JP2006229831A

JP2006229831A - 異種網間接続切替方法及び異種網間接続システム

Info

Publication number: JP2006229831A
Application number: JP2005043741A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kanazawa; 岳史金澤; Hiroshi Ishida; 寛史石田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】ＷＬＡＮ内のＩＰサブネット間のシームレスなハンドオーバを実現することができる異種網間接続切替方法及び異種網間接続システムを提供する。
【解決手段】ＵＥがＷＬＡＮのＡＰ１と通信中に移動することにより、ＡＰ１との無線リンク状態が悪化すると、一旦３Ｇシステムへとセッションを移動させ、３Ｇシステムにおいてサービスを提供している間に、ＵＥはＡＰ２との接続準備を完了する。ＵＥは、３Ｇシステムから接続準備が完了したＡＰ２にハンドオーバを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、異種網間接続切替方法及び異種網間接続システムに関する。

近年、第４世代移動通信システムへの移行技術として、現在の第３世代（３Ｇ）移動通信システムと無線ローカルエリアネットワーク(Wireless Local Area Network：ＷＬＡＮ)とを融合させて、３Ｇシステムの有する広範囲に及ぶ通信エリアと、ＷＬＡＮシステムの持つ広帯域のアクセスとをユーザに提供する３Ｇ／ＷＬＡＮインターワーキング技術が注目されている。そして、３Ｇ／ＷＬＡＮ間の異なる無線アクセス方式をユーザが意識することなく移動することを可能にするシームレス・ハンドオーバ技術が特許文献１等に提案されている。

特許文献１には、異なる２つの無線通信システム（以下、無線通信システム１、無線通信システム２と記す）と接続して通信可能なデュアルモードの移動端末の状態（移動速度、通信速度）を考慮し、いずれかの無線通信システムにより通信中であっても、最適な無線通信システムを選択して切り替える異種網間のハンドオーバ方法が示されている。

以下、特許文献１に開示された異種網間のハンドオーバ方法について図３を用いて具体的に説明する。図３において、移動端末が無線通信システム２を用いて通信中に（ステップＳ３１）、自端末が無線通信システム１、無線通信システム２それぞれのサービスエリアに存在するか否かを判定する圏内圏外判定、受信信号の通信品質及び電界強度の測定、移動端末の移動速度及び通信速度に関する情報の更新を行う（ステップＳ３２）。

そして、周辺に位置するＷＬＡＮサービスエリアのアクセスポイント（ＡＰ）を検出することにより、同一無線通信システム内、すなわち、無線通信システム２内のＷＬＡＮサービスエリア（セル）を切り替えるか否かを判定する（ステップＳ３３）。

切り替えを行なうと判定した場合（ステップＳ３３のＹＥＳ）、無線通信システム２のＷＬＡＮサービスエリア間の切り替えを行い（ステップＳ３４）、ステップＳ３２の処理に戻る。

一方、無線通信システム２のＷＬＡＮサービスエリア間の切り替えを行わない場合（ステップＳ３３のＮＯ）、無線通信システム１も通信可能な圏内にあるか否かを判定し（ステップＳ３５）、無線通信システム１が通信圏内にない場合は（ステップＳ３５のＮＯ）、無線通信システム２を用いた通信をそのまま継続するため、ステップＳ３２の処理に戻る。

無線通信システム１も通信圏内にある場合は（ステップＳ３５のＹＥＳ）、移動端末の移動速度を検出し、移動速度が、予め定めた閾値Ｎ以上に速い場合、例えば、閾値５０ｋｍ／ｈ以上に速い場合（ステップＳ３６のＹＥＳ）、高速移動においても通信が可能で、広域向けの無線通信システム１の利用がユーザにとってメリットがあるものと判断し、無線通信システム２から無線通信システム１への切り替え処理を自動的に行なう（ステップＳ３７）。あるいは、移動端末の通信速度を検出し、通信速度が、予め定めた閾値Ｋよりも遅い場合、例えば、閾値２５０ｋｂｐｓよりも遅い場合（ステップＳ３６のＹＥＳ）、中低速通信に対応し、且つ、広域向けの無線通信システム１の利用が、高速移動状態への移行に備えて、ユーザにメリットがあるものと判断し、無線通信システム２から無線通信システム１への切り替え処理を自動的に行なう（ステップＳ３７）。

ステップＳ３７における無線通信システム２から無線通信システム１へのハンドオーバでは、現在無線通信システム２に接続中のネットワークインタフェースを作動させておき、もう片方の無線通信システム１用のインタフェースも作動させ、例えば、モバイルＩＰ（Internet Protocol）などのモビリティ技術を用いることにより、通信中のセッションを移動先のネットワークにおいても、継続して受けることが可能となる。
特開２００４−２０８００１号公報（図５）

