(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ移動端末と無線リンクを介して接続する複数の無線アクセスネットワークと、ＩＰパケットを転送するための複数のパケットノード装置が接続されたＩＰ網とからなり、
上記各無線アクセスネットワークが、少なくとも１つの基地局制御装置と、該基地局制御装置に接続され、複数の移動端末と無線通信する少なくとも１つの無線基地局とを備え、
上記無線アクセスネットワークの各基地局制御装置が、上記複数のパケットノード装置と相互接続されており、それぞれの管轄エリア内に他の無線アクセスネットワークの管轄エリアから移動してきた移動端末に関して、上記他の無線アクセスネットワークの管轄エリアで上記移動端末と通信していた従前のパケットノード装置を選択し、該移動端末のＩＰパケット通信で使用すべき論理コネクションを設定することを特徴とする移動体ＩＰネットワークシステム。
【請求項２】
前記各基地局制御装置が、他の無線アクセスネットワークの管轄エリアから移動してきた移動端末によるデータの送受信状態を監視するための手段を有し、上記移動端末のデータ送受信が止まったことを検出して、該基地局制御装置と前記従前のパケットノードとの間の論理コネクションを解消し、該基地局制御装置と予め指定された特定のパケットノード装置との間に、上記移動端末のための新たな論理コネクションを設定することを特徴とする請求項１に記載の移動体ＩＰネットワークシステム。
【請求項３】
前記特定のパケットノード装置が、前記ＩＰ網に接続された前記移動端末のホームエージェントノード装置に対して、前記移動端末のための新たな論理コネクションの設定を通知する手段を有し、
上記通知を受けたホームエージェントノード装置が、前記ＩＰ網からその後に受信される上記移動端末宛のＩＰパケットを上記特定のパケットノード装置に転送するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の移動体ＩＰネットワークシステム。
【請求項４】
前記複数のパケットノード装置が、前記ＩＰ網に接続されたホームエージェントノード装置から受信したＩＰパケットを前記何れかの基地局制御装置に転送するためのフォーリンエージェント機能を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の移動体ＩＰネットワークシステム。
【請求項５】
無線リンクを介して複数の無線アクセスネットワークの何れかに接続される移動端末と、ＩＰ網に接続された複数のパケットノード装置との間の通信用のコネクション切替え方法であって、
第１の無線アクセスネットワークに接続された移動端末と該第１の無線アクセスネットワークに予め関係付けられた第１のパケットノード装置との間に、上記移動端末のＩＰパケット通信に使用すべき第１の論理コネクションを設定するステップと、
上記移動端末を上記第１の無線アクセスネットワークに隣接した第２の無線アクセスネットワークに接続するステップと、
上記第２の無線アクセスネットワークと上記第１のパケットノード装置との間に第２の論理コネクションを設定するステップとからなり、
上記第２の論理コネクションを通して上記移動端末と上記第１のパケットノード装置との間のＩＰパケット通信を維持することを特徴とするコネクション切替え方法。
【請求項６】
前記第２の論理コネクションにおけるデータの送受信が止まったことを検知して、該第２の論理コネクションを解消し、前記第２の無線アクセスネットワークと該第２の無線アクセスネットワークに予め関係付けらた第２のパケットノード装置との間に、前記移動端末のＩＰパケット通信に使用すべき第３の論理コネクションを設定するステップを有することを特徴とする請求項５に記載のコネクション切替え方法。
【請求項７】
ＩＰ網に接続されたフォーリンエージェント機能をもつパケットノード装置とＩＰパケットを通信する無線アクセスネットワーク用の基地局制御装置において、
無線基地局に接続するための第１の通信インタフェースと、ＩＰ網に接続された複数のパケットノード装置と通信するための第２の通信インタフェースと、上記第1、第２の通信インタフェースに接続された制御装置とを有し、
上記制御装置が、該基地局制御装置の管轄エリアに他の無線アクセスネットワークから移動してきた移動端末に関して、上記他の無線アクセスネットワークの管轄エリアで上記移動端末と通信していた第１のパケットノード装置を選択し、上記第２のインタフェースを介して、該移動端末のＩＰパケット通信に使用すべき第１の論理コネクションを確立することを特徴とする基地局制御装置。
【請求項８】
前記制御装置が、該基地局制御装置の管轄エリアから他の無線アクセスネットワークに移動した移動端末に関して、該移動端末と通信していた従前のパケットノード装置の識別情報を上記他の無線アクセスネットワークの基地局制御装置に通知するための手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の基地局制御装置。
【請求項９】
前記制御装置が、前記第１の論理コネクションにおける送信データを監視するための手段と、上記監視手段によって送信データが停止したことが検知された時、前記第１の論理コネクションから、第２のパケットノード装置に接続された第２の論理コネクションに切り替えるための手段とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の基地局制御装置。
【請求項１０】
