Устройство шлюза и способ управления им

Устройство шлюза и способ управления им

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001]

Настоящее изобретение относится к устройству шлюза и способу управления этим устройством.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Все больше и больше пользователей получают распределенную информацию на основе мультимедийных ресурсов, используя свои мобильные терминалы в любое время и в любом месте, благодаря недавнему улучшению линейного объема Интернета и компонентной технологии для обработки разнообразной мультимедийной информации. Поскольку такой образ жизни стал широко распространенным, широкое распространение получило и продолжает распространять использование системы мобильной беспроводной связи, такой как LTE (стандарт Долгосрочное развитие) или LTE-A (расширенный стандарт LTE), в качестве высокоскоростной мобильной среды, поддерживающей распространение информации.

[0003]

В упомянутой системе высокоскоростной мобильной беспроводной связи, такой как LTE, для управления воздействием изменения полосы (изменения качества связи), которое происходит в беспроводной зоне между беспроводным терминалом (пользовательским оборудованием (UE)) и базовой радиостанцией (ENodeB), в базовой станции радиосвязи в LTE расположен буфер (буферы) большой емкости. Кроме того, на уровне управления радиоканалом (RLC) (также называемом подуровнем) используется технология ARQ (автоматический повтор запроса), а на уровне управления доступом к среде MAC (управление доступом к среде передачи) используется технология HARQ (гибридный ARQ). Используя эти технологии, например, даже когда качество связи в беспроводной зоне ухудшается и возникает небольшая ошибка, обработка повторной передачи может выполняться на этих нижних уровнях, и данные могут быть в некоторой степени восстановлены. А именно, необходимость обработки повторной передачи в уровнях выше, чем сетевой уровень, уменьшается.

[0004]

С другой стороны, в TCP (протокол управления передачей), который является протоколом транспортного уровня, широко используемым как в проводных, так и в беспроводных передачах данных, типичных для CUBIC TCP (NPL 1) и TCP NewReno (NPL 2) часто используется способ управления перегрузкой. В этом способе, когда обнаруживаются потери пакетов, определяется возникновение перегрузки (перегрузки сети) и скорость передачи снижается. Однако в последних технологиях мобильной связи, как описано выше, предпринимается попытка поглотить влияние изменения полосы (изменение качества связи), которое происходит в беспроводной зоне посредством обработки ARQ, обработки HARQ и т.д. в базовой радиостанции. А именно, такое изменение полосы, которое происходит в беспроводной зоне, трудно обнаружить в TCP. Таким образом, когда управление перегрузкой на основе потерь применяется к системе мобильной беспроводной связи, такой как LTE, сервер передачи продолжает увеличивать размер окна перегрузки (cwnd), поскольку сервер передачи не может обнаружить перегрузку до тех пор, пока буфер большой емкости в базовой станции переполнен и происходит потеря пакетов. А именно, качество связи соответствующее беспроводной зоне остается неудовлетворительным, в то время как сервер передачи продолжает увеличивать размер окна перегрузки. В результате, перегрузка сети прогрессирует. Таким образом, существует потребность в способе управления скоростью передачи на ранней стадии до того, как чрезмерная величина данных будет поступать в сеть.

[0005]

Как правило, были предложены некоторые способы управления скоростью передачи на ранней стадии до того, как чрезмерная величина данных будет поступать в сеть. В NPL 3-5 обсуждаются способы, при которых сетевое устройство, такое как маршрутизатор, обнаруживает перегрузку на ранней стадии и уведомляет сервер передачи о перегрузке.

[0006]

В NPL 3 предварительно установлены два различных пороговых уровня min и max. Когда средний размер очереди, сохраняющийся в сетевом устройстве равен или больше, чем min и меньше max, пакеты отбрасываются с учетом вероятности, а с другой стороны, когда средний размер равен или больше, чем max, отбрасываются все пакеты. Таким образом, сервер передачи уведомляется о перегрузке, вызывая потерю пакетов на ранней стадии.

[0007]

В NPL 4 контролируется задержка очереди, вызванная очередью, сохраняющейся в сетевом устройстве, и на основе изменения контролируемой задержки очередей выполняется определение того, является ли очередь хорошей очередью, полезной для поглощения вариации в полосе и задержки или плохой очередью, которая бесполезно сохраняется в сетевом устройстве. Если очередь определена как плохая очередь, пакет (пакеты) отбрасывается, после чего сервер передачи уведомляется о перегрузке, вызывая потерю пакетов на ранней стадии.

