JP3573098B2 - 移動網における移動端末管理システム、アクセスルータ、移動端末管理方法 - Google Patents

移動網における移動端末管理システム、アクセスルータ、移動端末管理方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の相互に接続されたサブネットワークを備え、任意のサブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供する移動網における移動端末管理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
インタネットの爆発的な進展に伴い、従来音声サービスが中心であった移動網においてもデータサービスが急激に立ち上がり始めており、早晩データトラフィックが音声トラフィックを上回ることが予想されている。これに伴い移動網も音声中心のネットワークからモバイルインタネットに適したネットワークへと進化すべく3GPPやGPP2でALL IPの検討が進められている。またIETFでもこれに呼応する形で、従来LAN ユースのIPモビリティを議論していたMOBILE IP WGが第三世代移動通信システムをスコープにいれ標準化を検討するようになってきた。本WGでは、特に今後アドレス枯渇が懸念されているIPV4にかわるIPV6のIPモビリティ(Mobility Support in IPv6 <draft−ietf−mobileip−ipv6−12.txt >)の検討が活発化してきている。従来のMobile IPV6 では、MN(Mobile Node) が新たにサブネットワークへ移動した場合、MNはHA(Home Agent)に対し登録要求(binding update:以下BUとも記す)を行う。MNは相手端末(CN)からのパケットがHA経由でMobile IPV4 と同様トンネリングで送信された場合には、該CNがMNのCOA(Care of address)を知らないと判断し、CNに対し自分のHome addressとCOA のペア情報であるbinding update情報を送付する。これ以降、CNはMNへパケット送信する場合、パケットをMN宛に直接送信できるようになる。これにより、Mobile IPV6 では、Mobile IPV4 の欠点であったトライアングルルーチングを解決するroute optimazation機能がサポートできるようになった。
【0003】
更にハンドオフ時のパケットロスを極力回避するためSMOOTH HANDOFF機能がサポートされる。Mobile IPV6 は、かかるMobile IPV4 からの改善策を持つ一方、ネットワークモデルは、Mobile IPV4 と同じくHAとMNとのフラットなモデルとしている。このため、MNがHAと物理的に遠く離れたネットワークへローミングした場合等には、REGISTRATION要求がMNとHA間のROUND TRIP DELAYだけ遅延する欠点を有したままとなっている。これを解決する目的でHierarchical MIPv6 mobility management<draft−ietf−mobileip−hmipv6−01.txt >というInternet Draft( 以下I−D と記す) が提案されている。図9に示すように本I−D ではネットワークモデルとして、MN−AR(Access Router)−MAP(Mobility Anchor Point)−HAからなる階層化構成を採用している。そしてMobility Anchor Point(MAP)がHAの代理機能をサポートすることにより、上記MNの登録要求の遅延を削減することを可能にしている。
【0004】
またこれとは別に、図10に示すようなHAおよびHome addressを不要にした新たなI−D(Homeless Mobile IPv6<draft−nikander−mobileip−homelessv6−00.txt >) が2000.12.11〜12.15 の期間開催されたIETF WG で提案されている。もともとMobile IPV6 では、MNとCN間でやりとりされるbinding updateが、MNとCN間とで移動管理情報を共有し合うために用いられる。本I−D ではこのbinding updateを継承しMNでHost Cacheなる情報を保持することによりHAなしでも移動管理が実現できるとしている。本I−D のメリットとしてHomeless supporting Host間同士のパケット送信では、Mobile IPV6 で用いるRouting headerおよびHome address destination option が不要になりIPV6ヘッダのみでパケットを送受できることを挙げている。これにより92バイトから40バイトのパケット長の削減が図れるとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにMobile IP WGでは、Mobile IPV6 の改善提案が活発に行われている。しかし、現状提案されているI−D ではまだ以下のような課題が存在する。
【0006】
まず、Hierarchical MIPv6 mobility managementでは以下のように欠点が指摘できる。本I−D の5.1 MN Operations につぎのような記述がある。
It can also send a similar BU (i.e. that specifies the binding between the Home Address and the RCoA) to its current CNs.すなわち、Mobile IPV6 同様MNとCN(相手が移動端末の場合はMN)同士は互いにbinding updateをやりとりし、binding update情報を更新し合わないといけない。ここでbinding updateはエリアを跨いだ時に加え、リフレッシュのため定期的に更新する必要があるためbinding updateをやり取りする相手端末が多い場合、MNは頻繁にbinding updateを送受信することになる。このため、端末は待ちうけ時でもbinding updateを送信するため送信モードとなる必要があり端末のバッテリ消費を早めることになる。このbinding update保持には端末のリソース(メモリ、CPU 負荷)が必要であり、バッテリ消費に加え端末の小型化にも影響を与えることになる。
