JP3993510B2 - ノード装置及びパケット通信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上位ノードを介して通信網に対しパケットの送受信を行うパケット通信において、ノードのモビリティ制御方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等の通信網上でパケットデータを送受信するためのプロトコルの一つとして、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ６（ＩＰｖ６）（例えば、非特許文献１参照）がある。このＩＰｖ６によるインターネットにおいて、ノードが移動することによって、接続するリンクを次々と変更した際、通信相手のノードとの通信を維持することを可能にする技術としてＭｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６（例えば、非特許文献２参照）がある。
【０００３】
この、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６では、インターネット上を移動するノードである移動ノード（ＭＮ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｏｄｅ）と、インターネット内の所定のリンク上に存在して移動ノードに対して、パケットを転送するホームエージェント（ＨＡ：Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ）を定義している。
【０００４】
移動ノードは、自機が使用するホームエージェントが存在するリンクにより定められるホームアドレス（ＨｏＡ：Ｈｏｍｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）と、自機が在圏するリンクから定められる気付アドレス（ＣｏＡ：Ｃａｒｅ ｏｆ Ａｄｄｒｅｓｓ）を使用する。移動ノードは、通信に際し、ＣｏＡを、以下のようなアドレス自動生成手順によって決定する（例えば非特許文献３）。
【０００５】
アドレス自動生成手順において、リンク上のルータはサブネットプレフィックスをルータ公示（ＲＡ：Ｒｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）メッセージによって移動ノードに通知し、移動ノードは前記サブネットプレフィックスと自機固有の情報を組み合わせることによってＣｏＡを生成する。移動ノードは、移動する度に移動先のリンク上のルータから送信されるＲＡからサブネットプレフィックスを得てＣｏＡを更新する。
【０００６】
そして、接続更新（ＢＵ：Ｂｉｎｄｉｎｇ Ｕｐｄａｔｅ）メッセージによって、ＨｏＡとＣｏＡの対応を示す接続情報をホームエージェントに通知する。ホームエージェントは、移動ノードの通信相手が送信した移動ノードのＨｏＡ宛パケットをｂｉｎｄｉｎｇが示すＣｏＡ宛のパケットに入れて転送する。
【０００７】
Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６は、以上の動作により移動ノードと相手ノードとの通信を保障する。
【０００８】
前記ルータは、インターネット内の他のルータとの接続関係の変更などに伴い、Ｒｏｕｔｅｒ Ｒｅｎｕｍｂｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ＩＰｖ６（例えば、非特許文献４）によって、ルータネットワーク層におけるＩＰアドレスを再設定し、これによりサブネットプレフィックスを動的に変更することができる。
【０００９】
【非特許文献１】
S. Deering and R. Hinden, "Internet Protocol, Version6 (IPv6) Specification,” Request For Comments 2460, December, 1998.
【００１０】
【非特許文献２】
C. Perkins and .B. Johnson, "Mobility Support in IPv6,” draft-ietf-mobileip-ipv6-18.txt, June, 2002.
【００１１】
【非特許文献３】
S. Thomson and T.Narten,"IPv6 Stateless Address Autoconfiguration, "Request For Comments 2462, December, 1998.
【００１２】
【非特許文献４】
M. Crawford, "Router Renumbering for IPv6,” Request For Comments 2894, August, 2000.
【００１３】
【非特許文献５】
H. Soliman, et al., ”Hierarchical MIPv6 mobility management(HMIPv6),” draft-ietf-mobileip-hmipv6-06.txt, July,2002,
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ルータネットワーク層におけるＩＰアドレスの再設定を施したルータに、多数の移動ノードが接続している場合、移動ノードは、異なるプレフィックス情報を通知したＲＡを同時に受信するため気付アドレスＣｏＡの更新を行い一斉に接続更新ＢＵを送信する。その結果、ルータと移動ノードが接続するリンク上でＢＵの衝突が発生する問題や、ホームエージェントに接続更新ＢＵが集中するという問題が発生する。
【００１５】
ホームエージェントは、短時間に大量の接続更新ＢＵを受信し、位置登録処理を行わねばならず、処理負荷が増大する。これは、移動ノードとホームエージェントの間にＭｏｂｉｌｉｔｙ Ａｎｃｈｏｒ Ｐｏｉｎｔ（ＭＡＰ）を設置し、ＭＡＰとホームエージェントで移動ノードの位置情報を階層的に登録しているＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６（例えば、非特許文献５）においても発生する問題である。
【００１６】
