WO2005112356A1

WO2005112356A1 - アクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法

Info

Publication number: WO2005112356A1
Application number: PCT/JP2005/008720
Authority: WO
Inventors: Tetsuya Kawakami
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2005-11-24
Also published as: EP1758305A1; JP4510814B2; CN1989739A; US20070217364A1; JPWO2005112356A1

Abstract

　移動端末のハンドオーバ時にパケットロスを低減させ、帯域の無駄な使用を解消する技術が開示され、その技術によれば接続局１０３及び移動端末１００が接続された無線基地局１０４は、移動端末の識別情報に基づき複数の自身のＭＡＣアドレスを生成し、ハンドオーバが開始されると、ネットワーク管理ユニット１０６は、移動端末の移動前の無線基地局装置と接続局装置との間のＶＬＡＮパスに、移動端末の移動先の無線基地局装置と接続局装置との間のＶＬＡＮパスを加えたポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを構成し、接続局装置は、外部ＩＰネットワーク１０１から受信したパケットに、ブロードキャストアドレス、接続局装置のＭＡＣアドレス、移動端末の識別情報を付加し、そのパケットをポイントツーマルチポイントのＶＬＡＮパスを介して転送する。

Description

明細書

アクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びバケツトロス低減方法

技術分野

[0001] 本発明は、広域イーサネット (登録商標）におけるモビリティ制御を実現するアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、 IPネットワークにおけるモビリティ制御としてモパイル IPが検討されてきた。モパイル IPは、移動端末がどのネットワークに接続されていても同じ IPアドレスで通信できる技術であり、移動端末の位置を管理するホームエージヱント（以下、 HAとも言う）が移動端末の代わりにパケットを受信し、それを移動端末に転送するものである。移動端末が通信中にネットワークを移動した場合には、ネットワークアドレスの変更を HAに通知してパケットの転送先を変更する。しかし、移動端末のネットワークアドレスが変更されて力 HAにその変更を通知するまでの間は、移動端末へのパケットは移動前のネットワークへ転送され廃棄される。すなわち、移動端末と HAとの通信距離が大きいほどハンドオーバに時間が掛かり、それによりパケットロスの量も多くなる。そこで、ハンドオーバの高速化として、ユーザと ISP (Internet Service Provider)とを接続するアクセスネットワークにおいて、ラベルを用いたトンネルの切り替えによる高速切り替え方式が提案されて、る。この高速切り替え方式に関しては下記の非特許文献 1に開示されている。この方式では、アクセス網内に閉じたシグナリングによりシグナリング時間が短縮され、 IPアドレス力も独立したラベルを用いるため、 IPアドレスの変更処理などを省くことができ、モパイル IPと比較して高速なハンドオーバを実現することができる。また、下記の非特許文献 2には、モパイル IPの拡張として移動端末が一時的に移動前と移動後のネットワークアドレスの両方を持ち、アクセスルータ (AR: Access Router)は一時的に両方のネットワークアドレスにパケットをコピーして転送する方法が開示されている。非特許文献 1：川上哲也、飯野聡、鈴木良宏「広域イーサネット (登録商標）におけるモビリティ制御の検討」社団法人電子情報通信学会 2002. 10

非特干文献 2： Simultaneous Bindings for Mobile IPv6 Fast Handovers ^

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[0003] しかしながら、非特許文献 1の内容のように、 VLAN (Virtual LAN)パスを用いて高速にパスを切り替える方式を用いた場合、 IPアドレスの変更などの処理が発生することなぐ高速な切り替えを実現でき、切り替え時間を短縮することはできるが、パスの切り替え時、新たなエリアに移動（リンク切替)後、パスの切り替えが終了するまでの間、パケットロスが発生するという問題は依然として残っている。具体的には、図 15において MN (移動端末） 1500が新規エリアに移動後、加入者の位置登録応答が帰つてきて通信を再開する（通信回復)までの間、パケットロスが発生する。一方、パケットロスをなくすために、モノィル IPを拡張した非特許文献 2に開示された内容では、ソフトノ、ンドオーバとして移動前と移動後の基地局の両方に同じパケットが転送されるようにしている。

[0004] この方式では、図 16に示すように、移動前の基地局 1600から付与された CoA (

Care of Address) (1)と移動先の基地局 1601から付与される CoA (2)を HA1602に通知し、 HA1602はこの 2つの CoA (l) (2)に対して IPトンネル 1603、 1604を構成し、同一パケットをコピーしてこの 2つの IPトンネル 1603、 1604を介して転送している。この方法では、 HA1602から常に 2倍のパケットが出力され、帯域を無駄に使用していると同時に、 HA1602においてパケットの複製処理を行う必要があり、 IPトンネル処理とあわせて HA1602における処理の負荷を上げる原因となっている。また、 A Rにてこの処理を行った場合、すべての AR力この処理を行うことができるように拡張を行う必要があり、既存装置を利用してシステム構成を行うことは困難である。また、図 17に示すように、ラベルを用いた方式においてソフトハンドオーバの適用を考えた場合、ノスの短点となる接続局 1700において、接続局 1700は、該当する 2つのパス 1701、 1702に対して同じパケットを複製して送信する必要がある。また、接続局 1 700力ら基地局 1703、 1704まで 2つの別のラベルを持つパスを使用するため、接続局 1700は、途中まで同じパスを使用するにもかかわらず二重にパケットを転送する必要があり、帯域の無駄な使用となる。

発明の開示

[0005] 本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、移動端末のハンドォーバ時にパケットロスを低減させ、帯域の無駄な使用を解消することができるアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法を提供することを目的とする。

[0006] 上記目的を達成するために、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 IPネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末力のパケットを前記外部 IPネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VLANパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムにお、て、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局は、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づ!ヽてそれぞれ複数の自身の MAC (Media Access Control)アドレスを生成し、前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットは、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントの VLANパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントの VLANノスを構成し、前記接続局装置は、前記外部 IP ネットワーク側から受信した前記パケットに、あて先 MACアドレスにブロードキャストァドレス、送信元 MACアドレスに前記接続局装置の MACアドレスを挿入した MACへッダ、及びノヽンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセルィ匕し、カプセル化された前記パケットを前記ポイントツーマルチポイントの VLANパスを介して転送することを特徴とするアクセスネットワークシステムが提供される。この構成により、通常のレイヤ 2スィッチを中継局装置に使用したまま、効率的なツリー構成を用いて、特殊なパケット複製を行うことなく複数の無線基地局装置に対して同一のパゲットを転送することができる。

[0007] また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身の MACアドレスが、前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有の IDを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセル化時に相手の MACアドレスを自動的に生成でき、相手の MACアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる。

[0008] また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記接続局装置力前記ネットワーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントの VL ANパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置から受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置力受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先 MACアドレスにブロードキャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先 MACアドレスに前記電波強度の強、無線基地局装置の MACアドレスをあて先とするュ-キャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、効率的にパケットを転送することができる。

