JP2006333492A - ルータへのハンドオーバを実行するためのネットワークノード - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークノードがデータを送受信できないハンドオーバ待ち時間を短縮できる。
【解決手段】 通信ネットワークにおいてルータへのハンドオーバを実行するためのネットワークノードであって、そのルータを介して通信するために必要な情報を含むルータ通知信号をそのルータが送信する通知時刻に関する情報を含むタイムスケジュール信号をそのルータから受信するように構成されている受信機（１０１）と、タイムスケジュール信号から通知時刻に関する情報を導き出すように構成されている検出器（１０３）と、通知時刻に基づいて、ルータへのハンドオーバを開始するハンドオーバ時刻を決定し、そのハンドオーバ時刻にルータへのハンドオーバを開始するように構成されているプロセッサ（１０５）とを具備する。これによりハンドオーバ待ち時間が短縮できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気通信の分野、特にモバイル通信ネットワークの分野に関する。

ＩＰベース（ＩＰ：インターネット・プロトコル）のモバイル通信システムなどの通信システムにおいて、端末すなわちネットワークノードは、２つのアクセスルータ間のハンドオーバを例示した図５に示すように、元のアクセスルータとの接続を切り、新しいアクセスルータと接続することによりハンドオーバを実行する。新しいアクセスルータと接続した後、モバイルノードは、新しいネットワークアドレス、例えばＩＰアドレスを設定するために、次の非要求ルータ通知（unsolicited router advertisement）の受信を待つ必要がある。非要求ルータ通知の送信の頻度にもよるが、この待機時間は、ハンドオーバ待ち時間を増加させ、ハンドオーバ中にアプリケーションの中断を引き起こす。

ルータ通知は通常、ネットワーク内のトラフィックの急激な増加を抑えるために不規則な間隔で送られるため、新しいアクセスルータから次の非要求ルータ通知がいつ送られてくるかがわからないという問題がある。図５に示すように、アクセスルータ（ＡＲ）から送られるルータ通知は、重なり合わない異なる時刻に送られる。次のルータ通知が送られる時刻がもしわかるならば、ハンドオーバ待ち時間を減らすためにハンドオーバの時刻とルータ通知が送られてくる時刻との同期を取ることができる。

ルータ通知信号は通常、ハンドオーバを実行するために必要な情報、例えば各ルータのＩＰネットワークアドレスに関連したプレフィックスを含む。代わりにモバイルノードが、アクセスルータへのハンドオーバが実行された後に、そのアクセスルータにルータ要求を送信するという方法もある。アクセスルータは、通知インタフェースにて受信した有効な要求に応答して、ルータ通知を送信する。しかしながら有効な要求を受信した後、アクセスルータは、トラフィックのオーバヘッドを減らすために図７に示すようにルータ通知を送信する前にランダムな時間待機する必要がある。ここで、図中のＸは、アクセスルータ（ＡＲ１）およびアクセスルータ２（ＡＲ２）が、同一のチャネル、例えば同一の周波数チャネルを使用していない場合は、ルータ通知を受信できないことを示している。この方法は、ＲＦＣ２４６１で規格化されており、Ｔ．Ｎａｒｔｅｎらの「ＩＰｖ６における近隣探索、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）、ＲＦＣ２４６１、１９９８年１２月」に開示されている。この方法の欠点は、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）の更なる遅延と、ルータ通知とハンドオーバを実行している全ての個々のモバイルノード（すなわちネットワークノード）から送信される要求パケットとによって生じる更なるトラフィックのオーバヘッドである。

非要求ルータ通知を用いた従来のハンドオーバを図６に示している。アクセスルータは、不規則な時間間隔を置いた時刻にマルチキャスト送信を使用することで、その範囲内にある全てのモバイルノードにルータ通知を送信する。Ｓ．Ｔｈｏｍｓｏｎらの「ＩＰｖ６ステートレス・アドレス自動設定、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）、ＲＦＣ２４６２、１９９８年１２月」に記載されているように、ルータ通知は、アドレス自動設定に必要な新しいリンク・ネットワークのプレフィックスを含むことがある。

ネットワークノード、例えばモバイルノードは、そのネットワークノードがハンドオーバを（例えば第２層トリガによって）実行することを決定した後、失った情報を取得して新しいＩＰアドレスを生成するために、次のルータ通知（ＲＡ）が送られてくるのを待つ。ルータ通知の間隔は、対応する規格または仕様、例えばＩＰｖ６で規定されているように、閾値の上限と下限の間の乱数によって決まる。

ルータ通知の時間間隔にもよるが、待機時間は、実際のハンドオーバ時間と比べて長くなる場合がある。例えば、ルータ通知の最小の時間間隔は、ＩＰｖ６仕様によれば３秒であり、モバイルＩＰｖ６仕様によれば０．０３秒である。

ハンドオーバ待ち時間は、小さな値を使用すれば改善できるかもしれない。しかしながら、ルータ通知の時間間隔が短くなれば、ルータ通知の割合によって無線リンクに生じるトラフィック負荷も大きくなる。

アクセスルータからの新しいルータ通知をトリガするために、ハンドオーバが実行された後にルータ要求を送信するという代替案を図７に示している。アクセスルータは、モバイルノードからのルータ要求を受信した後、上述した文献に記載されているように例えば０ｍｓから５００ｍｓの間でランダムな時間待機してから、新しいルータ通知を送信することにより応答する。この遅延時間は、いくつかのノードが短時間のうちに同一のアクセスルータと接続するときに実行しなければならないトラフィックの最適化によるものである。従って、この方法は、ハンドオーバ待ち時間が１００ｍｓ未満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。

図６に示した考え方には、待ち時間がわからないという問題がある。また図７の方法には、長いハンドオーバ遅延と、ラウンドトリップ遅延と、アクセスルータにおける長い待ち時間と、全てのモバイルノード（ＭＮ）に必要なパケットによる大きなトラフィックのオーバヘッドという欠点がある。

