JP2009171571A - 高速モバイルｉｐハンドオーバのための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モバイルノードによる実質的にシームレスなハンドオーバを可能にする。
【解決手段】 モバイルＩＰネットワークにおいてモバイルノードが旧アクセスルータから新アクセスルータへと高速ハンドオーバを実行する方法は、モバイルノードが旧アクセスルータから実際に離脱する前であって、該モバイルノードが新アクセスルータに帰属する前に、前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップと、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記モバイルノードへ送信されるパケットが前記新アクセスルータと前記旧アクセスルータとを経由するようルーティングするステップとを実行する。
【選択図】 図２Ａ

Description

本発明は、高速モバイルＩＰハンドオーバに関し、具体的には、ＩＰｖ６接続を維持しつつ、あるネットワークから別のネットワークへ移動するモバイルノードのためのハンドオーバに関する。

モバイルＩＰｖ６により、モバイルノードＭＮ（Mobile Node）は、あるアクセスルータＡＲ（Access Router）から別のアクセスルータＡＲへ移動するハンドオーバと呼ばれるプロセスの際に、インターネットへの接続を維持することができる。ハンドオーバ時には、リンク切替遅延時間とＩＰプロトコルオペレーションにより、モバイルノードＭＮがパケットを送受信できない時間が生じる。このハンドオーバ待ち時間（handover latency）とそれに伴うパケット損失は、標準的なモバイルＩＰｖ６の手順、すなわち移動の検出と、新たな気付アドレスＣｏＡ（Care of Address）の設定、およびバインディング更新ＢＵ（Binding Update）などに起因して、多くの場合、ＶｏＩＰ（Voice over IP）などのリアルタイムトラフィックにとっては許容できないものである。ハンドオーバ待ち時間を削減することは、非リアルタイムで、スループットの影響を受けやすい（throughput-sensitive）アプリケーションにとっても有益であると考えられる。それ故に、モバイルノードが実質的にシームレスなハンドオーバを認識できるように、モバイルＩＰｖ６の処理手順に起因するハンドオーバ待ち時間を改善することが望ましい。

モバイルＩＰｖ６（非特許文献１参照）は一般にモビリティ問題に対応している。ハンドオーバ待ち時間の改善に関する最適化としては、これまでのところ階層化モバイルＩＰｖ６プロトコルＨＭＩＰｖ６（非特許文献２参照）と高速モバイルプロトコルＦＭＩＰｖ６（非特許文献３参照）とがある。

階層化モバイルＩＰｖ６プロトコルＨＭＩＰにおいては、モバイルノードのネットワーク内にモビリティアンカーポイントＭＡＰ（mobility anchor point）が設置される。このＭＡＰは、外部のアクセスネットワークにおける一種の（ローカル）ホームエージェントである。ある意味において、これは、通信相手ノード（correspondent node）に対してハンドオーバを「隠す」役割を果たし、ハンドオーバ手続きを実行するためにホームエージェントと通信相手ノードとの間をまるまる往復することが不要になるので、ハンドオフ後のバインディング更新の待ち時間が減少する。しかしながら、それはハンドオーバ実行中に旧アクセスルータへ送信されたパケットの損失を避けることはできない。ＨＭＩＰプロトコルのスキームを図１Ａに概略的に示す。モバイルノードＭＮは、旧アクセスルータ（old access router）ＰＡＲから新アクセスルータＮＡＲへ移動し、モビリティアンカーポイントＭＡＰが一種のローカルホームエージェントとして機能することから、このハンドオーバはモバイルノードの「実際の」ホームエージェントに対して「隠され」ている。

高速モバイルプロトコルＦＭＩＰｖ６においては、高速ハンドオーバを実行するための２つのモード、いわゆるプレディクティブモード（predictive mode）と、いわゆるリアクティブモード（reactive mode）とが存在する。プレディクティブモードにおいてモバイルノードは、実際のハンドオーバが起こる前に新たなまたは次のルータ（ＮＡＲ）のアドレスを知る。このプロトコルによりモバイルノードＭＮは、そのＭＮがまだ現在通信中のアクセスルータ（いわゆる旧アクセスルータＯＡＲ（old access router）または前アクセスルータＰＡＲ（previous access router））（一括して「旧アクセスルータ」という。）に接続している間に、そのＭＮに新アクセスルータと関連するサブネットプレフィックス情報を提供することによって、新アクセスルータＡＲに迅速に帰属することができる。例えば、ＭＮはリンクレイヤ特有のメカニズム（つまりＷＬＡＮにおける「スキャン」）を使って利用可能なアクセスポイントを発見し、続いて、発見されたアクセスポイントの１つ以上のポイントに対応するサブネット情報をリクエストすることができる。ＭＮは、ルータ要請プロキシ（RouterSolicitationiProxy）またはプロキシルータ通知（proxyRouterAdvertisment）メッセージの交換後に、現ルータに接続している間はいつでもこれを実行することができる。アクセスポイントに関連付けられる識別子を解析（resolve）した結果は、［ＡＰ−ＩＤ，ＡＲ−Ｉｎｆｏ］というタプルであり、ＭＮはこれを用いて移動を容易に検出することができる。ＡＰ−ＩＤを持つアクセスポイントへの帰属が起こると、ＭＮは対応する新たなルータの座標（プレフィックス、ＩＰアドレスおよびＬ２アドレスを含む）を知る。ＦＭＩＰｖ６は、移動検出のために「ＲｔＳｏｌＰｒ（Router Solicitation for Proxy Advertisement）」メッセージと、「ＰｒＲｔＡｄｖ（Proxy Router Advertisement）」メッセージとを使用する。ＲｔＳｏｌＰｒメッセージとＰｒＲｔＡｄｖメッセージを通じてＭＮは、まだＰＡＲとリンクしているときに、予測される（未来の）新たな気付アドレスＮＣｏＡ（new CoA）を生成し、その結果、ハンドオーバに続いて行われる新たなプレフィックスの発見に起因する待ち時間が不要となる。