[0009] また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記ネットワーク管理ユニット力前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間の前記 VLANパスを切断することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなった VLANパスを維持しておかなくてもよくなる。

[0010] また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置が、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する前記自身の MACアドレスを削除することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなった MACアドレスを維持しておかなくてもよくなる。

[0011] また、本発明のアクセスネットワークシステムにおける前記接続局装置力前記移動端末の前記ハンドオーバ時以外は、前記外部 IPネットワーク側力受信した前記パケットに、前記あて先 MACアドレスにュ-キャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記 MACアドレス、前記送信元 MACアドレスに前記自身の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセルィ匕し、カプセル化された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーボイントの VLANパスを介して転送することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ハンドオーバ時以外はブロードキャスト転送を行う必要がなぐ無駄な処理の負荷を軽減することができる。

[0012] また、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 I Pネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末力のパケットを前記外部 IPネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VL ANパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記接続局装置において、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づ、て複数の自身の MACアドレスを生成する MACアドレス生成手段と、前記外部 IPネットワーク側から前記移動端末あてのパケットを受信する受信手段と、前記移動端末がハンドオーバ中であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中であると判断された場合に、前記受信手段によって受信された前記パケットに対して、あて先 MACアドレスにブロードキャストアドレス、送信元 MACアドレスに前記 MACアドレス生成手段によって生成された前記自身の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及びノヽンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセルィ匕するカブセル化手段と、前記移動端末がハンドオーバを開始することにより、前記ハンドォーバ前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と自身との間、及び前記ハンドオーバ後に接続される移動先の前記無線基地局装置と自身との間に前記ネットワーク管理ユニットが構成するポイントツーマルチポイントの VLANパスを介して、前記カプセルィ匕手段によってカプセルィ匕された前記パケットを転送する転送手段とを有することを特徴とする接続局装置が提供される。この構成により、ソフトハンドオーバを VLANパスを用いたシステム上で効率的に実現することができる。

[0013] また、本発明の接続局装置における前記 MACアドレス生成手段が、前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、自身を示す固有の IDを有する MACアドレスを生成することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセルィ匕時に相手の MACアドレスを自動的に生成でき、相手の MACアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる。

[0014] また、本発明の接続局装置における前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中でないと判断された場合に、前記カプセル化手段が、前記受信手段によつて受信された前記パケットに対して、前記あて先 MACアドレスにュ-キャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局の MACアドレス、前記送信元 M ACアドレスに前記 MACアドレス手段によって生成された前記 MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセルィ匕することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、効率的にパケットを転送することができる。

[0015] また、本発明の接続局装置における前記受信手段が、前記移動端末からのバケツトを前記中継局装置を介して受信し、前記判断手段が、前記中継局装置を介して受信された前記移動端末力のパケットが自身を経由して前記外部 IPネットワークへ送信されるものであると判断した場合に、前記カプセル化手段が、前記移動端末からの前記パケットの MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を取り除き、前記転送手段が、前記 MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分が取り除かれた前記パケットを前記外部 IPネットワークへ転送することは、本発明の好ま、態様である。この構成により、移動端末力のパケットを外部 IPネットワークへ効率よく送信することができる。

また、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 I Pネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部 IPネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VL ANパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記無線基地局装置において、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づ、て複数の自身の MACアドレスを生成する MACアドレス生成手段と、前記接続局装置によってカプセルィ匕された前記外部 IPネットワークからの前記パケットを受信する受信手段と、前記受信手段によつて受信された、カプセル化された前記パケットの MACヘッダのあて先 MACァドレスに揷入されたアドレス力ブロードキャストアドレスかュ-キャストアドレスかを判断する判断手段と、前記判断手段によって、カプセル化された前記パケットが前記プロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記パケットに付加された前記移動端末の識別情報が自身の有する識別情報と同一である場合に、又はカプセルィ匕された前記パケットが前記ュ-キャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記ュニキャストアドレスが前記 MACアドレス生成手段によって生成された前記移動端末の識別情報に対応する MACアドレスと同一である場合に、カプセルィ匕された前記パケットの MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除する削除手段と、前記削除手段によって MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除された前記パケットを前記移動端末へ転送する転送手段とを有することを特徴とする無線基地局装置が提供される。この構成により、無線基地局装置ではハンドオーバを意識することなぐパケット転送の処理を行うことができる。

[0017] また、本発明の無線基地局装置における前記 MACアドレス生成手段が、前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、自身を示す固有の IDを有する MACアドレスを生成することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセル化時に相手の MACアドレスを自動的に生成でき、相手の MACアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる。

[0018] また、本発明の無線基地局装置における前記受信手段によって受信された前記移動端末力前記外部 IPネットワークあてのパケットに対して、あて先 MACアドレスにュ-キャストアドレスである前記接続局装置の MACアドレス、送信元 MACアドレスに自身の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及び前記移動端末の識別情報を付カロしてカプセルィ匕するカプセル化手段を更に有し、前記転送手段が、前記カプセル化手段によってカプセル化された前記パケットを前記中継局装置を介して前記外部 I Pネットワークに対して転送することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ポイントツーマルチポイントの VLANパスになっていても、無線基地局装置から外部 IPネットワークへ送信されたパケットは接続局装置に対して転送することができる。

[0019] また、本発明によれば、移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 I Pネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末力のパケットを前記外部 IPネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VL ANパスを構成するネットワーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムのパケットロス低減方法にぉ、て、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局が、前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づ!ヽてそれぞれ複数の自身の MACアドレスを生成するステップと、前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットが、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントの VLA Nパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントの VLANパスを構成するステップと、前記接続局装置が、前記外部 IPネットワーク側から受信した前記パケットに、あて先 MACアドレスにブロードキャストァドレス、送信元 MACアドレスに前記接続局装置の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及びノヽンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセルィ匕し、カプセル化された前記パケットを前記ポイントツーマルチポイントの VLANパスを介して転送するステップとを有することを特徴とするパケットロス低減方法が提供される。この構成により、通常のレイヤ 2スィッチを中継局装置に使用したまま、効率的なツリー構成を用いて、特殊なパケット複製を行うことなく複数の無線基地局装置に対して同一のパケットを転送することができる。

[0020] また、本発明のパケットロス低減方法において、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身の MACアドレス力前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有の IDを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、パケットカプセル化時に相手の MACアドレスを自動的に生成でき、相手の MACアドレスを問い合わせるようなプロトコルを用いる必要がなくなる

[0021] また、本発明のパケットロス低減方法において、前記接続局装置が、前記ネットヮーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントの VL ANパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置から受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置力受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先ァドレスにブロードキャストアドレスを用いてカプセルィ匕された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先アドレスに前記電波強度の強い無線基地局装置の MACアドレスをあて先とするュ-キャストアドレスを用いてカプセルィ匕された前記パケットを転送するステップを更に有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、効率的にパケットを転送することができる。 [0022] また、本発明のパケットロス低減方法において、前記ネットワーク管理ユニットが、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間の VLANパスを切断するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなった VLANパスを維持しておかなくてもよくなる。

