JP4449735B2 - 地理情報を含むアドレスに基づくパケット転送装置、システム及びプログラム - Google Patents

地理情報を含むアドレスに基づくパケット転送装置、システム及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、緯度及び経度といった、地理情報を含むアドレスに基づき、パケットの転送を行うパケット転送装置、システム及びプログラムに関する。
ある地域内の端末に、例えば、その地域内でのサービス情報や、緊急メッセージ等を提供するため、地理情報を含むアドレスを用い、アドレス内の地理情報で指定された地域に存在する端末にパケットの転送を行う技術について、検討及び提案が行われている(例えば、非特許文献1参照。)。
図7は、非特許文献1に記載されているアドレス構成の概略図であり、図8は、パケット転送処理を説明する図である。
図7によると、アドレスは、プレフィクス部と地理情報部とからなる。プレフィクス部は、サービス識別子の役割を果たし、ISP(Internet Service Provider)は、自身に割り当てられているプレフィクスから、地理情報を含むアドレスのために使用するプレフィクスの割当てを行う。地理情報部は、パケットの送信を行いたい地域を示す。具体例としては、地理情報部には、緯度及び経度からなる位置情報と、位置情報に基づく地理範囲情報が設定される。地理範囲情報とは、例えば、位置情報が示す点を中心とした半径2kmの円を示したい場合は、2kmを示す情報と、円であることを示す情報とからなる。尚、以後の説明において、地理情報を含むアドレスをGIP(Geographical Internet Protocol)アドレスと呼び、GIPアドレスを有するパケットをGIPパケットと呼ぶ。
続いて、GIPパケットの転送処理について、図8を用いて説明する。図8によると、ルータ91から95を有するISP網5が、IP網3と接続している。ルータ91から95は、従来の技術によるGIPパケットの転送装置である。IP網3には、通信装置4が接続している。また、符号21から25は、物理的な地域を表している。各地域とのパケットの送受信、例えば、地域21とのパケットの送受信は、ルータ93と地域21の間に存在する、図示しない、無線基地局等を経由して行われる。
図8の構成において、通信装置4が、地域23と地域24に存在する通信端末にパケットを送信する場合を考える。ここで、ISP網5を運用するISPは、地理情報を含むアドレスのためのプレフィクッス値として、“NP1”を割り当てたものとし、地域23と地域24を合わせた地域を示す地理情報部の値は、“A”であるものとする。
この場合、通信装置4は、アドレスのプレフィックス部には“NP1”を、地理情報部には“A”を設定したパケットを送信する。
プレフィックス値“NP1”は、ISP網5を運用するISPに割り当てられたプレフィクス値の1つであり、ISP網5の外部からは、プレフィクス値“NP1”は、単に、ISP網5内にある1ネットワークとして解釈される。即ち、ISP網5以外の網は、地理情報を含むアドレスに関しての知識は必要ではなく、プレフィクス値“NP1”を有するパケットを、単に、ISP網5に向けて転送を行う。結果、通信装置4が送信したパケットは、IP網3を経由して、ルータ91が受信する。
一方、通信装置4からのパケットを受信したルータ91は、まず、プレフィクス部の値を参照して、GIPパケットであるか否かを確認する。例においては、“NP1”がプレフィクス部に設定されているため、ルータ91は、GIPパケットであると認識する。続いて、ルータ91は、保持しているGIPパケット転送のためのルーティングテーブルと、地理情報部の値からパケットの転送先の決定を行う。
図9は、ルータ91〜95が有するGIPパケット転送のためのルーティングテーブルの例である。地域フィールドはパケット送信先の地域を示し、IFフィールドは該地域へのパケットを送信すべきインタフェースを示し、NextHopフィールドは、パケットを転送すべきルータ、即ち、送信すべきインタフェースに接続されているルータを示している。ルータ91は、地理情報部の値“A”から、転送すべき地域が、地域23及び地域24であることを認識する。続いて、ルータ91は、図9に示すGIPパケット転送のためのルーティングテーブルより、パケットを、ルータ92及び95にそれぞれ転送する。
