JP2009522831A

JP2009522831A - Ｉｐアドレス割り当て方法およびその使用

Info

Publication number: JP2009522831A
Application number: JP2008547985A
Authority: JP
Inventors: リンチェン
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2007-01-02
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-01-02
Also published as: US20090006585A1; US7747751B2; WO2007077234A1; EP1847098A1; JP4723653B2; CN1992736A

Abstract

本発明は、ＩＰアドレス割り当て方法に関する。ＤＨＣＰサーバがＩＰアドレスをＤＨＣＰクライアントに割り当てる場合、ＩＰアドレス妥当性確認プロセスがクライアントからＤＨＣＰサーバに移行される。ＤＨＣＰサーバは未使用ＩＰアドレスから所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択する。クライアントがＩＰアドレスを要求すると、ＤＨＣＰサーバは選択された有効ＩＰアドレスからＩＰアドレスをクライアントに割り当て、クライアントはＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを直接的に使用する。本発明はまた移動電話においてＶｏＩＰを提供する方法に関する。この方法により音声セッションの中断は実質的に短縮され、モバイルＶｏＩＰ通信品質が保証される。

Description

本発明はインターネット通信技術に関し、その内容はＩＰアドレス割り当て方法およびその使用に関する。

背景技術
従来のデータ通信によっても提供されているように、ブロードバンドインターネットもＶｏＩＰ（音声テレフォニー）にとって理想的である。ＶｏＩＰは、より廉価なビジネスコストの算入、音声通信とデータ通信の統合、またインターネット管理プラットフォームの強化などの数多くの実用的で有効な機能性をクライアントに提供することができる。ＶｏＩＰはＩＰネットワークを介するＴＣＰ／ＩＰ（伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル）プロトコルによって作動するテレフォニーアプリケーションである。ＶｏＩＰ技術は目下のところ固定インターネットにおいて多大な成功を収めているだけでなく、モバイルインターネット、殊に新たな３Ｇサービスにおいても着実に普及しており、またＶｏＩＰがテレフォニーにとっての主要な技術になることが予想されている。ＶｏＩＰモバイル端末はＷＬＡＮ（ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク）を介してインターネットにアクセスすることができる。ＷＬＡＮは特定のエリア内にインターネットコネクションを確立するために無線技術を使用し、またコンピュータネットワークと無線通信技術が組み合わされたプロダクトである。このＷＬＡＮはメディアを複数の無線通信チャネルを介して伝送することができ、また従来の固定線エリアネットワーク能力を提供することができ、ユーザに有効なブロードバンドインターネットアクセスを何時でも何処でも提供する。ＷＬＡＮネットワーク内では、無線通信カードが装着されたモバイル端末はハブとしての無線アクセスポイント（ＡＰ）を使用し、種々の高性能のＷＬＡＮアクセスルートを形成することができ、また無線モバイルオフィスアクセスを提供することができる無線ブリッジ、無線アクセスゲートウェイ、無線アクセスコントローラ、無線アクセスサーバなどを介してＷＬＡＮを固定線ネットワークに接続する。

ＶｏＩＰモバイル端末（ＭＴ）が異なるＩＰｖ４サブネットワーク間でハンドオーバする場合、一方のＩＰｖ４サブネットワークアクセスポイントから他方のＩＰｖ４サブネットワークアクセスポイントへのハンドオーバを実施するためにＭＴには新たなＩＰアドレスが与えられなければならない（ＩＰアドレス再割り当て）。ＭＴがこの新たなＩＰアドレスを受信する前にはＭＴを介するあらゆる会話が中断されなければならない。このことはＩＰアドレス再割り当てプロセスに対して、音声会話の中断の延長および通話量の低減を阻止するために十分な速さ（２０ｍｓ以下）を要求する。

現在の技術では通常の場合、高効率の動的なＩＰアドレス割り当てを実行するためにＤＨＣＰ（動的ホストコンフィギュレーションプロトコル；Dynamic Host Configuration Protocol）が使用される。ＤＨＣＰは典型的なクライアント／サーバモデルを基礎とし、このモデルにおいてはクライアントがリクエストをトリガし、サーバが適切な応答でもって回答する。この場合、クライアントは通常のコンピュータであり、またサーバはＤＨＣＰサーバである。コンピュータがアドレス要求を送信することによってＤＨＣＰサーバからのアドレスを指示または要求すると、ＤＨＣＰサーバは自動的にクライアントにＩＰアドレスおよび他のインターネットパラメータを提供し、また応答を送信する。図１から見て取れるように、ＤＨＣＰサービスプロシージャは以下の通りである：

１．ＤＨＣＰクライアントがＤＨＣＰサーバを探索する識別フェーズ。ＤＨＣＰクライアントは（ＤＨＣＰサーバのＩＰアドレスはクライアントに既知ではないので）ブロードキャストモードで「DHCP discover」信号を送出し、特定のブロードキャスト情報を２５５．２５５．２５５．２５５に送信することによってＤＨＣＰサーバを探索する。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルが導入されている全てのインターネットホストはこのブロードキャスト信号を受信するが、ＤＨＣＰサーバのみが応答できる。

