JP4920086B2 - ネットワークベースのモビリティ管理における２ノード間の経路最適化を実行する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークベースのモビリティ管理における２ノード間の経路最適化を実行する方法に関する。ここで、前記２ノードのそれぞれがアクセスルータへのアタッチメントによりアクセスネットワークに関連づけられ、前記アクセスルータには、該ノードの位置情報とともに現在のＩＰアドレス情報を維持管理するモビリティアンカ（ＭＡ）へ該ノードのプレゼンスを通知するモビリティアクセスゲートウェイ（ＭＡＧ）が直接または間接に割り当てられる。

最近、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ４やＭｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６のように、モバイルＩＰクライアント機能をホストやモバイルノード（ＭＮ）のスタックに備えた、ＩＰベースのモビリティ管理プロトコルが広く知られている。これらのクライアントベース（あるいはホストベース）のモビリティ管理アーキテクチャでは、ＭＮが、対応するホームエージェント（ＨＡ）とのモビリティ関連のシグナリングを処理しなければならない。

しかし、モバイルＩＰをサポートしていないノードのクラスがいくつか存在する。現在、Internet Engineering Task Force（ＩＥＴＦ）では、モビリティ管理プロトコルをサポートしないようなノードにモビリティを提供する、ネットワークベースのローカルモビリティ管理（ＮｅｔＬＭＭ）のためのソリューションを審議・策定中である。前述のホストベースのモビリティプロトコルとは異なり、ネットワークベースのモビリティ管理のソリューションは、モビリティ管理のためのクライアント制御機能をモバイルノードからネットワークのアクセスルータに移転する。

モビリティ管理プロトコルをサポートしないノードに対するモビリティの提供に加えて、ネットワークベースのモビリティソリューションは、幅広い実装独立性があり、相異なるアクセス技術に対して大きな変更なしに使用可能であると考えられる。これに対して、従来のセルラネットワークは、クライアントベースのモビリティ管理を想定しており、ある特定の種類のアクセスネットワークおよびアクセス技術のために設計されるのが一般的である。

モビリティ管理における重要な課題は、２つのモバイルノード間のデータトラフィックのために最適な経路を探索・設定することである。１つまたは複数のＭＡの制御下にある２つのＭＮ間におけるデータパケットの効率的なルーティングをサポートするため、パケットは、常にＭＡを経由するのではなく、対応するＭＡＧ間で直接にルーティングされることが可能である。例えば、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６は、通信しているホスト間でデータパケットが、常にホームエージェント（ＨＡ）を経由するのではなく、より効率的なパスをたどることを可能にする経路最適化をサポートしている。Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６における経路最適化の設定は、エンドノード自身によって完全に制御される。他方、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ４は、ホームエージェント（ＨＡ）を利用して、ネットワーク内でＭＮとコレスポンデントノード（ＣＮ）との間の直接経路の設定を開始する。いずれのソリューションも、ＭＮの位置情報をＣＮへ送信するものとしている。Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６では、ＭＮ自身が位置情報をＣＮへ送信するのに対し、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ４では、ホームエージェントがＭＮの位置情報をＣＮへ送信する。

ＮｅｔＬＭＭ対応のドメインにおける経路最適化（route optimization, ＲＯ）のサポートは、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６が経路最適化を実現しているのと同様の方法で達成することができる。すべてのモビリティ制御がＭＮからＭＡＧに移されたと仮定すると、ＭＡＧはＣＮへシグナリングを送信することにより、ＭＮの位置を通知することができる。これによりＣＮは、データパケットを、対応するＭＡＧ経由でＭＮへ直接に送信することができる。Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６のような既知の標準における経路最適化の仕様は、１つのＭＮと１つのＣＮとの間のＲＯをサポートするには十分である。２つのＭＮ間のＲＯであってもサポート可能ではある。しかし、複雑なモビリティ状況における２つのＭＮ間のＲＯの効率的なサポートはまだ可能ではない。

したがって、本発明の目的は、上記のようなネットワークベースのモビリティ管理における２ノード間の経路最適化を実行する方法において、実施の容易なメカニズムを使用することにより、困難なモビリティ状況にあっても、２つのモバイルノード間での経路最適化の効率的なサポートを可能にすることである。

本発明によれば、上記の目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。請求項１に記載の通り、この方法は、前記２ノード間におけるデータパケット交換のための経路最適化されたパスを設定する特定の制御が前記モビリティアンカに割り当てられることを特徴とする。

