(57)【要約】【課題】複雑なＩＰハンドオーバ制御によらずに異なるＩＰネットワークにわたるＩＰハンドオーバを実現可能な移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムを得ること。【解決手段】パケット処理装置４は、ＩＰ端末装置１から受信したＩＰパケットに識別子を付与し、パケット処理装置１１に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信し、ゲートウェイルータ５および地上ＩＰネットワーク６において、マルチキャストＩＰパケットを複製して転送し、複数のマルチキャストＩＰパケットを受信したパケット処理装置１１は、移動局装置９からそれぞれに受信したＩＰパケットに付与された識別子を検査して、自装置で未受信と判定したＩＰパケットを、所定の変換規則に基づいてユニキャストアドレス宛に変換し、ＩＰ端末装置１３へ転送し、一方、自装置で既受信と判定したＩＰパケットを廃棄する。【選択図】図８
2013229662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動局装置と地上の基地局との間で同時に同種または異種の無線回線が利用可能であって、同種または異種の複数の無線回線で同一のデータを送受信するダイバシティをＩＰネットワークを利用して構成し、移動体の移動に伴って接続される同種または異種の無線回線を動的に切り替える移動体ネットワークにおいて、
移動体パケット処理装置にマルチキャストＩＰアドレスが割り当てられ、地上パケット処理装置から前記移動体パケット処理装置宛にＩＰパケットを送信するとき、
前記地上パケット処理装置は、地上の外部ネットワークに接続されている地上ＩＰ端末装置から受信したＩＰパケットに対して当該ＩＰパケットを識別可能な識別子を付与し、前記移動体パケット処理装置に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信し、
地上側のＩＰパケット送信経路上にあるゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークの一方または両方において、送信されたマルチキャストＩＰパケットを複製し、同種または異種の複数の無線回線を経由して前記移動局装置へ転送し、
前記移動局装置経由で複数のマルチキャストＩＰパケットを受信した前記移動体パケット処理装置は、自身に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛として受信したＩＰパケットの識別子を管理し、複数の移動局装置からそれぞれに受信したＩＰパケットに付与された識別子を検査して、自装置で未受信と判定したＩＰパケットを、所定の変換規則に基づいてユニキャストアドレス宛に変換し、前記移動体内の移動体ＩＰネットワークに接続されている移動体ＩＰ端末装置へ転送し、一方、自装置で既受信と判定したＩＰパケットを廃棄する、
ことを特徴とする移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項２】
移動体の移動局装置と地上の基地局との間で同時に同種または異種の無線回線が利用可能であって、同種または異種の複数の無線回線で同一のデータを送受信するダイバシティをＩＰネットワークを利用して構成し、移動体の移動に伴って接続される同種または異種の無線回線を動的に切り替える移動体ネットワークにおいて、
地上パケット処理装置にマルチキャストＩＰアドレスが割り当てられ、移動体パケット処理装置から前記地上パケット処理装置にＩＰパケットを送信するとき、
前記移動体パケット処理装置は、移動体内の移動体ＩＰネットワークに接続されている移動体ＩＰ端末装置から受信したＩＰパケットに対して当該ＩＰパケットを識別可能な識別子を付与し、前記地上パケット処理装置に割り当てたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信し、
前記移動体内のＩＰパケット経路上にあるルータにおいて、送信されたマルチキャストＩＰパケットを複製し、同種または異種の複数の無線回線を経由して前記基地局へ転送し、
前記基地局経由で複数のマルチキャストＩＰパケットを受信した前記地上パケット処理装置は、自身に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛として受信したＩＰパケットの識別子を管理し、複数の基地局からそれぞれに受信したＩＰパケットに付与された識別子を検査して、自装置で未受信と判定したＩＰパケットを、所定の変換規則に基づいてユニキャストアドレス宛に変換し、地上の外部ネットワークに接続されている地上ＩＰ端末装置へ転送し、一方、自装置で既受信と判定したＩＰパケットを廃棄する、
ことを特徴とする移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項３】
前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記地上パケット処理装置は、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記移動体パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記移動体パケット処理装置宛に送信し、
自身のマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信した前記移動体パケット処理装置は、受信したＩＰパケットに格納されているユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを取り出し、取り出したＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記移動体ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項４】
前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記移動体パケット処理装置は、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記地上パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記地上パケット処理装置宛に送信し、
自身のマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信した前記地上パケット処理装置は、受信したＩＰパケットに格納されているユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを取り出し、取り出したＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記地上ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項２に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項５】
前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記地上パケット処理装置は、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、代理受信した前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレスから前記移動体パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスへ変更して前記移動体パケット処理装置宛に送信し、
前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理している前記移動体パケット処理装置は、自身が受信可能なマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信した場合、前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレス宛へ変更し、変更後のＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記移動体ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項６】
前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記移動体パケット処理装置は、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、代理受信した前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレスから前記地上パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスへ変更して前記地上パケット処理装置宛に送信し、
前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理している前記地上パケット処理装置は、自身が受信可能なマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信した場合、前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレス宛へ変更し、変更後のＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記地上ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項２に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項７】
前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記地上パケット処理装置は、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記移動体パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記移動体パケット処理装置宛に送信するとき、前記ユニキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットで設定されている優先制御クラス（ＤＳＣＰ）を前記マルチキャストＩＰアドレスでカプセル化したＩＰパケットのヘッダのＤＳＣＰ領域にコピーして送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項８】
前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記移動体パケット処理装置は、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記地上パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記地上パケット処理装置宛に送信するとき、前記ユニキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットで設定されている優先制御クラス（ＤＳＣＰ）を前記マルチキャストＩＰアドレスでカプセル化したＩＰパケットのヘッダのＤＳＣＰ領域にコピーして送信する、
ことを特徴とする請求項２に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項９】
前記移動体パケット処理装置は、受信した複数のＩＰパケットに付与されたシーケンス番号と、初回受信時および最近受信時の受信タイムスタンプを管理し、
初回受信時、受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットが全て宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送済みの場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットがある場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットの宛先の前記移動体ＩＰ端末装置への転送を保留して転送保留タイマを起動し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットが無く、かつ転送を保留しているＩＰパケットがある場合は、転送を保留していたＩＰパケットをシーケンス番号順に宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送して転送保留タイマを停止後、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送する際、初回受信時と最近受信時の受信タイムスタンプの差から複数経路による転送遅延時間差を算出し、前記転送遅延時間差を用いて前記転送保留タイマを起動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項１０】
