JP4667981B2 - 移動体通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線通信システムが混在する場合の移動体通信方法に関するものであり、特に、移動体が無線通信システム間を移動しながら通信を行う場合の移動体通信方法に関するものである。

以下、従来の移動体通信方法について説明する。IP（Internet Protocol）ネットワークにおいて、移動IP端末（Mobile Node：以下、MN）が接続ポイントを移動し、接続するサブネットプレフィクスが変更した場合であっても、移動IP端末に割り当てられたIPアドレス（Home Address：以下、HoA）を変更することなく通信を継続するための方法として、たとえば、「Mobile IP」があり、「Mobile IPv4」は下記非特許文献１にて、「Mobile IPv6」は下記非特許文献２にて、それぞれ標準化されている。

移動IP端末がホームリンク（Home Link）以外の外部ネットワーク（Foreign Network）に移動した状態において、「Mobile IPv6」では、外部ネットワークのネットワークプレフィクスをネットワーク識別子とする「Care-of Address」（以下 CoA）を使用する。この状態において、MNは、CoAを取得した後、ホームリンク内でユーザ管理を行う「Home Agent」（以下、HA）に対して、HoAとCoAとを関連付けることを要求する目的で「Binding Update」（以下、BU）メッセージを送信する。HAは、BUメッセージを受信すると、HoAとCoAの関連付けを記憶し、MNに対して「Binding Acknowledge」（以下、BAck）メッセージを送信する。

HAは、HoAとCoAの関連付けを行うと、MNのHoA宛のパケットをMNの代理で受信し、CoA宛にカプセル化転送を行う。MNは、HAからCoA宛にカプセル化転送が行われたパケットを受信し、デカプセル化を行い、元のパケット（MNのHoA宛のパケット）を受信する。この手順により、移動IP端末に割り当てられたHoAを変更することなく、MNは通信を継続することができる。

また、下記非特許文献３では、配下に複数のサブネットを収容するルータ（Mobile Router：以下、MR）がMN機能をもつことにより、ネットワークモビリティを実現する。ここでは、MRが収容するサブネットワーク（Mobile Network Prefix：以下、MNP）をBUメッセージに追加する拡張を行い、MNPに属する端末の通信を継続させることを可能にする。

なお、移動先においても、ホームリンクに接続している場合と同様の通信を行う技術として、たとえば、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。これは、移動先でVPNを設定することにより通信を行えるが、「Mobile IP」と比較すると、認証／VPN再設定の手順が必要となり、連続移動をしながら通信を行う場合には不向きである。

また、複数の無線アクセスシステムに接続し、狭域通信の信号レベルが一定値以下になった場合に広域通信へ切り替えるための手順を開始することにより、シームレスな移動を可能にする方法が、下記特許文献２において紹介されている。

特開２００４−７５７６号公報 「事前認証の方法と関連装置、および異種アクセスネットワークにおいて事前に設定される仮想プライベートネットワーク」 特開２００４−３２８５９３号公報 「無線通信端末」 "IP Mobility Support for IPv4" RFC3344 "Mobility Support in IPv6" RFC3775 "Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol" RFC3963

上記「Mobile IP」において、MNまたはMRは、アクセスルータからのルータ広告を受信することにより、ホームリンク以外のサブネットワークに移動したかどうかを判断している。また、このルータ広告は、ネットワークリソースを無駄にしないように、通常、数秒に１回程度しか送信されない。したがって、MNまたはMRは、移動により他のサブネットワークの通信可能エリアに侵入し、その後、ルータ広告を受信してHAへの登録処理が完了するまで、そのエリアで通信を行うことが不可能となる、という問題があった。これは、無線LANやミリ波通信などのように、通信可能エリアがスポット的な無線アクセスシステムを使用するMNまたはMRにおいて、通信可能エリアの有効利用の妨げとなる。さらに、MNまたはMRが高速に移動する場合には、この問題がより顕著に現れる。

