JP2005020726A - ページング制御装置、移動ノード、ページング制御システム、及びページング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動ノードの通信状態や動作状態に応じて、適切なページング制御を行うことである。
【解決手段】 本発明に係るページングエージェント３０は、移動ノードから送信されたページング要求パケットを受信すると、当該パケットに応じて、ページングエリアを決定する。ページングエージェント３０は、決定されたページングエリアを上記移動ノードに通知すると共に、このページングエリアを制御する。また、ページングエージェント３０は、ページング制御モードにある上記移動ノード宛のデータパケットを受信した場合には、バッファ３７１にこれを保持し、移動ノードから送信されるページング通知確認パケットの受信を契機として、保持されているデータパケットの転送を開始する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ページング制御装置、移動ノード、ページング制御システム、及びページング制御方法に関する。

移動通信システムにおけるモビリティマネジメントにおいては、ネットワーク内の制御ノードが、移動ノードの登録位置に従って、制御ゾーン、及び無線チャネル番号又は無線チャネルコードを指定する。このように、モビリティマネジメントは、位置管理と共に、接続性の確保を担う無線管理制御と密接に結び付いている。

ページング制御技術は、広範なページングエリア単位で移動ノードを取り扱うことによって、位置登録制御や無線管理制御に関する信号の量を低減させる。すなわち、ページング制御技術は、広義のモビリティマネジメントという側面を有すると共に、移動ノードによる間欠受信技術と連動した省電力を実現する手段としても重要視されてきた。かかるページング制御技術は、個々のシステム毎に固有に定義される制御インタフェースにより構築され、ネットワーク内の制御ノードによってページング状態及びページングエリアの管理を行うことで実装されている。

一方で、高速かつ広帯域な無線アクセス技術を用いた移動通信システムにおける位置登録制御手法として、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ（Internet Protocol）ｖ４の拡張技術が提案されている。かかる技術においては、複数のＦＡ（Foreign Agent）の中で代表となるＦＡが存在し、当該ＦＡが、その配下に位置するＦＡのサブネットエリアに基づいて順次ページングエリアを形成する。また、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）のSeamobyワーキンググループにおいては、ＩＰ層でページング制御を行うＩＰページングを定義し、その問題点や要求条件を示している。

同種の技術として、ＭｏｂｉｌｅＩ Ｐｖ４上でＩＰによるページング制御を行う技術がある。かかる技術は、ページングサーバがＦＡのアドレスを単位としてページングエリアを形成することにより、各ＦＡが、ページングエリアＩＤを認識し、単位エリア内のノードに報知するというものである。
RFC3132-"Dormant Mode Host Alerting("IP Paging")Problem Statement"及びRFC3154-"Requirements and Functional Architecture for an IP Host Alerting Protocol"

しかしながら、上記従来技術は、特定の移動通信システムやＭｏｂｉｌｅ ＩＰｖ４を前提としたものであり、他のシステムやＭｏｂｉｌｅ ＩＰｖ４の拡張技術に対応したものではない。例えば、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰの拡張技術（高速ハンドオフ、ロスレスハンドオフ等）に対応したモビリティマネジメント制御の場合、移動ノードや制御ノードにおいて、新たな制御手順や制御信号の送受信が必要となる。また、ページング中の移動ノード宛のパケットが、失われること無く転送されるか不明である、といった問題点もある。

更に、上記従来技術では、ネットワークオペレータがページングエリアを固定的又は可変的に設定する必要があるためオペレータの負担が大きく、本来柔軟な設定が可能なＩＰ技術でありながら設定上の制約が多くなる。また、複数のページング制御装置間を跨るページングエリアの設定は、制御装置間で複雑な手順を伴うといった難点も残っている。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、移動ノードの通信状態や動作状態に応じて、適切なページング制御を行うことである。

上記課題を解決する為に、本発明に係るページング制御装置は、移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置において、移動ノードから送信されたページング要求パケットを受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたページング要求パケットに応じて、ページングエリアを決定する決定手段と、前記決定手段により決定されたページングエリアを前記移動ノードに通知する通知手段と、前記決定手段により決定されたページングエリアを制御する制御手段とを備える。

ページング制御装置は、移動ノードのホームアドレス、アルゴリズム種別、ライフタイム、エリアリストによって、ページングエリアを管理する。エリアリストには、ネットワークプレフィックス、ＡＲ（Access Router）またはＡＰ（Anchor Point）のＩＰアドレス、ＡＲアドレス及びその配下のＡＰ識別子（ＡＲの出力ポート、ＭＡＣアドレス等）が記録される。エリアリストの内容にバリエーションがあるのは、エリアを形成するアルゴリズムによる。