ルータ91からのパケットを受信したルータ92及びルータ95は、同様の処理を行い、最終的に、ルータ94は図示しない無線基地局等を経由して、地域23へパケットの送信を行い、ルータ95は図示しない無線基地局等を経由して、地域24へパケットの送信を行う。尚、図9において、Flagフィールドの“D”は、対応する地域とは、図示しない基地局を経由して直接パケットの送受信が可能なこと、即ち、該地域とルータが直接接続していることを示している。
久保健、横田英俊、井戸上彰、"地理情報を含むアドレス体系によるIPv6パケット転送方式"、マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO 2004)シンボジウム、2004年7月
上述した、パケット転送方法では、少なくとも、地理情報を含むアドレスによるパケットの転送を行うISP網の全ルータは、パケットの転送処理を行う際に、地理情報を含むアドレスであるか否かを判定し、地理情報を含むアドレスである場合は、宛先の地理情報部の値から、転送すべき地域を認識し、地理情報に基づく、GIPパケット転送のためのルーティングテーブルより転送先を決定する必要がある。この際、パケットを複数のインタフェースに送信する等の特別な処理を必要とする場合もある。
即ち、上述した方法では、地理情報を含むアドレスによるパケットの転送を行おうと考えるISPは、ISP網内の既存のルータ総てに対して、機能追加又は新しいルータへの交換のいずれかの処置を行う必要があり、そのためには、多大なコストや、作業が必要となる。
従って、本発明は、地理情報を含むアドレスに基づくパケットの転送を、既存ルータ総ての機能追加や取替えを行うことなく、実現するパケット転送装置及びプログラムと、既存のルータに基づくシステムと併存できるパケット転送システムを提供することを目的とする。
本発明におけるパケット転送装置によれば、
宛先アドレスに地理情報を含むGIPパケットを、地理情報に基づき転送するGIPパケット転送装置であって、GIPパケット転送のためのルーティングテーブルを保存する手段と、受信パケットが、GIPパケット又はGIPパケットをカプセル化したパケットであるか否かを判断する手段と、受信パケットが、GIPパケット又はGIPパケットをカプセル化したパケットである場合、GIPパケットのアドレスの地理情報が指定する地域と、前記ルーティングテーブルに基づき、GIPパケットを送信すべき、他のGIPパケット転送装置を判断する手段と、前記他のGIPパケット転送装置へのGIPパケットの送信に、GIPパケットの宛先アドレスの地理情報を認識しないパケット転送装置を経由する場合には、GIPパケットをカプセル化したパケットを送信する手段とを有することを特徴とする。
本発明のパケット転送装置における他の実施形態によれば、
前記ルーティングテーブルは、地域と、前記地域への送信には、他のGIPパケット転送装置を経由するか、直接送信可能であるかの情報と、他のGIPパケット転送装置を経由する場合はそのアドレス情報とを有することも好ましい。
本発明におけるパケット転送システムによれば、
宛先アドレスに地理情報を含むGIPパケットを、地理情報で指定された地域に転送するシステムであって、1以上の第1のパケット転送装置と、1以上の第2のパケット転送装置とを有し、第1のパケット転送装置は、請求項1又は2に記載の、GIPパケット転送装置であり、第2のパケット転送装置は、GIPパケットの宛先アドレスの地理情報を認識しないパケット転送装置であり、第2のパケット転送装置が、GIPパケットを受信した場合、第2のパケット転送装置毎に予め決められた第1のパケット転送装置に、受信したGIPパケットを送信すること、
を特徴とする。
本発明におけるプログラムによれば、