前記地上パケット処理装置は、受信した複数のＩＰパケットに付与されたシーケンス番号と、初回受信時および最近受信時の受信タイムスタンプを管理し、
初回受信時、受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットが全て宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送済みの場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットがある場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットの宛先の前記地上ＩＰ端末装置への転送を保留して転送保留タイマを起動し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットが無く、かつ転送を保留しているＩＰパケットがある場合は、転送を保留していたＩＰパケットをシーケンス番号順に宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送して転送保留タイマを停止後、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送する際、初回受信時と最近受信時の受信タイムスタンプの差から複数経路による転送遅延時間差を算出し、前記転送遅延時間差を用いて前記転送保留タイマを起動する、
ことを特徴とする請求項２に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項１１】
前記移動体パケット処理装置は、自身宛のＩＰパケットを転送する前記地上パケット処理装置宛に、自身が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを格納した管理用ＩＰパケットを送信し、
前記管理用ＩＰパケットを前記移動局装置経由で受信した前記基地局は、受信した前記管理用ＩＰパケットに自身の識別子を付与して前記地上パケット処理装置へ転送し、
前記管理用ＩＰパケットを受信した前記地上パケット処理装置は、前記管理用ＩＰパケットに付与された前記基地局の識別子に基づいて、当該基地局および周辺の基地局をマルチキャスト範囲と決定し、ゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークにおけるマルチキャスト経路制御を、決定したマルチキャスト範囲の基地局へ指示し、
前記マルチキャスト経路制御を指示された前記基地局は、前記地上パケット処理装置への経路方向に前記移動体パケット処理装置宛のマルチキャストＩＰパケットを受信するためのマルチキャスト経路制御を実行し、前記移動体宛のマルチキャストＩＰパケットが送信されるマルチキャスト範囲を確立する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項１２】
前記基地局は、前記移動局装置との無線回線を確立させたときに、無線回線を確立した移動局装置の識別子を格納した管理用ＩＰパケットを前記地上パケット処理装置へ送信し、
前記管理用ＩＰパケットを受信した前記地上パケット処理装置は、前記管理用ＩＰパケットに格納された前記移動局装置の識別子に基づいて、前記移動体パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを決定し、また、前記移動体宛のマルチキャスト範囲として前記管理用ＩＰパケットの送信元基地局と周辺の基地局とを決定し、ゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークにおけるマルチキャスト経路制御を、決定したマルチキャスト範囲の基地局へ指示し、
前記マルチキャスト経路制御を指示された前記基地局は、前記地上パケット処理装置への経路方向に前記移動体パケット処理装置宛のマルチキャストＩＰパケットを受信するためのマルチキャスト経路制御を実行し、前記移動体宛のマルチキャストＩＰパケットが送信されるマルチキャスト範囲を確立する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項１３】
前記移動体の移動スケジュールと現在位置を管理する移動管理サーバは、前記移動体の現在位置に基づいて周辺の複数の基地局を選出し、前記移動体の識別情報とマルチキャスト範囲とすべき基地局の情報を管理用ＩＰパケットに格納して前記地上パケット処理装置に通知し、
前記管理用ＩＰパケットを受信した前記地上パケット処理装置は、前記管理用ＩＰパケットに格納された前記移動体の識別情報に基づいて、前記移動体パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを決定し、また、前記移動体宛のマルチキャスト範囲を前記管理用ＩＰパケットで指定された基地局として決定し、ゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークにおけるマルチキャスト経路制御を、決定したマルチキャスト範囲の基地局へ指示し、
前記マルチキャスト経路制御を指示された前記基地局は、前記地上パケット処理装置への経路方向に前記移動体パケット処理装置宛のマルチキャストＩＰパケットを受信するためのマルチキャスト経路制御を実行し、前記移動体宛のマルチキャストＩＰパケットが送信されるマルチキャスト範囲を確立する、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステム。
【請求項１４】
移動体の移動局装置と地上の基地局との間で同時に同種または異種の無線回線が利用可能であって、同種または異種の複数の無線回線で同一のデータを送受信するダイバシティをＩＰネットワークを利用して構成し、移動体の移動に伴って接続される同種または異種の無線回線を動的に切り替える移動体ネットワークにおいて、
自装置にマルチキャストＩＰアドレスが割り当てられ、地上パケット処理装置から自装置宛にＩＰパケットを送信するとき、
前記地上パケット処理装置が、地上の外部ネットワークに接続されている地上ＩＰ端末装置から受信したＩＰパケットに対して当該ＩＰパケットを識別可能な識別子を付与し、自装置に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信し、
地上側のＩＰパケット送信経路上にあるゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークの一方または両方において、送信されたマルチキャストＩＰパケットを複製し、同種または異種の複数の無線回線を経由して前記移動局装置へ転送する場合に、
前記移動局装置経由で複数のマルチキャストＩＰパケットを受信し、自身に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛として受信したＩＰパケットの識別子を管理し、複数の移動局装置からそれぞれに受信したＩＰパケットに付与された識別子を検査して、自装置で未受信と判定したＩＰパケットを、所定の変換規則に基づいてユニキャストアドレス宛に変換し、前記移動体内の移動体ＩＰネットワークに接続されている移動体ＩＰ端末装置へ転送し、一方、自装置で既受信と判定したＩＰパケットを廃棄する、
ことを特徴とする移動体パケット処理装置。
【請求項１５】
移動体の移動局装置と地上の基地局との間で同時に同種または異種の無線回線が利用可能であって、同種または異種の複数の無線回線で同一のデータを送受信するダイバシティをＩＰネットワークを利用して構成し、移動体の移動に伴って接続される同種または異種の無線回線を動的に切り替える移動体ネットワークにおいて、
地上パケット処理装置にマルチキャストＩＰアドレスが割り当てられ、自装置から前記地上パケット処理装置にＩＰパケットを送信するとき、
移動体内の移動体ＩＰネットワークに接続されている移動体ＩＰ端末装置から受信したＩＰパケットに対して当該ＩＰパケットを識別可能な識別子を付与し、前記地上パケット処理装置に割り当てたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信する、
ことを特徴とする移動体パケット処理装置。
【請求項１６】
前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記地上パケット処理装置が、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を自装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して自装置宛に送信する場合に、
自身のマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信し、受信したＩＰパケットに格納されているユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを取り出し、取り出したＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記移動体ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の移動体パケット処理装置。
【請求項１７】
前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作し、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記地上パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記地上パケット処理装置宛に送信する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動体パケット処理装置。
【請求項１８】
前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記地上パケット処理装置が、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、代理受信した前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレスから自装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスへ変更して自装置宛に送信する場合に、
前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、自身が受信可能なマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信した場合、前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレス宛へ変更し、変更後のＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記移動体ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の移動体パケット処理装置。
【請求項１９】
前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作し、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、代理受信した前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレスから前記地上パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスへ変更して前記地上パケット処理装置宛に送信する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動体パケット処理装置。
【請求項２０】
前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作し、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記地上パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記地上パケット処理装置宛に送信するとき、前記ユニキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットで設定されている優先制御クラス（ＤＳＣＰ）を前記マルチキャストＩＰアドレスでカプセル化したＩＰパケットのヘッダのＤＳＣＰ領域にコピーして送信する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動体パケット処理装置。
【請求項２１】
受信した複数のＩＰパケットに付与されたシーケンス番号と、初回受信時および最近受信時の受信タイムスタンプを管理し、
