JP4312155B2 - モバイルノード - Google Patents

Description

本発明は、モバイルノードに関し、特にモバイルＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク上で通信を行うモバイルノードに関する。

近年、マルチメディアの進展に伴い、情報ネットワークに対する要求は高度化、多様化してきており、ユビキタス・ネットワーク社会の実現に向けて急速に開発が進められている（ユビキタス（ubiquitous）とは、ラテン語で「同時に至る所にある、遍在する」という意味である）。ユビキタス・ネットワークは、いつでもどこでも簡単にコンピューターを利用できる環境（ユビキタス・コンピューティング）を目指して、情報化社会の次ステージとして注目されている。

ユビキタス環境で重要なことは、ユーザが任意のタイミングでネットワークに接続できるということである。したがって、ケーブル接続によって自由度が制限されることのない無線通信に関する期待が最も高く、このため近年では、モバイルノードの高機能化が進んでおり、また１つのモバイルノードで複数のネットワーク（モバイルＩＰネットワーク）に多種多様な方法で接続する環境も整備化されてきている。

一方、モバイルＩＰの普及の鍵となる技術にハンドオーバがある。ハンドオーバとは、モバイルノードが現在のネットワークで通信中に、他のネットワークに移動した場合にも通信を継続できるように、ネットワークの接続先を自動的に切替る技術のことである。

例えば、カフェのテーブルで、無線ＬＡＮ（Local Area Network）機能の付いたＰＤＡ（Personal Digital Assistants：携帯情報端末）で音楽を聴いている人が、別の無線ＬＡＮ基地局を備えた隣のブティックに移動した場合（ＰＤＡや無線ＬＡＮはすべてモバイルＩＰに対応しているものとする）、ハンドオーバ機能を有していれば、別のネットワークへ移動したとしても、ユーザは引き続きストリーミング音楽を聴くことが可能になる。このようなハンドオーバ制御は、ユーザにわからないように瞬時に行う必要があるが、音声情報のみの通信よりもむしろ、データ通信に対して非常に重要なものとなる。

従来のハンドオーバ技術では、現在接続中のネットワークとの切断を検出した場合に、あらかじめ設定されたユーザのポリシー及びそのときに使用可能なネットワークを自動的に選択して、ネットワークの切替えを実施していた。

また、受信電界強度を測定し、測定結果が基準値以下になったら弱電界強度で使用されていると判断して、他基地局にハンドオーバ処理を行う技術が提案されている。例えば、特開２０００−５０３３７号公報（段落番号〔０００５〕〜〔００１０〕，第２図）参照。

しかし、上記のような従来技術では、前者の場合、接続されているネットワークの切断を検出した後に、ハンドオーバ処理を実施するため、切断されてからネットワーク接続の切替えが完了するまでは通信が途切れるため（中断されるため）、パケット受信中にネットワーク接続の切替えが行われると、パケットロスが発生するという問題があった。

例えば、ストリーミング放送聴取中であれば、画像や音声が途絶えることになり、この間にストリーミングデータ等のパケットが届いた場合には、パケットロスが発生してしまう。

一方、従来技術（特開２０００−５０３３７号公報）に関しては、ネットワークの切断後ではなく、受信電界強度が基準値以下になったときにハンドオーバを行う構成であるが、ネットワーク切替えに伴うモバイルノードの登録処理については何ら考慮されていないので、ハンドオーバ処理後に通信を再開できないおそれがあるといった問題があった。

すなわち、ネットワーク切替え後であってもそれに伴うモバイルＩＰの登録処理がネットワーク側で完了していなければ、あらたな移動先のネットワークで正常に通信を開始することはできない。したがって、モバイルノードは、移動前の旧ネットワークを経由したパケットをハンドオーバ処理後においても所定の時間は受信を許容する必要がある。

また、無線ネットワークは、一度接続が確立してもすぐに切断されるといったことがある（例えば、電波受信エリア境界付近にいる場合）。したがって、ネットワーク接続のバタツキを防ぐためには切替え先となるネットワークが安定した状態となった上でハンドオーバ処理を実施するといったことも重要となってくる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、通信中断時間を皆無とし、通信の継続性を良好に維持するための高品質なハンドオーバ処理を行うモバイルノードを提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、モバイルＩＰネットワーク上で通信を行うモバイルノードが提供される。このモバイルノードは、異なるネットワーク毎に接続可能な複数の通信インタフェースを有するネットワークデバイスと、前記ネットワークデバイスが受信する電波強度または無線帯域の少なくとも一方にもとづいて、ネットワーク品質を監視するネットワーク品質監視部と、前記ネットワーク品質の状態に応じて、通信が切断される前に、気付アドレスをアドレス登録先へ送信して、通信情報の経路を変更し、あらたなネットワークに接続先を切替えるためのハンドオーバを行うハンドオーバ制御部と、前記気付アドレスがアドレス登録先で更新されたことを示す応答を受信し、通信が切断されるまでは、切替え前のネットワークとの受信機能を維持するネットワーク制御部とを備える。

ここで、ネットワーク品質監視部は、ネットワークデバイスが接続するネットワークの電波強度を監視して、ネットワーク品質の変化として、電波強度の不足を検出した場合には、第１のネットワーク品質イベントを出力する電波強度監視部と、ネットワークデバイスが接続するネットワークの無線帯域の状態を監視して、ネットワーク品質の変化として、無線帯域不足を検出した場合には、第２のネットワーク品質イベントを出力する無線帯域監視部とから構成される。
ハンドオーバ制御部は、第１のネットワーク品質イベントまたは第２のネットワーク品質イベントを受信すると、ネットワーク切替え要求を発生するネットワーク状態管理部と、ネットワーク切替え要求にしたがい、ハンドオーバ要求を出力するネットワーク切替え制御部と、ハンドオーバ要求にもとづき、ハンドオーバを実行するハンドオーバ実行部とから構成される。

電波強度監視部は、電波の品質低下を検出するための閾値として、低下閾値と、低下閾値よりも低い値の急激劣化閾値とを有し、受信する電波が急激劣化閾値よりも高く、低下閾値よりも低い場合には、低下閾値を一定時間連続して下回ったときのみに第１のネットワーク品質イベントを出力し、受信する電波が急激劣化閾値を下回ったら即時に第１のネットワーク品質イベントを出力する。
無線帯域監視部は、パケット受信時にパケットの平均転送速度を監視し、平均転送速度が不足閾値より低い場合は、無線帯域不足と認識して第２のネットワーク品質イベントを出力する。
ネットワーク制御部は、ネットワークデバイスのパケット入出力インタフェースの状態を管理するインタフェース処理部を含み、インタフェース処理部は、現在接続しているネットワークデバイスの通信インタフェースである現通信インタフェースの停止要求を検出した場合は、ネットワーク切替え要求を出力し、ネットワーク切替え制御部は、ネットワーク切替え要求を受信すると、現通信インタフェース以外の通信インタフェースのうちで、優先順位が最も高い通信インタフェースに対してハンドオーバ要求を出力する。
ハンドオーバ実行部は、ハンドオーバ要求にもとづき、ハンドオーバを実行し、インタフェース処理部は、ハンドオーバ処理後に現通信インタフェースを切断する。
インタフェース処理部は、ネットワークデバイスの起動要求を検出した場合は、ネットワークデバイスの起動処理完了後に、ネットワーク切替え要求を出力し、ネットワーク切替え制御部は、ネットワーク切替え要求を受信すると、ハンドオーバ要求を出力し、ハンドオーバ実行部は、ハンドオーバ要求にもとづいて、起動処理完了後のネットワークデバイスに対してハンドオーバを実行する。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はモバイルノードの原理図である。モバイルノード１０は、モバイルＩＰネットワーク上で通信を行う端末装置であり、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話機などに該当する。なお、本発明の機能は、モバイルＩＰｖ４、モバイルＩＰｖ６のいずれにも適用可能である。

ネットワークデバイス１１−１〜１１−ｎは、ネットワークと接続するインタフェース機能をそれぞれ有し、例えば、ＮＩＣ（ネットワーク・インタフェース・カード）に該当する。モバイルノード１０は、無線ＬＡＮや第３世代携帯電話ネットワークのＦＯＭＡ（登録商標、以下省略）などのネットワークと接続するネットワークデバイスを複数搭載し、１端末で複数のネットワークと接続することができる。

ネットワーク品質監視部１２は、ネットワークデバイス１１−１〜１１−ｎが受信する電波強度または無線帯域の少なくとも一方にもとづいて、ネットワーク品質を監視する。
ハンドオーバ制御部１３は、ネットワーク品質の状態に応じて、通信が切断される前に、気付アドレス（ＣｏＡ：Care of Address）をアドレス登録先（ホームエージェントなど）へ送信して、通信情報（ＩＰパケット）の経路を変更し、あらたなネットワークに接続先を切替えるためのハンドオーバを行う。ネットワークの接続切替えとしては、現在通信しているモバイルＩＰネットワークからあらたなモバイルＩＰネットワークへの切替えを行う。