本発明に係る移動ノードは、移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置との間でパケットの送受信を行う移動ノードにおいて、通常モード（ＭＩＰ若しくはその拡張プロトコルに則った動作状態）の開始からページング制御モード（ＩＰページングに則った動作状態）に移行するまでの時間を設定する設定手段（後述のタイマに相当）と、前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置宛にページング要求パケットを送信するページング要求手段と、前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置へのデータパケットの転送を指示するＢＵパケットを、モビリティ制御装置宛に送信する転送指示手段とを備える。

本発明に係るページング制御システムは、移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置において、移動ノードから送信されたページング要求パケットを受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたページング要求パケットに応じて、ページングエリアを決定する決定手段と、前記決定手段により決定されたページングエリアを前記移動ノードに通知する通知手段と、前記決定手段により決定されたページングエリアを制御する制御手段とを備えることを特徴とするページング制御装置と、移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置との間でパケットの送受信を行う移動ノードにおいて、通常モードの開始からページング制御モードに移行するまでの時間を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置宛にページング要求パケットを送信するページング要求手段と、前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置へのデータパケットの転送を指示するＢＵパケットを、モビリティ制御装置宛に送信する転送指示手段とを備えることを特徴とする移動ノードとを備え、前記ページング制御装置は、前記移動ノードから送信される前記ページング要求パケットを受信する。

本発明に係るページング制御方法は、複数のモビリティマネジメントプロトコルによる動作が可能な移動ノードが、該移動ノードの通信状態及び動作状態に基づいて、動作させるモビリティマネジメントプロトコルを選定する選定ステップと、前記選定ステップにて選定されたモビリティマネジメントプロトコルに基づいて、データパケットの送受信を行う通信ステップとを含む。

本発明に係るページング制御方法においては、前記移動ノード宛のデータパケットを検出し、当該検出結果に基づいて、複数のモビリティマネジメントプロトコルを変更するページング制御ステップを更に含むものとしてもよい。

上述したページング制御方法においては、前記モビリティ制御装置を経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信が所定時間検出されない場合には、前記移動ノードが、通常モードを休止して、ページング制御モードに移行する第１の移行ステップを更に含むことが好ましい。

本発明に係るページング制御方法においては、前記移動ノードが、前記第１の移行ステップにてページング制御モードに移行する契機となる前記所定時間を、過去におけるページング制御モードの平均継続時間またはハンドオフの平均発生時間を少なくとも使用して決定する決定ステップを更に含むものとしてもよい。

上述したページング制御方法においては、前記モビリティ制御装置を経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信がページング制御モードにおいて検出された場合には、前記移動ノードが、ページング制御モードを休止して、通常モードに再び移行する第２の移行ステップを更に含むこともできる。

上記発明では、ページング制御装置を経由した移動ノード宛のデータパケットの送受信を想定したが、本発明は、通信相手ノードを経由した移動ノード宛のデータパケットの送受信にも適用可能である。この場合には、該通信相手ノードは、上記ページング制御装置と同様の機能を有する。

すなわち、上述したページング制御方法において、通信相手ノードを経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信が所定時間検出されない場合には、通常モードを休止して、ページング制御モードに移行する第３の移行ステップを更に含むものとしてもよい。

また、上述したページング制御方法においては、前記通信相手ノードを経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信がページング制御モードにおいて検出された場合には、前記移動ノードが、ページング制御モードを休止して、通常モードに再び移行する第４の移行ステップを更に含むものとしてもよい。

これらの発明によれば、移動ノードは、自ノードの通信状態（パケットの送受信量など）及び動作状態（移動の頻度など）を監視しており、これらに応じた適切なモビリティマネジメントプロトコル（例えばＩＰページング）を動作させる。例えば、移動ノードにおいて、パケットの送受信に乏しく、かつ、移動頻度が高い場合には、移動ノードと、ページング制御装置若しくは通信相手ノードとが、ページングエリアを決定する。このページングエリア内における移動ノードの移動に際しては、経路更新は行われず、ＩＰページング以外のモビリティマネジメントは休止される。したがって、ページング制御モードに移行する前に使用されていたモビリティマネジメントプロトコルの種別（例えば、ＭＩＰやその拡張プロトコル）に関わらず、移動ノードの通信状態や動作状態に応じて、適切なページング制御を行うことが可能となる。

本発明に係るページング制御装置において、より好ましくは、ページング制御モードにある前記移動ノード宛のデータパケットをバッファに保持させる制御を行うバッファ制御手段を更に備える。