そこで、本発明は、以上の問題を解決すべくなされたものであり、リンク上のルータがＩＰアドレスの再設定によりサブネットプレフィックスを変更した場合に、ホームエージェントに接続更新が集中するのを回避することのできる移動ノード装置及びパケット通信方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、上位ノードを介して通信網に対しパケットの送受信を行うパケット通信方法であって、通信網に接続されるノード装置においてパケットを受信し、受信したパケットに含まれた情報に基づいて、通信網に対する上位ノードの接続状態を示すサブネットプレフィックスの変更を検出し、この検出結果に基づいて、パケットの送信時期の遅延時間を算出し、算出された遅延時間に基づいてパケットを送信する。
【００１８】
このような本発明によれば、上位ノード（モビリティアンカーポイント、アクセスルータ等）のＩＰアドレス等が再設定されるなど、上位ノードの接続状態に変更がなされた際に、上位ノードに送信されるパケットに遅延を付加することにより、上位ノードに到達するパケットを時間的に分散させることができ、上位ノードに対してパケットが短時間に集中することを回避することができる。
【００１９】
なお、上記発明においてノード装置で受信されるパケットとしては、ルータ公示（ＲＡ：Ｒｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）メッセージなど、ノード装置が接続される上位ノード（ホームエージェントやモビリティアンカーポイント）の通信網上におけるアドレスの状態通知を用いることができる。この場合には、特に上位ノードに対するパケットの集中が発生しやすいルータ公示メッセージの配信時に、上位ノードへのパケット集中を回避することができる。
【００２０】
また、上記発明においてノード装置から送信されるパケットとしては、ノード装置が接続される上位ノード（ホームエージェントやモビリティアンカーポイント）に対する、ノード装置のネットワーク層におけるＩＰアドレスの登録要求（ＣｏＡやＨｏＡ等）を用いることができる。この場合には、特に上位ノードに対するパケットの集中が発生しやすいノードの位置登録時における上位ノードのＩＰアドレスの変更時に、上位ノードへのパケット集中を回避することができる。
【００２１】
上記発明においては、ノード側で、前回受信したパケットに含まれていた情報を記憶し、新規に受信したパケットに含まれている情報と、記憶された前回の情報とを比較し、その比較結果に基づいてサブネットプレフィックスの変更を検出することが好ましい。この場合には、受信パケットに含まれる上位ノードの接続状況に関する情報の時間的な変化を比較することによって、上位ノードの通信状態を迅速に検出することができる。
【００２２】
上記発明においては、ノード側で、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合に、上位ノードのネットワーク層におけるＩＰアドレスの変更を検出し、さらに、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合であって、且つ、上位ノードのＭＡＣアドレスに変更がないときに、任意の遅延時間を算出し、それ以外のときには、遅延時間を０として算出する。
【００２３】
この場合には、上位ノードのサブネットプレフィックスに変更があった場合であって、且つ当該ノードの接続先である上位ノードが変更されないとき、すなわち接続先である上位ノード自体に変更はないが、上位ノードのルータナンバー等のみに変更があった場合に限り、送信パケットの遅延を付加することができ、上記以外の場合、例えばハンドオーバーなどが発生した場合などに、不要な送信遅延が付加されるのを回避することができる。
【００２４】
なお、上記発明においては、通信網は、ホームエージェントや、モビリティアンカーポイント、アクセスルータなど、階層的に配置された複数のノードにより構成され、通信網の形態に応じて、ノードが接続される直上の上位ノードに対して、上記発明を実施することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るパケット通信システムの全体構成を模式的に示す概念図である。
【００２６】
同図に示すように、本実施形態に係るパケット通信システムは、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ６（ＩＰｖ６）によるインターネットにより接続されており、各エリアＡ１〜Ａ３を管轄するアクセスルータＡＲ１〜３と、最寄りのアクセスルータを介してインターネットに接続される移動ノードＭＮと、インターネット上に存在し、移動ノードＭＮに対してパケットを転送するホームエージェントＨＡを備えている。
【００２７】
移動ノードＭＮは、自機が使用するホームエージェントＨＡが存在するリンクにより定められるホームアドレス（ＨｏＡ：Ｈｏｍｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）と、自機が在圏するリンクから定められる気付アドレス（ＣｏＡ：Ｃａｒｅ ｏｆ Ａｄｄｒｅｓｓ）を使用し、ホームエージェントＨＡに対して自機の位置登録を行う。
【００２８】
位置登録に際し、移動ノードＭＮは、リンク上のアクセスルータＡＲから、サブネットプレフィックスをルータ公示（ＲＡ：Ｒｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）メッセージとして受信し、このＲＡに含まれたサブネットプレフィックスと自機固有の情報とを組み合わせることによってＣｏＡを生成する。移動ノードＭＮは、自機が移動する度に移動先のリンク上のルータから送信されるＲＡに基づいてサブネットプレフィックスを取得し、ＣｏＡを更新する。
【００２９】
そして、移動ノードＭＮは、接続更新（ＢＵ：Ｂｉｎｄｉｎｇ Ｕｐｄａｔｅ）メッセージをホームエージェントＨＡに対して送信し、このＢＵメッセージによってＨｏＡとＣｏＡの対応を示す接続情報をホームエージェントＨＡに通知する。ホームエージェントＨＡは、移動ノードＭＮから通知された接続情報に含まれたＣｏＡに基づいて、通信相手から送信されたパケットを、アクセスルータＡＲを経由して移動ノードＭＮに対して転送する。
【００３０】
（移動ノードの構成）
図２は、本実施形態に係る移動ノードＭＮの機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、各移動ノードＭＮは、送受信機１０と、処理装置２０とを有している。送受信機１０は、ホームエージェントＨＡに対してデータの送受信を行う通信モジュールである。
