JP2008283417A - クロスオーバノード選択方法及びその方法で用いられる中継ノード - Google Patents

クロスオーバノード選択方法及びその方法で用いられる中継ノード Download PDF

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Abstract

【課題】リソースの二重予約を避け、ハンドオーバによるQoSの中断を最小限に抑えることができるクロスオーバノード選択方法などを提供する。
【解決手段】複数のネットワークレイヤのそれぞれのクロスオーバノードの情報を取得するための取得メッセージを受信する中継ノードが、自身が複数のネットワークレイヤのいずれかのクロスオーバノードであるか否かを判断し、クロスオーバノードであると判断した場合に、自身の情報を挿入した取得メッセージを隣接する中継ノードに送信するステップと、複数のネットワークレイヤのそれぞれのクロスオーバノードの情報が挿入された取得メッセージを受信する通信端末101が、取得メッセージに挿入された情報を含む応答メッセージを移動端末100に送信するステップと、移動端末が、応答メッセージに挿入された情報に基づいて1つのクロスオーバノードを選択するステップとを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、移動端末の移動によるクロスオーバノードを発見し、選択するクロスオーバノード選択方法及びその方法で用いられる中継ノードに関する。
新たなシグナリングプロトコルとして、NSIS(Next Steps In Signaling)プロトコルがIETF(The Internet Engineering Task Force)のNSISワーキンググループ(下記の非特許文献1を参照)で標準化されようとしている。NSISは、モバイル環境においてQoS(Quality of Service)リソース予約の効率性の向上を特に期待されている。最近、いくつかのインターネットドラフトでは、一般的なNSISに関する文献(下記の非特許文献5、6を参照)だけでなく、下記の非特許文献2〜4にも記載されているQoSシグナリングやモビリティサポートに関する方法が記載されている。
ネットワーク上にはルータや端末だけでなく、NSIS機能をサポートするノードであるNE(NSIS Entity)が存在する。さらに、すべてのNEがモビリティ機能におけるQoSをサポートするわけではない。ここではQoS機能を有するNEを“QNE(QoS NSIS Entity)”と呼ぶ。QoSリソースはデータが流れる経路に沿ったそれぞれのQNEで予約される。QoSが保証された経路上でパケットを識別するために、フローIDが用いられる。
フローIDはデータ送信側と受信側のIPアドレスが含まれている(下記の非特許文献5を参照)。IPアドレスがモビリティイベント、例えばハンドオーバによって変更されると、フローIDは変更される。一方、セッションIDはMN(Mobile Node)とCN(Correspondent Node)との間でのセッションを識別するために用いられる。セッションIDはモビリティイベントによってフローIDが変更されても同じである。
ハンドオーバが起こった場合、図5に示すように、古いQoS経路と新たなQoS経路とが分岐する地点のQNEであるCRN(Crossover Node)には、QoSハンドオーバで二重の予約を避けるための重要な役割がある。CRNは、重なった経路(CN−CRN間)と新たな経路(CRN−MN間)において異なる処理をする必要がある。すなわち、CN−CRN間では更新をし、CRN−MN間では新たな状態をインストールする必要がある。したがって、CRN発見はQoSハンドオーバにおいて重要な問題の1つである。ハンドオーバによるQoS中断を避けるため又は最小限にするために早急に処理する必要がある。
ネットワーク内でのシグナリングなどを減らすために、多数フローにおける予約はアグリゲート(集約)される。図6にはアグリゲート予約の一例が示されている。エンドツーエンドの予約は通常どおり開始される。アグリゲーターにおいてアグリゲートフローにおける予約が開始される。アグリゲーターはアグリゲート予約に関してQNI(QoS NSIS Initiator)として動作する。アグリゲーターは、個別のフローの代わりにアグリゲートフロー(例えば、トンネル)に関するフローIDを有している。
中間のルータが個別のフロー予約を調査する必要がないようにマーキングが用いられる。デアグリゲーターはエンドツーエンド予約における次のホップ先のQNEとなる。デアグリゲーターはアグリゲート予約においてQNR(QoS NSIS Responder)として動作する。デアグリゲーターは、アグリゲート予約時のシグナリングによって、エンドツーエンド予約とアグリゲート予約をお互いに関連付けるための情報を得ることができる。この例と従来のもの(アグリゲーターがないもの)との主な違いは、アグリゲート予約におけるフローIDがエンドツーエンド予約におけるものと異なるところである。アグリゲート予約はエンドツーエンド予約と独立して更新することが可能である。