前記第２の通信インタフェースが、前記複数のパケットノード装置間を相互接続する通信網に接続されており、前記監視手段によって送信データの停止が検知された時、前記切替え手段が、前記第１の論理コネクションを解消し、該基地局制御装置に予め指定された第２のパケットノード装置に接続された第２の論理コネクションを設定することを特徴とする請求項９に記載の基地局制御装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、移動体ＩＰネットワークシステムおよびコネクション切替え方法に関し、更に詳しくは、移動端末の移動に伴う無線アクセスネットワークとＩＰ網に接続されたパケットノード装置との間のＩＰパケット通信用の論理コネクションの切え技術に関する。
背景技術
移動端末とインターネットに代表されるＩＰ網に接続されたホスト装置との間でＩＰデータを通信できるようにするために、移動体通信網をモバイルＩＰにおけるフォーリンエージェント機能を備えたパケットノード装置を介してＩＰ網に接続したネットワーク構成が検討されている。
モバイルＩＰとは、移動端末とＩＰ網との接続位置が変わっても、ＩＰアドレスを変更することなく、移動端末とホスト装置との間の通信を継続できるようにするための技術である。モバイルＩＰにおいては、各移動端末に対してホームエージェント機能を持つノード装置が予め決められている。ここで、ホームエージェント機能とは、管轄下にある移動端末の現在位置を把握しておき、管轄下にある移動端末宛てのＩＰパケットを受信した時、受信パケットを移動端末が現在位置している無線アクセスネットワークに接続されたパケットノード装置宛のカプセル化パケットに変換して、ＩＰ網に送出する機能を意味している。
ＩＰ網を介して上記カプセル化パケットを受信する各パケットノード装置は、フォーリンエージェント機能を備えている。ここで、フォーリンエージェント機能とは、受信パケットをデカプセル化し、得られたＩＰパケットを宛先移動体端末が所在する無線アクセスネットワークへ送出する機能を意味している。
上記ホームエージェント機能とフォーリンエージェント機能とによって、移動端末が無線アクセスネットワーク間で移動しても、送信パケットのＩＰアドレスを変更することなく、移動端末にＩＰパケットを届けることが可能となる。
以下、ホームエージェント機能を持つノード装置をホームエージェントノード、フォーリンエージェント機能を持つノード装置をフォーリンエージェントノードと言う。
移動端末とＩＰ網に接続されたホスト装置との間の通信は、移動体通信網独自の位置管理機能を利用して移動端末とフォーリンエージェントノードとの間の論理コネクションを切替え、上述したモバイルＩＰ機能によって、フォーリンエージェントノードとホスト装置との間のＩＰパケット・ルーティングを行うことによって実現される。
尚、モバイルＩＰはＩＥＴＦで標準化されており、例えば、「ＩＰ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｓｕｐｐｏｒｔ（Ｃ．Ｐｅｒｋｉｎｓ，ＲＦＣ２００２，Ｏｃｔ．１９９６）」に記載されている。また、第三世代の移動体通信網であるＩＭＴ−２０００における移動体ＩＰデータ通信については、北米の標準化団体であるＴＩＡが公開している「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＩＰ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＩＥＴＦ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ（Ｔｏｍ  Ｈｉｌｌｅｒ，１９９９）に記載されている。
上述したモバイルＩＰでは、移動端末が１つのパケットノード装置（フォーリンエージェントノード）の制御エリアから別のパケットノード装置の制御エリアに移動した時、ホームエージェントノードでフォーリンエージェントノードを切替えるためのレジストレーション手続が必要となる。
移動端末がホームエージェントノードに移動先のパケットノード装置を通知し、ホームエージェントノードが上記移動先パケットノード装置を上記移動端末に対する新たなフォーリンエージェントとして登録することによって、ホームエージェントノードはその後に受信した上記移動端末宛てのＩＰパケットを新たなフォーリンエージェント（移動先のパケットノード装置）に転送可能となる。
従来技術においては、このレジストレーション手続の要求から応答までに時間がかかるという問題があった。すなわち、移動端末が別のパケットノード装置の制御エリアへ移動し、該制御エリアの無線基地局にハンドオーバされた場合、ホームエージェントノードにおけるレジストレーションが完了するまでの間は、上記移動端末宛てのＩＰパケットがホームエージェントノードから移動元制御エリアのパケットノード装置に転送されるため、これらのＩＰパケットは移動端末に届かなくなる。欠落したＩＰパケットは、移動端末からの要求に応じてホスト装置が再送することによって補償できるが、欠落したＩＰパケットの量が多いとＩＰパケットの再送がスループットを著しく低下させるという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、移動先パケットノードのレジストレーション手続中に起こるＩＰパケットの欠落を防止した移動体ＩＰネットワークシステムおよびコネクション切替え方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明では、無線アクセスネットワークの各基地局制御装置が、フォーリンエージェント機能を備えた複数のパケットノード装置に対して、選択的に論理コネクションまたは論理リンクを確立することを特徴とする。
