(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットが、ホロインネットワーク内にあり、対応ノード（２４）と通信している移動ノードに宛先が付された第３世代の移動通信システムの動作方法において、
（Ａ）  ホームネットワーク内にホームエージェント（２６）を設定するステップと、
（Ｂ）  前記ホロインネットワーク内の移動ノードに対しケアオブアドレス（ＣｏＡ）を割り当てるステップと、
（Ｃ）  最適化されたルートを提供するために対応ノードでパケットを変更するステップであって、変更後のパケットは、パケット自身のソースアドレスとしての前記対応ノードのアドレス、パケット自身のあて先アドレスとしての前記移動ノードのケアオブアドレス（ＣｏＡ）、パケット自身のペイロードとしての変更前の前記パケットのペイロード、及び数個の移動ノードの内の何れかにパケットが向けられていることをホロインエージェント（３０）によって見出すように使用される移動ノード識別子（５０）を有するステップと、
を有することを特徴とする第３世代の移動通信システムのルーティング動作方法。
【請求項２】
前記ケアオブアドレス（ＣｏＡ）は、前記移動ノード（２８）の現在の位置を表す
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ケアオブアドレス（ＣｏＡ）は、前記ホロインネットワーク内のホロインエージェント（３０）のアドレスである
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ホロインエージェント（３０）は、前記移動ノード識別子のマッピングテーブルを記憶する
ことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
パケットを前記ホロインエージェント（３０）が受領し、前記ホロインエージェントは、記録されたマッピングテーブルを参照してパケットのあて先の移動ノードの位置を見出す
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
（Ｆ）  端末間のクオリティオブサービス（ＱｏＳ）の問い合わせメッセージが、前記対応ノード（２４）から前記移動ノード（２８）に送信され、クオリティオブサービス対応メッセージがホップバイホップで対応ノード（２４）に戻されるように、移動局にクオリティサービスを提供するステップ
を更に有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
（Ｇ）  端末間のクオリティオブサービス（ＱｏＳ）の問い合わせメッセージが、前記移動ノード（２８）から前記対応ノード（２４）に送信されるように移動局にクオリティサービスを提供するステップ
を更に有し、
前記移動ノード（２８）は、組み込んだクオリティオブサービス（ＱｏＳ）プロキシサーバー（５６）を有し、
前記プロキシサーバー（５６）は、パケットヘッダのソースアドレスを移動ノードのケアオブアドレスに変更する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記クオリティオブサービス（ＱｏＳ）は、資源予約プロトコールである
ことを特徴とする請求項６または７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信ネットワークの動作方法に関し、特に第３世代のネットワークにおいてルーティングの最適化およびクオリティオブサービス（quality of service；ＱｏＳ）を提供する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第３世代の通信ネットワーク、例えばＧＰＲＳ（General Packet Radio Service）、ＥＤＧＥ（Enhanced Date-rate for GSM Evolution）においては、移動ノードがホロインネットワーク内に入ったときには、ネットワークの接続性は、移動インターネットプロコトル（Mobile IP）を用いることにより維持される。一方、ホームネットワーク（home network）内においては、ホームエージェント（ＨＡ）が設定され、関連付け情報更新技法（Binding Updates）、すなわち移動ノードによりＨＡ内に送られた情報の登録により、移動ノードの位置情報を保持する。