また、上記「Mobile IP」では、MNが無線通信を行い、圏外に移動する場合など、無線の通信可能エリアから外れた場合には、MNの登録情報がHAに残ったままとなり、MN宛のパケットが無駄に転送されることになる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信可能エリアがスポット的な無線アクセスシステムにおいて、MNが移動しながら通信を行う場合に、通信可能エリアを有効に使用するための移動体通信方法を得ることを目的とする。

また、本発明は、MNが圏外に移動した場合であっても、無駄にパケットが転送されることを防ぐことが可能な移動体通信方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる移動体通信方法は、異種の無線通信システムと接続可能な移動体が、当該無線通信システム間で「Mobile IP」による通信を実現する移動体通信方法であって、たとえば、前記移動体が特定の無線通信システム（第１の無線通信システム）内の特定のSubnetに存在する場合に、当該第１の無線通信システムにおけるルータが、近隣に存在する異なる無線通信システム（第２の無線通信システム）の情報を近隣情報として含めたルータ広告を送信するルータ広告送信ステップと、前記移動体が、ルータ広告に含まれる近隣情報を解析し、前記第２の無線通信システムに接続可能であると判断した場合に、近隣情報から前記第２の無線通信システムにおいて使用するCoAを取得する外部アドレス取得ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、たとえば、移動体が特定の無線通信システム内に存在し、異種の無線通信システムが近隣に存在する場合、上記特定の無線通信システムのルータ（Router）が、近隣情報として、当該近隣の無線通信システムの情報をルータ広告に付加して送信する。一方、移動体は、上記ルータ広告に付加される近隣情報を解析し、自機が使用可能な情報かどうかを判断し、使用可能な場合、その近隣情報を利用してCoAを取得する。これにより、移動しながら通信を行う場合であっても、近隣の無線通信システムからのルータ広告を待つことなく、移動先で、予め取得しておいたCoAを直ちにHAに登録することができるので、近隣の無線通信システムの通信可能エリアを有効に使用することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる移動体通信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成を示す図である。このシステムは、無線Aを構成するアクセスポイント（以下、AP）１〜３と、無線Bを構成するAP４，５と、AP１〜AP３に接続されたRouter６と、AP４，５に接続されたRouter７と、インターネットを介して各Routerと接続するHA８と、移動体（MN，MR）１１と、を含む構成とする。なお、無線A（図示のA1，A2，A3）は、通信可能エリアが広い無線通信システムを示し、無線B（図示のB1，B2）は、通信可能エリアが狭いスポット的な無線通信システムを示す。また、ここでは、IPv6ネットワークを想定する。

ここで、本実施の形態の処理を図面にしたがって説明する。なお、ここでは、無線アクセスシステムとして無線Aと無線Bを同時に使用することが可能な移動体１１が、現在は無線Aの通信可能エリアであるSubnetA1内に存在することを前提とする。

たとえば、Router６は、無線AのAP１を介して、近隣情報として無線Bの情報を含めたルータ広告を定期的に送信する。無線Bの情報としては、AP４の無線システムタイプ，AP４のMACアドレス，SubnetB1のアドレスプレフィクスなどがあげられる。

上記ルータ広告をSubnetA1内で受信した移動体１１は、それに含まれる近隣情報を解析し、接続可能な無線システムタイプであるかどうかを判断する。そして、無線Bのアンテナを有し、接続可能であると判断した場合には、近隣情報に含まれるSubnetB1のアドレスプレフィクスから、SubnetB1で使用するCoAを予め取得しておく。

その後、移動体１１がSubnetB1内に移動し、無線Bの無線リンクが確立した場合、移動体１１は、AP４からのルータ広告を待つことなく、予め取得しておいたCoAをHA８に登録するためのBUメッセージを送信する。

このように、本実施の形態においては、通信可能エリアの狭い異種の無線通信システムが近隣に存在する場合、Routerが、近隣情報として、当該近隣の無線通信システムの情報をルータ広告に付加して送信する。一方、移動体は、上記ルータ広告に付加される近隣情報を解析し、自機が使用可能な情報かどうかを判断し、使用可能な場合、その近隣情報を利用して、たとえば、CoAを取得する。これにより、移動しながら通信を行う場合であっても、近隣の無線通信システムからのルータ広告を待つことなく、移動先で、予め取得しておいたCoAを直ちにHAに登録することができるので、近隣の無線通信システムの通信可能エリアを有効に使用することができる。

