JP2005252667A - 移動通信ネットワークシステム及びモビリティ管理装置 - Google Patents

移動通信ネットワークシステム及びモビリティ管理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明の課題は、ハンドオーバを行うときに、通信相手端末キャッシュテーブル作成時間を短縮することにより、ハンドオーバ時の通信品質を向上させることのできる移動通信ネットワークシステムを提供することである。
【解決手段】 上記課題は、トランスポートネットワークと、移動端末と通信を行う通信相手端末の情報を管理するモビリティ管理装置を具備するネットワークコントロール装置とを備える移動通信ネットワークシステムであって、前記モビリティ管理装置は、前記移動端末が移動し、自モビリティ管理装置で管理するルータの境界に達したか否かを検出する境界ルータ検出手段と、前記移動端末が自モビリティ管理装置で管理されるルータの境界に達したと検出された場合に、隣接する同様の構成を備えるモビリティ管理装置に前記通信相手端末の情報を転送する通信相手情報転送制御手段とを備える移動通信ネットワークシステムにて達成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハンドオーバ時のモビリティ管理を行う移動通信ネットワークシステム及びモビリティ管理装置に関する。
現在、第３世代以降の“Beyond IMT-2000”に向けた次世代移動通信ネットワークに関する研究が進められている。次世代移動通信ネットワークにおいては、ＩＰ（Internet Protocol）ベースのネットワークによって、マルチメディア系トラヒックのみならず、音声系トラヒックも併せて効率的に処理可能なネットワークが必要とされる。また、次世代移動通信ネットワークでは、移動通信サービスの対象が人間だけでなく、すべての移動するもの、例えば、自動車、自転車、ペット、小包等、移動通信サービスの対象が多種多様になると考えられる。つまり効率的なモビリティ管理をいかに実現するかが重要な課題になっている。
かかる観点から、一般的な移動通信ネットワークシステムにおいては、移動端末（以下、ＭＮ（Mobile Node）という）の位置に関する情報がモビリティ管理装置（RM: Routing Manager）により管理されており、基地局間を移動しハンドオーバが発生した際には、このＲＭに位置を再登録することにより、ＭＮに対するハンドオーバ制御がなされる。
一方で、非特許文献１記載の技術によれば、ＭＮに対してそれが帰属するＨＲＭ（Home Routing Manager: ホームルーチング管理装置）、ＬＲＭ（Local Routing Manager: ローカルルーチング管理装置）を規定し、ＭＮのモビリティ管理をこの二つが行うことが提案されている（非特許文献１参照）。上記ＬＲＭは、ある領域内におけるＭＮの位置情報の管理を行う機能や、ＣＮ（Correspondent Node: 通信相手端末）の管理を行う機能を備え、ＨＲＭは、在圏するネットワークまでの位置管理を行う機能を備える。
上記のような移動通信ネットワークでは、ＭＮが移動し、隣の基地局に接続した際に移動前と同様にＣＮに対して通信が継続できるためには、新たな基地局において、ＭＮが在圏するネットワーク内の位置情報を示すキャッシュテーブル（以下、ＣＳＴ（Cache for Source Terminal）という）の更新、およびＣＮの位置情報を示すキャッシュテーブル（以下、ＣＤＴ（Cache for Destination Terminal）という）の再設定を行う必要がある。この再設定は基地局からＬＲＭへ問合せを行うことで実行される。
ＭＮが移動を続けると、このＬＲＭが管理するエリアを跨り、隣接ＬＲＭが管理するエリアへ移動（ＬＲＭ跨りハンドオーバという）することがある。このＬＲＭ跨りハンドオーバ時にも基地局からＬＲＭに対してＣＤＴを問い合せるが、ＬＲＭを跨っているために新たなＬＲＭにはＣＤＴ情報は存在しない。
そこで、ＭＮが、ＬＲＭが管理するエリアを跨り、その際の情報を引継ぐ方法として、 第３世代のＩＭＴ−２０００移動通信ネットワークにおいては、ＭＮは移動後に旧管理装置（ＬＲＭ）の情報を新管理装置（ＬＲＭ）に送信し、新管理装置から旧管理装置に情報の要求を行う手法が採られている。この手法を本技術分野に適用すると、ハンドオーバ前にＭＮを管理していたＬＲＭ情報をＭＮから送信し、ハンドオーバ時に旧ＬＲＭに問合せ、ＣＤＴ情報を転送するという手法となる。
ＩＭＴ−２０００移動通信ネットワークにおいては、引継ぐ情報は、ユーザのプロファイルであり、直接ハンドオーバ制御に関係しない。しかし、本技術分野においては、この管理装置が直接ハンドオーバの制御を行っており、ＣＤＴ情報の引継ぎが行われないとハンドオーバ制御も完了しない。
A.Iwasaki, et al,"Local/Global Routing Management for IP-based IMT network Platform", IEICE Society Conference, Mar. 2003.
