JP4890175B2 - ゲートウェイ装置および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゲートウェイ装置に関するものであり、特に、移動する端末を含む無線ネットワークとＩＰネットワークとを接続するゲートウェイ装置に関するものである。

ＩＰレベルでモビリティを実現する技術（モバイルＩＰ技術）として、モバイルＩＰｖ４（たとえば、下記非特許文献１参照）や、モバイルＩＰｖ６（たとえば、下記非特許文献２参照）がある。モバイルＩＰ技術は、移動端末（Mobile Node：ＭＮ）がホームリンク（ＭＮが本来属するネットワーク）で用いるホームアドレス（Home Address：ＨｏＡ）と、外部リンク（ＭＮの移動先ネットワーク）で用いる気付けアドレス（Care of Address：ＣｏＡ）の対応関係を保持するホームエージェント（Home Agent：ＨＡ）を用いることにより、移動先の端末へのパケット転送を可能とする技術である。

モバイルＩＰ技術を無線通信システムに応用したハンドオフの例を図８に示す。図８に示すように、この無線通信システムは、ホームエージェント（ＨＡ）１０１と、ＩＰネットワーク１０６と、ＩＰネットワークと無線アクセスネットワークを接続するゲートウェイ（ＧＷ）であって、モバイルＩＰ技術における外部エージェント（Foreign Agent：ＦＡ）またはアクセスルータ（Access Router：ＡＲ）の機能を持つとともに、無線アクセスネットワーク特有の制御機能を持つＧＷ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと、モバイルＩＰ技術におけるＭＮの機能と無線通信機能を持つ移動局（Mobile Station：ＭＳ）１０３と、で構成される。Ａ，Ｂ，Ｃは、ＭＳ１０３が移動するときの３つの位置の例を表している。ＭＳ１０３は、ＧＷに接続される無線基地局（ＢＳ：Base Station）との間で無線通信を行うが、図ではＢＳを省略している。データ転送経路（データパス）１０４−１，１０４−２，１０４−３は、それぞれＭＳ１０３のＡ，Ｂ，Ｃの位置に対応したデータ転送経路である。

図８において、ＭＳ１０３は、Ａの位置ではＧＷ１０２ａの配下のＢＳと通信し、Ｂ，Ｃの位置に移動した場合は、それぞれＧＷ１０２ｂ，ＧＷ１０２ｃの配下のＢＳと通信を行う。ＭＳがＧＷをまたがって移動すると、そのたびにＣｏＡが変更され、ＨＡ１０１はＨｏＡとＣｏＡの対応関係を更新する。ＨＡ１０１からＭＳ１０３へのデータパケットは、更新された情報をもとにＩＰネットワーク１０６を経由して適切なＧＷ（ＭＳ１０３の位置Ａの場合にはＧＷ１０２ａ，位置Ｂの場合にはＧＷ１０２ｂ，位置Ｃの場合にはＧＷ１０２ｃ）に転送される。データパケットを受け取ったＧＷは、配下のＭＳ１０３にデータパケットを転送する。ここで、モバイルＩＰ技術における転送先ＧＷをアンカーＧＷと呼ぶと、図８では、ＭＳ１０３の移動に応じてアンカーＧＷが移動することになる。

一方、モバイルＩＰ技術では、ＨＡがＭＳの移動後のＣｏＡの位置登録が完了するまでは、移動先へのデータパケットの転送ができない。したがって、この間パケット廃棄による通信断や遅延が発生する。このようなパケット廃棄や遅延による通信品質への影響をできる限り少なくするための高速ハンドオーバー技術として、ＦＭＩＰｖ６（Fast handovers for ＭＩＰｖ６：たとえば、非特許文献３参照）がある。ＦＭＩＰｖ６では、移動前に、ＭＮが接続されている旧ＡＲ（Previous Access Router：ＰＡＲ）から移動後に接続される新ＡＲ（New Access Router：ＮＡＲ）への転送パスを設定し、位置登録が完了するまでは、網内でデータパケットを保持することにより、パケット廃棄の防止や遅延時間の短縮を実現する。

