JP4567560B2

JP4567560B2 - モバイルルータ、ホームエージェントおよび移動通信システム

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Publication number: JP4567560B2
Application number: JP2005269211A
Authority: JP
Inventors: 剛三小田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-09-15
Also published as: JP2007082007A

Description

この発明は、ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６を利用した移動通信システムと、この移動通信システムに使用されるモバイルルータおよびホームエージェントに関するものである。

車や列車のように複数のネットワークデバイスが同時に移動する場合には、個々のデバイスに対して移動管理するのではなく、全デバイスを収容したネットワーク自身に移動性を持たせることがネットワーク資源やスケーラビリティの観点から望ましい。このようなネットワークモビリティを実現する手段として、ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６（たとえば、非特許文献１参照）を拡張したプロトコルがＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）ＮＥＭＯ（Network Mobility）ＷｏｒｋｉｎｇＧｒｏｕｐにて検討され、規定されている（たとえば、非特許文献２参照）。この非特許文献２のＮＥＭＯでは、位置登録（Binding Update：ＢＵ）と位置登録応答（Binding Acknowledgement：ＢＡｃｋ）によるシグナリングメッセージによってモバイルルータ（ＭＲ）とホームエージェント（ＨＡ）との間に双方向ＩＰｖ６トンネル（以下、ＭＲ−ＨＡトンネルという）を確立し、モバイルネットワークノードと対応ノードの通信ノード同士では、このＭＲ−ＨＡトンネルを通過して、全ての通信が行なわれる。

D. Johnson, C. Perkins, and J. Arkko, "Mobility Support in IPv6, Request for Comments: 3775", [online], June 2004, IETF, [retrieved on 2005-9-7], retrieved from the Internet: <URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc3775.txt> V. Devarapalli, R. Wakikawa, A. Petrescu, and P. Thubert, "Network Mobility (NEMO) Basic Support Protocol, Request for Comments: 3963", [online], January 2005, IETF, [retrieved on 2005-9-7], retrieved from the Internet: <URL: http://www.ietf.org/rfc/rfc3963.txt>

しかしながら、非特許文献２の技術では、ＭＲ−ＨＡトンネル処理によるオーバヘッドが、モバイルルータ／ホームエージェント間の中継ノードである中継ルータや無線アクセスポイントの転送処理に負荷をかけたり、追加トンネルヘッダ分の帯域が無線帯域を占有してしまったりするなどの問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６におけるＭＲ−ＨＡトンネリングでの、中継ノードにおけるネットワーク負荷の削減や、無線帯域の利用効率を向上することができるモバイルルータ、ホームエージェントおよび移動通信システムを得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかるモバイルルータは、配下に１以上のモバイルネットワークノードを収容し、ホームリンクから移動して他の外部ネットワークと接続可能なモバイルルータを有する移動ネットワークと、前記移動ネットワークの移動による接続ポイントを管理するホームエージェントと、前記モバイルネットワークノードの通信相手となる１以上の対応ノードと、前記移動ネットワークの移動によってこの移動ネットワークと無線接続する外部ネットワークと、が固定ＩＰネットワークに接続される移動通信システムで、前記移動ネットワークが移動しても、前記モバイルネットワークノードと前記対応ノードとの間の通信を継続するように、前記ホームエージェントとの間にトンネルを確立して通信を行うモバイルルータにおいて、前記移動ネットワークの移動によって新たに外部ネットワークと接続した際に、前記ホームエージェントとの間でＩＰパケットの多重化時に情報量の削減に必要な多重化情報を位置登録メッセージ内に含めて送信する移動登録手段と、前記モバイルネットワークノードから受信した前記対応ノードを宛て先とするＩＰパケットを、所定の基準に基づいてグループ分けし、同一のグループに分類されたＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて一つのパケットに多重化した多重化ＩＰパケットを前記トンネル中に送信する多重化処理手段と、前記対応ノードから前記トンネルを介して受信した多重化ＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて、宛て先が個々の前記モバイルネットワークノードとなるＩＰパケットに分離して送信する分離化処理手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、モバイルルータとホームエージェントとの間のトンネル内を転送する際に、個々のＩＰｖ６パケット内の情報の一部をＩＤ化して、複数のＩＰｖ６パケットを多重化したので、多重化ＩＰパケットの情報量を削減することができ、その結果、トンネル上に流入するネットワーク負荷（データ量）を削減することができるという効果を有する。また、トンネルの経路上に位置する中継ルータや無線アクセスポイントなどの中継ノードでのネットワーク負荷も削減することができ、限られた無線帯域の利用効率を向上させることができるという効果も有する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるモバイルルータ、ホームエージェントおよび移動通信システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明にかかる移動通信システムを模式的に示すネットワーク構成図である。この移動通信システムは、車や列車などの複数のモバイルネットワークノード（図中、ＭＮＮと表記）１１を収容して一体的に移動する移動体１０に設けられるモバイルルータ（図中、ＭＲと表記）１２と、モバイルルータ１２が本来属し、移動体１０の位置の移動に伴うモバイルルータ１２のネットワーク間の移動により変更される接続ポイントを管理するホームエージェント（図中、ＨＡと表記）１３が設けられるホームリンク（図中、Home Linkと表記）１４と、モバイルネットワークノード１１の通信相手のノードとなる対応ノード（図中、ＣＮと表記）２０と、移動体１０のモバイルルータ１２が接続することができ、モバイルルータ１２を収容することで外部リンク（図中、Foreign Linkと表記）となる外部ネットワーク３０と、外部ネットワーク３０に設けられる中継ルータ（図中、ＡＲと表記）３１と、中継ルータ３１に収容されたモバイルルータ１２と無線によって通信を行う無線アクセスポイント（図中、ＡＰと表記）３２と、ホームエージェント１３、対応ノード２０および外部ネットワーク３０と接続されるインターネットなどの固定ＩＰネットワーク（図中、Internetと表記）４０と、を備える。