さらに、ＭＮが移動前に「ＦＢａｃｋ（Fast Binding Acknowledgment）」メッセージを受信したときには、新たなサブネットリンク（つまりＮＡＲのリンク）に帰属した直後にこの予測アドレス（prospective address）を使用することができる。ＭＮは、ＦＢａｃｋを受信することなく移動する場合には、「ＦＮＡ（Fast Neighbor Advertisement）」メッセージ（高速近隣通知メッセージ）を用いて帰属をアナウンスした後に、ＮＣｏＡの使用を開始することがきる。ＮＡＲはその仮アドレスが既に使用中の場合には高速近隣通知メッセージＦＮＡに応答し、それによりＮＣｏＡ設定待ち時間を減らす。

バインディング更新（ＢＵ）待ち時間を削減するため、プロトコルは旧ＣｏＡ（ＰＣｏＡ）とＮＣｏＡとの間にトンネルを確立する。ＭＮは「ＦＢＵ（Fast Binding Update）」メッセージ（高速バインディング更新メッセージ）をそのＰＡＲ（旧アクセスルータ）へ送信してトンネルを確立する。可能な場合は、ＭＮはＦＢＵをＯＡＲのリンクから送信するものとする。それ以外の場合は、ＦＢＵはＮＡＲへの帰属が検出された直後に送信されるものとする（これはいわゆる「リアクティブモード」である）。結果として、ＰＡＲはＰＣｏＡ宛に到着したパケットのＮＣｏＡへのトンネリングを開始する。このトンネルは、ＭＮがその通信相手とバインディング更新を完了する時点までアクティブなままである。逆方向の場合、ＭＮはバインディング更新を完了する時点までパケットをＰＡＲへリバーストンネリングする。ＰＡＲはトンネルの内部パケットをその宛先（ＭＮの通信相手ノード）へ転送する。

従ってＦＭＩＰによれば、次のような形でＰＡＲとＮＡＲとの間のトンネルが確立されるといえる。「プレディクティブモード」の場合、ＭＮはまだＰＡＲに接続しており、パケットはトンネルを通じてＮＡＲへ転送され、ＮＡＲにおいてバッファリングされる。これに対し、リアクティブモードでは、トンネルはＮＡＲへの接続後に確立され、同じように伝送中のパケットはハンドオーバが完了する時点までＰＡＲからＮＡＲへ転送される。

図１Ｂは、ＭＮがまだＯＡＲ（旧アクセスルータ）に接続している間にトンネルが確立され、パケットがＯＡＲからＮＡＲ（新アクセスルータ）へ転送される状態にあるプレディクティブモードを示す。図１Ｂは、ＨＭＩＰと組み合わせたＦＭＩＰを示している。ＨＭＩＰを使用しない場合には、ＭＡＰは除かれる。プレディクティブモードでは、ＮＡＲとハンドオーバ移動の両方が予測可能である。図１Ｃは、ハンドオフ後にトンネルが確立され、ＭＮが既にＮＡＲに接続している間にパケットがＰＡＲからＮＡＲへ転送される状態にあるリアクティブモードを示す。リアクティブモードではＮＡＲとハンドオーバ移動は、いずれもハンドオーバ前は不明である。図１Ｃは図１Ｂと同じようにＨＭＩＰと組み合わせたＦＭＩＰを示す。ＨＭＩＰが使用されない場合、ＭＡＰは除かれる。

技術仕様書ＲＦＣ３７７５、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ietf.org/rfc/rfc3775.txt＞ 技術仕様書ＲＦＣ４１４０、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ietf.org/rfc/rfc4l40.txt＞ 技術仕様書ＲＦＣ４０６８、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ietf.org/rfc/rfc4068.txt＞

従来技術にはいくつかの欠点が存在する。例えば、これらの方法は、ＮＡＲはわかっているが、ハンドオーバ移動がわからない場合に、不完全な情報を活用するための対策がない。