しかしながら、上記した方法では、以下のような問題が生じる。図５を用いて、従来法におけるＬＲＭ跨りのハンドオーバによる通信相手情報引継ぎの際の問題点を説明する。
従来法では、同図に示すようにＭＮ１がＬＲＭ１に属するＡＲ（Access Router: アクセスルータ）と接続中に移動し、新ＬＲＭから旧ＬＲＭに跨ってハンドオーバすると、新ＬＲＭから旧ＬＲＭに対してＣＤＴ情報の転送を要求し、引継ぎが行われる。以下では、ＬＲＭ１に属するＡＲと接続するＭＮ１が、ＬＲＭ３に属するＡＲと接続するＭＮ２（通信相手端末）と通信中であり、ＭＮ１がＬＲＭ１からＬＲＭ２に跨ってハンドオーバを行うときの動作について説明する。
なお、移動端末の識別を行うためのＩＰアドレスをＩＰｈａ(IP-host address)と定義する。ここでは、ＭＮ１のＩＰｈａとして＃Ｍ１が、ＭＮ２のＩＰｈａとして＃Ｍ２が割当てられているものとする。
同図において、まず、ＭＮ１が、ＬＲＭ１が管理するＡＲ２を跨り移動（ステップＳ２１）すると、ＭＮ１は移動先のＬＲＭ２が管理するＡＲ３に接続することを示すActivationを当該ＡＲ３に送信（ステップＳ２２）する。このActivationには、旧ＬＲＭ（Old LRM）であるＬＲＭ１の情報が含まれる。
ＡＲ３は、上記Activationを受信すると、ＭＮ１用のＩＰルーティングアドレス(IPra: IP routing address)を割当て、自端末用キャッシュテーブルＣＳＴを作成（＃Ｍ１←→ＡＲ３ａ）し、ＭＮ１を管理するＬＲＭ２にActive Notification(AN)を送信する。このとき上記Activationに含まれていた旧ＬＲＭ情報（Ｏｌｄ ＬＲＭ１）も同時に送信（ステップＳ２３）される。
新ＬＲＭのＬＲＭ２は、上記Active NotificationをＭＮ１より受信すると、このＭＮ１によって通知された旧ＬＲＭであるＬＲＭ１に対してＣＤＴ情報（＃Ｍ２←→ＡＮＲ３ａ）の転送を要求（Forwarding Request）する（ステップＳ２４）。旧ＬＲＭであるＬＲＭ１は上記のForwarding Requestの受信を契機に新ＬＲＭであるＬＲＭ２に対してＣＤＴ情報を転送（Forwarding）する（ステップＳ２５）。ＬＲＭ２では、ＬＲＭ１から転送されてきた通信相手であるＭＮ２のＣＤＴ情報を記憶（ステップＳ２６）する。そして、ＡＲ３に対してルータのＣＳＴ、ＣＤＴを確定するIPra Update(IPU)を送信（ステップＳ２７）し、ＡＲ３においてＣＳＴの更新、ＣＤＴの再設定を行わせることで、ハンドオーバ後の通信継続が可能となる。
このように従来法では、ＭＮ１が新ＬＲＭであるＬＲＭ２管理エリアに移動した後にＬＲＭ２から旧ＬＲＭであるＬＲＭ１へ通信相手情報の問合せおよび引継ぎが行われるため、ルータヘのキャッシュ確定を行うIPra Updateを送信するまでに多くの時間を要するという問題が生じる。すなわち、ハンドオーバを行うときに、通信相手端末キャッシュテーブルの作成に多大な時間を要するという問題があった。
また従来法では、ＭＮからの制御信号に旧ＬＲＭの情報を含む必要があり、無線区間の帯域を無駄に浪費するという問題があった。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、ハンドオーバを行うときに、通信相手端末キャッシュテーブル作成時間を短縮することにより、ハンドオーバ時の通信品質を向上させることのできる移動通信ネットワークシステム及びモビリティ管理装置を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、複数のルータによって構成されるトランスポートネットワークと、移動端末のモビリティを制御するネットワークコントロール装置とを具備しているであって、前記ネットワークコントロール装置に、移動端末と通信を行う通信相手端末の情報を管理するモビリティ管理装置が具備され、前記モビリティ管理装置は、前記移動端末が移動し、自モビリティ管理装置で管理するルータの境界に達したか否かを検出する境界ルータ検出手段と、前記境界ルータ検出手段により、前記移動端末が自モビリティ管理装置で管理されるルータの境界に達したと検出された場合に、隣接する同様の構成を備えるモビリティ管理装置