JP4952583B2 - 階層化移動管理システム、アクセスルータ、アンカーノード、移動通信システムおよび経路設定方法 - Google Patents

階層化移動管理システム、アクセスルータ、アンカーノード、移動通信システムおよび経路設定方法 Download PDF

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Description

本発明は、ローミングしている移動端末が同一ルータ配下に存在する端末と通信中に在圏アンカーノードを跨ぐハンドオーバを行う移動通信システム、階層化移動管理システム、アクセスルータ、アンカーノードおよび経路設定方法に関する。
ＩＰネットワークにおける端末のモビリティを実現するための技術として、階層化ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６（Hierarchical Mobile IPv6 mobility management,ＨＭＩＰｖ６）が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。ＨＭＩＰｖ６は、モビリティの管理エリアを階層化し、ＭＩＰｖ６（Mobile IPv6）においてモビリティを管理していたＨＡ（Home Agent）と呼ばれる移動端末のホームリンク上のルータの他に、階層化した管理エリアの境界に中継ノードとなるルータを導入することで、バインディング更新にかかる時間を削減し、高速な移動を実現する方式である。中継ノードとなるルータは、ＭＡＰ（Mobility Anchor Point）と呼ばれ、移動端末に対してローカルなＨＡの役割を果たしている。ＨＭＩＰｖ６を用いた従来の階層化移動管理システムは、移動端末がホームリンクのＨＡや在圏リンクのＭＡＰに位置登録を行うことで、端末のモビリティを実現している。ここで、端末のモビリティとは、端末が異なるネットワークに移動した場合であっても移動前のＩＰ通信を継続可能な性質をいう。
H.Soliman他，"Hierarchical Mobile IPv6 Mobility management(HMIPv6)"，[online]，２００５年８月，IETF，[２００５年１０月３日検索]，インターネット＜http://www.ietf.org/rfc/rfc4140.txt＞
しかし、非特許文献１に記載のＨＭＩＰｖ６方式では、経路最適化時に通信相手にＭＡＰレベルで位置情報が知られてしまうことや、在圏リンク内の最適経路設定用の制御信号がＭＡＰに負荷をかけるという問題点がある。そこで、図１に示すように、ＭＩＰｖ６（Mobile IPv6）における移動ノード（Mobile Node,ＭＮ）の機能のうち、ＭＡＰへの位置登録機能およびパケットのカプセル化／デカプセル化機能をアクセスルータ（Access Router,ＡＲ）に移植し、また、ＨＡへの位置登録機能、パケットのカプセル化／デカプセル化機能および経路最適化機能をＭＡＰに移植して、ＨＡ〜ＭＡＰ間およびＭＡＰ〜ＡＲ間で個別にトンネルを貼る階層化エッジモビリティ方式を用いることが考えられる。
図１は、階層化エッジモビリティ方式を用いた階層化移動管理システムの構成例を示すブロック図である。図１に示す階層化移動管理システムは、モバイルネットワーク１０内において、移動端末６０，６１のモビリティを管理する階層化移動管理システムであって、ホームアンカーノード９２０と、アンカーノード９３０〜９３２と、アクセスルータ９５０〜９５２と、移動端末６０，６１とを備える。モバイルネットワーク１０は、移動端末６０，６１が接続可能なＩＰネットワークであって、ホーム網２１と在圏網４０〜４２とを含む。ホーム網２１は、移動端末のモビリティの管理エリアであるＩＰネットワークのうち、移動端末のホームアドレスのサブネットを持つＩＰネットワークを示し、在圏網４０〜４２は、それぞれアンカーノード９３０〜９３２の管理エリアであるＩＰネットワークを示す。
ホームアンカーノード９２０は、ＩＰを実装している端末であって、ホーム網２１に存在し、ＨＭＩＰｖ６におけるＨＡの機能に加え、移動端末が在圏するアンカーノード（以下、在圏アンカーノードという。）のアドレスの問い合わせに応答する機能を具備する端末である。ここで、ＨＭＩＰｖ６におけるＨＡの機能とは、主に、移動端末のホームアドレス（Home Address, ＨｏＡ）と在圏アンカーノードに帰属したＩＰアドレスとの対応関係を管理する機能、およびホームアドレス宛のパケットを捕捉し、在圏アンカーノードに帰属したＩＰアドレスにカプセル化して転送する機能をいう。階層化エッジモビリティ方式において、アンカーノードに帰属したＩＰアドレスとは、アンカーノードまで到達可能なアドレスを意味し、例えば、アンカーノードのＩＰアドレスであってもよい。以下、アンカーノードに帰属したＩＰアドレスをＭＡＰＣｏＡと表現する場合がある。ホームアンカーノード９２０は、移動端末のＩＰアドレスの対応関係を管理するために、ホームアドレスとアンカーノードに帰属したＩＰアドレスとを対応づけて結合キャッシュに記憶する。ホームアンカーノード９２０は、例えば、ＭＩＰｖ６（またはＭＩＰｖ４）におけるＨＡに相当する。
アンカーノード９３０〜９３２は、ＩＰを実装している端末であって、ホームアンカーノード９２０に対するＭＮの機能と、アクセスルータ９５０〜９５２に対するＨＡの機能に加え、移動端末の在圏アンカーノードをホームアンカーノード９２０へ問い合わせる機能と、アンカーノード間で在圏している移動端末（以下、在圏端末という。）のコンテキスト情報を転送する機能とを具備する端末である。コンテキスト情報とは、移動端末のホームアドレスと移動端末の移動管理を行っているホームアンカーノードを示す情報であるＨＡ情報、および在圏端末の通信相手までの最適経路を示す経路情報を含む情報である。ＨＡ情報におけるホームアンカーノードを示す情報は、例えば、ホームアンカーノードのＩＰアドレスである。また、経路情報は、通信相手のホームアドレスに対応づけられた通信相手の在圏アンカーノードに帰属するＩＰアドレスである。
アクセスルータに対するＨＡの機能とは、主に、在圏端末のホームアドレスと在圏端末が接続しているアクセスルータに帰属したＩＰアドレスとの対応関係を管理する機能、およびホームアドレス宛のパケットをアクセスルータに帰属したＩＰアドレス宛にカプセル化して転送する機能をいう。階層化エッジモビリティ方式において、アクセスルータに帰属したＩＰアドレスとは、アクセスルータまで到達可能なＩＰアドレスを意味し、例えば、移動端末に固有に割り振られる気付けアドレス（Care-of Address,ＣｏＡ）だけでなく、アクセスルータのＩＰアドレスであってもよい。以下、アクセスルータに帰属したＩＰアドレスをＡＲＣｏＡと表現する場合がある。
また、ホームアンカーノードに対するＭＮの機能とは、主に、ホームアンカーノードへの位置登録機能と、送信パケットのカプセル化／受信パケットのデカプセル化機能と、経路最適化機能をいう。また、アンカーノードは、在圏端末のＩＰアドレスの対応関係を管理するため、ホームアドレスとアンカーノードに帰属したＩＰアドレスとアクセスルータに帰属したＩＰアドレスとホームアンカーのＩＰアドレスとを対応づけて結合キャッシュに記憶する。更に、アンカーノードは、経路情報として、通信相手のホームアドレスと通信相手のアンカーノードに帰属したＩＰアドレスとを対応づけて結合キャッシュに記憶する。アンカーノード９３０〜９３２は、例えば、ＨＭＩＰｖ６におけるＭＡＰを機能拡張したルータである。
アクセスルータ９５０〜９５２は、ＩＰを実装しているルータであって、それぞれアンカーノード９３０〜９３２をＨＡとするＭＮの機能を具備するルータである。ここで、アンカーノードをＨＡとするＭＮの機能とは、主に、アンカーノードへの位置登録機能と、カプセル化／デカプセル化をいう。また、アクセスルータは、移動端末のＩＰアドレスの対応関係を管理するため、ホームアドレスとアクセスルータに帰属したＩＰアドレスとアンカーノードに帰属したＩＰアドレスとを対応づけて結合キャッシュに記憶する。
移動端末６０，６１は、ＩＰを実装している移動可能な端末であって、ホームアンカーノード９２０に帰属するＩＰアドレスをホームアドレスとして有する端末である。図１では、移動端末６０，６１がそれぞれ在圏網４０，４１にローミングしている状態を示している。以下、移動端末６０，６１のホームアドレスをそれぞれＨｏＡ６０，ＨｏＡ６１と表現し、アンカーノード９３０，９３１，９３２に帰属したＩＰアドレスをそれぞれＭＡＰＣｏＡ９３０，ＭＡＰＣｏＡ９３１，ＭＡＰＣｏＡ９３２と表現し、アクセスルータ９５０，９５１，９５２に帰属したＩＰアドレスをそれぞれＡＲＣｏＡ９５０，ＡＲＣｏＡ９５１，ＡＲＣｏＡ９５２と表現する。
