JP2004328762A - モバイルＩＰｖ６における速いハンドオーバのための新規気付アドレス予約方法 - Google Patents

モバイルＩＰｖ６における速いハンドオーバのための新規気付アドレス予約方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 迅速なハンドオフ遂行が可能な新規ＣｏＡ予約方法を提供する。
【解決手段】 モバイル通信環境下、移動ノードからルータに移動ノードのリンク階層アドレスを含むＣｏＡ予約要請メッセージを伝送するステップと、ルータから移動ノードの現在ＣｏＡおよびリンク階層アドレスを含むＣｏＡ予約要求メッセージを隣接ルータに伝送するステップと、隣接ルータで新規ＣｏＡを生成し、新規ＣｏＡに対する重複アドレスチェックを行って新規ＣｏＡを確定するステップと、確定された新規ＣｏＡを前記隣接ルータが管理するプロキシテーブルに保存してプロキシするステップとを含む、移動ノードのための新規ＣｏＡを前記隣接ルータに予め予約する方法。
【選択図】 図1

Description

本発明は、モバイルＩＰｖ６(Internet Protocol version 6)環境下で速いハンドオフを実現するための新規気付アドレス（New Care-of Address、以下「ＮＣｏＡ」と記す）予約方法に関し、さらに詳細には外部ネットワークにリンクされた移動ノードが他のネットワークに移動する前に、移動するネットワークにおけるＮＣｏＡを予め予約して、気付アドレス（Care-of Address、以下、「ＣｏＡ」と記す）生成に必要な時間を減少させて迅速にハンドオフを行うＮＣｏＡ予約方法に関する。
最近、インターネットの急速な普及、無線通信技術の発達、また携帯型コンピュータ、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)などの移動端末の性能向上によって、無線インターネットの利用者が増加しつつある。無線インターネット環境下では、移動端末は、随時にその位置を移動して自分のネットワーク接続位置を変える。このような移動端末を移動ノード(Mobile Node)という。
移動ノードの無線インターネット通信が可能になるためには、移動ノードが自分のホームネットワーク(Home Network)から外部ネットワーク(Foreign Network)に移動する場合にも、ホームネットワークと同じ高品質のインターネットサービスが保障されなければならない。移動ノードがネットワークの接続位置を変える場合にも安定的な無線インターネットサービスを提供するため、多様な技術が提示されてきた。特に、ＩＥＴＦ(Internet Engineering Task Force)のモバイルＩＰワーキンググループ(Mobile IP Working Group)は、ネットワークの接続位置に関係なく全ての端末器がＩＰアドレスという特定識別子を継続的に使用する方法を提示し、モバイルＩＰのためのプロトコルを規定して短所を補完する作業を続けている。また、従来のＩＰｖ４アドレス体系は、増加するアドレス要求を受け入れることができない、などの問題点を有する。そこで、この問題を解決するため、ＩＰｖ６を利用して無線インターネットサービスを提供しようとするモバイルＩＰｖ６の技術導入が進められている。
モバイルＩＰｖ６技術によると、移動ノードは、外部ネットワークに移動した場合にも、自分の登録情報を持っているルータであるホームエージェント(Home Agent)を通して、自分のホームアドレス(ＨＡ: Home Address)を利用して通信対象ノード(ＣＮ: Correspondent Node)と通信する。移動ノードが外部ネットワークにリンクされると、移動ノードは、外部ネットワークのルータ(Access Router)から臨時アドレスであるＣｏＡ(Care of Address)を割り当てられて、割り当てられたＣｏＡをバインディング、すなわちホームアドレスと共にホームエージェントに登録する。
したがって、通信対象ノードから移動ノードに伝送するパケットをホームエージェントが獲得して、移動ノードの現在ＣｏＡを利用して外部ネットワークに位置した移動ノードにフォーワーディングする。
ＣｏＡの割り当てのため、移動ノードは、外部ネットワークとリンク階層接続した後、ルータ広告(ＲＡ: Router Advertisement)メッセージをネットワークの任意のルータから受信する。このため、移動ノードは、ルータ要請(Router Solicitation)メッセージをネットワーク全体にマルチキャストできる。
