JP4510814B2

JP4510814B2 - アクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法

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Publication number: JP4510814B2
Application number: JP2006513556A
Authority: JP
Inventors: 哲也川上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: WO2005112356A1; JPWO2005112356A1; EP1758305A1; US20070217364A1; CN1989739A

Description

本発明は、広域イーサネット（登録商標）におけるモビリティ制御を実現するアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法に関する。

従来、ＩＰネットワークにおけるモビリティ制御としてモバイルＩＰが検討されてきた。モバイルＩＰは、移動端末がどのネットワークに接続されていても同じＩＰアドレスで通信できる技術であり、移動端末の位置を管理するホームエージェント（以下、ＨＡとも言う）が移動端末の代わりにパケットを受信し、それを移動端末に転送するものである。移動端末が通信中にネットワークを移動した場合には、ネットワークアドレスの変更をＨＡに通知してパケットの転送先を変更する。しかし、移動端末のネットワークアドレスが変更されてからＨＡにその変更を通知するまでの間は、移動端末へのパケットは移動前のネットワークへ転送され廃棄される。すなわち、移動端末とＨＡとの通信距離が大きいほどハンドオーバに時間が掛かり、それによりパケットロスの量も多くなる。そこで、ハンドオーバの高速化として、ユーザとＩＳＰ（Internet Service Provider）とを接続するアクセスネットワークにおいて、ラベルを用いたトンネルの切り替えによる高速切り替え方式が提案されている。この高速切り替え方式に関しては下記の非特許文献１に開示されている。この方式では、アクセス網内に閉じたシグナリングによりシグナリング時間が短縮され、ＩＰアドレスから独立したラベルを用いるため、ＩＰアドレスの変更処理などを省くことができ、モバイルＩＰと比較して高速なハンドオーバを実現することができる。また、下記の非特許文献２には、モバイルＩＰの拡張として移動端末が一時的に移動前と移動後のネットワークアドレスの両方を持ち、アクセスルータ（ＡＲ：Access Router）は一時的に両方のネットワークアドレスにパケットをコピーして転送する方法が開示されている。
川上哲也、飯野聡、鈴木良宏「広域イーサネット（登録商標）におけるモビリティ制御の検討」社団法人電子情報通信学会２００２．１０ Simultaneous Bindings for Mobile IPv6 Fast Handovers＜draft-elmalki-mobileip-bicasting-v6-05.txt＞

しかしながら、非特許文献１の内容のように、ＶＬＡＮ（Virtual LAN）パスを用いて高速にパスを切り替える方式を用いた場合、ＩＰアドレスの変更などの処理が発生することなく、高速な切り替えを実現でき、切り替え時間を短縮することはできるが、パスの切り替え時、新たなエリアに移動（リンク切替）後、パスの切り替えが終了するまでの間、パケットロスが発生するという問題は依然として残っている。具体的には、図１５においてＭＮ（移動端末）１５００が新規エリアに移動後、加入者の位置登録応答が帰ってきて通信を再開する（通信回復）までの間、パケットロスが発生する。一方、パケットロスをなくすために、モバイルＩＰを拡張した非特許文献２に開示された内容では、ソフトハンドオーバとして移動前と移動後の基地局の両方に同じパケットが転送されるようにしている。

この方式では、図１６に示すように、移動前の基地局１６００から付与されたＣｏＡ（Care of Address）（１）と移動先の基地局１６０１から付与されるＣｏＡ（２）をＨＡ１６０２に通知し、ＨＡ１６０２はこの２つのＣｏＡ（１）（２）に対してＩＰトンネル１６０３、１６０４を構成し、同一パケットをコピーしてこの２つのＩＰトンネル１６０３、１６０４を介して転送している。この方法では、ＨＡ１６０２から常に２倍のパケットが出力され、帯域を無駄に使用していると同時に、ＨＡ１６０２においてパケットの複製処理を行う必要があり、ＩＰトンネル処理とあわせてＨＡ１６０２における処理の負荷を上げる原因となっている。また、ＡＲにてこの処理を行った場合、すべてのＡＲがこの処理を行うことができるように拡張を行う必要があり、既存装置を利用してシステム構成を行うことは困難である。また、図１７に示すように、ラベルを用いた方式においてソフトハンドオーバの適用を考えた場合、パスの短点となる接続局１７００において、接続局１７００は、該当する２つのパス１７０１、１７０２に対して同じパケットを複製して送信する必要がある。また、接続局１７００から基地局１７０３、１７０４まで２つの別のラベルを持つパスを使用するため、接続局１７００は、途中まで同じパスを使用するにもかかわらず二重にパケットを転送する必要があり、帯域の無駄な使用となる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、移動端末のハンドオーバ時にパケットロスを低減させ、帯域の無駄な使用を解消することができるアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムにおいて、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局は、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいてそれぞれ複数の自身のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを生成し、前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットは、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントのＶＬＡＮパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを構成し、前記接続局装置は、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに前記接続局装置のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及びハンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを介して転送することを特徴とするアクセスネットワークシステムが提供される。この構成により、通常のレイヤ２スイッチを中継局装置に使用したまま、効率的なツリー構成を用いて、特殊なパケット複製を行うことなく複数の無線基地局装置に対して同一のパケットを転送することができる。

また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身のＭＡＣアドレスが、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有のＩＤを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセル化時に相手のＭＡＣアドレスを自動的に生成でき、相手のＭＡＣアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる。

また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記接続局装置が、前記ネットワーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置から受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置から受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先ＭＡＣアドレスに前記電波強度の強い無線基地局装置のＭＡＣアドレスをあて先とするユニキャストＭＡＣアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、効率的にパケットを転送することができる。

また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記ネットワーク管理ユニットが、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間の前記ＶＬＡＮパスを切断することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなったＶＬＡＮパスを維持しておかなくてもよくなる。

また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置が、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する前記自身のＭＡＣアドレスを削除することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなったＭＡＣアドレスを維持しておかなくてもよくなる。

また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記接続局装置が、前記移動端末の前記ハンドオーバ時以外は、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、前記あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記ＭＡＣアドレス、前記送信元ＭＡＣアドレスに前記自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーポイントのＶＬＡＮパスを介して転送することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ハンドオーバ時以外はブロードキャスト転送を行う必要がなく、無駄な処理の負荷を軽減することができる。

