JP2010521112A - ネットワークベースのモビリティ管理における2ノード間の経路最適化を実行する方法 - Google Patents

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Abstract

ネットワークベースのモビリティ管理における2ノード間の経路最適化を実行する方法を提供する。2ノードのそれぞれがアクセスルータへのアタッチメントによりアクセスネットワークに関連づけられ、アクセスルータには、ノードの位置情報とともに現在のIPアドレス情報を維持管理するモビリティアンカ(MA)へ該ノードのプレゼンスを通知するモビリティアクセスゲートウェイ(MAG)が直接または間接に割り当てられる。2ノード間におけるデータパケット交換のための経路最適化されたパスを設定する特定の制御がモビリティアンカ(MA)に割り当てられる。

Description

本発明は、ネットワークベースのモビリティ管理における2ノード間の経路最適化を実行する方法に関する。ここで、前記2ノードのそれぞれがアクセスルータへのアタッチメントによりアクセスネットワークに関連づけられ、前記アクセスルータには、該ノードの位置情報とともに現在のIPアドレス情報を維持管理するモビリティアンカ(MA)へ該ノードのプレゼンスを通知するモビリティアクセスゲートウェイ(MAG)が直接または間接に割り当てられる。
最近、Mobile IPv4やMobile IPv6のように、モバイルIPクライアント機能をホストやモバイルノード(MN)のスタックに備えた、IPベースのモビリティ管理プロトコルが広く知られている。これらのクライアントベース(あるいはホストベース)のモビリティ管理アーキテクチャでは、MNが、対応するホームエージェント(HA)とのモビリティ関連のシグナリングを処理しなければならない。
しかし、モバイルIPをサポートしていないノードのクラスがいくつか存在する。現在、Internet Engineering Task Force(IETF)では、モビリティ管理プロトコルをサポートしないようなノードにモビリティを提供する、ネットワークベースのローカルモビリティ管理(NetLMM)のためのソリューションを審議・策定中である。前述のホストベースのモビリティプロトコルとは異なり、ネットワークベースのモビリティ管理のソリューションは、モビリティ管理のためのクライアント制御機能をモバイルノードからネットワークのアクセスルータに移転する。
モビリティ管理プロトコルをサポートしないノードに対するモビリティの提供に加えて、ネットワークベースのモビリティソリューションは、幅広い実装独立性があり、相異なるアクセス技術に対して大きな変更なしに使用可能であると考えられる。これに対して、従来のセルラネットワークは、クライアントベースのモビリティ管理を想定しており、ある特定の種類のアクセスネットワークおよびアクセス技術のために設計されるのが一般的である。
モビリティ管理における重要な課題は、2つのモバイルノード間のデータトラフィックのために最適な経路を探索・設定することである。1つまたは複数のMAの制御下にある2つのMN間におけるデータパケットの効率的なルーティングをサポートするため、パケットは、常にMAを経由するのではなく、対応するMAG間で直接にルーティングされることが可能である。例えば、Mobile IPv6は、通信しているホスト間でデータパケットが、常にホームエージェント(HA)を経由するのではなく、より効率的なパスをたどることを可能にする経路最適化をサポートしている。Mobile IPv6における経路最適化の設定は、エンドノード自身によって完全に制御される。他方、Mobile IPv4は、ホームエージェント(HA)を利用して、ネットワーク内でMNとコレスポンデントノード(CN)との間の直接経路の設定を開始する。いずれのソリューションも、MNの位置情報をCNへ送信するものとしている。Mobile IPv6では、MN自身が位置情報をCNへ送信するのに対し、Mobile IPv4では、ホームエージェントがMNの位置情報をCNへ送信する。
NetLMM対応のドメインにおける経路最適化(route optimization, RO)のサポートは、Mobile IPv6が経路最適化を実現しているのと同様の方法で達成することができる。すべてのモビリティ制御がMNからMAGに移されたと仮定すると、MAGはCNへシグナリングを送信することにより、MNの位置を通知することができる。これによりCNは、データパケットを、対応するMAG経由でMNへ直接に送信することができる。Mobile IPv6のような既知の標準における経路最適化の仕様は、1つのMNと1つのCNとの間のROをサポートするには十分である。2つのMN間のROであってもサポート可能ではある。しかし、複雑なモビリティ状況における2つのMN間のROの効率的なサポートはまだ可能ではない。