本発明に係るページング制御方法において、より好ましくは、ページング制御装置が、ページングエリアを有する移動ノード宛のデータパケットを検出すると、前記ページングエリア内の全ての転送経路に対して、当該移動ノード宛のページング通知パケットを送信する送信ステップと、前記移動ノードからページング通知確認パケットが返送されるまでの間、前記データパケットをバッファに保持する保持ステップと、前記ページング通知確認パケットの受信後に該ページング通知確認パケットによって指定される転送経路に対して、前記保持ステップにて保持されたデータパケットを前記移動ノード宛に転送する転送ステップとを含む。

これらの発明によれば、モビリティ制御装置から移動ノードに向けて送信されたデータパケットは、ページング制御装置において一時的に保持（バッファリング）された後、移動ノードからのページング通知確認パケットの返送を契機として、所定の経路で転送される。これにより、ページング中の移動ノードに対しても、パケットロスの無い確実なパケットの伝送が実現される。

本発明によれば、移動ノードの通信状態や動作状態に応じて、適切なページング制御を行うことが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係るページング制御装置において想定するモビリティマネジメントの構造について、図１を参照して説明する。図１に示す様に、ＩＰ層Ｌ１０に属する広義のモビリティマネジメントプロトコルとして、ＩＰページングが存
在する。ＩＰページングは、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ（ＭＩＰ）及びその拡張技術であるＥｘｔｅｎｄｅｄ ＭＩＰ等と並ぶプロトコルである。Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＭＩＰには、例えばＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ（ＨＭＩＰ）やＦａｓｔ Ｈａｎｄｏｖｅｒ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ（ＦＭＩＰ）が存在する。

本実施の形態におけるプロトコルの選択とは、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ若しくはその拡張技術と、ＩＰページングとの間におけるプロトコルの選択を指す。本実施の形態では、許容遅延やパケット損失に関する要求内容に応じて、適切なモビリティマネジメントプロトコルが選択されると共に、パケット送受信の頻度によってはＩＰページング制御が行われる。かかるプロトコルの選択は、モビリティマネジメント制御副層Ｌ１１が行う。

例えば、ＨＭＩＰで動作する移動ノードが、許容遅延に厳しいアプリケーションによる通信を行う場合、アプリケーションプロセスの監視又はプリミティブ発行によっては、モビリティマネジメント制御副層Ｌ１１がセッションをＦＭＩＰで行う。反対に、モビリティマネジメント制御副層Ｌ１１がパケットロスによる再送が多いと判断すると、ＦＭＩＰで動作していた移動ノードを、ＨＭＩＰによって動作させるといった実装例が考えられる。

続いて、ページング制御システムの構成を説明する。ページング制御システムは、移動ノード（ＭＮ：Mobile Node１０）と、アクセスルータ（ＡＲ：Access Router２１，２２）と、ページングエージェント（ＰＡ：Paging Agent３０）と、モビリティエージェント（ＭＡ：Mobility Agent４０）とを備える。ページングエージェントは、特許請求の範囲に記載のページング制御装置に対応し、モビリティエージェントは、モビリティ制御装置に対応するものである。

ＭＮ１０は、通常モードとページング制御モードとの少なくとも２つの動作状態を有する。通常モードでは、ＭＮ１０は、実装するＭＩＰ又はその拡張技術に基づくモビリティマネジメントの動作を行うが、ページング制御モードでは、この動作を休止してパケットの受信に専念し、ＭＮ１０がページングエリア内に存在するか否かの判定を行う。

ＡＲ２１，２２は、それぞれ異なるサブネットワークに設置されており、無線回線を介して接続しているＭＮ１０に対して、ＲＡ（Router Advertisement）を送信する。

ＰＡ３０は、パケット転送エリアを形成し、当該エリアをページングエリアとして保持する。ページングエリア、及びページングエリアを決定するためのアルゴリズムは、移動ノードの通信状態及び動作状態に応じて異なる。ＰＡ３０は、ページング制御中のＭＮ１０宛のデータパケットを受信すると、これをバッファリングして保持しつつ、ページングパケットを送信する。図２は、ＰＡ３０の機能的構成を示す図である。図２に示す様に、ＰＡ３０は、周知の構成要素として、物理層にて動作する物理インタフェース３１と、リンク層にて動作するリンク制御部３２と、ＩＰ層にて動作するＩＰ制御部３３と、モビリティ制御部３４とを有する。