また、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記接続局装置において、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいて複数の自身のＭＡＣアドレスを生成するＭＡＣアドレス生成手段と、前記外部ＩＰネットワーク側から前記移動端末あてのパケットを受信する受信手段と、前記移動端末がハンドオーバ中であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中であると判断された場合に、前記受信手段によって受信された前記パケットに対して、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに前記ＭＡＣアドレス生成手段によって生成された前記自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及びハンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化するカプセル化手段と、前記移動端末がハンドオーバを開始することにより、前記ハンドオーバ前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と自身との間、及び前記ハンドオーバ後に接続される移動先の前記無線基地局装置と自身との間に前記ネットワーク管理ユニットが構成するポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを介して、前記カプセル化手段によってカプセル化された前記パケットを転送する転送手段とを有することを特徴とする接続局装置が提供される。この構成により、ソフトハンドオーバをＶＬＡＮパスを用いたシステム上で効率的に実現することができる。

また、本発明の接続局装置における前記ＭＡＣアドレス生成手段が、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、自身を示す固有のＩＤを有するＭＡＣアドレスを生成することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセル化時に相手のＭＡＣアドレスを自動的に生成でき、相手のＭＡＣアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる。

また、本発明の接続局装置における前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中でないと判断された場合に、前記カプセル化手段が、前記受信手段によって受信された前記パケットに対して、前記あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局のＭＡＣアドレス、前記送信元ＭＡＣアドレスに前記ＭＡＣアドレス手段によって生成された前記ＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、効率的にパケットを転送することができる。

また、本発明の接続局装置における前記受信手段が、前記移動端末からのパケットを前記中継局装置を介して受信し、前記判断手段が、前記中継局装置を介して受信された前記移動端末からのパケットが自身を経由して前記外部ＩＰネットワークへ送信されるものであると判断した場合に、前記カプセル化手段が、前記移動端末からの前記パケットのＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を取り除き、前記転送手段が、前記ＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分が取り除かれた前記パケットを前記外部ＩＰネットワークへ転送することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、移動端末からのパケットを外部ＩＰネットワークへ効率よく送信することができる。

また、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記無線基地局装置において、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいて複数の自身のＭＡＣアドレスを生成するＭＡＣアドレス生成手段と、前記接続局装置によってカプセル化された前記外部ＩＰネットワークからの前記パケットを受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された、カプセル化された前記パケットのＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスに挿入されたアドレスが、ブロードキャストアドレスかユニキャストアドレスかを判断する判断手段と、前記判断手段によって、カプセル化された前記パケットが前記ブロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記パケットに付加された前記移動端末の識別情報が自身の有する識別情報と同一である場合に、又はカプセル化された前記パケットが前記ユニキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記ユニキャストアドレスが前記ＭＡＣアドレス生成手段によって生成された前記移動端末の識別情報に対応するＭＡＣアドレスと同一である場合に、カプセル化された前記パケットのＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除する削除手段と、前記削除手段によってＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除された前記パケットを前記移動端末へ転送する転送手段とを有することを特徴とする無線基地局装置が提供される。この構成により、無線基地局装置ではハンドオーバを意識することなく、パケット転送の処理を行うことができる。

また、本発明の無線基地局装置における前記ＭＡＣアドレス生成手段が、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、自身を示す固有のＩＤを有するＭＡＣアドレスを生成することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセル化時に相手のＭＡＣアドレスを自動的に生成でき、相手のＭＡＣアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる。

また、本発明の無線基地局装置における前記受信手段によって受信された前記移動端末から前記外部ＩＰネットワークあてのパケットに対して、あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記接続局装置のＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化するカプセル化手段を更に有し、前記転送手段が、前記カプセル化手段によってカプセル化された前記パケットを前記中継局装置を介して前記外部ＩＰネットワークに対して転送することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスになっていても、無線基地局装置から外部ＩＰネットワークへ送信されたパケットは接続局装置に対して転送することができる。

また、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムのパケットロス低減方法において、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局が、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいてそれぞれ複数の自身のＭＡＣアドレスを生成するステップと、前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットが、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントのＶＬＡＮパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを構成するステップと、前記接続局装置が、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに前記接続局装置のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及びハンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを介して転送するステップとを有することを特徴とするパケットロス低減方法が提供される。この構成により、通常のレイヤ２スイッチを中継局装置に使用したまま、効率的なツリー構成を用いて、特殊なパケット複製を行うことなく複数の無線基地局装置に対して同一のパケットを転送することができる。

また、本発明のパケットロス低減方法において、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身のＭＡＣアドレスが、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有のＩＤを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセル化時に相手のＭＡＣアドレスを自動的に生成でき、相手のＭＡＣアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる。

また、本発明のパケットロス低減方法において、前記接続局装置が、前記ネットワーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置から受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置から受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先ＭＡＣアドレスに前記電波強度の強い無線基地局装置のＭＡＣアドレスをあて先とするユニキャストＭＡＣアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送するステップを更に有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、効率的にパケットを転送することができる。

また、本発明のパケットロス低減方法において、前記ネットワーク管理ユニットが、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間のＶＬＡＮパスを切断するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなったＶＬＡＮパスを維持しておかなくてもよくなる。

また、本発明のパケットロス低減方法において、前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置が、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する自身のＭＡＣアドレスを削除するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなったＭＡＣアドレスを維持しておかなくてもよくなる。

また、本発明のパケットロス低減方法において、前記接続局装置が、前記移動端末のハンドオーバ時以外は、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、前記あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記ＭＡＣアドレス、前記送信元ＭＡＣアドレスに自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーポイントのＶＬＡＮパスを介して転送するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ハンドオーバ時以外はブロードキャスト転送を行う必要がなく、無駄な処理の負荷を軽減することができる。

本発明のアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法は、上記構成を有し、移動端末のハンドオーバ時にパケットロスを低減させ、帯域の無駄な使用を解消することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法について図１から図１４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおけるネットワーク管理ユニットによるＶＬＡＮパスの管理について説明するための図である。図３から図５は、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ前、中、後のパケットの転送について説明するための図である。