本発明によって認識されたこととして、一般にインフラストラクチャのアクセスルータと共配置されるＭＡＧ機能間の直接シグナリングのみに頼ることは、特に、ハンドオーバーを実行しているモバイルノードの場合には不利である。さらに認識されたこととして、このような問題は、経路最適化のための特定の制御をモビリティアンカ（ＭＡ）に割り当てることによって、大幅に回避することができる。そこで、本発明は、モビリティアンカが、かなり長期間にわたってＭＮの位置を知っているネットワーク内のエンティティであることを利用する。このため、本発明は、経路最適化プロセスにおける重要な部分をモビリティアンカに割り当てる。その結果、通信しているＭＮの一方あるいは両方が別のアクセスルータへのハンドオーバーを実行するような状況であっても、経路最適化状態の効率的な維持管理が可能となる。

本発明は、ネットワークベースのモビリティのための効率的な経路最適化（ＲＯ）を提供し、特に、異なるモビリティアンカの制御下にあるモバイルノード間のＲＯに関連する問題を解決する。なお、本発明は、ネットワークベースのモビリティのための特定のプロトコルに固有ではない。したがって、本発明は、例えばＰｒｏｘｙ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰｖ６等の他のＮｅｔＬＭＭプロトコルに関しても適用可能である。

好ましい実施形態によれば、関与するモビリティアンカ（ＭＡ）のうちの１つが、専用経路最適化コントローラとして割り当てられる。こうして選択されたＭＡは、経路最適化されたパスの設定と、関連するＭＡＧとの対応するシグナリングとを調整する。関与するＭＡのうちの１つを選択することによりこのような専用の制御エンティティを実現することで、異なるＭＡを有するＭＮ間で経路最適化を行うような、複数のＭＡを有する状況における主要な効果を達成することができる。例えば、このような複数モビリティアンカの状況を考慮することは、３ＧＰＰにおいて特に興味深い。また、ＲＯコントローラは完全に制御を支配する専用のノードであるので、ＲＯシグナリングにおける競合状態を解決することができる。

さらに好ましい実施形態によれば、関与するモビリティアンカ（ＭＡ）のうちの１つまたは上記２つのモバイルノード間の初期通信パスに沿った別のノードが、経路最適化ディテクタとして割り当てられる。経路最適化ディテクタは、経路最適化されたパスが２つのＭＮ間に設定可能であることを検出する役割を果たす。

有利な態様として、選択された経路最適化ディテクタによって実行される検出プロセスは、経路最適化が可能かどうかを判定するために、２つの通信しているモバイルノードのＩＰアドレスをチェックすることを含む。別法として、またはこれに加えて、検出は、関連するＭＡＧのＩＰアドレスに基づくことができる。

具体的実施形態によれば、設定段階として、通信しているモバイルノードの各ペアごとに、専用経路最適化コントローラおよび／または経路最適化ディテクタを選択するようにしてもよい。別法として、ＲＯディテクタは、ネットワーク内で静的割当てあるいは事前設定されてもよく、ＭＮのペアに固有でなくてもよい。設定段階は、２つの通信しているホストのうちの一方が、２つの通信しているモバイルノードのうちの他方へ向けてデータトラフィックを発信するときに開始することができる。

より詳細には、ＲＯコントローラおよびＲＯディテクタの割当ては、静的に実行されるようにしてもよい。特に、ＲＯコントローラおよびＲＯディテクタは、通信しているホストの特定のペアに対していったん選択された後は、同一のままであり続けるとしてもよい。ＲＯコントローラ割当てが永続的であるこのような場合、ＭＡ間の同期の問題や、ＲＯシグナリングにおける関連する競合状態が回避される。

別の実施形態によれば、割当ては動的に実行される。この場合、ＲＯコントローラ機能および／またはＲＯディテクタ機能は、ＲＯ設定段階の間に動的に割り当てられる。随意選択的に、既存の経路最適化アソシエーションに対して、担当のＲＯコントローラを再割当てしてもよい。これは、例えばＭＮがそのＭＡを変更する場合等に有益となり得る。なお、これに関連して、一方のＭＮあるいは両方のＭＮが移動し、異なるＡＲ／ＭＡＧにハンドオーバーを行う場合、新しいＭＡＧに関する経路最適化および関連する状態の維持管理および再確立は常に、ＲＯ制御機能が割り当てられたＭＡの制御下にある。

効率的なＲＯシグナリングのため、設定段階の一部として、選択されたＲＯディテクタが専用ＲＯコントローラを直接または間接にトリガすることにより、ＲＯアソシエーション間、すなわち２つの通信しているＭＮ間の経路最適化された通信パスを設定してもよい。ＲＯトリガメッセージを受信後、ＲＯコントローラは、受信側ノードのＭＡＧに対して、トラフィック発信側ノードのＭＡＧとの間で直接ルーティングおよび／またはアドレッシングのための情報を交換するように指示してもよい。

