JP2007124423A

JP2007124423A - モバイルｉｐネットワーク監視制御システム

Info

Publication number: JP2007124423A
Application number: JP2005315542A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Nakajima; 邦晶中嶋
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】モバイルＩＰネットワークにおいて、輻輳制御、障害制御、移動端末切断制御を適切に行い、ネットワーク負荷を最適化する。
【解決手段】ホーム・ネットワーク２上で移動端末１０を管理するホームエージェント６と、移動先のフォーリン・ネットワーク３上の移動端末１０を収容するフォーリンエージェント７とが無線システム１１で接続されたモバイルＩＰネットワークの監視制御システムにおいて、フォーリンエージェント又は／及び無線システムは、モバイルＩＰネットワークの輻輳／障害状態を検出するとともに、輻輳／障害状態を検出したときに、ホームエージェントに通知する輻輳／障害検出通知手段を備え、ホームエージェントは、輻輳／障害状態検出の通知を受けたときに、ホームエージェントと移動端末との間のパケット転送速度を制御する輻輳／障害制御手段を備える監視制御システム等。
【選択図】図１

Description

本発明は、モバイルＩＰネットワークの輻輳／障害を監視し、ネットワーク負荷が最適な状態に維持するように制御するシステムに関する。

モバイルＩＰは、移動体のために開発されたＩＰ（Internet Protocol）であり、端末が移動しても、移動前と同一のＩＰアドレスを使用することができる。このモバイルＩＰでは、ハンドオフ（ハンドオーバー）の前に、移動端末が、移動先及び移動元のエリア情報（フォーリン・エージェント情報）による２重位置登録をホームエージェント（ＨＡ）に対して行う。これを受けたＨＡは、リアルタイム通信に対応するため、移動端末宛のリアルタイムのＩＰパケットを受信した際に、移動先及び移動元の両エリア（フォーリン・エージェント：ＦＡ）に転送する。また、ロスレス通信に対応するため、移動端末宛の非リアルタイムのＩＰパケットを受信した際に、ＨＡ内に受信したＩＰパケットのバッファリングを開始する。

そして、ハンドオフ完了時に、移動先のエリア情報のみのＨＡに対する位置登録が、移動端末より行われ、これに基づいて、上記バッファリングしていたＩＰパケットを移動先エリア（ＦＡ）に送信し、バッファリング処理、及び前述のリアルタイムＩＰパケット転送処理を停止する。

特開２００２−１２５２５４号公報（第１１頁、図１２）

しかし、上記ハンドオフ方法及びエージェント装置等の従来の装置は、ＦＡ及び無線システムの輻輳状態を監視していないため、移動端末の通信中にＦＡ又は無線システムが輻輳状態になっても、移動端末に対するパケットがそのままの転送速度で流れるという問題があった。

また、従来の技術では、ＦＡ及び無線システムの障害状態を監視していないため、無線システムが障害状態になっても、移動端末に対するパケットが流れるという問題があった。

さらに、従来の技術では、移動端末の切断状態を監視していないため、移動端末が通信中に何らかの理由でダウン（システムダウン)した場合、無線システムまで、移動端末に対するパケットが流れるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、モバイルＩＰネットワークにおいて、輻輳制御、障害制御、移動端末切断制御を適切に行うことにより、ネットワーク負荷を最適化にすることのできるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ホーム・ネットワーク上で移動端末を管理するホームエージェントと、移動先のフォーリン・ネットワーク上の移動端末を収容するフォーリンエージェントとが無線システムで接続されたモバイルＩＰネットワークの監視制御システムにおいて、前記フォーリンエージェント又は／及び無線システムは、該モバイルＩＰネットワークの輻輳状態を検出するとともに、該輻輳状態を検出したときに、前記ホームエージェントに通知する輻輳検出通知手段を備え、前記ホームエージェントは、前記輻輳状態検出の通知を受けたときに、該ホームエージェントと前記移動端末との間のパケット転送速度を制御する輻輳制御手段を備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、ホームエージェントによってネットワークの輻輳制御を行うことにより、モバイルＩＰネットワークへの負荷を適切な状態に維持することができる。尚、本速度変更は、該当移動端末に対するパケットのみを対象とし、ソフトウエア制御で実現することができる。

