JP3923886B2 - 遅延の少ない移動機起動トンネリングハンドオフ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータネットワークにおけるデジタルデータ通信に関し、さらに詳しくは、インターネットプロトコルを基礎にした無線移動体アクセスデータネットワークにおけるデジタルデータ通信に関する。本発明は、インターネットプロトコルを基礎にした無線移動体アクセスデータネットワークを移動するモバイルノードによって行われるハンドオフ処理に特に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムの発展の歴史の中に、無線通信の実現に関連した技術的問題が常にあった。それは、移動機（モバイルノード：ＭＮ）が、あるエリアから他のエリアに移動し、無線通信を行う無線アクセスポイント（ＡＰ）を不定期に変更することによる問題である。実際、優秀な移動体通信プロトコルとなるかどうかが決まるのは、ハンドオフの設計いかんによっている。このハンドオフは、ＭＮがある無線ＡＰから他の無線ＡＰに移動する時に発生するものである。無線ＡＰを単に変更するだけの場合は、「レイヤ２（Ｌ２）ハンドオフ」と呼ばれ、ＩＰ層のレイヤ３での信号のやりとりはなされない。もし新しい無線アクセスポイントが新しいサブネットに属していたら、つまりＭＮがあるサブネットから他のサブネットに移動したら、経路が変更され、レイヤ３でのプロトコル処理が必要になる。このＬ３でのプロトコル処理は、「Ｌ３ハンドオフ」と呼ばれ、普通このプロトコル処理ではＩＰメッセージの交換を行い、ＭＮの経路情報を更新して、ＭＮ宛のデータが新たなサブネットを経由してＭＮに確実に届くようにしている。
【０００３】
インターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ：Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｎｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）は、ハンドオフ処理を扱ったいくつかの基準を提案している。例えば、モバイルＩＰバージョン４（ＩＰｖ４）と呼ばれているＩＥＴＦによるＲＦＣ２００２「ＩＰモビリティサポート」や、モバイルＩＰバージョン６と呼ばれている「ＩＰｖ６におけるモビリティサポート」と言う題のドラフト作業書「ドラフト−ｉｅｔｆ−モバイルＩＰｖ６−１７：ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｍｏｂｉｌｅｉｐ−ｉｐｖ６−１７」などには、ＭＮが異なるエージェントによる異なったサブネット間でＬ３ハンドオフをどの様に行うかが記載されている。モバイルＩＰｖ４においては、ＭＮは、ホームエージェント（ＨＡ）からホームアドレスをもらい、ＭＮ自身が送信するＩＰデータ全てのソースアドレスとして使用する。ＭＮがホームサブネットから離れたフォーリンサブネット内に位置しているとき、ＭＮには、現時点での接続点を表している気付アドレス（ＣｏＡ）が対応付けられている。Ｌ３ハンドオフを通して、気付アドレスがＭＮのホームエージェントに登録されて、ＭＮに関するバインディング情報、すなわちデータ経路情報の更新をＨＡが行うことができるようになる。モバイルＩＰｖ６において、類似のプロトコルが実装されている。
【０００４】
ＲＦＣ２００２によるＬ３ハンドオフプロセスでは、モビリティエージェント、すなわちフォーリンエージェントとホームエージェントとが、自身の存在を、エージェント広告メッセージを通して知らせていなければならない。このエージェント広告を受信したＭＮは、自身がホームサブネット上で稼動しているのか、フォーリンサブネット上で稼動しているのかを判断する。ＭＮは、自身が新しいサブネットに入ったと判定したら、そのフォーリンサブネットワークにサービスを提供しているフォーリンエージェントが送信しているエージェント広告から気付アドレスを取得する。ＭＮは、この気付アドレスを含んだ登録要求を自身のホームエージェントＨＡに送信して、新しい気付アドレスを登録する。ＨＡが登録要求を受信して、内部のＭＮに関するバインディング情報を更新して、ＭＮに登録返答を返すと、Ｌ３ハンドオフが終了する。登録が終了すると、ＭＮのホームアドレスに送られたデータは、ＨＡが受け取り、ＨＡがＭＮの気付アドレスにトンネル伝送する。トンネル伝送されたデータをトンネルの終点（ＦＡかＭＮ自身）が受信して、ＭＮに最終的に配送される。反対方向では、ＭＮが送信したデータは、ＩＰの経路付けメカニズムの標準に従って、ＨＡを経由する必要なしに宛先まで配送される。
【０００５】
モバイルＩＰは、自身の下のリンク層に関する決まりなしに設計されている。それゆえ、モバイルＩＰは非常に適用可能な範囲が広い。このことにより、プロトコルスタックにおけるＬ２とＬ３との間を明白に分離すると言う有利な点が得られるが、不利な点もある。Ｌ２とＬ３が厳格に分離されているので、ＭＮは直接つながっているＦＡとしか通信できない。つまり、ＭＮは、前のＦＡへのＬ２での接続を失った後、新たなＦＡへのＬ２接続を得るまで、登録プロセスを開始することができない。さらに、登録要求と返答メッセージとがＭＮとＨＡ間のネットワークを伝送するのに時間がかかるために、登録プロセスに時間がかかる。ＭＮと旧ＦＡとの間のＬ３接続の終わりから、新ＦＡとの新たなＬ３接続までの時間が、ハンドオフ遅延である。この間、ＭＮはデータの送受信をすることができない。標準モバイルＩＰハンドオフ手順によるハンドオフ遅延は、リアルタイム通信や、遅延に敏感な通信には許容できない。
【０００６】
