(57)【要約】【課題】ハンドオーバ処理時に発生していたタイムラグをなくして、高速ハンドオーバを実行する。【解決手段】新基地局４０は、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替えタイミングを認識し、新中継装置５０から移動局１０へパケットが送信される際に、パケットの到達が、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように、パケット送信の契機となるパケット送信開始メッセージの出力タイミングを調整して、パケット送信開始メッセージを新中継装置５０へ通知する。新中継装置５０は、パケット送信開始メッセージを受信すると、パケットを移動局１０へ送信する。移動局１０は、下位レイヤのリンク切り替えを行って下位レイヤのハンドオーバを完了し、新中継装置５０から送信されたパケットをリンク切り替え直後に受信して、上位レイヤのハンドオーバを完了する。【選択図】図１
2008048267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドオーバを実行して無線通信を行う無線通信システムにおいて、
移動局と、
ハンドオーバの実行前に前記移動局と通信を行う旧基地局と、
ハンドオーバの実行後に前記移動局と通信を行う新基地局と、
前記新基地局と接続し、ハンドオーバの実行後にパケット中継を行う新中継装置と、
前記旧基地局と接続し、ハンドオーバの実行前にパケット中継を行う旧中継装置と、
を有し、
前記移動局と前記旧基地局とは、下位レイヤのハンドオーバによるリンク切り替えタイミングを互いに同期させ、
前記旧基地局は、前記リンク切り替えタイミングを前記移動局及び前記新基地局へ通知し、
前記新基地局は、前記移動局での下位レイヤのリンク切り替えタイミングを認識すると、前記新中継装置から前記新基地局を介して前記移動局へパケットが送信される際に、前記パケットの到達が、前記移動局での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように、パケット送信の契機となるパケット送信開始メッセージの出力タイミングを調整し、
前記新基地局は、前記出力タイミングにもとづき、前記パケット送信開始メッセージを前記新中継装置へ通知し、
前記新中継装置は、前記パケット送信開始メッセージを受信すると、前記新基地局を介して前記パケットを前記移動局へ送信し、
前記移動局は、前記下位レイヤのリンク切り替えを行って前記下位レイヤのハンドオーバを完了し、前記新中継装置から送信された前記パケットをリンク切り替え直後に受信して、上位レイヤのハンドオーバを完了することで、下位レイヤハンドオーバの完了時間と、上位レイヤハンドオーバの完了時間との時間差をなくして、前記新基地局と通信を開始することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記移動局は、前記移動局と前記旧基地局と前記旧中継装置との間で、前記上位／下位ハンドオーバを実行する前に行われるハンドオーバ準備処理の終了後に、ハンドオーバ開始メッセージを前記旧中継装置へ送信し、前記旧中継装置は、前記上位／下位レイヤハンドオーバの実行前では、前記旧基地局を介して前記移動局へパケットを送信し、ハンドオーバ開始メッセージを受信すると、前記移動局へのパケット送信は停止して、前記新中継装置へ前記パケットを転送することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記移動局及び前記旧基地局は、前記下位レイヤハンドオーバを実行する際に必要な下位レイヤ制御メッセージと、前記上位レイヤハンドオーバを実行する際に必要な上位レイヤ制御メッセージとを重畳して上位／下位レイヤ制御メッセージを生成し、レイヤ間にまたがる制御メッセージを個別に送受信せずに、異なるレイヤ同士の制御メッセージを同時に送受信する制御メッセージ重畳部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記旧基地局はメッセージ代行処理部をさらに有し、前記上位レイヤハンドオーバを実行する際に必要な上位レイヤ制御メッセージ及び前記下位レイヤハンドオーバを実行する際に必要な下位レイヤ制御メッセージに対して、前記メッセージ代行処理部は、前記移動局、または前記旧中継装置から送信される前記下位または前記上位レイヤ制御メッセージの受信を契機に、前記移動局と前記旧中継装置との間で行われていた、前記上位レイヤ制御メッセージの送受信を、前記移動局の代わりに前記旧基地局が仲介して行えるように、前記旧中継装置に対して前記上位レイヤ制御メッセージの送受信を行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記新基地局は、前記新中継装置から送信された前記パケットを受信して、前記移動局での下位レイヤのリンク切り替え直後に到達するように前記移動局側へ中継送信する場合に、前記パケットがリンク切り替え前に到達しないように、パケット送信時間を遅らせて送出タイミングを微調整するための送出タイミング微調整部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記移動局が前記旧基地局を介してハンドオーバ開始メッセージを前記旧中継装置へ通知した後に、前記移動局と前記旧基地局との間のリンクが断し、前記旧基地局から前記移動局へ送出しきれずにパケットが残った場合に、前記旧基地局から前記移動局へ最後に送出した最後送出パケットと、送出しきれずに残ったパケットである残りパケットとに対し、前記最後送出パケットのシーケンス番号と、前記新中継装置がバッファリングを開始したパケットであるバッファリング開始パケットのシーケンス番号から１を引いた減算値と、を比較して、前記最後送出パケットのシーケンス番号が前記減算値よりも小さい場合は、前記残りパケットを前記新中継装置へ送信して前記残りパケットをバッファリングさせる残りパケット送信部を、前記旧基地局はさらに有することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記旧基地局は、最後送出パケットシーケンス番号通知部及び残りパケット送信部をさらに有し、前記旧中継装置は、ハンドオーバ開始メッセージの受信後、前記新中継装置と前記旧基地局の両方へ、前記パケット及び対応するシーケンス番号を送信し、前記最後送出パケットシーケンス番号通知部は、前記旧基地局から前記移動局へ最後に送出した最後送出パケットのシーケンス番号を、前記新中継装置へ通知し、前記旧基地局は、前記旧中継装置から送信された前記パケットを前記移動局へ送信している際に、前記移動局と前記旧基地局との間のリンクが断して、前記旧基地局から前記移動局へ送出しきれずにパケットが残った場合に、前記残りパケット送信部は、前記旧基地局から前記移動局へ最後に送出した最後送出パケットと、送出しきれずに残ったパケットである残りパケットとに対し、前記最後送出パケットのシーケンス番号と、前記新中継装置がバッファリングを開始したパケットであるバッファリング開始パケットのシーケンス番号から１を引いた減算値と、を比較して、前記最後送出パケットのシーケンス番号が前記減算値よりも小さくない場合は、前記新中継装置は、前記最後送出パケットシーケンス番号通知部から通知されたシーケンス番号に１を加算したシーケンス番号を持つ前記パケットから前記移動局へ送信し始めることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記残りパケット送信部は、前記最後送出パケットのシーケンス番号が前記減算値よりも小さい場合は、前記残りパケットをシーケンス番号と共に、残りパケット通知として前記新中継装置へ送信し、前記新中継装置は前記残りパケット通知を受信した場合は、前記新中継装置は、前記残りパケットをバッファリングし、前記新中継装置は前記残りパケットも含めて前記移動局へ送信することを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムに関し、特にハンドオーバを実行して無線通信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）と呼ばれる無線通信方式が、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers；米国電気電子学会）で標準化中である。従来の無線ＬＡＮは、主に屋内での使用を想定した技術であったが、WiMAXは、都市部のような広範囲のエリアを想定した無線通信の規格である。
