(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のネットワークと公衆IP網とを接続するプロバイダと、各ネットワークのインターフェースとなり、プロバイダに接続されるルータとを含み、各ネットワーク内で、前記ルータを用いて通信を行う移動端末により、パケット通信を行うネットワークシステムであって、
前記プロバイダ内に、
前記各移動端末のホームアドレスと転送先アドレスを対応づけて管理する位置管理テーブルと、
前記各移動端末のホームアドレス宛のパケットを捕捉し、前記位置管理テーブルに基づいて、パケットに転送先アドレスを付加して転送先に送信する手段と、を備え、
前記各ネットワークの外部ルータは、定期的に位置情報であるエージェント広告メッセージを送信し、該エージェント広告メッセージを受信した移動端末は、前記位置情報を前記プロバイダ内の前記位置管理テーブルに送信し、
前記位置管理テーブルは、前記各移動端末から送信される位置情報に基づいて、転送先アドレスを登録する手段を有することを特徴とするネットワークシステム。
【請求項２】
前記各ネットワークの外部ルータは、定期的に位置情報を送信し、
前記エージェント広告メッセージを受信した移動端末は、当該位置情報をプロバイダ内の位置管理テーブルに送信し、
前記位置管理テーブルは、前記各移動端末から送信される位置情報が、該移動端末のホームアドレスであれば、既に登録されている転送先アドレスを解除する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信をサポートするプロトコルとしてIETFにより標準化されたMobile IPを利用したとき、ISPに接続された複数のセグメントがホームネットワークとなっている場合に、各セグメントごとにあるHA機能の一部をISP側で統合化することによりホームネットワーク内の移動端末を使用して移動先においても統合化HA機能を有するISPから移動先までトネリングをすることによりIP通信を行なうシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動通信をサポートするプロトコルとしてIETFにより標準化されたMobile IPという技術がある。このMobile IPを用いることで、端末は、自身のネットワーク外の外部のネットワークにおいてもIPアドレスを変えることなく自身のネットワーク内と同様にIP通信を行うことができる。
【０００３】
このMobile IPの構成を図６に示す。図６において、１５はIPパケットを用いて任意のIP端末と通信するためのネットワークである公衆IP網である。１３は公衆IP網１５と複数のホームネットワークまたはローカルエリアネットワークを接続するためのインターネットサービスプロバイダ（以後ISP）である。ISPはインターネットへの接続を行う業者であり、各個人はこのISP１３を経由して、各ホームネットワーク１０内のIP端末は外部、例えば端末１６などと通信を行うことができる。なお、ISPはサーバやルータといった機能から構成されている。
【０００４】
ホームネットワーク１０には、各ルータ間でのパケットの転送を行うルータ手段を備えるホームゲートウェイ（以下HGW）１１を備える。HGW１１はホームネットワーク１０とそのホームネットワークより外側にあるネットワークを接続する通信機器である。HGW１１は、ホームネットワーク１０でIP端末であるモバイルノード（以下MN）のMobile IP通信をサポートするホームエージェント（以下HA）となるルータ手段を備えている。MNの通信はモバイルを前提としているので、MNはホームネットワーク内では無線でのアクセスが必要になり、ホームネットワーク内に電波の送受信を行うアクセスポイント（以下AP）が必要となる。
【０００５】
HA１１１は、エージェント広告送信手段と位置管理手段を持つ。エージェント広告送信手段は、ホームネットワーク内のMNに対し、位置情報を知らせるために定期的に送信することにより、新たにホームエージェントとなるHA１１１の位置情報を知らせる手段である。
【０００６】
位置管理手段は、MNからの位置登録要求を受けて、MNのIPアドレスであるホームアドレスと、移動先の位置情報となる気付アドレスを関連付けて位置管理テーブル１１２に登録するものである。
【０００７】
また、ＨＡ１１１は、位置管理テーブル１１２を利用して、転送先アドレスを付加し（カプセル化）、MN１２宛のパケットを転送先へ送信する。
