JP5163130B2 - 端末間セッションハンドオーバ方法、ネットワークシステムおよびプログラム - Google Patents

端末間セッションハンドオーバ方法、ネットワークシステムおよびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、移動通信サービスにおける端末のモビリティ管理方法に関し、特に、通信中のセッションを異なるモバイル端末間で切り換える技術に関する。
無線帯域の狭いセルラー端末から広帯域なWiMAX等の端末へ通信中のセッションを乗せ換える、すなわち端末間のハンドオーバを行う場合、従来技術では、切り換え後の端末が通信相手との間でSIP等のセッションプロトコルによるネゴシエーションを行い、この過程で新しいIPアドレスを使った新規のセッションを構築する。
IPアドレスの変更は、そのままでは通信中のセッションを切断することにつながるが、セッション層の実装にてアプリケーションにIPアドレスの変更を認識させない技術の検討も行われている。
現在、移動通信の標準化組織では、移動網への加入者識別子を持った携帯電話と、近距離接続で結ばれた複数の周辺端末とが作るネットワークを、PAN(Personal Area Network)と呼んで、そのアーキテクチャが提案されている。上記端末間ハンドオーバはPANにおいても適用される技術である。
現状の携帯電話は、他の周辺端末との接続に赤外線通信やUSBを利用できる。一方、パソコン等で近距離無線接続を実現する技術としては、WLANやBluetooth、ZigBeeなどがある。
IETFの定めるMobileIP技術においては、端末はホームアドレスHoAおよびケアオブアドレスCoAを保持し、この対応がホームエージェントHAによって管理されている。端末宛てのDownlinkパケットは、ホームエージェントHAによって捕獲され、ケアオブアドレスCoAでカプセリングされた後、端末に転送される。また、端末発のUplinkパケットは、HAまでカプセリングするリバーストンネリングや、通信相手であるCNとの間の経路最適化を通じて送信される。MobileIPには、CoAの持ち方の違いで方式が幾つかあるが、端末が個別にCoAを持つ方式はIPv6で採用され、IPv4の場合には同様の方式がCo−located CoAとして規定されている。
ここで、ホームエージェント(HA)と第1の外部エージェント(FA)の間の第1のデータパスにおいて、HAと無線端末の間のデータフローのための予約が確立され、無線端末が第2のFAと関連付けられると、第1のFAと第2のFAの間にサービス品質をサポートする第2のデータパスが確立され、データフローは、そのサービス品質を維持するために第1および第2のデータパスを経由して転送され、無線通信網は、HAと第1のFAを結ぶ第1の下流および逆方向トンネルを含み、各トンネルにはサービス品質を維持するために予約が確立されており、第2の下流および逆方向トンネルは、HAと第2のFAを結ぶ。無線端末が第1のFAから第2のFAへハンドオーバする際には、第1のトンネルによって予約されたリソースの全てまたは一部が第2のトンネルにより共有されることで、無線通信網においてサービス品質を維持することができる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−173274号公報
しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。
端末間ハンドオーバ時にセッションを継続する方法として、セッション層の実装にてアプリケーションにIPアドレスの変更を認識させない方法が可能だが、この場合はセッションごとにハンドオーバに対応した実装が必要となり、汎用ではなくなる。従い、IPアドレスを変更しない方式が望ましい。
また、モバイル端末同士の間のハンドオーバを解決する場合に、以下の問題が浮上する。今、別々のMobileIP HAにてモビリティ管理された端末Aと端末Bの間でセッションハンドオーバを行う場合、Downlinkパケットについては、HAにて宛先を端末Aから端末Bに付け替える(NAT動作)ことで配送可能だが、Uplinkについては、単純に配送すると送信元が端末Bになるため、端末Aの情報しか持たない通信相手が矛盾に陥ってしまう。このように、Uplinkパケット配送を正常に行うことができない。
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モバイル端末同士の間のハンドオーバを可能とするシステムを提供することにある。