【０００３】
このWiMAXには、高速ハンドオーバを実現するために、FBSS（Fast Base Station Switching）という機能がある。FBSSは、移動局（Mobile Station; MS）が、電波強度として、一定値以上の良好なC/I（CINR：carrier-to-interference plus noise ratio）を得られる複数のBS（Base Station：基地局）をダイバーシティセット（Diversity Set）として保持し、移動局は、Diversity Setに含まれる各移動局とあらかじめパケット同期を取っておくことにより、移動時にハンドオーバを高速に行うものである。
【０００４】
図１３はFBSSによるハンドオーバを行うネットワークを示す図である。WiMAXネットワーク１００は、ゲートウェイ１０１（GW）、基地局１０２〜１０４（BS１〜BS３）、移動局１０５（MS）から構成される。MSとBSは、互いに同期したタイマを有しており、同一の時刻を参照可能である。
【０００５】
MSは、BS１、BS２、BS３をDiversity Setとして保持しており、MSの移動前は、BS１をAnchor BS（MSが実際の通信を行うDiversity Set中のBS）として、MSとBS１とでパケットの送受信を行っているものとする。
【０００６】
〔Ｓ７１〕MSは、Diversity Set内のAnchor BSであるBS１とパケット送受信を行う。
〔Ｓ７１ａ〕MSは、BS１だけでなく、Diversity Set内の他のBS２、BS３ともパケット同期がとられている。
【０００７】
〔Ｓ７２〕MSがBS２のエリアへ移動する。
〔Ｓ７３〕パケットを送受信すべきハンドオーバ対象のBS２に切り替える時間を、あらかじめMSとBS２間で決めておき、そのタイミングで正確にBS１からBS２へ切り替えてハンドオーバを実行する。
【０００８】
〔Ｓ７４〕BS２があらたなAnchor BSとなり、MSとBS２間で通信が行われる。
上記のようなFBSSの動作は、WiMAXレイヤ（レイヤ２に該当）上で行われる動作であって標準化されているが、WiMAXレイヤの上位層に位置するIP（Internet Protocol）レイヤの接続性については、何ら規定されていない。
【０００９】
一方、IPのMobility（移動局が移動した後も、同一のIPアドレスを用いて、引き続きIPパケットを送受信できるようにする技術）を実現する方式として、Mobile IP（RFC3344）がある。
【００１０】
Mobile IPのハンドオーバ処理を高速化した方式には、Predictive型の高速ハンドオーバMobile IPがあり、これにはFast Handovers for Mobile IPv6（RFC 4068：FMIPv6）や、Mobile IPv4 Fast Handovers（draft-ietf-mip4-fmipv4-00.txt；標準化中；FMIPv4）がある。
【００１１】
Predictive型高速ハンドオーバMobile IPの動作において、MSは、あらかじめハンドオーバ先であるL3（Layer3）ネットワーク（IPに相当）の情報を取得しておき、L2（Layer2）のハンドオーバ中は、ハンドオーバ先であるルータへパケットが転送されるようにして、ハンドオーバ先であるルータがパケットをバッファリングしておく。
【００１２】
そして、L2のハンドオーバ完了後、MSは、ハンドオーバ先のネットワークへパケット転送開始のメッセージを送信し、これを契機にハンドオーバ先のネットワークからパケットがMSへ向けて送信されることで、MSはL3の再確立処理をすることなく高速にハンドオーバを行うものである。
【００１３】
L3の再確立処理をする必要がないのは、あらかじめハンドオーバ先であるL3ネットワークの情報をMSが取得済みだからである。なお、Predictive型の高速ハンドオーバMobile IPのL2が上記のWiMAXレイヤに相当する。
【００１４】
移動局と基地局間で相互にハンドオーバ制御を行う従来技術としては、移動局がパケットタイミングのずれを測定して基地局へ送信し、基地局が、ずれを含むパケットの位相補正を行ってハンドオーバ時に同期を確立する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−６９５２６号公報（段落番号〔００４６〕〜〔００５１〕，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
WiMAXの無線ネットワークにおいて、FBSSの高速ハンドオーバ方式に、Mobile IPで使用されるFMIPv6などの高速ハンドオーバを組み合わせることで、レイヤ２、３の両方のレイヤでのハンドオーバを実現することが可能になる。
【００１６】
図１４はFBSSとFMIPv6を組み合わせたハンドオーバを行う無線ネットワークを示す図である。無線ネットワーク２００は、コアネットワーク２１０、アクセスネットワーク２２０、２３０、移動局２４０（MS）を有する。
【００１７】
コアネットワーク２１０は、コレスポンデントノード２１１（CN：Correspondent Node）、ホームエージェント２１２（HA：Home Agent）を含む。アクセスネットワーク２２０は、旧アクセスルータ２２１（PAR：Previous Access Router）、基地局２２２（BS１）、旧基地局２２３（PBS：Previous BS）を含む。アクセスネットワーク２３０は、新アクセスルータ２３１（NAR：New Access Router）、基地局２３３（BS２）、新基地局２３２（NBS：New BS）を含む。
【００１８】
なお、旧基地局と新基地局というのは、移動局から見たときの呼称であり、基地局は、旧基地局の機能と新基地局の機能を具備する。
なお、無線ネットワーク２００の各装置の名称は、FMIPv6の標準仕様RFC 4068に沿って記載したもので（基本的にはFMIPv4も同様）、PBS／NBSは、WiMAXのBSに相当し、PAR／NARは、WiMAXのGWに相当する。
【００１９】
MSは、アクセスネットワーク２２０からアクセスネットワーク２３０へ移動し、Diversity Set内のPBSをNBSに変更する（Anchor BSをPBSからNBSへ切り替える）。MSの移動に伴って、パケットの送受信経路は、経路ｒ１→経路ｒ２→経路ｒ３のように遷移する。
【００２０】
図１５、図１６は無線ネットワーク２００のハンドオーバ動作を示すシーケンス図である。ステップＳ８２〜Ｓ８６まではハンドオーバ準備中の処理であり、ステップＳ８７〜Ｓ９７までがハンドオーバ実行中の処理である。なお、FBSS用のWiMAX制御メッセージを実線枠で示し、FMIPv6の制御メッセージを点線枠で示す。
【００２１】
〔Ｓ８１〕HAから送出されるパケットは、PARとPBSを介してMSへ送信される。
〔Ｓ８２〕MOB＿MSHO＿REQ（NBS）は、Diversity Set推奨BS要求メッセージである。MSは、このメッセージをPBSへ送信して、NBSをDiversity Setへ追加したい旨をPBSへ通知する。
【００２２】
〔Ｓ８３〕MOB＿BSHO＿RSP（NBS）は、Diversity Set推奨BS応答メッセージである。PBSは、NBSがDiversity Setへ追加できる旨をMSへ通知する。ステップＳ８２、Ｓ８３のメッセージによって、Diversity Setへ追加可能なBSを、MSとPBS間で調整する。
【００２３】
〔Ｓ８４〕MOB＿HO＿IND（NBS）は、Diversity Set更新メッセージである。MSは、このメッセージで最終的にDiversity Setへ含めるBSを決定し、Diversity Setを更新する。