このような構成を有する階層化移動管理システムは、次のように動作する。図２は、図１が示す接続状態において、移動端末６０が移動端末６１に初めてパケットを送信する際の動作例を示した流れ図である。まず、移動端末６０は、送信元アドレスをＨｏＡ６０、宛先アドレスをＨｏＡ６１とするデータパケットを送信する（ステップＳ１０１）。データパケットは、アクセスルータ９５０を介して移動端末６０が在圏するアンカーノード９３０に到着する（ステップＳ１０２）。アンカーノード９３０は、捕捉したデータパケットの宛先アドレスに基づいて結合キャッシュを検索し、移動端末６１が配下にいないことを確認すると、データパケットを一旦バッファリングする。
次に、アンカーノード９３０は、ホームアンカーノード９２０に移動端末６１の在圏アンカーノードのＩＰアドレスを問い合わせるため、問い合わせ対象である移動端末６１のホームアドレスを含むＭＡＰ問合せメッセージをホームアンカーノード９２０へ送信する（ステップＳ１０３）。ホームアンカーノード９２０は、ＭＡＰ問合せメッセージを受信すると、移動端末６１の在圏アンカーノード９３１のＩＰアドレスを含むＭＡＰ問合せ応答メッセージを返信する（ステップＳ１０４）。
ＭＡＰ問合せ応答メッセージを受信すると、アンカーノード９３０は、移動端末６１の在圏アンカーノードのＩＰアドレスが解決したことをうけて、移動端末６０，６１の通信用にアンカーノード９３０〜アンカーノード９３１間の経路情報を交換し、その情報を結合キャッシュに登録する（ステップＳ１０５〜Ｓ１０８）。具体的には、アンカーノード９３０が、移動端末６０の経路情報（ＨｏＡ６０とＭＡＰＣｏＡ９３０）を含むＭＡＰ間経路設定要求メッセージを送信し（ステップＳ１０５）、アンカーノード９３１が、移動端末６１の経路情報（ＨｏＡ６１とＭＡＰＣｏＡ９３１）を含むＭＡＰ間経路設定応答メッセージを返信し（ステップＳ１０６）、お互いが通信相手の経路情報を取得し、その情報を結合キャッシュに記憶する（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。
経路情報が登録されると、アンカーノード９３０は、バッファリングしていたデータパケットを取り出し、ＨｏＡ６１宛のデータパケットを経路情報に従ってＭＡＰＣｏＡ９３１宛にカプセル化して転送する（ステップＳ１０９）。カプセル化されたデータパケットを受信したアンカーノード９３１は、データパケットをデカプセル化して宛先アドレスの移動端末６１を認識し、結合キャッシュの記憶内容に基づいて、再度ＡＲＣｏＡ９５１宛にカプセル化して転送する（ステップＳ１１０）。アクセスルータ９５１は、ＡＲＣｏＡ９５１宛のデータパケットを捕捉し、デカプセル化して宛先アドレスの移動端末６１を認識し、配下にいる移動端末６１へデータパケットを転送する（ステップＳ１１１）。
次に、図１に示す階層化移動管理システムにおけるアンカーノード間のハンドオーバの動作について説明する。図３は、異なるアンカーノード配下に在圏する移動端末と通信中にハンドオーバを行う場合の動作例を示す流れ図である。図３では、アクセスルータ９５１に接続している移動端末６１が、アクセスルータ９５０に接続している移動端末６０と通信中に、アクセスルータ９５２にハンドオーバを行う場合を例として示す。まず、移動端末６１は、アクセスルータ９５２へハンドオーバするために、旧ＡＲ情報として移動前に接続していたアクセスルータ９５１のＩＰアドレスを含むハンドオーバ要求メッセージをアクセスルータ９５２へ送信する（ステップＳ２０１）。
ハンドオーバ要求メッセージを受信すると、アクセスルータ９５２は、旧ＡＲ情報に基づいて移動端末６１の旧在圏アンカーノードのＩＰアドレス（ＭＡＰ９３１のＩＰアドレス）を解決する（ステップＳ２０２）。旧在圏アンカーノードのアドレスは、例えば、各アクセスルータがアクセスルータのアドレスとそれに対応するアンカーノードのアドレスとをデータベースとして保持することで解決可能である。
次にアクセスルータ９５２は、旧ＭＡＰ情報としてアンカーノード９３１のＩＰアドレスを含むハンドオーバ要求メッセージをアンカーノード９３２に送信する（ステップＳ２０３）。アンカーノード９３２は、ハンドオーバ要求メッセージを受信すると、旧ＭＡＰ情報に基づいて、移動端末６１のコンテキスト情報の転送を要求するために、移動端末６１を対象とするコンテキスト転送要求メッセージをアンカーノード９３１へ送信する（ステップＳ２０４）。コンテキスト転送要求メッセージを受信したアンカーノード９３１は、移動端末６１のコンテキスト情報（ＨＡ情報および経路情報）を含むコンテキスト転送応答メッセージをアンカーノード９３２へ返信する（ステップＳ２０５）。
コンテキスト転送応答メッセージを受信すると、アンカーノード９３２は、移動端末６１のコンテキスト情報を結合キャッシュに登録する（ステップＳ２０６）。また、アンカーノード９３２は、移動端末６１のホームアンカーノード９２０へ新たな在圏アンカーノードを通知するための位置登録を行う（ステップＳ２０７）。
また、アンカーノード９３２は、登録した経路情報から移動端末６１が移動端末６０と通信中であることを認識すると、アンカーノード９３０の移動端末６１に関する経路設定情報を変更するため、アンカーノード９３０へ移動端末６１の経路情報（ＨｏＡ６１とＭＡＰＣｏＡ９３２）を含むＭＡＰ間経路設定要求メッセージを送信する（ステップＳ２０８）。移動端末６１のＭＡＰ間経路設定要求メッセージを受信したアンカーノード９３０は、移動端末６１までの経路情報を更新するとともに、移動端末６０の経路情報（ＨｏＡ６０とＭＡＰＣｏＡ９３０）を含むＭＡＰ間経路設定応答メッセージを返信する（ステップＳ２０９，Ｓ２１０）。ＭＡＰ間経路設定応答メッセージを受信したアンカーノード９３２は、アンカーノード９３０の経路情報が更新されたことを認識し、ハンドオーバ応答メッセージをアクセスルータ９５２を介して移動端末６１へ返信する（ステップＳ２１１，Ｓ２１２）。
このように、階層化エッジモビリティ方式を用いた階層化移動管理システムでは、移動端末が通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを実行した場合でも、アンカーノード間でＭＡＰ間経路設定情報要求／応答メッセージを送受信することで、移動端末６０と移動端末６１間の通信を継続することができる。
しかし、図４および図５に示すように、移動端末６０が同一アクセスルータに接続している移動端末６１と通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを行う場合には、上記とは異なる動作となってしまう。図４は、階層化移動管理システムにおいて同一アクセスルータ配下に在圏する移動端末と通信中であることを示す説明図である。図５は、同一アクセスルータ配下に在圏する移動端末と通信中に異なるアンカーノードへハンドオーバを行う場合の動作例を示す流れ図である。図５に示すように、移動端末６０が同じアクセスルータ９５０に接続している移動端末６１へデータパケットを送信する場合では、アクセスルータ９５０は、自身の配下に通信相手の移動端末６０が在圏していることをルーティングテーブルによって知ることができるため、経路最適化処理を行わずに、移動端末６１へデータパケットを送信することができる（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。
従って、同一アクセスルータに在圏する移動端末同士が通信している状態では、移動端末６１の移動前の在圏アンカーノードであるアンカーノード９３０は、通信相手の移動端末６１の経路情報を管理していない。このため、移動先の在圏アンカーノードであるアンカーノード９３１からのコンテキスト要求メッセージに対して、経路情報を含まないコンテキスト転送応答メッセージしか返信できず（ステップＳ３０７）、アンカーノード９３１は移動してきた移動端末６１の通信相手の在圏アンカーノードを知ることができず、ハンドオーバ時に通信相手の在圏アンカーノードへ経路情報を通知することができない（図３におけるステップＳ２０８の動作を行うことができない）。
このため、ハンドオーバ後に通信を継続しようとすると、改めてアンカーノード間の経路最適化処理を行わなければならず、図２に示すデータパケット送信時の動作と同様に、ホームアンカーノードとの間にＭＡＰ問合せシーケンス（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）が発生する。つまり、図３に示すような異なるアンカーノード配下に在圏する移動端末と通信中におけるハンドオーバ処理に比べて、ホーム網〜在圏網間の伝播時間分の遅延が発生する。
このように、階層化移動管理システムにおいて階層化エッジモビリティ方式を用いたとしても、ローミングしている移動端末が同一アクセスルータに接続されている移動端末と通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを高速に行うことができないという問題点がある。その理由は、移動端末間で送受信されるパケットのルーティングがアクセスルータ内で解決されるため、在圏アンカーノードが移動端末のハンドオーバ時に初めてＭＡＰ間経路設定シーケンスを行うからである。より具体的には、経路設定に係る制御信号がホーム網経由となり、ハンドオーバ処理にホーム網〜在圏網間の伝播遅延時間が加わってしまうからである。以下、同一アクセスルータに接続されている移動端末同士の通信をＡＲ折り返し通信と表現する。
