WO2008018151A1

WO2008018151A1 - Système de communication employant un mode multi-radio, appareil noeud de contrôle, appareil noeud de commande et appareil station de base

Info

Publication number: WO2008018151A1
Application number: PCT/JP2006/316063
Authority: WO
Inventors: Seishi Hanaoka; Masashi Yano; Norihisa Matsumoto; Naruhito Nakahara
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2008-02-14
Also published as: EP2051452A1; EP2051452A4; EP2051452B1; JP4688930B2; US8406181B2; JPWO2008018151A1; US20100177714A1

Description

複数無線方式を使用する通信システム、監視ノード装置、制御ノード装置及ぴ基地局装置 '

技術分野 '

特に複数の無線通信システム間の高速な切替技術、及び周波数の時間利用効率明

向上のためのコグニティブ無線技術に関する。

細 1 背景技術

現在、第 3世代携帯システム電話や無線 L ANシステム等は、それぞれの事業者等によって個別に運用及び管理されている。このため、これら複数の事業者によつて運用される複数のシステムを利用するためには、それぞれの事業者と契約し、サービスに加入する必要がある。また、この場合、それぞれシステムは個々 · の事業者毎に独立なシステムであるため、ネットワーク接続に欠かせない端末の識別子（例えば、 I Pアドレス)' は、それぞれのシステム毎に独立して付与される。よって、複数のシステムを同時に使用する場合には、一般的に、複数の I P アドレスを用いる必要があった。

しかしながら、移動通信システムにとって使い勝手の良い 6 G H z以下の帯域 (V H F、 U H F、低マイクロ波帯）については、現在、第 3世代携帯電話や無線 L ANなど稠密に利用されており、周波数の逼迫が深刻化している。このような状況の中、逼迫している電波を、より有効かつ効率的に活用しつつ、特にニーズの高い移動通信に必要な周波数帯域を確保するためには、移動通信等の複数の電波を利用するシステム間における電波の高度な共同利用を実現する技術が求められている。

政策的にも、総務省 I T戦略本部による「 e— J a p a n重点計画一 2 0 0 4 j (2004年 6月）において、「周囲の電波利用状況や利用するアプリケーシヨンの要求条件を的確に判断し、周波数帯域幅、変調方式、多重化方式等を柔軟に選択して、最適な通信環境を碓立することのできる無線通信システムについて 2011年までに実用化を図る」ことを実現する技術が求められている。

5 これらの要求を実現するため、無線の状況を認知しその状況に応じて無線システムのリソース制御を行う「コグ二ティブ無線」の概念が、 1999年に発 ¾された。例ば、 Mitora, Cognitive radio for flexible mooile multimedia co mmuni cat ions", 1999 IEEE Int Workshop on Mobile Multimedia Communication 、 s Digest (Nov. 1999) や、 Mitora, et. al. ， "Cognitive Radio: Making Softwa 10 re Radios More Personal", 1999 IEEE Personal Communication, Vol.6, No.4( ■ 1999) に、このコグニティブ無線技術が開示されている。

しかしながら、コグニティプ無線を実現するための手法については様々なァプローチがあり、現在も検討が継続している。 '

図 1に、従来の複数の無線システムが接続されているシステムの全体の構成を 15 示す。図 1に示す例では、セルラシステムとして c dma l xEVDO (ΙχΕν olution Data Only) 、都市部における屋外の無線ブロードバンドシステムとして WiMAX、近距離及び室内向けブロードバンドシステムとして無線 LAN ( Wireless Local Area Network) の三つのシステムが接続されている様子を示している。以降の説明ではこの三つのシステムを例に説明を行うが、これら以外の 20 無線システムでも同等の機能をもっていれば、本発明は適用可能である。

システムは、これらの複数の無線システムでの通信に対応した端末 101、各無線システムのアクセスポィント 102、 103及び 104、各無線システムを終端するゲートウエイ 105、 106及ぴ 107、ユーザ認証のために各システム毎に備わる認証局 109、 1 10及び 1 1 1、及び、端末装置が本来所属する 25 ネットワーク宛のパケットを代行して受信し、端末装置宛に転送する HA (Home Agent) 108を備える。例えば、 EVDOシステムは、アクセスポイント 10 2、ゲートウエイとしての PDSN (Packet Data Serving' Node) 105及び認証局'としての EVDO— AAA (Authentication Authorization Accounting) 109を含む。また、無線 LANシステムは、アクセスポイント 103、ゲートウェイとしての PD I F (Packet Data Interworking Function) 106及ぴ認証局としての無線 LANの場合は W i F i— AAA1 10を含む。また、 W iM AXシステムは、アクセスポイント 104、ゲートウェイとしての ASN— GW (Access Service Network Gateway) 107及び認証局としての W i MAX— A AA 1 1 1を含む。

各システムを終端するゲートウェイ 105、 106及び 107、 HA 108、及ぴ認証局 109、 1 10及び 1 1 1の間はネットワーク 1 12によって互いに接続されている。

各無線システムのアクセスポイント 102、 103及び 104は、端末との無線区間を終端する無線基地局である。

また、 PDSN105、 PD I F 106及び ASN— GW107等のゲートゥ ' エイは、 ^1 108に対する (Foreign Agent) であり、また無線システムを終端する。 FAは、端末装置が実際に所属するネットワーク内で端末装置を収容する。そして、 FAは、下り回線では H A 108から端末装置宛のバケツトを端末装置に代行して受信し、上り回線では端末装置からのパケットを H A 108 に転送する。図 1では、一つの無線システムのゲートウェイにっき一つのァクセスポイントが接続されているが、アクセスポイントの数は一つに限定されるものではなく、一般的には、複数のアクセスポイントが各ゲートウェイに接続される

' 従来の無線システムでは、各システムが独立に運用されているため、認証局 1 09、 1 10及び 1 1 1は、図 1に示すように、それぞれ独立して存在する。そして、各無線システムを使用する毎に独立してユーザ認証が行われる。