ルータ広告メッセージは、ネットワークのプリフィクス(Prefix)情報を提供する。したがって、移動ノードは、ネットワークのプリフィクス情報および自分のリンク階層アドレス(ＬＬＡ: Link-Layer Address)を利用してＮＣｏＡを生成する。移動ノードは、生成されたＣｏＡを臨時アドレスとして設定する。
生成されたＣｏＡが、移動ノードのネットワーク移動によって生成されたものか、あるいは移動ノードのネットワークインターフェスの再設定によるものであるかを判断できない場合には、０から１秒間の任意の時間の間遅延を行わなければならない。
次いで、移動ノードは、自分のリンク階層アドレスを含む近隣要請(Neighbor Solicitaion)メッセージを新しくリンクされたネットワークにマルチキャストして重複アドレス検出(Duplicate Address Detection、以下「ＤＡＤ」と記す）を開始する。
所定の制限時間(RetransTimer)内にアドレス重複を知らせる近隣広告(Neighbor Advertisement)を受信できない場合、該当ＣｏＡは唯一のＣｏＡと認められ、移動ノードはこのＣｏＡを利用して通信を行う。前記所定の制限時間は、デフォルトによると１０００ｍｓである。
しかし、該当ＣｏＡを既に使用しているノードがあると、そのノードは近隣要請メッセージに対する応答として、自分のリンク階層アドレスを含む近隣広告(Neighbor Advertisement)を移動ノードに送信する。これにより、移動ノードは、該当インターフェスに対するＩＤをランダムに再生成してＮＣｏＡを再生成し、生成されたＣｏＡについて再度ＤＡＤを行う。もし、５回連続してＤＡＤを行った後にも、唯一のＣｏＡを確定できない場合には、移動ノードは、該当外部ネットワークでの通信をあきらめ、リンクが変更されるまで待機する。
上述したように、従来のモバイルＩＰｖ６プロトコルによると、ＤＡＤが成功する場合にも最小限の制限時間(RetransTimer)ほどの時間が必要となり、失敗する場合にはその何倍の時間が必要となる。したがって、この時間の間、移動ノードは臨時アドレスとして設定されたＣｏＡを使用できず、バインディングもできないため、ハンドオフの際に、かなりのパケット損失が発生する。
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、モバイルＩＰｖ６環境下、外部ネットワークにリンクされた移動ノードが他ネットワークに移動する前に、移動するネットワークでのＮＣｏＡを予め予約して、移動後のＮＣｏＡ生成に必要な時間を減少させて迅速なハンドオフの遂行が可能なＮＣｏＡ予約方法を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明は、モバイル通信環境下、移動ノード、前記移動ノードとリンクされて現在ＣｏＡを利用して通信するルータ、および前記ルータに地理的に隣接した複数の隣接ルータを含むネットワークにおける前記移動ノードのためのＮＣｏＡを前記隣接ルータに予め予約する方法において、前記移動ノードから前記ルータに前記移動ノードのリンク階層アドレスを含むＣｏＡ予約要請メッセージを伝送するステップと、前記ルータから前記移動ノードの前記現在ＣｏＡおよび前記リンク階層アドレスを含むＣｏＡ予約要求メッセージを前記隣接ルータに伝送するステップと、前記隣接ルータによってＮＣｏＡを生成し、前記ＮＣｏＡに対する重複アドレスチェックを行って前記ＮＣｏＡを確定するステップと、前記確定されたＮＣｏＡを前記隣接ルータが管理するプロキシテーブルに保存してプロキシを行なうステップとを含む。
また、本発明に係るＮＣｏＡ予約方法は、前記移動ノードが前記複数の隣接ルータのうちのいずれかの隣接ルータに新しくリンクされる場合、予約されたＣｏＡ要求メッセージを前記リンクされた１つの隣接ルータに伝送するステップと、前記リンクされた１つの隣接ルータが管理するプロキシテーブルから前記ＮＣｏＡを検索するステップと、前記検索されたＮＣｏＡを前記プロキシテーブルから削除してプロキシを中止するステップと、前記検索されたＮＣｏＡを前記移動ノードに伝送するステップと、前記移動ノードが前記伝送されたＮＣｏＡを利用して通信を行うステップとをさらに含むことが好ましい。
また、前記プロキシテーブルは、前記移動ノードの前記現在ＣｏＡ、前記移動ノードのリンク階層アドレス、前記ＮＣｏＡおよびそのＮＣｏＡのライフタイム(lifetime)を含む目録を１つ以上含むことが好ましい。