更に、ＰＡ３０は、本発明に特有の構成要素として、ページング制御部３５と、エリア制御部３６と、バッファ制御部３７とを有する。ページング制御部３５は、ＭＩＰと同一のレイヤにおいてページング制御パケットを処理する。エリア制御部３６は、ＭＮ１０との間でページングエリアを形成後、その旨をＭＮ１０に通知すると共に、ページングエリア情報をエリアテーブル３６１に保持させる。エリアテーブル３６１に保持されるデータは、ＭＮ１０のホームアドレス毎に設定された１又は複数のサブネットプレフィックスである。バッファ制御部３７は、ページング制御中のＭＮ１０宛のデータパケットをバッファ３７１に保持させる制御を行う。これらページングエリア情報及びデータパケットには、必要に応じて有効期限が設定されており、有効期限を徒過した場合には、対応する制御部３６、３７からの指示により消去される。

ＭＡ４０は、ＭＩＰ、ＨＭＩＰ、ＦＭＩＰといったモビリティマネジメントプロトコルに準ずるノードであり、具体的にはＨＡ（Home Agent）、ＭＡＰ（Mobile Anchor Point）、ＦＡ（Foreign Agent）等に相当する。

次に、ページング制御システムの動作を説明する。
ＭＮ１０は、通常モードにおけるモビリティマネジメント制御に則って、ＲＡのネットワークプレフィックス値の変化からサブネットの変更を検出する。ＭＮ１０は、対応するモビリティエージェント（例えばＭＡ４０）に対して、バインディング更新パケット（ＢＵ：Binding Update）を送信して経路変更処理を行う。

図３は、ページング制御モードへの移行処理と通常モードへの復旧処理を説明するための図である。なお、図３においては、簡単の為、ＭＮ１０とＰＡ３０間の通信を介在するＡＲの処理を省略する。

まず、ＭＮ１０は、ＭＡ４０を経由して送受信すべきデータパケットが無いと判断すると、ＰＡ３０に対して、ページング要求パケットを送信する（Ｓ１）。
ＰＡ３０は、ＭＮ１０からのページング要求を許可すると、ページングエリア情報の付加されたページング要求応答パケットをＭＮ１０に返送する（Ｓ２）。
ＭＮ１０は、Ｓ１の処理と同時に、ＭＡ４０に向けて、ＰＡ３０にパケットを転送させるＢＵを送信している（Ｓ３）。
ＭＡ４０は、ＢＵの肯定応答であるＢＡ（Binding Acknowledge）をＭＮ１０に返信し、ＭＮ１０は、これを受信する（Ｓ４）。これにより、ＭＮ１０はページング制御モードとなる（Ｓ５）。

ページング制御モードにあるＭＮ１０宛のデータパケットは、ＭＡ４０のバインディングキャッシュに一時的に保持された後（Ｓ６）、ＰＡ３０宛に転送される（Ｓ７）。ＰＡ３０は、上記データパケットを受信すると、データパケットの到着をＭＮ１０に通知するためのパケット（ページングパケット）を、ページングエリアのサブネットを対象として送信する（Ｓ８）。これにより、ページングパケットは、上記ページングエリア内の全ての転送経路に対して送信される。同時に、ＰＡ３０は、順次転送されてくるＭＮ１０宛のデータパケットをバッファリングにより保持する（Ｓ９）。

ページング制御中のＭＮ１０は、自ノード宛のページングパケットを検出すると、ページング通知確認パケットをＰＡ３０に対して返送する（Ｓ１０）。ＰＡ３０は、ページング制御モードにあるＭＮ１０からページング通知確認パケットを受信すると、所定の転送経路を経由して、バッファリングしていたＭＮ１０宛のデータパケットの転送を開始する（Ｓ１１）。これにより、ページング中のＭＮ１０に対しても、データパケットがロス無く到達する。

ＭＮ１０は、Ｓ１０，Ｓ１１の処理と並列に、ＭＡ４０に対しても、ＭＮ１０が現在存在するサブネットでのアドレスを通知するためのＢＵを送信する（Ｓ１２）。ＭＡ４０は、当該ＢＵの肯定応答であるＢＡをＭＮ１０に返信し、ＭＮ１０は、これを受信する（Ｓ１３）。これにより、ＭＮ１０は、ページング制御モードから通常モードに復旧する（Ｓ１４）。