【0007】
またbinding updateを移動端末間でやり取りするため、大規模移動網ではbinding updateトラフィックが大量に無線区間を飛び交うことになり、これによる無線リソースの消費が無視できなくなる。
【0008】
更に以下の記述もある。
The MAP will receive packets addressed to the MN’s RCOA (from the HA or CNs). Packets will be tunnelled from the MAP to the MN’s LCOA. The MN will decapsulate the packets and process the packet in the normal manner. Mobile IPV4 では、CNからMN宛のパケットはHAでインタセプトされた後、MNが在圏するFA(Foreign Agent) 宛にencapsulation してトンネリングされる。これを受けたFAではこのパケットをdecapsulation しMN宛てに転送する。このようにMobile IPV4 では、HAでのパケットencapsulation 処理が大規模移動網にスケールさせるためにボトルネックとなる可能性がある。同様に本mobile IPV6 改善I−D においてもCNからMN宛てのパケットは、MAP でencapsulationされるため大規模移動網ではこの処理量が問題となると考えられる。
【0009】
また、Mobile IPV6 ではMNがCNにbinding updateを送信する機能は必須機能でなく、IETF用語でMAY となっており必ずしも全ての端末がbinding update機能をサポートするとは言いきれない。とするとIPV6に進化した移動網において、なおMobile IPV4 と同様Triangle routingとHAでのパケットencapsulation 処理がそのまま残る可能性が懸念される。
【0010】
一方、Homeless Mobile IPv6では次のような欠点を指摘できる。本I−D でも上記I−D と同じようにMNとCNとがbinding updateを用いてHost cacheを更新するためMNのバッテリ消費および大規模移動網でのbinding updateトラフィックによる無線リソースの消費問題を有する。また、相手端末が同じHOMELESSの場合、例えば両者が同時に新たなドメインを跨ぎ無線リンクを失うタイミングが発生すると考えられる。この場合、最悪、両者がお互いの位置情報(新規アドレス情報)を同時に失ってしまうことになる。そうすると、このアーキテクチャでは、お互いのアドレスが変化したことを相手に通知する手段がないと考えられる。但し、この問題は相手が固定端末では発生しないと考えられる。また、移動端末がもともと認識していない端末から初めて受信する場合、相手端末はこの移動端末のアドレスを知る手段がないと考えられる。いずれの場合でもHAの機能サポートが必要と考えられる。
【0011】
以上の課題をまとめると以下のようになる。
(1) MNが相手端末とbinding updateをやり取りすることによるMNのバッテリ消費問題
(2) MNが相手端末とbinding updateをやり取りすることによる無線リソース消費問題
(3) HA(MAP) のMN宛てのパケットencapsulation 処理による大規模移動網へのスケーラビリティ問題
【0012】
【発明の目的】
本発明では、かかる従来技術の3つの課題を解決するシステムを提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は複数の相互に接続されたサブネットワークを備え、任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供する移動網における移動端末管理システムにおいて、前記サブネットワークは、アクセスルータを備え、前記アクセスルータは、在圏する前記移動端末のCOAを保持管理する端末管理テーブルと、在圏する前記移動端末の各通信相手のCOA を保持管理するバインディング更新テーブルと、前記移動端末がサブネットワーク間を移動したときに前記移動端末から出される登録要求を受け付けるホームエージェント代行手段とを有する。また、前記ホームエージェント代行手段が、在圏する前記移動端末から通信相手宛に送信されるパケットを受信してその宛先アドレスを当該通信相手のCOA に書き換えて転送すると共に在圏する前記移動端末宛に送信されてくるパケットを受信して前記移動端末に転送する手段を有する。ここで、前記端末管理テーブルは在圏する前記移動端末のNAI 又はURI とCOA の組を保持する構成を有し、前記バインディング更新テーブルは各通信相手のNAI 又はURI とCOA の組を保持する構成を有し、前記移動端末から通信相手宛に送信されるパケットはその宛先アドレスに当該通信相手のNAI 又はURI が設定される。また、前記複数のサブネットワークはそれぞれ異なるネットワークプレフィックスを持ち、前記移動端末のCOA は在圏する前記サブネットワークのネットワークプレフィックスと当該移動端末のインタフェースIDとから構成される。
【0014】
このようなホームエージェント代行手段を各アクセスルータが備えることにより、移動端末から通信相手へのパケット送信時、パケットをencapsulation,decapsulation する必要がなくなる。
【0015】