２．ＤＨＣＰサーバがＩＰアドレスを割り当てる割り当てフェーズ。インターネット内のいずれのＤＨＣＰも「DHCP discover」信号に応答し、未だ割り当てられていないＩＰアドレスの内の１つをＤＨＣＰクライアントに割り当て、割り当てられたＩＰアドレスおよび他の「DHCP offer」データを含む割り当て信号を送信する。

３．ＤＨＣＰクライアントがＤＨＣＰサーバによって提供されたＩＰアドレスを選択する選択フェーズ。複数のＤＨＣＰサーバが「DHCP offer」信号をＤＨＣＰクライアントに送信する場合には、ＤＨＣＰクライアントはこのＤＨＣＰクライアントが受信する最初の「DHCP offer」信号のみを受け取り、選択したＤＨＣＰサーバに由来する要求したＩＰアドレスを含む「DHCP request」信号によってブロードキャストモードで応答する。ブロードキャストモードでのこの応答により、ＤＨＣＰクライアントはその特定のＤＨＣＰサーバによって提供されたＩＰアドレスを選択したことが全てのＤＨＣＰサーバに通知される。

４．ＤＨＣＰサーバが自身の提供したＩＰアドレスを確認する確認フェーズ。ＤＨＣＰサーバが「DHCP request」信号応答をＤＨＣＰクライアントから受信すると、ＤＨＣＰサーバは「DHCP ack」肯定応答を送信する。この「DHCP ack」肯定応答はＤＨＣＰサーバが割り当てたＩＰアドレスおよびＤＨＣＰクライアントに対する他の規定を含み、ＤＨＣＰクライアントはＤＨＣＰサーバが提供したＩＰアドレスを使用できるということが確認される。この確認の後に、ＤＨＣＰクライアントは自身のＴＣＰ／ＩＰプロトコルをネットワークカードに設定し、またＤＨＣＰクライアントが選択したＤＨＣＰサーバを除く他の全てのＤＨＣＰサーバはそれらのＤＨＣＰサーバが割り当てたＩＰアドレスを検索する。

５．再登録続けてＤＨＣＰクライアントがネットワークに再登録されるときはいつでも、もはや「DHCP discover」信号を伝送する必要はないが、以前に割り当てられたＩＰアドレスを含む「DHCP request」信号を直接的に伝送することができる。ＤＨＣＰサーバがこの信号を受信すると、このＤＨＣＰサーバはＤＨＣＰクライアントが本来のＩＰアドレスの使用を継続し続けることができるよう試み、「DHCP ack」肯定応答信号でもって応答する。このＩＰアドレスを本来のＤＨＣＰクライアントによる使用のために再割り当てできない場合（例えばＩＰアドレスが既に別のＤＨＣＰクライアントに割り当てられている場合）、ＤＨＣＰサーバはＤＨＣＰクライアントに「DHCP nack」否定応答信号でもって応答する。この「DHCP nack」信号を受信すると、ＤＨＣＰクライアントは新たなＩＰアドレスを要求するために「DHCP discover」信号を再び送信しなければならない。

しかしながら、動的なアドレス割り当てのためのＤＨＣＰプロトコルの使用には１つの欠点がある：ＤＨＣＰはネットワーク上の非ＤＨＣＰクライアントによって使用されているＩＰアドレスを識別することができず、また１つのネットワーク上で１つ以上のＤＨＣＰサーバが作動している場合、あるＤＨＣＰサーバは他のサーバによって既に割り当てられたＩＰアドレスを確認することができない。これらの理由から、ＤＨＣＰプロトコルは割り当てられたＩＰアドレスを検証するためにＡＲＰ（アドレス解決プロトコル；Address Resolution Protocol）の使用をクライアントに要求する。ＡＲＰはネットワーク上のＩＰアドレスに関するＭＡＣアドレスを受信するために伝送された信号を使用する。クライアントがネットワークの同一のセクションにおける全てのホストにブロードキャストパッケージを伝送し、同一のＩＰアドレスを使用するいずれかのホストがこのパッケージを受信すると、そのホストはクライアントに応答信号を送信する。多くの用途においてはＡＲＰ応答時間定義が１秒を上回り、他方ではＤＨＣＰがクライアントに別のアプリケーションの開始前には少なくとも１０秒の待機を要求する。したがってこの時間の間はＭＴにＩＰアドレスが割り当てられておらず、またＭＴにおけるいずれの会話も中断され、このことは通信品質に影響を及ぼす。

発明の開示
本発明の主要な課題は、ＤＨＣＰを使用してＩＰアドレスを割り当てる場合にＡＲＰによってこの割り当てられたＩＰアドレスに影響が及ぼされる、現在の技術における過度に長いＩＰ再割り当てプロシージャ時間および不十分なコネクション時間の問題を解決し、またＩＰアドレス割り当て速度を改善し、リアルタイムアプリケーションに関する要求を満たすＩＰアドレス割り当て方法を提供することである。

本発明の別の課題は、モバイルユーザがあるアクセスポイントから別のアクセスポイントにハンドオーバするときに拡張されたＩＰアドレス再割り当てによって惹起される現在の技術での通信の中断に関する問題を改善し、インターサブネットワークハンドオーバにおいてＩＰアドレスを再割り当てするためにモバイル端末が要する時間を短縮し、またモバイルＶｏＩＰ通信品質を改善する、実用的なＶｏＩＰ方法を提供することである。