[0008]

Технология, обсуждаемая в NPL 5, является усовершенствованной версией технологии, обсуждаемой в NPL 3. В NPL 5 вместо отброса пакета (пакетов), флаг для уведомления сервера передачи об обнаруженной перегрузке добавляется в заголовок TCP и в заголовок IP (протокол Internet) отдельного пакета (пакетов). Таким образом, сервер передачи уведомляется о перегрузке, не вызывая потери пакетов.

[0009]

NPL 1: S. Ha, I. Rhee и L. Xu, “CUBIC: A New TCP-Friendly High-Speed TCP Variant” («CUBIC: новый TCP-удобный высокоскоростной вариант TCP»), In Proc. ACM SIGOPS, vol.42, no.5, pp.64-74, New York, NY, USA, июль 2008 г.

NPL 2: S. Floyd and T. Henderson, “The NewReno Modification to TCP's Fast Recovery Algorithm” («Модификация NewReno для алгоритма быстрого восстановления TCP»), RFC 2582, апрель 1999 г.

NPL 3: S. Floyd и V. Jacobson, , “Random Early Detection Gateways For Congestion Avoidance” («Шлюзы случайного раннего обнаружения для предотвращения перегрузки»), IEEE/ACM Transactions on Networking, vol.1, no.4, pp.397-413, август 1993 г.

NPL 4: K. Nichols и V. Jacobson, “Controlling Queue Delay” («Управление задержкой в очереди»), ACM Queue, vol.10, no.5, pp.20-34, май 2012 г.

NPL 5: K. Ramakrishnan, S. Floyd, D. Black, “The Addition of Explicit Congestion Notification (ECN) to IP” («Добавление явного уведомления о перегрузке (ECN) в IP»), RFC 3168, сентябрь 2001 г.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010]

Однако способы в NPL 3-5 являются недостаточными для систем мобильной беспроводной связи, таких как LTE.

[0011]

Поскольку NPL 3 и 4 - это технологии, в которых сервер передачи, использующий TCP, уведомляется о перегрузке, вызывая потерю пакетов, могут возникать различные проблемы. Например, пакеты подтверждения (ACK) передаются из-за потери пакетов, и повторная передача выполняется из-за потери пакетов. В результате трафик, проходящий по сети, увеличивается. Поскольку требуется эффективное использование радиоресурсов, в частности, в технологиях мобильной связи, эти способы, которые вызывают ненужный трафик, не могут рассматриваться как эффективные решения.

[0012]

Кроме того, в соответствии с технологией в NPL 5, поскольку в заголовке TCP и IP-заголовке добавлен флаг для уведомления о перегрузке, узлы и среды, не имеющие функции выполнения обработки на уровнях TCP и IP, не могут использовать эту технологию. Случай, в котором такая проблема возникает в системе LTE, будет описан со ссылкой на Фиг. 17. Фиг. 17 иллюстрирует стек протоколов между UE (пользовательским оборудованием, соответствующим беспроводному терминалу) и P-GW (шлюзом PDN (сети пакетной передачи данных)) на U-Plane (пользовательской плоскости) в LTE (3GPP TS23.401 v12. 5.0 (2014-6) 5.1.2.1 пользовательская плоскость UE-PGW с E-UTRAN). В случае, когда IP пакет (пакеты) (и TCP пакет (пакеты), хранящийся в IP пакете (пакетах)) в TCP/IP, который является протоколом верхнего уровня, передаются через eNodeB (базовую радиостанцию), S-GW (обслуживающий GW) и т.п., IP пакет (пакеты) инкапсулируется посредством GTP-U (протоколом туннелирования GPRS (службы пакетной радиосвязи общего назначения) для пользовательской плоскости) и eNodeB и S-GW не имеют функции завершения TCP и IP. Поэтому, даже если eNodeB или S-GW обнаруживает какое-либо изменение состояния перегрузки или состояния качества связи в предварительно определенной сети, ни eNodeB, ни S-GW не могут устанавливать информацию об этом изменении состояния сети в заголовке TCP пакета или в его IP-заголовке, который является более верхним уровнем (в стеке протоколов), чем GTP-U, и уведомлять сервер или аналогичное средство в качестве источника передачи, который передал соответствующий пакет (пакеты) TCP информации.