[0023] また、本発明のパケットロス低減方法において、前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置が、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する自身の MACアドレスを削除するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、必要なくなった MACアドレスを維持しておかなくてもよくなる。

[0024] また、本発明のパケットロス低減方法において、前記接続局装置が、前記移動端末のハンドオーバ時以外は、前記外部 IPネットワーク側力受信した前記パケットに、前記あて先 MACアドレスにュ-キャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記 MACアドレス、前記送信元 MACアドレスに自身の MAC アドレスを挿入した MACヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付カロしてカプセルィ匕し、カプセルィ匕された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーポイントの VLAN パスを介して転送するステップを有することは、本発明の好ましい態様である。この構成により、ハンドオーバ時以外はブロードキャスト転送を行う必要がなぐ無駄な処理の負荷を軽減することができる。

[0025] 本発明のアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びバケツトロス低減方法は、上記構成を有し、移動端末のハンドオーバ時にパケットロスを低減させ、帯域の無駄な使用を解消することができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの構成を示す図

[図 2]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおけるネットワーク管理ユニットによる VLANパスの管理について説明するための図

[図 3]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ前のパケットの転送について説明するための図

[図 4]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ時のパケットの転送について説明するための図

[図 5]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ後のパケットの転送について説明するための図

[図 6A]本発明の実施の形態に係る接続局装置においてハンドオーバ時ではない通常時における移動端末あてに転送されるパケットについて説明するための図

[図 6B]本発明の実施の形態に係る接続局装置においてハンドオーバ時における移動端末あてに転送されるパケットについて説明するための図

[図 6C]本発明の実施の形態に係る無線基地局装置において ISPネットワークの ISP 装置あてに転送されるパケットについて説明するための図

[図 7A]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法におけるカプセルィ匕の際に付加される接続局装置の MACアドレスのフォーマット

[図 7B]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法におけるカプセルィ匕の際に付加される無線基地局装置の MACアドレスのフォーマット

圆 8]本発明の実施の形態に係る接続局装置の構成について説明するための図圆 9]本発明の実施の形態に係る接続局装置における ISP装置力も受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図

圆 10]本発明の実施の形態に係る接続局装置における中継局装置力も受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図

[図 11]本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成について説明するための図

[図 12]本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における中継局装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図

圆 13]本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における移動端末力も受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図 [図 14]本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける転送プレーンのプロトコルスタックを示す図

[図 15]従来の移動端末の移動時の経路変更のシーケンス図

[図 16]従来のモパイル IPにおけるソフトハンドオーバについて説明するための図

[図 17]従来のラベルを用ヽたソフトハンドオーバについて説明するための図発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法について図 1から図 14を用いて説明する。図 1は、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの構成を示す図である。図 2は、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおけるネットワーク管理ユニットによる VLANノスの管理について説明するための図である。図 3から図 5は、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ前、中、後のパケットの転送について説明するための図である

[0028] 図 6A〜図 6Cは、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法で用いられるカプセル化されたパケットについて説明するための図である。図 7A及び図 7Bは、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法におけるカプセル化の際に付加される接続局装置及び無線基地局装置の MACアドレスのフォーマットについて説明するための図である。図 8は、本発明の実施の形態に係る接続局装置の構成について説明するための図である。図 9は、本発明の実施の形態に係る接続局装置における ISP装置力も受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。

[0029] 図 10は、本発明の実施の形態に係る接続局装置における中継局装置力も受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。図 11は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成について説明するための図である。図 12 は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における中継局装置から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。図 13は、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置における移動端末から受信したパケットの転送処理フローについて説明するための図である。図 14は、本発明の実施の形態に係るァクセスネットワークシステムにおける転送プレーンのプロトコルスタックを示す図である。

[0030] まず、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムについて図 1を用いて説明する。図 1に示すように、アクセスネットワークシステムは、移動端末 100と、移動端末 100と移動端末 100が属する ISPネットワーク 101との間を中継するために IS Pネットワーク 101の ISP装置 102に接続される接続局 103と、移動端末 100と接続局 103との間であって移動端末 100に接続される無線基地局 104と、接続局 103と無線基地局 104とを結ぶ中継局 105と、接続局 103と無線基地局 104との間にトンネルを構成するネットワーク管理ユニット 106と力も構成されている。アクセスネットヮークシステムのうち、接続局 103と無線基地局 104との間のネットワークをアクセスネットワークと言う。

[0031] アクセスネットワークは、移動端末 100と ISPネットワーク 101とを接続するネットヮークであり、移動端末 100の加入者はそれぞれ個別に好きな ISPネットワーク 101に接続することが可能である。アクセスネットワークは、論理的に 2つのプレーンによって構成される。 1つは、移動端末 100からのパケットを ISPネットワーク 101まで転送する転送プレーンであり、 1つはアクセスネットワークの監視'管理を実行する制御プレーンである。転送プレーンは OSIモデルにおけるレイヤ 2 (データリンク層）ネットワークを透過的に伝送するために、トンネルの技術を利用した網で構成されている。一方、制御プレーンは OSIモデルにおけるレイヤ 3 (ネットワーク層）で構成されており、ァクセスネットワーク内部に閉じた IP網を構成し、通常の IPルーティングにより各装置間の制御情報の伝達を実行する。アクセスネットワーク全体の管理を行うものが上述したネットワーク管理ユニット 106である。

[0032] ネットワーク管理ユニット 106は、主としてアクセスネットワークの VLAN経路（以下、 VLANパスとも言う）を管理する。ここで、ネットワーク管理ユニット 106による VLAN 経路の管理について図 2を用いて説明する。図 2に示すように、ネットワーク管理ュ- ット 106は、アクセスネットワークの立ち上げ時にアクセスネットワークのトポロジーを把握し、初期経路の設定として無線基地局 104と接続局 103とを結ぶ VLANパスを算出し (ステップ S201)、制御プレーンを用いて接続局 103及び移動端末 100がハンドオーバ前に接続されている無線基地局 104aに、それぞれ移動端末 100の加入者情報と VLANID、及び VLANIDを通知する（ステップ S202、 S203)。ここで、ネットワーク管理ユニット 106が算出する VLANパスは、移動端末 100ごとに算出される。また、移動端末 100には識別情報として VLANIDが割り振られる。これにより、算出された各 VLANパスには、対応する VLANIDを付すことができる。接続局 103及び無線基地局 104aは通知された VLANIDに応じて自身のアクセスネットワーク内で使用する MACアドレスを生成し、設定する（ステップ S204、 S205)。すなわち、 VLA NIDと生成された MACアドレスは 1対 1に対応したものである。

