JP2011239270A - 移動体通信における改良された端末情報管理方式及び通信方式を実現するメッシュ型ネットワーク及び基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】メッシュ型ネットワークの各基地局間のＬ３通信トンネルを効率的に利用することによって、移動体通信をネットワークを用いて容易に実現する。
【解決手段】
移動端末１６ａと、移動端末１６ｂとの間で、メッシュ型ネットワーク１０を介して通信を行う。移動端末１６ａと１６ｂとについて、それぞれの最寄りの基地局１４に基づいて、Ｌ３通信トンネルとして利用するＬ２ＶＬＡＮ経路が選択される。ここで、リンクに障害等が発生した場合は、Ｌ２ＶＬＡＮの切り替えが行われる。この場合、論理的なＬ３通信トンネル自体は不変であり、Ｌ２スイッチによる切り替えのみで障害からの復旧等が行えるので、性能の向上した移動体通信システムが得られる。このように、メッシュ型ネットワークの移動体通信に用いる場合の新しい端末情報管理方式および通信方式が実現できるメッシュ型ネットワークが提供される。
【選択図】図５

Description

本発明は、ネットワークを利用した移動体通信に関する。特に、メッシュ型ネットワークを用いた移動体通信システムにおいて、その移動体端末の管理方式、及び、通信方式に関し、これらを実現するメッシュ型ネットワーク及び基地局に関する。

移動体通信システムの基地局をネットワークで接続して、移動体通信システムを実現することは広く知られている。

例えば、下記特許文献１には、交通情報センターの交通情報を移動体通信網を介して携帯電話で受信する技術が開示されている。特に、車両の位置と目的地とを含む楕円領域内の交通情報を取得する技術が開示されている。
また、下記特許文献２には、移動端末が基地局間を移動した場合に経路切り替えを高速に行う技術が開示されている。

また、下記特許文献３には、移動体通信網におけるＩＰサポートをシンプルで、よりスケーラブルに実現する技術が開示されている。
また、下記特許文献４には、あるネットワークと、他のネットワークとの間でアドホックネットワークシステムを構築して無線で通信を行う技術が開示されている。
また、下記特許文献５には、有線ＬＡＮが敷設不可能な場所にもアクセスポイントを設置してメッシュ型ネットワークを構築して安定した通信が行える通信システムが開示されている。

特開２００４−１２５５０４号公報 特開２００４−１５９３０１号公報 特開２００４−１６６２３５号公報 特開２００５−６５１０２号公報 特開２００８−２０６１０２号公報

このように、従来の移動体通信網において、メッシュ型ネットワークを使用しようとするものは知られているが、ネットワーク上に、移動体通信のパケットデータを載せるために、煩雑な手続き・処理が必要であった。

本発明の課題・目的
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、メッシュ型ネットワークの各基地局間のＬ３通信トンネルを効率的に利用することによって、移動体通信をネットワークを用いて容易に実現することである。

すなわち、本発明では、メッシュ型ネットワークの移動体通信における新しい端末情報管理方式および新しい通信方式を提案し、そのような管理方式を実現しうるメッシュ型ねとワーク及びそれに関連する装置を提案するものである。

（１）本発明は、上記課題を解決するために、メッシュ型に接続されている複数の基地局から構成されるメッシュ型ネットワークであって、予めＬ２ＶＬＡＮ経路が任意の前記基地局間に設定されているメッシュ型ネットワークにおいて、前記基地局は、通信を行う２個の移動端末がそれぞれ接続する２個の前記基地局から、その２個の基地局間のＬ３通信トンネルが割り当てるＬ２ＶＬＡＮ経路を選択する手段と、前記Ｌ３通信トンネルが割り当てられたＬ２ＶＬＡＮ経路を、Ｌ３通信トンネルとして利用し、通信を行うＬ３通信手段と、を含み、前記移動端末を用いた移動体通信システムを構築することに用いられるメッシュ型ネットワークである。

ここで、一般的な呼び方と同様に、Ｌ２はレイヤー２の意味であり、Ｌ３はレイヤー３の意味である。選択する手段は、後述する実施の形態で説明する動作を実行するプログラム（及びそれを実行するコンピュータ（ＣＰＵ））から構成されることが好適である。実装方法にもよるが、移動体通信のプロトコルとしてＳＩＰを採用する場合は、ＳＩＰ Ｐｒｏｘｙがその動作を行うように構成しても好適である。
このような構成によって、移動端末間の通信をＬ３通信トンネルを使用して行うことができる。
上記発明自体は、メッシュ型ネットワークであるが、これに移動端末を備えさせることによって、いわゆる移動体通信システムを構築することができる。

（２）また、本発明は、上記（１）記載のメッシュ型ネットワークに用いられる前記基地局において、通信を行う移動端末がそれぞれ接続する基地局の組から、その基地局間のＬ３通信トンネルが割り当てるＬ２ＶＬＡＮ経路を選択する選択手段と、前記Ｌ３通信トンネルが割り当てられたＬ２ＶＬＡＮ経路を、Ｌ３通信トンネルとして利用し、通信を行うＬ３通信手段と、を含むことを特徴とする基地局である。
ここで、基地局と称しているが、実質的には、基地局に用いられる「装置」と同義である。以下、同様である。