ＦＭＩＰｖ６技術を無線通信システムに拡張し、さらに、アンカーＧＷを移動しないハンドオフを行う例を図９に示す（たとえば、非特許文献４参照）。図９において図８と同一の機能のものは、同一の符号を付している。ＭＳ１０３は、Ａの位置ではＧＷ１０２ａの配下としてＣｏＡを取得し、ＭＳ１０３宛のデータパケットはＧＷ１０２ａ経由で転送される。ＭＳ１０３がＢの位置に移動した場合、ＧＷ１０２ａはアンカーＧＷとして動作し、ＭＳ１０３宛のデータパケットを受け取る。そして、ＧＷ１０２ａは、ＧＷ１０２ｂへの転送パスを設定し、ＭＳ１０３宛のデータパケットをその転送パスを用いてＧＷ１０２ｂへ転送する。

また、ＭＳ１０３がＢの位置からＣの位置に移動しようとする時、ＭＳ１０３にデータパケットを転送しているＧＷ１０２ｂをサービングＧＷ、移動先のＧＷ１０２ｃをターゲットＧＷと呼ぶことにする。アンカーＧＷを移動しないハンドオフでは、ＭＳ１０３がＣの位置に移動した場合には、ＧＷ１０２ａ（アンカーＧＷ）は、ＧＷ１０２ｂ（サービングＧＷ）への転送パスを、ＧＷ１０２ｃ（ターゲットＧＷ）への転送パスに変更する。このようにして、ＭＳ１０３宛のデータパケットは、ＧＷ１０２ａとＧＷ１０２ｃを経由して転送されるようになる。

RFC3344，IP Mobility Support for IPv4，August 2002 RFC3775，Mobility Support in IPv6，June 2004 RFC4068，Fast Handovers for Mobile IPv6，July 2005 WiMAX End-to-End Network Systems Architecture(Stage 2:Architecture Tenets，Reference Model and Reference Points、April 2006

しかしながら、上記従来のアンカーＧＷを移動させるハンドオフでは、ＭＳがＧＷ間を移動するたびに、新たに取得したＣｏＡとホームアドレスとの対応をＨＡへ登録する（位置登録）必要がある。このため、ＧＷのサービスエリアを小さくするとＨＡへの位置登録が頻繁になり、ＨＡの処理負荷が増加するという問題があった。

また、従来のアンカーＧＷを移動させないハンドオフでは、アンカーＧＷにトラフィックが集中する可能性があるという問題がある。図１０は、アンカーＧＷを移動させないハンドオフにおいて１つのアンカーＧＷにトラフィックが集中した例である。図１０において、図８または図９と同一の機能のものは、同一の符号を付している。移動局（ＭＳ）１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは各々別の移動局であり、それぞれＧＷ１０２ａ，ＧＷ１０２ｂ，ＧＷ１０２ｃをサービングＧＷとして通信している。データパス１０５−１，１０５−２，１０５−３は、ＨＡからそれぞれＭＳ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃへ転送経路である。図１０に示すように、ＭＳ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのいずれもがＧＷ１０２ａをアンカーＧＷとしており、ＭＳの位置によらず、全てのデータパス（１０５−１，１０５−２，１０５−３）がＧＷ１０２ａを経由する。このような状態は、ＭＳ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのすべてが最初にＧＷ１０２ａに接続し、その後、それぞれ他の位置に移動する場合などに、発生する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＧＷのサービスエリアを小さくした場合に生じるＨＡへの位置登録の処理増加を防ぎ、かつ、アンカーへのトラフィック集中を回避することができるゲートウェイ装置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、本発明は、ＩＰネットワークと移動端末を含む無線ネットワークとを接続しパケット転送を行うゲートウェイ装置であって、自装置が接続する通信回線のネットワークリソースを管理し、ネットワークリソースが予め規定された閾値を超える場合に、移動端末に対するパケットの転送経路を、自装置を経由しない経路に変更することを指示する網リソース制御手段と、前記網リソース制御手段の指示に基づき、移動端末に対するパケットの転送経路を変更するモビリティ管理手段と、を備えることを特徴とすることを特徴とする。

この発明によれば、アンカーとして動作するＧＷがネットワークリソースをＧＷのサービスエリアを小さくした場合に生じるＨＡへの位置登録の処理増加を防ぎ、かつ、アンカーへのトラフィック集中を回避するゲートウェイ装置を得ることができる。また、ゲートウェイ装置のサービスエリアを小さくすることから、究極的にはＢＳとＧＷの一体化した新たな装置構成を可能にする。

