JP4438598B2 - 移動体通信システムおよびスイッチ機器 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムに関するものであり、特に移動端末が基地局を跨って移動する際の処理を簡易化する移動体通信システムおよびスイッチ機器に関するものである。

以下、従来の移動体通信システムについて説明する。
図２は従来の移動体通信システムであり、ルータ１００、１１０ａ、１１０ｂと、それぞれルータ１１０ａまたは１１０ｂに収容される無線基地局（基地局）１２０ａ〜１２０ｄとにより階層構成されている。
ルータ１００が、位置Ｘにある移動端末１３０宛のパケットを、ルータ１１０ａを経由してこの移動端末１３０を収容する基地局１２０ｂに送信すると、ルータ１１０ａはこのパケットをルータ１００、ルータ１１０ｂを経由して、ルータ１２０ｂに隣接する基地局１２０ｃ宛に送信する。
移動端末１３０が基地局１２０ｂのエリア（位置Ｘ）から基地局１２０ｃの無線エリア（位置Ｙ）に移動した場合、移動端末１３０は基地局１２０ｃに位置登録メッセージを送信して基地局１２０ｃに接続することで、あらかじめ基地局１２０ｃにバイキャストされていたパケットを受信することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２３２４３６号公報（第５−６頁、第１図）

しかしながら、上記従来の移動体通信システムは、ルータにバイキャスト機能を追加し、位置登録メッセージを使用して位置管理を行う必要があり、繁雑な処理を実行し、ルータ機能を複雑にし、結果的に高価なルータが必要になるという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、繁雑な処理を実行する高価なルータを用いなくても、基地局を跨って移動する移動端末がパケットをスムーズに受信できる移動体通信システムおよびスイッチ機器を得ることを目的とする。

本発明は、移動端末宛パケットを受信しそれぞれ配下の基地局を経由して上記移動端末に上記パケットを送信する複数のスイッチ機器からなるスイッチ群を備え、上記スイッチ群内の一のスイッチ機器が該スイッチ群外から受信したパケットを該スイッチ群内の他のスイッチ機器に送信することを特徴とする。

この発明によれば、移動端末が基地局を跨って移動する際に行う位置登録を削減できるという効果を奏する。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線通信システムの一構成例を示す図であり、図において、１０は上位ネットワーク網から送信されるパケットを受信し、スイッチ２０、２３に対して送信するルータであって、周知のモバイルIPなどの手順を使用して、移動端末４０の位置管理を行うことが可能なルータ、２０はルータ１０に直接収容されるスイッチ（ＳＷ）、２１、２２はスイッチ２０から順番に接続されるスイッチであり、各々基地局３０、３１、３２、を収容する。２３はルータ１０に直接収容されるスイッチであり、基地局３３を収容する。各スイッチ２０〜２３はレイヤ２スイッチである。
４０は無線を介して基地局と通信する移動端末であり、図では、基地局３０のエリア（位置Ａ）から基地局３１のエリア（位置Ｂ）、基地局３２のエリア（位置Ｃ）に順次移動することを示している。
上記スイッチ（スイッチ機器）２０、２１、２２によりスイッチ群が形成され、これと基地局３０、３１、３２により、この発明における移動体通信システムが形成される。移動体通信システムにはルータ１０を含んでもよいし、さらに移動端末４０を含んでもよい。

次に動作について説明する。
ルータ１０は、移動端末４０がスイッチ２０配下に存在していることをモバイルIPなどの手段を介して認識しているものとする。
ルータ１０は、移動端末４０宛のパケットを受信すると、このパケットをスイッチ２０宛に送信する。スイッチ２０はルータ１０からのパケットを自配下の基地局３０に出力するとともに、配下のスイッチ２１へ転送する。
同様にスイッチ２１は自配下の基地局３１にパケットを出力するとともに、さらに配下のスイッチ２２へ転送する。スイッチ２２はこのパケットを基地局３２に出力する。
パケットを受信した各基地局３０、３１、３２はこのパケットを無線出力し、位置Ａにいる移動端末４０は基地局３０からのパケットを受信する。