ОБЪЕКТ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеуказанных проблем, и целью настоящего изобретения является обеспечение устройства шлюза и т.д., способного устанавливать информацию об изменении состояния сети и т. д. в пакете (пакетах) в качестве пакетной информации и пересылать пакет (пакеты), в котором пакетная информация установлена между множеством устройств, которые используют протоколы на разных уровнях.

[0013]

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечивается устройство шлюза, которое расположено в базовой сети в системе мобильной беспроводной связи и подключено к другой сети отличной от базовой сети, в качестве шлюза, при этом устройство шлюза содержит: средство извлечения для извлечения из первого пакета (пакетов) первой информации, при этом первая информация установлена в первом пакете (пакетах), который был принят от устройства ретрансляции, ретранслирующего пакет (пакеты) между устройством шлюза и беспроводным терминалом, или от узла, расположенного в другой упомянутой сети; средство установки для установки на основе первой информации второй информации во втором пакете (пакетах) в протоколе (протоколах) на уровне (уровнях), отличном от уровня (уровней) протокола (протоколов) первого пакета (пакетов); и средство пересылки для пересылки второго пакета (пакетов), в котором установлена вторая информация в упомянутый узел или устройство ретрансляции.

[0014]

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ управления устройством шлюза, которое расположено в базовой сети в системе мобильной беспроводной связи и подключено к другой сети, отличной от базовой сети, в качестве шлюза, причем способ содержит этапы, на которых: извлекают первую информацию, установленную в первом пакете (пакетах), который был принят от устройства ретрансляции, ретранслирующего пакет (пакеты) между устройством шлюза и беспроводным терминалом, или от узла, расположенного в другой упомянутой сети; на основе первой информации устанавливают вторую информацию во втором пакете (пакетах) в протоколе (протоколах) на уровне (уровнях), отличном от уровня (уровней) протокола (протоколов) первого пакета (пакетов); и пересылают второй пакет (пакеты), в котором установлена вторая информация в упомянутый узел или устройство ретрансляции.

[0015]

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается устройство шлюза и т.д., способное устанавливать информацию об изменении состояния сети и т. д. в пакет (пакеты) в качестве пакетной информации и пересылать пакет (пакеты), в котором пакетная информация устанавливается между множеством устройств, которые используют протоколы на разных уровнях.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016]

[Фиг. 1]

Фиг. 1 иллюстрирует пример конфигурации системы связи согласно первому примерному варианту воплощения.

[Фиг. 2]

Фиг.2 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства шлюза согласно первому примерному варианту воплощения.

[Фиг. 3]

Фиг.3 иллюстрирует пример конфигурации IP-заголовка.

[Фиг. 4]

Фиг.4 иллюстрирует пример конфигурации области TOS/DSCP/ECN, которая является частью заголовка IP.

[Фиг. 5]

Фиг.5 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей пример операции устройства шлюза согласно первому примерному варианту воплощения.

[Фиг. 6]

Фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации сервера согласно второму примерному варианту воплощения.

[Фиг. 7]

Фиг. 7 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации беспроводного терминала согласно второму примерному варианту воплощения.

[Фиг. 8]

Фиг.8 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства ретрансляции согласно второму примерному варианту воплощения.

[Фиг. 9]

Фиг.9 является блок-схемой, иллюстрирующей устройство шлюза согласно второму примерному варианту воплощения.

[Фиг. 10]

Фиг.10 является схемой последовательности, иллюстрирующей пример операции системы связи согласно второму примерному варианту воплощения.

[Фиг. 11]

Фиг.11 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства ретрансляции согласно третьему примерному варианту воплощения.

[Фиг. 12]

Фиг.12 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства шлюза согласно третьему примерному варианту воплощения.

[Фиг. 13]

Фиг. 13 является схемой последовательности, иллюстрирующей пример операции системы связи согласно третьему примерному варианту воплощения.

[Фиг. 14]

Фиг. 14 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства шлюза согласно четвертому примерному варианту воплощения.

[Фиг. 15]

Фиг. 15 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства ретрансляции согласно четвертому примерному варианту воплощения.

[Фиг. 16]

Фиг.16 является схемой последовательности операций примера системы связи согласно четвертому примерному варианту воплощения.

[Фиг. 17]

Фиг. 17 иллюстрирует стек протокола между UE и P-GW на U-плоскости в E-UTRAN.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ВЫПОЛНЕНИЯ

[0017]

Далее примерные варианты воплощения в соответствии с настоящим изобретением будут описаны подробно со ссылкой на чертежи. На следующих чертежах одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам, и избыточное описание будет опущено, если только это не требуется для пояснения.