以下に、本発明にかかるゲートウェイ装置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。

図１は本発明にかかるゲートウェイ装置を用いたネットワーク構成例を示す図である。

図１において、ＨＡ（Home Agent）１は、モバイルＩＰ技術に基づいたホームエージェント、ＩＰネットワーク６は、ＩＰプロトコルに基づいたネットワークである。ＧＷ（ゲートウェイ装置）２ａ，２ｂ，２ｃは、ＩＰネットワーク６と無線アクセスネットワークを接続するゲートウェイ装置であり、モバイルＩＰ技術におけるＦＡ（Foreign Agent）またはＡＲ（Access Router）の機能と、無線アクセスネットワーク特有の制御機能を併せ持つ。ＭＳ（Mobile Station）３は、移動局である。Ａ，Ｂ，Ｃは、ＭＳ３の３種類の位置を示している。データパス４−１，４−２，４−３，４−４は、ＭＳ３宛のデータパケットのパスを示し、モバイルＩＰ技術に基づくＩＰデータパスと、無線アクセスネットワーク間の転送パスを含む。無線基地局５ａ，５ｂ，５ｃ（ＢＳ：Base Station）は、それぞれＧＷ２ａ，ＧＷ２ｂ，ＧＷ２ｃに接続され、ＭＳ３と無線で接続される無線基地局（ＢＳ：Base Station）である。

次に本実施の形態の全体動作について図１を用いて説明する。

まず、ＭＳ３がＡの位置にあるとき、ＭＳ３は、ＧＷ２ａを介してＩＰネットワーク６に接続する際に、ＧＷ２ａの配下の気付けアドレス（ＣｏＡ：Care of Address）をＧＷ２ａから取得する。次に、ＭＳ３は、この新たに取得したＣｏＡとホームアドレス（ＨｏＡ）との対応関係をＨＡ１に登録する（位置登録）。位置登録が完了すると、ＭＳ３宛のパケットはデータパス４−１によりＧＷ２ａ宛に転送される。データパケットを受け取ったＧＷ２ａは、配下の無線基地局５ａを介してＭＳ３にデータパケットを転送する。以降、このときのＧＷ２ａのように、モバイルＩＰ技術における転送先（気付けアドレスの発行元）のＧＷのことを、アンカーＧＷと呼ぶこととする。

次に、ＭＳ３が、Ａの位置からＢの位置に移動した場合、ＧＷ２ｂは、配下のＢＳ５ｂにＭＳ３が接続されるとＧＷ２ａとＧＷ２ｂとの間の転送パスを設定する。アンカーＧＷ２ａは、ＭＳ３宛のデータパケットを、ＧＷ２ａからＧＷ２ｂへの転送パスを用いて転送する。このときのＭＳ３とＧＷ２ｂとのパケットの経路は、データパス４−２である。アンカーＧＷであるＧＷ２ａは、ネットワークリソースが、あらかじめ設定されている閾値（たとえばそのネットワークのトラフィックの仕様値の上限に余裕を持たせて設定した値）を超えているかどうかを判断し、越えていない場合はアンカーＧＷとしての動作を維持し、越えている場合は、アンカーを移動するハンドオフを起動する。この例では、この時点では、ネットワークリソースは閾値を超えていないとする。

ここで、本実施の形態の説明では、ＭＳ３が、さらにＢの位置からＣの位置に移動しようとする時点（移動前）において、ＭＳ３にデータパケットを転送しているＧＷ２ｂのことをサービングＧＷ、移動先のＧＷ２ｃのことをターゲットＧＷと呼ぶこととする。

次に、ＭＳ３がさらにＢの位置からＣの位置に移動した場合には、ＧＷ２ｃは、配下のＢＳ５ｃにＭＳ３が接続されるとＧＷ２ａとＧＷ２ｃとの間の転送パスを設定する。アンカーＧＷであるＧＷ２ａは、ＧＷ２ａからサービングＧＷであるＧＷ２ｂへの転送パスを、ターゲットＧＷであるＧＷ２ｃへの転送パスに変更する。これによって、ターゲットＧＷであるＧＷ２ｃにＭＳ３宛のデータパケットが転送されるように制御される。このときのパケットの経路は、データパス４−３である。

次に、アンカーＧＷであるＧＷ２ａは、ネットワークリソースが上記閾値を超えているかどうかを判断し、越えていない場合はアンカーＧＷとしての動作を維持し、越えている場合はアンカー移動ハンドオフ（アンカーＧＷの機能を、他のＧＷに移動するハンドオフ）を起動する。