ハンドオフ遅延量を削減するための様々なプロトコルが、モバイルＩＰｖ４とＩＰｖ６用に提案されている。例えば、インターネットドラフト「モバイルＩＰｖ４における遅延の少ないハンドオフ：ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｍｏｂｉｌｅｉｐ−ｉｐｖ６−１３．ｔｘｔ」は、モバイルＩＰ登録プロセスにおける遅延によって、ＭＮがデータの送受信をすることができない期間を削減するための技術を２つ提案している。１つは「前登録ハンドオフ」であり、ＭＮは旧ＦＡと接続したまま、新ＦＡと通信をすることができる。もう１つは「後登録ハンドオフ」であり、正式な登録プロセスが完了する前に、新ＦＡからのＭＮへのデータ配送が行われる。さらに詳しく説明すると、前登録ハンドオフにおいては、旧ＦＡは、Ｌ２トリガによって起動されて、ＭＮに新ＦＡに関する通知を行う。すると、ＭＮは、旧ＦＡと通信を行いながら、すなわち旧ＦＡ経由でデータの送受信を行いながら、新ＦＡへのＬ３ハンドオフを開始する。すなわち、前登録ハンドオフでは、Ｌ２ハンドオフが始まる前にＬ３ハンドオフが始まってよく、これは新旧ＦＡの間で瞬断のないハンドオフを達成することに役立つ。新ＦＡは、旧ＦＡ経由でＭＮに存在を示して、前登録ハンドオフを開始してもよい。またＭＮは、旧ＦＡにプロキシルータ請求（ソリシテーション）を送って、前登録ハンドオフの起動者（イニシエータ）になっても良い。この時旧ＦＡは、このプロキシルータ請求に答えてＭＮに新ＦＡに関して通知する。いずれにせよ、前登録ハンドオフを実施するには、素早くタイミングよいＬ２トリガが必要である。
【０００７】
後登録ハンドオフでは、旧ＦＡと新ＦＡとがＬ２トリガを使って、新旧ＦＡ間に双方向トンネル（ＢＤＴ）を作成し、これにより、ＭＮは新ＦＡのサブネット上にいるときでも、旧ＦＡを使用し続けることができるようになる。後登録ハンドオフもまた、新旧ＦＡのどちらかに与えられるＬ２トリガによって起動される。ＭＮと旧ＦＡとの間でのモバイルＩＰ登録が成功した後、旧ＦＡがＭＮにとってモビリティアンカーポイントになる。旧ＦＡか新ＦＡのどちらかが、ＭＮが旧ＦＡから新ＦＡへと移動しそうであるとのＬ２トリガ情報を受信する。トリガを受信したＦＡ（旧ＦＡか新ＦＡ）は、他方のＦＡ（新ＦＡか旧ＦＡ）にハンドオフ要求を送信する。これを受信した他方のＦＡはハンドオフ返答を返す。これによって、ＦＡ間に双方向トンネルができる。旧ＦＡとＭＮとの間のリンクが切断されたら、旧ＦＡは、ＭＮ宛のデータをこのトンネルを介してＭＮに送り始める。新ＦＡとＭＮとの間にリンクが確立されたら、新ＦＡは、旧ＦＡからトンネルを通して送られてきたデータをＭＮに送り始め、またＭＮからのデータを旧ＦＡに逆方向に転送する。Ｌ２ハンドオフが完了したら、ＭＮは、データを新ＦＡ経由でトンネルを介して送受信しながら、新ＦＡに関するモバイルＩＰ登録を行うようにしても良い。この正式登録の開始は遅らせても良い。この様に、後登録ハンドオフによると、新ＦＡでのサービスの確立を早くすることが出来る。
【０００８】
インターネットドラフト「モバイルＩＰｖ６における素早いハンドオフ：ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｍｏｂｉｌｅｉｐ−ｆａｓｔ−ｍｉｐｖ６−０３．ｔｘｔ」は、モバイルＩＰｖ６用にハンドオフ遅延を少なくする類似の技術を提案している。この文献を参照として本明細書に組み込む。
【０００９】
【非特許文献】
シー・パーキンス（Ｃ．Ｐｅｒｋｉｎｓ）編、「ＲＦＣ２００２」、インターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ：Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｎｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）、１９９６年１０月
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後登録と前登録ハンドオフの両方の方法共、いくつかの重要な仮定の基に成り立っている。例えば、Ｌ２トリガは、ＭＮのＬ２接続点の変更を通知する為、充分前もって発せられると仮定されている。現実には、Ｌ２トリガがいつも充分前もって発せられるというのは考えられない。例えば、アクセス技術の中には、Ｌ２トリガが前もって発せられることに対応していないものがある。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１やブルートゥース（登録商標）である。
【００１１】
後登録と前登録ハンドオフの両方の方法が基礎とする仮定に、Ｌ２ハンドオフの充分前にターゲットノードをいつも同定することができるということがある。例えば、近隣のノードの到達可能性を判定するのに、近隣のノードからのビーコン信号の強度を使うことが知られている。しかし、近隣のノードが同じ強さで同じパイロット信号を送信していると仮定するのは現実的な仮定ではない。異なるアクセス技術を使用した異なったネットワークが共存している環境では、様々な強さで様々なビーコン信号が送信される。異なったアクセス技術におけるビーコン信号を、片方が他よりどうであるかと比較することができない。結局、モバイルノードの周囲に、異なったアクセス技術を使用した様々なネットワークがある状況では、モバイルノードが実際にターゲットノード配下のサブネットに入るまで、ターゲットノードの身元を同定することはできない。
【００１２】
さらに、Ｌ２ハンドオフが起こりそうであると通知するためにＬ２トリガを発するための起因が２つ以上あるべきである。Ｌ２トリガを生成する起因として、現在接続しているネットワークへのＬ２接続が失われそうであるというのが１つあるが、これは唯一の起因ではない。Ｌ２トリガを生成するタイミングは、起因の違いによって異なるべきである。提案されている前登録ハンドオフプロトコルおよび後登録ハンドオフプロトコルは、このようなＬ２トリガのタイミングの違いを処理するようには設計されていない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、標準的なモバイルＩＰ登録に関連したハンドオフ遅延を最小にするトンネリングハンドオフプロセスが提供される。ハンドオフ遅延を最小にする１つの方法は、できるだけ早く、ターゲットノードが特定されるより前にでも、ハンドオフプロセスの準備を開始することである。本発明においては、近隣のノードが検出されたら、これら検出されたノードが候補ノードとされる。近隣のノードの存在を検出は、これらの近隣のノードが異なるアクセス技術を用いている状況でも可能であるべきである。例えば、ビーコン信号が異なるアクセス技術で送信されている場合、それらを量と質において比較することは不可能であるが、パイロットビーコン信号は、候補ノードの存在を広告宣伝しているものと考慮されるべきである。