更に、詳述すると、本発明の移動体ＩＰネットワークシステムは、それぞれ移動端末と無線リンクを介して接続する複数の無線アクセスネットワークと、ＩＰパケットを転送するための複数のパケットノード装置が接続されたＩＰ網とからなり、上記各無線アクセスネットワークの基地局制御装置が、上記複数のパケットノード装置と相互接続され、上記各基地局制御装置が、移動端末の状態に応じて上記複数のパケットノード装置のうちの１つを選択して、該移動端末のＩＰパケット通信で使用すべき論理コネクションを設定することを特徴とする。
本発明による上記ネットワーク構成によれば、各基地局制御装置は、それぞれの管轄エリア内に他の無線アクセスネットワークの管轄エリアから移動端末が移動してきた時、該移動端末が上記他の無線アクセスネットワークの管轄エリアで通信していた従前のパケットノード装置との間に該移動端末のための論理コネクションを設定することが可能となる。すなわち、本発明によれば、移動端末が１つの無線アクセスネットワークから別の無線アクセスネットワークに移動した時、フォーリンエージェントノード切替えのためのレジストレーション手続を行うことなく、ＩＰパケット通信を継続できるため、レジストレーション手続に伴うＩＰパケットの欠落の問題を解決できる。
本発明による移動体ＩＰネットワークシステムの他の特徴は、各基地局制御装置が、他の無線アクセスネットワークの管轄エリアから移動してきた移動端末によるデータの送受信状態を監視するための手段を有し、上記移動端末のデータ送受信が止まったことを検出して、該基地局制御装置と前記従前のパケットノードとの間の論理コネクションを解消し、該基地局制御装置と予め指定された特定のパケットノード装置との間に、上記移動端末のための新たな論理コネクションを設定することにある。
論理コネクションを介して基地局制御装置に接続されるパケットノードが切り替わると、ホームエージェントノードによるレジストレーション手続が必要となるが、本発明によれば、移動端末のデータ送受信が止まっている時に上記レジストレーション手続が行われるため、レジストレーション期間中のＩＰパケット欠落の問題は発生しない。
発明を実施するための最良の形態
初めに、本発明の理解を容易にするために、第１図から第９図を参照して、従来の移動体ＩＰネットワークシステムについて説明する。
第１図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムの一般的な構成を示す。
移動体ＩＰネットワークシステムは、移動端末１と、複数の無線アクセスネットワーク２（２Ａ、２Ｂ、…）と、各無線アクセスネットワークをＩＰ網１０２に接続するためのパケットノード装置３（３Ａ，３Ｂ、…）と、移動端末１のホームエージェントノード５と、移動端末と通信するホスト装置（あるいはサーバ）４からなる。移動端末１と無線アクセスネットワーク２は、例えば、ＣＤＭＡを用いた無線リンク１００で接続され、無線アクセスネットワーク２とパケットノード装置３は、専用線１０１で接続されている。ホスト装置４とホームエージェントノード５は、ＩＰ網１０２に接続され、各パケットノード装置３は、モバイルＩＰにおけるフォーリンエージェント機能を備えている。
各無線アクセスネットワーク２（２Ａ、２Ｂ、…）は、例えば、第２図に示すように、パケットノード装置３に接続された１以上の基地局制御装置７（７Ａ、７Ｂ、…）と、専用線１０３を介して上記何れかの基地局制御装置に接続された１つ以上の無線基地局６からなる。パケットノード装置３と基地局制御装置７は１対ｍの接続関係にあり、基地局制御装置７と基地局６は１対ｎの接続関係にある。尚、基地局制御装置７と基地局６の機能を無線アクセスポイントという１つの装置にまとめてもよい。
第３図は、移動端末１、無線アクセスネットワーク２、パケットノード装置３、およびホームエージェントノード５の概略的な構成を示す。
移動端末１は、外部機器インタフェース機能を含むマンマシンインタフェース（ＭＭＩ）１２と、無線アクセスネットワーク２と無線チャネルで通信するための高周波部（ＲＦ部）１３と、これらの要素に接続された制御部１１とからなる。
無線アクセスネットワーク２は、移動端末１と無線チャネルで通信するための高周波部（ＲＦ部）２２と、パケットノード装置３と通信するための専用線回線インタフェース部（専用線回線制御部）２３と、これらの要素に接続された制御部２１とからなる。
パケットノード装置３は、無線アクセスネットワーク２と通信するための１つまたは複数の専用線回線インタフェース部３２と、ＩＰ網と接続するためのＩＰ網インタフェース３３と、これらの要素に接続された制御部３１とからなる。
ホームエージェントノード装置５は、ＩＰ網と接続するためのＩＰ網インタフェース５２と、制御部５１とからなる。
第４図は、無線アクセスネットワーク２の具体的な構成の１例を示す。
無線アクセスネットワーク２は、１つまたは複数の基地局制御装置７（７Ａ、７Ｂ、…）と、何れかの基地局制御装置に接続された複数の基地局６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、…）からなる。
各基地局６は、移動端末１と無線チャネルで通信するためのＲＦ部６２と、基地局制御装置７と通信するための専用線回線インタフェース部（専用線回線制御部）６３と、これらの要素に接続された制御部６１とからなる。また、各基地局制御装置７は、基地局６と通信するための１つまたは複数の専用線インタフェース部（専用線回線制御部）７２と、パケットノード装置３と通信するための専用線回線インタフェース部（専用線回線制御部）７３と、これらの要素に接続された制御部７１とからなる。
第３図に示した無線アクセスネットワークのＲＦ部２２は上記基地局６のＲＦ部６２に、専用線回線インタフェース部２３は上記基地局制御部７の専用線回線インタフェース部７３に、また、制御部２１は、上記基地局の制御部６１と基地局制御装置の制御部７１とをまとめたものに相当している。
第５図は、パケットノード装置３の制御部３１の構成を示す。
