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JP4542830B2 - モバイルデータ通信のサービス使用状況レコードを生成する装置および方法 - Google Patents

モバイルデータ通信のサービス使用状況レコードを生成する装置および方法 Download PDF

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JP4542830B2 JP2004170273A JP2004170273A JP4542830B2 JP 4542830 B2 JP4542830 B2 JP 4542830B2 JP 2004170273 A JP2004170273 A JP 2004170273A JP 2004170273 A JP2004170273 A JP 2004170273A JP 4542830 B2 JP4542830 B2 JP 4542830B2
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Description

本発明は、ＧＳＭ携帯電話ネットワークにおいて提供可能なＧＰＲＳ（ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）などのモバイルデータ通信サービスの使用状況を要約するサービス使用状況レコードを生成する方法および装置に関するものである。
ＧＳＭ携帯電話ネットワークにおいては、シグナリング（信号）システムを使用してその動作を調整している。このシグナリングシステムは、通常、ＩＴＵのＳＳ７（Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｎｏ． ７）プロトコル群に従って動作している。ネットワークの稼働状況を観測すると共に、ネットワーク設備の使用状況に関する情報を取得するべく、このシグナリングシステムを流れるＳＳ７シグナリングメッセージを監視することが知られている。このような情報は、しばしば、ＣＤＲ（Ｃａｌｌ Ｄｅｔａｉｌ Ｒｅｃｏｒｄ）（例：音声通話の場合）およびＴＤＲ（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｄｅｔａｉｌ Ｒｅｃｏｒｄ）（例：その他のＧＳＭサービスを使用する場合）によって収集される。例えば、音声サービスの使用状況を要約するＣＤＲを作成するには、ＳＳ７のＩＳＵＰ（ＩＳＤＮ Ｕｓｅｒ Ｐａｒｔ）プロトコルメッセージを使用し、メッセージング、モビリティ、およびアクセス管理活動のサマリを取りまとめるには、ＴＣＡＰ（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐａｒｔ）によってサポートされるＳＳ７のＭＡＰ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｐｐｌｉａｔｉｏｎ Ｐａｒｔ）プロトコルメッセージを使用する。
ＧＰＲＳネットワークにおいて類似の機能を提供するには、例えば、ウェブの閲覧や電子メールサービスなどのＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サービスの使用状況を要約するべく、トランザクションビルダを追加することが必要となる。この結果生成されるトランザクションサマリは、通常、ＩＰＤＲ（ＩＰ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｒｄ）またはＳＵＲ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｕｓａｇｅ Ｒｅｃｏｒｄ）と呼ばれている。しかしながら、これらのトランザクションサマリは、通常、ネットワークの通信セグメントにおいて（即ち、ＩＳＵＰおよびＭＡＰメッセージにアクセスすることによって）作成されてはおらず、従って、これらの通信シグナリングトランザクションにおいてのみ取得可能な重要な情報を欠いている。例えば、課金や顧客サービスのための主要情報には、加入者のＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）およびＭＳＩＳＤＮ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ ＩＳＤＮ）番号が含まれる。ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）とネットワークの管理状況を監視するための主要なフィールドは、ＧＴＰ（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＥＴＳＩ仕様書「ＥＮ ３０１ ３４７−ＧＳＭ０９．６０」に定義されているｖ０および３ＧＰＰ仕様書「ＴＳ２９．０６０」に定義されているｖ１）によって確立されるＧＰＲＳデータアクセス「トンネル」におけるＧＰＲＳのＡＰＮ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ Ｎａｍｅ）とネゴシエートされたＱｏＳである。従って、通信に関連して得られる情報を含むＳＵＲを効率的に生成することが必要となる。
従来の一方法においては、ＧＰＲＳの「Ｇｉ」インターフェイス上でＩＰ ＳＵＲを作成している。しかしながら、これは、純粋なコンピュータ・データ・インターフェイスであり、望ましい情報をＳＵＲに供給するのに使用可能な通信関連のシグナリングメッセージを含んではいない。従って、完全に別個のデータ供給の形態で、ＧＴＰトンネル維持トランザクションに関する情報を供給するべく、別途、ＧＰＲＳの「Ｇｎ」インターフェイスを独立的に監視している。そして、更なるプロセスにおいて、通信関連情報をＳＵＲに付加するべく、Ｇｉインターフェイス上のメッセージから導出したＳＵＲとＧｎインターフェイス上で監視したシグナリングトランザクションの関連付けを実行しなければならない。従って、この方法の場合、ＧｎおよびＧｉインターフェイスの両方における機器監視の費用、追加トランザクションの作成および関連付けに伴う演算能力、並びに関連付けプロセスを実行するための時間が必要である。