このとき、 HA108は、現在端末がどの無線システムを用いて通信を行っているかを管理している。. 具体的には、 EVDOにおける PDSN 105、無線 L ANにおける PD I F 106、及ぴ W i MAXにおける A S N— GW 107が、 HAから見た時に FAとして機能する。 HA 108は現在通信をしている無線システムのゲートウェイの I Pアドレスと端末に付与された Γ Pァドレスとの対応関係をテーブルに保持している。

次に、図 2を参照して、従来の端末が、付与される I pアドレスを取得す; έ方法と、端末が移動等の理由によつて使用するシステムを切り替える場合の処理、及ぴ、ゲートウェイと端末 I Ρアドレスとの対応関係について説明する。

まず EVDOに接続する場合、端末 101は、接続手順 201に示すように、 P AP CHAPを用いた端末認証を E VDOゲートウエイである PD SN 10 5との間で行う。 PDSN105による端末の認証が完了すると、この端末 10 1からの A c c e s s Re q u e s tを EVDO認証局 109に送信する。 E VDO認証局 109は、この要求に対する応答として、端末に付与される I Pァドレス（I P- a. b. c . d) 、 DNS情報及び HAの I Pアドレス（I P = 1. 2. 3. 4) 等の情報を PDSN 105に送信する。 PDSN105が、 E VDO認証局 109からの情報端末 101に転送することによって、端末に I Pアドレスが害り当てられる。このとき、 HA108は、端末の I Pアドレス（ I P = a . b . c . d) と F Aとしての PD SNの I Pアドレス（I P = x. x . x. x) との対応関係 202を保持する。

その後、この端末が移動し（205) 、例えば、 EVDOとは別の無線 LAN システムに新たに接続する場合、接続手順 203に示すように、例えば、 I KE V 2を用いた端末認証を無線 LANゲートウエイである PD I F 106との間でン行ラ。 PD I F 106による端末の認証が完了すると、この端末 101からの A c c e s s Re qu e s tを W i F i認証局 110に送信する。

W i F i認証局 110は、この要求に対する応答として、端末に付与される I Pアドレス（I P = e. f . g. h) 、 DNS情報及び HAの I Pアドレス（I PC蘭 006/316063

5

P= 1. 2. 3. 4) 等の情報を PD I F 106に送信する。 PD I F 106が、 Wi F i認証局 110からの情報を端末 1.01に転送することによって、端末に I Pァドレスが割り当てられる。このとき、 HA108は、端末の I Pァドレス（I P=e. f . g. h) と FAとしての PD I Fの I Pアドレス（I P = y . y. y. y) の対応関係 204を保持する。

これらの説明で示すように、従来のシステムにおいては、複数の無線シスムを切り替える場合は、それぞれのシステムにおけるユーザ認証が行われ、またシステム間の切り替えに伴って端末に付与される I pアドレスが異なる。さらに、ユーザ認証が端末からゲートウェイを経由して、無線システムを切り替える都度行われるため、無線システムの切り替えには秒オーダーの時間を要する。

端末が移動しても、同一システム内で接続されるゲートウェイが複数となるハンドオーバの場合は、システムの切り替えは生じないため、端末に対して同一の

I Pアドレスが付与されることになる。この様子を図 3に示す。

端末 101が、まず無線 LANに捧続する場合、図 2を参照した説明と同様に ' 、接続手順 203に示すように、 I KE V 2を用いたユーザ認証後、 W i F i認証局 110よって端末の I Pアドレス（I P = e. f . g. h) が割り当てられる。この端末が移動し（303) 、同一無線 LANシステムの別の PD I Fの配下となる場合、接続手順 301に示すように、再び接続先の PD I F 304と端末 101との間で端末認証を行う。 W i F i認証局 109は、この端末は同一システム内に既に登録されていることを確認し、同一の I Pアドレス'を割り当てるこのとき、 HA108は、端末 101がハンドオーバしていると認識する。すなわち、端末 101は、両方のゲートウェイを経由してデータを転送する状態にあることから、二つの PD I F 106及び 304が F Aとして、対応関係 302 に登録される。このとき、ネットワーク側にある通信相手からのデータは、 HA 108に保持された対応関係 302を参照し、 PD I F 106及び PD I F 30 4のそれぞれにマルチキャストされる。 '

その後、端末 1 0 1のハンドオーバが終了し、端末 1 0 1が完全に移動先の P D I F 3 0 4のみと接続する場合には、端末の I Pァドレスと F Aの I Pァドレスとの対応関係 3 0 2が、端末の I P = e . f . g . hに対して、の1 ? = z . z . z . zのみとなる。

以上説明したように、従来のシステムにおいては、同一のシステム内では、 ' H A 1 0 8において、一つの端末 I Pァドレスに対して複数の F Aァドレスを保持することは可能である。しかし、この場合、端末 1 ,0 1宛のデータは、各 F Aに対してマルチキャストされる。また、ユーザ認証はゲートウェイが変わる度にュ一ザ認証が行われるため、無線システムの切り替えには秒オーダーの時間を要す

' る。 . 発明の開示 ' . 従来のシステムでは、第 3世代携帯電話システムや無線 L ANシステム等は、 ' それぞれの事業者等により個別に運用及び管理されている。このため、これら複数の事業者によつて運用される複数のシステムを利用するためには、それぞれの事業者と契約し、サービスに加入する必要があった。また、この場合、それぞれシステムは個々の事業者毎に独立なシステムであるため、ネットワーク接続に欠かせない端末の識別子（例えば、 I Pアドレス）は、それぞれのシステム毎に独立して付与される。よって、複数のシステムを同時に使用する場合には、一般的に、複数の I Pァドレスを用いる必要があった。

また、無線の状況に応じて使用する無線システムを適宜切り替えるためには、無線における伝搬路変動に追従しミリ秒オーダーでのシステム切り替えが必要である。し力し、複数の無線システムが使用できる無線環境において、これら複数の無線システムを切り替えながら使用する場合、無線システムの切替の都度ユーザ認証を行い、かつ、セッションの切り替えが必要となる。よって、無線システムの切り替えに秒オーダーの時間が必要であり、無線状況応じてシステムを高速に切り替えることができない問題があった。