〔Ｓ８５、Ｓ８６〕RtSolPr（Router Solicitation for Proxy Advertisement）は、L3ネットワーク情報要求メッセージであり、PrRtAdv（Proxy Router Advertisement）は、L3ネットワーク情報広報メッセージである。MSは、RtSolPrをPARへ送信し、PARはPrRtAdvをMSへ返信する。
【００２４】
Diversity Setの更新が完了すると、RtSolPr、PrRtAdvによって、Diversity Set内のBSが属するあらたなAR（Access Router）のL3ネットワーク情報（ネットワークプレフィックス、ルータIPアドレス、CoA（Care of Address）等）を取得する。
【００２５】
〔Ｓ８７〕FBU（Fast Binding Update）は、L3ネットワークハンドオーバ開始メッセージであり、MSは、FBUメッセージでハンドオーバの開始を通知する。すなわち、MSは、PARに対して、NAR配下のネットワークへ移動する旨を通知する。
【００２６】
〔Ｓ８８、Ｓ８９〕HI（Handover Initiate）は、L3ルータ間ハンドオーバ開始メッセージであり、HAck（Handover Acknowledge）は、L3ルータ間ハンドオーバ応答メッセージである。PARは、HIのメッセージで、NARに対してハンドオーバを行うことを通知し、NARは、HAckのメッセージにより応答する。
【００２７】
〔Ｓ９０、Ｓ９１〕ルータ間でのハンドオーバ開始メッセージのやりとりが終わると、PARは、今までMS側へ送信していたパケットの送信を停止し、MSへ送信すべきパケットを、NARへ送信し、NARはそのパケットをバッファリングする。
【００２８】
〔Ｓ９２〕FBack（Fast Biding Acknowledgement）は、L3ネットワークハンドオーバ応答メッセージである。ステップＳ８７の応答メッセージに該当する。
〔Ｓ９３〕MOB＿Ho＿IND（NBS）は、L2ハンドオーバ開始メッセージである。ステップＳ８４と同一のメッセージ名であるが、メッセージ内のパラメータの違いによって、PBSはメッセージを区別可能である。MSは、このWiMAX制御メッセージによって、Anchor BSをPBSからNBSへ変更する。
【００２９】
〔Ｓ９４〕Anchor＿BS＿Switch＿IEは、L2切り替え時間指定メッセージである。L2切り替えを行うタイミングをこのメッセージでMSへ指定する。
〔Ｓ９５〕MSは、指定されたタイミングでL2のリンク切り替えを行う。
【００３０】
〔Ｓ９６〕FNA（Fast Neighbor Advertisement）は、L3パケット送信開始メッセージである。ステップＳ９５でL2での接続が完了したので、FNAを送信することで、L3での接続指示をNARに与えていることになる。なお、FNAメッセージは、L2のハンドオーバが完了したこと、及びNARからMSへパケット送信を開始することの両方の意味を持つ。
【００３１】
〔Ｓ９７〕NARは、FNAメッセージを受信すると、バッファリングしていたパケットをNBSを介してMSへ送信する。
〔Ｓ９８、Ｓ９９〕BU（Binding Update）は、L3パケット経路切り替えメッセージである。HAは、このメッセージを受信することにより、PAR宛からNAR宛へパケットの転送を切り替える（Anchor routerがPARからNARへ切り替わる）。
【００３２】
なお、図１４の経路ｒ１〜ｒ３に当てはめると、パケットの流れ（HAとMS間の実トラフィックパケットデータの流れ）は、ステップＳ８１からステップＳ８９まで経路ｒ１を通り、ステップＳ９０からステップＳ９８まで経路ｒ２を通り、ステップＳ９９以降は経路ｒ３を通る。
【００３３】
２つのレイヤにまたがったハンドオーバ処理では、上位のレイヤ３（FMIPv6）から下位のレイヤ２（WiMAX）の順にリンクを切断し、リンクを確立する場合は、レイヤ２からレイヤ３の順にリンクをつなげていくことになる。
【００３４】
上記のような制御の流れによって、FBSSとFMIPv6を組み合わせて、レイヤ間にまたがったハンドオーバを実現することが可能であるが、このようなハンドオーバ処理では以下のような問題点が生じることになる。
【００３５】
まず、ステップＳ９５でL2切り替えをしてから、パケットが移動局に到着するまでにタイムラグが発生してしまうことである。L2を切り替えた時点でMSは、パケットを受信可能な状態なのだが、上記のような制御では、L2切替後にFNAメッセージを送信してパケット送信を要求し、そのメッセージの受信後にNARからパケットがMSへ転送されるので、L2切替からパケット受信までにタイムラグが発生してしまい、ハンドオーバの高速化処理の障害になるといった問題があった。
【００３６】
さらに、レイヤ間にまたがったハンドオーバを行う場合は、レイヤ２での制御メッセージのやりとりと、レイヤ３の制御メッセージのやりとりとを個別に行うことになるので、トラフィックが増大し効率が悪いといった問題があった。
【００３７】
すなわち、ステップＳ８２〜Ｓ８６などのように、FMIPv6用制御メッセージとFBSS用WiMAX制御メッセージとが、個別に送受信されるため、メッセージをやりとりする回数（メッセージの送受信回数）が多く、このためハンドオーバにも時間が掛かってしまうことになる。
【００３８】
なお、ハンドオーバ準備中の処理については、直接、ハンドオーバ実行中の処理時間には関係しないが、FBSSにおいては、ハンドオーバ準備中において、Diversity Setを更新し、その後、Diversity Set中のBSに対して切り替えを実行するため、ハンドオーバ準備段階のDiversity Setの更新処理が遅れると、結局、ハンドオーバ処理の開始が遅れてしまうことになる。
【００３９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ハンドオーバ処理時に発生していたタイムラグをなくし、かつメッセージの送受信回数を削減して、高速ハンドオーバを実行する無線通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、ハンドオーバを実行して無線通信を行う無線通信システム１において、移動局１０と、ハンドオーバの実行前に移動局１０と通信を行う旧基地局２０と、ハンドオーバの実行後に移動局１０と通信を行う新基地局４０と、新基地局４０と接続し、ハンドオーバの実行後にパケット中継を行う新中継装置５０と、旧基地局２０と接続し、ハンドオーバの実行前にパケット中継を行う旧中継装置３０と、を有し、移動局１０と旧基地局２０とは、下位レイヤのハンドオーバによるリンク切り替えタイミングを互いに同期させ、旧基地局２０は、リンク切り替えタイミングを移動局１０及び新基地局４０へ通知し、新基地局４０は、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替えタイミングを認識すると、新中継装置５０から新基地局４０を介して移動局１０へパケットが送信される際に、パケットの到達が、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように、パケット送信の契機となるパケット送信開始メッセージの出力タイミングを調整し、新基地局４０は、出力タイミングにもとづき、パケット送信開始メッセージを新中継装置５０へ通知し、新中継装置５０は、パケット送信開始メッセージを受信すると、新基地局４０を介してパケットを移動局１０へ送信し、移動局１０は、下位レイヤのリンク切り替えを行って下位レイヤのハンドオーバを完了し、新中継装置５０から送信されたパケットをリンク切り替え直後に受信して、上位レイヤのハンドオーバを完了することで、下位レイヤハンドオーバの完了時間と、上位レイヤハンドオーバの完了時間との時間差をなくして、新基地局４０と通信を開始することを特徴とする無線通信システム１が提供される。
【００４１】