初回受信時、受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットが全て宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送済みの場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットがある場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットの宛先の前記移動体ＩＰ端末装置への転送を保留して転送保留タイマを起動し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットが無く、かつ転送を保留しているＩＰパケットがある場合は、転送を保留していたＩＰパケットをシーケンス番号順に宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送して転送保留タイマを停止後、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記移動体ＩＰ端末装置へ転送する際、初回受信時と最近受信時の受信タイムスタンプの差から複数経路による転送遅延時間差を算出し、前記転送遅延時間差を用いて前記転送保留タイマを起動する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の移動体パケット処理装置。
【請求項２２】
自身宛のＩＰパケットを転送する前記地上パケット処理装置宛に、自身が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを格納した管理用ＩＰパケットを送信する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の移動体パケット処理装置。
【請求項２３】
移動体の移動局装置と地上の基地局との間で同時に同種または異種の無線回線が利用可能であって、同種または異種の複数の無線回線で同一のデータを送受信するダイバシティをＩＰネットワークを利用して構成し、移動体の移動に伴って接続される同種または異種の無線回線を動的に切り替える移動体ネットワークにおいて、
移動体パケット処理装置にマルチキャストＩＰアドレスが割り当てられ、自装置から前記移動体パケット処理装置宛にＩＰパケットを送信するとき、
地上の外部ネットワークに接続されている地上ＩＰ端末装置から受信したＩＰパケットに対して当該ＩＰパケットを識別可能な識別子を付与し、前記移動体パケット処理装置に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信する、
ことを特徴とする地上パケット処理装置。
【請求項２４】
移動体の移動局装置と地上の基地局との間で同時に同種または異種の無線回線が利用可能であって、同種または異種の複数の無線回線で同一のデータを送受信するダイバシティをＩＰネットワークを利用して構成し、移動体の移動に伴って接続される同種または異種の無線回線を動的に切り替える移動体ネットワークにおいて、
自装置にマルチキャストＩＰアドレスが割り当てられ、移動体パケット処理装置から自装置にＩＰパケットを送信するとき、
前記移動体パケット処理装置が、移動体内の移動体ＩＰネットワークに接続されている移動体ＩＰ端末装置から受信したＩＰパケットに対して当該ＩＰパケットを識別可能な識別子を付与し、前記地上パケット処理装置に割り当てたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信し、
前記移動体内のＩＰパケット経路上にあるルータにおいて、送信されたマルチキャストＩＰパケットを複製し、同種または異種の複数の無線回線を経由して前記基地局へ転送する場合に、
前記基地局経由で複数のマルチキャストＩＰパケットを受信し、自身に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛として受信したＩＰパケットの識別子を管理し、複数の基地局からそれぞれに受信したＩＰパケットに付与された識別子を検査して、自装置で未受信と判定したＩＰパケットを、所定の変換規則に基づいてユニキャストアドレス宛に変換し、地上の外部ネットワークに接続されている地上ＩＰ端末装置へ転送し、一方、自装置で既受信と判定したＩＰパケットを廃棄する、
ことを特徴とする地上パケット処理装置。
【請求項２５】
前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作し、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記移動体パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記移動体パケット処理装置宛に送信する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の地上パケット処理装置。
【請求項２６】
前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記移動体パケット処理装置が、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を自装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して自装置宛に送信する場合に、
自身のマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信し、受信したＩＰパケットに格納されているユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを取り出し、取り出したＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記地上ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の地上パケット処理装置。
【請求項２７】
前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作し、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、代理受信した前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレスから前記移動体パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスへ変更して前記移動体パケット処理装置宛に送信する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の地上パケット処理装置。
【請求項２８】
前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、前記外部ネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作する前記移動体パケット処理装置が、前記移動体ＩＰ端末装置から前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、代理受信した前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレスから自装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスへ変更して自装置宛に送信する場合に、
前記地上ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレスとマルチキャストＩＰアドレスの対応関係を予め管理し、自身が受信可能なマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを受信した場合、前記ＩＰパケットの宛先アドレスをユニキャストＩＰアドレス宛へ変更し、変更後のＩＰパケットを前記ユニキャストＩＰアドレスで指定された前記地上ＩＰ端末装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の地上パケット処理装置。
【請求項２９】
前記移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットのプロキシ装置として動作し、前記地上ＩＰ端末装置から前記移動体ＩＰ端末装置のユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットを代理受信し、前記ユニキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケット全体を前記移動体パケット処理装置のマルチキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットに格納して前記移動体パケット処理装置宛に送信するとき、前記ユニキャストＩＰアドレス宛ＩＰパケットで設定されている優先制御クラス（ＤＳＣＰ）を前記マルチキャストＩＰアドレスでカプセル化したＩＰパケットのヘッダのＤＳＣＰ領域にコピーして送信する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の地上パケット処理装置。
【請求項３０】
受信した複数のＩＰパケットに付与されたシーケンス番号と、初回受信時および最近受信時の受信タイムスタンプを管理し、
初回受信時、受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットが全て宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送済みの場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットがある場合は、前記受信処理対象のＩＰパケットの宛先の前記地上ＩＰ端末装置への転送を保留して転送保留タイマを起動し、
初回受信時、前記受信処理対象のＩＰパケットよりも古いＩＰパケットで未受信のＩＰパケットが無く、かつ転送を保留しているＩＰパケットがある場合は、転送を保留していたＩＰパケットをシーケンス番号順に宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送して転送保留タイマを停止後、前記受信処理対象のＩＰパケットを宛先の前記地上ＩＰ端末装置へ転送する際、初回受信時と最近受信時の受信タイムスタンプの差から複数経路による転送遅延時間差を算出し、前記転送遅延時間差を用いて前記転送保留タイマを起動する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の地上パケット処理装置。
【請求項３１】
前記移動体パケット処理装置が、自身宛のＩＰパケットを転送する前記地上パケット処理装置宛に、自身が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを格納した管理用ＩＰパケットを送信し、
前記管理用ＩＰパケットを前記移動局装置経由で受信した前記基地局が、受信した前記管理用ＩＰパケットに自身の識別子を付与して前記地上パケット処理装置へ転送する場合に、
前記管理用ＩＰパケットを受信し、前記管理用ＩＰパケットに付与された前記基地局の識別子に基づいて、当該基地局および周辺の基地局をマルチキャスト範囲と決定し、ゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークにおけるマルチキャスト経路制御を、決定したマルチキャスト範囲の基地局へ指示する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の地上パケット処理装置。
【請求項３２】
前記基地局が、前記移動局装置との無線回線を確立させたときに、無線回線を確立した移動局装置の識別子を格納した管理用ＩＰパケットを自装置へ送信する場合に、
前記管理用ＩＰパケットを受信し、前記管理用ＩＰパケットに格納された前記移動局装置の識別子に基づいて、前記移動体パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを決定し、また、前記移動体宛のマルチキャスト範囲として前記管理用ＩＰパケットの送信元基地局と周辺の基地局とを決定し、ゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークにおけるマルチキャスト経路制御を、決定したマルチキャスト範囲の基地局へ指示する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の地上パケット処理装置。
【請求項３３】
前記移動体の移動スケジュールと現在位置を管理する移動管理サーバが、前記移動体の現在位置に基づいて周辺の複数の基地局を選出し、前記移動体の識別情報とマルチキャスト範囲とすべき基地局の情報を管理用ＩＰパケットに格納して自装置に通知する場合に、