例えばＩＰベースのネットワークにおいて、ハンドオーバは、アクセスルータ（ＡＲｓ）からのルータ通知（ＲＡ）メッセージのブロードキャストに基づいて実行される。ルータ通知、すなわち通信ネットワーク内に配置されたルータによって送信されるルータ通知信号の目的は、ハンドオーバが実行された後に、新しいネットワークアドレスをネットワークノード、例えばモバイルノードに割り当てることである。例えば、ＲＦＣ２４６１規格によれば、ルータ通知のタイミングは、図５に示すようにランダムな間隔になる。このとき、ハンドオーバ待ち時間は次のルータ通知の時刻に依存するため、遅延時間が１００ｍｓ未満であることが要求されるシームレスなハンドオーバの場合は問題となる。

例えばＧＳＭネットワークやＵＭＴＳネットワークにおいて、同期情報およびＢＴ（ノードＢ）のＩＤは、ＢＴ（例えば同期チャネルＳＣＨ）から継続的に送信されているため、ハンドオーバが実行された後に情報を待つ必要はない。

しかしながら、ＩＰネットワークは、ネットワークノードの移動を自動的には考慮していない。言い換えるとノードの移動は、まず固定されたネットワークを基礎として設計される。それ故モバイルネットワークノードは、次のルータ通知を受信する前に現在接続しているルータと切断すると、通信ネットワーク内で通信することができなくなる。このため、ハンドオーバ待ち時間は長くなってしまう。

欧州特許出願公開番号第1524806(A2)号の明細書には、無線ネットワークにおけるモバイルＩＰ端末のハンドオーバを提供するためのシステムおよび方法が開示されている。モバイルノードは、ハンドオーバが必要なときに近隣のアクセスルータに関する情報の要求をそのモバイルノードと通信している第１のアクセスルータに送信し、近隣のアクセスルータに関する情報を受信すると、受信した近隣のアクセスルータに関する情報を用いて、ハンドオーバの対象となる第２のアクセスルータを選択する。前記ルータ情報は、ＭＡＣヘッダと、ＩＰｖ６ヘッダと、ＵＤＰヘッダと、ＡＲＩＰ（アクセスルータ情報プロトコル）情報とを有するアクセスルータ情報プロトコル（ＡＲＩＰ）パケットを含んでいる。ＡＲＩＰ情報は、アクセスルータのアドレスと、媒体情報と、チャネル情報と、サービス品質に関する情報と、フラグと、認証情報と、アドレスプレフィックスと、オプションとを含んでいる。「フラグ」フィールドは、対応するパケットを送信している現在のアクセスルータが高速ハンドオーバおよびページングに対応しているかどうかを表している。

本発明の目的は、通信ネットワークにおけるハンドオーバ待ち時間を減らすことである。この目的は、請求項１に記載されているネットワークノード、または請求項１３に記載されているルータ、または請求項１９に記載されているハンドオーバを実行するための方法、または請求項２０に記載されているルーティング方法、または請求項２１に記載されているコンピュータプログラムによって達成できる。

本発明は、ルータがルータ通知信号を送信する時刻（通知時刻）が事前に分かれば、ハンドオーバ待ち時間を減らすことができるという考えに基づいている。既に分かっている通知時刻に基づいて、ネットワークノード、例えばモバイルネットワークノードは、あるルータへのハンドオーバを開始する時刻（ハンドオーバ時刻）を決定し、そのルータへのハンドオーバを実行するかまたは少なくとも開始するまで、現在接続している別のルータとの接続を維持することができる。その結果、遷移時間、つまりネットワークノードがデータを送受信できないハンドオーバ待ち時間を短縮できる。

本発明によればルータは、通信ネットワーク内で通知時刻に関する情報を含んだタイムスケジュール信号を送信することによって、ネットワークノードに通知時刻を知らせる。例えばルータは、通信ネットワークにおいてタイムスケジュール信号をブロードキャストする。更にルータは、タイムスケジュール信号を送信するための制御情報を送信するために制御チャネルを使用する場合がある。

本発明のアプローチは、アクセスルータにおける正確なスケジューリング方法を用いた非要求ルータ通知に基づいている。ルータ通知のスケジュール時刻（通知時刻）に関する情報は、２つの新しい付加的なメッセージに基づいてやり取りされる。

アクセスルータは、スケジュール情報に関連したメッセージ（タイムスケジュール信号）を送信することによって、ネットワークノードに未来のルータ通知の正確なスケジュールのパターンを知らせる。

ネットワークノード、例えばモバイルノードは、ルータ（例えばアクセスルータ）からスケジュール通知を受信し、そのスケジュール通知（例えばルータがルータ通知信号を送信する通知時刻に関する情報、または通知時刻そのものを含むタイムスケジュール信号）を例えば一時的にそのキャッシュに保存する場合がある。ハンドオーバする場合にモバイルノードは、他の近隣のアクセスルータに、「近隣スケジュール通知」メッセージ（近隣スケジュール信号）を使って、キャッシュしたスケジュールを送ることができる。

このような流れでアクセスルータは、使用する無線通信技術に関係なく近隣のアクセスルータから送られるルータ通知のスケジュールを認識することができる。アクセスルータ（ルータ）がスケジュール通知を送信するときに、そのスケジュール通知が、近隣のアクセスルータから送られたスケジュール通知に含まれているスケジュール時刻（通知時刻）も含んでいる場合がある。このような情報を受信するネットワークノードは、例えばハンドオーバのタイミングを図ることによりハンドオーバ待ち時間を効率よく減らすことができる。

未来のルータ通知のスケジュール、すなわちルータがルータ通知信号を送信する通知時刻に関する情報を有するモバイルノードがアクセスルータへのハンドオーバを実行する場合に、本発明の方法は効果的である。この方法によりモバイルノード（ネットワークノード）はハンドオーバの開始を遅らせることができ、それ故、現在接続しているアクセスルータとの切断を次のルータ通知がスケジュールされている時刻の少し前まで遅らせることができる。従って次のルータ通知信号を受信するまでの待機時間を、現在接続しているアクセスルータへのデータ伝送または現在接続しているアクセスルータを介してのデータ伝送に使うことができ、これにより高速ハンドオーバおよび効果的なデータ転送速度の増加がもたらされる。

