(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層化されたモバイル・アンカ・ポイントを備える階層式のモビリティ・マネジメント・システムにおいてデータの経路付けを行なう方法であって、
データの経路付けが、古い通信ノードから新しい通信ノードへと切り替えられ、両通信ノードを自身のドメイン内に有している制御モバイル・アンカ・ポイントによって、ハンドオーバ開始信号の受信後の所定の期間の経過と同期して生じるように調節され、
前記期間の決定因が、前記古い通信ノードにより提示された前記古い通信ノードの接続の残り時間であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記期間の他の決定因が、前記ドメイン内の予測される伝送遅延である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記古い通信ノードの接続の残り時間が、前記古い通信ノードと前記新しい通信ノードとの間で交換されるハンドオーバ開始信号およびハンドオーバ確認信号の一部として提案され、同意されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御モバイル・アンカ・ポイントは、ドメインが前記古い通信ノードおよび前記新しい通信ノードの両者を含んでいる階層における最下位レベルのモバイル・アンカ・ポイントである請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
データの経路付けが前記古い通信ノードから前記新しい通信ノードへと切り替えられるとき、前記制御モバイル・アンカ・ポイントから前記新しい通信ノードを通過する信号経路に沿ってバッファ処理が実行される請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
移動ノードから前記新しい通信ノードへと送信されるデータ送信開始信号が、近隣通知である請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記古い通信ノードおよび前記新しい通信ノードが、アクセス・ルータとして機能する請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信に関し、特には、データとりわけパケット・データを受信している移動ノードの或る固定通信ノードから他の固定通信ノードへのハンドオーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、インターネットＩを介して携帯電話などの移動ノードＭＮと対応するノード（図示されていない）との間の移動体通信を可能にするための標準的な構成を示している。移動ノードＭＮが、アクセス・ポイントＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３などを介してネットワークに無線で接続され、アクセス・ルータＡＲ１、ＡＲ２がルータＲを介してインターネットに接続されている。
【０００３】
まず、移動ノードＭＮが図示の位置にある状態において、移動ノードＭＮとインターネットとの間で、アクセス・ポイントＡＰ２、アクセス・ルータＡＲ１、およびルータＲを介して信号の交換が行なわれる。例えば、移動ノードがある場所から他の場所へと移動しており、アクセス・ポイント２からアクセス・ポイント３へとハンドオーバされる場合、ハンドオーバの開始および確認のメッセージが、アクセス・ルータＡＲ１とＡＲ２との間で交換される。新しいアクセス・ルータＡＲ２から古いアクセス・ルータＡＲ１へと送信されるメッセージに、移動ノードがアクセス・ルータＡＲ２の制御下に入ったのちに移動ノードにより使用される新規気付アドレス（ｎＣｏＡ）が含まれている。次いで、この新規アドレスが、移動ノードＭＮへと伝えられる。この出来事から指定の時間が経過したのち、移動ノードＭＮのためのデータ・パケットは、もはやＡＲ１からＡＰ２へと送信されることはなく、代わりに、ＡＰ２からＡＰ３への移動ノードＭＮのハンドオーバに備え、ＡＲ１からＡＲ２へと「トンネル」される。この時点において、ＡＰ２からＡＰ３へのＭＮのハンドオーバ、すなわちレイヤ２（Ｌ２）ハンドオーバを待つ間、パケットをＡＲ２にバッファする必要がある。ひとたびレイヤ２ハンドオーバが完了すると、信号がＡＰ３を介してＭＮとＡＲ２との間で交換され、したがってパケットをＡＲ２からＡＰ３へと導き、次いでＭＮへと導くことができる。最後に、対応付け更新（ｂｉｎｄｉｎｇ  ｕｐｄａｔｅ）メッセージＢＵが、ＭＮからルータＲへと送信される。