前記管理用ＩＰパケットを受信し、前記管理用ＩＰパケットに格納された前記移動体の識別情報に基づいて、前記移動体パケット処理装置が受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを決定し、また、前記移動体宛のマルチキャスト範囲を前記管理用ＩＰパケットで指定された基地局として決定し、ゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークにおけるマルチキャスト経路制御を、決定したマルチキャスト範囲の基地局へ指示する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の地上パケット処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体と地上ＩＰネットワークの間で、移動体上に設置された１以上の移動局装置と地上の基地局との間で無線通信回線を確立して移動体ＩＰネットワークと地上ＩＰネットワークとの間でＩＰ通信を可能とするシステムがある。しかし、宛先ＩＰアドレスにより唯一の転送経路を決めるため、同一の宛先に対して複数の無線通信回線を同時に利用できない。また、移動体が移動しながらＩＰ通信をするためには、移動局装置は、ハンドオーバ技術を適用し、接続されていた基地局との無線通信回線を切断し、移動先で通信可能な基地局との新たな無線通信回線を確立し、その無線通信回線を用いたＩＰ通信を可能とするため、地上ＩＰネットワークにおける転送経路を新たな基地局を経由させるように変更させるＩＰ経路制御を実施する。しかし、処理時間がかかるため、高速移動する移動体でリアルタイム性が必要な音声通信等をＩＰで実現することは困難であった。
【０００３】
一方、接続先のＩＰネットワークが変更されても移動体宛に同一ＩＰアドレスを使用可能な技術にモバイルＩＰがある。例えば、ＩＰｖ６におけるモバイルＩＰは下記非特許文献１において基本仕様が規定され、ネットワークが移動する場合のモバイルＩＰ技術として下記非特許文献２に基本仕様が規定されている。ホームエージェントは、移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットを一旦代理で受信し、モバイルルータの気付アドレス宛としてカプセル化して転送し、モバイルルータでは、自身宛にカプセル化されたＩＰパケットをデカプセル化してから本来の宛先である移動体ＩＰネットワーク宛に転送する。移動体が移動しながらＩＰ通信を可能とするためには、移動局装置が接続されていた基地局との無線通信回線を切断し、移動先で通信可能な基地局との新たな無線通信回線を確立後、移動体が気付アドレスを移動先のＩＰネットワークから取得してホームエージェントに登録する。しかし、処理時間がかかるため、高速移動する移動体でリアルタイム性が必要な音声通信等をＩＰで実現することが困難であることは変わらない。
【０００４】
ここで、基地局が同一のＩＰネットワークにレイヤ２スイッチで接続されている場合、移動局装置が接続されていた基地局との無線通信回線を切断し、移動先で通信可能な基地局との新たな無線通信回線を確立後も同一の気付アドレスを用いることが可能となる。この場合、レイヤ２スイッチにおいて、移動局装置への経路となる出力インタフェースポートを学習して順次切り替える制御が必要となる。しかし、このようなレイヤ２アドレスの学習制御は、移動体側からのレイヤ２フレームまたはＩＰパケットを受信することが必要であり、その受信までの時間内は、地上から移動体宛のＩＰパケットが既に移動体との接続が切断されている基地局向けに転送されてしまうため、高速移動する移動体でリアルタイム性が必要な音声通信等をＩＰで実現することの阻害要因となる。
【０００５】
一方、下記特許文献１では、複数のサブネットを移動する移動体に対してＩＰアドレスを用いたシームレスなデータ送信を可能とするための方式として、送信元のＩＰ端末がマルチキャストＩＰパケットにて移動体に向けてデータを送信する方法が開示されている。
【０００６】
また、下記特許文献２では、第３世代移動体通信システムにおいて、ある移動体端末が複数の基地局と同時に無線リンクを確立して固定ネットワークと通信可能とするマクロダイバーシチを構成するときに、ＩＰネットワークベースの地上無線アクセスネットワークにおいてＩＰマルチキャスト制御プロトコルを使用して１つのトラヒックフローを複数の基地局宛のトラヒックフローに分割するシステム構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０３７６２６号公報
【特許文献２】特表２００７−５２１７０７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】IETF  RFC6275  “Mobility  Support  in  IPv6”,  July  2011
【非特許文献２】IETF  RFC3963  “Network  Mobility  (NEMO)  Basic  Support  Protocol”,  January  2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、マルチキャストを用いた上記従来の技術によれば、地上から移動体への通信にマルチキャストを利用して移動体へ至る地上側の複数の通信経路へ同一のＩＰパケットを送信しているが、上記特許文献１の技術では、実際に移動体が基地局と通信できる無線回線は１つであり、移動体が接続する基地局を切り替える処理の間は双方向ともにＩＰ通信ができない時間が発生する、という問題があった。高速に移動する移動体でリアルタイム性が必要な音声通信等をＩＰで実現することが困難であった。
【００１０】
また、上記特許文献２の技術では、移動体が複数の無線回線を同時に利用する構成を前提としているが、マクロダイバーシチとして複数の経路を通るデータから１つのデータを取り出すときに、第３世代移動体通信システムのデータフレーム仕様に強く依存している。そのため、他の無線システムを適用する移動体通信システムでは使用できない、という問題があった。
【００１１】
列車等の移動体においても、各種の無線システムを用いて移動体内部のローカルネットワークをインターネットのような外部ネットワークへ接続する要求があり、近年は、バスや列車、航空機においてインターネットサービスが一部実現している。これらのシステムでは、地上に設置された基地局と移動体の間の無線回線を移動体の移動に伴って次々と切断と再接続を繰り返しているため、一時的に無線回線が切断されている時間が存在する。
【００１２】
また、無線回線の切り替えにより接続されるＩＰネットワークも変更されるため、ＩＰネットワークの変更がシステム全体として処理完了するまでの間は、ＩＰパケットは転送保留されるか廃棄されてしまう。通常のインターネットサービス等のＩＰによるデータ転送ではＴＣＰ等の上位プロトコル制御の再送制御によりこの問題を救済しているが、列車無線等の双方向の音声通信をＩＰで実現するためには、ＩＰレベルでの通信断時間を１０ｍｓ程度以下に削減する必要がある。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モバイルＩＰ等の複雑なＩＰハンドオーバ制御によらずに異なるＩＰネットワークにわたるＩＰハンドオーバを実現可能な移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動体の移動局装置と地上の基地局との間で同時に同種または異種の無線回線が利用可能であって、同種または異種の複数の無線回線で同一のデータを送受信するダイバシティをＩＰネットワークを利用して構成し、移動体の移動に伴って接続される同種または異種の無線回線を動的に切り替える移動体ネットワークにおいて、移動体パケット処理装置にマルチキャストＩＰアドレスが割り当てられ、地上パケット処理装置から前記移動体パケット処理装置宛にＩＰパケットを送信するとき、前記地上パケット処理装置は、地上の外部ネットワークに接続されている地上ＩＰ端末装置から受信したＩＰパケットに対して当該ＩＰパケットを識別可能な識別子を付与し、前記移動体パケット処理装置に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛に送信し、地上側のＩＰパケット送信経路上にあるゲートウェイルータおよび地上ＩＰネットワークの一方または両方において、送信されたマルチキャストＩＰパケットを複製し、同種または異種の複数の無線回線を経由して前記移動局装置へ転送し、前記移動局装置経由で複数のマルチキャストＩＰパケットを受信した前記移動体パケット処理装置は、自身に割り当てられたマルチキャストＩＰアドレス宛として受信したＩＰパケットの識別子を管理し、複数の移動局装置からそれぞれに受信したＩＰパケットに付与された識別子を検査して、自装置で未受信と判定したＩＰパケットを、所定の変換規則に基づいてユニキャストアドレス宛に変換し、前記移動体内の移動体ＩＰネットワークに接続されている移動体ＩＰ端末装置へ転送し、一方、自装置で既受信と判定したＩＰパケットを廃棄する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モバイルＩＰ等の複雑なＩＰハンドオーバ制御によらずに異なるＩＰネットワークにわたるＩＰハンドオーバを実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、従来からの一般的なＩＰ技術によるネットワークのシステム構成を示す図である。
【図２】図２は、通常のユニキャストＩＰアドレスによるパケット転送経路を示す図である。
【図３】図３は、ハンドオーバに伴うＩＰ転送経路の更新の様子を示す図である。
【図４】図４は、モバイルＩＰを用いたシステムの構成例を示す図である。
【図５】図５は、モバイルＩＰにおけるＩＰパケット転送の概略を示す図である。
【図６】図６は、モバイルＩＰを用いたシステムにレイヤ２スイッチを追加した構成例を示す図である。
【図７】図７は、移動体の移動に伴う無線通信回線の更新の様子を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１の移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムの構成例を示す図である。
【図９】図９は、地上から移動体へのパケット転送の概要を示す図である。
【図１０】図１０は、移動体から地上へのパケット転送の概要を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１の地上のパケット処理装置の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、宛先ＩＰアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１の移動体のパケット処理装置の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、宛先ＩＰアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、移動体のパケット処理装置における転送保留処理を実施しない場合の転送処理を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、シーケンス番号管理テーブルの構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、シーケンス番号管理テーブルの初期状態を示す図である。
【図１８】図１８は、シーケンス番号＃１および＃２のＩＰパケットが到着してパケット転送を実施したときのシーケンス番号管理テーブルの状態を示す図である。
【図１９】図１９は、シーケンス番号＃ｎまでのＩＰパケットを受信して転送した後のシーケンス番号管理テーブルの状態を示す図である。
【図２０】図２０は、最新のシーケンス番号のパケット転送状態を転送済みに更新後のシーケンス番号管理テーブルを示す図である。
【図２１】図２１は、移動体のパケット処理装置における転送保留処理を実施する場合の転送処理を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、シーケンス番号管理テーブルの構成例を示す図である。
【図２３】図２３は、シーケンス番号管理テーブルの初期状態を示す図である。
【図２４】図２４は、シーケンス番号＃１および＃２を持つＩＰパケットを受信してパケット転送を実施したときのシーケンス番号管理テーブルの状態を示す図である。
【図２５】図２５は、シーケンス番号＃ｎまでのＩＰパケットを受信して転送した後のシーケンス番号管理テーブルの状態を示す図である。
【図２６】図２６は、シーケンス番号＃ｎ＋２を持つＩＰパケットを受信して転送した場合のシーケンス番号管理テーブルの状態を示す図である。
【図２７】図２７は、シーケンス番号＃ｎ＋１のＩＰパケットを受信してＩＰパケットを転送したときのシーケンス番号管理テーブルの状態を示す図である。
【図２８】図２８は、移動体のパケット処理装置における転送保留処理を実施する場合の転送処理を示すフローチャートである。
