(57)【要約】【課題】移動端末の高速移動に対処するため、無線区間のハンドオーバについてネットワークから積極的に関与する。ハンドオーバに予測の要素を含め、地理的に広範囲な大規模ネットワークに対応する。【解決手段】アクセスポイントと接続された移動体通信用ネットワーク（レイヤ２ネットワーク）で、高速に移動する移動端末とネットワークの間のハンドオーバ処理とそれにともなうモビリティ管理を、制御フレームの交換を用いて、各アクセススイッチ、コアスイッチで分散的に行う。スイッチングのためにフィルタリングデータースを適切に構成し、アクセススイッチ間の適切な情報交換により、簡易な方法で移動端末の移動予測を行う。この移動予測の結果を、ネットワーク側から無線区間を通して移動端末に伝え、ハンドオーバ処理をスムーズに行う。【選択図】      図１
2005223753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法において、
相互に接続されたレイヤ２スイッチ間において、双方向又は片方向に、ある時間間隔で自身のフィルタリングデータベースの必要な部分の情報を伝送し、
前記移動端末がアクセスポイントとの間の無線リンクを新たに確立した場合は、新たなアクセスポイントから、それが接続されたレイヤ２スイッチにその事実を伝送し、
前記事実を受信した前記レイヤ２スイッチは、前記事実の確認を契機として、前記移動端末固有の物理アドレスに係わるフィルタリングデータベースの更新を行って、前記移動端末にユーザフレームを転送するポートを把握することを特徴とする移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法。
【請求項２】
移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法において、
相互に接続されたレイヤ２スイッチ間においては、双方向又は片方向に、ある時間間隔で自身のフィルタリングデータベースの必要な部分の情報を伝送し、
前記移動端末が前記アクセスポイントとの間の無線リンクを新たに確立した場合は、新たなアクセスポイントから、それが接続されたレイヤ２スイッチにその事実を伝送し、
前記事実を受信した前記レイヤ２スイッチは、前記事実の確認を契機として、前記移動端末に一意に付与され、かつ無線リンクでの通信にも用いられるレイヤ２ラベルに係わるフィルタリングデータベースの更新を行い、前記移動端末にユーザフレームを転送するポートを把握することを特徴とする移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法。
【請求項３】
移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法において、
相互に接続されたレイヤ２スイッチ間においては、双方向又は片方向に、ある時間間隔で自身のフィルタリングデータベースの必要な部分の情報を伝送し、
前記移動端末が前記アクセスポイントとの間の無線リンクを新たに確立した場合は、新たなアクセスポイントから、それが接続されたレイヤ２スイッチにその事実を伝送し、
前記レイヤ２スイッチにおいては、前記事実の確認を契機として、前記移動端末に一意に関連付けられるが、無線リンクでの通信には用いられないレイヤ２ラベルに係わるフィルタリングデータベースの更新を行うことによって、前記移動端末にユーザフレームを転送するポートを把握することを特徴とするモビリティ管理方法。
【請求項４】
移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
上位にあるレイヤ２スイッチは、自身の保有するフィルタリングデータベースにおける移動端末のレイヤ２情報に関連するデータを利用することにより、前記移動端末が新しいアクセスポイントに無線リンクを切り替えるべきタイミングと、次に前記動端末の通信に使用すべきポートを把握し、
前記レイヤ２スイッチが、自身の下位にあるレイヤ２スイッチだけで次に起こる切り替えの処理を完了できると判断した場合は、前記移動端末の通信に使用しているポートから下位のレイヤ２スイッチに向けて切り替え処理開始指示を出力し、
前記切り替え処理開始指示を受け取った下位のレイヤ２スイッチは、さらに下位のレイヤ２スイッチ又はアクセスポイントに向けて、その時点において前記移動端末の通信に使用しているポートから切り替え処理開始指示を転送し、
前記切り替え処理開始指示の転送を繰り返すことにより、その時点で前記移動端末と無線リンクを確立しているアクセスポイントを経由して、前記移動端末に切り替え処理開始指示を伝え、
最初に切り替え処理開始指示を出力したレイヤ２スイッチが、次に使用すべきポートから下位にあるレイヤ２スイッチに向けて、切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報をあわせて出力し、
前記切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報を受け取った下位のレイヤ２スイッチは、さらに下位のレイヤ２スイッチ又はアクセスポイントに向けて、次に使用すべきポートから切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報をあわせて転送し、
前記切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報の転送を繰り返すことにより、
次に使用されるアクセスポイントに前記切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報を到達させ、
前記切り替え処理開始指示を受け取った前記移動端末が、新しいアクセスポイントとの間で無線リンクを確立すると、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のモビリティ管理の処理を実行し、
新しい無線リンクが確立した事実が最初に切り替え開始処理を出力したレイヤ２スイッチに達するまで、新しく前記移動端末の通信に使用されるいくつかのレイヤ２スイッチのポートを順次経由して転送することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
レイヤ２スイッチが、切り替え処理開始指示を受信もしくは最初に送信してから、新たな無線リンク確立の事実を受け取るまでの間に限って、
前記移動端末が通信に使用しているポートだけでなく、次に使用すべきと判断するポートにも同時に、前記移動端末に宛てるユーザフレームを転送して、前記移動端末が無線リンクの確立先アクセスポイントの変更に際して、新旧２つのアクセスポイントから同時にユーザフレームを受け取ることを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項６】
移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
上位にあるレイヤ２スイッチは、自身の保有するフィルタリングデータベースにおける移動端末のレイヤ２情報に関連するデータを利用することにより、前記移動端末が新しいアクセスポイントに無線リンクを切り替えるべきタイミングと、次に前記動端末の通信に使用すべきポートを把握し、
前記レイヤ２スイッチが自身の下位にあるレイヤ２スイッチだけでは次に起こる切り替えの処理を完了できないと判断した場合は、その時点において、前記移動端末の通信に使用しているポートから、下位にあるレイヤ２スイッチと１つ上位にあるレイヤ２スイッチに向けて切り替え処理開始指示を出力し、
前記レイヤ２スイッチと同一階層に属し、かつ次に使用されるべきポートを有する他のレイヤ２スイッチに、これら２つの当該レイヤ２スイッチ間を結ぶ横方向リンクを介して切り替え予告を伝送し、
新しい無線リンクが確立した事実を、新しく前記移動端末の通信に使用されるいくつかのレイヤ２スイッチのポートと、上記横方向リンクの両端のポートを順次経由して、最初に切り替え開始処理を出力したレイヤ２スイッチと、その１つ上位にあるレイヤ２スイッチに達するまで転送することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項７】
請求項６記載のハンドオーバ制御方法において、
レイヤ２スイッチが、前記切り替え処理開始指示を受信もしくは最初に送信してから、新たな無線リンク確立の事実を受け取るまでの間に限って、
前記移動端末が通信に使用しているポートだけでなく、次に使用すべきと判断するポートにも同時に、前記移動端末に宛てるユーザフレームを転送して、前記移動端末が無線リンクの確立先アクセスポイントの変更に際して、新旧２つのアクセスポイントから同時にユーザフレームを受け取ることを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項８】
請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記移動端末に伝える切り替え処理開始指示の中で、新しく無線リンクを確立すべきアクセスポイントを指定するとともに、無線リンク確立に際して必要となる情報を予め通知することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項９】
請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記無線リンクの切り替えに際して、切り替え処理開始指示を受け取った前記移動端末が、新しい無線リンクヘの接続要求を行う前に、その時点で無線リンクを確立しているアクセスポイントに対して接続解除を通知することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１０】
請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記無線リンクの切り替えに際して、古い方のアクセスポイントと直接接続されるレイヤ２スイッチが、新しい無線リンクが確立した事実を受け取ると、そのレイヤ２スイッチからそのアクセスポイントに向けて、すでに接続解除がなされたことを通知することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１１】
請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記フィルタリングデータベースは、データ構成として、
前記移動端末に対応付けられるレイヤ２識別子を表す要素と、
前記レイヤ２識別子が宛先となるユーザフレームを転送すべきポートの番号を表す要素と、
前記ポートの使用に関する状態を表す要素と、
前記ポートが実際に前記移動端末に係わるユーザフレーム転送に使用された時間を意味する、ポート使用時間を管理する要素と、
無線リンクの切り替え処理を開始すべきタイミングを表す要素と、
前記ポートが前記移動端末のユーザフレーム転送に使用される直前まで、前記移動端末のユーザフレーム転送に使用されていたことを意味する直前使用ポートの番号を表す要素と、
これら一連の要素の組み合わせの有効性を管理する要素と、
とを有することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記フィルタリングデータベースは、データ構成として、前記移動端末の移動スピードを、その大きさによって分類したいくつかのスピードクラスによって表す要素を含み、かつ前記スピードクラスは、過去のポート使用時間とそれとの対応を定めたテーブルを検索することによって決定されることを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記フィルタリングデータベースは、データ構成として、前記移動端末の移動スピードを、その大きさによって分類したいくつかのクラスによって表す要素を含み、かつ前記スピードのクラスは、前記移動端末からの申告によって決定されることを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記フィルタリングデータベースは、そのデータ構成に含まれているポート使用時間を管理する要素に基づいて、次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを計算によって決定することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記フィルタリングデータベースに基づいて、過去のポート使用時間と次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブルを作成し、作成した前記テーブルの検索を行うことによって、前記無線リンク切り替え処理の開始タイミングを決定することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１６】
請求項１２又は請求項１３に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
前記移動端末のスピードのクラスと次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブルを作成し、前記テーブルの検索によって、無線リンク切り替え処理の開始タイミングを決定することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１３の何れか１つに記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、
複数のアクセスポイントの位置的な順序関係と、前記複数のアクセスポイントが接続されるレイヤ２スイッチのポートの順序関係を一致させるとともに、複数の下位のレイヤ２スイッチの位置的な順序関係と、前記複数の下位のレイヤ２スイッチが接続される上位のレイヤ２スイッチのポートの順序関係を一致させ、
ある時点である移動端末の通信に使用されているポートの番号とフィルタリングデータベースを参照して得られた前記移動端末の直前使用ポートの番号とを比較し、前記移動端末の通信に使用すべきポートの番号を把握することを特徴とする移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ技術を用いてアクセスする移動体通信ネットワークにおいて、特に適切な通信経路の確立のために必要なモビリティ管理方法及びハンドオーバ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮの各種規格では、ＩＳＯのＯＳＩ参照モデルの物理層（レイヤ１）とデータリンク層（レイヤ２）までの通信手段確立方法が規定されている。これに対して、ネットワーク層（レイヤ３）においては、インターネット標準のＩＰプロトコルが、現在のデータ通信ネットワークで最も普遍的に使用されるプロトコルとなっている。
