JPWO2005032062A1 - レイヤ2移動体ネットワーク - Google Patents
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Abstract
Description
第1図は、モバイルIPバージョン6に準拠した移動体ネットワークの構成例を示す図である。第1図に示すモバイルIPバージョン6に準拠した移動体ネットワーク(以下、「Mobile IPv6ネットワーク」という)では、ルータ1が各所に配置される。そして、あるルータ1には、移動端末2を収容する各種の無線アクセスポイント3a,3bが接続されている。図示例では、移動端末2は、無線アクセスポイント3bに収容されているが、この移動端末2は、Mobile IPv6を実装している。また、他のあるルータ1には、移動端末2と通信する通信相手端末4が接続されている。
Mobile IPv6ネットワークでは、一般的には、一つの無線アクセスポイントが一つのIPサブネットワークワークにマップされている。つまり、第1図は、その代表例を示し、無線アクセスポイント3a,3bは、IPサブネットワークワーク5a,5bにそれぞれマップされている。
そして、Mobile IPv6ネットワークでは、ホームエージェント6が移動端末2のホームドメイン内に配置されている。ホームエージェント6は、移動端末2にそのホームドメインに属するIPアドレス(以下「ホームアドレス」という)を固定的に割り当てるようになっている。また、移動端末2は、自端末が存在するIPサブネットワーク内で割り当てられた気付けアドレスを有しているが、移動端末2が所有するこの二つのアドレスの対応関係が常にホームエージェント6によって管理されている。
そのため、移動端末2は、IPサブネットワークを跨って移動し、移動先のIPサブネットワークにて新しい気付けアドレスが割り当てられたタイミングで、その新しい気付けアドレスとホームアドレスとの対応をホームエージェント6に登録するようになっている。この登録処理は、IPアドレス更新処理と呼ばれている。
通信相手端末4が移動端末2にホームアドレスを用いてIPパケットを送信する場合、そのIPパケットは、ホームエージェント6に捕捉される。ホームエージェント6は、捕捉したIPパケットをIPトンネル7に通し登録された気付けアドレスまで転送する。
ここで、IPトンネル7を介した転送とは、ホームエージェント6が受信したIPパケットを「送信元アドレス=ホームエージェント6のIPアドレス」と「送信先アドレス=移動端末2の気付けアドレス」とを持ったIPヘッダでカプセル化し、それを移動端末2まで転送することを意味している。移動端末2は、カプセル化されたIPパケットを受信すると、そのIPヘッダから元のIPパケットを取り出して処理する。Mobile IPv6ネットワークでは、この機構によって移動端末2の移動透過性を実現している。
移動端末2が通信相手端末4に対して移動先IPサブネットワークにて割り当てられた気付けアドレスを通知した場合には、各ルータ1によってルート最適化が行われルート最適化パス8が形成されるので、移動端末2と通信相手端末4とは、ルート最適化パス8を介して通信を行うことができる。このIPアドレス更新処理においては、移動端末の成り済ましを防止する必要があるので、動的なクッキーの生成とIPsec(IP security protocol)とを組み合わせて安全に気付けアドレスを通信相手端末4に通知する手順が規定されている。
また、Mobile IPネットワークを補完する技術としてCellular IPやHAWAIIなどのネットワーク技術が提案されている(例えば非特許文献3)。これらのネットワーク技術では、移動端末のIPアドレスと出力物理ポートとの対応関係をホストエントリの形式で学習する特殊なルータを使用して移動体ネットワークを構成する。このルータはホストエントリを使用してIPパケットを転送するので、移動端末はIPサブネットワークを跨いでも旧IPサブネットワークにて使用していたIPアドレスがそのまま使用できる。Cellular IPやHAWAIIでは、この機構によって移動端末の移動透過性を実現するとともに、高速ハンドオフ機構を実現している。
一方、同一IPサブネットワーク内での移動端末の移動をサポートするため、IEEE802.11fでは、IAPP(Inter−Access Point Protocol)と呼ぶプロトコルを規定している(非特許文献4)。第2図は、IAPPに準拠した移動体ネットワークの構成例を示す図である。
第2図に示すIAPPに準拠した移動体ネットワーク(以下「IAPPネットワーク」という)では、IPサブネットワーク10は、各所にレイヤ2スイッチ11が配置されている。そして、あるレイヤ2スイッチ11には無線アクセスポイント12aが接続され、他のレイヤ2スイッチ11には無線アクセスポイント12bが接続されている。このように、IAPPネットワークでは、一つのIPサブネットワーク内に複数の無線アクセスポイントが存在する。移動端末13は、Mobile IPv6を実装しているが、このIPサブネットワーク10内では、そのMobile IPv6は機能しないようになっている。
各レイヤ2スイッチ11は、移動端末のMAC(media access control)アドレスとその移動端末向けMACフレームの送信先物理ポートとの対応表であるMACエントリを学習によって生成する機能を有している。移動端末13が無線アクセスポイント12aから無線アクセスポイント12bに移動する場合、移動端末13は、無線アクセスポイント12bに対してRe−Association Requestを送信する。
これによって、無線アクセスポイント12bは、移動してきた移動端末13を検出し、無線アクセスポイント12aから移動端末13の暗号情報などのコンテキスト(Move Context)を引き継ぐ。併せて無線アクセスポイント12bは、各レイヤ2スイッチ11が学習している移動端末13のMACエントリを更新するため、MACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する。これによって、無線アクセスポイント間を移動する移動端末の位置情報でもあるMACエントリが自動的に更新される。IAPPネットワークでは、以上説明した機構により移動端末の移動透過性を実現している。
"IP Mobility Support"C.Perkins著、IETF RFC2002、1996/10、P.8−11 "Mobility Support in IPv6"D.Johnsonほか著、IETF Internet Draft draft−ietf−mobileip−ipv6−24.txt、2003/6、P.15−19 "IP Micro Mobility Protocols"Andrew T.Campbellほか著、ACM SIGMOBILE Mobile Computer and Communication Review(MC2R),Vol.4,No.4,pp 45−54,October 2001. "Recommended Practice for Multi−Vendor Access Point Interoperability via an Inter−Access Point Protocol Across Distribution Systems Supporting IEEE 802.11 Operation"IEEE802.11fワーキング著、IEEE P802.11F/D、2003/1、P.1−4
また、Mobile IPv6ネットワークでは、基本的に移動を管理するノードはホームエージェントのみであるので、ホームエージェントへのIPアドレス更新処理が遅れるとIPパケットの消失が発生しうる。この場合、無線アクセスポイントを収容するアクセスルータとしてMobile IPv6に対応したものを使用すれば、ホームエージェントに加えアクセスルータが移動を管理するノードとなるので、誤って配送されたIPパケットを正しいアクセスルータに転送することができ、IPパケットの消失発生を防止することができる。しかし、この方法では、アクセスルータ間の転送パスが冗長になる。
また、Cellular IP、HAWAIIに関しては、ルータにおいてこれらをサポートするために必要となる特殊なホストエントリの更新処理が問題になる。一般に、ホストエントリ処理は、ルータのルーチングコンセプトを意図的に違反させるものであるので、通常の一般的なルータには、対応が困難な処理である。
ここで、Mobile IPv6ネットワークで想定するような規模のネットワークを単一の大きなIPサブネットワークで構成し、移動の管理をIAPPによって行うことも考えられる。この場合は、移動によってIPアドレスは変化しないので、移動端末に複雑な処理を要求することがなく、従ってハンドオフ遅延も生じない。また、MACエントリ更新フレームを全てのレイヤ2スイッチが認識し、即時にMACエントリを書き換えるということは、全てのノードが位置管理を行っていると考えることができる。このため、ハンドオフ情報が即時にネットワーク内に反映され、誤って配送されることによるパケットの消失や冗長パスの問題は殆ど発生しないようにすることができる。
しかし、移動の管理をIAPPによって行う場合には、IAPPでは、MACエントリ更新フレームのブロードキャストによってMACエントリを更新するようにしているので、移動体ネットワークに含まれるIPサブネットワークの大規模化を前提にした場合には、ブロードキャスト送信される移動制御シグナリングトラフィックの負荷が大きな問題になる。また、ネットワークの管理領域の独立性から拡大できる規模に制限が生じるので、移動の管理をIAPPによって行う場合には、IPサブネットワークの大規模化が困難である。
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、移動によって移動端末がIPアドレスの更新処理をしないで済み、MACエントリ更新によって高速ハンドオフが可能で、かつ移動制御シグナリングトラフィックの負荷が軽減できるようにした大規模のIPサブネットワークであるレイヤ2移動体ネットワークを得ることを目的とする。
この発明によれば、複数のレイヤ2スイッチングセグメントは、階層的には同一階層であるので、一つのレイヤ2スイッチングセグメントを独立に管理することができ、また一つのレイヤ2スイッチングセグメントが他のレイヤ2スイッチングセグメントの傷害によって影響を受けないようにすることができる。したがって、レイヤ2移動体ネットワークの広域化が実現できる。そして、頻繁に移動するレイヤ2スイッチングセグメント内での移動制御と移動頻度が少ないレイヤ2スイッチングセグメント間での移動制御とが実現できるので、移動頻度の差によって最適な移動制御が適用できるようになる。
実施の形態1.