ПЕРВЫЙ ПРИМЕРНЫЙ ВАРИАНТ ВОПЛОЩЕНИЯ

КОНФИГУРАЦИЯ

Фиг. 1 иллюстрирует пример конфигурации системы связи согласно первому примерному варианту воплощения настоящего изобретения. По меньшей мере, часть настоящей системы связи включает в себя систему беспроводной связи. В настоящем примерном варианте воплощения LTE используется в качестве примера системы беспроводной связи. Кроме того, стек протоколов на Фиг. 17, при необходимости будет упомянут. Как показано на Фиг. 1, система связи согласно настоящему примерному варианту воплощения включает в себя базовую сеть 1 и смежную сеть 2, которая соседствует с базовой сетью 1. Другая сеть может быть расположена между базовой сетью 1 и смежной сетью 2.

[0018]

Базовая сеть 1 включает в себя, по меньшей мере, устройство 3 шлюза. Кроме того, базовая сеть 1 может включать в себя устройство 4 ретрансляции и другое устройство (устройства). Смежная сеть 2 включает в себя, по меньшей мере, устройство 5 передачи пакетов. Смежная сеть 2 может включать в себя устройство (устройства), отличное от устройства 5 передачи пакетов. Например, смежная сеть 2 является глобальной сетью (WAN), такой как IP. Однако смежная сеть 2 не ограничивается упомянутым примером. Например, смежная сеть 2 может быть базовой сетью, использующей RAT (технологию радиодоступа), отличной от базовой сети 1.

[0019]

Устройство 3 шлюза расположено в базовой сети 1, подключено к смежной сети 2 и служит в качестве шлюза в базовой сети 1. А именно, устройство 3 шлюза выполняет пересылку пакетов между отличным устройством (устройствами) в базовой сети 1 и устройством (устройствами) в смежной сети 2 с использованием предопределенного протокола (протоколов). Настоящий примерный вариант воплощения будет описан в предположении, что устройством 3 шлюза является P-GW в качестве подходящего примера. Однако настоящий примерный вариант воплощения не ограничивается упомянутым примером. Например, устройство 3 шлюза может быть S-GW.

[0020]

Устройство 4 ретрансляции ретранслирует пакеты между устройством 3 шлюза и беспроводным терминалом 6. Более конкретно, устройство 4 ретрансляции принимает пакеты от устройства 3 шлюза непосредственно или через другое устройство и передает принятые пакеты к беспроводному терминалу 6. Кроме того, устройство 4 ретрансляции принимает пакеты от беспроводного терминала 6 непосредственно или через другое устройство и передает принятые пакеты к устройству 3 шлюза.

[0021]

Настоящий примерный вариант воплощения будет описан в предположении, что устройство 4 ретрансляции является базовой радиостанцией, такой как eNodeB, в качестве подходящего примера. Однако устройство 4 ретрансляции может быть другим устройством. Например, устройство 4 ретрансляции может быть S-GW или MME (объектом управления мобильностью). А именно, устройство 4 ретрансляции может быть устройством, расположенным в базовой сети 1.

[0022]

Когда устройство 4 ретрансляции является базовой радиостанцией, примеры другого устройства включают в себя S-GW и MME. Когда устройство 4 ретрансляции является S-GW или MME, другое устройство может быть базовой радиостанцией.

[0023]

Устройство 5 передачи пакетов расположено в смежной сети 2. Другими словами, устройство 5 передачи пакетов является узлом, расположенным в смежной сети 2. Устройство 5 передачи пакета устанавливает соединение и сеанс с беспроводным терминалом 6, посредством использования верхнего уровня, такого как TCP. Устройство 5 передачи пакетов принимает пакеты, переданные от беспроводного терминала 6 через устройство 3 шлюза или аналогичное средство, и передает пакеты к беспроводному терминалу 6 через устройство 3 шлюза или аналогичное средство.

[0024]

Настоящий примерный вариант воплощения будет описан в предположении, что устройство 5 передачи пакетов является исходным сервером, который содержит данные, такие как контенты, и доставляет данные в ответ на запрос от пользователя в качестве подходящего примера. Однако настоящий примерный вариант воплощения не ограничивается упомянутым примером. Например, устройство 5 передачи пакетов может быть сервером кэширования, прокси-сервером, пограничным сервером и т.п. А именно, устройство 5 передачи пакетов может быть серверным устройством ретрансляции, которое расположено в смежной сети 2 и которое только один раз и завершает передачу данных между исходным сервером и беспроводным терминалом 6, или может быть беспроводным терминалом, отличным от беспроводного терминала 6.