なお、たとえば、列車や高速道路を移動する車のように、移動体１１の移動経路が一義的で移動方向が予測できる場合においては、上記ルータ広告に含める近隣情報として、上り方向または下り方向といった識別子を含めることとしてもよい。これにより、さらに正確に移動先の情報を学習することが可能である。したがって、図２に示すように、AP２から送信されるルータ広告に含める近隣情報として、たとえば、「B1：下り方向」と「B2：上り方向」の二つの情報を含ませ、かつ移動体１１が上り方向に移動している場合、移動体１１は、近隣情報から上り方向であるSubnetB2で使用するCoAを予め取得しておく。

また、本実施の形態においては、IPv6ネットワークを想定しているが、これに限らず、IPv4ネットワークに対して適用することも可能である。この場合、「Mobile IPv4」の「Agent Advertisement」に近隣情報を含めることにより、同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の処理について説明する。なお、実施の形態２の移動体通信方法を実現するためのシステム構成については、前述した実施の形態１の図１と同様である。ここでは、前述した実施の形態１と異なる処理について説明する。

本実施の形態では、たとえば、SubnetA1内でCoA＿A1（SubnetA1で使用するCoAをCoA＿A1と呼ぶ）を使用して通信を行っている移動体１１が、前述した実施の形態１に示した方法で、SubnetB1に入る前に、SubnetB1で使用するCoA＿B1を取得済みであること、を前提とする。

移動体１１は、無線Aを使用してHA８にCoA＿B1を登録する。このときのBUは、「Mobile IPv6」の「Alternate Care-of Address Option（代替気付アドレスオプション）」を使用する。また、一つのHoAに対する複数CoAの登録となるため、「Binding Unique Identifier（BID：複数のBinding登録を区別するための識別子）」を使用する。BIDの詳細については、文献「Multiple Care-of Addresses Registration（draft-wakikawa-mobileip-multiplecoa-02.txt）」に記載されている。上記文献の4.3.1に記述されているBIDオプションをBUに含めることで、複数の異なるCoAをHAに登録することができる。

以上のように、本実施の形態においては、たとえば、SubnetA1内で通信を行っている移動体１１が、SubnetB1に入る前に、SubnetB1で使用するCoA＿B1を取得済みである場合、無線Aを経由して無線Bの登録を予め行っておくこととした。これにより、移動体１１は、SubnetB1内に入り、無線リンクが確立した時点で、直ちに無線Bを使用して通信を行うことが可能となり、ひいては、システムとして、通信可能エリアのさらなる有効利用が可能となる。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３の処理について説明する。なお、実施の形態３の移動体通信方法を実現するためのシステム構成については、前述した実施の形態１の図１と同様である。ここでは、前述した実施の形態１および２と異なる処理について説明する。

本実施の形態では、たとえば、SubnetA1内でCoA＿A1を使用して通信を行っている移動体１１が、前述した実施の形態２に示した方法で、SubnetB1に入る前に、SubnetB1で使用するCoA＿B1を、無線Aを使用してHA８に登録済みであること、を前提とする。

移動体１１は、SubnetB1内に入り、無線リンクが確立した時点で、CoA＿B1が使用可能になった旨をL2トリガとしてHA８に通知する。このL2トリガの送信は、IPパケットを使用してインターネットを介して行う場合や、図３に示すようにL2トリガをやり取りするための独自ネットワークを使用で行う場合、が考えられる。

上記図３に示すように、独自ネットワークを使用してL2トリガを送信する場合には、AP4が、移動体１１との間の無線リンクが確立したことを認識して、L2トリガを送信する。また、インターネットを介してL2トリガ送信する場合は、無線Aと無線Bのどちらかを使用して送信する。なお、L2トリガの情報としては、移動体１１のHoA、有効になったCoA＿B1などが含まれる。