したがって、本発明の目的は、上記のようなネットワークベースのモビリティ管理における2ノード間の経路最適化を実行する方法において、実施の容易なメカニズムを使用することにより、困難なモビリティ状況にあっても、2つのモバイルノード間での経路最適化の効率的なサポートを可能にすることである。
本発明によれば、上記の目的は、請求項1に記載の方法によって達成される。請求項1に記載の通り、この方法は、前記2ノード間におけるデータパケット交換のための経路最適化されたパスを設定する特定の制御が前記モビリティアンカに割り当てられることを特徴とする。
本発明によって認識されたこととして、一般にインフラストラクチャのアクセスルータと共配置されるMAG機能間の直接シグナリングのみに頼ることは、特に、ハンドオーバーを実行しているモバイルノードの場合には不利である。さらに認識されたこととして、このような問題は、経路最適化のための特定の制御をモビリティアンカ(MA)に割り当てることによって、大幅に回避することができる。そこで、本発明は、モビリティアンカが、かなり長期間にわたってMNの位置を知っているネットワーク内のエンティティであることを利用する。このため、本発明は、経路最適化プロセスにおける重要な部分をモビリティアンカに割り当てる。その結果、通信しているMNの一方あるいは両方が別のアクセスルータへのハンドオーバーを実行するような状況であっても、経路最適化状態の効率的な維持管理が可能となる。
本発明は、ネットワークベースのモビリティのための効率的な経路最適化(RO)を提供し、特に、異なるモビリティアンカの制御下にあるモバイルノード間のROに関連する問題を解決する。なお、本発明は、ネットワークベースのモビリティのための特定のプロトコルに固有ではない。したがって、本発明は、例えばProxy Mobile IPv6等の他のNetLMMプロトコルに関しても適用可能である。
好ましい実施形態によれば、関与するモビリティアンカ(MA)のうちの1つが、専用経路最適化コントローラとして割り当てられる。こうして選択されたMAは、経路最適化されたパスの設定と、関連するMAGとの対応するシグナリングとを調整する。関与するMAのうちの1つを選択することによりこのような専用の制御エンティティを実現することで、異なるMAを有するMN間で経路最適化を行うような、複数のMAを有する状況における主要な効果を達成することができる。例えば、このような複数モビリティアンカの状況を考慮することは、3GPPにおいて特に興味深い。また、ROコントローラは完全に制御を支配する専用のノードであるので、ROシグナリングにおける競合状態を解決することができる。
さらに好ましい実施形態によれば、関与するモビリティアンカ(MA)のうちの1つまたは上記2つのモバイルノード間の初期通信パスに沿った別のノードが、経路最適化ディテクタとして割り当てられる。経路最適化ディテクタは、経路最適化されたパスが2つのMN間に設定可能であることを検出する役割を果たす。
有利な態様として、選択された経路最適化ディテクタによって実行される検出プロセスは、経路最適化が可能かどうかを判定するために、2つの通信しているモバイルノードのIPアドレスをチェックすることを含む。別法として、またはこれに加えて、検出は、関連するMAGのIPアドレスに基づくことができる。
具体的実施形態によれば、設定段階として、通信しているモバイルノードの各ペアごとに、専用経路最適化コントローラおよび/または経路最適化ディテクタを選択するようにしてもよい。別法として、ROディテクタは、ネットワーク内で静的割当てあるいは事前設定されてもよく、MNのペアに固有でなくてもよい。設定段階は、2つの通信しているホストのうちの一方が、2つの通信しているモバイルノードのうちの他方へ向けてデータトラフィックを発信するときに開始することができる。
より詳細には、ROコントローラおよびROディテクタの割当ては、静的に実行されるようにしてもよい。特に、ROコントローラおよびROディテクタは、通信しているホストの特定のペアに対していったん選択された後は、同一のままであり続けるとしてもよい。ROコントローラ割当てが永続的であるこのような場合、MA間の同期の問題や、ROシグナリングにおける関連する競合状態が回避される。
別の実施形態によれば、割当ては動的に実行される。この場合、ROコントローラ機能および/またはROディテクタ機能は、RO設定段階の間に動的に割り当てられる。随意選択的に、既存の経路最適化アソシエーションに対して、担当のROコントローラを再割当てしてもよい。これは、例えばMNがそのMAを変更する場合等に有益となり得る。なお、これに関連して、一方のMNあるいは両方のMNが移動し、異なるAR/MAGにハンドオーバーを行う場合、新しいMAGに関する経路最適化および関連する状態の維持管理および再確立は常に、RO制御機能が割り当てられたMAの制御下にある。