[0025]

Беспроводный терминал 6 передает пакеты к устройству 5 передачи пакетов через устройство 4 ретрансляции, такое как базовая радиостанция и устройство 3 шлюза. Кроме того, беспроводной терминал 6 принимает пакеты от устройства 5 передачи пакетов через устройство 3 шлюза и устройство 4 ретрансляции, такое как базовая радиостанция. Беспроводный терминал 6 выполняет беспроводную связь с базовой радиостанцией (радиостанциями). А именно, по меньшей мере, часть канала связи между беспроводным терминалом 6 и устройством 4 ретрансляции включает в себя радиоканал. Как описано выше, устройство 4 ретрансляции может быть базовой радиостанцией. В этом случае канал связи между беспроводным терминалом 6 и устройством 4 ретрансляции является каналом радиосвязи. Примеры беспроводного терминала 6 включают в себя мобильный телефон, смартфон и ПК (персональный компьютер), имеющие функцию радиосвязи.

[0026]

Фиг.2 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства 3 шлюза в соответствии с настоящим примерным вариантом воплощения. На Фиг. 2, устройство 3 шлюза включает в себя блок 131 извлечения пакетной информации в качестве средства извлечения, блок 132 установки пакетной информации в качестве средства установки и блок 133 пересылки пакета в качестве средства пересылки. Среди функциональных блоков, входящих в состав устройства 3 шлюза, Фиг. 2 иллюстрирует только некоторые из составляющих элементов. А именно, устройство 3 шлюза также включает в себя функциональный блок (блоки) (не показан) для того, чтобы предписать устройству 3 шлюза функционировать в качестве шлюза.

[0027]

Блок 131 извлечения пакетной информации извлекает пакетную информацию, установленную в принятом пакете, который является пакетом, который был принят от устройства 4 ретрансляции или устройства 5 передачи пакета. В качестве конкретного примера будет описан случай, в котором устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 4 ретрансляции. Устройство 3 шлюза принимает пакет от устройства 4 ретрансляции, используя, по меньшей мере, GTP-U и UDP/IP, который является протоколом более низкого уровня, чем GTP-U. Таким образом, блок 131 извлечения пакетной информации извлекает пакетную информацию, установленную устройством 4 ретрансляции в заголовке пакета (принятом пакете) в GTP-U или UDP/IP, который является более низким протоколом, чем GTP-U. Далее в качестве конкретного примера будет описан случай, в котором устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 5 передачи пакетов. Устройство 3 шлюза принимает пакет от устройства 5 передачи пакетов с использованием IP, который является протоколом более верхнего уровня, по меньшей мере, чем GTP-U. Таким образом, блок 131 извлечения пакетной информации извлекает пакетную информацию, установленную устройством 5 передачи пакета, в заголовке пакета (принятом пакете) в IP, который является более верхним протоколом, чем GTP-U, или TCP, который является более верхним протоколом, например, чем IP.

[0028]

Пакетная информация представляет собой информацию, которая устанавливается, по меньшей мере, в части заголовка или в части полезной нагрузки пакета. Примеры пакетной информации включают в себя информацию о состоянии перегрузки и качестве связи в предварительно определенной сети, информацию о типе пакета, указывающую тип отдельного пакета, и идентификатор пакета. А именно, пакетная информация представляет собой информацию, установленную в пакете, и не ограничивается информацией, указывающей тип или свойства отдельного пакета.

[0029]

Например, предопределенная сеть является, по меньшей мере, одной из беспроводной сети между базовой радиостанцией и беспроводным терминалом (терминалами) и проводной сетью, такой как базовая сеть. Например, состояние перегрузки может быть, по меньшей мере, одним из следующих состояний: состояние, в котором объем пакетов, накопленных в буфере, включенном в устройство 4 ретрансляции, таком как базовая станция радиосвязи, превышает предопределенное пороговое значение; состояние, в котором трафик, введенный в устройство 4 ретрансляции (например, общий объем пакетов, введенных в течение предварительно определенного периода времени), превышает полосу канала связи, используемую для вывода; и состояние, в котором общий объем введенных и выведенных пакетов превышает пропускную способность устройства 4 ретрансляции. Например, качество связи может быть, по меньшей мере, одним из следующих элементов информации: пропускная способность связи; время задержки передачи; пропускная способность; полное время связи; частота ошибок; потери при передаче; количество случаев разъединения связи; и качество радио. Например, качество радио может быть, по меньшей мере, одним из следующих элементов информации: SINR (отношение сигнал/помеха плюс шум); CQI (индикатор качества канала); RSSI (индикатор силы сигнала); ASU (группа произвольной силы); RSRP (мощность принимаемого опорного сигнала); И RSRQ (качество полученного опорного сигнала).