（３）また、本発明は、上記（２）記載の基地局において、移動端末間の制御セッションがＳＩＰ Ｐｒｏｘｙによって確立されている場合に、前記基地局間のＬ３通信トンネルを使用することを特徴とする基地局。

（４）また、本発明は、上記（２）記載の基地局において、前記Ｌ３通信手段は、ＳＩＰ Ｐｒｏｘｙであることを特徴とする基地局である。

（５）また、本発明は、上記（２）記載の基地局において、通信を行う前記移動端末が、その基地局に接続した場合に、その接続情報を、他の前記基地局に送信する送信手段と、他の前記通信局から、前記接続情報が送信されてきた場合に、その接続情報を格納する基地局データベースと、を含むことを特徴とする基地局である。

（６）また、本発明は、上記（５）記載の基地局において、前記送信手段は、レイヤー２のＢｒｏａｄｃａｓｔ送信によって、前記接続情報を送信することを特徴とする基地局である。

（７）また、本発明は、上記（５）記載の基地局において、前記送信手段は、ＳＩＰ Ｐｒｏｘｙであることを特徴とする基地局である。

以上述べたように、本発明は、メッシュ型ネットワークの移動体通信における新しい端末情報管理方式および新しい通信方式を提案するものである。この方式を採用することによって、より性能の向上した通信システムを提供することが可能である。

本実施の形態で提案する基本システムの構成の説明図である。

２個の基地局がＬ３通信トンネルで接続される様子を示す説明図である。

２つの基地局間を接続するＬ３通信トンネルと中継基地局が処理する端末間通信パケットフォーマット仕様を表す説明図である。

基地局内のＭｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅに移動端末の機器ＩＤ（ＮＩＤ）が更新登録される様子、及びそれに関連する動作を示す説明図である。

端末接続情報を利用して宛先ロケーションの解決から、セッション通信確立、アプリケーション通信に至るまでの全体の流れを示すタイムチャートである。

移動端末Ｂが移動した場合に端末Ｂの接続情報が基地局１４で更新された結果、基地局１４間で構成されるＬ３通信トンネルが自動的に切り替えられる仕組みを表す説明図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき説明する。

はじめに 基本システム構成
まず、本実施の形態で提案する基本システムの構成が、図１に示されている。管理サーバ（ＮＭ）１２と基地局１４によって網構成され、移動端末１６と固定端末１８とでシステム構成される。基地局１４は複数の隣接基地局１４と接続してメッシュ型トポロジのネットワーク１０を構成している（図１参照）。

１ 基地局間を結ぶＬ３通信トンネル
本実施の形態の全ての基地局１４は、他基地局１４との間でいわゆるＬ３（レイヤー３）通信トンネルを生成する。これは、ネットワーク１０内の任意の２つの基地局間にＬ３通信トンネルが生成されることを意味する。

したがって、ネットワーク１０（網１０とも呼ぶ）内の基地局１４の数をｎ台とした場合は、２点間を結ぶＬ３通信トンネルは、網１０内でｎＣ２個存在する。つまり、ｎ台から２台取り出す、組み合わせの数である。例えば、図１の場合は、ｎ＝１０であるので、ｎＣ２＝４５個のＬ３通信トンネルが生成されることになる。

なお、本実施の形態では、このＬ３通信トンネルは ツリー型データ経路内に設けられる。本実施の形態におけるツリー型データ経路は、Ｌ２ＶＬＡＮ経路を用いている。Ｌ２ＶＬＡＮ経路は、レイヤー２上に設けられたいわゆる仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮと称する）を構築するための経路である。

本実施の形態におけるメッシュ型ネットワーク１０は、その上で、１個以上・複数個の仮想ＬＡＮを構築することが可能なネットワーク１０である。そのためのＬ２ＶＬＡＮ経路（レイヤー２上の仮想ＬＡＮ経路）は、管理サーバ１２によって自動設定されている。この自動設定の仕組みは、本願出願人が既に特許出願している。

本実施の形態においても、このようなＬ２ＶＬＡＮ経路が自動的に設定されることを前提としており、設定されているＬ２ＶＬＡＮ経路を用いて、Ｌ３通信トンネルが構築される。具体的な設定動作等は後に詳述する。

このＬ３通信トンネルが使用できるツリー型データ経路（すなわち、Ｌ２ＶＬＡＮ経路であり、したがって以下、「Ｌ２ＶＬＡＮ経路」と呼ぶ）は、上述したように、網１０内に複数個存在しているので、Ｌ３通信トンネルが割り当てられるＬ２ＶＬＡＮ経路を適宜選択する必要がある。

このためには、そのＬ２ＶＬＡＮ経路の基地局リンク数（Ｈｏｐ数）およびＣｏｓｔ値で、その割り当ての妥当性を判断する。これによって、各Ｌ２ＶＬＡＮ経路について優先順位付けをして割り当てられる。すなわち、Ｈｏｐ数、Ｃｏｓｔ値で、それぞれの経路にスコアを付与し、このスコアで判断するのである。