【０００３】
モバイルＩＰは２つの動作モードを有する。第１のモードを図１に示す。移動ノードは、自分のホームネットワークとは別のネットワーク内の移動ノード１４（ＭＮ１４）として保持されている。移動ノード（ＭＮ）１４は対応ノード１２と通信をしている。対応ノード（ＣＮ）１２により、ホームエージェント（ＨＡ）１６がそのホームネットワーク内に設定され、ホロインエージェント（ＦＡ）１８がホロインネットワーク内に設定される。ホロインエージェント１８は、ホロインネットワーク内に入ってきた移動ノードに対し独自のＩＰアドレス、すなわちケアオブアドレス（Care of Address：ＣＯＡ）を割り当てる。このアドレスが関連付け情報更新技法でホームエージェント１６に送られる。
【０００４】
移動ノード向けのパケットは、ホームエージェント１６でカプセル化され、トンネル２０に沿ってホロインエージェント１８を通過してさらに移動ノード１４に送られる。このようなカプセル化プロセスにおいては、移動ノード１４のケアオブアドレスを含む余分のＩＰヘッダが各パケットに追加されている。これは、ＦＡ−ＣＯＡ動作モードとして知られている。
【０００５】
第２の動作モードにおいては、ＦＡ１８は存在しない。移動ノード１４には、独自のＣＯＡが割り当てられ、カプセル化されたパケットは、ホームエージェント１６を通過して直接（ＦＡを経由せず）移動ノード１４に入る。これは、Collocated Care of Address mode of working（ＣＯ−ＣＯＡ）として知られている。
【０００６】
ＦＡ−ＣＯＡモードとＣＯ−ＣＯＡモードの両方においては、カプセル化プロセスにより余分のヘッダが必要となり、ペイロードが短くなる。その結果伝送効率が落ち、高価なシステムおよびネットワーク資源、例えば無線リンクの使用が非効率的となる。さらにまたこのカプセル化プロセスは、流れの識別を隠してしまい、サービスクラスの差も不可能となる。その結果、クオリティオブサービス（ＱｏＳ）を提供するメカニズム、例えばＲＳＶＰ（Resoure reSerVation Protocol：ソース予約プロトコル）Int Serve を変更しなければならない。
【０００７】
このようなカプセル化の欠点は、非カプセル化移動（モバイル）ＩＰ技術（Non-encapsulation Mobile IP）を使用することにより回避することができる。これに関しては、本出願人のヨーロッパ特許出願第９９３０１４３７．２．（出願日：１９９９年２月２６日、発明の名称：“Non-encapsulation Mobile IP”）に開示されている。この技術においては、移動ノードの現在のＣｏＡは、宛先アドレスとして用いられ、もとのソースアドレスすなわちＣＮアドレスが保持される。ＦＡ−ＣＯＡモードにおいては、これにより、少なくとも２０バイトの長さのヘッダを削除でき、わずか２バイトのヘッダを導入するだけであり、ＣＯ−ＣＯＡモードにおいてはヘッダは導入されない。しかし欠点は、ホームネットワーク内のファイヤウォールあるいは出口フィルタリングが、このようなパケットを拒否してしまう。その理由は、これらはホームネットワークアドレスとは異なるソースアドレスを有するからである。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術の欠点を解決し、ＱｏＳが提供できる新たなパケットのアドレス付与方式を提供することである。
【０００９】