制御部３１では、ＣＰＵやメモリからなるハードウェア２０１上でＯＳ２０２が動作し、ＯＳ２０２の制御のもとに、パケットノード装置の挙動を決めるＡＰ（アプリケーションソフトウェア）２０３が動作する。移動端末１、基地局６、基地局制御装置７およびホームエージェント５の各制御部も、基本的に上記制御部３１と同様の構成となっている。
第６図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおける移動端末１とホスト装置４との間の通信データの流れを示す。
ホスト装置４は、移動端末１への送信データと移動端末１のＩＰアドレスとを含むＩＰパケットを作成し、これをＩＰ網１０２に送出する。上記ＩＰパケットは、移動端末１のホームエージェントノード５で受信される。
ホームエージェントノード５は、管轄下にある移動端末毎に、ＩＰアドレスと、移動先の無線アクセスネットワークに接続されたパケットノード装置のＩＰアドレスとの対応関係を記憶している。ホームエージェントノード５は、ホスト４からの受信パケットに含まれる移動端末のＩＰアドレスに基づいて、該受信パケットの転送先となるパケットノード装置３ＡのＩＰアドレスを求め、受信パケットに上記パケットノード装置３ＡのＩＰアドレスを宛先アドレスとする新たなヘッダを付加（カプセル化）して、ＩＰ網１０２に送出する。
各パケットノード装置３は、管轄下の無線アクセスネットワークと接続されている各移動端末のＩＰアドレスと、該移動端末と自パケットノード装置との間の論理コネクション（ＰＰＰ接続）の識別子とを対応づけて記憶している。パケットノード装置３Ａは、ホームエージェントノード５から受信したカプセル化パケットからＩＰヘッダを除去（デカプセル化）し、得られた元のＩＰパケットに含まれる移動端末１のＩＰアドレスに基づいて、該移動端末と対応するＰＰＰ接続識別子を求め、元のＩＰパケットに上記ＰＰＰ接続識別子を付加して、管轄下の無線アクセスネットワーク２Ａに送出する。
パケットノード装置３Ａから送出されたパケットは、上記ＰＰＰ接続識別子に従って無線アクセスネットワーク２Ａ内を転送され、基地局から宛先の移動端末１に送信される。
移動端末１からホスト装置４への送信データは、ホスト装置４のＩＰアドレスを宛先アドレスとするＩＰパケットとして、移動端末１とパケットノード装置３Ａとの間のＰＰＰ接続を介してパケットノード装置３Ａに送信される。上記ＩＰパケットは、パケットノード装置３ＡによってＩＰ網１０２に転送され、ホスト装置４に受信される。
第７図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるレジストレーション手続きのシーケンスを示す。
上述したモバイルＩＰによるＩＰパケット転送を実現するためには、移動端末との間の論理コネクション（ＰＰＰ接続）を確立しているパケットノード装置をフォーリンエージェントノードとしてホームエージェントノードに登録しておく必要がある。
無線アクセスネットワーク２Ａ内の基地局制御装置７Ｂによって、移動端末１と該移動端末１が位置するエリア内の基地局６Ｃとの間に無線リンクが確立されると（４０１）、無線アクセスネットワーク２Ａの基地局制御装置７Ｂからパケットノード装置３Ａに、パケットサービス（パケット送受信）の開始を要求し（４０２）、パケットノード装置３Ａと移動端末１との間に論理コネクション（ＰＰＰ接続）が確立される（４０３）。
上記ＰＰＰ接続が確立されると、パケットノード装置３Ａは、上記ＰＰＰ接続を介して、移動端末１に自パケットノード装置のＩＰアドレスを通知する（アドバタイズ）（４０４）。上記アドバタイズを受信した移動端末１は、パケットノード装置３Ａにレジストレーションを要求し（４０５）、パケットノード装置３Ａが、このレジストレーション要求を移動端末１のホームエージェントノード装置５に転送する（４０６）。移動端末１からのレジストレーション要求を受信したホームエージェントノード装置５は、パケットノード装置３Ａを移動端末１と対応するフォーリンエージェントとして登録した後、レジストレーション応答をパケットノード装置３Ａに通知する（４０７）。
パケットノード装置３Ａが、上記レジストレーション応答を移動端末１に転送すると（４０８）、レジストレーション手続が完了し、これによって、ホスト装置４から送信された移動端末１宛てのＩＰパケットが、ホームエージェントノード装置５からフォーリンエージェント登録されたパケットノード装置３Ａに転送され、パケットノード装置３Ａと移動端末１との間に確立されたＰＰＰ接続を介して、移動端末１に転送可能な状態となる（４０９）。
第８図は、移動端末の移動に伴う従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるＩＰパケット転送ルートの変更を示す。
例えば、移動端末１が、パケットノード装置３Ａの制御エリアである無線アクセスネットワーク２Ａから、パケットノード装置３Ｂの制御エリアである無線アクセスネットワーク２Ｂに移動すると、基地局間のハンドオーバの結果、無線アクセスネットワーク２Ａの基地局６Ｃと移動端末１との間に設定されていた無線リンクと、移動端末１とパケットノード装置３Ａとの間に設定されていた論理コネクション（ＰＰＰ接続）とが開放され、これに代わって、無線アクセスネットワーク２Ｂの基地局６Ｄと移動端末１との間の無線リンクと、移動端末１とパケットノード装置３Ｂとの間の論理コネクション（ＰＰＰ接続）が設定される。また、移動先の無線アクセスネットワーク２Ｂにおいてレジストレーション手続きが実行され、パケットノード装置３Ｂが移動端末１の新たなフォーリンエージェントとして登録される。これによって、ホスト装置４から移動端末１宛に送信されたＩＰパケットが、実線矢印で示すように、ホームエージェントノード装置５からパケットノード装置３Ｂへ転送され、パケットノード装置３ＢからＰＰＰ接続を介して移動端末１に転送されようになる。