【００１４】
本発明において、候補ノードが特定されるとすぐに、ソースノードと候補ノードとの間にトンネルが確立される。このトンネルは、モバイルノードとソースノードの間のリンクが切れた後、データをモバイルノードに転送するのに使用される。モバイルノードが近隣のネットワークに入りターゲットノードを特定したらすぐに、ターゲットノードへのトンネルを除いて他のトンネルは除去される。
【００１５】
さらに詳しく説明すると、本発明においては、モバイルノード、ソースノードもしくはターゲットノードの少なくとも１つがトリガされて、本発明のハンドオフプロセスを開始する。トリガされるとすぐに、最低１つの候補ノードがソースノードに特定して示される。トンネルが、ソースノードと最低１つある候補ノード全てとの間に設定される。それから、１つのターゲットノードが、これらの候補ノードから特定される。その後に、ターゲットノードへのトンネルを除いて他のトンネルは除去される。モバイルノードがソースノードからターゲットノードへのＬ２ハンドオフを完了した後で、１つのターゲットノードに関するＩＰ経路付けの更新をする前に、モバイルノードは、１つのターゲットノードへのトンネルを使用して、ソースノードとのデータ通信を続ける。
【００１６】
モバイルノードが最低１つの候補ノードの存在を検出した時、モバイルノードは、本発明のハンドオフプロセスを開始するために、トリガされてもよいし、自身でトリガしても良い。近隣のノードから送信される信号が、近隣ノードの存在を検出するのに使用されても良い。近隣のノードから送信される信号は、Ｌ２パイロットビーコン信号でも良い。
【００１７】
モバイルノードと１つのターゲットノードとの間のリンク確立を、そのターゲットノードを同定するためのトリガとして使用しても良い。一度そのターゲットノードが同定されたら、モバイルノードは、ソースノードにそのことを通知するようにしても良い。もしくは、ターゲットノードが自身の身元をソースノードに知らせても良い。
【００１８】
ソースノードは、モバイルノードとのリンクが失われることを、最低１つある候補ノードにデータを転送し始めるトリガとして使っても良い。モバイルノードとのリンクが失われるのが、トンネルが確立した後で１つのターゲットノードが特定されるより前であるならば、ソースノードは最低１つの候補ノード全てにデータを転送し始める。モバイルノードとのリンクが失われるのが、ターゲットノードが特定された後であるならば、ソースノードは、候補ノードの全てにはデータを転送しないで、１つのターゲットノードにのみデータを転送し始める。以上のようにする他、モバイルノードとのリンクが失われるのが、トンネルが確立した後で１つのターゲットノードが特定されるより前であるならば、ソースノードは、１つのターゲットノードが特定されるまで、モバイルノードに送られるべきデータをバッファして、ソースノードは、１つのターゲットノードが特定されてから、バッファしたデータとその後のデータを１つのターゲットノードに転送するようにしても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。本明細書に開示する以下の好適な実施形態の説明は、例示のためであり発明の範囲を限定しようとするものではない。本発明は、ＩＰを基にしたアクセスネットワークに広く適用をすることができるものであり、これはモバイルＩＰｖ４かモバイルＩＰｖ６を実施しているネットワークあるかどうかに関係ない。よって、本出願の全般にわたり、「エージェント」と言う語は、「アクセスルータ」または「ルータ」と言う語と交換して使われうる。同じように、「エージェントディスカバリ」は「近隣ディスカバリ」と、「エージェントソリシテーション」は「ルータソリシテーション」と、「登録要求」は「バインディング更新要求」と、交換して使われうる。特に、「エージェント」と「ルータ」と「アクセスルータ」と言う語は合わせて、本出願において、「モビリティサービス提供ノード」と言う。
【００２０】
データネットワーク中で、２種類のレベルのハンドオフプロセスが考えられている。最初のレベルのハンドオフは、マクロレベルハンドオフ、つまりＩＰハンドオフ、またはレイヤ３（Ｌ３）ハンドオフであり、モバイルノードが、あるエージェント配下の無線サブネットワークから他のエージェント配下のサブネットワークへ接続点を変更するような、モバイルノードの位置の変化が関係する。この様に、Ｌ３ハンドオフの間に、モバイルノードのネットワークリンクが必ず変わる。もう１つのレベルは、マイクロレベルハンドオフ、またはレイヤ２（Ｌ２）ハンドオフであり、モバイルノードが同一のＡＰネットワーク内で位置を変更することに関していて、モバイルノードのネットワークリンクは変わらず、モバイルノードの無線リンクが変更になる。Ｌ２ハンドオフは無線セル方式通信ネットワークにおいて標準的なものである。
【００２１】
図１は、標準モバイルＩＰＬ３ハンドオフプロセスを簡略に示す図である。ネットワーク１００は、モバイルＩＰｖ４に対応したＩＰデータネットワークである。なおＩＰｖ４を使用するのは例示のためである。ネットワーク１００は、他の通信プロトコル（例えばＩＰｖ６など）を使用しても良い。モビリティエージェント（ＨＡ、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３）が、ゲートウェイ（図示せず）を介してネットワーク１００へ接続されている。これらのモビリティエージェントは、既に説明したように、複数のＡＰ（図示せず）からなるサブネットを配下に置いている。