効率的なROシグナリングのため、設定段階の一部として、選択されたROディテクタが専用ROコントローラを直接または間接にトリガすることにより、ROアソシエーション間、すなわち2つの通信しているMN間の経路最適化された通信パスを設定してもよい。ROトリガメッセージを受信後、ROコントローラは、受信側ノードのMAGに対して、トラフィック発信側ノードのMAGとの間で直接ルーティングおよび/またはアドレッシングのための情報を交換するように指示してもよい。
好ましい実施形態によれば、経路最適化設定のためのシグナリングは、2つのノードのMAG間で直接に実行される。この場合、特定のROアソシエーションに対するROフォワーディング状態をアクティベートまたは更新するために、RO設定メッセージが一方のMAGから他方のMAGへ送信される。
なお、経路最適化のため、すべての関連するMAGは、地理的に隣接しているかどうかにかかわらず、セキュリティアソシエーション(SA)を共有しなければならない。これは、各MAGにおけるSA関連の状態の量に影響を及ぼす可能性がある。MAG間でSAを設定することが困難と考えられる場合、シグナリングは、このようなセキュリティアソシエーションを要求せずにセキュアな動作を可能にするプロキシモードで実行されてもよい。プロキシモードでは、MAのみがMAGとシグナリングを交換してRO状態の設定および維持管理を行う。経路最適化のためにこのようなプロキシモードを動作させているシステムでは、MAG間シグナリングは不要である。
ROの設定および維持管理の信頼性を高めるため、すべてのシグナリングメッセージは、対応するAckメッセージによって肯定応答されるようにしてもよい。このようなメッセージは、関連するシグナリングメッセージの安全な受信および正しい処理を示すステータスコードフィールドを有してもよい。
ノードがあるAR/MAGから別のAR/MAGへのハンドオーバーを実行している場合、新しいARのMAGが位置更新メッセージをノードのMAへ送信し、このMAがROディテクタ機能を実施するようにしてもよい。この情報に基づいて、ROディテクタが、RO状態を更新するためのROトリガメッセージを生成し、ROコントローラへ送信してもよい。
本発明を有利な態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、請求項1に従属する諸請求項を参照しつつ、図面により例示された、本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。
ネットワークベースのモビリティ管理における本発明の一実施形態の適用例を示す。 本発明の一実施形態による経路最適化手順setupの一例を示す。 本発明の一実施形態によるハンドオーバー時の経路最適化手順updateの一例を示す。
図1に、本発明を適用可能なネットワークベースのモビリティ管理のためのアーキテクチャを示す。すなわち、図1は、例として、合計3個のアクセスルータARを備えたネットワークドメインを示している。各アクセスルータARには、稼働中のMAG(モビリティアクセスゲートウェイ)が割り当てられている。アクセスルータAR1およびAR2ならびに対応するモビリティアクセスゲートウェイMAG1およびMAG2はそれぞれ、MA1で示したモビリティアンカの制御下にある。他方、アクセスルータAR3(および対応するモビリティアクセスゲートウェイMAG3)は、MA2で示した別のモビリティアンカの制御下にある。モビリティアンカは、それぞれのMAを選択したMAGに登録されているMNの現在のIPロケーションを維持管理する。
図1に示す実施形態において、MN1で示したモバイルノードが、アクセスルータAR1にアタッチされる。対応するMAG1は、MN1のアタッチメントについて通知されるとすぐに、選択されたモビリティアンカMA1に対し、モビリティ関連シグナリングによってMN1を登録する。その後、MA1は、通常はトンネリングにより、MN1に対するダウンリンクデータパケットをMAG1へ転送する。このMAGはそのパケットをそのMNへ転送する。MN1によって送信されるアップリンクデータパケットは、MAG1から、選択されたMA1へ転送される。MA1はそのデータパケットを転送する。別のホストMN2がMAG3にアタッチされ、MA2に登録される。
MN1がMN2へ向けてトラフィックを発信すると、データパケットはMN1のMAG(MAG1)、MA1およびMA2を経由してルーティングされる。MAG1またはMA1のいずれかが、2つの通信しているホストMN1とMN2の間に経路最適化されたパスが設定可能であることを検出することができる。例として、検出は、2つのMNのIPアドレスおよび/または対応するMAGのIPアドレスに基づくことが可能である。これにより、MAG1またはMA1のいずれかが経路最適化(RO)ディテクタの役割を引き受ける。図1に示す例では、MA1がROディテクタとして割り当てられる。