なお、気付アドレスとは、モバイルノード１０が移動先のネットワークで一時的に使用するＩＰアドレスのことである。また、ホームエージェント（ＨＡ：Home Agent）とは、モバイルノード１０のホームネットワークに存在して、モバイルノード１０宛の情報を配信したり、モバイルノード１０の位置を認識するノードである。

また、接続先のネットワーク選択については、ハンドオーバ制御部１３は、ユーザが設定可能なユーザ優先度（ネットワーク接続の優先順位）を記憶し、ネットワーク品質の変化に応じて、優先順位の高いネットワークへハンドオーバを行うようにする。または、ネットワーク品質監視部１２で管理される、後述のネットワーク品質指標にもとづいてハンドオーバを行うようにする。

ネットワーク制御部１４は、気付アドレスがアドレス登録先で更新されたことを示す応答を受信し、切替え前のネットワークとの通信が切断されるまでは、切替え前のネットワークとのパケット受信機能を維持する。

ここで、モバイルノード１０が最初、ネットワークＮ１と通信を行っており、ネットワークＮ２へ移動した場合、ネットワークＮ１のネットワーク品質の低下を認識すると、ハンドオーバ処理を行い（すなわち、ネットワークが切断される前にネットワーク品質の低下を認識するとハンドオーバを行う）、ネットワークＮ２と接続して通信を継続する。また、このとき、切替え前のネットワークＮ１との通信が切断されるまでは、ネットワークＮ１から送信されるパケットを受信する。これにより、パケットロスを生じることのない（通信中断時間が皆無）ハンドオーバが可能になる。

次にシーケンス図を用いて全体動作について説明する。図２はモバイルノード１０の動作を示すシーケンス図である。最初、モバイルノード１０は、無線ＬＡＮを介して通信を行っており、携帯電話ネットワーク（ＦＯＭＡなど）側へ移動して、その後、携帯電話ネットワークを介して通信を行うものとする。

〔Ｓ１〕モバイルノード１０において、無線ＬＡＮを介して通信を行っている場合に携帯電話ネットワーク側へ移動し、無線ＬＡＮから離れていくことで、無線ＬＡＮとのネットワーク品質が低下する。なお、ネットワーク品質の状態変化は、実際にはモバイルノード１０の移動とは関係なく、モバイルノード１０で検出されるものである。

〔Ｓ２〕モバイルノード１０は、現在通信している無線ＬＡＮとのネットワーク品質の低下を示すイベントを検出し、ハンドオーバ処理を起動する。
〔Ｓ３〕モバイルノード１０は、ＲＳ（Router Solicitation）を携帯電話ネットワークを介してアクセスルータ（ＡＲ：Access Router）へ送信する。ＲＳとは、プレフィクス情報（ＩＰｖ６ならば、１２８ビット長のＩＰｖ６アドレスの上位６４ビットのネットワーク識別子のこと）の取得要求のことであり、ＡＲは、ＩＰネットワークと携帯電話ネットワークとのトラフィック・ルーティングを行うルータのことである。

〔Ｓ４〕ＡＲは、ＲＡ（Router Advertisement：プレフィクス情報の通知）を携帯電話ネットワークを介してモバイルノード１０へ返信する。
〔Ｓ５〕モバイルノード１０は、ＢＵ（Binding Update：気付アドレスの登録要求）を携帯電話ネットワークを介してＨＡへ送信する。

〔Ｓ６〕ＨＡは、ＢＡ（Binding Acknowledgement：気付アドレスの登録応答）を携帯電話ネットワークを介してモバイルノード１０へ返信する。
〔Ｓ７〕モバイルノード１０は、無線ＬＡＮで行っていた通信を、携帯電話ネットワーク、ＡＲ、ＨＡを通じて継続する。

〔Ｓ８〕モバイルノード１０と無線ＬＡＮとの通信が切断する。なお、ステップＳ１のネットワーク品質低下からステップＳ８の切断までは、モバイルノード１０は無線ＬＡＮからのパケットの受信を継続して行っている。

次にモバイルノード１０の構成について説明する。図３はモバイルノード１０の構成を示す図である。図中、太実線矢印はデータを示し、細実線矢印は制御信号を示す。モバイルノード１０は、ネットワークデバイス１１、ネットワーク品質監視部１２、モバイルＩＰ制御部（ハンドオーバ制御部に該当）１３、ネットワーク制御部１４、アプリケーション１５、パケット入力部１６、パケット出力部１７を有する。

アプリケーション１５は、上位アプリケーションであり、他ノードとの通信を実施したり、ユーザにサービスを提供するソフトウェアである。アプリケーション１５は、ネットワークデバイス１１の通信インタフェースの停止（ダウン）処理や、ダイヤルアップの電話接続等のリンク切断処理を実施するアプリケーションを含んでおり、ユーザの指示によりネットワーク制御部１４に対してインタフェースダウン処理またはリンク切断処理を要求する。

モバイルＩＰ制御部１３は、ネットワーク状態管理部１３ａ、ネットワーク切替え制御部１３ｂ、ハンドオーバ実行部１３ｃ、端末管理部１３ｄから構成され、モバイルノード１０の全体管理やハンドオーバ制御を行う。

ネットワーク状態管理部１３ａは、ネットワーク品質監視部１２からのネットワーク品質変化イベントを受信すると、品質状況に応じてネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂに通知する。

ネットワーク切替え制御部１３ｂは、ネットワーク切替え要求にしたがい、ネットワーク品質の変化（例えば、電波強度の低下／復旧、無線帯域の不足／復旧、ネットワーク接続の切断／確立）に応じて、ハンドオーバ実行部１３ｃにハンドオーバ要求を出力し、また、ネットワーク切替えのための指示をネットワーク制御部１４に出力する。

ハンドオーバ実行部１３ｃは、ハンドオーバ要求にもとづき、モバイルＩＰハンドオーバを実行する。端末管理部１３ｄは、モバイルノード情報を管理し、モバイルノード１０の通信制御及び必要に応じてネットワーク切替え要求をネットワーク切替制御部１３ｂに出力する。また、パケットデータ出力要求をパケット出力部１７へ送信する。

パケット入力部１６は、ネットワークデバイス１１を介して受信したパケットデータの入力処理を行う。パケット出力部１７は、パケットデータ出力要求に応じて、ネットワークデバイス１１を介して、該当ネットワークへパケットデータを送信する。

ネットワーク制御部１４は、パケット送受信制御部１４ａ、インタフェース処理部１４ｂ、リンク制御部１４ｃから構成され、ネットワークデバイス１１の管理及びパケット送受信の全体管理を行う。

パケット送受信制御部１４ａは、パケットの送信／受信制御を行い、ネットワーク切替え時には、切替え前の旧ネットワークとのパケット受信機能を維持したまま、切替え後の新ネットワークとの送受信を実施する。

インタフェース処理部１４ｂは、ネットワークデバイス１１のパケット入出力インタフェースの状態管理制御を行う。さらに、アプリケーション１５の要求により、インタフェースのダウン処理を実施する場合には、対象となるネットワークデバイスの通信インタフェースが現在接続中であれば、ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂにて実施して、ハンドオーバを実行し、その後（ネットワーク切替え完了後）にダウン処理を行う。また、ネットワークデバイスのインタフェースがアップ（起動）した場合は、該当のネットワークデバイスが有効になったことをネットワーク切替え制御部１３ｂに通知する。

リンク制御部１４ｃは、ネットワークデバイス１１が通信を行うネットワークのリンクの状態管理制御を行う。また、アプリケーション１５の指示によりリンクの切断処理の開始時に、対象となるリンクが現在接続中であれば、ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂに実施し、ハンドオーバを実行し、その後（ネットワーク切替え完了後）にリンクの切断処理を行う。さらに、ネットワークデバイスのリンクがアップ（接続確立）した場合は、ネットワークの接続が確立したことをネットワーク切替え制御部１３ｂに通知する。

ネットワークデバイス１１は、ネットワーク種別に応じてネットワークとのインタフェース接続制御及び接続状態の管理を行う。例えば、ネットワーク種別としては、無線ＬＡＮ１１−１、ＦＯＭＡ１１−２、Bluetooth（登録商標）１１−３、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）１１−４等のネットワークデバイス（ＮＩＣのこと）が存在する（なお、無線インタフェースのデバイスだけでなく、有線インタフェースを持つデバイスを備えてもよい）。

ネットワーク品質監視部１２は、電波強度監視部１２ａ、無線帯域監視部１２ｂから構成される。電波強度監視部１２ａは、各種ネットワークデバイス１１の電波強度を、固定または可変に設定された周期で、またはパケット受信を契機として監視する（周期監視とパケット受信を契機とした監視との両方を用いてもよい）。そして、ネットワーク品質の変化を検出した場合には、ネットワーク状態管理部１３ａにネットワーク品質変化イベントを送信する。