NSIS WG URL "http://www.ietf.org./html.charters/nsis-charter.html H.Chaskar,Ed, "Requirements of a Quality of Service (QoS) Solution for Mobile IP",RFC3583,September 2003 Sven Van den Bosch,et al.,"NSLP for Quality-of-Service signaling",draft-ietf-nsis-qos-nslp-07.txt,July 2005 S.Lee,et al., "Applicability Statement of NSIS Protocols inMobile Environments",draft-ietf-nsis-applicability-mobility-signaling-02.txt,July 2005 Robert Hancock et al., "Next Step in Signaling :Framework",RFC4080,June 2005 M.Brunner(Editor), "Requirements for Signaling Protocols",RFC3726,April 2004
MNがハンドオーバをし、CRN発見を開始すると、アグリゲーター若しくはデアグリゲーターは、実際のCRNはアグリゲーションの内側に存在するが、エンドツーエンド予約におけるCRNとして発見される。この場合、エンドツーエンド予約におけるCRNと実際のCRNとの間で二重の予約が起こる。そのような二重予約を避けるために、CRN発見はアグリゲーション内において行われる必要がある。一方で、ネストされたアグリゲーションにおけるCRN発見を完全に行うには時間がかかり、QoSハンドオーバにおける遅延が生じる。結果としてQoS中断が生じてしまう。
本発明は、上記の問題点に鑑み、リソースの二重予約を避け、ハンドオーバによるQoSの中断を最小限に抑えることができるクロスオーバノード選択方法及びその方法で用いられる中継ノードを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末の通信相手である通信端末と、前記移動端末と前記通信端末との通信経路内に存在し、前記移動端末と前記通信端末との間で送受信されるデータパケットを中継する複数の中継ノードとから構成され、複数のネットワークレイヤが入れ子のように重なって構成された通信ネットワークで、前記移動端末が移動により接続先が変わる場合の前記複数のネットワークレイヤのそれぞれの、前記通信ネットワーク上の新旧の通信経路が交わり、かつ分岐するクロスオーバノードのうちから1つのクロスオーバノードを選択するクロスオーバノード選択方法であって、前記複数のネットワークレイヤのそれぞれのクロスオーバノードの情報を取得するための取得メッセージを受信する中継ノードが、自身が前記複数のネットワークレイヤのいずれかの前記クロスオーバノードであるか否かを判断し、前記クロスオーバノードであると判断した場合に、自身の情報を挿入した前記取得メッセージを隣接する中継ノードに送信するステップと、前記複数のネットワークレイヤのそれぞれの前記クロスオーバノードの情報が挿入された前記取得メッセージを受信する前記通信端末が、前記取得メッセージに挿入された前記情報を含む応答メッセージを前記移動端末に送信するステップと、前記移動端末が、前記応答メッセージに挿入された前記情報に基づいて1つのクロスオーバノードを選択するステップとを、有するクロスオーバノード選択方法が提供される。この構成により、リソースの二重予約を避け、ハンドオーバによるQoSの中断を最小限に抑えることができる。
また、本発明のクロスオーバノード選択方法において、前記移動端末が、あらかじめ得られた、前記クロスオーバノードを選択するための付加情報を加味して前記クロスオーバノードを選択することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、状況に応じたクロスオーバノードを選択することができる。
また、本発明のクロスオーバノード選択方法において、前記付加情報が、前記通信ネットワーク負荷の情報、CRN(QNE)のQoS容量及び現在の負荷の情報、最下層CRNと選択されるCRNとのQoS保証の差異の情報、トンネリング情報又はネスト情報、過去のハンドオーバ処理の履歴の情報のうちの1つ以上含むことは、本発明の好ましい態様である。この構成により、状況に応じたクロスオーバノードを選択することができる。