この課題を解決するために、本発明は以下の技術的な態様を含む：
ＩＰアドレス割り当て方法は以下のステップを含む：
Ａ．ＤＨＣＰサーバは自身の未使用ＩＰアドレスから所定数の妥当性のあるＩＰアドレス、すなわち有効ＩＰアドレスを周期的に選択する；
Ｂ．クライアントがＩＰアドレスを要求すると、ＤＨＣＰサーバは選択された有効ＩＰアドレスの中から１つのＩＰアドレスを割り当てる；
Ｃ．クライアントはＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを直接的に使用する。

ステップＡは以下のステップを含む：
Ａ１．ＤＨＣＰサーバは未使用ＩＰアドレスプールおよび使用可能ＩＰアドレスプールを確立する；
Ａ２．未使用ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスに基づき、所定数の有効ＩＰアドレスが使用可能ＩＰアドレスプール内に周期的に保持される；
ステップＡ２は以下のステップを含む：
Ａ２１．ＤＨＣＰサーバは使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数を周期的に検査する；
Ａ２２．使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数が所定数に達していない場合、ＩＰアドレスが未使用ＩＰアドレスプールから選択され、妥当性が確認される；
Ａ２３．有効ＩＰアドレスが未使用ＩＰアドレスプールから使用可能ＩＰアドレスプールに移動される。

選択的に、使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの妥当性を、この使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数の検査の前に検査することができる；
使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの期限が切れている場合には、この期限が切れたＩＰアドレスは削除される。

未使用ＩＰアドレスプールからＩＰアドレスを選択し、選択されたＩＰアドレスの妥当性を確認するステップは以下のステップを含む：
ＩＰアドレスが未使用ＩＰアドレスプールから選択される；
選択されたＩＰアドレスはサブネットワークにおいて現在使用されているかがＡＲＰを介して検査される；
ＡＲＰの検査結果に基づき、選択されたＩＰアドレスはサブネットワークにおいて使用されていない場合には、このＩＰアドレスの妥当性が確認される。

未使用ＩＰアドレスプールからＩＰアドレスを選択するステップは以下のステップを含む：
未使用ＩＰアドレスプールからＩＰアドレスをランダムに選択するか、特定の順序に従い選択する。

選択されたＩＰアドレスがサブネットワークにおいて使用されているか否かをＡＲＰを介して検査するステップは以下のステップを含む：
ＤＨＣＰサーバは選択されたＩＰアドレスをサブネットワーク内の全てのホストにブロードキャストする；
所定の時間内にいずれかのホストから受信した応答は、選択されたＩＰアドレスが既にサブネットワーク上で使用されていることを指示する；
そうでない場合には、この応答は選択されたＩＰアドレスがサブネットワーク上で使用されていないことを指示する。

ＩＰアドレスが解放されると、ＤＨＣＰサーバはこの解放されたＩＰアドレスを未使用ＩＰアドレスプールに戻す。

移動電話においてＶｏＩＰを提供する方法は以下のステップを含む：
ａ．ＤＨＣＰサーバは自身の未使用ＩＰアドレスから所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択する；
ｂ．モバイルユーザがインターサブネットワークハンドオーバを検出すると、このハンドオーバはＤＨＣＰクライアント端末が目標サブネットワーク上のＤＨＣＰサーバに由来する新たなＩＰアドレスを要求することを指示する；
ｃ．ＤＨＣＰサーバは選択された有効ＩＰアドレスの中から１つのＩＰアドレスをモバイルユーザに割り当てる；
ｄ．モバイルユーザがＤＨＣＰ確認メッセージをＤＨＣＰサーバから受信すると、モバイルユーザはＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを使用し、目標サブネットワークとのコネクションを確立する。

ステップａは以下のステップを含む：
ａ１．ＤＨＣＰサーバは未使用ＩＰアドレスプールおよび使用可能ＩＰアドレスプールを確立する；
ａ２．ＤＨＣＰサーバは使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数を周期的に検出する；
ａ３．使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数が所定数に達していない場合、ＩＰアドレスが未使用ＩＰアドレスプールから選択され、妥当性が確認される；
ａ４．妥当性が確認されると、ＩＰアドレスが未使用ＩＰアドレスプールから使用可能ＩＰアドレスプールに移動される。

選択的に、使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの妥当性を、この使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数の検査の前に検査することができる。

使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの期限が切れている場合には、この期限が切れたＩＰアドレスは削除される。

上述の本発明の技術的な態様からは、本発明では、ＤＨＣＰサーバが未使用ＩＰアドレスプールを保持するだけではなく、それと同時に使用可能ＩＰアドレスプールも保持し、また使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの妥当性を周期的な検査によって維持することによって、動的なＩＰアドレス再割り当てプロセスの間にＩＰアドレス妥当性確認プロセスがクライアントからＤＨＣＰサーバに移行されることが分かる。ＭＴ（モバイル端末）がＩＰアドレスの割り当てを要求すると、有効ＩＰアドレスを使用可能ＩＰアドレスプールから選択することができ、ＭＴは割り当てられたＩＰアドレスをＡＲＰによる検証無しに使用することができ、したがってＩＰ再割り当てに必要とされる時間が大幅に節約され、またＭＴ通信の連続性が保証される。本発明は簡単に実施することができ、また信頼性が非常に高い。