[0033] ここで、移動端末 100のハンドオーバが開始されると、ネットワーク管理ユニット 106 は、移動先の無線基地局 104bを含んで後述するポイントツーマルチポイントの VLA Nパスに変更し (ステップ S206)、接続局 103及び移動先の無線基地局 104bに移動端末 100に対応する VLANIDを通知する（ステップ S207、 S208)。これにより、接続局 103は、後述するブロードキャストアドレスを用いたカプセルィ匕をして、カプセルイ匕されたパケットを移動端末 100に向けて転送する (ステップ S209)。移動先の無線基地局 104bは、通知された VLANIDに応じて自身のアクセスネットワーク内で使用する MACアドレスを生成 '設定する (ステップ S210)。移動端末 100のハンドォーバが終了すると、 VLANパスの変更が生じる (ステップ S211)。そして、ネットワーク管理ユニット 106は、後述するポイントツーポイントの VLANパスを無線基地局 104b との間で構成し、接続局 103及び移動前の無線基地局 104aに移動端末 100に対応する VLANIDを通知する（ステップ S212、 S213)。これにより、接続局 103は、ブロードキャストアドレスから後述するュ-キャストアドレスを用いてカプセル化をし、力プセルイ匕されたパケットを移動端末 100に向けて転送する (ステップ S214)。移動前の無線基地局 104aは、通知された VLANIDにより、使用していた MACアドレスを削除する (ステップ S 215)。

[0034] 次に、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける移動端末のハンドオーバ時のパケットの転送について図 3から図 5を用いて説明する。移動端末 100がハンドオーバをする前は、図 3に示すように、移動端末 100はポイントツーポイントの経路として設定される VLANパス 300 (例えば、 VLANID= 1)によって ISP ネットワーク 101の ISP装置 102とパケットの送受信を行っている。以下、 VLANパスをトンネルとも言う。移動端末 100がハンドオーバを開始すると、図 4に示すように、ネットワーク管理ユニット 106は、移動端末 100の移動前の無線基地局 104a及び移動後の無線基地局 104bに対してポイントツーマルチポイントの VLANパス 300、 400 を構成する。このとき、 ISP装置 102から移動端末 100あてのパケットは、接続局 103 においてあて先アドレスがブロードキャストアドレスの MACヘッダ及び VLANタグでカプセルィ匕される。なお、カプセルィ匕はハンドオーバ時以外にも行われている。カプセル化については後述する。接続局 103は、あて先アドレスがブロードキャストァドレスでカプセル化されたパケットを中継局 105aに転送し、中継局 105aは、中継局 105 c、 105dにあて先アドレスがブロードキャストアドレスでカプセル化されたパケットを転送する。なお、接続局 103は、ネットワーク管理ユニット 106によってポイントツーマルチポイントの VLANパス 300、 400が構成されると同時にあて先がブロードキヤストアドレスの MACヘッダでカプセル化することは必ずしも必要ではなぐそのままュニキャストアドレスの MACヘッダでカプセル化し、移動前の無線基地局 104aから受信する電波の強度と移動先の無線基地局 104bから受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、ブロードキャストアドレスの MACヘッダに変更しカプセル化されたパケットを中継局 105aに転送するようにしてもよい。これにより、あらかじめポイントツ一マルチポイントの VLANパスを構成しておき、必要なタイミングでカプセル化する MACアドレスを変更するのみでソフトハンドオーバの開始を制御できるので、ポィントツーマルチポイントの VLANノスを構成する制御遅延の影響を受けることがなくなると同時に、複数経路へのパケット複製を効率的に制御でき、無駄な帯域消費をなくすことができる。

ここで、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステム、後述する接続局装置、後述する無線基地局装置、及びパケットロス低減方法で用いられるカプセル化されたパケットについて図 6A〜図 6Cを用いて説明する。まず、接続局 103においてハンドオーバ時ではない通常時における移動端末 100あてに転送されるパケットについて図 6Aを用いて説明する。図 6Aに示すように、接続局 103は、あて先 MAC アドレス 601aにュ-キャストアドレスである無線基地局 104の移動端末 100の VLA NIDに対応する MACアドレスを設定し、送信元 MACアドレス 602aに接続局 103自身の MACアドレスを、 ¥1^^タグ603&に該当する移動端末100の¥1^^10= 1を挿入し、これらを ISPネットワーク 101の ISP装置 102から受信したパケット 600aに付加してカプセル化する。なお、パケット 600aに付カ卩されたあて先 MACアドレス 601a 及び送信元 MACアドレス 602aの部分を MACヘッダとも言う。以下、あて先 MACァドレス 60 lb及び送信元 MACアドレス 602b、あて先 MACアドレス 601c及び送信元 MACアドレス 602cについても同様にこれらの部分を MACヘッダとも言う。

[0036] そして、接続局 103は、このようにカプセルィ匕されたパケットを転送する。ここで、 VL ANID= 1とあるのは、例えば移動端末 100に割り振られた VLANIDが 1であることを示している。次に、接続局 103においてハンドオーバ時における移動端末 100あてに転送されるパケットについて図 6Bを用いて説明する。図 6Bに示すように、接続局 103は、あて先 MACアドレス 601bにブロードキャストアドレスを設定し、送信元 M ACアドレス 602bに接続局 103自身の MACアドレスを、 VLANタグ 603bに該当する移動端末 100の VLANID = 1を挿入し、これらを ISPネットワーク 101の ISP装置 1 02から受信したパケット 600bに付カ卩してカプセル化する。

[0037] そして、接続局 103は、このようにカプセルィ匕されたパケットを転送する。次に、無線基地局 104において、 ISPネットワーク 101の ISP装置 102あてに転送されるパケットについて図 6Cを用いて説明する。図 6Cに示すように、無線基地局 104は、あて先 MACアドレス 601cにュ-キャストアドレスである接続局 103の MACアドレスを設定し、送信元 MACアドレス 602cに無線基地局 104自身の MACアドレスを、 VLANタグ 603cに該当する移動端末 100の VLANID= 1を挿入し、これらを移動端末 100 力も受信したパケット 600cに付カ卩してカプセルィ匕する。そして、無線基地局 104は、このようにカプセルィ匕されたパケットを転送する。

[0038] ここで、無線基地局 104から ISPネットワーク 101の ISP装置 102へのパケット送信に関しては、ハンドオーバ中も同じュ-キャストアドレスでカプセル化して転送を行つている。このため、ポイントツーマルチポイントの VLANパスになっていても、無線基地局 104から ISPネットワーク 101の ISP装置 102へ送信されたパケットは接続局 10 3に転送され、他の無線基地局 104に転送されることはほとんどない。ただし、中継局 105においての MACアドレス学習に関して、タイマにより該当する接続局 103の M ACアドレスが学習テーブルから消去された場合、中継局 105において接続局 103 側及び他の無線基地局 104側へパケットがコピーされて転送されることはある。しかしながら、この場合でも、無線基地局 104においてあて先 MACアドレスが自身の M ACアドレスとして登録されているかどうかのチェックを行った時点で、接続局 103あてのパケットであることが確認できるため、移動端末 100側に転送されることはない。

[0039] 図 4の説明に戻って、中継局 105a及び中継局 105cから 105fは、ブロードキャストとしてカプセル化された移動端末 100あてのパケットを通常のブロードキャストフレームと同様に転送することができ、無線基地局 104a、 104bに転送することが可能である。