第3図は、この発明の実施の形態1であるレイヤ2移動体ネットワークの構成を示す概念図である。第3図に示すレイヤ2移動体ネットワークは、比較的規模の大きなIPサブネットワーク30で構成されている。すなわち、IPサブネットワーク30には、管理領域である多数のレイヤ2スイッチングセグメント31(31−1〜31−10)がリング状のコアネットワーク32を介して相互間が接続される形で配置されている。
具体的に説明する。各レイヤ2スイッチングセグメント31は、ツリー状にないしはリング状に配置されMACアドレスに基づきMACフレームのスイッチングを行う複数のレイヤ2スイッチ(適宜「レイヤ2スイッチ群」ともいう)33(33−1〜33−10)と、複数のレイヤ2スイッチ33の1つ以上のエッジスイッチに接続され移動端末を収容する各種の無線アクセスポイント34と、複数のレイヤ2スイッチ33を統括し当該レイヤ2スイッチングセグメント31の内部と外部との通信を制御する機能を持つセグメントゲートウェイスイッチ35(35−1〜35−10)とで構成されている。
そして、各レイヤ2スイッチングセグメント31におけるセグメントゲートウェイスイッチ35は、コアネットワーク32上に配置されるリング対応スイッチ36(36a,36b,36c,36d,36e)を介して相互間の接続が行われるようになっている。なお、コアネットワーク32上には、ルータ37が設けられ、このルータ37を介して図示しない他のIPサブネットワークと通信できるようになっている。
以上の構成を有するレイヤ2移動体ネットワークであるIPサブネットワーク30では、複数のレイヤ2スイッチングセグメント31は、階層的には同一階層であるので、一つのレイヤ2スイッチングセグメントを独立に管理することができ、また一つのレイヤ2スイッチングセグメントが他のレイヤ2スイッチングセグメントの傷害によって影響を受けないようにすることができる。したがって、レイヤ2移動体ネットワークの広域化が実現できる。複数のレイヤ2スイッチングセグメント31の具体的な適用例としては、市や区などの地域区分、一つの企業における管理的な区分などに割り当てることが考えられる。
そして、頻繁に移動するレイヤ2スイッチングセグメント内での移動制御と移動頻度が少ないレイヤ2スイッチングセグメント間での移動制御とが実現できるので、移動頻度の差によって最適な移動制御が適用できるようになる。以下に、具体的な制御内容について説明する。
複数のレイヤ2スイッチングセグメント31は、それぞれ内部に関しては、標準のレイヤ2スイッチングの枠組みで動作するようになっている。レイヤ2スイッチングセグメント31−1を例に挙げて具体的に説明する。移動端末がレイヤ2スイッチングセグメント31−1内の無線アクセスポイント34−1a,34−1b間を移動する場合には、次のような動作が行われる。
すなわち、移動先の無線アクセスポイントは、Re−Association Requestの受信によって移動してきた移動端末を検出すると、MACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する。そして、セグメントゲートウェイスイッチ35−1に対してツリー状に配置続される複数のレイヤ2スイッチ33−1は、MACエントリ更新フレームを受信すると、学習済みの移動端末のMACアドレスとこのMACアドレス宛フレームの自レイヤ2スイッチにおける送信先物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、その受信したMACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従いブロードキャスト送信する。
このとき、セグメントゲートウェイスイッチ35−1は、MACエントリ更新フレームを受信すると、自セグメントゲートウェイスイッチ35−1が保持するMACエントリの更新は複数のレイヤ2スイッチ33−1と同様に行うが、その受信したMACエントリ更新フレームをリング対応スイッチ36aには送信せず、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1でのMACエントリ更新フレームがリング状のコアネットワーク32を介して他レイヤ2スイッチングセグメントに流れ込まないようにしている。
これによって、移動を制御するためのシグナリングトラフィックは当該レイヤ2スイッチングセグメント内に閉じ込められ、他レイヤ2スイッチングセグメントに流入しない。つまり、シグナリングトラフィックが局所化できるので、レイヤ2移動体ネットワークの広域化が実現できる。単一のレイヤ2スイッチングセグメント31内部での通信に関しては、なんら拡張はなく、通常のレイヤ2スイッチングによってMACフレームの送受信が行えるようになっている。
次に、移動端末がレイヤ2スイッチングセグメント31を跨って移動する場合の位置管理経路の形成動作について説明する。第4図は、第3図に示すレイヤ2移動体ネットワークにおいて移動端末がレイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動する場合の位置管理経路を説明する概念図である。
第4図では、レイヤ2スイッチングセグメント31−1内の無線アクセスポイント34−1aに接続されていた移動端末40aがレイヤ2スイッチングセグメント31−6内の無線アクセスポイント34−6bの配下に移動する場合の位置管理経路が示されている。すなわち、この場合の位置管理経路は、レイヤ2スイッチングセグメント31−1内の無線アクセスポイント34−1aから複数のレイヤ2スイッチ33−1を経由してセグメントゲートウェイスイッチ35−1に至る経路41a、セグメントゲートウェイスイッチ35−1からコアネットワーク32上のリング対応スイッチ36a,36b,36c,36dを経由してレイヤ2スイッチングセグメント31−6内のセグメントゲートウェイスイッチ35−6に至る経路41bと、セグメントゲートウェイスイッチ35−6からリング状に配置される複数のレイヤ2スイッチ33−6を経由して無線アクセスポイント34−6bに至る経路41cとで構成される。
この場合、移動先のレイヤ2スイッチングセグメント31−6での位置管理経路41cは、第5図に示すように制御される。第5図は、移動先のレイヤ2スイッチングセグメントでの位置管理経路を制御する動作を説明するシーケンス図である。第5図において、移動先のレイヤ2スイッチングセグメント31−6では、次のような動作が行われる。
すなわち、新アクセスポイントである無線アクセスポイント34−6bは、Re−Association Requestの受信によって移動してきた移動端末40bを検出すると、MACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する。なお、このMACエントリ更新フレームのブロードキャストは、無線アクセスポイント34−6b、無線アクセスポイント34−6bを収容するエッジスイッチもしくは移動端末40bのいずれかが行うことができる。
複数のレイヤ2スイッチ33−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、学習済みの移動端末40bのMACアドレスとこのMACアドレス宛フレームの自レイヤ2スイッチにおける送信先物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、その受信したMACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従ってブロードキャスト送信する。これによって、複数のレイヤ2スイッチ33−6は、該当移動端末40bのMACアドレスとこのMACアドレス宛フレームの送信先物理ポートの対応を再学習する。
このとき、セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、MACエントリの更新は複数のレイヤ2スイッチ33−6と同様に行うが、その受信したMACエントリ更新フレームをリング対応スイッチ36dには送信せず(手順T1)、自レイヤ2スイッチングセグメント31−6でのMACエントリ更新フレームがリング状のコアネットワーク32を介して他レイヤ2スイッチングセグメントに流れないようにしている。
なお、この方式では、各レイヤ2スイッチ33−1が移動端末40bの位置に応じてMACエントリを学習することで位置管理経路41cのユニキャストパスが生成される。この学習は第5図に示すMACエントリ更新フレームのハンドリング時に行うほか、移動端末40bからの通常データMACフレームのハンドリング時にも行う。また、何らかの要因によってレイヤ2スイッチ33−1でMACエントリがエージングされるケースがありうる。この場合には、位置管理経路41cへのユニキャストパスは消滅するが、移動端末40b宛MACフレームがブロードキャスト送信されることで、位置管理経路41c相当のデータ通信路は保証できる。
しかしながら、第5図に示す方式では、MACエントリ更新フレームが移動先レイヤ2スイッチングセグメント31−6のセグメントゲートウェイスイッチ35−6にてブロックされるので(手順T1)、移動元のレイヤ2スイッチングセグメント31−1のレイヤ2スイッチ33−1では、移動した移動端末40bのMACエントリを学習することができず、移動端末40bの移動直後のタイミングでは位置管理経路41aのユニキャストパスは生成されない。
但し、その場合でも、レイヤ2スイッチングセグメント31−1のレイヤ2スイッチ33−1が移動端末40bから通常データMACフレームをハンドリングしたタイミングにおいて位置管理経路41aのユニキャストパスが生成される。また、レイヤ2スイッチ33−1内にMACエントリがない場合でも、移動端末40b宛MACフレームがブロードキャスト送信されることで、位置管理経路41a相当のデータ通信路は保証できる。
一方、移動端末が跨いで移動する2つのレイヤ2スイッチングセグメントが隣接するときには、例えば、移動端末40bがレイヤ2スイッチングセグメント31−1からレイヤ2スイッチングセグメント31−2に移動した移動端末である場合には、レイヤ2スイッチングセグメント31−1のレイヤ2スイッチ33−1に移動端末40bのMACエントリが残るので、位置管理経路41aが正しく生成されないことが起こる。
そこで、移動元レイヤ2スイッチングセグメント31−1での位置管理経路41aは、例えば第6図に示すように制御することによって生成できる。第6図は、移動元のレイヤ2スイッチングセグメントでの位置管理経路を制御する動作を説明するシーケンス図である。
第6図において、移動先レイヤ2スイッチングセグメント31−1では、無線アクセスポイント34−6bとレイヤ2スイッチ群33−6は、第5図にて説明した動作を行うが、セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、MACエントリの更新をレイヤ2スイッチ群33−6と同様に行うとともに、移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1を決定し(手順T2)、その受信したMACエントリ更新フレームをセグメントゲートウェイスイッチ35−1宛にリング対応スイッチ36dにユニキャスト転送する。
その結果、セグメントゲートウェイスイッチ35−1宛のMACエントリ更新フレームがリング対応スイッチ36d,36c,36b,36aを介してセグメントゲートウェイスイッチ35−1に受信される。第6図では、MACエントリ更新フレームを移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1宛のユニキャストフレームでカプセル化して送信している(フレームユニキャスト転送(エントリ更新ブロードキャスト))。
セグメントゲートウェイスイッチ35−1は、デカプセル化を行うことでMACエントリ更新フレームを取り出し、自セグメントゲートウェイスイッチ35−1が保持するMACエントリを更新するとともに、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内でブロードキャスト送信する。これによって、移動端末40bのMACフレームが移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1まで転送されるように、レイヤ2スイッチ群33−1のMACエントリが更新される。