本発明の端末間セッションハンドオーバ方法は、ネットワーク上に配置された第1の端末のアドレスと第1の端末の通信先のアドレスとを含むセッション情報をハンドオーバマネジメント情報として管理し、第1の端末から第1の端末のハンドオーバ先である第2の端末へのハンドオーバの際には、第1の端末は、第1の端末のアドレスと第2の端末のアドレスとを含むbind情報をハンドオーバマネジメント情報に追加し、ハンドオーバマネジメント情報に基づいて第1の端末を管理する第1のホームエージェント(HA)と第2の端末を管理する第2のHAとの間の通信のカプセリングを行うとともに通信先から第1の端末への通信の宛先アドレスを第1のHAにおいて第2の端末のアドレスに書き換え、第2の端末から通信先への通信の送信元のアドレスを第1のHAにおいて第1の端末のアドレスに書き換える。
本発明のネットワークシステムは、ネットワーク上に配置された第1の端末と、第1の端末のハンドオーバ先である第2の端末と、第1の端末のアドレスと第1の端末の通信先のアドレスとを含むセッション情報をハンドオーバマネジメント情報として管理するセッション管理サーバと、ハンドオーバマネジメント情報に基づいて第1の端末を管理する第1のホームエージェント(HA)と、第2の端末を管理する第2のHAと、を備え、第1の端末から第2の端末へのハンドオーバの際には、第1の端末は、第1の端末のアドレスと第2の端末のアドレスとを含むbind情報をハンドオーバマネジメント情報に追加し、ハンドオーバマネジメント情報に基づいて第1のHAと第2のHAとの間の通信のカプセリングを行うとともに通信先から第1の端末への通信の宛先アドレスを第1のHAにおいて第2の端末のアドレスに書き換え、第2の端末から通信先への通信の送信元のアドレスを第1のHAにおいて第1の端末のアドレスに書き換える。
本発明によれば、モバイル端末同士の間のセッションハンドオーバ、IPアドレスを変更せず、アプリケーションごとの対応が不要な端末間ハンドオーバおよび端末もしくはHAにおける特別な機能の搭載が不要な端末間ハンドオーバが可能となる。
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1に本実施の形態におけるネットワークシステムのシステム構成図を示す。端末A1はモバイル網11のサービスに加入している端末であり、モバイル網11との通信インタフェースの他に端末B2との間の近距離通信インタフェースを有する。この近距離通信インタフェースを通じ、端末Bのbind情報17を取得する。
端末B2は物理的に端末A1と近距離にあり、モバイル網12のサービスに加入している。また、モバイル網12との通信インタフェースの他に端末A1との間の近距離通信インタフェースを有する。
ここで、端末A1、端末B2を近距離通信で結ばれた網としてPAN(Personal Area Network)10と呼んでいる。
CN(Correspondent Node)3は、通信相手の端末である。
端末Aのモバイル網11にはセッション管理サーバ8、ホームエージェントHA_A4が設置されている。
セッション管理サーバ8にはbind情報管理機能9が搭載され、ここにハンドオーバマネージメント情報13が保持されている。
ホームエージェントHA_A4にはアドレス変換機能5が搭載され、ここにbind情報管理機能9から転送されたハンドオーバマネージメント情報14が保持されている。
端末Bのモバイル網12にはホームエージェントHA_B6が設置されている。
ホームエージェントHA_B6にはHA間カプセリング機能7が搭載され、ここにbind情報管理機能9から転送されたハンドオーバマネージメント情報15が保持されている。
次に、本実施の形態の動作について図2を参照して詳細に説明する。
端末A1はMobileIP技術を搭載しており、ホームアドレスHoA_AがA、ケアオブアドレスCoA_Aがaで、ホームエージェントHA_A4(アドレス:X)によって管理されている。
端末B2も同様にMobileIP技術を搭載しており、ホームアドレスHoA_BがB、ケアオブアドレスCoA_Bがbで、ホームエージェントHA_B6(アドレス:Y)によって管理されているが、Uplinkの通信時には、経路最適化を行わず必ずホームエージェントHA_B6までリバーストンネリングで送信する。
端末A1がCN3(アドレス:C1)との間でVoIP等の通信を開始するとき、セッション管理サーバ8経由でEnd to Endのセッション構築を行う。このとき、セッション管理サーバ8中のbind情報管理機能9にて、端末A1およびCN3のセッション情報(A、C1)がハンドオーバマネージメント情報13の一部として保持される。
今、ユーザが端末A1のアドレスを維持したまま通信を継続させる目的で端末B2を端末A1に従属させたいとき、端末A1は、端末間の近距離通信インタフェースを通じて端末B2のアドレス(ホームアドレス:B、ケアオブアドレス:b)および利用しているHA_B6のアドレス(Y)を、端末Bのbind情報17として取得する。