ＧＷ２ａのネットワークリソースが閾値値を超えており、ＧＷ２ａがアンカー移動ハンドオフを起動した場合は、ターゲットＧＷ２ｃへのアンカー移動ハンドオフが実行される。アンカー移動ハンドオフが実行されると、次に、ＭＳ３は、新たにＧＷ２ｃからＣｏＡを取得し、ＣｏＡをＨＡ１に送信し、位置登録を行う。位置登録が完了すると、ＭＳ３宛のパケットはＧＷ２ｃに転送され、ＧＷ２ｃがアンカーＧＷとして動作するようになる。このときの、転送経路がデータパス４−４である。

図２は、本実施の形態のゲートウェイ装置（ＧＷ２ａ）の機能構成例を示す図である。図２では、ＧＷ２が、アンカーＧＷとして動作しているときの接続状態を示しているが、図１で２ａ，２ｂ，２ｃとして示した、アンカーＧＷ，サービングＧＷ，ターゲットＧＷは、全て図２と同様の機能構成である。

図２において、ＦＡ／ＡＲ（Foreign Agent／Access Router）２１は、モバイルＩＰ技術に基づいたＦＡまたはＡＲである。転送ＤＰ（データパス）機能部２２は、他のＧＷとの間に転送パスを設定し、他のＧＷへの転送パケットの送信と他のＧＷからの転送パケットの受信を行う。転送量計測部２３は、他のＧＷへ転送しているトラフィック量、転送コネクション数もしくはサービスフロー数、または転送移動端末数などの転送量を計測する。網リソース制御部２４は、自局のネットワークリソースおよび近隣のＧＷのネットワークリソースを取得して保存するとともに、自局のＧＷのネットワークリソースを管理する。具体的には、上記閾値を超えないように管理する。モビリティ管理部２５は、他のＧＷと連携し、アンカー移動ハンドオフを実行する。

次に、ネットワークリソースの管理とアンカー移動ハンドオフの起動の動作について説明する。以下、図１のＧＷ２ａ，ＧＷ２ｂ，ＧＷ２ｃの各機能構成部とそれぞれの配下の無線基地局は、図２で示した符号にそれぞれａ，ｂ，ｃを追加した符号で表して説明する。

まず、ＭＳ３は、モバイルＩＰ技術に基づいてＦＡ／ＡＲ２１ａからＦＡ／ＡＲ２１ａの配下のＣｏＡを取得し、ＨＡ１にＨｏＡと取得したＣｏＡの対応関係の登録依頼を行い、ＨＡ１は受信した情報に基づきＨｏＡとＣｏＡの新たな対応を登録する（位置登録）。これにより、ＭＳ３宛のパケットはＩＰネットワーク６のＩＰデータパスを経由してＦＡ／ＡＲ２１ａに転送されるようになる。ＦＡ／ＡＲ２１ａは、ＭＳ３が配下に存在する場合は、データパケットを、無線基地局５ａを介してＭＳ３に転送する。

ＭＳ３がＧＷ２ｂの配下に移動する場合は、まず、アンカーＧＷであるＧＷ２ａの転送ＤＰ機能部２２ａとターゲットＧＷであるＧＷ２ｂの転送ＤＰ機能部２２ｂとの間で転送データパスが設定され、ＭＳ３宛のパケットはＧＷ２ｂに転送される。次に、ターゲットＧＷであるＧＷ２ｂは、サービングＧＷとして動作を開始し、転送ＤＰ機能部２２ｂを介して転送されてきたパケットを、無線基地局５ｂを介してＭＳ３に転送する。

一方、ＧＷ２ａでは、転送量計測部２３ａが、他のＧＷへの転送量を計測する。ここで、転送量としては、パケット数や転送バイト数などのトラフィック量、転送コネクション数もしくはサービスフロー数、または転送移動端末数などが使用可能である。

網リソース制御部２４ａは、転送量計測部２３ａから転送量を取得し、自局のネットワークリソース情報を算出する。ネットワークリソース情報としては、上記の転送量、処理可能な転送量までの余裕量、処理可能な転送量に対する転送量または余裕量の割合、などが使用可能である。また、網リソース制御部２４ａは、後述するように、近隣のＧＷのネットワークリソース情報の収集や近隣のＧＷへのネットワークリソース情報の通知を行う。さらに、網リソース制御部２４ａは、後述する図３に示すネットワークリソース情報を共有する動作についてのシーケンスにより共有する、自局および近隣ＧＷのネットワークリソース情報を使用して、アンカー移動ハンドオフの起動の必要性を判断し、モビリティ管理部２５ａに対してアンカー移動ハンドオフの実行を指示する。モビリティ管理部２５ａは、ＭＳ３の無線基地局またはＧＷをまたがる移動に対応した処理を管理するとともに、アンカー移動ハンドオフを実行する。