第９図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるＩＰパケット転送ルート変更のための処理シーケンスを示す。
移動端末１が、パケットノード装置３Ａとの間のＰＰＰ接続でホストと通信しながら（４０９）、無線アクセスネットワーク２Ｂの制御エリアの方向へ移動した場合、移動端末１は、第８図に示した無線アクセスネットワーク２Ａの基地局６Ｃから受信する制御信号と無線アクセスネットワーク２Ｂの基地局６Ｄから受信する制御信号の受信強度を比較し、基地局６Ｄの受信強度が強くなった時点で、基地局６Ｄへのハンドオーバ要求を発行する（５０１）。
上記ハンドオーバ要求は、無線アクセスネットワーク２Ａの基地局制御装置７Ｂから、基地局制御装置間を接続している制御回線を介して、無線アクセスネットワーク２Ｂの基地局制御装置７Ｃに通知される（５０２）。基地局制御装置７Ｃは、基地局６Ｄで移動端末１を収容可能であれば、基地局制御装置７Ｂにハンドオーバ応答を返す（５０３）。ハンドオーバ応答を受信した基地局制御装置７Ｂが、移動端末１に対してハンドオーバを指示すると（５０４）、移動端末１は、移動先の基地局６Ｄから無線チャネルの割当てを受け、無線アクセスネットワーク２Ｂとの間に新たな無線リンクを確立する（５０５）。
無線アクセスネットワーク２Ｂの基地局制御装置７Ｃは、移動端末１とパケットノード装置３Ｂとの間に論理コネクションを確立し、移動端末１のためのパケット送受信の開始を要求する（５０６）。これと並行して、無線アクセスネットワーク２Ａの基地局制御装置７Ｂは、移動端末１とパケットノード装置３Ａとの間に設定されていた論理コネクションをクローズする（５０７）。基地局制御装置７Ｃからの要求を受けたパケットノード装置３Ｂは、移動端末との間に論理コネクション（ＰＰＰ接続）を確立し（５０８）、該パケットノード装置のＩＰアドレスを移動端末１に通知する（アドバタイズ）（５０９）。
上記アドバタイズの受信に応答して、移動端末１が、パケットノード装置３Ｂにフォーリンエージェントのレジストレーションを要求し（５１０）、パケットノード装置３Ｂが、上記レジストレーション要求をホームエージェントノード５に転送する（５１１）。ホームエージェントノード装置５は、パケットノード装置３Ｂを移動端末１の新たなフォーリンエージェントとして登録した後、パケットノード装置３Ｂにレジストレーション応答を送信する（５１２）。上記レジストレーション応答がパケットノード装置３Ｂから移動端末１に転送されると（５１３）、移動端末１とパケットノード装置３Ｂとの間のＰＰＰ接続を経由したパケット通信が可能となる（５１４）。
上述したように、従来の移動体ＩＰネットワークシステムでは、移動端末が別の無線アクセスネットワークの管理アリアに移動すると、基地局間の移動端末ハンドオーバに連動して、フォーリンエージェントを切替えるためのレジストレーション手続が実行される。この場合、移動端末が移動先無線アクセスネットワークにハンドオーバされてから、フォーリンエージェントの切替えが完了するまでの間（Ｔ１）、ホームエージェントノード５は、移動端末１宛のＩＰパケットを従前のパケットノード装置３Ａに転送し続けている。従って、移動端末１は、上記期間Ｔ１にホストが送信したＩＰパケットを受信することができず、かなりの量のＩＰパケットが欠落してしまう。
次に、第１０図から第１８図を参照して、本発明による移動体ＩＰネットワークシステムの構成とコネクションの切替え方法について説明する。
第１０図は、本発明による移動体ＩＰネットワークシステムの構成の１例を示す。
本発明は、ＩＰ網１０２に接続されたフォーリンエージェント機能を備える複数のパケットノード装置３（３Ａ、３Ｂ、…）と、無線アクセスネットワーク２の各基地局制御装置７（７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、…）との間をＡＴＭ網等のネットワーク１０４で接続したことを特徴とする。
従来の移動体ＩＰネットワークシステムでは、パケットノード装置３と基地局制御装置７が、専用線１０１を介して１対ｍの接続関係にあり、各基地局制御装置は、専用線で結合された特定のパケットノード装置を介してのみ、ＩＰ網と通信可能となっていた。これに対して、本発明の移動体ＩＰネットワークシステムでは、パケットノード装置３と基地局制御装置７が、ネットワーク１０４を介してｋ対ｍ（ｋ、ｍ≧２）の接続関係にあり、各基地局制御装置７を何れかパケットノード装置３に選択的に論理接続できる。
本発明は、例えば、パケットノード装置３Ａを介してＩＰパケット通信中の移動端末１が、無線アクセスネットワーク２Ａから無線アクセスネットワーク２Ｂに移動して基地局６Ｃから基地局６Ｄにハンドオーバされた時、移動先の基地局制御装置７Ｃが、従前のパケットノード装置３Ａとの間に論理コネクションを設定し、移動端末１がパケットノード装置３Ａを経由したＩＰパケット通信を継続できるようにしたことを特徴としている。
上記移動体ＩＰネットワークシステムにおいて、ホスト装置４は、例えば、第１１図（Ａ）に示すように、移動端末１宛の送信データ６００に宛先移動端末のＩＰアドレス６０１を含むＩＰヘッダを付したＩＰパケットＰＡを生成し、宛先移動端末のホームエージェントノード５に送信する。ホスト装置４からホームエージェントノード５へのパケット転送は、例えば、上記ＩＰパケットＰＡにホームエージェントノードのＩＰアドレスを宛先ＩＰアドレスとして付加したカプセル化パケットの形で行われる。