なお、MACエントリ更新フレームを移動先から移動元にユニキャストアドレスで送信する方式として、移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−6が送信先MACアドレスを移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1に付け替えて送信し、移動元の移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−1がこれを終端した後、移動元のレイヤ2スイッチングセグメント31−1内にMACエントリ更新フレームをユニキャスト送信してもよい。
このように、レイヤ2スイッチングセグメント31を跨って移動端末が移動した場合、移動元レイヤ2スイッチングセグメント31−1に存在するレイヤ2スイッチ群33−1のMACエントリを正しく更新することができるので、移動元での位置管理経路41a相当の通信路が保証でき、移動元レイヤ2スイッチングセグメント33−1内で送信される移動端末宛のMACフレームが正しく配送できるようになる。
次に、第7図を参照して第4図に示すコアネットワーク上の位置管理経路41bを生成する動作について説明する。第7図は、第4図に示すコアネットワーク上の位置管理経路をブロードキャストによって生成する方法(その1)を説明する概念図である。
第7図において、全てのセグメントゲートウェイスイッチ35−1〜35−10は、それぞれ、自レイヤ2スイッチングセグメント内に存在する移動端末のMACエントリについては学習する機能を保持するが、他のセグメントゲートウェイスイッチとの間で送受信される移動端末宛の全MACフレームについては、MACエントリを学習する機能を持たないように制御される。
また、コアネットワーク32上の全てのリング対応スイッチ36a,36b,36c,36d,36eは、セグメントゲートウェイスイッチ間で送受信される全てのMACフレームについては、MACエントリを学習する機能を持たないように制御される。
その結果、コアネットワーク32上に送信されたユニキャストMACフレームは、必ずブロードキャストされ、全てのセグメントゲートウェイスイッチが受信する。MACフレームを受信したセグメントゲートウェイスイッチは、対象となる移動端末のMACエントリが学習済みか否かを判定し、学習済みの場合にそのMACフレームを自レイヤ2スイッチングセグメントに取り込む。
これによって、セグメントゲートウェイスイッチ35−1からコアネットワーク32上のリング対応スイッチ36a,36b,36c,36dを経由してレイヤ2スイッチングセグメント31−6内のセグメントゲートウェイスイッチ35−6に至る経路41bが生成される。
なお、この方式では、セグメントゲートウェイスイッチ内のMACエントリはエージングしないことを前提にしている。そのため、移動端末もしくは無線アクセスポイントが周期的にMACエントリを更新することを期待している。
このように、レイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動端末宛のMACフレームを送信する場合、移動端末宛MACフレームを送信するセグメントゲートウェイスイッチは、予め移動端末が存在するセグメントゲートウェイスイッチを特定する必要がなく、コアネットワーク上にブロードキャスト送信するだけで位置管理経路41b相当の通信路が保証できるので、簡易に移動端末宛のMACフレームが送受信できるようになる。
第8図は、以上説明したセグメントゲートウェイスイッチの動作をまとめて示すフローチャートである。第8図では、(A)自レイヤ2スイッチングセグメントの内部から受信した場合と、(B)自レイヤ2スイッチングセグメントの外部から受信した場合とが示されている。
(A)自レイヤ2スイッチングセグメント内部からの受信では、ブロードキャストされたMACエントリ更新フレームの処理(ステップST1〜ST7)とユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータの処理(ステップST11〜ST13)とが行われる。
すなわち、ブロードキャストされたMACエントリ更新フレームを受信すると(ステップST1)、移動端末MACアドレスと物理ポートとの対応を記憶し、つまり、MACエントリを作成し(ステップST2)、移動元の無線アクセスポイントが自レイヤ2スイッチングセグメントに属しない場合にその移動元の無線アクセスポイントが所属する他レイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチを検索する(ステップST3)。その結果、移動元セグメントゲートウェイスイッチが見つかると(ステップST3:Yes)、当該MACエントリ更新フレームをカプセル化して、ないしは、送信先の書き換えを行って(ステップST5)、コアネットワーク32上にユニキャスト転送する(ステップST6)。一方、移動元セグメントゲートウェイスイッチが見つからない場合は(ステップST3:No)、当該MACエントリ更新フレームを廃棄する(ステップST7)。
また、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信すると(ステップST11)、移動端末MACアドレスと物理ポートとの対応表、つまり、MACエントリを更新し(ステップST12)、自レイヤ2スイッチングセグメント内にブロードキャスト送信する(ステップST13)。つまり、この場合には、移動端末向けのユニキャストアドレスは設定されるが、各レイヤ2セグメントゲートウェイスイッチにはエントリがないので、結果的にブロードキャスト送信される。
(B)自レイヤ2スイッチングセグメント外部からの受信では、ユニキャストアドレスを持つMACエントリ更新フレームの処理(ステップST21〜ST23)とユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータの処理(ステップST31〜ST35)とが行われる。
すなわち、ユニキャストアドレスを持つMACエントリ更新フレームを受信すると(ステップST21)、それがMACinMACフレームであればデカプセル化し(ステップST22)、その受信したMACエントリ更新フレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内にブロードキャスト送信する(ステップST23)。なお、MACinMACフレームは、MACエントリ更新フレームにIEEE 802.17に規定されるRPR(Resilient Packet Ring)におけるMACinMACカプセリング仕様を適用してカプセル化したものである。
また、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信すると(ステップST31)、MACエントリから移動端末MACアドレスを検索し(ステップST32)、見つかると(ステップST33:Yes)、ユニキャストアドレスでタを送信する(ステップST34)。一方、見つからない場合は(ステップST33:No)、当該受信データを廃棄する(ステップST35)。
要するに、MACエントリ更新フレームについては、移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、ユニキャスト転送によって移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1に送信し(ステップST1〜ST6)、移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1は、それを取り込み、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内にブロードキャスト送信する(ステップST21〜ST23)。
一方、移動端末向けデータについては、移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、移動端末向けのMACフレームをユニキャスト転送するが結果的にブロードキャスト送信されることになる(ステップST11〜ST13)。そして、移動端末向けのMACフレームを受信した全セグメントゲートウェイスイッチが送信元MACアドレスを精査し(ステップST31,ST32)、そのMACアドレスのエントリを持つ移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1がMACフレームを吸い上げる(ステップST33〜ST35)。
なお、この発明によるレイヤ2スイッチングセグメント内では、上記したMAC更新フレームとして、IAPPにて規定されている制御フレームを使用することができる。それは、例えば第9図に示すようになっている。第9図は、レイヤ2スイッチングセグメント内で規定されるMAC更新フレームの一例を示すフレームファーマットである。第9図に示すMAC更新フレームは、6バイトの“DA(ブロードキャストアドレス)”と、6バイトの“SA(ステイションアドレス)”と、2バイトの“Length”と、1バイトの“DSAP”と、1バイトの“SSAP”と、1バイトの“Control”と、3バイトの“XIDInfro.”と、xバイトの“PAD”とで構成されている。IAPPでは、移動を検出して無線アクセスポイントがこの形式の制御フレーム(MAC更新フレーム)を送信するように規定されている。
斯くして、第3図に示したレイヤ2移動体ネットワークでは、移動先での位置管理経路と移動元での位置管理経路と両者を繋ぐコアネットワーク上の位置管理経路とをそれぞれ生成する機構を備えるので、レイヤ2スイッチングセグメント間を跨る通信路をエンド・ツー・エンドの形で生成できるようになる。以下、実施の形態として具体的に説明する。
実施の形態2.
第10図は、この発明の実施の形態2であるレイヤ2移動体ネットワークにおいて位置管理経路を生成する動作を説明するシーケンス図である。この実施の形態2では、第4図に示した移動元での位置管理経路41aを正しく生成する方法として実施の形態1とは異なる別の方法が示されている。
第10図において、移動先のレイヤ2スイッチングセグメント31−6では、新アクセスポイントである無線アクセスポイント34−6bは、Re−Association Requestの受信によって移動してきた移動端末40bを検出すると、MACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する。
レイヤ2スイッチ群33−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、学習済みの移動端末40bのMACアドレスとこのMACアドレス宛フレームの自レイヤ2スイッチにおける送信先物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、その受信したMACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従ってブロードキャスト送信する。
セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、MACエントリの更新をレイヤ2スイッチ群33−6と同様に行うとともに、移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1を決定し(手順T3)、その受信したMACエントリ更新フレームから生成したMACエントリ削除フレームをセグメントゲートウェイスイッチ35−1宛にリング対応スイッチ36dにユニキャスト送信する。
その結果、セグメントゲートウェイスイッチ35−1宛のMACエントリ削除フレームがリング対応スイッチ36d,36c,36b,36aを介してセグメントゲートウェイスイッチ35−1に受信される。第10図では、MACエントリ削除フレームを移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1宛のユニキャストフレームでカプセル化して送信している(フレームユニキャスト転送(エントリ削除ブロードキャスト))。
セグメントゲートウェイスイッチ35−1は、デカプセル化を行うことでMACエントリ削除フレームを取り出し、自セグメントゲートウェイスイッチ35−1が保持するMACエントリを削除するとともに、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内でユニキャスト送信し、レイヤ2スイッチ群33−1のMACエントリを削除する。
これによれば、レイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動端末が移動した場合、移動元レイヤ2スイッチングセグメントに存在するレイヤ2スイッチ群のMACエントリを正しく削除できるので、移動元での位置管理経路41a相当の通信路が保証でき、移動元レイヤ2スイッチングセグメント内で送信される移動端末宛のMACフレームが正しく配送できるようになる。
実施の形態3.