リンク（Ｈｏｐ）は、各基地局１４間の１つの接続・ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎを表し、図１等においては各基地局１４間に引かれている「線」で表されている。例えば、図１では、ＢＩＤ＝１の基地局１４から、ＢＩＤ＝２の基地局１４までのリンク数は、線が１個であるので、「１」である。また、ＢＩＤ＝１の基地局１４から、ＢＩＤ＝３の基地局１４までのリンク数は、線を２本通過するので、「２」である（但し、経路は、ＢＩＤの数で表せば１−２−３である）。ここで、ＢＩＤは、Ｂａｓｅ ＩＤを表し、各基地局１４に付されたＩＤ（識別子）である。

もちろん、この計算は、通過する経路に依存する。上の例では、図的に最短となる経路を例として示した。経路が異なれば、すなわち通過する基地局１４が異なればリンク数もまた異なる。
Ｃｏｓｔ値は、種々の評価法があるが、各リンクを使用する際のコストを表すものとする。例えば、このＣｏｓｔ値が小さい値の経路を選択することが好ましい。このＣｏｓｔ値は、一般にテーブルの形で各基地局１４が記憶・保持することが好ましい。場合によっては、一カ所のサーバにそのようなテーブルを保持させて、各基地局１４がそのサーバにアクセスを行う形態を採用することも可能ではある。

このような経路の選択の際の「その経路の評価」は、種々の手法が従来から知られているので、そのような手法を採用することも好適である。

さて、この割り当てフォーマット（割り当てのアルゴリズム・原理）は全基地局１４で共通なので、各基地局１４において、Ｌ３通信トンネルが割り当てられるＬ２ＶＬＡＮ経路は、すべての基地局１４において共通に定まる。つまり、ある任意の２個の基地局の間の全ての基地局１４で共通（同一）となる。

ここでもし、Ｌ３通信トンネルが使用しているＬ２ＶＬＡＮ経路上の基地局１４間のいずれかのリンクに障害が発生した場合には、そのリンクに接続する基地局１４は障害を検知してリンク障害情報を網１０中に送信する。この結果、各基地局１４は、そのリンクに障害が生じたことを知ることができる。つまり、各基地局１４は、リンク障害情報を受信後、そのリンク障害を内部に記憶する。そして、各基地局１４は、上述したＬ３通信トンネルが割り当てられるＬ２ＶＬＡＮ経路の選択において、優先順位の上位からリンク障害が影響しないＬ２ＶＬＡＮ経路を探索して、Ｌ３通信トンネルに対してＶＬＡＮ−ＩＤの割り当て更新を実行する。ここで、ＶＬＡＮ−ＩＤとは、各Ｌ２ＶＬＡＮ経路に割り当てられたＩＤ（識別子）である。具体的な割り当ては、このＩＤの割り当てで行われる。以降、この割り当てられたＬ２ＶＬＡＮ経路中でＬ３通信トンネルの通信が行われる。

なお、リンク障害も全ての基地局１４において共通して記憶されるため、全ての基地局１４における割り当ての動作も同一の結果となる。この割り当ての結果は、各基地局１４内のＬ３通信トンネル設定記憶手段に格納される。このＬ３通信トンネル設定記憶手段については、後述する図６において図示されている。

さて、Ｌ３通信トンネルは、このようにしてＬ２ＶＬＡＮ経路上に論理的にマッピングされる。リンク障害が発生した場合には、リンク情報の網内情報同期化によって各基地局１４にリンク障害情報が配布される。この動作は上で説明した通りであり、リンク障害情報は、網１０内に送信されるので、網１０内の全ての基地局１４が受信する。受信した基地局１４は、そのリンク障害情報を内部に保持し、Ｌ２ＶＬＡＮ経路の選択の際にそのリンクを利用しているＬ２ＶＬＡＮ経路を選択対象から除外するのである。

図２には、２個の基地局１４がＬ３通信トンネル２０で接続される様子を示す説明図が示されている。この図に示すように、Ｌ３通信トンネル２０が設定されている２つの基地局１４ａ、１４ｂは、ＶＬＡＮＩＤ＝１０のＬ２ＶＬＡＮ経路２２を利用しており、この経路を利用してＬ３通信トンネル２０が設定されている。Ｌ２ＶＬＡＮ経路２２の途中には、他の基地局１４ｃが位置している（図２参照）。

この状態から、基地局１４ｂと基地局１４ｃの間のリンクにリンク障害が生じた場合は、基地局１４ｂがリンク障害発生を検知し、そのリンク以外の経路を用いて、リンク障害を網１０上に送信する。これによって、上記リンクに障害が発生したことが全ての基地局１４に伝えられる。

したがって、この状態においては、基地局１４ｂ、１４ａは、ともに、Ｌ３通信トンネル２０に割り当てるＬ２ＶＬＡＮ経路を、ＶＬＡＮＩＤ＝１０からＶＬＡＮＩＤ＝２０に変更する（図２参照）。この結果、Ｌ３通信に影響を極めて小さくしつつ、通信回復が可能である。なお、新たなＶＬＡＮＩＤ＝２０のＬ２ＶＬＡＮ経路２４は、図２に示すように、基地局１４ｄ、基地局１４ｅを経由している経路である。

