JP5154345B2 - 無線アクセスネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、端末と、前記端末が無線接続される基地局と、前記端末にＩＰアドレスを割り当てるＤＨＣＰサーバとを備える無線アクセスネットワークシステムに関する。

次世代の高速移動体通信方式としてＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access)が国際的に注目を集め、このＷｉＭＡＸにおいてモバイルＩＰを適用したシステムの導入が開始されている。

モバイルＩＰは、ホームエージェント(ＨＡ：Home Agent)を用いて、移動端末のデータ通信を実現する技術である。このＨＡは、移動端末が本来属するネットワークであるホームリンクで用いるホームアドレス(ＨｏＡ：Home Address)と、移動端末の移動先であるホームリンク以外のネットワークである外部リンクで用いる気付アドレス(ＣｏＡ：Care of Address)との対応関係を管理している。

図４は、一般的なモバイルＩＰを適用したＷｉＭＡＸの全体のシステムの説明図である。図４に示すＷｉＭＡＸ通信システム１００は、端末（ＭＳ）１２ａ、１２ｂと、基地局（ＢＳ）１０２ａ、１０２ｂと、ＦＡ（Foreign Agent）１０４と、ＨＡ１０６と、ＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）サーバ１０８とを備え、ＦＡ１０４とＨＡ１０６、ＤＨＣＰサーバ１０８とはＣＳＮ（Connectivity Service Network）１６で接続されている。

端末１２ａ、１２ｂは、通信機能を有するコンピュータや携帯電話等であり、基地局１０２ａ、１０２ｂは、端末と無線通信するための無線装置であり、端末１２ａは基地局１０２ａと無線接続され、端末１２ｂは基地局１０２ｂと無線接続される。ＦＡ１０４は、端末１２ａ、１２ｂと基地局１０２ａ、１０２ｂとを管理、制御し、ＨＡ１０６は、端末１２ａ、１２ｂが識別符号として有するホームアドレスと端末１２ａ、１２ｂの位置情報とを関連付けた登録、管理を行うサーバであり、ＤＨＣＰサーバ１０８は端末１２ａ、１２ｂに対してＩＰアドレスを割り当てるサーバであり、ＣＳＮ１６は、インターネット等への接続サービスを提供するネットワークであり、ルータやレイヤ２スイッチ等で構成されている。

ＤＨＣＰサーバ１０８は、ＩＰアドレスを割り当てるための管理テーブルを備える。この管理テーブルには、基地局１０２ａ、１０２ｂに割り当てられているＩＰアドレスに対して、ネットワークアドレスが共通するＩＰアドレス群が設定されている。

基地局１０２ａに無線接続している端末１２ａに対するＨｏＡの割り当ては、まず、端末１２ａがＩＰアドレスの割り当てを求めるためのメッセージ「DHCP Discover」を基地局１０２ａに送信する。基地局１０２ａは、このメッセージとともに、自身のＩＰアドレスをＦＡ１０４、ＣＳＮ１６を介してＤＨＣＰサーバ１０８に送信する。

ＤＨＣＰサーバ１０８では、受信した基地局１４ａのＩＰアドレスからネットワークアドレスを取得し、取得したネットワークアドレスと管理テーブルとを照合してＩＰアドレス群を特定し、さらに一のＩＰアドレスを選択する。

この選択されたＩＰアドレスの情報が、ＣＳＮ１６、ＦＡ１０４、基地局１０２ａを経て端末１２ａに送信され、端末１２ａのＨｏＡが定まる。

WiMAX FORUM 「WiMAX Forum Network Architecture」 Release1.1.0 p.203-204

しかしながら、ＤＨＣＰサーバ１０８が備える管理テーブルには、基地局１０２ａ、１０２ｂに予め割り当てられている各ＩＰアドレスに対して、ネットワークアドレスが共通するＩＰアドレス群が設定されているために、基地局１０２ａ、１０２ｂのネットワークアドレスに制限され、基地局１０２ａ、１０２ｂのＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なるＩＰアドレスを自由に端末１２ａ、１２ｂに割り当てることができない。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、端末が無線接続する基地局に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスには制限されずに、自由にＩＰアドレスを割り当てることが可能な無線アクセスネットワークシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る無線アクセスネットワークシステムは、端末と、前記端末が無線接続される基地局と、前記端末にＩＰアドレスを割り当てるＤＨＣＰサーバとを備える無線アクセスネットワークシステムであって、前記基地局は、自身が選択するための複数のＩＰアドレスを含む第１管理テーブルを有し、前記ＤＨＣＰサーバは、前記基地局が選択するＩＰアドレスのネットワークアドレスと、前記ネットワークアドレス毎に割り当てた前記端末用の複数のＩＰアドレスとを含む第２管理テーブルを有し、前記基地局は、前記第１管理テーブルからＩＰアドレスを選択し、前記ＤＨＣＰサーバは、前記第２管理テーブルに基づいて前記基地局が選択した前記ＩＰアドレスのネットワークアドレスに対応した前記端末用の複数のＩＰアドレスから選択して前記端末にＩＰアドレスを割り当てることを特徴とする。