本発明の一態様においては、モバイルデータ通信サービスの使用状況をまとめたサービス使用状況レコードを生成する方法が提供され、この方法は、サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信（シグナリング）リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送されるデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するステップと、これらデータをトンネリングするパケットから、前記通信リンクのシグナリングトランザクションに関する第１情報を抽出するステップと、前記データをトンネリングするパケットから、加入者によるサービスの使用状況に関する第２情報を抽出するステップと、これら第１および第２情報を関連付けてサービス使用状況レコードを生成するステップと、を有している。
従って、本発明によれば、無線モバイルネットワークを有線パケットデータネットワークにリンクする通信データトンネル内においてＩＰ ＳＵＲが作成される。通信トンネルを生成、更新、および削除するシグナリングトランザクションを監視してＳＵＲトランザクションビルダによるデータトンネルの状態の追跡を可能にし、これらのトランザクションから得られる通信情報を使用して、必要なデータによってＳＵＲの質を向上させる。この方法は、コンピュータパワーの使用効率が極めて高く、かつシグナリングメッセージを監視するためのプローブハードウェアを１つのネットワークセグメント（Ｇｎインターフェイス）にのみ配置すればよいため、有利である。
本発明の別の態様によれば、モバイルデータ通信サービスの使用状況をまとめたサービス使用状況レコードを生成するための装置が提供される。この装置は、サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送中のデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するモニタと、これらデータをトンネリングするパケットから、前記通信リンクのシグナリングトランザクションに関する第１情報を抽出する第１情報抽出器と、前記データをトンネリングするパケットから、加入者によるサービスの使用状況に関する第２情報を抽出する第２情報抽出器と、これら第１および第２情報を関連付けてサービス使用状況レコードを生成する関連付け器と、を有している。
本発明の更なる態様によれば、モバイルデータ通信サービスにおいてデータを搬送するデータパケットの発信元を特徴付ける方法が提供され、この方法は、サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送中のデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するステップと、この監視対象のメッセージパケットにおけるトンネル宛先アドレスをそれぞれ調べるステップと、このトンネル宛先アドレスがゲートウェイ・サポート・ノードである場合には、携帯電話発（Mobile-originated）として当該メッセージパケットを特徴付け、一方、トンネル宛先アドレスがサービング・サポート・ノードである場合には、携帯電話着（Mobile-terminated）として当該メッセージパケットを特徴付けるステップと、を有している。
本発明の別の態様によれば、モバイルデータ通信サービスにおいてデータを搬送するデータパケットの発信元を特徴付ける装置が提供される。この装置は、サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送中のデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するモニタと、この監視対象のメッセージパケットにおけるトンネル宛先アドレスをそれぞれ調べるアドレス検査器と、このトンネル宛先アドレスがゲートウェイ・サポート・ノードである場合には、携帯電話発（Mobile-Originated）として当該メッセージパケットを特徴付け、一方、トンネル宛先アドレスがサービング・サポート・ノードである場合には、携帯電話着（Mobile-Terminated）として当該メッセージパケットを特徴付けるパケット特徴付け器と、を有している。
本明細書においては、ＧＰＲＳシステムの使用状況を要約したＳＵＲを生成するための本発明による方法および装置について、一例として、以下の添付図面を参照して説明している。
図１は、ＧＰＲＳサービスを提供するべく構成されたＧＳＭネットワーク１０の主要機能コンポーネントを示している。図１を参照すれば、移動局（ｍｏｂｉｌｅ ｓｔａｔｉｏｎ：ＭＳ）１２は、基地局コントローラ（ｍｏｂｉｌｅ ｓｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＢＳＣ）１６の制御の下に、無線（ＲＦ）インターフェイスにより、基地トランシーバ局（ｂａｓｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＴＳ）１４と通信している。ＭＳ１２への音声通話の接続は、移動交換局（ｍｏｂｉｌｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃｅｎｔｒｅ：ＭＳＣ）１８によって調整されており、ショートメッセージサービス（ｓｈｏｒｔ ｍｅｓｓａｇｅ ｓｅｒｖｉｃｅ：ＳＭＳ）機能は、ＳＭＳゲートウェイ（ＳＭＳ ｇａｔｅｗａｙ：ＳＭＳＧ）２０によって提供される。ＭＳ１２および加入者に関する管理情報は、端末識別レジスタ（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｒｅｇｉｓｔｅｒ：ＥＩＲ）２２とホームロケーションレジスタ（ｈｏｍｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｓｔｅｒ：ＨＬＲ）２４からなるデータベースに保持されている。当業者であれば、完全なＧＳＭシステムには、通常、ビジタロケーションレジスタ（ｖｉｓｉｔｏｒ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｓｔｅｒ：ＶＬＲ）などの図１には示されていない更なる機器が含まれることを認識するであろう。しかしながら、本発明の実装に直接的に関係しないこれらの機器については、わかりやすくするべく、この図から省略されている。