この移動通信システムにおいて、モバイルルータ１２とホームエージェント１３とは、それぞれ本来の機能を実現する処理部のほかに、モバイルルータ１２とホームエージェント１３との間で確立したＭＲ−ＨＡトンネル５０内に多重化ＩＰパケットを送受信するためのパケット送受信処理部を有する。図２は、図１の移動通信システムを構成するホームエージェントとモバイルルータのパケット送受信処理部の機能構成を示すブロック図である。このパケット送受信処理部１００は、ＩＰｖ６パケットの多重化／分離化を行う際に必要な情報を格納する多重化情報管理部１１０と、複数のＩＰｖ６のパケットを多重化した多重化ＩＰパケット送信する多重化処理部１２０と、受信した多重化ＩＰパケットをＩＰｖ６パケットに分離化して送信する分離化処理部１３０と、を備える。

多重化情報管理部１１０は、所定の基準にしたがってグループ化した場合のモバイルネットワークノード１１または対応ノード２０からのＩＰｖ６パケットに含まれる送信元または送信先アドレス中の共通する部分のプレフィクスと、この送信元または送信先アドレス中の共通する部分をＩＤ化したプレフィクスＩＤと、を対応付けした多重化情報を管理する機能を有する。たとえば、多重化情報は、モバイルネットワークノード１１のＩＰｖ６アドレスを表す１２８ｂｉｔのうちのモバイルネットワークプレフィクスを、モバイルルータ１２とホームエージェント１３との間で使用されるユニークなプレフィクスＩＤに対応付けしたものである。このとき、プレフィクスＩＤは、通信帯域を有効に使用するという目的から、モバイルネットワークプレフィクスのビット数よりも小さくする必要がある。なお、ＩＰｖ６アドレスは、Network Prefix(64bit)+Interface ID(64bit)によって表現されるため、Interface ID情報が必要になるが、ＩＰｖ６アドレス自体をＩＤで管理することによって、さらにデータ量を削減することができる。

多重化処理部１２０は、グルーピング管理部１２１と、ＩＰパケット受信部１２２と、パケット多重部１２３と、ＩＰｖ６カプセル化部１２４と、ＩＰパケット送信部１２５と、を備える。

グルーピング管理部１２１は、パケット多重を行う際の多重化パラメータと、多重化グループ分けに必要なグループ分類情報と、を含むネットワーク情報を設定・管理する機能を有する。グループ分類情報は、多重化するＩＰパケットをグループ化する際に必要な基準となる情報である。たとえば、多重化グループを、通信相手やコネクションごとに行ってもよいし、ＶｏＩＰ（Voice over IP）／ストリーミングデータかデータかの違いによるトラヒック種類で分類してもよいし、ＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）／ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）［ＡＣＫの有無］／ＵＤＰ（User Datagram Protocol）などの通信プロトコルやそのパケット種類で分類してもよいし、ＩＰｖ６ヘッダ情報内のTraffic Class／CoS（Class of Service）などのパケット優先度に応じて分類してもよいし、ＩＰｖ６パケットのパケット長に応じて分類してもよい。これにより、多重化によるアプリケーションへの影響を軽減させることができる。

多重化パラメータは、サイズやタイマ値、多重数などの多重化する際のパラメータである。この多重化パラメータは、たとえば、パケット多重にあたって、無線アクセスポイント３２とモバイルルータ１２との間の帯域幅、遅延、廃棄率、電波強度、負荷などの無線メディアの特性に合わせて変更してもよい。これにより、モバイルルータ１２と外部ネットワーク３０の無線アクセスポイント３２との間の無線区間の利用効率を向上させることができる。なお、多重化パラメータは、特許請求の範囲における多重化条件に対応している。