当初のＩＰプロトコルは、有線ネットワークでの使用を前提とした開発当初の経緯から、ＩＰアドレスを付与される端末が移動する状況でのモビリティ管理に関して不充分な面があった。しかし、現在に至るまで、こうしたした問題に対処すべく規格の拡張が進められており、この技術は一般にモバイルＩＰという名称で呼ばれている。
【０００３】
ここで、モビリティ管理という用語は、通信に関与する端末が移動する状況において、時間とともに変化する端末の位置に対応付けられる情報を管理するという意味で使用している。このとき、位置相当の情報と時刻相当の情報は、明示的に結び付けて管理してもよいし、そうでなくてもよい。移動端末（Mobile Host）が通信を行うそれぞれの時間において、確実に移動端末に情報を送り届けるために必要となる精度で移動端末の位置が把握されていることが、ここでいうモビリティ管理の本質である。
【０００４】
以下の説明では、移動端末の連続的な移動にともなって行う、ネットワーク要素への帰属関係を変更する処理をハンドオーバと呼ぶことにする。
モバイルＩＰを適用したネットワークでは、移動端末は移動先の新しいＩＰサブネットワークに帰属し、気付アドレスと呼ばれる一時的なＩＰアドレスを与えられると、これをネットワーク側に登録という形で伝える。これは、レイヤ３のハンドオーバを行っていることに相当する。ここで、ＩＰアドレスのうちのネットワークアドレスを示す部分は、通常おおまかな位置に関連付けることができる。これにより、上記のレイヤ３のハンドオーバ、すなわちモバイルＩＰは、モビリティ管理としての側面も有することになる。
【０００５】
これに対して、レイヤ１ならびにレイヤ２のハンドオーバは、あくまで通信手段の確立としての意味合いが強く、モビリティ管理の概念と直接的に結び付けられるものではない。これは、一般的には、レイヤ２で用いる識別子に位置との相関がないことに起因している。
上述のモバイルＩＰによるレイヤ３ハンドオーバの処理は、レイヤ１及びレイヤ２ハンドオーバの処理とは独立していることが前提となっている。一般的には、下位のレイヤのハンドオーバが上位のレイヤのハンドオーバに先立つため、モバイルＩＰでは、処理を開始する前にレイヤ１、レイヤ２のハンドオーバ完了を待つ必要がある。また、通常レイヤ３の処理には、比較的長い時間を要する。これらのことから、モバイルＩＰでは、移動端末が高速に移動する場合への対処が難しい。
【０００６】
こうした状況に対し、レイヤ２ハンドオーバに関する情報をレイヤ３ハンドオーバ処理開始のトリガとして利用し、レイヤ２ハンドオーバの完了前の段階で処理を始める方法が提案されている。しかし、こうした手法はレイヤ３ハンドオーバ処理自体を軽減するものではないため、やはり移動端末の高速移動への対処は難しいといえる。
また、レイヤ３のハンドオーバを不要とし、レイヤ２までのハンドオーバのみを必要とするネットワーク構成をとることによって、ハンドオーバ処理の軽減を図ることも考えられる。つまり、レイヤ２スイッチングネットワークを地理的に広い範囲で構築し、移動通信用の中継ネットワークとして使用するというものである。このネットワークのアクセス区間において無線ＬＡＮを使用する場合、各アクセスポイント（Access Point）は、レイヤ２スイッチのポートと接続されることになる。
【０００７】
一般にレイヤ２スイッチは、その適切なポートにフレームをスイッチングするための仕組みを備えている。このようなネットワークで、特に移動端末が高速に移動する状況に対処するためには、上記した仕組みが動的に再構成可能であるのみならず、移動端末にたどり着くことができるポートを、通信を行う各時間で正しく認識する必要がある。このことは、レイヤ２ハンドオーバにおいても、モビリティ管理の概念を取り入れることを意味する。
【０００８】
前述の状況を踏まえ、従来例について説明する。
（第１の従来例）
第１の従来例は、レイヤ２識別子としてＩＥＥＥ８０２．１Ｑで規定されるＶＬＡＮ  ＩＤを使用し、これを移動端末の位置と関連付けることである。
ＶＬＡＮ  ＩＤは、レイヤ２識別子として最も一般的に用いられているＭＡＣアドレス（物理アドレスとも呼ぶ）とは区別されるべきものであるので、ここではこれをラベルと呼ぶ。このとき、ネットワークではラベルによるスイッチングが行われることになる。
【０００９】
図３０は、このようなレイヤ２ラベルスイッチングを用いたネットワーク３００の全体構成を示す図である。
図３０に示す各スイッチＳＷは、スイッチングの際に参照する、ラベル（ＶＬＡＮ  ＩＤ）とスイッチＳＷのポートを対応付けたデータベース（以下、ラベルテーブルと呼ぶ）を持っている。ラベルテーブルは移動端末ＭＨの移動にともなって変化するものではなく不変である。つまり、ラベルは、スイッチＳＷのポート、さらにはその先のアクセスポイントＡＰと静的に対応付けられている。また、ラベルは、各移動端末ＭＨに重複がないように付与される。
【００１０】
移動端末ＭＨは自身の移動にともなって帰属先のアクセスポイントＡＰを変更する必要があるが、この際に新しい帰属先となるアクセスポイントＡＰに対してネットワーク３００との接続関係の確立のための登録要求を送る。登録要求を受けたアクセスポイントＡＰは、ネットワーク３００に対して移動している移動端末ＭＨのためのラベル割り当て要求を送り、その結果としてネットワーク３００から新しいラベルを受け取る。アクセスポイントＡＰは新しいラベルを移動端末ＭＨに通知することにより、以後この移動端末ＭＨが関与する通信は新ラベルを用いて行われる。ネットワークでラベルの管理を担当するのはラベル制御装置３０１であり、これはネットワーク３００上のどこに設置されてもよい。
【００１１】
前記したように、図３０に示す方式では、ネットワーク３００の各スイッチＳＷで保有するラベルテーブルは移動端末ＭＨの移動にともなって変化するものではなく不変であり、ラベルはスイッチＳＷのポート、さらにはその先のアクセスポイントＡＰと静的に対応付けられている。したがって、ラベルは広い意味での位置情報に相当する。また、ラベル制御装置３０１は、移動する移動端末ＭＨが帰属するアクセスポイントＡＰを認識してラベルを付与するため、結果的にラベル制御装置３０１で移動端末ＭＨの位置を把握していることになる。したがって、この方式はレイヤ２ハンドオーバにともなって、ラベル制御装置における集中的なモビリティ管理を行う方式である（非特許文献１参照）。
（第２の従来例）
第２の従来例は、第１の従来例と同様に、レイヤ３においてルーティングに係わる処理を行うことなく、高速に移動する移動端末ＭＨのモビリティ管理を行うネットワーク構成とハンドオーバ方式である。図３１を用いて第２の従来例について説明する。
【００１２】
図３１は第２の従来例におけるネットワークの全体構成を示す図である。図３１に示すネットワークは、例えば高速道路の料金所におけるノンストップ自動料金収受システムのように、１つのアクセスポイントＡＰでカバーする範囲が無線ＬＡＮ等に比べて狭い、狭域通信のためのネットワークである。
図３１に示すように、このネットワークでは、ゾーン制御装置３１３、３１５が自身の管理するゾーン３１２、３１４に属する複数のアクセスポイントＡＰを収容し、さらに上位にあるネットワーク制御装置３１１が全てのゾーン制御装置３１３、３１５を収容している。
【００１３】
図３１に示すように、このネットワークにおいて、移動する移動端末ＭＨと新しいアクセスポイントＡＰの間で接続が確保されると、アクセスポイントＡＰからゾーン制御装置３１５に対してこの移動端末ＭＨの位置登録のための情報が送られ、さらにゾーン制御装置３１５からネットワーク制御装置３１１へと転送される。この位置登録情報には、移動端末ＭＨの識別のための情報だけでなく、登録を行った時刻情報も含まれている。つまり、移動端末ＭＨが移動するにつれて、その位置情報と時刻情報が関連付けられて、次々にこれらの情報がネットワーク制御装置に蓄積されていくことになる。
【００１４】
ネットワーク制御装置３１１は、こうした情報をもとに、移動端末ＭＨの移動をある程度予測することができる。ネットワーク制御装置３１１で予測が行われると、その結果に基づいて、次に移動端末ＭＨが入ると予測される単数又は複数のゾーン（３１２、３１４）に属する全てのアクセスポイントＡＰに向けて、必要な情報のマルチキャストが行われる。このような予測に基づく仕組みを取り入れることにより、ハンドオーバに係わる処理時間の短縮が図られている（特許文献１参照）。
（第３の従来例）
第３の従来例は、狭域通信のためのネットワークにおいてハンドオーバの処理に予測の要素を含める技術であり、具体的には、移動端末ＭＨの位置を予め検知するための位置検知装置を設け、ここで検知した情報をもとに、次に使用すべきアクセスポイントＡＰを予測するものである。（特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００２−１５２１１３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９８０１号公報
【非特許文献１】川上，飯野，鈴木，「広域イーサネット（登録商標）におけるモビリティ制御の検討」、電子情報通信学会技術研究報告  IA2002-24, pp.15-22,2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
第１の従来例では、ＶＬＡＮ  ＩＤをラベルとして用いるレイヤ２ラベルスイッチングネットワークにおいて、レイヤ２ハンドオーバにともなうモビリティ管理をラベル制御装置で集中的に行っている。そのため、ラベル制御装置での処理の集中による負荷の増大、あるいは非効率性という課題があった。
また、各スイッチで保有するラベルテーブルは静的であるため、例えばハンドオーバの処理中において、フレーム損失を最小限にとどめるために、いくつかの特定のポートにマルチキャストする状態をスポット的に作り出すというような、柔軟な制御は困難であるという課題があった。
【００１６】
また、例えばラベル制御装置に故障が発生するなどによってラベルの割り当てに不具合が発生した場合、たとえレイヤ１に異常がなくても、移動端末とネットワークとの間の接続が損なわれてしまうという課題があった。
さらに、ラベル割り当てによるレイヤ２ハンドオーバは、移動端末とアクセスポイント間の無線区間のハンドオーバ処理を軽減する効果を持たないため、移動端末が列車等で高速に移動する状況への対応は困難であるという課題があった。
【００１７】
第２の従来例では、狭域通信ネットワークにおいて位置情報を時刻情報と関連付け、ハンドオーバ処理に予測の要素を含めている。しかし、この技術では、ネットワーク制御装置に処理が集中するため、これを大規模なネットワークに適用すると負荷が大幅に増加する。また、予測先の複数ゾーンに属する全てのアクセスポイントに対して情報のマルチキャストを行うため、大規模ネットワークに適用すると、不要なトラフィックの増大によって帯域使用効率が大幅に損なわれる。こうしたことから、この技術を大規模ネットワークに適用することは困難であるという課題があった。
【００１８】
第３の従来例では、狭域通信ネットワークにおいて移動端末の位置を予め検知することによって、ハンドオーバの処理の予測を行っている。しかし、この技術を地理的に広範囲にまたがる大規模ネットワークに適用すると、予測の精度が劣化する。また、予測精度を上げるために位置検知装置の設置数を増やすと、本来のユーザトラフィックの転送処理に寄与しない装置数が増えることになる。こうしたことから、この技術を大規模ネットワークに適用することは困難であるという課題があった。
【００１９】
本発明は、第１の従来例で指摘した課題を解決するため、レイヤ２ハンドオーバにともなう処理の負荷を分散させるとともに、固定的なラベルテーブルによらない、柔軟なスイッチングの仕組みを導入することを目的とする。さらに、移動端末の高速移動に対処するために、無線区間のハンドオーバについても、ネットワーク側から積極的に関与する移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法及びハンドオーバ制御方法を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明は、第２及び第３の従来例で指摘した課題を解決するため、ハンドオーバ処理に予測の要素を含めることを、地理的に広範囲にまたがる大規模ネットワークにおいても問題なく行えるハンドオーバ制御方法を導入することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１記載の移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法は、移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法において、相互に接続されたレイヤ２スイッチ間において、双方向又は片方向に、ある時間間隔で自身のフィルタリングデータベースの必要な部分の情報を伝送し、前記移動端末がアクセスポイントとの間の無線リンクを新たに確立した場合は、新たなアクセスポイントから、それが接続されたレイヤ２スイッチにその事実を伝送し、前記事実を受信した前記レイヤ２スイッチは、前記移動端末固有の物理アドレスに係わるフィルタリングデータベースの更新を行って、前記事実の確認を契機として、前記移動端末にユーザフレームを転送するポートを把握することを特徴とする。
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、フィルタリングデータベースの更新が迅速に行われるため、各スイッチで移動端末の的確なモビリティ管理が実現される。
請求項２記載の移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法は、移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法において、相互に接続されたレイヤ２スイッチ間において、双方向又は片方向に、ある時間間隔で自身のフィルタリングデータベースの必要な部分の情報を伝送し、前記移動端末がアクセスポイントとの間の無線リンクを新たに確立した場合は、新たなアクセスポイントから、それが接続されたレイヤ２スイッチにその事実を伝送し、前記事実を受信した前記レイヤ２スイッチは、前記事実の確認を契機として、前記移動端末に一意に付与され、かつ無線リンクでの通信にも用いられるレイヤ２ラベルに係わるフィルタリングデータベースの更新を行い、前記移動端末にユーザフレームを転送するポートを把握することを特徴とする。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、フィルタリングデータベースの更新が迅速に行われるため、各スイッチで移動端末の的確なモビリティ管理が実現される。
