(57)【要約】  本発明は、モバイルテレマティクスアプリケーションにおけるハンドオフの削減に関する。特に、本発明は、あるネットワークから他のネットワークへのハンドオフによって生じる遅延および一時データの損失を削減するために、ＧＰＳ技術を用いてモバイル環境でＩＰアドレスを定義する方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルユーザに高速なハンドオフサービスを提供するための電気通信ネットワークであって、
第１のサービスエリア内に位置し、前記第１のサービスエリア内で利用可能なＩＰアドレスのリストを記憶する第１の記憶手段を有する第１の情報ゲートウェイと、
前記第１のサービスエリアに隣接する第２のサービスエリア内に位置し、前記第２のサービスエリア内で利用可能なＩＰアドレスのリストを記憶する第２の記憶手段を有する第２の情報ゲートウェイと、
前記第１の情報ゲートウェイと前記第２の情報ゲートウェイとが通信するための第１の通信手段と、
地理的位置を特定するＧＰＳ手段を有するモバイルユーザ装置と、
前記モバイルユーザ装置が前記第１の情報ゲートウェイまたは前記第２の情報ゲートウェイと通信するための第２の通信手段と、
を有する電気通信ネットワーク。
【請求項２】
前記第１の情報ゲートウェイおよび前記第２の情報ゲートウェイの両方に関連付けられたアドレス衝突解決手段をさらに有する請求項１に記載の電気通信ネットワーク。
【請求項３】
前記アドレス衝突解決手段はＡＲＰ機構を備える請求項２に記載の電気通信ネットワーク。
【請求項４】
前記ＡＲＰ機構は、プロキシＡＲＰ、インバースＡＲＰ、リバースＡＲＰおよびＤＨＣＰ  ＡＲＰのいずれかである請求項３に記載の電気通信ネットワーク。
【請求項５】
前記第１の記憶手段および前記第２の記憶手段はデータベースから構成される請求項１に記載の電気通信ネットワーク。
【請求項６】
前記第１のサービスエリアは、ＷＬＡＮネットワーク、ＬＡＮネットワーク、ＩＰｖ４ネットワークまたはＩＰｖ６ネットワークである請求項１に記載の電気通信ネットワーク。
【請求項７】
前記第２のサービスエリアは、ＷＬＡＮネットワーク、ＬＡＮネットワーク、ＩＰｖ４ネットワークまたはＩＰｖ６ネットワークである請求項１に記載の電気通信ネットワーク。
【請求項８】
第１のサービスエリアから第２のサービスエリアに移動するモバイルユーザに対するハンドオフ遅延を削減するための方法であって、
モバイルユーザに高速なハンドオフサービスを提供するための電気通信ネットワークであって、
第１のサービスエリア内に位置し、前記第１のサービスエリア内で利用可能なＩＰアドレスのリストを記憶する第１の記憶手段を有する第１の情報ゲートウェイと、
前記第１のサービスエリアに隣接する第２のサービスエリア内に位置し、前記第２のサービスエリア内で利用可能なＩＰアドレスのリストを記憶する第２の記憶手段を有する第２の情報ゲートウェイと、
前記第１の情報ゲートウェイと前記第２の情報ゲートウェイとが通信するための第１の通信手段と、
地理的位置を特定するＧＰＳ手段を有するモバイルユーザ装置と、
前記モバイルユーザ装置が前記第１の情報ゲートウェイまたは前記第２の情報ゲートウェイと通信するための第２の通信手段と、
を有する電気通信ネットワークを構築し、
前記モバイルユーザ装置と前記第１の情報ゲートウェイとの間の通信を前記第２の通信手段によって確立し、
前記モバイルユーザ装置の前記地理的位置を前記第１の情報ゲートウェイに提供し、
前記モバイルユーザ装置が前記第１のサービスエリアから前記第２のサービスエリアへ移動するのに先立って、
前記第１の情報ゲートウェイと前記第２の情報ゲートウェイとの間の通信を前記第１の通信手段によって確立し、
前記第２の情報ゲートウェイの前記第２の記憶手段に記憶されている少なくとも１つの利用可能なＩＰアドレスを前記第１の情報ゲートウェイに送信し、
前記利用可能なＩＰアドレスを前記モバイルユーザ装置に送信し、
前記第２のサービスエリアへの進入の際に、前記モバイルユーザ装置が前記利用可能なＩＰアドレスを利用するように設定する方法。
【請求項９】
前記第１の記憶手段および前記第２の記憶手段内の利用可能なＩＰアドレスのリストを動的に更新するステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記モバイルユーザ装置と前記第１の情報ゲートウェイとの間の通信の確立は、前記モバイルユーザ装置の起動時に行われる請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