【０００８】
ホームネットワーク１０は外部ネットワーク１７とISP１３と公衆IP網１５を介してIP通信を行なうことができる。外部ネットワーク１７にも、ホームネットワーク同様にルータを持っており、これが外部ルータ１４である。外部ルータ１４もMobile IPをサポートするエージェント（＝ルータ手段）としての役割を果たし、ホームネットワーク１０をホームとするMN１２に対し、外部エージェント（以下FA）としての機能を持つ。
【０００９】
FA１４１は、ＭＮ１２が外部ネットワークにいる間、送信パケットに対する制御を行うものであり、そのネットワーク内に訪れてきているMNに対しデフォルトのルータとしての役割を果たす。また、訪れてきているMN宛のパケットをFAはカプセル化を解きパケットを取り出す。さらにFAは、エージェント広告送信手段を持ち、外部ネットワーク内のMN１１２に対し位置情報として外部ルータのIPアドレスを提供する。
【００１０】
図６において、MN１２が外部ネットワーク１７へ移動した場合の端末を、便宜上MN１２１と表すが、MN１２とMN１２１のIPアドレスは不変であるものとする。
【００１１】
図７に、この図６に示す構成で、MN１２が移動した場合の処理を示す。ここでは、MN１２が自身のホームネットワーク１０から、外部ネットワーク１７へ移動する場合を例にとる。
【００１２】
まず、ステップＳ１（以下単にＳ１）で、外部ネットワーク１７の外部ルータ１４のFA１４１によりエージェント広告メッセージ３１が送信される。次にステップS２でMN１２１がエージェント広告メッセージ３１を受信する。
【００１３】
MN１２１は、ステップS３で自分の持っている位置情報と、受け取ったエージェント広告メッセージ３１を比較することによりチェックして、自分が移動してきたことを判断する。
【００１４】
移動してきたと判断したMN121はステップS４でHAに対する位置登録を行うために登録要求メッセージ３２をもとのホームネットワーク上のHGW１１に送信する。このとき、登録要求メッセージ３２はFA141を経由し、公衆IP網１５、ISP１３を通りHGW１１へ送信される。
【００１５】
登録要求メッセージ３２を受信したHGW１１はステップS５で位置管理テーブル１１２の位置情報（気付アドレスとして外部ルータ１４のIPアドレス）を更新する。
【００１６】
その後、HGW１１はステップS６で位置登録が終わったことを示す登録応答メッセージ３３をMN１２へ送信する。この時にもステップS4同様に、ISP13、公衆IP網15、FA141これで、MN121が自身のホームネットワーク１０から、外部ネットワーク１７へ移動した場合の位置登録に関する手続きは終了する。
【００１７】
次に、移動して位置登録を既に終了したMN１２１が通信する場合の例を示す。まず、ステップS７としてIP端末１６がISP13を通じて、MN１２のIPアドレス宛にメッセージを送る。ステップＳ８で、送られたMN１２宛のメッセージは、IPアドレスによって、通常ホームネットワークにあるものと考えられHGW１１に送られてくる。
【００１８】
HGW１１はステップS９で、MN１２の位置管理テーブル１１２を参照することにより、MN12は移動により、外部ネットワーク１７にいることを判断し、転送先のアドレスを付加する。自ホームネットワークにいないことを判断したHGW１１は、ISP13を通じて外部ネットワーク１７の外部ルータ１４へメッセージの転送を行う。
【００１９】
ステップS１１で外部ルータ１４はメッセージを管理下にあるMN１２１へ送信することにより、外部IP端末１６からMN１２１への通信は行われる。逆にMN１２１からIP端末１６へIPパケットを送信する場合は、外部ルータ１４をデフォルトのルータとして使うことによりメッセージをIP端末１６へ送ることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、このような構成で、MNの移動を行う場合において、ＭＮの位置を管理するのはHGWであり、各ホームネットワークのHGWに、位置管理手段（HA）とエージェント広告処理手段を備える必要があった。
【００２１】
よって、HAは複数のMNを収容する各ホームネットワークに対してそれぞれ１つ必要であり多くのセグメントが存在するネットワークにおいてはその数に比例しホームネットワークのルータにHA機能搭載のためのコストがかかり、HA機能の処理が増え負担もかかる。
【００２２】