請求項３記載の移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法は、移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのモビリティ管理方法において、相互に接続されたレイヤ２スイッチ間においては、双方向又は片方向に、ある時間間隔で自身のフィルタリングデータベースの必要な部分の情報を伝送し、前記移動端末が前記アクセスポイントとの間の無線リンクを新たに確立した場合は、新たなアクセスポイントから、それが接続されたレイヤ２スイッチにその事実を伝送し、前記レイヤ２スイッチにおいては、前記事実の確認を契機として、前記移動端末に一意に関連付けられるが、無線リンクでの通信には用いられないレイヤ２ラベルに係わるフィルタリングデータベースの更新を行うことによって、前記移動端末にユーザフレームを転送するポートを把握することを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、フィルタリングデータベースの更新が迅速に行われるため、各スイッチで移動端末の的確なモビリティ管理が実現される。
請求項４記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、上位にあるレイヤ２スイッチは、自身の保有するフィルタリングデータベースにおける移動端末のレイヤ２情報に関連するデータを利用することにより、前記移動端末が新しいアクセスポイントに無線リンクを切り替えるべきタイミングと、次に前記動端末の通信に使用すべきポートを把握し、前記レイヤ２スイッチが、自身の下位にあるレイヤ２スイッチだけで次に起こる切り替えの処理を完了できると判断した場合は、前記移動端末の通信に使用しているポートから下位のレイヤ２スイッチに向けて切り替え処理開始指示を出力し、前記切り替え処理開始指示を受け取った下位のレイヤ２スイッチは、さらに下位のレイヤ２スイッチ又はアクセスポイントに向けて、その時点において前記移動端末の通信に使用しているポートから切り替え処理開始指示を転送し、前記切り替え処理開始指示の転送を繰り返すことにより、その時点で前記移動端末と無線リンクを確立しているアクセスポイントを経由して、前記移動端末に切り替え処理開始指示を伝え、最初に切り替え処理開始指示を出力したレイヤ２スイッチが、次に使用すべきポートから下位にあるレイヤ２スイッチに向けて、切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報をあわせて出力し、前記切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報を受け取った下位のレイヤ２スイッチは、さらに下位のレイヤ２スイッチ又はアクセスポイントに向けて、次に使用すべきポートから切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報をあわせて転送し、前記切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報の転送を繰り返すことにより、次に使用されるアクセスポイントに前記切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報を到達させ、前記切り替え処理開始指示を受け取った前記移動端末が、新しいアクセスポイントとの間で無線リンクを確立すると、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のモビリティ管理の処理を実行し、新しい無線リンクが確立した事実が最初に切り替え開始処理を出力したレイヤ２スイッチに達するまで、新しく前記移動端末の通信に使用されるいくつかのレイヤ２スイッチのポートを順次経由して転送することを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、無線区間のハンドオーバについて、ネットワーク側から積極的に関与し、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のモビリティ管理を実行するため、移動端末の高速移動にも対処することができる。
請求項５記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項４記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、レイヤ２スイッチが、切り替え処理開始指示を受信もしくは最初に送信してから、新たな無線リンク確立の事実を受け取るまでの間に限って、前記移動端末が通信に使用しているポートだけでなく、次に使用すべきと判断するポートにも同時に、前記移動端末に宛てるユーザフレームを転送して、前記移動端末が無線リンクの確立先アクセスポイントの変更に際して、新旧２つのアクセスポイントから同時にユーザフレームを受け取ることを特徴とする。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、新旧２つのアクセスポイントから同時にユーザフレームを受け取るというバイキャストによるハンドオーバが実現できるため、ユーザフレーム損失を少なくすることができる。
請求項６記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、移動端末と、前記移動端末にネットワークヘの接続手段を与えるアクセスポイントと、フィルタリングデータベースを備え、前記フィルタリングデータベースの検索結果とフレームに含まれるレイヤ２情報とに基づいて、前記フレームを適切なポートに転送するレイヤ２スイッチとから成る移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、上位にあるレイヤ２スイッチは、自身の保有するフィルタリングデータベースにおける移動端末のレイヤ２情報に関連するデータを利用することにより、前記移動端末が新しいアクセスポイントに無線リンクを切り替えるべきタイミングと、次に前記動端末の通信に使用すべきポートを把握し、前記レイヤ２スイッチが自身の下位にあるレイヤ２スイッチだけでは次に起こる切り替え処理を完了できないと判断した場合は、その時点において、前記移動端末の通信に使用しているポートから、下位にあるレイヤ２スイッチと１つ上位にあるレイヤ２スイッチに向けて切り替え処理開始指示を出力し、前記レイヤ２スイッチと同一階層に属し、かつ次に使用されるべきポートを有する他のレイヤ２スイッチに、これら２つの当該レイヤ２スイッチ間を結ぶ横方向リンクを介して切り替え予告を伝送し、新しい無線リンクが確立した事実を、新しく前記移動端末の通信に使用されるいくつかのレイヤ２スイッチのポートと、上記横方向リンクの両端のポートを順次経由して、最初に切り替え開始処理を出力したレイヤ２スイッチと、その１つ上位にあるレイヤ２スイッチに達するまで転送することを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、横方向リンクを採用したため、無線リンクの確立先アクセスポイントの変更を迅速に促すことができる。
請求項７記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項６記載のハンドオーバ制御方法において、レイヤ２スイッチが、前記切り替え処理開始指示を受信もしくは最初に送信してから、新たな無線リンク確立の事実を受け取るまでの間に限って、前記移動端末が通信に使用しているポートだけでなく、次に使用すべきと判断するポートにも同時に、前記移動端末に宛てるユーザフレームを転送して、前記移動端末が無線リンクの確立先アクセスポイントの変更に際して、新旧２つのアクセスポイントから同時にユーザフレームを受け取ることを特徴とする。
【００２８】
請求項７記載の発明によれば、新旧２つのアクセスポイントから同時にユーザフレームを受け取るというバイキャストによるハンドオーバが実現できるため、ユーザフレーム損失を少なくすることができる。
請求項８記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記移動端末に伝える切り替え処理開始指示の中で、新しく無線リンクを確立すべきアクセスポイントを指定するとともに、無線リンク確立に際して必要となる情報を予め通知することを特徴とする。
【００２９】
請求項８記載の発明によれば、新しく無線リンクを確立すべきアクセスポイントを指定し、無線リンク確立に際して必要となる情報を予め通知するため、より迅速なアクセスポイントの切り替えが可能となる。
請求項９記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記無線リンクの切り替えに際して、切り替え処理開始指示を受け取った前記移動端末が、新しい無線リンクヘの接続要求を行う前に、その時点で無線リンクを確立しているアクセスポイントに対して接続解除を通知することを特徴とする。
【００３０】
請求項９記載の発明によれば、無線リンクを確立しているアクセスポイントに接続解除を通知するため、フィルタリングデータベースの当該移動端末に関して不要となる情報を迅速に消去することが可能となる。
請求項１０記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記無線リンクの切り替えに際して、古い方のアクセスポイントと直接接続されるレイヤ２スイッチが、新しい無線リンクが確立した事実を受け取ると、そのレイヤ２スイッチからそのアクセスポイントに向けて、すでに接続解除がなされたことを通知することを特徴とする。
【００３１】
請求項１０記載の発明によれば、すでに接続解除がなされたことを通知するため、古い方のアクセスポイントが移動端末に関して不要となる情報を迅速に消去することが可能となる。
請求項１１記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記フィルタリングデータベースは、データ構成として、前記移動端末に対応付けられるレイヤ２識別子を表す要素と、前記レイヤ２識別子が宛先となるユーザフレームを転送すべきポートの番号を表す要素と、前記ポートの使用に関する状態を表す要素と、前記ポートが実際に前記移動端末に係わるユーザフレーム転送に使用された時間を意味する、ポート使用時間を管理する要素と、無線リンクの切り替え処理を開始すべきタイミングを表す要素と、前記ポートが前記移動端末のユーザフレーム転送に使用される直前まで、前記移動端末のユーザフレーム転送に使用されていたことを意味する直前使用ポートの番号を表す要素と、これら一連の要素の組み合わせの有効性を管理する要素とを有することを特徴とする。
【００３２】
請求項１１記載の発明によれば、フィルタリングデータベースの各要素を用いることにより、モビリティ管理において、移動端末の位置変化予測の要素を取り入れることが可能となる。
請求項１２記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記フィルタリングデータベースは、データ構成として、前記移動端末の移動スピードを、その大きさによって分類したいくつかのスピードクラスによって表す要素を含み、かつ前記スピードクラスは、過去のポート使用時間とそれとの対応を定めたテーブルを検索することによって決定されることを特徴とする。
【００３３】
請求項１２記載の発明によれば、移動端末をスピードクラスに分類するため、モビリティ管理において、移動端末の位置変化予測の要素を増やし、予測の手順の簡易性を向上させることができる。
請求項１３記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記フィルタリングデータベースは、データ構成として、前記移動端末の移動スピードを、その大きさによって分類したいくつかのクラスによって表す要素を含み、かつ前記スピードのクラスは、前記移動端末からの申告によって決定されることを特徴とする。
【００３４】
請求項１３記載の発明によれば、移動端末をスピードクラスに分類し、スピードクラスが移動端末から申告されるため、モビリティ管理において、移動端末の位置変化予測の要素を増やし、予測の手順の簡易性を向上させることができる。
請求項１４記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記フィルタリングデータベースは、そのデータ構成に含まれているポート使用時間を管理する要素に基づいて、次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを計算によって決定することを特徴とする。
【００３５】
請求項１４記載の発明によれば、ポート使用時間を管理する要素に基づいて、次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを計算によって求めるため、モビリティ管理において、移動端末の位置変化予測を迅速かつ正確に行うことができる。
請求項１５記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項１１に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記フィルタリングデータベースに基づいて、過去のポート使用時間と次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブルを作成し、作成した前記テーブルの検索を行うことによって、前記無線リンク切り替え処理の開始タイミングを決定することを特徴とする。
【００３６】
請求項１５記載の発明によれば、過去のポート使用時間と次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブルを作成するため、モビリティ管理において、移動端末位置変化予測を簡易に行うことができる。