好ましい実施形態によれば、経路最適化設定のためのシグナリングは、２つのノードのＭＡＧ間で直接に実行される。この場合、特定のＲＯアソシエーションに対するＲＯフォワーディング状態をアクティベートまたは更新するために、ＲＯ設定メッセージが一方のＭＡＧから他方のＭＡＧへ送信される。

なお、経路最適化のため、すべての関連するＭＡＧは、地理的に隣接しているかどうかにかかわらず、セキュリティアソシエーション（ＳＡ）を共有しなければならない。これは、各ＭＡＧにおけるＳＡ関連の状態の量に影響を及ぼす可能性がある。ＭＡＧ間でＳＡを設定することが困難と考えられる場合、シグナリングは、このようなセキュリティアソシエーションを要求せずにセキュアな動作を可能にするプロキシモードで実行されてもよい。プロキシモードでは、ＭＡのみがＭＡＧとシグナリングを交換してＲＯ状態の設定および維持管理を行う。経路最適化のためにこのようなプロキシモードを動作させているシステムでは、ＭＡＧ間シグナリングは不要である。

ＲＯの設定および維持管理の信頼性を高めるため、すべてのシグナリングメッセージは、対応するＡｃｋメッセージによって肯定応答されるようにしてもよい。このようなメッセージは、関連するシグナリングメッセージの安全な受信および正しい処理を示すステータスコードフィールドを有してもよい。

ノードがあるＡＲ／ＭＡＧから別のＡＲ／ＭＡＧへのハンドオーバーを実行している場合、新しいＡＲのＭＡＧが位置更新メッセージをノードのＭＡへ送信し、このＭＡがＲＯディテクタ機能を実施するようにしてもよい。この情報に基づいて、ＲＯディテクタが、ＲＯ状態を更新するためのＲＯトリガメッセージを生成し、ＲＯコントローラへ送信してもよい。

本発明を有利な態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、請求項１に従属する諸請求項を参照しつつ、図面により例示された、本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。

ネットワークベースのモビリティ管理における本発明の一実施形態の適用例を示す。 本発明の一実施形態による経路最適化手順ｓｅｔｕｐの一例を示す。 本発明の一実施形態によるハンドオーバー時の経路最適化手順ｕｐｄａｔｅの一例を示す。

図１に、本発明を適用可能なネットワークベースのモビリティ管理のためのアーキテクチャを示す。すなわち、図１は、例として、合計３個のアクセスルータＡＲを備えたネットワークドメインを示している。各アクセスルータＡＲには、稼働中のＭＡＧ（モビリティアクセスゲートウェイ）が割り当てられている。アクセスルータＡＲ１およびＡＲ２ならびに対応するモビリティアクセスゲートウェイＭＡＧ１およびＭＡＧ２はそれぞれ、ＭＡ１で示したモビリティアンカの制御下にある。他方、アクセスルータＡＲ３（および対応するモビリティアクセスゲートウェイＭＡＧ３）は、ＭＡ２で示した別のモビリティアンカの制御下にある。モビリティアンカは、それぞれのＭＡを選択したＭＡＧに登録されているＭＮの現在のＩＰロケーションを維持管理する。

図１に示す実施形態において、ＭＮ１で示したモバイルノードが、アクセスルータＡＲ１にアタッチされる。対応するＭＡＧ１は、ＭＮ１のアタッチメントについて通知されるとすぐに、選択されたモビリティアンカＭＡ１に対し、モビリティ関連シグナリングによってＭＮ１を登録する。その後、ＭＡ１は、通常はトンネリングにより、ＭＮ１に対するダウンリンクデータパケットをＭＡＧ１へ転送する。このＭＡＧはそのパケットをそのＭＮへ転送する。ＭＮ１によって送信されるアップリンクデータパケットは、ＭＡＧ１から、選択されたＭＡ１へ転送される。ＭＡ１はそのデータパケットを転送する。別のホストＭＮ２がＭＡＧ３にアタッチされ、ＭＡ２に登録される。

ＭＮ１がＭＮ２へ向けてトラフィックを発信すると、データパケットはＭＮ１のＭＡＧ（ＭＡＧ１）、ＭＡ１およびＭＡ２を経由してルーティングされる。ＭＡＧ１またはＭＡ１のいずれかが、２つの通信しているホストＭＮ１とＭＮ２の間に経路最適化されたパスが設定可能であることを検出することができる。例として、検出は、２つのＭＮのＩＰアドレスおよび／または対応するＭＡＧのＩＰアドレスに基づくことが可能である。これにより、ＭＡＧ１またはＭＡ１のいずれかが経路最適化（ＲＯ）ディテクタの役割を引き受ける。図１に示す例では、ＭＡ１がＲＯディテクタとして割り当てられる。