ホームエージェントノード５は、管轄下にある移動端末のＩＰアドレスと対応して、各移動端末が現在位置している無線アクセスネットワークに付随したパケットノード装置のＩＰアドレスを記憶した管理テーブルを備えており、ホスト装置４からのパケットを受信すると、受信パケットＰＡに含まれる宛先移動端末のＩＰアドレス６０１に基づいて上記管理テーブル参照し、受信パケットの転送先となるパケットノード装置３ＡのＩＰアドレスを検索する。ホームエージェントノード５は、受信したＩＰパケットＰＡに、宛先アドレスとしてパケットノード装置３ＡのＩＰアドレス６０２を含むＩＰヘッダを付し、第１１図（Ｂ）に示すカプセル化パケットＰＢとしてＩＰ網１０２に送出する。
パケットノード装置は、ＰＰＰ接続で通信中の移動端末のＩＰアドレスと、ＰＰＰ接続識別子と、ＰＰＰ接続に関係している基地局制御装置のＩＰアドレスとの対応関係を記憶した管理テーブルを備えており、ホームエージェントノード５からパケットを受信すると、受信パケットＰＢをデカプセル化し、得られたＩＰパケットＰＡの宛先移動端末ＩＰアドレス６０１に基づいて上記管理テーブルを参照し、対応するＰＰＰ接続識別子と基地局制御装置（ＢＳＣ）のＩＰアドレスを検索する。パケットノード装置３Ａは、受信ＩＰパケットＰＡに、ＰＰＰ接続識別子６０３と、宛先アドレスとして基地局制御装置７ＢのＩＰアドレス６０４とを含むヘッダを付して、第１１図（Ｃ）に示すパケットＰＣの形式でネットワーク１０４に送出する。ネットワーク１０４がＡＴＭ網からなる場合、上記パケットＰＣは、パケットノード装置３Ａと基地局制御装置７Ｂとの間の論理コネクションの識別子（ＶＰＩ／ＶＣＩ）を含むセルヘッダを付した複数のＡＴＭセルに変換された後、ネットワーク１０４に送出される。
基地局制御装置７Ｂは、受信パケットＰＣからＩＰアドレス６０４を削除し、ＰＰＰ接続識別子６０３で特定される基地局６Ｃにパケットを転送する。基地局６Ｃは、受信パケットをＰＰＰ接続識別子６０３で特定される無線リンクを介して移動端末１に転送し、移動端末１は、受信パケットの宛先ＩＰアドレス６０１を確認して、自端末宛のＩＰパケットを受信処理する。
第１２図は、本発明の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるＩＰパケット転送ルート変更のための処理シーケンスを示す。第１２図では、第９図で説明した従来の処理シーケンスとの比較を容易にするために、互いに対応するステップには同一の符号が付してある。以下、第１０図の移動体ＩＰネットワークシステムを前提として、記述のシーケンスについては説明を簡略化して、本発明におけるＩＰパケット転送ルート変更のための処理シーケンスについて説明する。
パケットノード装置３ＡとＰＰＰ接続された移動端末１が、無線アクセスネットワーク２Ｂの制御エリアに移動した場合、移動端末１から無線アクセスネットワーク２Ａの基地局制御装置７Ｂへハンドオーバが要求され（５０１）、従来と同様のハンドオーバ手順５０２、５０３、５０４を経て、移動端末１に無線アクセスネットワーク２Ｂの無線チャネルが割り当てられる（５０５）。
但し、本発明では、移動端末１からハンドオーバ要求（５０１）を受けた無線アクセスネットワーク２Ａの基地局制御装置７Ｂは、無線アクセスネットワーク２Ｂの基地局制御装置７Ｃにハンドオーバ要求を通知する時、移動端末１が現在ＰＰＰ接続されているパケットノード装置３Ａの識別子も基地局制御装置７Ｃに通知する（５０２）。
移動端末１についてのハンドオーバ要求（５０１）は、基地局６Ｃが、通信中の移動端末１からの受信電波強度が一定レベル以下に低下したことを検知して、自ら基地局制御装置７Ｂに上記移動端末のハンドオーバを要求するようにしてもよい。また、移動端末１が、移動先の基地局６Ｄを介して基地局制御装置７Ｃにハンドオーバ要求を発行し、基地局制御装置７Ｃから移動端末１にハンドオーバを指示するようにしてもよい。この場合、基地局制御装置７Ｃは、移動端末１から現在接続中の基地局制御装置７Ｂの識別子通知を受け、基地局制御装置７Ｂに、移動端末１とＰＰＰ接続されているパケットノード装置の識別子を問合せる必要がある。
移動端末１と移動先の基地局６Ｄとの間に無線リンクが確立された時（５０５）、従来システムでは、基地局６Ｄに接続された基地局制御装置７Ｃが、予め指定された特定のパケットノード装置３Ｂに対して、移動端末１のためのパケット送受信を要求し（５０６）、移動端末１と通信するための新たな論理コネクション（ＰＰＰ接続）を確立していた（５０８）。これに対して、本発明では、基地局制御装置７Ｃは、ハンドオーバ時に移動端末１がＰＰＰ接続されていた従前のパケットノード装置３Ａに対して、移動端末１のためのパケット送受信を要求する（７０１）。パケットノード装置３Ａは、移動端末１についてＰＰＰ接続を維持した状態で、宛先アドレス６０４を要求元の基地局制御装置７ＣのＩＰアドレスに変更して、移動端末１宛のＩＰパケットを基地局制御装置７Ｃに転送する。尚、ネットワーク１０４をＡＴＭ網とした場合、基地局制御装置とパケットノード装置との間のパケット通信には、予め設定されたＰＶＣ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を利用できる。
上記基地局制御装置７Ｃの動作と並行して、基地局制御装置７Ｂは、パケットノード装置３Ａとの間の移動端末１に関する論理コネクションをクローズする（７０２）。この場合、移動端末１とパケットノード装置３Ａとの接続関係は不変のため、フォーリンエージェントノードのレジストレーション手続きは不要であり、移動先の無線アクセスネットワーク２Ｂにおける通信中断時間Ｔ２は極めて短い。