請求項１６記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項１２又は請求項１３に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、前記移動端末のスピードのクラスと次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブルを作成し、前記テーブルの検索によって、無線リンク切り替え処理の開始タイミングを決定することを特徴とする。
【００３７】
請求項１６記載の発明によれば、移動端末のスピードのクラスと次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブルを作成するため、モビリティ管理において、移動端末位置変化予測を簡易に行うことができる。
請求項１７記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法は、請求項１１から請求項１３の何れか１項に記載の移動体通信用ネットワークのハンドオーバ制御方法において、複数のアクセスポイントの位置的な順序関係と、前記複数のアクセスポイントが接続されるレイヤ２スイッチのポートの順序関係を一致させるとともに、複数の下位のレイヤ２スイッチの位置的な順序関係と、前記複数の下位のレイヤ２スイッチが接続される上位のレイヤ２スイッチのポートの順序関係を一致させ、ある時点である移動端末の通信に使用されているポートの番号とフィルタリングデータベースを参照して得られた前記移動端末の直前使用ポートの番号とを比較し、前記移動端末の通信に使用すべきポートの番号を把握することを特徴とする。
【００３８】
請求項１７記載の発明によれば、モビリティ管理において、移動端末の位置変化予測を迅速かつ正確に行うことができる。
本発明は、概して、無線ＬＡＮのアクセスポイントと接続されたレイヤ２スイッチングネットワークにおいて、高速に移動する移動端末とネットワークの間のハンドオーバ処理及びそれにともなうモビリティ管理を、制御フレームの交換を用いて、各レイヤ２スイッチで分散的に行うものである。また、スイッチングのためのフィルタリングデータベースを適切に構成し、レイヤ２スイッチ間の適切な情報交換により、簡易な方法で移動端末の移動予測を行う。さらに、この移動予測の結果を、ネットワーク側から無線区間を通して移動端末に伝えることにより、ハンドオーバ処理をよりスムーズに行う。
【００３９】
なお、本発明では、移動端末の移動は、移動方向の変化や移動スピードの変化がゆるやかであることを仮定している。このような仮定は例えば列車内に移動端末が存在する場合などに成立する。
【発明の効果】
【００４０】
請求項１から３に記載の発明によれば、移動端末の高速移動時においても、各スイッチで移動端末の的確なモビリティ管理が実現される。
請求項４に記載の発明によれば、ハンドオーバについて、ネットワーク側から積極的に関与し、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のモビリティ管理を実行するため、移動端末の高速移動にも対処することができる。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、バイキャストによるハンドオーバが実現できるため、ユーザフレーム損失を少なくすることができる。
請求項６記載の発明によれば、横方向リンクを採用したため、無線リンクの確立先アクセスポイントの変更を迅速に促すことができる。
請求項７記載の発明によれば、バイキャストによるハンドオーバが実現できるため、ユーザフレーム損失を少なくすることができる。
【００４２】
請求項８記載の発明によれば、新しく無線リンクを確立すべきアクセスポイントを指定し、無線リンク確立に際して必要となる情報を予め通知するため、より迅速なアクセスポイントの切り替えを行うことができる。
請求項９記載の発明によれば、フィルタリングデータベースにおいて、不要となる移動端末に関する情報を迅速に消去することが可能となる。
【００４３】
請求項１０記載の発明によれば、古い方のアクセスポイントにおいて、移動端末に関して不要となる情報を迅速に消去することが可能となる。
請求項１１記載の発明によれば、モビリティ管理において、移動端末の位置変化予測の要素を取り入れることが可能となる。
請求項１２から請求項１７記載の発明によれば、モビリティ管理において、移動端末の位置変化予測を迅速かつ正確に行うことができる。
【００４４】
概して、本発明によれば、レイヤ２スイッチングネットワークを、無線ＬＡＮによってアクセスする移動体通信のための中継ネットワークとして、地理的に広範囲にわたって導入する場合、適切な通信経路確立のために必要となるハンドオーバ制御とモビリティ管理を、各レイヤ２スイッチで分散的に効率良く実行することが可能となる。
さらに、モビリティ管理に端末の移動を予測する要素を含めることによって、ネットワーク側から移動端末に向けてハンドオーバの指示を行うことができるため、ハンドオーバ処理時間を短縮することが可能となる。また、このとき、ユーザフレームを一時的にバィキャストする方式をとることにより、フレーム損失を少なくすることが可能となる。このため、端末が高速に移動する状況においても、通信遮断時間の少ない通信環境の提供が可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、実施形態を説明するための全ての図において、同一機能を有するものには同一符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。また、以下に述べる実施形態は、全ての請求項に対応する。
図１は、実施形態において使用する高速移動体通信のためのレイヤ２スイッチングネットワーク（以下、単にネットワークと称する）の全体構成を示す図である。図示するように、このネットワーク構成では、スイッチＳＷの種類を２つに分類している。すなわち、アクセスポイントＡＰと直接接続されるアクセススイッチAccessＳＷ（Access SW1、SW2、SW3）と、トポロジ上の階層的にアクセススイッチAccessＳＷよりも上位に位置するコアスイッチCoreＳＷ（Core SW1、SW2、SW3）である。これらのスイッチＳＷ間における接続のトポロジは、図示するように、１つのコアスイッチCoreＳＷ１を頂点とするスター型である。
【００４６】
なお、請求項に記載するレイヤ２スイッチは、例えば「アクセススイッチAccessＳＷ」と「コアスイッチCoreＳＷ」が相当する。
このようなネットワーク１０において移動端末ＭＨが移動する場合、無線区間の接続に用いるアクセスポイントＡＰ（AP1,AP2…）が時間的に変化し、それにともなって移動端末ＭＨに係わるフレームの転送に利用するスイッチ及びスイッチのポートも変化する。以下の説明では、この状態を表す場合、移動端末ＭＨの帰属先が変化するという表現を用いる。これによれば、移動端末ＭＨは移動とともに、無線区間のアクセスポイントＡＰの帰属先と、ネットワーク１０のスイッチＳＷのポートの帰属先を順次切り替えていくといえる。このような帰属先の切り替えが、ハンドオーバに相当する。
【００４７】
上記のようにスイッチＳＷの種類を区別するのは、それぞれが係わるハンドオーバの時間スケールが異なるためである。すなわち、アクセススイッチAccessＳＷにおいてはこれが比較的短い時間スケールで起こるのに対し、コアスイッチCoreＳＷにおいては比較的長い時間スケールで起こる。こうした違いは、求められる処理のスピードや頻度の差異となってあらわれる。
【００４８】
図２は、図１で示したスイッチＳＷの接続の形態を、スイッチＳＷ内のポートを含めて示したものである。各アクセスポイントＡＰは、アクセススイッチAccessＳＷのポートと１対１で接続されている。このとき、これらのポートに付与される番号は、図示するように、例えば１、２、３、というように単調に増加（又は減少）する整数と仮定する。このようなポート番号の付与方法は、ごく一般的かつ自然なものである。コアスイッチCoreＳＷについても、同様にポート番号が付与されているものと仮定する。なお、図２において、各スイッチＳＷのポート数が全て同一になっているが、これは本発明を実施するときに本質的なことではなく、異なっていてもよい。
【００４９】
また、階層的に上位のスイッチＳＷに接続されるアップリンク側のポート数も、図示している１つに限られる必要はない。
各アクセスポイントＡＰを、いずれのアクセススイッチAccessＳＷのポートに接続するかについては、アクセスポイントＡＰの配置の位置的な順序関係と接続先ポートの順序関係が一致するように行う。これを行うためには、アクセスポイントＡＰの位置的な順序関係がはっきりしている必要がある。
【００５０】
例えば、列車内の移動端末ＭＨからの移動通信を行うケースを考えると、アクセスポロジＡＰは線路に沿って配置されると想定されるため、上記の要件を満たしている。このようにポートの順序関係と位置的な順序関係を一致させることは、アクセススイッチAccessＳＷとコアスイッチCoreＳＷの間の接続においても同様に適用されるものである。
以上の接続形態の説明からわかるように、移動端末ＭＨが急激に進行方向を変えずに移動する場合、移動端末ＭＨの帰属先ポートは、時間とともに順番に変化していく。また、その際のポート番号の変化は、単調な増加（又は減少）となる。
【００５１】
図２で示すスイッチファブリック２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）は、ポート間のフレームスイッチングを実行する機能ブロックである。またフィルタリングデータベース２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）は、これを行う際に参照されるデータベースである。
フィルタリングデータベース２２は、通常のイーサネット（登録商標）スイッチ（Ethernet-SW）などでも使用されている。イーサネット（登録商標）スイッチでは、各ポートで受信した有効なイーサネット（登録商標）フレームに含まれる、送信元のＭＡＣアドレスを取得することによって、動的にフィルタリングデータベース２２を構築している。ここでいうフレームとは、ユーザトラフィックを運ぶフレーム（以下、ユーザフレームと呼ぶ）を指している。
【００５２】
本実施形態のスイッチＳＷにおいては、アクセスポイントＡＰから送信されるフレームをアクセススイッチAccessＳＷのあるポートで受信した場合、あるいは、階層的に下位のスイッチＳＷから送信されるフレームを上位のスイッチＳＷのあるポートで受信した場合に、そのフレームに含まれるレイヤ２識別子と受信ポート番号とを関連付けて、フィルタリングデータベース２２に登録する。ネットワークの方から逆に移動端末ＭＨに向けて、使用すべきレイヤ２識別子を付与するということはしない。
【００５３】
なお、請求項１に記載する「移動端末固有の物理アドレスに係わるフィルタリングデータベースの更新」、及び請求項２、３に記載する「レイヤ２ラベルに係わるフィルタリングデータベースの更新」は、前記した「フィルタリングデータベース２２に登録」に相当する。
フレームの受信がフィルタリングデータベース２２への登録のきっかけとなるという点は、上述のイーサネット（登録商標）スイッチにおけるＭＡＣアドレス取得方法に似た処理方法であるが、ユーザフレームだけではなく、ハンドオーバ時に送信される特定の制御フレームも、登録のために利用する点が異なっている。また、フィルタリングデータベース２２の構成要素も、ハンドオーバ予測の概念まで含めたモビリティ管理を行うために、イーサネット（登録商標）スイッチなどにおけるものとは異なる形で定義している。
【００５４】
ここで、フィルタリングデータベース２２ヘの登録に用いるレイヤ２識別子について説明する。これは、ハードウェアに固有のＭＡＣアドレスでもよいし、あるいはＶＬＡＮ  ＩＤに代表されるようなラベルでもよい。一般的には、ラベルの方がその表現に必要なビット数が少ないため、特にスケーラビリティに問題がない場合は、これを用いた方が処理の負荷が軽減されるという利点がある。
【００５５】
ＭＡＣアドレスを用いる場合は、移動端末ＭＨに付与されている固有のものを使用する。一方、ラベルを用いる場合は、予め移動端末ＭＨにこれを固定的に付与しておいてもよいし、ハンドオーバに際して新しく帰属先となったアクセスポイントＡＰが、そのつど移動端末ＭＨのＭＡＣアドレスと関連付けてもよい。言い換えれば、ラベルの使用範囲は、移動端末ＭＨまで含めてもよいし（請求項２）、アクセスポイントＡＰまでにとどめてもよい（請求項３）。
【００５６】
なお、請求項１に記載する「移動端末固有の物理アドレス」は、例えばＭＡＣアドレスに相当する。
なお、レイヤ２フレームにおいて、移動端末固有のＭＡＣアドレスの他に、カプセル化のために別のＭＡＣアドレスを設ける方法があるが、このカプセル化のためのＭＡＣアドレスはラベルとして分類されるべきものである。以下の説明では、レイヤ２識別子としてハードウェア固有のＭＡＣアドレスとラベルのいずれを使用するかの選択による差異は生じないため、特に限定はしないこととする。
【００５７】
このようにして、各スイッチＳＷ自身でフィルタリングデータベース２２の構築を行い、そしてそれに基づいて、そのスイッチＳＷの配下で必要なハンドオーバならびにそれに付随するモビリティ管理の処理を行う。すなわち、これは各スイッチＳＷによる分散処理と捉えることができる。以下、その詳細について説明する。
始めに、ハンドオーバに係わる処理手順について説明する。図３は、アクセスＳＷの配下にあるハンドオーバの制御法を示すものである。なお、図３は、バイキャスト(Bicast)の手法を用いることなく、ユニキャスト(Unicast)の手法だけを用いた例である。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、移動端末ＭＨは、ある時刻において、あるアクセスポイントＡＰ及びそのアクセスポイントＡＰが接続されているアクセススイッチAccessＳＷのポートに帰属しているものとする。このとき、移動端末ＭＨが送信元又は宛先となるユーザフレームは、上記したアクセスポイントＡＰとポートを通して転送される。図３（ａ）においては、この状態を太い実線で示している。その後、時間の経過とともに、移動端末ＭＨは図示する移動方向に移動する。アクセススイッチAccessＳＷは、この移動の向きと、次のアクセスポイントＡＰならびにポートにハンドオーバすべき時刻を把握している。その把握の方法については後述するが、ここではこれを仮定して説明を続ける。
【００５９】