[0040] 本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの特徴は、中継局 105aから 105fに通常のイーサネット（登録商標)スィッチを用いてパケットの転送が可能なところである。また、ハンドオーバ時は、移動端末 100あてのュ-キャストパケットに関しても、接続局 103において移動端末 100が接続される無線基地局 104までのパスを示す VLANIDを挿入するときに、一緒にあて先 MACアドレスにブロードキャストアドレスを挿入してカプセル化するところである。これにより、ュ-キャストパケットであってもハンドオーバ時のみアクセスネットワーク内ではブロードキャストアドレスとして扱うことが可能であり、複数の無線基地局に対して同一のパケットを転送することができる。このカプセルィ匕されたパケットは、無線基地局 104で通常のパケットに変換 (接続局 1 03で付加された MACヘッダ及び VLANタグを取り除く）されて、移動端末 100に送信される。このため、移動端末 100は通常のイーサネット (登録商標）フレームとして 2 箇所の無線基地局 104a、 104bからパケットを受信することができ、ハンドオーバ時に無線基地局 104を切り替えてもパケットを継続して受信することができる。ただし、 2 つの無線基地局から同一のパケットを出力することは必須ではなぐ移動端末 100と無線基地局 104a、 104bとの間で 1つの無線基地局を選択する方法を用いても構わない。また、図 3に示すようなハンドオーバ前におけるあて先 MACアドレスは、該当の移動端末 100の VLANIDと 1対 1に対応付けられたアドレスが使用される。これにより、ハンドオーバ時以外はュ-キャストパケットの転送として扱うことができ、無駄に帯域を消費することがない。

[0041] ハンドオーバが終了すると、図 5に示すように、移動先の無線基地局 104bに接続された移動端末 100と ISPネットワーク 101の ISP装置 102との間でポイントツーポイントの VLANパス 500が構成され、パケットの送受信が行われる。

[0042] 次に、上述したカプセルィ匕の際に付加される接続局 103及び無線基地局 104の M ACアドレスのフォーマットについて図 7A及び図 7Bを用いて説明する。図 7Aに示す接続局 103の MACアドレスのフォーマットも図 7Bに示す無線基地局 104の MACァドレスのフォーマットも、 48ビットで構成されている。そのうちの先頭の 8ビットを「0x02 」とすることで、プライベートな（閉じられた) MACアドレス空間として使用することができる。本発明の特徴は、接続局 103及び無線基地局 104で現在使用している VLA NIDの値 12ビットをそれぞれ MACアドレスにマッピングしており、また、下位 8ビットを接続局 103は 0x01、無線基地局 104は 0x02に固定していることである。すなわち、 VLANIDと MACアドレスが 1対 1に対応している。個々の移動端末 100の加入者のパスは VLANIDにより区別されており、この VLANIDとアクセスネットワーク内で使用する MACアドレスとを 1対 1にマッピングすることにより、 VLANIDのみ管理'設定すれば、自動的にエッジとなる接続局 103及び無線基地局 104のアドレスが確定し、各装置で自律的に設定できる。

[0043] ところで、上述した本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムの動作においては、接続局 103及び無線基地局 104がそれぞれ動作するように記載されている。しかし、実際に動作しているものは、接続局 103及び無線基地局 104内に存在する各装置によって処理されている。そこで、以下では接続局 103内に存在する本発明の実施の形態に係る接続局装置及び無線基地局 104内に存在する本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の具体的な構成及び動作について図 8から図 13 を用いて説明する。

[0044] まず、本発明の実施の形態に係る接続局装置の構成について図 8を用いて説明する。図 8に示すように、接続局装置 800は、受信部 801、カプセルィ匕部 802、転送部 8 03、制御部 804、 MACアドレス生成部 805から構成されている。これらは、それぞれバス 806によってつながれている。 MACアドレス生成部 805は、ネットワーク管理ュニット 106から通知される移動端末 100に割り振られた識別情報に基づいて接続局装置 800の MACアドレスを生成する。ここで、識別情報は上述した VLANIDである。受信部 801は、主に ISP装置 102及び中継局 105からのパケットを受信したり、ネットワーク管理ユニット 106からの制御命令を受信したりする。また、カプセルィ匕部 802 は、移動端末 100がハンドオーバ時以外は、図 6 Aで説明したあて先 MACアドレス 6 Olaにュ-キャストアドレスである無線基地局 104の移動端末 100の VLAIDに対応する MACアドレスを設定し、送信元 MACアドレス 602aに接続局装置 800自身の M ACアドレスを設定し、 VLANタグ 603aに該当する移動端末 100の VLANIDを挿入し、これらを ISP装置 102から受信部 801を介して受信されたパケット 600に付カ卩してカプセル化する。ここで、あて先 MACアドレス 601aに設定される無線基地局 104の MACアドレスは、 VLANIDを用いて自動的に生成されるものである。

[0045] 一方、移動端末 100がハンドオーバを開始すると、カプセルィ匕部 802は、図 6Bで説明したあて先 MACアドレス 601bにブロードキャストアドレスを設定し、送信元 MA Cアドレス 602bに接続局装置 800自身の MACアドレスを、 VLANタグ 603bに該当する移動端末 100の VLANIDを挿入し、これらを ISP装置 102から受信部 801を介して受信されたパケット 600bに付カ卩してカプセルィ匕する。また、カプセルィ匕部 802は、中継局 105から受信部 801を介して受信されたカプセルィ匕されたパケットに対して、移動端末 100から送信されたパケットに付加された MACヘッダ及び VLANタグ部分を取り除くことも行う。

[0046] 転送部 803は、カプセル化部 802によってカプセル化されたパケットを中継局 105 に転送したり、カプセルィ匕部 802が中継局 105から受信部 801を介して受信されたカプセル化されたパケットから MACヘッダ部分及び VLANタグを取り除いたパケットを ISP装置 102に転送したりする。また、ネットワーク管理ユニット 106から受信部 80 1を介して受信された制御命令などを中継局 105へ転送する。制御部 804は、受信部 801で受信したパケットを適切に転送する際に必要な処理 ·動作を行う。具体的な処理 ·動作については、後述する図 9及び図 10のパケットの転送処理フローにおいて説明する。なお、受信部 801、カプセルィ匕部 802、転送部 803、制御部 804、 MA Cアドレス生成部 805は、例えば CPUに相当する。また、受信部 801、カプセル化部 802、転送部 803、制御部 804、 MACアドレス生成部 805の動作を制御するための制御プログラムは、接続局装置 800の不図示の所定の記憶領域に記憶されている。この記憶領域は、例えば HDD、 ROM, RAMなどに相当する。また、接続局装置 80 0は、外部と通信をするための不図示のインターフェースを有する。