【００３１】
処理装置２０は、当該移動ノードＭＮ宛のパケットを受信するパケット受信機能２１と、受信したＲＡのパケット情報を基にサブネットプレフィックスの変更を発見するサブネットプレフィックス変更発見機能２２と、接続更新ＢＵに付加する送信遅延を算出するパケット送信遅延算出機能２３と、算出した送信遅延を付加して送受信機１０によりパケットを送信するパケット送信機能２４とを備えている。
【００３２】
パケット受信機能２１は、送受信機１０が受信したパケットの内容を解析し、そのパケットがＲＡであるか否かを判断し、ＲＡである場合には、その解析結果をサブネットプレフィックス変更発見機能２２に出力する。
【００３３】
サブネットプレフィックス変更発見機能２２は、受信したパケットに含まれたＲＡに基づいて、通信網に対する上位ノード（ここでは、アクセスルータＡＲ）の接続状態（ルータナンバー等）を示すサブネットプレフィックスの変更を検出するモジュールであり、検出結果は、パケット送信遅延算出機能２３に出力される。
【００３４】
具体的に、このサブネットプレフィックス変更発見機能２２は、前回受信したパケットに含まれていた情報を記憶する記憶手段を備えており、新規に受信したパケットに含まれている情報と、記憶された前回の情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記サブネットプレフィックスの変更を検出するとともに、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合に、上位ノードのＩＰアドレスの変更を検出する。
【００３５】
パケット送信遅延算出機能２３は、サブネットプレフィックス変更発見機能２２の検出結果に基づいて、送信するパケットの送信時期の遅延時間を算出するモジュールであり、本実施形態では、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合であって、且つ、上位ノードのＭＡＣアドレスに変更がないときに、任意の遅延時間（ここでは、最小値０msec、最大値ｔmsec（ｔは任意の実数）の間で一様分布に従ったランダム値）を算出し、それ以外のときには、遅延時間を０として算出する。
【００３６】
パケット送信機能２４は、パケット送信遅延算出機能２３によって算出された遅延時間に基づいて、送受信機１０によりパケット（ＣｏＡ等を含むＢＵ）を送信させるモジュールである。
【００３７】
（パケット通信方法の手順）
以上の構成を有する本実施形態に係るノード装置を用いたパケット通信方法の手順は以下の通りである。図３は、パケット通信方法の手順を示すフローチャート図である。
【００３８】
先ず、移動ノードＭＮのパケット受信機能２１により、アクセスルータＡＲから送信されるＲＡを送受信機１０を通じて受信する（Ｓ１０１）。次いで、サブネットプレフィックス変更発見機能２２において、受信したＲＡにより通知された新規のサブネットプレフィックスについて、前回受信したＲＡにより通知されたサブネットプレフィックスと比較し、相異するか否かを判断する（Ｓ１０２）。
【００３９】
ステップＳ１０２において新規のサブネットプレフィックスと前回のサブネットプレフィックスとが相異する場合（ステップＳ１０２における”Yes”）、受信した新規のＲＡの送信元アドレス（ＭＡＣアドレスなど）と、前回受信したＲＡの送信元アドレスとを比較する（Ｓ１０３）。ここで比較されるＲＡの送信元アドレスとしては、ＲＡの送信元ルータのネットワーク層アドレス、リンク層アドレスのどちらを用いてもよい。
【００４０】
一方、ステップＳ１０２において、新規のサブネットプレフィックスと前回のサブネットプレフィックスとが同一である場合（ステップＳ１０２における”No”）、後段の処理は行わず、ループ処理により次のパケットが受信されるまで待機状態となる。
【００４１】
ステップＳ１０３において、新規の送信元アドレスと前回受信した送信元アドレスとが同一である場合（ステップＳ１０３における”Yes”）、アクセスルータＡＲのサブネットプレフィックスの変更が、ルータネットワーク層におけるＩＰアドレスの再設定（Ｒｏｕｔｅｒ Ｒｅｎｕｍｂｅｒｉｎｇ）による変更であると判定し（Ｓ１０４）、パケット送信遅延算出機能２３において、移動ノードＭＮが、ＣｏＡ更新後にホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに送信するＢＵに付加する送信遅延を算出する（Ｓ１０６）。本実施形態において、この送信遅延は、最小値０msec、最大値ｔmsec（ｔは任意の実数）の間で一様分布に従いランダムに算出する。
【００４２】
その後、移動ノードＭＮのパケット送信機能２４は、パケット送信遅延算出機能２３が算出した送信遅延を付加してＢＵを送受信機１０によりホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに送信する（Ｓ１０８）。この結果、図４（ａ）に示すように、各移動ノードＭＮからのＢＵが分散されて、ＨＡ等に送信されることとなる。
【００４３】
一方、ステップＳ１０３において、新規の送信元アドレスと前回受信した送信元アドレスとが異なる場合（ステップＳ１０３における”No”）、アクセスルータＡＲのサブネットプレフィックスの変更がハンドオフによる変更であると判定し（Ｓ１０５）、パケット送信遅延算出機能２３において、移動ノードＭＮがＣｏＡ更新後にホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに送信するＢＵに付加する送信遅延を０msecとして算出する（Ｓ１０７）。
【００４４】
その後、移動ノードＭＮのパケット送信機能２４において、図４（ｂ）に示すように、パケット送信遅延算出機能２３が算出した送信遅延を付加せず、ＢＵを送受信機１０によりホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに即座に送信する（Ｓ１０８）。
【００４５】
ステップＳ１０８以降は、ループ処理により前記ステップＳ１０１に戻り、次のパケットが受信されるまで待機状態となる。
【００４６】
（作用・効果）
