(57)【要約】第１の無線ネットワーク（１０６）から第２の無線ネットワーク（１０８）への移動体ノード（ＭＮ）（１０２）の高速ＩＰハンドオフの方法およびシステムを開示する。この方法は、１つ以上の所定の基準に基づき第１のアクセスルータ（ＡＲ）（２０４）と第２のＦＡ（２０６）との間のトンネルを解放すること（４０２）を含む。また、この方法は、第２のＦＡへの移動体ＩＰ登録手順を開始すること（４０４）を含む。この移動体登録手順はＭＮによって実行される。
2009516990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークへの移動体ノード（ＭＮ）の高速インターネットプロトコル（ＩＰ）ハンドオフの方法であって、
１つ以上の所定の基準に基づき、第１の無線ネットワークに関連している第１のアクセスルータ（ＡＲ）と第２の無線ネットワークに関連している第２のＡＲとの間のトンネルを解放する工程と、
ＭＮによって実行される、第２のＡＲへの移動体ＩＰ登録手順を開始する工程と、
からなる方法。
【請求項２】
前記１つ以上の所定の基準のうちの１つの所定の基準を判定する工程は、第１のＡＲおよび第２のＡＲのうちの一方がＭＮと対応ノード（ＣＮ）との間で交換されるデータトラフィックのトンネリングおよびデトンネリングルのうちの１つを実行するとき、１つ以上のトンネル不活性タイマを開始させる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の所定の基準のうちの１つの所定の基準を判定する工程は、リアルタイムデータトラフィックを識別するように、トラフィックプロファイルを用いて第１のＡＲおよび第２のＡＲを構成する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上の所定の基準のうちの１つの所定の基準を判定する工程は、第１のＡＲにおけるＣＰＵ利用を判定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上の所定の基準のうちの１つの所定の基準を判定する工程は、ＭＮが第１のＡＲおよび第２のＡＲのうちの一方へ登録されている時間を判定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の所定の基準のうちの１つの所定の基準を判定する工程は、第１のＡＲにおけるバッファ利用を判定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
バッファ利用をバッファ利用閾値と比較する工程を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
１つ以上の所定の基準に基づき２つのアクセスルータ（ＡＲ）の間のトンネルを解放し、移動体ノード（ＭＮ）によって実行される移動体ＩＰ登録手順を開始するように構成されたＡＲ。
【請求項９】
前記１つ以上の所定の基準は次のグループ、すなわち、
トンネルが不活性であった時間が所定の値を超えるか否かを判定することと、
２つのＡＲの間のデータトラフィックがリアルタイムデータトラフィックであるか否かを判定することと、
ＡＲにおけるＣＰＵ利用が構成可能なＣＰＵ利用閾値を超えるか否かを判定することと、
２つのＡＲのうちの１つへＭＮが登録されている時間がＭＮのトンネル寿命を超えるか否かを判定することと、
ＡＲにおけるバッファ利用がバッファ利用閾値を超えるか否かを判定することと、
から選択される、請求項８に記載のＡＲ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体通信の分野に関する。より詳細には、本発明は移動体ノードの高速ＩＰハンドオフに関する。
【背景技術】
【０００２】
パケットデータ接続を用いる移動体ノード（ＭＮ）などの電子装置は、第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークへ移動するとき、第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークへ引き渡される場合がある。これは、ＩＰハンドオフまたは移動体／ＩＰハンドオフとして知られている。ハンドオフのクリティカルパス中のリアルタイムトラフィックの品質に対する影響をエンドユーザが認識しないようにＩＰハンドオフが実行される場合、このハンドオフは、ＭＮの高速ハンドオフと呼ばれる。このハンドオフをサポートするために、各無線ネットワークは、その無線ネットワークに関連したアクセスルータ（ＡＲ）を有する。例えば、第１の無線ネットワークは第１のアクセスルータに関連しており、第２の無線ネットワークは第２のアクセスルータに関連している。アクセスルータはモビリティエージェントの機能を実行し、ネットワーク層モビリティとして知られる、第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークへのＭＮのモビリティをサポートする。ＡＲ間ハンドオフとも呼ばれる複数のＡＲ間の高速ＩＰハンドオフの場合には、ＭＮのモビリティエージェントは第１のＡＲから第２のＡＲへと変わる。