図３（ｂ）に示すように、アクセススイッチAccessＳＷは、ハンドオーバ処理を開始すべき時刻に達すると、アクセスポイントＡＰに向けてこれを知らせるため、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)と呼ばれる制御フレームを送信する。この制御フレームを受信したアクセスポイントＡＰは、さらに移動端末ＭＨに向けてリアソシエーションオーダ(Reassociation Order)と呼ばれる制御フレームを送信する。
【００６０】
これを受信した移動端末ＭＨは、無線区間におけるハンドオーバ処理を開始すべきであると判断し、それまで使用していたアクセスポイントＡＰとは異なるアクセスポイントＡＰ、通常は隣に位置するアクセスポイントＡＰに帰属を要求する。このとき、移動端末ＭＨは自力で次に使用すべきアクセスポイントＡＰの情報を検索してもよいし（請求項４〜７）、あるいはリアソシエーションオーダ(Reassociation Order)の制御フレームに次に使用すべきアクセスポイントＡＰの情報を含め、移動端末ＭＨに指示してもよい（請求項８）。一般に、新しいアクセスポイントＡＰの情報を検索する処理は時間を要するため、後者のようにこれを省く方法の方が、よりスムーズなハンドオーバの実現のためには好ましい。ただし、後者の方法を実行するためには、例えばリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームに移動端末ＭＨの移動方向を含め、これを受け取ったアクセスポイントＡＰが移動方向に基づいて次に使用すべきアクセスポイントＡＰを判断し、そしてリアソシエーションオーダ(Reassociation Order)の制御フレームを用いて当該アクセスポイントＡＰの情報を移動端末ＭＨに渡すというような手順が必要になる。あるいは、アクセススイッチAccessＳＷが、配下にあるアクセスポイントＡＰの情報を全て保有している場合は、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームに、次に使用すべきアクセスポイントＡＰの情報を含めてもよい。いずれにせよ、ネットワーク側のいくつかの装置において、アクセスポイントＡＰの情報を共有している必要がある。以下では、こうした方法については、特に限定しないで説明を行う。
【００６１】
図３（ｃ）で、次に使用すべきアクセスポイントＡＰの情報を得た移動端末ＭＨは、このアクセスポイントＡＰに対してアソシエーションリクエスト(Association Request)の制御フレームを送り、これによって新たな帰属を要求する。これに対して、アソシエーションリクエストを受けたアクセスポイントＡＰは、アソシエーションレスポンス(Association Response)の制御フレームを移動端末ＭＨに返す。この制御フレームは、要求を受け入れることができる場合は成功、受け入れられない場合は失敗との意味の内容を持つものである。なお、通常の無線ＬＡＮにおいては、このようなハンドオーバ時にいわゆる認証を行うプロセスが含まれることが多いが、本発明においては、これを含めても含めなくてもよい。以下では、説明を簡略化するため、認証プロセスを全て省略する。
【００６２】
上記した図３（ｃ）におけるプロセスでは、移動端末ＭＨと新アクセスポイントＡＰとの間の物理的な通信手段は確立しているものとしている。しかし、この段階ではまだレイヤ２まで含めたハンドオーバ完了とはなっていないので、ユーザフレームの送受信は実行できない。図３（ｃ）において、この状態を点線で示している。
これに対して、新しいアクセスポイントＡＰが帰属要求を受け入れ、成功との内容のアソシエーションレスポンス(Association Response)の制御フレームを移動端末ＭＨに返すと、この段階で無線区間のハンドオーバは完了し、この区間についてユーザフレーム送受信の準備が整う。さらに、新アクセスポイントＡＰがアクセススイッチAccessＳＷに向かってリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを送信し、この制御フレームを受信したアクセススイッチAccessＳＷは後述するフィルタリングデータベース２２の内容を更新する。これによって、移動端末ＭＨはアクセススイッチAccessＳＷのポートに関する帰属関係を更新し、これによってハンドオーバ処理を完了したことになる。これ以降、新しいポートとアクセスポイントＡＰを用いて、正しくユーザフレームの転送が行われる。図３（ｄ）では、ハンドオーバ処理が完了した状態を実線で示している。
【００６３】
なお、請求項１から３に記載する「新たなアクセスポイントから、それが接続されたレイヤ２スイッチにその事実を伝送し」は、例えば「リコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレーム」に相当する。
また、請求項１から３に記載する「フィルタリングデータベースの更新」は、例えば前記した「フィルタリングデータベース２２を更新」に相当する。
【００６４】
また、請求項４から９に記載する「切り替え処理開始指示」は、例えば「リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレーム」に相当する。
図３においては、（ｂ）と（ｃ）で示したハンドオーバ途中の段階において、移動端末ＭＨ宛てのユーザフレームは、古いポート及び古いアクセスポイントＡＰを介して送られ続けている。つまり、移動端末ＭＨがリアソシエーションオーダ(Reassociation Order)の制御フレームを受け取って無線区間のハンドオーバ処理を開始してから、スイッチＳＷがリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを受信してフィルタリングデータベース２２を書き換えるまでの間は、フレーム損失が発生していることになる。
【００６５】
これを防ぐためにはバイキャスト(Bicast)と呼ばれる方法が有効である。これは、ユーザトラフィックの転送に際して特定の２つのポートを同時に使用する、マルチキャストの特殊な形態である。これを用いたハンドオーバ処理手順を図４に示す。
図４において、ハンドオーバに係わる制御フレームの送信手順やそこに含まれる内容は、図３に示すものと同一である。異なるのは、図４（ｂ）と図４（ｃ）に示すように、ハンドオーバを処理している途中の段階で、一時的にバイキャストの状態を設けている点である（図示するように、太線が２つのポートから出ている）。図４（ｄ）に示すように、全てのハンドオーバ処理が完了した段階で、元のユニキャストの状態に戻る。
【００６６】
このようなバイキャストの方法を用いる際には、移動端末ＭＨが２つのアクセスポイントＡＰと同時に通信できるものと仮定している。なぜなら、ハンドオーバ処理を開始した後に、移動端末ＭＨが古い方のアクセスポイントＡＰと通信しないものとすると、たとえネットワーク側からアクセスポイントＡＰまでユーザフレームが届けられていても、その先の移動端末ＭＨまでのフレーム転送手段が存在しないからである。図４（ｃ）では、新ＡＰとの間でハンドオーバの処理を進めつつ、古い方のアクセスポイントＡＰとの間でユーザフレームの送受信を同時に行っている状態を示している。
【００６７】
図５、図６、図７は、図３又は図４で示した、アクセススイッチAccessＳＷ配下のハンドオーバに係わる制御フレームの送受信の方法を、シーケンス図として示すものである。
図５、図６、図７において、実線の双方向の矢印は、ユーザフレームが正常に転送されている状態を表している。そして破線の片方向の矢印が、制御フレームを表している。なお、図５、図６、図７では、制御フレームをそれぞれ１つの破線矢印で表しているが、これらの破線矢印は実際には同じ内容のフレームを複数回送信するものでもよい。
【００６８】
上述のように、アクセススイッチAccessＳＷがハンドオーバ開始の予測を行い、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームを現在のアクセスポイントＡＰに送信してから、アクセススイッチAccessＳＷが新しいアクセスポイントＡＰからのリコンポジショントリガ(Recompositon Trigger)の制御フレームを受信するまでが、ハンドオーバ処理をしている途中の時間になる。図５、図６、図７では、この時間帯に網掛けを付している。
【００６９】
なお、図５、図６、図７において、網掛けは２つの時間帯に付されている。これは、最初の時間帯の網掛けがアクセスポイントＡＰ１からアクセスポイントＡＰ２におけるハンドオーバ処理を示し、２番目の時間帯の網掛けがアクセスポイントＡＰ２からアクセスポイントＡＰ３におけるハンドオーバ処理を示している。
図３と図４との違いは、前記したように、網掛けをしたハンドオーバ途中の時間帯においてユニキャストを行うか、あるいはバイキャストを行うかの違いである。ただし、図５、図６、図７では、この違いを明示していない。
【００７０】
図５は、移動端末ＭＨが現在のアクセスポイントＡＰ１（又はＡＰ２）からハンドオーバ開始の要求、すなわちリアソシエーションオーダ(Reassociation Order)の制御フレームを受けた場合、これに応答する形でリアソシエーションレスポンス(Reassociation Response)の制御フレームを現在のアクセスポイントＡＰ１（又はＡＰ２）に返す点が、図６、図７と異なっている。リアソシエーションレスポンス(Reassociation Response)の制御フレームは、それまで使用していたアクセスポイントＡＰ１（又はＡＰ２）に対し、移動端末ＭＨが帰属関係の解除を申し入れることを意味する。これを経た後に、次のアクセスポイントＡＰ２（又はＡＰ３）への帰属要求を行う。
【００７１】
なお、請求項９に記載する「解除を通知」は、例えば「リアソシエーションレスポンス(Reassociation Response)の制御フレーム」が相当する。
図６においては、移動端末ＭＨが、帰属関係解除のために、リアソシエーションレスポンス(Reassociation Response)の制御フレームをアクセスポイントＡＰ１（又はＡＰ２）に返すことはしない。その代わり、最終的にアクセススイッチAccessＳＷ１がリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを受信してハンドオーバが完了した段階で、アクセススイッチAccessＳＷ１から古い方のアクセスポイントＡＰ１（又はＡＰ２）に対して、帰属関係解除の通知、すなわちディスアソシエーイョンノテフィケーション(Disassociation Notification)の制御フレームを送る。この制御フレームの送信は、ハンドオーバの処理が終わってから行うべきものであるので、図６では網掛けの時間帯の外側に示している。
【００７２】
なお、請求項１０に記載する「すでに接続解除がなされたことを通知」は、例えば「ディスアソシエーイョンノテフィケーション(Disassociation Notification)の制御フレーム」が相当する。
また、請求項１０に記載する「新しい無線リンクが確立した事実」は、「リコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレーム」に相当する。
【００７３】
図７は、図５や図６のように制御フレームによって明示的に帰属関係の解除を指示することを行わない。ここでは、エージングによって、このような意味がなくなった帰属関係がいずれ自動的に消去されることを想定している。エージングとは、不要な、あるいは間違っていることが確認された古いデータを消去するプロセスのことであり、通常のイーサネット（登録商標）スイッチ(Ethernet-SW)などでも使用されている。これによると、通常、ある一定の期間有効なフレームを受信しないと、それに関係するデータは消去される。
【００７４】
以上に説明したハンドオーバ処理手順の主要な特徴の１つは、移動端末ＭＨが移動してアクセスポイントＡＰの帰属先を変更した際に、制御フレームの送受信によって、時間的に大きなずれをともなわずに、アクセススイッチAccessＳＷのフィルタリングデータベース２２の更新が行われることである。つまり、正常な動作状態においては、無線区間のハンドオーバと、アクセススイッチAccessＳＷで構成する中継ネットワーク区間のハンドオーバは、必ず対で行われる。これにより、移動端末ＭＨ宛てのユーザフレームを送信する必要がある時刻において、確実にＭＨの位置を把握するモビリティ管理を実現することができる。
【００７５】
もう１つの主要な特徴は、ネットワーク側から移動端末ＭＨに対して、ハンドオーバの開始を指示する点である。これは、後述するように、モビリティ管理に予測の要素を導入することによって行うものであるが、このような手順により、無線区間のハンドオーバ処理時間を短縮することが可能となる。なぜなら、一般に移動端末ＭＨが無線区間のハンドオーバの開始を判断するためには時間を要するが、この時間を省略することができるためである。
【００７６】
ただし、本発明を実施する場合、「予測が常に正確であるとは限らない」、あるいは「そもそも予測が不可能なこと」がありえることを考慮し、ネットワーク側からの指示によらない、移動端末ＭＨ自身の判断によるハンドオーバの開始手順を排除することはしない。すなわち、ハンドオーバ処理の開始は、ネットワーク側からの指示に起因する場合と移動端末ＭＨ自身の判断に起因する場合の双方が許容される。
【００７７】
ただし、その結果として行われる処理手順、すなわち移動端末ＭＨから新しいアクセスポイントＡＰへのアソシエーションリクエスト(Association Request)の制御フレーム送信から、アクセススイッチAccessＳＷでのリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレーム受信までの処理手順は、両者で同一である。
以上にアクセススイッチAccessＳＷ配下のハンドオーバ手順について説明したが、実際には階層的に上位にあるコアスイッチCoreＳＷを介して、アクセススイッチAccessＳＷ間をまたぐ、あるいはコアスイッチCoreＳＷ間をまたぐ形のハンドオーバが必要な場合がある。こうした場合の手順については後述するとして、ここではまず、フィルタリングデータベース２２のデータ構成について述べる。
【００７８】
図８、図９はフィルタリングデータベース２２のデータ構成を示す図である。これら全てに共通するレイヤ２識別子とポート番号の組み合わせは、フィルタリングデータベースの構成要素として最も基本的かつ本質的なものである。図８と図９に示すポート状態は、モビリティ管理に予測の要素を含めるために、本実施形態において新たに導入するものである。
