JP4212603B2 - ゲートウェイ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、トランスポート層を含む通信プロトコルを実現するゲートウェイ制御方法に
関する。

近年、無線によるデータ通信の実現への要求が高まっている。ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉ
ｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）は有線データ通信において信頼性の
あるトランスポート層プロトコルとして広く使われているが、このプロトコルをそのまま
無線に適用すると以下のような問題が発生する。

有線通信におけるＴＣＰセグメント損失はネットワークの輻輳を意味するため、ＴＣＰ
はセグメント損失を検出するとデータの送出レートを下げて輻輳を回避するように設計さ
れている。このため無線区間のエラーおよびハンドオフによるＴＣＰセグメント損失も輻
輳と解釈されるので、必要以上に輻輳回避を行う結果、スループットが低下する。具体的
には、端末が通信を行っている時に、例えばネットワーク中の無線伝送路の品質の劣化が
原因でパケットの送受信が行われなくなることがある。この時ＴＣＰは再送タイマーのタ
イムアウトを用いて数回の再送を試みるとともに、輻輳ウィンドウを１×ＭＳＳ（最大セ
グメントサイズ）に設定する。これにより、再度パケットの送受信が可能になっても、も
とと同じような送出レートになるのに時間がかかることを意味している。

また、ネットワークを利用する多くのデータ通信サービスは、サーバ端末からクライア
ント端末へのデータのダウンロードで使用される比重が高いことから、最近ではクライア
ント端末への入力の帯域幅がクライアント端末からの出力の帯域幅に比べて極めて広い、
非対称な伝送速度のアクセスネットワークが開発されている。このような非対称構成を無
線通信に適用すると、クライアント端末の広帯域無線送信機の搭載を省略できるため、ク
ライアント端末を小型化できる利点がある。しかし、このような非対称な伝送路を持つネ
ットワークでは、推奨されているＴＣＰの実装方式において「少なくとも２つのＴＣＰセ
グメントに対して１つのａｃｋ（送達確認）を返す」というアルゴリズムがあることから
、サーバからクライアントへのＴＣＰのスループットが低下することがある。なぜならば
、サーバからクライアントへのスループットは（クライアント→サーバ方向帯域幅）×（
２×最大セグメントサイズ）／ａｃｋサイズを上回ることができないからである。

このような問題を解決するため、有線網では通常のＴＣＰ、無線網では無線用のトラン
スポート層プロトコルを用いて有線網と無線網の境界で中継する方法が提案されている。
この方法は、高いＴＣＰセグメント損失率にはｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｃｋを用いる、
輻輳の問題に対しては無線部でのデータ損失は輻輳と見なさずに再送を行う、非対称性の
問題に対しては、無線部でのＴＣＰの最大セグメントサイズを大きくする、といった方法
である。

しかしゲートウェイでトランスポート層コネクションを一旦終端して中継する方法は、
送信側端末が送達確認であるａｃｋを受けとった時にはａｃｋの対象となるデータが受信
側端末に届いていることが保証されるというＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを
破っている。なぜなら、有線部と無線部の境界にてＴＣＰの中継を行うゲートウェイがデ
ータを受信した時に、送信側に対して当該データに対するａｃｋを返すからである。

ＴＣＰを利用するアプリケーション層プロトコルには、このエンド−エンドのセマンテ
ィクスの保存を要求するものとそうでないものがある。ＨＴＴＰ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ
Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）は、個々の要求に先だってクライアントがＴＣ
Ｐコネクションを設定し、ＨＴＴＰ要求に対する応答がクライアントから送られた後に、
サーバがＴＣＰコネクションを切断する。この場合、アプリケーション層の応答によって
要求が完了するため、ＴＣＰのエンド−エンドセマンティクスが変更されても、特に問題
はない。しかし、ＴＥＬＮＥＴ（リモート端末プロトコル）のようなプロトコルに対して
は、ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを保存することが望ましい。

また、無線端末がハンドオフすることにより、異なるゲートウェイにてＴＣＰコネクシ
ョンを中継することが必要になった場合、それまでその無線端末のＴＣＰコネクションを
中継していたゲートウェイから新たなゲートウェイに対して、有線部と無線部のトランス
ポート層の状態に関する情報を与えて、新たなゲートウェイにおいて当該無線端末のＴＣ
Ｐコネクションを中継できる状態を確立しなければならない。この状態の転送と確立に時
間を要するので、異なるゲートウェイに収容される基地局間で無線端末がハンドオフを行
うとスループットが低下するという問題もある。

更に、ゲートウェイがＴＣＰコネクション中継サービスを提供できる無線サービス領域
は、広い方がＴＣＰコネクション中継を行うゲートウェイ間のハンドオフ回数を減らすこ
とができるので好ましいが、一方で広い無線サービス領域を単一のゲートウェイによって
サービスすると、当該ゲートウェイによってサービスされる無線端末の数が増加するため
負荷が集中し、性能上のボトルネックになるという問題も生じる。

また、非対称な通信路において狭帯域側の伝送路に、広帯域側の伝送路で送信されたデ
ータに対するＴＣＰのａｃｋのみでなく別のデータも多重して送信する場合、ＲＴＴ（Ｒ
ｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ ）の平均と分散が増加する現象が見られる。この場合、
帯域遅延積が増大するので、それに応じて受信ウィンドウサイズも大きくしないとスルー
プットが低下する。しかし、受信ウィンドウサイズを広帯域側の帯域遅延積に相当する十
分なサイズにできないことがある。またＴＣＰの送信側は観測したＲＴＴによりＲＴＯ（
Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｏｕｔ ）を定めるが、ＲＴＯが大きくなる
結果として、ＴＣＰセグメント損失時の再送待ち時間の増大から、スループットが低下す
る。

また、ゲートウェイが送信側端末に、あるデータに対するａｃｋを送信した後で、かつ
当該データの受信側端末への送信が成功する前にゲートウェイの動作が停止した場合を考
える。この場合、ａｃｋを受信した送信側端末はその時点で当該データを再送用のバッフ
ァから廃棄するため、当該データを再送することができない。すなわち、ＴＣＰコネクシ
ョンは信頼性の高い通信の実現を図ったトランスポート層プロトコルであるが、ゲートウ
ェイが介在することでＴＣＰの信頼性が低下するという弊害を招くことになる。

また、ＴＣＰ層およびＩＰ層では、オプション扱いではあるが標準として追加された機
能を利用することができる。オプションには例えばＴＣＰ層において、通信する端末間の
経路上でフラグメントせずに転送することのできる最大パケットサイズであるＭＴＵ（Ｍ
ａｘｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ ）を探すというものがある。この手順を行
うと、ＴＣＰコネクションを設定する経路上で伝送することのできる最も大きいパケット
長にてデータを転送することができ、しかも経路の途中のルータなどでフラグメントが生
じないので無駄な処理時間を費やすことがなくなる。

このためＴＣＰコネクションにおいてスループットを向上できるという利点がある。こ
の手順をパスＭＴＵディスカバリ（ＰＡＴＨ ＭＴＵ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）という。

このようなオプションを制御するための情報は、図２９のようにＴＣＰおよびＩＰヘッ
ダーの後ろについている。オプションを利用したい端末Ａは通信相手の端末Ｂに向けて、
ＴＣＰコネクション確立要求の際にこのオプション付きヘッダーを有するＴＣＰセグメン
トを送信する。このオプション付きヘッダーを有するＴＣＰセグメントを受信した端末は
所定のオプション処理を行い、そのオプションを許可するか否定するかを決定する。端末
Ｂは端末Ａに向けて、前記許可／否定の情報を含んだＴＣＰセグメントを送信する。これ
が許可である場合には前記オプションの機能が実行に移され、否定であれば実行されない
。

このように、最終的にはコネクションを設定する端末間でオプションを許可するかどう
かを決定する必要があるが、ゲートウェイにてコネクションを中継する場合には、ＴＣＰ
コネクション確立要求をゲートウェイが受信してコネクションを分割設定するため、前述
するやりとりをコネクションを設定する端末間で行えないという問題がある。

また、ＴＣＰではコネクション確立→データ送受信→コネクション切断という一連の流
れを、図３０のＴＣＰ状態遷移ダイアグラムを用いて管理を行っている。図３０中、ＥＳ
ＴＡＢＬＩＳＨＥＤ状態において実際のユーザーデータの送受信が行われる。ＣＬＯＳＥ
Ｄ状態はコネクション解放からコネクション確立までの間であり、コネクションが存在し
ていない期間である。ＳＹＮ＿ＳＥＮＴ、ＳＹＮ＿ＲＣＶＤ、ＬＩＳＴＥＮはコネクショ
ン確立のフェーズ、上記以外はコネクション解放のフェーズである。ＴＣＰではこの様に
多数の状態が存在し、例えばＴＣＰコネクションの中継を行っている、あるいは行おうと
しているゲートウェイ機能を別のゲートウェイに移す操作を行う場合、もとのゲートウェ
イの状態によっては、その機能を移す際に不安定な状態へ陥る可能性があるという問題が
ある。

本発明は、このように無線網に信頼性のあるトランスポート層プロトコルを適用する際
に生じる上記のような諸課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは
、有線網に接続された端末のトランスポート層の実装を変更することなく、有線端末と無
線端末間のトランスポート層コネクションをアプリケーションに適した形で設定し、ある
いは無線端末と基地局間の無線通信状態に応じてトランスポート層コネクションを制御可
能にすることで、無線網を経由するトランスポート層コネクションを利用する通信の性能
の向上させることのできるゲートウェイ制御方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の通信ネットワークのゲートウェイ制御方法は、それぞれ異なる無線網と接続された複数のゲートウェイ装置を有線網を介して相互に接続してなる通信ネットワークにおいて、前記各ゲートウェイ装置がそれぞれ、前記無線網の接続端末間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第１のコネクションおよび第２のコネクションとに分割して設定するか、前記無線網の接続端末と前記有線網の接続端末との間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第１のコネクションと前記有線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第２のコネクションとに分割して設定するためのコネクション分割設定手段を有し、第１のゲートウェイ装置に収容された無線網の第１の基地局が受け持つ無線サービス領域から第２のゲートウェイ装置に収容された無線網の第２の基地局が受け持つ他の無線サービス領域への前記無線端末の移動が予測検出されたとき、前記第１のゲートウェイ装置におけるトランスポート層プロトコルの状態に関する情報の前記第２のゲートウェイ装置への転送を開始するように制御し、前記第１のゲートウェイ装置から前記第２のゲートウェイ装置へ前記無線端末に対するゲートウェイ機能を移すものであって、前記無線端末に対して移動先のネットワークにおけるネットワーク層アドレスの割り当てまたはネットワーク層プロトコルデータユニットの転送を行う移動提供手段に、当該ネットワークを収容する前記ゲートウェイ装置の識別子を登録し、前記第１の基地局および第２の基地局より報知される、それぞれのネットワークのネットワーク識別子を受信することで前記無線端末がネットワーク間での移動を検出したときに、前記無線端末は前記移動提供手段へのアドレス付与の要求または転送の要求を送出し、前記無線端末が前記要求の応答とともに前記ゲートウェイ装置の識別子を受信することに基づいて、前記第１のゲートウェイ装置に収容される無線網から前記第２のゲートウェイ装置に収容される無線網への移動の予測または移動の完了を検出することを特徴とする。

以上詳述したように本発明によれば、有線網に接続された端末のトランスポート層の実
装を変更することなく、有線端末と無線端末間のトランスポート層コネクションをアプリ
ケーションに適した形で設定し、またトランスポート層コネクションを利用する通信の性
能を向上させる信頼性の高い通信ネットワークを実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置９００の構成を示す。なお、図中の
ブロック間の実線矢印はデータの流れ、破線矢印は制御の流れを示す。

同図に示すように、このゲートウェイ装置９００は、アプリケーション８００と、キャ
ッシュ８１１、８２１を各々有する複数の中継サーバ８１０、８２０と、無線ＴＣＰ層６
００と、無線から有線への中継部６１１および有線から無線への中継部６１２を持つＴＣ
Ｐ中継部６１０と、ＴＣＰ層６２０と、ＩＰ層４００と、有線ＩＦ部１００と、複数の無
線ＩＦ部２００、２１０、２２０とを備えて構成されている。

無線ＴＣＰ層６００はセグメントフィルタ６０３を有する無線ＴＣＰ入力部６０１と無
線ＴＣＰ出力部６０２とを有する。ＴＣＰ層６２０はセグメントフィルタ６２３を有する
ＴＣＰ入力部６２１とＴＣＰ出力部６２２を有する。ＩＰ層４００はデータグラムフィル
タ４０５を備えるＩＰ入力部４０１と、ＩＰ中継部４０３とＩＰ出力部４０２と移動制御
部４０４とを有する。有線ＩＦ部１００は有線ＩＦ入力部１０１と有線ＩＦ出力部１０２
とを有する。無線ＩＦ部２００は無線ＩＦ入力部２０１と無線ＩＦ出力部２０２とを有す
る。無線ＩＦ部２１０は無線ＩＦ出力部２１２を有する。無線ＩＦ部２２０は無線ＩＦ入
力部２２１と無線ＩＦ出力部２２２とを有する。

無線用に変更されたトランスポート層プロトコルを、ここでは仮に“無線ＴＣＰ”と呼
ぶことにする。例えば、無線通信時の高いエラー率に対処するためｓｅｌｅｃｔｉｖｅ
ａｃｋを行い、ＴＣＰセグメント損失を輻輳と見なさないために輻輳ウィンドウ制御を常
にｓｌｏｗ ｓｔａｒｔにすると言った改造を施したＴＣＰが考えられる。また、上りと
下りの帯域が非対称な場合に、無線区間でのａｃｋの発生回数を減少させるように最大セ
グメントサイズを大きく設定し、タイムアウトによる再送を減らすために高速再送アルゴ
リズムのしきい値を小さくするように変更する改造を行ったＴＣＰであってもよい。

なお、本発明はプロトコル層間にまたがった情報を利用して制御を行うので、各プロト
コル層のブロックの境界は厳密なものではない。つまり、本実施形態であるプロトコル層
に属している機能が、別のプロトコル層に実装される構成も考えられる。

図２に図１のゲートウェイ装置９００を含む、本発明の第１の実施形態である第１の通
信ネットワークの構成例を示す。同図に示すように、この通信ネットワークは、有線網１
１０１に接続された有線端末１００１、１００２、１００３と、有線網１１０１に接続さ
れかつルータ１３０１を介して間接的に基地局１４０１、１４０２、１４０３と接続され
たゲートウェイ装置９０１と、有線網１１０１に接続されかつ基地局１４０４、１４０５
、１４０６を直接接続されたゲートウェイ９０２と、有線網１１０１に接続されかつ基地
局１４０７、１４０８と直接接続されたゲートウェイ装置９０３と、基地局１４０１〜１
４０８が各々受け持つ無線サービス領域１５０１〜１５０８の間を移動しながら通信を行
う無線端末１６０１〜１６０５とから構成される。

