイルサービス属性パラメータに基づいて、それにマッチングするコンテナ層を決定する（ｉとする）。

（２）底層のコンテナは、コンテナのネスト構造に基づいて、自身が属するｉ層のコンテナに当該ＵＥの位置登録情報をリリースし、該ｉ層のコンテナは、該ＵＥの位置情報、及びリリースシーケンス番号などを更新して記憶し、且つ、受信された、更新されたリリースシーケンス番号を有するＵＥ位置情報のみを記憶して更新する。

（３）底層のコンテナは、当該ＵＥと、それにマッチングするコンテナ層ｉとの対応関係を記憶することができる。

（４）ＵＥの通信データ伝送ルートにおけるネットワーク転送装置は、ＵＥが到達不可能であることを分かると、ＵＥが移動する前に配置されていた底層のコンテナにＵＥの位置情報のクエリー要求を送信し、該底層のコンテナは、この前に記憶されたＵＥと該ＵＥにマッチングするコンテナ層ｉとの対応関係に基づいて、上記クエリー要求を当該コンテナが配置されているｉ層のコンテナに転送し、ＵＥの位置情報の検索を完了させる。

なお、以上の実施例は、制限的なものではなく、本発明の技術案を説明するものにすぎない。実施例を参照しながら本発明について詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の技術案に対する補正や等価置換が、いずれも本発明の技術案の精神と範囲から逸脱することなく、本発明の特許請求範囲の範囲に属することを理解すべきである。

Claims (7)