【００２２】
モバイルノード（ＭＮ）は、現在ＦＡ１によるサブネット内の開始位置Ａにいて、中間位置Ｂを経由して位置Ｃに移動している。ＭＮは、ＨＡ配下のサブネットに最初いたので、ＨＡから与えられたホームＩＰアドレスをずっと使うことになる。しかし、ＨＡのサブネットから離れたＦＡ１のサブネット内に現在いるので、ＭＮは一時的にＦＡ１から与えられた気付アドレスによってアドレス指定される。ＭＮが前にＦＡ１に関して行ったモバイルＩＰ登録プロセスの結果、ＨＡ内にこの気付アドレスがバインディング情報として登録されている。従って、ＭＮ宛のデータは、ＨＡが途中で受け取り、ＦＡ１にトンネル転送されて、ＦＡ１からＭＮに転送される。ＭＮからのデータは、ＨＡ経由にしても、宛先に直接送っても良い。
【００２３】
ＭＮが開始位置Ａから中間位置Ｂの方へ移動するにしたがい、ＦＡ１からの無線が届かなくなる位置が来る。ＭＮはＦＡ１配下のサブネットワークを出て、ＦＡ２配下のサブネットワークに入る。ＭＮが中間位置Ｂを過ぎると、Ｌ２トリガが発せられ、ＭＮ、ＦＡ１、ＦＡ２にＭＮのＬ２ハンドオフがすぐに起こる旨の通知がされる。好ましくは、ＭＮがＦＡ１とのリンクを失う充分前にトリガが発せられるのが良い。これはＭＮがＦＡ１とのリンクを失う前にＦＡ２へのハンドオフを終えることができるようにするためである。ＭＮはＦＡ２へのＬ２ハンドオフを終えると、ＦＡ２によるサブネット内で無線リンクを持つことになる。また、ＭＮがＦＡ２のサブネットに入るとすぐに、ＭＮはＦＡ２からエージェント広告を受信し始める。ＦＡ２からのエージェント広告により、ＭＮはＦＡ２配下のサブネット内で現在稼動していると知ることができる。
【００２４】
ＭＮがさらに目的位置Ｃへと向かうにつれて、ＭＮはＬ３ハンドオフ、すなわちＦＡ２に関する標準モバイルＩＰ登録を行う。この登録プロセスの始めに、ＭＮはＦＡ２からのエージェント広告から気付アドレスを取り出す。ＭＮは次に、この気付アドレスとＭＮがしばらく使用するホームＩＰアドレスとを含んだ登録要求をＦＡ２経由でＨＡに送り、新しい気付アドレスを登録する。ＨＡは、これに応答して、自身のキャッシュ内のＭＮのバインディング情報を更新する。そしてＭＮにＦＡ２経由で登録応答を送る。これにより、Ｌ３リンクがＭＮとＦＡ２の間で確立される。これ以降、ＭＮのホームＩＰアドレス宛に送られるパケットは、ＨＡが受け取って、ＨＡからＦＡ２にトンネル転送され、ＦＡ２からＭＮに送られる。
【００２５】
なお、この標準モバイルＩＰ登録の間、ＭＮがデータを送受信できない期間が発生する。この期間、つまりＭＮがＦＡ１との無線通信ができなくなってから、ＦＡ２へのＬ３ハンドオフが終わるまでのことをハンドオフ遅延と呼ぶ。このハンドオフ遅延の原因となるものに、ＭＮが新しいエージェントを発見することと、ＨＡでの更新処理と、そして恐らく最も大きな原因である、ＨＡとＦＡ２（これらはおそらく他のネットワークを介して分け隔てられている）との間での登録要求と返答メッセージの伝送にかかる時間とがある。標準モバイルＩＰ登録プロセスによるハンドオフ遅延は、リアルタイム通信や遅延に敏感な通信が許容することができるものより大きくなりうる。
【００２６】
本発明は、プリＬ２ハンドオフモバイル起動トンネリングハンドオフ（Ｐｒｅ−ＭＩＴ）と呼ぶハンドオフ方法を提供する。図２は、本発明の一実施形態によるＩＰｖ４／ＩＰｖ６のためのＰｒｅ−ＭＩＴを図示している。図２には、２つのＦＡ（またはＡＲ）が図示されている。これらＦＡは、既に述べた様に、それぞれサブネットを有している。ＭＮは、旧ＦＡ（ソース）に関して登録され、旧ＦＡを介してデータの送受信をしている。ＭＮは現在旧ＦＡによるサブネット内を移動している。ＭＮが旧ＦＡサブネット内のある点にまで来ると、ＭＮは、候補フォーリンエージェントが最低１つ見つかったと通知するＬ２トリガを受信する（ステップ２０１）。
【００２７】
Ｌ２トリガと言うのは、あるイベントが起こるもしくは起こりそうであると言うことを表した、レイヤ２から送られる通知のいわば総称である。本発明において考えられているＬ２トリガには３種類ある。第１のトリガは、少なくとも１つの候補が見つかったと通知するトリガである。第２のトリガは、リンクダウントリガと呼ばれ、ＭＮと旧ＦＡがその間に有していたＬ２の通信リンクが失われたということをＭＮと旧ＦＡに通知する。第３のトリガは、リンク確立トリガと呼ばれ、ＭＮと新ＦＡ（もしくはターゲット）に、ＭＮと新ＦＡの間に新たなＬ２リンクが確立したということを通知する。本発明においては、Ｌ２トリガは特定のＬ２信号に関連していたりしないが、無線リンクプロトコルとして広く利用可能である（もしくは可能であろう）Ｌ２情報に基づいている。よって、トリガは様々な方法で実装されうる。例えば、トリガが発せられたら呼び出されるコールバック関数を、ＩＰスタックが登録することを、Ｌ２ドライバが許可するようにしても良い。オペレーティングシステムが、スレッドにシステムコールを実行させて適切なトリガを要求させても良い。トリガは、トリガ通知とパラメータ情報を、Ｌ２かＬ３で新ＡＰと旧ＡＰとの間を転送する為のプロトコルを含んでいても良い。また、トリガ情報は、ＩＰスタックにとって、帯域外通信として、ドライバからオペレーティングシステムカーネル内で利用可能であっても良い。また、トリガは、もし旧ＦＡ、新ＦＡ、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）および無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）のエンティティがＬ２トリガを発することができるならば、それらのいずれから来るのでも良い。ここでＲＮＣとは、旧ＦＡか新ＦＡによるサブネットにサービスを提供するものである。