更に、本発明による方法は、非要求ルータ通知の頻度およびトラフィック負荷を同時に低く抑えることによって、ハンドオーバ待ち時間の短縮を可能にする。更に、ルータ通知は、トラフィックのオーバヘッドの低減をもたらすより低い速度で送信できるため、無線リソースなどのネットワークリソースをより有効に活用できる。それ故、本発明による方法は、無線通信技術とは関係なく異なるネットワークでも使用できる。更に、本発明による方法は、標準的な通信方法と互換性があり、それ故、従来技術に適用する場合のコストは高くない。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１に示しているネットワークノードは、検出器１０３に接続されている出力を有する受信機１０１と、プロセッサ１０５に接続されている出力を有する検出器１０３とを備えている。

本発明によれば、ネットワークノード、例えばモバイルノードは、通信ネットワーク内で通信するためにルータへのハンドオーバを実行するように構成されている。ハンドオーバとは、例えばあるルータを介して通信をすればより良好な通信品質が得られるという場合に、別のルータを介して現在通信しているネットワークノードが、そのあるルータへのハンドオーバを実行し、その別のルータとの接続を終了するという手順のことである。通信品質は、例えば信号強度の測定値に基づいて決定することができる。

本発明によれば、タイムスケジュール信号は、通知時刻、あるいはルータを介して通信するために必要な情報を含むルータ通知信号をそのルータが送信する複数の通知時刻をネットワークノードに知らせるためにそのルータから送信される。例えばルータ通知信号は、少なくとも部分的にルータのネットワークアドレスを含んでいる。通信ネットワークがＩＰネットワークであれば、ルータ通知信号は、ルータのＩＰアドレスの少なくとも一部に関する情報、例えばプレフィックスを含む場合がある。この情報は、特にＩＰ通信ネットワークの場合、ハンドオーバが実行されたルータを介して通信ネットワーク内で通信するために必要な新しいネットワークアドレスを設定するためのアドレス自動設定処理を実行するためにネットワークノードにとって必要である。

このため受信機１０１は、ルータがルータ通知信号を送信する通知時刻に関する情報を含んだタイムスケジュール信号をそのルータから受信するように構成されている。例えばルータは、データの伝送に使用するものと同一の通信チャネルを使用し、通信ネットワークを介してタイムスケジュール信号を送信することができる。通信チャネルは、時間帯または周波数帯域によって決定することができる。この場合受信機は、データも受信するように構成されている。

しかしながらルータは、タイムスケジュール信号を低い速度で送信するように構成され、またはデータ送信に使用するものとは別のチャネル、例えば制御チャネル、またはデータ送信に使用するものとは別の周波数帯域もしくは時間帯を使用して送信するように構成することができる。このため受信機１０１は、データおよびタイムスケジュール信号を異なるチャネル（例えば異なる周波数帯域、異なる時間帯など）を介して受信するように構成することができる。更にネットワークノードは、２つの受信機、すなわちタイムスケジュール信号を受信するための受信機１０１と、データを受信するための別の受信機とを備えることもできる。しかしながら受信機は、標準的な受信機、例えば任意の無線の仕様に準拠し、更にルータからタイムスケジュール信号を受信するように構成されている無線受信機であってもよい。

受信したタイムスケジュール信号は、そのタイムスケジュール信号から通知時刻に関する情報を導き出すように構成されている検出器１０３に送られる。

例えばタイムスケジュール信号は、基準時刻に関する情報と、その基準時刻と通知時刻との間の時間間隔に関する情報とを含んでいる場合がある。したがって検出器１０３は、基準時刻と時間間隔とを組み合わせることによってハンドオーバ時刻を導き出すように構成することができる。例えば検出器は、通知時刻を導き出すために基準時刻に時間間隔を加えることができる。

しかしながら、導き出された通知時刻は、過去のものとなっている場合がある。更に、現在時刻と通知時刻との間の時間間隔が、ハンドオーバを開始するには短すぎる可能性がある。このため検出器１０３は、ルータ通知信号がルータから定期的に送信される場合に、通知時間信号の送信がスケジュールされている未来の通知時刻を導き出すために、複数の時間間隔を基準時刻と組み合わせるように構成することができる。

更にルータは、一連のルータ通知信号を送信するように構成することができる。ここで、一連のルータ通知信号に含まれる各ルータ通知信号は、異なる通知時刻に送信される。言い換えるとルータは、前述した一連のルータ通知信号を構成する複数のルータ通知信号（ルータ通知）を所定の時間内、例えば７００ｍｓ以内に送信することができる。

タイムスケジュール信号は、ルータがルータ通知信号を送信する時刻の間隔についての情報を含むことができる。更にタイムスケジュール信号は、１つまたは複数の時間間隔と組み合わせる基準時刻に関する情報を含むことができる。また、通知時間信号についての情報を導き出すために、検出器１０３は、１つ以上の時間間隔を基準時刻と組み合わせて通知時刻に関する情報を導き出すように構成することができる。

例えば、検出器１０３は時間間隔を基準時刻に加えて通知時刻に関する情報を導き出すように構成されている。

既に述べたように、ルータは一連のルータ通知信号を定期的に送信するように構成することができる。このためタイムスケジュール信号は、ルータが一連のルータ通知信号の中の各ルータ通知信号を送信する通知時刻の間の時間間隔に関する情報を含むことができる。更にタイムスケジュール信号は、既知の時間間隔に基づいて通知時刻を導き出すために必要な基準時刻に関する情報を含むことができる。

基準時刻は、ある通知信号が送信される時刻である場合がある。例えば基準時刻は、第１の一連のルータ通知信号の中の第１のルータ通知信号が送信される時刻、または送信される時刻である。しかしながら、基準時刻は時間間隔に基づいて通知時刻を計算するための基準となる時刻として使用できるその他の時刻である場合がある。例えば、基準時刻は
特定の時間間隔に対する現在時刻である場合がある。

検出器１０３は、一連のルータ通知信号の継続時間（シーケンス継続時間）を決定するように構成することができる。すなわち、時間間隔に関する情報を基にルータ通知信号の送信継続時間の長さを決定するように構成することができる。例えば検出器は時間間隔を合計し、一連のルータ通知信号の継続時間を計算（または少なくとも概算）することができる。

