JP4449498B2 - 移動ネットワークおよびそのデータ通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、移動端末のホームネットワークにホームエージェントが接続され、移動端末の移動先ネットワークにフォーリンエージェントが接続され、各フォーリンエージェントが１台以上の無線基地局を直接または間接的に収容し、ホームエージェントから移動端末宛に転送されたデータが、移動先のフォーリンエージェントおよびその無線基地局を経由して移動端末へ転送される移動ネットワークおよびそのデータ通信方法に関する。
インターネット端末が、異なるネットワーク間を移動しても同じIPアドレスで通信を継続するための技術として、Mobile IPが非特許文献１で標準化されている。Mobile IPプロトコルでは、移動端末(MN)がネットワークを移動する度に移動先のフォーリンエージェント(FA)およびホームネットワーク内のホームエージェント(HA)へ位置登録を行う必要があり、この位置登録が完了するまでの間のMNへのデータ転送の中断が問題となる。
これを解決するための手法として、(a)MNが新しいネットワークへ移動する前に移動元FA経由で移動先FAへ位置登録を行うハンドオフ手法や、(b)移動先FAでの位置登録を完了する前に、移動元FAに届いているデータを移動先FAへ直接転送してMNへデータを配送するハンドオフ手法が、非特許文献２に開示されている。
図５は、上記(a)のハンドオフ手法を模式的に示した図であり、移動端末MNが、その移動前に移動元FA(FA0)経由で、移動先FA(FA1)のエージェント広告の受信や位置登録を行う(非特許文献２では、"Pre-Registration"と表現されている)。
図６は、上記(b)のハンドオフ手法を模式的に示した図であり、レイヤ２の移動に関する情報(L2トリガ)を移動元FA0または移動先FA1が何らかの手段により利用できるものと仮定し、移動後にFA間で双方向トンネルを確立してMN宛のパケットを移動元FA0から移動先FA1に転送する(非特許文献２では"Post-Registration"と表現されている)。
また、移動端末MNがネットワークを移動するたびに発生するホームエージェントHAへの位置登録の処理遅延や転送遅延を軽減するための手法として、都市など一定範囲の地域の移動管理を効率的に行う「マイクロモビリティ」と呼ばれる技術が非特許文献３，４に開示されている。非特許文献４では、図７に示したように、ある領域内でFAを階層化し、その範囲内での移動は途中のFA(図中のGFAやRFA)のみに位置登録を行う局所的な位置登録が提案されている。
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従来技術では、移動元FAおよび移動先FAがMobile IPの位置登録に先立って移動端末宛のデータ転送の中継処理を行うため、移動端末の移動前に移動先FAが分かっている、または移動端末の移動後に移動元のFAが分かる、ことが前提となっている。したがって、IEEE802.11に代表される無線LAN等の通信方式を利用しようとすると、以下のような問題点がある。
(1)移動端末の移動前に、移動元FAが移動先FAに移動端末の位置登録を要求する場合： 第１に、移動端末の移動は移動端末が主体的に決定するため、通信ネットワーク上のFAが移動端末の次の移動先を予め取得することは困難である。
第２に、移動端末自身の無線回線の状態を元にレイヤ２の移動を開始するため、予め移動先FAのIPアドレスやMACアドレスを確実に取得することは困難である。
(2) 移動端末の移動後に、移動先FAが移動元FAに移動端末宛データの転送要求を行う場合：
第１に、移動端末の移動後、Mobile IPの位置登録要求前に移動先FAが移動元FAを発見することが困難である。
第２に、移動端末のHAは移動元FAの情報を持っているが、移動先FAがMobile IPの位置登録前に移動端末のHAを予め知ることは困難である。
第３に、移動端末は移動元FAの情報を有しており、これを移動先FAに伝達することが考えられるが、移動端末が移動先FAを認識するためには移動端末がMobile IPの移動検知メカニズムにより自身が移動したことを認識する必要があり、これに時間を要する。
上記の問題点により、無線LAN等の通信方式を用いた場合に、従来のハンドオフ手法をそのまま適用することは困難であった。
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、移動端末の移動先FAへの位置登録を短期間で完了できる移動ネットワークおよびそのデータ通信方法を提供することにある。
上記した目的を達成するために、本発明は、移動端末と移動先フォーリンエージェントとの間に無線接続を確立し、当該移動先フォーリンエージェントが移動端末のMACアドレスを認識する手順と、前記移動先フォーリンエージェントが、MACアドレスフィールドおよびIPアドレスフィールドを備えたハンドオフ要求メッセージの当該MACアドレスフィールドに前記移動端末のMACアドレスを登録する手順と、前記移動先フォーリンエージェントが、自身及び他の複数のフォーリンエージェントを相互に接続する転送ネットワーク上へ、前記ハンドオフ要求メッセージを送出する手順と、前記他の各フォーリンエージェントが前記ハンドオフ要求メッセージを受信し、そのMACアドレスが自身の位置管理リストにおいてIPアドレスと対応付けられているか否かを判定する手順と、前記MACアドレスとIPアドレスとが位置管理リストにおいて対応付けられている他のフォーリンエージェントが、当該IPアドレスを前記受信したハンドオフ要求メッセージのIPアドレスフィールドに登録する手順と、前記他のフォーリンエージェントが、前記転送ネットワーク上へ前記ハンドオフ要求メッセージを送出する手順と、前記移動先フォーリンエージェントが前記ハンドオフ要求メッセージを受信し、そのMACアドレスおよびIPアドレスを自身の位置管理リストへ仮登録する手順と、前記移動先フォーリンエージェントが、前記ホームエージェントから移動端末宛に送信されたデータを、前記仮登録された情報に基づいて移動端末へ転送する手順とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、移動端末の移動先フォーリンンエージェントへの位置登録を、従来のMobile IPで標準化されている位置登録手順に従うよりも速く完了できるので、従来よりも高速なハンドオフが可能になり、ハンドオフ時の通信遮断時間を短くできる。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明のデータ通信方法が適用されるモバイルネットワークの主要部の構成を示したブロック図であり、複数のFA(FA1，FA2，FA3…)がIEEE802.17（Resilient Packet Ring）などの高速なレイヤ２の転送ネットワーク１０を介して相互に接続されている。HAと前記転送ネットワーク１０とは、ゲートウェイ（GW）またはGFA(Gateway FA)を介して接続されるが、GFAへのMNの位置登録は必ずしも必要ではない。GWまたはGFAから転送されてきた移動端末MN宛のパケットは、全て転送ネットワーク１０を経由してFAへ転送される。各FAは、それぞれの位置登録管理リスト(Binding List)に登録されているIPアドレスが宛先アドレスとして登録されているパケットのみを受信してMN方向のネットワークに転送する。
図２は、本発明に係る通信方法のハンドオフ手順を示したシーケンスフローである。ここでは、移動端末MNがアクセスポイント（無線基地局）AP0を経由してフォーリンエージェントFA0に位置登録を完了しており、当該FA0を経由して相手端末と通信を行っている状態から説明を始める。
(1) 移動端末MNが移動してアクセスポイントAP2の通信エリアに侵入し、当該AP2との間にレイヤ２での無線接続が完了すると、移動先AP2は移動端末MNのMACアドレスを取得する。
(2) 移動先AP2は、図３に一例を示したように、識別情報フィールド３０、MACアドレスフィールド３１およびそのIPアドレスフィールド３２を備えた高速ハンドオフ要求メッセージ(FHReq)の、当該MACアドレスフィールド３１に前記移動端末MNのMACアドレスを登録してフォーリンエージェントFA2へ送信する。移動先AP2は、この時点では移動端末MNのMACアドレスを取得できているのみで、そのIPアドレスは取得できていないので、前記FHReqのIPアドレスフィールド３２にはIPアドレスが未登録のままである。
(3) 移動先FA2は、移動先AP2から受信したFHReqメッセージを前記転送ネットワーク１０上に流す。このFHReqメッセージは、転送ネットワーク１０を経由して全てのフォーリンエージェントFA1，FA2，FA3…に転送される。
(4)各FAでは、前記FHReqメッセージを受信すると、図４に示した「FHReq受信処理」が実行される。この「FHReq受信処理」では、ステップＳ１においてFHReqが受信されると、ステップＳ２では、当該メッセージのIPアドレスフィールド３２が参照され、IPアドレスが登録されているか否かが判定される。IPアドレスが未登録であればステップＳ３へ進み、当該メッセージのMACアドレスフィールド３１に格納されているMACアドレスが自身の位置管理リストに登録されているか否かが検査される。
移動元FA0であれば、その位置管理リストに前記MACアドレスが既登録と判定されるのでステップＳ４へ進み、前記MACアドレスと対応付けられたIPアドレス(IPa)が前記位置管理リストから抽出される。ステップＳ５では、前記FHReqのIPアドレスフィールド３２に前記抽出されたIPアドレス(IPa)が登録され、ステップＳ６で前記転送ネットワーク１０上に再送出される。
前記移動先FA2では、図４のステップＳ１で前記再送信されたFHReqメッセージを受信すると、ステップＳ２では、IPアドレスが既登録と判定されるのでステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、当該メッセージに登録されているMACアドレスおよびIPアドレスのペアが抽出されて自身の位置管理リストに登録される。
(5) この段階で移動先FA2は移動端末MNのIPアドレスを認識できるので、転送ネットワーク１０上のMN宛のパケットを識別して、移動先AP2経由で移動端末MNへ転送することが可能となる。移動端末MNでは、この時点でデータ転送を再開できる。
(6) 移動端末MNはその後、移動先FA2から定期的に送信されるエージェント広告（Agent Advertisement）を受信することにより移動先を検知する
(7) 移動端末MNは、通常のMobile IPの位置登録手順に準じて、移動先FA2のIPアドレスを位置登録要求（Registration Request:RRQ)に乗せてホームエージェントへ通知する。