1. 階層的なネスト構造の分散型コンテナを用いて、ネットワークエンティティの位置情報の登録とクエリーを処理する、モバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法であって、
   前記ネットワークエンティティが移動し、ネットワーク接続ポイントに接続され、新しいネットワークアドレスの割り当てが得られると、前記ネットワークエンティティのモバイルサービス属性パラメータに基づいて登録コンテナの階層数を決定し、そして、少なくとも前記ネットワークエンティティの現在のネットワークアドレス情報を含む前記ネットワークエンティティの新しい位置情報を、前記ネットワークエンティティが現在配置されている場所に対応する層のコンテナに登録する、ステップ１）と、
   ネットワーク転送装置は、前記ネットワークエンティティが現在到達不可能であることが分かると、前記ネットワークエンティティが移動する前に配置されていたコンテナに、前記ネットワークエンティティの新しい位置情報のクエリー要求を送信し、前記ネットワークエンティティが移動する前に配置されていたコンテナは、前記クエリー要求を受信した後、自身のコンテナ内と同じ層の隣接するコンテナのセット内とを検索することによって、前記ネットワークエンティティの新しい位置情報を取得する、ステップ２）と、
   を含むモバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法。
2. 前記ステップ１）の前に、
   前記階層的なネスト構造の分散型コンテナにおける各層の各コンテナは、自身のコンテナの管理ノードと他の同じ層のコンテナの管理ノードとの間のネットワーク通信距離測定値の閾値を選別することによって、同じ層の隣接するコンテナのセットをメインテナンスするステップをさらに含み、
   前記同じ層のコンテナは、同一の固有値Ｔｃを有するコンテナであり、前記固有値Ｔｃは、当該コンテナ内の任意の２つのノード間のネットワーク通信遅延の上限であり、コンテナの間はネスト関係を有し、該ネスト関係は複数のｉ層のコンテナが１つのｉ＋１層のコンテナを構成し、ここで、１≦ｉ≦Ｉ−１、Ｉはネスト構造のコンテナの最大層数であり、且つ、前記固有値ＴｃはＴｃ（ｉ）＜Ｔｃ（ｉ＋１）の関係を有し、ここで、Ｔｃ（ｉ）はｉ層のコンテナの固有値であり、Ｔｃ（ｉ＋１）はｉ＋１層のコンテナの固有値である、ことを特徴とする請求項１に記載のモバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法。
3. 前記ステップ１）において、前記ネットワーク接続ポイントは、ネットワークエンティティにネットワークアドレスを割り当てるための装置であり、前記ネットワークエンティティの位置登録情報は、前記ネットワークエンティティの名前、前記ネットワークエンティティのモバイルサービス属性パラメータ、現在の有効位置情報、及びリリースシーケンス番号を含み、前記リリースシーケンス番号は、前記ネットワークエンティティによりメインテナンスされ、登録ごとに更新され、前記ネットワークエンティティの前記モバイルサービス属性パラメータは、前記ネットワークエンティティの移動速度Ｖ、及び現在のモバイルサービスセッションの割り込み許容時間の上限Ｔｓを含み、前記移動速度Ｖは、実際の移動速度の変動範囲に対応する速度公称値であり、異なる速度公称値は異なる移動速度レベルを表している、ことを特徴とする請求項２に記載のモバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法。
4. 前記ステップ１）において、前記ネットワークエンティティのモバイルサービス属性パラメータに基づいて登録コンテナの階層数を決定する処理は、
   前記ネットワークエンティティの現在のモバイルサービス属性パラメータに基づいて、前記ネットワークエンティティの移動前後の位置間のネットワーク通信遅延の上限Ｔ_ｍを計算する、ステップ１０１）と、
   前記上限Ｔ_ｍと各層のコンテナの固有値Ｔｃ（ｉ）とを比較し、「Ｔｃ（ｉ−１）＜Ｔ_ｍ／Ｋ≦Ｔｃ（ｉ）、及びＴｃ（Ｉ）＜Ｔ_ｍ／Ｋである場合、ｉ＝Ｉを選択し、Ｔ_ｍ／Ｋ≦Ｔｃ_１である場合、ｉ＝１を選択する」という規則に基づいて、該規則に合致するｉを前記ネットワークエンティティの現在のモバイルサービス属性にマッチングするコンテナ層として選択するステップ１０２）であって、前記Ｋは、グローバル特定パラメータであり、その値が前記ネットワークエンティティの位置情報の追跡クエリー範囲及び効率に関連しており、前記Ｋの値が、１≦Ｋ≦４である、前記ステップ１０２）と、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のモバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法。
5. 前記ステップ１）の後に、登録情報を処理するためのコンテナが、前記ネットワークエンティティの位置情報とリリースシーケンス番号とを更新して記憶し、且つ、前記コンテナは、受信された、更新されたリリースシーケンス番号を有するネットワークエンティティの位置情報のみを記憶して更新する、ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法。
6. 前記ステップ２）は、
   ネットワーク転送装置が、前記ネットワークエンティティの名前と、前記ネットワークエンティティの位置が移動した可能性があり、移動をサポートするクエリー強化処理を要求することを指示する移動マークと、クエリーウェイト期間とを含む位置情報クエリー要求を、前記ネットワークエンティティが移動する前に配置されていたコンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}に送信する、ステップ２０１）と、
   前記コンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}が、前記位置情報クエリー要求を受信した後、自身のコンテナ内において前記ネットワークエンティティの位置情報を検索するとともに、同じ層の隣接するコンテナのセットにおける各コンテナに、前記移動マークを含まないネットワークエンティティ位置クエリー要求をそれぞれ送信する、ステップ２０２）と、
   前記ネットワークエンティティ位置クエリー要求を受信した各コンテナは、それぞれのコンテナ内において前記ネットワークエンティティの位置情報を検索し、前記ネットワークエンティティの位置情報が見つかった場合、前記コンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}に前記ネットワークエンティティの位置情報、及びリリースシーケンス番号を返す、ステップ２０３）と、
   前記コンテナＣ_{ｉ＿ｏｌｄ}が、有効期限内に受信したすべての前記ネットワークエンティティの位置情報を選別し、最新のリリースシーケンス番号を有する前記ネットワークエンティティの位置情報を、返すクエリー応答値として選択する、ステップ２０４）と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載のモバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法。
7. 前記同じ層の隣接するコンテナのセット｛Ｃ_ｉ＿ｍ｝の選択基準は、
   ｉ層のコンテナＣ_ｉ＿ｊに対して、同じ層の隣接するコンテナのセットにおける各コンテナが、いずれも同じｉ層のコンテナであり、且つ、これらのコンテナの管理ノードと前記コンテナＣ_ｉ＿ｊの管理ノードとの間のネットワーク通信遅延ｔが、いずれも当該層のコンテナの固有値に関連する特定値Ｔより小さく、該特定値Ｔの最小値は（２＋Ｋ）Ｔｃ（ｉ）として選択され、
   コンテナの構築が完了した後、各コンテナノードは、他の同じ層のコンテナノードとのネットワーク通信遅延情報を測定することにより、前記コンテナＣ_ｉ＿ｊと同じ層の隣接するコンテナのセットの情報を定期的に更新する、ことを特徴とする請求項４に記載のモバイルネットワークエンティティの動的位置情報の高速クエリー方法。

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