ここで、移動局１０と旧基地局２０とは、下位レイヤのハンドオーバによるリンク切り替えタイミングを互いに同期させ、旧基地局２０は、リンク切り替えタイミングを移動局１０及び新基地局４０へ通知し、新基地局４０は、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替えタイミングを認識すると、新中継装置５０から新基地局４０を介して移動局１０へパケットが送信される際に、パケットの到達が、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように、パケット送信の契機となるパケット送信開始メッセージの出力タイミングを調整し、新基地局４０は、出力タイミングにもとづき、パケット送信開始メッセージを新中継装置５０へ通知し、新中継装置５０は、パケット送信開始メッセージを受信すると、新基地局４０を介してパケットを移動局１０へ送信し、移動局１０は、下位レイヤのリンク切り替えを行って下位レイヤのハンドオーバを完了し、新中継装置５０から送信されたパケットをリンク切り替え直後に受信して、上位レイヤのハンドオーバを完了することで、下位レイヤハンドオーバの完了時間と、上位レイヤハンドオーバの完了時間との時間差をなくして、新基地局４０と通信を開始する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の無線通信システムは、移動局のあらたな接続先の基地局である新基地局において、移動局での下位レイヤのリンク切り替えタイミングを認識し、新中継装置から新基地局を介して移動局へパケットが送信される際に、パケットの到達が、移動局での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように、パケット送信の契機となるパケット送信開始メッセージの出力タイミングを調整して、パケット送信開始メッセージを新中継装置へ通知し、新中継装置では、パケット送信開始メッセージを受信してパケットを移動局へ送信することで、移動局では下位レイヤハンドオーバの完了時間と、上位レイヤハンドオーバの完了時間との時間差をなくす構成とした。これにより、ハンドオーバ処理時に発生していたタイムラグをなくすことができるので、高速ハンドオーバを実行することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信システムの原理図である。無線通信システム１は、コアネットワークＮ１、アクセスネットワークＡ１、Ａ２を有し、移動局１０がアクセスネットワークＡ１からアクセスネットワークＡ２を移動する際にハンドオーバを実行して無線通信を行うシステムである。
【００４４】
なお、無線通信システム１で実行するハンドオーバは、上位レイヤのハンドオーバである上位レイヤハンドオーバと、下位レイヤのハンドオーバである下位レイヤハンドオーバとの両方（上位／下位レイヤハンドオーバ）を行うものである。
【００４５】
コアネットワークＮ１は、コレスポンデントノード（CN）、ホームエージェント（HA）を含む。アクセスネットワークＡ１は、旧基地局２０、旧中継装置３０を含む。アクセスネットワークＡ２は、新基地局４０、新中継装置５０を含む。
【００４６】
移動局１０は、移動局側タイマ１１、ハンドオーバ開始メッセージ送信部１２、制御メッセージ重畳部１３、通信制御部１４から構成される。旧基地局２０は、基地局側タイマ２１、リンク切り替えタイミング通知部２２、制御メッセージ重畳部２３、残りパケット送信部２４、最後送出パケットシーケンス番号通知部２５、メッセージ代行処理部２６から構成される。
【００４７】
新基地局４０は、パケット送信開始メッセージ通知部４１、送出タイミング微調整部４２を含む。旧中継装置３０は、パケット転送部３１、応答メッセージ通知部３２から構成され、新中継装置５０は、パケットバッファ部５１と、パケット送信部５２から構成される。
【００４８】
ここで、移動局側タイマ１１は、下位レイヤレベルでのハンドオーバである下位レイヤハンドオーバを行うために、下位レイヤのリンク切り替えタイミングを設定する。基地局側タイマ２１は、移動局側タイマ１１に同期して、リンク切り替えタイミングを設定する。その他の構成要素の動作は図２以降で逐次説明する。なお、図１４との対応関係は、移動局１０はMS、旧基地局２０はPBS、新基地局４０はNBS、旧中継装置３０はPAR、新中継装置５０はNARに対応する。
【００４９】
次に動作について説明する。図２は無線通信システム１の動作概要を示すシーケンス図である。
〔Ｓ１〕ハンドオーバ開始メッセージ送信部１２は、移動局１０と旧基地局２０と旧中継装置３０との間で、上位／下位ハンドオーバを実行する前に行われるハンドオーバ準備処理の終了後に、ハンドオーバ開始メッセージＭ１を旧中継装置３０へ送信する。
【００５０】
〔Ｓ２〕旧中継装置３０のパケット転送部３１は、上位／下位レイヤハンドオーバの実行前では、旧基地局２０を介して移動局１０へパケットを送信しているが、ハンドオーバ開始メッセージＭ１を受信すると、移動局１０へのパケット送信は停止して、新中継装置５０へ向けてパケットを転送する。
【００５１】
〔Ｓ３〕新中継装置５０のパケットバッファ部５１は、旧中継装置３０から送信されたパケットをバッファリングする。
〔Ｓ４〕旧中継装置３０の応答メッセージ通知部３２は、旧中継装置３０から新中継装置５０へパケットの転送が行われると、ハンドオーバ開始メッセージＭ１の応答メッセージＭ１ａを、旧基地局２０を介して移動局１０へ送信する。
【００５２】
〔Ｓ５〕旧基地局２０のリンク切り替えタイミング通知部２２は、応答メッセージＭ１ａを受信して、基地局側タイマ２１に設定されているリンク切り替えタイミングの情報をリンク切り替えメッセージＭ２に含めて、移動局１０と新基地局４０へ通知する。なお、応答メッセージ通知部３２またはリンク切り替えタイミング通知部２２は、リンク切り替えメッセージＭ２と応答メッセージＭ１ａを、同一のメッセージとして、移動局１０へ送信してもよい。
【００５３】
〔Ｓ６〕新基地局４０のパケット送信開始メッセージ通知部４１は、リンク切り替えメッセージＭ２を受信すると、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替えタイミングを認識し、新中継装置５０から新基地局４０を介して移動局１０へパケットが送信される際に、パケットの到達が、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように（下位レイヤハンドオーバ完了直後となるように）、パケット送信の契機となるパケット送信開始メッセージＭ３の出力タイミングを調整し、調整した出力タイミングにもとづいてパケット送信開始メッセージＭ３を新中継装置５０へ通知する。
【００５４】
〔Ｓ７〕移動局１０の通信制御部１４は、リンク切り替えメッセージＭ２を受信すると、リンク切り替えタイミングを移動局側タイマ１１に設定し、タイマ値がリンク切り替えタイミングになったときに、下位レイヤのリンク切り替えを行って下位レイヤハンドオーバを完了する。
【００５５】
〔Ｓ８〕新中継装置５０のパケット送信部５２は、パケット送信開始メッセージＭ３を受信すると、バッファリングしていたパケットを、新基地局４０を介して移動局１０へ送信する。
【００５６】
〔Ｓ９〕移動局１０の通信制御部１４は、パケット送信部５２から送信されたパケットをリンク切り替え直後に受信して、上位レイヤハンドオーバを完了することで、下位レイヤハンドオーバの完了時間と、上位レイヤハンドオーバの完了時間との時間差（タイムラグ）をなくして、上位／下位レイヤハンドオーバを完了し、新基地局４０と通信を開始する。
【００５７】
このように、無線通信システム１において、移動局１０のあらたな接続先の新基地局４０では、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替えタイミングを認識し、新中継装置５０から新基地局４０を介して移動局１０へパケットが送信される際に、パケットの到達が、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように、パケット送信の契機となるパケット送信開始メッセージＭ３の出力タイミングを調整して、パケット送信開始メッセージＭ３を新中継装置５０へ通知する。