また前記ホームエージェント代行手段は、在圏する前記移動端末から通信相手宛に送信されるパケットの宛先アドレスを前記NAI 又はURI から前記COA に書き換えて転送すると共に在圏する前記移動端末宛に送信されてくるパケットの宛先アドレスを前記COA から前記NAI 又はURI に書き換えて前記移動端末に転送する構成を有する。これにより、端末ユーザはパケット送信時にメールアドレスと同じ形式のアドレス(NAI) やSIP(Session Initiation Protocol)のアドレス(URI) を使用することができる。
【0016】
また前記アクセスルータは、前記移動端末がサブネットワーク間を移動したときに前記移動端末から出される登録要求(binding update)を受け付ける手段を備え、且つ、移動前のサブネットワークの前記アクセスルータと移動後のサブネットワークの前記アクセスルータとの間で、当該移動端末用の前記バインディング更新テーブルの受け渡し及び当該移動端末にかかるホームエージェント代行機能の移管を行う手段を備える。これにより、移動端末の移動の際にアクセスルータがホームエージェントの代わりに移動端末からの登録要求を受け付け、且つ自動的にホームエージェント代行機能を移動先のサブネットワークのアクセスルータに移管することができる。
【0017】
また本発明における前記アクセスルータは、自サブネットワークに移動してきた前記移動端末の前記バインディング更新テーブルを受け取ったときに当該バインディング更新テーブルに記載されている全ての通信相手に対して前記移動してきた移動端末の新たなCOA を通知するバインディング更新パケットを送信すると共に、在圏する移動端末宛の前記バインディング更新パケットを他のアクセスルータから受信したときに該当する前記バインディング更新テーブルを更新する移動端末代行手段を備える。
【0018】
このような移動端末代行手段を各アクセスルータが備えることにより、移動端末自身が通信相手にバインディング更新パケットを送信する必要がなくなる。
【0019】
【発明の実施の形態】
[構成]
本発明の実施の形態にかかる移動網における移動端末管理システムは、次に示す手段を有する。
○アクセスルータ(Access Router、AR)
移動端末MNから1ホップの関係にあるIPV6ルータがアクセスルータとなり、HAの代理機能かつ移動端末MN(通信相手CN) の代理機能を持つ。すなわち、HAに代わり移動端末MNからの登録要求を受け付ける手段と、移動端末MN(通信相手CN)に代わりbinding update情報を保持、更新する手段を有する。かつ、移動端末MNからAR(Previous ARと記す) に対する登録要求(BU)が移動端末MNの移動先AR(New AR と記す) 経由であった場合、該Previous AR が、該移動端末MNに対する登録応答に該移動端末MNのbinding update情報を付加しNew ARへ転送する手段、および該binding update情報が付加された登録応答受信をトリガにしてNew ARが、該MNの代理HAおよび代理MN機能を該Previous AR から受け継ぐ手段を持つ。ここで、HAの代理機能をサポートする具体的手段として端末管理テーブルを、移動端末MN(CN)の代理機能をサポートする具体的手段としてbinding updateテーブルを有する。
○移動端末MN
従来のMobile IPV6 の移動端末と同様COA 獲得の手段および登録要求を代理HAへ行う手段を持つ。
【0020】
[動作]
本発明の実施の形態のかかる移動網における移動端末管理システムでは、次のような動作が行われる。
(1)登録要求(代理HA機能)
移動端末MNが新たなサブネットワークへ移動した場合、従来のMobile IPV6 の移動端末と同様ルータ広告から別のサブネットワークに移動したことを認識し、登録要求を移動前の代理HA(Previous AR) に対し行う。この登録要求は移動端末MNから1ホップの位置にある移動先のNew AR経由でPrevious AR へ転送される。Previous AR は、この登録要求を受けると端末管理テーブルから該移動端末MNが移動直前まで自分のエリアにいたことを確認するとともに、該移動端末MNとのsa(security association)に従い該移動端末MNが不正な端末でないかどうか確認する。不正な端末でないことを認証できた場合にはHAに代わり登録応答をNew ARに返す。
【0021】
この登録応答はPrevious AR からNew ARに該移動端末MNの代理HA機能が移行したことを通知するトリガとなる。この登録応答にはprevious AR が保持していた該移動端末MN用のbinding updateテーブルが含まれる。
【0022】
New ARはPrevious AR からこの登録応答を受けると、該移動端末MNに対し登録応答を返す。
【0023】
(2)登録要求(代理MN機能)
次にNew ARは、該当移動端末MNのbinding updateテーブルを参照し、該当移動端末MNの相手端末(CN)に対し該当移動端末MNに代わりbinding updateを送信する。このbinding updateを受けた相手端末CNの最終ホップのルータ(AR)は、該当相手端末CNに変わり該当相手端末CN用のbinding updateテーブルを更新する。
【0024】
(3)パケット送受信
移動端末MNは、相手端末CN宛にパケット送信する場合、SA(Source Address)=COA 、DA(Destination Address) =CNのNAI(Network Access Identifier)又はURI(Uniform Reource Identifier) としパケットを送信することができる。該移動端末MNの代理HA(アクセスルータAR)は、該移動端末MNのbinding updateテーブルから相手端末CNの最新アドレスを知りDA=相手端末のCOA にセットしてパケットを転送する。パケットは該相手端末CNの代理HA(アクセスルータAR)経由で配送される。