このような本実施形態に係る移動ノードＭＮを含むパケット通信システム及び方法によれば、上位ノード（ホームエージェントＨＡ、モビリティアンカーポイントＭＡＰ、アクセスルータＡＲ等）の識別番号（ルータナンバー等）が再設定されるなど、上位ノードの接続状態に変更がなされた際に、上位ノードに送信するＢＵに遅延を付加することにより、上位ノードに到達するＢＵを時間的に分散させることができ、上位ノードに対してパケットが短時間に集中することを回避することができる。
【００４７】
特に、本実施形態では、ルータ公示（ＲＡ）メッセージの配信時において、移動ノードＭＮから上位ノード（ホームエージェントＨＡやモビリティアンカーポイントＭＡＰ）に送信される移動ノードＭＮの登録要求（ＣｏＡやＨｏＡ等を含むＢＵ）について、送信遅延を付加するため、特に上位ノードに対するパケットの集中が発生しやすいＲＡ発生時に、上位ノードへのパケット集中を回避することができる。
【００４８】
さらに、上記実施形態においては、上位ノードのサブネットプレフィックスに変更があった場合であって、且つ当該移動ノードＭＮの接続先である上位ノードが変更されないとき、すなわち接続先である上位ノード自体に変更はないが、上位ノードのルータナンバー等のみに変更があった場合に限り、送信パケットの遅延を付加することができ、上記以外の場合、例えばハンドオーバーなどが発生した場合などに、不要な送信遅延が付加されるのを回避することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リンク上のルータがルータ再設定時によりサブネットプレフィックスを変更した場合に、移動ノードが送信するパケットにランダム送信遅延を付加し、パケットを時間的に分散して上位ノードに到達させるため、ルータと移動ノードが接続するリンク上でのＢＵの衝突や、ホームエージェントへのＢＵの集中を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るパケット通信システムの全体構造を模式的に示す概念図である。
【図２】実施形態に係る移動ノード装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るパケット通信システムの動作を示すフローチャート図である。
【図４】実施形態において移動ノードから送信されるＢＵの遅延処理を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ１〜Ａ３…エリア
ＡＲ…アクセスルータ
ＢＵ…接続更新
ＣｏＡ…気付アドレス
ＨｏＡ…ホームアドレス
ＨＡ…ホームエージェント
ＭＡＰ…モビリティアンカーポイント
ＭＮ…移動ノード
１０…送受信機
２０…処理装置
２１…パケット受信機能
２２…サブネットプレフィックス変更発見機能
２３…パケット送信遅延算出機能
２４…パケット送信機能
【発明の属する技術分野】
本発明は、上位ノードを介して通信網に対しパケットの送受信を行うパケット通信において、ノードのモビリティ制御方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等の通信網上でパケットデータを送受信するためのプロトコルの一つとして、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ６（ＩＰｖ６）（例えば、非特許文献１参照）がある。このＩＰｖ６によるインターネットにおいて、ノードが移動することによって、接続するリンクを次々と変更した際、通信相手のノードとの通信を維持することを可能にする技術としてＭｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６（例えば、非特許文献２参照）がある。
【０００３】
この、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６では、インターネット上を移動するノードである移動ノード（ＭＮ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｏｄｅ）と、インターネット内の所定のリンク上に存在して移動ノードに対して、パケットを転送するホームエージェント（ＨＡ：Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ）を定義している。
【０００４】
移動ノードは、自機が使用するホームエージェントが存在するリンクにより定められるホームアドレス（ＨｏＡ：Ｈｏｍｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）と、自機が在圏するリンクから定められる気付アドレス（ＣｏＡ：Ｃａｒｅ ｏｆ Ａｄｄｒｅｓｓ）を使用する。移動ノードは、通信に際し、ＣｏＡを、以下のようなアドレス自動生成手順によって決定する（例えば非特許文献３）。
【０００５】
アドレス自動生成手順において、リンク上のルータはサブネットプレフィックスをルータ公示（ＲＡ：Ｒｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）メッセージによって移動ノードに通知し、移動ノードは前記サブネットプレフィックスと自機固有の情報を組み合わせることによってＣｏＡを生成する。移動ノードは、移動する度に移動先のリンク上のルータから送信されるＲＡからサブネットプレフィックスを得てＣｏＡを更新する。
【０００６】
そして、接続更新（ＢＵ：Ｂｉｎｄｉｎｇ Ｕｐｄａｔｅ）メッセージによって、ＨｏＡとＣｏＡの対応を示す接続情報をホームエージェントに通知する。ホームエージェントは、移動ノードの通信相手が送信した移動ノードのＨｏＡ宛パケットをｂｉｎｄｉｎｇが示すＣｏＡ宛のパケットに入れて転送する。
【０００７】
Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６は、以上の動作により移動ノードと相手ノードとの通信を保障する。
【０００８】
前記ルータは、インターネット内の他のルータとの接続関係の変更などに伴い、Ｒｏｕｔｅｒ Ｒｅｎｕｍｂｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ＩＰｖ６（例えば、非特許文献４）によって、ルータネットワーク層におけるＩＰアドレスを再設定し、これによりサブネットプレフィックスを動的に変更することができる。