図４は、ページング制御モードにおけるエリア判定処理を説明するための図である。ページング制御中のＭＮ１０は、ＲＡを参照して、ページングエリアの判定を行う。すなわち、Ｓ２１においてＡＲ２１から送信されるＲＡを受信していたＭＮ１０が、同一ページングエリア内の異なるサブネット間を移動すると（Ｓ２２）、ＡＲ２２から送信されるＲＡを受信する（Ｓ２３）。これに伴って、ＲＡ内のネットワークプレフィックス値が変化するので、ＭＮ１０は、自ノードがサブネット間を移動したことを検知することができる。このとき、ページング制御中のＭＮ１０は、気付アドレス（ＣｏＡ：Care of Address）をＭＮ１０内部で生成する。しかし、ＭＮ１０は、通常モードとは異なり、ルータを始めとする他のノードに対してパケットを送信せず、そのままページング制御モードを継続する。

図５は、ページング制御モードにおけるエリア更新処理を説明するための図である。ページング制御中のＭＮ１０は、ＲＡを参照してページングエリアの更新を行う。すなわち、Ｓ３１においてＡＲ２１から送信されるＲＡを受信していたＭＮ１０が、異なるページングエリア内のサブネット間を移動すると（Ｓ３２）、ＡＲ２２から送信されるＲＡを受信する（Ｓ３３）。これに伴って、ＲＡ内のネットワークプレフィックス値の示すページングエリアが変化するので、ＭＮ１０は、ページングエリア間の移動を検知することができる。

ＭＮ１０は、自ノードがページングエリア外に移動したと判断すると、ＰＡ３０に対してページング要求パケットを送信する（Ｓ３４）。そして、ＭＮ１０は、ＰＡ３０から送信されるページング要求応答パケットを受信した後（Ｓ３５）、新たなページングエリアを形成し、従前のページング制御モードを継続する。これにより、ＭＮ１０とＰＡ３０との間におけるページングの再登録が完了する。

更に、図６は、ページング制御モードから通常モードへの復旧処理を説明するための図である。ページング制御中のＭＮ１０は、ＭＡ４０を経由して送信すべきデータパケットを自ら生成すると、通常モードへの復旧処理を開始する。ＭＮ１０は、ページング登録キャッシュの保持時間を、状態不整合が生じない範囲で十分に短い時間に設定しておき、ページング解除要求パケットをＰＡ３０に送信する（Ｓ４１）。これにより、ＰＡ３０における、ＭＮ１０のページング制御モードの登録は解除される。Ｓ４２では、ページング解除確認パケットがＰＡ３０から返信され、ＭＮ１０は、これを受信する。

ＭＮ１０は、Ｓ４１，Ｓ４２の処理と並列して、パケット転送経路を確立するためのＢＵをＭＡ４０に送信することにより（Ｓ４３）、ＭＮ１０が存在するサブネットでのアドレスをＭＡ４０に登録させる。Ｓ４４では、ＭＡ４０からＢＡが返信され、ＭＮ１０は、これを受信する。この処理を以って、ＭＮ１０は、通常モードに復旧し、ＭＮ１０が実装するモビリティマネジメントプロトコルに則ったデータパケットの送信を開始する（Ｓ４５）。
このように、ＰＡ３０は、固定的な管理エリアをもたないため、ネットワークオペレータによる保守の負担を軽減できる。

ここで、図７を参照して、ＭＮ１０におけるモードの遷移について説明する。前提として、ＭＮ１０は、ＭＡ４０との間でパケット通信が可能な状態と不可能な状態を有する。通信可能な状態とは、ＭＡ４０においてＭＮ１０のパケット転送設定が為されている状態を指す。より具体的には、バインディングキャッシュを保持している状態である。これに対して、通信不可能な状態とは、ＭＮ１０のパケット転送設定が為されていない状態、つまりＭＡ４０においてＭＮ１０が登録されていない状態である。

図７に示す様に、通信可能な状態は、更に、通常モードＭ１とページング制御モードＭ２とを有する。通常モードＭ１からページング制御モードＭ２への遷移（Ｔ１）は、ＭＮ１０のタイマにより予め定められた時間間隔、ＭＡ４０を経由するデータパケットの送受信が検出されないこと（タイムアウト）を契機として発生する。一方、一旦ページング制御モードＭ２に移行したＭＮ１０は、ページングパケットをＰＡ３０から受信する、あるいは、ＭＡ４０を経由するパケットを発生する、の何れかを契機として、通常モードＭ１に復旧する（Ｔ２）。

ページング制御に関わる制御パケット数が次の条件式（１）を満たす場合には、制御パケット総数の低減が期待できる。これは、ページング制御中に休止するＢＵパケットの総数が、ＭＮ１０におけるページング制御のパケット数を上回るためである。
Ｔ_p≧Ｓ_p／（Ｓ_b−（Ｔ_sＳ_a）／Ｔ_a）・Ｔ_s …（１）