【００２８】
図２のステップ２０１に戻って説明を続ける。ステップ２０１でＭＮは、最低１つの候補ノードが見つかったと通知するＬ２トリガを受ける。このＬ２トリガがどの様に生成されたか、およびどこからこのトリガが来たかにかかわらず、ＭＮが旧ＦＡとのＬ２接続を失う充分前に、トリガが発せられなければならない。Ｌ２トリガを発するタイミングとして最も早いと考えられるのは、ＭＮが近隣のＦＡからのＬ２パイロットビーコン信号を検出する時である。本実施形態では、ＭＮ内のレイヤ２は、近隣のＦＡからＬ２ビーコン信号に気が付いたらすぐに、Ｌ２トリガを生成する。Ｌ２トリガによって、ＭＮは自身にトリガをかけて、本発明によるＰｒｅ−ＭＩＴに進める。
【００２９】
図３に示される様に、旧ＦＡは３つのフォーリンエージェントＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３によるサブネットに囲まれていると仮定する。さらに、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３からのパイロットビーコン信号は全てＭＮに届き、ＭＮがこれら３つ全てのフォーリンエージェントを候補エージェントと認めることができるほど、これらのパイロットビーコン信号の強度は強いと仮定する。ここで、ＭＮはビーコン信号を使って、ターゲットつまり新フォーリンエージェントの選択は行わない。しかしＭＮは、ビーコン信号を使って、フォーリンエージェントＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３を発見することは行う。フォーリンエージェントが異なるアクセス技術を使用していても、ＭＮはこれらを行うことができるべきである。また、ＭＮの旧ＦＡからのＬ２ハンドオフが差し迫ったたものになる充分前に、フォーリンエージェントＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３の発見はされるべきである。しかし、ＭＮがこれら３つのフォーリンエージェントを発見する時は、どのフォーリンエージェントにＭＮがハンドオフすると決定するのにまだ早すぎてできない。本発明においては、ＭＮは、自身がどのフォーリンエージェントにハンドオフするかの決定はしない。近隣のフォーリンエージェントが異なるアクセス技術を使用しているときは、このような決定はしばしば不可能である。よって本発明において、ＭＮはターゲットエージェントによるサブネットに入るまで、ＭＮはフォーリンエージェントの身元を知らない。
【００３０】
ＭＮは、３つのフォーリンエージェントＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３が候補エージェントとして見つかったと知らせるＬ２トリガによってトリガされると、モバイルハンドオフ要求（ＨＲｅｑ（ｍ））を準備して旧ＦＡに送信する（ステップ２０２）。
【００３１】
このＨＲｅｑ（ｍ）は、アドレスフィールドを有していて、このアドレスフィールドには、候補フォーリンエージェントのリンクレイヤアドレスすなわちＬ２識別子（例えばＬ２アドレス）が含まれている。ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３が、候補フォーリンエージェントとして見つけられたので、ＭＮから旧ＦＡに送られるＨＲｅｑ（ｍ）のアドレスフィールドには、これらの３つのＬ２識別子（すなわちＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３のＬ２識別子）が含まれている。ＭＮは、これらのＦＡから受信したパイロットビーコン信号から、これらのＬ２識別子を得るようにしても良い。もしこれらＦＡからのエージェント広告がＭＮに届くならば、ＭＮは、これらＦＡのＬ３アドレスすなわちＩＰアドレスを得ることができる。
【００３２】
本実施形態において、旧ＦＡを含むフォーリンエージェントは、近隣エージェントディスカバリを、すなわちインターネットドラフト「一般アクセスルータディスカバリ：ｄｒａｆｔ−ｆｕｎａｔｏ−ｓｅａｍｏｂｙ−ｇａａｒｄ−００．ｔｘｔ」に開示されているディスカバリメカニズムを、実行することができると仮定されている。この近隣エージェント発見メカニズムにより、あるエージェントは、近隣の他のエージェントを同定することができる。このとき、地理的に近いエージェントが同じアクセス技術を使うのか、異なるアクセス技術を使うのかは関係ない。よって、旧ＦＡは、近隣エージェントディスカバリを行い、このディスカバリの結果により、旧ＦＡは、近隣のＦＡのＩＰアドレスをＬ２識別子に関連付けたテーブルを持っていると仮定する。この様に、旧ＦＡ内のテーブルにより、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３のＩＰアドレスとＬ２識別子が特定される。
【００３３】
ＭＮからＨＲｅｑ（ｍ）を受信すると、旧ＦＡは、アドレスフィールドに格納されているＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３の識別子を抽出する。もしアドレスフィールドの識別子がＬ２識別子ならば、旧ＦＡはＬ２識別子に対応するＬ３アドレスをテーブルから探す。旧ＦＡはそれから、ソースエージェントハンドオフ要求（ＨＲｅｑ（ｓ））を生成して、候補ＦＡ（すなわちＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３）の各々に送る（ステップ２０３）。ＨＲｅｑ（ｓ）を旧ＦＡから受信すると、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３は、この要求に付加された拡張部を見て、ＭＮが旧ＦＡからＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３のうち１つにハンドオフすると知る。これに応答して、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３は、旧ＦＡにハンドオフ返答（ＨＲｐｌｙ（ｔ））を送り返す（ステップ２０４）。これによって、旧ＦＡとＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３の各々との間にトンネルが確立される。図３にこれらのトンネルＴ１、Ｔ２、Ｔ３が示されている。これらのトンネルは、単方向で、旧ＦＡからこれら候補ＦＡへのデータ転送のみに使用されても良い。もしくは、トンネルは双方向で、旧ＦＡとこれら候補ＦＡ間のデータ交換されても良い。候補ＦＡからのハンドオフ返答は、旧ＦＡによりＭＮに転送される（ステップ２０５）。