図面の簡単な説明
図１は、ＤＨＣＰサーバのワークフローを示す。
図２は、本発明のＩＰアドレス割り当て方法の実際のワークフローを示す。
図３は、ＤＨＣＰサーバが所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択する際の実際のワークフローを示す。
図４は、本発明がモバイルＶｏＩＰを提供する際の方法の実際のワークフローを示す。

方法の実施例
本発明の核心は、ＤＨＣＰサーバがＩＰアドレスをＤＨＣＰクライアントに割り当てるときに、ＩＰアドレス妥当性確認プロセスをクライアントからＤＨＣＰサーバに移行することである。この移行を実施するためにＤＨＣＰサーバは所定数の有効ＩＰアドレスを自身の未使用ＩＰアドレスから周期的に選択しなければならない。つまり、クライアントがＩＰアドレスを要求すると、ＤＨＣＰサーバは選択された有効ＩＰアドレスの中から１つのＩＰアドレスを割り当てる。このようにして、クライアントはＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを直接的に使用することができ、またＩＰアドレス妥当性確認プロセスを実行する必要はなくなる。モバイル端末が異なるＩＰサブネットワーク間をハンドオーバし、またモバイル端末が新たなＩＰアドレスを目標サブネットワークのＤＨＣＰサーバから要求するときにモバイル端末が本方法を使用してＩＰアドレス再割り当てプロシージャを実行するようにして本発明がモバイルＶｏＩＰに適用される場合には、モバイル端末が新たなＩＰアドレスを受け取る前のあらゆる会話の中断が最小になり、モバイルＶｏＩＰ通信品質が保証される。

当業者が本発明の技術的な態様をより良く理解できるよう図面および実行のアプローチを編集しており、下記においては本発明をより明瞭に説明する。

図２を参照すると、この図２は本発明のＩＰアドレス割り当て方法の実際のワークフローを示し、また以下のステップを含む：
ステップ２０１：ＤＨＣＰサーバは自身の未使用ＩＰアドレスから所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択する。

実際にこのステップを実施する場合には、以下において詳細に説明するような多数の方法を使用することができる。

ステップ２０２：クライアントがＩＰアドレスを要求すると、ＤＨＣＰサーバは選択されたＩＰアドレスからクライアントに１つのＩＰアドレスを割り当てる。

クライアントに割り当てられるＩＰアドレスを有効ＩＰアドレスから選択することができるか、そのサイズに応じて選択することができる。複数のクライアントが同時にＤＨＣＰサーバからＩＰアドレスを要求する場合には、異なるＩＰアドレスがこれらの有効ＩＰアドレスから順番にクライアントに割り当てられる。

例えば、ＤＨＣＰサーバは次の４つの有効ＩＰアドレスを保持している：１９２．１６８．１．２，１９２．１６８．１０．３，１９２．１６８．０．１および１９２．１６８．０．３。３つのクライアントが同時にこのＤＨＣＰサーバからＩＰアドレスを要求すると、これらの３つのクライアントには数字の順に１９２．１６８．０．１，１９２．１６８．０．３および１９２．１６８．１．２が割り当てられる。このようにして、次回ＤＨＣＰが未使用ＩＰアドレスから新たな有効ＩＰアドレスを選択する必要がある場合、一連の有効ＩＰアドレスのセット（４つ）を維持するためにＤＨＣＰは１つのＩＰアドレスしか選択できない。

５つのクライアントが同時にＤＨＣＰサーバからＩＰアドレスを要求する場合には、ＤＨＣＰは割り当てるための４つの有効ＩＰアドレスしか有していないことになり、このことは有効ＩＰアドレスが使い果たされることを意味する。この状況においては、ＤＨＣＰサーバが再び所定数の有効ＩＰアドレスを未使用ＩＰアドレスから選択し、ＩＰアドレスをクライアントに割り当てることができるようになる前の次の周期までＤＨＣＰサーバは待機しなければならない。したがってＩＰアドレス割り当て速度は従来のＤＨＣＰ割り当て速度と同等にまで低下する。この理由から、ネットワークが非常に使用されている状況においては（高速ＩＰ割り当て）、サブネットワーク上のあらゆるユーザに時宜を得て有効ＩＰアドレスを割り当てることを保証するためにより多くの有効ＩＰアドレスを選択することが適切である。

ＤＨＣＰサーバによって保持される有効ＩＰアドレスの数を、例えば所定の時間内または所定の検査周期内に保持すべき有効ＩＰアドレスの数を設定することによって動的に変更することができる。

高速ＩＰアドレス割り当てにおいては、ＤＨＣＰサーバはＩＰアドレス妥当性確認を処理しなければならない。しかしながら、ＤＨＣＰサーバが過度に多くの有効ＩＰアドレスを保持すると、ＤＨＣＰサーバが未使用ＩＰアドレスについて周期的に実行する妥当性確認は通常のＤＨＣＰに比べより多くのリソースを使用することになる。何故ならば、通常のＤＨＣＰにおいては、ＩＰアドレス妥当性確認はＩＰ割り当てフェーズでしか行われないからである。