このシステムには、ＧＰＲＳサービスを提供するべく、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）２６とＳＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）２８も含まれている。ＳＧＳＮ２６は、自身がサービスするエリア内においてＭＳとの間のパケット交換データのルーティングを行う。この主な機能は、パケットのルーティング、携帯電話の接続／切断手順、ロケーション管理、チャネルおよび時間スロットの割り当て、認証、および通話の課金である。一方、ＧＧＳＮ２８は、ＧＰＲＳシステムと外部パケットデータネットワーク（即ち、図１に示されているインターネット３０）間のインターフェイスとして機能している。ＧＧＳＮは、ＳＧＳＮ２６を介して受信したＧＰＲＳパケットを適切なパケットデータプロトコルフォーマット（例：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に変換し、外部インターネット３０に転送する。同様に、ＧＧＳＮは、受信したパケット内のＩＰアドレスを宛先ＭＳのＧＳＭアドレスに変換し、この変換済みのパケットを適切なＳＧＳＮ２６に対してルーティングする。
ＧＰＲＳの仕様によれば、次のように、ＳＧＳＮ２６およびＧＧＳＮ２８をＧＰＲＳシステムのその他のコンポーネントに接続するための様々なインターフェイスが定義されている。
・Ｇｉ（ＧＧＳＮ２８と外部インターネット３０間における通信用）
・Ｇｃ（ＧＧＳＮ２８とＨＬＲ２４間における通信用）
・Ｇｎ（ＧＧＳＮ２８とＳＧＳＮ２６間における通信用）
・Ｇｒ（ＳＧＳＮ２６とＨＬＲ２４間における通信用）
・Ｇｆ（ＳＧＳＮ２６とＥＩＲ２２間における通信用）
・Ｇｄ（ＳＧＳＮ２６とＳＭＳＧ２０間における通信用）
・Ｇｓ（ＳＧＳＮ２６とＭＳＣ１８間における通信用）
・Ｇｂ（ＳＧＳＮ２６とＢＳＣ１６間における通信用）
・Ｇｐ（ＳＧＳＮ２６およびＧＧＳＮ２８からその他のＧＰＲＳネットワーク３２におけるＧＳＮへの通信用）
これらのインターフェイスを実装した通信リンクは、ＧＰＲＳ接続を生成、更新、および削除するためのシグナリング情報と、認証、ＭＳロケーション、およびモビリティサポートなどのこれらの機能のサポートに必要なその他の情報を含むシグナリングパケットを搬送する。又、これらリンクの中には、データペイロードパケット（即ち、ＭＳ１２と外部インターネット３０間において交換されるデータを格納するパケット）を搬送するものも存在する（例：Ｇｉ、Ｇｎ、およびＧｂインターフェイス用のもの）。
それぞれのインターフェイスは、プロトコルスタックによって実装されており、必要な機能をＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＧＴＰ、およびＩＰなどの広く使用されている様々な通信プロトコルを参照して定義することができる。図２には、ＳＧＳＮ２６とＧＧＳＮ２８間におけるＧｎインターフェイス用のプロトコルスタックが示されている。図２を参照すれば、レイヤ３４におけるユーザーデータは、次のレイヤ３６を構成するＴＣＰまたはＵＤＰパケットによってカプセル化され、これらが、ＩＰ（レイヤ３８、図示のごとく、これには、ＩＰｖ４またはＩＰｖ６のいずれかを使用可能である）によって搬送される。これらのレイヤ３４〜レイヤ３８は、ＧＰＲＳによって提供されるＩＰサービスの加入者が使用するトランスポートおよびアプリケーションレイヤを構成している。
レイヤ３８におけるＩＰパケットは、ＧＰＲＳのネットワーク要素（特に、ＳＧＳＮ２６およびＧＧＳＮ２８）に向かうＩＰリンク上において「トンネルされた」（即ち、それぞれのパケットは、別のＩＰパケット内にカプセル化され、このカプセル化されたパケットの内容が変更されることなしに、宛先に対して搬送される）。この方法は、ネットワーク要素がネットワークの外部から直接アドレス指定されることを防止し、これによってセキュリティを向上させるべく、採用されている。このカプセル化を行うパケットは、参照符号４０によって示されているように、そのパケットがユーザーデータを格納していることを示す２５５というパケットヘッダ内のＭＴ（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｔｙｐｅ）値と共に、ＧＴＰにおいて指定されているようにフォーマットされる。ＧＴＰメッセージは、ＵＤＰパスプロトコル（レイヤ４２）を使用し、ＩＰｖ４またはＩＰｖ６（レイヤ４４）上において転送される。これらのレイヤ４０〜レイヤ４４は、通信トンネルシグナリングレイヤを構成している。
ここで、本発明者らは、このＧｎプロトコルスタックに、通信シグナリング分析とサービス使用状況分析を行うための十分な情報が格納されていることから、このＧｎインターフェイスリンクを流れるパケットを（後述するように）監視することにより、通信シグナリング分析とサービス使用状況分析の両方を同時に実行可能であることを見いだした。ＧＰＲＳネットワークトンネルを維持するためのシグナリングトランザクションは、このスタックの下位の３レイヤ（４０〜４２）のみを参照する監視システム内の状態機械によって監視することができる。一方、加入者によるサービスの使用状況は、このスタックの上位の３レイヤ（３４〜３８）のみを使用して監視可能であり、これを実行する状態機械は、シグナリング分析を行う状態機械が提供するシグナリング情報に対して即時にアクセスすることができる。
実際には、ＳＵＲ生成器は、例えば、次の３つの補完的な状態機械を組み合わせることによって実装可能である。