図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法で用いられるカプセル化されたパケットについて説明するための図である。図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法におけるカプセル化の際に付加される接続局装置及び無線基地局装置のＭＡＣアドレスのフォーマットについて説明するための図である。図８は、本発明の実施の形態に係る接続局装置の構成について説明するための図である。図９は、本発明の実施の形態に係る接続局装置におけるＩＳＰ装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。

図１０は、本発明の実施の形態に係る接続局装置における中継局装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。図１１は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成について説明するための図である。図１２は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における中継局装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。図１３は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における移動端末から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。図１４は、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける転送プレーンのプロトコルスタックを示す図である。

まず、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムについて図１を用いて説明する。図１に示すように、アクセスネットワークシステムは、移動端末１００と、移動端末１００と移動端末１００が属するＩＳＰネットワーク１０１との間を中継するためにＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２に接続される接続局１０３と、移動端末１００と接続局１０３との間であって移動端末１００に接続される無線基地局１０４と、接続局１０３と無線基地局１０４とを結ぶ中継局１０５と、接続局１０３と無線基地局１０４との間にトンネルを構成するネットワーク管理ユニット１０６とから構成されている。アクセスネットワークシステムのうち、接続局１０３と無線基地局１０４との間のネットワークをアクセスネットワークと言う。

アクセスネットワークは、移動端末１００とＩＳＰネットワーク１０１とを接続するネットワークであり、移動端末１００の加入者はそれぞれ個別に好きなＩＳＰネットワーク１０１に接続することが可能である。アクセスネットワークは、論理的に２つのプレーンによって構成される。１つは、移動端末１００からのパケットをＩＳＰネットワーク１０１まで転送する転送プレーンであり、１つはアクセスネットワークの監視・管理を実行する制御プレーンである。転送プレーンはＯＳＩモデルにおけるレイヤ２（データリンク層）ネットワークを透過的に伝送するために、トンネルの技術を利用した網で構成されている。一方、制御プレーンはＯＳＩモデルにおけるレイヤ３（ネットワーク層）で構成されており、アクセスネットワーク内部に閉じたＩＰ網を構成し、通常のＩＰルーティングにより各装置間の制御情報の伝達を実行する。アクセスネットワーク全体の管理を行うものが上述したネットワーク管理ユニット１０６である。

ネットワーク管理ユニット１０６は、主としてアクセスネットワークのＶＬＡＮ経路（以下、ＶＬＡＮパスとも言う）を管理する。ここで、ネットワーク管理ユニット１０６によるＶＬＡＮ経路の管理について図２を用いて説明する。図２に示すように、ネットワーク管理ユニット１０６は、アクセスネットワークの立ち上げ時にアクセスネットワークのトポロジーを把握し、初期経路の設定として無線基地局１０４と接続局１０３とを結ぶＶＬＡＮパスを算出し（ステップＳ２０１）、制御プレーンを用いて接続局１０３及び移動端末１００がハンドオーバ前に接続されている無線基地局１０４ａに、それぞれ移動端末１００の加入者情報とＶＬＡＮＩＤ、及びＶＬＡＮＩＤを通知する（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）。ここで、ネットワーク管理ユニット１０６が算出するＶＬＡＮパスは、移動端末１００ごとに算出される。また、移動端末１００には識別情報としてＶＬＡＮＩＤが割り振られる。これにより、算出された各ＶＬＡＮパスには、対応するＶＬＡＮＩＤを付すことができる。接続局１０３及び無線基地局１０４ａは通知されたＶＬＡＮＩＤに応じて自身のアクセスネットワーク内で使用するＭＡＣアドレスを生成し、設定する（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。すなわち、ＶＬＡＮＩＤと生成されたＭＡＣアドレスは１対１に対応したものである。

ここで、移動端末１００のハンドオーバが開始されると、ネットワーク管理ユニット１０６は、移動先の無線基地局１０４ｂを含んで後述するポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスに変更し（ステップＳ２０６）、接続局１０３及び移動先の無線基地局１０４ｂに移動端末１００に対応するＶＬＡＮＩＤを通知する（ステップＳ２０７、Ｓ２０８）。これにより、接続局１０３は、後述するブロードキャストアドレスを用いたカプセル化をして、カプセル化されたパケットを移動端末１００に向けて転送する（ステップＳ２０９）。移動先の無線基地局１０４ｂは、通知されたＶＬＡＮＩＤに応じて自身のアクセスネットワーク内で使用するＭＡＣアドレスを生成・設定する（ステップＳ２１０）。移動端末１００のハンドオーバが終了すると、ＶＬＡＮパスの変更が生じる（ステップＳ２１１）。そして、ネットワーク管理ユニット１０６は、後述するポイントツーポイントのＶＬＡＮパスを無線基地局１０４ｂとの間で構成し、接続局１０３及び移動前の無線基地局１０４ａに移動端末１００に対応するＶＬＡＮＩＤを通知する（ステップＳ２１２、Ｓ２１３）。これにより、接続局１０３は、ブロードキャストアドレスから後述するユニキャストアドレスを用いてカプセル化をし、カプセル化されたパケットを移動端末１００に向けて転送する（ステップＳ２１４）。移動前の無線基地局１０４ａは、通知されたＶＬＡＮＩＤにより、使用していたＭＡＣアドレスを削除する（ステップＳ２１５）。

次に、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ時のパケットの転送について図３から図５を用いて説明する。移動端末１００がハンドオーバをする前は、図３に示すように、移動端末１００はポイントツーポイントの経路として設定されるＶＬＡＮパス３００（例えば、ＶＬＡＮＩＤ＝１）によってＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２とパケットの送受信を行っている。以下、ＶＬＡＮパスをトンネルとも言う。移動端末１００がハンドオーバを開始すると、図４に示すように、ネットワーク管理ユニット１０６は、移動端末１００の移動前の無線基地局１０４ａ及び移動後の無線基地局１０４ｂに対してポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパス３００、４００を構成する。このとき、ＩＳＰ装置１０２から移動端末１００あてのパケットは、接続局１０３においてあて先アドレスがブロードキャストアドレスのＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグでカプセル化される。なお、カプセル化はハンドオーバ時以外にも行われている。カプセル化については後述する。接続局１０３は、あて先アドレスがブロードキャストアドレスでカプセル化されたパケットを中継局１０５ａに転送し、中継局１０５ａは、中継局１０５ｃ、１０５ｄにあて先アドレスがブロードキャストアドレスでカプセル化されたパケットを転送する。なお、接続局１０３は、ネットワーク管理ユニット１０６によってポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパス３００、４００が構成されると同時にあて先がブロードキャストアドレスのＭＡＣヘッダでカプセル化することは必ずしも必要ではなく、そのままユニキャストアドレスのＭＡＣヘッダでカプセル化し、移動前の無線基地局１０４ａから受信する電波の強度と移動先の無線基地局１０４ｂから受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、ブロードキャストアドレスのＭＡＣヘッダに変更しカプセル化されたパケットを中継局１０５ａに転送するようにしてもよい。これにより、あらかじめポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを構成しておき、必要なタイミングでカプセル化するＭＡＣアドレスを変更するのみでソフトハンドオーバの開始を制御できるので、ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを構成する制御遅延の影響を受けることがなくなると同時に、複数経路へのパケット複製を効率的に制御でき、無駄な帯域消費をなくすことができる。