また、本発明は、ホーム・ネットワーク上で移動端末を管理するホームエージェントと、移動先のフォーリン・ネットワーク上の移動端末を収容するフォーリンエージェントとが無線システムで接続されたモバイルＩＰネットワークの監視制御システムにおいて、前記フォーリンエージェント又は／及び無線システムは、該モバイルＩＰネットワークに障害が発生した場合に該障害を検出するとともに、該障害を検出したときに、前記ホームエージェントに通知する障害検出通知手段を備え、前記ホームエージェントは、前記障害検出の通知を受けたときに、該ホームエージェントと前記移動端末との間のパケット転送を抑止する障害制御手段を備えることをことを特徴とする。

本発明によれば、ホームエージェントによってネットワークの障害制御を行うため、移動端末との通信が不可能な状態で、前記ホームエージェントと前記移動端末との間のネットワークに流れる無駄なパケット転送が皆無となる。

さらに、本発明は、ホーム・ネットワーク上で移動端末を管理するホームエージェントと、移動先のフォーリン・ネットワーク上の移動端末を収容するフォーリンエージェントとが無線システムで接続されたモバイルＩＰネットワークの監視制御システムにおいて、前記無線システムは、前記移動端末が切断状態となった際に、該切断状態を検出するとともに、該切断状態を検出したときに、前記ホームエージェントに通知する移動端末切断通知手段を備え、前記ホームエージェントは、前記移動端末切断の通知を受けたときに、該ホームエージェントと前記移動端末との間のパケット転送を抑止する移動端末切断制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ホームエージェントによって移動端末の切断制御を行うため、移動端末との通信が不可能な状態で、前記ホームエージェントと前記移動端末との間のネットワークに流れる無駄なパケット転送が皆無となる。

以上のように、本発明によれば、モバイルＩＰネットワークにおいて、輻輳制御、障害制御、移動端末切断制御を適切に行い、ネットワーク負荷を最適化することが可能となる。

図１は、本発明にかかる監視制御システムを適用したモバイルＩＰネットワークの一実施の形態を示し、このネットワークは、移動端末１０と、この移動端末１０と通信中の通信相手端末１と、移動端末１０のホーム・ネットワーク２と、移動後の移動端末１０を収容するフォーリン・ネットワーク３と、ホーム・ネットワーク２上で移動端末１０を管理するＨＡ６と、フォーリン・ネットワーク３で移動端末１０を収容するＦＡ７と、ＨＡ６及びＦＡ７に接続されている無線システム１１と、ＨＡ６に接続されている基地局又はＲＮＣ（Radio Network Controller：無線網制御装置）８と、ＦＡ７に接続されている基地局又はＲＮＣ９とで構成される。

ＦＡ７は、図２に示すように、図１のＨＡ６、無線システム１１等と物理回線を接続するため、複数の物理回線（Ａ−Ｈ）を収容する回線カードと、ＦＡ７を制御するＣＰＵとで構成される。ＦＡ７の回線カードは、各物理回線の伝送量及び回線状態の監視機能を有する。また、ＦＡ７に記録されているソフトウエアにて、ＣＰＵ稼働率、回線カード状態、物理回線状態、物理回線伝送量の監視を行い、これらが移動端末１０に影響するような状況に変化した場合に、ＨＡ６に通知する機能を有する（輻輳検出通知機能、障害検出通知機能）。

ＲＮＣ９は、図３に示すように、ＦＡ７、基地局９等と物理回線を接続するために、複数の物理回線（Ａ−Ｈ）を収容する回線カードと、ＲＮＣ９を制御するＣＰＵとで構成される。ＲＮＣ９の回線カードは、各物理回線の伝送量、伝送状態の監視機能を有する。また、ＲＮＣ９に記録されているソフトウエアにてＣＰＵ稼働率、回線カード状態、物理回線状態、物理回線伝送量の監視を行い、これらが移動端末１０に影響するような状況に変化した場合に、ＨＡ６に通知する機能を有する（輻輳検出通知機能、障害検出通知機能）。また、移動端末１０の切断をソフト的に検出し、それをＨＡ６に通知する機能も有する（移動端末切断通知機能）。