に前記通信相手端末の情報を転送する通信相手情報転送制御手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の請求項２によれば、前記移動通信ネットワークシステムであって、前記モビリティ管理装置は、前記移動端末が接続するルータの地理的配置の情報を保持するルータ位置情報保持手段を備え、前記ルータの地理的配置の情報に基づき、隣接するモビリティ管理装置に属するルータとの境界に位置する境界ルータを認識し、その認識した境界ルータに隣接するルータが属するモビリティ管理装置を前記通信相手端末の情報を転送すべき隣接モビリティ管理装置として関連付けるテーブルを生成するテーブル生成手段をさらに備えることを特徴としている。
また、本発明の請求項３によれば、前記移動通信ネットワークシステムであって、前記モビリティ管理装置は、前記移動端末が自モビリティ管理装置の管理するルータの境界ルータから内部のルータに移動したことを契機に隣接のモビリティ管理装置に対して前記通信相手端末の情報を削除させる指示データを送信する削除指示送信手段を備えることを特徴としている。
また、本発明の請求項４によれば、前記移動通信ネットワークシステムであって、前記転送される通信相手端末の情報が、該通信相手端末の位置に関する情報であることを特徴としている。
本願発明によれば、移動端末がモビリティ管理装置の管理するルータの境界に達した際に、隣接するモビリティ管理装置に該移動端末と通信を行う通信相手端末の情報を転送することにより、ハンドオーバ時の通信相手端末の情報の問合せ時間が短縮でき、結果としてハンドオーバ時の通信品質を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の一形態に係る移動通信ネットワークシステムは、例えば、図１に示すように構成される。
同図において、この移動通信ネットワークシステム１は、サービスサポート制御実行機能群のＳＳＰＦ（Service Support Platform）１０と、ネットワークの経路制御やＱｏＳ制御等のネットワーク制御実行機能群ＮＣＰＦ(Network Control Platform)２０と、ＩＰパケットの転送を行うルータ（=アクセスルータ（ＡＲ））群３１１〜３１ｎで構成されるＩＰ−ＢＢ（IP BackBone）３０と、ＩＰ−ＢＢ３０に収容される無線アクセスシステム（図示省略）と無線通信を行う移動端末（ＭＮ）４０と、このＭＮ４０と通信を行う通信相手のＣＮ４１とを具備して構成される。上記ＮＣＰＦ２０には、移動通信の管理に必要なモビリティ管理機能が備えられ、その機能はロケーションを管理するロケーション管理機能ＬＬＭ（Local Location Management: ローカル位置管理）２１、ＨＬＭ（Home Location Management: ホーム位置管理）２２と、ルーチングを管理するルーチング管理機能ＬＲＭ２３、ＨＲＭ２４に大別される。ここで、ロケーション管理とは、通信をしていない状態にある移動端末の在圏位置、すなわちロケーション情報をネットワーク内で把握し、このロケーション情報を用いて移動端末を呼び出し、通信中の状態へと活性化することである。
一方、ルーチング管理とは、通信中の移動端末のルーチングアドレスを把握し、そのルーチングアドレスと端末識別アドレスとの組み合わせ、すなわちルーチング情報を、転送網内の通信経路上にある適当なアクセスルータに設定することである。
次に、上記のように構成された移動通信ネットワークシステムにおける本発明の実施形態を、図２を参照しながら、以下に説明する。同図において、ＬＲＭ１はＡＲ１、ＡＲ２、ＡＮＲ（Anchor Router）１を管理し、ＬＲＭ２はＡＲ３、ＡＲ４、ＡＮＲ２を管理し、ＬＲＭ３はＡＲ５、ＡＮＲ３を管理する。
本実施形態では、ＬＲＭ１に属するＡＲ１と接続するＭＮ１が、ＬＲＭ３に属するＡＲ５と接続するＭＮ２（通信相手端末）と通信中であり、ＭＮ１がＬＲＭ１からＬＲＭ２に跨ってハンドオーバを行うときのＣＤＴ情報の引継ぎ手順を説明する。