ここで、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、後述する接続局装置、後述する無線基地局装置、及びパケットロス低減方法で用いられるカプセル化されたパケットについて図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明する。まず、接続局１０３においてハンドオーバ時ではない通常時における移動端末１００あてに転送されるパケットについて図６Ａを用いて説明する。図６Ａに示すように、接続局１０３は、あて先ＭＡＣアドレス６０１ａにユニキャストアドレスである無線基地局１０４の移動端末１００のＶＬＡＮＩＤに対応するＭＡＣアドレスを設定し、送信元ＭＡＣアドレス６０２ａに接続局１０３自身のＭＡＣアドレスを、ＶＬＡＮタグ６０３ａに該当する移動端末１００のＶＬＡＮＩＤ＝１を挿入し、これらをＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２から受信したパケット６００ａに付加してカプセル化する。なお、パケット６００ａに付加されたあて先ＭＡＣアドレス６０１ａ及び送信元ＭＡＣアドレス６０２ａの部分をＭＡＣヘッダとも言う。以下、あて先ＭＡＣアドレス６０１ｂ及び送信元ＭＡＣアドレス６０２ｂ、あて先ＭＡＣアドレス６０１ｃ及び送信元ＭＡＣアドレス６０２ｃについても同様にこれらの部分をＭＡＣヘッダとも言う。

そして、接続局１０３は、このようにカプセル化されたパケットを転送する。ここで、ＶＬＡＮＩＤ＝１とあるのは、例えば移動端末１００に割り振られたＶＬＡＮＩＤが１であることを示している。次に、接続局１０３においてハンドオーバ時における移動端末１００あてに転送されるパケットについて図６Ｂを用いて説明する。図６Ｂに示すように、接続局１０３は、あて先ＭＡＣアドレス６０１ｂにブロードキャストアドレスを設定し、送信元ＭＡＣアドレス６０２ｂに接続局１０３自身のＭＡＣアドレスを、ＶＬＡＮタグ６０３ｂに該当する移動端末１００のＶＬＡＮＩＤ＝１を挿入し、これらをＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２から受信したパケット６００ｂに付加してカプセル化する。

そして、接続局１０３は、このようにカプセル化されたパケットを転送する。次に、無線基地局１０４において、ＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２あてに転送されるパケットについて図６Ｃを用いて説明する。図６Ｃに示すように、無線基地局１０４は、あて先ＭＡＣアドレス６０１ｃにユニキャストアドレスである接続局１０３のＭＡＣアドレスを設定し、送信元ＭＡＣアドレス６０２ｃに無線基地局１０４自身のＭＡＣアドレスを、ＶＬＡＮタグ６０３ｃに該当する移動端末１００のＶＬＡＮＩＤ＝１を挿入し、これらを移動端末１００から受信したパケット６００ｃに付加してカプセル化する。そして、無線基地局１０４は、このようにカプセル化されたパケットを転送する。

ここで、無線基地局１０４からＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２へのパケット送信に関しては、ハンドオーバ中も同じユニキャストアドレスでカプセル化して転送を行っている。このため、ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスになっていても、無線基地局１０４からＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２へ送信されたパケットは接続局１０３に転送され、他の無線基地局１０４に転送されることはほとんどない。ただし、中継局１０５においてのＭＡＣアドレス学習に関して、タイマにより該当する接続局１０３のＭＡＣアドレスが学習テーブルから消去された場合、中継局１０５において接続局１０３側及び他の無線基地局１０４側へパケットがコピーされて転送されることはある。しかしながら、この場合でも、無線基地局１０４においてあて先ＭＡＣアドレスが自身のＭＡＣアドレスとして登録されているかどうかのチェックを行った時点で、接続局１０３あてのパケットであることが確認できるため、移動端末１００側に転送されることはない。

図４の説明に戻って、中継局１０５ａ及び中継局１０５ｃから１０５ｆは、ブロードキャストとしてカプセル化された移動端末１００あてのパケットを通常のブロードキャストフレームと同様に転送することができ、無線基地局１０４ａ、１０４ｂに転送することが可能である。

本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの特徴は、中継局１０５ａから１０５ｆに通常のイーサネット（登録商標）スイッチを用いてパケットの転送が可能なところである。また、ハンドオーバ時は、移動端末１００あてのユニキャストパケットに関しても、接続局１０３において移動端末１００が接続される無線基地局１０４までのパスを示すＶＬＡＮＩＤを挿入するときに、一緒にあて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレスを挿入してカプセル化するところである。これにより、ユニキャストパケットであってもハンドオーバ時のみアクセスネットワーク内ではブロードキャストアドレスとして扱うことが可能であり、複数の無線基地局に対して同一のパケットを転送することができる。このカプセル化されたパケットは、無線基地局１０４で通常のパケットに変換（接続局１０３で付加されたＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグを取り除く）されて、移動端末１００に送信される。このため、移動端末１００は通常のイーサネット（登録商標）フレームとして２箇所の無線基地局１０４ａ、１０４ｂからパケットを受信することができ、ハンドオーバ時に無線基地局１０４を切り替えてもパケットを継続して受信することができる。ただし、２つの無線基地局から同一のパケットを出力することは必須ではなく、移動端末１００と無線基地局１０４ａ、１０４ｂとの間で１つの無線基地局を選択する方法を用いても構わない。また、図３に示すようなハンドオーバ前におけるあて先ＭＡＣアドレスは、該当の移動端末１００のＶＬＡＮＩＤと１対１に対応付けられたアドレスが使用される。これにより、ハンドオーバ時以外はユニキャストパケットの転送として扱うことができ、無駄に帯域を消費することがない。