次に、図３には、２つの基地局１４間を接続するＬ３通信トンネルと中継基地局が処理する端末間通信パケットフォーマット仕様を表す説明図が示されている。
まず、発信端末１６ａは既に宛先端末１６ｂのＩＰアドレスをＳＩＰ呼接続セッションで解決済みであるものとする。ＳＩＰ呼接続セッションは、従来からよく知られている技術であるから、当業者であればこの解決は容易である。

次に、発信端末１６ａは、宛先端末１６ｂに対して最寄の基地局１４宛にパケットを転送する。なお、この発信側の基地局１４は、図３において、ＢＳ（ｓｏｕｒｃｅ）と記述されている。このパケットを受信した基地局１４（ＢＳ（ｓｏｕｒｃｅ））は宛先端末１６ｂを収容している基地局１４（図３において、ＢＳ（Ｄｅｓｔ）と記載されている）までのＬ３通信トンネルヘッダを受信したパケットに付加して送信する。

具体的には、図３に示すように、発信端末１６ａは、基地局１４（ＢＳ（ｓｏｕｒｃｅ））のＭＡＣアドレスを、ｐａｙｌｏａｄとＩＰ−Ｈｅａｄｅｒに付加して、網１０上に送信する。その結果、このパケットは基地局１４（ＢＳ（ｓｏｕｒｃｅ））に受信される。基地局１４（ＢＳ（ｓｏｕｒｃｅ））は、このパケットからＭＡＣアドレスを除去し、Ｌ３−Ｈｅａｄｅｒを付加して、網１０上に送信する。ここで、Ｌ３−Ｈｅａｄｅｒは、Ｌ３通信トンネルヘッダ（ＩＰ Ｔｕｎｎｅｌ Ｈｅａｄｅｒ）と、Ｌ２−Ｈｅａｄｅｒとから構成されている。ここで、Ｌ２−Ｈｅａｄｅｒは、図３に示すように、ＶＬＡＮ−Ｈｅａｄｅｒと、ＭＡＣ−Ｈｅａｄｅｒとから構成される。

ＶＬＡＮ−Ｈｅａｄｅｒは、利用するＶＬＡＮのＩＤが記述されており、これを用いて、指定されているＶＬＡＮを構成する基地局１４を次々に転送されていくことになる。Ｌ２−Ｈｅａｄｅｒに含まれるＭＡＣ−Ｈｅａｄｅｒは、要するに相手先の基地局１４（ＢＳ（Ｄｅｓｔ））のＭＡＣアドレスを指定するものであり、送信側の基地局１４（ＢＳ（ｓｏｕｒｃｅ））のＭＡＣアドレスも含まれている。逆方向の通信では、送信側の基地局１４（ＢＳ（ｓｏｕｒｃｅ））のＭＡＣアドレスが利用される。
さて、ＶＬＡＮ−Ｈｅａｄｅｒの情報を利用して、各基地局１４のいわゆるＬ２（レイヤー２）スイッチを通じてパケットが転送され、相手方の基地局１４（ＢＳ（Ｄｅｓｔ））に到達する。

相手方の基地局１４（ＢＳ（Ｄｅｓｔ））は、Ｌ３−Ｈｅａｄｅｒ（Ｌ３通信トンネルヘッダ（ＩＰ Ｔｕｎｎｅｌ Ｈｅａｄｅｒ）と、Ｌ２−Ｈｅａｄｅｒとから構成される）を除去し、ＭＡＣ−Ｈｅａｄｅｒを付加する（図３参照）。これによって、いわゆるＬ３ｒｏｕｔｉｎｇと、Ｌ３Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇが実現される。そして、このＭＡＣ−Ｈｅａｄｅｒが付加されたパケットを相手方の宛先端末１６ｂに送信するのである。宛先端末１６ｂはこのパケットを受信し、内容であるＰａｙｌｏａｄを取得することができる。

２ 基地局の端末接続情報管理と網内情報同期転送処理
さて、本実施の形態では、既に述べたようにＳＩＰを使用する例について説明を行っている。したがって、本実施の形態では、移動端末１６がいずれかの基地局１４に接続する場合には、その基地局１４に対して、ＳＩＰレジストを実行する必要がある。ＳＩＰレジストは、従来から知られている技術であるので、当業者であればそれを実行できるように移動端末を構成することは容易である。

このＳＩＰレジスト後に、移動端末１６は基地局１４からメッシュ型ネットワーク１０内のアプリ通信用ＩＰアドレスを取得する。この通信用ＩＰアドレスは、ＳＩＰセッションで使用される制御用ＩＰアドレスとは区別されるものである。この制御用ＩＰアドレスは、移動端末１６と基地局１４間の通信においてのみ使用される。

また、移動端末１６が基地局１４にＳＩＰレジスト要求を行った後、その移動端末１６機器の認証を行い、認証が成功裏に通過すれば、基地局１４内のＭｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅに移動端末１６の機器ＩＤ（ＮＩＤ）が更新登録される。この様子が図４に示されている。