更に検出器１０３は、基準時刻を元にしてルータ通知時刻を導き出すために、一連のルータ通知信号の継続時間を、一連の時間間隔の中のある時間間隔と組み合わせるように構成することができる。例えば検出器１０３は、過去の通知時刻を導き出さないように時刻を取得するため、シーケンス継続時間の倍数を計算し、そのシーケンス継続時間の倍数を基準時刻に加えることができる。検出器１０３は更に、ハンドオーバを事前に開始できるように未来の通知時刻を決定するため、一連の時間間隔の中の１つ以上の時間間隔を加えることができる。

本発明によれば、各ルータ通知間の時間間隔（これは正確な時間間隔である場合がある）は、決められたシーケンス内で継続的に反復することができる。例えば、一定の時間間隔［５６７ｍｓ，３４５ｍｓ，４２１ｍｓ，７８３ｍｓ，６２０ｍｓ］を有する５つのルータ通知信号がアクセスポイント（ルータ）によって選択された場合、このアクセスポイントは５番目の通知から５６７ｍｓ後に６番目の通知を（最初の通知に使用した値を再度使って）送信する。クロックの精度が十分高い条件（例えば所定の時間間隔で０．１％の偏差）の下では、本発明の方法により未来のルータ通知をより長い継続時間にわたって事前に計算することができる。

標準的なモバイルノードとの互換性を提供するため、ルータ通知の値すなわち通知時刻は、対応する規格、例えばＩＰｖ６仕様で規定された閾値の上限と下限の間から選択することが望ましい。更に、送信されるルータ通知の統計的な分散は、ネットワーク内のトラフィックの周期的なバーストを防ぐために十分大きくなるように選択できることが望ましい。このため間隔は、通知時刻の分布がガウス分布になるようにルータによってランダムに決定できる。

検出器１０３によって導き出された通知時刻（または複数の通知時刻）は、ハンドオーバ時刻、すなわちルータへのハンドオーバを（前もって）開始する時刻を決定する元となる。ハンドオーバ時刻を決定するためプロセッサ１０５は、検出器１０３によって提供された通知時刻を元にハンドオーバ時刻を計算し、そのハンドオーバ時刻にルータへのハンドオーバを開始するように構成することができる。例えばプロセッサ１０５は、通知時刻に先立つハンドオーバ時刻を決定するために、その通知時刻から待ち時間を差し引くように構成することができる。待ち時間は、例えばネットワークノードがルータとの接続を確立するのに必要な遅延時間によって決めることができる。例えば待ち時間は、ネットワークノードの第２層切替待ち時間（例えばデータリンク層切替待ち時間）によって決まる。

１つの態様としてプロセッサ１０５は、ネットワークノードが別のルータに接続している間、すなわちネットワークノードがその他のルータを介して通信している間に、ハンドオーバ時刻を決定するように構成することができる。このためプロセッサ１０５は、ハンドオーバ時刻またはハンドオーバ時刻の少し前、例えばハンドオーバ時刻の０．５ｍｓ〜１ｍｓ前に、その他のルータとの接続を終了（すなわちその他のルータと切断）するように構成することができる。

本発明によればネットワークノードは、ハンドオーバを開始した後にハンドオーバを実行する。しかしながら、通信ネットワーク内で通信するために、特にＩＰネットワークの場合には、ネットワークノードは特にルータを介して通信する際にネットワークアドレス、例えばＩＰアドレスを設定しなければならない。例えばルータ通知信号は、ルータのネットワークアドレスの少なくとも一部分、例えば通信に必要なネットワークノードのアドレスの再設定を可能とするためにネットワークノードに送信されるプレフィックスを含んでいる。このタスクは更なる態様として、ネットワークノードのネットワークアドレスを生成するためにルータのネットワークアドレスの少なくとも一部分を、ネットワークノードのネットワークアドレスの少なくとも一部分、例えばネットワークノードのＭＡＣ（medium access control）アドレスの少なくとも一部分と組み合わせることによりネットワークノードのネットワークアドレスを生成するように構成されているプロセッサ１０５によって実行できる。

例えばルータ（ＡＲ（アクセスルータ））は、ＩＰｖ６プレフィックス“2001:728:2802:1000::/64”を送信する。これは、最初の６４ビットが固定されていて、ネットワーク内で使用するものであることを意味する（１６進数の１桁＝４ビット）。例えば無線ＬＡＮカードが、ＭＡＣアドレス00-0D-60-CA-49-81を持つとする。ネットワークノードの無線インタフェースがルータ通知を受信すると、プレフィックスをＭＡＣアドレスと組み合わせて一意的なＩＰｖ６アドレス2001:728:2802:1000:020D:60FF:FECA:4981を生成する。

ＭＡＣアドレスは４８ビットから成るため、モバイルノードはＭＡＣアドレスの間に固定値ＦＦＦＥを付け加え、残りの１６ビットを埋めてアドレスの第２部分として６４ビットにする（仕様書ＲＦＣ２４６２参照）。更にＭＡＣアドレスの第２ビットは１（０００Ｄの代わりに０２０Ｄ）に設定される。従ってＭＡＣアドレスから導き出された識別子は、アドレスの第２部分に使用される。ＭＡＣアドレスの代わりに他の識別子を使用することも可能である。例えば、上記の手順はプロセッサ１０５によって実行することができる。

プロセッサは、更に待ち時間を提供または決定するように構成することができる。この待ち時間は、ハンドオーバ時刻を決定するために通知時刻から差し引かれる。既に言及したようにこの待ち時間は、第２層切替時間である場合がある。第２層切替時間は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格のＷＬＡＮの場合は以下のものから成る。
・プローブ遅延： 第２層ビーコンの走査。ネットワークノード、例えばモバイルノード（ＭＮ）は、信号強度によって優先順位が決まるアクセスポイントのリストを生成する。
・再認証遅延： 新しいアクセスポイントに対する認証。
・再接続遅延： 再接続フレームの交換による待ち時間。

