JP2005295551A - 移動ネットワーク通信におけるハンドオーバー時のパス形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動網におけるハンドオーバー時の通信サービス品質を保証したネットワークシステムを提供する。
【解決手段】 移動先で気付アドレスを取得した移動ノードが、元のエッジルータを介して、通信相手ノードにプリペアマルチパス（ＰＭ）メッセージを送信する。ＰＭメッセージを受信した各コアルータは、受信メッセージの内容を分割パステーブルに記憶して、次ノードに転送する。移動ノードは、移動先の新たなエッジルータを介して、ＰＭメッセージと同一内容をもつリクエストマルチパス（ＲＭ）メッセージを通信相手ノードに送信する。ＲＭメッセージが受信した各コアルータは、ＲＭメッセージを分割パステーブルと比較し、同一内容が既に分割パステーブルに記憶済みの場合は、受信メッセージの次ノードへの転送を停止し、通信相手ノードからのデータフローを新旧のパスに分岐させるように、ＭＰＬＳの転送テーブルを書き換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動ネットワーク通信技術に関し、特に、移動ネットワーク通信におけるハンドオーバー時のパス形成方法に関する。

近年、ＩＰ網をＭＰＬＳ（マルチプロトコルラベルスイッチング：Multi Protocol Label Switching）網に切り替えようとするインターコネクション・ネットワークサービス提供業者やネットワーク運営業者が増加傾向にある。従来のＭＰＬＳ網はモバイル機能を備えていなかったが、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルをＭＰＬＳに置き換えることによって、モバイルＩＰ網におけるデータ転送処理の拡張性を改善できるため、モバイルＩＰとＭＰＬＳ網とを統合させる幾つかの案が提案されている。無線ＩＰのネットワークアクセスにおいても、モバイルＩＰとＭＰＬＳの統合によって、システムの有効性とサービス品質を改善できる。また、関係するＭＰＬＳ網のラベルスイッチングパスは、各種のモバイルＩＰサービスに適度なサービス品質のパスを提供できる。

例えば、Zhong Ren等によるIntegration of Mobile IP and Multi-Protocol Label Switching、ICC2001、June 2001（非特許文献１）では、ＩＰ−ｉｎ−ＩＰトンネルをＭＰＬＳトンネルで代替できるようにしたモバイルＩＰとＭＰＬＳのプロトコル統合方法が提案されている。

また、特開２００３−６０６８５号公報（特許文献１）には、移動ノードのハンドオーバーに伴うサービス品質の問題を解決するために、移動エージェントを利用することが提案されている。特許文献１では、移動エージェントが、ＱｏＳ予約を外部ネットワークに中継し、移動ノードと通信相手ノードとの間の直接的な通信の後、移動エージェントによる中継が解放されている。

一方、特開２００４−１５５３８号公報（特許文献２）は、ローカル網内のアクセスルータが、ハンドオーバー前にエリアの切替えを検出して、移動ノードからのフローＱｏＳ要求を訪問先アクセスルータに通知し、訪問先アクセスルータが、この情報を隣接ＬＳＲ（コアルータ、ＬＳＲ：Label Switching Router）に通知し、該隣接ＬＳＲが、ラベルスイッチングパス（ＬＳＰ：Label Switching Path）の設定情報として、ＭＰＬＳ網内で品質保証された移動ノード用の新たな帯域を設定することを提案している。新しいＬＳＰは、更新プロセスが終了した後で解放される。

以上の技術提案は、ＭＰＬＳ網上でのモバイルＩＰサービスと要求を如何にサポートするかを定義すると同時に、システムとアプリケーションへの取り組みについて説明している。ＭＰＬＳ網とモバイルＩＰｖ６との統合は、多くの利点をもたらす。例えば、モバイルＩＰｖ６のレイヤ３のトンネルは、ＭＰＬＳ網のレイヤ２構造に直接マッピングできるため、データパケットの転送速度を高めることができる。また、ＭＰＬＳ網のトラフィックエンジニアリングは、移動ノードにおける高品質サービスのサポートに応用できる。

特開２００３−６０６８５号公報 特開２００４−１５５３８号公報 Integration of Mobile IP and Multi-Protocol Label Switching、ICC2001、June 2001

上述した提案は全て、エッジルータＬＥＲがモバイルノードであることを前提としている。しかしながら、全てのエッジルータにモバイルエージェント機能を備えることを前提にすると、ルータの性能が著しく低下し、同時に、ＭＰＬＳ網全体の性能が低下することになる。
更に、移動ノード、すなわち移動端末が、例えば、ホームルエリアから別の訪問先エリアに移動した場合、新たなラベルスイッチングパスＬＳＰを確立する必要があるため、必然的にＭＰＬＳ網のラベルリソース消費が増加する。それと同時に、ＭＰＬＳ網内の多ノードにわたるラベルスイッチングパスＬＳＰに重複が発生するため、大量の網リソースの多重使用と、ＭＰＬＳ網のラベル数増加によって、ＭＰＬＳ網の性能が低下する。一方、マルチキャスト技術を利用してデータ転送してもよいが、マルチキャストを行う場合は、通信相手ノードと移動ノードとの間でマルチキャストグループを確立する必要があるため、大量のネットワークリソースが消費され、運用効率が低下することになる。