ここで、
Ｔ_p…ページング制御モードの平均継続時間、
Ｓ_p…ページング制御に関わる制御パケットの数、
Ｓ_b…通常モードにおけるモビリティマネジメント制御に要する経路更新パケットの数、
Ｔ_s…サブネット間の移動の平均発生間隔、
Ｔ_a…ページングエリア外に移動するまでの平均時間、
Ｓ_a…ページングエリア間の移動に伴う再登録パケットの数
である。

上記式（１）のパラメータである時間やパケット数は、ページング制御部３５により管理されている。ページング制御モードＭ２への移行に使用されるタイマの設定時間は、以下のように制御するのが好適である。例えば、直近数回のページング制御モードＭ２の継続時間が上記式（１）を満足しない場合には、上記設定時間を長くとってページング制御モードＭ２への移行頻度を下げる。また、ＭＡ４０経由のパケットの送受信のない時間間隔を通常モードＭ１において計測し、この時間間隔をＴ_pとみなす。その結果、上記式（１）を満足する場合には、上記タイマの設定時間を短くとって、ページング制御モードＭ２への移行頻度を上げる。

タイマの設定時間を長くとる、或いは短くとる手法については、具体的には、以下に示す三つの手法が考えられる。
例１）長いタイマ値と短いタイマ値とを予め設定しておく。
例２）下記式（Ｉ）の成立時には、そのときのＴpの定率（1/10）を短いタイマ値とし、式（Ｉ）の不成立時には、そのときのＴpの定率（10倍）を長いタイマ値とする。
例３）時間ｔの間、ページングモード状態若しくは無通信状態が維持される確率Ｐrob（Ｄmt≧ｔ）としてページング制御モード移行確率Ｐrobを定義する。この確率が指数分布若しくはガンマ分布によると仮定し、以下の方法でページングモード移行タイマを決定する。下記式（Ｉ）の成立時には移行確率を大きくとり、不成立時には小さくとる。

上記式（Ｉ）において、積分内の項はガンマ分布の確率密度関数である。
ページングモード継続時間の平均値はｃ*ｂに等しい。
上記確率を与えるｔをニュートン法によって求め、ページングモード移行タイマＴdとする。
この場合、更に必要な設定値は、ｃ，ニュートン法に必要なパラメータ（許容誤差、最大反復回数）である。
ガンマ分布とニュートン法によれば、ｃ＝１で指数分布になるほか、複数のアプリケーションの発生間隔を模擬するのに適する、という効果がある。

同様に、Ｐrob（Ｄmt≧ｔ）から逆算されたｔをＴd（平均値＝ｂ）とすれば、

となる。
指数分布を使用することで、計算が簡単になるという効果がある。

なお、上記実施の形態に記載の態様は、本発明に係るページング制御システムの好適な一例であり、本発明は、かかる態様に限定されるものではない。
以下、ＭＮ１０が、通信相手ノードとしてのＣＮ（Correspondent Node）５１，５２との間で、ページング制御を直接的に実行する態様について、図８を参照して説明する。本態様は、ページング制御装置として、ＰＡ３０の代わりにＣＮ５１，５２を用いる点を除き、図２〜図７を参照して上述したページング制御技術と同様である。したがって、その詳細な説明は省略するが、ＭＮ１０とＣＮ５１，５２とは、経路最適化を図る上で、ＭＡ４０を経由せずにパケットを送受信する。

ＭＮ１０は、ページング制御モードに移行する時に、ＭＮ１０のキャッシュに記載されているＣＮ５１，ＣＮ５２に対して、それぞれページング要求パケットを送信する（Ｓ５１，Ｓ５２）。このとき、ＭＮ１０は、ページングエリアや省電力制御の為の間欠受信周期などのページング制御情報を設定する。その後、ＭＮ１０は、ＣＮ５１，ＣＮ５２からそれぞれ返信されたページング要求応答パケットを受信する（Ｓ５３，Ｓ５４）。なお、ページング制御モードへの移行は、各通信相手ノード（ＣＮ５１，ＣＮ５２）毎に独立して行うことも可能である。

続いて、ＣＮ５２がページング制御モードに移行すると、その通信相手であるＭＮ１０に対して、ページング要求パケットを送信する（Ｓ５５）。この時点では、ＭＮ１０もページング制御モードにあるため、ページング要求パケットは、ページングエリア内で直接同報してもよいし、ページング通知パケットをＭＮ１０に送信して一旦通常モードに復旧させてもよい。Ｓ５６では、ＭＮ１０は、ページング要求応答パケットをＣＮ５２に送信する。