【００３４】
本発明は、またモバイルＩＰｖ６で使用しても良い。モバイルＩＰｖ６においては、旧フォーリンエージェント（旧ＦＡ）と新フォーリンエージェント（新ＦＡ）は、旧アクセスルータ（旧ＡＲ）と新アクセスルータ（新ＡＲ）とにそれぞれなる。ＩＰｖ６のＰｒｅ−ＭＩＴの基本プロトコルと、既に説明したＩＰｖ４のＰｒｅ−ＭＩＴの基本プロトコルとの間に基本的に差はない。これら２つの間の差異は、主にハンドオフ処理の実施に使われるＬ３メッセージにある。モバイルＩＰｖ６において、ＨＲｅｑ（ｍ）は、ＨＩ（ｍ）であり、ＨＲｅｑ（ｓ）は、ＨＩ（ｓ）であり、ＨＲｐｌｙ（ｔ）はＨＡＣＫである。
【００３５】
図２の説明に戻る。旧ＦＡとＭＮとの間にＬ２リンクが残っている限り、旧ＦＡとＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３の各々との間に確立されたトンネルは使われない。旧ＦＡとＭＮとの間のＬ２リンクが失われたらすぐに、旧ＦＡは、トンネルを使用して、データをＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３に転送し始める。これらのトンネルは、ＭＮがリンクを確立するフォーリンエージェント（新ＦＡすなわちターゲットＦＡ）へのトンネル１つを除いて最後には除去される。しかし、トンネルを除去するタイミングは、旧ＦＡとＭＮとの間のリンクが失われるのが、ＭＮと新ＦＡ（候補ＦＡのうちの１つ）との間のリンクが確立する前か後かによって変わる。
【００３６】
▲１▼リンクを失う前にリンク確立
図４は、本発明の一実施形態によるプロセスを示すフローチャートであり、ここでは、古いリンクが失われる前に新たなリンクが確立している。古いリンクが失われると、ＭＮと旧ＦＡの両方は、リンクダウントリガ（Ｌ２トリガ）によって知らされる。同様に、新たなリンクが確立すると、ＭＮと新ＦＡの両方は、リンク確立トリガ（Ｌ２トリガ）によって知らされる。ＭＮと旧ＦＡとの間の古いリンクが失われる前に、ＭＮと、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３のうちの１つとの間にリンクが確立すると仮定する。この場合、リンク確立トリガによって、ＭＮは、新ＦＡと無線リンクが確立したことを知る（ステップ４０１）。すると、ＭＮは新ＦＡ（すなわちＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３のうちどれか）の身元を判定する（ステップ４０２）。ＭＮがリンクを確立したエージェントの身元を判定する方法は、いくつかある。１つの方法としては、そのエージェントからのエージェント広告を受信することである。エージェント広告には、送信しているエージェントの身元を表す情報が含まれている。ステップ４０３において、ＭＮは旧ＦＡに、ＭＮがリンクを確立した新ＦＡの身元に関して知らせる。旧ＦＡとのリンクが残っている場合、ＭＮは、新ＦＡの身元を直接旧ＦＡに知らせる。この時までに、旧ＦＡとのリンクが失われている場合、ＭＮは新ＦＡに旧ＦＡに知らせるように要求する。ＭＮから通知を受けて、旧ＦＡは、新ＦＡへのトンネルはそのままにして、他のフォーリンエージェントへのトンネルを除去する（ステップ４０４）。
【００３７】
ＭＮと旧ＦＡとの間のリンクが失われたら（ステップ４０５）、旧ＦＡは、トンネルを使用して、ＭＮへデータを転送し始める（ステップ４０６）。ＭＮと旧ＦＡとの間のリンクは、ステップ４０１の後のプロセスの中のいつでも失われうる。ＭＮと旧ＦＡとの間のリンクがステップ４０１とステップ４０４の間で失われたら、旧ＦＡは、トンネルを使用して候補フォーリンエージェントの全てにデータを転送する。なおこの転送は新ＦＡについて通知があるまでである。ステップ４０４の後にＭＮと旧ＦＡとの間のリンクが失われたら、旧ＦＡは、身元を通知された新ＦＡのみにデータを転送する。本実施形態において、ＭＮは旧ＦＡとのリンクを落とすことができる。よって、ステップ４０４の後までＭＮと旧ＦＡとの間のリンクが残っている場合、新ＦＡとのリンクが安定したもしくはすぐに安定しそうだとＭＮが判定した場合に、ＭＮは、ＭＮと旧ＦＡとの間のリンクを落とす。
【００３８】
旧ＦＡとのトンネルがのこっていれば、ＭＮは、新ＦＡのサブネットにいる時も、旧ＦＡからデータを受信することができる。このように、旧ＦＡと新ＦＡとの間のトンネルにより、ＭＮは、新ＦＡのサブネットにいる時も、データ通信用に、旧ＦＡを使い続けることができる。これにより、ハンドオフ遅延の可能性となる要因を取り除くことができ、またリアルタイムアプリケーションへの影響を減らしながら、新しい接続点でのサービス確立を素早く行うことができる。ＭＮは、最終的には図１に示す正式モバイルＩＰ登録を、新ＦＡとのＬ２リンクを確立した後に行わなければならない。しかし、これはＭＮが要求すれば遅らせることができる。ＭＮが登録を行うまで、新ＦＡと旧ＦＡは、ＭＮが接続を持続することができるように、要求に応じてトンネルを確立したり移動したりする。
【００３９】
▲２▼リンクを失った後にリンク確立