ＩＰパケット受信部１２２は、ＩＰｖ６パケットのヘッダについてグルーピング管理部１２１のネットワーク情報を用いて検証し、ルーティング検索を行って、つぎの転送先を決定する機能を有する。

パケット多重部１２３は、受信したＩＰｖ６パケットが多重化対象の場合に、そのＩＰｖ６パケットの多重化を行う。具体的には、グルーピング管理部１２１から通知されるネットワーク情報（グループ分類情報）を基にＩＰｖ６パケットのグループ分けを行い、グループ分けを行ったＩＰｖ６パケットに対して、多重化情報管理部１１０で管理されている多重化情報を使用してパケット多重化を行う。具体的には、各ＩＰｖ６パケット中のＩＰｖ６ヘッダ内の送信元または送信先アドレス中のモバイルネットワークノード１１のＩＰｖ６アドレスを多重化情報に基づいてＩＤ化（プレフィクスＩＤ＋Interface ID）する。なお、多重化が完了した多重化ＩＤパケットはＩＰｖ６カプセル化部１２４に転送される。なお、ＩＰｖ６パケットが多重化対象であるか否かは、後述する図４−３に示されるホームエージェント１３からの位置登録応答メッセージ（ＢＡｃｋ）内のStatusフィールド４３０を参照して決定される。

ＩＰｖ６カプセル化部１２４は、通常のモバイルルータ１２とホームエージェント１３に必要な機能であり、位置登録メッセージ（ＢＵ）によって取得した情報を基にＩＰｖ６ヘッダを構築し、ＩＰパケット受信部１２２で受信したまたはパケット多重部１２３で多重化されたＩＰｖ６パケットのＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６カプセル化処理を行って、モバイルルータ１２の場合にはホームエージェント１３との間で、ホームエージェント１３の場合にはモバイルルータ１２との間で、ＭＲ−ＨＡトンネル５０を形成する機能を有する。

ＩＰパケット送信部１２５は、ＩＰパケット受信部１２２で受信したＩＰｖ６パケット、またはパケット多重部１２３でカプセル化したＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットを、ＩＰパケット受信部１２２で決定されたつぎの転送先に送信する機能を有する。

なお、ＩＰｖ６カプセル化部１２４は、モバイルネットワークノード１１と対応ノード２０との間のネットワーク状態と、モバイルルータ１２と外部ネットワーク３０の無線アクセスポイント３２との間の無線状態を示すネットワーク・無線情報を、多重化パケットのＩＰｖ６ヘッダに付加して送信するようにしてもよい。この場合、多重化情報管理部１１０は、ネットワーク・無線情報に基づいて多重化条件を変更する。これにより、中継ノードでのネットワーク負荷の削減と無線区間の利用効率を向上させることが可能となる。

分離化処理部１３０は、ＩＰパケット受信部１３１と、ＩＰｖ６デカプセル化部１３２と、パケット分離部１３３と、ＩＰパケット送信部１３４と、を備える。ＩＰパケット受信部１３１は、受信したＩＰパケットのヘッダを検証し、ルーティング検索を行って、つぎの転送先を決定する機能を有する。

ＩＰｖ６デカプセル化部１３２は、通常のモバイルルータ１２とホームエージェント１３に必要な機能であり、ＭＲ−ＨＡトンネル５０の入り口でＩＰｖ６ヘッダによってカプセル化されたＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットをデカプセル化してＩＰｖ６パケットに戻す機能を有する。

パケット分離部１３３は、ＩＰｖ６デカプセル化部１３２でデカプセル化されたパケットのうち、多重化されたパケットを多重化情報管理部１１０の多重化情報に基づいて本来のパケットフォーマットに変換する機能を有する。つまり、デカプセル化されたパケットの中のＩＰｖ６ヘッダ内のＩＤ化された送信元または送信先アドレスを、多重化情報を参照して元のプレフィクスに置換して、個々のＩＰｖ６パケットに分離する。

ＩＰパケット送信部１３４は、ＩＰｖ６デカプセル化部１３２でデカプセル化されたＩＰｖ６パケットまたはパケット分離部１３３で分離されたＩＰｖ６パケットを、ＩＰパケット受信部１３１で決定されたつぎの転送先に送信する機能を有する。

このような構成を有するパケット送受信処理部１００によって、受信した個々のＩＰｖ６パケットが、所定の基準でグループ化され、そのＩＰｖ６ヘッダの一部をＩＤ化したものを多重化情報に基づいて多重化してＭＲ−ＨＡトンネル５０へと送信される。また、ＭＲ−ＨＡトンネル５０から受信した多重化パケットが、デカプセル化され、個々のＩＰｖ６パケットについて、ＩＤ化されたＩＰｖ６ヘッダの一部を多重化情報に基づいてプレフィクスフィールドに置換したＩＰｖ６パケットにされてそれぞれの宛て先へと送信される。