また、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末の通信相手である通信端末と、前記移動端末と前記通信端末との通信経路内に存在し、前記移動端末と前記通信端末との間で送受信されるデータパケットを中継する複数の中継ノードとから構成され、複数のネットワークレイヤが入れ子のように重なって構成された通信ネットワークで、前記移動端末が移動により接続先が変わる場合の前記複数のネットワークレイヤのそれぞれの、前記通信ネットワーク上の新旧の通信経路が交わり、かつ分岐するクロスオーバノードのうちから1つのクロスオーバノードを選択するクロスオーバノード選択方法で用いられる前記中継ノードであって、前記複数のネットワークレイヤのそれぞれのクロスオーバノードの情報を取得するための取得メッセージを受信する受信手段と、受信した前記取得メッセージに基づいて、前記中継ノード自身が前記複数のネットワークレイヤのいずれかの前記クロスオーバノードであるか否かを判断する判断手段と、前記クロスオーバノードであると判断した場合に、前記中継ノード自身の情報を含むメッセージを生成するメッセージ生成手段と、生成された前記メッセージを隣接する中継ノード又は前記通信端末に送信する送信手段とを、備える中継ノードが提供される。この構成により、リソースの二重予約を避け、ハンドオーバによるQoSの中断を最小限に抑えることができる。
本発明のクロスオーバノード選択方法及びその方法で用いられる中継ノードは、上記構成を有し、リソースの二重予約を避け、ハンドオーバによるQoSの中断を最小限に抑えることができる。
図1は本発明の実施の形態における通信ネットワークの一例を示す図である。図1に示すように、MN100は古い経路(QNE−A0、QNE−B0、QNE−C0、QNE−C3、QNE−C2、QNE−B2、QNE−A2)に沿ってCN101と通信をしている。そして、MN100は新たな経路(QNE−A1、QNE−B1、QNE−C1、QNE−C3、QNE−C2、QNE−B2、QNE−A2)でCN101との通信を行おうとハンドオーバをしようとしている。
なお、ここでの通信ネットワークはネストBのレイヤ及びネストCのレイヤが介在しているが、この2つに限られるものではなく他のレイヤが存在してもよい。また、MN100がCN101と通信を行う場合、サブネットを構成するアクセスルータ(例えば、QNE−A0やQNE−A1など)に接続する不図示のアクセスポイント、すなわち固有の通信可能領域を形成するアクセスポイントに無線通信を介して接続してMN100はCN101と通信を行っている。
図2は本発明の実施の形態におけるアグリゲート予約について示す図である。図2に示すように、予約は3つのレイヤ(エンドツーエンド、ネストB、ネストC)でアグリゲートされている。QNE−B0、QNE−B1、QNE−B2は、ネストBにおける予約のアグリゲーション又はデアグリゲーションポイントである。QNE−C0、QNE−C1、QNE−C2は、ネストCにおける予約のアグリゲーション又はデアグリゲーションポイントである。なお、実際のCRNはQNE−C3である。
エンドツーエンドの予約状態は、古い経路ではQNE−A0、QNE−B0、QNE−B2、QNE−A2にインストールされ、新たな経路ではQNE−A1、QNE−B1、QNE−B2、QNE−A2にインストールされる。CRN発見がエンドツーエンドで行われると、QNE−B2がCRNとして発見される。この場合、二重予約はQNE−B2と実際のCRN(QNE−C3)との間で生じる。
MN100は、レイヤのアグリゲーションごとに通常のCRN発見を行う。CRNを発見する方法にはいくつかの方法が考えられ、例えば上述した非特許文献5に記載されたフローIDとセッションIDの特徴を用いる方法がある。この方法は、セッションIDが同じでフローIDが異なるフローが交わるノードをCRNとするものである。なお、ここでのCRN発見の詳細については後述する。この場合、3つのCRN、例えばQNE−B2、QNE−C2、QNE−C3はエンドツーエンドのレイヤ、ネストBのレイヤ、ネストCのレイヤにおいてそれぞれ発見される。ネットワーク側(アグリゲーター又はデアグリゲーター)は以下に示すような付加情報と一緒にCRN情報をMN100に通知する。
ここで、付加情報には、例えばネットワーク負荷、CRN(QNE)のQoS容量及び現在の負荷、最下層CRNと選択されるCRNとのQoS保証の差異、トンネリング情報又はネスト情報、過去のハンドオーバ処理の履歴、有利点及び不利点などが含まれる。この付加情報は、経路上のQNEから情報を集める不図示のサーバによって供給されてもよい。MN100は、上述した付加情報に従ってCRNリストから最適なCRNを選択し、QoS構築手続きを開始する。
ここで、本発明の実施の形態におけるCRN選択処理に至るまでのシーケンスの一例について図3を用いて説明する。図3に示すように、MN100はハンドオーバ先のプロキシ(QNE−A1)に対してQUERYメッセージを送信する(ステップS301)。プロキシ(QNE−A1)は、QNE−B1にQUERYメッセージを転送する(ステップS302)。QNE−B1は、エンドツーエンドのレイヤのQNE−B2にQUERYメッセージを転送する(ステップS303)。