無線帯域監視部１２ｂは、各種ネットワークデバイス１１の無線帯域状態を、固定または可変に設定された周期で、またはパケット受信を契機として監視する（周期監視とパケット受信を契機とした監視との両方を用いてもよい）。そして、ネットワーク品質の変化を検出した場合には、ネットワーク状態管理部１３ａにネットワーク品質変化イベントを送信する。

次にネットワーク品質が低下した際のハンドオーバについて詳しく説明する。図４はネットワーク品質低下によるハンドオーバを示す図である。最初にネットワークのシステム構成（図のシステムは一例である）について説明する。

ＩＰネットワーク１０１には、ＨＡ２０、コレスポンデント・ノード（ＣＮ：Correspondent Node）１０４、ＡＲ（アクセスルータ）３１、４１が接続する。無線ＬＡＮ１０２には、ＡＲ３１、アクセスポイント（ＡＰ：Access Point）３２が接続し、携帯電話ネットワーク（ＦＯＭＡ等）１０３には、ＡＲ４１、無線基地局（ＢＳ：Base Station）４２が接続する。

図に示すようなネットワークシステムに対して、モバイルノード１０は、無線ＬＡＮ１０２から携帯電話ネットワーク１０３への異種ネットワーク間におけるハンドオーバを行うものとする。

〔Ｓ１１〕モバイルノード１０は、ネットワークデバイス１１−１（無線ＬＡＮ用のＮＩＣ）を用いて、ＣＮ１０４とＩＰネットワーク１０１、ＡＲ３１、無線ＬＡＮ１０２、ＡＰ３２を通じて通信を行っており、ＣＮ１０４からパケットがモバイルノード１０に向けて送信されている。

〔Ｓ１２〕ＮＩＣ１１−１が受信する電波強度の低下、または無線帯域の不足が生じると、モバイルノード１０は現在通信を行っているネットワーク接続が切断する前にネットワーク品質の低下を検出し、メインインタフェースをネットワークデバイス１１−２（携帯電話ネットワーク用のＮＩＣ）に変更して、ＮＩＣ１１−２から通信可能な携帯電話ネットワーク１０３上にあるＡＲ４１へＲＳを送信する。

〔Ｓ１３〕ＡＲ４１はＲＳを受信すると直ちにＲＡをモバイルノード１０へ返信する。
〔Ｓ１４〕モバイルノード１０は、ＲＡを受信すると携帯電話ネットワーク１０３内で使用する気付アドレスを生成し、ＡＲ４１をデフォルトルータとして選択する。そして、ＮＩＣ１１−１を使用した経路からの上りのパケット送信を抑止する。その後、ＨＡ２０にＢＵの送信（気付アドレスの送信）を行う。

なお、デフォルトルータとは、すべてのルータに、例えば、インターネット上のすべてのホストやネットワークに対する経路をあらかじめ設定しておくのは無理があるので、最も頻繁に使う汎用的な経路（デフォルトルート）のルーティングを行うルータのことである。

〔Ｓ１５〕ＨＡ２０は、モバイルノード１０よりＢＵを受けとると、モバイルノード１０のホームアドレスと気付アドレスとが対応するデータベースを更新し（すなわち、気付アドレスの更新）、応答としてＢＡを返信する。

〔Ｓ１６〕モバイルノード１０は、通信中であったＣＮ１０４にもＢＵを送信する。
〔Ｓ１７〕ＣＮ１０４は、以後新しい経路である、ＩＰネットワーク１０１、ＡＲ４１、携帯電話ネットワーク１０３、ＢＳ４２を通じてパケットをモバイルノード１０に送信する。

なお、上記の一連のシーケンス中、ＮＩＣ１１−１は無線ＬＡＮ１０２との接続状態を維持しているため、パケット受信は継続されるので、ＣＮ１０４がＢＵを受信する前にモバイルノード１０に向けて無線ＬＡＮ１０２を介してパケットを送信した場合でも、ＮＩＣ１１−１を使用して受信することができる。したがってパケットのロスを生じることなくハンドオーバすることが可能となる。

次にネットワーク品質の復旧に伴うハンドオーバについて詳しく説明する。図５はネットワーク品質復旧によるハンドオーバを示す図である。図４で上述したハンドオーバで、モバイルノード１０が携帯電話ネットワーク１０３を介してＣＮ１０４と通信を行っている場合に、無線ＬＡＮ１０２側のネットワーク品質が復旧したものとする。

〔Ｓ２１〕モバイルノード１０は、ＮＩＣ１１−２を用いて、ＣＮ１０４とＩＰネットワーク１０１、ＡＲ４１、携帯電話ネットワーク１０３、ＢＳ４２を通じて通信を行っており、ＣＮ１０４からパケットがモバイルノード１０に向けて送信されている。

〔Ｓ２２〕ＮＩＣ１１−１方向（無線ＬＡＮ１０２）のネットワーク品質が復旧すると、モバイルノード１０はその旨を検出し、メインインタフェースをＮＩＣ１１−２からＮＩＣ１１−１へ変更して、無線ＬＡＮ１０２上にあるＡＲ３１へＲＳを送信する。

〔Ｓ２３〕ＡＲ３１は、ＲＳを受信すると直ちにＲＡをモバイルノード１０へ返信する。
〔Ｓ２４〕モバイルノード１０は、ＲＡを受信すると、無線ＬＡＮ１０２で使用する気付アドレスを生成し、メインインタフェースとして選択したＮＩＣ１１−１方向の経路をデフォルトルートにする。また、ＮＩＣ１１−２を使用した経路からの上りパケット送信を抑止する。その後にＢＵにより新しく生成した気付アドレスをＨＡ２０に通知する。

〔Ｓ２５〕ＨＡ２０は、ＢＵを受信すると、モバイルノード１０のホームアドレスと気付アドレスとが対応するデータベースを更新し、応答としてＢＡを返信する。
〔Ｓ２６〕モバイルノード１０は、通信中であったＣＮ１０４にもＢＵを送信する。

〔Ｓ２７〕ＣＮ１０４は、以後新しい経路である、ＩＰネットワーク１０１、ＡＲ３１、無線ＬＡＮ１０２、ＡＰ３２を通じてパケットをモバイルノード１０に送信する。
なお、上記の一連のシーケンス中、ＮＩＣ１１−２は携帯電話ネットワーク１０３との接続状態を維持しているため、パケット受信は継続されるので、ＣＮ１０４がＢＵを受信する前にモバイルノード１０に向けて携帯電話ネットワーク１０３を介しパケットを送信した場合でも、ＮＩＣ１１−２を使用して受信することができる。したがってパケットのロスを生じることなくハンドオーバすることが可能となる。

また、ここでのネットワーク品質の復旧に伴うハンドオーバについては、無線ＬＡＮ１０２方向のネットワークの優先順位が、携帯電話ネットワーク１０３よりも高いものとして、携帯電話ネットワーク１０３から無線ＬＡＮ１０２へのネットワーク切替えを行ったが、携帯電話ネットワーク１０３と無線ＬＡＮ１０２との優先順位が同程度のような場合では、携帯電話ネットワーク１０３のネットワーク品質が低下しなければ、必ずしもネットワーク品質の復旧に伴うハンドオーバを行う必要はない。

なお、上記で説明したハンドオーバは、無線ＬＡＮと携帯電話ネットワーク間のハンドオーバについて示したが、無線ＬＡＮの電波強度低下に伴う切替え先となるネットワークは例えば、Ethernet（登録商標）のような有線のネットワークでもよい。また、ネットワーク品質として、電波強度、無線帯域を測定する場合を示したが、有線ネットワークなどの場合は、ネットワークの接続確立が契機となり、このネットワーク接続確立を検出することで、有線ネットワークへのハンドオーバ処理を行うことも可能である。

次にネットワーク品質監視部１２の動作について説明する。ネットワーク品質監視部１２は、品質監視用のタイマを持っており、監視周期はアプリケーションから書き換え可能である。また、品質監視はタイマに設定された周期ごとに処理が起動される。さらに、タイマ起動以外にも、品質測定対象のネットワークデバイスがパケットを受信した契機にもネットワーク品質監視機能が呼び出される。

周期監視はタイマ満了時に動作するタイマハンドラが本機能を起動し、パケット受信を契機にした監視はハードウェア割り込みハンドラが起動する。どちらの処理により起動されたかを識別するためには、起動元のハンドラが、自身を識別するためのＩＤを、ネットワーク品質監視部１２の起動時のパラメータとして設定するといった方法による。

また、品質監視が過剰に起動されシステムのパフォーマンスに影響を与えることを防止するために（すなわち、処理が過負荷になるのを防止するために）、過剰監視防止用タイマを設けて必要以上に監視処理が実行されないようにする。ネットワーク品質監視機能が起動されると、過剰監視防止タイマのチェックが行われた後、すべての実装されたネットワークデバイス１１−１〜１１−ｎについて電波強度監視部１２ａ及び無線帯域監視部１２ｂを用いてネットワーク品質を測定する。