つぎに、このような構成のモバイルルータ１２とホームエージェント１３を有する図１の移動通信システムにおけるＩＰパケットの多重化方法について説明する。図３は、移動通信システムにおけるＩＰパケットの多重化処理の流れを示すシーケンス図である。移動体１０の移動によって、まず、モバイルルータ１２および配下のモバイルネットワークノード１１は、ホームリンク１４上から別の外部ネットワーク３０（外部リンク）に移動後、ＮＥＭＯにて規定されているプロトコルにしたがってホームエージェント１３宛に位置登録メッセージ（以下、ＢＵという）を送信する（ＳＱ１０１）。このとき、この実施の形態において、モバイルルータ１２は、ＢＵ内に、移動先の外部リンク（外部ネットワーク３０）で取得したＩＰアドレスと共にパケット多重化に必要な多重化情報を追加する。なお、このＢＵの送信処理は、図２に示されないモバイルルータ１２の移動登録手段によって行われる。

図４−１は、この実施の形態における位置登録メッセージのモビリティヘッダを示す図であり、図４−２は、この実施の形態における位置登録メッセージに含まれるMobile Network Prefix Optionのモビリティヘッダを示す図である。モバイルルータ１２は、図４−１に示されるＢＵをホームエージェント１３に通知するが、このとき、図４−２に示すMobile Network Prefixフィールド４２１によって、モバイルルータ１２配下に接続されているネットワーク群がホームエージェント１３に通知される。このMobile Network PrefixオプションのReservedフィールド４２０に、モバイルルータ１２／ホームエージェント１３間で有効なNetwork Prefix識別子（プレフィクスＩＤ）を設定する。プレフィクスＩＤをモバイルルータ１２／ホームエージェント１３間で共有・管理することで、パケット多重時において各ＩＰｖ６ヘッダ内のプレフィクス情報を削減できる。

ついで、ホームエージェント１３は、モバイルルータ１２からのＢＵを受信すると、通常のＮＥＭＯ仕様でのプロトコル処理を行なうと同時にパケット多重を有効にするか否かを判断する。ここで、ホームエージェント１３は、多重化情報に基づいてパケット多重を有効にするか否かを判断する。つまり、ホームエージェント１３は、パケット多重化をサポートしていないまたは高負荷のためパケット多重化を処理できないとの理由でパケット多重を拒否する場合には、位置登録応答メッセージ（以下、ＢＡｃｋという）内にパケット多重の無効通知を設定し、一方、モバイルルータ１２とホームエージェント１３との間でパケット多重化を有効にすると判断した場合には、ＢＡｃｋ内にパケット多重の有効通知を設定し（ＳＱ１０２）、ＢＵを送信してきたモバイルルータ１２に送信する（ＳＱ１０３）。図４−３は、この実施の形態における位置登録応答メッセージのモビリティヘッダを示す図である。パケット多重の無効通知には、ＢＡｃｋのStatusフィールド４３０を利用する。

その後、ホームエージェント１３とモバイルルータ１２との間でＭＲ−ＨＡトンネル５０が双方向に確立され（ＳＱ１０４）、これ以降は通信ノード同士、すなわちモバイルネットワークノード１１と対応ノード２０とは、このＭＲ−ＨＡトンネル５０を通過し、通常の通信を行う（ＳＱ１０５）。以上の処理によって通信ノード同士はモビリティを意識することなく、新しい外部ネットワーク３０への移動後も通信の継続が可能となる。なお、このとき、移動体１０が接続される外部ネットワーク３０（外部リンク）の中継ルータ３１と無線アクセスポイント３２は、モバイルルータ１２とホームエージェント１３との間の中継ノードとしてパケット転送の機能を実行する。

ここで、ＭＲ−ＨＡトンネル５０を用いた通常の通信処理の具体例を説明する。図５−１は、モバイルネットワークノードから対応ノードへ送信される通常のＩＰｖ６パケットのカプセル化方法を模式的に示す図であり、図５−２は、対応ノードからモバイルネットワークノードへ送信される通常のＩＰｖ６パケットのカプセル化方法を模式的に示す図である。まず、図５−１を参照しながら、モバイルルータ１２で、モバイルネットワークノード１１から対応ノード２０へ送信されるＩＰパケット群を通常の方法でカプセル化する場合について説明する。モバイルルータ１２に収容されるモバイルネットワークノード１１から、ＩＰｖ６ヘッダ１とＩＰｖ６ペイロード１を有するＩＰｖ６パケット２１０と、ＩＰｖ６ヘッダ２とＩＰｖ６ペイロード２を有するＩＰｖ６パケット２２０とが、ＩＰパケット受信部１２２で受信される。なお、このとき、ホームエージェント１３によってパケット多重化が無効に設定されたものとする。