また、無線の状況に限らず、ストリーミング通信（例えば、 V o I Pに代表される音声通信、画像を伴ったストリーミング通信）を行うアプリケーションを使用する場合、システム間の切り替えに伴って通話が瞬断したり、画像が途切れたりする問題があった。 '

また、従来のシステムでは、同一システム内では一つの端末の I Pアドレスに対して複数の F Aの I Pアドレスを対応付けることは可能である。し力し、ハン、ドオーバ中の端末宛のデータは、各 F Aに対してマルチキャストされるため、無線システム全体で見れば、無線リソースを 2倍使用することとなり、システムに ■収容可能なユーザ数を減少させる問題があった。

さらに、従来のシステムでは、複数の無線システムが使用できる無線環境において、いずれのシステムを使用するかは、現在ほユーザの意思や手動の操作に存している。このため、システム全体として収容ユーザ数に偏りが出てネットヮーク負荷が高くなる問題があった（負荷が高くなる結果、接続しにくくなる）。また、個々のユーザスループットだけでなく、システム全体のスループットも低下する問題があった。

本発明の目的は、時々刻々と変化する無線の状況に応じて複数のシステムを効 ' 率よく使用するために、無線システム毎に備わる認証局を共通化し、端末に割り当てられる I Pアドレスは、使用するシステムに関わらず一つの ΓΡアドレスにする。その上で、データを伝送する無線システムをパケット毎に切り替え可能な制御ノードを各システムのゲートウェイの上位側に配置することによって、通信相手からは一つの I Pァドレスで通信を行っているように見せことができるシステムを実現する。

また、無線システムの切り替えに伴うセッション切り替え等の時間をなくして、無瞬断なシステムの切り替えを実現する。さらに、各無線システムのアクセスポイントから無線状浼に関する情報、ァクセスボイントに接続している端末数の情報、.及びアクセスボイントの処理負荷の情報等を収集する。そして、監視ノードによって、収集した情報を統計的に処理することによって、無線の状況を的確に把握する。

本発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、複数の無線システムを含み、前記複数の無線システムに対応した端末装置と接続する通信システムであって、各無線システムのアクセスポイント、各無線システムを終端するゲ一トウエイ、認証装置、及び前記端末装置が本来所属するネットワーク宛のパケットを代行して受信し、前記端末装置宛に転送するホームエージェントを備え、前記認証装置は、前記端末と接続される前記無線システムを切り替える際に、切替前と同一の I Pアドレスを前記端末装置に割り当てる。

本発明によれば、端末時々刻々変化する無線の状況に応じて、使用する無線システムをバケツト毎に切り替えることができ、ユーザのスループットを向上し、システム全体の負荷を分散し、及ぴシステム全体のスループットを向上すること ' ができる。図面の簡単な説明

図 1は、従来の複数の無線システムを収容するシステムの構成図である。図 2は、従来のシステムにおける、システム間を移動する場合の I Pアドレスの割当手順のシーケンス図である。

図 3は、従来のシステムにおける、同一システム内の異なるゲートウェイ間を移動する場合の I Pァドレスの割当手順のシーケンス図である。

図 4は、本発明の第 1の実施の形態のシステム間を移動する場合の I Pァドレスの割当手順のシーケンス図である。

図 5は、本発明の第 2の実施の形態の同一システム内の異なるゲートウェイ間を移動する場合の I Pアドレスの割当手順のシーケンス図である。図 6は、本発明の第 3の実施の形態の I Pアドレスを割り'当る手順のブローチヤートである。

図 7は、本発明の第 4の実施の形態の複数の無線システムを収容するシステムの構成図である。

図 8は、本発明の第 4の実施の形態のシステム間を移動する場合の I Pァドレスの割当手順のシーケンス図である。 ' 図 9は、本発明の第 4の実施の形態の I Pパケットのカプセル化の説明図である。

図 1 0は、本発明の第 5の実施の形態の制御シーケンス図である。

図 1 1は、本発明の第 4の実施の形態の制御ノードの機能を示すブロック図で •ある。

図 1 2は、本発明の第 4の実施の形態の監視ノードの機能を示すプロック図である。

図 1 3は、本発明の実施の形態の複数システムの周波数及び時間リソースの制 ' 御の概念図である。

図 1 4 A及ぴ図 1 4 Bは、本発明の実施の形態のコグニティブ基地局と各無線システムのサービスエリアとの関係を示す図である。

図 1 5は、本発明の実施の形態のコグニティブ基地局と各無線システムのサービスエリアとの関係を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

<実施形態 1〉

本発明の第 1の実施形態について説明する。

第 1の実施形態は、図 4に示すように、複数の無線システムそれぞれで認証局を備えるのではなく、複数の無線システムで共通の認証局 4 0 1を備える。異なるシステム間を切り替えながら通信している端末に対して、同一の I Pァドレスを付与する処理について、図 4を参照して説明する。'

端末 101が、まず、 EVDOシステムに接続する場合、接続手順 402に示すように、 PAPZCHAP等を用いた端末認証を EVDOゲートウェイである PDSN105との聞で行う。 PDSN105による端末の認証が完了すると、この端末 101からの Ac c e s s R e q u e s tを共通認証局 401に送信する。 '

共通認証局 401は、この要求に対する応答として、端末に付与される I Pァドレス（I P=a. b. c. d) 、 DNS情報及ぴ HAの I Pアドレス（I P = 1. 2. 3. 4) 等の情報を PDSN 105に送信する。 PDSN105が、共通認証局 401からの情報を端末 101に転送することによって、端末の I Pァ ' ドレスが割り当てられる。このとき、 HA108は、端末の ΓΡアドレス（I P = a . b . c . d) と F Aとしての PD SNの I Pアド、レス（ I P = x . x. x . x) との対応関係 403を保持する。ここまでは、前述した従来技術と同じ^ 理が行われる。