サービスエリア内の利用可能なＩＰアドレスのリストを記憶する方法であって、
前記サービスエリア内に位置する情報ゲートウェイであって、前記サービスエリア内の利用可能なＩＰアドレスのリストを記憶する記憶手段を有する情報ゲートウェイを準備し、
前記利用可能なＩＰアドレスのリストを動的に更新する方法。
【請求項１２】
前記動的に更新することは、前記利用可能なＩＰアドレスに対してアドレス衝突解決処理を実行することを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アドレス衝突解決処理はＡＲＰ機構からなる請求項１２に記載の電気通信ネットワーク。
【請求項１４】
前記ＡＲＰ機構は、プロキシＡＲＰ、インバースＡＲＰ、リバースＡＲＰおよびＤＨＣＰ  ＡＲＰのいずれかである請求項１３に記載の電気通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、モバイルテレマティクスアプリケーションにおけるハンドオフ遅延を削減する方法に関する。特に、本発明は、あるネットワークから他のネットワークへのハンドオフによって生じる遅延および一時データの損失を削減するために、ＧＰＳ技術を用いてモバイル環境でＩＰアドレスを定義する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
移動中にもネットワークにアクセスしアプリケーションを利用したいと望むユーザがますます増えるにつれて、モバイルテレマティクスは急速に進歩しつつある技術である。例えば、１１Ｍｂ／ｓで動作するＩＥＥＥ８０２．１１ｂ無線ＬＡＮや５４Ｍｂ／ｓで動作するＩＥＥＥ８０２．１１ａは、市場からの支持を大いに受け、私的空間および公的空間で急増している。新しいラップトップ、ノートパソコンやＰＤＡにはＩＥＥＥ８０２．１１のＬＡＮカードが組み込まれるようになり、無線アクセスポイントも電話ジャックのようにどこにでも存在するようになる可能性がある。３Ｇモバイル無線データサービスは新興の技術である。また、ＷＬＡＮは比較的高帯域の性能を有し低い機器費用（周波数免許費が不要）しかかからないので、３Ｇモバイル無線データサービスに対する競合もしくは補完と考えられている。
【０００３】
しかしながら、モバイル環境において有用であるためには、異なるネットワークに属するアクセスポイント間での高速なハンドオフが要求される。モバイル環境におけるハンドオフ遅延全体に寄与する要素はいくつか存在する。例えば、モバイルユーザがあるサービスエリアから他のサービスエリアに移動すると、異なるアクセスポイントに接続するか否かの決定がされなければならず、これによってレイヤ２検出遅延が生じる可能性がある。レイヤ２検出遅延は、ＣＤＭＡのようなソフトハンドオフを提供する技術によってほぼ克服されており、一般に、アクセスポイントからのビーコン間隔がレイヤ２検出によって生じる遅延の主な原因となる。一般的に、レイヤ２遅延に関する高性能の目安は１００ミリ秒程度である。
【０００４】
レイヤ２ハンドオフが完了すると、モバイル装置は異なるサブネットに存在することを発見しなければならない。これは一般にＩＣＭＰルータやフォーリンエージェント（ＦＡ）や他のサーバからの広告（advertisement）を聞くことによって達成される。この処理
の間に、モバイル装置は、自身に新しいＩＰアドレスを再設定するか、フォーリンエージェントにケアオブアドレス（ＣＯＡ：care-of-address）を再設定する必要がある。これ
もハンドオフ遅延の原因となり、ＩＰアドレス発見フェーズとして位置づけられる。
【０００５】
モバイル装置の再設定とＩＰアドレスの割り当てに続いて、一般にメディア転送遅延（media redirection delay）として位置づけられる、さらなる遅延が生じうる。特に、モ
バイル装置は、利用されているモビリティ管理スキームに応じて、ＳＩＰ ＲｅＩｎｖｉ
ｔｅ、ＭＩＰ登録やＭＩＰ更新メッセージを送信することによって、新しいＩＰアドレスに転送されるようになる。転送遅延は、必要となるメッセージの数およびモバイル装置と対応するホストとの距離に応じて変化する。
【０００６】
従来技術は、ハンドオフ遅延に寄与する種々の要素に対応することによってハンドオフ遅延全体を削減する種々の方法について検討しているが、この分野における改良の要求が残っている。
【発明の開示】
【０００７】
＜発明の概要＞
本発明は、ＩＰアドレスの発見と設定に関連するハンドオフ遅延を削減する方法を提供する。特に、ＩＰアドレスの定義においてＧＰＳ技術を用いることで、ハンドオフにおけるＩＰアドレスの発見と設定を高速に行うことができ、したがってハンドオフ遅延全体を削減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜発明の詳細な説明＞