移動端末４０は、位置Ａから位置Ｂに移動すると、改めて位置登録すること無しに基地局３１から自移動端末４０宛のパケットを継続して受信することが可能であり、位置Ｂから位置Ｃに移動しても同様に位置登録無しでパケットの受信が可能である。
このように、スイッチ２０、２１、２２からなるスイッチ群（第１のスイッチ群）にそれぞれ収容される基地局３０、３１、３２の無線エリア間で移動端末４０が移動する場合には、改めて位置登録の必要がなく、処理が簡略化される。

さらに移動端末４０が、スイッチ２２に収容される基地局３２の無線エリアである位置Ｃから、異なるスイッチ群（第２のスイッチ群）に含まれるスイッチ２３に収容される基地局３３の無線エリア（位置Ｄ）に移動した場合、移動端末４０は移動直後に位置登録メッセージを送信して位置登録を行う必要があるが、この第２のスイッチ群内での移動ならば改めて位置登録を行う必要がない。

以上のように、本実施の形態によれば、パケットの転送機能を有しそれぞれ基地局を収容する複数のレイヤ２スイッチを接続してスイッチ群を形成し、同一スイッチ群内でパケットを各スイッチ経由で各基地局に同報するように構成したので、移動端末が同一スイッチ群内で移動しても、位置登録メッセージなどによる位置登録手続を改めて行う必要がなく、ネットワークの管理を簡略化することが可能である。
またスイッチ群を跨って移動する場合であっても位置登録手続の回数を削減することが可能であり、ネットワークの管理を簡略化することが可能である。
またバイキャスト機能を有する高価なルータの数を削減することが可能である。

また上記の例では、ルータ１０からのパケットをスイッチ２０が受信してスイッチ２１、２２と転送される例を示したが、ルータ１０からのパケットをスイッチ２１が受信して、隣接スイッチ２０、２２に転送するようにしてもよい。この場合、転送を行うスイッチの数を削減できるという効果を奏する。

なお、本実施の形態では、３個のスイッチが１つのスイッチ群を形成する場合について説明しているが、これに限らず、スイッチ群に含まれるスイッチの数はこれに限らず、上記実施の形態と同様の効果を奏するものである。

実施の形態２．
以上の実施形態１では、基地局３０、３１、３２から移動端末４０宛のパケットを同報出力することで位置管理を行うことなく移動体通信を実現したが、この実施の形態２においては移動端末の移動方向が例えば図１における位置Ａから位置Ｂ、位置Ｃと予測可能な場合についての実施形態を示す。

この実施の形態におけるシステム構成は図１と同様であるが、移動端末４０は高速道路や鉄道など進行方向が予測可能な移動を行っているものとし、また基地局３０、３１、３２はこの高速道路や鉄道に沿うように配置されているものとする。

図１において、まず移動端末４０が基地局３０の無線エリアである位置Ａに存在するとき、ルータ１０からのパケットは、スイッチ２０、基地局３０を介して移動端末４０へ転送されている。このとき、スイッチ２０は端末の次の移動先が位置Ｂであることを予測して（あるいは次の移動先が位置Ｂであることが確定していることを利用して）、ルータ１０からのパケットを基地局３０へ出力するとともに隣接のスイッチ２１へも転送を行う。スイッチ２１はパケットを基地局３１へ出力し、移動端末４０との通信に備える。

移動端末４０が位置Ａから位置Ｂに移動すると、移動端末４０は基地局３１からのパケットを受信し、基地局３１に対して応答パケットなどを出力する。基地局３１は移動端末からのパケットをスイッチ２１へ転送する。
スイッチ２１は、基地局３１から移動端末４０が出力した応答パケットの受信などを契機に端末が自配下（位置Ｂ）に位置したことを認識し、次の隣接スイッチ２２へのパケット転送を開始する。スイッチ２２は、スイッチ２１から転送されたパケットを基地局３２に出力する。
このときスイッチ２０は、移動端末４０からの応答パケットの受信がなくなったことにより自配下（位置Ａ）に移動端末４０がないことを検出し、基地局３０へのパケット出力を停止する。