【００５８】
そして、新中継装置５０では、パケット送信開始メッセージＭ３を受信してパケットを移動局１０へ送信することにより、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替え直後にパケットが到達することになるので、従来、ハンドオーバ処理時に移動局１０で発生していたタイムラグをなくすことができ、高速ハンドオーバを実行することが可能になる。
【００５９】
次にWiMAXで使用されるFBSSの高速ハンドオーバ方式と、Mobile IPで使用されるFMIPv6の高速ハンドオーバとを組み合わせたハンドオーバ処理に対して、無線通信システム１を適用した場合の制御動作について以降詳しく説明する（FMIPv4も基本的にFMIPv6と同じなので以降ではFMIPv6を対象とする）。
【００６０】
なお、以降のシーケンス図では、実線枠内に記した制御メッセージは、FBSS用のWiMAX制御メッセージ（下位レイヤ（L2）メッセージ）を示し、点線枠内に記した制御メッセージは、FMIPv6の制御メッセージ（上位レイヤ（L3）メッセージ）を示すものとする。
【００６１】
図３、図４は無線通信システム１の詳細動作を示すシーケンス図である。FBSSと、FMIPv6とを組み合わせたハンドオーバ処理に対して、無線通信システム１を適用した第１の実施の形態の動作シーケンスを示している。なお、ネットワークのシステム構成は図１と同じである。
【００６２】
〔Ｓ１１ａ〕MOB＿MSHO＿REQ（NBS）は、Diversity Set推奨BS要求メッセージであり、RtSolPrは、L3ネットワーク情報要求メッセージである。移動局１０の制御メッセージ重畳部１３は、L2の制御メッセージであるMOB＿MSHO＿REQ（NBS）と、L3の制御メッセージであるRtSolPrとを重畳して、同一WiMAXパケットで送信する。なお、制御メッセージの重畳処理については図１１、図１２で後述する。
【００６３】
〔Ｓ１１ｂ〕ステップＳ１１ａのメッセージを受信した旧基地局２０は、RtSolPrだけを旧中継装置３０へ送信し、移動局１０がDiversity Setに加える基地局（新基地局４０）が属するネットワークのL3ネットワーク情報を要求する。
【００６４】
〔Ｓ１２〕PrRtAdvは、L3ネットワーク情報広報メッセージである。PrRtAdvにより、旧基地局２０は、L3ネットワーク情報を取得する。また、旧基地局２０の制御メッセージ重畳部２３は、PrRtAdvと、Diversity Set推奨BS応答メッセージであるMOB＿BSHO＿RSP（NBS）とを同一WiMAXパケットに重畳して、移動局１０へ送信する。これにより、Diversity Set推奨BSの応答と、L3ネットワーク情報の要求応答を同時に行うことできる。
【００６５】
〔Ｓ１３〕MOB＿HO＿IND（NBS）は、Diversity Set更新メッセージである。移動局１０は、MOB＿HO＿IND（NBS）により、最終的にDiversity Setへ含める基地局（新基地局４０）を決定し、Diversity Setを更新する（このメッセージは特に、FMIPv6制御メッセージと重畳する必要はない）。
【００６６】
〔Ｓ１４〕移動局１０は、MOB＿HO＿IND（NBS）と、L3ネットワークハンドオーバ開始メッセージであるFBU（図２のハンドオーバ開始メッセージＭ１に該当）とを重畳して、同一WiMAXパケットとしたメッセージを旧基地局２０へ送信する。
【００６７】
〔Ｓ１５〕ステップＳ１４のメッセージを受信した旧基地局２０は、FBUだけを旧中継装置３０へ送信し、L3ネットワークハンドオーバを通知する。
〔Ｓ１６〕FBUを受信した旧中継装置３０は、新中継装置５０との間で、HI／HAck（L3ルータ間ハンドオーバ開始メッセージ／L3ルータ間ハンドオーバ応答メッセージ）を送受信し、L3ルータ間でハンドオーバの通知／応答を行う。元々、MOB＿HO＿INDの中に、移動局１０のハンドオーバ先である新基地局４０が指定されているので、その上位のルータである新中継装置５０を旧中継装置３０は知ることができる。
【００６８】
〔Ｓ１７〕旧中継装置３０は、ステップＳ１６のHI／HAckによって、新中継装置５０へのハンドオーバが可能であると確認が取れたら、移動局１０宛のパケットを旧基地局２０へ送信することを止め、新中継装置５０へ転送する。
【００６９】
〔Ｓ１８〕新中継装置５０は、移動局１０宛のパケットのバッファリングを開始する。
〔Ｓ１９〕旧中継装置３０は、L3ネットワークハンドオーバ応答メッセージであるFBack（図２の応答メッセージＭ１ａに該当）を送信し、一連のFBU、HI、HAck処理が終了したことを旧基地局２０へ通知する。
【００７０】
〔Ｓ２０ａ〕FBackを受信した旧基地局２０は、FBackと、Anchor＿BS＿Switch＿IE（図２のリンク切り替えメッセージＭ２に該当）を同一WiMAXパケットに重畳して、移動局１０へ送信する。Anchor＿BS＿Switch＿IEは、L2切り替え時間を指定しており、このように重畳することで、L2切り替え時間の指定と、L3ネットワークハンドオーバの応答を同時に行うことができる。
【００７１】
〔Ｓ２０ｂ〕移動局１０は、Anchor＿BS＿Switch＿IEによりリンク切り替えタイミングを認識すると、移動局側タイマ１１にリンク切り替えタイミングを設定して移動局側タイマ１１を稼動する。
【００７２】
〔Ｓ２０ｃ〕旧基地局２０は、ステップＳ２０ａと同時に、L2切り替えタイミング（図２のリンク切り替えメッセージＭ２に該当）を新基地局４０に対しても通知する。なお、この通知のためのメッセージは、特に標準で決定されておらず、本発明で独自に決定したメッセージフォーマットを用いて送受信するものである。
【００７３】
〔Ｓ２１〕FNAは、L3パケット送信開始メッセージである（図２のパケット送信開始メッセージＭ３に該当）。従来では、移動局１０がFNAを新中継装置５０へ送信していたが、移動局１０の代わりに新基地局４０が、FNAを新中継装置５０へ送信する。
【００７４】
この場合、移動局１０におけるパケットの到達が、移動局１０での下位レイヤのリンク切り替え直後となるように、新基地局４０では、FNAの出力タイミングを調整し、調整した出力タイミングにもとづいて、FNAを新中継装置５０へ通知する。
【００７５】
なお、新基地局４０は、新中継装置５０がFNAを受信して、新中継装置５０から移動局１０へパケットが送信され、パケットが移動局１０に到達する過程の一連の時間を、ネットワーク上の伝搬遅延も含めて、事前に測定して認識しておく。新基地局４０内のパケット送信開始メッセージ通知部４１は、この測定結果にもとづき、FNAを出力するものである（図中のタイマトリガとは時間調整を行っていることを示す）。このようにすることで、移動局１０側のL2切り替えを見込んで、L3ハンドオーバを完了させることができる。
【００７６】
〔Ｓ２２〕FNAを受信した新中継装置５０は、バッファリングしていた移動局１０宛のパケットの送信を開始する。
〔Ｓ２３〕移動局１０は、移動局側タイマ１１が指定されたリンク切り替え時間になるとL2切り替えを実施する。
【００７７】
〔Ｓ２４〕新基地局４０は、新中継装置５０から送信されたパケットの移動局１０へ向けての中継送信を行う。なお、ステップＳ２１で、事前にパケット伝搬時間を計測したが、誤差が生じて、新中継装置５０から新基地局４０へのパケット到達が幾分早くなるケースも考えられる。
【００７８】
このような場合に備えて、新基地局４０では、送出タイミング微調整部４２によって、新基地局４０から移動局１０宛のパケット送出のタイミングの微調整を行う。具体的には送出タイミング微調整部４２は、少容量のバッファであって、パケットがリンク切り替え前に移動局１０に到達しないように、新基地局４０に早く到達したパケットは、このバッファでバッファリングを短時間行うことで、パケット送信時間を遅らせて送出タイミングの微調整を行う。
【００７９】