経路最適化されたパスの設定段階において、ＭＡ１またはＭＡ２のいずれかが、その特定の（ＭＮ１とＭＮ２の間の）ＲＯアソシエーションに対するアクティブＲＯコントローラとして選択されることになる。いずれのＭＮも同じＭＡに登録されている場合には、この単一のＭＡがＲＯコントローラとなる。アクティブＲＯコントローラの機能が割り当てられたＭＡは、経路最適化されたパスの設定および関連するＭＡＧとの対応するシグナリングを調整する。

経路最適化されたパスが２つのＭＮのＭＡＧ間に設定された後、一方あるいは両方のＭＮが、異なるＡＲ／ＭＡＧへハンドオーバーを行う可能性がある。その場合、この特定のＲＯアソシエーションに対するアクティブＲＯコントローラとして機能するＭＡは、再シグナリングを調整し、その特定のＭＮのペアに対するＲＯ状態の設定および維持管理を行う。

図２は、図１のホストＭＮ１とＭＮ２の間のＲＯ手順ｓｅｔｕｐをさらに詳細に示している。図１の説明に関連してすでに述べたように、設定（ｓｅｔｕｐ）段階において、モビリティアンカＭＡ１はＲＯディテクタとして割り当てられ、モビリティアンカＭＡ２はＲＯコントローラとして割り当てられている。初期状態において、モバイルノードＭＮ１によって発信されたデータトラフィックは、オンリンクでそのノードからＡＲ１／ＭＡＧ１へ送信され、ＭＡＧ１とＭＡ１の間にはＩＰトンネルが確立され、ＭＡ１とＭＡ２の間ではデータプレーンルーティングが実行可能であり、そして最後に、ＭＡ２と、受信側ＭＮ２のアクセスルータＡＲ３の稼働中のＭＡＧであるＭＡＧ３との間にも、ＩＰトンネルが確立される。

選択されたＲＯディテクタであるＭＡ１は、この通信に対して経路最適化されたパスが設定可能かどうかを検出する。しかし、ＭＡ１はＭＡＧ３のＩＰアドレスを知らない。そこで、ＭＡ１はＲＯトリガメッセージをＭＡ２へ送信する。ＲＯトリガメッセージは、ＭＡＧ１のＩＰアドレス、ＭＮ１のＩＤおよびホームネットワークプレフィクス、ならびにＭＮ２のホームネットワークプレフィクスに関する情報を含む。このトリガメッセージを受信すると、割り当てられたＲＯコントローラ、すなわち今の場合にはＭＡ２が、ＲＯ実行メッセージをＭＡＧ３へ送信することにより、ＭＡＧ３に対して、経路最適化されたパスの設定のためのフォワーディング状態を作成し、直接通信に必要な情報をＭＡＧ１と交換するように指示する。ＲＯ実行メッセージを受信すると、ＭＡＧ３は、ＲＯ設定メッセージをＭＡＧ１へ送信する。ＲＯ設定メッセージは、ＭＮ１およびＭＮ２のＩＤ、ならびにＭＮ２のホームネットワークプレフィクスを含む。そして、ＭＡＧ１およびＭＡＧ３上にＲＯ状態が確立される。この設定の結果は、ＲＯ報告メッセージにより、ＲＯコントローラ、すなわちＭＡ２へ報告される。最後のステップで、ＭＡ２が、経路最適化をトリガしたＭＡ１に対して、この手順の結果を通知する。これはＲＯ肯定応答メッセージにより行われる。その後、ＭＮ１とＭＮ２の間のデータ交換が、直接ルーティングまたはトンネリングにより実行可能となる。

図３は、図１のホストＭＮ１とＭＮ２の間における、ハンドオーバー時のＲＯ手順ｕｐｄａｔｅをさらに詳細に示している。すなわち、ＭＮ１がＡＲ１／ＭＡＧ１からＡＲ２／ＭＡＧ２へのハンドオーバーを実行する。このハンドオーバーの結果、ＭＡＧ２が位置更新メッセージをＭＡ１へ送信する。ＭＡ１は、ＭＮ１の新しいＭＡＧ、すなわちＭＡＧ２から位置更新メッセージを受信すると、ＭＡＧにおけるＲＯ状態をＭＡＧ３で更新しＭＡＧ２で確立する必要があることを知る。さらに、ＭＡＧ１でＲＯ状態を削除しなければならない。