【0025】
【実施例】
[1]構成の説明
図1は本発明の実施例のシステム構成図を示す。図1に示すように本実施例のシステムは移動端末MN、アクセスルータAR(AR1〜ARn)、および通信相手CNならびにアクセスルータAR間を相互に接続するインターネット等のIPコアネットワークからなる。アクセスルータARは移動端末MNから1ホップの関係にあるIP(アクセス)ルータであり、HAの端末移動管理代理機能およびMN(CN)の移動管理代理機能を持つ。図1の構成を3G移動網に対応させるとアクセスルータARと移動端末MNの関係は、GGSN(Gateway GPRS Support Node)と移動端末、cdma2000の場合のPDSNと移動端末の関係に該当する。またMWIFで検討が始まっているOPEN LANのアーキテクチャでは、RNC もしくはNode Bが将来IPルータの機能を持つようになると考えられる。このアーキテクチャに当てはめると、アクセスルータARと移動端末MNの関係はRNC もしくはNode Bと移動端末の関係に該当する。
【0026】
図2は本実施例における移動端末MNの登録要求(binding update)のシーケンス例を示す。図2に示すように移動網は各々異なるNetwork prefixを持つサブネットワークSM,SN,SX,SY で構成され、各サブネットワークSM,SN,SX,SY には一つのアクセスルータを持つ。また移動端末は、アクセスルータを介して移動網にアクセスしネットワークサービスを受けたり他の端末と通信を行う。図2では4つのサブネットワークSM,SN,SX,SY の例を示しており、各サブネットワークはM,N,X,Y と記載したnetwork prefixを持つものとする。また各サブネットワークはARM,ARN,ARX,ARY と記載したアクセスルータを持ち、CND,CNE,MNA,MNB,MNC と記載した移動端末が各サブネットワーク内に在圏している場合を示している。図2の登録要求シーケンス例は移動端末MNA がサブネットワークSYからサブネットワークSXへ移動した場合について示すものである。
【0027】
図3は、代理HAおよび代理MN(もしくは代理CN)機能を有すアクセスルータARにおける端末の移動管理機能の構成例を示す。図3の(1)および(3)がアクセスルータARの代理HA機能である端末の端末管理テーブルを示す。図3の(2)が、アクセスルータARの端末の代理機能となるbinding updateテーブルを示す。ここで図3の(1)は、移動端末MNA が移動直前に在圏していたサブネットワークSYのアクセスルータARY の端末管理テーブルを、図3の(2)が、移動端末MNA のbinding updateテーブルを、図3の(3)が移動端末MNA がサブネットワークSXへ移動後のアクセスルータARY の端末管理テーブルを示している。図3の(1)および(2)に示すように、各移動端末のbinding updateテーブルは端末管理テーブルの該当端末欄にあるポインタで関係付けられる。ここで、移動端末がサブネットワークを移動すると代理HAの機能も移動先のアクセスルータAR(New AR)に移動する。この場合、Previous AR からNew ARへ該当端末のbinding updateテーブルが引き継がれる。
【0028】
図4は図2に示すアクセスルータARN の端末管理テーブル(図4の(1))および移動端末CNE のbinding updateテーブルの構成例を示す。ここで、図4の(2)および(3)は、移動端末CNE の通信相手である移動端末MNA がサブネットワーク移動前および移動後に対応したbinding updateテーブルの構成例を示す。
【0029】
ここで、移動端末MNA やCNE 等のbinding updateテーブルには、その端末のユーザが通信を行う相手毎のNAI またはURI とCOA の組が登録される。このようなbinding updateテーブルの初期生成方法としては、各端末ユーザが全ての通信相手のNAI またはURI とCOA の組のリストを作成して、在圏するアクセスルータにbinding updateテーブルの登録を依頼する方法がある。また、リスト中のCOA の部分は空白にして、通信相手のNAI またはURI のリストだけをアクセスルータに通知することも可能である。この場合、アクセスルータに初期生成されるbinding updateテーブルもCOA の部分は空白となるが、通信相手が移動登録を行うと後述するようにして最新のCOA が順次に書き込まれていき、全通信相手が一度でも移動登録を行うとbinding updateテーブルの内容が完成することになる。
【0030】
図5の(1)は移動端末MNA が新たなサブネットワークへ移動した場合に、今まで在圏していた代理HAであるアクセスルータARY に送信する登録要求(BU)のパケットフォーマット例、図5の(2)は移動端末MNA からの登録要求に対する登録応答のパケットフォーマット例、図5の(3)は、移動端末MNA の新たな代理HAであるアクセスルータARX が移動端末MNA に代わり通信相手に送信する登録要求BUのパケットフォーマット例を示す。
【0031】
図6は、移動端末から通信相手宛てのパケット送信のシーケンス例を示す。図6では、移動端末MNA から通信相手CNE へパケットを送信する場合を示す。
【0032】
図7はHand offシーケンス例を示す。図7では移動端末MNA がサブネットワークSYからサブネットワークSXへ通信中に移動した場合のhand offシーケンス例を示す。
【0033】
図8は、AAA(Authentication Authorization Accounting)サーバとの連携例を示す。
【0034】
[2]動作の説明
次に本実施例の動作を図を用いて説明する。
(1) 登録要求(binding update):代理HA機能