また、上記図７で説明したように、MNは移動先によっては通信相手が近いにもかかわらず、必ず自ホームネットワークのルータにあるHA機能によって、HAからFAへパケットを転送するいわゆるトネリングにより冗長なルーティングを行なってしまい、その結果大きな遅延が生じる場合がある。また、位置登録の過程においても同様に、必ず自ホームネットワークのHA機能に登録しに行くために時間がかかる場合がある。
【００２３】
そこで、本発明はこのような問題を解決するものであり、位置管理手段(HA)を各ホームネットワークではなく、各ホームネットワークが接続されているISPに備えるようにすることにより、冗長なルーティングを解消することを目的としたものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のネットワークと公衆IP網とを接続するプロバイダ、  各ネットワークのインターフェースとなり、プロバイダに接続されるルータ、  各ネットワーク内で、前記ルータを用いて通信を行う端末装置により、パケット通信を行うネットワークシステムであって、前記プロバイダ内に、前記各端末装置のホームアドレスと転送先アドレスを対応づけて管理する位置管理テーブルと、前記各移動端末のホームアドレス宛のパケットを捕捉し、前記位置管理テーブルに基づいて、パケットに転送先アドレスを付加して転送先に送信するエージェント手段とを備えることにより上記課題を解決する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施例を示した概念図である。従来の技術において説明した図６と同一の構成のものについては同一符号を付し、詳細な説明は省略する。図1においてホームネットワーク10はLANを形成しており、ホームネットワーク10内に所属する移動端末12は無線でネットワークに接続しており移動が可能である。またホームネットワーク10のルータ機能を持つホームゲートウェイ（HGW）11は公衆インターネットと接続するためにインターネットサービスプロバイダ（ISP）13にのみ接続しており、ISP13経由で公衆IP網15を使い外部のネットワーク上の端末とIP通信を行なう。ここで、ISP13はサーバ、ルータ等の機能を持っているものである。
【００２６】
上記した従来技術である図６の構成と、本願発明における構成が異なる点は、従来それぞれのＨＧＷ１１が備えていたHA機能である位置管理手段を、ISP13に備えるように構成した点である。ここでは一実施例としてISP13内のルータに位置管理手段を持たせることとする。
【００２７】
移動端末MN12は、外部ネットワーク17に移動することができ、移動した端末121はその移動先においてもIPアドレスを変えることなくホームネットワーク10内と同様にIP通信できる。その際、移動先を登録する必要があり、ISP13のルータ内の位置管理手段131で端末IPアドレス（ホームアドレス）と端末の移動先（気付アドレス）を管理している位置管理テーブル（モビリティ結合）132に、気付アドレスにトネリングの転送先である外部エージェント（FA）として外部ルータ14のアドレスを登録する。
【００２８】
このようにISP13に位置を登録しておくことにより、ISP13より外部にある相手IP端末16との通信も、ISP13のルータ内の位置管理手段131より気付アドレス先にトネリングできる。つまり、移動端末MN12が、ホームネットワーク10の外部へ移動してもHGW 11を経由することなく登録でき、またIP通信もできるようになる。
【００２９】
図2は図1において移動端末MN12が外部ネットワーク17内に移動したときの処理の流れを示すフロー図である。まず、移動端末12はホームネットワーク10にいてISP13のルータ内の位置管理手段131により管理されている位置管理テーブル（モビリティ結合）132には位置は登録されていない状態にあるとする。
【００３０】
まず、ステップS1（以下単にS1）で、移動端末MN12が外部ネットワーク17へ移動した際に外部ルータ14内のエージェント手段141が位置登録用の位置情報を知らせるために定期的に送信（マルチキャストあるいはブロードキャスト）しているエージェント広告メッセージ31を受信し、移動端末MN12は、外部ネットワーク17に移動してきたことを判断する。
【００３１】
ステップS2において、移動した端末MN121は、外部ルータ14内にあるエージェント手段141をFAとし、外部ルータ14を通じて、エージェント広告メッセージ31から取得した位置情報をISP13のルータ内の位置管理手段131に、登録要求メッセージ32として送信する。