また、前記ＮＣｏＡを検索するステップは、前記プロキシテーブルにある各目録の現在ＣｏＡを前記予約されたＣｏＡ要求メッセージに含まれた前記現在ＣｏＡと対照して、同じ現在ＣｏＡが存在する目録に含まれているＮＣｏＡを検索することが好ましい。
また、前記予約されたＣｏＡ要求メッセージは、ルータ要請メッセージに含まれて伝送されることが好ましい。
また、前記ＮＣｏＡは、ルータ広告メッセージに含まれて伝送されることが好ましい。
好ましくは、前記モバイル通信環境は、モバイルＩＰｖ６である。
本発明によれば、移動ノードが他のネットワークに移動する前に、現在リンクされたネットワークに隣接するネットワークのルータ、すなわち、隣接ルータに各々ＮＣｏＡを予め予約してＤＡＤを行うようにして、生成されたＮＣｏＡが、各隣接ルータのプロキシテーブルに他の情報と共に目録化して保存され、そのＮＣｏＡに対してプロキシが行なわれる。移動ノードは、隣接するネットワークに移動した後、リンクされた隣接ルータから予め予約されたＮＣｏＡを獲得して、これを利用して直ちに通信を行う。したがって、リンク変更後のＮＣｏＡ生成に必要な時間、特に、ＤＡＤ遂行時間を低減できるため、迅速なハンドオフが可能であり、これによりパケットの損失を防止できる。
以下、本発明の最も好ましい実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係るＮＣｏＡ予約方法が適用される無線通信環境を示す図である。図１に示すとおり、移動ノード１００は、現在リンクされているネットワークにおいて、ルータ１１０とリンクされている。隣接ルータ１２０、１３０は、現在リンクされたルータ（以下、「現在ルータ」と記す）１１０に地域的に隣接したルータ(ＧＡＡＲ: Geographically Adjacent Access Router)である。現在ルータ１１０に地域的に隣接したルータは、２以上の複数個であってもよいが、ここでは例として２個のみを図示する。
移動ノード１００は、外部ネットワークにリンクされると、ＣｏＡ予約要請(ＣＲ−Ｓｏｌ: CoA Reservation Solicitation)メッセージを現在ルータ１１０に伝送する。ＣｏＡ予約要請(ＣＲ−Ｓｏｌ)メッセージは、移動ノード１００のリンク階層アドレスと、ＣｏＡ予約に対する制限時間であるライフタイム(Lifetime)とを含む。
図２は、本発明に係るＮＣｏＡ予約方法が適用される無線通信環境を示す図である。図２に示すとおり、現在ルータ１１０は、移動ノード１００のＣｏＡ予約要請メッセージに含まれる移動ノード１００のリンク階層アドレス、移動ノードの現在ＣｏＡ、および移動ノードのライフタイムを含むＣｏＡ予約要求(ＣＲ＿Ｒｅｑ: CoA Reservation Request)メッセージを構成して、そのＣｏＡ予約要求メッセージを隣接ルータ１２０、１３０に伝送する。ここで、移動ノードの現在ＣｏＡは、移動以後にリンクされるネットワークでは以前ＣｏＡ(Previous CoA、以下、「ＰＣｏＡ」と記す）となる。
隣接ルータ１２０，１３０は、ＣｏＡ予約要求(ＣＲ＿Ｒｅｑ)メッセージに含まれる移動ノード１００のリンク階層アドレスを使用して、各々ＮＣｏＡを生成し、その隣接ルータ１２０，１３０に対応するネットワークで各々ＤＡＤを行う。
ＤＡＤ遂行により唯一のＮＣｏＡを構成した場合、隣接ルータ１２０，１３０は、自分が管理するプロキシテーブルに、移動ノード１００のＰＣｏＡ、リンク階層アドレス、ＮＣｏＡおよびライフタイムを１つの目録として保存し、該当ＮＣｏＡに対してプロキシを開始する。ここで、ＰＣｏＡは、上述したように、移動ノードの現在ＣｏＡである。隣接ルータ１２０，１３０は、ＤＡＤ遂行により唯一のＮＣｏＡを構成できない場合には、プロキシテーブルに目録を保存せず、したがってプロキシも行わない。
図３は、本発明に係るＮＣｏＡ予約方法が適用される無線通信環境を示す図である。