第11図は、この発明の実施の形態3であるレイヤ2移動体ネットワークにおいて移動元レイヤ2スイッチングセグメントに属するセグメントゲートウェイスイッチを検出する動作を説明するシーケンス図である。この実施の形態3では、第4図に示した移動元での位置管理経路41aを正しく生成するために必要となる移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1を検出する方法が示されている。
第11図において、この実施の形態3では、無線アクセスポイントのMACアドレスと、その無線アクセスポイントを収容するレイヤ2スイッチングセグメント内のセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応表を管理する近隣スイッチ探索サーバ50を使用する。なお、近隣スイッチ探索サーバ50は、第11図では、独立の装置として示してあるが、この近隣スイッチ探索サーバの機能は、各々のセグメントゲートウェイスイッチの内部に設けることができる。
そして、移動先のセグメントゲートウェイスイッチ35−6は、自レイヤ2スイッチングセグメント31−6内からMAC更新フレームを受信すると、そのMAC更新フレームに含まれる移動元の無線アクセスポイントのMACアドレスを検索キーとしてその無線アクセスポイントが所属するセグメントゲートウェイスイッチ35−1を求めることを行うようになっている。
さて、移動先のレイヤ2スイッチングセグメント31−6では、新アクセスポイントである無線アクセスポイント34−6bは、Re−Association Request(MAColdAP)の受信によって移動してきた移動端末40bを検出すると、MACエントリ更新フレーム(MAColdAP)をブロードキャスト送信する。ここで、MAColdAPは、IEEE 802.11無線LANのRe−Association Requestに含まれている旧無線アクセスポイントのMACアドレス(BSS ID)である。これを使用して移動先のセグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレーム受信時に、移動端末40bがレイヤ2スイッチングセグメント間を移動したのか否かを判断するようにしている。
レイヤ2スイッチ群33−6は、MACエントリ更新フレーム(MAColdAP)を受信すると、学習済みの移動端末40bのMACアドレスとこのMACアドレス宛フレームの自レイヤ2スイッチにおける送信先物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、その受信したMACエントリ更新フレーム(MAColdAP)をレイヤ2スイッチの規則に従ってブロードキャスト送信する。
セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレーム(MAColdAP)を受信すると、MACエントリの更新をレイヤ2スイッチ群33−6と同様に行うとともに、MACエントリ更新フレーム(MAColdAP)に含まれる旧アクセスポイントのMACアドレス、すなわち、今の例では、無線アクセスポイント34−1bのMACアドレスを検索キーとして近隣スイッチ探索サーバ50に問い合わせを行い、セグメントゲートウェイスイッチ35−1を取得する。
そして、セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、取得したセグメントゲートウェイスイッチ35−1宛のMACエントリ更新フレームまたはMACエントリ削除フレームをリング対応スイッチ36dにユニキャスト送信する。
その結果、セグメントゲートウェイスイッチ35−1宛のMACエントリ更新フレームまたはMACエントリ削除フレームがリング対応スイッチ36d,36c,36b,36aを介してセグメントゲートウェイスイッチ35−1に受信される。第10図では、MACエントリ更新フレームまたはMACエントリ削除フレームを移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1宛のユニキャストフレームでカプセル化して送信している(フレームユニキャスト転送(エントリ更新/削除ブロードキャスト))。
セグメントゲートウェイスイッチ35−1は、デカプセル化を行うことで、MACエントリ更新フレームまたはMACエントリ削除フレームを取り出し、自セグメントゲートウェイスイッチ35−1が保持するMACエントリを更新または削除するとともに、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内でユニキャスト送信し、レイヤ2スイッチ群33−1にMACエントリを更新または削除させる。
これによれば、近隣探索サーバ機能を利用して移動元アクセスポイントのMACアドレスから移動元レイヤ2スイッチングセグメント内のセグメントゲートウェイスイッチが特定できるので、移動元レイヤ2スイッチングセグセグメントに正しくMACエントリの更新や削除が指示でき、移動元での位置管理経路41a相当の通信路が保証できるようになる。
実施の形態4.
第12図は、この発明の実施の形態4であるレイヤ2移動体ネットワークにおけるセグメントゲートウェイスイッチの動作を説明するフローチャートである。この実施の形態4では、第4図に示した移動元での位置管理経路41aを正しく生成するために必要となる移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1を特定しないで位置管理経路41aを生成する方法が示されている。
第12図では、(A)自レイヤ2スイッチングセグメントの内部から受信した場合と、(B)自レイヤ2スイッチングセグメントの外部から受信した場合とが示されている。なお、第12図では、第8図に示した手順と同一ないしは同等である手順は、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態4に関わる部分を中心に説明する。
第12図において、(A)自レイヤ2スイッチングセグメント内部からの受信では、ブロードキャストされたMACエントリ更新フレームを受信すると(ステップST1)、移動端末MACアドレスと物理ポートとの対応を記憶し、つまり、MACエントリを作成し(ステップST2)、そのMACエントリ更新フレームをコアネットワーク32上にブロードキャスト送信する(ステップST41)。ここで、MACエントリ更新フレームは、自レイヤ2スイッチングセグメントがレイヤ2スイッチングセグメント31−6である場合は、移動端末40bのMACアドレスが設定されたMACエントリの更新フレームである。なお、削除フレームである場合も同様の手順でコアネットワーク32上にブロードキャスト送信される。
(B)自レイヤ2スイッチングセグメント外部からの受信では、自レイヤ2スイッチングセグメントがレイヤ2スイッチングセグメント31−1である場合は、ユニキャストアドレスを持つMACエントリ更新フレームを受信すると(ステップST21)、MACエントリから移動端末40bのMACアドレスを検索し(ステップST42)、見つかると(ステップST43:Yes)、受信したMACエントリ更新フレームを自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内にユニキャスト送信し(ステップST44)、見つからない場合は(ステップST43:No)、当該受信したMACエントリ更新フレームを廃棄する(ステップST45)。なお、削除フレームを受信した場合も同様の手順で自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内にブロードキャスト送信される。
これによれば、移動元レイヤ2スイッチングセグメント内のセグメントゲートスイッチが該当するMACエントリを保持していることを前提としているが、移動先のセグメントゲートスイッチは移動元セグメントゲートスイッチを特定することなく、ブロードキャストでMACエントリの更新フレームや削除フレームを送信するだけでよいので、簡易に移動元レイヤ2スイッチングセグメントに正しくMACエントリの更新フレームや削除フレームが送信できるようになる。
そして、この方法は、移動元セグメントゲートスイッチを特定する必要がないので、移動先のセグメントゲートスイッチが、MACエントリ更新フレームの受信時に対象となる移動端末がレイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動したか否かを判断できない場合に有効であると言える。
実施の形態5.
第13図は、この発明の実施の形態5であるレイヤ2移動体ネットワークにおけるセグメントゲートウェイスイッチの動作を説明するフローチャートである。この実施の形態5では、第4図に示したコアネットワーク上の位置管理経路41bをブロードキャストによって生成する方法(その2)が示されている。
第13図では、(A)自レイヤ2スイッチングセグメントの内部から受信した場合と、(B)自レイヤ2スイッチングセグメントの外部から受信した場合とが示されている。なお、第13図では、第8図に示した手順と同一ないしは同等である手順は、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態5に関わる部分を中心に説明する。
第13図において、(A)自レイヤ2スイッチングセグメント内部からの受信では、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信すると(ステップST11)、移動端末MACアドレスと物理ポートとの対応表、つまり、MACエントリを更新し(ステップST12)、その受信した移動端末向けデータをブロードキャストアドレスを持つMACフレームでカプセル化し(ステップST51)、コアネットワーク32上にブロードキャスト送信する(ステップST52)。
(B)自レイヤ2スイッチングセグメント外部からの受信では、ブロードキャストされた移動端末向けデータを受信すると(ステップST53)、デカプセル化して移動端末向けデータを取り出し(ステップST54)、MACエントリから移動端末MACアドレスを検索し(ステップST32)、見つかると(ステップST33:Yes)、ユニキャストアドレスでタを送信する(ステップST34)。一方、見つからない場合は(ステップST33:No)、当該受信データを廃棄する(ステップST35)。
すなわち、MACエントリ更新フレームについては、移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、ユニキャスト転送によって移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1に送信し(ステップST1〜ST6)、移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1は、それを取り込み、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内にブロードキャスト送信する(ステップST21〜ST23)。削除フレームも同様である。
一方、移動端末向けデータについては、移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、ブロードキャストアドレスを持ったMACフレームでカプセル化してブロードキャスト転送する(ステップST11,ST12,ST51,ST52)。そして、そのMACフレームを受信した全セグメントゲートウェイスイッチがデカプセル化を行って送信元MACアドレスを精査し(ステップST53,ST54,ST32)、そのMACアドレスのエントリを持つ移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1がMACフレームを吸い上げる(ステップST33〜ST35)。
これによれば、レイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動端末宛のMACフレームを送信する場合、ブロードキャスト送信を実現するためにセグメントゲートスイッチやリング対応スイッチがMACエントリを学習しないような特殊なコンフィギュレーションを行う実施の形態1(第7図)とは異なり、そのような特殊なコンフィギュレーションを行うことなく、同様のブロードキャスト送信が実現できるので、同様に位置管理経路41b相当の通信路が保証できる。
実施の形態6.