そして、HA８は、L2トリガを受信すると、この時点で、予め登録されているCoA＿B1が有効になったと判断する。すなわち、本実施の形態においては、HA８が、L2トリガを受信するまではCoA＿B1宛にパケットを転送せず、L2トリガを受信してCoA＿B1が有効になった時点でCoA＿B1へのパケット転送を開始する。これにより、前述した実施の形態１および２と同様の効果が得られるとともに、さらに、無駄なパケット転送をなくすことができ、ネットワークリソースの有効利用が可能となる。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４の処理について説明する。図４は、本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成を示す図であり、たとえば、SubnetB1内（ａ）の位置でCoA＿B1を使用して通信を行っていた移動体１１が、無線Bの圏外である（ｂ）の位置まで移動した場合を想定する。なお、移動体１１は、無線Aに関しては通常の「Mobile IP」で通信が継続していることを前提とする。以下、前述した実施の形態１〜３と異なる処理について説明する。

移動体は、無線Bの圏外に移動したことを検出すると、CoA＿B1が無効になったことをHA８に通知するために、無線Aを使用してHA８に対してBUを送信する。このBUでは、Lifetime（有効生存期間）を“0”にする。そして、このBUを受信したHA８は、移動体１１のCoA＿B1に関する登録内容を削除する。

このように、本実施の形態においては、複数の無線通信システムを使用可能な移動体が、特定の無線通信システムを使用している状態からそのシステムの圏外に移動した場合、そのシステムに関連する登録情報を削除することとした。これにより、前述した実施の形態１〜３と同様の効果が得られるとともに、さらに、たとえば、移動体１１が無線Bの圏外に移動した場合に、無駄にCoA＿B1宛にパケットが転送されることを防ぐことができる。

実施の形態５．
つづいて、実施の形態５の処理について説明する。なお、実施の形態５の移動体通信方法を実現するためのシステム構成については、前述した実施の形態４の図４と同様である。ここでは、前述した実施の形態４と異なる処理について説明する。

本実施の形態では、無線Bの圏外に移動した移動体１１が、前述した実施の形態３に示した方法で、L2トリガをHA８に送信する。ここで用いるL2トリガは、実施の形態３と同様に、インターネットを介して送信することとしてもよいし、図３に示すような独自ネットワークを使用して送信することとしてもよい。そして、L2トリガを受信したHA８は、移動体のCoA＿B1に関する登録内容を削除する。

このように、本実施の形態においては、複数の無線通信システムを使用可能な移動体が、特定の無線通信システムを使用している状態からそのシステムの圏外に移動した場合、前述した実施の形態４とは異なる方法で、そのシステムに関連する登録情報を削除することとした。これにより、前述した実施の形態１〜３と同様の効果が得られるとともに、さらに、たとえば、移動体１１が無線Bの圏外に移動した場合に、無駄にCoA＿B1宛にパケットが転送されることを防ぐことができる。

実施の形態６．
つづいて、実施の形態６の処理について説明する。図５は、本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成を示す図であり、たとえば、移動体１１は、無線Aにおいて既にHA８への登録が完了し、通信可能な状態であり、また、無線Bは、無線Aに比べて帯域が狭く、通信速度が遅い無線通信システムであることを前提とする。以下、前述した実施の形態１〜５と異なる処理について説明する。

本実施の形態では、移動体１１が、SubnetB1に侵入してSubnetB1で使用するCoA＿B1をHA８に登録する場合、無線Aを使用してBUを送信する。このときのBUは、「Mobile IPv6」の「Alternate Care-of Address Option」を使用する。また、「Mobile IP」では、BAckが送信元アドレス宛に送信されるため、BAckも無線Aを使用して送信される。

このように、本実施の形態においては、複数の無線通信システムを使用可能な移動体が、帯域が狭い無線通信システムの通信可能エリアに入った場合に、「Mobile IP」のシグナリングを（BU、BAckなど）を、より帯域の広い他の無線通信システムを使用して送信することとした。これにより、移動体は、移動先である帯域が狭い無線通信システムを使わずに、自身のHAへの登録処理を実行できる。