図2に本実施例の登録要求(binding update)のシーケンス例を示す。図2の登録要求シーケンス例は移動端末MNA がサブネットワークSYからサブネットワークSXへ移動した場合について示すものである。移動端末MNA がサブネットワークSYから新たサブネットワークSXへ移動した場合、従来のMobile IPV6 の移動端末と同様、移動先のルータ広告から別のサブネットワークに移動したことを認識する。図2ではIPV6ルータであるアクセスルータARX がこのルータ広告を出す。移動端末MNA は移動したことを認識すると、従来の移動端末と同様にCOA を獲得する。COA の獲得方法はDHCPV6によるStatefull address autoconfiguration もしくはstateless address autoconfiguration(RFC1971)いずれでもよい。図2では移動端末MNA が新たに獲得したCOA の例としてX:a と記している。ここでX:a は、128 ビット長のIPV6のアドレスを示しており、 XはサブネットワークSXのnetwork prefix、a は移動端末MNA のインタフェースIDを示す。
【0035】
次に移動端末MNA は、登録要求(binding update)を移動前の代理HA(Previous AR) であるアクセスルータARY に対し行う。移動端末MNA は、図5の(1)に示すように登録要求の送信元アドレス(IPV6ヘッダ内の送信元アドレスSA)として移動端末MNA のCOA(X:a)を、あて先アドレス(IPV6 ヘッダ内のあて先アドレスDA) にアクセスルータARY のアドレス(Y:y) をセットする。またMobile IPV6 の Destination option header(もしくはIPV6のRouting extention header)を用い、登録要求の経路指定を行う。ここでは途中の経路ノードとしてアクセスルータARX を指定するため、アクセスルータARX のアドレス(X:x) をセットする。この指定により移動端末MNA の登録要求は、移動端末MNAから1ホップの位置にある移動先のアクセスルータARX 経由で移動前のアクセスルータARY へ転送される(図2の(1))。また、端末ユーザがパケット送信時にメールアドレスと同じ形式のアドレスもしくはSIP(Session Initiation Protocol)端末のユーザがSIP のアドレス(URI) を使用できるよう移動端末MNA のNAI(RFC;Network access identifier)もしくはSIP URI をMobile IPV6 Destination option header にセットしてもよい。ここでは移動端末MNA のNAI としてohki@nec.comを例に挙げている。
【0036】
アクセスルータARX はこの登録要求を受けると、途中の経路アドレスが自分のアドレスであることから端末管理テーブルに移動端末MNA のNAI とCOA を追加するとともに登録要求パケットをアクセスルータARY 宛に転送する。
【0037】
アクセスルータARY は、この登録要求を受信すると登録要求の送信元アドレス(SA)から登録要求を行った端末の新たなCOA を、またMobile IPV6 Destination option header からNAI(あるいはSIP URI)を知る。アクセスルータARY は、このNAI および COAをもとに代理HAの手段を実現している端末管理テーブルをサーチする。ここで、図3の(1)にアクセスルータARY の端末管理テーブルの構成例を示す。同図に示すようにこの端末管理テーブルは、管理する各端末のNAI (あるいはSIP URI )、COA およびsa (security association; アクセスルータARY と各端末間の認証アルゴリズムおよび認証鍵) がセットになっている。ここで図3(1)は、移動端末MNA がサブネットワークSXへ移動する前の状態を示しており、移動端末MNA のNAI であるohki@nec.comに該当するCOA は移動前のCOA =Y:a となっている。アクセスARY はこの端末管理テーブルをサーチした結果、移動端末MNA のCOA がY:a であることから移動直前まで自分のサブネットワークSYに在圏していたことを確認するとともに、該移動端末MNA とのsa (security association) に従い該移動端末MNA が不正な端末でないかどうか確認する。ここで、移動端末MNA の登録要求には、Replay attack 対策として例えば今までの代理HA(ARY) からのルータ広告で得たChallenge 値に対するResponse値が挿入されており、アクセスルータARY で移動端末MNA が不正な端末かどうか認証できるようになっている。移動端末MNA が不正な端末でないことを認証できた場合には移動端末MNA のCOA を新たなX:a に書き換えるとともに、HAに代わり登録応答をアクセスルータARX 経由で移動端末MNA に返す(図2の(2),(3))。図3の(3)の端末管理テーブルは、アクセスルータARY が移動端末MNA のCOA を新たなX:a に書き換えた後の状態を示す。
【0038】
次にアクセスルータARY は移動端末MNA に対し登録応答を返す。図5の(2)に示すように、登録応答パケットの送信元アドレス(SA)としてアクセスルータARY のアドレス(Y:y) を、送信先アドレス(DA)として移動端末MNA のCOA (X:a)をセットする。また、Mobile IPV6 Destination option header に途中経由するルータのアドレスとして移動端末MNA の新たな代理HAであるアクセスルータARX のアドレス(X:x) をセットする。これに加えアクセスルータARY は、自身が保持していた移動端末MNA のbinding updateテーブル情報をパケットのpayload に書き込み送信する。
【0039】