したがって、実際の用途においては有効ＩＰアドレスの数をネットワーク負荷およびネットワーク環境に応じて設定することができる。

ステップ２０３：クライアントはＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを直接的に使用する。

当業者であればＤＨＣＰサーバは、例えば同一のＩＰアドレスを２つの異なるホストに割り当てない；ＤＨＣＰマネージャは特定のホストを特定のＩＰアドレスに限定することができるなどの多くの利点を提供できることが分かる。しかしながらＤＨＣＰサーバは以下のような種々の欠点も有する：ＤＨＣＰサーバはネットワーク上の非ＤＨＣＰクライアントによって使用されているＩＰアドレスを識別することができない；１つのネットワーク上で１つ以上のＤＨＣＰサーバが作動している場合、ＤＨＣＰサーバは他のサーバによって既に割り当てられているＩＰアドレスを確認することができない、など。したがって通常のＤＨＣＰにおいては、ＤＨＣＰクライアントがあるＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを受け取る場合、ＤＨＣＰはそのアドレスの妥当性が確認されていることを保証できない。この時点において、ＤＨＣＰはアドレスの妥当性を確認しなければならず、またＩＰアドレスはネットワーク上の他のホストに由来するＩＰアドレスと衝突しないかを検査しなければならない。

ＤＨＣＰクライアントは通常の場合ＩＰアドレスの衝突を検出するためにＡＲＰ（アドレス解決プロトコル；Address Resolution Protocol）を使用する。ＡＲＰプロトコルはコンピュータのネットワークアドレス（そのコンピュータのＩＰアドレス）を物理アドレス（そのコンピュータのＭＡＣアドレス）に変換することによって機能する。ＡＲＰプロトコルはリンク層プロトコルであり、このプロトコルによりイーサネットデータフレームにおける３２ビットＩＰアドレスの代わりに４８ビットイーサネットアドレス（ハードウェアアドレス）を使用した、ネットワーク上のあるホストから別のホストへのコネクションが保証される。同一のＩＰアドレスを有するホストがネットワーク上に存在する場合には、ＩＰアドレス衝突警告が発せられる。例えば、アクティブ状態のホストＢがＩＰアドレス１９２．１６８．０．１を確立しているときに、別のサーバＡが自身のＩＰアドレスを１９２．１６８．０．１に変更すると、ＩＰアドレス衝突が生じることになる。この衝突の原因は、ホストＡがネットワークに接続した際に（または自身のＩＰアドレスを変更した際に）、このホストＡが自由なＡＲＰでもある自身の固有のＩＰアドレスをブロードキャストしＡＲＰパッケージをネットワークに送信することにある。同一のＩＰアドレスを有するホストＢが同一のネットワーク上に存在したままであれば、ホストＢはＡＲＰを介してそのアドレスに応答し、ホストＡがこの応答を受信すると、ホストＡはＩＰアドレス衝突警告を発し、またホストＢも勿論警告を発する。

本発明を使用することにより、クライアントはあらゆるＩＰアドレスに関してさらなる衝突検査を実施する必要は無く、またＩＰアドレスを直接的に使用することができる。何故ならば、ＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスは、サブネットワーク上の他のクライアントとのアドレス衝突が生じていないことを保証するＤＨＣＰ検査後に選択されるからである。

ＤＨＣＰサーバが所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択する上述のステップ２０１における実際のプロシージャは種々のヴァリエーションを有し、これを以下詳細に説明する。

図３におけるワークフローを参照する：
この実施形態においては、ＤＨＣＰサーバが未使用ＩＰアドレスプールおよび使用可能ＩＰアドレスプールを確立すると、ＤＨＣＰサーバは未使用ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスに応じて、使用可能ＩＰアドレスプール内の所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に保持する。これは以下のステップを含む：
ステップ３０１：ＤＨＣＰサーバは未使用ＩＰアドレスプールおよび使用可能ＩＰアドレスプールを確立する。

通常のＤＨＣＰにおいては、ＤＨＣＰサーバが全ての未使用ＩＰアドレスを有するＩＰアドレスプール（未使用ＩＰアドレスプール）を保持する。本発明においては、ＤＨＣＰサーバが別のＩＰアドレスプール（使用可能なＩＰアドレスプール）も確立する必要がある。使用可能ＩＰアドレスプール内の全てのＩＰアドレスは未使用ＩＰアドレスプールに由来する。

ステップ３０２：使用可能ＩＰアドレスプール内に保持される有効ＩＰアドレスの数がＮ個にセットされる。

ステップ３０３：使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数がＮについて検査される。

数が等しければステップ３０７に進む：検査プロシージャは終了する。

数が等しくなければステップ３０４に進む：ＩＰアドレスが未使用ＩＰアドレスプールから選択される。

ＩＰアドレスを未使用ＩＰアドレスプールからランダムに選択することができるか、そのサイズに応じて選択することができる。

ステップ３０５：選択されたＩＰアドレスの妥当性が確認されているか否かが検査される。すなわちサブネットワーク上の他のホストに由来するいずれのＩＰアドレスとも衝突していないかが検査される。