例えば、プローブ遅延は約６０ｍｓであり、再認証遅延は約２ｍｓであり、再接続遅延は約５ｍｓである。明らかに第２層切替時間は、ベースとなるネットワーク技術に依存しており、従って上記遅延は、http://www.cs.umd.edu/~waa/pubs/handoff-lat-acm.pdfに記載されているように、他の第２層の手法では異なる可能性がある。

本発明によれば、ルータ（例えばアクセスルータ）とネットワークノード（例えばモバイルノード）との間の２つの更なるプロトコルメッセージを、ルータ通知スケジュールを交換するために提供することができる。スケジュール通知（ルータ通知時刻に関する情報を含んだタイムスケジュール信号）は、例えばアクセスルータから、そのルータの範囲内にある全てのモバイルノードに送られる場合がある。スケジュール通知は、上述したように、アクセスルータが使用するルータ通知スケジュールの情報を含んでいる。未来の（未来の通知時刻における）ルータ通知の時刻を容易に計算することができるように、一連のスケジュールされたルータ通知はコンパクトな形式で表すことができる。これは、例えば少なくとも１つの通知の絶対時間値（基準時刻、例えば遅延、時、分、秒、ミリ秒形式、Unix（登録商標）32bit時間仕様、Unix（登録商標）64bit時間仕様で表されている時刻）及び更なる通知の付加的な相対的記述（例えば、既に述べた時間間隔、反復するシーケンス、単なる一例に過ぎないが通知時刻を決定するために必要な数学的アルゴリズムまたは類似の方法）で実現できる。

しかしながらネットワークノード（例えばモバイルノード）は、ハンドオーバを実行した後に、近隣スケジュール通知メッセージをルータ、例えばアクセスルータへ送信するように構成することができる。近隣スケジュール通知メッセージは、ルータ通知スケジュール、すなわち既に述べたスケジュール通知に関連して説明した通知時刻に関する情報を含むことができる。本発明によれば、異なるアクセスポイント（異なるルータ）からの異なる近隣のスケジュール通知は、１つのメッセージ内にまとめることが可能である。

こうして、受信機１０１は更なるルータから更なるタイムスケジュール信号（更なるルータ通知スケジュール）を受信するように構成することができる。更なるタイムスケジュール信号は、上述した説明によれば、更なるルータが通信ネットワーク内でこの更なるルータを介して通信するために必要な情報を含んだ更なるルータ通知信号を送信する更なる通知時刻に関する情報を含むことができる。例えば、既に言及したタイムスケジュール信号および更なるタイムスケジュール信号は、受信機で同時に受信することができる。しかしながら、受信機が他のルータから送信されたメッセージを同時に受信するように構成されている場合には、両方の信号は異なる時刻に受信することが可能である。それ故、検出器１０３は既に述べたようにタイムスケジュール信号から更なる通知時刻に関する情報を導き出すように構成されている。

例えば、更なるルータは一連の更なるルータ通知信号を送信する（または定期的に送信する）ように構成することができる。この場合、検出器は既に述べたように更なる通知時刻を導き出すように構成することができる。プロセッサ１０５は、それに応じてハンドオーバ時刻に関連して既に述べたように更なるルータへのハンドオーバを開始する更なるハンドオーバ時刻を決定するように構成することができる。

一態様としてプロセッサ１０５は、ルータへのハンドオーバを開始するハンドオーバ時刻を、更なるルータへのハンドオーバを開始する更なるハンドオーバ時刻と比較し、その比較結果に応じて、ルータまたは更なるルータへのハンドオーバを開始するように構成することができる。例えば、更なるハンドオーバ時刻がハンドオーバ時刻に先立つ場合、プロセッサは更なるルータへのハンドオーバを開始するように構成でき、その逆も可能である。ハンドオーバ時刻が先立つ場合もある。この場合、プロセッサ１０５は更なるルータへのハンドオーバを開始することになる。例えば、更なるハンドオーバ時刻がハンドオーバ時刻に先立つ場合で、かつルータによって送信された信号の強度が更なるルータによって送信された信号の強度よりも大きい場合には、プロセッサ１０５はその更なるルータへのハンドオーバを開始せずに、例えば別のルータと通信をしながらハンドオーバ時刻まで待機し、そのハンドオーバ時刻が到来したらそのルータへのハンドオーバの開始を決めることができる。

態様の１つとして、ネットワークノード、例えばモバイルノードは、近隣スケジュール信号をルータに送信するように構成することができる。このとき近隣スケジュール信号は、更なるルータが更なるルータ通知信号を送信する更なる通知時刻に関する情報を含む。この情報に基づいてルータは、例えば更なる通知時刻との衝突を避けるように、通知時刻を調整することができる。

近隣のアクセスルータからルータ通知のシーケンスを取得するための本発明の手順は、一般にルータが互いに通信できない場合に、一方のルータに、もう一方のルータがルータ通知信号を送信する通知時刻を知らせるために利用できる。ルータは、現在の通知スケジュールを調整してネットワークのパフォーマンスを改善するためにこの情報を使用することができる。

異なるアクセスルータは、異なる無線チャネルまたは例えばＧＳＭやＵＭＴＳといった異なる無線技術を使用する場合があるので、アクセスルータは近隣のアクセスルータから通知時刻に関するルータ通知スケジュール情報をそのまま取得することが不可能な場合がある。本発明の方法は、ハンドオーバ処理を用いてこの情報をあるアクセスルータから別のルータへ提供することができる。モバイルノードがハンドオーバを実行した後、モバイルノードは以前受信したルータ通知スケジュール（例えば既に言及した更なるタイムスケジュール信号）を新しいアクセスルータに近隣スケジュール通知メッセージ（近隣スケジュール信号）とともに送る。通信システムにおける最初のハンドオーバは通常、正確な通知スケジュール時刻を利用することはできないが、近隣のアクセスルータ間で多くのハンドオーバが実行されると、アクセスルータはより高速に近隣の通知スケジュールを認識し、現在のネットワーク状態に適応することができる。

本発明は、通信ネットワーク内で信号をルーティングするためのルータを更に提供する。本発明のルータは、タイムスケジュール信号（通知スケジュール）を通信ネットワーク内にある上述のネットワークノードまたはルータのサービスエリア内にある全てのネットワークノードに送信するように構成されている。