上記課題を解決するため、一実施形態によれば、
あるモバイルノードが旧アクセスルータから実際に離脱する前であって、該モバイルノードが新アクセスルータに帰属する前に、
前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップと、
前記モバイルノードが前記旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記モバイルノードへ送信されるパケットが前記新アクセスルータと前記旧アクセスルータとを経由するようルーティングするステップと
を実行する、モバイルＩＰネットワークにおいてモバイルノードが旧アクセスルータから新アクセスルータへと高速ハンドオーバを実行する方法が提供される。

これによりモバイルノードは、このモバイルノードへ送られたパケットを、通信相手ノード、通信相手ノードから新アクセスルータ、新アクセスルータから旧アクセスルータ、そしてモバイルノードへと至るルートを経由して受信することができる。このルートの準備は、ある意味では、次のアクセスルータへのハンドオーバに必要なステップを予測するものであり、それ故にモバイルノードが旧アクセスルータにまだ接続している間における対応する待ち時間を短縮する。

一実施形態によれば、前記トンネルを確立するステップが実行されると、前記モバイルノードは前記新アクセスルータが提供する新たな気付アドレスによりアドレス指定可能となり、それにより前記新アクセスルータは到着したパケットを前記旧アクセスルータへ転送し、転送されたパケットは前記旧アクセスルータから前記モバイルノードへと転送される。

新たな気付アドレス（care of address）は、新アクセスルータのネットワークプレフィックス（network prefix）を使って構成（form）することができる。

一実施形態によれば、前記モバイルノードからその通信相手ノードに対するパケットは、前記モバイルノードから前記新アクセスルータと前記旧アクセスルータとを経由するリバーストンネリングにより前記通信相手ノードへ転送される。または、一実施形態によれば、リバーストンネリングの代わりに、新たにトンネルを確立することなくそれまでのルートを用いてアップストリームデータが直接的にアップストリームへ送信される。

これによりモバイルノードから通信相手ノードに対する逆方向の通信も可能となる。

一実施形態によれば、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータから離脱した後に前記旧アクセスルータに到着するパケットは、該旧アクセスルータにおいてバッファリングされ、前記モバイルノードが前記新アクセスルータに帰属した後に前記旧アクセスルータから取得することができる。

これにより実際のハンドオフ後のパケットの損失を避けることができる。

一実施形態によれば、前記方法は、前記モバイルノードが前記新アクセスルータのアドレスを認識した後に、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータへ高速バインディング更新メッセージを送信するステップと、
前記高速バインディング更新メッセージを受けて、前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップと
を更に含むことができる。

一実施形態によれば、前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップは、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータから離脱する前に、該モバイルノードのホームエージェント、該モバイルノードの通信相手ノード、またはモビリティアンカーポイントに向けて該モバイルノードがバインディング更新メッセージを送信するサブステップを含むことができ、その結果、前記通信相手ノードから前記新アクセスルータを経由して前記旧アクセスルータへとメッセージをルーティングできる。

一実施形態によれば、前記トンネルは、前記モバイルノードが前記新アクセスルータに帰属してハンドオーバの手順を完了する時点まで、パケットを前記旧アクセスルータへ転送するために使用される。

上記課題を解決するため、一実施形態によれば、
モバイルノードが旧アクセスルータから実際に離脱する前であって、該モバイルノードが新アクセスルータに帰属する前に、
前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップと、
前記モバイルノードが前記旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記モバイルノードへ送信されるパケットが前記新アクセスルータと前記旧アクセスルータとを経由するようルーティングするステップと
を実行するモジュールを備える、モバイルＩＰネットワークにおいてモバイルノードが旧アクセスルータから新アクセスルータへと高速ハンドオーバを実行するための装置が提供される。

上記課題を解決するため、一実施形態によれば、
ハンドオーバが実行される新アクセスルータを決定するモジュールと、
未来のパケットが前記新アクセスルータにより提供される新気付アドレスへ送信されるべきであることを前記モバイルノードのホームエージェントまたは通信相手ノードに対して通知するために、バインディング更新メッセージを送信するモジュールと、
前記モバイルノードが旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間に確立されるトンネルを通じて、前記モバイルノードの通信相手ノードからデータを受信するモジュールと
を備えるモバイルノードである装置が提供される。

このようにしてモバイルノードは本発明の一実施形態に基づく装置として動作することができる。

一実施形態によれば、モバイルノードが高速ハンドオーバを実行するための装置は、
前記モバイルノードからバインディング更新メッセージを受信する時点まで、前記旧アクセスルータを経由して前記モバイルノードへデータを転送するとともに、前記バインディング更新メッセージを受信した後は、前記モバイルノードが前記新アクセスルータに帰属する時点まで、前記モバイルノードへ送信されるダウンストリームパケットを前記新アクセスルータが提供する気付アドレスへ転送する、前記モバイルノードの通信相手ノードまたはホームエージェントを更に備える。