１．ＦＡ７による輻輳検出通知機能構成
図４に示すように、次に示すような場合に輻輳発生を検出し、輻輳状態が解消された場合に輻輳解除検出となる。輻輳レベルは、各装置で状態に応じて任意に付与する。下記検出時の輻輳／輻輳解除通知は、発生箇所に収容されている移動端末ＩＰの情報とともにＨＡ６に送信する。
（１）図１のＦＡ７−無線システム１１間の物理回線の帯域使用率が高くなった時
（２）複数回線が同一回線カードに収容されている場合、回線カードで処理できる帯域の使用率が高くなった時
（３）ＦＡ７のＣＰＵが輻輳状態になった時

２．ＦＡ７による障害検出通知機能構成
図５に示すように、次に示すような場合に障害発生を検出し、それが復旧したら復旧検出となる。下記検出時の障害／復旧通知は、発生箇所に収容されている移動端末ＩＰの情報とともにＨＡ６に送信する。
（１）ＦＡ７−無線システム１１間の物理回線が障害となった時
（２）物理回線を収容している回線カードが障害となった時

３．ＲＮＣ９による輻輳検出通知機能構成
図６に示すように、ＲＮＣ９のソフトウエアにて、次に示すような場合に輻輳発生を検出し、輻輳状態が解消された場合に輻輳解除検出となる。輻輳レベルは、各装置で状態に応じて任意に付与する。下記検出時の輻輳／輻輳解除通知は、発生箇所に収容されている移動端末ＩＰの情報とともにＨＡ６に送信する。
（１）ＲＮＣ９−基地局９間の物理回線の帯域使用率が高くなった時
（２）複数回線が同一回線カードに収容されている場合、回線カードで処理できる帯域の使用率が高くなった時
（３）ＲＮＣ９のＣＰＵが輻輳状態になった時

４．ＲＮＣ９による障害検出通知機能構成
図７に示すように、ＲＮＣ９のソフトウエアにて、次に示すような場合に障害発生を検出し、それが復旧したら復旧検出となる。下記検出時の障害／復旧通知は、発生箇所に収容されている移動端末ＩＰの情報とともにＨＡ６に送信する。
（１）ＲＮＣ９−基地局９間の物理回線に障害が発生した時
（２）物理回線を収容している回線カードに障害が発生した時

５．移動端末切断通知機能構成
図８に示すように、基地局９−移動端末間１０での異常にて、基地局又はＲＮＣ９にて移動端末切断を検出した際に、移動端末ＩＰの情報とともにＨＡ６に切断通知を送信する。

６．輻輳制御機能構成
図９に示すように、上記輻輳通知をＨＡ６が受信し、該当移動端末宛のパケットをＨＡ６のメモリ上でバッファリングしながら、輻輳レベルにあった転送速度にてシェービングして、ＦＡ７へのカプセル化パケットを送信する。また、輻輳解除通知をＨＡ６が受信した場合には、現状のバッファ内に滞留したパケットの掃き出しを実施した後、シェービング処理を終了させる。

７．障害制御機能構成
図１０に示すように、上記障害通知をＨＡ６が受信し、障害通知応答を通知元へ返信した後、該当移動端末宛のパケットの破棄を開始する。また、上記復旧通知をＨＡ６が受信した場合には、復旧通知応答を通知元へ返信した後、該当移動端末宛のパケットの転送破棄を停止する。

８．移動端末切断制御機能構成
図１１に示すように、上記切断通知をＨＡ６が受信し、該当移動端末宛のパケットの破棄を開始する。また、移動端末が接続された際に通知される、ＨＡ６への位置登録にて、パケットの破棄を終了する。

次に、上記構成を有するモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの動作について、図面及び図１、２を参照しながら詳細に説明する。

動作説明にあたり、まず、図１２〜図１５に示す各信号フォーマット内の移動端末ＩＰについて説明する。移動端末ＩＰとは、図１のホーム・ネットワーク２上でＨＡ６から移動端末１０に付与されたＩＰアドレス、又は移動端末１０が移動フォーリン・ネットワーク上３に移動した際にＦＡ７から移動端末１０に付与されるＩＰアドレスを示す。この移動端末ＩＰは、ＦＡ７及び無線システム１１では既知の情報である。