移動ノード１００は、他のネットワークに移動して隣接ルータ１２０にリンクされる。移動ノード１００は、予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ:Reserved CoA Request)メッセージを付加的に含むルータ要請(ＲＳ: Router Solicitation)メッセージをリンクされた隣接ルータ１２０に伝送する。予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ)メッセージは、直前にリンクされていたネットワークでのＣｏＡであるＰＣｏＡ、移動ノード１００のリンク階層アドレス、予約されたＣｏＡ要求ＩＤ(ＲＣ−ＡＲｅｑ ＩＤ)を含む。予約されたＣｏＡ要求ＩＤ(ＲＣ−ＡＲｅｑ ＩＤ)は、移動ノード１００が伝送する予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ)メッセージを識別するためのものである。メッセージを受信した、現在リンクしている隣接ルータ１２０は、予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ)メッセージに含まれるＰＣｏＡを自分が管理するプロキシテーブルにあるＰＣｏＡと比較して、一致する目録が存在する場合には、該当する目録のＮＣｏＡに対するプロキシ遂行を中止し、プロキシテーブルから該当目録を削除する。
次いで、現在リンクされている隣接ルータ１２０は、予約されたＣｏＡ通知(ＲＣ＿ＡＲｅｓ: Reserved CoA Response)メッセージを構成し、これをルータ広告(RA: Router Advertisement)メッセージに付加的に含めて移動ノード１００に伝送する。予約されたＣｏＡ通知(ＲＣ＿ＡＲｅｓ)メッセージは、ＮＣｏＡと、予約されたＣｏＡ通知ＩＤ(ＲＣ＿ＡＲｅｓ ＩＤ)とを含む。予約されたＣｏＡ通知ＩＤ(ＲＣ−ＡＲｅｓ ＩＤ)は、移動ノード１００が伝送した、予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ)メッセージに対する予約されたＣｏＡ通知(ＲＣ＿ＡＲｅｓ)メッセージを識別するためのものである。したがって、移動ノード１００は、予約されたＣｏＡ通知メッセージに含まれているＮＣｏＡを、自分の新しいＣｏＡとして直ちに使用して通信を行うことができる。
一方、移動ノード１００が他のネットワークに移動して隣接ルータ１２０にリンクされる前に、隣接ルータ１２０でのＤＡＤ遂行が失敗してプロキシテーブルが構成できなかった場合には、隣接ルータ１２０は、ネットワーク移動後、従来の技術によってＮＣｏＡを生成しＤＡＤを行う。
図４は、本発明に係るＮＣｏＡ予約方法を示すフローチャートである。図面を参照して、本発明に係るＮＣｏＡの予約過程を簡略に説明する。
移動ノード１００は、外部ネットワークにリンクされると、移動ノード１００のリンク階層アドレスを含むＣｏＡ予約要請(ＣＲ−Ｓｏｌ)メッセージを、現在リンクされたルータ１１０に伝送する(Ｓ２００)。現在リンクされたルータ１１０は、移動ノード１００のリンク階層アドレス、移動ノードの現在ＣｏＡを含むＣｏＡ予約要求(ＣＲ−Ｒｅｑ)メッセージを隣接ルータ１２０，１３０に伝送する(Ｓ２０５)。
隣接ルータ１２０，１３０は、移動ノード１００のリンク階層アドレスを使用して各々ＮＣｏＡを生成し、該当ネットワークで各々ＤＡＤを行う(Ｓ２１０)。ＤＡＤ遂行により唯一のＮＣｏＡが構成された場合(Ｓ２１５の「はい」)には、隣接ルータ１２０，１３０は、自分が管理するプロキシテーブルに移動ノード１００のＰＣｏＡ、ＮＣｏＡなどを１つの目録として保存し、該当ＮＣｏＡに対してプロキシを開始する(Ｓ２２０)。
図５は、移動ノードが隣接ルータに移動した後、予約されたＮＣｏＡを獲得して通信を行う方法を示すフローチャートである。図面を参照して、移動ノードが本発明に係るＮＣｏＡを獲得して通信を行う過程を簡略に説明する。
移動ノード１００は、他のネットワークに移動して隣接ルータ１２０にリンクされる(Ｓ３００)。移動ノード１００は、予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ)メッセージを付加的に含むルータ要請(ＲＳ)メッセージを、リンクされた隣接ルータ１２０に伝送する(Ｓ３０５)。
リンクされた隣接ルータ１２０は、予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ)メッセージに含まれたＰＣｏＡを自分が管理するプロキシテーブルにあるＰＣｏＡと比較して(Ｓ３１０)、一致する目録が存在する場合(Ｓ３１５の「はい」)には、該当する目録のＮＣｏＡに対するプロキシ遂行を中止し、プロキシテーブルから該当する目録を削除する(Ｓ３２０)。次いで、リンクされた隣接ルータ１２０は、予約されたＣｏＡ通知(ＲＣ＿ＡＲｅｓ)メッセージを含むルータ広告(ＲＡ)メッセージを移動ノード１００に伝送する(Ｓ３２５)。移動ノード１００は、予約されたＣｏＡ通知(ＲＣ＿ＡＲｅｓ)メッセージに含まれたＮＣｏＡを自分の新しいＣｏＡとして使用して通信を行う(Ｓ３３０)。