これまでのところ、ハンドオーバー時に、ネットワークリソースの無駄な消費とＭＰＬＳ網のラベル数増加を回避して、端末間に連続的な滑らかな接続を保証する効果的な解決方法がなかった。
本発明の目的は、ルータ負荷とＭＰＬＳ網のラベルを低減可能なハンドオーバー時のパス形成方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、移動端末と通信相手装置との間に連続的な滑らかな接続を保証するハンドオーバー時のパス形成方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるハンドオーバー時のパス形成方法は、移動ノードと通信相手装置との間に形成されたハンドオーバー前のパスと、ハンドオーバー後に形成される新たなパスとの交差点となるノード位置でパスを分割（分岐）することを特徴とする。
本発明のハンドオーバー時のパス形成方法は、例えば、以下に述べるパス分割プロトコルによって実現される。本発明のパス分割プロトコルでは、移動ノードは、移動先で気付アドレスを取得した後、従前のエッジルータ（ＬＥＲ：Label switching Edge Router）を介して、通信相手ノードにプリペアマルチパス（ＰＭ：Prepare Multi-path）メッセージを送信し、パスに沿った各コアルータ（ＬＳＲ：Label Switching Router）にパス分割の準備を通知する。
各コアルータは、ＰＭメッセージを受信すると、ＰＭメッセージが示す制御パラメータ情報に基づいて、分割パステーブル（ＳＰＴ：Split Path Table）に新たな項目（レコード）を追加した後、ＰＭメッセージの入力ラベルを新たな入力ラベルに置き換え、それを次のルータに転送する。

移動ノードは、ＰＭメッセージを送信した後、自分の気付アドレスを適用して、移動先エッジルータを介して、ＲＭメッセージと共通の制御パラメータを含むリクエストマルチパス（ＲＭ：Request Message）メッセージを通信相手ノードに送信する。マルチプロトコル・ラベルスイッチング（ＭＰＬＳ：Multi Protocol Label Switching）網では、上記ＰＭメッセージとＲＭメッセージは、例えば、ＣＲ−ＬＤＰ（Constraint-Routing Label Distribution Protocol）またはＲＳＶＰ（Resource ReserVation Protocol）−ＴＥのメッセージに書き込んだ形で送信できる。ＣＲ−ＬＤＰ、ＲＳＶＰ−ＴＥプロトコルは、ＭＰＬＳ網におけるサービス品質保証のための資源予約手段となる。本発明は、移動ノードのハンドオーバー期間に、これらのプロトコルを適用して、ハンドオーバー前（移動前）の既存パスを途中でハンドオーバー後（移動後）の新たなパスに分岐することによって、ハンドオーバー時のデータフローのサービス品質を保証する。

ＭＰＬＳの各コアルータ（ＬＳＲ：Label Switching Router）は、ＲＭメッセージを受信した時、ＲＭメッセージの転送を自ルータ位置で停止すべきか否かを判断する。停止すると判断した場合、スイッチングテーブル（ＭＰＬＳ転送テーブル）から、受信ＲＭメッセージ（またはＰＭメッセージ）と対応するＭＰＬＳ制御エントリを検索し、通信相手ノードから移動先アクセスルータに向かう出力ラベルをもつ新たなＭＰＬＳ制御エントリを生成して、これをスイッチングテーブルに書き込む。

ＲＭメッセージの転送を停止したコアルータは、その後に受信した通信相手ノードからのデータフロー（データパケット）を新旧二つのパスに送信する。一方のパスは、移動ノードがハンドオーバー前に位置した元の網のアクセスルルータに向かうパスであり、他方のパスは、訪問先網に向かう新しいパスである。

本発明によるパス形成方法は、移動網において、移動ノードが移動先アクセスルータ（エッジルータ）に送信した新たなパス要求のためのシグナリングに基づいて、移動ノードと通信相手ノードとの間の既存の通信パスを途中で新旧２つのルートに分割することを特徴とする。本発明は、特にＭＰＬＳ移動網において、上述した既存パスの新旧ルートへの分割を行うことを特徴としている。上記パス分割は、移動網内の特定位置のコアルータで実行される。

マルチパスの確立を準備する時、移動ノードは、既存パス沿いの各コアルータＬＳＲにパス分割の準備を通知するために、ハンドオーバー前のアクセスルータ（ＭＥＲルータ）を介して、通信相手ノード宛のプリペアマルチパス（ＰＭ）メッセージを送信する。上記アクセスルータ（ＭＥＲルータ）によって、ＰＭメッセージは、ＣＲ−ＬＤＰ（Constraint-Routing Label Distribution Protocol）プロトコルを用いた場合は、ＣＲ−ＬＤＰメッセージ内に、ＲＳＶＰ（Extended Resource Reservation Protocol）−ＴＥ（Traffic Engineering）プロトコルを用いた場合は、ＲＳＶＰ−ＴＥのメッセージに書き込んだ形で、コア網内の既存パスに転送される。
各コアルータ（ＬＳＲルータ）は、上記ＰＭメッセージを受信すると、分割パステーブル（ＳＰＴ）に、ＰＭメッセージの内容と一致するテーブルレコードを追加した後、ＰＭメッセージのラベルを書き換えて次のルータに転送する。