ＩＰパケット受信部１２２は、パケット多重化が無効に設定されているため、受信したＩＰｖ６パケット２１０，２２０をＩＰｖ６カプセル化部１２４に渡す。そして、ＩＰｖ６カプセル化部１２４では、それぞれのＩＰｖ６パケット２１０，２２０を、ＭＲ−ＨＡトンネル５０で通信するためにＩＰｖ６ヘッダ２３１でカプセル化する。すなわち、この図５−１の場合には、送信元アドレスとしてモバイルルータ１２のＩＰアドレスが設定され、送信先アドレスとしてホームエージェント１３が設定されたＩＰｖ６ヘッダ２３１でカプセル化されたＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットが作成される。そして、このＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットは、ＩＰパケット送信部１２５から送信され、ＭＲ−ＨＡトンネル５０中を転送される。

図５−２に示されるように、対応ノード２０からモバイルルータ１２配下のモバイルネットワークノード１１へ送信されるＩＰｖ６パケット３１０，３２０を受信したホームエージェント１３でも、同様にしてＭＲ−ＨＡトンネル５０で通信するためにＩＰｖ６ヘッダ３３１でＩＰｖ６パケット３１０，３２０をカプセル化してＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットを作成し、ＭＲ−ＨＡトンネル５０中に送信する。

つぎに、ＩＰｖ６パケットを多重化してＭＲ−ＨＡトンネル５０中に送信する場合、すなわち、パケットの多重化が有効な場合について説明する。まず、モバイルネットワークノード１１が対応ノード２０にＩＰｖ６パケットを送信すると（ＳＱ１０６）、モバイルルータ１２はそのＩＰｖ６パケットを取得する。そして、モバイルルータ１２は、取得したＩＰｖ６パケットをネットワーク情報に基づいてグループ分けを行い、グループごとに多重化処理を行い（ＳＱ１０７）、ＭＲ−ＨＡトンネル５０内を転送するようにＩＰｖ６ヘッダでカプセル化を行う。

ここで、ＭＲ−ＨＡトンネル５０内に流すＩＰｖ６パケットの多重化処理の具体例について説明する。図６−１は、モバイルネットワークノードから対応ノードへ送信されるＩＰｖ６パケットの多重化とカプセル化の方法を模式的に示す図である。この図６−１を参照しながら、モバイルルータ１２で、モバイルネットワークノード１１から対応ノード２０へ送信されるＩＰパケット群を多重化およびＩＰｖ６カプセル化する場合について説明する。モバイルルータ１２に収容されるモバイルネットワークノード１１から、１つのグループに属するＩＰｖ６ヘッダ１とＩＰｖ６ペイロード１を有するＩＰｖ６パケット２１０と、ＩＰｖ６ヘッダ２とＩＰｖ６ペイロード２を有するＩＰｖ６パケット２２０とが、ＩＰパケット受信部１２２で受信される。なお、これらのＩＰｖ６パケット２１０，２２０はともに同じグループに分類されるＩＰｖ６パケットであるとする。

ＩＰパケット受信部１２２は、パケット多重化が有効に設定されているため、受信したＩＰｖ６パケット２１０，２２０をパケット多重部１２３に渡す。パケット多重部１２３は、多重化情報を参照して、ＩＰｖ６ヘッダ２１１，２２１の送信元アドレス２１２，２２２を、ネットワークプレフィクス＋プレフィクスＩＤ２１２Ａ，２２２Ａに置換したＩＰｖ６ヘッダ２１１Ａ，２２１Ａに変換する。これにより、各ＩＰｖ６パケット２１０，２２０のＩＰｖ６ヘッダ２１２，２２２のデータ量が削減される。その後、これらのＩＰｖ６パケット２１０，２２０を多重化して、ＩＰｖ６カプセル化部１２４に渡す。ＩＰｖ６カプセル化部１２４では、多重化されたＩＰｖ６パケットを、送信元アドレスとしてモバイルルータ１２のＩＰアドレスが設定され、送信先アドレスとしてホームエージェント１３のＩＰアドレスが設定されたＩＰｖ６ヘッダ２３１でカプセル化したＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットを作成する。なお、このときＩＰｖ６ヘッダ２３１には多重化パケットであることを示すFlow Labelが含まれる。そして、このＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットは、ＩＰパケット送信部１２５から送信され、ＭＲ−ＨＡトンネル５０中を転送される（ＳＱ１０８）。