本発明は、モバイル環境におけるハンドオフのＩＰアドレス発見処理および設定処理中の遅延を削減するための方法およびシステムを提供する。特に、本発明に係る方法およびシステムは、ＩＰアドレスの決定にＧＰＳ技術を利用して、ＩＰアドレスの発見と再設定処理の要する時間を削減する。これは、ハンドオフ時間全体を削減することにつながり、したがって、モバイルテレマティクスアプリケーションを改善する。
【０００９】
ＩＰアドレスの発見と再設定に関するハンドオフ遅延はいくつかの要素に分類することができる。特に、ＩＰアドレスの割り当てに要する時間、すなわちモバイル装置が要求を送信してからＩＰアドレスを受信するまでの時間は、利用する獲得方法に応じて変化する。ＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）もしくはＰＰＰ（Point-to-Point Protocol）を利用して新しいＩＰアドレスを取得する場合は３０秒もかかることがあることが報告されている。さらに、ＤＲＣＰ（Dynamic Registration and Configuration Protocol）を利用すると、ＩＰアドレスの割り当て処理の時間は約７０ミリ秒まで削減され
ることが報告されている。さらに、再設定もしくはノードのセットアップ時間、すなわち新しいＩＰアドレスがモバイル装置によって受信された後にインタフェースを設定する時間がかかる。ノードのセットアップ時間は約３８ミリ秒かかることが報告されている。ＤＲＣＰはＩＰアドレスの衝突を解決する手法を一切提供していないことに留意されたい。
【００１０】
ＩＰアドレスの発見と再設定中の重大な遅延のさらなる原因は、モバイル装置に送信されるＩＰアドレスが既に使用されているものではないことを保証するためのアドレス衝突解決処理を実行することが必要なために生じる。種々のＡＲＰ（Address Resolution Protocol：アドレス解決プロトコル）処理がアドレス衝突解決のために利用されるが、これ
によって１５秒もの重大な遅延が生じることが報告されている。例えば、プロキシＡＲＰ、インバースＡＲＰ、リバースＡＲＰおよびＤＨＣＰ  ＡＲＰはアドレス衝突の解決を提供するための既知の機構である。
【００１１】
ＩＰアドレスの発見、再設定およびアドレス衝突解決の際に生じる遅延は、全てＧＰＳ技術を用いる本発明によって削減することができる。以下で本発明についてより十分に説明する。
【００１２】
本発明は、アドレスの発見、再設定およびアドレス衝突解決によって生じる遅延を削減する機能を含む情報ゲートウェイ（ＩＧ）要素を有するオーバーレイネットワークから構成されるシステムを提供する。具体的には、ＩＧは基幹モバイル電気通信ネットワークに接続されるが、顧客に高速なハンドオフを提供したいと望むサービスプロバイダによって制御される。情報ゲートウェイは顧客に対するアクセスポイントとみなすことができ、各ＩＧは隣接するＩＧに位置情報および他の情報を送信するＧＰＳ装置を備える。さらに、ＩＧとアクセスする各モバイル装置は、モバイル装置がどこに位置するのかをいつでもＩＧに伝えられるように、ＧＰＳ受信機を備える必要がある。
【００１３】
ＩＧはそれぞれ、ハンドオフに際に有用な情報を含むデータベースを含んでも良い。具体的には、隣接するＩＧの位置およびモバイル装置の現在位置を知っているので、各ＩＧは、モバイル装置が移動するであろう推定エリアのリストと、その場所に位置するＩＧと
を決定することができる。このような次のＩＧの位置が決定されると、現在のＩＧは移動が切迫する前にあらかじめ次のＩＧに対してさらなる情報を送ることができる。この方法によれば、ＧＰＳ情報がハンドオフ処理を補強することができ、ハンドオフ遅延全体を削減することができる。換言すると、処理をより早くに、つまりハンドオフが実際に要求されるより前に始めることで、ＩＰ発見処理をより早くに始めることができ、したがって遅延が少なくなる。
【００１４】