そこで、本発明の目的は、ローミングしている移動端末がＡＲ折返し通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを高速に行うことである。
本発明による階層化移動管理システムは、モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムであって、移動端末と、前記移動端末のホーム網に存在しモバイルネットワーク内のモビリティを管理するホームアンカーノードと、前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記ホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理する在圏アンカーノードと、前記アンカーノードの下位ノードであるアクセスルータとを備え、前記アクセスルータは、該アクセスルータ配下に存在する前記移動端末間で行うパケット通信の経路設定を、前記在圏アンカーノードに要求する手段を有し、前記在圏アンカーノードは、前記アクセスルータからの要求に応じて、前記移動端末間で行うパケット通信の経路を特定する手段を有することを特徴とする。移動端末のモビリティとは、移動端末が異なるネットワークに移動した場合であっても移動前のＩＰ通信を継続可能な性質をいう。
また、本発明による階層化移動管理システムは、モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムであって、移動端末と、前記移動端末のホーム網に存在しモバイルネットワーク内の移動情報を管理するホームアンカーノードと、前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記ホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理するアンカーノードと、前記アンカーノードの下位ノードであるアクセスルータとを備え、前記アクセスルータは、前記移動端末が、該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信する折り返し通信情報通知手段を有し、前記アンカーノードは、前記折り返し通信情報通知手段から受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定する相手端末在圏先特定手段と、前記移動端末がハンドオーバした場合に、前記相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信する新経路通知手段と、当該アンカーノード以外のアンカーノードから前記経路情報を受信すると、受信した経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定する経路設定手段とを有することを特徴とする。
また、本発明による階層化移動管理システムにおいて、アンカーノードは、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末がハンドオーバした場合に、相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードを示す相手端末在圏先情報を、ハンドオーバ先の在圏網のアンカーノードに送信する相手端末在圏先通知手段を有し、新経路通知手段は、ハンドオーバ元の在圏網のアンカーノードから前記相手端末在圏先情報を受信すると、前記相手端末在圏先情報に基づいて、前記移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット経路を示す経路情報を送信してもよい。
また、本発明による階層化移動管理システムにおいて、アクセスルータは、該アクセスルータにおいてアクセスルータ折り返し通信中である移動端末と通信相手の端末とを示す情報を記憶する折り返し通信端末記憶手段と、該アクセスルータが保持するルーティングテーブルの内容と、該アクセスルータ配下に存在する移動端末から受信するデータパケットに含まれる送信元ＩＰアドレスおよび宛先ＩＰアドレスの内容とに基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末を検出する折り返し通信検出手段と、前記折り返し通信検出手段が検出したアクセスルータ折り返し通信中の移動端末と通信相手の端末とを示す情報を、前記折り返し通信端末記憶手段に登録する折り返し通信情報登録手段とを有し、折り返し通信情報通知手段は、前記折り返し通信情報登録手段が新規に登録した場合に、折り返し通信情報を該アクセスルータの上位ノードであるアンカーノードに送信し、アンカーノードは、該アンカーノードが存在する在圏網内に存在する移動端末と対応づけて、通信相手の端末までのパケット通信経路を示す経路情報を記憶する経路情報記憶手段と、相手端末在圏先特定手段によって特定されたアンカーノードおよび前記折り返し通信情報通知手段から受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の経路情報を作成し、前記経路情報記憶手段に登録する在圏網内経路登録手段とを備え、相手端末在圏先通知手段は、前記移動端末がハンドオーバした場合に、ハンドオーバ先の在圏網のアンカーノードに、前記経路情報記憶手段に記憶してあるハンドオーバした移動端末に対応づけられた経路情報を送信し、新経路通知手段は、前記相手端末在圏先通知手段から受信する経路情報に基づいて、前記移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定し、特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信してもよい。
また、前記折り返し通信情報登録手段は、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末のＩＰアドレスと通信相手の端末のＩＰアドレスの組で、前記折り返し通信端末記憶手段に登録してもよい。
また、本発明によるアクセスルータは、モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムにおいて、前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記移動端末のホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理する下位ノードであるアクセスルータであって、前記アクセスルータは、前記移動端末が、該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信する折り返し通信情報通知手段を有することを特徴とする。
また、本発明によるアンカーノードは、モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムにおいて、前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記移動端末のホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理するアンカーノードであって、前記アンカーノードは、該アンカーノードを含む在圏網内に存在するアクセスルータから受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定する相手端末在圏先特定手段と、前記移動端末がハンドオーバした場合に、前記相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信する新経路通知手段と、当該アンカーノード以外のアンカーノードから前記経路情報を受信すると、受信した経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定する経路設定手段とを有する。