' その後、この端末が移動し（407) 、例えば、 EVDOとは別の無線 LAN システムに新たに接続する場合、接続手順 404に示すように、例えば、 IKE V 2等を用いた端末認証を無線 LANゲートウェイである PD I F 106との間で行う。この I KE V 2を用いた端末認証時には、まだ端末の I Pァドレスは割り当てられていないため、割り当てられていないことを示すあらかじめ定められた I Pアドレス値（例えば、 I P=0. 0. 0. 0) をパラメーダの一つとして接続要求に含める。また、端末 101は、端末に固有の識別子を接続要求に含める。端末に固有の識別子には、例えば、端末製造番号、 S IMカードの番号及ぴ電話番号等を用いるとよい。

PD I F 106による端末の認証が完了すると、この端末 101からの Ac c e s s R e e s tを共通認証局 401に送信する。この Ac c e s s R e q u e s tにも、端末 101から送信された、端末に固有の識別子が含まれる共通認証局 401は、端末に固有の識別子をデータベースとして保持している。共通認証局 401は、端末 101から送信された、端末に固有の識別子を用いて、データベースを参照して、この端末 101が他の無線システムで既に通信を行い、 I Pアドレスが付与された端末と同一であるか否かを判定する端末識別を行う（405) 。その結果、同一の端末からの A c c e.s s Re q u e s tであると判断した場合、接続手順 404に示すように、共通認証局 401は、 E V DOで割り当てた I Pアドレスと同一のアドレス（I P=a. b. c. d) を端末の I Pアドレスとするように指示する。この場合、 HA108は、端末の I P アドレスをそのまま保持し、端末 101宛のデータが経由する FAの I Pァドレスを、 PD I F 106の I Pァレス（I P = y, y . y . y ) に更新する。一方、共通認証局 401における端末識別 405の結果、まだ他の無線方式で I Pアドレスが割り当てられていない新規の端末からの A c c e s s R e q u e s tであると判断した場合には、共通認証局 401に保持される新規の I Pァ ' ドレスを端末に割り当てる。

このように第 1の実施形態によって複数の無線システム間でシステム切り替えた場合でも、同一端末に対して崗一の I Pアドレスを付与することが可能となる

<実施形態 2>

次に、本発明の第 2の実施形態について説^する。 '

第 2の実施形態は、前述した第 1の実施形態と同様に、図 5に示すように、複数の無線システムで共通の認証局 401を備える。

異なるシステム間を切り替えながら通信している端末に対して、同一の I Pァドレスを付与する第 2の実施形態の処理について、図 5を参照して説明する。端末 101が、まず、 EVDOシステムに接続する場合、接続手順 402に示すように、 P A PZCHAP等を用いた端末認証を EVDOゲートウェイである PD SN 105との間で行う。 PDSN105による端末め認証が完了すると、この端末 101力らの A c c e s s R e q. u e s tを共通認、証局 401に送信する。 '

共通認証局 401は、この要求に対する応答として、端末に付与される I Pァドレス（I P=a. b. c . d) 、 DN S情報及び HAの I Pアドレス（I P- 1. 2. 3. 4) 等の情報を PDSN 105に送信する。 PDSN105が、'共通認証局 40 1からの情報を端末 101に転送することによって、端末の I Pァドレスが割り当てられる。このとき、 HA108は、端末の I Pアドレス（I P = a . b. c. d) と FAとしての PDSNの I Pアドレス（I P = x. x. x . x) との対応関係 403を保持する。ここまでは、前述した従来技術及ぴ第 1 'の実施形態と同じ処理が行われる ■

その後、この端末が移動し（407) 、例えば、 EVDOとは別の無線 LAN システムに新たに接続する場合、接続手順 501に示すように、例えば、 I KE V 2等を用いた端末認証を無線 LANゲートウェイである PD I F 106との間 ^ で行う。この I KE V 2を用いた端末認証時には、無線 LANとしての認証及び I Pアドレス付与が完了していないが、 EVDOで割り当てられていた I Pアドレス（I P=a. b. c. d) 、すなわち、無線 LAN接続時に使用したい I P アドレス値（I P = a. b. c . d) をパラメータの一つとして接続要求に含める。この A c c e s s R e q u e s tにも、端末 101力ら送信された、前の接続で割り当てられていた I Pアドレス（I P- a. b. c . d) が含まれる。

PD I F 106による端末の認証が完了すると、この端末 101からの Ac c e s s Re q u e s tを共通 S忍証局 401に送 1 する。

共通認証局 401は、この端末 101が他の無線システムで既に通信を行い、 I Pアドレスが付与された端末と同一であるか否かを判定する照合を行う（50 2) 。同一の端末からの A c c e s s R e q u e s tであると判断した場合、接続手順 501に示すように、共通認証局 401は、 E V D Oで割り当てた I P アドレスと同一のアドレス（I P=a. b. c. d) を端末の I Pアドレスとするように指示する。この場合、 HA108は、端末の I Pアドレスをそのまま保持し、端末 101宛のデータが経由する FAの I Pアドレスを、 PD I F 106 の I Pアドレス（I P = y， y. y . y) に更新する。

一方、共通認証局 401における端末照合 502の結果、まだ他の無線方式で

I Pアドレスが割り当てられていない新規の端末からの Ac c e s s R e q u e s tであると判断した場合には、共通認証局 401に保持される I Pァドレスの範囲内であるかチェックする。そして、端末 101から送信された I Pァドレ

' スが共通認証局 401に保持される I Pァドレスの範囲内である場合、端末に対して、端末が希望した I Pアドレス（I P=a. b. c. d) を割り当てる。

—方、端末 101から送信された I Pアドレスが共通認証局 401に保持される I Pァドレスの範囲内でない場合、共通認証局 401に保持される新規の I P アドレスを έ 末に割り当てる。 '

なお、端末照合（502) をする際に、端末に固有の識別子（端末製造番号、 ' S ΙΜカードの番号及ぴ電話番号等）を用いて、端末を認証してもよい。共通認証局 401は、これらの端末に固有の識別子をデータベースとして保持し、 Ac c e s s Re u e s を受信した場合にデータベースを参照する。