ルータは、このルータを介して通信するために必要な情報を含むルータ通知信号をこのルータが送信する通知時刻に関する情報を提供するように構成されているプロバイダを具備している。更にルータは、通知時刻に関する情報を含むタイムスケジュール信号を通信ネットワーク内に送信するように構成されている送信機を具備している。例えばこの送信機は、通信ネットワーク内でデータ通信に使用する通信チャネル、または制御情報を交換するために使用する制御チャネル、またはタイムスケジュール信号を送信するのに適した他の任意のチャネルで送信するように構成されている。

一態様として、１つまたは複数の通知時刻を記憶装置に予め記憶することができる。この場合、プロバイダはこの記憶装置にアクセスし、通知時刻に関する情報を読み取って提供することができる。

更なる態様としてプロバイダは、所定の時間内、例えば０〜７００ｍｓの時間内で通知時刻をランダムに決定するように構成することができる。

通知時刻をランダムに決定するため、プロバイダは前記所定の時間内にランダムに数を生成することができる。

更なる態様としてプロバイダは、通知時刻が、更なるルータがルータ通知信号を送信する更なる通知時刻とは異なるように、更なるルータ通知時刻を考慮した上で、通知時刻を決定するように構成することができる。

更なる態様としてプロバイダは、ルータがルータ通知信号を送信する一連の通知時刻をランダムに決定するように構成することができる。例えばプロバイダは、１秒以内にその一連の通知時刻をランダムに決定するように構成することができる。更にプロバイダは、その一連の時刻の中の各時刻を隔てる時間間隔に関する情報を含むタイムスケジュール信号を生成するように構成することができる。例えばプロバイダは、タイムスケジュール信号を得るために、ランダムに決定された通知時刻の間の時間間隔を決定することができる。

更にプロバイダは、基準時刻、例えば一連の通知時刻の中のある特定の（例えば最初の）通知時刻を決めるように構成することができる。この基準時刻は、タイムスケジュール信号の一部とすることができる。一連の通知時刻を送信するため、送信機はタイムスケジュール信号を定期的に送信するように構成することができる。

本発明の更なる態様としてルータは、既に述べたように、ネットワークノードから近隣スケジュール信号を受信するように構成することができる。近隣スケジュール信号は、更なるルータが通信ネットワーク内で更なるルータ通知信号を送信する更なる通知時刻に関する情報を含んでいる。本発明によればプロバイダは、更なる通知信号に応じて通知時刻を決定するように構成することができる。例えば、プロバイダは通知時刻を更なる通知時刻以外の時間に設定し、重なり合うことを避けるようにすることができる。更に、プロバイダは、ネットワークノードがハンドオーバを実行するためにルータの近傍にある更なるルータを使用することができる場合には、１つ以上のルータ通知信号を送信しないことを決めることができる。それ故、通知信号を送信する伝送速度を低減することが可能であり、それにより同時にネットワークのトラフィックを低減することができる。

本発明のアプローチを図２に示している。この図は、近隣のアクセスルータからルータ通知シーケンスを取得するための手順を示している。ネットワークノード（モバイルノード（ＭＮ））は、最初、第２のルータ（アクセスルータ（ＡＲ２））と接続しているとする。最初の段階では、第１のルータ（ＡＲ１）は、ＡＲ２のシーケンスのスケジュールを認識していない。この段階では、スケジュール情報が不足しているため、最適なハンドオーバを実行することはできない。ＡＲ２からＡＲ１へのハンドオーバを実行した後、ＡＲ１は、ＡＲ２のスケジュール情報を本発明のネットワークノード、例えばモバイルノードを介して上述した近隣スケジュール通知メッセージとともに取得することができる。

例えばＡＲ２は、以後において基準時刻となる１１：００：２６．４０に、スケジュール通知、すなわち不規則かつルータ通知を送信する時刻をそれぞれ隔てる時間間隔に関する情報を含むタイムスケジュール信号を送信する。例えば、１１：００：２６．９１において、ＡＲ２はルータ通知信号（ＲＡ）をＡＲ２と接続している本発明のネットワークノード（モバイルノードＭＮ１）へ送信する。ネットワークノード（ＭＮ１）はこの時点で既に次の通知時刻を認識しているので、次のルータ通知（ＲＡ）までの待機時間の間にハンドオーバを開始することができる。ＡＲ１からルータ通知（ＲＡ）を受信してアドレス自動設定を行うと、ＡＲ１を介しての通信が実行可能となり、ＡＲ１にデータパケットを送信できる。

同時にネットワークノード（ＭＮ１）は、図２に示すようにＡＲ２の通知スケジュールをＡＲ１に知らせる。このとき、アクセスルータのクロックはスケジュール交換中に同期を取ることが望ましい。

本発明によれば、ルータ通知スケジュールを用いたハンドオーバ手順は、図３に示すように更に最適化することができる。

図３に現在のネットワーク状態を示している。ここで、ＡＲ１とＡＲ２は、互いのルータ通知スケジュールについての情報を既に取得している。モバイルノードもＡＲ２による未来のルータ通知のタイミングについての情報を取得しているので、モバイルノードはＡＲ２によるスケジュールされたルータ通知が到達する少し前までＡＲ１との切断を遅らせることができる。つまり、その通知時刻に先行するハンドオーバ時刻を決定することができる。従って、次のルータ通知までの待機時間は現在接続しているアクセスルータへのデータ伝送に使用することが可能であり、これはモバイルノードがＡＲ１のサービスエリア内に存在する場合に可能である。

しかしながら、既に述べたようにモバイルノードは、ルータ通知の受信に正確にタイミングを合わせるために、第２層切替待ち時間を考慮することが望ましい。第２層の技術のある組み合わせでは、ハンドオーバ後に選択するアクセスルータについての情報を事前に決定できない場合がある。こうしたケースにおいて近隣のアクセスルータのスケジュールに関する情報をモバイルノードが取得している場合、モバイルノードはハンドオーバ処理を最適化するために、全ての近隣のアクセスルータの最初に算出されたルータ通知を選択することができる。言い換えると、モバイルノードは近隣のアクセスルータに関するルータ通知時刻を決定し、様々なルータに関する通知時刻に基づいて、ハンドオーバを実行するルータを選択することができる。