この時点で、ルータが、ＭＮがＡＲ２と通信していることを知り、したがってパケットをＡＲ１からＡＲ２へとトンネルさせることなく、直接ＡＲ２へと送信することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の例においては、ただ１つのルータＲがすべてのハンドオーバ要求を取り扱っている。このルータは、移動ノードが場所から場所へと移動するとき、これら移動ノードによって使用され更新される気付アドレスを、保存および保持しなければならない。実際問題として、ただ１つのルータＲを備えるだけでは、多数の移動ノード（ＭＮ）を管理するためには、必要となる処理時間が長くなりすぎる。
【０００５】
より最近では、いわゆる「モバイル・アンカ・ポイント（ｍｏｂｉｌｅ  ａｎｃｈｏｒ  ｐｏｉｎｔ）」が提案されている。それらは、米国特許出願公開第２００１／００４６２２３Ａ１号公報（ここでは、モビリティ・エージェントと称される）を含む多数の文献において検討されている。モビリティ・エージェントまたはモバイル・アンカ・ポイントは、移動ノードについてホーム・アドレスと対応する現在の気付アドレスとの間の対応関係を提示するリストを維持するなど、ホーム・エージェントの機能を実行できる。モバイル・アンカ・ポイントを、ネットワーク階層の異なるレベルに備えてもよく（階層化モバイル・アンカ・ポイント）、これにより移動ノードがネットワークへの接続点を変えるときの信号の遅延を低減することができる。
【０００６】
本発明の目的は、
ｉ）アクセス・ルータとモバイル・アンカ・ポイント（ＭＡＰ）階層中の最上位ＭＡＰとの間における１つ以上の追加の位置管理（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）段階の採用等の、階層的ハンドオーバ手順と、
ｉｉ）先取りの（予測）ハンドオーバ手順、
といった標準規格に関連する概念を使用することによる利益を利用することによって、高速ハンドオーバ手順を提供することにある
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、階層化されたモバイル・アンカ・ポイントを備える階層式のモビリティ・マネジメント・システムにおいてデータの経路付けを行なうための方法であって、データの経路付けが、古い通信ノードから新しい通信ノードへと切り替えられ、両通信ノードを自身のドメイン内に有している制御モバイル・アンカ・ポイントによって、ハンドオーバ開始信号受信後、所定の期間の経過と同期して生じるように調節され、前記期間の決定因が、前記古い通信ノードにより提示された前記古い通信ノードの接続の残り時間である方法を提供する。
【０００８】
本発明は、パケット・ネットワークにおけるリアルタイム・マルチメディア用途に適用できる。データ・パケットの効率的な経路付けおよび高速なハンドオーバ機構によって、ハンドオーバ遅延の可能性および受信側におけるデータの喪失が低減される。
【０００９】
以上から、本発明の方法においてはアクセス・ルータ間のトンネリングが存在しないことを、理解できるであろう。ＭＡＰ階層によって追加の位置管理段階が実現されるため、新旧の通信ノードを自身のドメイン内に有しているＭＡＰが移動ノードによって使用されるべき新しい気付アドレスを知った時点で、１つ以上のＭＡＰを含む新しい経路を経由してパケットを導くことが、時間の点で現実的である。
【００１０】
このプロセスは、いわゆる「部分的先取りハンドオーバ」を含んでおり、パケットが、移動ノードの到着を待つべく（到着に先立って）新しい接続点へと導かれる。
【００１１】
好ましくは、新しい気付アドレスは、ＭＡＰ階層のすべてのレベルにおいて報告される必要はなく、新旧の通信ノード（アクセス・ルータ）の両方を自身のドメイン内に有している最下位レベルのＭＡＰにおいてのみ報告されればよい。
【００１２】
以下でさらに詳しく説明するように、本発明の好ましい実施例においては、同期の目的のため、新旧の通信ノードの間でメッセージが交換されてハンドオーバの所要時間が効果的に定められ、ここからシステムの他のコンポーネントがタイミング信号を導き出す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下で、本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しつつあくまで例として説明する。
【００１４】