【００３２】
ステップS3において、ISPの位置管理手段131は登録要求メッセージ32から位置管理テーブル132に気付アドレスとして、FAである外部ルータ14のアドレスの登録を行なう。
【００３３】
そして、ステップS4で、ISP13の位置管理手段131で登録応答メッセージ33をMN121に返す。ここまで、位置管理手段131に移動したことを登録する際に、HGW11を経由しないで登録を行うことが可能である。
【００３４】
実際に、外部端末16からMN12宛にIP通信を行う場合の処理の流れを以下に示す。ステップS5において、発信元である相手端末16からMN12宛のIPアドレスに対して通信要求があると、ISP13のルータ内の位置管理テーブル132により、MN12のホームアドレスと関連づけて記録されているMN12の気付アドレスを取得し、この気付アドレス送信先とする新たなヘッダとして付与する（カプセル化）。気付アドレスが付与されたデータは、MN12の移動先のルータである外部ルータ14を通じて、この外部ルータ14でヘッダが外され、相手端末16とMN12のIP通信を行うことができる。MN12からの送信データは、ステップS6に示すように、外部ルータ14、ISP13を通じて相手端末16に入力される。
【００３５】
このように、MN12が移動したときに行われる登録（位置管理テーブルへの登録）処理、その後の通信においても、HGW11を経由せずに登録、通信を行うことができる。
【００３６】
図3は、図1において移動端末12が同じISP13下の他のホームネットワーク20に移動したときを示す構成図である。他のホームネットワーク20へ移動した移動端末122はHGW 21のエージェント手段211をFAと扱うことにより、位置登録として位置管理テーブル（モビリティ結合）132の気付アドレスにFAであるHGW 21のアドレスを登録する。このときもISP13より外部にある相手IP端末16との通信において、位置管理テーブル132に記録されている、ホームアドレスに対応した気付アドレス先のHGW 21へ送られ、HGW 11を経由せずに移動端末122はIP通信を行なうことができる。
【００３７】
図4は、図3で示す移動端末12が同じISP13下の他のホームネットワーク20に移動してきたときの外部位置登録及び通信におけるフロー図である。上記図２の例と同様なので、簡単に説明する。
【００３８】
まず、移動端末MN12は、ホームネットワーク10にいてISP13のルータ内のモビリティ結合132には位置は登録されていない状態にあるか、又は移動端末MN12がホームネットワーク20以外の位置で登録されている状態にある。
【００３９】
次に、ステップS1において、エージェント広告メッセージ31をHGW 21のエージェント手段211が定期的にマルチキャストあるいはブロードキャストし、それを受けた移動端末MN122はホームネットワーク20に移動してきたことを判断する。
【００４０】
ステップS2において、移動端末MN12は、HGW21をFAとして登録するために位置登録メッセージ32をHGW 21に返す。ステップS3において、HGW 21は移動端末MN12からの登録要求メッセージ32をISP13に中継し、ISP13の統合化HA手段131で位置登録が行なわれる。ISP内の統合化HA手段131は登録要求メッセージ32から位置管理テーブル（モビリティ結合）132に気付アドレスとしてFAであるHGW 21のアドレスの登録を行なう。
【００４１】
登録終了後、ステップS4において、ISP13側から登録応答メッセージ33を送り、HGW 21はそれを移動端末MN122に中継する。この登録が行なわれれば、ISPより外部にある相手IP端末16より移動端末12宛のIP通信はISPから気付アドレス先のHGW 21ヘ送られ移動端末122までHGW 11を経由することなくIP通信できる。
【００４２】
上記したように、HA手段を各ホームネットワーク上のHGWではなく、ISPに備えるようにしたことで、移動端末MNがホームネットワークから移動して、他のネットワーク上でIP登録をする場合においても、自分のホームネットワーク上のHGWまで、戻って登録するのではなく、ISPで登録を行うことができるため、冗長なルーティングを行う必要がない。また、移動登録後にIP接続を行う場合にも、一度HGWへ行ってから、転送先のルータへ転送するのではなく、直接登録されたエージェント手段（他のHGW、外部ルータ）を経由して通信するために、遅延や品質の劣化を防止することができる。