移動ノードは、上記ＰＭメッセージを送信した後、移動先で自らが選択した気付アドレスを適用した通信相手ノード宛のリクエストマルチパス（ＲＭ）メッセージを移動先アクセスルータ（ＭＥＲルータ）に送信する。ＲＭメッセージは、ＰＭメッセージと同じ制御情報を含んでいる。移動先アクセスルータ（ＭＥＲルータ）は、移動前のアクセスルータと同様、上記ＲＭメッセージをＣＲ−ＬＤＰメッセージ（またはＲＳＶＰ−ＴＥ）に書き込んで、コア網内の次のルータ（ＬＳＲルータ）に転送する。

ＳＰＴテーブルを作成済みの各ＬＳＲルータは、ＣＲ−ＬＤＰメッセージを受信した時、受信メッセージ内にＲＭメッセージが含まれているか否かをチェックする。もし、ＲＭメッセージが含まれていれば、ＬＳＲルータは、ＲＭメッセージの内容を自分のＳＰＴテーブルと比較する。ＳＰＴテーブルに、ＲＭメッセージと対応する登録レコードが見つかった場合、ＬＳＲルータは、自分がパス分割（分岐）を実行すべきノードであると判断し、上記ＣＲ−ＬＤＰメッセージの次ルータへの転送を停止し、受信したＲＭメッセージで特定されるラベル情報に関して、ＭＰＬＳ転送テーブルにパス分割のための新たなパケット転送制御レコードを追加する。

ＳＰＴテーブルを作成済みのＬＳＲルータは、ＲＳＶＰ−ＴＥメッセージを受信した時も、上記ＣＲ−ＬＤＰメッセージの受信時と同様、受信メッセージ内にＲＭメッセージが含まれているか否かをチェックする。もし、ＲＭメッセージが含まれていれば、ＬＳＲルータは、ＲＭメッセージをＳＰＴテーブルと比較し、ＳＰＴテーブルに、ＲＭメッセージと対応する登録レコードが見つかった場合、ＲＳＶＰ−ＴＥメッセージの次ルータへの転送を止め、ＭＰＬＳ転送テーブルにパス分割のためのパケット転送制御レコードを追加する。尚、上記ＰＭメッセージとＲＭメッセージは、帯域制御のための帯域情報を含めることによって、移動ノードのハンドオーバー時に、リアルタイム通信用の通信帯域を保証したパス設定を行うことができる。

以下、移動網におけるサービス品質を保証するハンドオーバーシステムの構成方法について詳述する。
本発明では、移動ノードがＭＰＬＳ網でハンドオーバーを行う時、通信相手ノードへの新しいパスを自動的に初期化する。すなわち、移動ノードは、自分がハンドオーバーすると決定した時、一つのアクセスルータ、または複数のアクセスルータの中で最も可能性の高いルータを選択して、通信相手ノードへの新たなパスを確立する。本発明によるパスの分割方法は、前述したＭＰＬＳ網とモバイルＩＰｖ６網に限定されるものではなく、その他の通信パスであってもよい。移動ノードと固定ノード（通信相手ノード）は、例えば、携帯電話またはノートパソコン等の通信端末でもよい。

図１は、本発明のＭＰＬＳ網におけるモバイルＩＰｖ６ハンドオーバーのネットワーク構成を示す図である。
図１において、１００ａは、複数のエッジルータ（ＬＥＲ：Label switching Edge Router）３０ａ、３０ｂ、３５ａと、複数のコアルータ（ＬＳＲ：Label Switching Router）４０ａ〜４０ｅ、４５ａ、４５ｂを含むＭＰＬＳ網である。ホームエリア１００ｂにいる時、移動ノード１０と通信相手ノード２０との間の通信は、二つのエッジルータ（ＬＥＲ：Label switching Edge Router）３０ａ、３０ｂと、複数のコアルータ（ＬＳＲ：Label Switching Router）４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅを経由して行われている。移動ノード１０は、ホームエリア１００ｂから訪問先エリア（外部エリア）１００ｃに移動する時、これらのエリアが交差する領域で、訪問先エリアで使用すべき気付アドレスを取得する。

本発明では、移動ノードがハンドオーバーを行う際に、マルチキャスト転送技術を実行することなく、何れかのコアルータＬＳＲが、移動ノード１０に向かうデータフローに対して２つの出力インタフェースを割り当てることによって、移動ノードと通信相手ノードとの間の通信パスを途中で分割（分岐）することを特徴としている。移動ノード１０は、訪問先エリア１００ｃに移動した後、通信相手ノード２０への新たなパスの確立準備をする。新たなパスは、図１に破線で示すように、二つのエッジルータ（ＬＥＲ）３５ａ、３０ｂと、コアルータ（ＬＳＲ）４５ａ、４５ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅを経由する。

具体的に言うと、移動ノード１０は、ハンドオーバー時にマルチパスを確立するために、図２に示すように、通信相手ノード（ＣＮ：Correspondent Node）２０宛のプリペアマルチパス（ＰＭ：Prepare Multi-path）メッセージ５０１を元のエッジルータ３０ａに送信する。図示した例では、上記ＰＭメッセージは、エッジルータ３０ａでＣＲ−ＬＤＰメッセージ５０３に変換され、コア網内をＣＲ−ＬＤＰメッセージ５０５、５０７形式で他方のエッジルータ３０ｂまで転送され、ＰＭメッセージ５０９に戻して通信相手ノード（ＣＮ）２０に送信される。旧パスルートに沿ったコアルータ（ＬＳＲ）４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、３０ｂには、上記ＣＲ−ＬＤＰメッセージによって、パス分割の準備が通知される。