【図２９】図２９は、シーケンス番号管理テーブルの構成例を示す図である。
【図３０】図３０は、実施の形態２の移動体のパケット処理装置の構成例を示す図である。
【図３１】図３１は、宛先ＩＰアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。
【図３２】図３２は、実施の形態２の地上のパケット処理装置の構成例を示す図である。
【図３３】図３３は、宛先ＩＰアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。
【図３４】図３４は、移動体のパケット処理装置から管理用ＩＰパケットを送信した時の経路を示す図である。
【図３５】図３５は、地上のパケット処理装置から基地局へのマルチキャスト経路の制御指示を示す図である。
【図３６】図３６は、基地局から地上ＩＰネットワークへ要求するマルチキャスト制御フレームを送信する様子を示す図である。
【図３７】図３７は、基地局から管理用ＩＰパケットを送信した時の経路を示す図である。
【図３８】図３８は、移動管理サーバから管理用ＩＰパケットを送信した時の経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
まず、従来からの一般的なＩＰ技術によるシステム構成について、図面を用いて簡単に説明する。図１は、従来からの一般的なＩＰ技術によるネットワークのシステム構成を示す図である。移動体と地上ＩＰネットワークの間で、移動体上に設置された１以上の移動局装置と地上の基地局との間で無線通信回線を確立して移動体ＩＰネットワークと地上ＩＰネットワークとの間でＩＰ通信を可能とする。図１に示すシステムは、ＩＰ端末装置１０１と、外部ネットワーク１０２と、ゲートウェイルータ１０５と、地上ＩＰネットワーク１０６−１、１０６−２（以降、個別に表さない場合は地上ＩＰネットワーク１０６と表示することがある。）と、基地局１０７−１〜１０７−４（以降、個別に表さない場合は基地局１０７と表示することがある。）と、移動体１０８を構成する移動局装置１０９−１〜１０９−４（以降、個別に表さない場合は移動局装置１０９と表示することがある。）と、ルータ１１０と、移動体ＩＰネットワーク１１２と、ＩＰ端末装置１１３と、から構成される。
【００１９】
図２は、通常のユニキャストＩＰアドレスによるパケット転送経路を示す図である。従来のＩＰパケットの転送技術では、図２に示すように、宛先ＩＰアドレスにより唯一の転送経路を決める形態となるため、同一の宛先に対して複数の無線通信回線を同時に利用することができない欠点がある。また、このシステム構成において移動体１０８が移動しながらＩＰ通信を可能とするためには、移動体１０８上の移動局装置１０９が接続される基地局１０７を順次切り替えていく無線通信回線のハンドオーバ技術が適用される。
【００２０】
図３は、ハンドオーバに伴うＩＰ転送経路の更新の様子を示す図である。具体的には、図３に示すように、移動局装置１０９−２が、接続されていた基地局１０７−２との無線通信回線を切断し、移動先で通信可能な基地局１０７−１との新たな無線通信回線を確立する。また、新たな無線通信回線を確立した後に、その無線通信回線を用いたＩＰ通信を可能とするために、地上ＩＰネットワークにおける転送経路を新たな基地局を経由させるように変更させるＩＰ経路制御を実施する。しかし、無線通信回線の切り替えとその後のＩＰ経路制御が完了するまでの処理時間がかかるため、高速に移動する移動体１０８でリアルタイム性が必要な音声通信等をＩＰで実現することは困難であった。
【００２１】
一方、このような接続先のＩＰネットワークが変更されても、移動体宛に同一のＩＰアドレスを使用し続けることを可能とする技術にモバイルＩＰがある。図４は、モバイルＩＰを用いたシステムの構成例を示す図である。図４に示すモバイルＩＰを用いたシステムは、ＩＰ端末装置１０１と、外部ネットワーク１０２と、ホームエージェント１１４と、地上ＩＰネットワーク１０６−１、１０６−２と、基地局１０７−１〜１０７−４と、移動体１０８ａを構成する移動局装置１０９−１〜１０９−４と、モバイルルータ１１５と、移動体ＩＰネットワーク１１２と、ＩＰ端末装置１１３と、から構成される。
【００２２】
モバイルＩＰでは、移動体１０８ａ上のモバイルルータ１１５が接続される移動先のＩＰネットワークで使用する気付アドレスを、モバイルルータ１１５の移動先へのＩＰパケット転送を実行するホームエージェント１１４に登録しておく。移動体ＩＰネットワーク宛のＩＰパケットを、一旦ホームエージェント１１４が代理で受信し、モバイルルータ１１５の気付アドレス宛としてカプセル化して転送し、モバイルルータ１１５では、自身宛にカプセル化されたＩＰパケットをデカプセル化してから本来の宛先である移動体ＩＰネットワーク１１２宛に転送する。図５は、モバイルＩＰにおけるＩＰパケット転送の概略を示す図である。ホームエージェント１１４によるＩＰパケットのカプセル化、およびモバイルルータ１１５によるＩＰパケットのデカプセル化を示すものである。
【００２３】
しかし、移動体１０８ａが移動しながらＩＰ通信を可能とするためには、移動局装置１０９が接続されていた基地局１０７との無線通信回線を切断し、移動先で通信可能な基地局１０７との新たな無線通信回線を確立した後に、移動体１０８ａが気付アドレスを移動先のＩＰネットワークから取得してホームエージェント１１４に登録する必要がある。しかし、無線通信回線の切断と接続、およびその後の気付アドレスの登録が完了してＩＰとして通信可能となるまでの処理時間がかかるため、高速に移動する移動体１０８ａでリアルタイム性が必要な音声通信等をＩＰで実現することが困難であることは変わらない。
【００２４】
図６は、モバイルＩＰを用いたシステムにレイヤ２スイッチを追加した構成例を示す図である。地上に設置する複数の基地局１０７−１、１０７−２が同一の地上ＩＰネットワーク１０６−１にレイヤ２スイッチ１１６で接続されている。また、図７は、移動体の移動に伴う無線通信回線の更新の様子を示す図である。図７に示すように、移動局装置１０９−２が接続されていた基地局１０７−２との無線通信回線を切断し、移動先で通信可能な基地局１０７−１との新たな無線通信回線を確立した後も同一の気付アドレスを用いることが可能となる。その場合は、レイヤ２スイッチ１１６において移動局装置１０９への経路となる出力インタフェースポートを学習して順次切り替えていく制御が必要となる。しかし、このようなレイヤ２アドレスの学習制御は、移動体１０８ａ側からのレイヤ２フレームまたはＩＰパケットを受信することが必要であり、その受信までの時間内は、地上から移動体１０８ａ宛のＩＰパケットが既に移動体１０８ａとの接続が切断されている基地局１０７向けに転送されてしまうため、高速に移動する移動体１０８ａでリアルタイム性が必要な音声通信等をＩＰで実現することの阻害要因となる。
【００２５】
つづいて、本実施の形態に係る移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムのシステム構成について説明する。図８は、本実施の形態に係る移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムの構成例を示す図である。図８に示すシステムは、ＩＰ端末装置１と、外部ネットワーク２と、移動管理サーバ３と、パケット処理装置４と、ゲートウェイルータ５と、地上ＩＰネットワーク６−１、６−２（以降、個別に表さない場合は地上ＩＰネットワーク６と表示することがある。）と、基地局７−１〜７−４（以降、個別に表さない場合は基地局７と表示することがある。）と、移動体８を構成する移動局装置９−１〜９−４（以降、個別に表さない場合は移動局装置９と表示することがある。）と、ルータ１０と、パケット処理装置１１と、移動体ＩＰネットワーク１２と、ＩＰ端末装置１３と、から構成される。ここで、基地局７−１〜７−４と移動局装置９−１〜９−４との間の通信は、全て同種の無線回線でもよいし、異種の無線回線であってもよい。
【００２６】
本実施の形態では、地上側において、ゲートウェイルータ５と外部ネットワーク２との間に、外部ネットワーク２側から地上ＩＰネットワーク６側へのパケット転送（ＤＬ（Down  Link）パケット）、および地上ＩＰネットワーク６側から外部ネットワーク２側へのパケット転送（ＵＬ（Up  Link）パケット）を行うパケット処理装置４を備える。また、移動体８において、ルータ１０と移動体ＩＰネットワーク１２との間に、移動体ＩＰネットワーク１２側から移動局装置９側へのパケット転送（ＵＬパケット）、および移動局装置９側から移動体ＩＰネットワーク１２側へのパケット転送（ＤＬパケット）を行うパケット処理装置１１を備える。
【００２７】
各パケット処理装置は、それぞれ受信可能なマルチキャストＩＰアドレスを定義し、各パケット処理装置間で転送するＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスにマルチキャストＩＰアドレスを用いてパケットを転送する。また、地上ＩＰネットワーク６、ゲートウェイルータ５、および移動体８上のルータ１０について、マルチキャストパケットの複製転送を実施する設定をしておくこととする。なお、移動体の移動スケジュールと現在位置を管理する移動管理サーバ３については、備えない構成にしてもよい。以降、本実施の形態では、移動管理サーバ３を備えない構成について説明する。
【００２８】
図９は、本実施の形態に係る移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムにおいて、地上から移動体へのパケット転送の概要を示す図である。ここでは、地上のパケット処理装置４からのマルチキャストパケットに対して、ゲートウェイルータ５および地上ＩＰネットワーク６が複製転送を実施している。そのため、移動体８のパケット処理装置１１では、地上からの複数のパケットを複数の移動局装置９経由で受信する。
【００２９】
図１０は、本実施の形態に係る移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムにおいて、移動体から地上へのパケット転送の概要を示す図である。ここでは、移動体８のパケット処理装置１１からのマルチキャストパケットに対して、ルータ１０が複製転送を実施している。そのため、地上のパケット処理装置４では、移動体８からの複数のパケットを複数の基地局７経由で受信する。
【００３０】
本実施の形態では、一例として、図９に基づいて、地上から移動体８へパケット転送する場合の転送処理について説明する。
【００３１】
つぎに、地上のパケット処理装置４の構成について説明する。図１１は、本実施の形態に係る地上のパケット処理装置４の構成例を示す図である。地上のパケット処理装置４は、ＩＰパケット受信部２１と、宛先ＩＰアドレス変換部２２と、シーケンス番号付与部２３と、ＩＰパケット送信部２４と、宛先ＩＰアドレス変換テーブル２５と、を備える。
【００３２】
地上のパケット処理装置４では、ＩＰパケット受信部２１が、外部ネットワーク２に接続されたＩＰ端末装置１から移動体ＩＰネットワーク１２へ接続されたＩＰ端末装置１３宛に送信されたＩＰパケットを代理受信する。宛先ＩＰアドレス変換部２２は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル２５を参照し、所定の変換規則に基づいて、移動体８のパケット処理装置１１宛にマルチキャストＩＰアドレスでカプセル化または宛先アドレスを置換する。シーケンス番号付与部２３は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル２５を参照し、マルチキャストＩＰパケットに識別子となるシーケンス番号を付与する。そして、ＩＰパケット送信部２４は、シーケンス番号が付与されたマルチキャストＩＰパケットをゲートウェイルータ５へ送信する。
【００３３】
図１２は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル２５の構成例を示す図である。宛先ＩＰアドレス変換テーブル２５は、宛先ネットワークＩＰアドレスと、パケット処理装置宛転送先マルチキャストＩＰアドレスと、シーケンス番号と、移動体名と、ネットワーク名と、から構成される。宛先ネットワークＩＰアドレスは宛先となる移動体８の移動体ＩＰネットワーク１２を表し、パケット処理装置宛転送先マルチキャストＩＰアドレスは外部ネットワーク２から受信したパケットのアドレスを変換等するアドレスを表し、シーケンス番号は各経路（アドレス）毎に付与する連続する識別番号を表し、移動体名は移動体の種別を表し、ネットワーク名はパケットのデータ種別を表す。地上のパケット処理装置４では、宛先ＩＰアドレス変換テーブル２５のこれらの情報を参照し、ＩＰ端末装置１からＩＰ端末装置１３宛に送信されたＩＰパケットをマルチキャストＩＰアドレスでカプセル化または宛先アドレスを置換し、シーケンス番号を付与して送信する。
【００３４】