第14図は、この発明の実施の形態6であるレイヤ2移動体ネットワークにおいて位置管理経路を実現する動作を説明するシーケンス図である。この実施の形態6では、第4図に示す移動先と移動元とを繋ぐコアネットワーク上の位置管理経路41bをユニキャスト転送によって実現する方法が示されている。
第14図において、移動先のレイヤ2スイッチングセグメント31−6では、新アクセスポイントである無線アクセスポイント34−6bは、Re−Association Requestの受信によって移動してきた移動端末40bを検出すると、MACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する。
レイヤ2スイッチ群33−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、学習済みの移動端末40bのMACアドレスとこのMACアドレス宛フレームの自レイヤ2スイッチにおける送信先物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、その受信したMACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従ってブロードキャスト送信する。
セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、MACエントリの更新をレイヤ2スイッチ群33−6と同様に行うとともに、その受信したMACエントリの更新フレームまたは削除フレームをコアネットワーク32上にブロードキャスト送信する。これによって、全てのセグメントゲートウェイスイッチ35(35−1〜35−10)と全てのリング対応スイッチ36(36a,36b,36c,36d,36e)とは、当該レイヤ2移動体ネットワークに存在する全ての移動端末のMACアドレスを学習するので、レイヤ2スイッチングセグメント31間の通信が保証される。
但し、移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1と移動先のセグメントゲートウェイスイッチ35−6以外のセグメントゲートウェイスイッチでは、受信したMAC更新フレームまたはMAC削除フレームが自レイヤ2スイッチングセグメント内に流入しないようにガードしている(手順T4)。
その結果、各セグメントゲートウェイスイッチは、他レイヤ2スイッチングセグメントに属する移動端末のMACエントリを学習する機能を備えているので、セグメントゲートウェイスイッチ間で送受信される移動端末宛のMACフレームは、常に、正しくユニキャストアドレスで唯一のセグメントゲートウェイスイッチまで配送され、そのセグメントゲートウェイスイッチがMACフレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内に取り込むことができるようになる。つまり、ユニキャスト転送によって位置管理経路41b相当の通信路が保証される。
第15図は、第14図に示すユニキャスト転送を制御するセグメントゲートウェイスイッチの動作を説明するフローチャートである。第15図では、(A)自レイヤ2スイッチングセグメントの内部から受信した場合と、(B)自レイヤ2スイッチングセグメントの外部から受信した場合とが示されている。なお、第15図では、第8図に示した手順と同一ないしは同等である手順は、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態6に関わる部分を中心に説明する。
第15図において、(A)自レイヤ2スイッチングセグメント内部からの受信では、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信すると(ステップST11)、移動端末MACアドレスと物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新し(ステップST12)、移動端末向けデータをコアネットワーク32上にユニキャスト送信する(ステップST61)。
(B)自レイヤ2スイッチングセグメント外部からの受信では、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信すると(ステップST31)、MACエントリから移動端末MACアドレスを検索し(ステップST32)、該当するMACエントリを更新し(ステップST62)、移動端末向けデータをユニキャスト送信する(ステップST63)。
要するに、MACエントリ更新フレームについては、移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、ユニキャスト転送によって移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1に送信するが(ステップST1〜ST6)、各セグメントゲートウェイスイッチは、他レイヤ2スイッチングセグメントに属する移動端末のMACエントリを学習する機能を備えているので、MACエントリ更新フレームは、コアネットワーク32上にブロードキャストされたのと等価となり、各レイヤ2スイッチングセグメントが学習することになる。ここでは、移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1が対象となる移動端末のMACエントリを持つので、移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1がそれを取り込み、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内にブロードキャスト送信する(ステップST21〜ST23)。削除フレームも同様である。
一方、移動端末向けデータについては、移動先セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、ユニキャストによる移動端末向けデータを受信すると、MACエントリを更新し(ステップST11,ST12)、ユニキャスト転送する(ステップST61)。そして、移動元セグメントゲートウェイスイッチ35−1が対象となる移動端末のMACエントリを持つので、ユニキャストによる移動端末向けデータを吸い上げ(ステップST31,ST32)、該当するMACエントリを更新し(ステップST62)、自レイヤ2スイッチングセグメント31−1内に存在する移動端末宛にデータをユニキャスト送信する(ステップST63)。
なお、全セグメントゲートウェイスイッチ等の学習方法として、その他、移動端末が送信する通常のMACフレームから学習することもできる。また、移動端末が存在しないレイヤ2スイッチングセグメント内のセグメントゲートウェイスイッチおよび対応するリング対応スイッチは、移動端末のMACエントリをエージングさせてもよい。MACエントリがエージングされた場合は、上述したブロードキャスト方式によって位置管理経路41b相当の通信路を保証すればよい。
これによれば、レイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動端末が移動する場合、コアネットワークに接続された全てのセグメントゲートウェイスイッチがMACエントリの更新ないしは削除のメッセージを処理し、移動端末の存在位置を全てのセグメントゲートウェイスイッチが把握するので、レイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動端末宛のMACフレームを送受信する場合に、ブロードキャスト送信をしないで済み、コアネットワークとセグメントゲートウェイスイッチの帯域が節約できる。
実施の形態7.
第16図は、この発明の実施の形態7であるレイヤ2移動体ネットワークにおいて位置管理経路を実現する動作を説明する概念図である。この実施の形態7では、第4図に示す移動先と移動元とを繋ぐコアネットワーク上の位置管理経路41bをアンカー方式によって実現する方法が示されている。
アンカー方式では、移動端末のそれぞれに対して一つのセグメントゲートウェイスイッチがホームセグメントゲートウェイスイッチとして割り当てられる。このホームセグメントゲートウェイスイッチは、移動端末が現在どのレイヤ2スイッチングセグメントに存在するのかを、移動端末のMACアドレスとそのセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスの対応表を作成して管理する機能を備えている。
移動先のセグメントゲートウェイスイッチは、MACエントリ更新フレームを移動元のセグメントゲートウェイスイッチに通知する場合、同時にホームセグメントゲートウェイスイッチにも通知する。これによって、ホームセグメントゲートウェイスイッチは当該移動端末のMACアドレスとそのセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスの対応を管理する。
セグメントゲートウェイスイッチ間で送受信される移動端末宛のMACフレームは、常に、ホームセグメントゲートウェイスイッチ宛のMACアドレスでカプセル化され、当該移動端末に割り当てられたホームセグメントゲートウェイスイッチまでユニキャストアドレスで配送される。
そして、ホームセグメントゲートウェイスイッチがアンカーとなり、このMACフレームを移動端末が存在するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスでカプセル化して再配送し、そのセグメントゲートウェイスイッチがMACフレームをデカプセル化して自レイヤ2スイッチングセグメントに取り込むようになっている。以下、具体的に説明する。
第16図では、リング対応スイッチ36eに接続されるセグメントゲートウェイスイッチ35−8,35−9,35−10の中の一つがホームセグメントゲートウェイスイッチとして割り当てられ、セグメントゲートウェイスイッチ35−1からセグメントゲートウェイスイッチ35−6に至るコアネットワーク32上の位置管理経路41bが、リング対応スイッチ36a,36b,36c,36d,36e,36dの折れ曲がりルートで形成されることが示されている。
第17図は、第16図に示すアンカー方式によるホームセグメントゲートウェイスイッチへの登録動作を説明するシーケンス図である。第17図において、移動先のレイヤ2スイッチングセグメント31−6では、新アクセスポイントである無線アクセスポイント34−6bは、Re−Association Requestの受信によって移動してきた移動端末40bを検出すると、その接続されるエッジスイッチを介してレイヤ2スイッチ群33−6に対してMACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する。
レイヤ2スイッチ群33−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、学習済みの移動端末40bのMACアドレスとこのMACアドレス宛フレームの自レイヤ2スイッチにおける送信先物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、その受信したMACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従ってブロードキャスト送信する。
セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、MACエントリの更新をレイヤ2スイッチ群33−6と同様に行うとともに、移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35−1を決定し(手順T5)、セグメントゲートウェイスイッチ35−1宛にMACエントリ更新フレームをユニキャスト転送する。セグメントゲートウェイスイッチ35−1は、MACエントリ更新フレームを受信すると、学習済みの移動端末40bのMACエントリを更新するとともに、その所属するレイヤ2スイッチングセグメント31−1においてMACエントリ更新フレームをユニキャスト送信し、レイヤ2スイッチ群33−1にMACエントリを更新させる。
また、セグメントゲートウェイスイッチ35−6は、MACエントリ更新フレームを受信すると、上記と並行して、ホームセグメントゲートウェイスイッチ60を特定し(手順T6)、特定したホームセグメントゲートウェイスイッチ60宛にMACエントリ更新フレームをユニキャスト転送する。これによって、ホームセグメントゲートウェイスイッチ60では、移動端末40bのMACアドレスとセグメントゲートウェイスイッチ35−6のMACアドレスとの対応表を作成して記憶(登録)する(手順T7)。
第18図は、アンカー方式によってコアネットワーク上の位置管理経路の生成を制御するセグメントゲートウェイスイッチの動作を説明するフローチャートである。第18図では、(A)自レイヤ2スイッチングセグメントの内部から受信した場合と、(B)自レイヤ2スイッチングセグメントの外部から受信した場合と、(C)ホームセグメントゲートウェイスイッチである場合の動作として自レイヤ2スイッチングセグメントの外部から受信した場合とが示されている。なお、第18図では、第8図に示した手順と同一ないしは同等である手順は、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態7に関わる部分を中心に説明する。
第18図において、(A)自レイヤ2スイッチングセグメント内部からの受信では、MACエントリ更新フレームをユニキャスト転送すると(ステップST6)、ホームセグメントゲートウェイスイッチを検索し(ステップST71)、ホームセグメントゲートウェイスイッチに対して対象とする移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を示すメッセージをユニキャスト転送し、登録(更新)させる(ステップST72)。このときホームセグメントゲートウェイスイッチに登録(更新)されるMACアドレスは、移動端末のものではなくセグメントゲートウェイスイッチのものとなる。なお、登録情報は、エージングされないように、移動端末や無線アクセスポイントが周期的に登録・更新するようになっている。
また、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信してMACエントリを更新すると(ステップ11,ST12)、ホームセグメントゲートウェイスイッチを特定し(ステップST73)、移動端末向けデータをホームセグメントゲートウェイスイッチ宛のMACアドレスでカプセル化し(ステップST74)、ホームセグメントゲートウェイスイッチに送信する(ステップST75)。