【０００３】
ＭＮのＡＲ間ハンドオフには、ＭＮと第２のアクセスルータとの間の無線リンク層接続の確立と、それに続く既存の有線リンクを通じた第２のアクセスルータと第１のアクセスルータとの間の双方向エッジトンネル（ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｅｄｇｅ  ｔｕｎｎｅｌ）の確立とが必要である。このトンネルは、ハンドオフのクリティカルパス中の移動体／ＩＰ登録の実行を回避するために確立される。このトンネルによって、第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークとの間のデータパケットの転送が可能となる。第１のネットワークがＣＮからデータパケットを受信し、そのパケットを第２の無線アクセスルータへ転送すると、このデータパケットは、第２のネットワークの新たに確立されたリンク層接続を通じてＭＮへ配信される。また、反対に、第２のネットワークがＭＮからデータパケットを受信し、そのパケットを第１の無線アクセスルータへ転送すると、このデータパケットは、第１のネットワークの新たに確立されたリンク層接続を通じてＣＮへ配信される。
【０００４】
アクセスルータ間の双方向トンネルの確立によって、ＩＰ層ハンドオフ中のパケット損失やパケット遅延は減少する。しかしながら、このトンネルの確立によって、最適でないルーティングや、アクセスルータの資源の不充分な利用も生じる。最適でないルーティングの問題は、第１のＡＲと第２のＡＲとの間のルーティング部分の追加によって生じる。これによって、第１のＡＲおよび第２のＡＲがＭＮおよびＣＮにおいて発するデータパケットを処理することが必要となる。
【０００５】
これらの問題を解決する既知の方法は、第３世代パートナシップ・プロジェクト２（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  ２）によって発表された、「ＣＤＭＡ２０００無線ＩＰネットワーク標準：単純なＩＰおよび移動体ＩＰサービス（ＣＤＭＡ２０００  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＩＰ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｓｔａｎｄａｒｄ：  Ｓｉｍｐｌｅ  ＩＰ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  ＩＰ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）」と題する標準規格や、ネットワークワーキンググループ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ）によって発表された、「モバイルＩＰｖ４における低遅延時間ハンドオフ（Ｌｏｗ  Ｌａｔｅｎｃｙ  Ｈａｎｄｏｆｆｓ  ｉｎ  Ｍｏｂｉｌｅ  ＩＰｖ４）」と題するメモにおいて言及されている。これらの方法では、一定の期間の後にトンネルを破棄し、その期間の前にトンネルを更新する手法が示されている。しかしながら、これらの方法では、高速ハンドオフのトンネル破棄の基準が示されていない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１を参照して、本発明の一部の実施形態による、代表的な無線ネットワーク環境について示す。移動体ノード（ＭＮ）１０２は、対応するノード（ＣＮ）１０４と第１の無線ネットワーク１０６を介して通信状態にあるように示されている。本発明を、ボイス・オーバ・インターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）通信に関連して説明する。しかしながら、本発明が他の種類の通信に同じく適用可能であることが、当業者には明らかである。ＣＮ  １０４はＩＰネットワークにおいて動作する。このＩＰネットワークは、有線のＩＰネットワークであってもよく、無線のＩＰネットワークであってもよい。ＭＮ  １０２は、矢印１１２によって示すように、第２の無線ネットワーク１０８に向かって移動している。図１に示すように、現在、ＭＮ  １０２は第１の無線ネットワーク１０６に関連しており、ＭＮ  １０２を第２の無線ネットワーク１０８と関連させるには、中断のないボイス・オーバＩＰ通信を維持するために、高速ハンドオーバが必要となる。