しかしながら、無線通信システム２のＷＬＡＮサービスエリア間切り替えの場合には、通信を行うインタフェースとセッション切り替えを行うインタフェースが同一となるため、移動端末は以前のネットワークで確立されたセキュアなコネクション（例えばＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）ベースのセッション）を維持するのは一般に困難である。ＷＥＰを用いたＩＥＥＥ８０２．１１ベースのセキュアなワイヤレスコネクションの場合、移動端末は、新たにセキュアなコネクションを確立しなければならない。

加えて、これに関連する問題として、ＩＰ第３層セキュリティ結合が１つのサーバとの間でのみ存在し、容易に又は迅速に移動することができない。すなわち、複数のサブネット間でハンドオーバするために、移動端末は、１つのセキュリティ結合を失効させ、別のサブネットとの新たな結合を確立するためにセキュリティを再構築しなければならない。これらの処理に１〜２秒程度かかることが報告されている。

一般的なネットワーク設計として４００ｍｓ以上の遅延は、リアルタイム通信アプリケーションにとって許容範囲外であるため、このハンドオーバ方式では、ＷＬＡＮ内のＩＰサブネット間のシームレスなハンドオーバを実現することができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＷＬＡＮ内のＩＰサブネット間のシームレスなハンドオーバを実現することができる異種網間接続切替方法及び異種網間接続システムを提供することを目的とする。

本発明の異種網間接続切替方法は、３ＧＰＰ無線通信システムの通信エリアとＷＬＡＮ通信システムの通信エリアとが重複しているエリアで、移動端末装置がＷＬＡＮ通信システムの第１アクセスポイントと通信中に、第２アクセスポイントの通信エリアに移動した場合、前記移動端末装置は通信中のセッションを３ＧＰＰ無線通信システムへ移し、３ＧＰＰ無線通信システムで通信中に前記第２アクセスポイントとの接続準備を行うようにした。

この方法によれば、第１アクセスポイントから第２アクセスポイントへのハンドオーバを直接行わず、一旦３ＧＰＰ無線通信システムにハンドオーバを行って、３ＧＰＰ無線通信システムで通信中に第２アクセスポイントとの接続準備を行うことにより、ＷＬＡＮ通信システムの接続準備中も通信を継続することができ、ハンドオーバによって生じる遅延を回避することができる。

本発明によれば、ユーザがＷＬＡＮ内のＩＰサブネット間を移動する場合に、ＷＬＡＮのハンドオーバ先アクセスポイントに対して直接アクセス要求を行うのではなく、一旦３ＧＰＰ無線通信システムへとセッションを移動させ、３ＧＰＰ無線通信システムにおいてサービスを提供している間に、ハンドオーバ先アクセスポイントとの接続準備を完了することにより、ＷＬＡＮ内のＩＰサブネット間のシームレスなハンドオーバを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（一実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係るネットワークの構成を示す図である。この図では、３ＧＰＰＲｅｌ−６（3rd Generation Partnership Project Release-6）での３Ｇ−ＷＬＡＮインターワーキングシステムをベースにしたネットワークを想定しており、３ＧＰＰ−ＣＮ（3GPP Core Network）、ＷＬＡＮ−ＡＮ（WLAN Access Network）、３ＧＰＰ−ＲＡＮ（3GPP Radio Access Network）の３つのネットワークを備える。

ＰＤＮ（Packet Data Network）１０１は、３ＧＰＰ−ＣＮの外部に存在するＩＰ（Internet Protocol）ネットワークであり、オペレータの公衆もしくはプライベートＩＰネットワークでもよい。

３ＧＰＰ−ＣＮはＡＡＡ（Authentication Authorization Accounting）、ＤＮＳ（Domain Name System）、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）、ＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）、ＰＤＧ（Packet Data Gateway）１０２、ＷＡＧ（WLAN Access Gateway）１０３などを備えている。ＰＤＧ１０２はＰＤＮ１０１とのインターワークを行うゲートウェイであり、ＷＡＧ１０３はＷＬＡＮ−ＡＮに対するゲートウェイである。

ここで、使用されるＩＰアドレスは、Ｒｅｍｏｔｅ−ＩＰ（ＲＩＰ）アドレスとＬｏｃａｌ−ＩＰ（ＬＩＰ）アドレスの２つがある。ＲＩＰアドレスは、ＰＤＮ１０１のアドレス体系に基づいて、ＵＥに付与されるグローバルなＩＰアドレスであり、ＬＩＰアドレスは、ＷＬＡＮのアドレス体系に基づいて、ＷＬＡＮ内でパケットを転送するためＵＥに付与されるアドレスである。