また、本発明による移動通信システムは、モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する移動通信システムであって、移動端末と、前記移動端末のホーム網に存在しモバイルネットワーク内の移動情報を管理するホームアンカーノードと、前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記ホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理するアンカーノードと、前記アンカーノードの下位ノードであるアクセスルータとを備え、前記アクセスルータは、前記移動端末が、該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信する折り返し通信情報通知手段を有し、前記アンカーノードは、前記折り返し通信情報通知手段から受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定する相手端末在圏先特定手段と、前記移動端末がハンドオーバした場合に、前記相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信する新経路通知手段と、当該アンカーノード以外のアンカーノードから前記経路情報を受信すると、受信した経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定する経路設定手段とを有する。
また、本発明による経路設定方法は、モバイルネットワークを階層化して移動端末の通信相手との通信経路を最適化するために用いられる経路設定方法であって、アクセスルータが、前記移動端末が該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信し、アンカーノードが、前記アクセスルータから受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定し、アンカーノードが、前記移動端末がハンドオーバした場合に、特定された前記アンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信し、特定された前記アンカーノードが、受信した前記経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定することを特徴とする。
本発明によれば、ＡＲ折り返し通信中であっても、アンカーノードがハンドオーバ時に経路情報を含むコンテキストを新旧アンカーノード間でやりとりすることができるため、ホーム網を介することなくＭＡＰ間の経路設定が可能となり、ローミングしている移動端末がＡＲ折り返し通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを高速に行うことが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図６は、本発明における階層化移動管理システムの構成例を示すブロック図である。図６に示す階層化移動管理システムは、モバイルネットワーク１０内において、移動端末６０，６１のモビリティを管理する階層化移動管理システムであって、ホームアンカーノード２０と、アンカーノード３０〜３２，アクセスルータ５０〜５２と、移動端末６０，６１とを備える。モバイルネットワーク１０は、移動端末６０，６１が接続可能なＩＰネットワークであって、ホーム網２１と在圏網４０〜４２とを含む。ここで、ホーム網２１は、ホームアンカーノード２０の管理エリアであるＩＰネットワークを示し、在圏網４０〜４２は、それぞれアンカーノード３０〜３２の管理エリアであるＩＰネットワークを示す。
本実施の形態において、ホーム網とは、移動端末のモビリティの管理エリアであるＩＰネットワークのうち、移動端末のホームアドレスのサブネットを持つＩＰネットワークをいう。また、在圏網とは、アンカーノードによって管理される移動端末のモビリティの管理エリアであるＩＰネットワークであって、移動端末の移動先となるＩＰネットワークをいう。また、「アクセスルータ配下に存在する」という表現は、アクセスルータに対応するＩＰネットワークに存在することを示す。なお、「在圏アンカーノード」という表現は、移動端末が現在在圏している在圏網を管理しているアンカーノードを示す。ここで、移動端末が在圏するとは、移動端末がいずれかのＩＰネットワークに存在することをいう。
ホームアンカーノード２０は、ホーム網２１に存在し、自身に帰属するＩＰアドレスをホームアドレスとする移動端末（以下、ホーム端末という）のモビリティを管理するノード（例えば、パーソナルコンピュータ、端末装置、通信制御装置、ルータ）である。図７は、ホームアンカーノード２０の構成例を示すブロック図である。ホームアンカーノード２０は、図７に示すように、ＣＰＵ２０１とＩＰ通信インタフェース２０２と結合キャッシュ２０Ａとプログラム記憶装置２０Ｂとを有する。ＣＰＵ２０１はプログラムに従って処理を実行する。ＩＰ通信インタフェース２０２はＩＰネットワークとのインタフェースである。結合キャッシュ２０Ａは、ホーム端末のＩＰアドレスと在圏先のＩＰアドレスの対応関係を記憶する。なお、結合キャッシュ２０Ａは、ホームアンカーノードの記憶装置によって実現される。プログラム記憶装置２０ＢはＣＰＵ２０１に読み込まれてホームアンカーノードの動作を実行させるプログラムを記憶する。
本発明におけるホームアンカーノード２０は、例えばＩＰを実装しているルータであって、ＨＭＩＰｖ６におけるＨＡの機能であるホームエージェント機能と、移動端末の在圏アンカーノードのアドレスを問い合わせに応じて応答するアンカーノード応答機能とを具備するルータである。
ホームエージェント機能とは、主に、ホーム端末のホームアドレスとホーム端末の在圏アンカーノードのＩＰアドレスとを対応づけて結合キャッシュ２０Ａに記憶することでホーム端末のＩＰアドレスの対応関係を管理する機能と、ホーム端末のホームアドレス宛のパケットを捕捉し、在圏アンカーノードのＩＰアドレスにカプセル化して転送する機能である。また、アンカーノード応答機能とは、アンカーノードからの問い合わせに応じて、ホーム端末の在圏アンカーノードのＩＰアドレスを返信する機能である。また、結合キャッシュ２０Ａは、ホーム端末のホームアドレスに対応づけて、少なくともホーム端末の在圏アンカーノードのＩＰアドレスを記憶する。
アンカーノード３０〜３２は、ホームアンカーノード２０の下位ノードの端末であって、在圏網内に存在する移動端末（以下、在圏端末という）のモビリティを管理する端末である。図８は、アンカーノード３０の構成例を示すブロック図である。アンカーノード３０は、図８に示すように、ＣＰＵ３０１とＩＰ通信インタフェース３０２と結合キャッシュ３０Ａとプログラム記憶装置３０Ｂとを有する。ＣＰＵ３０１はプログラムに従って処理を実行する。ＩＰ通信インタフェース３０２はＩＰネットワークとのインタフェースである。結合キャッシュ３０Ａは、在圏端末のＩＰアドレスと上位ノードのＩＰアドレスと下位ノードのＩＰアドレスと通信相手の経路情報とを対応づけて記憶する。なお、結合キャッシュ３０Ａは、アンカーノードの記憶装置によって実現される。プログラム記憶装置３０ＢはＣＰＵ３０１に読み込まれてアンカーノードの動作を実行させるプログラムを記憶する。尚、図８ではアンカーノード３０のブロック図を示しているが、他のアンカーノードも同様の構成である。
本発明におけるアンカーノード３０，３１，３２は、ＩＰを実装しているノード（例えば、パーソナルコンピュータ、端末装置、通信制御装置、ルータ）であって、ホームアンカーノードに対するＭＮの機能であるモバイルノード機能と、アクセスルータに対するＨＡの機能であるホームエージェント機能と、ホームアンカーノードに移動端末の在圏アンカーノードのアドレスを問い合わせるアンカーノード問い合わせ機能と、新旧在圏アンカーノード間でコンテキスト情報を転送するコンテキスト情報転送機能と、アクセスルータからの要求に応じて、ＡＲ折り返し通信中の在圏網内の移動端末の経路情報を設定する在圏内経路設定機能とを具備する。
アンカーノードにおけるモバイルノード機能とは、主に、ホームアンカーノードへの位置登録機能と、送信パケットのカプセル化／受信パケットのデカプセル化機能と、経路最適化機能である。位置登録機能とは、具体的には、ホームアンカーノードに在圏端末の在圏先を示す情報を通知する機能をいう。ここで、在圏端末の在圏先を示す情報とは、ホームアンカーノードから見て下位の管理ノード（ここでは、アンカーノード）を示す情報であればよく、例えば、在圏アンカーノードのＩＰアドレスであってもよい。また、送信パケットのカプセル化／受信パケットのデカプセル化機能とは、具体的には、在圏端末の通信相手宛のパケットを結合キャッシュに登録された経路情報に従ってカプセル化する機能、およびカプセル化された在圏端末宛のパケットを元のパケットにデカプセル化する機能をいう。また、経路最適化機能とは、具体的には、通信相手の在圏アンカーノードに在圏端末の最適経路として自身のアドレスを示す経路情報を通知する機能、および通信相手の在圏アンカーノードから通知された経路情報を結合キャッシュに設定する機能をいう。本実施の形態において、経路情報とは、通信相手のホームアドレスと通信相手の在圏アンカーノードのＩＰアドレスとを含む情報である。
またアンカーノードにおけるホームエージェント機能とは、主に、在圏端末のホームアドレスと在圏端末の在圏するアクセスルータのＩＰアドレスとを対応づけて結合キャッシュ３０Ａに記憶することで在圏端末のＩＰアドレスの対応関係を管理する機能と、在圏端末の在圏アンカーノードのＩＰアドレス宛のパケットを捕捉し、在圏するアクセスルータのＩＰアドレスにカプセル化して転送する機能である。また、アンカーノード問い合わせ機能とは、ホームアンカーノードに通信相手の在圏アンカーノードのアドレスを問い合わせる機能である。