宛先アドレスに地理情報を含むGIPパケットを、地理情報に基づき転送するGIPパケット転送装置として、パケット転送装置を機能させるためのプログラムであって、パケット転送装置に、受信パケットが、GIPパケット又はGIPパケットをカプセル化したパケットであるか否かを判断するステップと、受信パケットが、GIPパケット又はカプセル化されたGIPパケットである場合、保存しているGIPパケット転送のためのルーティングテーブルと、GIPパケットのアドレスの地理情報が指定する地域とに基づき、GIPパケットを、直接送信可能な地域には直接送信し、直接送信可能でない地域には、該地域に送信するために経由する、他のGIPパケット転送装置に、受信したGIPパケットを送信するステップとを実行させ、前記他のGIPパケット転送装置へのGIPパケットの送信に、GIPパケットの宛先アドレスの地理情報を認識しないパケット転送装置を経由する場合には、GIPパケットをカプセル化したパケットの送信を実行させることを特徴とする。
地理情報を含むアドレスに基づくパケットの転送を、既存ルータ総てにたいして、機能追加又は取替えのいずれかを行うことなく、実現することが可能となり、少ないコストと少ない作業量で、地理情報に基づくパケット転送を提供することができる。
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明によるパケット転送システムの構成図である。図1によると、パケット転送システム10は、IP網3及び地域21〜25と接続しており、IP網3には、通信装置4が接続している。パケット転送システム10は、v6ルータ81及び82と、GIPルータ11〜13を有する。v6ルータ81及び82は、従来のルータ、即ち、GIPアドレスの地理情報を、ある地理範囲を表しているものとは認識せず、従って、地理情報に基づくパケット転送には、対応していないルータである。GIPルータ11〜13は、本発明によるGIPアドレスに基づくパケット転送装置である。
本発明のパケット転送システム10では、図1に示すように、地域21〜25と直接接続するルータには、本発明によるパケット転送装置であるGIPルータを配置する。しかし、それ以外の箇所には、従来のルータ、即ち、地理情報に基づくパケット転送に対応していないルータを、そのまま使用することが可能である。もちろん、それ以外の箇所に、本発明によるパケット転送装置を使用することも可能である。
また、システム内に配置されている本発明によるパケット転送装置から、予め、トップルータと呼ぶパケット転送装置を、少なくとも1つ選択しておく。トップルータのシステム内での配置位置は任意である。以下の説明においては、GIPルータ11がトップルータとして、予め選択されているものとする。
図1のシステム構成において、通信装置4が、地域23と地域24に存在する通信端末にパケットを送信する場合を考える。ここで、パケット転送システム10を運用するISPは、地理情報を含むアドレスのためのプレフィクッス値として、“NP1”を割り当てたものとし、地域23と地域24を合わせた地域を示す地理情報部の値は、“A”であるものとする。また、以後の説明において、GIPパケット転送のためにGIPルータが保存するルーティングテーブルを“GIPルーティングテーブル”と、地理情報を含まない、従来のIPパケット転送のための、従来のルーティングテーブルを“IPルーティングテーブル”と呼ぶものとする。
通信装置4は、地域23と地域24に存在する通信端末にパケットを送信するため、アドレスのプレフィックス部には“NP1”を、地理情報部には“A”を設定したパケットを送信する。IP網3は、プレフィクス値“NP1”を有するパケットを、単に、パケット転送システム10に向けて転送を行う。結果、通信装置4が送信したパケットは、IP網3を経由して、v6ルータ81が受信する。
v6ルータ81のような従来のルータは、地理情報を含むアドレスのために割り当てられたプレフィクッス値を有するパケットを受信した場合、トップルータにパケットの転送を行う。図2は、v6ルータ81及びv6ルータ82が有するIPルーティングテーブルの例である。図2のIPルーティングテーブルに示すように、v6ルータ81は、プレフィックス値“NP1”を有するパケットをv6ルータ82に転送し、v6ルータ82は、GIPルータ11に転送する。