ＭＡ１は、位置更新メッセージを受信すると、永続的ＲＯコントローラとして割り当てられたＭＡ２へＲＯトリガメッセージを送信する。その後のシグナリングは、図２に関して説明したのと同様である。

図２および図３に関して説明したモビリティシグナリングは、関与するＭＡＧ間での直接シグナリングを必要とする。その理由は、ＲＯ設定メッセージがこれら２つの機能エンティティ間で直接に交換されるからである。しかし、状況によっては、関与するＭＡＧ間でのこのような直接シグナリングが、禁止されているか、少なくとも実行不可能な場合がある。このような場合には、モビリティシグナリングを、（図２および図３に示すような）直接モードではなく、いわゆるプロキシモードで実行することが可能である。このモードでは、ＭＡＧ間シグナリングは不要である。代わりに、ＭＡ１が、ＭＡＧ２とＭＡＧ３の間におけるＲＯ状態の設定を要求するＲＯトリガメッセージをＭＡ２へ送信し、ＭＡ２がＲＯ実行メッセージによってＭＡＧ３にＲＯ状態を確立した後、ＭＡ２は、ＲＯ報告ハンドシェイクによって、ＭＡＧ２における作成されたＲＯ状態についてＭＡ１に通知する。その結果、ＭＡ１は、プロキシとして動作し、ＲＯ設定メッセージをＭＡＧ２へ送信する。すると、ＭＡＧ２はすべてのＲＯ状態を設定およびアクティベートし、一方でＭＡＧ３は、ＭＡ２からのＲＯ設定が、ＭＡＧ２のステータスに従って自己の状態をアクティベートするのを待機する。

上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと理解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims (14)

1. ネットワークベースのモビリティ管理における２ノード間の経路最適化を実行する方法において、前記２ノードのそれぞれがアクセスルータへのアタッチメントによりアクセスネットワークに関連づけられ、前記アクセスルータには、該ノードの位置情報とともに現在のＩＰアドレス情報を維持管理するモビリティアンカ（ＭＡ）へ該ノードのプレゼンスを通知するモビリティアクセスゲートウェイ（ＭＡＧ）が直接または間接に割り当てられ、
   前記２ノード間におけるデータパケット交換のための経路最適化されたパスを設定する特定の制御が前記モビリティアンカ（ＭＡ）に割り当てられ、関与するモビリティアンカ（ＭＡ）のうちの１つが、専用経路最適化コントローラとして割り当てられることを特徴とする、ネットワークベースのモビリティ管理における２ノード間の経路最適化を実行する方法。
2. 関与するモビリティアンカ（ＭＡ）のうちの１つまたは前記２ノード間の初期通信パスに沿った別のノードが、経路最適化ディテクタとして割り当てられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記経路最適化ディテクタが、経路最適化が可能かどうかを判定するために、前記２ノードのＩＰアドレスのチェックを実行することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 通信しているノードの各ペアごとに、設定段階の間に、前記専用経路最適化コントローラおよび／または前記経路最適化ディテクタが選択されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記割当てが静的に実行されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記専用経路最適化コントローラおよび／または前記経路最適化ディテクタは、通信しているノードのペアに対していったん選択された後は、同一のままであり続けることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記割当てが動的に実行されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
8. 通信しているノードのペアごとに、前記経路最適化ディテクタおよび／または前記専用経路最適化コントローラが、２ノード間の既存の経路最適化アソシエーションに対して再選択されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記経路最適化ディテクタが前記専用経路最適化コントローラをトリガすることにより、前記２ノード間の経路最適化された通信パスを設定することを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記トリガの受信後、前記専用経路最適化コントローラが、受信側ノードのモビリティアクセスゲートウェイ（ＭＡＧ）に対して、リモートＭＡＧとの間で直接ルーティング／アドレッシングのための情報を交換するように指示することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 経路最適化設定のためのシグナリングが、前記モビリティアクセスゲートウェイ（ＭＡＧ）どうしの間で直接に実行されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 経路最適化設定のためのシグナリングが、前記モビリティアンカ（ＭＡ）を介してプロキシモードで実行されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
13. すべてのシグナリングメッセージが、ステータスコードフィールドを含む対応するＡｃｋメッセージによって肯定応答されることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
14. ノードがあるアクセスルータすなわち旧アクセスルータから別のアクセスルータすなわち新アクセスルータへハンドオーバーを実行している場合に生成される位置更新メッセージが、選択されたＲＯコントローラの制御下にある関連する経路最適化状態を更新するための指示として作用することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。

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