図４においては、既にＮＩＤ＝２とＮＩＤ＝９の２台の移動端末１６が基地局１４（ＢＳＩＤ＝１）にレジストされている様子が示されている。つまり、基地局１４内の、Ｍｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３０内部には、ＮＩＤ＝２とＮＩＤ＝９の２個のエントリーが存在している。そして、基地局１４は、カバーするエリア内で基地局１４に接続している移動端末１６の存在を確認するＡｌｉｖｅ動作を周期的に実行する。この実行は、例えば、後述する図５のＳＩＰ Ｐｒｏｘｙが実行することが好適である。このａｌｉｖｅ動作の結果、ＮＩＤ＝２とＮＩＤ＝９の２台の移動端末１６が接続していることを確認することができ、また、その後も周期的にこれらが接続されているかどうかを確認する動作が実行されることになる。なお、図４においては、Ａｌｉｖｅ動作を実行する主体をａｌｉｖｅ機能と称している。
なお、ＢＳＩＤとは、基地局のＩＤであり、ＢＩＤ、又は単にＩＤと称する場合もある。

この状態から、ＮＩＤ＝５の移動端末１６がＳＩＰレジスト要求を基地局１４に行った（図４−（１））場合、機器認証を通過後（機器認証が成功裏に終了した後）、基地局１４は、Ｍｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３０にＮＩＤ＝５の移動端末１６を追記更新（図４−（２））する。

具体的には、基地局１４を構成するコンピュータのＣＰＵが、この追記・データの更新を行うことが好適である。また、Ｍｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３０は、基地局１４内のハードディスクや半導体メモリ等の記憶手段上に構築することが好適である。

基地局１４は、網１０内の全基地局１４分の移動端末テーブルを管理している（図４参照））。自己以外の基地局１４のＢＳ ＴａｂｌｅをＯｔｈｅｒ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３２と呼ぶ。このようにして、各基地局１４ごとにＢＳ Ｔａｂｌｅを備えており、それぞれの基地局１４の端末接続状態をリアルタイムに管理しているし、また、そのように管理する必要がある。

本願発明者が現在実用化を検討している仕様によれば、機器ＩＤ長は４Ｂｙｔｅｓであるため、１万台の移動端末１６でも４０Ｋｂｙｔｅｓのメモリ空間があれば処理可能である。もちろん、これらのパラメータは、応用分野、利用分野によって異なる値にすることが可能である。

上で述べたように、ＮＩＤ＝５の移動端末１６を追加することによってＭｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３０を更新した場合、その基地局１４はその更新したＮＩＤ＝５の移動端末１６の端末接続情報を網内端末情報同期化のためにＢｒｏａｄｃａｓｔ送信によって他の基地局１４に通知する（図４−（３））。

図４にも示すように、基地局１４内には、自己以外の他の基地局１４についても接続している移動端末１６のテーブルが格納されている。そこで自己に接続する移動端末１６に変更が生じた場合（Ｍｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３０に変更・更新が生じた場合）は、その内容を他の基地局１４にも知らせるのである。これを網内端末情報同期化と呼び、本実施の形態では、これをＢｒｏａｄｃａｓｔ送信によって行っている（図４−（３））。

このＢｒｏａｄｃａｓｔ送信は、基地局１４内のプログラムをＣＰＵが実行することによって実現するが、Ｂｒｏａｄｃａｓｔそのものは従来から知られている技術であるので、当業者であればそのようなプログラムを構成し、Ｂｒｏａｄｃａｓｔ送信を行う手段を構成することは容易である。受信についても、同様にそれを行う手段を当業者であれば容易に構成可能である。

Ｂｒｏａｄｃａｓｔ送信用経路は、Ｌ２ＶＬＡＮ経路を使用する。このＢｒｏａｄｃａｓｔ用Ｌ２ＶＬＡＮ経路の選択についても、経路上のリンク障害検知を受信した場合、自動的に切り替えが行われることは上で述べた図２と同様である。

上述のように、本実施の形態においては、移動端末１６の端末接続情報の同期について、本実施の形態ではＢｒｏａｄｃａｓｔ送信を使用している。Ｂｒｏａｄｃａｓｔ送信を使用している目的・理由は、移動端末１６の宛先端末を収容している基地局ＩＤの解決に要する遅延時間をできるだけ小さくすることで移動間通信セッション確立精度を向上することである。

例えば、図４において、ＢＳＩＤ＝３の基地局１４から端末接続情報のＢｒｏａｄｃａｓｔを受信した場合（図４−（４））、図４の基地局１４は、Ｏｔｈｅｒ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３２中の、ＢＳＩＤ＝３の基地局１４のＴａｂｌｅにＮＩＤ＝２５を追記更新（図４−（４））する。

３ 移動端末間通信セッション手順
端末接続情報が、ＳＩＰレジスト後に全基地局１４に対して同期転送され、各基地局１４では全基地局１４分のＢＳ Ｔａｂｌｅとして、各基地局１４において管理されることについては、上で説明した通りである。