エンドツーエンドのレイヤのQUERYメッセージを受信したQNE−B2は、自身がエンドツーエンドのレイヤのCRNであると判断すると、インターフェース(インターフェースの情報)及び関連情報(自身に関する情報などを含む情報)を受信したエンドツーエンドのレイヤのQUERYメッセージに付加する(ステップS304)とともに、ネスト内CRN検出(ステップS305)を開始する。ネスト内CRN検出は、ネストBのレイヤにおいてQUERY−trgメッセージをQNE−B1に送信する(ステップS306)ことによって開始される。
ネストBのレイヤのQUERY−trgメッセージを受信したQNE−B1は、QUERY−trgメッセージに含まれる情報を付加したQUERYメッセージを生成し、生成されたQUERYメッセージをネストBのレイヤのQNE−C1に送信する(ステップS307)。ネストBのレイヤのQUERYメッセージを受信したQNE−C1は、ネストBのレイヤのQNE−C2にQUERYメッセージを転送する(ステップS308)。
ネストBのレイヤのQUERYメッセージを受信したQNE−C2は、自身がネストBのレイヤのCRNであると判断すると、インターフェース(インターフェースの情報)及び関連情報(自身に関する情報などを含む情報)を受信したネストBのレイヤのQUERYメッセージに付加する(ステップS309)とともに、ネスト内CRN検出(ステップS310)を開始する。ネスト内CRN検出は、ネストCのレイヤにおいてQUERY−trgメッセージをQNE−C1に送信する(ステップS311)ことによって開始される。
ネストCのレイヤのQUERY−trgメッセージを受信したQNE−C1は、QUERY−trgメッセージに含まれる情報を付加したQUERYメッセージを生成し、生成されたQUERYメッセージをネストCのレイヤのQNE−C3に送信する(ステップS312)。ネストCのレイヤのQUERYメッセージを受信したQNE−C3は、自身がネストCのレイヤのCRNであると判断すると、インターフェース(インターフェースの情報)及び関連情報(自身に関する情報などを含む情報)をQUERYメッセージに付加し(ステップS313)、ネストCのレイヤのQUERYメッセージをQNE−C2に送信する(ステップS314)。
ネストCのレイヤのQUERYメッセージを受信したQNE−C2は、受信したQUERYメッセージからネストCのレイヤのCRN情報(インターフェイス及び関連情報)を抽出し、その情報をネストBのレイヤのQUERYメッセージに付加してQNE−B2に転送する(ステップS315)。このネストBのレイヤのQUERYメッセージには、ネストB及びネストCのレイヤのCRN情報が含まれている。ネストBのレイヤのQUERYメッセージを受信したQNE−B2は、受信したQUERYメッセージからネストB及びネストCのレイヤのCRN情報を抽出し、その情報をエンドツーエンドのレイヤのQUERYメッセージに付加してQNE−A2に転送する(ステップS316)。このエンドツーエンドのレイヤのQUERYメッセージには、エンドツーエンド、ネストB及びネストCのレイヤのCRN情報が含まれている。エンドツーエンドのレイヤのQUERYメッセージを受信したQNE−A2は、受信したQUERYメッセージをCN101に転送する(ステップS317)。
QUERYメッセージを受信したCN101は、収集された情報を含めたRESPONSEメッセージを生成し(収集した情報をRESPONSEメッセージに付加:ステップS318)、プロキシ(QNE−A1)に向けて送信する(ステップS319)。RESPONSEメッセージを受信したプロキシは、受信したRESPONSEメッセージをMN100に転送する(ステップS320)。
RESPONSEメッセージを受信したMN100は、上述したように、RESPONSEメッセージに含まれた情報及び上述した付加情報に基づいてCRNを選択する。なお、上述した例では、QUERYメッセージに対するRESPONSEメッセージが最上層のQUERYメッセージに対するものとなっている。すなわち、各層内におけるRESPONSEメッセージは必須ではない。
次に、本発明の実施の形態に係るQNEの一例について図4を用いて説明する。図4に示すように、QNE400は、受信手段401、送信手段402、メッセージ生成手段403、判断手段404、記憶手段405から構成されている。受信手段401は、外部からのシグナリングメッセージなどを受信するものである。送信手段402は、受信手段401によって受信されたシグナリングメッセージなどを転送したり、後述するメッセージ生成手段403によって生成されたメッセージを送信したりするものである。