【０００７】
図２を参照する。図２では、ブロック図によって、本発明の一部の実施形態による、高速ＩＰハンドオフにおけるネットワークアーキテクチャを示す。第１の無線ネットワーク１０６は、無線ネットワーク（ＲＮ）２０２を備え、第１のアクセスルータ（ＡＲ）２０４に接続されている。第１のアクセスルータ（ＡＲ）２０４は、ＭＮ  １０２が第１の無線ネットワーク１０６に接続されている間、ＭＮ  １０２にルーティングサービスを提供する。第１のＡＲ  ２０４はモビリティエージェントの機能を実行し、第１の無線ネットワーク１０６から第２の無線ネットワーク１０８へのＭＮ  １０２のネットワーク層モビリティをサポートする。本発明の一実施形態では、ＡＲ  ２０４は、パケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）などである。本発明の別の実施形態では、ＡＲ  ２０４はフォーリンエージェント（ＦＡ）などである。図１に関連して上述において説明したように、ＭＮ  １０２は、ＣＮ  １０４とのＩＰパケット通信を維持するために、高速ＩＰハンドオフを用いて、第２の無線ネットワーク１０８へ切り替えられる。そのような第１の無線ネットワーク１０６から第２の無線ネットワーク１０８への高速ＩＰハンドオフのイベントにおいては、ＭＮ  １０２のモビリティエージェントは、第１のＡＲ  ２０４から第２のＡＲ  ２０６へ変更される。すなわち、ＭＮ  １０２は、第２の無線ネットワーク１０８に関連する。第２のＡＲ  ２０６は、ＭＮ  １０２が第２の無線ネットワーク１０８に所属している間、ＭＮ  １０２にルーティングサービスを提供する。高速ＩＰハンドオフを提供するために、双方向エッジトンネル２１２（以下では、トンネル２１２と呼ぶ）が、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間に確立される。トンネル２１２は、第２のＡＲ  ２０６、第１のＡＲ  ２０４およびパケット交換ネットワーク２０８を通じて、ＭＮ  １０２からＣＮ  １０４へのＩＰパケットのルーティングを行う。トンネル２１２は、少なくとも第２のＡＲ  ２０６がＭＮ  １０２のモビリティエージェントとしてパケット交換ネットワーク２０８へ登録されるまで、ＩＰパケットのルーティングを行う。本発明の複数の実施形態では、トンネル２１２の破棄およびＭＮ  １０２の再登録が行われ、次いで、第２のＡＲ  ２０６によってＩＰ通信が直接的にサポートされる。
【０００８】
図３を参照する。図３では、ブロック図によって、本発明の一部の実施形態による、第１の無線ネットワーク１０６から第２の無線ネットワーク１０８へのＭＮ  １０２の高速ＩＰハンドオフに用いられるＡＲ  ３０２を示す。本発明の一実施形態では、ＡＲ  ３０２は第１のＡＲ  ２０４である。本発明の別の実施形態では、ＡＲ  ３０２は第２のＡＲ  ２０６である。ＡＲ  ３０２は、決定モジュール３０４および開始モジュール３０６を備える。ＡＲ  ３０２の一定の機能については、図４，５を参照して説明する。
【０００９】
図４，５を参照する。図４，５では、フローチャートによって、本発明の一部の実施形態による、第１の無線ネットワーク１０６から第２の無線ネットワーク１０８へのＭＮ  １０２の高速ＩＰハンドオフの方法を示す。ステップ４０２にて、ＭＮ  １０２とＣＮ  １０４との間に通信接続が確立される。これは、第１の無線ネットワークを用いて、ＭＮとＣＮとの間に進行中の通話が存在することを示す。ステップ４０４にて、第１のＡＲ  ２０４がＭＮ  １０２とのリンク層結合を有するか否かについて検査される。第１のＡＲ  ２０４がＭＮ  １０２とのリンク層結合を有する場合、ステップ４０２が繰り返される。しかしながら、第１のＡＲ  ２０４が信頼性の充分なＭＮ  １０２とのリンク層結合を有しない場合、ステップ４０６にて、第２のＡＲ  ２０６はＭＮ  １０２とのリンク層接続を確立する。ステップ４０８にて、第１のＡＲ  ２０４が第２の無線ネットワーク１０８に関連した第２のＡＲ  ２０６から到達可能であるか否かが判定される。第１のＡＲ  ２０４が第２のＡＲ  ２０６から到達可能でない場合、ステップ４１０にて、ＭＮ  １０２と第２のＡＲ  ２０６との間に移動体ＩＰセッションが確立され、それ以上のアクションは行われない。この場合、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間にトンネルが確立されることはないので、音声ＩＰ通話における音声の中断または通話の損失が存在し得る。