[0047] 次に、接続局装置 800が受信したパケットの転送処理フローについて図 9及び図 1 0を用いて説明する。まず、 ISP装置 102から受信したパケットの転送処理フローについて図 9を用いて説明する。受信部 801は、 ISP装置 102からパケットを受信する（ステップ S901)。制御部 804は、受信部 801によって受信されたパケットのあて先 M ACアドレスから移動端末 100の加入者の VLANパスを検索し、存在するか否かを判断する（ステップ S902)。ここで、 VLANパスの検索のために、接続局装置 800はあらかじめ加入者と VLANID (VLANパス）とを対応させたテーブルを有している。このテーブルは、接続局装置 800の所定の記憶領域に記憶されて、る。

[0048] 制御部 804は、 VLANパスが存在すると判断した場合に、その該当する VLANパス上の移動端末 100がハンドオーバ中力否かを判断する（ステップ S903)。制御部 8 04が該当する VLANパス上の移動端末 100がハンドオーバ中であると判断した場合に、カプセル化部 802はカプセル化の際に用いられる MACヘッダのあて先 MAC アドレスにブロードキャストアドレスを設定する（ステップ S904)。一方、制御部 804が該当する VLANパス上の移動端末 100がハンドオーバ中でないと判断した場合に、カプセル化部 802はカプセル化の際に用いられる MACヘッダのあて先 MACァドレスにュ-キャストアドレスを設定する（ステップ S905)。

[0049] カプセルィヒ部 802は、あて先 MACアドレスが設定された MACヘッダの送信元 M ACアドレスに自身の MACアドレスと VLANタグに VLANIDとを挿入し、カプセル化する（ステップ S906)。転送部 803は、カプセルィ匕されたパケットを中継局 105に転送する（ステップ S907)。なお、ステップ S902において、制御部 804が VLANパスは存在しないと判断した場合に、パケットは廃棄される (ステップ S908)。

[0050] 次に、中継局 105から受信したパケットの転送処理フローについて図 10を用いて説明する。図 10に示すように、受信部 801は、中継局 105からパケットを受信する (ステツプ S1001)。制御部 804は、受信部 801によって受信された図 6Cで説明したパケットの MACヘッダのあて先 MACアドレスが自身の MACアドレスであるか否かを判断する（ステップ S 1002)。制御部 804があて先 MACアドレスは自身の MACアドレスであると判断した場合に、カプセル化部 802は、カプセル化されたパケットの MA Cヘッダ及び VLANタグの部分を取り除く（ステップ S1003)。転送部 803は、 MAC ヘッダ及び VLANタグが取り除かれたパケットを ISP装置 102に転送する（ステップ S 1004)。なお、ステップ S1002において、制御部 804が、あて先 MACアドレスは自身の MACアドレスでないと判断した場合に、パケットは廃棄される（ステップ S1005)

[0051] 次に、本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の構成について図 11を用いて説明する。図 11に示すように、無線基地局装置 1100は、受信部 1101、判断部 110 2、削除部 1103、転送部 1104、カプセルィ匕部 1105、制御部 1106、 MACアドレス生成部 1107から構成されている。これらは、それぞれバス 1108によってつながれている。 MACアドレス生成部 1107は、ネットワーク管理ユニット 106から通知される移動端末 100に割り振られた識別情報に基づいて無線基地局装置 1100の MACアドレスを生成する。受信部 1101は、主に中継局 105からのカプセルィ匕されたパケットを受信したり、移動端末 100からのパケットを受信したりする。また、判断部 1102は、受信部 1101によって中継局 105から受信されたカプセル化されたパケットの MAC ヘッダに埋め込まれたあて先 MACアドレス力ブロードキャストアドレスかュ-キャストアドレスかを判断する。

[0052] 削除部 1103は、判断部 1102によってカプセル化されたパケットが、ブロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって所定の条件を満たす場合に、又はカプセル化されたパケットが、ュ-キャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって所定の条件を満たす場合に、カプセル化されたパケットの MACヘッダ及び VLANタグを削除する。ここで、ブロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合にさらに付加される所定の条件とは、受信されたカプセル化されたパケットの VLANタグの VLANIDが自身の無線基地局装置 1100の不図示の所定の記憶領域に記憶された VLANIDと同一であるという条件を言う。自身の無線基地局装置 1100の不図示の所定の記憶領域に記憶された VLANIDは、上述したネットワーク管理ユニット 106から通知された VLANIDである。また、ュ-キヤストアドレスを有するパケットであると判断された場合にさらに付加される所定の条件とは、受信され、カプセル化されたパケットの MACヘッダのあて先 MACアドレスが自身の無線基地局装置 1100の MACアドレスと同一であると!/ヽぅ条件を言う。

[0053] 転送部 1104は、削除部 1103によって MACヘッダを削除されたパケットを移動端末 100へ転送したり、後述するカプセルィ匕部 1105によってカプセルィ匕されたパケットを中継局 105に転送したりする。カプセル化部 1105は、図 6Cで説明したあて先 MA Cアドレス 601cにュ-キャストアドレス（接続局 103の MACアドレス）を設定し、移動端末 100から受信部 1101を介して受信したパケットとともにカプセルィ匕する。制御部 1106は、受信部 1101で受信したカプセルィ匕されたパケット及びカプセルィ匕されて V、な、パケットを適切に転送する際に必要な処理 ·動作を行う。具体的な処理 ·動作については、後述する図 12及び図 13のパケットの転送処理フローにおいて説明する。なお、受信部 1101、判断部 1102、削除部 1103、転送部 1104、カプセルィ匕部 1105、制御部 1106、 MACアドレス生成部 1107は、例えば CPUに相当する。また、受信部 1101、判断部 1102、削除部 1103、転送部 1104、カプセルィ匕部 1105、制御部 1106、 MACアドレス生成部 1107の動作を制御するための制御プログラムは、無線基地局装置 1100の不図示の所定の記憶領域に記憶されている。この記憶領域は、例えば HDD、 ROM, RAMなどに相当する。また、無線基地局装置 1100 は、外部と通信をするための不図示のインターフェースを有する。

[0054] 次に、無線基地局装置 1100が受信したパケットの転送処理フローについて図 12 及び図 13を用いて説明する。まず、中継局 105から受信したパケットの転送処理フロ一について図 12を用いて説明する。受信部 1101は、接続局装置 800によってカブセルイ匕されたパケットを接続局装置 800と無線基地局装置 1100との間にネットヮーク管理ユニット 106によって構成されたトンネルを介して受信する (ステップ S1201)。判断部 1102は、受信部 1101によって受信されたカプセルィ匕されたパケットの MAC ヘッダのあて先 MACアドレスに挿入されたアドレスが、ブロードキャストアドレスかュ二キャストアドレスかを判断する（ステップ S 1202)。 [0055] 削除部 1103は、判断部 1102によってあて先 MACアドレスがュ-キャストアドレスと判断された場合、そのあて先 MACアドレスのアドレスが自身の無線基地局装置 11 00の不図示の所定の記憶領域に記憶された MACアドレスと同一であるか否かを判断し (ステップ S1203)、所定の記憶領域に記憶された MACアドレスと同一であると判断した場合に、カプセルィ匕されたパケットの MACヘッダ及び VLANタグを削除する（ステップ S1204)。転送部 1104は、削除部 1103によって MACヘッダ及び VLA Nタグが削除されたパケットを移動端末 100へ転送する (ステップ S1205)。