ＵＥとＷＬＡＮ間でパケットが転送される場合、ＰＤＮ１０１のアドレス体系とＷＬＡＮのアドレス体系は必ずしも一致しないため、ＩＰヘッダにＲＩＰアドレスを持つパケットは、ＬＩＰアドレスによるＩＰカプセリングが行われて運ばれる必要がある。そのため、ＵＥとＰＤＧ１０２間にはＬＩＰによるトンネル（ＬＴ１）が確立され、ＵＥは受信パケットのＬＩＰカプセルを外した後、ＲＩＰによる受信処理を行う。ＵＥがパケットを送信する場合は、これらの逆の動作を行う。

次に、上述した構成を有するネットワークにおいて、ＷＬＡＮで通信中のユーザがＷＬＡＮ内の他のＩＰサブネットに移動する場合の処理動作について図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。

図２Ａにおいて、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）２０１では、３ＧＰＰＲｅｌ−６において策定された手順により、ＷＬＡＮ接続設定、アクセス認証手順、ＬＩＰアドレス割当て、セキュアトンネルの確立、ＲＩＰアドレスの割当てを行い、ＵＥがＰＤＧ１０２とセキュアなトンネルを設定する。

ＳＴ２０２では、ＵＥがＳＴ２０１において設定したトンネルを使用して、モバイルＩＰのエージェント懇願（Agent Solicitation）をＰＤＧ１０２に送出し、ＳＴ２０３では、ＰＤＧ１０２がその応答としてエージェント広告（Agent Advertisement）をＵＥに送出することにより、ＣｏＡ（Care of Address）をＵＥに通知する。

ＳＴ２０４では、ＵＥが取得したＣｏＡを使用して、登録要求（Registration Request）をＰＤＧ１０２に送出し、ＳＴ２０５では、ＰＤＧ１０２が登録要求をＨＡに送出する。ＳＴ２０６では、ＨＡが登録応答をＰＤＧ１０２に送出し、ＳＴ２０７では、ＰＤＧ１０２が登録応答をＵＥに送出することにより、ＵＥの位置登録が完了する。

ここで、ＵＥが通信中に移動したことにより、ＡＰ１との無線リンク状態の悪化を検出すると、３Ｇシステムにセッションを移動させることを決定する。

ＳＴ２０８では、ＵＥが３ＧＰＰＰＳドメインへのアタッチメント（ＧＰＲＳアタッチ手順）、ＰＤＰコンテキストの活性化手順により、３Ｇシステムでのパケット通信の準備を完了させる。

ＳＴ２０９では、ＵＥが３ＧＰＰＰＳドメインを使用して、モバイルＩＰのエージェント懇願（Agent Solicitation）をＧＧＳＮに送出し、ＳＴ２１０では、ＧＧＳＮがその応答としてエージェント広告（Agent Advertisement）をＵＥに送出することにより、３ＧシステムにおけるＣｏＡをＵＥに通知する。

ＳＴ２１１では、ＷＬＡＮ−ＡＮ側のＦＡであるＰＤＧから取得したＣｏＡと、今回ＧＧＳＮから取得したＣｏＡが異なるので、ＵＥはネットワークの移動を検出し、ＳＴ２１０において取得したＣｏＡを用いて登録要求をＧＧＳＮに送出し、ＳＴ２１２では、ＧＧＳＮが登録要求をＨＡに送出する。ＳＴ２１３では、ＨＡが登録応答をＧＧＳＮに送出し、ＳＴ２１４では、ＧＧＳＮが登録応答をＵＥに送出することにより、ＵＥの位置登録更新が完了する。

以上の動作により、ＨＡで管理するモバイルＩＰの位置管理テーブルにおいて、図１に示す通りＵＥのＣｏＡがＰＤＧ１０２からＧＧＳＮのアドレスへと更新され、ＨＡはこの後受信するＵＥ宛てのパケットをＧＧＳＮへのモバイルＩＰトンネルを使用して送信する。

次に、図２Ｂに示すように、ＷＬＡＮインタフェースは、通信中のセッションが３Ｇへと移動したことを確認すると、本来移動したかったＡＰ２への接続手順を開始する。

ＳＴ２１５では、３ＧＰＰＲｅｌ−６において策定された手順により、ＷＬＡＮ接続設定、アクセス認証手順、ＬＩＰアドレス割当て、セキュアトンネルの確立を行い、ＵＥがＰＤＧ１０２とセキュアなトンネルを設定する。