図３は、網リソース制御部２４がネットワークリソース情報を共有する動作についてのシーケンス図である。図３では、ＧＷ２ｄは任意のＧＷ、ＧＷ２ｅはＧＷ２ｄの近隣に存在するＧＷである。図３を用いて、網リソース情報の共有手順について説明する。ＧＷ２ｄ，ＧＷ２ｅは、図２で示した機能構成とし、図２で示した符号にそれぞれｄ，ｅを追加した符号で表して説明する。

まず、ＧＷ２ｄの網リソース制御部２４ｄは、網リソース情報要求３１をＧＷ２ｅの網リソース制御部２４ｅに送信し、ネットワークリソース情報を要求する。これに対してＧＷ２ｅの網リソース制御部２４ｅは、ＧＷ２ｄの網リソース制御部２４ｄに対して、網リソース情報応答３２を返し、ネットワークリソース情報を通知する。このようにして、網リソース制御部２４ｄは、ＧＷ２ｅのネットワークリソース情報を取得する。

図４は、網リソース情報要求３１に含まれる情報要素の例を示す表である。これらの情報要素は、取得したいネットワークリソース情報の条件を指定するための項目である。報告タイプは要求するネットワークリソース情報のタイプを意味し、転送量の種類（たとえば、パケット数や転送バイト数などのトラフィック量、転送しているコネクション数、サービスフロー数、転送している移動端末など）とネットワークリソース情報の種類（上記の転送量、転送可能量までの余裕量、転送可能量に対する転送量または余裕量の割合など）などを識別する。報告特性は、要求する頻度（１回のみ報告／周期的に報告／指定するイベントで報告）などである。報告イベントは、報告特性で「指定するイベントで報告」を選択した場合のイベントの種類などである。平均時間は、測定値を平均する時間である。報告間隔は、報告特性で「周期的に報告」を選択した場合の報告間隔である。

なお、図４は網リソース情報要求３１の一例であり、取得したいネットワークリソースの条件を指定できればこの様式でなくてもよい。

図５は、網リソース情報応答３２に含まれる情報要素の例を示す表である。これらの情報要素は、網リソース情報要求３１により指定された条件に基づいて、報告する自装置のネットワークリソース情報を示すものである。報告タイプは、報告するネットワークリソース情報のタイプを示す。報告特性は、網リソース情報要求３１で指定された報告特性のうちのどの報告に対応する報告であるのか、また「イベントによる報告」の場合にはどのイベントにより報告するのかを示す。報告値は、網リソース情報要求３１で指定された内容に基づいて取得されたネットワークリソース情報を示す。

図６は、アンカー移動ハンドオフの必要性の判断に関する網リソース管理処理のフローチャートである。以下、図６を用いて、網リソース制御部２４が自局および近隣のＧＷのネットワークリソース情報をもとにアンカー移動ハンドオフの起動が必要であると判断し、モビリティ管理部２５に対してアンカー移動ハンドオフの実行を指示するまでの動作を説明する。

まず、ステップＳ４１において、網リソース制御部２４は、前述のように転送量計測部２３から転送量を取得し、自局のネットワークリソース情報を算出する。次にステップ４２では、ネットワークリソース情報が所定の閾値を越えたかどうかを判断し、越えてない場合は（ステップＳ４２，Ｎｏ）、アンカー移動ハンドオフの実施は必要ないため、網リソース管理処理を終了する。この場合、アンカーＧＷとしての動作を維持する。越えている場合は（ステップＳ４２，Ｙｅｓ）、アンカー移動ハンドオフを起動し、ステップＳ４３〜Ｓ４５の手順でアンカーＧＷの機能を他のＧＷに移動させる。