経路最適化されたパスの設定段階において、MA1またはMA2のいずれかが、その特定の(MN1とMN2の間の)ROアソシエーションに対するアクティブROコントローラとして選択されることになる。いずれのMNも同じMAに登録されている場合には、この単一のMAがROコントローラとなる。アクティブROコントローラの機能が割り当てられたMAは、経路最適化されたパスの設定および関連するMAGとの対応するシグナリングを調整する。
経路最適化されたパスが2つのMNのMAG間に設定された後、一方あるいは両方のMNが、異なるAR/MAGへハンドオーバーを行う可能性がある。その場合、この特定のROアソシエーションに対するアクティブROコントローラとして機能するMAは、再シグナリングを調整し、その特定のMNのペアに対するRO状態の設定および維持管理を行う。
図2は、図1のホストMN1とMN2の間のRO手順setupをさらに詳細に示している。図1の説明に関連してすでに述べたように、設定(setup)段階において、モビリティアンカMA1はROディテクタとして割り当てられ、モビリティアンカMA2はROコントローラとして割り当てられている。初期状態において、モバイルノードMN1によって発信されたデータトラフィックは、オンリンクでそのノードからAR1/MAG1へ送信され、MAG1とMA1の間にはIPトンネルが確立され、MA1とMA2の間ではデータプレーンルーティングが実行可能であり、そして最後に、MA2と、受信側MN2のアクセスルータAR3の稼働中のMAGであるMAG3との間にも、IPトンネルが確立される。
選択されたROディテクタであるMA1は、この通信に対して経路最適化されたパスが設定可能かどうかを検出する。しかし、MA1はMAG3のIPアドレスを知らない。そこで、MA1はROトリガメッセージをMA2へ送信する。ROトリガメッセージは、MAG1のIPアドレス、MN1のIDおよびホームネットワークプレフィクス、ならびにMN2のホームネットワークプレフィクスに関する情報を含む。このトリガメッセージを受信すると、割り当てられたROコントローラ、すなわち今の場合にはMA2が、RO実行メッセージをMAG3へ送信することにより、MAG3に対して、経路最適化されたパスの設定のためのフォワーディング状態を作成し、直接通信に必要な情報をMAG1と交換するように指示する。RO実行メッセージを受信すると、MAG3は、RO設定メッセージをMAG1へ送信する。RO設定メッセージは、MN1およびMN2のID、ならびにMN2のホームネットワークプレフィクスを含む。そして、MAG1およびMAG3上にRO状態が確立される。この設定の結果は、RO報告メッセージにより、ROコントローラ、すなわちMA2へ報告される。最後のステップで、MA2が、経路最適化をトリガしたMA1に対して、この手順の結果を通知する。これはRO肯定応答メッセージにより行われる。その後、MN1とMN2の間のデータ交換が、直接ルーティングまたはトンネリングにより実行可能となる。
図3は、図1のホストMN1とMN2の間における、ハンドオーバー時のRO手順updateをさらに詳細に示している。すなわち、MN1がAR1/MAG1からAR2/MAG2へのハンドオーバーを実行する。このハンドオーバーの結果、MAG2が位置更新メッセージをMA1へ送信する。MA1は、MN1の新しいMAG、すなわちMAG2から位置更新メッセージを受信すると、MAGにおけるRO状態をMAG3で更新しMAG2で確立する必要があることを知る。さらに、MAG1でRO状態を削除しなければならない。
MA1は、位置更新メッセージを受信すると、永続的ROコントローラとして割り当てられたMA2へROトリガメッセージを送信する。その後のシグナリングは、図2に関して説明したのと同様である。
図2および図3に関して説明したモビリティシグナリングは、関与するMAG間での直接シグナリングを必要とする。その理由は、RO設定メッセージがこれら2つの機能エンティティ間で直接に交換されるからである。しかし、状況によっては、関与するMAG間でのこのような直接シグナリングが、禁止されているか、少なくとも実行不可能な場合がある。このような場合には、モビリティシグナリングを、(図2および図3に示すような)直接モードではなく、いわゆるプロキシモードで実行することが可能である。このモードでは、MAG間シグナリングは不要である。代わりに、MA1が、MAG2とMAG3の間におけるRO状態の設定を要求するROトリガメッセージをMA2へ送信し、MA2がRO実行メッセージによってMAG3にRO状態を確立した後、MA2は、RO報告ハンドシェイクによって、MAG2における作成されたRO状態についてMA1に通知する。その結果、MA1は、プロキシとして動作し、RO設定メッセージをMAG2へ送信する。すると、MAG2はすべてのRO状態を設定およびアクティベートし、一方でMAG3は、MA2からのRO設定が、MAG2のステータスに従って自己の状態をアクティベートするのを待機する。