１．輻輳制御
本機能で使用するメッセージフォーマットを、図１２に示す。また、概略シーケンスを図９に示して以下に説明する。

ＦＡ７又は無線システム１１が輻輳した際に、輻輳レベルに応じて、図１２に示す輻輳通知をＨＡ６に対して実施する。ＦＡ７又は無線システム１１は、輻輳中は定期的に輻輳通知をＨＡ６に送信する。ＨＡ６は、輻輳通知を受信後、通知された移動端末ＩＰの転送パケットのみを、バッファリングして輻輳レベルに応じた速度にて、ソフト的にシェービング処理し、ＦＡ７に対してカプセル化パケット（従来のモバイルＩＰネットワークで実施しているカプセル化処理したパケット）を転送する。また、輻輳通知受信後、一定時間輻輳通知の受信がされない場合には、輻輳解除と自動認識し、シェービング処理を停止し、バッファリングしたカプセル化パケットをＦＡ７に転送後、バッファリングなしでＦＡ７に対してカプセル化パケットを転送する。

ＦＡ７又は無線システム１１は、輻輳が解除された際に、図１２に示す輻輳解除通知をＨＡ６に対して送信する。ＨＡ６は、輻輳解除通知を受信後、シェービング処理を停止し、バッファリングしたカプセル化パケットをＦＡ７に転送後、バッファリングなしでＦＡ７に対してカプセル化パケットの転送を実施する。

尚、本シェービング機能は、従来のＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）で用いられている、回線単位でのＱｏＳ（Quality of Service）とは異なり、ＩＰセッション毎にソフト的にバッファリングしながら実施するシェービング機能である。

２．障害制御
本機能で使用するメッセージフォーマットを図１３に示す。また、概略シーケンスを図１０に示して以下に説明する。

ＦＡ７又は無線システム１１が障害を検出した際に、図１３に示す障害通知をＨＡ６に対して送信する。ＦＡ７又は無線システム１１は、障害応答が通知されるまで障害通知を定期的に通知し続ける。ＨＡ６は、障害通知を受信後、通知元に対して障害通知応答を通知し、通知された移動端末ＩＰの転送パケットのみパケット破棄処理を開始する。

ＦＡ７又は無線システム１１の障害が復旧された際に、図１３に示す復旧通知をＨＡ６に対して送信する。ＦＡ７又は無線システム１１は、復旧応答が通知されるまで復旧通知を定期的に送信し続ける。ＨＡ６は、復旧通知を受信後、通知元に対して復旧通知応答を通知し、通知された移動端末ＩＰの転送パケットのみのパケット破棄処理を停止し、カプセル化パケットのＦＡ７への転送を再開する。

３．移動端末切断制御
本機能で使用するメッセージフォーマットを、図１４に示す。また、概略シーケンスを図１１に示して以下に説明する。

無線システム１１にて移動端末が何かの理由でダウンするか、回線切断状態になった際に、図１４に示す切断通知をＨＡ６に対して送信する。また、切断状態の移動端末へのパケット通知を検出した無線システム１１は、再度ＨＡ６に対して切断通知を実施する。ＨＡ６は、切断通知を受信後、通知された移動端末ＩＰの転送パケットのみパケット破棄処理を開始する。

無線システム１１にて移動端末が再接続された際に、従来の位置登録要求がＨＡ６に通知され、これを契機に、移動端末ＩＰの転送パケットのパケット破棄処理を停止し、カプセル化パケットのＦＡ７への転送を再開する。

次に、発明の他の実施の形態について説明する。前述の実施の形態では、ＦＡ７及び無線システム１１がネットワークの輻輳、障害を検出する機能を有したが、本実施の形態では、図１５に示すネットワーク監視通知を設け、図１６に示すように、ＨＡ６にて移動端末１０を常時監視することで、輻輳制御、障害制御を実現する。

１．輻輳制御
定期的にネットワーク監視通知を実施し、応答時間を測定し、応答の遅延時間により輻輳レベルを判断し、本発明の輻輳処理を実施する。輻輳処理中にも監視を実施し、応答時間が輻輳レベル内の場合には、輻輳解除と判断し、本発明の輻輳解除処理を実施する。