このように第 2の実施形態によつて複数の無線システム間でシステム切り替えた場合でも、同一端末に対して同一の I Pアドレスを付与することが可能となる。

<実施形態 3>

次に、本発明の第 3の実施形態について説明する。

第 3の実施形態は、前述した第 1の実施形態及び第 2の実施形態が混在する場合の実施形態である。第 1の実施形態と第 2の実施形態との違いは、端末から送信される接続要求に含まれる認証パラメータの相違と、パラメータの相違に伴う共通認証局における端末照合や端末識別だけである。このため、共通認証局において両方をサポートするようにしておけば、両システムを混在させることができる。

第 3の実施の形態の共通認証局におけるフロ一チヤ一トを図 6に示す。いずれの場合も A c c e s s Re q ue s tを受信した場合に、端末に固有の識別子を用いて、同一端末からの要求であるか否かを判定する（602) 。その上で端末からの接続要求に含まれるパラメータとして記載されている I Pァドレス参照し、その内容に応じて I Pアドレスを割り当てる。そして、認証成功の返信と共に、端末に割り当てられる I Pアドレスを送信する（605及び 607) 。すなわち、端末から送信された固有の識別子を判定し、他の無線システムで接続されている端末からの接続要求であると判定されると、 I Pアドレスが所定値 (I P=0. 0. 0. 0) であるか否かを判定する（603) 。

その結果、端末から送信された I Pアドレスが所定値である場合は、接続を要求した端末には I Pアドレスが割り当てられていないと判定し、端末から送信された固有の識別子に対応する I Pアドレス（前の接続で割り当てられていた I P アドレス）を端末に割り当てる（604) 。

一方、端末から送信された I Pアドレスが所定値でない場合は、端末から要求された I Pアドレス（前の接続で割り当てられていた I Pアドレス） 1 共通認証局によって管理されるアドレスの範囲内であるか否かを半 1J定する（606) 。その結果、 I Pアドレスが所定の範囲内である場合は、端末から要求された. I Pアドレスは正当なものであると判定し、 .端末から要求された I Pアドレスを端末に割り当てる。

—方、 I Pァドレスが所定の範囲內でない場合は、端末から要求された I Pァドレスは正当なものではないと判定し、共通認証局が管理する範囲内のァドレスの一つを、端末に割り当てる（607) 。

なお、端末から送信された I Pアドレスが所定値でない場合は、ステップ 60 6で、端末に固有の識別子を用いて、同一端末からの要求であるか否かを判定し、端末から送信された固有の識別子に対応する I Pアドレ（前の接続で割り当てられていた I Pァドレス）を端末に割り当ててもよい。

なお、第 1の実施形態のように、端末に固有の識別子が接続要求に含まれる場合の処理は、図 6において、ステップ 601、ステップ 602、ステップ 603 、ステップ 604、ステップ 605の順、又は、ステップ 601、ステップ 60 2、ステップ 607、ステップ 608の順に進む。

一方、第 2の実施形態のように、前の接続で割り当てられていた I Pアドレスが接続要求に含まれる場合の処理は、図 6において、ステップ 601、ステップ 602、ステップ 603、ステップ 6ひ 6、ステップ 605の順、ステップ 60 1、ステップ 602、ステップ 603、ステップ 606、ステップ 605の順、又は、ステップ 601、ステップ 602、ステップ 603、ステップ 606、ステツプ 607、ステップ 608の順に進む。

<実施形態 4> '

次に、本発明の第 4の実施形態について説明する。

まず複数の無線システムを使用する状況について、図 13、図 14及び図 15 を参照して説明する。日本では、図 13に示すように、 EVDOであれば 2. 0 GHz帯、無線 LANであれば 2. 4 GHz帯等、使用するシステム毎に使用する周波数帯が定められている。また、無線の状況及び空いている無線リソースの状況は、時々刻々と変化するため、使用する無線リソースを適宜切り替えながら、ユーザの要求に応える必要がある。

これら複数の無線システムが使用できるエリアという観点からは、例えば、図 14Aに示すように、一つの基地局装置が、これら三つの無線システム（EVD O、 WiMAX、無線 LAN) をサポートしていると仮定する。各システムで用いられる周波数帯や送信電力等の制約から、基地局からの電波が届く範囲は異なる。すなわち、セルラである EVDOのエリアが最も広く、周波数帯が高く送信電力も低い無線 LANのエリアが最も狭くなる。従って、図 13に示すように、すべての無線システムが使える状況は基地局の近辺のみとなる。

そこで、電波の届きにくい無線 L ANなどのシステムではアクセスポイントを複数設置することが考えられている。例えば、図 1 4 Bに示すように、一つの E V D Oのエリアの中に複数の無線 L ANのアクセスポィント、複数の W i MAX のアクセスポイントが設置されることがある。こうすることによって、図 1 3に示した複数のシステムのリソースを適宜切り替えることができるエリアを広げることが可能となる。

ここで、図 1 5に示すように、これら複数のアクセスポイント分のすべての無線リソースを一つの仮想的なコグニティブ基地局 1 5 0 1のリソースとして扱えると、リソース制御の観点からも便利である。また、接続される端末から見ても '、仮想的に一つの基地局 1 5 0 1に接続されているとみなすことができる。よつて、この仮想基地局に接続される端末の通信相手からは、一つの基地局向けにデータを転送しているようにみえるので、 I Pレルでの複雑な処理が不要となる ' このような仮想的な基地局と考えることも可能な無線の状況に応じてデータを転送する無線システムをパケット毎に切り替えることが可能なシステム構成について、図 7を参照して説明する。