このように、誤差を吸収する少容量のバッファを新基地局４０へ設けることで、パケット伝搬時間が正確に調整され、移動局１０でのL2切り替え完了後、即座にパケットが到達することが可能になる。
【００８０】
なお、上記では、送出タイミング微調整部４２を少容量のバッファとしたが、バッファを設けずに、事前計測した伝搬時間を、ある程度大きめに設定して送出タイミングの微調整を行ってもよい。
【００８１】
〔Ｓ２５〕移動局１０は、L3パケット経路切り替えメッセージであるBUをHAへ送信する。HAは、このメッセージの受信により、旧中継装置３０宛から新中継装置５０宛へ、移動局１０宛のパケットの転送を切り替える。
【００８２】
以上説明したように、第１の実施の形態では、上記のようなハンドオーバ制御を行うことにより、MSと同期を取っているBSが、L2の切り替えタイミングを見込み、MSの代わりに、L3ハンドオーバ完了通知メッセージ（パケット送信開始メッセージＭ３）を送信することで、タイムラグをなくし、より高速なハンドオーバを実現する。
【００８３】
また、FBSSの制御メッセージと高速ハンドオーバMobile IPの制御メッセージを同一WiMAXパケットで送受信することで、個別の送受信によるメッセージの送受信回数の増加を低減し、より高速なハンドオーバを実現することができる。
【００８４】
次に第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、旧基地局２０内のメッセージ代行処理部２６の機能を示すものである。移動局１０がFMIPの制御機能を有してない場合に、メッセージ代行処理部２６は、移動局１０の代わりに、中継装置に対してFMIPv6の制御メッセージの送受信を行うProxy FMIPとして機能する。
【００８５】
また、メッセージ代行処理部２６は、FMIPv6の制御メッセージの送受信を行うために必要な、保持すべき各種情報（FMIP Context）については、移動局１０の代わりに保持するようにする。なお、メッセージ代行処理部２６は、旧基地局２０だけでなく、新基地局４０も含めてDiversity Set内の基地局すべてが有するものである。
【００８６】
図５、図６は第２の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
〔Ｓ３１ａ〕移動局１０は、MOB＿MSHO＿REQ（NSB）をWiMAXパケットで送信する。
〔Ｓ３１ｂ〕旧基地局２０（メッセージ代行処理部２６）は、このメッセージの受信を契機に、RtSolPrを移動局１０の代わりに旧中継装置３０へ送信し、移動局１０がDiversity Setに加える基地局が属するネットワークのL3ネットワーク情報を要求する。
【００８７】
〔Ｓ３２ａ〕旧中継装置３０はPrRtAdvを旧基地局２０へ送信し、旧基地局２０は、L3ネットワーク情報を取得する。このL3ネットワーク情報はFMIP Contextとして保持する（L3ネットワーク情報は、移動局１０ではなく、旧基地局２０が保持することになる）。
【００８８】
〔Ｓ３２ｂ〕旧基地局２０（メッセージ代行処理部２６）は、PrRtAdvメッセージの受信を契機に、MOB＿BSHO＿RSP（NBS）を移動局１０へ送信する。
〔Ｓ３３〕移動局１０は、MOB＿HO＿IND（NBS）を旧基地局２０へ送信し、Diversity Setへの新基地局４０の追加を通知する。
【００８９】
〔Ｓ３４〕移動局１０は、MOB＿HO＿IND（NBS）を旧基地局２０へ通知し、旧基地局２０のメッセージ代行処理部２６は、このメッセージを受信すると、L3ネットワークハンドオーバ開始メッセージであるFBUを旧中継装置３０へ送信する。
【００９０】
〔Ｓ３５〕第１の実施の形態のステップＳ１６〜Ｓ１８と同じである。
〔Ｓ３６ａ〕旧中継装置３０は、FBackを送信し、一連のFBU、HI、HAck処理が終了したことを旧基地局２０へ通知する。
【００９１】
〔Ｓ３６ｂ〕旧基地局２０は、FBackの受信を契機に、L2切り替え時間を指定するAnchor＿BS＿Switch＿IEをWiMAXパケットで移動局１０へ送信する。
上述のようにすることで、L3ネットワークハンドオーバの応答を最終的に受けるのは移動局１０ではなく、旧基地局２０のメッセージ代行処理部２６となるが、第１の実施の形態と同様に、L2切り替え時間の指定と、L3ネットワークハンドオーバの応答を同時に行うことができる。
【００９２】
〔Ｓ３７〕旧基地局２０は、L2切り替えタイミング（リンク切り替えタイミング）及びFMIP Contextを新基地局４０へ通知する。FMIP Contextを新基地局４０へ送信することで、以降、新基地局４０がメッセージ代行処理部（Proxy FMIP）の役割を果たせるようにする。
【００９３】
〔Ｓ３８〕第１の実施の形態のステップＳ２１〜Ｓ２４と同じである。
〔Ｓ３９〕新基地局４０内のメッセージ代行処理部は、移動局１０の代わりに、BUをHAへ送信する。HAは、このメッセージの受信により、旧中継装置３０宛から新中継装置５０宛へ、移動局１０宛のパケットの転送を切り替える。
【００９４】
以上説明したように、第２の実施の形態では、基地局にメッセージ代行処理部を設けることで、高速ハンドオーバMobile IPをサポートしない移動局に対しても、第１の実施の形態と同様に、タイムラグをなくすことができ、かつ制御メッセージの送受信回数の増加を抑え、より高速なハンドオーバを実現させるものである。
【００９５】
さらに、移動局と基地局間の無線上の使用帯域を、第１の実施の形態と比較して低減できる効果もある。移動局と基地局間の無線上で、高速ハンドオーバMobile IPの制御メッセージ・データが別個に流れないので、その分、使用帯域を節約することができる。
【００９６】
次に第３の実施の形態について説明する。図７、図８は第３の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。なお、第１の実施の形態のステップＳ１１〜Ｓ１６までの処理は、第３の実施の形態でも同じであるので、ステップＳ１７の動作（旧中継装置３０がパケットを新中継装置５０へ転送する処理）から第３の実施の形態の動作について説明する。
【００９７】
〔Ｓ４１〕旧中継装置３０は、HI/HAckによって、新中継装置５０へのハンドオーバが可能であると確認が取れたら、移動局１０宛のパケットを、旧基地局２０へ転送することを止め、新中継装置５０へ転送する。
【００９８】
この際、旧中継装置３０は、新中継装置５０へ転送するパケットに、シーケンス番号を付与する（なお、旧中継装置３０は、新中継装置５０へ転送する以前の旧基地局２０へ送信したパケットについても、シーケンス番号を付与して送信している）。
【００９９】
旧中継装置３０は、新中継装置５０へ転送した最初のパケットのシーケンス番号を記憶しておく。このパケットのシーケンス番号は、新中継装置５０において、一番初めにバッファリングされるパケットのシーケンス番号であるので、First Buffered Packet SN（図７ではFB SB SNと示す）と呼ぶ。
【０１００】
〔Ｓ４２〕新中継装置５０は、受信したパケットをバッファリングする。
〔Ｓ４３〕旧中継装置３０は、FBackともに、First Buffered Packet SNを旧基地局２０へ送信する。旧基地局２０は、このFirst Buffered Packet SN を記憶しておく。
【０１０１】
〔Ｓ４４〕第１の実施の形態のステップＳ２０ａ、Ｓ２０ｃと同じである。
〔Ｓ４５ａ、Ｓ４５ｂ〕旧基地局２０内の残りパケット送信部２４は、移動局１０との間で送達確認が取れた最終のパケット（最後送出パケット）のシーケンス番号（=last Ack SN）が、First Buffered Packet SNから１引いた値よりも小さい場合、旧基地局２０に残っている残りパケット（=Remaining Packet）を新中継装置５０（=パケットバッファリング装置）へ、シーケンス番号付きで送信する。
【０１０２】