本発明では、各基地局制御装置は、管轄下にある移動端末毎にＩＰパケットの送受信状況を監視し、移動端末によるＩＰパケットの送受信が停止したことを確認して、レジストレーション手続を実行する。例えば、基地局制御装置７Ｃに、移動端末１によるＩＰパケットの送受信の都度、経過時間の計測を繰り返すデータ流量監視タイマを備えておき、上記データ流量タイマがタイムアウトした時、ＩＰパケットの送受信が停止したものと判断し、基地局制御装置毎に予め指定されている特定のパケットノード装置（この例では、パケットノード装置３Ｂ）に対して、パケットサービス（パケットの送受信）の開始を要求し（５０６）、それまで通信していたパケットノード装置３Ａとの間の移動端末１に関する論理コネクションをクローズする（７０４）。これによって、移動端末１とパケットノード装置３Ｂとの間に論理コネクション（ＰＰＰ接続）が設定され（５０８）、従来と同様の手順（５０９−５１３）で、レジストレーションが実行される。
尚、レジストレーションの所要時間を短縮するために、例えば、ハンドオーバ要求を受けた時点（５０２）で、基地局制御装置７Ｃが特定パケットノード装置３Ｂに対して仮の論理コネクションの設定を要求しておき、データ流量監視タイマがタイムアウトした時、移動端末１にアドバタイズ要求を発行するようにしてもよい。また、レジストレーション手続きが完了後、基地局制御装置７Ｃでデータ流量監視タイマを再起動し、再びタイムアウトした場合には、無線チャネルを有効利用するために移動端末１の割り当て無線チャネルを開放するドーマント処理（７０５）を実行するようにしてもよい。
第１３図は、本発明の移動体ＩＰネットワークシステムを構成する移動端末１、無線アクセスネットワーク２、パケットノード装置３およびホームエージェントノード装置５の概略的な構成を示す。
第３図に示した従来システムとの相違は、無線アクセスネットワーク２とパケットノード装置３が、専用線回線インタフェース部２３、３２の代わりに、共通ネットワーク１０４に接続するためのインタフェース（ＩＰ網インタフェース：ＡＴＭ網インタフェース）２４、３４を備えている点である。
第１４図は、上記無線アクセスネットワーク２の詳細な構成を示す。
無線アクセスネットワーク２の基地局制御装置７（７Ａ、７Ｂ）は、パケットノード装置３と通信するための専用線回線インタフェース７３の代わりに、共通ネットワーク１０４に接続するための回線インタフェース（ＩＰ網インタフェース：ＡＴＭ網インタフェース）７４を備えている。共通ネットワーク１０４は、例えば、ＡＴＭ網で構成されるＩＰ網であり、複数の基地局制御装置７および複数のパケットノード３を収容するためのＩＰノード（ＡＴＭスイッチ）８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、…を含んでいる。
第１５図は、各無線アクセスネットワークの基地局制御装置の制御部７１の１実施例を示す。
基地局制御装置の制御部７１は、ＣＰＵやメモリ等のハードウェア２０１と、リアルタイム系のＯＳ２０２と、ＯＳの制御下で動作するアプリケーション部２０３からなる。アプリケーション部は、無線リソース管理部２０３−１の他に、管轄下の移動端末毎に、送受信データの流量を監視するデータ流量監視部２０３−４と、上記データ流量監視部の監視結果に基づいて、各移動端末のデータ送受信停止時間を計測するデータ流量監視タイマ２０３−５と、データ流量監視タイマが必要とするタイムアウト値等のデータを保持するタイマ情報テーブル２０３−６と、管轄下にある移動端末毎に、現在ＰＰＰ接続されているパケットノード装置を記憶するためのリンク管理テーブル２０３−３と、上記リンク管理テーブルに基づいて論理コネクション（ＰＰＰ接続）の切替えを制御する論理コネクション変更部２０３−２とを備えている。
リンク管理テーブル２０３−３は、例えば、第１６図にを示すように、基地局制御装置７の管轄下にある移動端末の識別子３０１と、該移動端末が現在ＰＰＰ接続されているパケットノード装置の識別子３０２と、予め指定されている特定パケットノード装置の識別子３０３との関係を示している。特定パケットノード装置の識別子３０３としては、基地局制御装置７との接続経路長が最も短いパケットノード装置が登録される。
第１７図は、データ流量監視タイマ２０３−５がタイムアウトした時、基地局制御装置７の制御部７１で実行される論理リンク変更部２０３−２の処理を示す。
或る移動端末のデータ送受信が一定時間以上停止し、データ流量監視タイマ２０３−５がタイムアウトすると、論理リンク変更部２０３−２は、リンク管理テーブル２０３−３を参照し、上記移動端末と対応する接続中パケットノード３０２と指定パケットノード３０３とを比較することによって、該移動端末が予め指定された特定パケットノード装置とＰＰＰ接続されているか否かを判定する（ステップ８０１）。移動端末が予め指定されたパケットノード装置とＰＰＰ接続されていた場合は、ドーマントモードに移行して、移動端末に割り当てられている無線チャネルを開放し（８０２）、再びデータ流量監視タイマを起動して、この処理を終了する（８０４）。移動端末が指定パケットノード装置以外のパケットノード装置とＰＰＰ接続されていた場合は、移動端末を指定パケットノード装置にＰＰＰ接続するために、指定パケットノード装置に対して、移動端末のパケット送受信の開始を要求し、接続中パケットノードフィールド３０２に指定パケットノード装置の識別子を登録（８０３）した後、再びデータ流量監視タイマを起動して、この処理を終了する（８０４）。
第１８図は、ドーマント処理機能をもたない無線アクセスネットワーク２の基地局制御装置７における論理リンク変更部２０３−２の処理動作を示す。