また、コンテキスト転送機能とは、ハンドオーバによって在圏網に移動してきた在圏端末について、ハンドオーバ元とハンドオーバ先のアンカーノード間でコンテキスト情報を転送する機能である。本実施の形態において、コンテキスト情報とは、移動端末のホームアドレスと移動端末のホームアンカーノードのＩＰアドレスとを示すＨＡ情報、および経路情報を含む情報である。コンテキスト情報の転送は、ハンドオーバ先のアンカーノードが要求することによって、ハンドオーバ元のアンカーノードからコンテキスト情報を送信してもらうことをいう。
また、在圏内経路設定機能とは、アクセスルータからの要求に応じて、ＡＲ折り返し通信中の移動端末について、在圏網を最適経路とする経路情報を設定する機能である。経路情報の設定は、例えば、内部的に経路設定要求メッセージと経路設定応答メッセージの送受信することによって登録してもよい。また、結合キャッシュ３０Ａは、在圏端末のホームアドレスに対応づけて、少なくとも在圏端末が接続しているアクセスルータのＩＰアドレスと、在圏端末のホームアンカーノードのＩＰアドレスと、通信相手についての経路情報とを記憶する。
アクセスルータ５０〜５２は、アンカーノードの下位ノードのルータであって、接続されている移動端末（以下、接続端末という）のモビリティを管理するルータである。図９は、アクセスルータ５０の構成例を示すブロック図である。アクセスルータ５０は、図９に示すように、ＣＰＵ５０１とＩＰ通信インタフェース５０２と結合キャッシュ５０Ａとアンカーノードデータベース５０Ｂと通信状態管理テーブル５０Ｃとプログラム記憶装置５０Ｄとを有する。ＣＰＵ５０１はプログラムに従って処理を実行する。ＩＰ通信インタフェース５０２はＩＰネットワークとのインタフェースである。結合キャッシュ５０Ａは接続端末のＩＰアドレスと在圏先のＩＰアドレスとの対応関係を記憶する。なお、結合キャッシュ５０Ａは、アクセスルータの記憶装置によって実現される。アンカーノードデータベース５０Ｂは、モバイルネットワーク１０内に存在するアクセスルータに対応するアンカーノードとを対応づけて記憶する。通信状態管理テーブル５０Ｃは接続端末がＡＲ折り返し通信中である旨を示す情報を含むテーブルである。なお、具体的には、通信状態管理テーブル５０Ｃは、アクセスルータの記憶装置に記憶される。プログラム記憶装置５０ＤはＣＰＵ５０１に読み込まれてアクセスルータの動作を実行させるプログラムを記憶する。尚、図９ではアクセスルータ５０のブロック図を示しているが、他のアクセスルータも同様の構成である。
本発明におけるアクセスルータ５０，５１，５２は、例えば、ＩＰを実装しているルータであって、アンカーノードをＨＡとするＭＮの機能であるモバイルノード機能と、ＡＲ折り返し通信の状態を管理するＡＲ折り返し通信管理機能と、ＡＲ折り返し通信中であることをアンカーノードに通知するＡＲ折り返し通信通知機能とを具備するルータである。
アクセスルータにおけるモバイルノード機能とは、主に、アンカーノードへの位置登録機能と、送信パケットのカプセル化／受信パケットのデカプセル化機能である。位置登録機能とは、具体的には、アンカーノードに接続端末の在圏先を示す情報を通知する機能をいう。ここで、接続端末の在圏先を示す情報とは、アンカーノードから見て下位の管理ノード（ここでは、アクセスルータ）を示す情報であればよく、例えば、アクセスルータのＩＰアドレスであってもよい。また、送信パケットのカプセル化／受信パケットのデカプセル化機能とは、具体的には、接続端末の通信相手宛のパケットを上位の管理ノードである在圏アンカーノードにカプセル化する機能、およびカプセル化された接続端末宛のパケットを元のパケットにデカプセル化する機能をいう。
ＡＲ折り返し通信管理機能とは、受信したデータパケットの送信元および宛先アドレスとルーティングテーブルの登録内容に基づいて、ＡＲ折り返し通信か否かを判断し、ＡＲ折り返し通信中の移動端末（接続端末およびその通信相手）の情報を通信状態管理テーブル５０Ｃに記憶することによってＡＲ折り返し通信状態を管理する機能である。ＡＲ折り返し通信通知機能とは、新規のＡＲ折り返し通信が検知された場合に、ＡＲ折り返し通信中の移動端末に対して在圏網内を最適経路とする経路情報を設定する旨を示す在圏内経路設定要求メッセージを在圏アンカーノードに送信する機能である。
結合キャッシュ５０Ａは、接続端末のアクセスルータに割り振られた現在のＩＰアドレスと接続端末のホームアドレスと在圏アンカーノードのＩＰアドレスとを対応づけて記憶する。アンカーノードデータベース５０Ｂは、モバイルネットワーク１０内に存在するアクセスルータについて、アクセスルータのＩＰアドレスとそのアクセスルータの上位管理ノードであるアンカーノードのＩＰアドレスとを対応づけて記憶する。通信状態管理テーブル５０Ｃは、接続端末がＡＲ折り返し通信中か否かを示す情報を記憶する。例えば、図１０に示すように、ＡＲ折り返し通信中の接続端末アドレスと接続端末の通信相手の端末アドレスとを組で記憶してもよい。図１０は、通信状態管理テーブル５０Ｃの登録例を示す説明図である。
移動端末６０，６１は、ＩＰを実装している移動可能な端末であって、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータや、ＰＤＡ、携帯電話機である。また、図６においては、移動端末６０，６１は、ホームアンカーノード２０に帰属するＩＰアドレスをホームアドレスとして有する端末であって、それぞれ在圏網４０，４１にローミングしている端末である。
なお、図６では、１つのホームアンカーノードと、３つのアンカーノードと、３つのアクセスルータと、２つの移動端末による構成例を示したが、移動端末はいくつあってもよく、また移動端末の通話相手は移動しない端末であってもよい。また、ホームアンカーノードは移動端末に応じて複数あってもよい。また、アンカーノードおよびアクセスルータは、モバイルネットワーク１０の規模に応じていくつあってもよく、３つに限定されない。
次に、図１１，１２を参照して本実施の形態における階層化移動管理システムの動作について説明する。図１１，１２は、本発明における階層化移動管理システムにおいて、同一アクセスルータ配下に在圏する移動端末と通信中に異なるアンカーノードへハンドオーバを行う場合の動作例を示す流れ図である。まず、アクセスルータ５０に接続している移動端末６０が、同じくアクセスルータ５０に接続している移動端末６１と通信を開始する場合の動作について説明する。移動端末６０は、送信元アドレスを移動端末６０のホームアドレス、宛先アドレスを移動端末６１のホームアドレスとするデータパケットを送信する（ステップＳ４０１）。
アクセスルータ５０は、データパケットを受信する。アクセスルータ５０のＣＰＵ５０１は、データパケットを受信すると、データパケットを一旦バッファリングする。次にＣＰＵ５０１は、受信したデータパケットの送信元および宛先アドレスとルーティングテーブルの登録内容に基づいて、通信相手である移動端末６１が自身の配下にいること（アクセスルータ５０に対応するＩＰネットワーク内に移動端末６１が存在すること）を認識する。即ち、移動端末６０〜６１間の通信がＡＲ折り返し通信であることを検知する。受信したデータパケットに係る通信がＡＲ折り返し通信であることを検知すると、ＣＰＵ５０１は、移動端末６０および６１がＡＲ折り返し通信中である旨を示す情報が既に通信状態管理テーブル５０Ｃに登録されているかを検索する。
検索した結果、該当するエントリがなければ、新規のＡＲ折り返し通信を検知したとして、移動端末６０および６１がＡＲ折り返し通信中である旨を示す情報を通信状態管理テーブル５０Ｃに登録する（ステップＳ４０２）。ＣＰＵ５０１は、例えば、通信状態管理テーブル５０Ｃが図１０に示すような構造である場合には、接続端末アドレスにＨｏＡ６０、通信相手の端末アドレスにＨｏＡ６１を記憶させるとともに、対で、接続端末アドレスにＨｏＡ６１、通信相手の端末アドレスにＨｏＡ６０を記憶させてもよい。
新規のＡＲ折り返し通信を検知した場合、ＣＰＵ５０１は、自身が在圏している在圏網を管理している在圏アンカーノードであるアンカーノード３０に、移動端末６０および６１に対して在圏網内の経路情報を設定する旨を示す在圏内経路設定要求メッセージを送信する（ステップＳ４０３）。在圏内経路設定要求メッセージは、例えば、移動端末６０および６１のホームアドレスを含んだメッセージである。新規のＡＲ折り返し通信を検知しなかった場合には、ＣＰＵ５０１は、ルーティングテーブルに従ってデータパケットを転送するか、外部のネットワーク宛であるとして上位のアンカーノード（アンカーノード３０）にカプセル化して転送する。