ルータ１３０１は、ＩＰデータグラムのヘッダ情報を見てルーティングを行う通常のル
ータであってもよいし、ＩＰデータグラムを通す仮想回線を交換する交換機であって装置
内ではＩＰデータグラムのヘッダを通常は参照しない（仮想回線設定時のみ回線のルート
決定のために参照するなど）ものであってもよい。

図１に示したゲートウェイ装置９００の構成は一般的なものであり、図２に示すネット
ワークのゲートウェイ装置９０１、９０２、９０３の特定の構成を示すものではない。し
かし、説明上、有線ＩＦ部１００は有線網１１０１に接続され、無線ＩＦ部２００は基地
局１４０１〜１４０６に接続される性質のものとする。また、本例のネットワークは、単
一方向の無線ＩＦ部２１０が基地局１４０８に接続され、基地局１４０７に接続される無
線ＩＦ部２２０と一組になって動作し、基地局１４０８から無線端末１６０５への送信が
高速で、無線端末１６０５と基地局１４０７間の送受信は比較的低速である、非対称伝送
速度の通信を実現しているものとする。

図３に本発明の一実施形態である無線端末１６００の構成を示す。

同図に示すように、この無線端末１６００は、無線対応アプリケーション８５０と、ア
プリケーション８６０と、無線ＴＣＰ入力部７０１および無線ＴＣＰ出力部７０２を含む
無線ＴＣＰ層７００と、ＴＣＰ入力部７１１およびＴＣＰ出力部７１２を含むＴＣＰ層７
１０と、ＴＣＰ選択部７２０と、ＩＰ入力部５０１およびＩＰ出力部５０２を含むＩＰ層
５００と、無線ＩＦ部３００を有する。

ゲートウェイ装置９００の有線ＩＦ部１００、無線ＩＦ部２００、２１０、２２０は、
いわゆるデータリンク層の機能を実現するものであるが、一部ＴＣＰ層、ＩＰ層の情報に
基づく動作を行う。この動作において特に言及すべきなのは以下の点である。

無線ＩＦ入力部２０１、２２１は、複数のデータリンクフレームに分割された形で受信
されたＩＰデータグラムを元のＩＰデータグラムにまとめるＩＰデータグラム再構成部２
０３、２２３を持つ。

図４にＩＰデータグラムを複数のデータリンクフレームに分割する様子を示す。ＩＰデ
ータグラム再構成部２０３、２２３は、あるＩＰデータグラムを構成する複数のデータリ
ンクフレームの間に、他のＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームが介
在する場合にも（図５に示す）、元のＩＰデータグラムを組み立て直す処理（再構成）を
行う。このＩＰデータグラムの再構成は、例えば、あるＩＰデータグラムを構成する複数
のデータリンクフレームは順序を変えずに伝送され、各データリンクフレームのヘッダに
ＩＰデータグラムの識別子が記述されていると言う条件下で行われる。

ＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３は、最初のデータリンクフレームに含まれる
ＩＰヘッダにより当該ＩＰデータグラムのサイズを確認し、このサイズと識別子に基づい
てＩＰデータグラムを構成するすべてのデータリンクフレームを認識し、これらを組み合
わせてＩＰデータグラムを再構成する。また、ＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３
は、同一でのＩＰデータグラムを構成するすべてのデータリンクフレームを受信しきる前
にタイムアウトなどの所定条件を満たした場合は、それらのデータリンクフレームを廃棄
する。

図４、図５の例では、ＴＣＰの純粋なａｃｋ（データを含まないヘッダだけのａｃｋ）
がＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームの間に介在している場合を想
定している。特に、高速な無線リンクでＴＣＰにより第１の情報を送信し、低速な無線リ
ンクでそれに対するａｃｋを返し、かつ低速な無線リンクでは第２の情報を送信している
場合、第２の情報を送るデータリンクフレームを短くしてその間にａｃｋの介在を許容す
ることで、ＴＣＰのＲＴＴの大きさやその分散を小さくしてＴＣＰの性能を向上させるこ
とが期待できる。また、ここでのデータリンクフレームは、最初のものを除いてＩＰヘッ
ダを持たない点がＩＰフラグメントとの大きな相違となっている。短期間の一意性を保証
すれば十分なことから、識別子はＩＰヘッダに比べて十分に小さくすることができるので
、この方法はＩＰフラグメントを用いた場合よりもオーバヘッドが小さい。もちろん、Ｔ
ＣＰセグメントサイズを小さくして、ＴＣＰのＲＴＴの大きさと分散を小さくする方法よ
りも、この方法のオーバヘッドは少ない。

また、ＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３は、圧縮された形式のＴＣＰ／ＩＰヘ
ッダを通常形式のＴＣＰ／ＩＰヘッダに戻してから、ＩＰデータグラムをＩＰ入力部に渡
す機能を持つ。圧縮の方法としては、ＳＬＩＰ（Ｓｅｒｉａｌ Ｌｉｎｅ ＩＰ）やＰＰ
Ｐ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）で利用される方法やその変形
を適用できる。特に非対称伝送速度の無線通信では帯域の狭い（伝送速度の小さい）伝送
路においてこれらの圧縮を用いることは有効であるため、広帯域の伝送路では特にこれら
の圧縮をしない構成でもスループット向上などの効果がある。

ゲートウェイ装置９００のＩＰ層４００は、通常のＩＰ層とは以下の点で異なっている
。

通常のＩＰ層においては、ＩＰ入力部４０１が自システム宛のＩＰデータグラムを上位
層（ＴＣＰ層）に上げ、それ以外をＩＰ中継部４０３に渡す。しかし、本発明に係るＩＰ
入力部４０１のデータグラムフィルタ４０５は、自システムに付与されたＩＰアドレス以
外の宛先を持つＩＰデータグラムであっても、以下の条件（１），（２）を満たせば、そ
れが無線ＩＦ部２００、２２０から入力された時にはそれを無線ＴＣＰ入力部６０１に、
それが有線ＩＦ部１００から入力された時にはそれをＴＣＰ入力部６２１に渡す。渡す際
に、ＩＰデータグラムにコネクション設定、ＴＣＰ層での中継、アプリケーション層での
中継のいずれかを識別するタグを付与する。

（１）新たなＴＣＰコネクションの設定に関するＩＰデータグラム（以下では「コネク
ション設定ＩＰデータグラム」と呼ぶ）。具体的には、ＴＣＰコネクションの設定に必要
な、要求側（通常クライアント）からのＳＹＮセグメント、それに対するサーバ側のａｃ
ｋを含むＳＹＮセグメント、それに対するクライアント側のａｃｋの３つのいずれかのセ
グメントを含むＩＰデータグラム。無線ＩＦ部２００から入力されたＩＰデータグラムを
この対象にしない構成も考えられる。これは、無線端末がゲートウェイ装置のＩＰアドレ
スを指定して明示的にＴＣＰ中継を要求する場合に意味を持つ。

（２）既存のＴＣＰコネクションを流れるＩＰデータグラム（プロトコルフィールドが
ＴＣＰを示す）であって、ＴＣＰコネクション設定時にＴＣＰ層以上で中継すると定めら
れたもの（以下では「上位層中継ＩＰデータグラム」と呼ぶ）。具体的には、ＴＣＰコネ
クションを識別する、送信元ＩＰアドレス・送信元ポート番号・宛先ＩＰアドレス・宛先
ポート番号の組が、ＴＣＰ層中継またはアプリケーション層中継として、後述する中継方
法テーブルに登録されたものであるＩＰデータグラム、あるいは送信元ＩＰアドレス・宛
先ＩＰアドレス・フローＩＤの組みが、ＴＣＰ層中継またはアプリケーション層中継とし
て、後述する中継方法テーブルに登録されたものであるＩＰデータグラム。

なお、宛先ＩＰアドレスや送信元ＩＰアドレス、あるいはフローＩＤを参照することで
、有線から有線、無線から無線へと中継されるＩＰデータグラムは、ＴＣＰ層など上位層
に上げる対象としないように構成してもよい。これは例えば、無線端末間の伝送の場合に
は無線区間だけを伝送するため、各無線端末の備える無線ＴＣＰ層だけを無線伝送路の特
性に合わせた変更を行うことで性能の向上が実現できる場合に有効となる。

ＩＰ層４００に含まれる移動制御部４０４は、無線端末１６０１〜１６０５の移動を反
映するように、ＩＰ中継部４０３のルーティング情報を変更し、入力されたＩＰデータグ
ラムが宛先無線端末１６０１〜１６０５に対応する正しいＩＦに出力されるように制御を
行う。

また、移動制御部４０４は、無線端末１６０１〜１６０５の移動が、ゲートウェイ装置
に収容される基地局の無線サービス領域のうち、他のゲートウェイ装置に収容される基地
局の無線サービス領域に物理的に隣接しないものから隣接するものへの移動であった場合
、または隣接する無線サービス領域で無線端末の電源が投入された場合などの、移動後の
適当な事象（例えば、受信電力がしきい値よりも小さくなったなど）を契機にして、ＴＣ
Ｐ層以上の上位層に当該端末が他のゲートウェイ装置のサービス領域に移動する可能性が
あることを通知する。通常のハンドオフはネットワーク層以下で行われるが、本発明では
トランスポート層以上にも状態を持つので、トランスポート層以上のハンドオフを提供す
ることが有効である場合がある。この通知はトランスポート層以上のハンドオフ準備を始
める契機を知るために利用する。

ゲートウェイ装置９００のＴＣＰ層（６００、６１０、６２０を総称）は、通常のＴＣ
Ｐ層とは以下の点で異なっている。

通常のＴＣＰ層には、自システム宛のＴＣＰセグメントのみが入力され、そこに含まれ
るデータをポート番号に従って適切なアプリケーションに渡す。しかし本発明に係るＴＣ
Ｐ層は、それらに加えてコネクション設定ＩＰデータグラムに含まれるＴＣＰセグメント
および上位層中継ＩＰデータグラムの処理を行う。

無線ＴＣＰ層６００は、既に述べたような無線用に改善されたトランスポート層プロト
コルを実現する。無線ＴＣＰ入力部６０１またはＴＣＰ入力部６２１がコネクション設定
ＩＰデータグラムを受けとると、セグメントフィルタ６０３または６２３が、ＴＣＰセグ
メントのヘッダの内容と、場合によってはペイロードの内容を基に、ＩＰ中継部４０３に
よって中継を行うか、ＴＣＰ中継部６１０によって中継を行うか、アプリケーション中継
サーバ８１０、８２０によって中継を行うかを決定する。多くの場合、ＴＣＰのヘッダに
含まれる送信元と宛先のポート番号により上位層のアプリケーションを特定できる。特定
できない場合は、ＴＣＰペイロード内の情報によりアプリケーションを推定する方法も考
えられる。ＩＰ層で中継を行うか、ＴＣＰ層で中継を行うか、アプリケーション層で中継
を行うかは、設定しようとしているＴＣＰコネクションが担うアプリケーションの種類に
よって決定される。以下に、この決定の指針の例を示す。

ＴＣＰ層で中継を行うことの意義は、ゲートウェイ装置９００のＴＣＰ層６２０や無線
ＴＣＰ層６００を、有線網１１０１あるいは無線網の伝送路に適したプロトコルに変更す
ることで、有線端末のＴＣＰ層や無線端末の無線ＴＣＰ層を変更をすることなく、端末間
のＴＣＰスループットの向上ができる。さらに無線端末間のＴＣＰコネクションを無線網
で用いる２つのコネクションに分割して設定したり、無線端末と有線端末間のＴＣＰコネ
クションを、無線網で用いるコネクションと有線網で用いるコネクションに分割して設定
することで、１つのコネクションにおけるＲＴＴが減少するため、ＴＣＰセグメントの損
失が発生した時の再送が速やかに行われるため、この点に関してもスループット向上が望
める。

しかし、前述した様にＴＣＰ層で中継を行うことで、ＴＣＰのエンド−エンドセマンテ
ィクスが保存されないため、ＴＣＰ層での中継を行っての通信中にゲートウェイ装置９０
０の動作が停止した時に、送信端末では相手端末にデータが届いたと認識していても、実
際には相手端末にデータが届いていないという不整合を引き起こすことも考えられる。ま
た、全てのコネクションをＴＣＰ層で中継する場合には、ゲートウェイ装置９００の負荷
が高くなり過ぎて、実際には性能が向上しないことも考えられる。

また、アプリケーション層で中継を行うことの意義は、転送するデータのセマンティク
スにまで立ち入って中継を行うことができることにある。例えば中継時にデータのキャッ
シュを行えば、再度同じデータを中継する要求があった場合に、キャッシュ８１１、８２
１からデータを読み出して送信することで、中継動作を省略することができる。また、あ
る情報に関して詳細度が階層的に表現されていて、データ量の少ない概要情報からデータ
量が多い詳細情報まで複数の階層のデータで構成され、それらのデータがサーバに蓄積さ
れている場合、サーバからゲートウェイ装置までは全ての階層のデータを転送しておくが
、ユーザが使用する端末からゲートウェイ装置間の伝送路の状況に応じて、端末へ情報を
転送する際には適宜階層を選択してデータを送信することができる。またデータに対して
情報源圧縮符号化方法の変換を施しながら中継を行ったり、暗号化や復号化を施しながら
中継を行うなど、データに対して任意の操作を行いながら中継および転送を行うことで、
端末に対してより高度なサービスの提供が可能になる。

このためＴＣＰ層で中継するかどうか、あるいはアプリケーション層で中継するかどう
かを決定する指針のひとつとして例えば以下の方法がある。

・ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクス（ａｃｋを受信したら送信データは相手ホス
トによって受信されている）を変更しないのが望ましいアプリケーションであれば、ＩＰ
層で中継を行う。例えばｔｅｌｎｅｔ。

・ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを保存する必要がなく、ゲートウェイに対応
するアプリケーション中継サーバがないアプリケーションである場合は、ＴＣＰ層で中継
を行う。例えばｓｍｔｐ。

・ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを保存する必要がなく、ゲートウェイに対応
するアプリケーション中継サーバがあるアプリケーションである場合は、アプリケーショ
ン層で中継を行う。例えばｆｔｐやｈｔｔｐ。