また、前記端末は、前記基地局にＩＰアドレスの割り当て要求メッセージを送信し、前記基地局は、前記第１管理テーブルからＩＰアドレスを選択し、受信した前記割り当て要求メッセージとともに選択した前記ＩＰアドレスを前記ＤＨＣＰサーバに送信し、前記ＤＨＣＰサーバは、受信した前記基地局が選択した前記ＩＰアドレスに基づいて前記第２管理テーブルの前記端末用の複数のＩＰアドレスから選択して前記端末にＩＰアドレスを割り当てる。

さらに、前記基地局に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスは、前記端末用の複数のＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なる。

本発明によれば、無線アクセスネットワークシステムでは、基地局に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なる複数のＩＰアドレスが設定された管理テーブルを有し、ＤＨＣＰサーバは、基地局が第１管理テーブルから選択したＩＰアドレスに基づいて、第２管理テーブルから端末に対してＩＰアドレスを割り当てる。これにより、基地局に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なるＩＰアドレスを端末に柔軟に対して割り当てることが可能となり所望のネットワーク設計をすることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の無線アクセスネットワークシステムが適用されるＷｉＭＡＸ通信システム１０の説明図であり、図２は、基地局（ＢＳ）１４ａ、１４ｂ、１４ｃの各々が備える管理テーブルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ（第１管理テーブル）の説明図であり、図３は、ＤＨＣＰサーバ２２が備える管理テーブルＴｄ（第２管理テーブル）の説明図である。なお、図４に示したＷｉＭＡＸ通信システム１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１に示すＷｉＭＡＸ通信システム１０は、端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、前記端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各々が無線接続される基地局１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、基地局１４ａ、１４ｂが接続されるＬ２ＳＷ１８と、基地局１４ｃとＬ２ＳＷ１８が接続されるＬ３ＳＷ２０と、ＤＨＣＰサーバ２２とを備え、Ｌ３ＳＷ２０とＤＨＣＰサーバ２２とはＣＳＮ１６を介して接続されている。

基地局１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃと無線通信するための無線装置であり、基地局１４ａは管理テーブルＴａ、基地局１４ｂは管理テーブルＴｂ、基地局１４ｃは管理テーブルＴｃを備える。基地局１４ａ、１４ｂ、１４ｃの各々には、ＩＰアドレスが割り当てられ、例えば、基地局１４ａには「A.0.0.1」、基地局１４ｂには「B.0.0.1」、基地局１４ｃには「C.0.0.1」と割り当てられる。管理テーブルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃには、図２に示すように、基地局１４ａ、１４ｂ、１４ｃの各々に割り当てられるＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なる複数のＩＰアドレスが所定の範囲内で設定され、例えば、管理テーブルＴａには「X.0.0.1」〜「X.0.0.10」、管理テーブルＴｂには「Y.0.0.1」〜「Y.0.0.10」、管理テーブルＴｃには「Z.0.0.1」〜「Z.0.0.10」が設定される。

Ｌ２ＳＷ１８は、レイヤ２ースイッチであって、データリンク層であるレイヤ２におけるデータの転送処理を行い、Ｌ３ＳＷ２０は、レイヤ３ースイッチであって、ネットワーク層であるレイヤ３におけるデータの転送処理を行う。

ＤＨＣＰサーバ２２は、ＤＨＣＰサーバ１０８と同様に端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃにＩＰアドレスを割り当てるサーバであり、前記ＩＰアドレスを管理テーブルＴｄに基づいて割り当てる。図３に示すように、管理テーブルＴｄは管理テーブルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃに設定される所定範囲内のＩＰアドレスと同一のネットワークアドレスに対して、端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃに割り当てるための複数のＩＰアドレス（ＩＰアドレス群）が設定される。具体的には、ネットワークアドレス「X.0.0.0」に対して、管理テーブルＴａのＩＰアドレスと重複しない所定範囲のＩＰアドレス群として、例えば、「X.0.0.11」〜「X.0.0.254」が設定される。これと同様に、ネットワークアドレス「Y.0.0.0」に対して、管理テーブルＴｂのＩＰアドレスと重複しないＩＰアドレス群、「Y.0.0.11」〜「Y.0.0.254」が設定され、ネットワークアドレス「Z.0.0.0」に対して、管理テーブルＴｃのＩＰアドレスと重複しないＩＰアドレス群「Z.0.0.11」〜「Z.0.0.254」が設定される。