【０００９】
【非特許文献１】
S. Deering and R. Hinden, "Internet Protocol, Version6 (IPv6) Specification,” Request For Comments 2460, December, 1998.
【００１０】
【非特許文献２】
C. Perkins and .B. Johnson, "Mobility Support in IPv6,” draft-ietf-mobileip-ipv6-18.txt, June, 2002.
【００１１】
【非特許文献３】
S. Thomson and T.Narten,"IPv6 Stateless Address Autoconfiguration, "Request For Comments 2462, December, 1998.
【００１２】
【非特許文献４】
M. Crawford, "Router Renumbering for IPv6,” Request For Comments 2894, August, 2000.
【００１３】
【非特許文献５】
H. Soliman, et al., ”Hierarchical MIPv6 mobility management(HMIPv6),” draft-ietf-mobileip-hmipv6-06.txt, July,2002,
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ルータネットワーク層におけるＩＰアドレスの再設定を施したルータに、多数の移動ノードが接続している場合、移動ノードは、異なるプレフィックス情報を通知したＲＡを同時に受信するため気付アドレスＣｏＡの更新を行い一斉に接続更新ＢＵを送信する。その結果、ルータと移動ノードが接続するリンク上でＢＵの衝突が発生する問題や、ホームエージェントに接続更新ＢＵが集中するという問題が発生する。
【００１５】
ホームエージェントは、短時間に大量の接続更新ＢＵを受信し、位置登録処理を行わねばならず、処理負荷が増大する。これは、移動ノードとホームエージェントの間にＭｏｂｉｌｉｔｙ Ａｎｃｈｏｒ Ｐｏｉｎｔ（ＭＡＰ）を設置し、ＭＡＰとホームエージェントで移動ノードの位置情報を階層的に登録しているＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６（例えば、非特許文献５）においても発生する問題である。
【００１６】
そこで、本発明は、以上の問題を解決すべくなされたものであり、リンク上のルータがＩＰアドレスの再設定によりサブネットプレフィックスを変更した場合に、ホームエージェントに接続更新が集中するのを回避することのできる移動ノード装置及びパケット通信方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、上位ノードを介して通信網に対しパケットの送受信を行うパケット通信方法であって、通信網に接続されるノード装置においてパケットを受信し、受信したパケットに含まれた情報に基づいて、通信網に対する上位ノードの接続状態を示すサブネットプレフィックスの変更を検出し、この検出結果に基づいて、パケットの送信時期の遅延時間を算出し、算出された遅延時間に基づいてパケットを送信する。
【００１８】
このような本発明によれば、上位ノード（モビリティアンカーポイント、アクセスルータ等）のＩＰアドレス等が再設定されるなど、上位ノードの接続状態に変更がなされた際に、上位ノードに送信されるパケットに遅延を付加することにより、上位ノードに到達するパケットを時間的に分散させることができ、上位ノードに対してパケットが短時間に集中することを回避することができる。
【００１９】
なお、上記発明においてノード装置で受信されるパケットとしては、ルータ公示（ＲＡ：Ｒｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）メッセージなど、ノード装置が接続される上位ノード（ホームエージェントやモビリティアンカーポイント）の通信網上におけるアドレスの状態通知を用いることができる。この場合には、特に上位ノードに対するパケットの集中が発生しやすいルータ公示メッセージの配信時に、上位ノードへのパケット集中を回避することができる。
【００２０】
また、上記発明においてノード装置から送信されるパケットとしては、ノード装置が接続される上位ノード（ホームエージェントやモビリティアンカーポイント）に対する、ノード装置のネットワーク層におけるＩＰアドレスの登録要求（ＣｏＡやＨｏＡ等）を用いることができる。この場合には、特に上位ノードに対するパケットの集中が発生しやすいノードの位置登録時における上位ノードのＩＰアドレスの変更時に、上位ノードへのパケット集中を回避することができる。
【００２１】
上記発明においては、ノード側で、前回受信したパケットに含まれていた情報を記憶し、新規に受信したパケットに含まれている情報と、記憶された前回の情報とを比較し、その比較結果に基づいてサブネットプレフィックスの変更を検出することが好ましい。この場合には、受信パケットに含まれる上位ノードの接続状況に関する情報の時間的な変化を比較することによって、上位ノードの通信状態を迅速に検出することができる。
【００２２】
上記発明においては、ノード側で、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合に、上位ノードのネットワーク層におけるＩＰアドレスの変更を検出し、さらに、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合であって、且つ、上位ノードのＭＡＣアドレスに変更がないときに、任意の遅延時間を算出し、それ以外のときには、遅延時間を０として算出する。
【００２３】