またこれとは別の決定の指針の例を示す。

・ＴＣＰのスループットが要求されるバースト的なデータ転送を行うアプリケーションで
あればＴＣＰ層で中継を行う。例えばｆｔｐやｈｔｔｐ。

・ＴＣＰのスループットが要求されないインタラクティブなアプリケーションである場合
にはＩＰ層で中継を行う。例えばｔｅｌｎｅｔ。

ＴＣＰ層による中継をするかどうかの決定の指針は、予めアプリケーションによって定
めたり、システムの構成やゲートウェイ装置の負荷の状況により適宜設定するなどの実施
が可能である。

中継方法の決定後に、ＴＣＰコネクションを識別するための送信元ＩＰアドレス、送信
元ポート番号、宛先ＩＰアドレス、宛先ポート番号の４つ組と、決定した中継の方法とを
対応付けて、例えば図６示す中継方法テーブルに記憶する。なお、ＴＣＰコネクションは
双方向なので、送信元・宛先の名前付けは便宜的なものでよく、ＩＰデータグラムに含ま
れる情報の送信元と宛先のままの検索で中継方法テーブルにエントリがない場合は、ＩＰ
データグラムに含まれる情報の送信元と宛先を逆にして検索を行えばよい。また対応付け
を送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、フローＩＤの３つ組みとし、決定した中継の
方法を図７に示す中継方法テーブルに記憶する実施でも良い。

ＴＣＰ層以上で中継を行う場合には２つのＴＣＰコネクションの識別情報として同じ４
つ組が割り当てられることになるが（前述した送信元ＩＰアドレス、送信元ポート番号、
宛先ＩＰアドレス、宛先ポート番号を識別情報として用いる場合）、対象とするＩＰデー
タグラムが、ゲートウェイ装置への入力か出力か、送信元と宛先はそのままか逆にしたか
という、処理の文脈で暗黙にわかる情報を利用すれば２つのＴＣＰコネクションを区別で
きる。なお、ＴＣＰ層以上で中継を行う場合、２つのＴＣＰコネクションを別々の４つ組
で識別することもできるが、その場合はしかるべくテーブルを構成して検索を行うことが
望まれる。

ＩＰ層で中継を行う場合は、入力されたＩＰデータグラムをそのままＩＰ出力部４０２
に渡す。ＴＣＰ層以上で中継を行う場合は、ゲートウェイ装置９００は元々要求されてい
るＴＣＰコネクションを無線ＴＣＰコネクションとＴＣＰコネクションに２分割して設定
する。ゲートウェイ装置９００はＴＣＰコネクションを設定するため最初のＳＹＮセグメ
ントを受け取ると、そのセグメントに対するａｃｋを含むＳＹＮセグメントを送信元端末
に返し、このＳＹＮセグメントに対するａｃｋを受けとると第１のＴＣＰ（あるいは無線
ＴＣＰ）コネクションを設定する。一方、ゲートウェイ装置９００と要求されていた宛先
端末の間に第２の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションを設定するために、ゲート
ウェイ装置９００は新たなＳＹＮセグメントを送信する。これに対するａｃｋを含むＳＹ
Ｎセグメントの受信、それに対するａｃｋの送信を通じて、第２の無線ＴＣＰ（あるいは
ＴＣＰ）コネクションの設定が完了する。なお、アプリケーション層中継では中継サーバ
８１０、８２０の要求で第２の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションが設定される
ので、キャッシュ８１１、８１２に既に蓄積される情報を読み出すことによってアプリケ
ーションの要求が満足される場合には、第２の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクショ
ンが設定されない場合もあり得る。

本発明のゲートウェイ装置においてアプリケーション層での中継を行う場合において従
来利用されるｐｒｏｘｙと異なる点は、無線端末がコネクション設定を要求するときに、
明示的にｐｒｏｘｙを指定しなくとも、途中のゲートウェイ装置にて２つのＴＣＰコネク
ションの接続およびアプリケーション層での中継がなされ、これを無線端末が意識するこ
となく動作することができる点にある。

無線ＴＣＰ入力部６０１は、上位層中継ＩＰデータグラム（本来はそれに含まれるＴＣ
Ｐセグメント）を受けとると、ＩＰ入力部で付与されたタグがＴＣＰ層中継である場合に
は、ＴＣＰ中継部６１０の無線→有線中継部６１１を介してＴＣＰ出力部６２２にそれを
渡す。また、ＴＣＰ入力部６２１も、上位層中継ＩＰデータグラムを受けとると、ＩＰ入
力部で付与されたタグがＴＣＰ層中継である場合には、有線→無線中継部６１２を介して
無線ＴＣＰ出力部６０２にそれを渡す。タグがアプリケーション層中継である場合には、
ＴＣＰのポート番号に対応するアプリケーションにＩＰデータグラムを渡す。

なお、ここでは無線ＴＣＰコネクションとＴＣＰコネクションをゲートウェイ装置で中
継接続する場合を例にとって説明したが、無線端末間の通信において無線ＴＣＰコネクシ
ョンと無線ＴＣＰコネクションを中継接続する場合、あるいは有線端末間の通信において
ＴＣＰコネクションとＴＣＰコネクションを中継接続する場合にも、用いるＴＣＰ層やＩ
Ｆ部が異なるだけで、同様の手順で中継接続を行うことができる。

ＴＣＰ層は、無線端末１６０１〜１６０５が、ゲートウェイ装置９０１〜９０３の各無
線サービス領域（各ゲートウェイ装置に収容されている基地局の無線サービス領域の和）
の間で移動する場合にＴＣＰ層のハンドオフを行う。当該無線端末のために中継している
全てのＴＣＰ（および無線ＴＣＰ）コネクションの状態を新たなゲートウェイ装置におい
て再確立することで、ＴＣＰ層のハンドオフは完了する。ここで言うコネクションの状態
とは、
・各コネクションを識別するアドレスとポートの４つ組。

・第二（第一）のＴＣＰ（無線ＴＣＰ）コネクションでａｃｋされていない、第１（第２
）の無線ＴＣＰ（ＴＣＰ）コネクションにおける受信済みデータ。

・各ＴＣＰコネクションの受信ウィンドウ、輻輳ウィンドウ、ａｃｋ済みシーケンス番号
、送信済シーケンス番号。

などを含む。

既に述べたように、移動制御部４０４が上記のゲートウェイ装置間のハンドオフが起こ
りそうな状況をＴＣＰ層のＴＣＰハンドオフ制御部６４０に通知できるので、それを契機
にＴＣＰハンドオフ制御部６４０が準備を開始することにより、ＴＣＰ層のハンドオフの
時間を短縮することができる。具体的には、例えば、
・現在のゲートウェイ装置と移動先と予想されるゲートウェイ装置間に、ＴＣＰ層ハンド
オフの情報転送のためのＴＣＰコネクションを設定する。

・各ＴＣＰコネクションの転送データ（最大のウィンドウサイズ分だけ）と管理情報を保
持する領域を確保して初期化する。

・第１（第２）の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションにおいて受信したデータを
、移動先と予想されるゲートウェイ装置にも転送して、確保した転送データ領域に格納す
る。確保した領域から溢れたら、シーケンス番号が小さい順に捨てる。

といった準備をしておく。

実際にハンドオフが発生した時点で、受信ウィンドウ、輻輳ウィンドウ、ａｃｋ済みシ
ーケンス番号、送信済シーケンス番号などの管理情報の状態を確定して、この情報を新た
なゲートウェイ装置に転送してゲートウェイ機能を移動し、これが完了したら新たなゲー
トウェイ装置によるＴＣＰ中継を開始する。なお、無線ＴＣＰのａｃｋが、通常のＴＣＰ
と同様の累積的な性質を持っていれば、無線端末から旧ゲートウェイ装置に送信されたａ
ｃｋを新ゲートウェイ装置で受信できなくても、無線ＴＣＰの状態が不安定になることは
なく、スループットも低下しない。従って、旧ゲートウェイ装置から送信された全てのデ
ータに対するａｃｋを受信する前に、新ゲートウェイ装置から未送信のデータの送出を始
めてよい。この方法を用いることで、ハンドオフ時のデータ転送の中断時間を少なくする
ことができるため、ＴＣＰスループットの向上が可能となる。

なお、基地局１４０１〜１４０３、基地局１４０４〜１４０６の様に同一のゲートウェ
イ装置に収容された基地局間で無線端末１６０１〜１６０４がハンドオフする場合でも、
前述した様にＴＣＰのａｃｋが累積的であることを利用して、ＴＣＰ出力部６２２は、旧
基地局を介して送信したデータに対する全てのａｃｋを受信する前に、新基地局を介して
未送信のデータの送信を開始しても良く、この場合にもＴＣＰの状態が不安定になること
はなく、スループットの低下も起こらないという効果がある。

次に、無線端末が移動して基地局間にまたがるハンドオフを行うことを、その端末に対
してＴＣＰ中継動作をするゲートウェイ装置が予測検出したり、ハンドオフが完了したこ
とを検出する手順について図８、図９を用いて説明する。

図８の無線端末１６１０において、電界強度測定部１８０４は基地局から送信される電
波の受信電界強度を連続的に、あるいは定期的に測定し、定期的に制御部１７００に通知
する。ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）測定部１８０６は、受信機１８０１から
無線ＩＦ入力部３１１へ流れる信号のビット誤り率をある一定時間測定し、定期的に制御
部１７００に通知する。制御部１７００の電界強度変化通知部１７０１は、電界強度測定
部１８０４によって得られた受信電界強度を、自無線端末の識別子を含み、宛先をゲート
ウェイ装置としたメッセージをＩＰ出力部５１２に渡す。識別子として、例えば無線端末
１６１０に割り当てられたＩＰアドレスを用いることができる。

同様に制御部１７００のＢＥＲ変化通知部１７０２は、ＢＥＲ測定部１８０６によって
得られたビット誤り率と、自無線端末の識別子を含み、宛先をゲートウェイ装置としたメ
ッセージをＩＰ出力部５１２に渡す。ＩＰ出力部はこのメッセージをＩＰパケットとして
無線ＩＦ出力部３１２と送信機１８０２を介して送信する。

無線端末１６１０が基地局との無線通信中に移動して、その基地局の無線サービス領域
の境界付近に来ると一般に受信電界強度の低下やＢＥＲの増加が発生する。このためゲー
トウェイ装置では、これら無線端末から送信される受信電界強度やＢＥＲの通知を受信し
、移動制御部４０４により前述する受信電界強度の低下やＢＥＲの増加が検出されると、
その無線端末が通信中の基地局の無線サービス領域の境界付近に移動したと判断し、ハン
ドオフに備えた準備を開始することができる。

また図９に示す基地局１４００においても同様に無線端末から送信される電波の受信電
界強度を電界強度測定部１８５４で測定したり、受信機１８５１からＩＦ出力部１５２へ
流れる信号のビット誤り率をＢＥＲ測定部１８５６で測定することができるため、ハンド
オフ前の基地局での測定結果をゲートウェイ装置に送信することで、ゲートウェイ装置が
無線端末のハンドオフを予測したり、ハンドオフ後の基地局での測定結果をゲートウェイ
装置に送信することで、ゲートウェイ装置がハンドオフの完了を検出したりすることがで
きる。

この様に無線伝送路の品質などを測定することの他に、無線端末１６１０の無線送受信
部１８００や基地局１４００の無線送受信部１８５０にて無線端末と基地局間の無線伝送
路が確立しているかどうかを検出し、その情報をゲートウェイ装置に通知することで、ゲ
ートウェイ装置が無線端末のハンドオフを予測したり、ハンドオフの完了を検出したりす
る実施でも良い。

具体的には、無線端末１６１０の無線送受信部１８００と基地局１４００の無線送受信
部１８５０の間の無線伝送路は、従来の無線通信システムと同様に無線送受信部または無
線ＩＦ部３１０などに付与される物理アドレスやＭＡＣアドレスに基づいて確立状態など
が管理される構成とする。このとき例えば基地局１４００の無線送受信部１８５０では、
ゲートウェイ装置にてＴＣＰ中継を行っている無線端末との間の無線伝送路が切断された
ことを検出したとき、その無線端末の物理アドレスやＭＡＣアドレスを、ゲートウェイ装
置が識別できる無線端末識別子（例えばＩＰアドレス）に変換するために図１０に示す無
線端末アドレス登録テーブルを参照し、この識別子を含み宛先をゲートウェイ装置とした
メッセージをＩＰ出力部５５２および有線ＩＦ出力部１５２を介して送信する。

ゲートウェイ装置９００はこのメッセージを受信すると、ＴＣＰ中継を行っていた無線
端末と基地局との間の伝送路にてデータ転送ができない状態であることを認識し、基地局
間のハンドオフ、あるいはゲートウェイ機能の移動の準備の動作を開始することができる
。なお、図１０に示す無線端末アドレス登録テーブルは、ゲートウェイ装置９００に装備
される構成でも良く、その場合には基地局１４００は無線端末の物理アドレスやＭＡＣア
ドレスをゲートウェイ装置に通知すれば、ゲートウェイ装置は無線端末アドレス登録テー
ブルを参照して無線端末の識別子（例えばＩＰアドレス）を得ることができる。

逆に無線端末１６１０が移動先の基地局と無線伝送路を確立したことを、その基地局が
検出したとき、その無線端末の物理アドレスまたはＭＡＣアドレスをゲートウェイが識別
できる無線端末識別子（例えばＩＰアドレス）に変換するために図１０に示す無線端末ア
ドレス登録テーブルを参照し、この識別子を含み宛先をゲートウェイ装置としたメッセー
ジをＩＰ出力部５５２および有線ＩＦ出力部１５２を介して送信する。

ゲートウェイ装置９００はこのメッセージを受信すると、無線端末１６１０と移動先基
地局との間の伝送路が確立されたことを認識し、速やかに再度データの転送を開始するこ
とができる。なお、図１０に示す無線端末アドレス登録テーブルは、ゲートウェイ装置９
００に装備される構成でも良く、その場合には基地局１４００は無線端末の物理アドレス
やＭＡＣアドレスをゲートウェイ装置に通知すれば、ゲートウェイ装置は無線端末アドレ
ス登録テーブルを参照して無線端末の識別子（例えばＩＰアドレス）を得ることができる
。

次に、異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で無線端末が移動した時に、その
移動をゲートウェイ装置が検出する手順について説明する。