図６はネットワーク品質監視部１２の動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ３１〕過剰防止用タイマは満了しているか否かを判断する。満了（タイムカウント終了）ならばステップＳ３２へ、そうでなければ終了する。なお、過剰防止用タイマがタイムカウントしている場合はネットワーク品質の測定は行わない。

〔Ｓ３２〕実装されたすべてのネットワーク品質測定対象のネットワークデバイス１１−１〜１１−ｎについてステップＳ３２ａ〜ステップＳ３２ｅの該当処理を行う。
〔Ｓ３２ａ〕デバイス状態が接続か否か（ネットワークデバイス１１が装置に接続されているか否か）を判断する。接続ならステップＳ３２ｂへ、切断ならステップＳ３３へいく。

〔Ｓ３２ｂ〕ネットワーク状態が接続か否か（ネットワークデバイス１１が現在通信を行っているか否か）を判断する。接続ならステップＳ３２ｅへ、切断ならステップＳ３３へいく。

〔Ｓ３２ｃ〕電波強度監視部１２ａの処理を起動する。
〔Ｓ３２ｄ〕電波強度が通常状態ならばステップＳ３２ｅへ、低下状態ならばステップＳ３３へいく。

〔Ｓ３２ｅ〕無線帯域監視部１２ｂの処理を起動する。
〔Ｓ３３〕タイムアウトの呼び出しがあるか否かを判断する。呼び出しがあれば監視タイマ値に設定した時間後にスタートへ戻り、なければパケット受信契機によるネットワーク品質測定の起動であるためステップＳ３４へいく。

〔Ｓ３４〕過剰監視防止用タイマを起動し、ネットワーク品質測定処理を停止する。
次に電波強度監視部１２ａの動作について説明する。図７は電波強度監視部１２ａの動作概念を示す図である。縦軸は電波強度、横軸は時間であり、受信電波の波形を示している。

電波強度監視部１２ａは、電波状態の低下・復旧を判定するための２つの閾値を持つ。１つは電波強度が低下したことを判定するための低下閾値（圏外閾値）であり、もう１つは電波強度が復旧したことを判定するための復旧閾値（圏内閾値）である。これらの閾値の設定はアプリケーション１５の操作により任意に変更することができる。

ここで、１つの閾値しか設けていないと、閾値をまたぐ小さな電波強度の変化が頻繁に発生した場合に、その都度制御を切替えてしまうと、システムの処理負荷が増大してしまう。したがって、低下・復旧の２種類の閾値を設けて、システムの処理負荷増大を防止する。また、電波強度の測定は図の場合、２００ｍｓ単位で測定している様子を示している。

電波強度監視部１２ａは、まず、通信中の無線チャネルの電波強度を読み出す。電波強度を読み出すには、例えば、無線ＬＡＮカードとのインタフェースを使って電波状態を問い合わせる、という方法がある。

電波強度の低下は、読み出した電波強度が低下閾値よりも低いことによって検出され、その場合にハンドオーバが実行される。ただし、レベルＬ１のように、低下閾値を下回っても短い時間で低下閾値を上回ってしまうような場合ではハンドオーバは行わない。なぜなら、電波状態が低下閾値付近で揺らいでいるような状態でハンドオーバを実行するとネットワーク切替えにバタツキが生じ、安定した接続制御が行えなくなるからである。

したがって、受信する電波の品質が低下閾値を例えば、一定時間連続して下回った場合に、ネットワーク品質の低下と認識してはじめてハンドオーバを実行する。例えば、図の場合、低下閾値をおよそ６００ｍｓ間下回ったレベルＬ２でハンドオーバを行うようにする。

なお、電波強度の低下を検出した場合、電波強度監視部１２ａは、ネットワーク状態管理部１３ａへ電波強度低下を通知し、自身の電波状態を低下に設定する。電波強度が低下となったため、それ以外の品質監視（無線帯域）については実施しない。その後、本機能がタイムアウトにより起動した場合、次回起動用のタイマを設定する。

一方、電波強度の復旧は、電波強度が低下状態から以後に読み出した電波強度が復旧閾値よりも大きな値であったときに検出され、その場合にハンドオーバが実行される。ただし、レベルＬ３のように、復旧閾値を上回っても短い時間で復旧閾値を下回ってしまうような場合にはハンドオーバは行わない。なぜなら、上記と同様な理由により、電波状態が復旧閾値付近で揺らいでいるような状態でハンドオーバを実行するとネットワーク切替えにバタツキが生じ、安定した接続制御が行えなくなるからである。

したがって、受信する電波の品質が復旧閾値を例えば、一定時間連続して上回った場合に、ネットワーク品質の復旧と認識してはじめてハンドオーバを実行する。例えば、図の場合、復旧閾値をおよそ６００ｍｓ間上回ったレベルＬ４でハンドオーバを行っている。

なお、電波強度が復旧した場合、電波強度監視部１２ａは、ネットワーク状態管理部１３ａへ電波強度復旧を通知し、自身の電波強度状態を通常に設定し、その後に、無線帯域監視を実行することになる。また、さらに無線電波強度の値に移動平均等の統計手法を合わせて用いれば、一時的な電波強度の強弱の影響をより少なくすることができる。

図８は電波強度監視部１２ａの動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ４１〕電波強度を読み出す。
〔Ｓ４２〕電波強度状態を判断する。通常ならばステップＳ４３へ、低下ならばステップＳ４６へいく。

〔Ｓ４３〕電波強度が例えば、一定時間連続して低下閾値より下回るか否かを判断する。下回ればステップＳ４４へ、そうでなければ終了する。
〔Ｓ４４〕電波強度低下をネットワーク状態管理部１３ａへ通知する。

〔Ｓ４５〕ネットワーク状態管理部１３ａに対し、電波強度状態が低下に設定される。
〔Ｓ４６〕電波強度が例えば、一定時間連続して復旧閾値より上回るか否かを判断する。上回ればステップＳ４７へ、そうでなければ終了する。

〔Ｓ４７〕電波強度復旧をネットワーク状態管理部１３ａへ通知する。
〔Ｓ４８〕ネットワーク状態管理部１３ａに対し、電波強度状態が通常に設定される。
次に急激劣化閾値を用いて電波強度の低下を認識しハンドオーバを行う場合について説明する。図９は急激劣化閾値を用いた電波強度監視部１２ａの動作概念を示す図である。縦軸は電波強度、横軸は時間である。

電波強度監視部１２ａは、低下閾値よりさらに低い値で急激劣化閾値を持っている。電波強度の測定時、電波強度が急激劣化閾値を下回ったときは、現在通信中のネットワークとの接続が維持できないと判断し、ハンドオーバを即時に開始させる。例えば、図の場合、２００ｍｓｅｃ単位で２回連続して急激劣化閾値を超えたレベルＬ５でハンドオーバが行われる。

このように、無線ＬＡＮのアクセスポイントの故障など予期せぬ事象により、現在使用中の電波が急激に劣化した場合、ネットワークの接続が切断される可能性がある。したがって、このような場合に備えて、急激劣化閾値を設定し、瞬時にハンドオーバを行うことで、通信中断時間を最小限にする。

次に無線帯域監視部１２ｂの動作について説明する。無線帯域監視部１２ｂは、電波強度監視部１２ａと同様に、無線帯域の不足（ある無線帯域を使用するユーザ数が増加）・復旧の２つの閾値を用いて検出する。すなわち、帯域不足を判定するための閾値として不足閾値、帯域復旧判定のための閾値として復旧閾値を持つことになる。

無線帯域と閾値の比較については、電波強度監視の場合と同様である。なお、無線帯域読み出しの手段としては、実際に送受信されるパケットの平均転送速度を常時監視して結果を蓄積し、その情報を読み出したりする方法や、通信事業者が独自にプロトコルに実装した制御情報を見る方法などがある。

図１０は無線帯域監視部１２ｂの動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ５１〕利用可能な無線帯域を読み出す。
〔Ｓ５２〕無線帯域状態を判断する。通常ならばステップＳ５３へ、不足ならばステップＳ５６へいく。

〔Ｓ５３〕無線帯域が例えば、一定時間連続して、不足閾値より下回るか否かを判断する。下回ればステップＳ５４へ、そうでなければ終了する。
〔Ｓ５４〕無線帯域不足をネットワーク状態管理部１３ａへ通知する。

〔Ｓ５５〕ネットワーク状態管理部１３ａに対し、無線帯域が不足に設定される。
〔Ｓ５６〕無線帯域が例えば、一定時間連続して、復旧閾値より上回るか否かを判断する。上回ればステップＳ５７へ、そうでなければ終了する。

〔Ｓ５７〕無線帯域復旧をネットワーク状態管理部１３ａへ通知する。
〔Ｓ５８〕ネットワーク状態管理部１３ａに対し、無線帯域状態が通常に設定される。
次にネットワーク品質監視部１２が管理する品質管理テーブルについて説明する。図１１は品質管理テーブルを示す図である。品質管理テーブルＴ１は、ネットワークデバイス１１−１〜１１−ｎに対応して設けられる。