【００１０】
しかしながら、第１のＡＲ  ２０４が第２のＡＲ  ２０６から到達可能である場合、ステップ５１２にて、第２のＡＲ  ２０６は第１のＡＲ  ２０４とのトンネルを確立する。このトンネルによって、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間のデータトラフィックの転送が可能となる。ステップ５１４にて、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間のトンネルは、所定の基準に基づき解放される。その後、ステップ４１６にて、第１のＡＲ  ２０４は、ＭＮ  １０２との移動体ＩＰセッションの設定を開始するように、第２のＡＲ  ２０６に信号を送る。ステップ４１８にて、第２のＡＲ  ２０６は、ＭＮ  １０２との移動体ＩＰセッションを開始する。ステップ５２０にて、第２のＡＲ  ２０６は、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間のトンネルを解放するように、第１のＡＲ  ２０４に信号を送る。
【００１１】
本発明の一部の実施形態では、この所定の基準は、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間で交換されるデータトラフィックのトラフィックプロファイルに基づく。第１のＡＲ  ２０４および第２のＡＲ  ２０６は、それらの実施形態では、このトラフィックプロファイルに基づき、リアルタイムデータトラフィックを識別するように構成されている。トラフィックのパターンはリアルタイムデータトラフィックのトラフィックプロファイルと比較される。トラフィックのパターンがリアルタイムデータトラフィックのトラフィックプロファイルと一致しない場合、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間のトンネルは解放される。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態では、所定の基準は第１のＡＲ  ２０４におけるＣＰＵ利用に基づく。第１のＡＲ  ２０４におけるＣＰＵ利用が判定される。ＣＰＵ利用が設定可能なＣＰＵ利用閾値を超える場合、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間のトンネルは解放される。本発明の一実施形態では、このトンネル解放は、優先度がより低いユーザに関連している。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態では、ＭＮ  １０２が第１のＡＲ  ２０４および第２のＡＲ  ２０６のうちの一方に登録されている時間が、ＭＮ  １０２のトンネル寿命を超える場合、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間のトンネルが解放される。本発明の一実施形態では、トンネル寿命はビジター・リスト寿命（ｖｉｓｉｔｏｒ  ｌｉｓｔ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ）などである。本発明の別の実施形態では、トンネル寿命は結合キャッシュ寿命（ｂｉｎｄｉｎｇ  ｃａｃｈｅ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ）などである。
【００１４】
移動体ノードＭＮ  １０２に関連した複数のＩＰセッションまたはフローが、第１のＡＲ  ２０４に繋げられる場合、本発明のさらに別の実施形態では、非リアルタイムトラフィックに関連したＩＰフロー／セッションも、同じ移動体に関連した残りのフローに影響を与えることなく、ＡＲ  ２０４からＡＲ  ２０６へ選択的に転送されることが可能である。第１のＡＲ  ２０４から第２のＡＲ  ２０６へのＭＮ  １０２に関連したＩＰフローの選択的な転送には、基礎となるモビリティプロトコルによるフローベースのモビリティ管理のサポートが必要となる。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態では、第１のＡＲ  ２０４におけるバッファ利用がバッファ利用閾値を超えるとき、優先度がより低いユーザに関連したトンネルが解放される。バッファリングの遅延が所定の時間と比較される。この所定の時間を越えてデータパケットのバッファリングが行われる場合、トンネル破棄が開始され得る。
【００１６】
上述の１つ以上の所定の基準に基づき、第１のＡＲ  ２０４と第２のＡＲ  ２０６との間のトンネルが解放されるとき、ステップ４０４にて、第２のＡＲ  ２０６への移動体ＩＰ登録手順が開始される。本発明の一実施形態では、開始モジュール３０６が第２のＡＲ  ２０６への移動体ＩＰ登録手順を開始する。