無線端末から基地局およびゲートウェイ装置を介してインターネットにアクセスするシ
ステムで、多数の基地局の無線サービス領域が複数のサブネットで構成される場合、これ
らのサブネット間で無線端末が移動してもインターネットに接続できる（ＩＰパケットの
送信および受信ができる）ための技術としてＭｏｂｉｌｅ−ＩＰやＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍ
ｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）を利用する場合に
ついて述べる。これらの技術では、無線端末が異なるサブネットに移動したときに、ネッ
トワーク側に配置される各機能とのやりとりが行われる。

図１１に本発明の第２の実施形態である第２の通信ネットワークの構成例を示す。同図
に示すように、この通信ネットワークは、有線網１１０１に接続された有線端末１００１
、１００２、１００３と、有線網１１０１に接続されかつルータ１３０２を介して間接的
に基地局１４１１、１４１２と接続され、かつルータ１３０３を介して間接的に基地局１
４１３、１４１４と接続されたゲートウェイ装置９１１と、有線網１１０１に接続されか
つルータ１３０４を介して間接的に基地局１４１５、１４１６と接続され、かつルータ１
３０５を介して間接的に基地局１４１７、１４１８と接続されたゲートウェイ装置９１２
と、基地局１４１１〜１４１８が各々受け持つ無線サービス領域１５１１〜１５１８の間
を移動しながら通信を行う無線端末１６１１〜１６１４とから構成される。ここで同一の
ルータに接続される基地局１４１１と１４１２、１４１３と１４１４、１４１５と１４１
６、１４１７と１４１８が同一のサブネットとして運用されており、またそれぞれのルー
タ１３０２〜１３０５には、Ｍｏｂｉｌｅ−ＩＰにて、移動先のサブネットでの諸機能を
提供するＦＡ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ａｇｅｎｔ ）の機能が搭載されているとする。

Ｍｏｂｉｌｅ−ＩＰでは、各々のサブネットにあるＦＡが（ＤＨＣＰなら各々のサブネ
ットにあるＤＨＣＰサーバが）図１１に示す様にサブネット識別子あるいはサブネットが
識別できるＦＡ（あるいはＤＨＣＰサーバ）のアドレスを定期的に基地局を介してを報知
する。無線端末１６１１〜１６１４は定期的にこの報知情報を受信することで、それ以前
に滞在していたサブネットと異なるサブネットに移動したときには、それを検出すること
ができる。

そして、例えばＭｏｂｉｌｅ−ＩＰを使用する場合には、そのサブネットに無線端末が
いる間、その無線端末宛てパケットの気付アドレス（ケア・オブ・アドレス）がＦＡから
通知されたり、ケア・オブ・アドレスに送られてくる当該無線端末宛てのパケットを無線
端末へ転送するようＦＡに登録を要求したりする。また例えばＤＨＣＰでは、そのサブネ
ットに無線端末がいる間、その無線端末からインターネットにアクセスするのに用いる一
時的なＩＰアドレスをＤＨＣＰサーバから取得する。これらの一連のやりとりに加えて、
そのサブネットを収容するゲートウェイ装置の識別子（例えばＩＰアドレス）をＦＡある
いはＤＨＣＰサーバより受信し、それが以前のＴＣＰコネクションの中継接続を行ってい
たゲートウェイ装置の識別子と異なると、ゲートウェイ機能の移動が必要であることを検
出する。このときＦＡあるいはＤＨＣＰサーバには、そのサブネットにいる無線端末のＴ
ＣＰコネクションを中継接続するゲートウェイ装置の識別子が登録されている。

ゲートウェイ機能を新たな（移動先での）ゲートウェイ装置へ移動する（ＴＣＰ層での
ハンドオフ）必要があることを無線端末が検出したら、自無線端末の識別子と以前のゲー
トウェイ装置の識別子を含むＴＣＰハンドオフ要求を、移動先でのゲートウェイ装置宛て
に送信する。

このＴＣＰ層でのハンドオフ要求を無線端末の移動先でのゲートウェイ装置が受信する
と、無線端末の基地局間ハンドオフが完了し、それに引き続きゲートウェイ機能の移動が
必要であることを認識し、以前のゲートウェイ装置に送信済みでかつ送達確認の無いデー
タおよびＴＣＰコネクションの状態情報の転送を要求する。この後に前述したゲートウェ
イ機能の移動が行われる。

次に、ＦＡあるいはＤＨＣＰサーバが基地局を介してサブネット識別番号を報知する方
法に代えて、図１２に示す様なゲートウェイ装置が識別子を報知する方法について説明す
る。図１２に示した通信ネットワークの構成は、図２に示した第１の通信ネットワークの
構成と基本的には同じである。

各々のゲートウェイ装置９２１〜９２３が基地局を介してその識別子（例えばＩＰアド
レス）を報知し、無線端末が定期的にその報知情報を受信することで、それが以前のＴＣ
Ｐコネクションの中継接続を行っていたゲートウェイ装置の識別子と異なると、ゲートウ
ェイ装置機能の移動が必要であることを検出する。この場合にも、その後のＴＣＰハンド
オフの手順は前述した場合と同様である。

更に、ゲートウェイ装置９００の無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２０は、ＴＣＰ
のｐｅｒｓｉｓｔ ｔｉｍｅｒおよびｋｅｅｐ ａｌｉｖｅ ｔｉｍｅｒによるｐ
ｒｏｂｅセグメントの処理方法を図１、図２を用いて説明する。

一般にｐｅｒｓｉｓｔ ｔｉｍｅｒによって生成されるｗｉｎｄｏｗ ｐｒｏｂｅ
セグメントは、受信側が受信ウィンドウが開いた通知をしない理由が、開いたことを通知
するａｃｋが失われたためか、実際にＴＣＰのバッファに余裕がないためにそうなってい
るかを、送信側が調べるために送信するものである。無線端末１６０１〜１６０５から見
た無線ＴＣＰ層６００のバッファ、有線端末１００１〜１００３から見たＴＣＰ層６２０
のバッファがｐｒｏｂｅの対象となるので、無線ＴＣＰ層６００とＴＣＰ層６２０は、通
常と同じようにｗｉｎｄｏｗｐｒｏｂｅセグメントに対して応答を行う。即ち、空きバッ
ファ量をもとに、通知すべき受信ウィンドウサイズを決めて、その値をａｃｋによって通
知する。同時に、ＴＣＰ中継部６１０を経由して、有線側から無線側へ、または無線側か
ら有線側にｗｉｎｄｏｗ ｐｒｏｂｅセグメントを中継してもよい。中継しないとして
も、ゲートウェイ装置の無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２０でｐｅｒｓｉｓｔ
ｔｉｍｅｒを動かしてｗｉｎｄｏｗ ｐｒｏｂｅを送信するようにしておけば、無線端
末１６０１〜１６０５のＴＣＰ層または有線端末１００１〜１００３のＴＣＰ層のバッフ
ァが空いているのに、ゲートウェイ装置の無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２０に間
違った受信ウィンドウサイズの状態が残ってデータを送信できなくなることはない。

一般にｋｅｅｐ ａｌｉｖｅ ｔｉｍｅｒによって生成されるｐｒｏｂｅは、ＴＣ
Ｐコネクションに長期間活動が見られない理由が、端末が落ちているか、あるいは端末が
落ちた後に再起動したために当該ＴＣＰコネクションを既に維持していないためかを確認
するために送信される。従って、これらのｐｒｏｂｅに対して、端末になり代わってゲー
トウェイ装置が応答することは本来の趣旨に反する。従って、このｐｒｏｂｅに対しては
ゲートウェイ装置の無線ＴＣＰ層３００およびＴＣＰ層６２０は応答せずに、単にＴＣＰ
中継部６１０を経由して他方に中継する。但し、無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２
０は中継したＴＣＰセグメント内容を記憶しておき、このｐｒｏｂｅに対する応答が返っ
てくればそのまま中継する（通常の送信に対するａｃｋは一旦終端するのに対して）。

また、中継を行っているＴＣＰコネクションを形成する無線側または有線側のいずれか
のＴＣＰコネクションが切断された場合は、他方も切断する。

次にアプリケーション中継サーバ８１０、８２０について図１を用いて説明する。アプ
リケーション中継サーバ８１０または８２０は、無線ＴＣＰ入力部６０１またはＴＣＰ入
力部６２１からＩＰデータグラム（に含まれるアプリケーションプロトコルデータ）を受
けとると、当該アプリケーションプロトコルに定められた処理を行い、必要ならば第２の
ＴＣＰ（あるいは無線ＴＣＰ）コネクションを設定するように、ＴＣＰ出力部６２２また
は無線ＴＣＰ出力部６０２に要求する。ユーザにより要求されたデータがキャッシュ８１
１または８２１に存在しない場合が、第２のＴＣＰ（あるいは無線ＴＣＰ）コネクション
を設定する一つの例である。

次に無線端末１６００について図３を用いて説明する。無線端末１６００の無線ＩＦ部
３００は、いわゆるデータリンク層の機能を実現するが、本発明による無線ＩＦ部３００
は一部、ＴＣＰ層およびＩＰ層の情報に基づく動作を行う。特に言及すべきなのは以下の
点である。

無線ＩＦ出力部３０２は、ＩＰデータグラムを図４に示すように複数のデータリンクフ
レームに分割するＩＰデータグラム分割部３０３と、優先度の低いＩＰデータグラムを構
成する複数のデータリンクフレームを送信している間に、送信すべき優先度の高いＩＰデ
ータグラムが現れた場合に、優先度の高いＩＰデータグラムを含むデータリンクフレーム
を、優先度の低いＩＰデータグラムを含むデータリンクフレームに先立って送信する優先
度制御部３０４を含む。ＩＰデータグラム分割部３０３は、ＴＣＰ／ＩＰヘッダ圧縮機能
も持つ。これらはゲートウェイ装置９００の無線ＩＦ入力部２００、２２０のＩＰデータ
グラム再構成部２０３、２２３と組になって動作する。優先度の高いＩＰデータグラムと
しては、純粋なａｃｋ（データを含まないヘッダだけのａｃｋ）をペイロードに含むもの
を想定しており、これによって既に述べたようなＴＣＰの性能を向上することができる。

このような機能を実現するために例えば以下の方法をとることができる。優先度の高低
は、上位のＩＰ層かＴＣＰ層で判断して、上位層が、各ＩＰデータグラムに優先度を識別
するタグを付けたり、各ＩＰデータグラムを優先度別に設けられたデータリンク層のキュ
ーに繋げるようにしておけば、データリンク層の優先度制御部３０４でも識別できる。Ｉ
Ｐデータグラムがデータリンク層のキューに繋がれると、制御がデータリンク層に渡る。
ＩＰデータグラム分割部３０３がこのＩＰデータグラムを１つ以上のデータリンクフレー
ムに分割する。リンクヘッダには、ＩＰデータグラムを（適当な期間の間）一意に識別す
る識別子を含める。優先度制御部３０４は、キューを見て優先度の高いデータリンクフレ
ームの送信をハードウェアに要求する。その後、一旦制御を上位層に渡す。上位層が送信
すべきＩＰデータグラムを持っていれば、それがデータリンク層のキューに繋がれて、上
記と同様の処理が行われる。上位層が送信すべきＩＰデータグラムを持っていなければ、
先に送信したデータリンクフレームの送信完了のハードウェアからの割り込みによって、
制御がデータリンク層に戻され、優先度制御部３０４がキューにある優先度の高い一つの
データリンクフレームの送信要求をハードウェアに対して行う。

なお、この分割・優先制御方式が特に有効となる無線端末からの出力方向の帯域が狭い
場合には、上位層は送信処理のボトルネックとならないので、送信データがキューを形成
するのはボトルネックとなるデータリンク層であると考えられる。従って、データリンク
層は送信データの優先制御を行うのに適当な場所であると言える。

図５は、２番目のデータリンクフレームが優先度の高いＩＰデータグラム（純粋ａｃｋ
）を含む、データリンクフレームの送信例を示している。

無線端末１６００のＴＣＰ層（ＴＣＰ層７００、無線ＴＣＰ層７１０とＴＣＰ選択部７
２０の総称）は、以下の点で通常のＴＣＰ層と異なる。

無線ＴＣＰ層７００は、既に述べたような無線用に改善されたトランスポート層プロト
コルを実現する。また、ＴＣＰコネクション設定時に、相手が通常のＴＣＰとして動作し
ている場合は、当該コネクションの制御をＴＣＰ層７１０に引き継ぐ。

ＴＣＰ選択部７２０は、無線対応アプリケーション８５０による明示的な要求によって
、または明示的な要求無しに、アプリケーション８６０を特定または推定できる情報によ
って、通常のＴＣＰによって通信を行うか、無線ＴＣＰによって通信を行うかを決定する
。ここで通常のＴＣＰならばゲートウェイ装置によるＴＣＰ層以上の中継は無しとして、
無線ＴＣＰならばゲートウェイ装置によるＴＣＰ層以上の中継は有りとしてＴＣＰコネク
ションが設定される。中継方法の決定基準は、ゲートウェイ装置の説明で述べたものに準
ずる。

無線端末１６００のアプリケーション層で、無線対応アプリケーション８５０は、ＴＣ
Ｐ選択部７２０に無線ＴＣＰかＴＣＰかの選択を明示的に要求する機能を持つものである
。アプリケーション８６０は、ＴＣＰ選択部７２０への明示的な要求を行わないものであ
る。

次に、本発明の第３の実施形態である第３の通信ネットワークの構成を図１３に示す。
本実施形態の通信ネットワークは、複数のゲートウェイ装置にトランスポート層中継また
はアプリケーション層中継の負荷を分散するためにルータを利用した例である。

ルータ１３１１が、有線端末１０１１〜１０１３を収容する有線網１１１１、ゲートウ
ェイ装置９３１〜９３３、無線サービス領域１５２１〜１５２６をそれぞれ受け持つ基地
局１４２１〜１４２６を相互接続する。ルータ１３１１は、無線端末１６２１〜１６２４
がそれぞれに割り当てられたゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかを介して、有線
端末１０１１〜１０１３とＩＰデータグラムの送受を行うように、後述する方法でルーテ
ィングを行う。

図１４にルータ１３１１の構成を示す。同図に示すように、このルータ１３１１におい
て、有線ＩＦ部１８０、１９０は有線網１１１１またはゲートウェイ装置９３１〜９３３
に接続され、無線ＩＦ部２８０、２９０は基地局１４２１〜１４２６に接続されている。
ＩＰ層４８０は、ＩＰ中継部４８３のルーティング表に従って、これらのＩＦから入力さ
れたＩＰデータグラムを適切なＩＦに出力する。