この登録応答パケットをアクセスルータARX が受信すると、パケットの識別子から登録応答であること、最終あて先がアクセスルータARX のルータ広告に反応し登録要求を出した移動端末MNA であること、且つMobile IPV6 Destination option header 内のアドレスが自分のアドレスであることを認識する。これによりアクセスルータARX は、アクセスルータARY から移動端末MNA の代理HA機能が移行したことを認識する。
【0040】
アクセスルータARX(New AR) はアクセスルータARY(Previous AR)からこの登録応答を受けると、パケットのペイロード内に書き込まれた移動端末MNA のbinding updateテーブル情報を読み出し、先に自身の端末管理テーブルに書き込んだ移動端末MNA のテーブル蘭にあるポインタをセットし、このポインタが示すbinding updateテーブルに前記読み出した移動端末MNA のbinding updateテーブル情報を書き込む。次にこの登録応答を移動端末MNA に転送する(図2の(3))。
【0041】
以上により移動端末MNA の代理HA機能および移動端末MNA の代理端末機能がアクセスルータARY からアクセスルータARX に移管されたことになる。
【0042】
なお、移動端末MNA が不正な端末である場合には、アクセスルータARY による認証で移動端末MNA からの登録要求ははじかれNAC が返される。アクセスルータARX はこのNAC を受けると先に端末管理テーブルに書き込んだ移動端末MNA のNAI およびCOA をテーブルから抹消する。
【0043】
次に、アクセスルータにおける移動端末の代理機能について説明する。
(2)登録要求(代理MN機能)
移動端末MNA の代理端末機能が移管されたNew ARであるアクセスルータARX は、移動端末MNA のbinding updateテーブルを参照し、移動端末MNA の相手端末(CN)全てに対し移動端末MNA に代わりbinding updateを送信する(図2の(4))。図5の(3)にアクセスルータARX が相手端末CND に対し送信するbinding updateのパケットのアドレス例を示す。同図に示すように、パケットの送信元アドレスSAとして移動端末MNA のCOA(X:a)、送信先アドレスDAとして相手端末CND のCOA(M:d)を設定し、Destination optionにアクセスルータARM のアドレス(M:m) および移動端末MNA のNAI を設定する。
【0044】
アクセスルータARX からのbinding updateを受けた各相手端末の最終ホップのアクセスルータ(AR)では、該当相手端末に代わり該当相手端末用のbinding updateテーブルを更新する。即ち、binding updateテーブル中の前記パケットで通知されたNAI と同じNAI に対応するCOA に前記通知されたCOA を設定する。図4は移動端末MNA の相手端末CND が在圏する代理HAであるアクセスルータARM が相手端末CND に代わり移動端末MNA のbinding updateを受け、相手端末CND のbinding updateテーブルにある移動端末MNA のCOA をY:a (図4の(2))からX:a (図4の(3))に更新する例を示す。
【0045】
次に、アクセスルータにおける移動端末の代理HA機能について説明する。
(3)パケット送信、受信
移動端末MNA が相手端末にパケットを送信する場合の実施例を図6に示す。図6では移動端末MNA が相手端末CNE にパケットを送信する例を示している。移動端末MNA はアクセスルータARX に対し、SA=ohki@nec.com,DA=jiro@biglobe.ne.jp とアドレス指定をしてパケットを送信する(図6の(1))。アクセスルータARX は移動端末MNA からパケットを受け、相手端末宛にパケットを転送する場合、次の処理を行う。先ず、パケットのSAから移動端末MNA からのパケットで有ることを認識し、端末管理テーブルから移動端末MNA のCOA(X:a)を獲得して、転送パケットのSAとしてセットする。次に移動端末MNA のbinding updateテーブルを参照してDA=jiro@biglobe.ne.jp に該当する相手端末CNE のCOA(N:e)を転送パケットのDAにセットし、相手端末CNE 宛に転送する。
【0046】
相手端末CNE 宛のパケットは、通常のIPルーティングによりDAのCOA におけるnetwork prefix Nを持つサブネットワークSNのアクセスルータARN(相手端末CNE の代理CN) に配送される。アクセスルータARN はDAからこのパケットが端末CNE 宛のパケットと認識し、端末管理テーブルから端末CNE のNAI にDAアドレスを書き換え、端末CNE 宛にパケットを転送する。
【0047】
このように相手端末CNE 宛のパケットのDAアドレスとして相手端末CNE のCOA を指定できるため、アクセスルータARX およびARN ではパケットをencapsulation,decapsulation する必要はない。
【0048】
(4) handoff
図7に移動端末MNA が通信相手CND からパケットを受信中にサブネットワークを跨ぐ場合のハンドオフ制御の例を示す。
【0049】
移動端末MNA は、サブネットワークを跨ぐと、(1)項で述べた手順で移動検知とCOA 獲得を行い、アクセスルータARX 経由でアクセスルータARY へ登録要求を行う(図7の(1))。アクセスルータARX は前述したように端末管理テーブルに移動端末MNA のNAI とCOA の対を登録する。
【0050】
アクセスルータARY は移動端末MNA がパケット通信中に登録要求を受け、移動端末MNA が新たなサブネットワークに移動したことを認識すると、移動端末MNA に対するアンカーとなり移動端末MNA にパケットを転送し始める。この場合は、通信相手CND からのパケット送信が終わるか或いはタイマによる一定時間が経過するまでは、移動端末MNA の代理HA機能はアクセスルータARX に移行せず、アクセスルータARY がアンカーとなり最後までパケットを転送し続ける。具体的には以下のような制御が行われる。