この場合、（last Ack SN）＜（First Buffered Packet SN）−１が成り立つということは、旧基地局２０に新中継装置５０がバッファリングしていないパケットが残っているということである。なお、旧基地局２０は、ステップＳ４５ｂの残りパケット送出のタイミングで移動局１０へのパケットの送信を停止する。ステップＳ４５ｂのタイミングは、ステップＳ４８−１のL2切り替えから逆算して、ステップＳ４６、Ｓ４７、Ｓ４８−２が実行可能な時間とする。
【０１０３】
〔Ｓ４６〕第１の実施の形態のステップＳ２１と同じである。
〔Ｓ４７〕新中継装置５０は、送信された残りパケットもバッファリングして、パケットに付加されているシーケンス番号を参照し、シーケンス番号の小さいパケットから順に、パケットを新基地局４０へ転送する。
【０１０４】
〔Ｓ４８−１〜Ｓ４８−３〕第１の実施の形態のステップＳ２３〜Ｓ２５と同じである。
ここで、上記のシーケンスの動作について具体例を挙げて説明する。移動局１０と旧基地局２０との間のリンクが断し、旧基地局２０から移動局１０へ送出しきれずにシーケンス番号＃４〜＃７のパケットが旧基地局２０に残ったとする。
【０１０５】
この場合、旧基地局２０から移動局１０へ最後に送出した最後送出パケットのシーケンス番号（last Ack SN）は＃３である（＃４〜＃７が移動局１０へ送出しきれずに残ったので、＃３までは移動局１０へ送出できている）。また、パケットバッファ部５１がバッファリングを開始したパケットであるバッファリング開始パケットのシーケンス番号（First Buffered Packet SN）は＃８である（＃４〜＃７が移動局１０へ送出しきれずに残り、＃８以降のパケットは新中継装置５０側に転送されているので、パケットバッファ部５１の最初の受信パケットは＃８のパケットである）。
【０１０６】
したがって、（last Ack SN）＝＃３、First Buffered Packet SN＝＃８であるので、（last Ack SN）＜（First Buffered Packet SN）−１は、３＜８−１＝７となって不等号を満たすので（最後送出パケットのシーケンス番号が、パケットバッファ部５１がバッファリングを開始したパケットであるバッファリング開始パケットのシーケンス番号から１を引いた減算値よりも小さい）、残りパケット送信部２４は、残りパケット＃４〜＃７をシーケンス番号と共にパケットバッファ部５１へ送信して、残りパケット＃４〜＃７もバッファリングさせ、パケット送信部５２では＃４のパケットから移動局１０へ向けて送信を行うこととする。
【０１０７】
以上説明したように、第３の実施の形態では、移動前の旧基地局２０に残っている、移動局１０へ未送信で、かつ、バッファリングする前の残りパケットを、パケットバッファ部５１が回収することにより、第１の実施の形態の高速なハンドオーバの効果に加え、パケットの順序反転を防止しつつ、パケット損失をなくすことが可能になる。
【０１０８】
次に第４の実施の形態について説明する。図９、図１０は第４の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。なお、第１の実施の形態のステップＳ１１〜Ｓ１６までの処理は、第４の実施の形態でも同じであるので、ステップＳ１７の動作（旧中継装置３０がパケットを新中継装置５０へ転送する処理）から第４の実施の形態の動作について説明する。
【０１０９】
〔Ｓ５１〕旧中継装置３０のパケット転送部３１は、HI/HAckによって、新中継装置５０へのハンドオーバが可能であると確認が取れたら、移動局１０宛のパケットをコピーして、旧基地局２０と新中継装置５０の両方へ転送する（bi-cast）。この際、旧中継装置３０は、旧基地局２０及び新中継装置５０へ転送するパケットに、同一のシーケンス番号を付与している。
【０１１０】
なお、旧中継装置３０は、bi-castする以前の旧基地局２０へ転送したパケットについても、シーケンス番号を付与して送信している。旧中継装置３０は、bi-castし始めたパケット（=First bi-casting Packet SN、または略して、F bi-cast SN）を記憶しておく。
【０１１１】
〔Ｓ５２〕新中継装置５０は、受信したパケットをバッファリングする。
〔Ｓ５３〕旧中継装置３０は、FBackともに、First bi-casting Packet SNを旧基地局２０へ送信する。旧基地局２０は、このFirst bi-casting Packet SNを記憶しておく。
【０１１２】
〔Ｓ５４〕第１の実施の形態のステップＳ２０ａ、Ｓ２０ｃと同じである。
〔Ｓ５５〕旧基地局２０は、移動局１０との間で送達確認が取れた最終のパケットのシーケンス番号（=last Ack SN）を新中継装置５０へ送信する。旧基地局２０は、ステップＳ５５のメッセージ通知のタイミングで移動局１０へのパケットの送信を停止する。
【０１１３】
〔Ｓ５６ａ〕旧基地局２０は、（last Ack SN）＜（First bi-casting Packet SN − 1）が成り立つか否かを判断する。
〔Ｓ５６ｂ〕ステップＳ５６ａの不等式が成り立つ場合、旧基地局２０に残っている残りパケット（=Remaining Packet）を新中継装置５０へ、シーケンス番号付きで送信する。
【０１１４】
〔Ｓ５７〕第１の実施の形態のステップＳ２１と同じである。
〔Ｓ５８〕新中継装置５０は、パケットに付与されているシーケンス番号を参照し、（last Ack SN+1）のシーケンス番号のパケットから、シーケンス番号の小さい順に、パケットを新基地局４０へ送信する。新中継装置５０は、last Ack SNと同じか、または小さい値のシーケンス番号を有するパケットを廃棄する。
【０１１５】
〔Ｓ５９−１〜Ｓ５９−３〕第１の実施の形態のステップＳ２３〜Ｓ２５と同じである。
ここで、上記のシーケンスついて具体例を挙げて説明する。ステップＳ５１のbi-castによって、シーケンス番号＃８以降（＃８、＃９、＃１０、・・・）のパケットが両方向に送信され、その後、移動局１０と旧基地局２０との間のリンクが断して、旧基地局２０から移動局１０へ送出しきれずにシーケンス番号＃１０、＃１１、・・・のパケットが旧基地局２０に残ったとする。
【０１１６】
この場合、旧基地局２０から移動局１０へ最後に送出した最後送出パケットのシーケンス番号（last Ack SN）は＃９である（＃１０が移動局１０へ送出しきれずに残っているので、＃９までは移動局１０へ送出できている）。
【０１１７】
旧基地局２０の最後送出パケットシーケンス番号通知部２５は、新中継装置５０のパケット送信部５２へ＃９を通知する（ステップＳ５５）。また、残りパケット送信部２４は、（last Ack SN）＜（First bi-cast Packet SN）−１の判断を行うが、last Ack SN＝＃９、First bi-cast Packet SN＝＃８であるので、９＞８−１となって、（last Ack SN）＜（First bi-cast Packet SN）−１の不等号を満たさないので、ステップＳ５６ｂの通知は行わない。
【０１１８】
新中継装置５０のパケット送信部５２は、ステップＳ５５で通知されたシーケンス番号＃９に１を加算して、＃１０を持つパケットから移動局１０へ送信し始める。このような制御によって、パケットの重複送信を防止することができる（すなわち、＃１０よりも小さな番号の＃８、＃９などのパケットは、旧基地局２０から移動局１０へすでに送信されているので、新中継装置５０からは重複してこれらのパケットを送信しないようにしている）。なお、パケットバッファ部５１内の重複パケットは新中継装置５０内で廃棄される。
【０１１９】
一方、別の例として、ステップＳ５１のbi-castによって、シーケンス番号＃８以降（＃８、＃９、＃１０、・・・）のパケットが両方向に送信され、その後、移動局１０と旧基地局２０との間のリンクが断して、旧基地局２０から移動局１０へ送出しきれずに、シーケンス番号＃７、＃８、＃９、＃１０、・・・のパケットが旧基地局２０に残ったとする。
【０１２０】
なお、＃７のパケットは、パケットの両方向送信が行われる前にすでに旧基地局２０内に蓄積されており、リンクが断して旧基地局２０に残ってしまったパケットである。