さらに、各ＩＧはその位置エリア内で利用可能なＩＰアドレスのデータベースを含んでも良い。このデータベースは、他のモバイル装置がどのＩＰアドレスを使用しているかを判断することによって定期的に更新されても良い。この方法によれば、必要な情報の多くをＩＧから入手できるので、アドレス衝突解決処理が大幅に短縮される。具体的には、利用可能なＩＰアドレスの動的なリストを保持することで、ＩＧはアドレス衝突解決の必要性をほぼ排除できる。ただし、サービスエリア内のユーザであってモバイルユーザではないユーザおよびサービスプロバイダのＩＧネットワークを利用していないユーザからＩＰアドレス情報を収集する必要性が残ることに留意されたい。例えば、ＩＧはＤＨＣＰサーバからＩＰアドレス情報を受信可能とすることができる。あるいは、ＩＧは、データベース内のＩＰアドレスに対して標準的なＡＲＰ処理を実行して、アドレス衝突がないことを保証しても良い。さらにまた、ＩＧはＨＰ  Ｏｐｅｎ  ＶｉｅｗのようなＳＮＭＰ監視エージェントを利用して各ＩＧのサブネット内のルータからＡＲＰキャッシュ情報を抽出し、したがって、いつでもサブネット内の全てのモバイル装置に係るその瞬間のＡＲＰキャッシュ情報を取得することが可能である。このようすれば、利用可能なＩＰアドレスのリストはＩＧによって動的に維持される。さらに、特定の区域で利用されているＩＰアドレスのリストは、ＩＧによってローカライズされたマルチキャストアドレスに送信されてもよい。このようにして、隣接するサービスエリアへの移動が間近なモバイル装置は、ローカライズされたマルチキャストアドレスを聞くことによって、既に利用されているＩＰアドレスの情報を得ることができる。これは衝突解決処理の高速化にも有用である。
【００１５】
ハンドオフ遅延の削減を活用するために、本発明においては、モバイル装置はＩＰアドレス情報をＩＧから取得可能であることが重要である。したがって、本発明は、モバイル装置が起動時にローカルのＩＧを発見する方法を提供する。これは、いずれのプレプロビジョニング（pre-provisioning）、すなわちＤＨＣＰのサーバオプションまたはＤＮＳ“ｓｒｖ”オプションによっても実現可能である。具体的には、本発明の一実施形態は、以下に示すとおりである。
【００１６】
ステップ１−初期化処理：
このステップでは、モバイル装置は利用可能な機構（例えば、ＬＡＮ環境ではＤＨＣＰ、ＷＡＮ環境ではＰＰＰ、ＩＰｖ６環境でステートレスな自動設定を利用している場合はＩＰｖ６ルータ）によって自身を設定する。この自動設定の間に、モバイル装置はローカルでサービスを提供しているＩＧを発見し、このローカルＩＧからＩＰアドレス情報をダウンロードする。さらに、アドレス衝突解決の実行に役立たせるために、このエリア内の関連付けられたルータからＡＲＰキャッシュエントリをダウンロードしても良い。
【００１７】
ステップ２−新しいＩＰアドレスのトリガー：
ローカルＩＧは、モバイル装置からＧＰＳ情報を収集し、モバイル装置がどこに位置しどこに向かっているのかを追跡する。ハンドオフを要する新しいサービスエリアにモバイル装置が移動することが目前となった場合は、ローカルＩＧは適切な隣接ＩＧと連絡を取り、その新しいサービスエリア内で利用可能なＩＰアドレスを受信する。トリガー時点でローカルＩＧはモバイル装置と同じエリア内に存在しているので、新しいＩＰアドレスを発見するための遅延はほとんどない。さらに、ＩＰアドレス情報は各ＩＧで動的に更新されるので、アドレス衝突解決をする必要性が大幅に減少しており、場合によってはその必
要性が全くない。さらに、ＩＧは利用可能なＩＰアドレス情報をデータベースからモバイル装置へ提供するので、モバイル装置の設定を開始することができる。
【００１８】
本発明は、どのような異なるサブネット間の移動に対しても適用可能であり、たとえこれらのサブネットがＷＬＡＮ，ＬＡＮ、ＩＰｖ４やＩＰｖ６のように異なる技術を利用する場合でも適用可能である。サービスプロバイダは、ネットワーク全体を管理する必要はなく、オーバレイネットワーク内のＩＧを管理できればよい。各ＩＧはサーバのように振る舞い、現在のセッションが維持され、モバイル装置が新しいサービスエリアに移動し新しいＩＰアドレスが獲得された後に初めて新しいセッションが開始されるようにコネクションを分割しても良い。
【００１９】
要約すると、本発明は、新しいＩＰアドレスの発見、設定およびアドレス衝突解決に関連するハンドオフ遅延を削減するシステムおよび方法を提供する。本発明に係るＩＧオーバーレイネットワークを利用することで、モバイル装置が新しいサービスエリアに移動する前にあらかじめハンドオフ処理を開始することができる。さらに、ＩＧはアドレス衝突解決を動的に実行し利用可能なＩＰアドレスを保持するため、モバイル装置が新しいサービスエリア内に移動したときにほぼ即座に新しいＩＰアドレスを割り当てることができる。
【００２０】
上述の明細書を考慮すれば当業者であれば、本発明の他の実施例や変形は容易に理解できるであろう。そのような他の実施例や変形例も同様に、添付の請求の範囲に記載された発明の範囲に含まれる。