例えばモバイルノードは、開始時刻が１１：００：２６．４０でそれ以後の相対的な時間間隔が［３２１ｍｓ，４５６ｍｓ，１２０ｍｓ，４１０ｍｓ］となっているＡＲ２のスケジュール通知を受信する。それ故、ルータ通知のシーケンスは、３２１＋４５６＋１２０＋４１０＝１３０７ｍｓごとに反復する。

その後の時刻（１１：０２：０４．７０頃）にモバイルノード（ＭＮ）がハンドオーバを開始しようとするときは、ハンドオーバ開始時刻を過ぎるまでルータ通知間隔を正しい順序で加えることによって、次のルータ通知を計算する。例えば、１サイクル当たり計１３０７ｍｓを７５サイクルし、最初の通知間隔３２１ｍｓを加えることによって、次のルータ通知は１１：０２：０４．６６に到来することがわかる。

各アクセスルータ（ルータ）のクロックは、共通の時間を使って同期を取ることが望ましい。これは、例えば衛星ベース（ＧＰＳ）、またはネットワークベース（ＮＴＰ）、または無線ベース（例えばＤＣＦ−７７信号）の同期方法を利用して実現できる。

代表的なネットワークノードであるモバイルノードのクロック精度は、ルータのスケジュール通知を長時間全く受信しないときでも、スケジュールされた通知を利用できるほど十分に高精度であることが望ましい。アクセスルータ間のスケジュール情報の転送に関しては、高精度のクロックはモバイルノードには必要ない。なぜならば、同じ受信された時間値を他のアクセスルータに転送するからである。しかしながら、ルータのスケジュール情報が長時間にわたって更新されない場合には、クロックの誤差によりモバイルノードおよびアクセスルータにおけるルータ通知スケジュールの期限が切れてしまうことを考慮する必要がある。

図４に、ルータ通知信号（ＲＡ）のシーケンスと、ルータがルータ通知信号を送信する時刻（通知時刻）をそれぞれ隔てる時間間隔とを示している。図４に示すように、これらのシーケンスは反復されている。

本発明の方法は、ルータ、例えばアクセスルータにおいて、正確な時刻にルータ通知をスケジュールすることで構成されている。ＡＲは、選ばれたＲＡスケジュールについてブロードキャストする場合があるが、このときＭＮは、スケジュール情報を学習する近隣のＡＲへスケジュール情報を配信する。新しいＡＲのスケジュール情報を認識すると、スケジュールされたルータ通知の時刻までハンドオーバを遅らせることによりハンドオーバ遅延を小さくすることが可能である。また、ネットワークのトラフィックにおける周期的なバーストを避けるため、アクセスルータごとに異なるシーケンスを反復することができる。

更に本発明のネットワークノードは、スケジュール情報の配信にも利用することができる。このとき例えばモバイルノードは、異なるチャネルまたは異なる無線技術を使用するアクセスルータから受信した全てのスケジュールを記憶することができる。ハンドオーバする場合、モバイルノードまたは一般的にネットワークノードは、既に述べた近隣スケジュール通知（または信号）を使って、以前接続していたアクセスルータのスケジュールを新しいアクセスルータに知らせる。新しいアクセスルータは近隣のスケジュールをスケジュール通知に盛り込むことで、他のアクセスルータは局所的な近隣のスケジュールについて認識する必要が出てくる。

本発明のアプローチによれば、ハンドオーバ待ち時間を低減することができる。更に、ルータ通知をより低い速度で送信できるので、無線資源をより有効に活用できるようになる。更に本発明のアプローチは、ベースとなる無線技術に関係なく異なるネットワークにも利用でき、従来技術との両立が可能である。更に、シームレスなハンドオーバを実現でき、例えばｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ（ＶｏＩＰ）の場合に、ハンドオーバ中のコールドロップ率（call drop rate）を低減でき、その結果ネットワーク性能が向上する。

更に、本発明の方法の特定の実施要件に応じて、本発明の方法はハードウェアまたはソフトウェアの形態で実施できる。本発明の実施は、本発明の方法が実行できるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働できるデジタル記憶媒体、特に電子的に読み取り可能な制御信号を記憶するディスクまたはＣＤを用いて行うことができる。従って、一般に本発明は、コンピュータ上で実行すると本発明の方法を少なくとも１つ実行するように構成されているプログラムコードをマシンにより読み取り可能な媒体に記憶しているコンピュータプログラム製品である。言い換えると、本発明の方法は、コンピュータ上で実行したときに本発明の方法を実行するためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。

本発明の実施の一形態によるネットワークノードを示す図である。 本発明のアプローチを示す図である。 本発明のアプローチを示す図である。 本発明の一実施形態による一連のルータ通知信号を示す図である。 ２つのアクセスルータ間のハンドオーバを示す図である。 非要求ルータ通知による従来のハンドオーバを示す図である。 ルータ要求による従来のハンドオーバを示す図である。

符号の説明

１０１ 受信機
１０３ 検出器
１０５ プロセッサ

Claims (21)