以下、移動端末１６間の通信セッションについて説明する。
図５では、その端末接続情報を利用した宛先ロケーション解決方法からセッション通信確立、アプリケーション通信までの全体の流れを示すタイムチャートが示されている。

図５の上段の部分自体は、一般的なＳＩＰによる制御そのものであるが、それに連動して、Ｌ３通信トンネルが形成されている点が本実施の形態において特徴的なことである。

まず、各基地局１４には、基地局ＤＢ（基地局データベースの意である）４０が備えられており、移動端末１６に関連付けられる様々なサービス登録情報やグループ登録情報などが一緒に格納されている。

ＳＩＰレジストは、移動端末１６内のＳＩＰ−ＵＡ（ＳＩＰ−ユーザーエージェント）によって行われる。具体的には、発信元の移動端末１４ａ（図５参照）のＳＩＰ−ＵＡ（ユーザーエージェント）がＳＩＰレジスト要求を、最寄りの基地局１４ａ（図５参照）に送信することから始められる。

最寄りの基地局１４ａは、上述した基地局ＤＢ４０を参照し、機器認証を実行する（図５−（１））。具体的には、最寄りの基地局１４ａのＣＰＵが、基地局１４ａの上記基地局ＤＢ４０内の認証データを参照し、各機器の認証を行うのである。
この動作・機能はもちろん全ての基地局１４でも同様である。

認証が完了すると、最寄りの基地局１４ａは、ＳＩＰレジスト応答を移動端末１６ａに送信する。このＳＩＰレジスト応答を移動端末１６ａ（のＳＩＰ Ｐｒｏｘｙ）が受信して、ＳＩＰレジストは完了する。

また、図４において、Ａｌｉｖｅ機能によって、接続する移動端末の存在を周期的に検知することを説明したが、このＡｉｖｅ機能は、このＳＩＰ Ｐｒｏｘｙが実行することが好適な一例である。また、上述したようにＳＩＰレジスト（の応答）もこのＳＩＰ Ｐｒｏｘｙが実行することも好適な一例である。したがって、本実施の形態では、図４におけるＳＩＰレジストの機能の主体もこのＳＩＰ Ｐｒｏｘｙである例を説明する。

宛先端末１６ｂ（図５参照）へ通信接続を確立する手順としては、まず通信アプリ識別子を含む宛先端末へのＳＩＰ接続要求を最寄の基地局１４ａ宛に送信する（図５−（２））。最寄りの基地局１４ａは、宛先端末１６ｂのＳＩＰ ＵＲＩをＢＳ Ｔａｂｌｅ上で検索し、宛先端末１６ｂが接続している基地局１４ｂを検知する（図５−（３））。基地局１４ｂを検知できた場合は、基地局１４ａは、その基地局１４ｂ宛にＳＩＰ接続要求をＰｒｏｘｙ転送する。

このＳＩＰ接続要求（ＳＩＰ Ｐｒｏｘｙ）を受信した基地局１４ｂも、宛先端末１６ｂにＳＩＰ接続要求のＰｒｏｘｙ転送を行う。ＳＩＰ接続要求を受信した宛先端末１６ｂは、発信端末１６ａから指定された通信アプリを起動後、ＳＩＰ接続応答パケットに基地局１４ｂから配布されたＩＰアドレスを付加してＳＩＰ接続応答パケットを送信する（図５−（４））。このＳＩＰ接続応答パケットは、図５に示すように、各基地局１４のＳＩＰ Ｐｒｏｘｙを介して転送され、移動端末（発信端末）１６ａまで転送される。
なお、ＳＩＰによる接続や、通信を行うことは、従来からよく知られている技術であるので、これまで述べたＳＩＰに関する動作を実現するように移動端末１６や基地局１４を構成することは、当業者であれば容易である。

移動端末１６ａ、１６ｂを収容している２つの基地局１４ａ、１４ｂ（図５参照）が、ＳＩＰ接続応答パケットを受信したとき、基地局１４間におけるＬ３通信トンネルに２つの端末ＩＰアドレスを設定することによって、移動端末１６間のトンネル通信を有効にすることができる（図５−（５））。

つまり、上述した２つの基地局１４ａ、１４ｂが決まれば、それに応じて、Ｌ３通信トンネルの設定が行われる。この設定は、各基地局１４毎に行われることは既に説明した通りである。プログラムの構成にもよるが、この設定は、ＳＩＰ Ｐｒｏｘｙ が行うことも好適な一例である。Ｌ３通信トンネルが設定された場合には、所定のアプリケーション（図５中ＡＰＰ）が、このＬ３通信トンネルを利用して所定の通信を行うのである。

このように、発信端末１６ａと宛先端末１６ｂとのＩＰアドレスが判明した時点から、それが接続する基地局１４が判明し、その基地局１４間でＬ３通信トンネルを設定・利用することが可能となる。基地局１４間のＬ３通信トンネルのパケットヘッダーの変化は、図３で説明した通りである。

このように、発信端末１６ａは、ＳＩＰ接続応答を受信後、宛先端末ＩＰアドレスをアプリケーション設定することで、端末間通信アプリケーションを開始・実行することができる。