品質管理テーブルＴ１の各項目に対し、デバイス識別子とは該当ネットワークデバイスが無線ＬＡＮなのか携帯電話ネットワークなのか等を示す識別子である。電波状態とは、現在の通信における電波強度である。帯域状態とは現在の通信における無線帯域品質である。デバイス状態とは、該当ネットワークデバイスが使用可か不可か（装置に接続されているか否か）が示される。ネットワーク状態とは、メインインタフェースとして現在通信に使われているか否かが示される。

電波強度低下閾値とは、低下閾値の設定値である。電波強度復旧閾値とは、復旧閾値の設定値である。帯域不足閾値とは、帯域不足閾値の設定値である。帯域復旧閾値とは、帯域復旧閾値の設定値である。監視周期とは、例えば、２００ｍｓなどと設定される。

ネットワーク品質指標とは、ネットワーク品質とユーザの優先度とを重み付けして算出した指標のことである。ネットワーク品質と優先度とをそれぞれ数値化して、α×ネットワーク品質＋β×優先度（α、βは定数）といったようにネットワーク品質指標を算出する。

このようなネットワーク品質指標にもとづきハンドオーバを行えば、より柔軟性のあるハンドオーバが可能になる。例えば、ネットワークＮ１はユーザ優先度が高であり、ネットワークＮ２はユーザ優先度が中である場合、優先度だけで切替えるべきネットワークを選択してしまうと、常にネットワークＮ１が選択されてしまう。

一方、ネットワークＮ１に対して優先度が高で品質が低であり、ネットワークＮ２に対して優先度が中で品質が高という場合には、ネットワークＮ１、Ｎ２に対してネットワーク品質指標を算出すれば、ネットワークＮ２が切替えるべきネットワークとして選択されることになる（すなわち、ネットワーク品質と優先度が加味された選択がなされることになる）。ユーザ優先度にもとづくネットワーク切替え、またはネットワーク品質指標にもとづくネットワーク切替えの両方に対応可能である。

次にネットワーク状態管理部１３ａの動作について説明する。ネットワーク状態管理部１３ａは、現在メインとして使用中のインタフェース（ネットワークデバイス）及びインタフェース毎のネットワーク品質状態（通常・低下）を保持している。

電波強度監視部１２ａより電波強度低下の通知を受信した場合、そのインタフェースの電波状態が通常であれば、設定値を品質低下状態に変更する。そして対象のインタフェースがメインとして使用されていれば、ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂへ送信する。

また、電波強度監視部１２ａより復旧が通知された場合、対象インタフェースの電波強度が低下状態であれば、品質を通常に戻し、ネットワーク切替え制御部１３ｂへネットワーク切替え要求を送信する。なお、無線帯域品質についても上記と同様な制御が行われる。

図１２はネットワーク状態管理部１３ａの動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ６１〕ネットワーク品質監視イベントを受信したか否かを判断する。受信した場合は、イベント種別で分岐する。

〔Ｓ６２〕電波強度低下イベントを受信した場合、イベント対象の現在のインタフェース（ネットワークデバイス）の品質が低下状態か通常状態かを判断する。低下状態ならば設定はそのままなので変えずに、ステップＳ６１へ戻る。通常状態の場合はステップＳ６３へ行く。

〔Ｓ６３〕イベント対象のネットワークデバイスの設定を通常状態から低下状態に設定する。
〔Ｓ６４〕イベント対象のネットワークデバイスがメインインタフェースか否かを判断する。メインでなければステップＳ６１へ戻り、メインならばステップＳ６５へいく。

〔Ｓ６５〕ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂへ送信する。
〔Ｓ６６〕無線帯域不足イベントを受信した場合、イベント対象の現在のインタフェース（ネットワークデバイス）の品質が帯域不足状態か通常状態かを判断する。帯域不足状態ならば設定はそのままなので変えずに、ステップＳ６１へ戻る。通常状態の場合はステップＳ６７へ行く。

〔Ｓ６７〕イベント対象のネットワークデバイスの設定を通常状態から帯域不足状態に設定し、ステップＳ６４へいく。
〔Ｓ６８〕電波強度復旧イベントを受信した場合、イベント対象の現在のインタフェース（ネットワークデバイス）の品質が低下状態か通常状態かを判断する。通常状態ならば設定はそのままなので変えずに、ステップＳ６１へ戻る。低下状態の場合はステップＳ６９へ行く。

〔Ｓ６９〕イベント対象のネットワークデバイスの設定を低下状態から通常状態に設定し、ステップＳ６５へいく。
〔Ｓ７０〕無線帯域復旧イベントを受信した場合、イベント対象の現在のインタフェース（ネットワークデバイス）の品質が不足状態か通常状態かを判断する。通常状態ならば設定はそのままなので変えずに、ステップＳ６１へ戻る。帯域不足状態の場合はステップＳ７１へ行く。

〔Ｓ７１〕イベント対象のネットワークデバイスの設定を不足状態から通常状態に設定し、ステップＳ６５へいく。
次にネットワーク切替え制御部１３ｂの動作について説明する。ネットワーク切替え制御部１３ｂは、実装されているネットワークデバイスが、優先付けして管理する。ネットワーク切替え制御部１３ｂがネットワーク切替え要求を受信した場合、実装されているネットワークデバイスのネットワーク状態を優先度の高い順に検索し、最も優先される、通常状態のインタフェースを特定し、それをメインインタフェースとする。

メインインタフェースが変更された場合には、ネットワーク制御部１４へメインインタフェース変更要求を送信し、かつハンドオーバ実行部１３ｃへＲＳ送信要求をそれぞれ送信し、自身の状態をＲＡ受信待ちとする。そして、これを契機にネットワークのＡＲへＲＳが送信される。ＲＳは変更したメインインタフェースから出力される。

ＡＲからのＲＡ受信はパケット入力部１６から端末管理部１３ｄを通ってネットワーク切替え制御部１３ｂへ通知される。メインインタフェースでＲＡを受信すると、ネットワーク切替え制御部１３ｂはネットワーク制御部１４へ経路切替え要求を送信し、デフォルトルートの切替えを実施した後、ＨＡへのＢＵ送信をハンドオーバ実行部１３ｃへ要求する。最後にＨＡから返信されたＢＡ受信により、ハンドオーバは完了する。

図１３はネットワーク切替え制御部１３ｂの動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ８１〕イベントを受信したか否かを判断する。受信した場合は、イベント種別で分岐する。

〔Ｓ８２〕ネットワーク切替え要求を受信した場合、すべてのネットワークについて優先度の高い順にステップＳ８２ａ〜ステップＳ８２ｆの該当処理を行う。
〔Ｓ８２ａ〕インタフェース状態は通常状態か否かを判断する。通常でない場合はステップＳ８１へ、通常の場合はステップＳ８２ｂへいく。

〔Ｓ８２ｂ〕メインインタフェースとして該当のネットワークデバイスを選択する。
〔Ｓ８２ｃ〕メインインタフェースを変更するか否かを判断する。変更する場合はステップＳ８２ｄへ、変更しない場合はステップＳ８１へいく。

〔Ｓ８２ｄ〕ネットワーク制御部１４へメインインタフェース変更要求を送信する。
〔Ｓ８２ｅ〕ハンドオーバ実行部１３ｃへＲＳ送信要求を送信し、ステップＳ８２ｆへいく。

〔Ｓ８２ｆ〕状態をＲＡ受信待ちとし、ステップＳ８１へ戻る。
〔Ｓ８３〕イベント種別がＲＡ受信の場合、状態がＲＡ受信待ちか否かを判断する。ＲＡ受信待ちならステップＳ８３ａへいき、そうでなければ終了する。

〔Ｓ８３ａ〕メインインタフェースからの受信か否かを判断する。メインインタフェースからの受信の場合はステップＳ８３ｂへいき、そうでなければ終了する。
〔Ｓ８３ｂ〕ネットワーク制御部１４へ経路切替え要求を送信する。

〔Ｓ８３ｃ〕ハンドオーバ実行部１３ｃへＢＵ送信を要求する。
〔Ｓ８３ｄ〕状態をＢＡ受信待ちにし、ステップＳ８１へ戻る。
〔Ｓ８４〕イベント種別がＢＡ受信の場合、状態がＢＡ受信待ちか否かを判断する。ＢＡ受信待ちならステップＳ８４ａへいき、そうでなければ終了する。

〔Ｓ８４ａ〕メインインタフェースからの受信か否かを判断する。メインインタフェースからの受信の場合はステップＳ８４ｂへいき、そうでなければ終了する。
〔Ｓ８４ｂ〕状態をネットワーク切替え要求待ちにし、ステップＳ８１へ戻る。