ユーザが通信中のセッションを端末A1から端末B2へハンドオーバしたいとき、そのためのトリガをbind情報管理機能9へ送信し、このとき端末B2とのbind情報(A、B、X、Y)を通知する。
bind情報管理機能9は、端末A1よりハンドオーバトリガを受けると、前記セッション情報に端末B2とのbind情報を追加して、ハンドオーバマネージメント情報13(A、B、X、Y、C1)として保持する。そして、アドレスを取得したホームエージェントHA_A4およびHA_B6に対して本情報13を転送し、それぞれが保持する(14、15)。
ユーザデータのフロー(Downlink)
CN3(アドレス:C1)からの端末A1(ホームアドレス:A)宛てのDownlinkパケットは、ホームエージェントHA_A4のアドレス変換機能5によって捕獲され、ハンドオーバマネージメント情報14中に(A、C1)のbind情報があることを検知した上で、宛先を端末B2のホームアドレスであるBに書き換えて送信する。
宛先がBであるパケットはホームエージェントHA_B6のサブネットに送信され、HA_B6にて捕獲される。ここで、端末B2のケアオブアドレスCoA_B(b)にてカプセリングされた後、端末B2に転送される。
こうして、それまで端末A1−CN3間で構築されていたセッションは端末B2−CN3間のセッションとして開始される。
ユーザデータのフロー(Uplink)
端末B2(ホームアドレス:B)からCN3(アドレス:C1)宛てのUplinkパケットは、ホームエージェントHA_B6までリバーストンネリングにてカプセリングして送信する(16)。このとき、外側のヘッダの宛先はHA_B6(アドレス:Y)であり、送信元は端末B2(ケアオブアドレス:b)である。
ホームエージェントHA_B6がカプセリングパケットを受信すると、リバーストンネリングのパケットであることを検知した上でデカプセリングし、HA間カプセリング機能7に渡す。HA間カプセリング機能7は、ハンドオーバマネージメント情報15中に(B、C1)のbind情報があることを検知した上で、ホームエージェントHA_A4に転送するため、宛先がHA_A4(アドレス:X)、送信元がHA_B6(アドレス:Y)のカプセリングを行って転送する。
ホームエージェントHA_A4がカプセリングパケットを受信すると、外側のヘッダの宛先が自身のアドレス(X)であることを検知した上で内部のヘッダの送信元と宛先を参照し、ハンドオーバマネージメント情報14中に(B、C1)のbind情報があることを検知した上でデカプセリングし、アドレス変換機能5に渡す。
アドレス変換機能5は、保持しているハンドオーバマネージメント情報14を参照して、送信元を端末A1のホームアドレスであるAに書き換えてCN3へ送信する。
こうして、それまで端末A1−CN3間で構築されていたセッションは端末B2−CN3間のセッションとして開始される。
なお、bind情報管理機能はセッション管理サーバ以外に搭載してもよく、例えばHAに搭載することも可能で、その場合はセッションを構築する通信相手のアドレス情報をHAにおけるDownlinkのユーザデータ処理時に保持する。
また、bind情報管理機能はbind情報管理サーバとして独立に設置してもよく、その場合はセッション管理サーバやHAと通信することでセッションを構築する通信相手のアドレス情報を取得する。
また、上記の第1の実施の形態では、通信相手から見えるPAN側の端末アドレスを端末Aのホームアドレスで不変とするため、端末Aのモバイル網と端末Bのモバイル網で非対称な装置構成、機能構成となっているが、同様に端末Bのホームアドレスで不変とする場合には、セッション管理サーバ(bind情報管理機能を保持)を端末Bのモバイル網に設置し、端末Bの利用しているHAにアドレス変換機能を搭載させることで可能となる。その場合、各HAには、アドレス変換機能およびHA間カプセリング機能の両方が搭載されることになる。
また、端末BからのUplinkのユーザデータ送信時に、パケットが端末BのHAを経由して端末AのHAにルーティングされるようにカプセリングを多重に施すことで、HA間カプセリング機能を省くことが可能である。ただし、端末Bにこのような特殊なカプセリングの仕組みが必要となる。
次に、図3、図4を参照して、本発明の第2の実施の形態について述べる。3GPP網28のサービスに加入している3GPP端末18とWiMAX網29のサービスに加入しているWiMAX端末19が物理的に近距離にあり、PAN27を形成している場合である。
3GPP端末18はMobileIP技術を搭載しており、ホームアドレスHoA_AがA、ケアオブアドレスCoA_Aがaで、ホームエージェントHA_A21(アドレス:X)によって管理されている。