アンカーノード３０は、在圏内経路設定要求メッセージを受信する。アンカーノード３０のＣＰＵ３０１は、在圏内経路設定要求メッセージを受信すると、メッセージに含まれた移動端末間（移動端末６０〜６１間）について、自身（アンカーノード３０）を最適経路とする経路情報を結合キャッシュ３０Ａに登録する（ステップＳ４０４）。また、ＣＰＵ３０１は、経路情報を登録すると、在圏内経路設定要求メッセージの送信元であるアクセスルータ（アクセスルータ５０）に経路情報を登録した旨を示す在圏内経路設定応答メッセージを返信する（ステップＳ４０５）。
アクセスルータ５０は、在圏内経路設定応答メッセージを受信する。アクセスルータ５０のＣＰＵ５０１は、在圏内経路設定応答メッセージを受信すると、バッファリングしていたデータパケットを取り出し、データパケットを自配下にいる（アクセスルータ５０に対応するＩＰネットワーク内に存在する）移動端末６１に転送する（ステップＳ４０６）。
次に、同一アクセスルータに接続している移動端末と通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを行う場合の動作について説明する。ここでは、アクセスルータ５０に接続している移動端末６１が、同じくアクセスルータ５０に接続している移動端末６０と通信中に、アクセスルータ５１にハンドオーバを行う場合を例として示す。移動端末６１が移動を検知すると、移動端末６１は、ハンドオーバ先のアクセスルータ５１にホームアドレスと旧ＡＲ情報とを含むハンドオーバ要求を送信する（ステップＳ４０７）。旧ＡＲ情報は、ハンドオーバ元のアクセスルータを示す情報であって、例えば、アクセスルータのＩＰアドレスである。
ハンドオーバ先のアクセスルータ５１はハンドオーバ要求メッセージを受信する。アクセスルータ５１のＣＰＵ５０１は、ハンドオーバ要求メッセージを受信すると、旧ＡＲ情報に基づいてハンドオーバ元のアンカーノード（以下、旧ＭＡＰともいう。）のアドレスを解決し、旧ＭＡＰ情報を含むハンドオーバ要求メッセージを上位のアンカーノード（アンカーノード３１）に転送する（ステップＳ４０８，Ｓ４０９）。旧ＭＡＰ情報とは、ハンドオーバ元のアンカーノードを示す情報であって、例えば、アンカーノードのＩＰアドレスである。ＣＰＵ５０１は、旧ＡＲ情報を用いてアンカーノードデータベース５１Ｂを検索することにより、旧ＭＡＰのアドレスを解決することが可能である。
上位のアンカーノード３１はハンドオーバ要求メッセージを受信する。アンカーノード３１のＣＰＵ３０１は、ハンドオーバ要求メッセージを受信すると、旧ＭＡＰ情報に基づいて、移動端末６１を対象とするコンテキスト転送要求メッセージをハンドオーバ元のアンカーノード（アンカーノード３０）に送信する（ステップＳ４１０）。コンテキスト転送要求メッセージとは、コンテキスト情報の転送を要求する旨を示すメッセージであって、対象とする移動端末を示す情報、例えば移動端末のホームアドレスを含むメッセージである。
ハンドオーバ元のアンカーノード３０はコンテキスト要求を受信する。アンカーノード３０のＣＰＵ３０１は、ハンドオーバ先のアンカーノード３１からコンテキスト要求を受信すると、対象とする移動端末６１のコンテキスト情報（ＨＡ情報および経路情報）を結合キャッシュ３０Ａから読み出し、読み出したコンテキスト情報を含むコンテキスト応答メッセージをアンカーノード３１に返信する（ステップＳ４１１）。ここで、ＣＰＵ３０１は、移動端末６１が移動したことを認識し、ＨｏＡ６１に対応づけて記憶した内容を結合キャッシュ３０Ａから削除する。
ハンドオーバ先のアンカーノード３１はコンテキスト転送応答メッセージを受信する。アンカーノード３１のＣＰＵ３０１は、ハンドオーバ元のアンカーノード３０からコンテキスト転送応答メッセージを受信すると、移動端末６１のコンテキスト情報を結合キャッシュ３１Ａに登録する（ステップＳ４１２）。また、ＣＰＵ３０１は、ホームアンカーノード２０へ位置登録を行う（ステップＳ４１３）。位置登録は、位置登録の対象とする移動端末のホームアドレスと在圏アンカーノードのＩＰアドレスとを含む位置登録要求メッセージを送信することで行うことができる。
次に、アンカーノード３１のＣＰＵ３０１は、登録した経路情報から移動端末６１が移動端末６０と通信中であることを認識し、移動端末６０の在圏アンカーノード３０に移動端末６１に関する経路情報を含むＭＡＰ間経路設定要求メッセージを送信する（ステップＳ４１４）。ＭＡＰ間経路設定要求メッセージは、例えば、経路情報の対象となる移動端末のホームアドレスと在圏アンカーノードのＩＰアドレスとを含むメッセージである。
通信相手の在圏アンカーノード３０はＭＡＰ間経路設定要求メッセージを受信する。アンカーノード３０のＣＰＵ３０１は、ＭＡＰ間経路設定要求メッセージを受信すると、結合キャッシュ３０Ａに移動端末６０に対応づけて記憶してある移動端末６１（通信相手）の経路情報を更新するとともに、移動端末６０までの経路情報を含むＭＡＰ間経路設定応答メッセージを返信する（ステップＳ４１５，Ｓ４１６）。
アンカーノード３１はＭＡＰ間経路設定応答メッセージを受信する。アンカーノード３１のＣＰＵ３１１は、ＭＡＰ間経路設定応答メッセージを受信すると、移動端末６１の通信相手の在圏アンカーノード３０にて経路情報が更新されたことを認識し、アクセスルータ５１を介してハンドオーバ応答メッセージを移動端末６１に返信する（ステップＳ４１７，Ｓ４１８）。
また、ハンドオーバ元のアクセスルータ５０は、接続確認等の動作によりルーティングテーブルを更新する。ここで、例えば、移動端末６０が移動端末６１にデータパケットを送信した場合には（ステップＳ５０１）、アクセスルータ５０のＣＰＵ５０１は、受信したデータパケットの送信元および宛先アドレスとルーティングテーブルの登録内容に基づいて、通信相手である移動端末６１が自身の配下にいないこと（アクセスルータ５０に対応するＩＰネットワーク内に移動端末６１が存在しないこと）を認識し、移動端末６０，６１に係る通信がＡＲ折り返し通信でない旨を示す情報に通信状態管理テーブル５１Ｃを更新する（ステップＳ５０２）。また、ＣＰＵ５０１は、受信したデータパケットが外部のネットワーク宛であるとして上位のアンカーノード３０にカプセル化して転送する（ステップＳ５０３）。なお、データパケット受信時に行うと説明した、ＡＲ折り返し通信状態を解除するための通信状態管理テーブル５１Ｃの更新動作（ステップＳ５０２）は、ルーティングテーブルの更新時に行うことも可能である。
アクセスルータ５０からカプセル化されたデータパケットを受信したアンカーノード３０のＣＰＵ３０１は、受信したデータパケットをデカプセル化して宛先アドレスの移動端末６１を認識し、結合キャッシュ３０Ａに記憶している在圏先の情報に基づいて移動端末６１の在圏アンカーノード３１に再度カプセル化して転送する（ステップＳ５０４）。
アンカーノード３０からカプセル化されたデータパケットを受信したアンカーノード３１のＣＰＵ３０１は、受信したデータパケットをデカプセル化して宛先アドレスの移動端末６１を認識し、アクセスルータ５１を介して移動端末６１に転送する（ステップＳ５０５，Ｓ５０６）。
このように、本実施の形態においては、移動端末が同一アクセスルータに接続している端末と通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを実行しても、図３に示すような異なるアンカーノードに在圏している端末と通信中のハンドオーバと同じ手順でハンドオーバを行うことができる。
つまり、アクセスルータが新規のＡＲ折り返し通信を検知し、上位の在圏アンカーノードに通知することによって、在圏アンカーノードが在圏内で通信している移動端末についての経路情報をハンドオーバに先立って保持することができ、このため、ローミングしている移動端末がＡＲ折り返し通信中にアンカーノードを跨ぐハンドオーバを高速に行うことが可能となる。
なお、本実施の形態において、相手端末在圏先特定手段、相手端末在圏先通知手段、新経路通知手段および経路設定手段は、ＣＰＵ３０１によって実現される。また、経路情報記憶手段は、結合キャッシュ３０Ａによって実現される。また、折り返し通信情報通知手段、折り返し通信検出手段、折り返し通信情報登録手段および在圏網内経路登録手段は、ＣＰＵ５０１によって実現される。また、折り返し通信端末記憶手段は、通信状態管理テーブル５０Ｃによって実現される。
また、別の実施の形態として、アンカーノードとアクセスルータが縮退した構成をとることも可能である。つまり、アンカーノードはＡＲに対するＨＭの機能が省略され、アクセスノードはアンカーノードをＨＭとするＭＮ機能が省略された構成をとることも可能である。このような構成の場合でも、ＡＲ折り返し通信に係る経路設定の動作は、第１の実施の形態と同様である。
次に、具体的な実施例を用いて第１の実施の形態の動作を説明する。本実施例は、図７および図１１，１２に示す第１の実施の形態と同様に、アクセスルータ５０に接続している移動端末６０が、同じくアクセスルータ５０に接続している移動端末６１と通信を開始する場合の動作、および移動端末６１がアクセスルータ５１にハンドオーバを行う場合の動作を説明する。以下、移動端末６０，６１のホームアドレスをＨｏＡ６０，ＨｏＡ６１と、ホームアンカーノード２０のＩＰアドレスをＨＡＮＡ２０と、アンカーノード３０，３１，３２のＩＰアドレスをＡＮＡ３０，ＡＮＡ３１，ＡＮＡ３２と、アクセスルータ５０，５１，５２のＩＰアドレスをＡＲＡ５０，ＡＲＡ５１，ＡＲＡ５２と表現する。