更に、ＣＮ５１においてＭＮ１０宛のパケットが発生すると、ＣＮ５１は、ＭＮ１０を呼び出すために、ＭＮ１０に向けてページング通知パケットを送信する（Ｓ５７）。ＭＮ１０からは、ページング通知確認パケットが返信される（Ｓ５８）。

ＭＮ１０は、通常モードであるモビリティマネジメント制御状態に復旧すると共に、ＣＮ５２に対してもモードの変更を通知するため、ページング解除要求パケットを送信する（Ｓ５９）。ＣＮ５２からは、ページング解除確認パケットが返信される（Ｓ６０）。

以上説明した様に、本実施の形態におけるパケット制御システムによれば、ＭＮ１０は、パケット送受量などの通信状態や移動頻度などの動作状態を常時監視しており、これらの状態の変化に応じて、適切なモビリティマネジメントプロトコルを選択し動作させる。特に、モビリティマネジメントプロトコルがＩＰページングに係るプロトコルである場合には、ＭＮ１０に対するページング開始の通知、及びページングエリアの制御（ページング制御）が適切に行われる。これにより、ＭＮ１０は、ページング中であっても、サブネット間の移動、ページングエリア間の移動を問わず、自ノード宛のデータパケットを確実に受信することができる。

以下、上述した実施の形態に適用可能なパケットフォーマットを例示する。パケットフォーマットに関しては、ＩＰＰｖ６において公知の技術であるので、詳述は避け、簡略に説明する。図９は、ページングヘッダＨの一例を示す図である。図９において、ペイロードプロトコル領域Ｈ１は、ページングヘッダの先頭部分を識別するための８ビットの領域であり、プロトコル種別を識別するためにも使用される。ヘッダ長領域Ｈ２は、ページングヘッダのデータ長を示す８ビットの領域である。ＰＨタイプ領域Ｈ３は、ページングヘッダの種別を識別するための８ビットの領域である。予備領域Ｈ４は、将来的に使用される拡張用データ領域である。チェックサム領域Ｈ５は、伝送時におけるエラー検出用の１６ビットの領域である。そして、メッセージデータ領域Ｈ６とは、上記ＰＨタイプのデータが格納される可変長領域である。

また、上記ページングヘッダに対しては、ページングメッセージとして、ＤＭＲ（Dormant Mode Request message），ＤＭＡ（Dormant Mode Acknowledgement message），ＡＭＲ（Active Mode Request message），ＡＭＡ（Active Mode Acknowledgement message），ＰＲ（Paging Request）が利用される。

以下、ページングメッセージのフォーマット例として、ＤＭＲのフォーマットを代表的に説明する。図１０は、ＤＭＲの一例を示す図である。図１０において、受信確認領域Ｐ１は、ＤＭＲの受信に対する返信をＤＭＡに要求するための領域である。バッファリング領域Ｐ２は、ＡＭＲを受信するまでの間、移動ノード宛のパケットを保持しておくことをページングエージェントに要求するための領域である。重複アドレス検出領域Ｐ３は、重複アドレスの検出をページングエージェントに要求するための領域である。シーケンス領域Ｐ４は、連続するＤＭＲと返信されたＤＭＡとの照合に使用される１６ビットの領域である。予備領域Ｐ５は、将来的に使用される拡張用データ領域である。ライフタイム領域Ｐ６は、バインディングまでの残り時間が保持される１６ビットの領域である。そして、ページングオプション領域Ｐ７は、符号化ＴＬＶが格納される可変長のオプション領域である。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変形態様を採ることも可能である。例えば、上記実施の形態では、ページング制御を行う層として、ＩＰ層を例示したが、本発明に係る技術は、これに限らず、トランスポート層（ＵＤＰ（User Datagram Protocol）層、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）層など）やアプリケーション層への適用も可能である。

ＩＰ層におけるモビリティマネジメントプロトコルの一例を示す図である。 ページングエージェントの機能的構成を示す図である。 ページング制御モードへの移行処理と通常モードへの復旧処理を説明するための図である。 ページング制御モードにおけるページングエリア判定処理を説明するための図である。 ページング制御モードにおけるページングエリア更新処理を説明するための図である。 ページング制御モードにおける通常モード復旧処理を説明するための図である。 移動ノードにおける状態遷移図である。 移動ノードと通信相手ノードとの間でページング制御を行う態様を説明するための図である。 本発明に適用可能なページングヘッダの一例を示す図である。 本発明に適用可能なページングメッセージの一例を示す図である。