この場合には、上位ノードのサブネットプレフィックスに変更があった場合であって、且つ当該ノードの接続先である上位ノードが変更されないとき、すなわち接続先である上位ノード自体に変更はないが、上位ノードのルータナンバー等のみに変更があった場合に限り、送信パケットの遅延を付加することができ、上記以外の場合、例えばハンドオーバーなどが発生した場合などに、不要な送信遅延が付加されるのを回避することができる。
【００２４】
なお、上記発明においては、通信網は、ホームエージェントや、モビリティアンカーポイント、アクセスルータなど、階層的に配置された複数のノードにより構成され、通信網の形態に応じて、ノードが接続される直上の上位ノードに対して、上記発明を実施することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るパケット通信システムの全体構成を模式的に示す概念図である。
【００２６】
同図に示すように、本実施形態に係るパケット通信システムは、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ６（ＩＰｖ６）によるインターネットにより接続されており、各エリアＡ１〜Ａ３を管轄するアクセスルータＡＲ１〜３と、最寄りのアクセスルータを介してインターネットに接続される移動ノードＭＮと、インターネット上に存在し、移動ノードＭＮに対してパケットを転送するホームエージェントＨＡを備えている。
【００２７】
移動ノードＭＮは、自機が使用するホームエージェントＨＡが存在するリンクにより定められるホームアドレス（ＨｏＡ：Ｈｏｍｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）と、自機が在圏するリンクから定められる気付アドレス（ＣｏＡ：Ｃａｒｅ ｏｆ Ａｄｄｒｅｓｓ）を使用し、ホームエージェントＨＡに対して自機の位置登録を行う。
【００２８】
位置登録に際し、移動ノードＭＮは、リンク上のアクセスルータＡＲから、サブネットプレフィックスをルータ公示（ＲＡ：Ｒｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）メッセージとして受信し、このＲＡに含まれたサブネットプレフィックスと自機固有の情報とを組み合わせることによってＣｏＡを生成する。移動ノードＭＮは、自機が移動する度に移動先のリンク上のルータから送信されるＲＡに基づいてサブネットプレフィックスを取得し、ＣｏＡを更新する。
【００２９】
そして、移動ノードＭＮは、接続更新（ＢＵ：Ｂｉｎｄｉｎｇ Ｕｐｄａｔｅ）メッセージをホームエージェントＨＡに対して送信し、このＢＵメッセージによってＨｏＡとＣｏＡの対応を示す接続情報をホームエージェントＨＡに通知する。ホームエージェントＨＡは、移動ノードＭＮから通知された接続情報に含まれたＣｏＡに基づいて、通信相手から送信されたパケットを、アクセスルータＡＲを経由して移動ノードＭＮに対して転送する。
【００３０】
（移動ノードの構成）
図２は、本実施形態に係る移動ノードＭＮの機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、各移動ノードＭＮは、送受信機１０と、処理装置２０とを有している。送受信機１０は、ホームエージェントＨＡに対してデータの送受信を行う通信モジュールである。
【００３１】
処理装置２０は、当該移動ノードＭＮ宛のパケットを受信するパケット受信機能２１と、受信したＲＡのパケット情報を基にサブネットプレフィックスの変更を発見するサブネットプレフィックス変更発見機能２２と、接続更新ＢＵに付加する送信遅延を算出するパケット送信遅延算出機能２３と、算出した送信遅延を付加して送受信機１０によりパケットを送信するパケット送信機能２４とを備えている。
【００３２】
パケット受信機能２１は、送受信機１０が受信したパケットの内容を解析し、そのパケットがＲＡであるか否かを判断し、ＲＡである場合には、その解析結果をサブネットプレフィックス変更発見機能２２に出力する。
【００３３】
サブネットプレフィックス変更発見機能２２は、受信したパケットに含まれたＲＡに基づいて、通信網に対する上位ノード（ここでは、アクセスルータＡＲ）の接続状態（ルータナンバー等）を示すサブネットプレフィックスの変更を検出するモジュールであり、検出結果は、パケット送信遅延算出機能２３に出力される。
【００３４】
具体的に、このサブネットプレフィックス変更発見機能２２は、前回受信したパケットに含まれていた情報を記憶する記憶手段を備えており、新規に受信したパケットに含まれている情報と、記憶された前回の情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記サブネットプレフィックスの変更を検出するとともに、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合に、上位ノードのＩＰアドレスの変更を検出する。
【００３５】
パケット送信遅延算出機能２３は、サブネットプレフィックス変更発見機能２２の検出結果に基づいて、送信するパケットの送信時期の遅延時間を算出するモジュールであり、本実施形態では、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合であって、且つ、上位ノードのＭＡＣアドレスに変更がないときに、任意の遅延時間（ここでは、最小値０msec、最大値ｔmsec（ｔは任意の実数）の間で一様分布に従ったランダム値）を算出し、それ以外のときには、遅延時間を０として算出する。
【００３６】
パケット送信機能２４は、パケット送信遅延算出機能２３によって算出された遅延時間に基づいて、送受信機１０によりパケット（ＣｏＡ等を含むＢＵ）を送信させるモジュールである。
【００３７】
（パケット通信方法の手順）
以上の構成を有する本実施形態に係るノード装置を用いたパケット通信方法の手順は以下の通りである。図３は、パケット通信方法の手順を示すフローチャート図である。
【００３８】