次に、端末１２ａに対するＤＨＣＰサーバ２２によるＩＰアドレスの割り当てについて、説明する。

まず、端末１２ａは、基地局１４ａに対して、ＩＰアドレスの割り当てを求めるメッセージ「DHCP Discover」を送信する。

基地局１４ａは、端末１２ａからメッセージ「DHCP Discover」が送信されてきたことを、ＩＰアドレス割り当て要求情報として記憶するとともに、管理テーブルＴａからその時点で選択されていないＩＰアドレス、例えば「X.0.0.1」を選択する。基地局１４ａは、受信した前記メッセージに前記選択したＩＰアドレス「X.0.0.1」を付加して、Ｌ２ＳＷ１８に転送し、Ｌ２ＳＷ１８から、Ｌ３ＳＷ２０、ＣＳＮ１６を経てＤＨＣＰサーバ２２に転送される。

ＤＨＣＰサーバ２２は、受信したメッセージに含まれる基地局１４ａが選択したＩＰアドレスを取得し、このＩＰアドレスのネットワークアドレスに基づいて、端末１２ａに割り当てるＩＰアドレスを管理テーブルＴｄから選択する。ＩＰアドレスの選択は、メッセージに付加された基地局１４ａのＩＰアドレス「X.0.0.1」のネットワークアドレスである「X.0.0.0」と管理テーブルＴｄとを照合し、ＩＰアドレス群を特定し、その時点で選択されていないＩＰアドレス、例えば「X.0.0.11」を選択することにより行われる。なお、ＤＨＣＰサーバ２２は、選択したＩＰアドレスを記憶することにより、以後、端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃからＩＰアドレスの割り当て要求があった場合に、管理テーブルＴｄから選択されていないＩＰアドレスを選択して、割り当てることとなる。ＤＨＣＰサーバ２２は、この選択したＩＰアドレスを含むパケットをＩＰアドレスの割り当て要求をした端末１２ａが無線接続している基地局１４ａに対して送信する。送信の際には、宛先のＩＰアドレスとして基地局１４ａに割り当てられているＩＰアドレス「A.0.0.1」が前記パケットに含められる。前記パケットがＣＳＮ１６、Ｌ３ＳＷ２０、Ｌ２ＳＷ１８を介して基地局１４ａに転送される。

基地局１４ａは、前記ＩＰアドレス割り当て要求情報に基づいて、ＩＰアドレスの割り当て要求をした端末１２ａに前記パケットを送信する。端末１２ａが受信した前記パケットからＩＰアドレスを取得することで、ＤＨＣＰサーバ２２による端末１２ａに対するＩＰアドレスの割り当てが完了する。

なお、端末１２ｂ、１２ｃに対するＤＨＣＰサーバ２２によるＩＰアドレスの割り当ては、ＩＰアドレスの割り当て要求する端末１２ｂが基地局１４ｂに対して、端末１２ｃが基地局１４ｃに対してメッセージ「DHCP Discover」を送信することにより開始され、それ以後の手順は端末１２ａに対してＩＰアドレスを割り当てるのと同様である。また、端末１２ｃに対するＤＨＣＰサーバ２２によるＩＰアドレスの割り当てでは、Ｌ３ＳＷ２０がＬ２ＳＷ１８の役割を果たすこととなる。

以上説明したように、ＷｉＭＡＸ通信システム１０は、端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）と、端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）が無線接続される基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）と、端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）にＩＰアドレスを割り当てるＤＨＣＰサーバ２２とを備え、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）は、自身が選択するための複数のＩＰアドレスを含む管理テーブルＴａ（Ｔｂ，Ｔｃ）を有し、ＤＨＣＰサーバ２２は、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）が選択するＩＰアドレスのネットワークアドレスと、前記ネットワークアドレス毎に割り当てた端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）用の複数のＩＰアドレスとを含む管理テーブルＴｄを有し、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）は、管理テーブルＴａ（Ｔｂ，Ｔｃ）からＩＰアドレスを選択し、ＤＨＣＰサーバ２２は、管理テーブルＴｄに基づいて基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）が選択した前記ＩＰアドレスのネットワークアドレスに対応した端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）用の複数のＩＰアドレスから選択して端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）にＩＰアドレスを割り当てる。

ＷｉＭＡＸ通信システム１０では、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なる複数のＩＰアドレスが設定された管理テーブルＴａ（Ｔｄ，Ｔｃ）を有し、ＤＨＣＰサーバ２２は、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）が管理テーブルＴａ（Ｔｄ，Ｔｃ）から選択したＩＰアドレスに基づいて、管理テーブルＴｄから端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）に対してＩＰアドレスを割り当てている。これにより、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なるＩＰアドレスを端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）に柔軟に対して割り当てることが可能となり所望のネットワーク設計をすることができる。