メッセージ生成手段403は、MN100、CN101、他のQNEなどに対するメッセージなどを生成するものであって、例えば上述したようなQUERYメッセージやQUERY−trgメッセージなどを生成する。判断手段404は、QNE400自身がCRNであるか否かなどを判断するものである。記憶手段405は、QNE400の動作を制御するためのプログラムやQNE400の動作に必要な情報などを記憶するものである。
以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。例えばバイオ技術の適応などが可能性としてあり得る。
本発明に係るクロスオーバノード選択方法及びその方法で用いられる中継ノードは、リソースの二重予約を避け、ハンドオーバによるQoSの中断を最小限に抑えることができるため、移動端末の移動によるクロスオーバノードを発見し、選択するクロスオーバノード選択方法及びその方法で用いられる中継ノードなどに有用である。
本発明の実施の形態における通信ネットワークの一例を示す図 本発明の実施の形態におけるアグリゲート予約について示す図 本発明の実施の形態におけるCRN選択処理に至るまでのシーケンスの一例を示すシーケンスチャート 本発明の実施の形態に係るQNEの構成の一例を示す構成図 従来の通信ネットワークの一例を示す図 従来のアグリゲート予約の一例を示す図
符号の説明
100 MN(移動端末)
101 CN(通信端末)
400 QNE(中継ノード)
401 受信手段
402 送信手段
403 メッセージ生成手段
404 判断手段
405 記憶手段

Claims (4)

  1. 移動端末と、前記移動端末の通信相手である通信端末と、前記移動端末と前記通信端末との通信経路内に存在し、前記移動端末と前記通信端末との間で送受信されるデータパケットを中継する複数の中継ノードとから構成され、複数のネットワークレイヤが入れ子のように重なって構成された通信ネットワークで、前記移動端末が移動により接続先が変わる場合の前記複数のネットワークレイヤのそれぞれの、前記通信ネットワーク上の新旧の通信経路が交わり、かつ分岐するクロスオーバノードのうちから1つのクロスオーバノードを選択するクロスオーバノード選択方法であって、
    前記複数のネットワークレイヤのそれぞれのクロスオーバノードの情報を取得するための取得メッセージを受信する中継ノードが、自身が前記複数のネットワークレイヤのいずれかの前記クロスオーバノードであるか否かを判断し、前記クロスオーバノードであると判断した場合に、自身の情報を挿入した前記取得メッセージを隣接する中継ノードに送信するステップと、
    前記複数のネットワークレイヤのそれぞれの前記クロスオーバノードの情報が挿入された前記取得メッセージを受信する前記通信端末が、前記取得メッセージに挿入された前記情報を含む応答メッセージを前記移動端末に送信するステップと、
    前記移動端末が、前記応答メッセージに挿入された前記情報に基づいて1つのクロスオーバノードを選択するステップとを、
    有するクロスオーバノード選択方法。
  2. 前記移動端末は、あらかじめ得られた、前記クロスオーバノードを選択するための付加情報を加味して前記クロスオーバノードを選択する請求項1に記載のクロスオーバノード選択方法。
  3. 前記付加情報は、前記通信ネットワーク負荷の情報、CRN(QNE)のQoS容量及び現在の負荷の情報、最下層CRNと選択されるCRNとのQoS保証の差異の情報、トンネリング情報又はネスト情報、過去のハンドオーバ処理の履歴の情報のうちの1つ以上含む請求項2に記載のクロスオーバノード選択方法。
  4. 移動端末と、前記移動端末の通信相手である通信端末と、前記移動端末と前記通信端末との通信経路内に存在し、前記移動端末と前記通信端末との間で送受信されるデータパケットを中継する複数の中継ノードとから構成され、複数のネットワークレイヤが入れ子のように重なって構成された通信ネットワークで、前記移動端末が移動により接続先が変わる場合の前記複数のネットワークレイヤのそれぞれの、前記通信ネットワーク上の新旧の通信経路が交わり、かつ分岐するクロスオーバノードのうちから1つのクロスオーバノードを選択するクロスオーバノード選択方法で用いられる前記中継ノードであって、
    前記複数のネットワークレイヤのそれぞれのクロスオーバノードの情報を取得するための取得メッセージを受信する受信手段と、
    受信した前記取得メッセージに基づいて、前記中継ノード自身が前記複数のネットワークレイヤのいずれかの前記クロスオーバノードであるか否かを判断する判断手段と、
    前記クロスオーバノードであると判断した場合に、前記中継ノード自身の情報を含むメッセージを生成するメッセージ生成手段と、
    生成された前記メッセージを隣接する中継ノード又は前記通信端末に送信する送信手段とを、
    備える中継ノード。
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