図１４はネットワーク切替え制御部１３ｂの動作を示すフローチャートである。ネットワーク品質指標にもとづく切替え制御のフローチャートである。
〔Ｓ８５〕イベントを受信したか否かを判断する。受信した場合は、イベント種別で分岐する。

〔Ｓ８６〕ネットワーク切替え要求を受信した場合、すべてのネットワークについてネットワーク品質指標の高い順にステップＳ８６ａ〜ステップＳ８６ｆの該当処理を行う。
〔Ｓ８６ａ〕インタフェース状態は通常状態か否かを判断する。通常でない場合はステップＳ８５へ、通常の場合はステップＳ８６ｂへいく。

〔Ｓ８６ｂ〕メインインタフェースとして該当のネットワークデバイスを選択する。
〔Ｓ８６ｃ〕メインインタフェースを変更するか否かを判断する。変更する場合はステップＳ８６ｄへ、変更しない場合はステップＳ８５へいく。

〔Ｓ８６ｄ〕ネットワーク制御部１４へメインインタフェース変更要求を送信する。
〔Ｓ８６ｅ〕ハンドオーバ実行部１３ｃへＲＳ送信要求を送信し、ステップＳ８６ｆへいく。

〔Ｓ８６ｆ〕状態をＲＡ受信待ちとし、ステップＳ８５へ戻る。
〔Ｓ８７〕イベント種別がＲＡ受信の場合、状態がＲＡ受信待ちか否かを判断する。ＲＡ受信待ちならステップＳ８７ａへいき、そうでなければ終了する。

〔Ｓ８７ａ〕メインインタフェースからの受信か否かを判断する。メインインタフェースからの受信の場合はステップＳ８７ｂへいき、そうでなければ終了する。
〔Ｓ８７ｂ〕ネットワーク制御部１４へ経路切替え要求を送信し、ステップＳ８５へ戻る。

〔Ｓ８７ｃ〕ハンドオーバ実行部１３ｃへＢＵ送信を要求する。
〔Ｓ８７ｄ〕状態をＢＡ受信待ちにする。
〔Ｓ８８〕イベント種別がＢＡ受信の場合、状態がＢＡ受信待ちか否かを判断する。ＢＡ受信待ちならステップＳ８８ａへいき、そうでなければ終了する。

〔Ｓ８８ａ〕メインインタフェースからの受信か否かを判断する。メインインタフェースからの受信の場合はステップＳ８８ｂへいき、そうでなければ終了する。
〔Ｓ８８ｂ〕状態をネットワーク切替え要求待ちにし、ステップＳ８５へ戻る。

次にネットワーク制御部１４の動作について説明する。ネットワーク制御部１４は、メインインタフェース変更要求を受信した場合は、メインインタフェースの切替えを行い、また経路切替え要求を受信した場合は、デフォルトルートを指定のインタフェース方向とし、それ以外のインタフェースへの送信経路を無効にすることで、指定インタフェース向け以外にパケットが送信できないようにする。

図１５は経路制御用のルータ情報リストを示す図である。ルータ情報リストＴ２は、ネットワーク制御部１４で管理される。図において最上段にあるルータ情報に対応したインタフェースがメインインタフェースである。

ルータ情報リストＴ２の各項目に対し、ルータリスト識別子とは、無線ＬＡＮのルータリストなのか携帯電話ネットワークのルータリストなのか等を示す識別子である。ルータアドレスとは、該当ネットワークデバイスの現在の通信において接続するルータのアドレスである。デバイス名とは、ネットワークデバイスの名称（無線ＬＡＮデバイスなのか携帯電話ネットワークデバイスなのか）である。

電波強度状態とは、現在の通信における電波強度である。帯域状態とは、現在の通信における無線帯域品質である。デバイス状態とは、該当ネットワークデバイスが使用可か不可かが示される。ネットワーク状態とは、メインインタフェースとして現在使われているか否かが示される。

図１６はネットワーク制御部１４の動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ９１〕イベントを受信したか否かを判断する。受信した場合は、イベント種別で分岐する。

〔Ｓ９２〕経路切替え要求を受信した場合、デフォルトルートを指定のインタフェース方向とする。
〔Ｓ９３〕指定インタフェース以外の送信経路を無効にし、ステップＳ９１へ戻る。

〔Ｓ９４〕メインインタフェース変更要求を受信した場合、メインインタフェースを指定のネットワークインタフェースに切替え、ステップＳ９１へ戻る。
次にネットワークデバイスの停止・起動に伴うハンドオーバについて説明する。ネットワークデバイス１１の起動・停止の操作はアプリケーション１５から可能であるが、停止が要求されて実際にネットワークデバイスが停止する前にあらかじめインタフェースを切替えることにより、ハンドオーバ処理を高速に行う。これにより、使用中インタフェースの停止に伴うパケットロスを減らすことができる。

また、ネットワークデバイス１１が停止状態にあるとき、起動を要求された場合にはインタフェースの起動処理を実施した後に切替えを要求する。これは起動処理が完了する前に切替え要求を送信すると、通信できないネットワークデバイスを向いたネットワークがデフォルトルートになりパケットの損失が発生する可能性があるためである。

ネットワーク制御部１４内のインタフェース処理部１４ｂは、インタフェースの停止要求を受信した場合、ネットワークデバイスの品質を停止の状態に変更した後、ネットワーク切替え制御部１３ｂへネットワーク切替え要求を送信する。

そして、ネットワーク切替え制御部１３ｂにおいて、ネットワーク品質が通常状態のネットワークデバイスのうち優先順位が最も高いものが選択され、そのデバイスの向いたネットワークへのハンドオーバ処理が行われる。

その後、インタフェース処理部１４ｂは、ネットワークデバイスのインタフェースを切断する。また、デバイス起動要求を受信した場合には、ネットワークデバイスの起動処理実行後に、ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂへ送信する。

図１７はインタフェース処理部１４ｂの動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ１０１〕イベントを受信したか否かを判断する。受信した場合は、イベント種別で分岐する。

〔Ｓ１０２ａ〕起動要求を受信した場合、デバイス状態が通常か否かを判断する。通常ならステップＳ１０１へ戻り、そうでなければステップＳ１０２ｂへいく。
〔Ｓ１０２ｂ〕デバイス起動処理を行う。

〔Ｓ１０２ｃ〕デバイスの品質を通常状態にする。
〔Ｓ１０２ｄ〕ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂへ通知し、ステップＳ１０１へ戻る。

〔Ｓ１０３ａ〕停止要求を受信した場合、デバイス状態が通常か否かを判断する。通常ならステップＳ１０１へ戻り、そうでなければステップＳ１０３ｂへいく。
〔Ｓ１０３ｂ〕デバイスの品質を停止予約状態にする。

〔Ｓ１０３ｃ〕ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂへ通知し、ステップＳ１０１へ戻る。
〔Ｓ１０４〕切替え完了通知を受信した場合、停止予約状態のデバイスをすべて停止し、状態を停止にし、ステップＳ１０１へ戻る。

以上説明したように、上位アプリケーションからのインタフェースダウン（停止）処理が要求された場合に、対象となるインタフェースが接続されたネットワークが、カレントネットワークの場合は、即座にダウン（停止）処理を実施するのではなく、他のネットワークへのネットワーク切替処理及びハンドオーバ制御を実施し、処理完了後にダウン（停止）処理を実施する。これにより、モバイルノード１０が通信中であってもインタフェースダウン処理により、通信を中断することなく通信を継続することが可能になる。

次にリンクの切断・接続に伴うハンドオーバについて説明する。ネットワークの接続・切断の操作は、アプリケーション１５から可能であるが、リンク切断が要求されて実際に切断する前にあらかじめネットワークを切替えてハンドオーバ処理を高速に行う。これにより、使用中ネットワークの停止に伴うパケットロスを減らすことができる。

また、ネットワークデバイスが切断状態にあるとき、リンク接続を要求された場合は、インタフェースの接続処理を実施した後に切替えを要求する。これはリンク接続処理が完了する前に切替え要求を送信すると、通信できないネットワークがデフォルトルートになりパケットの損失が発生する可能性があるためである。

図１８はリンク処理部１４ｃの動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ１１１〕イベントを受信したか否かを判断する。受信した場合は、イベント種別で分岐する。

〔Ｓ１１２ａ〕起動要求を受信した場合、リンク状態が接続か否かを判断する。接続ならステップＳ１１１へ戻り、そうでなければステップＳ１１２ｂへいく。
〔Ｓ１１２ｂ〕リンク接続処理を行う。

〔Ｓ１１２ｃ〕リンク状態を通常状態にする。
〔Ｓ１１２ｄ〕ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂへ通知し、ステップＳ１１１へ戻る。

〔Ｓ１１３ａ〕切断要求を受信した場合、リンク状態が接続か否かを判断する。接続ならステップＳ１１１へ戻り、そうでなければステップＳ１１３ｂへいく。
〔Ｓ１１３ｂ〕リンクの状態を切断予約状態にする。