ＳＴ２１６では、ＵＥがＳＴ２１５において設定したトンネルを使用して、モバイルＩＰのエージェント懇願をＰＤＧ１０２に送出し、ＳＴ２１７では、ＰＤＧ１０２がその応答としてエージェント広告をＵＥに送出することにより、ＣｏＡをＵＥに通知する。

ＳＴ２１８では、３Ｇシステム側のＦＡであるＧＧＳＮから取得したＣｏＡと、今回ＰＤＧ１０２から取得したＣｏＡが異なるので、ＵＥはネットワークの移動を検出し、ＳＴ２１７において取得したＣｏＡを用いて登録要求をＰＤＧ１０２に送出し、ＳＴ２１９では、ＰＤＧ１０２が登録要求をＨＡに送出する。ＳＴ２２０では、ＨＡが登録応答をＰＤＧ１０２に送出し、ＳＴ２２１では、ＰＤＧ１０２が登録応答をＵＥに送出することにより、ＵＥの位置登録更新が完了する。

以上の動作により、ＨＡで管理するモバイルＩＰの位置管理テーブルにおいて、図１に示す通りＵＥのＣｏＡがＧＧＳＮから再びＰＤＧ１０２のアドレスへと更新され、ＨＡはこの後受信するＵＥ宛てのパケットをＰＤＧ１０２へのモバイルＩＰトンネルを使用して送信する。

さらに、ＰＤＧ１０２で管理するＵＥへのトンネルテーブルは、以前ＬＴ１であったものが、今回のＬＩＰトンネルの設定によりＬＴ２へと更新され、ＰＤＧ１０２はこの後ＨＡから受信するＵＥ宛てのパケットをトンネルＬＴ２で送信する。

このように本実施の形態によれば、ユーザがＷＬＡＮ−ＡＮ内のＩＰサブネット間を移動する場合に、ＷＬＡＮのハンドオーバ先ＡＰ（ターゲットＡＰ）に対して直接アクセス要求を行うのではなく、一旦３Ｇシステムへとセッションを移動させ、３Ｇシステムにおいてサービスを提供している間に、ターゲットＡＰとの接続準備を完了することにより、ＷＬＡＮ−ＡＮ内のＩＰサブネット間移動にかかるハンドオーバ遅延を隠蔽し、接続している網をユーザに意識させることなく移動を可能にするシームレスなハンドオーバを実現することができる。

本発明にかかる異種網間接続切替方法及び異種網間接続システムは、ＷＬＡＮ内のＩＰサブネット間のシームレスなハンドオーバを実現することができ、３ＧネットワークとＷＬＡＮネットワークとの異種網からなるシステムに適用することができる。

本発明の一実施の形態に係るネットワークの構成を示す図図１に示すネットワークにおいて、ＷＬＡＮで通信中のユーザがＷＬＡＮ内の他のＩＰサブネットに移動する場合の処理動作を示すシーケンス図図１に示すネットワークにおいて、ＷＬＡＮで通信中のユーザがＷＬＡＮ内の他のＩＰサブネットに移動する場合の処理動作を示すシーケンス図特許文献１に開示された異種網間のハンドオーバ方法を示すフロー図

符号の説明

１０１ＰＤＮ
１０２ＰＤＧ
１０３ＷＡＧ

Claims

３ＧＰＰ無線通信システムの通信エリアとＷＬＡＮ通信システムの通信エリアとが重複しているエリアで、移動端末装置がＷＬＡＮ通信システムの第１アクセスポイントと通信中に、第２アクセスポイントの通信エリアに移動した場合、前記移動端末装置は通信中のセッションを３ＧＰＰ無線通信システムへ移し、３ＧＰＰ無線通信システムで通信中に前記第２アクセスポイントとの接続準備を行うことを特徴とする異種網間接続切替方法。
３ＧＰＰ無線通信システムとＷＬＡＮ通信システムとを融合させた異種網間接続システムであって、
３ＧＰＰ無線通信システムの通信エリアとＷＬＡＮ通信システムの通信エリアとが重複しているエリアで、前記ＷＬＡＮ通信システムの第１アクセスポイントが移動端末装置と通信中に、前記移動端末装置が第２アクセスポイントの通信エリアに移動した場合、前記３ＧＰＰ無線通信システムは、前記第１アクセスポイントと前記移動端末装置との間に確立しているセッションを引き継ぎ、３ＧＰＰ無線通信システムで前記移動端末装置が通信中に前記第２アクセスポイントが前記移動端末装置との接続準備を行うことを特徴とする異種網間接続システム。