【0051】
アクセスルータARY は移動端末MNA から登録要求を受けると、(1)項で述べた認証を行い成功すれば、相手端末CND へ移動端末MNA に代わりbinding updateを送信する( 図7の(2))。また端末管理テーブル中の移動端末MNA のCOA を新COA に書き換え、相手端末CND から移動端末MNA 宛のパケットは新COA のNetwork prefix Xに従ってアクセスルータARX に転送することを決定する。アクセスルータARM はアクセスルータARY から移動端末MNA のbinding updateを受信すると、端末CND のbinding updateテーブル中の移動端末MNA のCOA を書き換え、端末CND から移動端末MNA 宛のパケットはアクセスルータARY に転送すると共に、移動端末MNA の新たなCOA へもパケットを送信し始める(図7の(3))。アクセスルータARY では受信したパケットのDA中のNetwork prefixをY からX に書き換え、アクセスルータARX に転送し、アクセスルータARX は移動端末MNA に転送する。この結果、移動端末MNA 宛のパケットはいわゆるbicasting されることになりhandoff に伴うパケットロスを極力少なくすることが可能である。
【0052】
通信相手CND から移動端末MNA へのパケット送信が終了すると、(1)項で述べた手順により移動端末MNA の代理HA機能および代理端末機能がアクセスルータARY からアクセスルータARX へ移行する。
【0053】
(5)端末認証(セキュリティ)
本発明では従来と同様に、Mobile IP とAAA(Authentication Authorization Accounting)サーバとの連携が可能である。図8に端末認証に対する実施例を示す。図8に示すモデルで、代理HAであるアクセスルータARX は移動端末MNA からの登録要求を受けると、AAA サーバと連携で端末の認証を行うことができる。ここで、図8のKDC(Key distribution center)は、AAA サーバおよび移動端末MNA に認証鍵を配送する機能をもつ。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば以下の効果が奏される。
【0055】
移動端末は自分の端末アドレスのCOA のみ獲得できれば、後は代理HAが自分用のbinding updateを維持、更新してくれる。このため、待ちうけ時にbinding update更新の必要がなく従来技術のbinding update維持、更新のためのバッテリ消費問題が解決できる。
【0056】
移動端末間のbinding updateはアクセスルータ同士で行われるため、binding updateは無線区間に流れることはない。
【0057】
通信相手がアクセスルータのbinding updateテーブルに存在する限りトンネリングの必要がなく、アクセスルータでのencapsulation,decapsulation 処理によるスケーラビリティ問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のシステム構成図である。
【図2】本発明における移動端末の登録要求およびbinding update送信のシーケンス例を示す図である。
【図3】代理HAおよび代理MN(もしくは代理CN)機能を有すアクセスルータにおける端末管理テーブルおよびbinding updateテーブルの構成例を示す図である。
【図4】代理HAおよび代理MN(もしくは代理CN)機能を有すアクセスルータにおける端末管理テーブルおよびbinding updateテーブルの構成例を示す図である。
【図5】移動端末から代理HA向けに出される登録要求パケットのフォーマット構成例を示す図である。
【図6】移動端末から通信相手宛のパケット送信のシーケンス例を示す図である。
【図7】本発明の実施例におけるHand offシーケンス例を示す図である。
【図8】本発明の実施例におけるAAA サーバとの連携例を示す図である。
【図9】従来技術の一例を示す図である。
【図10】従来技術の他の例を示す図である。
【符号の説明】
MN: 移動端末(Mobile Node)
AR: アクセスルータ(Access Router)
CN: 通信相手(Correspondence Node)

Claims (13)

  1. 複数の相互に接続されたサブネットワークを備え、任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供する移動網における移動端末管理システムにおいて、
    前記サブネットワークは、アクセスルータを備え、
    前記アクセスルータは、
    在圏する前記移動端末のCOAを保持管理する端末管理テーブルと、
    在圏する前記移動端末の各通信相手のCOA を保持管理するバインディング更新テーブルと
    前記移動端末がサブネットワーク間を移動したときに前記移動端末から出される登録要求を受け付けるホームエージェント代行手段と、
    を有することを特徴とする移動網における移動端末管理システム。
  2. 前記ホームエージェント代行手段が、
    在圏する前記移動端末から通信相手宛に送信されるパケットを受信してその宛先アドレスを当該通信相手のCOA に書き換えて転送すると共に在圏する前記移動端末宛に送信されてくるパケットを受信して前記移動端末に転送する手段を有することを特徴とする請求項1記載の移動網における移動端末管理システム。
  3. 前記端末管理テーブルは在圏する前記移動端末のNAI 又はURI とCOA の組を保持する構成を有し、
    前記バインディング更新テーブルは各通信相手のNAI 又はURI とCOA の組を保持する構成を有し、