本発明のＭＰＬＳ網では、プリペアマルチパス（ＰＭ）メッセージの転送には、ＣＲ−ＬＤＰ、ＲＳＶＰ−ＴＥ等、各種のプロトコルに基づいて送信することができる。以下、これらのプロトコルについてそれぞれ説明する。
ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）は、多種類のラベル分配プロトコルの存在を認めており、現時点では以下の３種類のラベル分配プロトコルを提案している。

１．標準的なラベル分配プロトコルＬＤＰ（Label Distribution Protocol）
ラベル分配プロトコルＬＤＰは、ラベルスイッチングパスの確立、切断、保護、リルーティングおよび再確立のためのシグナリングプロトコルとして、ＭＰＬＳの理論体系における重要な役割をしている。ラベル分配プロトコルを通して如何にラベルを分配し、リソースを予約するかによって、ラベル分配プロトコルの拡張性とトラフィックエンジニアリングのサポート度合いが直接的に決まる。

２．強制ルーティング・ラベル分配プロトコルＣＲ−ＬＤＰ（Constraint-Routing Label Distribution Protocol）
ＣＲ−ＬＤＰでは、ラベルリクエスト（Label Request）とラベルマッピング（Label Mapping）を採用しており、全ての手続きが上記二つの機能に関するメッセージを中心として展開される。ＣＲ−ＬＤＰは、トラフィックエンジニアリングに関して部分的な補充と調整を加えただけのＬＤＰのフォーマットを採用している。

強制ルーティングは、主として次の二つの特徴に由来している。一つは、フロー自身の特徴であり、トラフィックの特徴が、ピーク速度とバーストトラフィック、保証速度とバーストトラフィック、余分なバーストサイズ、周波数および重み等のパラメータを定義することによって記述される。もう一つは、ネットワークリンク資源の特徴、すなわち、ネットワークリソースそのものである。ネットワークの管理者は、一定の規則に従って、リンクを異なった資源クラスと“カラー”に分類し、トラフィックエンジニアリング計算に使用する。

３．拡張リソース予約プロトコル（ＲＳＶＰ−ＴＥ）
ＲＳＶＰ（Extended Resource Reservation Protocol）−ＴＥ（Traffic Engineering）は、「Path」と「Resv」（Reservation）を主メッセージとして選択しており、全ての手続きがこの二つのメッセージを主として行われる。ＲＳＶＰ−ＴＥは、基本ＬＤＰに基づいており、ネットワークの故障やブロッキング等からの保護において独特の優位性がある。同時に、ＲＳＶＰ−ＴＥは、トラフィックエンジニアリング処理の自動化によって、ネットワークの運用を簡略化する。

以下、ＰＭメッセージのＣＲ−ＬＤＰメッセージへの埋め込みについて説明する。
図２は、本発明のＭＰＬＳ網におけるＣＲ−ＬＤＰに基づくＰＭ（プリペアマルチパス）メッセージのシグナリングシーケンス図を示す。

ＰＭメッセージは、以下の制御パラメータ情報を含む。
（１）ＬＳＲの入力ラベル、（２）通信相手ノードＣＮ２０のＩＰアドレス、（３）通信相手ノードＣＮ２０のポート番号、（４）ＩＰｖ６フローＩＤ、（５）移動ノード（ＭＮ：Mobile Node）１０のリターンアドレス、（６）移動ノードＭＮ１０のポート番号。

移動ノード１０が送信したＰＭメッセージは、エッジルータＬＥＲ（アクセスルータ）３０ａでＣＲ−ＬＤＰメッセージに埋め込まれ、通信相手ノード２０に向かうパスに沿って転送される。パス上の各コアルータＬＳＲ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅは、ＰＭメッセージを一旦受信すると、受信ＰＭメッセージ５０１、５０３、５０５、５０７、５０９に含まれる入力ラベルをチェックする。

ＰＭメッセージに付された入力ラベルは、上流側ルータにとっては出力ラベルとなる。各ルータは、ＭＰＬＳスイッチングテーブル（ＭＰＬＳ転送テーブル）から、入力ラベルと対応する出力ラベルを見つけ、ＰＭメッセージに含まれる旧入力ラベルを自分の出力ラベル（次ノードの入力ラベル）に書き換えた後、下流側ルータＬＳＲに次々と転送する（５０３、５０５、５０７）。各コアルータＬＳＲ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅは、パス分割プロトコルで分割パステーブル６０ａをメンテナンスしている。