この場合、旧基地局２０から移動局１０へ最後に送出した最後送出パケットのシーケンス番号（last Ack SN）は＃６であり（＃７以降が移動局１０へ送出しきれずに残ったので、＃６までは移動局１０へ送出できている）、最後送出パケットシーケンス番号通知部２５は、新中継装置５０のパケット送信部５２へ＃６を通知する（ステップＳ５５）。
【０１２１】
また、残りパケット送信部２４は、（last Ack SN）＜（First bi-cast Packet SN）−１の判断を行うが、last Ack SN＝＃６、First bi-cast Packet SN＝＃８であるので、（last Ack SN）＜（First bi-cast Packet SN）−１は、６＜８−１＝７となって、不等号を満たすので、残りパケット送信部２４は、残りパケット＃７をシーケンス番号と共にパケットバッファ部５１へ送信する。
【０１２２】
パケットバッファ部５１は、残りパケット＃７もバッファリングし、パケット送信部５２では＃７のパケットから移動局１０へ向けて送信する。このような制御によって、＃７のパケットロスを防止することができる。
【０１２３】
以上説明したように、第４の実施の形態は、第３の実施の形態の残りのパケットを回収することに加え、旧中継装置３０がbi-castし、新中継装置５０がlast Ack SNの次のパケットから送信を開始することで、パケット送受信の瞬断時間を短くすることができる。これにより、第１の実施の形態の高速なハンドオーバという効果に加え、パケット送受信の瞬断時間を短くすること、パケットの順序反転を防止すること、パケット損失をなくすことが可能になる。
【０１２４】
次に制御メッセージ重畳部１３、２３の動作について説明する。
制御メッセージ重畳部は、FBSS制御メッセージと、高速ハンドオーバMobile IP制御メッセージとを、同じパケットに重畳して送受信する。
【０１２５】
同じパケットに重畳して送受信するだけでもよいが、以下の点で不十分な面があるので、制御メッセージ重畳部は、FBSS制御メッセージと、高速ハンドオーバMobile IP制御メッセージとを、同一burst内に重畳して送受信することもできる。
【０１２６】
WiMAXは、１つのパケットをburstと呼ばれる単位にわけ、burst毎に変調方式を変える適応変調方式となっている。変調方式には、移動局と基地局間の電波環境が良い場合に適用可能な高ビットレートの変調方式もあれば、電波環境が悪い場合に適用可能な低ビットレートの変調方式もある。移動局と基地局間の電波環境が悪い場合、高ビットレートの変調方式を用いていると、エラー発生確率が上昇してしまうことになる。
【０１２７】
第１の実施の形態において、FBSS制御メッセージと、高速ハンドオーバMobile IP制御メッセージとが、たとえ、同じパケットで送受信されていたとしても、別のburst単位を用いて、送受信されていたとすると、受信環境に応じて、一方の制御メッセージは送受信に成功し、一方の制御メッセージは、送受信に失敗するといった可能性がある。
【０１２８】
そこで、制御メッセージ重畳部では、WiMAXの制御メッセージを拡張し、拡張した部分に高速ハンドオーバMobile IPの制御メッセージの情報要素を重畳して、同一burst内でレイヤの互いに異なる制御メッセージを伝送できるようにする。
【０１２９】
図１１、図１２は制御メッセージフォーマットを示す図である。第１の実施の形態で上述したMOB＿MSHO＿REQ ＋ RtSolPr（ステップＳ１１ａ）、MOB＿BSHO＿RSP ＋ PrRtAdv（ステップＳ１２）、MOB＿HO＿IND ＋ FBU（ステップＳ１４）の基本的なフォーマットは図１１のフォーマットに対応し、第１の実施の形態で上述したAnchor＿BS＿Switch＿IE＋FBack（ステップＳ２０ａ）の基本的なフォーマットは図１２のフォーマットに対応する。
【０１３０】
図１１に対し、Management Message TypeがMOB＿MSHO＿REQ、MOB＿BSHO＿RSP、MOB＿HO＿INDとなり、各MAC Management Messageの情報要素が格納された後、各MAC Management Messageにおいて必要とされる情報要素がTLV encodedされてペイロードｐ１に格納される。そして、制御メッセージ重畳部は、ペイロードｐ１の後のペイロードｐ２に、高速ハンドオーバMobile IPの制御メッセージ（RtSolPr、PrRtAdv、FBU）をTLV encodedして格納することとする。
【０１３１】
一方、Anchor＿BS＿Switch＿IEは、図１１のメッセージフォーマットと異なり、図１２のようなメッセージフォーマットとなる。Anchor＿BS＿Switch＿IEは、TLV encoded informationが元々ないので、制御メッセージ重畳部は、TLV encoded informationのペイロードｐ３を新設して、ここに、高速ハンドオーバMobile IPの制御メッセージ（FBack）をTLV encodedして格納することとする。
【０１３２】
このような制御メッセージ重畳部を移動局と基地局に設けることで、制御メッセージを移動局と基地局間でやりとりする場合に、メッセージの送受信回数を低減することができ、また、移動局及び基地局では、L2、L3それぞれのメッセージ制御に関する回路実装の簡易化も図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】無線通信システムの原理図である。
【図２】無線通信システムの動作概要を示すシーケンス図である。
【図３】無線通信システムの詳細動作を示すシーケンス図である。
【図４】無線通信システムの詳細動作を示すシーケンス図である。
【図５】第２の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
【図６】第２の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
【図７】第３の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
【図８】第３の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
【図９】第４の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
【図１０】第４の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。
【図１１】制御メッセージフォーマットを示す図である。
【図１２】制御メッセージフォーマットを示す図である。
【図１３】FBSSによるハンドオーバを行うネットワークを示す図である。
【図１４】FBSSとFMIPv6を組み合わせたハンドオーバを行うネットワークを示す図である。
【図１５】無線ネットワークのハンドオーバ動作を示すシーケンス図である。
【図１６】無線ネットワークのハンドオーバ動作を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  無線通信システム
１０  移動局
１１  移動局側タイマ
１２  ハンドオーバ開始メッセージ送信部
１３  制御メッセージ重畳部
１４  通信制御部
２０  旧基地局
２１  基地局側タイマ
２２  リンク切り替えタイミング通知部
２３  制御メッセージ重畳部
２４  残りパケット送信部
２５  最後送出パケットシーケンス番号通知部
２６  メッセージ代行処理部
３０  旧中継装置
３１  パケット転送部
３２  応答メッセージ通知部
４０  新基地局
４１  パケット送信開始メッセージ通知部
４２  送出タイミング微調整部
５０  新中継装置
５１  パケットバッファ部
５２  パケット送信部
Ａ１、Ａ２  アクセスネットワーク
Ｎ１  コアネットワーク
ＣＮ  コレスポンデントノード
ＨＡ  ホームエージェント
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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