(B)自レイヤ2スイッチングセグメント外部からの受信では、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信すると(ステップST31)、デカプセル化して移動端末向けデータを取り出し(ステップST76)、該当移動端末向けにユニキャスト転送する(ステップST77)。
(C)ホームセグメントゲートウェイスイッチである場合の動作として自レイヤ2スイッチングセグメントの外部からの受信では、ユニキャストアドレスを持つMACアドレス登録(更新)のメッセージを受信すると(ステップST78)、移動端末のMACアドレスとセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応を記憶する(ステップST79)。
また、ユニキャストアドレスを持つ移動端末向けデータを受信すると(ステップST80)、デカプセル化して移動端末向けデータを取り出し(ステップST81)、それが持つMACアドレスと対応表とに基づき転送先セグメントゲートウェイスイッチを検索する(ステップST82)。その結果、転送先セグメントゲートウェイスイッチが見つかると(ステップST83:Yes)、再度移動端末向けデータを当該移動端末が存在するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスでカプセル化し(ステップST84)、そのセグメントゲートウェイスイッチ向けにユニキャスト送信する(ステップST85)。一方、転送先セグメントゲートウェイスイッチが見つからない場合は(ステップST83:No)、当該受信したMACフレームは廃棄する(ステップST86)。
次に、第19図は、アンカー方式によるセグメントゲートウェイスイッチ間での通信動作を説明するシーケンス図である。第19図では、あるレイヤ2スイッチングセグメント(データ送信元レイヤ2スイッチングセグメント)(A)において、他のレイヤ2スイッチングセグメント(データ受信先レイヤ2スイッチングセグメント)(B)に接続されている移動端末宛のデータが受信されたときの動作が示されている。
第19図において、データ送信元のレイヤ2スイッチングセグメント(A)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Aは、他のレイヤ2スイッチングセグメント(B)に存在する移動端末宛データ(MACフレーム)を受信すると(手順T10)、ホームセグメントゲートウェイスイッチ60を特定し(手順T11)、レイヤ2スイッチングセグメント(B)に存在する移動端末とレイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35BのMACアドレスとの対応表を付随させた移動端末宛データ(MACフレーム)をホームセグメントゲートウェイスイッチ60のMACアドレスでカプセル化してユニキャスト転送する(手順T12)。
ホームセグメントゲートウェイスイッチ60では、受信したカプセル化データをデカプセル化してMACフレームを取り出し(手順T13)、それに基づきレイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Bを転送先セグメントゲートウェイスイッチとして特定する(手順T14)。そして、ホームセグメントゲートウェイスイッチ60では、転送用フレームを構成し(手順T15)、移動端末宛データ(MACフレーム)をレイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35BのMACアドレスでカプセル化してユニキャスト転送する(手順T16)。
レイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Bでは、受信したカプセル化データをデカプセル化してMACフレームを取り出し(手順T17)、レイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属する無線アクセスポイントに接続されている該当移動端末に向けてユニキャスト転送する(手順T18)。
このように、ホームセグメントゲートウェイスイッチが移動端末とその移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチとの対応関係を管理し、レイヤ2スイッチングセグメント間を跨って移動端末宛のMACフレームを送受信する場合、ホームセグメントゲートウェイスイッチをアンカーとしてセグメントゲートウェイスイッチ間の通信を実現することができる。したがって、ブロードキャスト送信をしないで済むので、コアネットワークとセグメントゲートウェイスイッチ双方の帯域が節約できる。また、セグメントゲートウェイスイッチが持つべきMACエントリ数が節約できる。
次に、以上説明したアンカー方式での通信過程において、セグメントゲートウェイスイッチ間の通信ルートをホームセグメントゲートウェイスイッチを経由しないルート最適化を実施する場合について説明する。第20図は、アンカー方式での通信過程においてルート最適化を行う動作を説明するシーケンス図である。なお、第20図では、第19図に示した手順と同一である手順には、同一の符号が付されている。
第20図において、ホームセグメントゲートウェイスイッチ60は、自ホームセグメントゲートウェイスイッチ60を経由した通信過程(手順T10〜手順T18)において、転送先セグメントゲートウェイスイッチ(B)を特定したとき(手順T14)、移動端末宛のデータ(MACフレーム)をレイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Bに転送する(手順T15,T16)のと並行して、レイヤ2スイッチングセグメント(B)に存在する移動端末とレイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35BのMACアドレスとの対応表をカプセル化した“MACアドレス更新”をレイヤ2スイッチングセグメント(A)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Aにユニキャスト転送する(手順T20)。
セグメントゲートウェイスイッチ35Aでは、“MACアドレス更新”を受信すると、レイヤ2スイッチングセグメント(B)に存在する移動端末とレイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35BのMACアドレスとの対応表をルート最適化対応表として記憶し(手順T21)、以降、移動端末宛データ(MACフレーム)が受信されると(手順T22)、このルート最適化対応表に存在するMACアドレスに関しては、ホームセグメントゲートウェイスイッチではなく該当するセグメントゲートウェイスイッチ35BのMACアドレスでカプセル化してユニキャスト送信する(手順T23)。
このようにしてホームセグメントゲートウェイスイッチを回避するルート最適化が実現される。その結果、コアネットワークとセグメントゲートウェイスイッチの帯域が節約できる。
なお、セグメントゲートウェイスイッチ35Aに登録されたルート最適化対応表には、寿命が存在する。すなわち、このルート最適化対応表は、利用しなくなって一定時間後、もしくは単純に一定時間後には消滅する。その後、移動端末向けのMACフレームをセグメントゲートウェイスイッチ35Aが受信すると、再度第20図に示すシーケンスが最初から起動されることになる。
ところで、上記のようにルート最適化を実施する場合、移動端末がレイヤ2スイッチングセグメント間を跨いで移動した直後では、誤って移動元の旧セグメントゲートウェイスイッチにMACフレームが配送されることが起こるので、それを防ぐ措置が必要である。第21図は、第20図に示すルート最適化を行った場合の誤配送を防止する動作を説明するシーケンス図である。
第21図において、移動元のレイヤ2スイッチングセグメント(B)は、第20図に示したデータ受信先レイヤ2スイッチングセグメント(B)である。上述したように、レイヤ2スイッチングセグメント(A)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Aでは、ルート最適化(手順T21)を実施してレイヤ2スイッチングセグメント(B)へのルートを最適化している。したがって、セグメントゲートウェイスイッチ35Aは、レイヤ2スイッチングセグメント(A)に存在する移動端末が送信するMACフレームを受信すると(手順T30)、ルート最適化対応表に従って直接レイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Bに配送する(手順T31)。
この状況において、レイヤ2スイッチングセグメント(B)に存在していた移動端末がレイヤ2スイッチングセグメント間を跨いで他のあるレイヤ2スイッチングセグメント(C)に移動した場合(手順T32)、レイヤ2スイッチングセグメント(C)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Cは、ホームセグメントゲートウェイスイッチ60に対して“MACアドレス更新”をカプセル化してユニキャスト送信し(手順T33)、自レイヤ2スイッチングセグメント(C)に存在する移動端末のMACアドレスとセグメントゲートウェイスイッチ35CのMACアドレスとの対応表を記憶させるようになっている(手順T34)。
しかし、セグメントゲートウェイスイッチ35Aが保持するルート最適化対応表は更新されないので、このままでは、レイヤ2スイッチングセグメント(B)に存在していた移動端末がレイヤ2スイッチングセグメント(C)に移動した(手順T32)後も、依然としてセグメントゲートウェイスイッチ35Aは、レイヤ2スイッチングセグメント(A)に存在する移動端末が送信するMACフレームを受信すると(手順T30)、ルート最適化対応表に従って直接レイヤ2スイッチングセグメント(B)に所属するセグメントゲートウェイスイッチ35Bに配送する(手順T31)。これは、誤配送である。
また、ホームセグメントゲートウェイスイッチ60では、セグメントゲートウェイスイッチ35Aが保持するルート最適化対応表が消滅しない限り、セグメントゲートウェイスイッチ35Cが登録したMACアドレス対応表(手順T34)を使用して送信されたMACフレームは全て廃棄される。したがって、このまま誤配送が継続するおそれがある。
そこで、移動先のセグメントゲートウェイスイッチ35Cは、上記したホームセグメントゲートウェイスイッチ60への登録処理(手順T33,T34)と並行して、移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35Bに対してMACエントリの更新フレーム(または削除フレーム)をカプセル化してユニキャスト転送する(手順T35)。
これに対して移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35Bでは、自レイヤ2スイッチングセグメント(B)内にMACエントリの更新フレーム(または削除フレーム)をブロードキャスト送信する(手順T36)とともに、ルート最適化を実施し、レイヤ2スイッチングセグメント(C)に移動した移動端末のMACアドレスとセグメントゲートウェイスイッチ35CのMACアドレスとの対応表であるルート最適化エントリを生成する(手順T37)。
そして、移動元のセグメントゲートウェイスイッチ35Bでは、移動してしまった移動端末宛のMACフレームがセグメントゲートウェイスイッチ35Aから送られてくると(手順T31)、当該移動端末に関してルート最適化エントリが存在するか否かを判定し、エントリが存在する場合、ルート最適化エントリに設定されたセグメントゲートウェイスイッチ35C宛にMACアドレスでカプセル化し、ユニキャスト転送する(手順T38)。
これによって、ルート最適化によって誤って送信されるMACフレームを救済することができる。なお、このアンカー方式では、さらに次の(1)〜(3)に示す措置も採ることができる。
(1)移動端末のMACアドレスにおけるビット規則から移動端末に対して一つのホームセグメントゲートウェイスイッチが一意に決定できるようにすることによって、ホームセグメントゲートウェイスイッチは、複数のセグメントゲートウェイスイッチに割り当てることができる。
例えば、ホームセグメントゲートウェイスイッチがn個存在する場合、ホームセグメントゲートウェイスイッチ=“移動端末MACアドレス”mod“n”と、ホームセグメントゲートウェイスイッチの通番が決定できる。なお、modは割り算した余りを示す。
これによれば、ホームセグメントゲートウェイを複数個設置することができるのでホームセグメントゲートウェイの負荷分散が容易に実現できるようになる。
(2)移動端末のMACフレームに設定されるVLANタグ情報からホームセグメントゲートウェイスイッチが一意に決定できるようにすることによって、ホームセグメントゲートウェイスイッチは、複数のセグメントゲートウェイスイッチに割り当てることができる。
例えば、ホームセグメントゲートウェイスイッチがn個存在する場合、ホームセグメントゲートウェイスイッチ=“VLANタグID”mod“n”と、ホームセグメントゲートウェイスイッチの通番が決定できる。なお、modは割り算した余りを示す。
これによれば、ホームセグメントゲートウェイを複数個設置することができ、またVLANタグ情報をネットワークが意図的に付与すれば、ネットワークの意向に従って、ホームセグメントゲートウェイの負荷分散が容易に実現できるようになる。
(3)全てのホームセグメントゲートウェイスイッチが障害になった場合、レイヤ2スイッチングセグメント間における移動端末の位置管理方式として、この実施の形態7によるアンカー方式から実施の形態5(第13図)によるブローキャスト転送方式または実施の形態6(第14図、第15図)によるユニキャスト転送方式に切り替えることができる。
なお、ホームセグメントゲートウェイスイッチの障害は、セグメントゲートウェイスイッチとホームセグメントゲートウェイスイッチと間で送受するハートビートプロトコルなどの機構を使用して検出することができる。
これによれば、セグメントゲートウェイスイッチ間の通信に関して、通常は最も効率のよいホームセグメントゲートウェイを配置するアンカー方式を使用するが、当該ホームセグメントゲートウェイが障害のときのみ、ブロードキャスト転送方式やユニキャスト転送などに自動変更する措置を採ることができる。
実施の形態8.