このルータ１３１１は、ＩＰ中継部４８３が各無線端末１６２１〜１６２４とゲートウ
ェイ装置９３１〜９３３の対応表４８６を持っている点に特徴がある。

無線端末１６２１〜１６２４とゲートウェイ装置９３１〜９３３との対応付けは、無線
端末１６２１〜１６２４が無線サービス領域１５２１〜１５２６にあることが検出された
時や、無線端末１６２１〜１６２４の加入手続き時に行うことができる。前者の場合、基
地局が新たな無線端末１６２１〜１６２４の検出を通知するＩＰデータグラムが、ルータ
１３１１のデータグラムフィルタ４８５によって移動制御部４８４に転送される。移動制
御部４８４は、ある規則に従って、通知された無線端末１６２１〜１６２４とゲートウェ
イ装置９３１〜９３３の対応関係を付けて、対応表４８６にその内容を登録する。ある規
則とは、例えば直前の期間のゲートウェイ装置９３１〜９３３の負荷をもとに、負荷を均
等化することを目標に置いて規定されたものである。

また、前述したように図１２に示すゲートウェイ装置９２１〜９２３が基地局１４０１
〜１４０８を介してゲートウェイ装置の識別子（例えばＩＰアドレス）を報知し、一方無
線端末１６０１〜１６０４が定期的にこの報知情報を受信することで、その基地局を収容
するゲートウェイ装置を認識することができる。ひとつの基地局を収容するゲートウェイ
装置が複数ある場合には、例えば図１５に示す様に、それぞれのゲートウェイ装置の識別
子を基地局を介して報知し、その報知情報を受信した無線端末がそれらすべてのゲートウ
ェイ装置にサービス提供要求の信号を送信する。その要求を受信したゲートウェイ装置は
サービス提供応答の信号を無線端末に送信するが、例えば一番早く応答を送信したゲート
ウェイ装置の負荷が軽いと判断することができ、これを無線端末と対応づけるゲートウェ
イ装置として定めることもできる。

無線端末１６２１〜１６２４とゲートウェイ装置９３１〜９３３との対応付けを、無線
端末１６２１〜１６２４の加入手続き時に行う場合、図示しない遠隔のネットワーク管理
装置が対応表４８６を設定する。設定は、上記のように移動制御部４８４を介して行う方
法によるものでもよいし、ルータ１３１１内の図示しない管理アプリケーションを介して
行う方法によるものであってもよい。

このように設定された対応表４８６を用いたＩＰデータグラムのルーティングに関して
、以下に詳述する。

有線端末１０１１〜１０１３から無線端末１６２１〜１６２４へのＩＰデータグラムの
送信を、いくつかに場合分けする。

（Ｗ１）有線端末１０１１〜１０１３が送信するＩＰデータグラムのヘッダに宛先として
無線端末１６２１〜１６２４のＩＰアドレスが直接書かれている場合。

（Ｗ２）いわゆるトンネリング技術を使い、有線端末１０１１〜１０１３が送信するＩＰ
データグラムのヘッダは宛先としてルータ１３１１またはゲートウェイ装置９３１〜９３
３のＩＰアドレスを持ち、当該ＩＰペイロードに更にＩＰデータグラム（ないしはその変
形）がカプセル化され、カプセル化されたＩＰデータグラムのヘッダの宛先として無線端
末１６２１〜１６２４のアドレスが記されている場合。

（Ｗ２−１）ルータ１３１１が宛先アドレスの場合。

（Ｗ２−２）ゲートウェイ装置９３１〜９３３（それぞれ無線端末１６２１〜１６２４に
対応付けられた）が宛先アドレスの場合。

ルータ１３１１で、有線端末１０１１〜１０１３から無線端末１６２１〜１６２４への
ＩＰデータグラムをルーティングする際に、通常と異なる動作を行う必要があるのは（Ｗ
１）と（Ｗ２−１）の場合である。（Ｗ１）の場合、ＩＰ中継部は対応表４８６に従い、
ＩＰデータグラムのヘッダの宛先である無線端末１６２１〜１６２４に対応するゲートウ
ェイ装置９３１〜９３３に、ＩＰデータグラムをルーティングする。（Ｗ２−１）の場合
、ルータ１３１１のＩＰ入力部４８１でカプセル化されたＩＰデータグラムを取り出し、
その後は（Ｗ１）と同様にする。（Ｗ１）の場合はゲートウェイ装置９３１〜９３３が変
換・中継後に送信するＩＰデータグラムも、有線端末１０１１〜１０１３から送信された
ものと同様に無線端末１６２１〜１６２４を宛先としてヘッダに含むため、同じ宛先アド
レスを持つＩＰデータグラムを別々方路にルーティングしなければならない。前者と後者
は入力ＩＦの違いや送信元のＭＡＣアドレスなどの情報によって区別できるため、このよ
うなルーティングは可能である。

無線端末１６２１〜１６２４から有線端末１０１１〜１０１３へのＩＰデータグラムの
送信を、いくつかに場合分けする。

（Ｒ１）無線端末１６２１〜１６２４が送信するＩＰデータグラムのヘッダに宛先として
有線端末１０１１〜１０１３のＩＰアドレスが直接書かれている場合。

（Ｒ２）いわゆるトンネリング技術を使い、無線端末１６２１〜１６２４が送信するＩＰ
データグラムのヘッダは宛先としてルータ１３１１またはゲートウェイ装置９３１〜９３
３のＩＰアドレスを持ち、当該ＩＰペイロードに更にＩＰデータグラム（ないしはその変
形）がカプセル化され、カプセル化されたＩＰデータグラムのヘッダの宛先として有線端
末１０１１〜１０１３のアドレスが記されている場合。

（Ｒ２−１）ルータ１３１１が宛先アドレスの場合。

（Ｒ２−２）ゲートウェイ装置９３１〜９３３（それぞれ無線端末１６２１〜１６２４に
対応付けられた）が宛先アドレスの場合。

ルータ１３１１で、無線端末１６２１〜１６２４から有線端末１０１１〜１０１３への
ＩＰデータグラムをルーティングする際に、通常と異なる動作を行う必要があるのは（Ｒ
１）と（Ｒ２−１）の場合である。（Ｒ１）の場合、ＩＰ中継部は対応表４８６に従いＩ
Ｐデータグラムのヘッダの送信元である無線端末１６２１〜１６２４に対応するゲートウ
ェイ装置９３１〜９３３にＩＰデータグラムをルーティングする。（Ｒ２−１）の場合、
ルータ１３１１のＩＰ入力部４８１でカプセル化されたＩＰデータグラムを取り出し、そ
の後は（Ｒ１）と同様にする。（Ｒ１）の場合はゲートウェイ装置９３１〜９３３が変換
・中継後に送信するＩＰデータグラムも、無線端末１６２１〜１６２４から送信されたも
のと同様に無線端末１０１１〜１０１３を宛先としてヘッダに含むため、同じ宛先アドレ
スを持つＩＰデータグラムを別々方路にルーティングしなければならない。前者と後者は
入力ＩＦの違いや送信元のＭＡＣアドレスなどの情報によって区別できるため、このよう
なルーティングは可能である。

次に、本発明の第４の実施形態である第４の通信ネットワークの構成を図１６に示す。
本実施形態の通信ネットワークの構成は、ゲートウェイ機能の信頼性向上のためにゲート
ウェイ装置を二重化した点に特徴がある。二重化されたゲートウェイ装置以外は図１３の
第３の通信ネットワークの構成に準ずる。

ルータ１３１２が、有線端末１０１１〜１０１３を収容する有線網１１１１、ゲートウ
ェイ装置９４４、９４５、無線サービス領域１５２１〜１５２６をそれぞれ受け持つ基地
局１４２１〜１４２６を相互接続する。ルータ１３１２は、無線端末１６２１〜１６２４
が、ゲートウェイ装置９４４、９４５を介して、有線端末１０１１〜１０１３とＩＰデー
タグラムの送受を行うように、第３の通信ネットワークの構成で説明したのと類似する方
法でルーティングを行う。

第４の通信ネットワーク構成のルータ１３１２は、有線端末１０１１〜１０１３が無線
端末１６２１〜１６２４を最終的な宛先としてルータ１３１２に送信したＩＰデータグラ
ム、および無線端末１６２１〜１６２４が有線端末１０１１〜１０１３を最終的な宛先と
してルータ装置１３１２に送信したＩＰデータグラムを各ゲートウェイ装置９４４、９４
５に同報する点で、第３の通信ネットワークの構成のルータ１３１１と異なる。

ルータ１３１１はゲートウェイ装置それぞれにインタフェースを持っているが、ルータ
１３１２はシェアドメディアのネットワーク（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ））によっ
てゲートウェイ装置９４４と９４５を収容しているという物理的な接続関係の相違は本質
的ではない。

ルータ１３１２がゲートウェイ装置９４４と９４５に同報を行う方法を示す。第３の通
信ネットワークの構成で示した場合分けで、（Ｗ２−２）と（Ｒ２−２）はゲートウェイ
装置が宛先アドレスなので、宛先アドレスをゲートウェイ装置９４４と９４５をホストグ
ループに含むＩＰマルチキャストアドレスを宛先アドレスとすればよい。このホストグル
ープは何らかの方法で予め設定しておく。このＩＰマルチキャストアドレスをシェアドメ
ディアネットワークのＭＡＣアドレスに解決する際に、ゲートウェイ装置９４４と９４５
を含むシェアドメディアネットワークのマルチキャストアドレスに解決する。このアドレ
ス解決方法は、通常のＩＰマルチキャストと同様である。ここで、図１７に示すゲートウ
ェイ装置９４４と９４５の構成の中で、同報受信機能１１３は、シェアドメディアネット
ワークのマルチキャストアドレスを持つフレームを受信する機能を持っている。

（Ｒ１）、（Ｒ２−１）、（Ｗ１）および（Ｗ２−１）の場合は、宛先がシングルキャ
ストのＩＰアドレスであるが、このシングルキャストのＩＰアドレスをシェアドメディア
ネットワークのＭＡＣアドレスに解決する際に、ゲートウェイ装置９４４と９４５を含む
シェアドメディアネットワークのマルチキャストアドレスに解決するようにしておけばよ
い。このアドレス解決方法は、シングルキャストのＩＰアドレスはシングルキャストのＭ
ＡＣアドレスに解決すると言う通常の方法とは異っている。

なお、ルータ１３１２とゲートウェイ装置９４４と９４５を接続するネットワークがシ
ェアドメディアなので、ルータ１３１２がシングルキャストのＭＡＣアドレスに解決して
も、ゲートウェイ装置９４４が自分宛のフレームに加えてゲートウェイ装置９４５宛のＭ
ＡＣアドレスを持つフレームも受信し、ゲートウェイ装置９４５が自分宛のフレームに加
えてゲートウェイ装置９４４宛のＭＡＣアドレスを持つフレームも受信するように、ゲー
トウェイ装置９４４と９４５の有線ＩＦ入力部１１１の同報受信機能１１３を設定してお
けば、同様の効果が得られる。

図１７に二重化可能なゲートウェイ装置９４４または９４５の構成を示す。各ゲートウ
ェイ装置９４４、９４５は、有線ＩＦ部１１０の有線ＩＦ入力部１１１に同報受信機能１
１３を、有線ＩＦ出力部１１２には同報送信機能１１４を設けて構成される。例えば、シ
ェアドメディアネットワークであるＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）のＩＦカードはこのような同
報機能を持っているが、本発明では通常シングルキャストの宛先ＭＡＣアドレス持つフレ
ームによって送信すべきＩＰデータグラム（ＴＣＰまたは無線ＴＣＰセグメントを含む）
を、マルチキャストの宛先ＭＡＣアドレスを持つフレームによって同報する点に特徴があ
る。

ＩＰ層４１０は、ゲートウェイ装置９００のＩＰ層４００と比べ、移動制御部を持たな
い点と、二重化制御部１９００による制御を受ける点で異なるが、前者の相違は本質的で
はなく、移動制御部を持つ二重化されたゲートウェイ装置も可能である。二重化制御部１
９００により一次ゲートウェイ装置のＩＰ層として動作するように指示されると、ＩＰ層
によって中継するべきデータグラムの中継を行う。二重化制御部１９００により二次ゲー
トウェイ装置のＩＰ層として動作するように指示されると、通常ならＩＰ層によって中継
するべきと判断されるデータグラムであっても中継は行なわず、黙ってデータグラムを廃
棄する。

無線ＴＣＰ層６５０、ＴＣＰ層６７０およびＴＣＰ中継部６６０は、それぞれ無線ＴＣ
Ｐ層６００、ＴＣＰ層６２０およびＴＣＰ中継部６１０と比較して、二重化制御部１９０
０に対して必要な情報を与え、二重化制御部１９００による制御を受ける点で異なる。こ
の点に関して以下に詳述する。

まず、ゲートウェイ装置９４４を一次ゲートウェイ装置、ゲートウェイ装置９４５を二
次ゲートウェイ装置とし、有線端末１０１１と無線端末１６２１との間のＴＣＰコネクシ
ョンを中継する場合について説明する。

この時、ＴＣＰセグメントを受信・応答しあう有線端末１０１１と一次ゲートウェイ装
置９４４はＴＣＰのピア関係にあり、無線ＴＣＰセグメントを受信・応答し合う無線端末
１６２１と一次ゲートウェイ装置９４４は無線ＴＣＰのピア関係にある。二次ゲートウェ
イ装置９４５は、これらのＴＣＰセグメントの交換を受信して内容を確認するが、一次ゲ
ートウェイ装置９４４に障害が生じない限り、受信したＴＣＰセグメントに応答すること
はなく、ピア関係にはない。

無線端末１６２１が無線ＴＣＰのコネクション設定要求を行ったと仮定する。無線ＴＣ
ＰのＳＹＮセグメントが、図１８の経路ａによって一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲ
ートウェイ装置９４５に同報される。一次ゲートウェイ装置９４４はＴＣＰのコネクショ
ン設定要求として、経路ｄによって有線端末１０１１と二次ゲートウェイ装置９４５にＴ
ＣＰのＳＹＮセグメントを同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１は、
無線ＴＣＰのＳＹＮセグメントを受信した時点でこの受信を予期しており、予期したセグ
メントを受信したことで、一次ゲートウェイ装置９４４が正常に動作していると判断する
。