【００７９】
なお、請求項４、６に記載する「自身の保有するフィルタリングデータベースにおける移動端末のレイヤ２情報に関連するデータ」は、例えば図８、図９に示すデータ構成が相当する。
また、請求項１１に記載するハンドオーバ制御方法は、例えば図８、図９に示すデータ構成を用いることによって実現される。
【００８０】
図１０は、図８、図９に示すポート状態の定義方法の一例を示す図である。図１０においては、ポート状態として、ランニング(running)とプリビアス(previous)という２つの状態を定義している。また、図１０において、Ｐｏｒｔ（ｋ−１），Ｐｏｒｔ ｋ，Ｐｏｒｔ（ｋ＋１）はハンドオーバするポートを示す。
前記した通り、移動端末ＭＨの移動にともなって新帰属先が決定した段階でハンドオーバ完了となり、このときリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームが新帰属先のポートに送信される。アクセススイッチAccessＳＷは、リコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを正しく受信すると、ランニング(running)状態に遷移する。言い換えれば、ハンドオーバが完了して、自ポートに移動端末ＭＨが帰属したことを確認すると、そのポートはランニング(running)状態になる。こうした手順を経ることにより、正常な動作状態においては、移動端末ＭＨが移動してハンドオーバを行った際には、時間的に大きくずれることなく、アクセススイッチAccessＳＷのポートはランニング(running)状態へ変化する。
【００８１】
移動端末ＭＨがさらに移動すると、別のポートが移動端末ＭＨの新しい帰属先となって、ハンドオーバが完了する。このとき、この新しい帰属先ポートの状態がランニング(running)状態になり、元のポートの状態はプリビアス(previous)状態となる。プリビアス(previous)状態にあるポートに関連付けられるデータベース構成要素は、次に述べるハンドオーバの開始予測のために使用するものであり、スイッチングのためには用いない。したがって、ある程度の期間、このポートが当該移動端末ＭＨの通信のために使用されないことが確認できると、レイヤ２識別子とこのポート番号のセット、ならびにそれに結び付けられるデータベース構成要素は全て削除される。このプロセスを管理するのが有効性と示した要素であり、これはエージングによるデータ削除プロセスのために用いるものである。
【００８２】
移動端末ＭＨがあるアクセスポイントＡＰ、さらにその先にあるアクセススイッチAccessＳＷのポートに帰属している間は、この移動端末ＭＨから送信されたユーザフレームは全てこのポートで受信される。有効性と表した構成要素は、ある時間周期内に、このようなユーザフレームの受信があったかどうかを監視した結果を示している。すなわち、この時間周期の間に１回でもフレームの受信があれば、有効性を確認できたとする。
【００８３】
通常の動作では、プリビアス(previous)状態にあるポートはユーザフレームを受信しないため、有効性確認の時間周期で有効性を確認できないことになり、フィルタリングデータベース２２から削除される。
ここで、前記した時間周期は、移動端末ＭＨの移動にともなって起こるハンドオーバの時間間隔よりも充分大きくとるものとする。これにより、ハンドオーバ処理完了に際して更新されたフィルタリングデータベース２２が、有効性確認プロセスによって、次のハンドオーバが起こる前に削除されてしまうといった事態を防ぐことができる。
【００８４】
しかし、このような時間の設定をした場合でも、例えば移動端末ＭＨがあるポートに帰属している状態で移動をやめ、かつフレームをまったく送信しないで有効性確認の時間周期を過ぎた場合は、ランニング(running)状態にあるポートにおいても有効性が確認できない。その結果、ポート状態としてランニング(running)状態からプリビアス(previous)状態への遷移を経ずに、直接データ自体が削除される。データが存在しない場合は、移動端末ＭＨ宛てに送信すべきフレームは、送信のためのポートを特定できないため、全てのポートにブロードキャストされるか、あるいは廃棄される（これは、ネットワークの運用ポリシーによる）。その後、移動端末ＭＨからユーザフレームが送信され、これをポートで受信した場合や、あるいは再びハンドオーバ処理が開始されてリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)を受信した場合には、ポート状態を再びランニング(running)状態に戻す。
【００８５】
このように、ポート状態がランニング(running)状態になるトリガとしては、ハンドオーバ完了時のリコンポジション(Recomposition Trigger)受信と、ユーザフレームの受信の両方を許容する。また、ランニング(running)状態になる前のポート状態について、制限はない。これに対して、プリビアス(previous)状態になるためには、必ず直前のポート状態がランニング(running)状態であることを必要条件とする。
【００８６】
図８、図９において、前使用ポート番号と表した構成要素は、当該ポートのポート状態がランニング(running)状態になったのと同一のタイミングで、ランニング(running)状態からプリビアス(previous)状態に変化したポートの番号を意味するものである。つまり、直前までユーザフレーム転送に使用していたポートのことである。しかし、これら２つの状態変化は、常に同時に起こるとは限らない。このように、直前まで使用していたポートが不明な場合は、ポート番号不明(unknown)とする。
【００８７】
前使用ポート番号が正しく認識されている場合には、これを当該ポートの番号と比較することにより、次に使用すべきポートの番号を判定することができる。これは、前述したように、ＡＰの位置的な順序関係とポート番号の順序関係が一致していることによる。
なお、請求項１７に記載するハンドオーバ制御方法は、例えばここで述べたポートの番号の判定方法を用いることによって実現される。
【００８８】
図８のポート使用開始時刻は、そのポートのポート状態がランニング(running)状態になった時刻を意味する。またポート使用終了時刻は、そのポートのポート状態がプリビアス(previous)状態になった時刻を意味する。したがって、これらの時刻の差に相当する時間は、そのポートがランニング(running)状態となってユーザフレームの転送に使用されていた時間に相当する。以下では、これをポート使用時間と呼ぶ。
【００８９】
図８に示すように、絶対的な時刻によってポート使用時間を管理することが、不適当な場合もある。このような場合、カウンタによる計測でこれを代用することができる。図９は、カウンタによる計測した場合のデータの構成を示す。カウンタは当該ポートがランニング(running)状態になったときにセットし、その後カウンタサイクルにしたがってカウンタ値を増加させていく。最終的にプリビアス(previous)状態になった時点でカウントを終了させ、そのときのカウンタ値をもってポート使用時間とする。この場合、ポート使用時間は、最大でおおよそカウンタ周期の２倍程度の計測誤差が生じるが、絶対的な時刻を用いるよりも概して処理が簡略化される利点がある。
【００９０】
図１１は、１つのアクセススイッチAccessＳＷの配下においてハンドオーバが行われる際のポート使用時間、及び図１０で定義されるポート状態の関係を示す図である。図１１において、Ｐｏｒｔ（ｋ−１），Ｐｏｒｔ ｋ，Ｐｏｒｔ（ｋ＋１）はハンドオーバするポートを示す。図１１においては、ハンドオーバ開始を意味するリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレーム送信と、ハンドオーバ完了を意味するリコンポジション(Recomposition Trigger)の制御フレーム受信をあわせて示している。図１１に示すように、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレーム送信は、アクセススイッチAccessＳＷ内で管理する時刻又はカウンタ値がハンドオーバ予測タイミングに達したときに実行される。そこで、次にこの予測値の管理方法について述べる。
【００９１】
図１２の（ａ）（ｂ）は、ハンドオーバ開始のタイミング予測方法の概念図である。前述のように、ポート状態がプリビアス(previous)状態となっているポートでは、ポート使用時間が記録されている。なお、図８に示したデータベース構成では明示的には示されていないが、ポート使用終了と開始の時刻の差をとることで容易に計算できる。ランニング(running)状態にあるポートに対応するデータにおいて、データ構成中に前使用ポート番号が明記されているとすると、これは直前まで使用していたプリビアス(previous)状態にあるポートを指している。したがって、このポートに記録されているポート使用時間を参照することができる。また、移動端末ＭＨの移動速度の変化や移動スピードの変化がゆるやかであることを前提とした場合（例えば、列車内に移動端末ＭＨが存在する場合）、この直前のポート使用時間を用いて、現在使用中の当該ポートの使用時間を予め簡単な計算により見積もることができる。ただし、このような計算による見積もりが有効であるためには、１つのアクセスポイントＡＰがカバーする地理的範囲が大きすぎないことが、前提条件として加えられる必要がある。二つの条件が両方とも満たされる場合、１つのアクセスポイントＡＰのカバー範囲（移動端末ＭＨの移動方向が決まっているときは、その方向に沿った距離）がほば同じであれば、移動端末ＭＨがこれを通過するのに要する時間は大きくは変わらないと想定することに妥当性がある。このような想定が、上記した「予め簡単な計算により」と述べる根拠である。
【００９２】
こうして使用時間が予め見積もられ、見積もられた使用時間からハンドオーバに必要と想定される時間を減じることにより、現在使用中のポートから次に使用すべきポートヘのハンドオーバ処理を開始すべきタイミングが決定される。このタイミングは、カウンタ値で表しても、時刻で表しても、いずれでもかまわない。ここで「ハンドオーバに必要と想定される時間」については、予め固定的な値を設定しておく方法が最も簡便である。あるいは、処理が複雑になることが許容されるなら、「ハンドオーバに必要と想定される時間」についても同じように予測の要素を含めることが可能である。つまり、プリビアス(previous)状態にあるポートについて、ポート使用時間とハンドオーバ予測タイミングの差をとることにより、直前のハンドオーバに要した時間が判明するので、これをさらに次のハンドオーバに要する時間の予想に用いるという手法である。
【００９３】
なお、請求項１４に記載する「次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを計算によって決定」は、例えば図１２に示すタイミング予測方法によって実現される。
図１３の（ａ）（ｂ）は、ハンドオーバ予測タイミングを決定する他の方法を示す概念図である。図１３の概念は、プリビアス(previous)状態にある前使用ポートのデータを参照するという考え方は図１２に示す概念と同様であるが、ハンドオーバ開始のタイミング予測を計算によって行うのではなく、予測のために用意された特別なテーブル（以下、予測テーブルと呼ぶ）を用いて検索によって行う点が異なっている。
【００９４】
なお、請求項１５に記載する「過去のポート使用時間と次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブル」、及び請求項１６に記載する「移動端末スピードクラスと次の無線リンク切り替え処理の開始タイミングを対応付けるテーブル」は、例えば前記「予測テーブル」に相当する。
図１３では、この予測テーブル検索の方法として、前使用ポートのポート使用時間ではなく、スピードクラスという別の構成要素を参照するものを示している。これを行う際のフィルタリングデータベース２２のデータ構成を、図１４及び図１５に示す。
【００９５】
なお、請求項１２、１３に記載するハンドオーバ制御方法は、例えば図１４、図１５に示すデータ構成を用いることによって実現される。
スピードクラスとは、移動端末ＭＨを移動のスピードにしたがっていくつかのクラスに分類したものである。いずれのスピードクラスに属するかを決める方法の１つは、ポート使用時間（カウンタ値又は時刻表示）を判断基準として用いるものである。これを実行するためには、アクセススイッチAccessＳＷにおいて、ポート使用時間とスピードクラスの対応付けをするマッピングテーブルを保有していることが必要になる。このマッピングテーブルは、アクセスポイントＡＰの配置の地理的情報から、予め設定しておく。
【００９６】
なお、請求項１２に記載する「過去のポート使用時間とそれとの対応を定めたテーブル」は、例えば前記したマッピングテーブルが相当する。
いずれのスピードクラスに属するかを決める他の方法は、移動端末ＭＨがアクセススイッチAccessＳＷにスピードクラスを伝えるものである。これを実行できるのは、移動端末ＭＨが自身のスピードを計測できる場合に限られる。移動端末ＭＨからアクセススイッチAccessＳＷにスピードを伝えるためには、アソシエーイョンリクエスト(Association Request)の制御フレームとリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを組み合わせて使用してもよいし、あるいは別のフレームを使用してもよい。
【００９７】
なお、請求項１３に記載する「スピードのクラスは、前記移動端末からの申告」は、例えば前記した制御フレームの組み合わせが相当する。
このようにして、直前使用ポートのスピードクラスが参照可能な場合、予測テーブルの検索という形で次のハンドオーバ開始のタイミング予測を実行することができる。なお、ここでの本質は、予測を計算ではなく、テーブル検索によって行うということであるので、これが満たされる限り、必ずしもスピードクラスのような要素を別個に設ける必要はない。
【００９８】
図１６の（ａ）（ｂ）と図１７の（ａ）（ｂ）は、図１２と図１３に示した予測手法の精度を上げるため、直前に使用していたポートだけでなく、その１つ前に使用していたポートのデータも参照するという方法を示すものである。このように参照先を２つにすることで、移動端末ＭＨの移動の変化の要素を予測に含めることができる利点がある。