すでに述べたとおり、ここに提案する構成は、ＭＩＰｖ６（モバイル・インターネット・プロトコル・バージョン６）互換のシステムにおいては、幾つかのモビリティ・エージェントまたはモバイル・アンカ・ポイントをネットワーク階層の種々のレベルに備えることができるという原理にもとづいている。適切な一構成が、図２に示されている。
【００１５】
図２において、対応ノードＣＮ（固定でも移動でもよい）が移動ノードＭＮと通信している。ＣＮとＭＮの間のメディア経路（ｍｅｄｉａ  ｐａｔｈ）は、対応ノードに関連付けられたルータＲ、インターネット、モバイル・アンカ・ポイントＭＡＰの階層構造、接続点のレイヤまたはアクセス・ルータＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４、およびアクセス・ルータに地理的に一致している複数のアクセス・ポイント（図示されていない）を経由している。移動ノードが、ＭＡＰ２によって管理されるドメインなど、或るドメインに進入するとき、当該移動ノードが、当該移動ノードとインターネットとの間のモビリティ・エージェントのそれぞれに、異なる局所気付アドレスを使用して登録される。対応ノードから移動ノードへとパケットが送信されるとき、当該パケットが最上位レベルのモビリティ・エージェントに到着する。最上位レベルのモビリティ・エージェントが、パケットをカプセル化し、階層において最上位レベルのモビリティ・エージェントの下に位置する次のモビリティ・エージェントが、当該パケットのカプセル化を解除し、階層内の次のモビリティ・エージェントへの伝達に先立って、当該パケットを再びカプセル化する。このプロセスが、移動ノードＭＮが当該データ・パケットを受け取るまで、同様のやり方で続けられる。
【００１６】
ＭＮをＡＲ１からＡＲ２へとハンドオーバする処理工程（プロセス）は、そのタイミングを図３に示した幾つかの別個のステップにおいて生じている。次に、各ステップを詳細に説明する。
【００１７】
ステップ１
図４を参照すると、移動ノードＭＮが、ＡＲ１から離れてＡＲ２に向かって移動している。最初は、データ・パケットは、ＭＡＰ２からＡＲ１を介してＭＮへと流れている。
【００１８】
ステップ２
すでに説明した従来技術と同様、ハンドオーバが（本発明の一部を構成するものではないやり方で）トリガされ、続いてハンドオーバ開始ＨＩ信号およびハンドオーバ確認ＨＡＣＫ信号が、現在のアクセス・ルータＡＲ１とＭＮがハンドオーバされようとしている新しいアクセス・ルータＡＲ２との間で交換される。ＡＲ１へと返されるメッセージは、ハンドオーバ後にＭＮによって使用されるＡＲ２に関連付けられた気付アドレス（ｎＣｏＡ）を含んでいる。この特定の例では、ハンドオーバ開始ＨＩメッセージをＡＲ１へと送信（図６を参照）するようにＡＲ２がトリガされ（図５を参照）、このメッセージが新しい気付アドレスを含んでいる。図７には、ＡＲ１に到着したＨＩ信号が示されている。
【００１９】
ステップ３
ＨＩ信号は、
１．ＡＲ２のＩＰアドレス
２．ＭＮによって使用される予定のＣｏＡ
３．ＡＲ１がＭＮへのユニキャストを続けなければならない時間の表示
を含んでいる。
【００２０】
項目１および２は標準的な手順であるが、項目３は、以下で説明するとおり、本発明の好ましい実施の形態にとって重要である。
【００２１】
ステップ４ａ
ＡＲ１は、ＨＩメッセージを受信したとき、ハンドオーバ確認メッセージ（ＨＡＣＫ）によって応答しなければならない。ＨＡＣＫメッセージは、
１．ＭＮのホーム・アドレス
２．ＭＮの古い気付アドレス
３．ＭＮのリンク・レイヤ・アドレス
４．ＡＲ１がＭＮへのユニキャストを続けるつもりである時間（ｄｔ）
を含んでいる。
【００２２】
ステップ４ｂ
同時に、図９に示すとおり、ＡＲ１は、代理ルータ広告（ＰｒＲｔＡｄｖ）をＭＮへと送信する。ＰｒＲｔＡｄｖメッセージは、
１．ＡＲ２（新しいアクセス・ルータ）のＩＰアドレス
２．ＡＲ２（新しいアクセス・ルータ）によって提案された気付アドレス
を含んでいる。
【００２３】
図９には、ＭＮへと到着する代理ルータ広告メッセージ、およびＡＲ２へと到着するハンドオーバ確認メッセージＨＡＣＫが示されている。さらに図９には、ＨＡＣＫメッセージがＡＲ２に達したのちのＡＲ２からＭＡＰ１へのハンドオーバ開始の伝達が示されている。
【００２４】
ステップ４ｃ
図１０に示すとおり、時間（ｄｔ）の間は、ＡＲ１によってＭＮへのサービスが続けられる。同時に、ハンドオーバ開始メッセージがＭＡＰ１からＭＡＰ２へと移動する（図１１を参照）が、ＭＡＰ２には、本発明によれば、タイマーが備えられている。ＭＡＰ２へと到着するＨＩメッセージが、ステップ４ａにおいてＡＲ１とＡＲ２との間で同意がなされた実際のサービス時間（ｄｔ）を含んでいることに、注目することが重要である。この指定の時間（ｄｔ）は、有線および無線リンクによって強いられるあらゆる追加の遅延（伝送における遅延）を考慮に入れるため、ＭＡＰ２によって適宜に調節することが可能である。