このようにして、モバイルノードの通信相手ノードまたはホームエージェントは、本発明の一実施形態に基づく装置として動作することができる。

一実施形態に基づく装置は、あるモバイルノードの新アクセスルータとして決定されるアクセスルータを備える。この新アクセスルータは、前記モバイルノードの旧アクセスルータへのトンネルを確立した後に、前記モバイルノードのホームエージェントまたは通信相手ノードから該モバイルノードへ送信されるパケットの新たな気付アドレスを提供する。そして、新アクセスルータは、前記モバイルノードが旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記旧アクセスルータを経由して前記モバイルノードへ前記パケット転送する。

このようにして、「新」アクセスルータは、本発明の一実施形態に基づく装置として動作することができる。

一実施形態に基づく装置は、あるモバイルノードの旧アクセスルータとして動作するアクセスルータを備える。この旧アクセスルータは、ハンドオーバが実行される前記モバイルノードの新アクセスルータへのトンネルを確立した後に、該モバイルノードのホームエージェント、通信相手ノードまたはモビリティアンカーポイントから該モバイルノードへ送信されるパケットのための新たな気付アドレスを提供する前記新アクセスルータからパケットを受信する。そして、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記新アクセスルータから前記トンネルを通じて受信したパケットを前記モバイルノードへ転送する。

このようにして、「旧」アクセスルータは本発明の一実施形態に基づく装置として動作することができる。

一実施形態によれば、前記装置は、本発明の一実施形態に基づいて方法を実行するモジュールをさらに備える。

上記課題を解決するため、一実施形態によれば、本発明の一実施形態に基づいて方法をコンピュータに実行させるプログラムコードを含むコンピュータプログラムが提供される。

従来技術におけるモバイルＩＰハンドオーバの方法の説明図である。 従来技術におけるモバイルＩＰハンドオーバの方法の説明図である。 従来技術におけるモバイルＩＰハンドオーバの方法の説明図である。 本発明の実施形態におけるモバイルＩＰハンドオーバの第１の部分を示す図である。 本発明の実施形態におけるモバイルＩＰハンドオーバの第２の部分を示す図である。 ルート最適化を使用しない本発明の実施形態におけるモバイルＩＰハンドオーバのシーケンス図である。 ルート最適化を使用する本発明の更なる実施形態におけるモバイルＩＰハンドオーバのシーケンス図である。

以下、本発明を例示的な実施形態を用いて詳細に説明する。その前に、以下の説明で使用する用語について説明する。

・ＭＮ（Mobile Node）：モバイルノード
・ＡＲ（Access Router）：アクセスルータ
・ＩＰ（ｖ６）：インターネットプロトコル（バージョン６）
・ＭＩＰｖ６：モバイルインターネットプロトコルバージョン６
・ＦＭＩＰｖ６：高速モバイルインターネットプロトコルバージョン６
・ＨＭＩＰｖ６：階層化モバイルインターネットプロトコルバージョン６
・ＲｔＳｏｌＰｒ（Router Solicitation for Proxy Advertisement）：プロキシ通知のルータ要請
・ＰｒＲｔＡｄｖ（Proxy Router Advertisement）：プロキシルータ通知
・ＮＣｏＡ（New Care-of-Address）：新気付アドレス
・ＰＣｏＡ（Previous Care-of-Address）：旧気付アドレス
・ＰＡＲ（Previous Access Router）：旧アクセスルータ
・ＯＡＲ（old Access Router）（＝ＰＡＲ）：旧アクセスルータ
・ＮＡＲ（new Access Router）：新アクセスルータ
・ＦＢＵ（Fast Binding Update）：高速バインディング更新
・ＨＩ（Handover Initiate）：ハンドオーバ開始
・ＨＡＣＫ（Handover Acknowledgement）：ハンドオーバ情報

本発明の実施の一形態による方法は、旧アクセスルータと新アクセスルータとの間にトンネルを確立することによりＦＭＩＰｖ６ストラテジーに基本的に従う。しかしながらＦＭＩＰｖ６のアプローチとは対照的に、トンネルは旧アクセスルータに到着するパケットを新アクセスルータに転送するためには使用されないが、代わりに本実施形態による方法は、新アクセスルータを使用して通信相手ノードからのパケットを受信し、受信したパケットを、トンネルを通じて旧アクセスルータに転送する。それ故、（新アクセスルータが提供する）新アドレスは実際には、通信相手ノードがそのパケットをフォワードする宛先として使用され、旧アクセスルータはトンネルを通じて経由されるだけで、旧アクセスルータは、モバイルノードが旧アクセスルータを離脱する時点まで、新アクセスルータから受信したパケットを更にモバイルノードへ転送する。

言い換えると、ＭＮがまだＰＡＲに接続している間、新アクセスルータ（ＮＡＲ）は、パケットを旧アクセスルータ（ＰＡＲ）に向けて、ＰＡＲとＮＡＲの間に確立されたトンネルを通じて転送する。この様子を図２Ａに示す。モバイルノードが旧ネットワークを離脱して新ネットワークへ実際に移動する際は、レイヤ３（ＩＰレイヤまたはネットワークレイヤ）における更なるコンフィグレーションは一切不要である。新たなコンフィグレーションは既に「事前に設定」されているからである。モバイルノードが移動した後のトンネルを取り除く前の状況を図２Ｂに示す。