・通信トンネルレイヤ（４０〜４４）において稼働するＧＴＰフォロワ状態機械
・サービス・トランスポート・レイヤ（３６および３８）用のＣＲＧ（Ｃａｌｌ Ｒｅｃｏｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
・サービス・アプリケーション・レイヤ（３４）用の１つまたは複数のＣＡ（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）状態機械
ＧＴＰフォロワ状態機械は、Ｇｎインターフェイスリンク上における監視対象のすべてのメッセージを処理する。メッセージがＧＴＰシグナリングメッセージである場合には、次のように処理される。
・「ＰＤＰコンテキスト生成要求（Ｃｒｅａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）」メッセージと「ＰＤＰコンテキスト生成応答（Ｃｒｅａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」メッセージを使用し、トンネルレコードのＣＲＥＡＴＥトランザクションを作成し、要求されたコンテキストと関連するトンネルの使用状況を追跡するための内部アカウンティングおよび制御構造を生成する。この時点で、加入者ＩＭＳＩおよびネットワークＡＰＮフィールドをトンネル寿命にわたって保存する。又、この時点で、ネットワークＱｏＳ値も設定されるが、これは後から変更可能である。
・「ＰＤＰコンテキスト更新要求（Ｕｐｄａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）」および「ＰＤＰコンテキスト更新応答（Ｕｐｄａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」メッセージを使用し、ＵＰＤＡＴＥトランザクションを作成する。これは、主にトンネルのネットワークＱｏＳ値を維持するために使用される。
・「ＰＤＰコンテキスト削除要求（Ｄｅｌｅｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）」および「ＰＤＰコンテキスト削除応答（Ｄｅｌｅｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」メッセージを使用し、ＤＥＬＥＴＥトランザクションを作成する。これは、サービス使用状況の分析活動を終了すると共に、トンネル用のアカウンティングおよび制御構造を破棄するために使用される。
２５５のＭＴ値を有するすべてのＧＴＰメッセージは、監視システム内の既存の制御構造に照らして検証された後に、更なる分析のために、ＣＲＧおよびＣＡ状態機械に伝達される。これらの状態機械がＳＵＲをリリースする準備が整い次第、このＳＵＲを、ＧＴＰフォロワによって実行されたシグナリング分析から得られた通信コンテキスト情報と組み合わせることができる。
以下、これらのプロセスを実装する装置内の主要機能ブロックを示す図３を参照し、この概説したプロセスについて更に詳細に説明することとする。図３を参照すれば、Ｇｎリンク４６がリンク監視カード４８に接続されており、これらのリンクを流れるパケットを受動的に監視できるようになっている。この監視は、リンク４６の動作が、カード４８に対する接続の存在によって妨げられない、という意味において受動的である。それぞれのカード４８は、メモリ（これは、データの保存にも使用される）内のソフトウェアプログラム命令の制御下において稼働するインターフェイスとプロセッサを有している。このインターフェイスは、リンクの動作特性が変化しないように、個々のカード４８をリンク４６に接続している。例えば、光リンク４６の場合には、この接続は、光パワースプリッタから構成され、電気リンクの場合には、この接続は、ブリッジングアイソレータ（ｂｒｉｄｇｉｎｇ ｉｓｏｌａｔｏｒ）であり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔネットワークの場合には、ＬＡＮタップを使用することができる。
それぞれの監視カード４８におけるプロセッサ用のプログラム命令には、ＩＰシグナリングユニットの内容に関するレコードを生成するべくＧＴＰパーサー５０を実装するためのコードが含まれている。このＧＴＰパーサー５０は、ネットワークからＧＴＰシグナリングおよびプロトコルメッセージを選択する。ＧＴＰパーサーは、Ｇｎインターフェイスリンク上のＩＰトラフィックを監視し、３３８６（ＧＴＰ ｖ０）、２１２３（ＧＴＰ ｖ１、ＧＴＰ−Ｃ制御プレーンメッセージ）、または２１５２（ＧＴＰ ｖ１、ＧＴＰ−Ｕユーザープレーンメッセージ）という発信元または宛先ポート番号を有するＵＤＰトラフィックを選択することにより、これを実行する。
ＩＰｖ４／ＩＰｖ６のアウターレイヤの宛先ＩＰアドレスに対してフィルタリングを実行することにより、ネットワークからのトラフィックの選択に更なる任意の段階を施すことも可能である。この結果、１つの特定のネットワーク要素（ＧＧＳＮまたはＳＧＳＮ）のインターフェイス宛てのトラフィックを選択できるようになる。又、これにより、アドレス空間によるＩＰトラフィックのパーティショニングも容易になり、この結果、監視カード４８のレベルにおいて処理能力を管理できるようになる。
選択したそれぞれのパケットのＧＴＰヘッダを解析してＭＴフィールド値を抽出し、更なる処理のために、次のタイプを有するパケットを選択してタイムスタンプを付加する。
・「ＰＤＰコンテキスト生成要求（Ｃｒｅａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）」（ＭＴ＝１６）
・「ＰＤＰコンテキスト生成応答（Ｃｒｅａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」（ＭＴ＝１７）
・「ＰＤＰコンテキスト更新要求（Ｕｐｄａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）」（ＭＴ＝１８）
・「ＰＤＰコンテキスト更新応答（Ｕｐｄａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」（ＭＴ＝１９）