まず、ＭＮ１はＬＲＭ１が管理するＡＲの中で境界に位置するＡＲ２（ＡＲ１→ＡＲ２）に移動する（ステップＳ１）。ＬＲＭ１は、ＭＮが接続する各ＡＲの地理的配置の情報（Location info.）を保持しており、このＡＲの地理的配置の情報に基づいて、隣接ＬＲＭに属するＡＲとの境界に位置する境界ＡＲとその境界ＡＲに隣接するＡＲが属するＬＲＭの情報とを関連付け、テーブル上で管理する機能を備える。図３は、ＬＲＭ１における上記テーブルによる管理例を示す図である。本例の場合、ＬＲＭ１の隣接ＬＲＭ（ＬＲＭ２）に属するＡＲとの境界に位置する境界ＡＲ２（自ＬＲＭ１内）とその境界ＡＲ２に隣接するＡＲ３が属するＬＲＭ２の情報が関連付けられる（同図（ａ）参照）。
ＬＲＭ１は、ＭＮ１がＡＲ１からＡＲ２に移動したことを検出すると、通常のハンドオーバにおけるキャッシュ更新処理を行った後に、上記テーブルを参照し、ＭＮ１が次に移動する可能性のあるＡＲ２の隣接ＡＲを管理するＬＲＭを探し出し（ここでは、ＬＲＭ２が探し出される）、ＬＲＭ２に対して通信相手端末であるＭＮ２の情報、すなわちＣＤＴ情報（＃Ｍ２←→＃ＡＮＲ３ａ）の転送（Forwarding）を行う（ステップＳ２）。ＬＲＭ２は、ＬＲＭ１から転送されてきたＣＤＴ情報を記憶する（ステップＳ３）。このようにＬＲＭ１は、ＭＮ１が隣接ＬＲＭ２への境界ＡＲ２に位置するかを検出することで、次に移動する可能性のあるＡＲがどのＬＲＭに属するかを把握することが可能となる。
続いて、ＭＮ１がＬＲＭ１からＬＲＭ２に跨って移動（ハンドオーバ）すると（ステップＳ４）、ＭＮ１はＡＲ３に接続することを示すActivationを送信（ステップＳ５）する。
ＡＲ３は、ＭＮ１からのActivationを受けると、ＭＮ１用のＩＰｒａを割当ててＣＳＴを作成しＭＮ１を管理するＬＲＭ２へActive Notification(AN)を送信（ステップＳ６）する。そして、ＬＲＭ２からルータのＣＳＴ、ＣＤＴを確定するIPra Update(IPU)がＡＲ３に送信（ステップＳ７）される。
このように本実施形態によれば、ＬＲＭはＡＲの配置を把握し、ＭＮが境界ＡＲに達した際に、その境界ＡＲに隣接するＡＲが属するＬＲＭを認識し、その認識した隣接ＬＲＭに通信相手のＣＤＴ情報を転送し引継ぐことにより、従来のようなＭＮ移動後に旧ＬＲＭへのＣＤＴ情報の問合せおよび引継ぎといった処理が必要なくなり、アクセスルータヘのキャッシュ確定を行うIPra Updateを送信するまで時間が短縮される。すなわち、ハンドオーバ後に即座にルータヘのキャッシュ更新が可能となり、通信相手端末キャッシュテーブル作成時間を短縮することができる。その結果、ハンドオーバ時の通信品質を向上させることができる。
また、ハンドオーバ時にＭＮから旧ＬＲＭ情報を通知する必要がなくなり、無線区間の制御信号の削減、すなわち無線資源の節約が可能となる。
また、上記実施形態では、ＬＲＭが管理テーブルを参照することでＣＤＴ転送先のＬＲＭを判断するという態様を例示したが、ＣＤＴ転送先ＬＲＭの判断方法は、上記のような管理テーブルによらず、所定の手順、例えば演算で判断するような態様であってもよい。
次に、図４を用いて、ＭＮ１が境界ＡＲに位置しＣＤＴ情報引継ぎが完了した状態で、ＭＮ１が再度境界ＡＲ２から内部ＡＲに戻った場合のＣＤＴ引継ぎ情報の削除手順について説明する。
同図において、ＭＮ１は境界ＡＲ（ここでは、ＡＲ２）から内部ＡＲ（ここでは、ＡＲ１）へ移動（ステップＳ１１）する。その後、ＭＮ１はＡＲ１に接続することを示すActivationを送信（Ｓ１２）する。このActivationを受信したＡＲ１では、ＭＮ１用のＩＰｒａを割当てＣＳＴ（＃Ｍ１←→ＡＲ１ａ）を作成しＭＮ１を管理するＬＲＭ１にActive Notification（ＡＮ）を送信（ステップＳ１３）する。
ＬＲＭ１は、境界ＡＲ（ＡＲ２）に接続していた際に情報引継ぎを行っていたＬＲＭ２に対して情報削除のDelete Requestを送信（ステップＳ１４）する。このDelete Requestを受信したＬＲＭ２では、引継がれていたＣＤＴ情報を削除（ステップＳ１５）し（図中×印）、ＬＲＭ１に対して、削除したことを通知するDelete Ackを送信（ステップＳ１６）する。
このように本実施形態によれば、ＬＲＭ１は、ＭＮが再度内部ＡＲに戻ったことを認識すると、引継いだＣＤＴ情報をＬＲＭ２に削除させるので、隣接ＬＲＭに転送された冗長な情報を削除することができる。