[0030]

Информация о типе пакета представляет собой информацию, указывающую тип отдельного пакета. Например, информация о типе пакета представляет собой информацию, указывающую, является ли соответствующий пакет первоначально переданным TCP-пакетом или повторно переданным пакетом TCP, или информацией, указывающей, является ли TCP-пакет предварительно выбранным пакетом. Кроме того, информация о типе пакета может быть информацией, указывающей, является ли соответствующий пакет SYN-пакетом, пакетом SYN-ACK или аналогичным пакетом, необходимым в процедуре (трехстороннем квитировании) для установления TCP-соединения. Например, информация о типе пакета может быть информацией, указывающей, является ли соответствующий пакет FIN-пакетом, пакетом FIN-ACK или аналогичным пакетом, необходимым в процедуре завершения TCP-соединения. Предварительная выборка - это функция предварительного считывания данных в кэш-памяти. Например, при просмотре веб-сайта в Интернете с использованием браузера предварительная выборка является функцией предварительного считывания данных в области, которая, как ожидается, будет отображаться в будущем посредством прокручивания в памяти, пока данные не отображаются в данный момент на экране. Когда пакет был считан в ответ на запрос предварительной выборки, например, может быть установлен тип пакета, указывающий, что пакет был предварительно выбран.

[0031]

Например, идентификатор пакета - это номер (идентификационный номер пакета), добавленный для идентификации соответствующего пакета. Конкретным примером идентификатора пакета является порядковый номер TCP (SN), назначенный для пакета.

[0032]

На основе извлеченной пакетной информации блок 132 установки пакетной информации устанавливает пакетную информацию в пересылаемом пакете в протоколе на уровне, отличном от уровня протокола принятого пакета. Например, если устройство 3 шлюза принимает пакет от устройства 4 ретрансляции, блок 132 установки пакетной информации устанавливает пакетную информацию в заголовке IP-пакета, который находится на уровне, отличном от уровня GTP-U и используется UDP/IP для получения пакета. Если устройство 3 шлюза принимает пакет от устройства 5 передачи пакета, блок 132 установки пакетной информации устанавливает пакетную информацию в заголовке в пакете GTP-U или пакете UDP/IP на уровне, отличном от уровня IP, используемого для приема пакета. Блок 132 установки пакетной информации может устанавливать такую же пакетную информацию, что и извлеченную блоком 131 извлечения пакетной информации, или может устанавливать пакетную информацию на основе информации извлеченного пакета. Кроме того, блок 132 установки пакетной информации может устанавливать пакетную информацию в пакете, полученном инкапсулированием или декапсулированием принятого пакета. Пакет, в котором блок 132 установки пакетной информации устанавливает пакетную информацию, являющейся пакетом (пересылаемым пакетом), который должен быть переслан посредством блока 133 пересылки пакета.

[0033]

Блок 131 извлечения пакетной информации и блок 132 установки пакетной информации могут иметь функцию DPI (углубленная проверка пакетов). Функцией DPI является функция считывания (проверки) полезной нагрузки (части данных) пакета и получения информации о верхнем уровне (уровнях). С помощью этой функции DPI устройство 3 шлюза может считывать заголовок (заголовки) пакета (пакетов) протокола (протоколов), не завершенных в устройстве 3 шлюза (извлечение пакетной информации). Устройство 3 шлюза может иметь расширенную функцию DPI для записи информации в заголовке (заголовках) на верхнем уровне (уровнях) (установку пакетной информации). Кроме того, блок 131 извлечения пакетной информации и блок 132 установки пакетной информации могут выполнять функцию завершения TCP и IP на верхних уровнях.

