(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルータがツリー状に接続され、その最下層に無線基地局が接続され、移動端末からの経路の更新通知を無線基地局から上位のルータへと順に中継してパケットを配送する経路を更新するとともに、あらかじめ定められた時間が経過するとその経路を自動的に消滅させるソフトステート方式のマイクロモビリティネットワークにおいて、ルータの直下ルータ収容数ｎを基準として１〜ｎの番号に直下ルータを採番し、当該無線基地局から最上層のルータに至る経路を、採番したルータの番号をもって当該無線基地局に付与し、更新通知の際にこの経路番号を参照して上位のルータへの送信範囲の段数ｍを求め、その段数ｍに応じた上位のルータまで更新通知を上げることにより、前記更新通知の到達範囲を、その到達頻度が上位のルータほど低くなるようにすることを特徴とするマイクロモビリティネットワークにおける経路更新方法。
【請求項２】
移動端末が当該無線基地局に滞留している場合には、その経路保持に必要な当該無線基地局からの上位ルータの段数をｍ、ルータの直下ルータ収容数をｎとしたとき、ｎｍ回に１回、更新通知の送信範囲を当該無線基地局から上位ｍ＋１段目までのルータに設定することを特徴とする請求項１記載のマイクロモビリティネットワークにおける経路更新方法。
【請求項３】
無線基地局に付与された経路番号を、当該無線基地局から移動端末に通知し、移動端末で送信範囲の段数ｍを求めて更新通知と共に送信することを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロモビリティネットワークにおける経路更新方法。
【請求項４】
移動端末からの更新通知を受け取った無線基地局にて送信範囲の段数ｍを求めることを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロモビリティネットワークにおける経路更新方法。
【請求項５】
ルータの経路保持時間を、その直下のルータに対しｎ倍とすることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のマイクロモビリティネットワークにおける経路更新方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルータがツリー状に接続され、その最下層に無線基地局が接続され、移動端末からの経路の更新通知を無線基地局から上層のルータへと順に中継して経路を更新し、更新した経路でパケットを配送するマイクロモビリティネットワーク、特にそれにおける経路更新方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明が改善の対象とする従来の移動サポートネットワークは、CellularIP（A.G.Valko,"CellularIP-ANewApproachtoInternetHostMobility,"ACMComputerCommunicationReview,January1999）などの規格案で定義されている。
【０００３】
図１に示すように、同技術を適用する移動サポートネットワークでは、固定ノードは伝送デバイスによりツリー状に接続される。ツリーの底辺のノードには無線基地局が接続し、無線伝送により移動端末と通信を行う。
【０００４】
また、ツリーのルートノードは外部ネットワークに接続する。移動端末が外部ネットワークと交換するパケットはすべてこのノードを経由して配送される。この移動サポートネットワークの無線基地局と接続している間は、移動端末はどの無線基地局に繋がっていても、同じアドレスで外部ネットワークからの到達性が確保される。
【０００５】
移動端末への経路は、各ルータが別個に保持する。移動端末は移動するたびに経路の更新通知を送信する。経路の更新通知は、移動端末が接続する最下層の無線基地局から最上層のルータへと順に中継され、更新通知が通過したルータ上の経路を更新することで、移動端末の移動に対応する。
【０００６】