本方法は、次のハンドオーバがいつ起こるかではなく、それがどこで起こるかを知るだけで事前に設定できるという特徴においてＦＭＩＰｖ６を超える利点を有する。ＭＩＰｖ６を超える更なる利点は、ＦＭＩＰｖ６と同様に、事前認証、事前設定（pre-configuration）、および追加コンテキスト転送に適しており、パケット損失とハンドオーバ待ち時間の最小化できる点である。

次に、本発明の更なる実施形態を詳しく説明する。

本発明の実施の一形態によれば、本発明は、ＭＮがまだＰＡＲのリンク上にいる間にＭＮが（ＲｔＳｏｌＰｒメッセージとＰｒＲｔＡｄｖメッセージを通じて）未来の新気付アドレス（ＮＣｏＡ）を生成する時点まで、ＦＭＩＰｖ６プロトコルに等しいプロトコルを提供する（このため、ハンドオーバ後に新たなプレフィックスを発見することに起因する待ち時間が不要となる）。本実施形態の場合、ＦＭＩＰｖ６とは対照的に、この予測アドレス（prospective address）は、ＭＮが移動前に「ＦＢａｃｋ（Fast Binding Acknowledgment）」を受信した直後から旧サブネットリンク（ＰＡＲのリンク）上で使用される。

ＰＡＲでのＮＣｏＡの使用をサポートするため、本プロトコルはＰＡＲとＮＡＲとの間にトンネルを確立する。ただし、本プロトコルは、次に示すようにＦＭＩＰｖ６におけるプロトコルとは異なる。ＭＮは、このトンネルを確立するためにＦＢＵメッセージをＰＡＲに送信する。トンネルが確立された後、態様に応じて、ＭＮのホームエージェントＨＡへ、場合によってはＭＮの通信相手へもバインディング更新メッセージＢＵが送信される。本発明の実施の一形態によれば、バインディング更新メッセージは、モバイルノードをアドレス指定する際に使用される（ＮＡＲのプレフィックスを使用した）新たな気付アドレスをホームエージェントに通知するためにホームエージェントへ送信される。結果として、通信相手からのパケットは最後にＰＡＲに行き、ＮＡＲはＮＣｏＡ宛に到着したパケットのＰＡＲへのトンネリングを開始する。このトンネルは、ＭＮがＮＡＲに帰属することによってハンドオーバを完了する時点までアクティブなままである。逆方向の場合、ＭＮはハンドオーバを完了する時点まで好ましくはＰＡＲを介してパケットを送信する。続いてＰＡＲは、パケットをＰＡＲとＮＡＲとの間のトンネルへ転送する。ＮＡＲはトンネルを通じて送られてきたパケットをその宛先（ＭＮの通信相手ＣＮ）へ転送する。この際、ルート最適化を使用しない実施形態では、ホームエージェントＨＡを経由して送られる。このリバーストンネリング（reverse tunneling）は、送信元ＩＰアドレスとしてＮＣｏＡを含むパケットがイングレスフィルタリング（ingress filtering）によってＰＡＲにより廃棄されないことを保証する。

ルート最適化（route optimization）が使用される更なる実施形態によれば、次に説明するように、信号フローは若干異なる。ルート最適化により、どのＣＮ（通信相手ノード）もパケットを、遠回りしてＨＡを経由することなく、ＭＮへ（およびその逆方向に）直接送信することができる。

ルート最適化を使用する実施の一形態によれば、バインディング更新メッセージＢＵはホームエージェントＨＡへ送られるだけでなく、ＭＮの通信相手ノードＣＮにも送られる。次に、ルート最適化を使用しない前述の実施形態と同じように、通信相手からのパケットは最後にＰＡＲに行き、ＮＡＲはＮＣｏＡ宛に到着したパケットのＰＡＲへのトンネリングを開始する。ルート最適化を使用しない前述の実施形態と同じように、逆方向の場合、ＭＮはハンドオーバを完了する時点まで好ましくはＰＡＲを介してパケットを送信する。続いてＰＡＲはパケットをＰＡＲとＮＡＲとの間のトンネルに転送する。ＮＡＲはトンネルを通じて送られてきたパケットをその宛先（ＭＮの通信相手ＣＮ）へ転送する。この場合、ルート最適化のために、ＨＡを介しては行われない。

次に本発明の実施の一形態によるプロトコルを、図３Ａに示すシーケンス図を参照して説明する。

ＭＮは、予測される次のアクセスルータ（ＮＡＲ）、または信号の質の劣化もしくはＮＡＲへのハンドオーバを予測することが可能な任意の他のメカニズムにより次のアクセスルータへのハンドオーバが間近であることがわかると、ＭＮは高速バインディングアップデートメッセージＦＢＵをＰＡＲへ送信する。ＰＡＲはＮＡＲへ通知するためにハンドオーバ開始メッセージＨＩをＮＡＲへ送信し、ＮＡＲはＨＡＣＫ（handover acknowledge）メッセージにより応答する。ＰＡＲとＮＡＲとの間のトンネルの確立は、ＮＡＲからＰＡＲへ送信されるＦＢＡｃｋ（Fast Binding Update Acknowledgement）メッセージによって完了する。これまでのこれらのメッセージはＦＭＩＰｖ６とは異ならない。