【００４３】
さらには、HA手段を各HGW、ルータに備える必要が無く、統合的にISPに備えるようにしたので、各HGW、ルータのコスト負担を軽減することが可能となる。
【００４４】
図5は移動端末12が自ホームネットワーク10に戻ってきたときの登録解除のフロー図である。基本的なデータの流れは登録時と同じである。まず、移動端末12は外部ネットワーク17又は同じISP13下の他ホームネットワーク20にいて、ISP13のルータの統合化HA手段内の位置管理テーブル（モビリティ結合）132に、その位置が登録されている状態にある。
【００４５】
ステップS1で、エージェント広告メッセージ31をHGW 11のエージェント機能111が定期的にマルチキャストあるいはブロードキャストし、それを受けた移動端末12は移動してきたこと、すなわち自ホームネットワーク10に戻ってきたことを判断する。
【００４６】
ステップS2において、自ホームネットワークに戻ってきたので位置管理テーブル（モビリティ結合）132の登録解除をする。登録解除は、登録解除メッセージ34をHGW 11に返す。
【００４７】
ステップS3において、HGW 11は登録解除メッセージ34をISP13に中継し、統合化HA機能内の位置管理テーブル（モビリティ結合）132の位置登録が解除される。
【００４８】
そして、ステップS4において、ISP側から登録解除応答メッセージ35を送り、HGW 11はそれを移動端末12に中継する。これで登録が解除される。登録が解除されていれば、外部にある相手IP端末16よりMN12宛のIP通信はISP13でホームネットワーク10にいると判断されIP通信が行なうことができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、HA機能の主要な部分である複数のホームネットワーク上の複数のMNの位置管理及びトネリングを行なう統合化HA機能をISPが持つことにより、各HGWに対してHAの全ての機能が必要なくなり、HGWの負担が軽くなり、コスト削減を実現できる。
【００５０】
これにより、ISPより外部ネットワークにあるIP端末や他ホームネットワークに属するIP端末とのIP  通信においても、トネリングによる冗長ルーティングを回避でき、これによる遅延を防ぐことができ、音声・画像といったリアルタイム通信において品質の劣化が減るため大きな効果がある。
【００５１】
端末MNが外部ネットワークや他ホームネットワークに移動したときの位置登録においてもISPの統合化HA機能に行なえばよく、常に自ホームネットワークを経由しない分だけ早く行なうことができる。
【００５２】
また、端末MN側から見るとHGWにHA又はFAがあるのと同じ動作をするために、端末MN側を何も変更することなく通常のMobile IP端末が利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるISPによるHA統合化の一実施例（MNが外部ネットワークに移動）を示す概略構成図である。
【図２】  MNが外部ネットワークへ移動したときの登録・通信を示すフロー図である。
【図３】本発明に係わるISPによるHA統合化の一実施例（MNが同じISP下の他ホームネットワークに移動）を示す概略構成図である。
【図４】  MNが同じISP下の他ホームネットワークへ移動したときの登録・通信を示すフロー図である。
【図５】  MNが自ホームネットワークに戻ってきたときの登録解除を示すフロー図である。
【図６】従来技術におけるMobile IPの一例を示す概略構成図である。
【図７】従来技術におけるのMNが外部ネットワークへ移動したときの登録・通信を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０  ホームネットワーク
１１  ホームゲートウェイ（HGW）
１２  移動端末（MN）
１３  インターネットサービスプロバイダ（ISP）
１４  外部ルータ
１５  公衆IP網
１６  相手IP端末
１７  外部ネットワーク
２０ ホームネットワーク
２１  ホームゲートウェイ（HGW）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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