【００２５】
ステップ５
ＭＮは、ＡＲ１に何ら知らせる必要なく、Ｌ２ハンドオーバの実行を開始する。これは、時間ｄｔの経過後に生じる。通常の先取りハンドオーバ手順においては、レイヤ２ハンドオーバが行なわれようとするとき、ＭＮが高速対応付け更新（Ｆａｓｔ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｕｐｄａｔｅ）信号をＡＲ１へと送信することによってＡＲ１へと通知する。我々の提案では、Ｆ‐ＢＵ伝送は不要である。図１２に示すとおり、ＭＮがｄｔ２の期間にわたってレイヤ２ハンドオーバを実行し、この時間の間、ＭＮはいかなるデータ・パケットも受信することができない。
【００２６】
同時に、ひとたび時間（ｄｔ）が経過すると、モバイル・アンカ・ポイント２（すなわち、ＡＲ１およびＡＲ２の両者を自身のドメイン内に有しているＭＡＰ）がトリガされ、ＭＡＰ１へとパケットの経路の変更を開始する。
【００２７】
ＭＡＰ２のタイマーが、ＭＡＰ間のデータ・パケット経路の変更において、重要な役割を演じる。このタイマーは、ハンドオーバ開始メッセージの受信によってＭＡＰ２へと渡された前記同意時間（ｄｔ）を、ＡＲ２、ＭＡＰ１およびＭＡＰ２を１つに接続する有線リンクならびにアクセス・ポイントと移動ノードとの間の無線リンクによって強いられる遅延について調整したものにもとづいている。経路の変更は、ＭＡＰ２のタイマーの時間が過ぎるとすぐに実行される。
【００２８】
ＭＡＰ１によって受信されたパケットは、カプセル化が解除され、さらに再びカプセル化され、ＭＡＰ１によってＡＲ２へと送信される。パケットは、ＭＮがＬ２ハンドオーバの成功をＡＲ２に知らせるとすぐにＭＮへと送信できるよう、アクセス・ルータ２および／またはＭＡＰ１にキャッシュ（バッファ）される。黒塗りの領域およびＭＡＰ２内の三角形の記号は、バッファの可能性および「タイマー」をそれぞれ示している。この段階を、部分的な先取りハンドオーバであると考えることができる。
【００２９】
本発明は、通常の先取りハンドオーバの場合と異なり、関与するアクセス・ルータ間のトンネリングには依存していない。
【００３０】
ステップ６
図１３に示すように、ひとたびレイヤ２ハンドオーバが完了すると、ＭＮがアクセス・ルータ２へと高速近隣通知（Ｆ‐ＮＡ）を送信し、ＭＮが到着したことを知らせる。高速近隣通知は、ＡＲ２による認識のため、ＭＮのリンク・レイヤ・アドレスを含んでいる。ひとたびアクセス・ルータ２がＦ‐ＮＡを受信すると（図１４）、アクセス・ルータ２は、バッファされているパケットのＭＮへの配信を、図１５に示すとおり開始することができる。
【００３１】
ＭＡＰ２およびＭＡＰ１が使用すべき新しいサブネットのプレフィックスをすでに知っており、データ・パケットがすでにＭＡＰ２からＭＡＰ１へと経路付けされている（すなわち、レイヤ３ハンドオーバがすでに達成されている）ため、（通常の先取りおよび階層化ハンドオーバ手順と異なり）対応付け更新の伝送をＭＮからＡＲ２へ、次いでＭＡＰ１へと送信して、レイヤ３ハンドオーバが生じることをＭＡＰ１に知らせる必要はない。
【００３２】
移動ノードがレイヤ２ハンドオーバを完了して、自身の到着をアクセス・ルータ２へと知らせるためのトリガ機構としてＦ‐ＮＡの送信を決定する前に、ステップ５が完了していることが重要である。そうでない場合、移動ノードが当該移動ノードによる受信のためのパケットが用意されていないアクセス・ルータ２に到着したときに、遅延が生じる。
【００３３】
結果として、為されなければならない幾つかの決定は、以下のとおりである。
・データをどの程度長くＡＲ２に（さらに、必要があればＭＡＰ１に）バッファする必要があるかについて。
・データ・パケットを確実に前もってＡＲ２にバッファし、レイヤ２ハンドオーバが完了するや否やＭＮへと届けられるように待機させておくために、ＭＮへのパケットについてＭＡＰ２からＡＲ１への経路をＭＡＰ２からＭＡＰ１への経路へと経路変更する経路変更機構を、いつ動作開始させるべきか（すでに述べたとおり、「切り換え」プロセスは、ステップ５が完了するとすぐに開始される。例えば、移動ノードがきわめてゆっくりと移動している場合には、経路変更のプロセスを遅延させる必要があるかもしれない。）。
・移動ノードがきわめてゆっくりと移動する可能性があるが、そのような低速な移動を埋め合わせるために必要となるバッファの大きさ。
【００３４】