もし、一定期間予期したセグメントを受信しなければ、判定部１９０１は経路ｆによっ
て一次ゲートウェイ装置９４４に、動作確認メッセージを送る。これに対して一次ゲート
ウェイ装置９４４が経路ｅによって応答を返さなければ、二次ゲートウェイ装置９４５の
判定部１９０１は、一次ゲートウェイ障害と判定し、切替え制御部１９０２に対して自装
置を一次ゲートウェイ装置として構成するように指示する。切替え制御部１９０２は、無
線ＴＣＰ層６５０、ＴＣＰ中継部６６０、ＴＣＰ層６７０に対し、一次ゲートウェイ装置
として動作するように指示する。今考えている場合、ＴＣＰ層６７０はＴＣＰのＳＹＮセ
グメントを有線端末１０１１に送信する。

再び、一次ゲートウェイ装置９４４が正常に動作している場合に戻る。有線端末１０１
１が返すＴＣＰのＳＹＮ・ＡＣＫセグメントは、ルータ１３１２によって経路ｃで一次ゲ
ートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。一次ゲートウェイ装
置９４４は、これを受けて経路ｄによって有線端末１０１１と二次ゲートウェイ装置９４
５にＡＣＫセグメントを同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこの
受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替
を行なうことは同様である。

更に、一次ゲートウェイ装置９４４は、経路ｂによって無線端末１６２１と二次ゲート
ウェイ装置９４５に対して無線ＴＣＰのＳＹＮ・ＡＣＫメッセージを返す。二次ゲートウ
ェイ装置９４５の判定部１９０１がこの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９
４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様である。無線端末１６２１が送
信した無線ＴＣＰのＡＣＫセグメントは、ルータによって経路ａで一次ゲートウェイ装置
９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。

この時点で、一次ゲートウェイ装置９４４で中継される、無線端末１６２１と有線端末
１０１１間の双方向のＴＣＰコネクションが確立する。

有線端末１０１１から無線端末１６２１にデータを転送する場合を考える。有線端末１
０１１から送信すべきデータを含むＴＣＰセグメントが、経路ｃによって一次ゲートウェ
イ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。一次ゲートウェイ装置９４４
は、経路ｄによって当該データを受信確認するＡＣＫセグメントを有線端末１０１１と二
次ゲートウェイ装置９４５に同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１が
このＡＣＫセグメントの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態
を判断し、必要なら切替を行なうことは同様である。更に、一次ゲートウェイ装置９４４
は、送信すべきデータを含む無線ＴＣＰセグメントを、経路ｂによって無線端末１６２１
と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０
１はデータを含む無線ＴＣＰセグメントを予期しているため、この受信の有無に基づいて
、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様であ
る。無線端末１６２１は、このデータを受信確認する無線ＴＣＰのＡＣＫセグメントを、
経路ａで一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する。このＡ
ＣＫを受信しない場合は、一次ゲートウェイ装置９４４がタイムアウトによる再送を行う
はずである。一次ゲートウェイ装置９４４が、再送を行うべきなのに行わない場合は、二
次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１は、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態
を確認し、必要なら切替を行って再送を行う。

無線端末１６２１がＴＣＰコネクションの切断を要求した場合を考える。無線端末１６
２１は、経路ａにより無線ＴＣＰのＦＩＮセグメントを一次ゲートウェイ装置９４４と二
次ゲートウェイ装置９４５に同報する。一次ゲートウェイ装置９４４は、経路ｄによって
ＴＣＰのＦＩＮセグメントを有線端末１０１１と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する
。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこのＦＩＮセグメントの受信の有無に
基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは
同様である。有線端末１６２１がこれに対して返すＴＣＰのＡＣＫセグメントは、ルータ
１３１２によって経路ｃで一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に
同報される。一次ゲートウェイ装置９４４は、経路ｂによって無線端末１６２１と二次ゲ
ートウェイ装置９４５に、ＦＩＮに対する無線ＴＣＰのＡＣＫセグメントを同報する。二
次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこのＡＣＫセグメントの受信の有無に基づ
いて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様
である。

次に、無線端末と有線端末間、無線端末間、あるいは有線端末間での通信を、ＴＣＰ層
ないしアプリケーション層で中継接続を行うゲートウェイ装置を、それぞれの通信と対応
付ける手順について図９、図１３および図１４の構成などを含めて説明する。

なお、図１３に示す構成の通信ネットワーク上でメッセージを転送する際には、ＩＰパ
ケットを用い、任意のトランスポート層のプロトコルを用いてデータ転送をする場合を考
えるものとする。

ここで図９は、図１３の基地局１４２１〜１４２６（以下、これらをまとめて基地局１
４００と呼ぶ）の構成例を示したものである。基地局１４００は、電界強度変化通知部１
７５１とＢＥＲ（ビット誤り率）変化通知部１７５２と端末移動制御部１７５３を含む制
御部１７５０、電界強度測定部１８５４を含む受信機１８５１と送信機１８５２およぴこ
れらが空中線１８５５を共用するための共用器１８５３を含む無線送受信部１８５０、Ｂ
ＥＲ測定部１８５６、ＩＰ入力部５５１とＩＰ出力部５５２を含むＩＰ層５５０、有線Ｉ
Ｆ入力部１５１と有線ＩＦ出力部１５２を含む有線ＩＦ部１５０から構成される。なお、
図中の実線矢印はデータの流れ、破線矢印は制御の流れを示す。

電界強度測定部１８５４は、各無線端末１６２１〜１６２４から送られてくる電波の受
信電界強度を測定し、定期的に制御部１７５０に通知する。ＢＥＲ測定部１８５６は、受
信機１８５１から有線ＩＦ出力部１５１へ流れる信号のビット誤り率を各無線端末１６２
１〜１６２４対応に測定し、定期的に制御部１７５０に通知する。

なお、受信電界強度とビット誤り率は、無線端末と基地局との間の無線通信状態を表す
情報の一例である。制御部１７５０の電界強度変化通知部１７５１は、電界強度測定部１
８５４によって得られた各無線端末１６２１〜１６２４の受信電界強度と対応する無線端
末１６２１〜１６２４の識別子を含み、宛先をルータ１３１１としたメッセージをＩＰ出
力部５５２に渡す。

同様に制御部１７５０のＢＥＲ変化通知部１７５２は、ＢＥＲ測定部１８５６によって
得られた各無線端末１６２１〜１６２４のビット誤り率と対応する無線端末１６２１〜１
６２４の識別子を含み、宛先をルータ１３１１としたメッセージをＩＰ出力部５５２に渡
す。

識別子として、例えば無線端末１６２１〜１６２４に割り当てられたＩＰアドレスを用
いることができる。ＩＰ出力部５５２を介してルータ１３１１に転送されるメッセージと
しては、新たなＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐ
ｒｏｔｏｃｏｌ）メッセージを定義してもよい。すなわち、受信電界強度あるいはビット
誤り率等の無線通信状態を表す情報と無線端末の識別子とを通知するためのＩＣＭＰメッ
セージとして、新たにタイプとコードを割リ当て、情報内容（受信電界強度あるいはビッ
ト誤り率と無線端末の識別子）のフォーマットを定める。このメッセージは、定期的に基
地局１４００からルータ１３１１に通知するようにしても良いし、受信電界強度およびビ
ット誤り率が予め定められた閾値を越えた場合のみに通知するようにしても良い。

図１４は、図１３のルータ１３１１の構成例を示したものである。ルータ１３１１は、
大きく分けて、有線網１１１１および複数のゲートウェイ装置９３１〜９３３をそれぞれ
１つづつ接続する複数（図１４では、そのうちの２つのみを示している）の有線ＩＦ部１
８０、１９０と、基地局１４２１〜１４２６のそれぞれを１つずつ接続する複数（図１４
では、そのうち２つのみを示している）の無線ＩＦ部２８０、２９０とＩＰ層４８０とか
ら構成される。

有線ＩＦ部１８０、１９０は、有線ＩＦ入力部（１８１、１９１）と有線ＩＦ出力部（
１８２、１９２）とから構成され、無線ＩＦ部２８０、２９０は、無線ＩＦ入力部（２８
１、２９１）と無線ＩＦ出力部（２８２、２９２）とから構成されている。

ＩＰ層４８０は、データグラムフィルタ４８５を持つＩＰ入力部４８１と、ＩＰ出力部
４８２と、対応表４８６を記憶したＩＰ中継部４８３と、移動制御部４８４とから構成さ
れる。

基地局から送信される無線通信状態を通知するためのメッセージ（例えばＩＣＭＰメッ
セージ）は、無線ＩＦ入力部２８１あるいは２９１を経由して、ＩＰ入力部４８１に至る
。すると、ＩＰ入力部４８１はデータグラムフィルタ４８５によって、当該メッセージが
無線通信状態を通知するためのＩＣＭＰメッセージであることを認識する（ＩＣＭＰのタ
イプとコードによリ識別できる）。そして、当該メッセージに含まれる識別子にて識別さ
れる無線端末で終端されるトランスポート層コネクションを中継しているゲートウェイ装
置９３１〜９３３のいずれかに転送するべきメッセージ（ＩＰデータグラム）であること
を認識して、ＩＰ中継部４８３に渡す。

ＩＰ中継部４８３の対応表４８６には、無線端末１６２１〜１６２４のＩＰアドレスと
、無線端末１６２１〜１６２４で終端されるトランス層ポートコネクションを中継するゲ
ートウェイ装置９３１〜９３３のＩＰアドレスとの間の対応関係が示されている。

この対応関係は、例えば以下のようにして付けられているとする。無線端末１６２１〜
１６２４が無線サービス領域１５２１〜１５２６のいずれかに新たに見い出された（電源
投入時を含む）ことを基地局１４２１〜１４２６の端末移動制御部１７５３がルータ１３
１１の移動制御部４８４に通知した時、移動制御部４８４がある規則によって無線端末と
ゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかを対応つける。

さて、ＩＰ中継部４８３は、当該メッセージに含まれる無線端末のＩＰアドレスに対応
するゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかのＩＰアドレスを、対応表４８６によっ
て得る。このゲートウェイ装置のＩＰアドレスを、そのメッセージの新たな宛先としてＩ
Ｐヘッダに書き込んで、ＩＰ出力部４８２に渡す。

ＩＰ出力部４８２では、メッセージをその宛先に対応する有線ＩＦ出力部（１８２ある
いは１９２）を経由して、ゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかに送信する。

なお、ＩＰ入力部４８１に入力されるメッセージの宛先はルータ１３１１のアドレスな
ので、本来は上位層に渡すべきものである。従って、前述したようなＩＰ中継部４８３で
の処理（当該メッセージに含まれる識別子の無線端末に対応するゲートウェイ装置を対応
表４８６を参照して特定して、当該メッセージをその特定されたゲートウェイ装置に転送
するための処理）は、上位層にて行うようにしてもよい。すなわち、ＩＰ中継部４８３に
は渡さずに、上位層に当該メッセージを処理する部分を設けても良い。

次に、無線端末と基地局間の無線通信状態により、その無線端末との通信を中継接続す
るゲートウェイ装置のトランスポート層プロトコルを適応的に制御する手順について図１
９を用いて説明する。図１９は、図１３のゲートウェイ装置９３１〜９３３（以下、これ
らをまとめてゲートウェイ装置９３０と呼ぶ）の構成例を示したものである。ゲートウェ
イ装置９３０は、大きく分けて、有線ＩＦ部１２０とＩＰ層４２０とＴＣＰ層６２０とＴ
ＣＰ中継部６１０と無線ＴＣＰ層６３０とから構成される。

有線ＩＦ部１２０は、有線ＩＦ入力部１２１と有線ＩＦ出力部１２２とから構成され、
ルータ装置１３１１に接続するようになっている。ＩＰ層４２０は、データグラムフィル
タ４２５を含むＩＰ入力部４２１と、ＩＰ出力部４２２と、ＩＰ中継部４２３と、無線通
信状態受信処理部４２６とから構成される。

ＴＣＰ層６２０は、セグメントフィルタ６２３を含むＴＣＰ入力部６２１とＴＣＰ出力
部６２２とから構成される。無線ＴＣＰ層６３０は、セグメントフィルタ６３３を含む無
線ＴＣＰ入力部６３１と、無線ＴＣＰ出力部６３２と、無線通信状態適応制御部６３４と
から構成される。

ＴＣＰ中継部６１０は、無線トランスポート層プロトコルを有線トランスポート層プロ
トコルに変換する中継部６１１と、有線トランスポート層プロトコルを無線トランスポー
トプロトコルに変換する中継部６１２とから構成される。

ルータ１３１１からゲートウェイ装置９３０に転送されたメッセージは、ゲートウェイ
装置９３０の有線ＩＦ入力部１２１を通過して、ＩＰ入力部４２１に達する。

ＩＰ入力部４２１では、データグラムフィルタ４２５により、入力されたメッセージが
無線通信状態を通知するためのメッセージであると認識すると、これを無線状態受信処理
部４２６に送る。

無線状態受信処理部４２６は、メッセージ中の無線端末の識別子（例えばＩＰアドレス
）と無線通信状態に関する情報（例えば、受信電界強度またはビット誤り率）を抽出し、
それを無線ＴＣＰ層６３０に通知する。

無線ＴＣＰ層６３０の無線通信状態適応制御部６３４が、この無線通信状態に関する情
報を基に無線ＴＣＰの動作を適応的に変更する。例えば、ビット誤り率がある閾値より高
くなった場合（あるいは受信電界強度がある閾値よリも小さくなった場合）に、送信する
無線ＴＣＰセグメントの最大サイズを小さくし、ビット誤り率がある閾値よりも低くなっ
た場合（あるいは受信電界強度がある閾値よりも大きくなった場合）に、送信する無線Ｔ
ＣＰセグメントの最大サイズを大きくする。

このようなトランスポート層コネクションの制御指示（例えば、ＴＣＰセグメントのサ
イズの変更指示）は、例えば、無線ＴＣＰ出力部６３２に作用し、以後、ＴＣＰ中継部６
１０の有線→無線中継部６１２から送られてくるＴＣＰセグメントは、無線通信状態適応
制御部６３４にて決定されたサイズにて無線ＴＣＰ出力部６３２から出力され、ＩＰ出力
部４２２、有線ＩＦ出力部１２２を介して基地局へ送信される。

これまでは、基地局１４２１〜１４２６のいずれかからルータ１３１１に送られてくる
無線通信状態を通知するためのメッセージを基に、ルータ１３１１が、そのメッセージ中
に含まれる識別子にて識別される無線端末と複数のゲートウェイ装置のいずれかとを対応
づける（無線通信状態を通知するためのメッセージの転送先のゲートウェイ装置の特定）
場合を説明してきた。

次に、基地局１４２１〜１４２６が無線端末と複数のゲートウェイ装置のいずれかとを
対応づける場合について説明する。図２０に基地局１４０１〜１４０６（以下、これらを
まとめて基地局１４００と呼ぶ）の他の構成例を示す。なお、図９と同一部分には同一符
号を付し、異なる部分について説明する。すなわち、図２０に示す構成では、制御部１７
５０に対応表１７５４が具備されている。