ゲートウェイルータ５および地上ＩＰネットワーク６では、移動体８へのパケット転送が可能な基地局７およびその周辺の基地局７をマルチキャスト範囲として管理し、移動体８の位置に応じてマルチキャスト範囲を変更する。また、ゲートウェイルータ５および地上ＩＰネットワーク６は、移動体８宛のマルチキャストＩＰパケットを、移動体８へのパケット転送が可能な基地局７へ到達できる経路に複製転送する。移動体８では、複数の基地局７を経由した同一のマルチキャストＩＰパケットが到着するため、ルータ１０が、それらのマルチキャストＩＰパケットを移動体８のパケット処理装置１１へ転送する。
【００３５】
つぎに、移動体８のパケット処理装置１１の構成について説明する。図１３は、本実施の形態に係る移動体８のパケット処理装置１１の構成例を示す図である。移動体８のパケット処理装置１１は、ＩＰパケット受信部３１と、宛先ＩＰアドレス判定部３２と、シーケンス番号判定部３３と、宛先ＩＰアドレス変換部３４と、ＩＰパケット送信部３５と、宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６と、受信タイムスタンプ生成部３７と、シーケンス番号管理テーブル３８と、受信パケット転送保留バッファ部３９と、を備える。
【００３６】
移動体８のパケット処理装置１１では、宛先ＩＰアドレス判定部３２が、宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６を参照し、ＩＰパケット受信部３１で受信したマルチキャストＩＰアドレスが自身宛であるかを確認し、シーケンス番号判定部３３が、宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６およびシーケンス番号管理テーブル３８を参照し、自身宛のマルチキャストＩＰアドレスのＩＰパケットについて、複数到着したパケットのシーケンス番号を参照して同一パケットのうち最初に到着した正しいパケット（誤りの無いパケット）を判定し、宛先ＩＰアドレス変換部３４が、宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６を参照し、デカプセル化または宛先ＩＰアドレスのユニキャスト変換を実施し、ＩＰパケット送信部３５が、所望の宛先ＩＰ端末装置１３宛へ転送する。
【００３７】
図１４は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６の構成例を示す図である。宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６は、パケット処理装置宛受信マルチキャストＩＰアドレスと、宛先ネットワークＩＰアドレスと、シーケンス番号管理テーブル識別子と、転送保留処理有無と、から構成される。パケット処理装置宛受信マルチキャストＩＰアドレスは、地上から受信するマルチキャストＩＰアドレスを表し、宛先ネットワークＩＰアドレスは移動体８の移動体ＩＰネットワーク１２を表し、シーケンス番号管理テーブル識別子は各シーケンス番号の体系別に用意されたテーブルを表し、転送保留処理有無は受信したパケットについて転送保留処理を行うか否かを表す。
【００３８】
移動体８のパケット処理装置１１では、複数の無線回線を経由して同一のマルチキャストＩＰパケットが到着するため、同一ＩＰパケットの受信転送済みの判定が必要である。また、パケット処理装置１１では、受信したＩＰパケットの順序逆転やパケット受信の遅延、また、ネットワークにおけるパケット廃棄によるシーケンス番号抜けが発生し得る。このとき、通信のアプリケーションが要求する遅延時間やパケット廃棄率などの特性により、例えば、音声パケットのような、ある程度のパケット廃棄を許容しながらも遅延時間の増大を回避する処理が要求される場合や、逆にＴＣＰによるデータ通信のような、ある程度の遅延時間は許容しながらもパケット廃棄や順序逆転は避けるべき処理とする必要がある場合がある。そのため、受信シーケンス番号判定処理では、宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６に「転送保留処理」の要否を宛先ＩＰアドレス毎に指定可能とした。具体的に、転送保留処理を実施しない場合の処理概要と、転送保留処理を実施する場合の処理概要のそれぞれについて説明する。
【００３９】
図１５は、移動体８のパケット処理装置１１における転送保留処理を実施しない場合の転送処理を示すフローチャートである。また、図１６は、シーケンス番号管理テーブル３８の構成例を示す図である。シーケンス番号管理テーブル３８は、シーケンス番号と、パケット転送状態と、から構成される。受信した各シーケンス番号が付与されたパケットについて、未受信か転送済みかを示すものである。
【００４０】
転送保留処理を実施しない場合、移動体８のパケット処理装置１１では、シーケンス番号判定部３３において、受信したパケットのシーケンス番号がシーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲内であるかどうかを確認する（ステップＳ１）。確認の結果、受信したパケットのシーケンス番号がシーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲内の最も古い値よりも小さい場合（ステップＳ１：最も古い値より小さい値）、すなわち、シーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲外であって、シーケンス番号管理テーブル３８における最も古いシーケンス番号よりも古い値であった場合、シーケンス番号判定部３３は、大きく遅延して到着したＩＰパケットであり転送しても無意味であると判断して廃棄する（ステップＳ２）。
【００４１】
一方、確認の結果、受信したパケットのシーケンス番号がシーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲内の場合（ステップＳ１：管理範囲内）、シーケンス番号判定部３３は、つぎに、シーケンス番号管理テーブル３８の受信パケットのシーケンス番号に対応するエントリのパケット転送状態を検査し、そのシーケンス番号の同一パケットが転送処理済みであるかどうかを確認する（ステップＳ３）。既に同一シーケンス番号のＩＰパケットを転送済みであった場合（ステップＳ３：転送済み）、シーケンス番号判定部３３は、受信したＩＰパケットは転送する必要が無いと判断して廃棄する（ステップＳ２）。同一シーケンス番号のＩＰパケットが未受信であり、初めて到着したＩＰパケットであると判断した場合（ステップＳ３：未受信）、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８のパケット転送状態を転送済みに更新し（ステップＳ４）、そのＩＰパケットを宛先ＩＰアドレス変換部３４へ転送する（ステップＳ５）。
【００４２】
図１７は、シーケンス番号管理テーブル３８の初期状態を示す図である。合計ｎ個のシーケンス番号を管理可能としておき、最初は全てのシーケンス番号においてパケット転送状態が未受信の状態となる。その後、シーケンス番号＃１および＃２のＩＰパケットが到着してパケット転送を実施したときのシーケンス番号管理テーブル３８の状態を図１８に示す。このとき、シーケンス番号判定部３３により、シーケンス番号＃１および＃２について、パケット転送状態が転送済みに更新されている。さらに、シーケンス番号＃ｎまでのＩＰパケットを受信して転送した後のシーケンス番号管理テーブル３８の状態を図１９に示す。このとき、シーケンス番号＃ｎまでのエントリについて、シーケンス番号判定部３３により、パケット転送状態が転送済みで更新されている。この状態において、さらに管理対象であるシーケンス番号＃１から＃ｎのいずれかを持つＩＰパケットが到着した場合、シーケンス番号判定部３３では、既にパケット転送状態が転送済みであることから転送不要と判断し、到着したパケットを廃棄する。
【００４３】
ステップＳ１に戻って、受信したパケットのシーケンス番号が、シーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲外であって、シーケンス番号管理テーブルにおける最新のシーケンス番号よりも新しい値であった場合（ステップＳ１：最新値を超える値）、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８のエントリをシフトさせ、古い番号のエントリを削除して新たなシーケンス番号を管理するエントリを追加し、最新のシーケンス番号のパケット転送状態を転送済みに更新する（ステップＳ６）。この操作を実施した後のシーケンス番号管理テーブル３８を図２０に示す。図２０に示すシーケンス番号管理テーブル３８は、図１９に示す状態からさらにシーケンス番号＃ｎ＋２を持つＩＰパケットを受信して転送したときのテーブルの状態を示すものである。
【００４４】
処理対象のシーケンス番号がシーケンス番号管理テーブル３８での管理対象の番号を超える値である場合、シーケンス番号判定部３３は、その値が管理可能な最新値となるようにシーケンス番号管理テーブル３８での管理対象シーケンス番号を変更する。図２０に示す例では、最新として受信したシーケンス番号＃ｎ＋２を管理対象とするために、最も古いシーケンス番号から２つ（シーケンス番号＃１、＃２）を管理対象外として新たにシーケンス番号＃ｎ＋１と＃ｎ＋２を管理対象として追加し、シーケンス番号＃ｎ＋２のパケット転送状態を転送済みに更新する。
【００４５】
つぎに、転送保留処理を実施する場合の転送処理について説明する。図２１は、移動体８のパケット処理装置１１における転送保留処理を実施する場合の転送処理を示すフローチャートである。また、図２２は、シーケンス番号管理テーブル３８の構成例を示す図である。シーケンス番号管理テーブル３８は、シーケンス番号と、パケット転送状態と、転送保留バッファと、転送保留タイマと、初回受信時タイムスタンプと、最終受信時タイムスタンプと、から構成される。図１６等に示すシーケンス番号管理テーブル３８の内容に加えて、パケットが受信パケット転送保留バッファ部３９にバッファされているか、されている場合のタイマの起動状態、また、複数のパケットを受信した場合の初回および最終受信時の時刻情報（タイムスタンプ）を示すものである。
【００４６】
転送保留処理を実施する場合、移動体８のパケット処理装置１１では、図１３で示した受信パケット転送保留バッファ部３９を用い、受信パケット転送保留バッファ部３９にてシーケンス番号毎に１パケットを一時格納可能とする。また、移動体８のパケット処理装置１１では、図１３で示した受信タイムスタンプ生成部３７を利用し、同一パケットの初回受信と２回目以降の最終受信時の受信側における受信時タイムスタンプの差から複数回線における転送遅延時間差を観測し、その値を参考として転送保留時間を制限するための転送保留タイマを管理する。
【００４７】
図２１において、ステップＳ１〜Ｓ３までの処理は図１５（転送保留処理を実施しない場合）と同様のため、詳細な説明については省略する。ステップＳ３において、既に同一シーケンス番号のＩＰパケットを転送済みまたは転送保留であった場合（ステップＳ３：転送済み／転送保留）、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８の受信シーケンス番号に対応するエントリの最終受信時タイムスタンプを記録し（ステップＳ１１）、転送保留タイマ用のタイマ設定値を更新する（ステップＳ１２）。その後、シーケンス番号判定部３３は、受信したＩＰパケットは転送する必要が無いと判断して廃棄する（ステップＳ２）。
【００４８】
一方、同一シーケンス番号のＩＰパケットが未受信であり、初めて到着したＩＰパケットであると判断した場合（ステップＳ３：未受信）、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８の受信シーケンス番号に対応するエントリについて、初回受信時タイムスタンプを記録し（ステップＳ１３）、パケット転送状態を転送保留で更新し（ステップＳ１４）、受信したＩＰパケットを受信パケット転送保留バッファ部３９へ一時格納し、転送保留タイマを起動する（ステップＳ１５）。
【００４９】
そして、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８の受信シーケンス番号の最も古い転送済みエントリから、各エントリのパケット転送状態を検査する（ステップＳ１６）。検査の結果、パケット転送状態が未受信の場合（ステップＳ１７：未受信）、シーケンス番号判定部３３は、ステップＳ１に戻って、受信したパケットのシーケンス番号がシーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲内であるかどうかを確認する。
【００５０】
一方、検査の結果、パケット転送状態が転送保留の場合（ステップＳ１７：転送保留）、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８の受信シーケンス番号に対応するエントリのパケット転送状態を転送済みに更新し、転送保留タイマを停止する（ステップＳ１８）。そして、シーケンス番号判定部３３は、検査したエントリのＩＰパケットを宛先ＩＰアドレス変換部３４へ転送する（ステップＳ１９）。そして、検査したエントリが最新エントリでない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、検査したエントリが最新エントリではないので、ステップＳ１７に戻り、つぎのエントリのパケット転送状態を検査する。