ＦＭＩＰｖ６と同じようにＰＡＲとＮＡＲとの間のトンネルが確立される。しかしながら、いまの場合、（１つ以上の）通信相手ノードからのパケットを、ＮＡＲを経由してＰＡＲへ転送するためのトンネルが確立されている。そのため、ホームエージェントＨＡは、モバイルノードＭＮと関連して使用されるＮＣｏＡの通知を受ける必要がある。この手続きは、ホームエージェントＨＡへ送信されるバインディング更新メッセージＢＵによって行われる。次いでＨＡは、対応するＡＣＫメッセージＢＡＣＫにより応答する。ホームエージェントＨＡは、これによりＭＮへの未来のパケットが、これらのパケットがそこからトンネルを通じてＰＡＲに送られるＮＡＲを経由してＮＣｏＡにルーティングされるべきことを知る。

このようにして通信相手ノードからのパケットを、新アクセスルータを経由して旧アクセスルータにルーティングするためのトンネルが確立できる。その後、通信相手ＣＮからの（ルート最適化のない実施形態ではＨＡを経由した）パケットは、ＮＡＲを経由してＰＡＲへ転送することができる。言い換えると、ＭＮはＮＡＲからＰＡＲへのトンネルを介して旧アクセスルータを通って新アドレス（このアドレスはＮＡＲのネットワークプレフィックスで生成できる）にアドレス指定できる。

図３Ａはルート最適化のない実施形態を示しているが、ルート最適化が使用される実施形態の場合には、信号フローが若干異なる。その違いを図３Ｂ、特に図３Ｂの下側、ＭＩＰｖ６リターンルータビリティテスト（return routability test）と記載されている部分に示す。ルート最適化によりどのＣＮも、パケットをＨＡ経由で遠回りすることなくＭＮに直接送ることができる。ＣＮとＭＮとの間に予め決められたセキュリティコンテクストが存在しないため（ＭＮとＨＡの間には存在する）、リターンルータビリティテストは、モバイルノードが通信可能と主張する気付ホームアドレス（care-of and home address）により容易に通信できることを保証するために実行される。

リターンルータビリティテストを図３Ｂに示す。これは従来のＭＩＰｖ６プロシージャによって実行されるものと同様である。その手続きはＣｏＴｉ（Care of Address Test Init）メッセージとＨｏＴｉ（Home Address Test Init）メッセージを含む。ＣｏＴｉメッセージに対してはＣｏＴ（Care of Address test）メッセージが返信され、ＨｏＴｉメッセージに対してはＨｏＴ（Home Address test）メッセージが返信される。

最後にバインディング更新メッセージＢＵがＭＮからＣＮへ送信され、ＢＵメッセージの後にバインディング登録メッセージＢＡｃｋが返信される。

これらのメッセージ（ＢＵメッセージとＢＡｃｋメッセージ）の交換後、ＣＮからＮＡＲを経由してＰＡＲへのダウンストリームメッセージのリルーティングの準備が完了する。ダウンストリームパケットは先の実施形態と同様にこのルートに沿って実際にルーティングできる。

レベル２（リンクレイヤ）におけるモバイルノードの帰属は、実際のハンドオーバを完了するために新アクセスルータにおいて実行できる。

ＨＭＩＰを使用する１つの実施形態によれば、ＢＵメッセージは、ホームエージェントＨＡに送られる代わりにモビリティアンカーポイントＭＡＰへ送信される。これ以外、メカニズムは先の実施形態で説明したものと同じように動作する。

ＦＭＩＰｖ６における従来技術の手続きと同様、実施の一形態によれば、モバイルノードＭＮは、自発的近隣通知ＵＮＡ（unsolicited neighbor advertisement）を送信することによって新アクセスルータへの帰属をアナウンスしてハンドオーバを完了する。このようにして、ＭＮはＵＮＡメッセージを使用してＮＡＲの近隣キャッシュにそのＬ２アドレスを投入（populate）し、既に移動し終えたことの指示を与える。このようにしてＭＮはハンドオーバを完了する。

ＭＮがＮＡＲに帰属した後、ＮＡＲとＰＡＲとの間のトンネルはもはや必要はなく、トンネルの確立を解除できる。実施の一形態によれば、ＭＮによるＰＡＲからのハンドオフからＮＡＲに帰属する時点までの間、ＰＡＲは到着したパケットをバッファリングし、バッファリングされたパケットは、ＭＮがＮＡＲに帰属するとすぐにＭＮへ転送される。このようにしてパケットの損失を避けることができる。