(8) ホームエージェントは、このメッセージに応答して位置登録応答(Registration Reply:RRP)を移動先FA2，AP2経由で移動端末MNへ転送する。これにより、移動先FA2の位置登録リストに移動端末MNが正式に登録される。
(9) 通常のMobile IPに従った場合には、当該タイミングから前記正式登録後の位置登録リストに基づくデータ転送が再開されるのに対して、本実施形態では、前記(5)のタイミングで既にデータ転送が再開されている。
本発明の通信方法が適用されるモバイルネットワークの主要部の構成を示したブロック図である。 本発明に係る通信方法のハンドオフ手順を示したシーケンスフローである。 高速ハンドオフ要求メッセージ(FHReq)のフィールド構造の一例を示した図である。 「FHReq受信処理」のフローチャートである。 非特許文献２に開示された"Pre-Registration"手法によるハンドオフ手順を示したブロック図である。 非特許文献２に開示された"Post-Registration"手法によるハンドオフ手順を示したブロック図である。 非特許文献４に開示された「マイクロモビリティ」手法によるハンドオフ手順を示したブロック図である。
符号の説明
１０…転送ネットワーク
３１…MACアドレスフィールド
３２…IPアドレスフィールド

Claims (3)

  1. ホームエージェントから移動端末宛に転送されたデータが、移動先のフォーリンエージェントおよびその無線基地局を経由して移動端末へ転送される移動ネットワークのデータ通信方法において、
    移動端末と移動先フォーリンエージェントとの間に無線接続を確立し、当該移動先フォーリンエージェントが移動端末のMACアドレスを認識する手順と、
    前記移動先フォーリンエージェントが、MACアドレスフィールドおよびIPアドレスフィールドを備えたハンドオフ要求メッセージの当該MACアドレスフィールドに前記移動端末のMACアドレスを登録する手順と、
    前記移動先フォーリンエージェントが、自身及び他の複数のフォーリンエージェントを相互に接続する転送ネットワーク上へ、前記ハンドオフ要求メッセージを送出する手順と、
    前記他の各フォーリンエージェントが前記ハンドオフ要求メッセージを受信し、そのMACアドレスが自身の位置管理リストにおいてIPアドレスと対応付けられているか否かを判定する手順と、
    前記MACアドレスとIPアドレスとが位置管理リストにおいて対応付けられている他のフォーリンエージェントが、当該IPアドレスを前記受信したハンドオフ要求メッセージのIPアドレスフィールドに登録する手順と、
    前記他のフォーリンエージェントが、前記転送ネットワーク上へ前記ハンドオフ要求メッセージを送出する手順と、
    前記移動先フォーリンエージェントが前記ハンドオフ要求メッセージを受信し、そのMACアドレスおよびIPアドレスを自身の位置管理リストへ登録する手順と、
    前記移動先フォーリンエージェントが、前記ホームエージェントから移動端末宛に送信された転送ネットワーク上のデータを、前記登録された情報に基づいて識別する手順と、
    前記識別されたデータを前記移動端末へ転送する手順とを含むことを特徴とする移動ネットワークのデータ通信方法。
  2. 前記移動端末が、移動先フォーリンエージェントのIPアドレスを位置登録要求に乗せて前記ホームエージェントへ通知する手順と、
    前記ホームエージェントが、前記メッセージに応答して位置登録応答を前記移動先フォーリンエージェント経由で前記移動端末へ転送する手順と、
    前記移動先フォーリンエージェントが、前記位置登録応答に基づいて、前記移動端末を自身の位置管理リストへ登録する手順とを含むことを特徴とする請求項１に記載の移動ネットワークのデータ通信方法。
  3. ホームエージェントから移動端末宛に転送されたデータが、移動先のフォーリンエージェントおよびその無線基地局を経由して移動端末へ転送される移動ネットワークにおいて、
    複数のフォーリンエージェントを相互に接続する転送ネットワークを具備し、
    前記各フォーリンエージェントがさらに、
    移動端末のMACアドレスとIPアドレスとの対応関係を管理する位置管理リストと、
    少なくともMACアドレスフィールドおよびIPアドレスフィールドを備えたハンドオフ要求メッセージを生成する手段と、
    移動端末との間に無線接続を確立して当該移動端末のMACアドレスを認識する手段と、
    前記移動端末のMACアドレスが登録されたハンドオフ要求メッセージを前記転送ネットワーク上へ送信する手段と、
    前記転送ネットワークから受信したハンドオフ要求メッセージにMACアドレスが既登録でIPアドレスが未登録であると、当該MACアドレスに対応するIPアドレスを前記位置管理リストから抽出する手段と、
    前記抽出したIPアドレスおよび前記MACアドレスが登録されたハンドオフ要求メッセージを前記転送ネットワーク上へ返信する手段と、
    前記転送ネットワークから受信したハンドオフ要求メッセージにMACアドレスおよびIPアドレスが既登録であると、これを前記位置管理リストへ登録する手段と、
    前記ホームエージェントから移動端末宛に送信された転送ネットワーク上のデータを、前記登録された情報に基づいて識別する手段と、
    前記識別されたデータを前記移動端末へ転送する手段とを含むことを特徴とする移動ネットワーク。
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