異なる無線システムのそれぞれの無線の状況を把握するために監視ノード（C MT： Cognitive Monitoring Tool) 7 0 4を設け、各システムのアクセスポィントから無線に関する情報を収集する。無線に関する情報としては受信電力、. R S S I (Received Signal Strength Indicator) 、各ユーザのスノレープッ卜、伝送速度、パケットロス、アクセスポイントに収容されている端末数及ぴアクセスポイントにおける処理負荷等を用いることができる。 E V D Oの場合は、これ以外にも D R C (Downlink Rate Control) の値及び R R I (Reverse Link Rate I nformation) の値等、無線区間におけるスケジューリングのために用いられている各種パラメータの値も無線情報として使用することができる。監視ノード 704は、. これらの収集された無線情報を統計処理し、統計処理された無線情報に端末の位置や移動方向等の空間情報を加味した上で、通信を行う無線方式がパケット毎に決定される。

また、各無線システムのゲートウェイ 105、 106及ぴ 107の上位側と、ネットワーク 112との間に制御ノード（P S F ： Packet Switching Function ) 705を設ける。制御ノー 705は、監視ノード 704からの指示に従ってバケツトをスィツチングする。

さらに、複数のシステムに共通の認証局 703を設け、第 1の実施形態、第 2 の実施形態及び第 3の実施形態で説明したように、複数の無線システムに対応した一つの端末に対して、複数の無線システム間で同一の I Pアドレスを割り当て

'る。

図 8に、パケット毎に無線、ステムを切り替える手順の詳細を示す。

図 8は、はじめ EVDOで接続していたユーザが、移動等の無線状況の変化によって、無線 LANによってもパケットを転送する様子を示している。第 4の実施形態において、、端末に同一の I Pアドレスを割り当てる手順は、前述した第

1の実施形態、第 2の実施形態及び第 3の実施形態で説明したものを使用することができる。

制御ノード 705は、 HA 108からは一つの FAに見え、各無線システムのゲートウェイ.105及び 106からは H Aに見える階層的構造とする。すなわち、対応関係 801に示すように、端末の I Pアドレス（I P=a. b. c . d) に対応付けられた FAは、制御ノード 705の I Pアドレスである I P = v. v . v. vの一つのみが登録される。一方、制御ノード 705は、端末の I Pアドレス（I P=a. b. c . d) を複数の FA ( P D S Nの I Pアドレスである I P = x. x. x. x、及ぴ PD I Fの I Pアドレスである I P= z . z . z . z の二つ）が対応付けた対応関係 802を保持する。

さらに、制御ノード 705は、対応関係 802に従って、 I Pァドレス = a. b. c. d宛のパケットが制御ノード 705に到達するたびに、監視ノード 70 4からの指示に従って、各パケットをどちらの F Aと対応付けるか切り替えることによって、パケ少トを複数の FAに振り分ける。なお、該当するパケット毎に複数のシステムに対してマルチキャストしてもよいが、複数のシステムのリソースを使用することになるため、マルチキャストするか否かについてもパケット毎に判断される。 ' 次に、制御ノード 705の機能について、図 1 1を参照して説明する。

制御ノード 705は、上位の HA108に対しては F Aとして動作するため、 F A位置登録部 1 104及ぴ F A位置登録のための情報を蓄積する B i n d i n g D a t a B a s e 1 106を備える。また、制御ノード 705は下位の PD SN105、 PD I F I O 6及び ASN— GW107に対しては HAとして動作するため、 H A位置登録部 1 103及び H A位置登録のための情報を蓄積する B i n d i n g D a t a B a s e l l 05を備る。

また、制御ノード 705は、監視ノード 704と接続されている。監視ノード ' 704からは、どの無線システムを用いてパケットを転送するかの情報が無線情報データベース 1 102に入力きれる。無線リンク振分制御部 1 101は、無線情報データベース 1 102に格納された情報に基づいて、転送されるバケツトを各無線リンクに振り分ける制御をする。パケットスィッチ 1 107は、無線リンク振分制御部.1 101からの指示に従って、パケットを振り分ける。

さらに、制御ノード（705) は、制御ノード内を流れるパケットのトラフィックを計測し、トラフィックの計測結果を蓄積するトラフィック計測データべ一ス 1 108を備える。トラフィックの計測結果は監視ノード 704に報告され、システムの負荷分散や接続制限等に利用される。

次に、監視ノード 704の機能について、図 1 2を参照して説明する。

監視ノード 704は、 E VDO基地局 102から無線情報を取得する EVDO 無線情報取得部 1 202、無線 LANアクセスポイント 103から無線情報を取得する W i F i無線情報取得部 1203、及び W i MAXテクセスポィント 10 4から無線情報を取得する W i MAX無線情報取得部 1 204を備える。

EVDO無線情報取得部 1202は、 RS S I、 RR I ) 、 DRCの値、接続している端末の UAT I (Unicast Access Terminal Identifier) のィ直、及びァクセスポイントに接続している端末数等の情報を取得する。

W i F i無線情報取得部 1203は、 R S S I、バケツトロス、接続中の末との間の伝送速度、アソシエーション数、及び接続中の端末の MACアドレス等の情報を取得する。

W i MAX無線情報取得部 1204は、 . R S S I、接続中の端末との間の伝送速度、誤り率、接続中の端末数、及び接続中の端末の MACアドレス等の情報を '取得する。 ·

これら取得された無線情報は、統計情報計算部 1205によって統計処理される。例えば、各無線システムのアクセスポイントから報告される R S S Iは、それぞれ異なったレンジで異なった表現で数値化されており、更に取得頻度も異な ' つている。従って、取得頻度を考慮して、 RS S Iの精度を補正し、また複数の無線システムの R S S Iが比較できるよう、無線システム間の差を補正する等によって、無線情報を正規化する。このように収集した無線情報を変換することによって、各無線システムから異なる形式、異なるタイミング（収集間隔）で収集した無線情報を比較できるようになる

次に、無線リンク経路制御部 1206は、統計処理及び正規化された様々な無線情報を各システム間で比較し、パケットを転送する無線通信システム、すなわち使用する無線リンクを選択する。この使用される無線リンクの情報は、制御ノード 705に送られる。