また、ネットワークの対故障性や拡張性を高めるため、経路情報はソフトステートにより実現される。すなわち、経路は生成からあらかじめ定められた時間が経過すると、自動的に消滅する。移動端末は主体的に経路の保持を行うようになっている。すなわち、一カ所に滞留している場合でも、経路の保持のために、移動端末は経路更新通知を間欠的に送信する。
【０００７】
外部ネットワークから移動端末へのパケットの配送は、ルータでは次のように行われる。上位ネットワークインタフェースからパケットが到着すると、経路情報検索部でパケットの宛先から経路情報を検索し、パケットの出力先ネットワークインタフェースを決定し、そのインタフェースからパケットを送出する。もし、パケットの宛先から経路情報を検索しても転送先が決定できなければ、パケットは破棄される。
【０００８】
この手順を各ルータで繰り返し、最下層のルータから無線基地局を経由して、パケットは移動端末に到達する。
【０００９】
移動端末が送信するパケットは、ルータで次のように処理される。下位ネットワークインタフェースからパケットが到着すると、経路情報検索部でパケットの送信元から経路情報を検索する。その結果、パケットの送信元に対応する経路情報が見つかれば、その経路情報を以下に示す方法で更新して、パケットを上位ネットワークインタフェースから送出する。もし、パケットの送信元からの経路情報の検索に失敗すれば、パケットは破棄される。
【００１０】
下位ネットワークインタフェースから到着したパケットが経路更新通知パケットである場合は、更新通知に含まれる情報にしたがって、経路を更新する。一方、その他のパケットの場合は、パケットの発信元に対応する経路情報の消滅時刻を延長する。
【００１１】
この手順を繰り返すことで、移動端末が送信したパケットはネットワークの最上層まで達する。パケットが経路更新通知である場合には、そこでパケットは破棄される。それ以外のパケットの場合には、外部ネットワークへ配送される。移動端末が移動した場合の経路の更新は次のように行う。
【００１２】
無線基地局からは、位置情報や基地局の識別番号などを通知するビーコン信号が間欠的に送信される。移動端末は、この無線基地局からのビーコン信号を受信し、接続された無線基地局が変化すると、移動を検知する。
【００１３】
移動端末は、接続する無線基地局が変化すると、その都度経路更新通知のパケットを送信する。経路更新通知は先述の方法で配送され、移動端末までの経路が更新・作成される。
【００１４】
ルータ内の経路情報は、更新から予め指定された時間が経過すると自動的に消滅する。移動端末がデータを送信し続けている間は、この経路情報はデータの通過により更新され続ける。データの送信がない場合は、移動端末は、消滅時間よりも短い間隔で経路更新通知を送信して、同端末への外部からの到達性を確保する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなネットワークでは、より上層のルータほどより多数の端末の経路を管理するようになるため、より多数の端末から更新通知が到達することになる。このため、単位時間当たりの全端末からの更新通知の総量は、上位層ほど多くなることになり、したがって上位層ほどネットワークの帯域を更新通知が多く占め、ルータでは更新通知の処理に多くの資源が費やされる。
【００１６】
本発明の目的は、移動端末への経路をソフトステートとして管理し、移動端末からの経路情報更新通知（以降、更新通知と記す）により経路情報を更新することで、移動端末への到達性を確保するような、パケット通信の移動サポート方式において、ネットワーク内に流通する更新通知の流量を削減し、スケーラビリティを向上させることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上位のルータへの更新通知に到達範囲を導入し、ネットワークの上層に到達する更新通知は、下層のみに到達する更新通知よりも低頻度で流通させる。また、ネットワークの上層に位置するルータにおける経路の消滅時間を下層のルータよりも長時間に設定する。これにより、ネットワークの上層に位置するルータでは、経路の更新が下層に位置するルータよりも低頻度で行われる。
【００１８】