・「ＰＤＰコンテキスト削除要求（Ｄｅｌｅｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）」（ＭＴ＝２０）
・「ＰＤＰコンテキスト削除応答（Ｄｅｌｅｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」（ＭＴ＝２１）
・「ＳＧＳＮコンテキスト要求（ＳＧＳＮ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）」（ＭＴ＝５０）
・「ＳＧＳＮコンテキスト応答（ＳＧＳＮ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」（ＭＴ＝５１）
・「ＳＧＳＮコンテキストアクノリッジ（ＳＧＳＮ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）」（ＭＴ＝５２）
・Ｔ−ＰＤＵ（ＧＴＰ ｖ０）、Ｇ−ＰＤＵ（ＧＴＰ ｖ１）（ＭＴ＝２５５）
その他のＧＴＰメッセータイプは、すべて破棄する。
次いで、これらの選択されたＧＴＰメッセージは、更なる処理のために、リンク監視カード４８によって中央（例：サイトレベル）サーバ５２に転送され、入力マネージャモジュール５４によって受信される。このモジュールは、監視カードのＧＴＰパーサーから転送されたＧＴＰメッセージを照合し、時系列にソートする。この時系列のソートは、ＧＴＰパーサーによって付加されたタイムスタンプのスライディングウィンドウに基づいて実行され、このスライディングウィンドウのサイズは、入力ソースからのトラフィックの量とスループットに適合されている。次いで、入力マネージャモジュールは、これらの時系列にソートされたメッセージを、ＧＴＰフォロワ状態機械を実装するＧＴＰモジュール５６に伝達する。
このＧＴＰモジュール５６は、２つの機能を提供している。即ち、まず第１に、ＧＴＰシグナリングメッセージを処理し、そのトンネル状態情報の追跡を維持すると共に、第２に、ＧＴＰヘッダ内にゼロを上回るペイロード長の値を格納するすべてのプロトコルメッセージを転送する。
それぞれのトンネルごとに提供される情報は、次のとおりである。
・ＩＭＳＩおよびＮＳＡＰＩ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）
・ＡＰＮ
・ＱｏＳプロファイル
・トンネル開始アドレス（ＳＧＳＮ）
・トンネル終了アドレス（ＧＧＳＮ）
ＧＴＰモジュール５６によって処理されたそれぞれのメッセージは、それがＴ−ＰＤＵ／Ｇ−ＰＤＵであるか、或いはＧＴＰパーサー５０によって選択されたシグナリングメッセージの中の１つであるかに関してチェックを受ける。そして、シグナリングメッセージの場合には、トンネル状態情報を維持するべくＧＴＰモジュール５６によって使用され、その他のコンポーネントには伝達されない。
Ｔ−ＰＤＵ／Ｇ−ＰＤＵメッセージの場合には、それらが現在搬送されているトンネルコンテキストに関連付けられ、更なる処理のために、ＣＲＧモジュールに伝達される。
ＧＴＰモジュール５６は、その他のシステムコンポーネントがトンネルごとのデータエリアにアクセスするのに使用するサービスインターフェイスを提供している（それぞれのコンポーネントは、プライベートな状態情報をこのエリアに保持可能であり、ＳＵＲは、このエリアにおいて出力用に取りまとめられる）。
ＧＴＰモジュール５６が提供する更なるサービスは、その他のシステムモジュールに提供される「トラフィックフローの方向」情報の識別である。従来、パケットの伝送方向を確実に判定することは非常に困難であった。問題は、ＩＰパケットがＭＳからコアネットワークに向かっているのか（携帯電話発（Ｍｏｂｉｌｅ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ））、或いはコアネットワークからＭＳに向かっているか（携帯電話着（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）を効率的に識別する方法である。従来使用されている方法によれば、監視ポイントの一方において、すべての独立したシステムネットワークＩＰアドレスを識別し、手動による編集によって、これらのアドレスのリストを維持管理している。そして、監視システムは、パケットがこのリスト内のアドレスに向かっているのか、あるいはそこから到来したのかを確認するために、監視対象のパケット内の宛先アドレスフィールドと比較するべく、このリストを読み込んでいる。このようなリストは、非常に大きくなる可能性があり、簡単に数百ものネットワークアドレスおよびネットワークマスクが含まれることになる。この方法に伴う更なる問題点は、ネットワーク管理とルーティングポリシーに定期的に変更が加えられるため、このリストは、通常、現状を正確に反映しておらず、単なる信頼度チェックに過ぎないという点である。大規模かつ動的なネットワーク間におけるやり取りが関係する場合には、この内容を正確に生成することは不可能である。
ＧＴＰモジュール５６が使用するパケットの方向判定法は、単純であり、効率的かつ動的なものである。ＧＴＰシグナリング情報を処理することにより、ＧＴＰモジュール５６は、ネットワーク内における比較的少数のＧＧＳＮアドレスのキャッシュを識別および維持することができる。すべてのトンネル活動は、ＧＧＳＮにおいて始まり、ＧＧＳＮにおいて終了しなければならないため、それぞれの監視対象のメッセージに、このモジュールは、携帯電話発（Ｍｏｂｉｌｅ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ）または携帯電話着（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）というタグを付加することができる。図２に示されているように、プロトコルスタックの最下位レイヤ４４は、トンネルＩＰレイヤであり、アドレスは、常に、ＳＧＳＮ２６およびＧＧＳＮ２８のアドレスである。「ＰＤＰコンテキスト生成（Ｃｒｅａｔｅ ＰＤＰ Ｃｏｎｔｅｘｔ）」メッセージ（ＭＴ＝１６）の分析により、ＧＧＳＮアドレスの組を動的に生成することができる。