４ 移動端末の移動制御手順
次に、移動端末１６が移動し、基地局の切り替えが行われる場合の動作を説明する。

Ｌ３通信トンネルを通過するＩＰパケットは、基地局１４を通過するときに、トンネルヘッダ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｈｅａｄｅｒ）が付加され（図３参照）、宛先の基地局１４では削除されて端末間通信が実現される。基地局１４は、ＳＩＰセッションがディスコネクトされた場合や、端末接続情報が更新されて通信の一方の移動端末１６が別の基地局１４に端末移動したことを認識した場合には、自動的にＬ３通信トンネルに割り当てられた端末設定を解除する。

図６は、移動端末Ｂが移動した場合に端末Ｂの接続情報が基地局１４で更新された結果、基地局１４間で構成されるＬ３通信トンネルが自動的に切り替えられる仕組みを表す説明図である。
図６（ａ）（上図）において、移動端末Ａと移動端末Ｂと、が基地局１４（ＩＤ＝１）および基地局１４（ＩＤ＝４）にそれぞれＳＩＰレジストを行い、基地局ＩＤ＝１と基地局１４（ＩＤ＝４）間のＬ３通信トンネルを使用して端末間アプリ通信が行われている状態である。なお、ここでいうＩＤは、図１におけるＢＩＤ、図３におけるＢＳＩＤと同様に、基地局のＩＤである。

図６（ｂ）（下図）において、移動端末Ｂが基地局ＩＤ＝５に移動して接続を切り替えた場合のシステム動作について説明する。

基地局１４（ＩＤ＝４）は、上述したように、自己のカバーするエリア内の移動端末１６の存在を周期的に検知する機能（ＩＰ Ｐｒｏｘｙ が実行する）を備えており（図４参照）、移動端末Ｂとの接続が切れたことを検知することができる。その場合に、ＢＳ Ｔａｂｌｅの更新（つまり、移動端末１６の削除（ｄｅｌｅｔｅ））を、ＢｒｏａｄＣａｓｔ送信することも好適である。他の基地局１４はこれを受け取ると、自己の内部のＯｔｈｅｒ ＢＳ Ｔａｂｌｅ３２を更新（移動端末１６の削除）するのである。

なお、移動端末１６のエントリーの削除は、その移動端末１６が他の基地局１４に接続していることが新たに確認された場合に行っても好適である。つまり、移動端末１６との接続が切れてもすぐにはＢＳ Ｔａｂｌｅを更新せず、新たにいずれかの基地局１４徒の接続が判明した場合に、古いデータをＢＳ Ｔａｂｌｅから削除することも好適である。 また、これらを組み合わせた制御方法を採用することも好適である。

さて、移動端末Ｂは、位置の「移動」を行って、新たに基地局１４（ＩＤ＝５）に接続した場合の動作を説明する。新たに基地局１４（ＩＤ＝５）に接続後、移動端末Ｂは、ＳＩＰレジストを実行する（図６−（１））。基地局１４（ＩＤ＝５）は、移動端末Ｂのレジスト情報に基づき、移動端末Ａと（移動端末Ｂとの）通信セッションが継続していることを検知する。

検知した後、基地局１４（ＩＤ＝５）は、移動端末Ａを収容している基地局ＩＤ＝１へのＬ３通信トンネル設定を行う。そして、網内情報同期化転送で端末Ｂの接続情報を網１０に向かって送信する（図６−（２））。これによって、移動端末Ｂが新たに基地局１４（ＩＤ＝５）と接続したことを、各基地局１４が知ることができる。

一方、基地局１４（ＩＤ＝１）は、収容している移動端末Ａと接続中の移動端末Ｂの通信セッションを維持するために、基地局１４（ＩＤ＝４）からと基地局１４（ＩＤ＝５）へＬ３通信トンネル設定の変更を実行する。

なお、Ｌ３通信トンネルの設定は、各基地局１４内の、Ｌ３通信トンネル設定記憶手段内に記憶される。図６においては、このＬ３通信トンネル設定記憶手段が図示されており、図６（ａ）では、「Ａ：１、Ｂ：４」と記載されており、移動端末Ａが基地局（ＩＤ＝１）に接続されており、移動端末Ｂが基地局（ＩＤ＝４）に接続されていることが示されており、これらの間でＬ３通信トンネルが設定されることが示されている。一方、移動後の図６（ｂ）では、「Ａ：１、Ｂ：５」と記載されており、移動端末Ａが基地局（ＩＤ＝１）に接続されており、移動端末Ｂが基地局（ＩＤ＝５）に接続されていることが示されており、これらの間でＬ３通信トンネルが設定されることが示されている。
また、移動元である基地局１４（ＩＤ＝４）については、上述したように、基地局１４（ＩＤ＝１）との間に設定されていたＬ３通信トンネル設定から移動端末Ｂの情報を消去し、トンネル通信の設定を消去する。

５ まとめ・変形例
（１）以上述べたように、本実施の形態によれば、メッシュ型ネットワークを利用した移動端末１６間の通信システムを好適に構成することが可能である。

特に、Ｌ３通信トンネルを利用して、移動端末１６間の通信を行ったので、移動端末１６の基地局１４への接続・切断や、移動に伴う接続している基地局１４の変更、等に柔軟にかつ迅速に対応することができ、性能の向上した移動体通信を実現することができる。