[0056] 一方、ステップ S1202において、判断部 1102によってあて先 MACアドレスがブロードキャストアドレスと判断された場合、削除部 1103は、受信されたカプセルィ匕されたパケットの VLANタグの VLANIDが自身の無線基地局装置 1100の不図示の所定の記憶領域に記憶された VL AMDと同一であるか否かを判断し (ステップ S 1206 )、所定の記憶領域に記憶された VLANIDと同一であると判断された場合に、ステツプ S 1204へ移動する。ステップ S 1206において、所定の記憶領域に記憶された VL ANIDと同一でないと判断された場合に、制御部 1106は、該当するパケットを廃棄する（ステップ S1207)。また、ステップ S1203において、所定の記憶領域に記憶された MACアドレスと同一でないと判断された場合に、制御部 1106は、該当するパケットを廃棄する (ステップ S 1208)。

[0057] 次に、移動端末 100から受信したパケットの転送処理フローについて図 13を用いて説明する。図 13に示すように、受信部 1101は、 ISP装置 102あてのパケットを移動端末 100から受信する (ステップ S1301)。制御部 1106は、受信したパケットの送信元 MACアドレスに基づ!/、て移動端末 100の加入者の VLANパスを検索し、存在するか否かを判断する（ステップ S1302)。ここで、 VLANパスの検索のために、無線基地局装置 1100は、あらカゝじめ加入者と VLANID (VLANパス）とを対応させたテ一ブルを有している。このテーブルは、無線基地局装置 1100の不図示の所定の記憶領域に記憶されている。制御部 1106によって VLANノスが存在すると判断された場合に、カプセル化部 1105は、 MACヘッダのあて先 MACアドレスに接続局装置 8 00の MACアドレスを、 MACヘッダの送信元 MACアドレスに無線基地局装置 1100 の MACアドレスを、 VLANタグに該当する VLANIDを挿入し、カプセル化する（ステツプ SI 303)。転送部 1104は、カプセル化部 1105によってカプセル化されたパケッ卜を中 ϋ局 105【こ転送する（ステップ S1304)。ここで、ステップ S1302【こお!ヽて、制御部 1106によって VLANパスが存在しないと判断された場合に、制御部 1106 はパケットを廃棄する (ステップ S 1305)。

ここで、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムのネットワークァーキテクチャは、従来技術の非特許文献 1の「広域イーサネット (登録商標）におけるモピリティ制御の検討」におけるアクセスネットワーク構成モデルと同様に、 IPネットヮークによる制御プレーン及びレイヤ 2による転送プレーンの構成をとつている。図 14には、本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムにおける転送プレーンのプロトコルスタックが示されている。本発明の実施の形態に係るアクセスネットワークシステムは、転送プレーンのプロトコルスタックが従来例と異なり、無線基地局 104と接続局 103との間で VLANタグだけでなくアクセスネットワーク内で使用される独自の MACアドレスを有する MACヘッダが付カ卩され、ユーザパケット（付加される前のパケット）をこの MACヘッダと VLANタグを用いてカプセル化するものである。この方式では独自の MACアドレス中のあて先 MACアドレスをブロードキャストアドレス、ュ二キャストアドレスで使い分けることで、中継局 105に通常のイーサネット（登録商標）装置を使用しつつ、レイヤ 2でのソフトノヽンドオーバを効率的に実現することができるなお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路である LSIとして実現される。これらは個別に 1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように 1チップィ匕されてもよい。ここでは、 LSIとした力集積度の違いにより、 IC、システム LSI、スーパー LSI、ウルトラ LSIと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。 LSI製造後に、プログラムすることが可能な FPGA (Field

Programmable Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギユラブル ·プロセッサを利用してもよ、。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積ィ匕を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

産業上の利用可能性

本発明に係るアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法は、移動端末のハンドオーバ時にパケットロスを低減させ、帯域の無駄な使用を解消することができるため、広域イーサネット (登録商標）におけるモピリティ制御を実現するアクセスネットワークシステム、接続局装置、無線基地局装置、及びパケットロス低減方法などに有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 IPネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部 I Pネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VLANパスを構成するネットヮーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムにおいて、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局は、前記ネットヮーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいてそれぞれ複数の自身の MACアドレスを生成し、

前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットは、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントの VLANパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントの VLA Nノスを構成し、

前記接続局装置は、前記外部 IPネットワーク側力も受信した前記パケットに、あて先 MACアドレスにブロードキャストアドレス、送信元 MACアドレスに前記接続局装置の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及びノヽンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセルィ匕し、カプセルィ匕された前記パケットを前記ポイントツ一マルチポイントの VLANパスを介して転送することを特徴とするアクセスネットヮークシステム。

[2] 前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身の MACアドレスは、前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有の IDを有することを特徴とする請求項 1に記載のアクセスネットワークシステム。

[3] 前記接続局装置は、前記ネットワーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントの VLANパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置力受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置から受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先 MACアドレスにブロードキャストアドレスを用いて力プセル化された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先 MACアドレスに前記電波強度の強い無線基地局装置の MACアドレスをあて先とするュ-キャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送することを特徴とする請求項 1に記載のアクセスネットワークシステム。

[4] 前記ネットワーク管理ユニットは、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間の前記 VLANパスを切断することを特徴とする請求項 1に記載のアクセスネットワークシステム。

[5] 前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置は、前記移動端末の前記ハンドォーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する前記自身の MACァドレスを削除することを特徴とする請求項 1に記載のアクセスネットワークシステム。

[6] 前記接続局装置は、前記移動端末の前記ハンドオーバ時以外は、前記外部 IPネットワーク側力受信した前記パケットに、前記あて先 MACアドレスにュ-キヤストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記 MACアドレス、前記送信元 MACアドレスに前記自身の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーポイントの VL ANパスを介して転送することを特徴とする請求項 1に記載のアクセスネットワークシステム。

[7] 移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 IPネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部 I Pネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VLANパスを構成するネットヮーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記接続局装

¾【こ; i l /、て、

前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づ、て複数の自身の MACアドレスを生成する MACアドレス生成手段と、前記外部 IPネットワーク側から前記移動端末あてのパケットを受信する受信手段と前記移動端末がハンドオーバ中であるか否かを判断する判断手段と、

前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中であると判断された場合に、前記受信手段によって受信された前記パケットに対して、あて先 MACアドレスにブロードキャストアドレス、送信元 MACアドレスに前記 MACアドレス生成手段によって生成された前記自身の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及びハンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセルィ匕するカプセルィ匕手段と、前記移動端末がハンドオーバを開始することにより、前記ハンドオーバ前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と自身との間、及び前記ハンドオーバ後に接続される移動先の前記無線基地局装置と自身との間に前記ネットワーク管理ユニットが構成するポイントツーマルチポイントの VLANパスを介して、前記カプセルィ匕手段によってカプセルィ匕された前記パケットを転送する転送手段とを、有することを特徴とする接続局装置。