〔Ｓ１１３ｃ〕ネットワーク切替え要求をネットワーク切替え制御部１３ｂへ通知し、ステップＳ１１１へ戻る。
〔Ｓ１１４〕切替え完了通知を受信した場合、切断予約状態のネットワークをすべて切断し、状態を切断にし、ステップＳ１１１へ戻る。

以上説明したように、上位アプリケーションからの電話切断等のリンク切断処理が要求された場合に、対象となるリンクが、カレントネットワークの場合は、即座にリンク切断処理を実施するのではなく、他のネットワークへのネットワーク切替え処理及びハンドオーバ制御を実施し、処理完了後にリンク切断処理を実施する。これにより、モバイルノードが通信中であってもリンク切断処理により、通信を中断することなく通信を継続することが可能になる。

次にアクセスポイントを切替えることによるハンドオーバについて説明する。図１９はアクセスポイント切替えのハンドオーバを説明するための図である。無線ＬＡＮは、アクセスポイント５１、５２と接続する。最初、モバイルノード１０はアクセスポイント５１を介して通信を行っているとする。

アクセスポイント５１の電波強度が低下すると、モバイルノード１０は、ハンドオーバを行う。上述してきたハンドオーバでは、異種ネットワーク間のハンドオーバを対象にしたが、ここの例では同一のネットワーク内のアクセスポイントを切替えるものとする。

図の場合、アクセスポイント５１の電波強度が低下した場合には、切替え先をアクセスポイント５２にしてハンドオーバを行う。このように、接続中の無線通信の電波強度が弱まったとき、次の接続先メディア候補として無線ＬＡＮが選択された場合、現在接続の無線通信が接続不可となる前に接続可能なアクセスポイントを検索する。そして、接続中の無線通信との接続が維持できなくなった際、事前に検索しておいたアクセスポイントへ瞬時にハンドオーバを実現し通信を継続する。なお、このようなアクセスポイントのハンドオーバの詳細制御は、異種ネットワーク間のハンドオーバ制御と同様であるため、詳細制御の説明は省略する。

また、上記の例では、同一の無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントの切替えについて示したが、異なる無線ＬＡＮ間でアクセスポイントの切替えを行ってもよい（例えば、無線ＬＡＮ５ａ上のアクセスポイント５１ａから無線ＬＡＮ５ｂ上のアクセスポイント５１ｂへの切替え）。

以上説明したように、モバイルＩＰネットワーク上でのハンドオーバにおいて、ネットワークとの通信中断時間が皆無となるのでパケットロスの発生をなくすことができる。したがって、音声や画像などのＩＰ通信が途切れることなく、ネットワークのシームレスなハンドオーバをユーザに提供することが可能になる。

例えば、ユーザが本発明の機能を実装したＩＰ電話を用いて、通話を行っている場合にネットワーク切替えに伴う通信中断をユーザに意識させることがない。また、ユーザが動画などのストリーミングデータを見ながら移動している場合にも、ネットワーク切替えに伴う動画の停止等が起きない。

さらに、電波強度／無線帯域のそれぞれの閾値に対して、低下閾値及び復旧閾値を設け、ネットワークの切替え制御を行うことにより、安定した状態でのネットワーク接続を制御することができる。このため、無線ネットワークの境界付近等の電波強度が変化する領域であっても、ネットワークのバタツキ及びそれに伴うノイズの発生を最小限に抑えることができ、安定した品質のよい通信をユーザに提供することが可能になる。

以上説明したように、モバイルノードは、ネットワーク品質の状態に応じて、通信が切断される前に、気付アドレスをアドレス登録先へ送信して、通信情報の経路を変更し、あらたなネットワークに接続先を切替えるためのハンドオーバを行い、気付アドレスがアドレス登録先で更新され、通信が切断されるまでは、切替え前のネットワークとの受信機能を維持する構成とした。これにより、通信中断時間を皆無とし、また通信の継続性を良好に維持することができるので、モバイルＩＰネットワーク上での通信品質の向上を図ることが可能になる。

また、ネットワーク品質として、電波強度不足か、または無線帯域不足かのいずれかの状態によってハンドオーバを行うことにより、異なるネットワーク品質の状態に対して、適応的なハンドオーバ制御を行うことができるので、効率のよい適切なハンドオーバを実行することが可能になり、モバイルＩＰネットワーク上での通信品質の向上を図ることが可能になる。

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

モバイルノードの原理図である。 モバイルノードの動作を示すシーケンス図である。 モバイルノードの構成を示す図である。 ネットワーク品質低下によるハンドオーバを示す図である。 ネットワーク品質復旧によるハンドオーバを示す図である。 ネットワーク品質監視部の動作を示すフローチャートである。 電波強度監視部の動作概念を示す図である。 電波強度監視部の動作を示すフローチャートである。 急激劣化閾値を用いた電波強度監視部の動作概念を示す図である。 無線帯域監視部の動作を示すフローチャートである。 品質管理テーブルを示す図である。 ネットワーク状態管理部の動作を示すフローチャートである。 ネットワーク切替え制御部の動作を示すフローチャートである。 ネットワーク切替え制御部の動作を示すフローチャートである。 経路制御用のルータ情報リストを示す図である。 ネットワーク制御部の動作を示すフローチャートである。 インタフェース処理部の動作を示すフローチャートである。 リンク処理部の動作を示すフローチャートである。 アクセスポイント切替えのハンドオーバを説明するための図である。

符号の説明

１０ モバイルノード
１１−１〜１１−ｎ ネットワークデバイス
１２ ネットワーク品質監視部
１３ ハンドオーバ制御部
１４ ネットワーク制御部
Ｎ１、Ｎ２ ネットワーク

Claims (4)