WiMAX端末19も同様にMobileIP技術を搭載しており、ホームアドレスHoA_BがB、ケアオブアドレスCoA_BがBで、ホームエージェントHA_B23(アドレス:Y)によって管理されているが、Uplinkの通信時には、経路最適化を行わず必ずホームエージェントHA_B23までリバーストンネリングで送信する。
3GPP端末18がCN20(アドレス:C1)との間でVoIP等の通信を開始するとき、SIP Server25経由でEnd to EndのSIPセッション構築を行う。このとき、SIP Server25中のPAN管理機能26にて、3GPP端末18およびCN20のSIPセッション情報(A、C1)がハンドオーバマネージメント情報30の一部として保持される。
今、ユーザが3GPP端末18のアドレスを維持したまま通信を継続させる目的でWiMAX端末19を3GPP端末18に従属させたいとき、3GPP端末18は、端末間の近距離通信インタフェースを通じてWiMAX端末19のアドレス(ホームアドレス:B、ケアオブアドレス:b)および利用しているHA_B23のアドレス(Y)を、WiMAX端末のbind情報34として取得する。
ユーザが通信中のSIPセッションを3GPP端末18からWiMAX端末19へハンドオーバしたいとき、そのためのトリガをPAN管理機能26へ送信し、このときWiMAX端末19とのbind情報(A、B、X、Y)を通知する。
PAN管理機能26は、3GPP端末18よりハンドオーバトリガを受けると、前記SIPセッション情報にWiMAX端末19とのbind情報を追加して、ハンドオーバマネージメント情報30(A、B、X、Y、C1)として保持する。そして、アドレスを取得したホームエージェントHA_A21およびHA_B23に対して本情報30を転送し、それぞれが保持する(31、32)。
ユーザデータのフロー(Downlink)
CN20(アドレス:C1)からの3GPP端末18(ホームアドレス:A)宛てのDownlinkパケットは、ホームエージェントHA_A21のアドレス変換機能22によって捕獲され、ハンドオーバマネージメント情報31中に(A、C1)のbind情報があることを検知した上で、宛先をWiMAX端末19のホームアドレスであるBに書き換えて送信する。
宛先がBであるパケットはホームエージェントHA_B23のサブネットに送信され、HA_B23にて捕獲される。ここで、WiMAX端末19のケアオブアドレスCoA_B(b)にてカプセリングされた後、WiMAX端末19に転送される。こうして、それまで3GPP端末18−CN20間で構築されていたSIPセッションはWiMAX端末19−CN20間のSIPセッションとして開始される。
ユーザデータのフロー(Uplink)
WiMAX端末19(ホームアドレス:B)からCN20(アドレス:C1)宛てのUplinkパケットは、ホームエージェントHA_B23までリバーストンネリングにてカプセリングして送信する(33)。このとき、外側のヘッダの宛先はHA_B23(アドレス:Y)であり、送信元はWiMAX端末19(ケアオブアドレス:b)である。
ホームエージェントHA_B23がカプセリングパケットを受信すると、リバーストンネリングのパケットであることを検知した上でデカプセリングし、HA間カプセリング機能24に渡す。
HA間カプセリング機能24は、ハンドオーバマネージメント情報32中に(B、C1)のbind情報があることを検知した上で、ホームエージェントHA_A21に転送するため、宛先がHA_A21(アドレス:X)、送信元がHA_B23(アドレス:Y)のカプセリングを行って転送する。
ホームエージェントHA_A21がカプセリングパケットを受信すると、外側のヘッダの宛先が自身のアドレス(X)であることを検知した上で内部のヘッダの送信元と宛先を参照し、ハンドオーバマネージメント情報31中に(B、C1)のbind情報があることを検知した上でデカプセリングし、アドレス変換機能22に渡す。
アドレス変換機能22は、保持しているハンドオーバマネージメント情報31を参照して、送信元を3GPP端末18のホームアドレスであるAに書き換えてCN20へ送信する。
こうして、それまで3GPP端末18−CN20間で構築されていたSIPセッションはWiMAX端末19−CN20間のSIPセッションとして開始される。
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、上記の各実施の形態における各ユーザ端末、セッション管理サーバの機能を実現するためのプログラムを各装置に読込ませて実行することにより各装置の機能を実現する処理を行ってもよい。さらに、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であるCD−ROMまたは光磁気ディスクなどを介して、または伝送媒体であるインターネット、電話回線などを介して伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。