図５は、本発明の一実施形態によるプロセスを示す図である。この図では、古いリンクが失われた後に新しいリンクが確立している。ＭＮと旧ＦＡとの間のリンクが失われる（ステップ５０１）前に、旧ＦＡは、トンネルを使用して候補フォーリンエージェントの全てにデータを転送し始める（ステップ５０２）。旧ＦＡから転送されるデータは、全ての候補フォーリンエージェントにおいて、バッファされる。ステップ５０２の少し後、ＭＮと候補フォーリンエージェントのうちの１つとの間にリンクが確立する（ステップ５０３）。ＭＮは、リンクが確立したフォーリンエージェントを判定する（ステップ５０４）。ＭＮは次に、ＭＮと新ＦＡとの間にリンクが確立したと言うことを旧ＦＡに通知するように、新ＦＡに要求する（ステップ５０５）。新ＦＡからこの通知を受けて、旧ＦＡは、他のエージェントとのトンネルを全て除去する（ステップ５０６）。ＭＮは、新ＦＡから、バッファされていたデータと旧ＦＡから転送されたデータを受信する。他の方法として、旧ＦＡとＭＮとのリンクが失われた後から、ＭＮと新ＦＡとの間のリンクが確立するまで、旧ＦＡがＭＮ宛のデータをバッファしても良い。この場合、旧ＦＡが新ＦＡの身元の通知を受けたら、旧ＦＡは、他のフォーリンエージェントとのトンネルを除去して、バッファしていたデータと新しく来たデータを、トンネルを使用して新ＦＡに転送し始める。
【００４０】
本発明の好適な実施形態を説明したが、以上の説明は例示のためであり、本発明を限定しようとするためのものではない。当業者であれば、発明の新規性と有利な特徴を保ちながら、発明の精神から逸脱せずに変更や追加をすることができることを理解することができるであろう。以上から、本発明の範囲は、正しく理解された特許請求の範囲のみによって決まる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハンドオフ遅延を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 標準モバイルＩＰ登録プロセスを簡略に示している図である。
【図２】 本発明の一実施形態によるＩＰｖ４のためのＰｒｅ−Ｌ２ハンドオフモバイル起動トンネリングハンドオフ（Ｐｒｅ−ＭＩＴ）を示した図である。
【図３】 図２の実施形態において仮定されている状況を示す図である。
【図４】 本発明の一実施形態によるＰｒｅ−ＭＩＴのタイミングを示すフローチャートであり、古いリンクが失われる前に新たなリンクが確立している。
【図５】 本発明の一実施形態によるＰｒｅ−ＭＩＴのタイミングを示すフローチャートであり、古いリンクが失われた後に新しいリンクが確立している。
【符号の説明】
１００・・・ＩＰｖ４ネットワーク、ＭＮ・・・モバイルノード、ＨＡ・・・ホームエージェント、ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３・・・フォーリンエージェント

Claims (24)

1. モバイルノード、ソースノードおよびターゲットノードを有する通信システムにおけるハンドオフ方法であって、
   前記モバイルノード、前記ソースノードおよび前記ターゲットノードのうち少なくとも１つをトリガして、ハンドオフプロセスを開始するトリガ過程と、
   前記ソースノードに複数の候補ノードを特定し、特定された複数の候補ノードを示す候補ノード特定過程と、
   前記モバイルノードが前記ソースノードからのレイヤ２ハンドオフを終える前に、前記ソースノードと前記複数の候補ノードの各々との間にトンネルを確立するトンネル確立過程と、
   前記トンネル確立過程により複数のトンネルが確立された後に、前記複数の候補ノードのうち１つのノードをターゲットノードとして特定するターゲットノード特定過程と、
   前記トンネル確立過程において確立された複数のトンネルのうち、前記ターゲットノード特定過程において特定されたターゲットノード用のトンネル以外のトンネルを除去する除去過程とを有し、
   前記モバイルノードが前記ソースノードから前記ターゲットノードへのレイヤ２ハンドオフを終えた後、前記ターゲットノードに関するＩＰ経路更新を行う前に、前記ターゲットノード用のトンネルを使用して、前記モバイルノードが前記ターゲットノードを介して前記ソースノードとのデータ通信を続ける
   ことを特徴とするハンドオフ方法。
2. 前記モバイルノードがトリガされて、前記ハンドオフプロセスが開始される
   ことを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
3. 前記モバイルノードが複数の候補ノードの存在を知ったら、自身にトリガして、ハンドオフプロセスを開始する
   ことを特徴とする請求項２に記載のハンドオフ方法。
4. 前記モバイルノードが、前記複数の候補ノードから送信される信号に基づいて、そのノードが候補ノードであることを発見する
   ことを特徴とする請求項３に記載のハンドオフ方法。
5. 前記複数の候補ノードから送信される信号が、レイヤ２パイロットビーコン信号である
   ことを特徴とする請求項４に記載のハンドオフ方法。
6. 前記ターゲットノード特定過程が、前記モバイルノードと前記ターゲットノードとの間のリンクが確立したことにより開始される
   ことを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
7. 前記ターゲットノード特定過程において、前記モバイルノードが前記ターゲットノードの身元を前記ソースノードに知らせる
   ことを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
8. 前記ターゲットノード特定過程において、前記ターゲットノードが自身の身元を前記ソースノードに知らせる
   ことを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
9. 前記ソースノードが、自身と前記モバイルノードとの間のリンクが失われたことをトリガとして、前記トンネル確立過程で確立されたトンネルを使用して、前記複数の候補ノードの２つ以上に、データを転送し始める