ハンドオーバが終了すると、図５に示すように、移動先の無線基地局１０４ｂに接続された移動端末１００とＩＳＰネットワーク１０１のＩＳＰ装置１０２との間でポイントツーポイントのＶＬＡＮパス５００が構成され、パケットの送受信が行われる。

次に、上述したカプセル化の際に付加される接続局１０３及び無線基地局１０４のＭＡＣアドレスのフォーマットについて図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａに示す接続局１０３のＭＡＣアドレスのフォーマットも図７Ｂに示す無線基地局１０４のＭＡＣアドレスのフォーマットも、４８ビットで構成されている。そのうちの先頭の８ビットを「０ｘ０２」とすることで、プライベートな（閉じられた）ＭＡＣアドレス空間として使用することができる。本発明の特徴は、接続局１０３及び無線基地局１０４で現在使用しているＶＬＡＮＩＤの値１２ビットをそれぞれＭＡＣアドレスにマッピングしており、また、下位８ビットを接続局１０３は０ｘ０１、無線基地局１０４は０ｘ０２に固定していることである。すなわち、ＶＬＡＮＩＤとＭＡＣアドレスが１対１に対応している。個々の移動端末１００の加入者のパスはＶＬＡＮＩＤにより区別されており、このＶＬＡＮＩＤとアクセスネットワーク内で使用するＭＡＣアドレスとを１対１にマッピングすることにより、ＶＬＡＮＩＤのみ管理・設定すれば、自動的にエッジとなる接続局１０３及び無線基地局１０４のアドレスが確定し、各装置で自律的に設定できる。

ところで、上述した本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの動作においては、接続局１０３及び無線基地局１０４がそれぞれ動作するように記載されている。しかし、実際に動作しているものは、接続局１０３及び無線基地局１０４内に存在する各装置によって処理されている。そこで、以下では接続局１０３内に存在する本発明の実施の形態に係る接続局装置及び無線基地局１０４内に存在する本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の具体的な構成及び動作について図８から図１３を用いて説明する。

まず、本発明の実施の形態に係る接続局装置の構成について図８を用いて説明する。図８に示すように、接続局装置８００は、受信部８０１、カプセル化部８０２、転送部８０３、制御部８０４、ＭＡＣアドレス生成部８０５から構成されている。これらは、それぞれバス８０６によってつながれている。ＭＡＣアドレス生成部８０５は、ネットワーク管理ユニット１０６から通知される移動端末１００に割り振られた識別情報に基づいて接続局装置８００のＭＡＣアドレスを生成する。ここで、識別情報は上述したＶＬＡＮＩＤである。受信部８０１は、主にＩＳＰ装置１０２及び中継局１０５からのパケットを受信したり、ネットワーク管理ユニット１０６からの制御命令を受信したりする。また、カプセル化部８０２は、移動端末１００がハンドオーバ時以外は、図６Ａで説明したあて先ＭＡＣアドレス６０１ａにユニキャストアドレスである無線基地局１０４の移動端末１００のＶＬＡＩＤに対応するＭＡＣアドレスを設定し、送信元ＭＡＣアドレス６０２ａに接続局装置８００自身のＭＡＣアドレスを設定し、ＶＬＡＮタグ６０３ａに該当する移動端末１００のＶＬＡＮＩＤを挿入し、これらをＩＳＰ装置１０２から受信部８０１を介して受信されたパケット６００に付加してカプセル化する。ここで、あて先ＭＡＣアドレス６０１ａに設定される無線基地局１０４のＭＡＣアドレスは、ＶＬＡＮＩＤを用いて自動的に生成されるものである。

一方、移動端末１００がハンドオーバを開始すると、カプセル化部８０２は、図６Ｂで説明したあて先ＭＡＣアドレス６０１ｂにブロードキャストアドレスを設定し、送信元ＭＡＣアドレス６０２ｂに接続局装置８００自身のＭＡＣアドレスを、ＶＬＡＮタグ６０３ｂに該当する移動端末１００のＶＬＡＮＩＤを挿入し、これらをＩＳＰ装置１０２から受信部８０１を介して受信されたパケット６００ｂに付加してカプセル化する。また、カプセル化部８０２は、中継局１０５から受信部８０１を介して受信されたカプセル化されたパケットに対して、移動端末１００から送信されたパケットに付加されたＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグ部分を取り除くことも行う。

転送部８０３は、カプセル化部８０２によってカプセル化されたパケットを中継局１０５に転送したり、カプセル化部８０２が中継局１０５から受信部８０１を介して受信されたカプセル化されたパケットからＭＡＣヘッダ部分及びＶＬＡＮタグを取り除いたパケットをＩＳＰ装置１０２に転送したりする。また、ネットワーク管理ユニット１０６から受信部８０１を介して受信された制御命令などを中継局１０５へ転送する。制御部８０４は、受信部８０１で受信したパケットを適切に転送する際に必要な処理・動作を行う。具体的な処理・動作については、後述する図９及び図１０のパケットの転送処理フローにおいて説明する。なお、受信部８０１、カプセル化部８０２、転送部８０３、制御部８０４、ＭＡＣアドレス生成部８０５は、例えばＣＰＵに相当する。また、受信部８０１、カプセル化部８０２、転送部８０３、制御部８０４、ＭＡＣアドレス生成部８０５の動作を制御するための制御プログラムは、接続局装置８００の不図示の所定の記憶領域に記憶されている。この記憶領域は、例えばＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどに相当する。また、接続局装置８００は、外部と通信をするための不図示のインターフェースを有する。

次に、接続局装置８００が受信したパケットの転送処理フローについて図９及び図１０を用いて説明する。まず、ＩＳＰ装置１０２から受信したパケットの転送処理フローについて図９を用いて説明する。受信部８０１は、ＩＳＰ装置１０２からパケットを受信する（ステップＳ９０１）。制御部８０４は、受信部８０１によって受信されたパケットのあて先ＭＡＣアドレスから移動端末１００の加入者のＶＬＡＮパスを検索し、存在するか否かを判断する（ステップＳ９０２）。ここで、ＶＬＡＮパスの検索のために、接続局装置８００はあらかじめ加入者とＶＬＡＮＩＤ（ＶＬＡＮパス）とを対応させたテーブルを有している。このテーブルは、接続局装置８００の所定の記憶領域に記憶されている。