上述する各実施の形態は、各ユーザ端末およびセッション管理サーバなどが別個に接続されているシステム構成について説明したが、各機能が1つのコンピュータシステムとして実現されている構成や機能毎に複数の装置などが追加された構成にも適用可能であることはもちろんである。
本発明の第1の実施形態におけるネットワークシステムの構成を示す図である。 本発明の第1の実施形態における処理動作を示す図である。 本発明の第2の実施形態におけるネットワークシステムの構成を示す図である。 本発明の第2の実施形態における処理動作を示す図である。
符号の説明
1 内蔵カメラ
1、2 ユーザ端末
3、20 通信相手端末
4、6、21、23 HA(ホームエージェント)
5、22 アドレス変換機能
7、24 HA間カプセリング機能
8 セッション管理サーバ
9 bind情報管理機能
10、27 PAN(Personal Area Network)
11、12 モバイル網
13、14、15、30、31、32 ハンドオーバマネージメント情報
16、33 リバーストンネリング時のパケットフォーマット
17 端末のbind情報
18 3GPP端末
19 WiMAX端末
25 SIP Server
26 PAN管理機能
28 3GPP網
29 WiMAX網
34 WiMAX端末のbind情報

Claims (5)

  1. ネットワーク上に配置された第1の端末のアドレスと前記第1の端末の通信先のアドレスとを含むセッション情報をハンドオーバマネジメント情報として管理し、
    前記第1の端末から前記第1の端末のハンドオーバ先である第2の端末へのハンドオーバの際には、
    前記第1の端末は、前記第1の端末のアドレスと前記第2の端末のアドレスとを含むbind情報をハンドオーバマネジメント情報に追加し、前記ハンドオーバマネジメント情報に基づいて前記第1の端末を管理する第1のホームエージェント(HA)と前記第2の端末を管理する第2のHAとの間の通信のカプセリングを行うとともに前記通信先から前記第1の端末への通信の宛先アドレスを前記第1のHAにおいて前記第2の端末のアドレスに書き換え、前記第2の端末から前記通信先への通信の送信元のアドレスを前記第1のHAにおいて前記第1の端末のアドレスに書き換える、端末間セッションハンドオーバ方法。
  2. 前記第1のHAと前記第2のHAとの間のカプセリングは、前記第2の端末から前記通信先への通信を受信したとき、前記ハンドオーバマネジメント情報に該当エントリがある場合に、前記第2の端末から前記通信先への通信を前記第1の端末のHAに転送するためのカプセリングである、請求項1に記載の端末間セッションハンドオーバ方法。
  3. ネットワーク上に配置された第1の端末と、
    前記第1の端末のハンドオーバ先である第2の端末と、
    前記第1の端末のアドレスと前記第1の端末の通信先のアドレスとを含むセッション情報をハンドオーバマネジメント情報として管理するセッション管理サーバと、
    前記ハンドオーバマネジメント情報に基づいて前記第1の端末を管理する第1のホームエージェント(HA)と、
    前記第2の端末を管理する第2のHAと、を備え、
    前記第1の端末から前記第2の端末へのハンドオーバの際には、
    前記第1の端末は、前記第1の端末のアドレスと前記第2の端末のアドレスとを含むbind情報を前記ハンドオーバマネジメント情報に追加し、前記ハンドオーバマネジメント情報に基づいて前記第1のHAと前記第2のHAとの間の通信のカプセリングを行うとともに前記通信先から前記第1の端末への通信の宛先アドレスを前記第1のHAにおいて前記第2の端末のアドレスに書き換え、前記第2の端末から前記通信先への通信の送信元のアドレスを前記第1のHAにおいて前記第1の端末のアドレスに書き換える、
    ネットワークシステム。
  4. 前記第1のHAと前記第2のHAとの間のカプセリングは、前記第2の端末から前記通信先への通信を受信したとき、前記ハンドオーバマネジメント情報に該当エントリがある場合に、前記第2の端末から前記通信先への通信を前記第1の端末のHAに転送するためのカプセリングである、請求項3に記載のネットワークシステム。
  5. コンピュータに請求項1又は2に記載された手順を実行させるためのプログラム。
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