従来のカプセル化方法および２つの非カプセル化技術の両方において、パケットを対応ノード（ＣＮ）と移動ノード（ＭＮ）と共に現在のケアオブアドレス（ＣｏＡ）に向けるホームエージェント（ＨＡ）を使用することは、いわゆるトライアングルルーティング（triangle routing）を構成する。この構成により、対応ノード（ＣＮ）と移動ノード（ＭＮ）との間のトランスペアレントな動作が可能となるが、しかし、全てのパケットはホームエージェント（ＨＡ）を経由しなければならない。この結果、パケットは最適なパスよりも大幅に長いパスに沿ってルーティングされ、これにより遅延が発生し、かつネットワークとルータに不必要なトラフィック負荷をかけることになる。ルーティングの最適化技術は、カプセル化技術が用いられたときには、モバイルＩＰでは公知であるが、カプセル化でもって余分のヘッダを伝送することにより伝送効率が下がり、ＱｏＳの差別化が不可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ホームエージェント（ＨＡ）を介してパケットを再伝送することに関連する問題点を回避しながらルーティングの最適化方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１に記載した特徴を有する。即ち、パケットが、ホロインネットワーク内にあり、対応ノード（２４）と通信している移動ノードに宛先が付された第３世代の移動通信システムの動作方法において、（Ａ）  対応ノード（ＣＮ）内にホームエージェント（２６）を設定するステップと、（Ｂ）  ホロインネットワーク内の移動ノードに対しケアオブアドレス（ＣｏＡ）を割り当てるステップと、（Ｃ）  あて先アドレスがケアオブアドレス（ＣｏＡ）となるように、対応ノードでパケットヘッダを変更するステップと、（Ｄ）  移動ノード識別子（５０）を提供するステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２にホロインエージェント（ＦＡ）３０を有するホロインネットワーク内に一時的に入り込んだ移動ノード（ノード、局）をＭＮ２８として示す。移動ノードの対応ノード（ＣＮ）２４はホームエージェント（ＨＡ）２６を設定する。
【００１３】
図１、２は、全てのパケットをホームエージェント（ＨＡ）１６、２６を介してルーティングする問題点を示す。即ち、ルートが長くそのため遅延を引き起こしている。
【００１４】
図３は、元のＩＰパケットがそのヘッダを具備するパケットフォーマットを示し、このパケットフォーマットは、パケット内に、ソースアドレス３４としてＣＮ１２を、かつあて先アドレス３６として移動ノード（ＭＮ）１４のＣｏＡを有し、カプセル化される。パケットはまた他のフィールド３８を有し、そしてペイロード３２が完全に元のパケットである。
【００１５】
図４は本発明によるパケットフォーマット４０を示す。ソースアドレス４４、あて先アドレス４６および他のフィールド４８には変更はないが、ペイロード４２は元のパケットのペイロードのみを含み、これにより長さが節約できるが、ヘッダが失われている。パケットは、新たなフィールド５０（移動ノード（ＭＮ）２８に対する識別子コードであるＭＮＩＤ）を有し、これは僅か２バイトの長さである。
【００１６】
ホロインエージェント（ＦＡ）３０はＭＮＩＤフィールド５０を生成し、そしてＭＮＩＤとＭＮのマッピングテーブルを維持する。ホロインエージェント（ＦＡ）３０はまた、ホームエージェント（ＨＡ）２６に移動ノード（ＭＮ）２８の識別子を送信し、ＭＮ２８の識別子を移動局に与えるために通信する必要がある。従来はＣＮ２４がこの情報をホームエージェント（ＨＡ）１６に対し要求していた。
【００１７】
パケットをホロインエージェント（ＦＡ）３０が受領すると、ホロインエージェント（ＦＡ）３０は、ＭＮＩＤ情報とマッピングテーブルとを利用して、数個の移動ノード（ＭＮ）の内の何れかにパケットが向けられているかを見出す。
【００１８】
ＭＮＩＤ５０を用いて、移動ノード（ＭＮ）のＣｏＡを移動ノード（ＭＮ）のホームＩＰアドレスで置換することにより、元のあて先アドレス（移動ノード（ＭＮ）２８のホームアドレス）を再生する。システムがＦＡＣＯＡモードで動作している場合には、ホームＩＰアドレスはホロインエージェント（ＦＡ）３０がＭＮＩＤとＭＮのマッピングテーブルを検索することにより見出す。その後ホロインエージェント（ＦＡ）３０は、パケットからＭＮＩＤフィールド５０を取り出し、他のＩＰヘッダフィールドの対応する調整（例えばチェックサムを再計算）をしてそれを移動ノード（ＭＮ）に分配する。