制御部８０４は、ＶＬＡＮパスが存在すると判断した場合に、その該当するＶＬＡＮパス上の移動端末１００がハンドオーバ中か否かを判断する（ステップＳ９０３）。制御部８０４が該当するＶＬＡＮパス上の移動端末１００がハンドオーバ中であると判断した場合に、カプセル化部８０２はカプセル化の際に用いられるＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレスを設定する（ステップＳ９０４）。一方、制御部８０４が該当するＶＬＡＮパス上の移動端末１００がハンドオーバ中でないと判断した場合に、カプセル化部８０２はカプセル化の際に用いられるＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスを設定する（ステップＳ９０５）。

カプセル化部８０２は、あて先ＭＡＣアドレスが設定されたＭＡＣヘッダの送信元ＭＡＣアドレスに自身のＭＡＣアドレスとＶＬＡＮタグにＶＬＡＮＩＤとを挿入し、カプセル化する（ステップＳ９０６）。転送部８０３は、カプセル化されたパケットを中継局１０５に転送する（ステップＳ９０７）。なお、ステップＳ９０２において、制御部８０４がＶＬＡＮパスは存在しないと判断した場合に、パケットは廃棄される（ステップＳ９０８）。

次に、中継局１０５から受信したパケットの転送処理フローについて図１０を用いて説明する。図１０に示すように、受信部８０１は、中継局１０５からパケットを受信する（ステップＳ１００１）。制御部８０４は、受信部８０１によって受信された図６Ｃで説明したパケットのＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスが自身のＭＡＣアドレスであるか否かを判断する（ステップＳ１００２）。制御部８０４があて先ＭＡＣアドレスは自身のＭＡＣアドレスであると判断した場合に、カプセル化部８０２は、カプセル化されたパケットのＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグの部分を取り除く（ステップＳ１００３）。転送部８０３は、ＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグが取り除かれたパケットをＩＳＰ装置１０２に転送する（ステップＳ１００４）。なお、ステップＳ１００２において、制御部８０４が、あて先ＭＡＣアドレスは自身のＭＡＣアドレスでないと判断した場合に、パケットは廃棄される（ステップＳ１００５）。

次に、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成について図１１を用いて説明する。図１１に示すように、無線基地局装置１１００は、受信部１１０１、判断部１１０２、削除部１１０３、転送部１１０４、カプセル化部１１０５、制御部１１０６、ＭＡＣアドレス生成部１１０７から構成されている。これらは、それぞれバス１１０８によってつながれている。ＭＡＣアドレス生成部１１０７は、ネットワーク管理ユニット１０６から通知される移動端末１００に割り振られた識別情報に基づいて無線基地局装置１１００のＭＡＣアドレスを生成する。受信部１１０１は、主に中継局１０５からのカプセル化されたパケットを受信したり、移動端末１００からのパケットを受信したりする。また、判断部１１０２は、受信部１１０１によって中継局１０５から受信されたカプセル化されたパケットのＭＡＣヘッダに埋め込まれたあて先ＭＡＣアドレスが、ブロードキャストアドレスかユニキャストアドレスかを判断する。

削除部１１０３は、判断部１１０２によってカプセル化されたパケットが、ブロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって所定の条件を満たす場合に、又はカプセル化されたパケットが、ユニキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって所定の条件を満たす場合に、カプセル化されたパケットのＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグを削除する。ここで、ブロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合にさらに付加される所定の条件とは、受信されたカプセル化されたパケットのＶＬＡＮタグのＶＬＡＮＩＤが自身の無線基地局装置１１００の不図示の所定の記憶領域に記憶されたＶＬＡＮＩＤと同一であるという条件を言う。自身の無線基地局装置１１００の不図示の所定の記憶領域に記憶されたＶＬＡＮＩＤは、上述したネットワーク管理ユニット１０６から通知されたＶＬＡＮＩＤである。また、ユニキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合にさらに付加される所定の条件とは、受信され、カプセル化されたパケットのＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスが自身の無線基地局装置１１００のＭＡＣアドレスと同一であるという条件を言う。

転送部１１０４は、削除部１１０３によってＭＡＣヘッダを削除されたパケットを移動端末１００へ転送したり、後述するカプセル化部１１０５によってカプセル化されたパケットを中継局１０５に転送したりする。カプセル化部１１０５は、図６Ｃで説明したあて先ＭＡＣアドレス６０１ｃにユニキャストアドレス（接続局１０３のＭＡＣアドレス）を設定し、移動端末１００から受信部１１０１を介して受信したパケットとともにカプセル化する。制御部１１０６は、受信部１１０１で受信したカプセル化されたパケット及びカプセル化されていないパケットを適切に転送する際に必要な処理・動作を行う。具体的な処理・動作については、後述する図１２及び図１３のパケットの転送処理フローにおいて説明する。なお、受信部１１０１、判断部１１０２、削除部１１０３、転送部１１０４、カプセル化部１１０５、制御部１１０６、ＭＡＣアドレス生成部１１０７は、例えばＣＰＵに相当する。また、受信部１１０１、判断部１１０２、削除部１１０３、転送部１１０４、カプセル化部１１０５、制御部１１０６、ＭＡＣアドレス生成部１１０７の動作を制御するための制御プログラムは、無線基地局装置１１００の不図示の所定の記憶領域に記憶されている。この記憶領域は、例えばＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどに相当する。また、無線基地局装置１１００は、外部と通信をするための不図示のインターフェースを有する。

次に、無線基地局装置１１００が受信したパケットの転送処理フローについて図１２及び図１３を用いて説明する。まず、中継局１０５から受信したパケットの転送処理フローについて図１２を用いて説明する。受信部１１０１は、接続局装置８００によってカプセル化されたパケットを接続局装置８００と無線基地局装置１１００との間にネットワーク管理ユニット１０６によって構成されたトンネルを介して受信する（ステップＳ１２０１）。判断部１１０２は、受信部１１０１によって受信されたカプセル化されたパケットのＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスに挿入されたアドレスが、ブロードキャストアドレスかユニキャストアドレスかを判断する（ステップＳ１２０２）。