    前記移動端末から通信相手宛に送信されるパケットはその宛先アドレスに当該通信相手のNAI 又はURI が設定される請求項1又は2記載の移動網における移動端末管理システム。
  4. 前記ホームエージェント代行手段は、在圏する前記移動端末から通信相手宛に送信されるパケットの宛先アドレスを前記NAI 又はURI から前記COA に書き換えて転送すると共に在圏する前記移動端末宛に送信されてくるパケットの宛先アドレスを前記COA から前記NAI 又はURI に書き換えて前記移動端末に転送する構成を有する請求項1乃至3の何れか1項に記載の移動網における移動端末管理システム。
  5. 前記アクセスルータは、移動前のサブネットワークの前記アクセスルータと移動後のサブネットワークの前記アクセスルータとの間で、当該移動端末用の前記バインディング更新テーブルの受け渡し及び当該移動端末にかかるホームエージェント代行機能の移管を行う手段を備える請求項1 乃至4の何れか1項に記載の移動網における移動端末管理システム。
  6. 前記アクセスルータは、自サブネットワークに移動してきた前記移動端末の前記バインディング更新テーブルを受け取ったときに当該バインディング更新テーブルに記載されている全ての通信相手に対して前記移動してきた移動端末の新たなCOA を通知するバインディング更新パケットを送信すると共に、在圏する移動端末宛の前記バインディング更新パケットを他のアクセスルータから受信したときに該当する前記バインディング更新テーブルを更新する移動端末代行手段を備える請求項記載の移動網における移動端末管理システム。
  7. 前記複数のサブネットワークはそれぞれ異なるネットワークプレフィックスを持ち、
    前記移動端末のCOA は在圏する前記サブネットワークのネットワークプレフィックスと当該移動端末のインタフェースIDとから構成される請求項1乃至の何れか1項に記載の移動網における移動端末管理システム。
  8. 複数の相互に接続されたサブネットワークを備え、任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供する移動網における前記サブネットワークに備えられたアクセスルータであって、
    在圏する前記移動端末のCOAを保持管理する端末管理手段と、
    在圏する前記移動端末の各通信相手のCOA を保持管理するバインディング更新保持手段と、
    を備えることを特徴とするアクセスルータ。
  9. アクセスルータを含み相互に接続される複数のサブネットワークを備え、任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供する移動網におけるアクセスルータであって、
    在圏する前記移動端末の各通信相手のCOA を保持管理するバインディング更新保持手段と、
    前記移動端末がサブネットワーク間を移動した際に、前記移動端末の各通信相手が在圏するサブネットワークに対応するアクセスルータに対してそのアクセスルータの備えるバインディング更新保持手段を更新するための信号を送信する手段と、
    を備えることを特徴とするアクセスルータ。
  10. アクセスルータを含み相互に接続される複数のサブネットワークを備え、任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供する移動網における前記アクセスルータであって、
    在圏する前記移動端末の各通信相手のCOA を保持管理するバインディング更新保持手段と、
    前記移動端末がサブネットワーク間を移動した際に、移動先のサブネットワークに対応するアクセスルータから送信される前記バインディング更新保持手段を更新するための信号に基づいて前記バインディング更新保持手段を更新する手段と、
    を備えることを特徴とするアクセスルータ。
  11. アクセスルータを含み複数の相互に接続されたサブネットワークを備え、
    任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供し、
    前記アクセスルータが前記移動端末のCOAを保持管理する端末管理手段と在圏する前記移動端末の各通信相手のCOAを保持管理するバインディング更新保持手段とを備える移動網における移動端末管理方法であって、
    前記アクセスルータが、前記移動端末がサブネットワーク間を移動したときに前記移動端末から出される登録要求を受け付けることを特徴とする移動端末管理方法。
  12. アクセスルータを含み複数の相互に接続されたサブネットワークを備え、
    任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供し、
    前記アクセスルータが在圏する前記移動端末の各通信相手のCOAを保持管理するバインディング更新保持手段を備える移動網における移動端末管理方法であって、
    前記アクセスルータが、前記移動端末がサブネットワーク間を移動した際に、前記移動端末の各通信相手が在圏するサブネットワークに対応するアクセスルータに対してそのアクセスルータの備えるバインディング更新保持手段を更新するための信号を送信することを特徴とする移動端末管理方法。
  13. アクセスルータを含み複数の相互に接続されたサブネットワークを備え、
    任意の前記サブネットワークに在圏する移動端末に対してパケット通信サービスを提供し、
    前記アクセスルータが在圏する前記移動端末の各通信相手のCOAを保持管理するバインディング更新保持手段を備える移動網における移動端末管理方法であって、
    前記アクセスルータが、前記移動端末がサブネットワーク間を移動した際に、移動先のサブネットワークに対応するアクセスルータから送信される前記バインディング更新保持手段を更新するための信号に基づいて前記バインディング更新保持手段を更新することを特徴とする移動端末管理方法。
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