まず、移動端末６０は、送信元アドレスをＨｏＡ６０、宛先アドレスをＨｏＡ６１とするデータパケットを送信する（ステップＳ４０１）。
アクセスルータ５０のＣＰＵ５０１は、データパケットを受信すると、データパケットを一旦バッファリングし、受信したデータパケットの送信元および宛先アドレスとルーティングテーブルの登録内容に基づいて、移動端末６０〜６１間の通信がＡＲ折り返し通信であることを検知する。受信したデータパケットに係る通信がＡＲ折り返し通信であることを検知すると、ＣＰＵ５０１は、通信状態管理テーブル５０ＣにＨｏＡ６０およびＨｏＡ６１が登録されているかを検索する。
検索した結果、該当するエントリがなければ、新規のＡＲ折り返し通信を検知したとして、通信状態管理テーブル５０Ｃに、接続端末アドレスＨｏＡ６０と通信相手の端末アドレスＨｏＡ６１とを記憶するとともに、対で、接続端末アドレスＨｏＡ６１と通信相手の端末アドレスＨｏＡ６０とを記憶する（ステップＳ４０２）。
新規のＡＲ折り返し通信を検知した場合、ＣＰＵ５０１は、在圏アンカーノード３０に、ＨｏＡ６０およびＨｏＡ６１を含む在圏内経路設定要求メッセージを送信する（ステップＳ４０３）。新規のＡＲ折り返し通信を検知しなかった場合には、ＣＰＵ５０１は、ルーティングテーブルに従ってデータパケットを移動端末６１に転送するか、外部のネットワーク宛であるとしてアンカーノード３０にカプセル化して転送する。
アンカーノード３０のＣＰＵ３０１は、在圏内経路設定要求メッセージを受信すると、ＨｏＡ６０に対応づけてＡＮＡ３０を、さらに経路情報として、ＨｏＡ６１とＡＮＡ３０とを結合キャッシュ３０Ａに記憶し、同様に、ＨｏＡ６１に対応づけてＡＮＡ３０を、さらに経路情報として、ＨｏＡ６０とＡＮＡ３０とを結合キャッシュ３０Ａに記憶する（ステップＳ４０４）。またＣＰＵ３０１は、経路情報を登録すると、アクセスルータ５０に在圏内経路設定応答メッセージを返信する（ステップＳ４０５）。
アクセスルータ５０のＣＰＵ５０１は、在圏内経路設定応答メッセージを受信すると、バッファリングしていたデータパケットを取り出し、データパケットを自配下にいる（アクセスルータ５０に対応するＩＰネットワーク内に存在する）移動端末６１に転送する（ステップＳ４０６）。
ここで、移動端末６１が移動を検知すると、移動端末６１は、ハンドオーバ先のアクセスルータ５１にＨｏＡ６１と旧ＡＲ情報としてＡＲＡ５０とを含むハンドオーバ要求を送信する（ステップＳ４０７）。アクセスルータ５１のＣＰＵ５０１は、ハンドオーバ要求メッセージを受信すると、旧ＡＲ情報に基づいて、アンカーノードデータベース５１Ｂを検索することにより、ハンドオーバ元のアンカーノード３０のアドレスを読み出し、旧ＭＡＰ情報としてＡＮＡ３０を含むハンドオーバ要求メッセージをアンカーノード３１に転送する（ステップＳ４０８，Ｓ４０９）。
アンカーノード３１のＣＰＵ３０１は、ハンドオーバ要求メッセージを受信すると、旧ＭＡＰ情報に基づいて、ＨｏＡ６１を含むコンテキスト転送要求メッセージをアンカーノード３０に送信する（ステップＳ４１０）。アンカーノード３０のＣＰＵ３０１は、コンテキスト要求を受信すると、結合キャッシュ３０ＡからＨｏＡ６１に対応づけられたＨＡＮＡ２０と、ステップＳ４０４において記憶した経路情報（ＨｏＡ６０とＡＮＡ３０）を読み出し、ＨｏＡ６１とＨＡＮＡ２０と、経路情報としてＨｏＡ６０とＡＮＡ３０とを含むコンテキストコンテキスト応答メッセージをアンカーノード３１に返信する（ステップＳ４１１）。
アンカーノード３１のＣＰＵ３０１は、アンカーノード３０からコンテキスト転送応答メッセージを受信すると、ＨｏＡ６１に対応づけてＨＡＮＡ２０を、さらに経路情報として、ＨｏＡ６０とＡＮＡ３０とを結合キャッシュ３０Ａに記憶する（ステップＳ４１２）。また、ＣＰＵ３０１は、ホームアンカーノード２０へ位置登録を行う（ステップＳ４１３）。
次に、アンカーノード３１のＣＰＵ３０１は、登録した経路情報から移動端末６１が移動端末６０と通信中であることを認識し、移動端末６０の在圏アンカーノード３０にＨｏＡ６１とＡＮＡ３１とを含むＭＡＰ間経路設定要求メッセージを送信する（ステップＳ４１４）。
アンカーノード３０のＣＰＵ３０１は、ＭＡＰ間経路設定要求メッセージを受信すると、ステップＳ４０４においてＨｏＡ６０に対応づけて記憶した経路情報としてのＡＮＡ３０をＡＮＡ３１に更新するとともに、ＨｏＡ６０とＡＮＡ３０とを含むＭＡＰ間経路設定応答メッセージを返信する（ステップＳ４１５，Ｓ４１６）。
アンカーノード３１のＣＰＵ３１１は、ＭＡＰ間経路設定応答メッセージを受信すると、移動端末６１の通信相手の在圏アンカーノード３０にて経路情報が更新されたことを認識し、アクセスルータ５１を介してハンドオーバ応答メッセージを移動端末６１に返信する（ステップＳ４１７，Ｓ４１８）。
また、ハンドオーバ元のアクセスルータ５０は、接続確認等の動作によりルーティングテーブルを更新する。ここで、例えば、移動端末６０が移動端末６１にデータパケットを送信した場合には（ステップＳ５０１）、アクセスルータ５０のＣＰＵ５０１は、受信したデータパケットの送信元および宛先アドレスとルーティングテーブルの登録内容に基づいて、通信状態管理テーブル５１Ｃから接続端末アドレスＨｏＡ６１のエントリおよび通信相手の端末アドレスＨｏＡ６１のエントリを削除する（ステップＳ５０２）。
本発明によれば、移動体事業者、固定通信事業者、固定移動融合通信事業者等、有線や無線等のアクセス方式を問わずＩＰ通信サービスを行う通信事業分野に適用できる。
階層化エッジモビリティ方式を用いた階層化移動管理システムの構成例を示すブロック図である。 階層化エッジモビリティ方式を用いた階層化移動管理システムにおいてパケットを送信する際の動作例を示した流れ図である。 階層化エッジモビリティ方式を用いた階層化移動管理システムにおいてハンドオーバを行う場合の動作例を示す流れ図である。 階層化エッジモビリティ方式を用いた階層化移動管理システムの構成例を示すブロック図である。 階層化エッジモビリティ方式を用いた階層化移動管理システムにおいてハンドオーバを行う場合の動作例を示す流れ図である。 本発明における階層化移動管理システムの構成例を示すブロック図である。 ホームアンカーノード２０の構成例を示すブロック図である。 アンカーノード３０の構成例を示すブロック図である。 アクセスルータ５０の構成例を示すブロック図である。 通信状態管理テーブル５０Ｃの登録例を示す説明図である。 本発明における階層化移動管理システムにおいてハンドオーバを行う場合の動作例を示す流れ図である。 本発明における階層化移動管理システムにおいてハンドオーバを行う場合の動作例を示す流れ図である（図１１からの続き）。
符号の説明
１０ モバイルネットワーク
２０ ホームアンカーノード
２１ ホーム網
３０〜３２ アンカーノード
４０〜４２ 在圏網
５０〜５２ アクセスルータ
６０、６１ 移動端末

Claims (9)

  1. モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムであって、
    移動端末と、
    前記移動端末のホーム網に存在しモバイルネットワーク内のモビリティを管理するホームアンカーノードと、
    前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記ホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理する在圏アンカーノードと、
    前記アンカーノードの下位ノードであるアクセスルータとを備え、
    前記アクセスルータは、該アクセスルータ配下に存在する前記移動端末間で行うパケット通信の経路設定を、前記在圏アンカーノードに要求する手段を有し、
    前記在圏アンカーノードは、前記アクセスルータからの要求に応じて、前記移動端末間で行うパケット通信の経路を特定する手段を有する
    ことを特徴とする階層化移動管理システム。
  2. モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムであって、
    移動端末と、
    前記移動端末のホーム網に存在しモバイルネットワーク内の移動情報を管理するホームアンカーノードと、
    前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記ホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理するアンカーノードと、
    前記アンカーノードの下位ノードであるアクセスルータとを備え、