以上のように、この実施の形態においては、実施の形態１における効果に加えて、移動端末の移動方向が予測可能な場合（あるいは確定している場合）、基地局としては移動端末を収容する基地局とそれに対応するスイッチ、および次に移動端末を収容する隣接基地局とそれに対応する隣接スイッチのみを使用すればよく、無線リソースを有効に利用することが可能になるという効果を奏する。他のスイッチは基地局へのパケット転送は不要であり、必要に応じてパケットを隣接スイッチに転送するのみでよい。
ここで隣接基地局とは互いに隣接する無線エリアを有する基地局を意味する。また隣接スイッチとは隣接基地局を収容するスイッチを意味し、スイッチ同士の物理的な位置関係は必ずしも隣接している必要はない。

なお、本実施の形態では、移動端末は高速道路や鉄道などの線的な移動を行う例を示したが、移動端末が予め定められた経路を通過し、その経路に複数の基地局が沿う形で配置されているものであればその他の形態でもよく、上記本実施の形態の効果を奏するものである。

また上記の例では、移動端末４０からのパケット受信、非受信を契機に移動端末４０の移動を検出している例を示したが、基地局−移動端末間の無線リンクの有無を基地局からスイッチへ通知することで、より正確に移動端末の所在を把握することができる。

また移動端末の移動が線形でなく例えば平面内のランダム移動であっても、移動履歴等から次の移動先が予測可能な場合には、２次元配置された基地局内で次の移動先基地局を１または複数決定してパケットを送信すれば、上記本実施の形態の効果を奏することが可能となる。

実施の形態３．
以上の実施の形態では、同一のパケットが複数の基地局から同報出力されるため、移動端末４０が無線エリアの境界近傍に存在する際には、同一のパケットを複数の基地局から重複して受信する可能性がある。
これを防止するために、スイッチ群の最初のスイッチ２０はパケットに例えば順序番号などの識別符号を含むヘッダを付加して自配下の基地局へ出力するとともに、配下のスイッチ２１へ転送する。スイッチ２１はパケットのこの順序番号を維持したまま、基地局３１および隣接スイッチ２２に転送する。
パケットを受信した移動端末４０は受信したパケットに付与されたヘッダ情報を精査することで、同一パケットの重複受信であるかを識別することができ、重複パケットを廃棄することができる。
また、このヘッダ情報を使用して、パケットレベルの送達確認を行い、欠落したパケットがある場合には再送要求を発信して再送手順を実行することも可能となる。
この実施の形態３で説明した方法は、実施の形態１、実施の形態２ともに適用可能である。

以上のように、本発明にかかる移動端末が基地局を跨って移動する移動体通信システムに適している。

本発明にかかる無線通信システムの一構成例を示す図である。 従来の無線通信システムの構成を示す図である。

符号の説明

１０ ルータ、
２０、２１、２２，２３ スイッチ、
３０、３１、３２、３３ 基地局、
４０ 移動端末、
１００ ルータ、
１１０ａ、１１０ｂ ルータ、
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ 基地局、
１３０ 移動端末。

Claims (3)

1. 移動端末が収容可能な基地局と、
   当該基地局に対応するスイッチ機器と、
   複数のスイッチ機器から構成されるスイッチ群とからなり、
   該スイッチ群の外から受信した上記移動端末宛の移動端末宛パケットは、上記スイッチ群内の一のスイッチ機器に対応する基地局を介して上記移動端末に送信され、また、上記スイッチ群内の他のスイッチ機器に対応する基地局にも送信される
   ことを特徴とする移動体通信システム。
2. 複数の基地局は、移動端末の予め定められた移動方向に沿って設けられ、
   上記移動端末を収容する基地局に対応する一のスイッチ機器は、上記移動端末の移動方向の次の移動先と予測される基地局に対応する他のスイッチ機器に、移動端末宛パケットを転送する
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
3. スイッチ機器は、当該スイッチ機器に対応する基地局の無線エリア内に移動端末がいるかいないかを、上記移動端末からの応答パケットに基づき認識し、
   対応する基地局の無線エリア内に移動端末がいることを認識したスイッチ機器は、当該スイッチ機器に対応する基地局と、上記移動端末の移動方向の次の移動先と予測される下流側の隣接するスイッチ機器とに、移動端末宛パケットを転送し、
   対応する基地局の無線エリア内に移動端末がいることを認識できないスイッチ機器は、当該スイッチ機器に対応する基地局に、移動端末宛パケットを転送しない
   ことを特徴とする請求項２に記載の移動体通信システム。

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