プレフィクス部とホスト部からなる従来のアドレスでのパケット転送処理と同様、プレフィクス部の値に基づく転送処理であるため、該転送処理は、地理情報部の値を、ある地域を表示しているものとは認識しない装置であっても問題なく実行できる。尚、図2に示すIPルーティングテーブルは、v6ルータ81及び82に手動で設定することにより、又は、トップルータであるGIPルータ11が、公知のルーティングプロトコルで、プレフィクス“NP1”をアドバタイズすることでv6ルータ81及び82は作成する。尚、GIPルータ11のみをトップルータとし、v6ルータ81及び82が共に、GIPルータ11に転送する例で説明したが、2以上のトップルータを予め選定し、v6ルータ毎に、異なるGIPルータに転送することも可能である。
続いて、通信装置4からの、パケットを受信したGIPルータ11は、まず、プレフィクス部の値を参照して、GIPパケットであるか否かを確認する。例においては、“NP1”がプレフィクス部に設定されているため、GIPルータ11は、GIPパケットであると認識する。続いて、GIPルータ11は、地理情報部の値“A”から、転送すべき地域が、地域23及び地域24であることを認識する。その後、GIPルータ11は、保持しているGIPルーティングテーブルからパケット転送先の決定を行う。尚、受信したパケットがGIPパケットではない場合は、地理情報を含まない、従来からのアドレスを有するパケットに対する公知の転送処理を行う。
図3は、GIPルータが保存している、GIPルーティングテーブル例である。地域フィールドはパケット送信先の地域を示し、IFフィールドは該地域へのパケットを送信すべきインタフェースを示し、NextHopフィールドは、パケット転送先のGIPルータを示している。Flagフィールドの値“D”は、該地域が直接接続されている地域であることを示し、“R”は、パケット転送先であるGIPルータがパケットの送信インタフェースに直接接続されているルータではないこと、つまり、転送先GIPルータまでに、1以上の、地理情報を認識しない、既存のv6ルータが存在することを示している。尚、簡単のためNextHopフィールドは、ルータ名により表示をしているが、実際には、表示されているGIPルータのIPアドレス等、GIPルータへパケットを送信するのに必要な情報が保持されている。
GIPルータ11は、地理情報部の値“A”から、転送すべき地域が、地域23及び地域24であることを認識する。続いて、GIPルータ11は、図3に示すGIPルーティングテーブルより、GIPパケットを、GIPルータ12に転送すれば良いこと、及び、GIPルータ12は、自身に直接接続されているのではなく、1以上のv6ルータが間に存在することを認識する。
GIPルータ11は、1以上のv6ルータを経由して、GIPルータ12にパケットの送信を行うため、GIPパケットのカプセル化を行う。即ち、新たに、GIPルータ12自身のIPアドレスを宛先とするヘッダを追加しGIPルータ11のIF0に送信する。尚、カプセル化についての詳細は後述するが、以後の説明において、“カプセル化パケット”とは、新たな宛先を追加してGIPパケットをカプセル化したパケットを意味し、“カプセル化されたGIPパケット”とは、カプセル化パケットに含まれるGIPパケットを意味するものとする。
GIPルータ11がIF0に送信した、カプセル化パケットは、まず、v6ルータ82が受信する。v6ルータ82は、受信したパケットを単に、カプセル化パケットの宛先アドレスに示されているGIPルータ12宛てのパケットと認識し、通常の、即ち、アドレスに地理情報を含まないパケットに対する転送処理により、IF2に送信する。
カプセル化パケットを受信したGIPルータ12は、後述する方法で、GIPパケットがカプセル化されたものであることを認識し、カプセル化されたGIPパケットの宛先アドレスを参照して、地理情報部の値“A”から、転送すべき地域が、地域23及び地域24であることを認識する。続いて、図3に示すGIPルーティングテーブルより、パケットを、地域23には直接送信し、かつ、地域24へはGIPルータ13に転送すれば良いことを認識する。更に、地域23にはIF1に、GIPルータ13にはIF2に送信すればよいことも認識する。
従って、GIPルータ12は、パケットをIF1及びIF2に送信する。尚、IF2には、GIPルータ13が直接接続されているため、送信パケットのカプセル化は必要ない。しかし、後述するように、カプセル化のままGIPルータ13に送信することもできる。GIPルータ12からGIPパケットを受信したGIPルータ13は、地域24にGIPパケットを送信するため、IF1にGIPパケットの送信を行う。以上により、通信装置4が送信したGIPパケットは、地域23及び24に送信される。