ただし、このように参照先を増やすためには、ポート状態として、プリビアス(previous)状態に加えてもう一つ、これより過去の状態を示すものが必要となる。図１８は、図１４、図１５に示すポート状態の定義方法の一例を示す図であり、ここでは２プリビアス(2previous)状態を新たに定義している。プリビアス(previous)状態に遷移するための条件が、その直前がランニング(running)状態であることと同様に、２プリビアス(2previous)状態に遷移するためには、その直前においてプリビアス(previous)状態でなければならない。
【００９９】
図１６、図１７、図１８に示す考え方を発展させれば、さらに過去にさかのぼって状態を保持し、これを参照するという方法も考えられる。これは、上記で述べた方法を拡張することで容易に可能である。ただし、このような過去の状態を多く定義しすぎると、保持すべきデータベースの規模が大きくなるとともに、処理負荷が増大するという不利な要因が発生する。ここでは過去の状態としてどこまで保持すべきかについては限定しないが、以下の説明においては、簡単のため、１つ直前まで、すなわちプリビアス(previous)状態までを管理するものとする。
【０１００】
図１９は、図１０で示したポート状態定義のランニング(running)状態とプリビアス(previous)状態の中間の状態として、トランジショナル(transitional)状態を新たに定義したものである。図２０は、この場合のポート状態とポート使用時間、ならびにハンドオーバ予測タイミングの関係を示している。図２０に示すように、トランジショナル(transitional)状態は、アクセススイッチAccessＳＷのポートがリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームを送信してから、リコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)を受信するまでの時間帯に相当する。つまり、ハンドオーバの処理を実行している時間帯である。
【０１０１】
図１９と図２０に示すように、同一のレイヤ２識別子に対して、ランニング(running)状態とプリビアス(previous)状態にあるポートはただ１つしか存在しないのに対し、トランジショナル(transitional)状態にあるポートは、ハンドオーバに係わる新旧の２つのポートが同時に存在する。したがって、トランジショナル(transitional)状態にあるポートからのユーザフレームの送信を許容すれば、一時的にバイキャストの状態を作り出すことができる。逆にいえば、図４で示したようなバイキャストの手法をとるためには、トランジショナル(transitional)状態の導入が必要になる。
【０１０２】
なお、請求項５、７に記載するハンドオーバ制御方法は、例えば図１９、図２０に示すポート状態の定義方法によって実現される。
しかし、このような中間的な状態を導入する目的は、必ずしもバイキャストの実現のためだけに限られるものではない。例えば、ハンドオーバが完了すると同時に、当該レイヤ２識別子とポート番号との組み合わせと、それに結び付けられるべきフィルタリングデータベース２２のデータ構成要素を作成するのではなく、ハンドオーバを開始した段階で、前もって準備的にこれらのデータ構成要素の作成をすることが望ましい場合がありえる。
【０１０３】
このような目的で中間状態を導入し、かつバイキャストを行わない揚合は、トランジショナル(transitional)状態ではなく、代りに図２１に示すように、ハンディングオバー(handing over)状態とテイキィングオバー(taking over)状態を定義するという方法もある。ハンディングオバー(handing over)状態は、ハンドオーバ処理において、それまで使用されていたポートがとる中間状態であり、逆にテイキィングオバー(taking over)状態は、新しく使用されるポートがとる中間状態である。こうした定義による状態とポート使用時間、ハンドオーバ予測タイミングの関係を、図２２に示す。ハンドオーバ処理の途中でユニキャストを行う場合は、ハンディングオバー(handing over)状態にあるポートの方のみにユーザフレーム転送を行えばよいことになる。
【０１０４】
図２１に示すポート状態定義方法では、明示的に新旧のポートの状態を区別しているが、これを図１９に示すようにトランジショナル(transitional)状態を採用しつつ、ユニキャストを行うことも可能である。この場合、ハンドオーバに係わる２つのポートのデータ構造中に存在する前使用ポート番号を参照すると、何れかの前使用ポート番号が他方のポートの番号に一致しているはずである。ただし、前使用ポート番号がポート番号不明(unknown)の場合を除く。逆に、もう一方の前使用ポート番号は、このハンドオーバ処理には係わらない別のポートを指しているはずなので、これらを考慮すれば、どちらのポートが古い方又は新しい方になるかという判断をすることは可能である。そして、それに基づいて古い方のポートにのみ、ユニキャストを行えばよいことになる。それに対して、図２１に示すようにハンディングオバー(handing over)状態とテイキィングオバー(taking over)状態とを明示的に区別した場合でも、これら２つの状態にあるポートにユーザフレームを転送することを許容すれば、容易にバイキャストを実現することが可能である。
【０１０５】
以上の説明では、１つのアクセススイッチAccessＳＷの配下で起こるハンドオーバと、それに付随する予測を含めたモビリティ管理の方法について述べた。以下の説明では、階層的に１つ上位にあるコアスイッチCoreＳＷを介して、２つのアクセススイッチAccessＳＷをまたぐハンドオーバ処理が必要な場合の手順について述べる。ここでは、このような場合の例として、図１のアクセススイッチAccessＳＷ１配下のアクセスポイントＡＰ３と、アクセススイッチAccessＳＷ２配下のアクセスポイントＡＰ４の間でハンドオーバが起こる場合を取り上げる。
【０１０６】
なお、請求項４に記載するハンドオーバ制御方法は、例えば以下で述べるハンドオーバ処理手順によって実現される。
図２３は、このような場合のハンドオーバ制御方法を示すものである。図２３において太い実線や破線は、既述した図３と同様の意味で用いている。
図２３（ａ）において、移動端末ＭＨはあるアクセスポイントＡＰ、そしてそれが接続されるアクセススイッチAccessＳＷのポートと、さらに上位に位置してこのアクセススイッチAccessＳＷが接続されるコアスイッチCoreＳＷのポートに帰属しているものとする。移動端末ＭＨが移動するにつれて、アクセススイッチAccessＳＷ配下でのハンドオーバが順次実行されていくが、ある時点で別のアクセススイッチAccessＳＷに帰属先を変えるハンドオーバが必要になる。図２３（ｂ）は、このようなハンドオーバが開始した時点を示している。
【０１０７】
このようなハンドオーバの開始は、コアスイッチCoreＳＷによって指示されるものとする。アクセススイッチAccessＳＷにおいてもこれまで述べた方法で予測を含めてモビリティ管理を行っているため、次のポートヘのハンドオーバを開始すべきことを認識することができるが、次のポートが自アクセススイッチAccessＳＷに属するものでないことを認識した場合は、上位にあるコアスイッチCoreＳＷからの指示を待つものとする。コアスイッチCoreＳＷにおいてハンドオーバ開始の予測タイミングを認識する方法については、後述する。
【０１０８】
図２３（ｂ）において、コアスイッチCoreＳＷがハンドオーバ開始と判断すると、まずアクセススイッチAccessＳＷに向けてリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームを送信する。これを受信したアクセススイッチAccessＳＷは、制御フレームの内容を判読し、ハンドオーバを実行すべき移動端末ＭＨが帰属しているポートからアクセスポイントＡＰに向けて、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームを送信する。これを受信したアクセスポイントＡＰは、移動端末ＭＨに向けてリアソシエーションオーダ(Reassociation Order)の制御フレームを送信する。その後、無線区間のハンドオーバ処理が完了し、新しい帰属先のアクセスポイントＡＰが新しい帰属先のアクセススイッチAccessＳＷのポートにリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを送信する。ここまでの経過は、図３における処理手順と同様である。次に、新しいポートがリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを受信すると、上位のコアスイッチCoreＳＷの新しい帰属先となるポートに向けて、さらにリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームを送信する。これによってコアスイッチCoreＳＷのフィルタリングデータベース２２が更新され、全てのハンドオーバ処理が完了する。ここまでの処理を図２３（ｃ）で示している。その後、図２３（ｄ）に示すように、新しいアクセススイッチAccessＳＷのポートと新しいアクセスポイントＡＰを用いて、ユーザフレームの転送が行われる。
【０１０９】
図２３（ｂ）の説明において、コアスイッチCoreＳＷから送信するリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームの宛先となるアクセススイッチAccessＳＷは、その時点で当該移動端末ＭＨの帰属先として使用している方のアクセススイッチAccessＳＷと、新しい帰属先となるべきアクセススイッチAccessＳＷの両方である。このとき、フレームの内容には、新しい方のアクセススイッチAccessＳＷのフィルタリングデータベースを構成するために必要なデータを含んでいるものとする。具体的には、さらにこの次のハンドオーバを行うための予測タイミングや前使用ポート番号などである。これは、アクセススイッチAccessＳＷ間では、予測の材料となるフィルタリングデータベースを共有していないため、コアスイッチCoreＳＷを介した制御フレームの形で必要データを伝えることを意味している。
【０１１０】
なお、請求項４に記載する「切り替え処理開始指示の転送を繰り返すこと」は、例えば「リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレーム」の転送を繰り返すことに相当する。
また、請求項４に記載する「切り替え予告及びその後の切り替えに必要となる情報」は、例えば「リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレーム」に相当する。  また、請求項４に記載する「新しい無線リンクが確立した事実」は、例えば「リコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレーム」に相当する。
【０１１１】
図２４は、ハンドオーバの処理途中の段階で、一時的にバイキャストを行う状態を設けていることを示すものである。これは、図４でバイキャストを導入したのと同様の方法によるものである。図４と異なるのは、コアスイッチCoreＳＷと、新旧２つのアクセススイッチAcessＳＷ間の２つのリンクにおいてもバイキャストを行っている点である（図２４（ｂ）、（ｃ））。このようなバイキャスト状態になるのは、それぞれのアクセススイッチAcessＳＷにおいて、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)を送信するのと同じタイミングである。最終的に全てのアクセススイッチAcessＳＷのフィルタリングデータベース２２が正しく更新された段階で、元のユニキャスト状態に戻る。
【０１１２】
なお、請求項５に記載するハンドオーバ制御方法は、例えば図２４で述べたハンドオーバ処理手順によって実現される。
図２５は、図２３及び図２４で示したハンドオーバ制御に係わる制御フレームの送受信の方法を示すシーケンス図である。ただし、図２５においては、コアスイッチCoreＳＷとアクセススイッチAccessＳＷの間のやり取りに主眼を置くため、アクセススイッチAccessＳＷから移動端末ＭＨに至る範囲のシーケンスは簡略化して示している。この範囲において、実際には図５、図６、図７に示すうちの何れかのシーケンスが実行される。
【０１１３】
図２５における実線の双方向矢印と破線の片方向矢印は、図５等における意味と同様のものであり、それぞれユーザフレームの転送、及び制御フレームの転送を表している。また、網掛けの部分は、ハンドオーバ処理途中の時間帯であることを意味する。図２３のユニキャストを行う場合と図２４のバイキャストを行う場合の違いは、この時間帯でのユーザフレームの転送方法に対応するが、図ではこれを明示的には示していない。
【０１１４】
これらに加えて、一点鎖線で示した矢印は、相互に接続されたアクセススイッチAcessＳＷ間で交換するＳＷアドバーティスメント（SW Advertisement）の制御フレームの転送を表している。ＳＷアドバーティスメント（SW Advertisement）の制御フレームは周期的に送信するものであり、自身が保有しているフィルタリングデータベース２２の内容を別のアクセススイッチAcessＳＷに伝える役割を有するものである。ここで周期的に送信とは、必ずしも厳密に一定の時間間隔をもって送信するということを意味するものではなく、ある程度の許容幅をもった時間間隔をもって送信できればよい。この送信の時間間隔については、ハンドオーバが起こる頻度なども考慮して決定されるべきものであるため、ここで特定しないが、ユーザフレームの転送のために使用される帯域が大きく侵食されることがないということが前提である。
【０１１５】
なお、ＳＷアドバーティスメント（SW Advertisement）の制御フレームは、請求項１から３に記載する「双方向又は片方向に、ある時間間隔で自身のフィルタリングデータベースの必要な部分の情報を伝送し」という表現に該当する。
なお、図２５では、トポロジ上の階層が下位にあるアクセススイッチAcessＳＷから上位にあるアクセススイッチAcessＳＷに対して、片方向にＳＷアドバーティスメント（SW Advertisement）の制御フレームを転送する状態を示しているが、これは、以下の説明では、上位のアクセススイッチAcessＳＷが下位のアクセススイッチAcessＳＷの情報を有していればよいためである。ただし、本発明の実施にあたって、ＳＷアドバーティスメント（SW Advertisement）の制御フレームの転送は、双方向であっても、下位アクセススイッチAcessＳＷから上位アクセススイッチAcessＳＷへの片方向であってもよい。