ホームエージェント１３の分離化処理部１３０では、ＭＲ−ＨＡトンネル５０の出口でモバイルルータ１２からのＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットのＩＰｖ６デカプセル化処理を行う。つまり、ＩＰパケット受信部１３１で、モバイルルータ１２から送信された多重化されたＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットを受信し、ＩＰｖ６デカプセル化部１３２で、そのＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットのデカプセル化を行って多重化されたＩＰｖ６パケットを取り出し、パケット分離部１３３で、多重化されたＩＰｖ６パケットの分離処理を、多重化情報管理部１１０の多重化情報に基づいて行う（ＳＱ１０９）。具体的には、多重化されたＩＰｖ６パケットのネットワークプレフィクス＋プレフィクスＩＤを、多重化情報に基づいて対応するネットワークプレフィクス＋インタフェースＩＤ（Interface ID）に変換して、それぞれのＩＰｖ６パケットを分離する。これにより、多重化ＩＰパケットが本来のＩＰｖ６パケットフォーマットに戻される。そして、ＩＰパケット送信部１３４から対応ノード２０に送信される（ＳＱ１１０）。

また、対応ノード２０がモバイルネットワークノード１１にＩＰｖ６パケットを送信すると（ＳＱ１１１）、ホームエージェント１３は、対応ノード２０から送信されたＩＰｖ６パケットを取得し、ＭＲ−ＨＡトンネル５０の入口（ＩＰｖ６カプセル化処理）の前にパケット多重化を実施する（ＳＱ１１２）。すなわち、対応ノード２０から送信された複数のＩＰｖ６パケットを、所定の基準に基づいてグループ分けし、各グループについてＩＰｖ６パケットを多重化情報管理部１１０の多重化情報に基づいて１パケットに格納する。そして、ホームエージェント１３は、多重化したパケットをＩＰｖ６カプセル化して、ＭＲ−ＨＡトンネル５０を通してモバイルルータ１２に送信する（ＳＱ１１３）。

図６−２は、対応ノードからモバイルネットワークノードへ送信されるＩＰｖ６パケットの多重化とカプセル化の方法を模式的に示す図である。図６−２に示されるように、対応ノード２０からモバイルルータ１２配下のモバイルネットワークノード１１へ送信されるＩＰｖ６パケット３１０，３２０を受信したホームエージェント１３でも、上述した図６−１の場合と同様にして、所定の基準にしたがってＩＰｖ６パケット３１０，３２０がグループ化され、多重化情報を参照して、ＩＰｖ６ヘッダ３１１，３２１中の送信先アドレス３１２，３２２が、ネットワークプレフィクス＋プレフィクスＩＤ３１２Ａ，３２２Ａに変換されて、多重化され、さらにＭＲ−ＨＡトンネル５０で通信するためにＩＰｖ６ヘッダ３３１で多重化ＩＰパケットをカプセル化してＩＰｖ６ｉｎＩＰｖ６パケットを作成し、ＭＲ−ＨＡトンネル５０中に送信する。

モバイルルータ１２では、ＭＲ−ＨＡトンネル５０の出口でＩＰｖ６デカプセル化処理した後に、多重化ＩＰパケットを個々のＩＰｖ６パケットへの分離化を実施し（ＳＱ１１４）、多重化パケットを本来のＩＰｖ６パケットフォーマットに戻す。なお、この分離化処理は、上述したＳＱ１０９におけるホームエージェント１３での分離化処理と同様であるので詳細な説明は省略する。そして、モバイルルータ１２は、本来のパケットフォーマットに戻したＩＰｖ６パケットをモバイルネットワークノード１１に送信する（ＳＱ１１５）。以上のようにして、ＭＲ−ＨＡトンネル５０が確立されたモバイルルータ１２とホームエージェント１３との間で、多重化されたＩＰｖ６パケットの転送処理が実行される。

この実施の形態によれば、通信ノード同士、すなわちモバイルネットワークノード１１と対応ノード２０とが通信を行う場合に、ＭＲ−ＨＡトンネル５０の入口（ＩＰｖ６カプセル化処理）の前にパケット多重化を実施し、ＭＲ−ＨＡトンネル５０の出口（ＩＰｖ６デカプセル化処理）において、パケット分離化を実施してＩＰｖ６パケットの通信を行うことにより、ＭＲ−ＨＡトンネル５０上に流入するネットワーク負荷（データ量）を削減することができる。また、ＭＲ−ＨＡトンネル５０の経路上に位置する中継ノード（中継ルータ３１、無線アクセスポイント３２）でのネットワーク負荷の削減することができ、無線帯域の利用効率を向上させることができるという効果を有する。

以上のように、本発明にかかる移動通信システムは、ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６を利用した移動体通信に有用である。