対応表１７０４には、無線端末１６２１〜１６２４の識別子（例えばＩＰアドレス）と
、無線端末１６２１〜１６２４で終端されるトランスポート層コネクションを中継するゲ
ートウェイ装置９３１〜９３３のＩＰアドレスとの間の対応関係が示されている。

この対応関係は、例えば以下のようにして付けられているとする。まず、ルータ装置１
３１１は、別に定められた方法で既に対応関係を対応表４８６に持ってるとする。基地局
１４２１〜１４２６のいずれかの端末移動制御部１７５３が無線端末１６２１〜１６２４
のいずれかを見い出したこと通知するためのメッセージをルータ１３１１に送信すると、
ルータ１３１１の移動制御部４８４では、対応表４８６を参照して、その受け取ったメッ
セージに含まれる識別子（ＩＰアドレス）の無線端末で終端されるトランスボート層コネ
クションを中継するゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかの識別子（ＩＰアドレス
）を検索する。

そして、この検索されたゲートウェイ装置の識別子を含む所定の応答メッセージを、先
に、無線端末を見い出したこと通知するためのメッセージを送信した基地局に対し送信す
る。

当該基地局では、ルータ１３１１からの応答メッセージを有線ＩＦ入力部１５１、ＩＰ
入力部５５１を介して受信して、その応答メッセージからゲートウエイ装置の識別子を抽
出すると、端末移動制御部１７５３では、そのゲートウエイ装置の識別子と当該無線端末
との対応関係を対応表１７５４に登録する。

一方、制御部１７５０の電界強度変化通知部１７５１は、電界強度測定部１８５４によ
って得られた無線端末から送られてくる電波の受信電界強度と、当該無線端末の識別子を
含むメッセージを生成し、ＩＰ出力部５５２に渡す。その際、電界強度変化通知部１７５
１は対応表１７５４から、当該無線端末の識別子に対応するゲートウェイ装置の識別子（
ＩＰアドレス）を検索して、それを生成したメッセージの宛先として設定する。

同様に、制御部１７５０のＢＥＲ変化通知部１７５２は、ＢＥＲ測定部１８５６によっ
て得られた無線端末のビット誤り率と、当該無線端末の識別子を含むメッセージを生成し
、ＩＰ出力部５５２に渡す。その際、ＢＥＲ変化通知部１７５２は対応表１７５４から、
当該無線端末の識別子に対応するゲートウェイ装置の識別子（ＩＰアドレス）を検索して
、それを生成したメッセージに宛先として設定する。

このメッセージは、ＩＰ出力部５５２、有線ＩＦ出力部１５２を介してルータ１３１１
に送信されると、ルータ１３１１では、通常のＩＰパケットと同じ扱いで、ＩＰパケット
に含まれるＩＰアドレスにて特定されるゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかにル
ーティングされる。このメッセージを受信したゲートウェイ装置９３１〜９３３の動作は
、前述した様に無線ＴＣＰ層６３０の無線通信状態適応制御部６３４が、これらの無線通
信状態に関する情報を基に無線ＴＣＰの動作を適応的に変更する。

次に、無線端末または有線端末からのＴＣＰコネクション確立要求の際に使用される制
御オプションの処理方法について図２および図２１を用いて説明する。図２１は本発明の
一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図１と同一部分には同一符号を
付し、ここでは異なる部分について説明する。

例えば図２の通信ネットワークの構成の中で、ゲートウェイ装置９０１が図２０に示さ
れる構成であるとする。このとき、ゲートウェイ装置９０１がオプションｈを要求したＴ
ＣＰコネクション確立のためのパケットを有線網１１０１内にある端末１００１より受信
すると、（ここで、オプションｈがパスＭＴＵディスカバリを指示するものだとする）こ
のときゲートウェイ装置９０１はオプションにｈ対する回答を端末１００１に行うととも
に、端末１００１とのコネクションの確立を行う。このときに、コネクションのオプショ
ンとして何が要求されていたかをオプションテーブル６８３に記録しておく。

次にゲートウェイ装置９０１は端末１００１がコネクションを確立したい相手である、
例えば無線端末１６０１とのコネクション確立の動作に入る。ゲートウェイ装置９０１内
のＴＣＰハンドオフ制御部６４０はコネクション確立のためのパケットを生成する際にオ
プションテーブル６８３を参照する。これにより、ゲートウェイ装置９０１はオプション
ｈが要求されていることを確認し、経路上のＭＴＵを探索する。しかし一般的に無線リン
クでのパケットサイズは有線リンクでのパケットサイズに比べると小さいので、ここでの
ＭＴＵを無線端末１６０１と端末１００１との間の経路上のＭＴＵとして扱うと、有線網
において必要以上のデータ分割が行われ、この結果リンクの利用効率が低下してしまう。
そこで、無線端末とのコネクション確立の時にはｈを不必要なものとして扱う。そこで、
ゲートウェイ装置９０１内のＴＣＰハンドオフ制御部６４０はＴＣＰコネクション確立の
ためのパケットのオプションには何も加えずに無線端末１６０１に送信するよう無線ＴＣ
Ｐ６００内の無線ＴＣＰ出力部６０２に要求を送信する。

このＴＣＰコネクション確立のためのパケットを受信した無線端末１６０１はオプショ
ン無しと理解して、このパケットに対する送達確認・回答パケットをゲートウェイ装置９
０１へ送信する。これにより、無線端末とゲートウェイ装置９０１との間のコネクション
はオプション無しの状態で確立される。

以上の様に、例えば無線端末と有線端末との間のコネクションを分割設定する際に、通
信リンクの状況などによってオプションの設定を柔軟に変更することにより、通信リンク
を効率良く利用できることになる。

次に、無線端末が異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で移動し、これらのゲ
ートウェイ装置間でゲートウェイ機能の移動（ＴＣＰ層によるハンドオフ）が行われる手
順について図２２を用いて説明する。図２２は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装
置の構成を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分につい
て説明する。

無線端末が、異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で移動し、これらのゲート
ウェイ装置間でゲートウェイ機能の移動（ＴＣＰ層によるハンドオフ）が行われる際に、
ゲートウェイ装置９６０のＴＣＰハンドオフ制御部６４０はＴＣＰ中継している２つのＴ
ＣＰコネクション（例えばゲートウェイ装置９６０と無線端末間、ゲートウェイ装置９６
０と有線端末間）の現在のＴＣＰコネクション状態を示す状態遷移変数６８９、６９４を
参照する。

それぞれのＴＣＰコネクションの状態遷移変数６８９、６９４が共にＥＳＴＡＢＬＩＳ
ＨＥＤであった場合には、ＴＣＰ中継している２つのＴＣＰコネクションが確立されてい
てデータ転送状態であると検出され、無線端末が移動後にも新たなゲートウェイ装置にて
ゲートウェイ機能が実現できる様に、前述したＴＣＰ層によるハンドオフの一連の操作を
行う。

これに対し、それぞれのＴＣＰコネクションの状態遷移変数６８９、６９４のいずれか
がＥＳＴＡＢＬＩＳＨＥＤでない場合には、ゲートウェイ装置９６０はそれぞれの（ＣＬ
ＯＳＥＤでない）ＴＣＰコネクションを切断する処理を行う。もちろん、共にＣＬＯＳＥ
Ｄであった場合には何ら動作を行わなくとも良い。

この様な判断基準でゲートウェイ装置間のハンドオフを実行することにより、異常な状
態遷移におけるゲートウェイの動作手順を装備することを回避できるため、ゲートウェイ
装置のシステム構成の簡略化が期待できる。

次に、無線端末が異なる基地局間でハンドオフした時の、無線端末におけるＴＣＰコネ
クション管理手順について図２３を用いて説明する。図２３は本発明の一実施形態である
無線端末の構成を示すもので、図３と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分
について説明する。

無線端末１６２０が異なる基地局間でハンドオフをするため無線伝送路が切断されると
き、無線端末１６２０の無線ＴＣＰ層において現在のＴＣＰコネクション状態を示す無線
ＴＣＰ状態遷移変数７３４を参照したとき、この変数がＳＹＮ＿ＳＥＮＴ、ＳＹＮ＿ＲＣ
ＶＤ、ＬＩＳＴＥＮのいずれかであり、すなわちコネクションの確立の途中であった場合
には、無線端末１６２０はこのコネクションを切断する動作を行うとともに、コネクショ
ンの切断が行われたことをＴＣＰハンドオフ制御部７４０中の、コネクション確立時ハン
ドオフ切断変数７４１に記録しておく。

この後、無線端末１６２０のハンドオフが終了して無線伝送路が確立したことをＴＣＰ
ハンドオフ制御部７４０が検出すると、前述したコネクション確立時ハンドオフ切断変数
７４１を参照し、コネクションの切断が行われたことが記録されていればＴＣＰコネクシ
ョンの再確立の動作を開始する。

以上により、無線端末１６２０がＴＣＰコネクション確立途中のときにハンドオフによ
りそのコネクション切断されても、ハンドオフの後にコネクション再確立を自動的に行え
るので、速やかにコネクションの再確立が行えるうえ、ユーザがコネクションの再確立の
ための動作を行うことを省くことが可能である。

次に、無線端末とゲートウェイ装置間の無線伝送伝送路が例えばハンドオフが原因で切
断された時の、データフロー制御の手順について図２、図２４および図２５を用いて説明
する。図２４は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図１と
同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。また図２５は本発
明の一実施形態である無線端末の構成を示すもので、図３と同一部分には同一符号を付し
、ここでは異なる部分について説明する。図２中のゲートウェイ装置９０２が図２４のゲ
ートウェイ装置９７０で示す構成になっており、図２中の無線端末１６０４が図２５の無
線端末１６３０で示す構成になっているとする。

無線端末１６０４がゲートウェイ装置９０２を介して有線端末１００１とコネクション
を分割設定して通信中に、基地局１４０５がカバーする無線サービス領域１５０５から基
地局１４０６がカバーする無線サービス領域１５０６にハンドオフを開始すると、ゲート
ウェイ装置９７０内のＴＣＰハンドオフ制御部は、ＴＣＰ層６９５内のパケット生成部６
９９においてウィンドウサイズフィールドを０にしたデータを持たないパケットを生成し
、ＴＣＰ出力部６９７を介して有線端末１００１にこのパケットを送信する。有線端末１
００１はこのウィンドウサイズが０であることを通知するパケットを受信すると相手の無
線端末１６０４の受信バッファに空きが無いと解釈するため、それ以降無線端末１６０４
宛てデータの送信を一時的に停止する。

また、無線端末１６０４が通信している相手の端末が例えば無線端末１６０３である場
合には、ゲートウェイ装置９０１に対してウィンドウサイズフィールドが０のパケットを
送信することで、同様に無線端末１６０４宛てデータの送信は一時的に停止される。

以上により、ネットワーク内で輻輳が生じているのではないが通信を行えない状態であ
る、例えばハンドオフ動作中において、無線端末と通信している相手端末のＴＣＰ層にお
いてデータの送信を一時的に停止させるとともに、このコネクションにおける無線端末へ
の伝送レートを制御する輻輳ウィンドウの減少を止めることが可能であり、ハンドオフ終
了後には直ちに高い伝送レートでのデータ送信を開始することができる。

また同様に、ハンドオフの動作を開始した無線端末１６０４のＴＣＰハンドオフ制御部
は、ハンドオフを開始したことを示す信号を無線ＴＣＰ層７５０のパケット生成部７５５
へ送信する。このときパケット生成部７５５において、ウィンドウサイズフィールドが０
でデータを含まず、宛先アドレス及びコネクション識別ポート番号にはこの無線端末１６
０４のアドレス（ＩＰアドレス）及び現在通信を行っているコネクションのポート、送信
元アドレスおよびコネクション識別ポート番号には、この無線端末と通信を行っている有
線端末１００１のアドレス（ＩＰアドレス）及びポートに設定したパケットを生成する。

パケット生成部７５５ではこの様に生成したパケットを無線ＴＣＰ入力部７５１へ送信す
る。

このパケットを受信した無線ＴＣＰ入力部７５１は、ウィンドウサイズが０であること
を通知するパケットを受信すると相手の有線端末１００１の受信バッファに空きが無いと
解釈するため、それ以降有線端末１００１宛てデータの送信を一時的に停止する。

無線端末１６０４のＴＣＰハンドオフ制御部７６０は無線ＩＦ部３００よりハンドオフ
が完了したことを示す信号を受信するか、あるいはＩＰ入力部５０１や無線ＴＣＰ入力部
７５１よりこの無線端末１６０４と通信を行っている有線端末１００１からパケットを受
信したことを示す信号を受信するか、あるいはＴＣＰ制御部７６１より相手端末１００１
とのコネクションを切断したことを示す信号を受信した場合に、パケット生成部７５５に
前述したウィンドウサイズ０のパケットの生成を中止することを示す信号を送信する。パ
ケット生成部７５５はウィンドウサイズ０のパケットの生成を中止することを示す信号を
受信するまで、例えば１秒ごとにこのパケットを生成して無線ＴＣＰ入力部７５１へ送信
する。

以上により、ネットワーク内で輻輳が生じているのではないが通信を行えない状態であ
る、例えばハンドオフ動作中において、無線端末のＴＣＰ層においてデータの送信を一時
的に停止させるとともに、このコネクションにおける無線端末側からの伝送レートを制御
する輻輳ウィンドウの減少を止めることが可能であり、ハンドオフ終了後には直ちに高い
伝送レートでのデータ送信を開始することができる。

次に、無線端末が基地局およびゲートウェイ装置を介して有線端末とコネクションを分
割設定して通信中に、そのゲートウェイ装置に収容される基地局の無線サービス領域外に
移動した場合の動作について図２および図２６を用いて説明する。図２６は本発明の一実
施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図１の構成の一部分を示している。
図１と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。図２中のゲ
ートウェイ装置９０１〜９０３が図２６のゲートウェイ装置９８０で示す構成になってい
るとする。

ゲートウェイ装置９０２のＴＣＰハンドオフ制御部６４０が、そのゲートウェイ装置を
介して通信中である無線端末１６０４と基地局１４０５の無線伝送路が切断されたことを
示す信号を例えば基地局１４０５から受信したら、ゲートウェイ装置９０２が収容する基
地局の無線サービス領域１５０４〜１５０６の境界に隣接するエリアをサービスする基地
局を収容するゲートウェイ装置９０１及び９０３に対して、その無線端末１６０４からの
パケットを受信した場合にパケットを転送してもらうよう要求する、無線端末１６０４の
識別子（例えばＩＰアドレス）と自ゲートウェイ装置９０２の識別子（例えばＩＰアドレ
ス）を含んだ図２７のようなパケットを送信する。