削除部１１０３は、判断部１１０２によってあて先ＭＡＣアドレスがユニキャストアドレスと判断された場合、そのあて先ＭＡＣアドレスのアドレスが自身の無線基地局装置１１００の不図示の所定の記憶領域に記憶されたＭＡＣアドレスと同一であるか否かを判断し（ステップＳ１２０３）、所定の記憶領域に記憶されたＭＡＣアドレスと同一であると判断した場合に、カプセル化されたパケットのＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグを削除する（ステップＳ１２０４）。転送部１１０４は、削除部１１０３によってＭＡＣヘッダ及びＶＬＡＮタグが削除されたパケットを移動端末１００へ転送する（ステップＳ１２０５）。

一方、ステップＳ１２０２において、判断部１１０２によってあて先ＭＡＣアドレスがブロードキャストアドレスと判断された場合、削除部１１０３は、受信されたカプセル化されたパケットのＶＬＡＮタグのＶＬＡＮＩＤが自身の無線基地局装置１１００の不図示の所定の記憶領域に記憶されたＶＬＡＮＩＤと同一であるか否かを判断し（ステップＳ１２０６）、所定の記憶領域に記憶されたＶＬＡＮＩＤと同一であると判断された場合に、ステップＳ１２０４へ移動する。ステップＳ１２０６において、所定の記憶領域に記憶されたＶＬＡＮＩＤと同一でないと判断された場合に、制御部１１０６は、該当するパケットを廃棄する（ステップＳ１２０７）。また、ステップＳ１２０３において、所定の記憶領域に記憶されたＭＡＣアドレスと同一でないと判断された場合に、制御部１１０６は、該当するパケットを廃棄する（ステップＳ１２０８）。

次に、移動端末１００から受信したパケットの転送処理フローについて図１３を用いて説明する。図１３に示すように、受信部１１０１は、ＩＳＰ装置１０２あてのパケットを移動端末１００から受信する（ステップＳ１３０１）。制御部１１０６は、受信したパケットの送信元ＭＡＣアドレスに基づいて移動端末１００の加入者のＶＬＡＮパスを検索し、存在するか否かを判断する（ステップＳ１３０２）。ここで、ＶＬＡＮパスの検索のために、無線基地局装置１１００は、あらかじめ加入者とＶＬＡＮＩＤ（ＶＬＡＮパス）とを対応させたテーブルを有している。このテーブルは、無線基地局装置１１００の不図示の所定の記憶領域に記憶されている。制御部１１０６によってＶＬＡＮパスが存在すると判断された場合に、カプセル化部１１０５は、ＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスに接続局装置８００のＭＡＣアドレスを、ＭＡＣヘッダの送信元ＭＡＣアドレスに無線基地局装置１１００のＭＡＣアドレスを、ＶＬＡＮタグに該当するＶＬＡＮＩＤを挿入し、カプセル化する（ステップＳ１３０３）。転送部１１０４は、カプセル化部１１０５によってカプセル化されたパケットを中継局１０５に転送する（ステップＳ１３０４）。ここで、ステップＳ１３０２において、制御部１１０６によってＶＬＡＮパスが存在しないと判断された場合に、制御部１１０６はパケットを廃棄する（ステップＳ１３０５）。

ここで、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムのネットワークアーキテクチャは、従来技術の非特許文献１の「広域イーサネット（登録商標）におけるモビリティ制御の検討」におけるアクセスネットワーク構成モデルと同様に、ＩＰネットワークによる制御プレーン及びレイヤ２による転送プレーンの構成をとっている。図１４には、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける転送プレーンのプロトコルスタックが示されている。本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムは、転送プレーンのプロトコルスタックが従来例と異なり、無線基地局１０４と接続局１０３との間でＶＬＡＮタグだけでなくアクセスネットワーク内で使用される独自のＭＡＣアドレスを有するＭＡＣヘッダが付加され、ユーザパケット（付加される前のパケット）をこのＭＡＣヘッダとＶＬＡＮタグを用いてカプセル化するものである。この方式では独自のＭＡＣアドレス中のあて先ＭＡＣアドレスをブロードキャストアドレス、ユニキャストアドレスで使い分けることで、中継局１０５に通常のイーサネット（登録商標）装置を使用しつつ、レイヤ２でのソフトハンドオーバを効率的に実現することができる。
なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本発明に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法は、移動端末のハンドオーバ時にパケットロスを低減させ、帯域の無駄な使用を解消することができるため、広域イーサネット（登録商標）におけるモビリティ制御を実現するアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法などに有用である。

本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの構成を示す図本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおけるネットワーク管理ユニットによるＶＬＡＮパスの管理について説明するための図本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ前のパケットの転送について説明するための図本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ時のパケットの転送について説明するための図本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ後のパケットの転送について説明するための図本発明の実施の形態に係る接続局装置においてハンドオーバ時ではない通常時における移動端末あてに転送されるパケットについて説明するための図本発明の実施の形態に係る接続局装置においてハンドオーバ時における移動端末あてに転送されるパケットについて説明するための図本発明の実施の形態に係る無線基地局装置においてＩＳＰネットワークのＩＳＰ装置あてに転送されるパケットについて説明するための図本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法におけるカプセル化の際に付加される接続局装置のＭＡＣアドレスのフォーマット本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法におけるカプセル化の際に付加される無線基地局装置のＭＡＣアドレスのフォーマット本発明の実施の形態に係る接続局装置の構成について説明するための図本発明の実施の形態に係る接続局装置におけるＩＳＰ装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図本発明の実施の形態に係る接続局装置における中継局装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成について説明するための図本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における中継局装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における移動端末から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける転送プレーンのプロトコルスタックを示す図従来の移動端末の移動時の経路変更のシーケンス図従来のモバイルＩＰにおけるソフトハンドオーバについて説明するための図従来のラベルを用いたソフトハンドオーバについて説明するための図