先ず、移動ノードＭＮのパケット受信機能２１により、アクセスルータＡＲから送信されるＲＡを送受信機１０を通じて受信する（Ｓ１０１）。次いで、サブネットプレフィックス変更発見機能２２において、受信したＲＡにより通知された新規のサブネットプレフィックスについて、前回受信したＲＡにより通知されたサブネットプレフィックスと比較し、相異するか否かを判断する（Ｓ１０２）。
【００３９】
ステップＳ１０２において新規のサブネットプレフィックスと前回のサブネットプレフィックスとが相異する場合（ステップＳ１０２における”Yes”）、受信した新規のＲＡの送信元アドレス（ＭＡＣアドレスなど）と、前回受信したＲＡの送信元アドレスとを比較する（Ｓ１０３）。ここで比較されるＲＡの送信元アドレスとしては、ＲＡの送信元ルータのネットワーク層アドレス、リンク層アドレスのどちらを用いてもよい。
【００４０】
一方、ステップＳ１０２において、新規のサブネットプレフィックスと前回のサブネットプレフィックスとが同一である場合（ステップＳ１０２における”No”）、後段の処理は行わず、ループ処理により次のパケットが受信されるまで待機状態となる。
【００４１】
ステップＳ１０３において、新規の送信元アドレスと前回受信した送信元アドレスとが同一である場合（ステップＳ１０３における”Yes”）、アクセスルータＡＲのサブネットプレフィックスの変更が、ルータネットワーク層におけるＩＰアドレスの再設定（Ｒｏｕｔｅｒ Ｒｅｎｕｍｂｅｒｉｎｇ）による変更であると判定し（Ｓ１０４）、パケット送信遅延算出機能２３において、移動ノードＭＮが、ＣｏＡ更新後にホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに送信するＢＵに付加する送信遅延を算出する（Ｓ１０６）。本実施形態において、この送信遅延は、最小値０msec、最大値ｔmsec（ｔは任意の実数）の間で一様分布に従いランダムに算出する。
【００４２】
その後、移動ノードＭＮのパケット送信機能２４は、パケット送信遅延算出機能２３が算出した送信遅延を付加してＢＵを送受信機１０によりホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに送信する（Ｓ１０８）。この結果、図４（ａ）に示すように、各移動ノードＭＮからのＢＵが分散されて、ＨＡ等に送信されることとなる。
【００４３】
一方、ステップＳ１０３において、新規の送信元アドレスと前回受信した送信元アドレスとが異なる場合（ステップＳ１０３における”No”）、アクセスルータＡＲのサブネットプレフィックスの変更がハンドオフによる変更であると判定し（Ｓ１０５）、パケット送信遅延算出機能２３において、移動ノードＭＮがＣｏＡ更新後にホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに送信するＢＵに付加する送信遅延を０msecとして算出する（Ｓ１０７）。
【００４４】
その後、移動ノードＭＮのパケット送信機能２４において、図４（ｂ）に示すように、パケット送信遅延算出機能２３が算出した送信遅延を付加せず、ＢＵを送受信機１０によりホームエージェントＨＡ、もしくはＭＡＰに即座に送信する（Ｓ１０８）。
【００４５】
ステップＳ１０８以降は、ループ処理により前記ステップＳ１０１に戻り、次のパケットが受信されるまで待機状態となる。
【００４６】
（作用・効果）
このような本実施形態に係る移動ノードＭＮを含むパケット通信システム及び方法によれば、上位ノード（ホームエージェントＨＡ、モビリティアンカーポイントＭＡＰ、アクセスルータＡＲ等）の識別番号（ルータナンバー等）が再設定されるなど、上位ノードの接続状態に変更がなされた際に、上位ノードに送信するＢＵに遅延を付加することにより、上位ノードに到達するＢＵを時間的に分散させることができ、上位ノードに対してパケットが短時間に集中することを回避することができる。
【００４７】
特に、本実施形態では、ルータ公示（ＲＡ）メッセージの配信時において、移動ノードＭＮから上位ノード（ホームエージェントＨＡやモビリティアンカーポイントＭＡＰ）に送信される移動ノードＭＮの登録要求（ＣｏＡやＨｏＡ等を含むＢＵ）について、送信遅延を付加するため、特に上位ノードに対するパケットの集中が発生しやすいＲＡ発生時に、上位ノードへのパケット集中を回避することができる。
【００４８】
さらに、上記実施形態においては、上位ノードのサブネットプレフィックスに変更があった場合であって、且つ当該移動ノードＭＮの接続先である上位ノードが変更されないとき、すなわち接続先である上位ノード自体に変更はないが、上位ノードのルータナンバー等のみに変更があった場合に限り、送信パケットの遅延を付加することができ、上記以外の場合、例えばハンドオーバーなどが発生した場合などに、不要な送信遅延が付加されるのを回避することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リンク上のルータがルータ再設定時によりサブネットプレフィックスを変更した場合に、移動ノードが送信するパケットにランダム送信遅延を付加し、パケットを時間的に分散して上位ノードに到達させるため、ルータと移動ノードが接続するリンク上でのＢＵの衝突や、ホームエージェントへのＢＵの集中を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るパケット通信システムの全体構造を模式的に示す概念図である。
【図２】実施形態に係る移動ノード装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るパケット通信システムの動作を示すフローチャート図である。
【図４】実施形態において移動ノードから送信されるＢＵの遅延処理を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ１〜Ａ３…エリア
ＡＲ…アクセスルータ
ＢＵ…接続更新
ＣｏＡ…気付アドレス
ＨｏＡ…ホームアドレス
ＨＡ…ホームエージェント
ＭＡＰ…モビリティアンカーポイント
ＭＮ…移動ノード
１０…送受信機
２０…処理装置
２１…パケット受信機能
２２…サブネットプレフィックス変更発見機能