1. ルータを介して通信するために必要な情報を含んだ非要求ルータ通知信号を前記ルータが送信する時刻である未来のルータ通知時刻を導く元となる情報を含んだタイムスケジュール信号を前記ルータから受信する受信機（１０１）と、
   前記タイムスケジュール信号から前記未来のルータ通知時刻に関する情報を導く検出器（１０３）と、
   前記未来のルータ通知時刻に基づいて第２のルータへのハンドオーバを開始する時刻であって前記未来のルータ通知時刻に先立つ時刻であるハンドオーバ時刻を決定し、前記ハンドオーバ時刻に第１のルータとの切断も含めて前記第２のルータへのハンドオーバを開始するプロセッサ（１０５）と
   を具備する、通信ネットワークにおいて第１のルータから第２のルータへのハンドオーバを実行するモバイルノードであるネットワークノード。
2. 前記タイムスケジュール信号は、基準時刻に関する情報と、該基準時刻と前記ルータ通知時刻とを隔てる時間間隔に関する情報とを含んでおり、前記検出器（１０３）は、前記基準時刻を前記時間間隔と組み合わせることによって前記ルータ通知時刻を導くように構成されている、請求項１に記載のネットワークノード。
3. 前記ルータは、一連のルータ通知信号を送信するように構成されており、前記タイムスケジュール信号は、前記ルータが各ルータ通知信号を送信する時刻を隔てる時間間隔に関する情報と、基準時刻に関する情報とを含んでおり、前記検出器（１０３）は、少なくとも１つの時間間隔を前記基準時刻に加えて前記ルータ通知時刻に関する情報を導くように構成されている、請求項１または２に記載のネットワークノード。
4. 前記ルータは、一連のルータ通知信号を定期的に送信するように構成されており、前記タイムスケジュール信号は、前記一連のルータ通知信号の中の各ルータ通知信号を前記ルータが送信する時刻を隔てる時間間隔に関する情報を含んでおり、前記タイムスケジュール信号は、基準時刻に関する情報を更に含んでおり、前記検出器（１０３）は、前記時間間隔に関する情報に基づいて一連のルータ通知信号の継続時間を決定し、決定された一連のルータ通知信号の継続時間を前記基準時刻及び一連の前記時間間隔の中のある時間間隔と組み合わせて前記ルータ通知時刻を導くように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のネットワークノード。
5. 前記受信機は、更なるルータを介して通信するために必要な情報を含んだ更なるルータ通知信号を前記更なるルータが送信する時刻である更なるルータ通知時刻に関する情報を含んだ更なるタイムスケジュール信号を前記更なるルータから受信するように構成されており、前記検出器（１０３）は、前記更なるタイムスケジュール信号から前記更なるルータ通知時刻に関する情報を導くように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のネットワークノード。
6. 前記プロセッサ（１０５）は、前記ルータ通知時刻を前記更なるルータ通知時刻と比較し、その比較結果に基づいて前記ルータまたは前記更なるルータへのハンドオーバを開始するように構成されている、請求項５に記載のネットワークノード。
7. 前記更なるルータが前記更なるルータ通知信号を送信する時刻である更なるルータ通知時刻に関する情報を含んだ近隣スケジュール信号を前記ルータへ送信するように構成されている請求項５または６に記載のネットワークノード。
8. 前記プロセッサ（１０５）は、前記ルータ通知時刻から待ち時間を差し引いて前記ルータ通知時刻に先立つハンドオーバ時刻を決定するように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のネットワークノード。
9. 前記待ち時間は、当該ネットワークノードが前記ルータへ接続するために必要な遅延時間によって決まるものである、請求項８に記載のネットワークノード。
10. 前記待ち時間は、当該ネットワークノードの第２層切替待ち時間である、請求項８または９に記載のネットワークノード。
11. 前記プロセッサ（１０５）は、ネットワークノードが別のルータと接続している間にハンドオーバ時刻を決定するように構成されており、前記プロセッサ（１０５）は更に、前記ハンドオーバ時刻に前記別のルータとの接続を終了するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のネットワークノード。
12. 前記ルータ通知信号は、前記ルータのネットワークアドレスの少なくとも一部を含んでおり、前記プロセッサ（１０５）は、前記ルータのネットワークアドレスの少なくとも一部をネットワークノードのＭＡＣ（Media Access Control）アドレスの少なくとも一部と組み合わせることによってネットワークノードのネットワークアドレスを生成するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のネットワークノード。
13. ルータを介して通信するために必要な情報を含んだ非要求ルータ通知信号を前記ルータが送信する時刻である未来のルータ通知時刻を導く元となる情報を提供するプロバイダと、
    通信ネットワークにおいて前記未来のルータ通知時刻を導く元となる情報を含んだタイムスケジュール信号を送信する送信機と
    を具備する、通信ネットワークにおいて信号をルーティングするルータ。
14. 前記プロバイダは、所定の時間内において前記ルータ通知時刻をランダムに決定するように構成されている、請求項１３に記載のルータ。
15. 前記プロバイダは、ルータがルータ通知信号を送信する一連の時刻をランダムに決定し、前記一連の時刻の中の各時刻を隔てる時間間隔に関する情報を含んだタイムスケジュール信号を生成するように構成されている、請求項１３または１４に記載のルータ。
16. 前記送信機は、前記タイムスケジュール信号を定期的に送信するように構成されている、請求項１５に記載のルータ。
17. 通信ネットワークにおいて更なるルータが更なるルータ通知信号を送信する時刻である更なるルータ通知時刻に関する情報を含んだ近隣スケジュール信号をネットワークノードから受信するように構成されており、前記プロバイダは、前記更なるルータ通知信号に基づいて前記ルータ通知時刻を決定するように構成されている、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のルータ。
18. 前記プロバイダは、前記更なるルータ通知時刻とは異なる時刻を前記ルータ通知時刻として決定するように構成されている、請求項１７に記載のルータ。
19. ルータを介して通信するために必要な情報を含んだ非要求ルータ通知信号を前記ルータが送信する時刻である未来のルータ通知時刻を導く元となる情報を含んだタイムスケジュール信号を前記ルータから受信するステップと、
    前記タイムスケジュール信号から前記未来のルータ通知時刻に関する情報を導くステップと、
    前記未来のルータ通知時刻に基づいて、第２のルータへのハンドオーバを開始する時刻であって前記未来のルータ通知時刻に先立つ時刻であるハンドオーバ時刻を決定し、前記ハンドオーバ時刻に第１のルータとの切断も含めて前記第２のルータへのハンドオーバを開始するステップと
    を含む、通信ネットワークにおいて前記第１のルータから前記第２のルータへのハンドオーバを実行する方法。
20. ルータを介して通信するために必要な情報を含んだ非要求ルータ通知信号を前記ルータが送信する時刻である未来のルータ通知時刻を導く元となる情報を提供するステップと、
    通信ネットワークにおいて前記ルータ通知時刻を導く元となる情報を含んだタイムスケジュール信号を送信するステップと
    を含む、通信ネットワークにおいて信号をルーティングする方法。
21. コンピュータ上で請求項１９または２０に記載の方法を実行するコンピュータプログラム。
    
    

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