Claims

移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムにおいて、
前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局は、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいてそれぞれ複数の自身のＭＡＣアドレスを生成し、
前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットは、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントのＶＬＡＮパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを構成し、
前記接続局装置は、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに前記接続局装置のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及びハンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを介して転送することを特徴とするアクセスネットワークシステム。
前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身のＭＡＣアドレスは、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有のＩＤを有することを特徴とする請求項１に記載のアクセスネットワークシステム。
前記接続局装置は、前記ネットワーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置から受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置から受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先ＭＡＣアドレスに前記電波強度の強い無線基地局装置のＭＡＣアドレスをあて先とするユニキャストＭＡＣアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送することを特徴とする請求項１に記載のアクセスネットワークシステム。
前記ネットワーク管理ユニットは、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間の前記ＶＬＡＮパスを切断することを特徴とする請求項１に記載のアクセスネットワークシステム。
前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置は、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する前記自身のＭＡＣアドレスを削除することを特徴とする請求項１に記載のアクセスネットワークシステム。
前記接続局装置は、前記移動端末の前記ハンドオーバ時以外は、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、前記あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記ＭＡＣアドレス、前記送信元ＭＡＣアドレスに前記自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーポイントのＶＬＡＮパスを介して転送することを特徴とする請求項１に記載のアクセスネットワークシステム。
移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記接続局装置において、
前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいて複数の自身のＭＡＣアドレスを生成するＭＡＣアドレス生成手段と、
前記外部ＩＰネットワーク側から前記移動端末あてのパケットを受信する受信手段と、
前記移動端末がハンドオーバ中であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中であると判断された場合に、前記受信手段によって受信された前記パケットに対して、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに前記ＭＡＣアドレス生成手段によって生成された前記自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及びハンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化するカプセル化手段と、
前記移動端末がハンドオーバを開始することにより、前記ハンドオーバ前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と自身との間、及び前記ハンドオーバ後に接続される移動先の前記無線基地局装置と自身との間に前記ネットワーク管理ユニットが構成するポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを介して、前記カプセル化手段によってカプセル化された前記パケットを転送する転送手段とを、
有することを特徴とする接続局装置。
前記ＭＡＣアドレス生成手段は、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、自身を示す固有のＩＤを有するＭＡＣアドレスを生成することを特徴とする請求項７に記載の接続局装置。
前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中でないと判断された場合に、前記カプセル化手段は、前記受信手段によって受信された前記パケットに対して、前記あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局のＭＡＣアドレス、前記送信元ＭＡＣアドレスに前記ＭＡＣアドレス手段によって生成された前記ＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化することを特徴とする請求項７に記載の接続局装置。
前記受信手段は、前記移動端末からのパケットを前記中継局装置を介して受信し、
前記判断手段が、前記中継局装置を介して受信された前記移動端末からのパケットが自身を経由して前記外部ＩＰネットワークへ送信されるものであると判断した場合に、前記カプセル化手段は、前記移動端末からの前記パケットのＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を取り除き、前記転送手段は、前記ＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分が取り除かれた前記パケットを前記外部ＩＰネットワークへ転送することを特徴とする請求項７に記載の接続局装置。
移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記無線基地局装置において、
前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいて複数の自身のＭＡＣアドレスを生成するＭＡＣアドレス生成手段と、
前記接続局装置によってカプセル化された前記外部ＩＰネットワークからの前記パケットを受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された、カプセル化された前記パケットのＭＡＣヘッダのあて先ＭＡＣアドレスに挿入されたアドレスが、ブロードキャストアドレスかユニキャストアドレスかを判断する判断手段と、
前記判断手段によって、カプセル化された前記パケットが前記ブロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記パケットに付加された前記移動端末の識別情報が自身の有する識別情報と同一である場合に、又はカプセル化された前記パケットが前記ユニキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記ユニキャストアドレスが前記ＭＡＣアドレス生成手段によって生成された前記移動端末の識別情報に対応するＭＡＣアドレスと同一である場合に、カプセル化された前記パケットのＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除する削除手段と、
前記削除手段によってＭＡＣヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除された前記パケットを前記移動端末へ転送する転送手段とを、
有することを特徴とする無線基地局装置。
前記ＭＡＣアドレス生成手段は、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、自身を示す固有のＩＤを有するＭＡＣアドレスを生成することを特徴とする請求項１１に記載の無線基地局装置。
前記受信手段によって受信された前記移動端末から前記外部ＩＰネットワークあてのパケットに対して、あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記接続局装置のＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化するカプセル化手段を更に有し、
前記転送手段は、前記カプセル化手段によってカプセル化された前記パケットを前記中継局装置を介して前記外部ＩＰネットワークに対して転送することを特徴とする請求項１１に記載の無線基地局装置。
移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部ＩＰネットワークとの間の通信を中継するために前記外部ＩＰネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部ＩＰネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部ＩＰネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間にＶＬＡＮパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムのパケットロス低減方法において、
前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局が、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいてそれぞれ複数の自身のＭＡＣアドレスを生成するステップと、
前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットが、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントのＶＬＡＮパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを構成するステップと、
前記接続局装置が、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレス、送信元ＭＡＣアドレスに前記接続局装置のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及びハンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを介して転送するステップとを、
有することを特徴とするパケットロス低減方法。
前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身のＭＡＣアドレスは、前記識別情報と１対１にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有のＩＤを有することを特徴とする請求項１４に記載のパケットロス低減方法。
前記接続局装置が、前記ネットワーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置から受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置から受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先ＭＡＣアドレスにブロードキャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先ＭＡＣアドレスに前記電波強度の強い無線基地局装置のＭＡＣアドレスをあて先とするユニキャストＭＡＣアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送するステップを更に有することを特徴とする請求項１４に記載のパケットロス低減方法。
前記ネットワーク管理ユニットが、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間のＶＬＡＮパスを切断するステップを有することを特徴とする請求項１４に記載のパケットロス低減方法。
前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置が、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する自身のＭＡＣアドレスを削除するステップを有することを特徴とする請求項１４に記載のパケットロス低減方法。
前記接続局装置が、前記移動端末のハンドオーバ時以外は、前記外部ＩＰネットワーク側から受信した前記パケットに、前記あて先ＭＡＣアドレスにユニキャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記ＭＡＣアドレス、前記送信元ＭＡＣアドレスに自身のＭＡＣアドレスを挿入したＭＡＣヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーポイントのＶＬＡＮパスを介して転送するステップを有することを特徴とする請求項１４に記載のパケットロス低減方法。