詳細は上記のクライアントがＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスの妥当性を確認する現行の技術的なプロセスにおいて説明した。しかしながら、選択されたＩＰアドレスがサブネットワーク上で既に使用されているか否かを検査するためにＡＲＰを使用する同様の方法をＤＨＣＰサーバにおいて使用することができる。

ＤＨＣＰサーバは選択されたＩＰアドレスをサブネットワーク上の全てのホストにブロードキャストする；所定の時間内に受信したいずれかのホストからの応答メッセージは選択されたＩＰアドレスがサブネットワーク上で既に使用されていることを指示する。そうでない場合には、この応答メッセージは選択されたＩＰアドレスが使用されていないことを指示する。ＡＲＰの検査結果に依存して、選択されたＩＰアドレスがサブネットワーク上で使用されていない場合には、この選択されたＩＰアドレスの妥当性が確認される。

妥当性が確認されるとステップ３０６に進む：選択されたＩＰアドレスが未使用ＩＰアドレスプールから使用可能ＩＰアドレスプールに移動され、ステップ３０３が繰り返される。

妥当性が確認されない場合には、次のＩＰアドレスを未使用ＩＰアドレスプールから選択するためにステップ３０４が繰り返される。

ＩＰアドレスが（ＤＨＣＰ時間制御システムまたは「DHCP release」メッセージによって）解放されると、ＤＨＣＰサーバは解放されたＩＰアドレスを未使用ＩＰアドレスプールに戻し、後続のクライアントがそのアドレスを使用できるようにしなければならない。

上述の実施形態のプロシージャにおいては、使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスが検査される場合、ＩＰアドレスの数が所定数Ｎに達しているか否かを確認するためにＩＰアドレスの数のみが検査される。前述したように、複数のＤＨＣＰサーバを有するネットワークにおいては、あるＤＨＣＰサーバが他のサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを確認することは不可能である。つまり、使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの期限が切れている可能性が依然として存在する。ＩＰアドレスの妥当性検査が実施されない場合には、ユーザに割り当てられたＩＰアドレスの妥当性はない可能性がある。この場合には、妥当性検査を完了するためにクライアントを使用することができる。すなわち、ユーザが直接的にＩＰアドレスを使用すると、ＩＰアドレス衝突が生じ、この時点においてクライアントはＤＨＣＰサーバからＩＰアドレスを再び要求することが必要になる。

分かりやすく説明すると、ユーザに割り当てられたＩＰアドレスがサブネットワーク上の他のユーザのＩＰアドレスとの衝突を生じさせないことを完全に保証するために、上述のステップ３０３における使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数を検査する前に、使用可能ＩＰアドレスプール内の未だ割り当てられていないＩＰアドレスの妥当性が検査されるべきである；ＩＰアドレスの妥当性がない場合、期限が切れたＩＰアドレスは削除されるべきであり、そうでない場合にはＩＰアドレスが保持されるべきである。使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの妥当性があるか否かを検出するための方法は、未使用ＩＰアドレスプール内の選択されたＩＰアドレスの妥当性があるか否かを検出するための方法と同じであり、両方ともＡＲＰを介して検査することができる。図３は、使用可能ＩＰアドレスプールを確立し、ＤＨＣＰサーバが所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に保持するための実際のプロシージャを示す。

実際の用途はこの実施方法に制限されるものではない。例えば、未だ割り当てられていない全てのＩＰアドレスを包含するＩＰアドレステーブルおよびその妥当性確認シンボルを作成することができる。

ＤＨＣＰサーバはテーブル内のＩＰアドレスおよびその妥当性確認シンボルの検査を周期的に実施する。ＩＰアドレスが妥当である場合には妥当性確認シンボルは「１」であり、妥当でない場合には妥当性確認シンボルは「０」である。検出された有効ＩＰアドレスの数が所定値に達するたびに検査プロセスは終了する。

クライアントがＩＰアドレスを要求する場合には、このクライアントにはシンボル「１」を有するＩＰアドレスから数字の順にＩＰアドレスが割り当てられる。割り当てプロセスが一度完了すると、そのシンボルは「０」に変更される。

ＩＰアドレスが（ＤＨＣＰ時間制御システムまたは「DHCP release」メッセージによって）解放されると、ＤＨＣＰサーバは解放されたＩＰアドレスをＩＰアドレステーブルに戻し、後続のクライアントがそのアドレスを使用できるようにするためにそのシンボルを「０」にリセットしなければならない。