トンネルを確立するための手続きは、予測されたハンドオーバに応じて実行することができる。このハンドオーバの予測技術は、予測されたハンドオーバが実際には起こらないかまたは実行されるが予測とは異なる新アクセスルータで起こることがあまり頻繁に起こらないように、将来的に改善されることが期待できる。しかしながら、ハンドオーバの予測が必ずしも真実にならない事実を考慮するため、トンネルを確立するための方法は、このトンネルを所定の期間（例えば１〜数分、または数秒）の間だけ確立できるようにする。この期間が経過してもハンドオーバが起こらなかった場合には、トンネルは破棄され、通信はその通常の経路に戻る。

以上説明した本発明の実施形態は、ＦＭＩＰプレディクティブモードとＦＭＩＰリアクティブモードに似てはいるが、そのいずれとも大幅に異なる。ＦＭＩＰプレディクティブモードにおけるように、本発明の実施形態の場合にも次の移動先（次アクセスルータ）は予測可能である。しかしながら、ＦＭＩＰｖ６のプレディクティブモードとは対照的に、コネクティビティの実際のロスは予測可能でなく、それ故、実際のハンドオフ前に実行される最適化はある意味、現実には起こらないかもしれない間近なハンドオーバに備えるための一種の「予防措置」である。そのためにＰＡＲとＮＡＲとの間のトンネルが確立される。しかしＦＭＩＰｖ６のプレディクティブモードとは対照的に、本発明の実施形態におけるパケットルーティングは、ＦＭＩＰｖ６におけるように（通信相手ＣＮまたはホームエージェントＨＡから来る）到着したパケットがＰＡＲに到着してトンネルを通じてＮＡＲに転送され、そこでバッファリングされるというようなものではない。代わりに、（通信相手ＣＮまたはホームエージェントＨＡから来る）到着するパケットはＮＡＲに直接到着してトンネルを通じてＰＡＲへ転送され、そこからパケットがＭＮへ転送される。ハンドオフを実際に実行する決定が行われる前に（ハンドオフは決して行われない可能性もあるが）トンネルの確立を行うことによって、本発明による方法は予備的または準備的なトンネルを確立する。これによりハンドオーバが実際に行われる場合にハンドオーバ待ち時間（ハンドオーバ時間）が改善される。

ＭＮがＰＡＲにまだ帰属している間にＭＮがＮＣｏＡのもとでアドレス指定可能とすることができるようにＰＡＲとＮＡＲとの間の予備的トンネルを確立するかどうかの決定は、ハンドオーバのトリガに影響を及ぼす可能性のある信号強度その他のパラメータ（例えばＱｏＳなど）といった外部パラメータに基づいて行うことができる。そのために事前にコネクティビティのロスを通知する任意のテクノロジーまたはモジュールが使用できる。例えば、１つ以上の所与のパラメータ（例えば信号強度またはＱｏＳ）に基づく任意のモジュールが、ハンドオーバが間近であることを判断することができる。この場合には、既に述べたように、予測されたＮＡＲへのトンネルが確立できる。ＮＡＲを予測するには、ＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＬＴＥ方式その他で与えられる任意の位置予測の技術が使用できる。

それ故、本発明の実施形態の方法は、主体的な早期のバインディング更新を実行することでハンドオーバ待ち時間を改善する。

ＦＭＩＰｖ６のリアクティブモードと比較すると、上述した実施形態による方法は、コネクティビティのロス（ハンドオーバが実行される実時間）が予測可能ではないという点においてリアクティブモードと共通している。しかしながら、リアクティブモードではハンドオフ後とＮＡＲに帰属した後でも最適化が実行されるのに対し、本発明の実施形態の場合には最適化（トンネルの確立）はＭＮの実際のハンドオフの前にのみ実行される。

従って本実施形態は、ＦＭＩＰｖ６のいずれのオプションとも著しく対照的なものであり、さらにその両方を超える大きな利点が存在する。ＦＭＩＰｖ６のプレディクティブモードと比較すると、最適化をセットアップするための情報はほとんど必要なく、またＦＭＩＰｖ６のリアクティブモードと比較すると、トンネルを確立するのに要する時間の間、パケットは全く失われない。

上記の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実施することができることは当業者であれば理解できよう。本発明の実施形態に関連して説明したモジュールおよび機能は、全体的または部分的に、本発明の実施形態に関連して説明した方法の通りに動作するように適切にプログラムされたマイクロプロセッサまたはコンピュータによって実現することができる。本発明の実施形態を実現する装置は、例えば、本発明の実施形態で説明した高速ハンドオーバを実行することができるように適切にプログラムされた計算装置または携帯電話機その他のモバイル機器を含む。

本発明の実施の一形態として、データキャリアに格納されるか、あるいは他の方法で記録媒体もしくは伝送リンクといった何らかの物理的手段によって具現化されるコンピュータプログラムであって、上記実施形態に従ってコンピュータを動作させることを可能にするコンピュータプログラムが提供される。

ＣＮ 通信相手ノード
ＨＡ ホームエージェント
ＭＡＰ モビリティアンカーポイント
ＭＮ モバイルノード
ＮＡＲ 新アクセスルータ
ＯＡＲ 旧アクセスルータ

Claims (14)