【００５１】
また、シーケンス番号判定部３３は、検査の結果、パケット転送状態が転送済みの場合（ステップＳ１７：転送済み）、ステップＳ１８、Ｓ１９の処理を省略する。そして、検査したエントリが最新エントリかどうかを確認し（ステップＳ２０）、検査したエントリが最新エントリでない場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、検査したエントリが最新エントリではないので、ステップＳ１７に戻り、つぎのエントリのパケット転送状態を検査する。検査したエントリが最新エントリの場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、シーケンス番号判定部３３は、ステップＳ１に戻って、受信したパケットのシーケンス番号がシーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲内であるかどうかを確認する。
【００５２】
なお、図１５と同様に、ステップＳ１において受信したパケットのシーケンス番号が、シーケンス番号管理テーブル３８での管理範囲外であって、シーケンス番号管理テーブルにおける最新のシーケンス番号よりも新しい値であった場合（ステップＳ１：最新値を超える値）、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８のエントリをシフトさせ、古い番号のエントリを削除して新たなシーケンス番号を管理するエントリを追加し、最新のシーケンス番号のパケット転送状態を転送済みに更新する（ステップＳ６）。
【００５３】
図２１で説明した転送処理におけるシーケンス番号管理テーブル３８の遷移について説明する。図２３は、シーケンス番号管理テーブル３８の初期状態を示す図である。合計ｎ個のシーケンス番号を管理可能としておき、最初は全てのシーケンス番号においてパケット転送状態が未受信の状態であり、転送保留バッファは何も格納していないＮＵＬＬ状態に、転送保留タイマも無となる。また、初回および最終受信時タイムスタンプも値が未定であるためＮ/Ａ状態となる。
【００５４】
その後、シーケンス番号＃１を持つパケットを複数受信し、およびシーケンス番号＃２を持つＩＰパケットを１つ受信してパケット転送を実施したときのシーケンス番号管理テーブル３８の状態を図２４に示す。このとき、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号＃１および＃２について、パケット転送状態が転送済みに更新する。また、初回のＩＰパケット受信時と最近（最終）のＩＰパケット受信時のタイムスタンプを保持する。図２４の場合、シーケンス番号＃１のＩＰパケットの初回受信時のタイムスタンプｆ＿ｔｓ（１）を、シーケンス番号管理テーブルのシーケンス番号＃１のＩＰパケットに対応した初回受信時タイムスタンプに格納する。また、シーケンス番号＃２のＩＰパケットの初回受信時のタイムスタンプｆ＿ｔｓ（２）を、シーケンス番号管理テーブルのシーケンス番号＃２のＩＰパケットに対応した初回受信時タイムスタンプに格納する。また、複数受信したシーケンス番号＃１のＩＰパケットのうち、最近（最終）に受信したときのタイムスタンプｌ＿ｔｓ（１）を同テーブルの最終受信時タイムスタンプに格納する。なお、この場合は、転送保留状態ではないため、シーケンス番号＃１および＃２の転送保留タイマは「無」状態で、転送保留バッファもＮＵＬＬ状態とする。
【００５５】
さらに、その後にシーケンス番号＃ｎまでのＩＰパケットを受信して転送した後のシーケンス番号管理テーブル３８の状態を図２５に示す。このとき、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号＃ｎまでのエントリについて、パケット転送状態を転送済みで更新する。また、複数の同一シーケンス番号であるＩＰパケットを受信してタイムスタンプが更新されている状態で、さらに転送を保留しているＩＰパケットは無い。この状態から、さらに管理対象であるシーケンス番号＃１から＃ｎのいずれかを持つＩＰパケットが到着した場合には、既にパケット転送状態が転送済みであることから転送不要と判断して、最終受信時タイムスタンプを更新し、ＩＰパケットは廃棄する。
【００５６】
さらに、その後にシーケンス番号＃ｎ＋２を持つＩＰパケットを受信して転送した場合のシーケンス番号管理テーブル３８の状態を図２６に示す。新たに受信したＩＰパケットのシーケンス番号がシーケンス番号管理テーブルの管理対象であるシーケンス番号を超える値であったとき、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号管理テーブル３８の管理対象シーケンス番号を更新し、新たに受信したＩＰパケットのシーケンス番号を管理可能とする。図２６では、シーケンス番号＃ｎ＋２を管理対象とするため、同テーブルで最も古い２エントリ（シーケンス番号＃１および＃２）を管理対象外として新たに＃ｎ＋１と＃ｎ＋２を管理対象として追加し、シーケンス番号＃ｎ＋２のエントリを更新する。ここでは、シーケンス番号＃ｎ＋１のＩＰパケットを受信しておらず先にシーケンス番号＃ｎ＋２のＩＰパケットを受信したため、シーケンス番号＃ｎ＋２のＩＰパケットはパケット転送状態を「転送保留」とし、受信パケット転送保留バッファ部３９に一時的に格納し、転送保留タイマを起動する。また、シーケンス番号＃ｎ＋２のＩＰパケットは初回のみ受信しているため、最終受信時のタイムスタンプは記録されていない「ＮＡ」値である。また、シーケンス番号＃ｎ＋１のＩＰパケットは未受信であるため、「ＮＡ」値である。
【００５７】
この状態から、シーケンス番号＃ｎ＋１のＩＰパケットを受信してＩＰパケットを転送したときのシーケンス番号管理テーブル３８の状態を図２７に示す。図２６に示す状態から未受信であったシーケンス番号＃ｎ＋１のＩＰパケットを受信したとき、シーケンス番号判定部３３は、初回受信時タイムスタンプを更新し、一旦、受信パケット転送保留バッファ部３９へ格納してパケット転送状態を転送保留として転送保留タイマを起動する。次にシーケンス番号管理テーブル３８でシーケンス番号を古い順から検査し、転送済みのシーケンス番号から連続している転送保留状態のＩＰパケットを送信し、シーケンス番号管理テーブル３８を更新する。図２７では、シーケンス番号＃ｎまでのＩＰパケットが転送済みで、シーケンス番号＃ｎ＋２のＩＰパケットが転送保留状態であるときに、シーケンス番号＃ｎ＋１のＩＰパケットが到着したことから、シーケンス番号判定部３３は、シーケンス番号＃ｎ＋１と＃ｎ＋２のＩＰパケットを順次転送し、パケット転送状態を転送保留から転送済みへ更新し、また、それぞれに対応した転送保留タイマを停止し解除する。
【００５８】
つぎに、転送保留処理を実施する場合に、転送保留タイマ満了時の転送処理について説明する。図２８は、移動体８のパケット処理装置１１における転送保留処理を実施する場合の転送処理を示すフローチャートである。また、図２９は、シーケンス番号管理テーブル３８の構成例を示す図である。シーケンス番号＃ｎ＋２のＩＰパケットを転送保留しているときに、シーケンス番号＃ｎ＋１のＩＰパケットが到着せずに、シーケンス番号＃ｎ＋２のＩＰパケットの転送保留タイマが満了した場合のシーケンス番号管理テーブル３８を示す。
【００５９】
まず、シーケンス番号判定部３３では、シーケンス番号管理テーブル３８の受信シーケンス番号の最も古い転送済みエントリをタイマ満了による転送処理対象の開始エントリとする（ステップＳ３１）。そして、転送保留タイマ満了となった受信シーケンス番号のエントリをタイマ満了による転送処理対象の最新エントリとする（ステップＳ３２）。
【００６０】
シーケンス番号判定部３３は、各エントリのパケット転送状態を検査し、検査の結果、パケット転送状態が未受信の場合（ステップＳ１７：未受信）、シーケンス番号管理テーブル３８の受信シーケンス番号に対応するエントリのパケット転送状態を強制的に転送済みに更新する（ステップＳ３３）。そして、検査したエントリが最新エントリかどうかを確認する（ステップＳ２０）。また、検査の結果、パケット転送状態が転送保留の場合（ステップＳ１７：転送保留）、およびパケット転送状態が転送済みの場合（ステップＳ１７：転送済み）の処理は、図２１で説明した処理と同様である。ここでは、検査したエントリが最新エントリの場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、転送保留タイマが満了の場合の処理を終了する。
【００６１】
この場合、図２９では、転送保留タイマが満了したシーケンス番号＃ｎ＋２までで転送保留状態であったＩＰパケットを、シーケンス番号の古い順に受信パケット転送保留バッファ部３９から取り出して転送し、パケット転送状態を「転送済み」とし、転送保留タイマが設定されていればそれを停止し解除する。また、未受信であったシーケンス番号のＩＰパケットについては、パケットの到着を待たずにパケット受信待ちを中止してパケット転送状態を強制的に「転送済み」と見なす。
【００６２】
なお、地上のパケット処理装置４において、移動体８のパケット処理装置１１宛にマルチキャストＩＰアドレスでカプセル化または宛先アドレスを置換してパケットを送信する場合について説明したが、例えば、マルチキャストＩＰアドレスでカプセル化する場合、格納される元のＩＰパケットに設定されている優先制御クラス（ＤＳＣＰ：Differentiated  Services  Code  Point）を、マルチキャストＩＰアドレスでカプセル化したパケットのヘッダのＤＳＣＰ領域にコピーして送信してもよい。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、地上の外部ネットワークに接続されたＩＰ端末装置と移動体の移動体ＩＰネットワークに接続されたＩＰ端末装置との間でパケットの送受信を行うシステムにおいて、移動体が移動することにより移動体の移動局装置がハンドオーバして接続先の地上の基地局装置を切り替えていく場合に、地上のパケット処理装置は、外部ネットワークからのパケットをマルチキャストＩＰアドレスにカプセル化または宛先ＩＰアドレスのユニキャスト変換を実施して送信し、移動体のパケット処理装置が、受信したマルチキャストＩＰアドレスに対してユニキャスト変換を実施し、所望の宛先ＩＰ端末装置宛へ転送することとした。これにより、基地局と移動体を接続する無線システムを限定せずに異種無線システムを含む複数無線回線を利用可能とし、その複数無線回線を利用した地上から移動体へのダイバシティとしてのＩＰマルチキャスト、また、複数無線回線を利用した移動体から地上へのダイバシティとしてのＩＰマルチキャストにより、モバイルＩＰ等の複雑なＩＰハンドオーバ制御によらずに異なるＩＰネットワークにわたるＩＰハンドオーバを実現することができる。
【００６４】
実施の形態２．
実施の形態１では、地上から移動体８へのパケット転送について説明した。本実施の形態では、移動体８から地上へのパケット転送について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００６５】
移動体８から地上へのパケット転送の概要については図１０に示したとおりである。この場合における移動体８のパケット処理装置１１および地上のパケット処理装置４の構成について説明する。図３０は、本実施の形態に係る移動体８のパケット処理装置１１の構成例を示す図である。移動体８のパケット処理装置１１は、ＩＰパケット受信部４１と、宛先ＩＰアドレス変換部４２と、シーケンス番号付与部４３と、ＩＰパケット送信部４４と、宛先ＩＰアドレス変換テーブル４５と、を備える。実施の形態１と異なり、移動体８のパケット処理装置１１は、ここでは、送信側の構成を備える。
【００６６】
移動体８のパケット処理装置１１では、ＩＰパケット受信部４１が、移動体ＩＰネットワーク１２に接続されたＩＰ端末装置１３から外部ネットワーク２へ接続されたＩＰ端末装置１宛に送信されたＩＰパケットを代理受信する。宛先ＩＰアドレス変換部４２は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル４５を参照し、所定の変換規則に基づいて、地上のパケット処理装置４宛にマルチキャストＩＰアドレスでカプセル化または宛先アドレスを置換する。シーケンス番号付与部４３は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル４５を参照し、マルチキャストＩＰパケットに識別子となるシーケンス番号を付与する。そして、ＩＰパケット送信部４４は、シーケンス番号が付与されたマルチキャストＩＰパケットをルータ１０へ送信する。
【００６７】