[8] 前記 MACアドレス生成手段は、前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、自身を示す固有の IDを有する MACアドレスを生成することを特徴とする請求項 7 に記載の接続局装置。

[9] 前記判断手段によって前記移動端末がハンドオーバ中でないと判断された場合に、前記カプセル化手段は、前記受信手段によって受信された前記パケットに対して、前記あて先 MACアドレスにュ-キャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局の MACアドレス、前記送信元 MACアドレスに前記 MACアドレス手段によって生成された前記 MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化することを特徴とする請求項 7〖こ記載の接続局装置。

[10] 前記受信手段は、前記移動端末からのパケットを前記中継局装置を介して受信し前記判断手段が、前記中継局装置を介して受信された前記移動端末からのバケツトが自身を経由して前記外部 IPネットワークへ送信されるものであると判断した場合に、前記カプセル化手段は、前記移動端末からの前記パケットの MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を取り除き、前記転送手段は、前記 MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分が取り除かれた前記パケットを前記外部 IPネットワークへ転送することを特徴とする請求項 7に記載の接続局装置。

[11] 移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 IPネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部 I Pネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VLANパスを構成するネットヮーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムの前記無線基地局装置において、

前記ネットワーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づ、て複数の自身の MACアドレスを生成する MACアドレス生成手段と、前記接続局装置によってカプセルィ匕された前記外部 IPネットワークからの前記パケットを受信する受信手段と、

前記受信手段によって受信された、カプセルィ匕された前記パケットの MACヘッダのあて先 MACアドレスに挿入されたアドレスが、ブロードキャストアドレスかュ-キヤストアドレスかを判断する判断手段と、前記判断手段によって、力プセノレイ匕された前記パケットが前記ブロードキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記パケットに付加された前記移動端末の識別情報が自身の有する識別情報と同一である場合に、又はカプセルイ匕された前記パケットが前記ュニキャストアドレスを有するパケットであると判断された場合であって、前記ュ-キャストアドレスが前記 MACアドレス生成手段によって生成された前記移動端末の識別情報に対応する MACアドレスと同一である場合に、力プセル化された前記パケットの MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除する削除手段と、

前記削除手段によって MACヘッダ及び前記移動端末の識別情報の部分を削除された前記パケットを前記移動端末へ転送する転送手段とを、

有することを特徴とする無線基地局装置。

[12] 前記 MACアドレス生成手段は、前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、自身を示す固有の IDを有する MACアドレスを生成することを特徴とする請求項 11 に記載の無線基地局装置。

[13] 前記受信手段によって受信された前記移動端末から前記外部 IPネットワークあてのパケットに対して、あて先 MACアドレスにュ-キャストアドレスである前記接続局装置の MACアドレス、送信元 MACアドレスに自身の MACアドレスを挿入した MAC ヘッダ、及び前記移動端末の識別情報を付加してカプセル化するカプセル化手段を更に有し、

前記転送手段は、前記カプセル化手段によってカプセル化された前記パケットを前記中継局装置を介して前記外部 IPネットワークに対して転送することを特徴とする請求項 11に記載の無線基地局装置。

[14] 移動端末と、前記移動端末と前記移動端末が属する外部 IPネットワークとの間の通信を中継するために前記外部 IPネットワークと接続される接続局装置と、前記接続局装置に接続され、前記外部 IPネットワークから前記接続局装置を介して前記移動端末あてに送信されたパケットを中継する中継局装置と、前記中継局装置及び前記移動端末に接続され、前記中継局装置によって中継された前記パケットを前記中継局装置から受け取り前記移動端末へ転送し、前記移動端末からのパケットを前記外部 I Pネットワークに伝送するために前記中継局装置に転送する複数の無線基地局装置と、前記接続局装置と前記無線基地局装置との間に VLANパスを構成するネットヮーク管理ユニットとによって構成されるアクセスネットワークシステムのパケットロス低減方法において、

前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局が、前記ネットヮーク管理ユニットから通知される前記移動端末に割り振られた識別情報に基づいてそれぞれ複数の自身の MACアドレスを生成するステップと、

前記移動端末がハンドオーバを開始すると、前記ネットワーク管理ユニットが、前記ハンドオーバが開始される前に前記移動端末が接続されていた移動前の前記無線基地局装置と前記接続局装置との間のポイントツーポイントの VLANパスに、前記移動端末の移動先の前記無線基地局装置を加えたポイントツーマルチポイントの VLA Nパスを構成するステップと、

前記接続局装置が、前記外部 IPネットワーク側から受信した前記パケットに、あて先 MACアドレスにブロードキャストアドレス、送信元 MACアドレスに前記接続局装置の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及びノヽンドオーバを開始した前記移動端末の識別情報を付加してカプセルィ匕し、カプセルィ匕された前記パケットを前記ポイントツ一マルチポイントの VLANパスを介して転送するステップとを、

有することを特徴とするパケットロス低減方法。

[15] 前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局において生成される自身の MACアドレスは、前記識別情報と 1対 1にマッピングされると同時に、前記接続局装置及び前記移動端末が接続された前記無線基地局を示す固有の IDを有することを特徴とする請求項 14に記載のパケットロス低減方法。

[16] 前記接続局装置が、前記ネットワーク管理ユニットによって前記ポイントツーマルチポイントの VLANパスが構成された後、移動前の前記無線基地局装置力受信する電波の強度と移動先の前記無線基地局装置から受信する電波の強度との差が所定の値以下になったときに、あて先アドレスにブロードキャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送し、それ以外ではあて先アドレスに前記電波強度の強、無線基地局装置の MACアドレスをあて先とするュ-キャストアドレスを用いてカプセル化された前記パケットを転送するステップを更に有することを特徴とする請求項 14 に記載のパケットロス低減方法。

[17] 前記ネットワーク管理ユニットが、前記移動端末の前記ハンドオーバが完了した場合、前記接続局装置と前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置との間の VL ANパスを切断するステップを有することを特徴とする請求項 14に記載のパケットロス低減方法。

[18] 前記移動端末の移動前の前記無線基地局装置が、前記移動端末の前記ハンドォーバが完了した後に、前記移動端末の識別情報に対応する自身の MACアドレスを削除するステップを有することを特徴とする請求項 14に記載のパケットロス低減方法

[19] 前記接続局装置が、前記移動端末のハンドオーバ時以外は、前記外部 IPネットヮーク側力受信した前記パケットに、前記あて先 MACアドレスにュ-キャストアドレスである前記移動端末が接続された前記無線基地局装置の前記 MACアドレス、前記送信元 MACアドレスに自身の MACアドレスを挿入した MACヘッダ、及び前記移動端末に対応する前記識別情報を付加してカプセル化し、カプセル化された前記パケットを、前記接続局装置と前記移動端末が接続された前記無線基地局装置との間の前記ポイントツーポイントの VL ANパスを介して転送するステップを有することを特徴とする請求項 14に記載のパケットロス低減方法。