【００１７】
図６を参照する。図６では、フローチャートによって、本発明の一部の実施形態による第１のアクセスルータと第２のアクセスルータとの間に確立されたトンネルの解放を判定する方法を示す。ステップ６０２にて、データトラフィックのトンネリングまたはデトンネリングが行われているか否かを判定するチェックが行われる。本発明の一実施形態では、第１のＡＲ  ２０４および第２のＡＲ  ２０６は、データトラフィックのトンネリングおよびデトンネリングを同時に実行する。本発明の別の実施形態では、第１のＡＲ  ２０４はデータトラフィックのトンネリングを行い、第２のＡＲ  ２０６はそのデータトラフィックのデトンネリングを行う。この別の実施形態は、ストリーミングアプリケーションの場合、またはダウンリンクトラフィックのトンネリングが行われ、最適化された経路（ＭＮ−第２のＡＲ−ＣＮ）を用いてアップリンクトラフィックが送信される場合に実施される。本発明のさらに別の実施形態では、第１のＡＲ  ２０４がデータトラフィックのデトンネリングを行い、第２のＡＲ  ２０６がそのデータトラフィックのトンネリングを行う。これらの実施形態のうちのいずれにおいても、トンネル不活性に基づくトンネル解放基準が用いられてよい。トンネル不活性は、不活性タイマを用いて測定され得る。トンネル不活性タイマは、監視のステップ６０２においてトンネルが活性である（パケットのトンネリングまたはデトンネリングが行われている）と判定されている間、ステップ６０４にてリセットに保持される、すなわち、初期化される。ステップ６０２にてトンネルが不活性であると判定される場合、もはや不活性タイマはリセットに保持されず、ステップ６０５にて、不活性の計時が可能となる。ステップ６０６にて不活性タイマが終了していないと判定される場合、ステップ６０２におけるトンネル活性の監視は継続する。ステップ６０６にて、不活性タイマが終了したと判定される場合、ステップ６０８にて、トンネルの解放が開始される。
【００１８】
本明細書に記載の高速ＩＰハンドオフは、１つ以上の従来のプロセッサと、本明細書に記載の機能（すなわち、第１のアクセスルータと第２のアクセスルータの間のトンネルの解放など）の一部、ほとんどまたは全部をその１つ以上のプロセッサが実装するように制御するユニークな記憶されたプログラム命令と、から構成され得ることが認識される。これに代えて、各機能または複数の機能の一定の部分の組み合わせがカスタムロジックとして実装されており、記憶されたプログラム命令を有しない状態機械によって、同じ機能を実装することも可能である。この２つの手法の組み合わせを用いることも可能である。このように、これらの機能を実行するための方法および手段について本明細書に記載した。
【００１９】
本明細書に記載のＭＮの高速ＩＰハンドオフの方法は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６、ＩＥＥＥ  ８０２．２０、ＣＤＭＡ、ＨＳＤＰＡおよび移動体／ＩＰ高速ハンドオフプロトコルを用いる他の技術に適用されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一部の実施形態による代表的な環境を示す図。
【図２】本発明の一部の実施形態による、高速ＩＰハンドオフにおけるネットワークアーキテクチャのブロック図。
【図３】本発明の一部の実施形態によるアクセスルータ（ＡＲ）のブロック図。
【図４】本発明の一部の実施形態による、第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークへのＭＮの高速ＩＰハンドオフの方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の一部の実施形態による、第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークへのＭＮの高速ＩＰハンドオフの方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の一部の実施形態による、第１のアクセスルータと第２のアクセスルータとの間に確立されたトンネルの解放を判定する方法を示すフローチャート。
【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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【国際調査報告】
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