すなわち、本発明は、ルータがツリー状に接続され、その最下層に無線基地局が接続され、移動端末からの経路の更新通知を無線基地局から上位のルータへと順に中継して経路を更新し、更新した経路でパケットを配送するマイクロモビリティネットワークにおいて、無線基地局から上位のルータに向かう更新通知の到達範囲を、その到達頻度が上位のルータほど低くなるように次のように設定する。
【００１９】
ルータの直下ルータ収容数ｎを基準として１〜ｎの番号に直下ルータを採番し、当該無線基地局から最上層のルータに至る経路を、採番したルータの番号をもって当該無線基地局に付与し、更新通知の際にこの経路番号を参照して送信範囲の段数ｍを求め、その段数ｍに応じた上位のルータまで更新通知を上げる。
【００２０】
また、移動端末が当該無線基地局に滞留している場合には、その経路保持に必要な当該無線基地局からの上位ルータの段数をｍ、ルータの直下ルータ収容数をｎとしたとき、ｎｍ回に１回、更新通知の送信範囲を当該無線基地局から上位ｍ＋１段目までのルータに設定する。
【００２１】
無線基地局に付与された経路番号を、当該無線基地局から移動端末に通知し、移動端末で送信範囲の段数ｍを求めて更新通知と共に送信する形態としても、また移動端末からの更新通知を受け取った無線基地局にて送信範囲の段数ｍを求める形態としてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図２のように、ルータＲがツリー状に接続されたネットワークにおいて、その最上層にある１つのルータに外部ネットワーク、最下層の各ルータに無線基地局ＢＳが接続されている。ルータと無線基地局間は伝送デバイスにより接続される。移動端末ＭＴは無線基地局ＢＳを通してデータを送受信する。移動端末ＭＴと無線基地局間は無線の伝送デバイスにより接続される。
【００２４】
ルータの直下ルータ収容数（下位ネットワークインタフェース数）をｎとすると、直下のｎ個のルータは１〜ｎの番号に採番される。例えば、直下ルータ収容数ｎを全てのルータについて同じとして、ｎ＝３とした場合、図２に示すように最上層のルータは１番（図２ではＲ１と記す）、その直下の第２層の３個のルータはそれぞれ１番、２番、３番（図２ではそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３と記す）、第３層の１番目（Ｒ１）のルータの直下の３個のルータは同じく１番、２番、３番（同様にＲ１、Ｒ２、Ｒ３）、第３層の２番目（Ｒ２）のルータの直下の３個のルータも同じく１番、２番、３番（同様にＲ１、Ｒ２、Ｒ３）、第３層の３番目（Ｒ３）のルータの直下の３個のルータも同じく１番、２番、３番（同様にＲ１、Ｒ２、Ｒ３）と採番され、以下、同様に採番される。
【００２５】
各無線基地局ＢＳには、固有の識別番号の他に、当該無線基地局から最上層のルータに至る経路が、上記のように採番したルータの番号をもって予め付与される。例えば、図２に２基だけ図示した無線基地局の場合、左側の無線基地局には、最下層のルータの番号を最上位桁、最上層のルータの番号を最下位桁として「３２１１」という経路番号が付与され（図２ではＢＳ３２１１と記す）、右側の無線基地局には、同様にして「１３１１」という経路番号が付与される（図２ではＢＳ１３１１と記す）。
【００２６】
したがって、このように付与された経路番号の上位からｍ桁目は、当該無線基地局から数えてｍ段上のルータに与えられた番号となる。移動端末と接続される無線基地局が切り替わるときに、このｍ桁目の値が変われば、ｍ段目のルータが切り替わったことを表すことになる。
【００２７】
ここで、下から（無線基地局から）ｍ段目のルータが切り替わっていて、それよりも上の段のルータは切り替わっていないとすると、経路の更新通知はｍ＋１段目まで送る必要がある。これは、ｍ＋１段目のルータでは、出力するインターフェースを切り替える必要があるからである。
【００２８】
移動端末ＭＴは図３のように構成される。アンテナ１は、無線基地局ＢＳとの通信に利用される。アンテナ１は無線インタフェース２に接続され、アンテナ１を経由して送受信するパケットはすべて無線インタフェース２を経由する。通信機能部３では、通信データの作成と送信・受信と解釈を行う。移動端末ＭＴのユーザから見た機能はここで実現される。更新通知送信管理部４では、更新通知の送信管理を行う。ビーコン信号受信部５は、無線基地局ＢＳが間欠的に発信するビーコン信号の解釈を行う。移動端末ＭＴは、無線基地局ＢＳからのビーコン信号により、現在接続している無線基地局ＢＳの識別番号及び上記の経路番号を知る。