当業者であれば、ネットワーク技術およびモバイルサービスの発展として、ネットワークアプリケーションは変わり続けており、ＩＰネットワークを紹介することができるモバイル端末の数が増え続けており、またユーザは何時でも何処でもＩＰネットワークを照会できることを欲していることが分かる。ＶｏＩＰにおいては、会話信号が圧縮符号化されたディジタルフレームに変換され、続いてＩＰデータパッケージに変換され、ＩＰネットワークを介して伝送される。したがってＩＰネットワークを介する音声通信を提供する目的が達成される。ＩＰテレフォニーはネットワーク帯域幅利用率を飛躍的に改善し、通信コストを飛躍的に低減し、またその広範な用途はブロードバンドマルチメディアアプリケーションの発展も促進した。ＶｏＩＰの最大の恩恵は、従来のサービスに比べより多くのまたより良質のサービスが提供しながら、インターネットの使用および世界規模で相互接続されているＩＰ環境を普及させたことである。ＶｏＩＰはＩＰネットワークを介して音声、ＦＡＸ、ビデオおよびデータサービスを容易に伝送することができる。さらには、モバイルＶｏＩＰはモバイル通信とインターネット通信の理想的な統合形態である。

モバイル端末はＡＰ（アクセスポイント）を介してＩＰネットワークにアクセスするが、これらの端末のモバイル性は異なるＩＰサブネットワーク間のハンドオーバを端末に要求する。ＩＰサブネットワーク間をハンドオーバする場合には、モバイル端末は以下の２つの理由から新たなＩＰアドレスを要求しなければならない：
１．ＩＰサブネットワークはグローバルＩＰアドレスを使用する。この状況においては、各ＩＰサブネットワークはＩＰ経路の制限に起因して異なるＩＰアドレス範囲（ネットワークセクション）を使用しなければならない。新たなサブネットワーク上のＩＰコネクションを再確立するために、端末は新たなサブネットワークセクションに由来するＩＰアドレスを使用しなければならない。この時点において、端末のＩＰアドレスは必ず変更されなければならない。

２．ＩＰサブネットワークは永続的なアドレスを使用する。この時、隣接するサブネットワークは同一のネットワークセクションを使用することができるか、異なるネットワークセクションを使用することができる。この理由から、端末のＩＰアドレスは変更することができない。しかしながら、新たなサブネットワーク上に同一のアドレスを占有する他の端末が存在する可能性があり、端末がその同一の本来のＩＰアドレスを継続的に使用できるか否かを学習できない可能性があるということを考慮すべきである。

これらの２つの状況下では、同一のＩＰアドレス再割り当てプロシージャが使用される可能性がある。

モバイル端末に新たなＩＰアドレスが割り当てられる前に、あらゆる会話が中断されなければならない。したがって、ＩＰアドレス割り当て速度はモバイルＶｏＩＰ通信品質に影響を及ぼすことになり、これは重要な問題である。

本方法によって提供される高速ＩＰアドレス割り当て方法を使用することによって、会話が長時間中断されることを実質的に回避することができ、通常の状況下ではこの中断を２０ｍｓ以下に維持することができる。

図４を参照すると、この図４は本発明の実際のＶｏＩＰ方法のワークフローを示し、また以下のステップを含む：
ステップ４０１：ＤＨＣＰサーバは未使用ＩＰアドレスから所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択する。

ＤＨＣＰサーバが所定数の有効ＩＰアドレスを保持する実際のプロシージャは既に詳細に説明したので、したがってここでは再度説明しない。

ステップ４０２：モバイルユーザがインターサブネットワークのハンドオーバを検出すると、これはＤＨＣＰクライアントが目標サブネットワーク上のＤＨＣＰサーバに由来する新たなＩＰアドレスを要求することを指示する。

ステップ４０３：ＤＨＣＰサーバは選択された有効ＩＰアドレスから１つのＩＰアドレスを選択し、そのＩＰアドレスをモバイルユーザに割り当てる。

ステップ４０４：モバイルユーザはＤＨＣＰサーバによって送信されたＤＨＣＰ確認メッセージを受け取ると、モバイルユーザはＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを使用し、目標サブネットワークとのコネクションを確立する。

上記の実施例は本発明のモバイルＶｏＩＰ用途におけるＩＰアドレス割り当て方法を説明するものであるが、状況に応じて将来本方法を、リアルタイムサービスシステムの負荷能力およびサービス品質を改善するためにＩＰアドレス割り当てが要求される他のリアルタイムサービスに使用できることを言及しておく。

本発明を説明するために上記の実施例が使用されたが、当業者であれば、本発明の基本的な原理から逸脱することなく本発明の種々の変更および適合が可能であることが分かり、また請求項に記載の事項も本発明の基本的な原理から逸脱することなく本発明の種々の変更および適合を含むことが期待される。

ＤＨＣＰサーバのワークフローを示す。本発明のＩＰアドレス割り当て方法の実際のワークフローを示す。ＤＨＣＰサーバが所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択する際の実際のワークフローを示す。本発明がモバイルＶｏＩＰを提供する際の方法の実際のワークフローを示す。