データ流量監視部２０３−４からのタイムアウト信号を待ち（９０１）、タイムアウト信号があった場合、すなわち、或る移動端末のデータ送受信が一定時間以上停止したことが検知された場合、リンク管理テーブル２０３−３を参照することによって、上記移動端末が自基地局制御装置に予め指定されている特定パケットノード装置とＰＰＰ接続されているか否かを判定する（９０２）。移動端末が、指定パケットノード装置にＰＰＰ接続されていた場合は、再びデータ流量の計測を開始する（９０４）。上記移動端末が指定パケットノード装置以外のパケットノードとＰＰＰ接続されていた場合は、移動端末を指定パケットノード装置にＰＰＰ接続するために、指定パケットノード装置に上記移動端末のパケット送受信の開始を要求し、接続中パケットノードフィールド３０２に指定パケットノード装置の識別子を登録し（９０３）。その後、再びデータ流量の計測を開始する（９０４）。
以上の実施例から明かなように、本発明は、ＩＰ網１０２に接続された複数のパケットノード装置３と、無線アクセスネットワーク２の複数の基地局制御装置７とをネットワーク１０４で接続し、各基地局制御装置が、他の無線アクセスネットワークからハンドオーバされた移動端末を上記何れかのパケットノード装置に選択的に接続できるようにしたことを特徴としている。
第１０図に示した実施例では、パケットノード装置３と基地局制御装置とを相互接続するためのネットワーク１０４と、ホームエージェントノードが接続されているＩＰ網１０２とが別のネットワークとなっているが、本発明の目的を達成するためには、ネットワーク１０４がＩＰ網１０２の一部であってもよい。すなわち、各基地局制御装置７をＩＰ網１０２に接続し、例えば、ホームエージェント５からＩＰ網１０２を介してパケットノード装置３Ａに転送されたＩＰパケットを、パケットノード装置３ＡがＩＰ網１０２を介して基地局制御装置７Ｂまたは７Ｃに転送するようにしてもよい。
産業上のリ用可能性
本発明によれば、無線アクセスネットワークの各基地局制御装置と、フォーリンエージェント機能をもつ任意のパケットノード装置と間に選択的に論理コネクションを確立することができるため、移動端末が１つの無線アクセスネットワークから別の無線アクセスネットワークにハンドオーバされた時、移動先の無線アクセスネットワークで、フォーリンエージェントノードを切替えることなく、移動端末を従前のパケットノード装置に論理接続してＩＰパケットの通信を引き継ぐことができる。従って、フォーリンエージェントノードを切替えるためのレジストレーション実行中のパケットの欠落を回避した移動体ＩＰパケット通信が可能となる。
また、本発明によれば、フォーリンエージェントノードのレジストレーションは、ＩＰパケット送受信の停止期間中に実行されるため、移動端末の移動に伴ってフォーリンエージェントノードを最適なパケット端末に切替えた場合でも、レジストレーション期間中のパケットの欠落を回避できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムの構成を概略的に示した図である。
第２図は、無線アクセスネットワーク２の詳細を示す図である。
第３図は、第１図における移動端末１、無線アクセスネットワーク２、パケットノード装置３およびホームエージェントノード５の概略的な構成を示す図である。
第４図は、無線アクセスネットワーク２を構成する基地局６と基地局制御装置７の概略的な構成を示す図である。
第５図は、パケットノード装置３の制御部３１の概略的な構成を示す図である。
第６図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおける移動端末１とホスト装置４との間の通信データの流れを説明するための図である。
第７図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるレジストレーション手続きシーケンスを示す図である。
第８図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるＩＰパケットの転送ルートの変更を説明するための図である。
第９図は、従来の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるＩＰパケットの転送ルート変更のための処理シーケンスを示す図である。
第１０図は、本発明による移動体ＩＰネットワークシステムの構成の１例を示す図である。
第１１図の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれホスト装置から移動端末への送信パケット、ホームエージェントノードからパケットノード装置への転送パケット、パケットノード装置から基地局制御装置への転送パケットのフォーマットを示す図である。
第１２図は、本発明の移動体ＩＰネットワークシステムにおけるＩＰパケットの転送ルート変更のための処理シーケンスを示す図である。
第１３図は、本発明の移動体ＩＰネットワークシステムを構成する移動端末１、無線アクセスネットワーク２、パケットノード装置３およびホームエージェントノード５の概略的構成を示すブロック図である。
第１４図は、本発明における無線アクセスネットワーク２の詳細を示す図である。
第１５図は、本発明の無線アクセスネットワークにおける基地局制御装置の制御部７１の構成を示す図である。
第１６図は、第１５図におけるリンク管理テーブル２０３−３の構成を示す図である。
第１７図は、第１５図における論理リンク変更部２０３−２の処理動作の１例を示すフローチャートである。
第１８図は、第１５図における論理リンク変更部２０３−２の処理動作の他の例を示すフローチャートである。
【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】
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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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