【００１９】
システムがＣＯＣＯＡモードで動作しているときには、移動ノード（ＭＮ）は既にパケットを受領しており、チェックサムを再計算して、パケットをシステムのより高いレイヤーに分配する。
【００２０】
図４に示されたフォーマットのパケットを使用すると、全てのパケットをホームエージェント（ＨＡ）２６（図２）を介してルーティングする欠点が解決できる。パケットは、直接ホロインエージェント（ＦＡ）３０（ＦＡＣＯＡ動作モードのとき）にあるいは移動ノード（ＭＮ）２８（ＣＯＣＯＡ動作モードのとき）に送られる。しかし、対応ノード（ＣＮ）２４から移動ノード（ＭＮ）２８の現在のＣＯＡへ流れるトラフィックを識別する全ての情報を変更する必要はない。これによりＱｏＳセッションの適応が簡単となり、移動ノード（局）の移動に簡単に追従することができる。ＱｏＳセッション、例えばＲＳＶＰは、直接対応ノード（ＣＮ）２４と移動ノード（ＭＮ）２８の間で設定される。対応ノード（ＣＮ）２４と移動ノード（ＭＮ）２８との間のＱｏＳ条項に対するサービスクラスの差別化は、移動ノード（ＭＮ）のネットワークへ入るポイントの変化にも関わらず有効である。ＱｏＳセッションは、送信者として対応ノード（ＣＮ）と移動ノード（ＭＮ）の何れかを有する。ＲＳＶＰ（資源予約プロトコール；Resource reSerVation Protocol）を用いた例を次に示す。
【００２１】
図５ａに示すように、対応ノード（ＣＮ）２４が送信側で移動ノード（ＭＮ）２８が受信側のときには、ＲＳＶＰプロキシサーバあるいは対応するネットワーク内の同等の装置が、ＰＡＴＨメッセージの送信を開始し、そのときのソースアドレスとあて先アドレスは、次のとうりである。
0004754735.tif 000002
【００２２】
ＰＡＴＨメッセージを受領すると、プロキシサーバあるいは移動ノード（ＭＮ）２８（ＣＯＣＯＡ動作モードの場合）あるいはホロインエージェント（ＦＡ）３０（ＦＡＣＯＡ動作モードの場合）内の等価の装置が、ＲＥＳＶメッセージを次のとうり用意する。
0004754735.tif 000003
【００２３】
他のフロー識別情報、例えばプロトコールＩＤあるいはソース／あて先ポート番号が追加されメッセージが発送される。
【００２４】
図５ａにおいては、ホロインエージェント（ＦＡ）３０はＣＯＣＯＡ動作モードでは動作していないために点線で示されている。
【００２５】
ＲＥＳＶメッセージは、ホロインネットワークから対応するネットワークにホップバイホップでルーティングし、これはＰＡＴＨメッセージと同一ルートを取るが方向は逆である。２つのネットワーク切り換え要素、即ちルート上のルータ５２，５４を図３ａに示す。このルータ５２，５４が各ホップに対し適宜ソースヘッダとアドレスヘッダとを変更する。ＲＳＶＰプロキシサーバーあるいは対応ノードの等価の装置が、ＲＥＳＶメッセージを受領する。ＲＥＳＶ確認メッセージが必要によっては送信され、ＲＳＶＰセッションの全部の確立を確認する。
【００２６】
ＭＮ２８が送信側でＣＮ２４がパスメッセージの受信側の場合には、フォーマットは次の通りとなる。
0004754735.tif 000004
【００２７】
メッセージの生成と交換は、対応ノード（ＣＮ）が送信側の場合のときに記載したのと同じである。しかし、ホロインネットワーク内のプロキシサーバーの位置は、メッセージのルートに影響を与える。
【００２８】
ホロインネットワーク内のプロキシサーバーが、移動ノード（ＭＮ）２８とは別のホストマシーン上で動く別個のエンティティの場合、あるいはまたホロインエージェン（ＦＡ）３０に組み込まれている場合には、プロキシサーバーはホロインネットワークにとってローカルなＩＰアドレスを有するが、これは移動ノード（ＭＮ）のホームアドレスとは異なるものである。ホロインネットワークから対応ネットワークへの第１ルーティングスイッチ即ちルータ５４の前のホップ（previous hop；ＰＨＯＰ）は、プロキシサーバとして記録される。このような状況下において、対応ノード（ＣＮ）２４から発せられたＲＥＳＶメッセージは、ホロインネットワーク内に戻されてプロキシサーバーがそれを受領する。