このパケットを受信したゲートウェイ装置９０１および９０３は図２８のような転送要
求テーブルに、このパケットに含まれている無線端末１６０４のアドレスと、転送を要求
しているゲートウェイ装置９０２のアドレスを記録する。

無線端末１６０４が移動した先のゲートウェイ装置９０１または９０３が、無線ＩＦ部
あるいは基地局が収容されるルータ１３０１に接続される有線ＩＦ部からパケットを受信
した場合には、ゲートウェイ装置９０１または９０３は、転送要求テーブル４９１を参照
し、当該受信したパケットのソースアドレスが転送要求テーブル４９１に登録されている
無線端末１６０４のアドレスである場合、転送先アドレスとして登録されているゲートウ
ェイ装置９０２にそのパケットを転送する。 さらに転送要求テーブル４９１の各エント
リに対しては、転送テーブルタイマー４９２にタイマーがセットされており（転送要求テ
ーブル４９１のタイマーＮｏ．の項に対応するタイマーの番号が記載されている）、一定
時間が経過してタイマーが切れた場合にはそのタイマーの対象となる項目を削除する。

図２６のゲートウェイ装置９８０に示したパケット転送を行う機能が図２のゲートウェ
イ装置９０３にない場合は基地局１４０７、１４０８に、またゲートウェイ装置９０１に
パケット転送を行う機能がない場合はルータ１３０１にパケット転送を行う機能を搭載す
る構成でも良い。その場合にはゲートウェイ装置９０２は、前述した手順にて図２７の様
な転送要求のパケットを、それぞれ基地局１４０７、１４０８またはルータ１３０１宛て
に送信する。

以上により、無線端末が通信中に異なるゲートウェイ装置が収容する基地局のサービス
エリアに移動した場合でも、その基地局を収容するゲートウェイ装置あるいは基地局から
パケットを転送してもらうことができるので、ゲートウェイ装置間のハンドオフがスムー
ズに行え、コネクションが切断されることがなくなる。

本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 図１のゲートウェイ装置を含む第１の通信ネットワークの構成例を示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態の通信ネットワークにおいてＩＰデータグラムを複数のデータリンクフレームに分割した様子を示す図。 本発明の一実施形態の通信ネットワークにおいてＴＣＰの純粋なａｃｋがＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームの間に介在している場合を示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置における中継方法テーブルを示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置における中継方法テーブルを示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態である基地局の構成を示す図。 本発明の一実施形態の基地局における無線端末アドレス登録テーブルを示す図。 本発明の第２の実施形態である第２の通信ネットワークの構成例を示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置の動作を示す図。 本発明の第３の実施形態である第３の通信ネットワークの構成を示す図。 本発明の一実施形態のルータの構成を示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置の動作を示す図。 本発明の第４の実施形態である第４のネットワークの構成を示す図。 本発明の一実施形態である二重化可能なゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である二重化されたゲートウェイ装置と無線および有線端末間のメッセージ経路を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である基地局の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の送信する転送要求のパケットの構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置における転送要求テーブルの構成を示す図。 従来技術によるオプション付きＩＰヘッダーを示す図。 従来技術によるＴＣＰ状態遷移ダイヤグラムを示す図。

符号の説明

１００……有線ＩＦ部
１０１……有線ＩＦ入力部
１０２……有線ＩＦ出力部
１１０……有線ＩＦ部
１１１……有線ＩＦ入力部
１１２……有線ＩＦ出力部
１１３……同報受信機能
１１４……同報送信機能
１２０……有線ＩＦ部
１２１……有線ＩＦ入力部
１２２……有線ＩＦ出力部
１５０……有線ＩＦ部
１５１……有線ＩＦ入力部
１５２……有線ＩＦ出力部
１８０……有線ＩＦ部
１８１……有線ＩＦ入力部
１８２……有線ＩＦ出力部
１９０……有線ＩＦ部
１９１……有線ＩＦ入力部
１９２……有線ＩＦ出力部
２００……無線ＩＦ部
２０１……無線ＩＦ入力部
２０２……無線ＩＦ出力部
２０３……ＩＰデータグラム再構成部
２１０……無線ＩＦ部
２１２……無線ＩＦ出力部
２２０……無線ＩＦ部
２２１……無線ＩＦ入力部
２２２……無線ＩＦ出力部
２２３……ＩＰデータグラム再構成部
２８０……無線ＩＦ部
２８１……無線ＩＦ入力部
２８２……無線ＩＦ出力部
２９０……無線ＩＦ部
２９１……無線ＩＦ入力部
２９２……無線ＩＦ出力部
２９５……データリンク部
２９６……ハンドオフ制御部
３００……無線ＩＦ部
３０１……無線ＩＦ入力部
３０２……無線ＩＦ出力部
３０３……ＩＰデータグラム分割部
３０４……優先度制御部
３１０……無線ＩＦ部
３１１……無線ＩＦ入力部
３１２……無線ＩＦ出力部
３２０……無線ＩＦ部
３２１……無線ＩＦ入力部
３２２……無線ＩＦ出力部
３２３……ＩＰデータグラム分割部
３２４……優先度制御部
３３０……無線ＩＦ部
３３１……無線ＩＦ入力部
３３２……無線ＩＦ出力部
３３３……ＩＰデータグラム分割部
３３４……優先度制御部
４００……ＩＰ層
４０１……ＩＰ入力部
４０２……ＩＰ出力部
４０３……ＩＰ中継部
４０４……移動制御部
４０５……データグラムフィルタ
４１０……ＩＰ層
４１１……ＩＰ入力部
４１２……ＩＰ出力部
４１３……ＩＰ中継部
４１５……データグラムフィルタ
４２０……ＩＰ層
４２１……ＩＰ入力部
４２２……ＩＰ出力部
４２３……ＩＰ中継部
４２５……データグラムフィルタ
４２６……無線通信状態受信処理部
４８０……ＩＰ層
４８１……ＩＰ入力部
４８２……ＩＰ出力部
４８３……ＩＰ中継部
４８４……移動制御部
４８５……データグラムフィルタ
４８６……対応表
４９０……転送制御部
４９１……転送要求テーブル
４９２……転送テーブルタイマー
５００……ＩＰ層
５０１……ＩＰ入力部
５０２……ＩＰ出力部
５１０……ＩＰ層
５１１……ＩＰ入力部
５１２……ＩＰ出力部
５５０……ＩＰ層
５５１……ＩＰ入力部
５５２……ＩＰ出力部
６００……無線ＴＣＰ層
６０１……無線ＴＣＰ入力部
６０２……無線ＴＣＰ出力部
６０３……セグメントフィルタ
６１０……ＴＣＰ中継部
６１１……無線→有線中継部
６１２……有線→無線中継部
６２０……ＴＣＰ層
６２１……ＴＣＰ入力部
６２２……ＴＣＰ出力部
６２３……セグメントフィルタ
６３０……無線ＴＣＰ層
６３１……無線ＴＣＰ入力部
６３２……無線ＴＣＰ出力部
６３３……セグメントフィルタ
６３４……無線通信状態適応制御部
６４０……ＴＣＰハンドオフ制御部
６４１……ＴＣＰ制御部
６４２……パケット生成部
６５０……無線ＴＣＰ層
６５１……無線ＴＣＰ入力部
６５２……無線ＴＣＰ出力部
６５３……セグメントフィルタ
６６０……ＴＣＰ中継部
６６１……無線→有線中継部
６６２……有線→無線中継部
６７０……ＴＣＰ層
６７１……ＴＣＰ入力部
６７２……ＴＣＰ出力部
６７３……セグメントフィルタ
６８０……ＴＣＰ中継部
６８１……無線→有線中継部
６８２……有線→無線中継部
６８３……オプションテーブル
６８５……無線ＴＣＰ層
６８６……無線ＴＣＰ入力部
６８７……無線ＴＣＰ出力部
６８８……セグメントフィルタ
６８９……無線ＴＣＰ状態遷移変数
６９０……ＴＣＰ層
６９１……ＴＣＰ入力部
６９２……ＴＣＰ出力部
６９３……セグメントフィルタ
６９４……ＴＣＰ状態遷移変数
６９５……ＴＣＰ層
６９６……ＴＣＰ入力部
６９７……ＴＣＰ出力部
６９８……セグメントフィルタ
６９９……パケット生成部
７００……無線ＴＣＰ層
７０１……無線ＴＣＰ入力部
７０２……無線ＴＣＰ出力部
７１０……ＴＣＰ層
７１１……ＴＣＰ入力部
７１２……ＴＣＰ出力部
７２０……ＴＣＰ選択部
７３０……無線ＴＣＰ層
７３１……無線ＴＣＰ入力部
７３２……無線ＴＣＰ出力部
７３４……無線ＴＣＰ状態遷移変数
７４０……ＴＣＰハンドオフ制御部
７４１……コネクション確立時ハンドオフ切断変数
７５０……無線ＴＣＰ層
７５１……無線ＴＣＰ入力部
７５２……無線ＴＣＰ出力部
７５５……パケット生成部
７６０……ＴＣＰハンドオフ制御部
７６１……ＴＣＰ制御部
８００……アプリケーション
８１０……アプリケーション中継サーバ
８１１……キャッシュ
８２０……アプリケーション中継サーバ
８２１……キャッシュ
８５０……無線対応アプリケーション
８６０……アプリケーション
９００……ゲートウェイ装置
９０１〜９０３……ゲートウェイ装置
９１１〜９１２……ゲートウェイ装置
９２１〜９２３……ゲートウェイ装置
９３０……ゲートウェイ装置
９３１〜９３３……ゲートウェイ装置
９４４……一次ゲートウェイ装置
９４５……二次ゲートウェイ装置
９５０……ゲートウェイ装置
９６０……ゲートウェイ装置
９７０……ゲートウェイ装置
９８０……ゲートウェイ装置
１００１〜１００３……有線端末
１０１１〜１０１３……有線端末
１１０１……有線網
１１１１……有線網
１３０１……ルータ
１３０２〜１３０５……ルータ
１３１１……ルータ
１３１２……ルータ
１４００……基地局
１４０１〜１４０８……基地局
１４１１〜１４１８……基地局
１４２１〜１４２６……基地局
１５０１〜１５０８……無線サービス領域
１５１１〜１５１８……無線サービス領域
１５２１〜１５２６……無線サービス領域
１６００……無線端末
１６０１〜１６０５……無線端末
１６１０……無線端末
１６１１〜１６１４……無線端末
１６２０……無線端末
１６２１〜１６２４……無線端末
１６３０……無線端末
１７００……制御部
１７０１……電界強度変化通知部
１７０２……ＢＥＲ変化通知部
１７０３……端末移動制御部
１７５０……制御部
１７５１……電界強度変化通知部
１７５２……ＢＥＲ変化通知部
１７５３……端末移動制御部
１７５４……対応表
１８００……無線送受信部
１８０１……受信機
１８０２……送信機
１８０３……共用器
１８０４……電界強度測定部
１８０５……空中線
１８０６……ＢＥＲ測定部
１８５０……無線送受信部
１８５１……受信機
１８５２……送信機
１８５３……共用器
１８５４……電界強度測定部
１８５５……空中線
１８５６……ＢＥＲ測定部
１８５７……無線端末アドレス登録テーブル
１９００……二重化制御部
１９０１……判定部
１９０２……切替え制御部

Claims (3)

1. それぞれ異なる無線網と接続された複数のゲートウェイ装置を有線網を介して相互に接
   続してなる通信ネットワークにおいて、
   前記各ゲートウェイ装置がそれぞれ、前記無線網の接続端末間のトランスポート層コネ
   クションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第１のコネクション
   および第２のコネクションとに分割して設定するか、前記無線網の接続端末と前記有線網
   の接続端末との間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランス
   ポート層プロトコルの第１のコネクションと前記有線網との通信用のトランスポート層プ
   ロトコルの第２のコネクションとに分割して設定するためのコネクション分割設定手段を
   有し、
   第１のゲートウェイ装置に収容された無線網の第１の基地局が受け持つ無線サービス領
   域から第２のゲートウェイ装置に収容された無線網の第２の基地局が受け持つ他の無線サ
   ービス領域への前記無線端末の移動が予測検出されたとき、前記第１のゲートウェイ装置
   におけるトランスポート層プロトコルの状態に関する情報の前記第２のゲートウェイ装置
   への転送を開始するように制御し、前記第１のゲートウェイ装置から前記第２のゲートウ
   ェイ装置へ前記無線端末に対するゲートウェイ機能を移すものであって、
   前記無線端末に対して移動先のネットワークにおけるネットワーク層アドレスの割り当
   てまたはネットワーク層プロトコルデータユニットの転送を行う移動提供手段に、当該ネ
   ットワークを収容する前記ゲートウェイ装置の識別子を登録し、前記第１の基地局および
   第２の基地局より報知される、それぞれのネットワークのネットワーク識別子を受信する
   ことで前記無線端末がネットワーク間での移動を検出したときに、前記無線端末は前記移
   動提供手段へのアドレス付与の要求または転送の要求を送出し、前記無線端末が前記要求
   の応答とともに前記ゲートウェイ装置の識別子を受信することに基づいて、前記第１のゲ
   ートウェイ装置に収容される無線網から前記第２のゲートウェイ装置に収容される無線網
   への移動の予測または移動の完了を検出することを特徴とする通信ネットワークのゲート
   ウェイ制御方法。
2. 請求項１に記載のゲートウェイ制御方法において、
   前記無線端末の前記第１の基地局が受け持つ無線サービス領域から前記第２の基地局が
   受け持つ他の無線サービス領域への移動の予測または移動の完了の状態に関する通知を、
   当該第１の基地局または当該第２の基地局または当該無線端末のいずれかが具備する無線
   装置から受信することを特徴とする通信ネットワークのゲートウェイ制御方法。
3. 請求項１に記載のゲートウェイ制御方法において、
   前記無線端末が、前記第１の基地局および第２の基地局より報知されるそれぞれのネッ
   トワークを収容する前記ゲートウェイ装置の識別子を受信することに基づいて、前記第１
   のゲートウェイ装置に収容される無線網から前記第２のゲートウェイ装置に収容される無
   線網への移動の予測または移動の完了を検出することを特徴とする通信ネットワークのゲ
   ートウェイ制御方法。

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