隣接ルータ１２０の予約されたＣｏＡ要求(ＲＣ−ＡＲｅｑ)メッセージに含まれたＰＣｏＡと一致するＰＣｏＡがプロキシテーブルにない場合(Ｓ３１５の「いいえ」)には、隣接ルータ１２０は、移動ノードがネットワーク移動後に従来技術によってＮＣｏＡを生成してＤＡＤを行う(Ｓ３４０)。したがって、上述したように、ＤＡＤに成功した場合(Ｓ３４５の「はい」)には、移動ノード１００はＮＣｏＡを利用して通信を行うことができるが、失敗した場合(Ｓ３４５の「いいえ」)には、リンク内で通信を行うことができない。
本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱しない限り、本発明の属する技術分野における通常の知識を有するものであれば誰でも各種の変更実施が可能であり、また、そのような変更は、請求の範囲記載の範囲内にあることが自明である。
本発明のＮＣｏＡ予約方法は、移動通信環境下で端末が速く移動しても迅速なハンドオフを可能にするため、端末の移動性強化および円滑な移動通信環境構築に利用することができる。
本発明に係るＮＣｏＡ(New Care-of Address)予約方法が適用される無線通信環境を示す図である。 本発明に係るＮＣｏＡ予約方法が適用される無線通信環境を示すもう１つの図である。 本発明に係るＮＣｏＡ予約方法が適用される無線通信環境を示すもう１つの図である。 本発明に係るＮＣｏＡ予約方法を示すフローチャートである。 移動ノードが、隣接ルータに移動した後、予約されたＮＣｏＡを獲得して通信を行う方法を示すフローチャートである。
符号の説明
１００ 移動ノード
１１０ 現在ルータ
１２０，１３０ 隣接ルータ

Claims (7)

  1. モバイル通信環境下、移動ノード、前記移動ノードとリンクされて現在ＣｏＡを利用して通信するルータ、および前記ルータに地理的に隣接した複数の隣接ルータを含むネットワークにおける前記移動ノードのための新規ＣｏＡを前記隣接ルータに予め予約する方法において、
    前記移動ノードから前記ルータに前記移動ノードのリンク階層アドレスを含むＣｏＡ予約要請メッセージを伝送するステップと、
    前記ルータから前記移動ノードの前記現在ＣｏＡおよび前記リンク階層アドレスを含むＣｏＡ予約要求メッセージを前記隣接ルータに伝送するステップと、
    前記隣接ルータによって新規ＣｏＡを生成し、前記新規ＣｏＡに対する重複アドレスチェックを行って前記新規ＣｏＡを確定するステップと、
    前記確定された新規ＣｏＡを前記隣接ルータが管理するプロキシテーブルに保存してプロキシを行なうステップと
    を含むことを特徴とする新規ＣｏＡ予約方法。
  2. 前記移動ノードが前記複数の隣接ルータのうちのいずれかの隣接ルータに新しくリンクされる場合、予約されたＣｏＡ要求メッセージを前記リンクされた１つの隣接ルータに伝送するステップと、
    前記リンクされた１つの隣接ルータが管理するプロキシテーブルから前記新規ＣｏＡを検索するステップと、
    前記検索された新規ＣｏＡを前記プロキシテーブルから削除してプロキシを中止するステップと、
    前記検索された新規ＣｏＡを前記移動ノードに伝送するステップと、
    前記移動ノードが前記伝送された新規ＣｏＡを利用して通信を行うステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の新規ＣｏＡ予約方法。
  3. 前記プロキシテーブルは、前記移動ノードの前記現在ＣｏＡ、前記移動ノードのリンク階層アドレス、前記新規ＣｏＡおよびその新規ＣｏＡのライフタイムを含む目録を１つ以上含むことを特徴とする請求項２に記載の新規ＣｏＡ予約方法。
  4. 前記新規ＣｏＡを検索するステップは、前記プロキシテーブルにある各目録の現在ＣｏＡを前記予約されたＣｏＡ要求メッセージに含まれた前記現在ＣｏＡと対照して、同じ現在ＣｏＡが存在する目録に含まれた新規ＣｏＡを検索することを特徴とする請求項３に記載の新規ＣｏＡ予約方法。
  5. 前記予約されたＣｏＡ要求メッセージは、ルータ要請メッセージに含まれて伝送されることを特徴とする請求項２に記載の新規ＣｏＡ予約方法。
  6. 前記新規ＣｏＡは、ルータ広告メッセージに含まれて伝送されることを特徴とする請求項２に記載の新規ＣｏＡ予約方法。
  7. 前記モバイル通信環境は、モバイルＩＰｖ６であることを特徴とする請求項１に記載の新規ＣｏＡ予約方法。
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