図３は、コアルータＬＳＲが備える本発明による分割パステーブル６０ａを示す。
各コアルータＬＳＲは、ＰＭメッセージの受信の都度、分割パステーブルに、図３に太枠で示すように、一行のレコードを追加する。図示した例では、分割パステーブルの各レコードには以下の項目（制御パラメータ）が含まれる。
（１）ＬＳＲの入力ラベル、（２）通信相手ノードＣＮ２０のＩＰアドレス、（３）通信相手ノードＣＮ２０のポート番号、（４）ＩＰｖ６フローＩＤ、（５）移動ノード（ＭＮ：Mobile Node）１０のリターンアドレス、（６）移動ノードＭＮ１０のポート番号。
これらの項目の内容は、ＰＭメッセージ５０１、５０３、５０５、５０７、５０９から抽出されたものであり、コアルータＬＳＲがＰＭメッセージ情報を持っているということは、ラベルスイッチングパスＬＳＰの分割準備ができていることを意味する。

図４は、本発明のＭＰＬＳ網におけるＣＲ−ＬＤＰに基づくＲＭメッセージのシグナリングシーケンス図を示す。
本プロトコルにおいて、移動ノード１０は、ＰＭメッセージ５０１を通信相手ノード２０に送信した後、移動先で選択した気付アドレスを使用して、移動先のエッジルータ（アクセスルータ）３５ａに、リクエストマルチパス（ＲＭ：Request Multi-path）メッセージ６０１を送信する。ＣＲ−ＬＤＰプロトコルによって、通信相手ノード２０への新たなパスを確立する時、上記ＲＭメッセージ６０１は、エッジルータ（ＬＥＲ）３５ａでＣＲ−ＬＤＳメッセージ６０３に変換した後、コア網内を転送され（６０５、・・・）、通信相手ノード２０に向かう。ここで、ＲＭメッセージは、ＰＭメッセージと同一の制御パラメータを含む。

エッジルータＬＥＲは、起動されたフローセッションと要求されたサービス品質制限とに応じて、入口エッジルータ（ＬＥＲ）３５ａと出口エッジルータ（ＬＥＲ）３０ｂとの間の一つの明示的ルート（ＥＲ）を計算し、ＣＲ−ＬＤＰの割当てサービス品質リソースに従って、ラベルスイッチングパスの一部を確立する。つまり、ＲＭメッセージは、ラベルスイッチングパス確立の契機となっている。

ＲＭメッセージは、エッジルータ３５ａでＣＲ−ＬＤＰメッセージに埋め込まれ、ＣＲ−ＬＤＰ（ＲＭ）Ｌａｂｅｌ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージとして、新パス上のコアルータ（ＬＳＲ）４５ａ、４５ｂ、４０ｃに次々と転送される。図１から明らかなように、コアルータ４５ａ、４５ｂは、移動ノード１０が移動前のエッジルータ３０ａに送信したＰＭメッセージを受信していないため、分割パステーブル（ＳＰＴ）を作成していないか、或いは、分割パステーブルにＲＭメッセージと対応したレコードをもっていない。

しかしながら、コアルータＬＳＲ４０ｃは、上記ＰＭメッセージに基づいて生成したレコードがＳＰＴテーブルに登録済みとなっているため、受信ＣＲ−ＬＤＰメッセージから抽出したＲＭメッセージ６０６を分割パステーブルＳＰＴ６０ａと比較した時、入力ラベル以外は、ＲＭメッセージ６０６と内容的に一致したレコードを見つけることができる。この場合、コアルータ（ＬＳＲ）４０ｃは、ＣＲ−ＬＤＰによるＲＭメッセージ６０５の転送をその地点でストップし、パス分割処理を実行して、通信相手装置２０からのデータフローを新パスに分岐するためのパスレコードをＭＰＬＳの転送テーブルに追加する。

パス分割処理では、ＭＰＬＳの転送テーブルから、例えば、分割パステーブルＳＰＴ６０ａが示すＰＭメッセージの入力ラベルの値と一致した出力ラベルをもつレコードを検索し、その出力ラベルと出力ポートを書き換えたものを新たな制御レコードとしてＭＰＬＳの転送テーブルに追加する。コアルータＬＳＲ４０ｃは、この後、ＣＲ−ＬＤＰ（ＲＭ）Ｌａｂｅｌ Ｍａｐｐｉｎｇメッセージを生成し、これを新パスに沿って返送する（６０７、６０８）。

上記新たなレコードの追加によって、例えば、図９に示すように、コアルータ４０ｃの転送テーブル３０６は、入力ラベル「５」とポート番号「１」が同一で、出力ポート番号と出力ラベルの値が異なる２つのレコード３０９Ａ、３０９Ｂをもつ。ここで、入力ラベル「５」は、ポート番号「１」のインタフェースで受信される通信相手ノード（ＣＮ）２０から移動ノード１０への送信パケットのラベル値を示している。上記移動ノード１０宛のパケットを受信した時、ＭＰＬＳルートモジュール３０５は、転送テーブル３０６から、受信パケットの入力ラベル「５」と対応した２つのレコード３０９Ａ、３０９Ｂを検索し、これらレコードの出力ポート番号が示す出力インタフェースに、各レコードが示す出力ラベルの値をもったパケットを転送することになる。

図示した例では、３０９Ａは、受信パケットを旧ルートに転送するための既存の制御レコードであり、出力ポート番号が「３」、出力ラベルが「７」となっている。一方、３０９Ｂは、受信パケットを新ルートに分岐させるために新たに追加された制御レコードであり、出力ポート番号が「４」、出力ラベルが「４」となっている。追加レコードの出力ポート番号の値は、ＲＭメッセージの入力ポート番号であり、出力ラベルの値は、ＲＭメッセージが示す入力ラベルの値である。