この発明による移動通信システムを模式的に示すネットワーク構成図である。ホームエージェントとモバイルルータのパケットの送受信機能を実現するパケット送受信処理部の機能構成を示すブロック図である。移動通信システムにおけるＩＰパケットの多重化処理の流れを示すシーケンス図である。この実施の形態における位置登録メッセージのモビリティヘッダを示す図である。この実施の形態における位置登録メッセージに含まれるMobile Network Prefix Optionのモビリティヘッダを示す図である。この実施の形態における位置登録応答メッセージのモビリティヘッダを示す図である。モバイルネットワークノードから対応ノードへ送信される通常のＩＰｖ６パケットのカプセル化方法を模式的に示す図である。対応ノードからモバイルネットワークノードへ送信される通常のＩＰｖ６パケットのカプセル化方法を模式的に示す図である。モバイルネットワークノードから対応ノードへ送信されるＩＰｖ６パケットの多重化とカプセル化の方法を模式的に示す図である。対応ノードからモバイルネットワークノードへ送信されるＩＰｖ６パケットの多重化とカプセル化の方法を模式的に示す図である。

符号の説明

１０移動体
１１モバイルネットワークノード
１２モバイルルータ
１３ホームエージェント
１４ホームリンク
２０対応ノード
３０外部ネットワーク
３１中継ルータ
３２無線アクセスポイント
４０固定ＩＰネットワーク
５０ＭＲ−ＨＡトンネル
１００パケット送受信処理部
１１０多重化情報管理部
１２０多重化処理部
１２１グルーピング管理部
１２２，１３１ＩＰパケット受信部
１２３パケット多重部
１２４ＩＰｖ６カプセル化部
１２５，１３４ＩＰパケット送信部
１３０分離化処理部
１３２ＩＰｖ６デカプセル化部
１３３パケット分離部