Claims

ＩＰアドレス割り当て方法において、
Ａ．ＤＨＣＰサーバが該ＤＨＣＰサーバの未使用ＩＰアドレスから所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択するステップと、
Ｂ．クライアントがＩＰアドレスを要求すると、前記ＤＨＣＰサーバが選択された有効ＩＰアドレスの中から１つのＩＰアドレスを割り当てるステップと、
Ｃ．前記クライアントが前記ＤＨＣＰサーバによって割り当てられた前記ＩＰアドレスを直接的に使用するステップとを有することを特徴とする、ＩＰアドレス割り当て方法。
前記ステップＡは、
Ａ１．前記ＤＨＣＰサーバが未使用ＩＰアドレスプールおよび使用可能ＩＰアドレスプールを確立するステップと、
Ａ２．前記未使用ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスに基づき、所定数の有効ＩＰアドレスを使用可能ＩＰアドレスプール内に周期的に保持するステップとを有する、請求項１記載の方法。
前記ステップＡ２は、
Ａ２１．前記ＤＨＣＰサーバが使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数を周期的に検査するステップと、
Ａ２２．前記使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数が所定数に達していない場合、ＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールから選択し、該ＩＰアドレスの妥当性を確認するステップと、
Ａ２３．有効ＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールから前記使用可能ＩＰアドレスプールに移動するステップとを有する、請求項２記載の方法。
前記ステップＡ２はさらに、
前記使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの妥当性を、該使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数の検査の前に検査するステップと、
前記使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの妥当性がない場合には、該ＩＰアドレスを前記使用可能ＩＰアドレスプールから削除するステップとを有する、請求項３記載の方法。
前記未使用ＩＰアドレスプールからＩＰアドレスを選択し、選択された該ＩＰアドレスの妥当性を確認するステップは、
ＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールから選択するステップと、
選択された該ＩＰアドレスはサブネットワークにおいて現在使用されているかをＡＲＰを介して検査するステップと、
前記ＡＲＰの検査結果に基づき、選択された前記ＩＰアドレスがサブネットワークにおいて使用されていない場合には、該ＩＰアドレスの妥当性を確認するステップとを有する、請求項３または４記載の方法。
前記未使用ＩＰアドレスプールからＩＰアドレスを選択するステップは、
前記未使用ＩＰアドレスプールからＩＰアドレスをランダムに選択するか、特定の順序に従い選択するステップを有する、請求項５記載の方法。
選択された前記ＩＰアドレスがサブネットワークにおいて使用されているか否かをＡＲＰを介して検査するステップは、
前記ＤＨＣＰサーバが選択された前記ＩＰアドレスをサブネットワーク内の全てのホストにブロードキャストするステップと、
所定の時間内にいずれかのホストから受信した応答は、選択された前記ＩＰアドレスが既にサブネットワーク上で使用されていることを指示するステップと、
そうでない場合には、該応答は選択された前記ＩＰアドレスがサブネットワーク上で使用されていないことを指示するステップとを有する、請求項５記載の方法。
さらに、
ＩＰアドレスが解放されると、前記ＤＨＣＰサーバが該解放されたＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールに戻すステップを有する、請求項２記載の方法。
移動電話においてＶｏＩＰを提供する方法において、
ａ．ＤＨＣＰサーバが該ＤＨＣＰサーバの未使用ＩＰアドレスから所定数の有効ＩＰアドレスを周期的に選択するステップと、
ｂ．モバイルユーザがインターサブネットワークハンドオーバを検出すると、該ハンドオーバはＤＨＣＰクライアント端末が目標サブネットワークにおけるＤＨＣＰサーバに由来する新たなＩＰアドレスを要求することを指示するステップと、
ｃ．前記ＤＨＣＰサーバが選択された有効ＩＰアドレスから１つのＩＰアドレスを前記モバイルユーザに割り当てるステップと、
ｄ．前記モバイルユーザがＤＨＣＰ確認メッセージを前記ＤＨＣＰサーバから受け取ると、前記モバイルユーザは前記ＤＨＣＰサーバによって割り当てられたＩＰアドレスを使用し、前記目標サブネットワークとのコネクションを確立するステップとを有することを特徴とする、移動電話においてＶｏＩＰを提供する方法。
前記ステップａは、
ａ１．前記ＤＨＣＰサーバが未使用ＩＰアドレスプールおよび使用可能ＩＰアドレスプールを確立するステップと、
ａ２．前記ＤＨＣＰサーバが前記使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数を周期的に検出するステップと、
ａ３．前記使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数が所定数に達していない場合、ＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールから選択し、該ＩＰアドレスの妥当性を確認するステップと、
ａ４．妥当性が確認されると、ＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールから前記使用可能ＩＰアドレスプールに移動するステップとを有する、請求項９記載の方法。
前記ステップａはさらに、
前記使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの妥当性を、該使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの数の検査の前に検査するステップと、
前記使用可能ＩＰアドレスプール内のＩＰアドレスの期限が切れている場合には、該期限が切れたＩＰアドレスを削除するステップとを有する、請求項１０記載の方法。
前記未使用ＩＰアドレスプールからＩＰアドレスを選択し、選択された該ＩＰアドレスの妥当性を確認するステップは、
ＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールから選択するステップと、
選択された該ＩＰアドレスはサブネットワークにおいて現在使用されているかをＡＲＰを介して検査するステップと、
前記ＡＲＰの検査結果に基づき、選択された前記ＩＰアドレスがサブネットワークにおいて使用されていない場合には、該ＩＰアドレスの妥当性を確認するステップとを有する、請求項１０または１１記載の方法。
さらに、
ＩＰアドレスが解放されると、前記ＤＨＣＰサーバが該解放されたＩＰアドレスを前記未使用ＩＰアドレスプールに戻すステップを有する、請求項１０または１１記載の方法。