コア網に各アクセスルータは、移動ノードからの通知（ＲＭメッセージ）により、サービス品質を保証したパスを確立する。新たなパスは、ＣＲ−ＬＤＰまたはＲＳＶＰ−ＴＥによって確立される。本発明によれば、新たなＬＳＰラベル分割パスと元のラベルスイッチングパスＬＳＰは、その一部に共通するルータＬＳＲが存在する。すなわち、新たなラベルスイッチングパスと元のＬＳＰラベルスイッチングパスは、その一部に共通ＬＳＰを有する。本発明のパス形成方法によれば、ハンドオーバーに伴う新たなラベルスイッチングパスＬＳＰの確立所要時間を短縮できる。また、ＬＳＰラベル分割パスの部分だけを異にして、その他の一致ＬＳＰ部分は共用することによって、同一の移動ノードに対する重複したサービス品質保証の提供を回避できる。

次に、多重の気付アドレスを如何に処理するかについて説明する。多重の気付アドレスは、移動ノードの滑らかなスイッチングを保証できるため、本発明でも採用される。
一つの移動ノードが多重の気付アドレスを獲得できるか否かは、複数のアクセス網におけるリンク層技術に依存する。本発明方法において、移動ノードは、多重の気付アドレスを獲得した後で、データパケットのロス率とデータパケットの完全性をチェックすることによって、自分がハンドオーバーすべきネットワークはどれかを判断する。自分がハンドオーバー中であると認識した移動ノードは、新しいアクセスルータを選択し、その気付アドレスを計算する。しかしながら、パケット損失の確率とパケット完全性のチェックだけでは、判断ミスが生ずる場合もある。

本発明では、アクセスルータと移動ノードとの間に用意された無線チャンネル同期法を提案する。移動ノードは、シグナリング信号のクロックをチェックすることにより、自分が入ろうとするルータがどれかを知ることができる。移動ノードはクロック同期の情報を利用して一つの規則を設定し、自分がハンドオーバー中か否か、自分が入ろうとするアクセスルータはどれかを判断することができる。

次に、ＰＭメッセージをＲＳＶＰ−ＴＥに埋め込む実施例について説明する。
図５は、本発明のＭＰＬＳ網におけるＲＳＶＰ−ＴＥに基づくＰＭメッセージのシグナリングシーケンス図である。パス分割プロトコルは、マルチキャスト転送技術を適用することなく、コアルータＬＳＲが移動ノード１０用に複数の出力インタフェースの割り当てを可能にする。

図２と同様、移動ノード１０は、マルチパスの確立準備のために、通信相手ノードＣＮ２０宛のＰＭメッセージ７０１をコアルータ（ＬＳＲ）３０ａに送信する。コアルータ３０ａは、上記ＰＭメッセージ７０１をＲＳＶＰ−ＴＥメッセージ７０３に埋め込み、旧パスに沿った次のコアルータ（ＬＳＲ）３０ａに転送する。ＲＳＶＰ−ＴＥメッセージは、旧パスに沿ったコアルータ４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅに次々と転送され（７０５、…７０７）、他方のエッジルータ（ＬＥＲ）３０ｂで抽出したＰＭメッセージ７０９が通相手信ノード（ＣＮ）２０に到着する。各コアルータ（ＬＳＲ）４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅは、上記ＰＭメッセージを受信すると、受信ＰＭメッセージの内容を分割パステーブルに登録し、ＲＭメッセージの受信を待つ。

図６は、本発明のＭＰＬＳ網におけるＲＳＶＰ−ＴＥに基づいたＲＭメッセージのシグナリングシーケンス図である。
移動ノード１０は、自分で選択した気付アドレスを使用して、通信相手ノード２０宛のＰＭメッセージ７０１を移動先のエッジノード（ＬＥＲ）３５ａに送信する。ＰＭメッセージ７０１は、ＰＭメッセージと同一の内容となっている。

エッジノード３５ａは、起動されたフローセッションと要求されたサービス品質制限に従って、コア網の他方のエッジルータ（出口ルータＬＥＲ）３０ｂとの間の明示的なルート（ＥＲ）を計算し、ＲＳＶＰ−ＴＥによる割り当てサービス品質資源に従って、ラベルスイッチングパスの一部を確立する。エッジノード３５ａは、ＰＭメッセージ７０１をＲＳＶＰ−ＴＥメッセージに埋め込み、ＲＳＶＰ−ＴＥ（ＲＭ）Ｐａｔｈメッセージとして、新たなパスの次のコアルータ（ＬＳＲ）４５ａに転送する。上記ＲＳＶＰ−ＴＥメッセージは、新たなパスに沿ったコアルータ４５ｂ、４０ｃに次々と転送される（８０３、８０５）。