第22図は、この発明の実施の形態8であるレイヤ2移動体ネットワークにおける各レイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチの構成例を示すブロック図である。この実施の形態8では、実施の形態1(第3図)にて示したレイヤ2移動体ネットワークおいて、コアネットワーク32としてIEEE 802.17に規定されるRPR(Resilient Packet Ring)を使用し、各セグメントゲートウェイスイッチがRPRトランスペアレントブリッジ機能を有する場合に、セグメントゲートウェイスイッチが有するMACカプセリング機能にRPRにおけるMACinMACカプセリング仕様を適用する場合の構成例が示されている。
第22図では、IEEE 802.17 D2 Appendix E Figure E−1に記載されたRPRトランスペアレントブリッジのアーキテクチャをベースに、セグメントゲートウェイスイッチが有するMACカプセリング機能にRPRにおけるMACinMACカプセリング仕様を適用した場合のカプセル化関係が整理して示されている。
すなわち、第22図では、セグメントゲートウェイスイッチ35(35−1〜35−10)の機能と対応するリング対応スイッチ36(36a,36b,36c,36d,36e)の機能とをIEEE 802.17に規定されるRPR対応トランスペアレントブリッジ上で実現した統合ノードであるリング対応セグメントゲートウェイスイッチが構成できることが示されている。
第22図において、このリング対応セグメントゲートウェイスイッチは、RPRMAC機能部71と802MAC機能部72とRelay機能部73とBridge Protocol/Management機能部74とで構成されている。なお、以下の説明では、コアネットワーク32は、リングネットワーク32としている。
RPRMAC機能部71は、リングネットワーク32に接続するためのインタフェースを収容する機能部である。すなわち、RPRMAC機能部71は、自リング対応セグメントゲートウェイスイッチから見てリングネットワークの右側に位置するリング対応セグメントゲートウェイスイッチと通信をするためのインタフェース群(Ringlet0/1)と、左側に位置するリング対応セグメントゲートウェイスイッチと通信をするためのインタフェース群(Ringlet0/1)とを収容する。なお、インタフェースRinglet0は、トラフィックをリングネットワーク32に沿って右方向に伝送する場合に使用し、インタフェースRinglet1は左方向に伝送する場合に使用する。
リングネットワーク32上を流れてくるMACフレームは、MACinMACフレームになっている。このMACinMACフレームでは、当該フレームの内側に真の送信先となる移動端末のMACアドレスが設定され、外側にその送信先移動端末を収容するリング対応セグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスが設定されている。
RPRMAC機能部71は、リングネットワーク32上を流れてくるMACフレームの宛先MACアドレスが自リング対応セグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスである場合には(自宛MACフレーム受信▲1▼)、そのトラフィックを吸い上げ、受信したMACフレームの外側に設定されているMACアドレスを削除してRelay機能部73を介して802MAC機能部72まで送信する(自レイヤ2スイッチングセグメントにMACフレーム送信▲2▼)。
また、このRPRMAC機能部71は、リングネットワーク32上を流れてくるMACフレームの宛先MACアドレスが自リング対応セグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスでない場合には、そのMACフレームをリングネットワーク32の右側または左側に存在する次のリング対応セグメントゲートウェイスイッチまで伝送する。これらの動作は標準のRPRの動作と同一である。
802MAC機能部72は、リング対応セグメントゲートウェイスイッチの配下に存在するレイヤ2スイッチ群や移動端末と通信するためのインタフェース群を収容する。RPRMAC機能部71からRelay機能部73を介して受信したMACフレームは、このインタフェースを介して送信される。
802MAC機能部72では、レイヤ2スイッチや移動端末から受信したMACフレームは(他リング対応セグメントゲートウェイスイッチ▲3▼)、Relay機能部73およびRPRMAC機能部71を介して、宛先となる移動端末を収容するリング対応セグメントゲートウェイスイッチもしくはアンカーとなるリング対応セグメントゲートウェイスイッチまで送信される(リングネットワークにMACフレーム送信▲4▼)。これらの動作は標準のRPRの動作と同一である。
Relay機能部73は、802MAC機能部72から受信したMACフレームのMACアドレスを持つ移動端末がどのリング対応セグメントゲートウェイスイッチの配下に存在するのか、もしくはその移動端末に対してどのリング対応セグメントゲートウェイスイッチがアンカーとなるのかを判断する機能部である。
Relay機能部73では、802MAC機能部72から受信した他リング対応セグメントゲートスイッチへのMACフレームの送信先となるリング対応セグメントゲートウェイスイッチが決定された場合、そのMACフレームは、宛先となるリング対応セグメントゲートウェイスイッチ自体のMACアドレスでカプセリングされ、つまりMACinMACカプセリングされ、RPRMAC機能部71に送信が依頼される(リングネットワークにMACフレーム送信▲4▼)。
また、Relay機能部73では、RPRMAC機能部71から自宛MACフレームを受信すると、802MAC機能部72に送信を依頼する(自レイヤ2スイッチングセグメントにMACフレーム送信▲2▼)。これらの動作とカプセリング仕様はRPRの仕様と同一である。
Bridge Protocol/Management74は、レイヤ2移動体ネットワークにおけるMACカプセル化機能部74aを備え、Relay機能部73に対して、移動端末のMACアドレスとその送信先となるリング対応セグメントゲートウェイスイッチとの対応関係を通知する(カプセリング情報指示▲5▼)とともに、その対応関係を管理する機能部である。このBridge Protocol/Management74は、レイヤ2移動体ネットワーク独自の機能部である。
このBridge Protocol/Management74が管理する対応関係の情報は、第17図や第20図に示す“MACアドレス更新”によって生成・更新される。そのほか、Relay機能部73から受け取ったRPR機能部71からのMACフレームをRelay機能部73を介して802機能部72に転送する際に、送信元のリング対応セグメントゲートウェイスイッチと、送信元の移動端末のMACアドレスとの対応関係を学習するようになっている。
ここで、RPRトランスペアレントブリッジは、移動端末のMACアドレスがどのRPRトランスペアレントブリッジの配下に存在するのかを学習する機構を有しているので、移動端末のMACアドレスがRPRトランスペアレントブリッジのMACアドレスでカプセル化される。リング対応セグメントゲートウェイスイッチにおいてセグメントゲートウェイスイッチの各種カプセル化機能は、RPRトランスペアレントブリッジがRelay機能部73として本来持っているMACカプセル化機能を独自の機構で制御するものと捉えることができる。
なお、第8図(実施の形態1)と第13図(実施の形態5)と第15図(実施の形態6)と第18図(実施の形態7)とにおけるステップST23では、MACエントリ更新フレームのMACカプセル化にこのRPRにおけるMACinMACカプセリング仕様を適用してカプセル化できることが示されているが、移動端末宛データフレームのMACカプセル化にもRPRにおけるMACinMACカプセリング仕様を適用することができる。
これによれば、RPRトランスペアレントブリッジのMACinMACカプセリングの機構をそのまま利用できるので、セグメントゲートウェイスイッチが容易に構成できるようになる。
Claims (16)
- 移動体ネットワークに含まれるIPサブネットワークとしてのレイヤ2移動体ネットワークであって、
前記レイヤ2移動体ネットワークは、
複数のレイヤ2スイッチングセグメントと、
前記複数のレイヤ2スイッチングセグメントの相互間を接続するコアネットワークとで構成され、
各前記レイヤ2スイッチングセグメントは、
MACアドレスに基づきMACフレームのスイッチングを行う複数のレイヤ2スイッチと、
前記複数のレイヤ2スイッチの1つ以上のエッジスイッチに接続され移動端末を収容する各種の無線アクセスポイントと、
前記複数のレイヤ2スイッチを統括し当該レイヤ2スイッチングセグメントの内部での閉じた通信と前記コアネットワークを介した他のレイヤ2スイッチングセグメントとの通信とを制御する機能を持つセグメントゲートウェイスイッチと、
で構成されていることを特徴とするレイヤ2移動体ネットワーク。 - 前記レイヤ2スイッチングセグメントでは、
前記無線アクセスポイントは、接続される移動端末を検出するとMACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する機能を備え、
前記複数のレイヤ2スイッチは、前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自レイヤ2スイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従いブロードキャスト送信する機能を備え、
前記セグメントゲートウェイスイッチは、前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームが当該レイヤ2スイッチングセグメント内で適用される場合は、そのMACエントリ更新フレームを前記コアネットワークには流さず当該レイヤ2スイッチングセグメント内にブロードキャスト送信する機能を備える
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 前記レイヤ2スイッチングセグメントでは、
前記無線アクセスポイントは、接続される移動端末を検出するとMACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する機能を備え、
前記複数のレイヤ2スイッチは、前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自レイヤ2スイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従いブロードキャスト送信する機能を備え、
前記セグメントゲートウェイスイッチは、
前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームが他のレイヤ2スイッチングセグメントにて適用される場合は、そのMACエントリ更新フレームを前記コアネットワークを介して他のレイヤ2スイッチングセグメント宛に送信する機能と、
前記コアネットワークを介して他のレイヤ2スイッチングセグメントからMACエントリ更新フレームを受信すると、その受信したMACエントリ更新フレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内にブロードキャスト送信する機能と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 前記レイヤ2スイッチングセグメントでは、
前記無線アクセスポイントは、接続される移動端末を検出するとMACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する機能を備え、
前記複数のレイヤ2スイッチは、前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自レイヤ2スイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従いブロードキャスト送信する機能を備え、
前記セグメントゲートウェイスイッチは、
MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信したMACエントリ更新フレームが他のレイヤ2スイッチングセグメントにて適用される場合は、MACエントリ削除フレームを前記コアネットワークを介して他のレイヤ2スイッチングセグメント宛に送信する機能と、
前記コアネットワークを介して他のレイヤ2スイッチングセグメントからMACエントリ削除フレームを受信すると、その受信したMACエントリ削除フレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内にブロードキャスト送信する機能と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 前記無線アクセスポイントのMACアドレスとその無線アクセスポイントが所属するレイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応を管理する近隣スイッチ探索サーバが所定の前記セグメントゲートウェイスイッチ内を含む当該ネットワーク内に設けられ、
前記レイヤ2スイッチングセグメントでは、
前記無線アクセスポイントは、接続される移動端末を検出するとMACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する機能を備え、
前記複数のレイヤ2スイッチは、前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自レイヤ2スイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従いブロードキャスト送信する機能を備え、
前記セグメントゲートウェイスイッチは、
MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームが他のレイヤ2スイッチングセグメントにて適用される場合は、受信した前記MACエントリ更新フレームに含まれる通信相手無線アクセスポイントのMACアドレスを検索キーとして前記近隣スイッチ探索サーバから前記通信相手無線アクセスポイントが所属するレイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスを取得してMACエントリの更新フレームまたは削除フレームを前記コアネットワークを介してユニキャスト送信する機能と、
前記コアネットワークを介して他のレイヤ2スイッチングセグメントからMACエントリの更新フレームまたは削除フレームを受信すると、その受信したMACエントリの更新フレームまたは削除フレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内にブロードキャスト送信する機能と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 前記レイヤ2スイッチングセグメントでは、