ステップＳ４３では、網リソース制御部２４が、アンカー移動ハンドオフのハンドオフ先候補のＧＷ（以下、アンカー移動先候補ＧＷとよぶ）のネットワークリソース情報を取得する。アンカー移動先候補ＧＷは、ひとつでなく複数であってもよい。取得方法としては、前述の図３に示す網リソース情報の取得シーケンスを実行しても良いし、あらかじめ図３に示すシーケンスにより取得して保存しておいたネットワークリソース情報を読み出して使用しても良い。次に、ステップＳ４４では、アンカー移動先候補ＧＷのうち、ネットワークリソースの余裕があるＧＷをアンカー移動先ＧＷとして選択する。ネットワークリソースの余裕があるＧＷが複数存在する場合には、たとえば、ネットワークリソースの余裕が最も大きいＧＷを移動先ＧＷとして選択する。

次に、ステップＳ４５で、モビリティ管理部２５に対して、選択したＧＷへのアンカー移動ハンドオフの実行を指示する。

図７は、アンカー移動ハンドオフについて、さらに説明を加えるためのシーケンス図である。このシーケンス図は、図１で示したネットワーク構成例において、データパス４−１でパケットが転送されている状態から図１のデータパス４−４でパケットが転送されている状態に移行する場合のシーケンスを表している。このシーケンス図は、モバイルＩＰｖ４技術に基づく場合の例である。

ＧＷ２ａ，ＧＷ２ｃは、前述のとおり、図２と同様の構成であり、ＧＷ２ａ，ＧＷ２ｃのそれぞれの各構成部には、図２で用いた符号にそれぞれａ，ｃを追加して表す。転送データパス７−１は、アンカーＧＷであるＧＷ２ａからターゲットＧＷであるＧＷ２ｃへの転送経路、ＢＳ接続パス７−２はＧＷ２ｃと配下のＭＳ５ｃとを接続する転送経路、無線パス７−３はＭＳ５ｃからＭＳ３への無線転送経路である。

次にＭＳ３が移動した後のアンカーハンドオフの動作について説明する。

まず、ＭＳ３が図１のＡの位置からＢの位置に移動すると、ＭＳ３宛のパケットは、ＭＳ３の移動前のデータパスであるデータパス４−１により、アンカーＧＷであるＧＷ２ａに転送される。その後、ＭＳ３宛のパケットは、ＧＷ２ａの転送ＤＰ機能部２２ａおよびＧＷ２ｃの転送ＤＰ機能部２２ｃによって設定された転送データパス７−１を用いてＧＷ２ｃ（ターゲットＧＷ）に転送される。ＧＷ２ｃは、ＢＳ接続パス７−２および無線パス７−３を用いてＭＳ３と接続し、ＭＳ３にＩＰネットワーク６へのアクセスサービスを提供している。

次に、アンカーＧＷであるＧＷ２ａの網リソース制御部２４ａが、前述のように自局および近隣ＧＷのネットワークリソース情報を取得した結果、ＧＷ２ｃへのアンカー移動ハンドオフの起動が必要と判断し、モビリティ管理機能２５ａに対してアンカー移動ハンドオフの実行を指示したものとする。

このとき、モビリティ管理機能２５ａは、指示されたアンカー移動ハンドオフ先であるＧＷ２ｃに対して、アンカー移動ハンドオフ要求を送信する（ステップＳ５１）。次に、アンカー移動ハンドオフ要求を受信したＧＷ２ｃは、ＭＳ３にエージェント広告（Agent Advertisement）を送信する（ステップＳ５２）。次に、エージェント広告を受信したＭＳ３は、新しいネットワークに移動したことを認識し、エージェント広告に含まれる情報から新しいＣｏＡを取得する（ステップＳ５３）。

次に、ＭＳ３は、ＨｏＡとＣｏＡとの関係を対応づける登録要求(Registration Request)をＧＷ２ｃのＦＡ／ＡＲ２１ｃに送信し（ステップＳ５４）、ＦＡ／ＡＲ２１ｃは登録要求に必要な処理を行い、登録要求をＨＡ１へ転送する（ステップＳ５５）。ＨＡ１は、ＭＳ３のＨｏＡとＣｏＡとの対応情報（Binding Cache Entry：ＢＣＥ）を登録（位置登録）し（ステップＳ５６）、ＭＳ３にＧＷ２ｃ経由で登録応答（Registration Reply）を送信する（ステップＳ５７，５８）。