上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと理解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims (15)

  1. ネットワークベースのモビリティ管理における2ノード間の経路最適化を実行する方法において、前記2ノードのそれぞれがアクセスルータへのアタッチメントによりアクセスネットワークに関連づけられ、前記アクセスルータには、該ノードの位置情報とともに現在のIPアドレス情報を維持管理するモビリティアンカ(MA)へ該ノードのプレゼンスを通知するモビリティアクセスゲートウェイ(MAG)が直接または間接に割り当てられ、
    前記2ノード間におけるデータパケット交換のための経路最適化されたパスを設定する特定の制御が前記モビリティアンカ(MA)に割り当てられることを特徴とする、ネットワークベースのモビリティ管理における2ノード間の経路最適化を実行する方法。
  2. 関与するモビリティアンカ(MA)のうちの1つが、専用経路最適化コントローラとして割り当てられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 関与するモビリティアンカ(MA)のうちの1つまたは前記2ノード間の初期通信パスに沿った別のノードが、経路最適化ディテクタとして割り当てられることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記経路最適化ディテクタが、経路最適化が可能かどうかを判定するために、前記2ノードのIPアドレスのチェックを実行することを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 通信しているノードの各ペアごとに、設定段階の間に、前記専用経路最適化コントローラおよび/または前記経路最適化ディテクタが選択されることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記割当てが静的に実行されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記専用経路最適化コントローラおよび/または前記経路最適化ディテクタは、通信しているノードのペアに対していったん選択された後は、同一のままであり続けることを特徴とする請求項2ないし6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記割当てが動的に実行されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  9. 通信しているノードのペアごとに、前記経路最適化ディテクタおよび/または前記専用経路最適化コントローラが、2ノード間の既存の経路最適化アソシエーションに対して再選択されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 前記経路最適化ディテクタが前記専用経路最適化コントローラをトリガすることにより、前記2ノード間の経路最適化された通信パスを設定することを特徴とする請求項3ないし9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記トリガの受信後、前記専用経路最適化コントローラが、受信側ノードのモビリティアクセスゲートウェイ(MAG)に対して、リモートMAGとの間で直接ルーティング/アドレッシングのための情報を交換するように指示することを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 経路最適化設定のためのシグナリングが、前記モビリティアクセスゲートウェイ(MAG)どうしの間で直接に実行されることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 経路最適化設定のためのシグナリングが、前記モビリティアンカ(MA)を介してプロキシモードで実行されることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法。
  14. すべてのシグナリングメッセージが、ステータスコードフィールドを含む対応するAckメッセージによって肯定応答されることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
  15. ノードがあるアクセスルータすなわち旧アクセスルータから別のアクセスルータすなわち新アクセスルータへハンドオーバーを実行している場合に生成される位置更新メッセージが、選択されたROコントローラの制御下にある関連する経路最適化状態を更新するための指示として作用することを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の方法。
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