【００２９】
また、更新通知送信管理部４は、データの送信を監視し、一定時間データの送信がないと、更新通知を送信する処理を行う。また、ビーコン信号で得られた無線基地局識別番号を監視しており、異なる無線基地局の番号を含むビーコン信号を受信すると、更新通知を送信する処理を行う。更新通知送信管理部４に含まれる送信範囲計算部では、無線基地局ＢＳからの経路番号に基づいて更新通知の送信範囲を計算する。
【００３０】
無線基地局ＢＳは図４のように構成される。アンテナ６は、移動端末ＭＴとの送受信に用いる。アンテナ６を使ったパケットの送受信の際に、データは無線インタフェース７を通る。ルータＲとの接続は有線インタフェース８を経由して行われる。パケット転送部９は、片方のインタフェースに到着したデータを別のインタフェースへ送出する処理を行う。ビーコン信号送信部１０は、間欠的にビーコン信号パケットを作成し、無線インタフェース７から送出する処理を行う。このとき無線基地局ＢＳは、ビーコン信号に当該無線基地局に付与された上記の経路番号を含める。
【００３１】
ルータＲは図５のように構成される。上位ネットワークインタフェース１１は、より無線基地局ＢＳから遠い側のルータＲと接続するために用いる。ｎ個の下位ネットワークインタフェース１２は、より無線基地局ＢＳに近い側のルータＲと接続するのに用いる。パケット転送部１３は、パケットを指示されたインタフェースに送出する。経路情報更新部１４では、経路情報を指示された内容で更新・作成する。経路情報検索部１５では、経路情報を指示された方法で検索する。
【００３２】
経路情報管理部１６では、経路情報を保持し、更新から予め定められた時間が経過したエントリを削除する。この消滅時間は、ネットワークの上層に位置するルータほど長く設定する。たとえば、直下に位置するルータの台数に応じて消滅時間を設定する。すなわち、下位ネットワークインタフェースがｎ個ある場合は、ルータの経路保持時間を、直下のルータのｎ倍に設定する。
【００３３】
次に、上記のように構成されたシステムの動作について説明する。
移動端末ＭＴは、無線基地局ＢＳからのビーコン信号に含まれる経路番号に基づいて、次のように送信範囲計算部で更新通知の送信範囲を計算し、更新通知にその送信範囲の情報を含めて送出する。
【００３４】
すなわち、移動端末ＭＴが他の無線基地局へ移動したとき、当該移動端末ＭＴは新旧の無線基地局に付与された経路番号の桁を順に調べて、最も下位で数値が違っている桁を探し出し、それを更新通知の送信範囲とする。
【００３５】
例えば、図２において「３２１１」の経路番号が付与された無線基地局（ＢＳ３２１１）から、「１３１１」経路番号が付与された無線基地局（ＢＳ１３１１）へ移動端末ＭＴが移動したとき、「３２１１」と「１３１１」とでは上位から２桁目までの数値が異なっているため、上記のようにｍ＋１段にする必要から、更新通知の送信範囲を３段目までとする。したがって、この場合には、下から３段目までのルータに更新通知が送られ、それ以上には送られない。
【００３６】
もし全ての桁の数値が一致していて、かつ無線基地局が切り替わったことを検知すれば、同じルータに繋がっている無線基地局間での切り替えが起こったことになる。もしｍ桁目が最も下位で数値が違うならば、ｍ＋１段目までを更新通知の送信範囲にする必要がある。全て桁が同じ場合は、ｍ＝０とする。
【００３７】
一方、移動端末ＭＴが滞留しているときは、既存の経路を保持するために、連続して更新通知を送信するが、この場合には、より上層に到達する更新通知の送信頻度は、下層のみに到達する更新通知の送信頻度よりも低くするため、移動端末ＭＴの送信範囲計算部では、更新通知の送信範囲を次のように変化させる。
【００３８】