[0034]

Извлечение (считывание) пакетной информации из заголовка пакета реализуется посредством извлечения (считывания) пакетной информации, установленной в предопределенной области в заголовке пакета. Установка (запись) пакетной информации в заголовке пакета реализуется посредством установки (записи) пакетной информации в предварительно определенной области. Далее будет описан пример, в котором установка и извлечение пакетной информации выполняется с использованием заголовка IP-пакета (IP-заголовка). Фиг. 3 иллюстрирует конфигурацию IP-заголовка. Версия представляет собой версию протокола IP. IHL (Internet Header Length) представляет собой длину IP заголовка. В области TOS (тип обслуживания)/DSCP (область кода дифференцированных служб)/ECN (явное уведомление о перегрузке) любая область TOS, область DS или рассмотренная область ECN, проиллюстрированы на Фиг. 4. Приоритет в области TOS соответствует приоритету соответствующего пакета IP. Пакет с большим числом в этой области распознается как более важный пакет. Зарезервированный бит (биты) - неиспользуемая 1-битная область. Аналогично, приоритет в области TOS, DSCP в области DS и DSCP в рассмотренной области ECN представляют приоритет соответствующего пакета IP. Поскольку в DSCP используется больше битов, чем в Приоритет в области TOS, приоритет IP пакета можно установить более точно. Поле DS также включает неиспользуемую 2-битное поле (зарезервированные биты). В рассмотренной области ECN определяются кодовая точка ECT (возможный транспорт ECN) и кодовая точка CE (Испытанная перегрузка). В рассмотренной области ECN можно указать состояние перегрузки (а именно, можно ли указать, произошла ли перегрузка или происходит), установив значение CE в 1. Однако в настоящем примерном варианте воплощения состояние перегрузки может указываться установкой значения ECT в 1. А именно, используя хотя бы одно из значений ECT и CE, можно указать состояние перегрузки. Затем общая длина в заголовке IP представляет собой общий объем соответствующего пакета IP. Идентификация - это идентификатор для идентификации соответствующего пакета IP. Флаги являются информацией о переходе состояния фрагментации. Фрагментное смещение - это идентификатор для указания, какая часть фрагментов включена в соответствующий IP-пакет. TTL представляет собой время жизни соответствующего пакета IP. Протокол представляет собой протокол, используемый на верхнем уровне. Контрольная сумма заголовка является областью для контрольной суммы. Адрес источника и адрес назначения - это IP-адреса источника и назначения соответственно. Опции - это область, в которой установлена информация о расширении. Обычно эта область не используется. Заполнение представляет собой биты, используемые для регулировки объема заголовка IP.

[0035]

В настоящем примерном варианте воплощения пакетная информация устанавливается с использованием, по меньшей мере, одной из области зарезервированных бит (бита), области «Опции» и рассмотренной области ECN в IP заголовке. Кроме того, извлекается пакетная информация, установленная в одной из упомянутых областей. Например, если пакетная информация относится к состоянию перегрузки, как описано выше, посредством установки значения CE в рассмотренной области ECN в 1, может быть указано состояние перегрузки. В качестве альтернативы, предопределенный бит в области зарезервированных битов или области опции может быть определен как область, которая будет использоваться для установки информации о состоянии перегрузки. В таком случае, изменяя значение в области, можно указать состояние перегрузки. Кроме того, например, в этой области может быть установлена не только информация, непосредственно указывающая на состояние перегрузки, но также информация, указывающая на объем накопления пакетов в буфере в устройстве 4 ретрансляции. В этом случае устройство, которое считывает (извлекает) информацию, указывающую объем накопления пакетов, может определять, произошло ли состояние перегрузки. Кроме того, информация о качестве связи, информации о типе пакета, которая указывает тип пакета, и идентификатор пакета могут быть установлены (записаны) и извлечены (считаны) подобным образом.

[0036]

Блок 133 пересылки пакетов на Фиг. 2 пересылает отдельный пакет (отдельный пересылаемый пакет), в котором пакетная информация была установлена блоком 132 установки пакетной информации в устройство 4 ретрансляции или в устройство 5 передачи пакета. Например, если устройство 3 шлюза принимает пакет от устройства 4 ретрансляции, блок 133 пересылки пакета пересылает пакет в устройство 5 передачи пакетов, используя, по меньшей мере, верхний IP на уровне, отличном от тех, которые используются в GTP-U и UDP/IP для приема пакета. Если устройство 3 шлюза принимает пакет от устройства 5 передачи пакетов, то блок 133 пересылки пакетов пересылает пакет в устройство 4 ретрансляции, используя, по меньшей мере, GTP-U и UDP/IP на уровнях, отличных от уровня IP, по меньшей мере, используемого для приема пакета.