前記無線アクセスポイントは、接続される移動端末を検出するとMACエントリ更新フレームをブロードキャスト送信する機能を備え、
前記複数のレイヤ2スイッチは、前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自レイヤ2スイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームをレイヤ2スイッチの規則に従いブロードキャスト送信する機能を備え、
前記セグメントゲートウェイスイッチは、
前記MACエントリ更新フレームの受信に応答して、学習済み移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応表であるMACエントリを更新するとともに、受信した前記MACエントリ更新フレームが他のレイヤ2スイッチングセグメントにて適用される場合は、MACエントリの更新フレームまたは削除フレームを前記コアネットワーク上にブロードキャスト送信する機能と、
前記コアネットワークを介して他のレイヤ2スイッチングセグメントからMACエントリの更新フレームまたは削除フレームを受信すると、対象となる移動端末のMACエントリが学習済みであるか否かを判定し、学習済みである場合に、その受信したMACエントリの更新フレームまたは削除フレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内にブロードキャスト送信する機能と
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 前記レイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチは、
自レイヤ2スイッチングセグメント内から受信した移動端末宛MACフレームが自レイヤ2スイッチングセグメント内で適用される場合は移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応を学習してMACエントリを更新する一方、自レイヤ2スイッチングセグメント内で適用されず他のレイヤ2スイッチングセグメントにて適用される場合は、前記MACエントリを更新せずに前記コアネットワーク上にユニキャスト送信する機能と、
前記コアネットワークから受信される移動端末宛MACフレームについては、移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応を学習する機能を持たず、受信した前記移動端末宛MACフレームの送信先MACアドレスを精査し、その送信先MACアドレスのMACエントリを保持するとき、その受信された前記MACフレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内に取り込む機能と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 各レイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチは、
自レイヤ2スイッチングセグメント内から受信した移動端末宛MACフレームが自レイヤ2スイッチングセグメント内で適用される場合は移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応を学習してMACエントリを更新するとともに、自レイヤ2スイッチングセグメント内で適用されず他のレイヤ2スイッチングセグメントにて適用される場合は、前記MACエントリを更新して前記コアネットワーク上にブロードキャスト送信する機能と、
前記コアネットワークから受信される移動端末宛MACフレームについては、送信先MACアドレスを精査し、その送信先MACアドレスのMACエントリを保持するとき、その受信された前記MACフレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内に取り込む機能と
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 各レイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチは、
自レイヤ2スイッチングセグメント内から受信した移動端末宛MACフレームが自レイヤ2スイッチングセグメント内で適用される場合は移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応を学習してMACエントリを更新するとともに、自レイヤ2スイッチングセグメント内で適用されず他のレイヤ2スイッチングセグメントにて適用される場合は、前記MACエントリを更新して前記コアネットワーク上にユニキャスト送信する機能と、
前記コアネットワークから受信される移動端末宛MACフレームについては、移動端末のMACアドレスと自セグメントゲートウェイスイッチの物理ポートとの対応を学習し、対象となる移動端末のMACエントリが学習済みであるか否かを判定し、学習済みである場合に、その受信した前記MACフレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内に取り込む機能と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 各レイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチは、
他のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチにMACエントリの更新フレームまたは削除フレームを送信する際に、その更新フレームまたは削除フレームを前記複数のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのいずれかに割り当てられているホームセグメントゲートウェイスイッチに対して登録送信する機能と、
他のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチに送信すべき移動端末宛MACフレームを前記ホームセグメントゲートウェイスイッチに対してユニキャスト送信する機能と、
前記ホームセグメントゲートウェイスイッチから送られてくるMACフレームを自レイヤ2スイッチングセグメント内に取り込む機能とを備え、
前記ホームセグメントゲートウェイスイッチは、
前記セグメントゲートウェイスイッチから登録のために送信されてくるMACエントリの更新フレームまたは削除フレームから、移動端末のMACアドレスと当該移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を取得して管理する機能と、
前記セグメントゲートウェイスイッチから送信されてくる移動端末宛MACフレームを前記管理する対応関係に基づき取得した対象となる移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチに対して配送する機能と
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 移動端末のMACアドレスと当該移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を管理するホームセグメントゲートウェイスイッチを前記複数のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのいずれかに割り当て、前記ホームセグメントゲートウェイスイッチがアンカーとなって前記コアネットワーク上における送信元と受信元のセグメントゲートウェイスイッチ間の移動端末宛MACフレームの転送経路を制御する請求の範囲第10項に記載のアンカー方式を採用した後において、
前記送信元のセグメントゲートウェイスイッチは、
前記ホームセグメントゲートウェイスイッチに対してその管理する対応関係を要求し、取得した前記対応関係をルート最適化エントリとして記憶する機能と、
他のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチに移動端末宛MACフレームを送信する場合に前記ルート最適化エントリを参照し、エントリが存在するときは前記ホームセグメントゲートウェイスイッチを介さずに前記ルート最適化エントリに設定されているセグメントゲートウェイスイッチ宛に直接ユニキャスト送信する機能と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 移動端末のMACアドレスと当該移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を管理するホームセグメントゲートウェイスイッチを前記複数のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのいずれかに割り当て、前記ホームセグメントゲートウェイスイッチがアンカーとなって前記コアネットワーク上における送信元と受信元のセグメントゲートウェイスイッチ間の移動端末宛MACフレームの転送経路を制御する請求の範囲第10項に記載のアンカー方式を採用した後において、
前記送信元のセグメントゲートウェイスイッチは、
前記ホームセグメントゲートウェイスイッチに対してその管理する対応関係を要求し、取得した前記対応関係をルート最適化エントリとして記憶する機能と、
他のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチに移動端末宛MACフレームを送信する場合に前記ルート最適化エントリを参照し、エントリが存在するときは前記ホームセグメントゲートウェイスイッチを介さずに前記ルート最適化エントリに設定されているセグメントゲートウェイスイッチ宛に直接ユニキャスト送信する機能とを備え、
前記受信元のセグメントゲートウェイスイッチは、
対象となる移動端末が移動した移動先のレイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチから受信したMACエントリの更新フレームまたは削除フレームから対象となる移動端末のMACアドレスとその移動端末が存在する前記移動先のレイヤ2スイッチングセグメントにおけるセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を取得して記憶する機能と、
前記送信元のセグメントゲートウェイスイッチから移動端末宛MACフレームを受信したとき前記取得した対応関係を参照し、エントリが存在するときは受信した前記移動端末宛MACフレームを前記移動先のセグメントゲートウェイスイッチ宛に転送する機能と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 移動端末のMACアドレスと当該移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を管理するホームセグメントゲートウェイスイッチを前記複数のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのいずれかに割り当て、前記ホームセグメントゲートウェイスイッチがアンカーとなるように前記コアネットワーク上における移動端末宛MACフレームの転送経路を制御する請求の範囲第10項に記載のアンカー方式を採用する場合において、
前記ホームセグメントゲートウェイスイッチは、
移動端末のMACアドレスにおけるビット規則から移動端末に対して一つのホームセグメントゲートウェイスイッチが一意に決定できるようにすることによって、複数のセグメントゲートウェイスイッチに割り当てられている
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 移動端末のMACアドレスと当該移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を管理するホームセグメントゲートウェイスイッチを前記複数のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのいずれかに割り当て、前記ホームセグメントゲートウェイスイッチがアンカーとなるように前記コアネットワーク上における移動端末宛MACフレームの転送経路を制御する請求の範囲第10項に記載のアンカー方式を採用する場合において、
前記ホームセグメントゲートウェイスイッチは、
移動端末のMACフレームに設定されるVLANタグ情報からホームセグメントゲートウェイスイッチが一意に決定できるようにすることによって、複数のセグメントゲートウェイスイッチに割り当てられる
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 移動端末のMACアドレスと当該移動端末が存在するレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのMACアドレスとの対応関係を管理するホームセグメントゲートウェイスイッチを前記複数のレイヤ2スイッチングセグメントに所属するセグメントゲートウェイスイッチのいずれかに割り当て、前記ホームセグメントゲートウェイスイッチがアンカーとなるように前記コアネットワーク上における移動端末宛MACフレームの転送経路を制御する請求の範囲第10項に記載のアンカー方式を採用する場合において、
前記ホームセグメントゲートウェイスイッチが傷害となった場合に前記コアネットワーク上における移動端末宛MACフレームの転送方式を請求の範囲第8項に記載のブロードキャスト転送方式と請求の範囲第9項に記載のユニキャスト転送方式とのいずれかの方式に切り替える機構
を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。 - 前記コアネットワークとしてIEEE 802.17に規定されるRPR(Resilient Packet Ring)を使用し、前記セグメントゲートウェイスイッチがRPRトランスペアレントブリッジ機能を有する場合において、
前記セグメントゲートウェイスイッチが有するMACカプセリング機能にIEEE 802.17 RPR Appendix Eで規定されるMACinMACカプセリング仕様を適用することを特徴とする請求の範囲第1項に記載のレイヤ2移動体ネットワーク。
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PCT/JP2003/012128 WO2005032062A1 (ja) | 2003-09-24 | 2003-09-24 | レイヤ2移動体ネットワーク |
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