ＨＡ１は、ＭＳ３に関する新たな位置登録の情報（ＨｏＡと新たなＣｏＡとの対応）に基づき、ＭＳ３のＨｏＡ宛のパケットを、ステップＳ５６で登録されたＣｏＡを宛先として“ＩＰ ｉｎ ＩＰカプセル化”を行い、新ＩＰデータパス４−４を用いて、ＧＷ２ｃに向けて転送を行う。ＧＷ２ｃは、ＢＳ接続パス７−２および無線パス７−３を用いて、ＭＳ３にパケットを転送し、ＩＰネットワークへのアクセスサービスを提供する。このように、ターゲットＧＷであったＧＷ２ｃはアンカーＧＷとして動作するようになり、ＧＷ２ａからＧＷ２ｃへのアンカー移動ハンドオフは完了する。

以上のように、本実施の形態では、アンカーＧＷ２ａが、ネットワークリソースが閾値を超えているかどうかを判断し、越えていない場合はアンカーＧＷとしての動作を維持し、閾値を超えている場合は、ネットワークリソースの閾値を超えていないＧＷ２ｃにアンカー移動ハンドオフを行うようにした。これにより、ＧＷが制御するサービスエリアを狭くしてもＨＡ１の負荷は大きくならないので、ＧＷのサービスエリアを狭くすることができ、最終的には、ＧＷ機能と無線基地局を一体化した新しい構成の装置を実現することができる。また、従来のアンカーＧＷとしての動作を保持したＧＷで生じていた、１つのＧＷに複数の基地局のトラフィックが集中する問題がなくなり、バックホール回線（上位接続回線）でのボトルネックを回避することができる。例えば、ＧＷのバックホール回線に１００Ｍｂｐｓや１Ｇｂｐｓなどのような限界値がある場合に、通信品質の劣化が生じないように、所定のトラフィック量以下で運用することが可能になる。

以上のように、本発明にかかるゲートウェイ装置は、無線ネットワークとＩＰネットワークを接続する通信システムに有用であり、特に、自装置が接続する通信回線のネットワークリソースに基づいてパケットの転送経路を制御する装置として適している。

本発明にかかるゲートウェイ装置の実施の形態のネットワーク構成例を示す図である。 本発明にかかるゲートウェイ装置の機能構成例を示す図である。 ネットワークリソース情報を共有する動作についてのシーケンス図である。 網リソース情報要求に含まれる情報要素の例を示す図である。 網リソース情報応答に含まれる情報要素の例を示す図である。 アンカー移動ハンドオフの必要性の判断に関するフローチャートを示す図である。 アンカー移動ハンドオフのシーケンス図である。 従来のアンカー移動を行うハンドオフの例を示す図である。 従来のアンカー移動を行わないハンドオフの例を示す図である。 従来技術によりアンカーにトラフィックが集中する例を表す図である。

符号の説明

１，１０１ ＨＡ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ ＧＷ
３，１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ ＭＳ（無線移動局）
４−１，４−２，４−３，４−４，１０４−１，１０４−２，１０４−３，１０５−１，１０５−２，１０５−３ データパス
５ａ，５ｂ，５ｃ 無線基地局
６，１０６ ＩＰネットワーク
７−１ 伝送データパス
７−２ ＢＳ接続パス
７−３ 無線パス
２１，２１ａ，２１ｃ ＦＡ／ＡＲ
２２，２２ａ，２２ｂ 転送ＤＰ機能部
２３ 転送量計測部
２４ 網リソース制御部
２５，２５ａ モビリティ管理部
３１ 網リソース情報要求
３２ 網リソース情報応答

Claims (7)