[0037]

Кроме того, блок 133 пересылки пакетов может иметь функцию приема пакета (пакетов) от устройства 4 ретрансляции или устройства 5 передачи пакета с использованием заранее определенного протокола (протоколов).

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ

Далее, пример работы устройства 3 шлюза, в соответствии с настоящим примерным вариантом воплощения, будет описан со ссылкой на блок-схему последовательности операций Фиг. 5.

[0038]

Устройство 3 шлюза извлекает пакетную информацию, установленную в принятом пакете, который является пакетом, который был принят либо от устройства 4 ретрансляции, либо от устройства 5 передачи пакета (этап S101). Например, если устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 4 ретрансляции, устройство 3 шлюза извлекает пакетную информацию, установленную устройством 4 ретрансляции, из заголовка пакета (принятого пакета) в GTP-U или UDP/IP, который является более низким протоколом, чем GTP-U. В качестве альтернативы, если устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 5 передачи пакетов, то устройство 3 шлюза извлекает пакетную информацию, установленную устройством 5 передачи пакетов, из заголовка пакета (принятого пакета) в IP, который является, например, более верхним протоколом GTP-U или TCP, который является, например, еще более верхним протоколом, чем IP.

[0039]

Далее, основываясь на извлеченной пакетной информации, устройство 3 шлюза устанавливает пакетную информацию в пересылаемом пакете в протоколе на уровне, отличном от уровня протокола принятого пакета (этап S102). Например, если устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 4 ретрансляции, устройство 3 шлюза устанавливает пакетную информацию в заголовке пакета в IP на уровне, отличном от упомянутых GTP-U и UDP/IP, используемых для приема принятого пакета, или, например, TCP, который является протоколом более верхнего уровня, чем IP. Если устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 5 передачи пакетов, тогда устройство 3 шлюза устанавливает пакетную информацию в заголовке пакета в GTP-U или UDP/IP, которые являются протоколами уровней, отличных от уровня протокола IP, используемого для приема принятого пакета.

[0040]

Далее, устройство 3 шлюза пересылает пакет (пересылаемый пакет), в котором пакетная информация была установлена на этапе S102, в устройство 4 ретрансляции или в устройство 5 передачи пакета (этап S103). Например, если устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 4 ретрансляции, устройство 3 шлюза отправляет пересылаемый пакет в устройство 5 передачи пакетов, используя, по меньшей мере, IP на верхнем уровне, отличном от протокола GTP-U и UDP/IP, используемые для приема принятого пакета. Если устройство 3 шлюза приняло пакет от устройства 5 передачи пакетов, тогда устройство 3 шлюза пересылает пересылаемый пакет в устройство 4 ретрансляции, используя, по меньшей мере, GTP-U и UDP/IP на уровнях, отличных от уровня IP, по меньшей мере, используемого для приема принятого пакета.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ

Устройство шлюза в соответствии с настоящим примерным вариантом воплощения устанавливает информацию об изменении состояния сети и т. д. в пакете, как пакетную информацию и пересылает пакет, в котором пакетная информация установлена между множеством устройств, использующих протоколы разных уровней. Таким образом, устройство шлюза может уведомить узел в смежной сети, причем узел использует протокол уровня, отличного от используемого устройством ретрансляции в системе мобильной беспроводной связи, об информации изменения состояния сети и т. д., полученной устройством ретрансляции, посредством установки пакетной информации. Кроме того, устройство шлюза может также уведомлять устройство ретрансляции о пакетной информации, установленной узлом в смежной сети.

ВТОРОЙ ПРИМЕРНЫЙ ВАРИАНТ ВОПЛОЩЕНИЯ

Во втором иллюстративном варианте воплощения будет описан первый подробный пример устройства шлюза, устройства ретрансляции, устройства передачи пакета и беспроводного терминала согласно первому примерному варианту воплощения. В настоящем примерном варианте воплощения в качестве подходящего примера эти устройства будут описаны в предположении, что устройство передачи пакетов является сервером, таким как исходный сервер, и что беспроводной терминал передает запрос на данные, такие как контент, к серверу и принимает данные с сервера. Кроме того, в настоящем примерном варианте воплощения информация о состоянии перегрузки используется в качестве пакетной информации.

КОНФИГУРАЦИЯ

Система связи согласно второму примерному варианту воплощения включает в себя устройство 23 шлюза Фиг. 9, устройство 24 ретрансляции Фиг. 8, сервер 25 Фиг. 6, и беспроводной терминал 26 Фиг. 7.