従来の考え方による移動体通信では、Ｌ３（レイヤー３）上で、ルーティングテーブルを設けて、このルーティングテーブルに基づき、通信パケットの転送を行っていた。その結果、通信障害や、移動端末１６の移動、等に伴うルーティングテーブルの変更・更新が煩雑となり、制御処理が複雑となりがちであり、また迅速な処理が困難な場合もあった。

これに対して、本実施の形態（本発明）によれば、Ｌ３通信トンネルを設定し、Ｌ３（レイヤー３）の上では、特段の変更・更新を行わずに、レイヤー２上でルーティング処理を行っている。つまり、通信障害や、基地局の変更等が生じた場合でもＬ２上での処理で対応することができ、利便性に富むシステムを構築することが可能である。

例えば、図４の例で言えば、Ｂｒｏａｄｃａｓｔ受信・Ｂｒｏａｄｃａｓｔ送信等もＬ２のブロードキャストであり、制御はＬ２（レイヤー２）上で行われる。この結果、Ｌ３（レイヤー３）上の動作には影響がないので、各種アプリケーションの開発等も容易になるというメリットも考えられる。

（２）なお、上記実施の形態では、移動体通信のプロトコルの一例としてＳＩＰを説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、従来から知られている種々のプロトコル、種々の制御方式を使用することが可能である。

本発明において特徴的なことは、Ｌ３通信トンネルを用いて移動体通信を行ったことであり、ルーティング等の制御はＬ２で行われることである。この結果、従来より性能が向上した移動体通信システムを実現できる。

なお、上記本実施の形態では、移動体通信システムに本発明を応用した例を説明したが、固定端末も含まれているような形態の通信システムにも、本発明は応用可能である。また、上記実施の形態では、無線リンクによってメッシュ型ネットワークが構成されている例を示したが、一部に有線が含まれているような場合にも本発明は応用可能である。

１０ メッシュ網、網
１２ 管理サーバ
１４ 基地局
１４ａ １４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ 基地局
１６ 移動端末
１６ａ 移動端末（発信端末）
１６ｂ 移動端末（宛先端末）
１８ 固定端末
２０ Ｌ３通信トンネル
２２ Ｌ２ＶＬＡＮ経路（ＶＬＡＮＩＤ＝１０）
２４ Ｌ２ＶＬＡＮ経路（ＶＬＡＮＩＤ＝２０）
３０ Ｍｙ ＢＳ Ｔａｂｌｅ
３２ Ｏｔｈｅｒ ＢＳ Ｔａｂｌｅ
４０ 基地局ＤＢ（基地局データベース）
４４ 中継基地局
Ａ 移動端末
Ｂ 移動端末

Claims (7)

1. メッシュ型に接続されている複数の基地局から構成されるメッシュ型ネットワークであって、予めＬ２ＶＬＡＮ経路が任意の前記基地局間に設定されているメッシュ型ネットワークにおいて、
   前記基地局は、
   通信を行う２個の移動端末がそれぞれ接続する２個の前記基地局から、その２個の基地局間のＬ３通信トンネルが割り当てるＬ２ＶＬＡＮ経路を選択する手段と、
   前記Ｌ３通信トンネルが割り当てられたＬ２ＶＬＡＮ経路を、Ｌ３通信トンネルとして利用し、通信を行うＬ３通信手段と、
   を含み、前記移動端末を用いた移動体通信システムを構築することに用いられるメッシュ型ネットワーク。
2. 請求項１記載のメッシュ型ネットワークに用いられる前記基地局において、
   通信を行う移動端末がそれぞれ接続する基地局の組から、その基地局間のＬ３通信トンネルが割り当てるＬ２ＶＬＡＮ経路を選択する選択手段と、
   前記Ｌ３通信トンネルが割り当てられたＬ２ＶＬＡＮ経路を、Ｌ３通信トンネルとして利用し、通信を行うＬ３通信手段と、
   を含むことを特徴とする基地局。
3. 請求項２記載の基地局において、
   移動端末間の制御セッションがＳＩＰ Ｐｒｏｘｙによって確立されている場合に、前記基地局間のＬ３通信トンネルを使用することを特徴とする基地局。
4. 請求項２記載の基地局において、
   前記Ｌ３通信手段は、ＳＩＰ Ｐｒｏｘｙであることを特徴とする基地局。
5. 請求項２記載の基地局において、
   通信を行う前記移動端末が、その基地局に接続した場合に、その接続情報を、他の前記基地局に送信する送信手段と、
   他の前記通信局から、前記接続情報が送信されてきた場合に、その接続情報を格納する基地局データベースと、
   を含むことを特徴とする基地局。
6. 請求項５記載の基地局において、
   前記送信手段は、レイヤー２のＢｒｏａｄｃａｓｔ送信によって、前記接続情報を送信することを特徴とする基地局。
7. 請求項５記載の基地局において、
   前記送信手段は、ＳＩＰ Ｐｒｏｘｙであることを特徴とする基地局。

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