図４の場合と同様に、ＲＭメッセージを受信したコアルータのうち、既に移動ノード１０からのＰＭメッセージを受信済みのコアルータ４０ｃが、ＲＳＶＰ−ＴＥメッセージの転送を停止し、ＭＰＬＳの転送テーブルにパス分割のための新たなレコードを追加する。転送テーブルに追加された新たな出力ラベルは、コアルータ４０ｃから訪問先エリア１００ｃのエッジルータ３５ａに向かう新たなラベルスイッチングパス（４０ｃ、４５ｂ、４５ａ、３５ａ）の一部を示す。この後、コアルータ４０ｃは、ＲＳＶＰ−ＴＥ（ＲＭ）Ｒｅｓｖメッセージを生成し、上記新たなパスに沿って転送する（８０８、８０９）。

図７は、本発明によって通信フローを二つのラベルスイッチングパスＬＳＰに分割したシステム構成図である。
通信相手ノード２０から送信されたデータパケットは、ＬＳＰ：３０ｂ、４０ｅ、４０ｄを経てコアルータ４０ｃで複製され、ルータ４０ｂ、４０ａ、３０ａを経由する旧ラベルスイッチングパスと、ルータ４５ｂ、４５ａ、３５ａを経由する新パスに分岐して、リターンアドレスとハンドオーバー（気付アドレス）先に転送される。
図から判るように、データパケットの二つの転送ルートは、ルータ３０ｂ、４０ｅ、４０ｄ、４０ｃの区間で重複している。従って、本発明のパス分割方法は、コア網の全体にわたって新しい別パスを確立する従来技術と比較して、資源の節約と、装置負荷の軽減が可能となる。

図８は、本発明によるパス分割アルゴリズムの概略的なフローチャートを示す。
高サービス品質を要求する通信相手ノードとの間でセッションを開始する時、移動ノードが、アクセスルータを通して通信相手ノードにＰＭメッセージを送信し、このルートに沿った各ルータが、ＰＭメッセージ情報に基づいて、それぞれの分割パス（ＳＰＴ）テーブルを更新する場合を想定する。

移動ノードＭＮは、移動先で複数の気付アドレスを取得し（２０１）、新パスに切替える前に（２０２）、旧パスにアクセスルータＰＭメッセージを送信する（２０６）。ＰＭメッセージは、旧アクセスルータ（図１のＬＳＲ３０ａ）を通過して（２０７）、旧パスに沿って通信相手ノードに転送され、旧パス上の各コアルータＬＳＲが、分割パステーブルＳＰＴに新たなレコードを追加する（２０８）。移動ノードＭＮは、ＰＭメッセージの送信に続いて、新たなアクセスルータを（図１のＬＳＲ３５ａ）にＲＭメッセージを送信する（２０３、２０４）。上記ＲＭメッセージの送信は、コア網内でのＰＭメッセージの転送が完了する前に開始されるため、ここでは、並列的シーケンスとして記述してある。

上記ＲＭメッセージを受信した新パス上の各ルータは、ＲＭメッセージの内容とＳＰＴテーブルとを比較する（２０５）。もし、これらが同じであれば、ルータは、ＲＭメッセージの次ノードへの転送を停止する。これによって、図１のネットワークの場合、コアルータ４０ｃが、パス分割ノードとなって、移動ノード１０と通信相手ノード２０との間のフロー転送データパケットの複製を開始する（２１０）。新たなバインディング更新が確立された後、元のフローは解放される（２１１）。

図９は、本発明のＬＳＲルータの装置システム図である。
ＬＳＲルータは、複数の入出力回線３０１〜３０４に接続されたスイッチ３０８と、ＭＰＬＳルートモジュール３０５を備えている。ＭＰＬＳルートモジュール３０５は、ＲＭ／ＰＭプロトコルをサポート可能であり、ＭＰＬＳ ＦＩＢテーブル３０６以外に、分割パステーブル３０７もＲＭ／ＰＭプロトコルのサポートに利用される。

図１０は、本発明のＬＥＲルータの装置システム図である。
ＬＥＲルータは、複数の入出力回線３１１〜３１４に接続されたスイッチ３１５と、ＭＰＬＳルートモジュール３１６を備えている。ＭＰＬＳルートモジュール３１６は、ＰＭ／ＲＭメッセージのみをサポートしており、ＬＳＲルータのように分割パステーブルを作成する必要はない。

図１１は、本発明の顧客端末の装置システム図である。
顧客端末は、ＩＰプロトコル２１３とモバイルＩＰｖ６プロトコル３２２とを備えている。顧客端末には、本発明を実施するための大幅な修正は不要であり、ＲＭ／ＰＭメッセージの送受信プロトコル３２１をサポートするだけでよい。ＲＭ／ＰＭメッセージでは、サービス品質パラメータが考慮される。

図１２は、エッジルータによって転送されるＰＭ／ＲＭメッセージの詳細を示すデータパケットフォーマットである。パラメータとしては、入力ラベル、通信相手ノードＣＮのＩＰアドレス、通信相手ノードＣＮのポート番号、フローＩＤ、移動ノードＭＮのホームアドレス、移動ノードＭＮのポート番号を含む合計６種類のパラメータがある。

本発明方法において、各ＬＥＲルータは、階層化モバイルＩＰｖ６におけるホームエージェントまたは移動アンカーポイント（ＭＡＰ：Mobility Anchor Point）である必要はないため、ルータの負荷を顕著に軽減でき、ルータの性能を改善できる。