２３…パケット送信遅延算出機能
２４…パケット送信機能
Claims (16)
- 上位ノードを介して通信網に対しパケットの送受信を行うノード装置であって、
前記パケットを受信するパケット受信機能と、
受信した前記パケットに含まれた情報に基づいて、前記通信網に対する前記上位ノードの接続状態を示すサブネットプレフィックスの変更を検出するプレフィックス変更検出機能と、
接続先の前記上位ノードを切替えるハンドオフの発生を検出するハンドオフ発生検出機能と、
前記プレフィックス変更検出機能の検出結果及び前記ハンドオフ発生検出機能の検出結果に基づいて、前記上位ノードへ送信すべき前記パケットの送信時期の遅延時間を算出する遅延算出機能と、
算出された遅延時間に基づいて前記パケットを送信する送信機能と
を備えることを特徴とするノード装置。 - 前記受信機能により受信されるパケットは、当該ノード装置が接続される上位ノードの前記通信網上におけるＩＰアドレスの状態通知であることを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
- 前記送信機能により送信されるパケットは、当該ノード装置が接続される上位ノードに対する、当該ノード装置の通信網上におけるＩＰアドレスの登録要求であることを特徴とする請求項１又は２に記載のノード装置。
- 前記プレフィックス変更検出機能は、前回受信したパケットに含まれていた情報を記憶し、新規に受信したパケットに含まれている情報と、記憶された前回の情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記サブネットプレフィックスの変更を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のノード装置。
- 前記変更検出機能は、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合に、上位ノードのＩＰアドレスの変更を検出することを特徴とする請求項４に記載のノード装置。
- 前記遅延算出機能は、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合であって、且つ、前記上位ノードのＭＡＣアドレスに変更がないときに、任意の遅延時間を算出し、それ以外のときには、前記遅延時間を０として算出することを特徴とする請求項５に記載のノード装置。
- 前記通信網は、階層的に配置された複数のノードにより構成され、前記上位ノードは、当該ノードが接続される直上の上位ノードであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のノード装置。
- 前記ノード装置は、前記通信網に対して移動可能に接続された移動ノードであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のノード装置。
- 上位ノードを介して通信網に対しパケットの送受信を行うパケット通信方法であって、
前記通信網に接続されるノード装置において前記パケットを受信するステップと、
受信した前記パケットに含まれた情報に基づいて、前記通信網に対する前記上位ノードの接続状態を示すサブネットプレフィックスの変更を検出するステップと、
接続先の前記上位ノードを切替えるハンドオフの発生を検出するステップと、
前記検出するステップによる検出結果に基づいて、前記上位ノードへ送信すべき前記パケットの送信時期の遅延時間を算出するステップと、
算出された遅延時間に基づいて前記パケットを送信するステップと
を備えることを特徴とするパケット通信方法。 - 前記受信するステップにより受信されるパケットは、当該ノード装置が接続される上位ノードの前記通信網上におけるＩＰアドレスの状態通知であることを特徴とする請求項９に記載のパケット通信方法。
- 前記送信するステップにより送信されるパケットは、前記ノード装置が接続される上位ノードに対する、前記ノード装置のＩＰアドレスの登録要求であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のパケット通信方法。
- 前記サブネットプリフィックスの変更を検出するステップでは、前回受信したパケットに含まれていた情報を記憶し、新規に受信したパケットに含まれている情報と、記憶された前回の情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記サブネットプレフィックスの変更を検出することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のパケット通信方法。
- 前記サブネットプリフィックスの変更を検出するステップは、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合に、上位ノードのＩＰアドレスの変更を検出することを特徴とする請求項１２に記載のパケット通信方法。
- 前記算出するステップでは、新規に受信したパケットに基づくサブネットプレフィックスと、記憶された前回の情報に基づくサブネットプレフィックスとが異なる場合であって、且つ、前記上位ノードのＭＡＣアドレスに変更がないときに、任意の遅延時間を算出し、それ以外のときには、前記遅延時間を０として算出することを特徴とする請求項１３に記載のパケット通信方法。
- 前記通信網は、階層的に配置された複数のノードにより構成され、前記上位ノードは、当該ノードが接続される直上の上位ノードであることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載のパケット通信方法。
- 前記ノード装置は、前記通信網に対して移動可能に接続された移動ノードであることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載のパケット通信方法。
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