次に、制御ノードによってパケットを振り分ける処理について、図 9を参照して説明する。

通信相手から送信された I Pパケット 901は、宛先アドレスに I P=a. b . c dが格納されている。 HA108は、宛先アドレス（I P=a. b. c. d) に対して、 FAの I Pアドレスとして I. P = v. v. v. vが対応付けられているため、この I Pパケットにヘッダを付した形式のバケツト 902を生成して、生成されたバケツトを制御ノード 705に転送する。

制御ノード 705は、'到達したパケット 902から HA108で付されたへッダを取り除く。そして、監視ノードからの指示に従って、使用する無線シスムに対応したヘッダを付した形式のバケツト 903を生成して、生成されたバケツトを各無線システムのグートウエイ 105、 106又は 107に転送する。

' 各無線システムのゲートウェイ 105、 106及び 107は FA機能を有するため、到達したバケツト 903から制御ノード 705で付されたヘッダを取り除 'き、各システムに必要なヘッダ情報を付した形式のバケツト 904を生成して、生成されたパケットを端末 701に送信する。

例えば、 EVDOの場合は、 PD SN 105と端末 701の間で P P P (Poin ' t to Point Protocol) が確立される。このため、到達したパケットには、 PP Pのヘッダ、 PD SN 105の下位局となる P C F (Packet Control Function ) に転送するための PCFのアレス情報、及び PCFの更に下位局となるァクセスポイント 102に転送するためのアクセスポイントのアドレス情報が付加される。無線 LANの場合は、 PD I F 106と端末間 705との間で I PS e c ' が確立される。このため、これらの情報が付加されたパケットが端未に転送される。 Wi MAXの場合は、 ASN— GW107とアクセスポイント' 104との間で GREが確立される。このため、到達したパケットには、 GREキーの情報が付加される。

' このように I Pパケットをカプセルィ匕して転送することによって、 I P層よりも下位の層において複数の無線システムを収容することが可能となり、 I P層以上の階層から見れば、ある時刻においてどの無線システムと接続しているかを意識することなく通信することが可能となる。また、監視ノード及び制御ノードを組み合わせることによつて複数の無線システムのリソースまとめて管理できることから、システム全体として収容ユーザ数の偏りを軽減し、かつネットワーク負荷の分散を図ることができ、個々のユーザのスループットを向上させ、さらにシステム全体のスループットも向上させることが可能となる。

ぐ実施形態 5 >

次に、本発明の第 5の実施形態について説明する。 ' 第 5の実施形態では、モパイル I Pを用いて、制御ノードがモパイル I Pの要求に対する応答を返す場合のシーケンスについて、図 10を参照して説明する。図 10では、はじめに EVDOのリンクを確立し（1001) 、次に、 WiM AXのリンクを確立し（1002) 、さらにその次に、無線. LANのリンクを確 ' 立している（1003) 。なお、このリンクの確立の順序は、図示したものと異なる順序でもよレ、。

端末が HAに対してモパイル I Pの R e q u e s tを送信するのは、最初に通信を確立した無線システムにおいてのみであり、図 10では、. EVDOでの認証確立後にモパイル I Pの R e q u e s tを送信する（1007) 。最初の無線システムでのリンク確立後は、モパイル I Pの R e q u e s tは制御ノード（PS F) 705で終端され、応答が各ゲートウェイ 105〜107に返送される。リンク確立後、監視ノード（CMT) は、各無線システムのアクセスポイント 102〜10.4から RS S I及び/又は伝送速度等の無線情報を取挺し（100 4) 、取得した無線情報を統計処理する。そして、統計処理された無線情報に基づいて、どの無線システムを用いてパケットを転送するかを決定する。そして、どの無線システムを用いてバケツトを転送するかに関する制御情報を制御ノード 705に通知する（1005) 。

制御ノード 705は、通知された無線情報に基づいて、パケット毎に無線リンクを切り替える（1006) 。産業上の利用可能性 . '

本発明は、携帯電話や無線 L ANなどの複数の無線通信システムを同時に使用することができるシステムとして運用され、周波数の時間利用効率向上や各無線システムの負荷分散を図ったシスデムとして実施可能である。

Claims

. 請求の範囲 '

1 . 複数の無線システムを含み、前記複数の無線システムに対応した端末装置と接続する通信システムであって、

各無線システムのアクセスイント、各無線システムを終端するゲートゥエイ、認証装置、及び前記端末装置が本来所属するネットワーク宛のバケツトを代行して受信し、前記端末装置宛に転送するホームエージェントを備え前記認証装置は、前記端末と接続される前記無線システムが切り替わる際 ' に、切替前と同一の I Pアドレスを前記端末装置に割り当てることを特徴とする通信システム。

2 . 請求項 1に記載の通信システムであって、

前記認証装置は、 '

前記複数の無線システムで共用され、

前記端末からの I Pアドレス割当要求に対し、前記複数の無線システムの中で最初に接続した無線システムにおいて I Pアドレスを前記端末装置に割り当て、

2番目以降に接続する無線システムにおける I Pァドレス割当要求に対しては、同一の端末装置からの割当要求であるか否かを、端末装置に固有の識別子を用いて判定し、

同一の端末装置からの割当要求であると判定した場合、 2番目以降に接続する無線システムにおいても、最初に接続された無線システムにおいて割り当てられた I Pァドレスを、前記端末装置に割り当てることを特徴とする通信システム。

3 . 請求項 2に記載の通信システムであって、前記端末装置ほ、. I Pァドレスが未割当であることを示す情報を I Pァドレス割当要求に含めて送信し、 .