２．障害制御
定期的にネットワーク監視通知を実施し、応答が返却されない場合には、ＨＡ−移動端末間の何れかで障害発生と判断し、一定回数応答が返却されない場合、障害発生として本発明の障害処理を実施する。障害処理中にも監視を実施し、応答が返却された場合は、復旧と判断し、復旧処理を実施する。

本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムを適用したモバイルＩＰネットワークを示す構成図である。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムのＦＡのハード構成例を示す図である。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムのＲＮＣのハード構成例を示す図である。図２のＦＡによる輻輳検出を説明するための概略図である。図２のＦＡによる障害検出を説明するための概略図である。図３の無線システム（ＲＮＣ）による輻輳検出を説明するための概略図である。図３の無線システム（ＲＮＣ）による障害検出を説明するための概略図である。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの移動端末切断を説明するための概略図である。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの輻輳制御を説明するための概略図である。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの障害制御を説明するための概略図である。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの移動端末切断制御を説明するための概略図である。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの輻輳制御に用いる制御メッセージフォーマットである。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの障害制御に用いる制御メッセージフォーマットである。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの移動端末切断制御に用いる制御メッセージフォーマットである。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムのネットワーク監視制御に用いる制御メッセージフォーマットである。本発明にかかるモバイルＩＰネットワーク監視制御システムの他の実施の形態のネットワーク監視制御用の概略シーケンスである。

符号の説明

１通信相手端末
２ホーム・ネットワーク
３フォーリン・ネットワーク
４通信相手端末から移動端末へのパケット
５ＨＡ−ＦＡ間の移動端末宛カプセル化パケット
６ＨＡ：ホーム・ネットワーク上の移動端末を管理するルータ
７ＦＡ：移動先ネットワーク上で移動端末を収容するルータ
８ホーム・ネットワーク上に位置する基地局又はＲＮＣ
９移動先ネットワーク上に位置する基地局又はＲＮＣ
１０移動端末
１１無線システム(携帯電話事業者等)

Claims

ホーム・ネットワーク上で移動端末を管理するホームエージェントと、移動先のフォーリン・ネットワーク上の移動端末を収容するフォーリンエージェントとが無線システムで接続されたモバイルＩＰネットワークの監視制御システムにおいて、
前記フォーリンエージェント又は／及び無線システムは、該モバイルＩＰネットワークの輻輳状態を検出するとともに、該輻輳状態を検出したときに、前記ホームエージェントに通知する輻輳検出通知手段を備え、
前記ホームエージェントは、前記輻輳状態検出の通知を受けたときに、該ホームエージェントと前記移動端末との間のパケット転送速度を制御する輻輳制御手段を備えることを特徴とする監視制御システム。
ホーム・ネットワーク上で移動端末を管理するホームエージェントと、移動先のフォーリン・ネットワーク上の移動端末を収容するフォーリンエージェントとが無線システムで接続されたモバイルＩＰネットワークの監視制御システムにおいて、
前記フォーリンエージェント又は／及び無線システムは、該モバイルＩＰネットワークに障害が発生した場合に該障害を検出するとともに、該障害を検出したときに、前記ホームエージェントに通知する障害検出通知手段を備え、
前記ホームエージェントは、前記障害検出の通知を受けたときに、該ホームエージェントと前記移動端末との間のパケット転送を抑止する障害制御手段を備えることを特徴とする監視制御システム。
ホーム・ネットワーク上で移動端末を管理するホームエージェントと、移動先のフォーリン・ネットワーク上の移動端末を収容するフォーリンエージェントとが無線システムで接続されたモバイルＩＰネットワークの監視制御システムにおいて、
前記無線システムは、前記移動端末が切断状態となった際に、該切断状態を検出するとともに、該切断状態を検出したときに、前記ホームエージェントに通知する移動端末切断通知手段を備え、
前記ホームエージェントは、前記移動端末切断の通知を受けたときに、該ホームエージェントと前記移動端末との間のパケット転送を抑止する移動端末切断制御手段を備えることを特徴とする監視制御システム。