【００２９】
しかし、ホロインプロキシサーバーが移動ノード２８に組み込まれている場合、図５の参照番号５６で示すように、この場合には第１ルーティングスイッチであるルータ５４の前のホップＰＨＯＰは、そのホームアドレスでは移動ノード２８として記録される。ＲＥＳＶメッセージが自分の第１ホップに到着すると、それは、移動ノードのホームアドレスをあて先アドレスとして用い、ＲＥＳＶメッセージは、移動ノードのホームネットワークに最終的にルーティングされる（ホロインネットワーク内のプロキシサーバーに到達しない）。
【００３０】
次にメッセージのアドレス付与について詳細に検討する。移動ノード（ＭＮ）２８がパスメッセージを生成すると、このパスメッセージは、エンドツーエンドで対応ノード（ＣＮ）に送られるが、ネットワークはそれをルータ５２，５４を介して送る。プロキシサーバー５６からルータ５４への第１レグのアドレスは次の通りである。
0004754735.tif 000005
【００３１】
対応ノード（ＣＮ）２４がＲＥＳＶメッセージを返すと、そのアドレス付与は、ＰＡＴＨメッセージへの逆方向ではホップバイホップとなる。即ち、
0004754735.tif 000006
【００３２】
これは図５ｂの点線の矢印Ａで示される。
【００３３】
これらの状況下においては、ホロインネットワーク内のプロキシサーバー５６は、ＰＡＴＨメッセージを次のように修正あるいは再生する。
0004754735.tif 000007
【００３４】
ＰＡＴＨメッセージとＲＥＳＶメッセージは、移動ノード（ＭＮ）２８と対応ノード（ＣＮ）２４の間を通過するが、今回の場合は、ＲＥＳＶメッセージの最終ホップは、ホロインネットワーク内の移動ノード（ＭＮ）２８の方向に向けられる（図５ｂの矢印Ｂで示すように）。ＲＥＳＶ確認メッセージも正確にルーティングされる。
【００３５】
データパケットが対応ノード（ＣＮ）２４に到達すると、移動ノード（ＭＮ）のＣＯＡは、移動ノード（ＭＮ）のホームアドレスで置換され、このホームアドレスは、移動ノードのホームアドレスを含む移動ノード用のキャッシュエントリーを結合することから得られる。
【００３６】
かくして、ＱｏＳセッションは、プロキシサーバーがどこにあろうとも設定される。
【００３７】
特許請求の範囲に発明の構成要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、構成要件と実施例と対応づけて発明を容易に理解させる為のものであり、特許請求の範囲の解釈に用いるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による移動通信ネットワークを表すブロック図。
【図２】解決すべき問題点を表す図。
【図３】従来技術にかかるパケットフォーマットを表す図。
【図４】本発明にかかるパケットフォーマットを表す図。
【図５】ａはＣＮから発せられたＲＳＶＰセッションのメッセージの例を示す図、
ｂは移動ノード内生成されたＲＳＶＰセッションのメッセージの例を示す図。
【符号の説明】
１２，２４  対応ノード（ＣＮ）
１４，２８  移動ノード（ＭＮ）
１６，２６  ホームエージェント（ＨＡ）
１８，３０  ホロインエージェント（ＦＡ）
２０  トンネル
３２，４２  ペイロード
３４，４４  ソースアドレス
３６  あて先アドレス
３８，４８  他のフィールド
４０  パケットフォーマット
５０  ＭＮＩＤ
５２，５４  ルータ
５６  プロキシサーバー
【図１】
0004754735.tif 000008
【図２】
0004754735.tif 000009
【図３】
0004754735.tif 000010
【図４】
0004754735.tif 000011
【図５】
0004754735.tif 000012