図３１は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル４５の構成例を示す図である。宛先ＩＰアドレス変換テーブル４５は、宛先ネットワークＩＰアドレスと、パケット処理装置宛転送先マルチキャストＩＰアドレスと、シーケンス番号と、地上局名と、ネットワーク名と、から構成される。移動体８のパケット処理装置１１では、宛先ＩＰアドレス変換テーブル４５のこれらの情報を参照し、ＩＰ端末装置１３からＩＰ端末装置１宛に送信されたＩＰパケットをマルチキャストＩＰアドレスでカプセル化または宛先アドレスを置換し、シーケンス番号を付与して送信する。
【００６８】
移動体８のルータ１０および地上ＩＰネットワーク６では、地上宛のマルチキャストＩＰパケットを、予め決められた外部ネットワーク向けの経路に転送する。地上のパケット処理装置４には、複数の基地局７を経由した同一のマルチキャストＩＰパケットが到着する。地上のパケット処理装置４では、複数到着したパケットのシーケンス番号を参照して、同一パケットのうち最初に到着した正しいパケットを、デカプセル化または宛先ＩＰアドレスのユニキャスト変換を実施して所望の宛先ＩＰ端末装置１宛へ転送する。
【００６９】
つぎに、地上のパケット処理装置４の構成について説明する。図３２は、本実施の形態に係る地上のパケット処理装置４の構成例を示す図である。地上のパケット処理装置４は、ＩＰパケット受信部５１と、宛先ＩＰアドレス判定部５２と、シーケンス番号判定部５３と、宛先ＩＰアドレス変換部５４と、ＩＰパケット送信部５５と、宛先ＩＰアドレス変換テーブル５６と、受信タイムスタンプ生成部５７と、シーケンス番号管理テーブル５８と、受信パケット転送保留バッファ部５９と、を備える。
【００７０】
地上のパケット処理装置４では、宛先ＩＰアドレス判定部５２が、宛先ＩＰアドレス変換テーブル５６を参照し、ＩＰパケット受信部５１で受信したマルチキャストＩＰアドレスが自身宛であるかを確認し、シーケンス番号判定部５３が、宛先ＩＰアドレス変換テーブル５６およびシーケンス番号管理テーブル５８を参照し、自身宛のマルチキャストＩＰアドレスのＩＰパケットについて、複数到着したパケットのシーケンス番号を参照して同一パケットのうち最初に到着した正しいパケット（誤りの無いパケット）を判定し、宛先ＩＰアドレス変換部５４が、宛先ＩＰアドレス変換テーブル５６を参照し、デカプセル化または宛先ＩＰアドレスのユニキャスト変換を実施し、ＩＰパケット送信部５５が、所望の宛先ＩＰ端末装置１宛へ転送する。
【００７１】
図３３は、宛先ＩＰアドレス変換テーブル５６の構成例を示す図である。宛先ＩＰアドレス変換テーブル５６は、パケット処理装置宛受信マルチキャストＩＰアドレスと、宛先ネットワークＩＰアドレスと、シーケンス番号管理テーブル識別子と、転送保留処理有無と、から構成される。
【００７２】
地上のパケット処理装置４では、複数の無線回線を経由して同一のマルチキャストＩＰパケットが到着するため、同一ＩＰパケットの受信転送済みの判定が必要である。また、パケット処理装置４では、受信したＩＰパケットの順序逆転やパケット受信の遅延、また、ネットワークにおけるパケット廃棄によるシーケンス番号抜けが発生し得る。このとき、通信のアプリケーションが要求する遅延時間やパケット廃棄率などの特性により、例えば、音声パケットのような、ある程度のパケット廃棄を許容しながらも遅延時間の増大を回避する処理が要求される場合や、逆にＴＣＰによるデータ通信のような、ある程度の遅延時間は許容しながらもパケット廃棄や順序逆転は避けるべき処理とする必要がある場合がある。そのため、受信シーケンス番号判定処理では、宛先ＩＰアドレス変換テーブル３６に「転送保留処理」の要否を宛先ＩＰアドレス毎に指定可能とした。地上のパケット処理装置４における転送保留処理を実施しない場合の処理概要、および転送保留処理を実施する場合の処理概要は、実施の形態１で説明した移動体８のパケット処理装置１１における処理概要と同様である。
【００７３】
以上説明したように、移動体のパケット処理装置が実施の形態１で説明した地上のパケット処理装置と同等の送信系の構成を備え、地上のパケット処理装置が実施の形態１で説明した移動体のパケット処理装置と同等の受信系の構成を備えることにより、移動体から地上へパケットを送信する場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
実施の形態３．
本実施の形態では、地上から移動体へのＩＰパケット送信におけるマルチキャスト範囲の決定方法として、移動体から管理用ＩＰパケットを送信する場合について説明する。
【００７５】
図３４は、移動体８のパケット処理装置１１から管理用ＩＰパケットを送信した時の経路を示す図である。図３４に示すように、移動体８のパケット処理装置１１は、自身宛のＩＰパケットを転送する地上のパケット処理装置４宛に、自身が受信するマルチキャストＩＰアドレスを格納した管理用ＩＰパケットを周期的に送信する。管理用ＩＰパケットを移動局装置９から受信した各基地局７は、自身の識別子を付与して宛先のパケット処理装置４へ転送し、管理用ＩＰパケットは地上のパケット処理装置４に到着する。
【００７６】
図３５は、地上のパケット処理装置４から基地局７へのマルチキャスト経路の制御指示を示す図である。管理用ＩＰパケットを受信した地上のパケット処理装置４は、管理用ＩＰパケットに付与してある基地局７の識別子から、その基地局７および周辺の基地局７を指定されたマルチキャストＩＰアドレスのマルチキャスト範囲と決定し、ゲートウェイルータ５および地上ＩＰネットワーク６におけるマルチキャスト経路制御を実行するようマルチキャスト範囲である基地局７へ指示する。地上のパケット処理装置４から基地局７宛に送信されたマルチキャスト経路制御指示には、移動体８宛のマルチキャストＩＰアドレスを１以上格納する。移動体８宛として使用するマルチキャストＩＰアドレスは地上のパケット処理装置４および移動体８のパケット処理装置１１にて予め決定しておいてもよい。また、地上のパケット処理装置４では、移動体８の移動に伴って移動体８宛のマルチキャストＩＰパケットを転送する必要が無くなったと判断した基地局７に対してマルチキャスト経路削除を指示する。このマルチキャスト経路削除指示には、転送する必要が無くなった移動体８宛のマルチキャストＩＰアドレスを１以上格納する。
【００７７】
図３６は、基地局７から地上ＩＰネットワーク６へ要求するマルチキャスト制御フレームを送信する様子を示す図である。地上のパケット処理装置４からマルチキャスト経路制御指示を受信した基地局７は、その指示に格納してある１以上のマルチキャストＩＰアドレスについて、そのマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットの受信を地上ＩＰネットワーク６へ要求するマルチキャスト制御フレームを送信する。このマルチキャスト制御には、ＩＧＭＰ等の標準的なマルチキャスト制御プロトコルを使用することが可能である。このマルチキャスト制御プロトコルの動作の結果、ゲートウェイルータ５と地上ＩＰネットワーク６において、移動体８との通信が可能な全ての基地局７宛にマルチキャスト経路が確立し、地上のパケット処理装置４から移動体８のパケット処理装置１１宛のマルチキャストＩＰパケットが、移動体８宛のパケット転送を実行する全ての基地局７宛に複製転送される。
【００７８】
また、地上のパケット処理装置４からマルチキャスト経路削除指示を受信した基地局７は、その指示に格納してある１以上のマルチキャストＩＰアドレスについて、そのマルチキャストＩＰアドレス宛のＩＰパケットの転送停止を地上ＩＰネットワークへ要求するマルチキャスト制御フレームを送信する。このマルチキャスト制御には、ＩＧＭＰ等の標準的なマルチキャスト制御プロトコルを使用する。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、移動体のパケット処理装置は、地上のパケット処理装置宛に管理用ＩＰパケットを周期的に送信し、管理用ＩＰパケットを移動局装置から受信した各基地局は、自身の識別子を付与して宛先のパケット処理装置へ転送する。そして、地上のパケット処理装置は、管理用ＩＰパケットに付与してある基地局の識別子からマルチキャスト範囲を決定し、移動体の移動に伴って移動体宛のマルチキャストＩＰパケットを転送する必要が無くなったと判断した基地局についてマルチキャスト範囲から削除することとした。これにより、地上からマルチキャストＩＰアドレスのパケットを送信するマルチキャスト範囲を、移動体の移動に応じて最適な状態に制御することができる。
【００８０】
実施の形態４．
本実施の形態では、地上から移動体へのＩＰパケット送信におけるマルチキャスト範囲の決定方法として、基地局から管理用ＩＰパケットを送信する場合について説明する。
【００８１】
図３７は、基地局７から管理用ＩＰパケットを送信した時の経路を示す図である。図３７に示すように、基地局７が移動局装置９との無線回線を確立させたとき、基地局７は、無線回線を確立した移動局装置９の識別子を格納した管理用ＩＰパケットを地上のパケット処理装置４へ送信する。この管理用ＩＰパケットを受信した地上のパケット処理装置４は、管理用ＩＰパケットに格納された移動局装置９の識別子から移動体８のパケット処理装置１１が受信する１以上のマルチキャストＩＰアドレスを決定し、さらに、移動体８宛のマルチキャスト範囲を、管理用ＩＰパケットの送信元基地局７およびその周辺の基地局７と決定する。
【００８２】
以降は、前述の実施の形態３と同様である。地上のパケット処理装置４は、ゲートウェイルータ５および地上ＩＰネットワーク６におけるマルチキャスト経路制御を実行するようマルチキャスト範囲となる基地局７へ指示し、基地局７からマルチキャスト経路制御を実施することで、移動体８宛のマルチキャストＩＰパケットの転送経路を確立することができる。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基地局から地上のパケット処理装置へ管理用ＩＰパケットを送信することとした。この場合においても、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
実施の形態５．
本実施の形態では、地上から移動体へのＩＰパケット送信におけるマルチキャスト範囲の決定方法として、外部サーバを用いる方法について説明する。
【００８５】
図３８は、移動管理サーバ３から管理用ＩＰパケットを送信した時の経路を示す図である。移動体８の移動スケジュールと現在位置を管理する移動管理サーバ３は、移動体８の現在位置に近い複数の基地局７を選出し、移動体８の識別情報とマルチキャスト範囲とすべき基地局７の情報を、管理用ＩＰパケットに格納して地上のパケット処理装置４に通知する。管理用ＩＰパケットを受信した地上のパケット処理装置４は、管理用ＩＰパケットに格納された移動体８の識別情報から移動体８のパケット処理装置１１が受信する１以上のマルチキャストＩＰアドレスを決定し、また、移動体８宛のマルチキャスト範囲を管理用ＩＰパケットで指定された基地局７とする。
【００８６】
以降は、前述の実施の形態３、４と同様である。地上のパケット処理装置４は、ゲートウェイルータ５および地上ＩＰネットワーク６におけるマルチキャスト経路制御を実行するようマルチキャスト範囲となる基地局７へ指示し、基地局７からマルチキャスト経路制御を実施することで、移動体８宛のマルチキャストＩＰパケットの転送経路を確立することができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、移動体の移動スケジュールと現在位置を管理する移動管理サーバから地上のパケット処理装置へ管理用ＩＰパケットを送信することとした。この場合においても、実施の形態３、４と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかる移動体ＩＰネットワークハンドオーバシステムは、異なるネットワークに接続された端末間の通信に有用であり、特に、一方のネットワークが移動する場合に適している。
【符号の説明】
【００８９】
１  ＩＰ端末装置
２  外部ネットワーク
３  移動管理サーバ
４  パケット処理装置
５  ゲートウェイルータ
６−１、６−２  地上ＩＰネットワーク
７−１〜７−４  基地局
８  移動体
９−１〜９−４  移動局装置
１０  ルータ
１１  パケット処理装置
１２  移動体ＩＰネットワーク
１３  ＩＰ端末装置
２１、４１  ＩＰパケット受信部
２２、４２  宛先ＩＰアドレス変換部
２３、４３  シーケンス番号付与部
２４、４４  ＩＰパケット送信部
２５、４５  宛先ＩＰアドレス変換テーブル
３１、５１  ＩＰパケット受信部
３２、５２  宛先ＩＰアドレス判定部
３３、５３  シーケンス番号判定部
３４、５４  宛先ＩＰアドレス変換部
３５、５５  ＩＰパケット送信部
３６、５６  宛先ＩＰアドレス変換テーブル
３７、５７  受信タイムスタンプ生成部
３８、５８  シーケンス番号管理テーブル
３９、５９  受信パケット転送保留バッファ部
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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