1. モバイルＩＰネットワーク上で通信を行うモバイルノードにおいて、
   異なるネットワーク毎に接続可能な複数の通信インタフェースを有するネットワークデバイスと、
   前記ネットワークデバイスが受信する電波強度または無線帯域の少なくとも一方にもとづいて、ネットワーク品質を監視するネットワーク品質監視部と、
   前記ネットワーク品質の状態に応じて、通信が切断される前に、気付アドレスをアドレス登録先へ送信して、通信情報の経路を変更し、あらたなネットワークに接続先を切替えるためのハンドオーバを行うハンドオーバ制御部と、
   前記気付アドレスがアドレス登録先で更新されたことを示す応答を受信し、通信が切断されるまでは、切替え前のネットワークとの受信機能を維持するネットワーク制御部と、
   を備え、
   前記ネットワーク品質監視部は、
   前記ネットワークデバイスが接続する前記ネットワークの電波強度を監視して、前記ネットワーク品質の変化として、前記電波強度の不足を検出した場合には、第１のネットワーク品質イベントを出力する電波強度監視部と、
   前記ネットワークデバイスが接続する前記ネットワークの無線帯域の状態を監視して、前記ネットワーク品質の変化として、無線帯域不足を検出した場合には、第２のネットワーク品質イベントを出力する無線帯域監視部と、
   から構成され、
   前記ハンドオーバ制御部は、
   前記第１のネットワーク品質イベントまたは前記第２のネットワーク品質イベントを受信すると、ネットワーク切替え要求を発生するネットワーク状態管理部と、
   ネットワーク切替え要求にしたがい、ハンドオーバ要求を出力するネットワーク切替え制御部と、
   前記ハンドオーバ要求にもとづき、前記ハンドオーバを実行するハンドオーバ実行部と、
   から構成され、
   前記電波強度監視部は、
   電波の品質低下を検出するための閾値として、低下閾値と、前記低下閾値よりも低い値の急激劣化閾値とを有し、受信する電波が前記急激劣化閾値よりも高く、前記低下閾値よりも低い場合には、前記低下閾値を一定時間連続して下回ったときのみに前記第１のネットワーク品質イベントを出力し、受信する電波が前記急激劣化閾値を下回ったら即時に前記第１のネットワーク品質イベントを出力し、
   前記無線帯域監視部は、
   パケット受信時にパケットの平均転送速度を監視し、前記平均転送速度が不足閾値より低い場合は、前記無線帯域不足と認識して前記第２のネットワーク品質イベントを出力し、
   前記ネットワーク制御部は、前記ネットワークデバイスのパケット入出力インタフェースの状態を管理するインタフェース処理部を含み、
   前記インタフェース処理部は、現在接続している前記ネットワークデバイスの前記通信インタフェースである現通信インタフェースの停止要求を検出した場合は、ネットワーク切替え要求を出力し、
   前記ネットワーク切替え制御部は、前記ネットワーク切替え要求を受信すると、前記現通信インタフェース以外の通信インタフェースのうちで、優先順位が最も高い通信インタフェースに対してハンドオーバ要求を出力し、
   前記ハンドオーバ実行部は、前記ハンドオーバ要求にもとづき、前記ハンドオーバを実行して、前記インタフェース処理部は、ハンドオーバ処理後に前記現通信インタフェースを切断し、
   前記インタフェース処理部は、前記ネットワークデバイスの起動要求を検出した場合は、前記ネットワークデバイスの起動処理完了後に、ネットワーク切替え要求を出力し、前記ネットワーク切替え制御部は、前記ネットワーク切替え要求を受信すると、ハンドオーバ要求を出力し、
   前記ハンドオーバ実行部は、前記ハンドオーバ要求にもとづいて、起動処理完了後の前記ネットワークデバイスに対して前記ハンドオーバを実行する、
   ことを特徴とするモバイルノード。
2. モバイルＩＰネットワーク上で通信を行うモバイルノードにおいて、
   異なるネットワーク毎に接続可能な複数の通信インタフェースを有するネットワークデバイスと、
   前記ネットワークデバイスが受信する電波強度または無線帯域の少なくとも一方にもとづいて、ネットワーク品質を監視するネットワーク品質監視部と、
   前記ネットワーク品質の状態に応じて、通信が切断される前に、気付アドレスをアドレス登録先へ送信して、通信情報の経路を変更し、あらたなネットワークに接続先を切替えるためのハンドオーバを行うハンドオーバ制御部と、
   前記気付アドレスがアドレス登録先で更新されたことを示す応答を受信し、通信が切断されるまでは、切替え前のネットワークとの受信機能を維持するネットワーク制御部と、
   を備え、
   前記ネットワーク品質監視部は、
   前記ネットワークデバイスが接続する前記ネットワークの電波強度を監視して、前記ネットワーク品質の変化として、前記電波強度の不足を検出した場合には、第１のネットワーク品質イベントを出力する電波強度監視部と、
   前記ネットワークデバイスが接続する前記ネットワークの無線帯域の状態を監視して、前記ネットワーク品質の変化として、無線帯域不足を検出した場合には、第２のネットワーク品質イベントを出力する無線帯域監視部と、
   から構成され、
   前記ハンドオーバ制御部は、
   前記第１のネットワーク品質イベントまたは前記第２のネットワーク品質イベントを受信すると、ネットワーク切替え要求を発生するネットワーク状態管理部と、
   ネットワーク切替え要求にしたがい、ハンドオーバ要求を出力するネットワーク切替え制御部と、
   前記ハンドオーバ要求にもとづき、前記ハンドオーバを実行するハンドオーバ実行部と、
   から構成され、
   前記電波強度監視部は、
   電波の品質低下を検出するための閾値として、低下閾値と、前記低下閾値よりも低い値の急激劣化閾値とを有し、受信する電波が前記急激劣化閾値よりも高く、前記低下閾値よりも低い場合には、前記低下閾値を一定時間連続して下回ったときのみに前記第１のネットワーク品質イベントを出力し、受信する電波が前記急激劣化閾値を下回ったら即時に前記第１のネットワーク品質イベントを出力し、
   前記無線帯域監視部は、
   パケット受信時にパケットの平均転送速度を監視し、前記平均転送速度が不足閾値より低い場合は、前記無線帯域不足と認識して前記第２のネットワーク品質イベントを出力し、
   前記ネットワーク制御部は、前記ネットワークデバイスが通信を行う前記ネットワークのリンクの状態を管理するリンク制御部を含み、
   前記リンク制御部は、現在接続している前記ネットワークデバイスの前記通信インタフェースである現通信インタフェースのリンク切断要求を検出した場合は、ネットワーク切替え要求を出力し、
   前記ネットワーク切替え制御部は、前記ネットワーク切替え要求を受信すると、他通信インタフェースに対してハンドオーバ要求を出力し、
   前記ハンドオーバ実行部は、前記ハンドオーバ要求にもとづき、前記ハンドオーバを実行し、前記リンク制御部は、ハンドオーバ処理後に前記現通信インタフェースのリンクを切断し、
   前記リンク制御部は、前記ネットワークデバイスのリンク接続要求を検出した場合は、前記ネットワークデバイスのリンク接続処理完了後に、ネットワーク切替え要求を出力し、前記ネットワーク切替え制御部は、前記ネットワーク切替え要求を受信すると、ハンドオーバ要求を出力し、
   前記ハンドオーバ実行部は、前記ハンドオーバ要求にもとづいて、リンク接続処理完了後の前記ネットワークデバイスに対して前記ハンドオーバを実行する、
   ことを特徴とするモバイルノード。
3. モバイルＩＰネットワーク上でハンドオーバを行うハンドオーバ方法において、
   異なるネットワーク毎に接続可能な複数の通信インタフェースを有するネットワークデバイスに対して、前記ネットワークデバイスが受信する電波強度または無線帯域の少なくとも一方にもとづいて、ネットワーク品質を監視し、
   前記ネットワーク品質の状態に応じて、通信が切断される前に、気付アドレスをアドレス登録先へ送信して、通信情報の経路を変更し、あらたなネットワークに接続先を切替えるためのハンドオーバを行い、
   前記気付アドレスがアドレス登録先で更新されたことを示す応答を受信し、通信が切断されるまでは、切替え前のネットワークとの受信機能を維持し、
   第１のハンドオーバとして、前記ネットワーク品質である前記電波強度の不足を監視してハンドオーバを行う場合は、
   電波の品質低下を検出するための閾値として、低下閾値と、前記低下閾値よりも低い値の急激劣化閾値とを有し、受信する電波が前記急激劣化閾値よりも高く、前記低下閾値よりも低い場合には、前記低下閾値を一定時間連続して下回ったときのみにハンドオーバ要求を出力し、受信する電波が前記急激劣化閾値を下回ったら即時にハンドオーバ要求を出力し、
   第２のハンドオーバとして、前記ネットワーク品質である前記無線帯域の不足を監視してハンドオーバを行う場合は、
   パケット受信時にパケットの平均転送速度を監視し、前記平均転送速度が不足閾値より低い場合は、無線帯域不足と認識してハンドオーバ要求を出力し、
   第３のハンドオーバとして、現在接続している前記ネットワークデバイスの前記通信インタフェースである現通信インタフェースの停止要求を検出したときにハンドオーバを行う場合は、
   前記現通信インタフェース以外の通信インタフェースのうちで、優先順位が最も高い通信インタフェースに対してハンドオーバ要求を出力し、ハンドオーバ処理後に前記現通信インタフェースを切断し、
   第４のハンドオーバとして、前記ネットワークデバイスの起動要求を検出したときにハンドオーバを行う場合は、
   前記ネットワークデバイスの起動処理完了後に、ハンドオーバ要求を出力し、前記ハンドオーバ要求にもとづいて、起動処理完了後の前記ネットワークデバイスに対して前記ハンドオーバを実行する、
   ことを特徴とするハンドオーバ方法。
4. モバイルＩＰネットワーク上でハンドオーバを行うハンドオーバ方法において、
   異なるネットワーク毎に接続可能な複数の通信インタフェースを有するネットワークデバイスに対して、前記ネットワークデバイスが受信する電波強度または無線帯域の少なくとも一方にもとづいて、ネットワーク品質を監視し、
   前記ネットワーク品質の状態に応じて、通信が切断される前に、気付アドレスをアドレス登録先へ送信して、通信情報の経路を変更し、あらたなネットワークに接続先を切替えるためのハンドオーバを行い、
   前記気付アドレスがアドレス登録先で更新されたことを示す応答を受信し、通信が切断されるまでは、切替え前のネットワークとの受信機能を維持し、
   第１のハンドオーバとして、前記ネットワーク品質である前記電波強度の不足を監視してハンドオーバを行う場合は、
   電波の品質低下を検出するための閾値として、低下閾値と、前記低下閾値よりも低い値の急激劣化閾値とを有し、受信する電波が前記急激劣化閾値よりも高く、前記低下閾値よりも低い場合には、前記低下閾値を一定時間連続して下回ったときのみにハンドオーバ要求を出力し、受信する電波が前記急激劣化閾値を下回ったら即時にハンドオーバ要求を出力し、
   第２のハンドオーバとして、前記ネットワーク品質である前記無線帯域の不足を監視してハンドオーバを行う場合は、
   パケット受信時にパケットの平均転送速度を監視し、前記平均転送速度が不足閾値より低い場合は、無線帯域不足と認識してハンドオーバ要求を出力し、
   第３のハンドオーバとして、現在接続している前記ネットワークデバイスの前記通信インタフェースである現通信インタフェースのリンク切断要求を検出したときにハンドオーバを行う場合は、
   他通信インタフェースに対してハンドオーバ要求を出力し、ハンドオーバ処理後に前記現通信インタフェースのリンクを切断し、
   第４のハンドオーバとして、前記ネットワークデバイスのリンク接続要求を検出したときにハンドオーバを行う場合は、
   前記ネットワークデバイスのリンク接続処理完了後に、ハンドオーバ要求を出力し、前記ハンドオーバ要求にもとづいて、リンク接続処理完了後の前記ネットワークデバイスに対して前記ハンドオーバを実行する、
   ことを特徴とするハンドオーバ方法。

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