GIPパケットのカプセル化には、公知の種々の方法が使用可能である。例として図4にルーティングヘッダによる方法を示す。
図4は、ルーティングヘッダによるカプセル化を説明する図である。図4の(a)は、GIPパケットであり、(b)は、ルーティングヘッダにより(a)のパケットをカプセル化したカプセル化パケットである。GIPパケットの送信元アドレスは、“Z”であり、地理情報を含むアドレスである宛先アドレスは“Y”である。カプセル化パケットの送信元アドレスは、GIPパケットと同じであるが、宛先アドレスには、地理情報を含むアドレスである“Y”ではなく、GIPパケットを中継するGIPルータのアドレスである“X”を設定する。ここで、GIPパケットを中継するGIPルータとは、図3のGIPルーティングテーブル例において、NextHopフィールドに示されているルータである。
更に、カプセル化パケットはルーティングヘッダ部を有する。ルーティングヘッダ部の存在は、ヘッダ部の次ヘッダフィールド(図示せず)の値により示される。ルーティングヘッダ部には、残存セグメント値として“1”が設定され、宛先アドレス値として、GIPパケットの宛先アドレスである、アドレス“Y”が設定される。また、ルーティングヘッダ部の、ルーティングタイプを、GIPパケットがカプセル化されていることを示す所定の値(図では@)としておく。これにより、カプセル化パケットを受信したGIPルータは、ヘッダ部の次ヘッダフィールドを参照して、ルーティングヘッダがあることを認識し、続いて、ルーティングヘッダ部のルーティングタイプを参照することで、GIPパケットがカプセル化されたものであるか否かの判断を行うことができる。
他のカプセル化の例としては、GIPパケットに対して、IPv6ヘッダそのものを追加する方法もある。この場合、追加するIPv6ヘッダの宛先アドレスは、ルーティングヘッダによる方法と同様に、GIPルーティングテーブルのNextHopフィールドに示されているルータのアドレスであるが、送信元アドレスは、カプセル化を行うルータのアドレスとなる。本方法によりカプセル化されたパケットを受信したGIPルータは、内側にある元のIPv6ヘッダの宛先アドレスを確認し、これがGIPアドレスであれば、GIPアドレスに基づく処理を行い、GIPアドレスでなければ、通常のルータと同様の転送処理を行う。
また、カプセル化の手法は、システム内で1の手法に統一する必要はなく、例えば、GIPルーティングテーブルのFlagフィールドの値により、転送先GIPルータ毎に、カプセル化の手法を変更してもよい。また、IPv6の例で説明を行っているが、IPv4のヘッダによりカプセル化を行うことで、IPv4網との共存も可能である。
図5は、GIPルータでのカプセル化処理を説明する図である。GIPルータは、カプセル化されていない、通常のGIPパケットを受信した場合であって、送信すべきインタフェースにGIPルータが接続されている場合は、そのまま転送し、v6ルータが接続されている場合は、カプセル化を行う。
また、GIPルータは、カプセル化パケットを受信した場合であって、送信すべきインタフェースにv6ルータが接続されている場合は、カプセル化のまま転送を行う。このとき、カプセル化パケットの宛先アドレスは、自身のGIPルーティングテーブルの内容に基づき変更する。送信すべきインタフェースにGIPルータが接続されている場合は、カプセル化を終端して、GIPパケットをGIPルータに転送することも、カプセル化のまま転送を行うことも可能である。カプセル化のまま転送を行う場合は、転送するカプセル化パケットの宛先アドレスを、自身のGIPルーティングテーブルの内容に基づき変更する。カプセル化のまま送信することは、GIPルータの処理負担を軽減する効果がある。
尚、図1の構成では、各地域に存在する通信端末と、パケット転送システム10とのパケットの送受信は、それがGIPパケットであるか、通常のパケットであるかに係らず、GIPルータを経由するような配置としている。しかし、当業者であれば容易に理解できるように、図6に示す構成、つまり、地域21及び22に存在する通信端末との間で、通常のパケットの送受信を行っている、既存v6ルータ83を、GIPルータで置き換えるのではなく、GIPルータ11を、単に追加する構成とすることも可能である。