以上のように、本発明にかかる無線通信方法は、複数の無線通信システムが混在するシステムに有用であり、特に、移動体が無線通信システム間を移動しながら通信を行う「Mobile IP」に関する応用技術として適している。

本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成例を示す図である。 本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成例を示す図である。 本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成例を示す図である。 本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成例を示す図である。 本発明にかかる移動体通信方法を実現するためのシステム構成例を示す図である。

符号の説明

１，２，３，４，５ AP
６，７ Router
８ HA
１１ 移動体（MN，MR）

Claims (8)

1. 異種の無線通信システムと接続可能な移動体が、当該無線通信システム間で「Mobile IP」による通信を実現する移動体通信方法であって、
   前記移動体が特定の無線通信システム（第１の無線通信システム）内の特定のサブネット（Subnet）に存在する場合に、当該第１の無線通信システムにおけるルータが、近隣に存在する異なる無線通信システム（第２の無線通信システム）の情報を近隣情報として含めたルータ広告を定期的に送信するルータ広告送信ステップと、
   前記移動体が、ルータ広告に含まれる近隣情報を解析し、前記第２の無線通信システムに接続可能であると判断した場合に、近隣情報から前記第２の無線通信システムにおいて使用する気付けアドレス（CoA：「Care-of Address」）を取得する外部アドレス取得ステップと、
   を含み、
   前記移動体が、あらかじめ定められた複数の移動方向のうちのいずれか１つの方向を移動することとし、また、前記ルータは、前記第２の無線通信システム内のサブネットワークごとの前記近隣情報を送信することとし、前記ルータ広告に前記近隣情報に対応するサブネットワークが自身からみて前記複数の移動方向のうちのいずれに位置するかを示す識別子を含め、前記移動体が、自身の移動方向が複数の移動方向のうちのいずれであるかを推定できる場合には、推定した移動方向と前記識別子とに基づいて解析する近隣情報を選択することを特徴とする移動体通信方法。
2. その後、前記移動体が、前記第２の無線通信システム内の特定のSubnetに移動し、無線リンクが確立した場合に、前記第２の無線通信システムにおけるルータから送られてくるルータ広告を待つことなく、前記取得済みのCoAを「Mobile IP」のシグナリングによりホームエージェント（HA：「Home Agent」）に登録する外部アドレス登録ステップ、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の移動体通信方法。
3. さらに、通信中の前記第１の無線通信システムにおいて、前記移動体が、前記取得済みのCoAを「Mobile IP」のシグナリングによりホームエージェント（HA：「Home Agent」）に登録する外部アドレス登録ステップ、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の移動体通信方法。
4. さらに、前記移動体が、前記第２の無線通信システム内の特定のSubnetに移動し、無線リンクが確立した場合に、L2トリガにより前記登録済みのCoAが使用可能になった旨をHAに通知する外部アドレス使用可能通知ステップと、
   前記HAが、前記登録済みのCoAが使用可能になった時点で、当該CoAへのパケット転送を開始するパケット転送ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載の移動体通信方法。
5. さらに、前記移動体が、前記第２の無線通信システムの圏外に移動したことを検出した場合に、前記登録済みのCoAが無効になった旨をHAに通知する外部アドレス無効通知ステップ、
   を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の移動体通信方法。
6. 前記移動体が前記第１の無線通信システムで通信可能な場合、
   前記外部アドレス無効通知ステップでは、前記第１の無線通信システムにおいて、「Mobile IP」のシグナリングにより前記登録済みのCoAが無効になった旨を通知することを特徴とする請求項５に記載の移動体通信方法。
7. 前記外部アドレス無効通知ステップでは、L2トリガにより前記登録済みのCoAが無効になった旨を通知することを特徴とする請求項５に記載の移動体通信方法。
8. 前記移動体が、複数の無線通信システムと通信可能な場合、より帯域の広い無線通信システムを使用して「Mobile IP」のシグナリングを行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の移動体通信方法。

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