1. 気付けアドレスとホームアドレスとの対応を管理しホームアドレス宛のパケットをカプセル化して当該ホームアドレスに対応する気付けアドレス宛のパケットとして転送するホームエージェント装置と、前記ホームエージェント装置に接続するＩＰネットワークと、移動端末を含む無線ネットワークと、を備える通信システムにおいて、前記ＩＰネットワークと前記無線ネットワークとを接続するゲートウェイ装置であって、
   前記ＩＰネットワークとの接続を開始する前記移動端末に対して気付けアドレスを発行し、当該移動端末に対する気付けアドレスの発行元の動作として、前記ホームエージェント装置によりカプセル化された自装置が発行した気付けアドレスを宛先とするパケットを受信した場合に当該パケットを宛先の前記移動端末へ転送する動作を実施するモビリティ管理手段と、
   自装置が接続する通信回線のネットワークリソースを管理し、ネットワークリソースが予め規定された閾値を超える場合に、気付けアドレスの発行元が自装置である前記移動端末に対する気付けアドレスの発行元を他の装置へ変更することを指示する網リソース制御手段と、
   前記モビリティ管理手段は、前記網リソース制御手段の指示に基づき、前記移動端末に対する気付けアドレスの発行元を他の装置へ変更し、前記網リソース制御手段から前記移動端末に対する気付けアドレスの発行元を他の装置へ変更する指示が無い場合は当該移動端末が自装置の配下から他のゲートウェイ装置の配下へ移動した場合も当該移動端末の気付けアドレスの発行元としての動作を継続する、
   ことを特徴とするゲートウェイ装置。
2. 自装置と他のゲートウェイ装置との間のパケットの転送量を計測する転送量計測手段、
   をさらに備え、
   前記網リソース制御手段は、前記転送量に基づいて前記ネットワークリソースを求める、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
3. 前記転送量計測手段が測定する転送量は、転送パケット数、転送バイト数、転送フロー数、転送移動端末数のいずれかを含むことを特徴とする請求項２に記載のゲートウェイ装置。
4. 前記網リソース制御手段を、前記移動端末が自装置の配下から他のゲートウェイ装置の配下へ移動したことを認識した場合に起動することを特徴とする請求項１、２または３に記載のゲートウェイ装置。
5. 前記網リソース制御手段は、他のゲートウェイ装置からネットワークリソース情報を取得し、自装置のネットワークリソースが前記閾値を超える場合に、前記他のゲートウェイ装置の中からネットワークリソースの閾値を超えていないゲートウェイ装置を選択し、前記移動端末に対する気付けアドレスの発行元を前記選択したゲートウェイ装置へ変更するよう前記モビリティ管理手段に指示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のゲートウェイ装置。
6. 前記網リソース制御手段は、他のゲートウェイ装置からネットワークリソース情報を取得する際にネットワークリソース情報のタイプを指定し、前記指定するネットワークリソース情報のタイプとして、転送可能量までの余裕量、転送可能量に対する転送量の割合、転送可能量に対する余裕量の割合、のいずれかを含むことを特徴とする請求項５に記載のゲートウェイ装置。
7. 気付けアドレスとホームアドレスとの対応を管理しホームアドレス宛のパケットをカプセル化して当該ホームアドレスに対応する気付けアドレス宛のパケットとして転送するホームエージェント装置と、前記ホームエージェント装置に接続するＩＰネットワークと、移動端末を含む無線ネットワークと、前記ＩＰネットワークと前記無線ネットワークとを接続するゲートウェイ装置と、を備える通信システムにおける通信方法であって、
   前記ゲートウェイ装置が、前記ＩＰネットワークとの接続を開始する前記移動端末に対して気付けアドレスを発行し、当該移動端末に対する気付けアドレスの発行元の動作として、前記ホームエージェント装置によりカプセル化された自装置が発行した気付けアドレスを宛先とするパケットを受信した場合に当該パケットを宛先の前記移動端末へ転送する動作を実施するアンカー動作ステップと、
   前記移動端末の気付けアドレスの発行元である第１のゲートウェイ装置が、自装置のネットワークリソースと他のゲートウェイ装置のネットワークリソース情報を取得するネットワークリソース取得ステップと、
   前記第１のゲートウェイ装置が、自装置のネットワークリソースが予め規定された閾値を超えている場合に、ネットワークリソースが閾値を超えていない他のゲートウェイ装置を選択し、当該選択したゲートウェイ装置である第２のゲートウェイ装置に前記移動端末の気付けアドレスの発行元となるよう指示するアンカー変更指示ステップと、
   前記第２のゲートウェイ装置が、前記移動端末に気付けアドレスの発行元の変更を知らせる広告を行う広告ステップと、
   前記移動端末が、前記広告に基づき気付けアドレスの発行元の変更を検知し、前記第２のゲートウェイ装置から気付けアドレスを取得して新たな位置登録を行う位置登録ステップと、
   前記第１のゲートウェイ装置が、自装置のネットワークリソースが予め規定された閾値以下の場合、自装置が気付けアドレスを発行した移動端末が自装置の配下から他のゲートウェイ装置の配下へ移動した場合も当該移動端末の気付けアドレスの発行元としての動作を継続するアンカー継続ステップと、
   を含むことを特徴とする通信方法。

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