本発明によるシステム構成図である。 v6ルータが有するIPルーティングテーブルの例である。 GIPルータが保存している、GIPルーティングテーブル例である。 ルーティングヘッダによるカプセル化を説明する図である。 GIPルータでのカプセル化処理を説明する図である。 パケット転送システムと各地域との接続構成の例である。 地理情報を含むアドレス構成の概略図である。 従来技術による、GIPパケット転送処理を説明する図である。 従来技術による、GIPパケット転送のためのルーティングテーブルの例である。
符号の説明
10 パケット転送システム
11,12,13 GIPルータ
21、22、23、24、24,25 地域
3 IP網
4 通信装置
5 ISP網
61、62 HUB
81、82、83 v6ルータ
91、92、93、94、95 従来技術によりGIPパケット転送を行うルータ

Claims (4)

  1. 宛先アドレスに地理情報を含むGIPパケットを、地理情報に基づき転送するGIPパケット転送装置であって、
    GIPパケット転送のためのルーティングテーブルを保存する手段と、
    受信パケットが、GIPパケット又はGIPパケットをカプセル化したパケットであるか否かを判断する手段と、
    受信パケットが、GIPパケット又はGIPパケットをカプセル化したパケットである場合、GIPパケットのアドレスの地理情報が指定する地域と、前記ルーティングテーブルに基づき、GIPパケットを送信すべき、他のGIPパケット転送装置を判断する手段と、
    前記他のGIPパケット転送装置へのGIPパケットの送信に、GIPパケットの宛先アドレスの地理情報を認識しないパケット転送装置を経由する場合には、GIPパケットをカプセル化したパケットを送信する手段と、
    を有することを特徴とする転送装置。
  2. 前記ルーティングテーブルは、
    地域と、前記地域への送信には、他のGIPパケット転送装置を経由するか、直接送信可能であるかの情報と、他のGIPパケット転送装置を経由する場合はそのアドレス情報とを有することを特徴とする請求項1に記載の転送装置。
  3. 宛先アドレスに地理情報を含むGIPパケットを、地理情報で指定された地域に転送するシステムであって、
    1以上の第1のパケット転送装置と、1以上の第2のパケット転送装置とを有し、
    第1のパケット転送装置は、請求項1又は2に記載の、GIPパケット転送装置であり、
    第2のパケット転送装置は、GIPパケットの宛先アドレスの地理情報を認識しないパケット転送装置であり、
    第2のパケット転送装置が、GIPパケットを受信した場合、第2のパケット転送装置毎に予め決められた第1のパケット転送装置に、受信したGIPパケットを送信すること、
    を特徴とするシステム。
  4. 宛先アドレスに地理情報を含むGIPパケットを、地理情報に基づき転送するGIPパケット転送装置として、パケット転送装置を機能させるためのプログラムであって、
    パケット転送装置に、
    受信パケットが、GIPパケット又はGIPパケットをカプセル化したパケットであるか否かを判断するステップと、
    受信パケットが、GIPパケット又はカプセル化されたGIPパケットである場合、保存しているGIPパケット転送のためのルーティングテーブルと、GIPパケットのアドレスの地理情報が指定する地域とに基づき、GIPパケットを、直接送信可能な地域には直接送信し、直接送信可能でない地域には、該地域に送信するために経由する、他のGIPパケット転送装置に、受信したGIPパケットを送信するステップとを実行させ、
    前記他のGIPパケット転送装置へのGIPパケットの送信に、GIPパケットの宛先アドレスの地理情報を認識しないパケット転送装置を経由する場合には、GIPパケットをカプセル化したパケットの送信を実行させること、
    を特徴とするプログラム。
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