前記^:証装置は、前記端末装置から I Pァドレスが未割当であることを示す情報を受信すると、前記固有の識別子に対応して記憶されている I Pアドレスを前記端末装置に割り当てることを特徴とする通信システム。

4. 請求項 2に記載の通信システムであって、

前記端末装置は、前記最初に接続した無線システムで割り当てられた I P ' アドレスの情報を、前記 2番目以降に接続する無線システムにおける I Pァドレス割当要求に含めて送信し、

前記認証装置は、最初に接続した無線システムで割り当てられた I Pァドレスの情報を前記端末装置から受信すると、前記受信した I Pアドレスが前記認証装置の管理範囲内であれば、前記受信した I Pァドレスを前記端末装置に割り当てることを特徴とする通信システム。

5 . 請求項 2に記載の通信システムであって、

前記端末装置は、端末装置に固有の識別子、及び I Pアドレスが未割当であることを示す情報又は前記最初に接続した無線システムで割り当てられた I Pアドレスの情報を I Pアドレス割当要求に含めて送信し、 '

前記認証装置は、

前記端末装置から受信した固有の識別子によって、同一の端末装置からの割当要求であると判定した場合、さらに I Pァドレスが未割当であることを

' 示す情報を受信したか否かを判定し、

前記 I Pァドレスが未割当であることを示す情報を受信している場合は、前記端末装置から受信した固有の識別子に対応して記憶されている I Pァドレスを前記端末装置に割り当て、前記 I Pァドレが未割当であることを示す情報を受信していない場合は、さらに、最初に接続した無線システムで割り当てられた I Pアドレスの情報を受信したか否かを判定し、

前記最初に接続した無線システムで割り当てられた I Pァドレスの情報を受信している場合は、前記受信した I Pアドレスが前記認証装置の管理範囲内であれば、前記受信した I Pアドレスを前記端末装置に割り当で、前 10受信した I Pアドレスが前記認証装置の管理範囲外であれば、前記認証装置の管理範囲内の新たな I Pアドレスを前記端末装置に割り当てることを特徴とする通信システム。請汆項 1に記載の通信システムであって、

前記無線システムは、さらに、監視ノード及び制御ノードを備え、前記監視ノードは、前記各無線システムめアクセスボイントと接続され、前記各無線システムの無線情報を取得し、前記取得した無線情報に基づいて前記バケツトを転送する無線システムを決定し、

前記制御ノードは、前記各無線システムの前記グートウェイと前記ホームエージェントとの間に接続され、前記監視ノードによる決定に従って、パケットを転送する無線システムを、前記バケツト毎に切り替えることを特徴とする通信システム。請求項 6に記載の通信システムであって、

前記監視ノードは、

R S S I、パケットロス、接続中の各端末装置の伝送速度、各アクセスポイントに接続されている端末数、及び各アクセスポイントの処理負荷の少なくとも一つを無線情報として、各無線システムにおいて定められたタイミングで取得し、各無線システムから取得された前記無線情報を、各無線システム間で比較可能な形式に変換し、 .

前記変換された無線情報を比較した結果に基づいて、パケットを転送する無線システムを決定することを特徴とする通信システム。

8 . 請求項 6に記載の通信システムであって、 '

前記制御ノードは、

前記ホームエージェントに対しては、前記端末装置が実際に所属するネッ ' トワーク内で前記端末装置を収容し、前記端末装置宛のパケットを代行して受信するフォーリンエージェントとして動作し、前記ホームエージェントから転送されたパケットを前記端汞装置側へ転送し、

前記各無線システムのダートウエイに対してはホームエージェントとして動作し、前記端末装置側から転送されたパケットを前記網側へ転送し、前記ホームエージェントは、網側から到達した I Pバケツトをカプセル化 · して、前記カプセル化された I Pパケットを前記制御ノードに転送し、前記制御ノードは、前記ホームエージェントから到達した I Pバケツトをカプセル化して、前記カプセル化された I Pバケツトを前記各無線システムのゲートウェイに転送することを特徴とする通信システム。 9 . 複数の無線システムを含み、前記複数の無線システムに対応した端末装置と接続する通信システムに実装される監視ノード装置であって、

前記通信システムは、各無線システムのアクセスポイント、各無線システ ' ムを終端するゲートウェイ、認証装置、ホームエージェント、前記監視ノード装置、及び制御ノード装置を備え、

前記監視ノード装置は、

前記各無線システムのアクセスボイントと接続され、前記各無線システムの無線情報を、各無線システムにおいて定められたタイミングで取得し、各無線システムから取得された前記無線情報を、各無線システム間で比較可能な形式に変換し、

前記変換された無線情報を比較した結果に基づいて、パケットを転送する無線システムを決定し、

前記決定された無線システムを、前記制御ノード装置に指示すること特徴とする監視ノード装置。

■ 1 0 . 複数の無線システムを含み、前記複数の無線システムに対応した端末装置と接続する通信システムに実装される制御ノード装置であって、

前記通信システムは、各無線システムのアクセスポイント、各無線システムを終端するゲートウェイ、認証装置、ホームエージェント、監視ノード装置、及ぴ前記制御ノード装置を備え、 '

前記制御ノード装置は、

' 前記ホームエージェントに対しては、前記端末装置が実際に所属するネットワーク内で前記端末装置を収容し、前記端末装置宛のバケツトを代行して受信するフォーリンエージェントとして動作し、前記ホームエージェントから転送されたパケットを前記端末装置側へ転送し、

前記各無線システムのゲートウェイに対してはホームエージェントとして動作し、前記端末装置側から転送されたパケットを前記網側へ転送し、前記ホームエージェントから到達した I Pバケツトをカプセル化して、前記カプセル化された I Pバケツトを前記各無線システムのゲートゥ千ィに転送することを特徴とする制御ノ一ド装置。

1 . 複数の無線システムを含み、前記複数の無線システムに対応した端末装置と接続する通信システムに実装される基地局装置であって、前記通信システムは、各無線システムのアクセスポイント、各無線システムを終端するゲートウェイ、認証装置、 .ホームエージェント、監視ノード、及ぴ制御ノードを備え、

前記監視ノードは、前記各無線システムのアクセスボイントと接続され、前記各無線システムの無線情報を取得し、前記取得した無線情報に基づいて前記パケットを転送する^線システムを決定し、 ' ' 前記制御ノードは、前記各無線システムの前記グートウェイと前記ホームエージェントとの間に接続され、前記監視ノードによる決定に従って、パケットを転送する無線システムを、前記バケツト毎に切り替え、

前記各アクセスポイント、前記各ゲートウェイ、前記監視ノード及び前記制御ノードをまとめて一つに構成されることを特徴とする基地局装置。