本発明のＭＰＬＳ網におけるモバイルＩＰｖ６ハンドオーバーのネットワーク構成図。 本発明のＭＰＬＳ網におけるＣＲ−ＬＤＰに基づくプリペアマルチパス（ＰＭ）メッセージのシグナリングシーケンス図。 分割パステーブルの１例を示す図。 本発明のＭＰＬＳ網におけるＣＲ−ＬＤＰに基づくＲＭメッセージのシグナリングシーケンス図。 本発明のＭＰＬＳ網におけるＲＳＶＰ−ＴＥに基づくＰＭメッセージのシグナリングシーケンス図。 本発明のＭＰＬＳ網におけるＲＳＶＰ−ＴＥに基づくＲＭメッセージのシグナリングシーケンス図。 本発明によって通信フローが二つのラベルスイッチングパスに分割されたネットワーク構成図。 本発明によるパス分割アルゴリズムを示すフローチャート。 本発明のＬＳＲルータの主要部を示す図。 本発明のＬＥＲルータの主要部を示す図。 本発明の顧客端末の主要部を示す図。 ＰＭ／ＲＭメッセージのフォーマットを示す図。

符号の説明

１０：移動端末、２０：通信相手ノード、３０ａ、３０ｂ、３５：エッジルータ（ＬＥＲ）、４０ａ〜４０ｅ、４５ａ、４５ｂ：コアルータ（ＬＳＲ）、ＰＭ：プリペアマルチパスメッセージ、ＲＭ：リクエストマルチパスメッセージ。

Claims (8)

1. ハンドオーバー時に、移動ノードから移動先アクセスルータに新たなパスを要求するシグナリングメッセージを送信し、上記移動先アクセスルータが、通信相手ノードに向かう新たなパスに上記シグナリングメッセージを転送し、上記パスに沿った複数ノードのうちの特定ノードが、上記シグナリングメッセージの転送を停止し、上記通信相手ノードから上記移動ノードに向かう既存のパスをハンドオーバー前のアクセスルータに向かうパスと上記移動先アクセスルータに向かう新たなパスに分割することを特徴とする移動網におけるハンドオーバー時のパス形成方法。
2. 前記移動網が、ＭＰＬＳ網であり、前記特定ノードが、前記シグナリングメッセージに基づいて、前記通信相手ノードから前記移動ノードに向かうデータフローを前記移動先アクセスルータに分岐させるための制御エントリを生成し、ＭＰＬＳ転送テーブルに追加することを特徴とする請求項１に記載のパス形成方法。
3. 前記特定ノードが、前記移動ノードと通信相手ノードとの間の既存のパスと、前記移動先アクセスルータと通信相手ノードとの間に設定される新たなパスとの交点に位置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパス形成方法。
4. 前記移動ノードが、既存パス沿いにある各コアルータにパス分割の準備を通知するために、ハンドオーバー前のアクセスルータを介して、前記通信相手ノードにプリペアマルチパス（ＰＭ）メッセージを送信し、
   上記ＰＭメッセージを受信した各コアルータが、該ＰＭメッセージが示す制御パラメータを記憶した後、該ＰＭメッセージを上記既存パス上の次ノードに転送し、
   上記移動ノードが、上記ＰＭメッセージの送信後に、移動先のアクセスルータを介して前記通信相手ノードに、上記ＰＭメッセージと同一の制御パラメータを含むリクエストマルチパス（ＲＭ）メッセージを送信し、
   上記ＲＭメッセージを受信した複数のコアルータのうち、前記ＰＭメッセージの受信時に該ＲＭメッセージと同一の制御パラメータを記憶済みのコアルータが、前記特定ノードとして動作することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパス形成方法。
5. 前記ＰＭメッセージを受信した各コアルータが、該ＰＭメッセージが示す制御パラメータを分割パステーブルに記憶し、前記ＲＭメッセージの受信時に、上記分割パステーブルに記憶された制御パラメータと受信メッセージとを比較して、前記特定ノードとして動作すべきか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載のパス形成方法。
6. 前記移動ノードが、移動先で取得した気付アドレスを適用して、前記ＲＭメッセージを送信することを特徴とする請求項４に記載のパス形成方法。
7. 前記移動ノードからＰＭメッセージを受信したハンドオーバー前のアクセスルータが、該ＰＭメッセージをＣＲ−ＬＤＰ（Constraint-Routing Label Distribution Protocol）メッセージに埋め込んで前記既存パス上の次ノードに転送し、前記移動ノードからＲＭメッセージを受信した移動先のアクセスルータが、該ＲＭメッセージをＣＲ−ＬＤＰメッセージに埋め込んで前記新たなパス上の次ノードに転送することを特徴とする請求項４に記載のパス形成方法。
8. 前記移動ノードからＰＭメッセージを受信したハンドオーバー前のアクセスルータが、該ＰＭメッセージをＲＳＶＰ（Extended Resource Reservation Protocol）−ＴＥ（Traffic Engineering）メッセージに埋め込んで前記既存パス上の次ノードに転送し、前記移動ノードからＲＭメッセージを受信した移動先のアクセスルータが、該ＲＭメッセージをＲＳＶＰ−ＴＥメッセージに埋め込んで前記新たなパス上の次ノードに転送することを特徴とする請求項４に記載のパス形成方法。

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