上記実施形態において、トランスポートネットワークがＩＰ−ＢＢ３０に対応し、ネットワークコントロール装置がＮＣＰＦ２０に対応する。また、ＬＲＭ２１がモビリティ管理装置に対応する。
本発明の実施の一形態に係る移動通信ネットワークシステムの構成図である。 本発明の実施の一形態に係る移動通信ネットワークシステムにおけるＣＤＴ情報の引継ぎ手順を説明するための図である。 ＬＲＭで管理するテーブルの構成例を示す図である。 本発明の実施の一形態に係る移動通信ネットワークシステムにおける隣接ＬＲＭへの引継ぎ情報の削除手順を説明するための図である。 従来法によるＣＤＴ情報の引継ぎ手順を説明するための図である。
符号の説明
１ 移動通信ネットワークシステム
１０ ＳＳＰＦ（Service Support Platform）
２０ ＮＣＰＦ(Network Control Platform)
２１ ＬＬＭ（Local Location Management）
２２ ＨＬＭ（Home Location Management）
２３ ＬＲＭ（Local Routing Management）
２４ ＨＲＭ（Home Routing Management）
３０ ＩＰ−ＢＢ（IP BackBone）
３１１〜３１ｎ ＡＲ（アクセスルータ）
４０ ＭＮ(Mobile Node)
４１ ＣＮ（Correspondent Node）

Claims (5)

  1. 複数のルータによって構成されるトランスポートネットワークと、移動端末のモビリティを制御するネットワークコントロール装置とを具備する移動通信ネットワークシステムであって、
    前記ネットワークコントロール装置に、移動端末と通信を行う通信相手端末の情報を管理するモビリティ管理装置が具備され、
    前記モビリティ管理装置は、前記移動端末が移動し、自モビリティ管理装置で管理するルータの境界に達したか否かを検出する境界ルータ検出手段と、
    前記境界ルータ検出手段により、前記移動端末が自モビリティ管理装置で管理されるルータの境界に達したと検出された場合に、隣接する同様の構成を備えるモビリティ管理装置に前記通信相手端末の情報を転送する通信相手情報転送制御手段と、
    を備えることを特徴とする移動通信ネットワークシステム。
  2. 請求項１記載の移動通信ネットワークシステムであって、
    前記モビリティ管理装置は、前記移動端末が接続するルータの地理的配置の情報を保持するルータ位置情報保持手段を備え、
    前記ルータの地理的配置の情報に基づき、隣接するモビリティ管理装置に属するルータとの境界に位置する境界ルータを認識し、その認識した境界ルータに隣接するルータが属するモビリティ管理装置を前記通信相手端末の情報を転送すべき隣接モビリティ管理装置として関連付けるテーブルを生成するテーブル生成手段をさらに備えることを特徴とする移動通信ネットワークシステム。
  3. 請求項１又は２に記載の移動通信ネットワークシステムであって、
    前記モビリティ管理装置は、前記移動端末が自モビリティ管理装置の管理するルータの境界ルータから内部のルータに移動したことを契機に隣接のモビリティ管理装置に対して前記通信相手端末の情報を削除させる指示データを送信する削除指示送信手段を備えることを特徴とする移動通信ネットワークシステム。
  4. 請求項１乃至３いずれかに記載の移動通信ネットワークシステムであって、
    前記転送される通信相手端末の情報が、該通信相手端末の位置に関する情報であることを特徴とする移動通信ネットワークシステム。
  5. 移動端末と通信を行う通信相手端末の情報を管理する機能と、ハンドオーバ制御を行う機能とを備えるモビリティ管理装置であって、
    前記移動端末が移動し、自モビリティ管理装置で管理されるルータの境界に達したか否かを検出する境界ルータ検出手段と、
    前記境界ルータ検出手段により、前記移動端末が自モビリティ管理装置で管理するルータの境界に達したと検出された場合に、隣接する同様の構成を備えるモビリティ管理装置に前記通信相手端末の情報を転送する通信相手情報転送制御手段と、
    を備えることを特徴とするモビリティ管理装置。
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