また、端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）は、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）にＩＰアドレスの割り当て要求メッセージを送信し、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）は、管理テーブルＴａ（Ｔｄ，Ｔｃ）からＩＰアドレスを選択し、受信した前記割り当て要求メッセージとともに選択した前記ＩＰアドレスをＤＨＣＰサーバ２２に送信し、ＤＨＣＰサーバ２２は、受信した基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）が選択した前記ＩＰアドレスに基づいて管理テーブルＴｄの端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）用の複数のＩＰアドレスから選択して端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）にＩＰアドレスを割り当てる。

さらに、基地局１４ａ（１４ｂ，１４ｃ）に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスは、端末１２ａ（１２ｂ，１２ｃ）用の複数のＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なるように設定される。

また、管理テーブルＴｄに設定されるＩＰアドレス群を構成するＩＰアドレスは、グローバルＩＰアドレス、プライベートＩＰアドレスのいずれであってもよい。

なお、本発明の無線アクセスネットワークシステムが適用されるシステムとしてはＷｉＭＡＸ通信システム１０に限定されるものではなく、例えば、無線ＬＡＮにも適用することができる。かかる場合において、本発明の無線アクセスネットワークシステムをＷｉＭＡＸ通信システム１０に適用した場合には、端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃと基地局１４ａ、１４ｂ、１４ｃとの間の無線接続はIEEE802.16、端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃが移動端末の場合にはIEEE802.16eに規定する通信方式で接続されるが、無線ＬＡＮに適用した場合には、端末１２ａ、１２ｂ、１２ｃと基地局１４ａ、１４ｂ、１４ｃとの間の無線接続はIEEE802.11に規定する通信方式で接続される。

また、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施形態に係るＷｉＭＡＸ通信システムの説明図である。 基地局が備える第１管理テーブルの説明図である。 ＤＨＣＰサーバが備える第２管理テーブルの説明図である。 従来の一般的なＷｉＭＡＸの全体のシステムの説明図である。

符号の説明

１０、１００…ＷｉＭＡＸ通信システム １２ａ〜１２ｃ…端末
１４ａ〜１４ｃ、１０２ａ、１０２ｂ…基地局 １６…ＣＳＮ
１８…Ｌ２ＳＷ ２０…Ｌ３ＳＷ
２２、１０８…ＤＨＣＰサーバ １０４…ＦＡ
１０６…ＨＡ Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ…第１管理テーブル
Ｔｄ…第２管理テーブル

Claims (3)

1. 端末と、前記端末が無線接続される基地局と、前記端末にＩＰアドレスを割り当てるＤＨＣＰサーバとを備える無線アクセスネットワークシステムであって、
   前記基地局は、自身に割り当てられるＩＰアドレスと異なる複数のＩＰアドレスを含む第１管理テーブルを有し、
   前記ＤＨＣＰサーバは、前記基地局が選択するＩＰアドレスのネットワークアドレスと、前記ネットワークアドレス毎に割り当てた前記端末用の複数のＩＰアドレスとを含む第２管理テーブルを有し、
   前記基地局は、前記第１管理テーブルからＩＰアドレスを選択し、
   前記ＤＨＣＰサーバは、前記第２管理テーブルに基づいて前記基地局が選択した前記ＩＰアドレスのネットワークアドレスに対応した前記端末用の複数のＩＰアドレスから選択して前記端末にＩＰアドレスを割り当てる
   ことを特徴とする無線アクセスネットワークシステム。
2. 請求項１記載の無線アクセスネットワークシステムにおいて、
   前記端末は、前記基地局にＩＰアドレスの割り当て要求メッセージを送信し、
   前記基地局は、前記第１管理テーブルからＩＰアドレスを選択し、受信した前記割り当て要求メッセージとともに選択した前記ＩＰアドレスを前記ＤＨＣＰサーバに送信し、
   前記ＤＨＣＰサーバは、受信した前記基地局が選択した前記ＩＰアドレスに基づいて前記第２管理テーブルの前記端末用の複数のＩＰアドレスから選択して前記端末にＩＰアドレスを割り当てる
   ことを特徴とする無線アクセスネットワークシステム。
3. 請求項１又は２記載の無線アクセスネットワークシステムにおいて、
   前記基地局に割り当てられているＩＰアドレスのネットワークアドレスは、前記端末用の複数のＩＰアドレスのネットワークアドレスとは異なる
   ことを特徴とする無線アクセスネットワークシステム。

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