移動端末ＭＴが１つの無線基地局ＢＳに滞留している場合に、その経路保持に必要な当該無線基地局からの上位ルータの段数をｍ、ルータＲの直下ルータ収容数をｎとすると、ｎｍ回に１回、パケット（更新通知）の送信範囲を当該無線基地局ＢＳの上位ｍ＋１段目のルータまでに設定する。ｎが３、ｍが２の場合を例にとると、更新通知の送信範囲を次のように９回に１回の周期で変化させる。
１，１，２，１，１，２，１，１，３，１，１，２，１，１，２，１，１，３，．．．
【００３９】
ルータは、更新通知の転送処理の際に、送信範囲を１減じ、もしその値が０になれば、そのパケットを転送せずに破棄する。
【００４０】
上記の例では、経路を保持するために流通する更新通知の数は下からｍ段目のネットワークでは、下からｍ−１段目のネットワークに比べて、端末あたりで１／ｎになる。一方、収容するルータの数がｎであるから、平均すると管轄する端末数は１段上がればｎ倍になる。したがって、ネットワークを流れる更新通知の数は、ｍ段目もｍ−１段目も統計的には同じになり、ルータの性能によらずスケーラビリティが得られる。
【００４１】
上記の実施例では、送信範囲の計算を移動端末ＭＴで行ったが、移動端末ＭＴが更新通知の送信範囲について細かい制御を行うには、稼働電力や処理能力が不十分であることが考えられるため、移動端末ＭＴに代わって無線基地局ＢＳで行っても良い。以下、その場合の動作を説明する。
【００４２】
移動端末ＭＴは、送信範囲を設定せずに更新通知を送信する。このとき、以前繋がっていた無線基地局ＢＳの識別番号を更新通知に含める。また、経路を保持させるために送信する更新通知の間隔は、最下層のルータＲが保持する経路の消滅時間を基準に設定する。
【００４３】
無線基地局ＢＳは経路更新情報保持部を有し、無線基地局ＢＳの上層にあるルータＲの経路情報消滅時刻を、移動端末ＭＴ毎に、経路更新情報保持部に保持する。移動端末ＭＴからの経路更新通知が到達すると、無線基地局ＢＳは、更新通知の到達範囲を上記の実施例で述べた手順と同様に決定して、その情報を更新通知と共に送出する。更新通知の送出後に、その更新通知が即刻受信されたことを仮定して、無線基地局ＢＳ内の経路情報保持部が当該移動端末の要素を更新する。
【００４４】
このようにすると、移動端末ＭＴは送信範囲を意識することなく、更新通知を送信するだけでよく、上層のルータＲの経路の消滅時刻や移動範囲などの管理が不要になる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ネットワークの上層のルータほど経路更新通知が低頻度で到達する。ネットワークの上層に位置するルータほど経路を長時間保持するから、更新通知が低頻度でも移動端末への経路は保持され続ける。ネットワークの上層に位置するルータでは、多くの移動ホストの経路を保持する必要があるが、本発明によると、ネットワークの上層のルータほど移動ホスト毎の更新通知の到達頻度が低下するため、ネットワークで収容可能な移動ホスト数についてのスケーラビリティが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を説明するためのネットワーク構成図である。
【図２】本発明を説明するためのネットワーク構成図である。
【図３】移動端末の機能を示すブロック図である。
【図４】無線基地局の機能を示すブロック図である。
【図５】ルータの機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｒ    ルータ
ＢＳ  無線基地局
ＭＴ  移動端末
１    アンテナ
２    無線インタフェース
３    通信機能部
４    更新通知送信管理部
５    ビーコン信号受信部
６    アンテナ
７    無線インタフェース
８    有線インタフェース
９    パケット転送部
１０  ビーコン信号送信部
１１  上位ネットワークインタフェース
１２  下位ネットワークインタフェース
１３  パケット転送部
１４  経路情報更新部
１５  経路情報検索部
１６  経路情報管理部
【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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