例えば、ＧＴＰｖ０およびＧＴＰｖ１の生成メッセージは、いずれも、常にＳＧＳＮインターフェイスである発信元アドレスとＧＧＳＮインターフェイスである宛先アドレスを有している。シグナリングメッセージを処理する際に（および、新しいＧＧＳＮをネットワークに追加する際に）、これらのシグナリングメッセージを監視することにより、新しいインターフェイスアドレスが判明する。ＧＧＳＮアドレスがキャッシュ内に配置され次第、「トンネル宛先アドレスがＧＧＳＮの場合には、トンネリングされているデータは、携帯電話発（Ｍｏｂｉｌｅ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ）であり、さもなければ、トンネリングされているデータは、携帯電話着（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）である」という規則により、トンネリングされているデータの方向（これは、図２の上位ＩＰレイヤにおいて始まる）を即時に判定することができる。
従って、数十万もの無線装置アドレスと数万ものコアネットワークアドレスについて考慮する必要はない。システムは、数十のトンネルエンドポイントアドレスに関する知識だけで、パケットが携帯電話発（Ｍｏｂｉｌｅ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ）であるか、或いは携帯電話着（Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）であるかを、確実に判定することができる。又、この方法によれば、トンネルシグナリングメッセージを使用して、トンネルエンドポイントのＩＰアドレスが動的に判定される。データトンネルの生成、更新、削除シグナリングメッセージを使用し、ネットワークトンネルを提供するサーバのＩＰアドレスをキャッシングする。ＧＰＲＳまたはＵＭＴＳネットワークの場合には、存在するトンネルサーバは比較的少数であり、トンネルは、ＳＧＳＮにおいて始まり、ＧＧＳＮにおいて終了する。ネットワーク内に存在するＧＧＳＮの数は常に少なく、従って、これらのためのアドレスセットは、ＳＧＳＮ用のものよりも小さい。大規模なネットワークの場合には、例えば、６つのＳＧＳＮと４つのＧＧＳＮを有し、それぞれのＧＧＳＮが２つのＩＰネットワークインターフェイスを有している。従って、ネットワーク内のすべての無線データトラフィックの伝送方向を判定するのに、８要素のアドレスセットで十分であろう。予想されているＩＰｖ６アドレスの採用により、合計アドレス空間は劇的に増大することになり、この方法の価値も更に増大することになろう。
ＣＲＧモジュール５８は、インナーまたはトンネリングされているＩＰおよびＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ（図２のレイヤ３６および３８）のみを使用し、転送されたＴ−ＰＤＵ／Ｇ−ＰＤＵプロトコルメッセージからＴＣＰまたはＵＤＰトランザクションのレコード（即ち、「フローサマリ」）を作成する。
ＣＲＧモジュールの機能の１つは、個々の計測値を単一のサマリ・レコードに取りまとめることである。このモジュールによって生成される計測値には、それぞれのサービスの起動に起因するパケットまたはオクテットの計数とネットワーク性能に悪影響を与える異常なパケットおよびオクテットのシーケンスのＩＤが含まれる。この計数情報は、好都合なことに、アップストリーム（携帯電話発）とダウンストリーム（携帯電話着）の計数に分割されている。
ＣＲＧモジュール５８は、ＧＴＰモジュール５６から転送されるすべてのＴ−ＰＤＵ／Ｇ−ＰＤＵメッセージを処理する。しかしながら、伝達されるのは、実際にアプリケーションレイヤコンテンツを格納するもののみであり、トランスポートシグナリングしか格納していないものは、このモジュールにより、処理ストリームからフィルタリングによって除去される。
図３に示されている例においては、単一のＣＲＧモジュール５８により、サービス起動ＴＣＰおよびＵＤＰトランスポートレイヤのサマリ・レコードが作成されている。システムの能力をＷＡＰ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サービスの提供に使用するＷＳＰ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＷＤＰ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などのその他のトランスポートに拡張することが望ましい場合には、別個のＷＣＲＧ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＣＲＧ）モジュールを導入することができよう。そして、この新しいモジュールが、ＣＲＧモジュール５８として、同一のシステム内においてデータを処理することになろう。
一時点においては１つのサービスのみが有効であるものと仮定されているが、このサービスは、複数の同時トランスポートレイヤフローサマリ（Ｔフロー）から構成することができる。従って、ＣＲＧモジュール５８は、所与のＧＴＰフローサマリを有する同時Ｔフローの数を監視し、サービス起動の完了時に（これは、後述するように、ＣＡモジュールによって通知される）、ＳＵＲ全体を利用可能にする。ＣＡペイロードを有していないＴフローや、ＴＣＰでないプロトコル、或いは、６または１７ではないＵＤＰの場合には、ＣＲＧモジュール５８は、タイマの満了に基づいて（或いは、ＣＡモジュール６０の中の１つによって指示された場合に）、ＳＵＲレコードを出力する。
このＣＲＧモジュール５８による処理に続いて、メッセージは、ＣＡ（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）モジュール６０の組に転送される。それぞれのモジュールは、アプリケーションレイヤ（図２のレイヤ３４）の特定のコンテンツの識別および分析用に専用となっている。このアプリケーションコンテンツは、単一のプロトコルであるか、或いは、サービスの提供に使用される複数のプロトコルであってよい。