   ことを特徴とする請求項１に記載のハンドオフ方法。
10. 前記トンネル確立過程とターゲットノード特定過程との間に、前記ソースノードと前記モバイルノードとの間のリンクが失われたら、前記ソースノードが、前記複数の候補ノードの全てにデータを転送し始める
    ことを特徴とする請求項９に記載のハンドオフ方法。
11. 前記ソースノードと前記モバイルノードとの間のリンクが前記ターゲットノード特定過程の後に失われたら、前記ソースノードが、前記ターゲットノードへデータを転送し始める
    ことを特徴とする請求項９に記載のハンドオフ方法。
12. 前記トンネル確立過程と前記ターゲットノード特定過程との間に、前記ソースノードと前記モバイルノードとの間のリンクが失われたら、前記ソースノードが、前記モバイルノード宛のデータを前記ターゲットノード特定過程の後までバッファして、前記ターゲットノード特定過程の後に前記ターゲットノードへ、バッファしたデータとその後のデータを転送し始める
    ことを特徴とする請求項９に記載のハンドオフ方法。
13. モバイルノードと、
    ソースノードと、
    ターゲットノードと
    を有し、
    前記モバイルノード、前記ソースノードおよび前記ターゲットノードのうち少なくとも１つをトリガすることにより、ハンドオフプロセスを開始するトリガソースを有し、
    前記モバイルノードが、複数の候補ノードを特定し、特定された複数の候補ノードを示し、
    前記モバイルノードが前記ソースノードからのレイヤ２ハンドオフを終える前に、前記ソースノードと前記複数の候補ノードの各々とが、トンネルを確立し、
    前記モバイルノードが、前記複数のトンネルが確立された後に、前記複数の候補ノードのうち１つのノードをターゲットノードとして特定し、
    前記複数のトンネルのうち、前記ターゲットノード用のトンネル以外のトンネルを除去し、
    前記モバイルノードが前記ソースノードから前記ターゲットノードへのレイヤ２ハンドオフを終えた後、前記ターゲットノードに関するＩＰ経路更新を行う前に、前記ターゲットノード用のトンネルを使用して、前記モバイルノードが、前記ターゲットノードを介して前記ソースノードとのデータ通信を続ける
    ことを特徴とする通信システム。
14. 前記トリガソースが、前記モバイルノードをトリガすることにより、前記ハンドオフプロセスが開始される
    ことを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
15. 前記トリガソースが前記モバイルノード内にあり、前記トリガソースが複数の候補ノードの存在を知ったら、前記トリガソースが前記モバイルノードにトリガすることにより、前記ハンドオフプロセスが開始される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
16. 前記モバイルノードが、前記複数の候補ノードから送信される信号に基づいて、そのノードが候補ノードであることを発見する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
17. 前記複数の候補ノードから送信される信号が、レイヤ２パイロットビーコン信号である
    ことを特徴とする請求項１６に記載の通信システム。
18. 前記モバイルノードと１つターゲットノードとの間にリンクが確立したことにより、前記モバイルノードがトリガされて、前記モバイルノードは前記複数の候補ノードのうち１つのノードをターゲットノードとして特定する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の通信システム。
19. 前記モバイルノードが前記ターゲットノードの身元を前記ソースノードに知らせる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
20. 前記ターゲットノードが自身の身元を前記ソースノードに知らせる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
21. 前記ソースノードと前記モバイルノードとの間のリンクが失われたことをトリガとして、前記ソースノードは、前記トンネルを使用して、前記複数の候補ノードの１つ以上にデータを転送し始める
    ことを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
22. 前記ソースノードが自身と前記複数の候補ノードの各々との間にトンネルを確立した後で、前記モバイルノードが前記複数の候補ノードから１つのターゲットノードを特定する前に、前記モバイルノードと前記ソースノードとの間のリンクが失われたら、前記ソースノードが、前記複数の候補ノードの全てにデータを転送し始める
    ことを特徴とする請求項２１に記載の通信システム。
23. 前記モバイルノードが前記１つのターゲットノードを特定した後に、前記ソースノードと前記モバイルノードとの間のリンクが失われたら、前記ソースノードが、前記ターゲットノードへデータを転送し始める
    ことを特徴とする請求項２１に記載の通信システム。
24. 前記ソースノードが自身と前記複数の候補ノードの各々との間にトンネルを確立した後で、前記モバイルノードが前記複数の候補ノードから１つのターゲットノードを特定する前に、前記ソースノードと前記モバイルノードとの間のリンクが失われたら、前記ソースノードが、前記モバイルノード宛のデータを、前記モバイルノードが前記１つのターゲットノードを特定するまでバッファして、前記１つのターゲットノードへ、バッファしたデータとその後のデータを転送し始める
    ことを特徴とする請求項２１に記載の通信システム。

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