上記の必要な決定事項は、高速ハンドオーバを実行するための他の方法を提示する。その方法は、２つ以上のモバイル・アンカ・ポイントを使用することによって実現できる追加の位置管理段階を利用し、さらに関与するアクセス・ルータ間でのいかなるトンネリングもない「部分的先取り」ハンドオーバの考え方を導入する。この方法の典型的な構成が図２に示されており、経路変更機構が上位のＭＡＰに実装されている。この例においては、この特定の構成においては階層の最上位にあるモバイル・アンカ・ポイント内のタイマーが経過するとすぐに、データ・パケットが経路変更（「切り替え」）される。前記モバイル・アンカ・ポイント内のタイマーは、介在する有線および無線リンクによって強いられるあらゆる信号遅延を考慮に入れ、下位のモバイル・アンカ・ポイントからの「トリガ」を受信するとすぐに動作を開始する。その後、経路変更されたパケットをすべてＡＲ２にバッファすることができ、あるいはバッファに係る負荷を関与するアクセス・ルータおよびモバイル・アンカ・ポイントの間で（すなわち、この例ではＡＲ２とＭＡＰ１との間で）分け合うことができる。バッファの大きさは、移動ノードの速度に応じて調節しなければならない。
【００３５】
この方法の特徴は、関与するモバイル・アンカ・ポイント・エンティティが採用されるべき新しいサブネットのプレフィックス（提案された新規ＣｏＡに示されている）を前もって知っているため、データ・パケットの経路変更のために対応付け更新（ＢＵ）の伝達が必要とされない点にある。移動ノードが新しい接続点（すなわち、ＡＲ２）に到着したとき、データ・パケットはすでに経路変更されているであろう。
【００３６】
さらなる特徴は、同意された時間期間（ｄｔ）が経過するや否やレイヤ２ハンドオーバが開始される点にある。これは、標準的な先取りハンドオーバ手順と異なり、レイヤ２ハンドオーバに先立って古い接続点（すなわち、ＡＲ１）へと高速対応付け更新（Ｆ‐ＢＵ）の伝送を行なう必要がないということを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】公知のハンドオーバ手順（上述）を説明する目的で、アクセス・ポイント間を移動する移動ノードを示した概略図である。
【図２】モバイル・アンカ・ポイントを使用する場合の考えられるトポロジ構成を示している。
【図３】本発明によるハンドオーバ方法において移動ノードとトポロジ内の高次レイヤとの間で交換される信号のタイミングを示している。
【図４】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図５】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図６】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図７】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図８】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図９】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図１０】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図１１】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図１２】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図１３】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図１４】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【図１５】本発明によるハンドオーバ方法における連続するステップを示している。
【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】
0004435779.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0004435779.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004435779.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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