一般に、ＣＡモジュール６０は、実際のメッセージデータではなく、アプリケーションメッセージヘッダのコンテンツをチェックする。メッセージヘッダは、ＩＥＴＦ ＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）８２２「ＡＲＰＡインターネットテキストメッセージのフォーマット（Ｆｏｒｍａｔ ｏｆ ＡＲＰＡ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｔｅｘｔ Ｍｅｓｓａｇｅｓ）」に指定されている標準的なインターネットヘッダであるものと仮定されている。これらのＣＡモジュールは、例えば、ネットワーク内におけるサービスの使用量を反映する順番に従って処理チェーンに編成されている。それぞれのモジュール６０は、メッセージをチェックする際に、試験を行い、そのメッセージを処理するべきか、或いは伝達するべきかを判定する。この試験に不合格となった場合には、そのメッセージは、チェーン内の次のＣＡモジュール６０に伝達される。
それ以前のＣＡモジュールによって認識されていないコンテンツを捕捉するべく、ＣＡモジュール処理チェーンの末尾に、ヌルＣＡモジュールと呼ばれる特殊なＣＡモジュール６０が配置されている。このヌルモジュールは、メッセージ間ギャップ分析、メッセージ交換署名、およびポート番号の分析により、セッション起動の開始および終了時期を判定するべく試みる。その他のＣＡモジュールとは異なり、このモジュールは、一度に１つのトンネル内において１つのサービス起動のみが有効であるという事実に依存しており、これにより、分析を単純化している。
このヌルＣＡの主な利点は、暗号化されたトラフィックを処理する際にも正常な動作を継続できるという点である。このモジュールが実行する分析は、純粋にタイミングとトラフィック交換パターンに基づいており、実際の内容には基づいていない。
ＣＡモジュール６０の後には、必要なフォーマットでサービス使用状況レコードを生成し、指定された出力ストリーム（ファイルまたはＦＩＦＯバッファ）にそれらを書き込む出力フォーマッタ６４が配置されている。これらの出力フォーマッタは、例えば、ＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）フォーマットのＳＵＲまたはバイナリフォーマットのＶ３６構造を生成可能である。
ＳＵＲは、ヘッダと、これに続く３つの独立したセクション（Ｇフロー、Ｔフロー、およびサービスフローサマリ（Ｓフロー））から構成されている。それぞれのセクションは、その他のレイヤを参照することなしに、スタックの異なるレイヤを使用して作成されるため、独立している。
ＳＵＲは、つぎのように、ＳＵＲフォーマットのバージョンを識別する短いヘッダセクションを有している。
Figure 0004542830
Ｇフローセクション（＜ｇｔｐ＿ｆｌｏｗ＞）は、スタックのアウターＩＰ、ＵＤＰ、およびＧＴＰレイヤ（図２におけるレイヤ４０〜４４）からＧＴＰモジュール５６によって導出された情報を格納し、後続する２つのセクションの「通信コンテキスト」を提供する。又、このセクションは、ＧＴＰトンネルに関するサマリ情報をも提供する。このセクションにおける重要なフィールドには、ＩＭＳＩ、ＡＰＮ、ＱｏＳプロファイル、ソースアドレス（ＳＧＳＮ）、および宛先アドレス（ＧＧＳＮ）が含まれる。
Figure 0004542830
Figure 0004542830
Ｔフローセクション「＜ｔｆｌｏｗ＞」は、トンネリングされているＩＰおよびＴＣＰ／ＵＤＰレイヤ（図２における３６および３８）からＣＲＧモジュール５８によって導出された計測値を格納している。
Figure 0004542830
Figure 0004542830
Figure 0004542830
Ｓフロー（即ち、ＳｅｒｖＦｌｏｗ）セクション（＜ｓｅｒｖ＿ｆｌｏｗ＞）は、特殊なＣＡモジュール６０によって生成されたサービスまたはプロトコル固有の計測値グループである。ＨＴＴＰ、ＰＯＰ３、およびＳＭＴＰ用のセクションが以下に定義されている。その他のプロトコルは、「不明」として報告される。
Ｓフローセクションは、ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ＿ｓｔａｔｕｓ＿ｃｏｄｅフィールドを使用し、サービス起動に成功したかどうかを「サービストランザクション」として通知する。サービスプロバイダシステムとのやり取りが可能であった場合に、サービスは、成功したと見なされる。
ＳＵＲ内のすべての情報をその独自の目的に使用し、サービス起動の成功または失敗の報告を所望するかどうかを判定するのは、ＳＵＲの利用者に任されている。ＧＰＲＳのＱｏＳ計測エンジンなどのアプリケーションがＳＳ７のＴＣＡＰトランザクションと同一の方法でサービス起動を計数することを可能にするべく、起動状態コード値が存在している。セッション内において、それぞれの電子メールアイテムの転送の後に、ＩＰＤＲが出力される場合には、サービス状態コードをプロトコルから直接取得可能である。
ウェブサービス：ＨＴＴＰ
Figure 0004542830
電子メールサービス：ＰＯＰ３プロトコル
Figure 0004542830
電子メールサービス：ＳＭＴＰプロトコル
Figure 0004542830
不明なサービス
Figure 0004542830
Ｓフローレコードが存在しない。
Figure 0004542830
ＧＰＲＳサービスを提供するための機器を含むＧＳＭモバイル通信ネットワークの概略ブロックダイアグラム。 ＳＧＳＮをＧＧＳＮに接続するＧＰＲＳのＧｎインターフェイスにおいて使用するプロトコルスタック。 ＳＵＲを生成するシステムにおける主要機能ブロックの概略図。

Claims (12)

  1. モバイルデータ通信サービスの使用状況をまとめたサービス使用状況レコードを生成する方法であって、
    サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送中のデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するステップと、
    前記データをトンネリングするパケットから、前記通信リンクのシグナリングトランザクションに関する第１情報を抽出するステップと、
    前記データをトンネリングするパケットから、加入者によるサービスの使用状況に関する第２情報を抽出するステップと、
    前記第１および第２情報を関連付けてサービス使用状況レコードを生成するステップと、
    を有する方法。
  2. 前記データ通信サービスは、ＧＰＲＳ（General Packet Radio Service）であり、前記通信リンクは、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）とＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）との間におけるＧｎインターフェイスを提供する請求項１記載の方法。
  3. 前記データをトンネリングするパケットは、ＧＴＰ（GPRS Tunnelling Protocol）メッセージであり、前記第１および第２情報の抽出用に選択されるパケットが、３３８６、２１２３、または２１５２の発信元または宛先ポート番号を有している請求項１または２記載の方法。
  4. 前記第１および第２情報の抽出用に選択されるパケットは、１６から２１、５０から５２、または２５５のメッセージタイプフィールド値を有している請求項３記載の方法。
  5. 前記第１情報は、ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）、ＧＲＰＳのＡＰＮ（Access Point Name）、ＱｏＳ（Quality of Service）プロファイル、発信元アドレス、および宛先アドレスの中の少なくとも１つを含む請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. モバイルデータ通信サービスの使用状況をまとめたサービス使用状況レコードを生成する装置であって、
    サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送中のデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するモニタと、
    前記データをトンネリングするパケットから、前記通信リンクのシグナリングトランザクションに関する第１情報を抽出する第１情報抽出器と、
    前記データをトンネリングするパケットから、加入者によるサービスの使用状況に関する第２情報を抽出する第２情報抽出器と、
    前記第１および第２情報を関連付けてサービス使用状況レコードを生成する関連付け器と、
    を有する装置。
  7. 前記データ通信サービスは、ＧＰＲＳ（General Packet Radio Service）であり、前記通信リンクは、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）とＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）との間におけるＧｎインターフェイスを提供する請求項６記載の装置。
  8. 前記データをトンネリングするパケットは、ＧＴＰ（GPRS Tunnelling Protocol）メッセージであり、前記第１および第２情報の抽出用に選択されるパケットが、３３８６、２１２３、または２１５２の発信元または宛先ポート番号を有している請求項６または７記載の装置。
  9. 前記第１および第２情報の抽出用に選択されるパケットは、１６から２１、５０から５２、または２５５のメッセージタイプフィールド値を有している請求項８記載の装置。
  10. 前記第１情報は、ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）、ＧＰＲＳのＡＰＮ（Access Point Name）、ＱｏＳ（Quality of Service）プロファイル、発信元アドレス、および宛先アドレスの中の少なくとも１つを含んでいる請求項６乃至９のいずれかに記載の装置。
  11. モバイルデータ通信サービスにおいてデータを搬送するデータパケットの発信元を特徴付ける方法であって、
    サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送中のデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するステップと、
    前記監視対象のメッセージパケットにおけるトンネル宛先アドレスをそれぞれ調べるステップと、
    前記トンネル宛先アドレスが前記ゲートウェイ・サポート・ノードであるときは、携帯電話発として前記メッセージパケットを特徴付け、前記トンネル宛先アドレスが前記サービング・サポート・ノードであるときは、携帯電話着として前記メッセージパケットを特徴付けるステップと、
    を含む方法。
  12. モバイルデータ通信サービスにおいてデータを搬送するデータパケットの発信元を特徴付ける装置であって、
    サービング・サポート・ノードとゲートウェイ・サポート・ノードとの間における通信リンクを流れ、モバイルデータ通信サービスによって搬送中のデータをトンネリングするパケットを含むメッセージパケットを監視するモニタと、
    前記監視対象のメッセージパケットにおけるトンネル宛先アドレスをそれぞれ調べるアドレス検査器と、
    前記トンネル宛先アドレスが前記ゲートウェイ・サポート・ノードであるときは、前記メッセージパケットを携帯電話発として特徴付け、前記トンネル宛先アドレスが前記サービング・サポート・ノードであるときは、携帯電話着として特徴付けるパケット特徴付け器と、
    を備える装置。
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