1. あるモバイルノードが旧アクセスルータから実際に離脱する前であって、該モバイルノードが新アクセスルータに帰属する前に、
   前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップと、
   前記モバイルノードが前記旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記モバイルノードへ送信されるパケットが前記新アクセスルータと前記旧アクセスルータとを経由するようルーティングするステップと
   を実行する、モバイルＩＰネットワークにおいてモバイルノードが旧アクセスルータから新アクセスルータへと高速ハンドオーバを実行する方法。
2. 前記トンネルを確立するステップが実行されると、前記モバイルノードは前記新アクセスルータが提供する新たな気付アドレスによりアドレス指定可能となり、それにより前記新アクセスルータは到着したパケットを前記旧アクセスルータへ転送し、転送されたパケットは前記旧アクセスルータから前記モバイルノードへと転送されるものである、請求項１に記載の方法。
3. 前記モバイルノードからその通信相手ノードに対するパケットは、前記モバイルノードから前記新アクセスルータと前記旧アクセスルータとを経由するリバーストンネリングにより前記通信相手ノードへ転送されるか、または、
   リバーストンネリングの代わりに、新たにトンネルを確立することなくそれまでのルートを用いてアップストリームデータが直接的にアップストリームへ送信される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記モバイルノードが前記旧アクセスルータから離脱した後に前記旧アクセスルータに到着するパケットは、該旧アクセスルータにおいてバッファリングされ、前記モバイルノードが前記新アクセスルータに帰属した後に前記旧アクセスルータから取得できるものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記モバイルノードが前記新アクセスルータのアドレスを認識した後に、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータへ高速バインディング更新メッセージを送信するステップと、
   前記高速バインディング更新メッセージを受けて、前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップと
   を更に含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップは、前記通信相手ノードから前記新アクセスルータを経由して前記旧アクセスルータへとメッセージをルーティングするために、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータから離脱する前に、該モバイルノードのホームエージェント、該モバイルノードの通信相手ノード、またはモビリティアンカーポイントに向けて該モバイルノードがバインディング更新メッセージを送信するサブステップを含むものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記トンネルは、前記モバイルノードが前記新アクセスルータに帰属してハンドオーバの手順を完了する時点まで、パケットを前記旧アクセスルータへ転送するために使用されるものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. モバイルノードが旧アクセスルータから実際に離脱する前であって、該モバイルノードが新アクセスルータに帰属する前に、
   前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間にトンネルを確立するステップと、
   前記モバイルノードが前記旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記モバイルノードへ送信されるパケットが前記新アクセスルータと前記旧アクセスルータとを経由するようルーティングするステップと
   を実行するモジュールを備える、モバイルＩＰネットワークにおいてモバイルノードが旧アクセスルータから新アクセスルータへと高速ハンドオーバを実行するための装置。
9. ハンドオーバが実行される新アクセスルータを決定するモジュールと、
   未来のパケットが前記新アクセスルータにより提供される新気付アドレスへ送信されるべきであることを前記モバイルノードのホームエージェントまたは通信相手ノードに対して通知するために、バインディング更新メッセージを送信するモジュールと、
   前記モバイルノードが旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記旧アクセスルータと前記新アクセスルータとの間に確立されるトンネルを通じて、前記モバイルノードの通信相手ノードからデータを受信するモジュールと
   を備えるモバイルノードである装置。
10. あるモバイルノードの新アクセスルータとして決定されるアクセスルータであって、該新アクセスルータは、前記モバイルノードが旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記モバイルノードのホームエージェントまたは通信相手ノードから該モバイルノードへ送信されるパケットを、前記旧アクセスルータを経由して前記モバイルノードへ転送するために、前記モバイルノードの旧アクセスルータへのトンネルを確立した後に前記パケットの気付アドレスを提供するものである、アクセスルータを備える装置。
11. あるモバイルノードの旧アクセスルータとして動作するアクセスルータであって、ハンドオーバが実行される前記モバイルノードの新アクセスルータへのトンネルを確立した後に、該モバイルノードのホームエージェント、通信相手ノードまたはモビリティアンカーポイントから該モバイルノードへ送信されるパケットのための新たな気付アドレスを提供する前記新アクセスルータからパケットを受信するとともに、前記モバイルノードが前記旧アクセスルータからハンドオフを実行する時点まで、前記新アクセスルータから前記トンネルを通じて受信したパケットを前記モバイルノードへ転送するアクセスルータを備える装置。
12. 前記モバイルノードからバインディング更新メッセージを受信する時点まで、前記旧アクセスルータを経由して前記モバイルノードへデータを転送するとともに、前記バインディング更新メッセージを受信した後は、前記モバイルノードが前記新アクセスルータに帰属する時点まで、前記モバイルノードへ送信されるダウンストリームパケットを前記新アクセスルータが提供する気付アドレスへ転送する、前記モバイルノードの通信相手ノードまたはホームエージェントを更に備える請求項８〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 請求項９〜１２に記載の装置のうちの一つ以上の装置、および／または、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法を実行する一つ以上のモジュールを更に備える請求項８に記載の装置。
14. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法をコンピュータに実行させるプログラムコードを含むコンピュータプログラム。

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