Claims

配下に１以上のモバイルネットワークノードを収容し、ホームリンクから移動して他の外部ネットワークと接続可能なモバイルルータを有する移動ネットワークと、
前記移動ネットワークの移動による接続ポイントを管理するホームエージェントと、
前記モバイルネットワークノードの通信相手となる１以上の対応ノードと、
前記移動ネットワークの移動によってこの移動ネットワークと無線接続する外部ネットワークと、
が固定ＩＰネットワークに接続される移動通信システムで、前記移動ネットワークが移動しても、前記モバイルネットワークノードと前記対応ノードとの間の通信を継続するように、前記ホームエージェントとの間にトンネルを確立して通信を行うモバイルルータにおいて、
前記移動ネットワークの移動によって新たに外部ネットワークと接続した際に、前記ホームエージェントとの間でＩＰパケットの多重化時に情報量の削減に必要な多重化情報を位置登録メッセージ内に含めて送信する移動登録手段と、
前記モバイルネットワークノードから受信した前記対応ノードを宛て先とするＩＰパケットを、所定の基準に基づいてグループ分けし、同一のグループに分類されたＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて一つのパケットに多重化した多重化ＩＰパケットを前記トンネル中に送信する多重化処理手段と、
前記対応ノードから前記トンネルを介して受信した多重化ＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて、宛て先が個々の前記モバイルネットワークノードとなるＩＰパケットに分離して送信する分離化処理手段と、
を備えることを特徴とするモバイルルータ。
前記多重化情報は、モバイルネットワークノードのＩＰアドレスの一部または全部を、前記トンネル内で一意に識別可能なプレフィクス識別子と対応付けした情報であり、
前記多重化処理手段は、前記多重化情報に基づいて、ＩＰパケットの送信元アドレスの一部または全部を前記プレフィクス識別子で置換して多重化処理を行い、
前記分離化処理手段は、前記多重化情報に基づいて、前記プレフィクス識別子を前記送信先アドレスの一部または全部と置換する分離化処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のモバイルルータ。
前記多重化処理手段は、トラヒック種類、パケット種類、通信相手、コネクション、ＩＰヘッダ情報内の優先度、またはＩＰパケット長のいずれかに基づいて、前記ＩＰパケットをグループ分けすることを特徴とする請求項１または２に記載のモバイルルータ。
前記多重化処理手段は、自装置と接続先の前記外部ネットワークとの間の無線メディアの特性に応じて、多重化条件を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のモバイルルータ。
前記多重化処理手段は、前記モバイルネットワークノードと前記対応ノードとの間のネットワーク状態と、自装置と前記外部ネットワークとの間の無線状態を示すネットワーク・無線情報を、多重化パケットのＩＰヘッダに付加して送信するとともに、前記ネットワーク・無線情報に基づいて多重化条件を変更する機能をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のモバイルルータ。
配下に１以上のモバイルネットワークノードを収容し、ホームリンクから移動して他の外部ネットワークと接続可能なモバイルルータを有する移動ネットワークと、
前記移動ネットワークの移動による接続ポイントを管理するホームエージェントと、
前記モバイルネットワークノードの通信相手となる１以上の対応ノードと、
前記移動ネットワークの移動によってこの移動ネットワークと無線接続する外部ネットワークと、
が固定ＩＰネットワークに接続される移動通信システムで、前記移動ネットワークが移動しても、前記モバイルネットワークノードと前記対応ノードとの間の通信を継続するように、前記モバイルルータとの間にトンネルを確立して通信を行うホームエージェントにおいて、
前記対応ノードから受信した前記モバイルネットワークノードを宛て先とするＩＰパケットを所定の基準に基づいてグループ分けし、同一のグループに分類されたＩＰパケットを、前記モバイルルータから受信した、ＩＰパケットの多重化時に情報量の削減に必要な多重化情報を参照して一つの多重化パケットにして、前記トンネル中に送信する多重化処理手段と、
前記モバイルルータから前記トンネルを介して受信した多重化ＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて、宛て先が個々の前記対応ノードとなるＩＰパケットに分離して送信する分離化処理手段と、
を備えることを特徴とするホームエージェント。
前記多重化情報は、モバイルネットワークノードのＩＰアドレスの一部または全部を、前記トンネル内で一意に識別可能なプレフィクス識別子と対応付けした情報であり、
前記多重化処理手段は、前記多重化情報に基づいて、ＩＰパケットの送信先アドレスの一部または全部を前記プレフィクス識別子で置換して多重化処理を行い、
前記分離化処理手段は、前記多重化情報に基づいて、前記プレフィクス識別子を前記送信元アドレスの一部または全部と置換する分離化処理を行うことを特徴とする請求項６に記載のホームエージェント。
前記多重化処理手段は、トラヒック種類、パケット種類、通信相手、コネクション、ＩＰヘッダ情報内の優先度、またはＩＰパケット長のいずれかに基づいて、前記ＩＰパケットをグループ分けすることを特徴とする請求項６または７に記載のホームエージェント。
配下に１以上のモバイルネットワークノードを収容可能なモバイルルータを有し、ホームリンクから移動して他の外部ネットワークと接続可能な移動ネットワークと、
前記移動ネットワークの接続ポイントを管理するホームエージェントと、
前記モバイルネットワークノードの通信相手となる１以上の対応ノードと、
前記移動ネットワークの移動によってこの移動ネットワークと無線接続する外部ネットワークと、
が固定ＩＰネットワークに接続され、前記移動ネットワークが移動しても、前記モバイルルータと前記ホームエージェントとの間にトンネルを確立し、前記モバイルネットワークノードと前記対応ノードとの間のＩＰパケットをカプセル化して通信を行う移動通信システムにおいて、
前記モバイルルータは、
前記移動ネットワークの移動によって新たに外部ネットワークと接続した際に、前記ホームエージェントとの間でＩＰパケットの多重化時に情報量の削減に必要な多重化情報を位置登録メッセージ内に含めて送信する移動登録手段と、
前記モバイルネットワークノードから受信した前記対応ノードを宛て先とするＩＰパケットを、所定の基準に基づいてグループ分けし、同一のグループに分類されたＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて一つのパケットに多重化した多重化ＩＰパケットを前記トンネル中に送信する多重化処理手段と、
前記対応ノードから前記トンネルを介して受信した多重化ＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて、宛て先が個々の前記モバイルネットワークノードとなるＩＰパケットに分離して送信する分離化処理手段と、
を備え、
前記ホームエージェントは、
前記対応ノードから受信した前記モバイルネットワークノードを宛て先とするＩＰパケットを所定の基準に基づいてグループ分けし、同一のグループに分類されたＩＰパケットを、前記モバイルルータから受信した前記多重化情報を参照して一つの多重化パケットにして、前記トンネル中に送信する多重化処理手段と、
前記モバイルルータから前記トンネルを介して受信した多重化ＩＰパケットを、前記多重化情報を用いて、宛て先が個々の前記対応ノードとなるＩＰパケットに分離して送信する分離化処理手段と、
を備えることを特徴とする移動通信システム。
前記多重化情報は、モバイルネットワークノードのＩＰアドレスの一部または全部を、前記トンネル内で一意に識別可能なプレフィクス識別子と対応付けした情報であり、
前記モバイルルータの前記多重化処理手段は、前記多重化情報に基づいて、ＩＰパケットの送信元アドレスの一部または全部を前記プレフィクス識別子で置換して多重化処理を行い、前記分離化処理手段は、前記多重化情報に基づいて前記プレフィクス識別子を前記送信先アドレスの一部または全部と置換する分離化処理を行い、
前記ホームエージェントの前記多重化処理手段は、前記多重化情報に基づいて、ＩＰパケットの送信先アドレスの一部または全部を前記プレフィクス識別子で置換して多重化処理を行い、前記分離化処理手段は、前記多重化情報に基づいて前記プレフィクス識別子を前記送信元アドレスの一部または全部と置換する分離化処理を行うことを特徴とする請求項９に記載の移動通信システム。