【０１１６】
ここで、コアスイッチCoreＳＷで保有するフィルタリングデータベース２２は、図８、図９又は図１４、図１５で述べたのと同様に構成される。ただし、アクセススイッチAcessＳＷとコアスイッチCoreＳＷで、構成が異なるのは許容される。例えば、アクセススイッチAcessＳＷではカウンタ値によるポート使用時間表示を行う図９の構成とし、コアスイッチCoreＳＷでは絶対的な時刻による表示を行う図８の構成としてもよい。また、双方でカウンタ値を用いる場合には、そのカウンタ周期に差異を設けるということも可能である。こうした事項は、アクセススイッチAcessＳＷ配下で起こるハンドオーバの頻度と、コアスイッチCoreＳＷ配下で起こるハンドオーバの頻度を考慮して決定される。これは、コアスイッチCoreＳＷでのモビリティ管理は、それがネットワークトポロジ階層の上位に位置するほど、処理時間として許容される値が大きくなることが背景としてある。
【０１１７】
さらに、図２５において、ＳＷアドバーティスメント（SW Advertisement）の制御フレームの内容は、フィルタリングデータベース２２の中身を全て記述したものである必要はない。例えば、ポート状態がプリビアス(previous)状態となっているポートの情報などは上位のアクセススイッチAcessＳＷで管理する必要がないと判断できれば、これらをフレームに含めて送らなくてもよい。このように、上位のコアスイッチCoreＳＷのハンドオーバ予測に必要となる情報だけを、定期的に下位から送信する。コアスイッチCoreＳＷは、こうした情報から自身のフィルタリングデータベース２２を更新し、そしてそれに基づいて適切なハンドオーバの予測を行う。ハンドオーバ予測タイミングに到達すると、下位のアクセススイッチAcessＳＷに向けて、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)を送信する。
【０１１８】
なお、図２５では、ハンドオーバの最後の段階で下位のアクセススイッチAcessＳＷから送信されるリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレームをコアスイッチCoreＳＷが受信すると、ここから旧アクセススイッチAcessＳＷに対してリコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)を返している。これは、当該移動端末ＭＨが、旧アクセススイッチAcessＳＷにはもはや帰属していないことを伝えるためのものである。これを受け取ったアクセススイッチAcessＳＷは、図７における動作と同様に、さらに旧アクセスポイントＡＰに対してディスアソシエーイョンノテフィケーション(Disassociation Notification)の制御フレームを送信することができる。しかし、こうした手順は省略してもよい。なぜなら、各アクセススイッチAcessＳＷではエージングによる不要データの削除プロセスがあるので、これによっていずれデータが消去されることが期待できるためである。
【０１１９】
以上の説明により、図１のネットワーク構成に基づくハンドオーバ、ならびにそれに付随するモビリティ管理の手順を示した。以下では、別のネットワーク構成に基づくこれらの手順について説明する。
なお、請求項６に記載するハンドオーバ制御方法は、例えば以下で述べるハンドオーバ処理手順によって実現できる。
【０１２０】
図２６は、移動体通信に用いられるネットワーク２０の全体構成を示す図である。図２６は、図１と同様に、基本的には１つのコアスイッチCoreＳＷ１を頂点とするスター型トポロジによるレイヤ２スイッチングネットワークである。図１と異なるのは、トポロジ上において同一階層に属するアクセススイッチAcessＳＷ間を結ぶリンクが存在することである。以下では、これを横方向リンクと呼ぶことにする。
【０１２１】
このような横方向リンクは、通常のユーザフレームの転送には使用しない。これは、トポロジ的にループが形成されるのを防ぐためである。横方向フレームの使用は、ハンドオーバ時に交換する制御フレームの転送だけに限定する。
図２７は、横方向リンクが存在する場合のハンドオーバ手順を示すものである。図２３と同様に、これはコアスイッチCoreＳＷを介して、２つのアクセススイッチAcessＳＷが関与する場合に対応しており、またバイキャストは行わないものとしている。
【０１２２】
図２３において説明したように、制御フレーム転送用の横方向リンクがない場合は、ハンドオーバ開始の判断は、上位にあるコアスイッチCoreＳＷが行う。これに対し、図２７では、この判断を現在移動端末ＭＨが帰属しているアクセススイッチAcessＳＷが行う。そしてハンドオーバ開始にあたっては、配下のアクセスポイントＡＰに宛ててリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームを送信するのみならず、通常のリンクを用いて上位のコアスイッチCoreＳＷに宛てて、また横方向リンクを用いて次に使用されるべきアクセススイッチAcessＳＷに宛てて、それぞれリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームを送信する。この状態を図２７（ｂ）に示す。
【０１２３】
その後、移動端末ＭＨがアクセスポイントＡＰから送られるリアソシエーションオーダ(Reassociation Order)の制御フレームを受け取ると、無線区間のハンドオーバが開始される。そしてこれが終了すると、アクセスポイントＡＰから新しい帰属先アクセススイッチAcessＳＷにリコンポジション(Recompositon Trigger)の制御フレームが送られる。ここまでの手続きは、これまでに述べてきたのと同様である。新しい方のアクセススイッチAcessＳＷは、さらに上位のコアスイッチCoreＳＷに対してリコンポジショントリガ(Recompositon Trigger)の制御フレームを送信する。これによって、必要なフィルタリングデータベース２２の更新が完了し、ハンドオーバ完了となる。図２７（ｂ）、（ｃ）は、この状態を示している。
【０１２４】
ここで、図２７（ｃ）に示したように、新しい方のアクセススイッチAcessＳＷから古い方のアクセススイッチAcessＳＷに向けて、リコンポジショントリガ(Recompositon Trigger)の制御フレームが送信される。このときのアクセススイッチAcessＳＷ間の制御フレーム転送には、横方向リンクが用いられる。これは、古い方のアクセススイッチAcessＳＷに、当該移動端末ＭＨがもはや帰属していないことを明示的に示す意義を有する。
【０１２５】
なお、請求項６に記載する「新しい無線リンクが確立した事実」は、例えば「リコンポジショントリガ(Recomposition Trigger)の制御フレーム」に相当する。
図２８は、図２７と同様のハンドオーバにおいて、バイキャストを行うときの手順を示している。それぞれのアクセススイッチAcessＳＷがリアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームを受け取ると、それぞれの配下でバイキャストを開始し、その後リコンポジショントリガ(Recompositon Trigger)の制御フレームを受け取った段階で、元のユニキャストの状態に戻る。その他の手順は、図２７の場合と同様である。
【０１２６】
なお、請求項７に記載するハンドオーバ制御方法は、例えば図２８で述べたハンドオーバ処理手順によって実現される。
図２９は、図２７と図２８で示したハンドオーバに係わる制御フレームの送受信の方法を、シーケンス図として示したものである。図２５と同様に、図２９ではコアスイッチCoreＳＷとアクセススイッチAcessＳＷの間のやり取りに主眼を置くため、アクセススイッチAcessＳＷから移動端末ＭＨに至る範囲のシーケンスは簡略化して示している。しかし、実際には、この部分において図５、図６、図７のいずれかのシーケンスが実行される。図２９における実線の双方向矢印と破線の片方向矢印等の意味は、図２５と同様である。
【０１２７】
図２９においては、ハンドオーバ開始予測を行うのが、それまで使用されていたアクセススイッチAcessＳＷになっている。図２５では、リアソシエーショントリガ(Reassociation Trigger)の制御フレームの送信はコアスイッチCoreＳＷが最初に始めるため、アクセスポイントＡＰがこの制御フレームを受け取るためには、途中でアクセススイッチAcessＳＷを介す必要がある。しかし、図２９においては、アクセススイッチAcessＳＷだけではなくアクセスポイントＡＰに対しても、１回の制御フレーム送信で直接届けることができる。
【０１２８】
このように横方向リンクを設けることにより、必要な制御フレームの転送がより迅速化、効率化される利点がある。また、一般に移動端末ＭＨから遠くなるほど、つまりアクセススイッチAcessＳＷの階層が上位になるほど、細かい精度で予測を行うことが困難になることが想定される。このため、より下位のアクセススイッチAcessＳＷに予測の役割を担当させることには、予測精度の面からも利点がある。
【０１２９】
ここまで、１つ上位のコアスイッチCoreＳＷを介したアクセススイッチAcessＳＷ間でのハンドオーバについて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、この他に、例えば２つのコアスイッチCoreＳＷをまたぎ、さらにそれぞれの下位のアクセススイッチAcessＳＷをまたぐ場合などのように、さらに多くの階層に属するアクセススイッチAcessＳＷ間のハンドオーバを行う必要がある場合もある。このように関与する階層が増えたときには、ハンドオーバ予測の役割を担うアクセススイッチAcessＳＷが上位の階層のアクセススイッチAcessＳＷにシフトするものの、制御フレーム転送手順の考え方は同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、移動体通信の分野において、大いに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】移動体通信ネットワーク構成を示す図である。
【図２】スイッチの接続の形態をポートを含めて示しす図である。
【図３】アクセススイッチ（ユニキャスト）によるハンドオーバ制御の手順を示す図である。
【図４】アクセススイッチ（ユニキャスト・バイキャスト）によるハンドオーバ制御の手順を示す図である。
【図５】アクセススイッチ配下のハンドオーバ制御シーケンスを示す図である（移動端末からハンドオーバ要求を行う場合）。
【図６】アクセススイッチ配下のハンドオーバ制御シーケンスを示す図である（アクセススイッチから接続関係解除通知を行う場合）。
【図７】アクセススイッチ配下のハンドオーバ制御シーケンスを示す図である（ハンドオーバ要求応答と接続関係解除通知とを行わない場合）。
【図８】フィルタリングデータベースのデータ構成を示す図である。
【図９】フィルタリングデータベースのデータ構成を示す図である。
【図１０】ポート状態の定義方法を示す図である。
【図１１】１つのアクセススイッチ配下でハンドオーバが行われる際のポート使用時間とポート状態の関係を示す図である。
【図１２】ハンドオーバ開始のタイミング予測方法を説明するための概念図である。
【図１３】ハンドオーバ開始のタイミング予測方法を説明するための概念図である。
【図１４】フィルタリングデータベースのデータ構成を示す図である。
【図１５】フィルタリングデータベースのデータ構成を示す図である。
【図１６】ハンドオーバ開始のタイミング予測方法を説明するための概念図である。
【図１７】ハンドオーバ開始のタイミング予測方法を説明するための概念図である。
【図１８】ポート状態の定義方法を示す図である。
【図１９】ポート状態の定義方法を示す図である。
【図２０】１つのアクセススイッチ配下でハンドオーバが行われる際のポート使用時間とポート状態の関係を示す図である。
【図２１】ポート状態の定義方法を示す図である。
【図２２】１つのアクセススイッチ配下でハンドオーバが行われる際のポート使用時間とポート状態の関係を示す図である。
【図２３】コアスイッチを介してのハンドオーバ制御を示す図である（アクセススイッチ間の横方向リンクが無く、バイキャストを行わない場合）。
【図２４】コアスイッチを介してのハンドオーバ制御を示す図である（アクセススイッチ間の横方向リンクが無く、バイキャストを行う場合）。
【図２５】コアスイッチ配下のハンドオーバ制御シーケンスを示す図である（アクセススイッチ間の横方向リンクが無い場合）。
【図２６】移動体通信ネットワーク構成を示す図である。
【図２７】コアスイッチを介してのハンドオーバ制御を示す図である（アクセススイッチ間の横方向リンクで制御フレームを転送し、バイキャストを行わない場合）。
【図２８】コアスイッチを介してのハンドオーバ制御を示す図である（アクセススイッチ間の横方向リンクで制御フレームを転送し、バイキャストを行う場合）。
【図２９】コアスイッチ配下のハンドオーバ制御シーケンスを示す図である（アクセススイッチ間の横方向リンクがある場合）。
【図３０】第１の従来例を示す図である。
【図３１】第２の従来例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１０、２０、３００  ネットワーク
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）  スイッチファブリック
２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）  フィルタリングデータベース
３０１  ラベル制御装置
３１１  ネットワーク制御装置
３１２、３１４  ゾーン
３１３、３１５  ゾーン制御装置
CoreＳＷ（Core SW1、SW2、SW3…）  コアスイッチ
AccessＳＷ（Access SW1、SW2、SW3…）  アクセススイッチ
ＭＨ  移動端末
ＡＰ（AP1,AP2…）  アクセスポイント
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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