符号の説明

１０…移動ノード、２１，２２…アクセスルータ、３０…ページングエージェント、３５…ページング制御部、３６…エリア制御部、３７…バッファ制御部、４０…モビリティエージェント、５１，５２…通信相手ノード

Claims (12)

1. 移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置において、
   移動ノードから送信されたページング要求パケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたページング要求パケットに応じて、ページングエリアを決定する決定手段と、
   前記決定手段により決定されたページングエリアを前記移動ノードに通知する通知手段と、
   前記決定手段により決定されたページングエリアを制御する制御手段と
   を備えることを特徴とするページング制御装置。
2. ページング制御モードにある前記移動ノード宛のデータパケットをバッファに保持させる制御を行うバッファ制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のページング制御装置。
3. 移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置との間でパケットの送受信を行う移動ノードにおいて、
   通常モードの開始からページング制御モードに移行するまでの時間を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置宛にページング要求パケットを送信するページング要求手段と、
   前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置へのデータパケットの転送を指示するＢＵパケットを、モビリティ制御装置宛に送信する転送指示手段と
   を備えることを特徴とする移動ノード。
4. 移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置において、
   移動ノードから送信されたページング要求パケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたページング要求パケットに応じて、ページングエリアを決定する決定手段と、
   前記決定手段により決定されたページングエリアを前記移動ノードに通知する通知手段と、
   前記決定手段により決定されたページングエリアを制御する制御手段と
   を備えることを特徴とするページング制御装置と、
   移動ノードの状態に応じたページング状態及びページングエリアの管理を行うページング制御装置との間でパケットの送受信を行う移動ノードにおいて、
   通常モードの開始からページング制御モードに移行するまでの時間を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置宛にページング要求パケットを送信するページング要求手段と、
   前記設定手段により設定された時間の経過に伴い、前記ページング制御装置へのデータパケットの転送を指示するＢＵパケットを、モビリティ制御装置宛に送信する転送指示手段と
   を備えることを特徴とする移動ノードとを備え、
   前記ページング制御装置は、前記移動ノードから送信される前記ページング要求パケットを受信することを特徴とするページング制御システム。
5. 複数のモビリティマネジメントプロトコルによる動作が可能な移動ノードが、
   該移動ノードの通信状態及び動作状態に基づいて、動作させるモビリティマネジメントプロトコルを選定する選定ステップと、
   前記選定ステップにて選定されたモビリティマネジメントプロトコルに基づいて、データパケットの送受信を行う通信ステップと
   を含むことを特徴とするページング制御方法。
6. ページング制御装置が、
   ページングエリアを有する移動ノード宛のデータパケットを検出すると、前記ページングエリア内の全ての転送経路に対して、当該移動ノード宛のページング通知パケットを送信する送信ステップと、
   前記移動ノードからページング通知確認パケットが返送されるまでの間、前記データパケットをバッファに保持する保持ステップと、
   前記ページング通知確認パケットの受信後、該ページング通知確認パケットによって指定される転送経路に対して、前記保持ステップにて保持されたデータパケットを前記移動ノード宛に転送する転送ステップと
   を含むことを特徴とするページング制御方法。
7. 前記移動ノードが、
   前記モビリティ制御装置を経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信が所定時間検出されない場合には、通常モードを休止して、ページング制御モードに移行する第１の移行ステップを更に含むことを特徴とする請求項５に記載のページング制御方法。
8. 前記移動ノードが、
   前記第１の移行ステップにてページング制御モードに移行する契機となる前記所定時間を、過去におけるページング制御モードの平均継続時間またはハンドオフの平均発生時間を少なくとも使用して決定する決定ステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載のページング制御方法。
9. 前記移動ノードが、
   前記モビリティ制御装置を経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信がページング制御モードにおいて検出された場合には、ページング制御モードを休止して、通常モードに再び移行する第２の移行ステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載のページング制御方法。
10. 請求項５に記載のページング制御方法において、通信相手ノードを経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信が所定時間検出されない場合には、通常モードを休止して、ページング制御モードに移行する第３の移行ステップ
    を更に含むことを特徴とするページング制御方法。
11. 前記移動ノードが、
    前記通信相手ノードを経由する当該移動ノード宛のデータパケットの送受信がページング制御モードにおいて検出された場合には、ページング制御モードを休止して、通常モードに再び移行する第４の移行ステップを更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のページング制御方法。
12. 前記移動ノード宛のデータパケットを検出し、当該検出結果に基づいて、複数のモビリティマネジメントプロトコルを変更するページング制御ステップを更に含むことを特徴する請求項５に記載のページング制御方法。

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