    前記アクセスルータは、
    前記移動端末が、該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信する折り返し通信情報通知手段を有し、
    前記アンカーノードは、
    前記折り返し通信情報通知手段から受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定する相手端末在圏先特定手段と、
    前記移動端末がハンドオーバした場合に、前記相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信する新経路通知手段と、
    当該アンカーノード以外のアンカーノードから前記経路情報を受信すると、受信した経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定する経路設定手段とを有する
    ことを特徴とする階層化移動管理システム。
  3. アンカーノードは、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末がハンドオーバした場合に、相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードを示す相手端末在圏先情報を、ハンドオーバ先の在圏網のアンカーノードに送信する相手端末在圏先通知手段を有し、
    新経路通知手段は、
    ハンドオーバ元の在圏網のアンカーノードから前記相手端末在圏先情報を受信すると、前記相手端末在圏先情報に基づいて、前記移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット経路を示す経路情報を送信する
    請求項２記載の階層化移動管理システム。
  4. アクセスルータは、
    該アクセスルータにおいてアクセスルータ折り返し通信中である移動端末と通信相手の端末とを示す情報を記憶する折り返し通信端末記憶手段と、
    該アクセスルータが保持するルーティングテーブルの内容と、該アクセスルータ配下に存在する移動端末から受信するデータパケットに含まれる送信元ＩＰアドレスおよび宛先ＩＰアドレスの内容とに基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末を検出する折り返し通信検出手段と、
    前記折り返し通信検出手段が検出したアクセスルータ折り返し通信中の移動端末と通信相手の端末とを示す情報を、前記折り返し通信端末記憶手段に登録する折り返し通信情報登録手段とを有し、
    折り返し通信情報通知手段は、前記折り返し通信情報登録手段が新規に登録した場合に、折り返し通信情報を該アクセスルータの上位ノードであるアンカーノードに送信し、
    アンカーノードは、
    該アンカーノードが存在する在圏網内に存在する移動端末と対応づけて、通信相手の端末までのパケット通信経路を示す経路情報を記憶する経路情報記憶手段と、
    相手端末在圏先特定手段によって特定されたアンカーノードおよび前記折り返し通信情報通知手段から受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の経路情報を作成し、前記経路情報記憶手段に登録する在圏網内経路登録手段とを備え、
    相手端末在圏先通知手段は、前記移動端末がハンドオーバした場合に、ハンドオーバ先の在圏網のアンカーノードに、前記経路情報記憶手段に記憶してあるハンドオーバした移動端末に対応づけられた経路情報を送信し、
    新経路通知手段は、前記相手端末在圏先通知手段から受信する経路情報に基づいて、前記移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定し、特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信する
    請求項３記載の階層化移動管理システム。
  5. 前記折り返し通信情報登録手段は、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末のＩＰアドレスと通信相手の端末のＩＰアドレスの組で、前記折り返し通信端末記憶手段に登録する請求項４記載の階層化移動管理システム。
  6. モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムにおいて、
    前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記移動端末のホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理する下位ノードであるアクセスルータであって、
    前記アクセスルータは、
    前記移動端末が、該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信する折り返し通信情報通知手段を有する
    ことを特徴とするアクセスルータ。
  7. モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する階層化移動管理システムにおいて、
    前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記移動端末のホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理するアンカーノードであって、
    前記アンカーノードは、
    該アンカーノードを含む在圏網内に存在するアクセスルータから受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定する相手端末在圏先特定手段と、
    前記移動端末がハンドオーバした場合に、前記相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信する新経路通知手段と、
    当該アンカーノード以外のアンカーノードから前記経路情報を受信すると、受信した経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定する経路設定手段とを有する
    ことを特徴とするアンカーノード。
  8. モバイルネットワークを階層化して移動端末のモビリティを管理する移動通信システムであって、
    移動端末と、
    前記移動端末のホーム網に存在しモバイルネットワーク内の移動情報を管理するホームアンカーノードと、
    前記移動端末が存在しうるネットワークであって、前記ホーム網以外のネットワークである在圏網内のモビリティを管理するアンカーノードと、
    前記アンカーノードの下位ノードであるアクセスルータとを備え、
    前記アクセスルータは、
    前記移動端末が、該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信する折り返し通信情報通知手段を有し、
    前記アンカーノードは、
    前記折り返し通信情報通知手段から受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定する相手端末在圏先特定手段と、
    前記移動端末がハンドオーバした場合に、前記相手端末在圏先特定手段が特定したアンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信する新経路通知手段と、
    当該アンカーノード以外のアンカーノードから前記経路情報を受信すると、受信した経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定する経路設定手段とを有する
    ことを特徴とする移動通信システム。
  9. モバイルネットワークを階層化して移動端末の通信相手との通信経路を最適化するために用いられる経路設定方法であって、
    アクセスルータが、前記移動端末が該アクセスルータ配下に存在する他の端末と通信するアクセスルータ折り返し通信を行っている旨を示す折り返し通信情報を、該アクセスルータの上位ノードのアンカーノードに送信し、
    アンカーノードが、前記アクセスルータから受信する折り返し通信情報に基づいて、アクセスルータ折り返し通信中の移動端末の通信相手の端末が存在する在圏網のアンカーノードを特定し、
    アンカーノードが、前記移動端末がハンドオーバした場合に、特定された前記アンカーノードに、前記移動端末の新たなパケット通信経路を示す経路情報を送信し、
    特定された前記アンカーノードが、受信した前記経路情報に基づいて、前記移動端末宛に送信するデータパケットのパケット通信経路を設定する
    ことを特徴とする経路設定方法。
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