(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機からケアオブアドレスを受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信された前記ケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて記憶する記憶ステップと、
第１のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第１のアクセスルータから前記移動機に付与された第１のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第１のケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて記憶した後に、第２のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第２のアクセスルータから前記移動機に付与された第２のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第２のケアオブアドレスが前記第１のケアオブアドレスと異なる場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定する判定ステップと、
前記移動機と前記第１のアクセスルータとの接続の切断を検知し、当該切断の時刻を示す第１の時刻データを記憶する切断検知ステップと
を備え、
前記受信ステップでは、前記ケアオブアドレスとともに当該ケアオブアドレスの送信時の時刻を示す第２の時刻データを前記移動機から受信し、
前記判定ステップでは、前記第１のケアオブアドレスと前記第２のケアオブアドレスとが異なり、且つ、前記第１の時刻データにより表される時刻と前記第２の時刻データにより表される時刻を比較した結果、これらの時刻の差が所定の閾値未満である場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定することを特徴とするネットワークエリア間の地理的関係を判定する方法。
【請求項２】
記憶手段と、
移動機からケアオブアドレスを受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された前記ケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて前記記憶手段に記憶するアドレス更新手段と、
第１のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第１のアクセスルータから前記移動機に付与された第１のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第１のケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて記憶した後に、第２のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第２のアクセスルータから前記移動機に付与された第２のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第２のケアオブアドレスが前記第１のケアオブアドレスと異なる場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定する判定手段と、
前記移動機と前記第１のアクセスルータとの接続の切断を検知し、当該切断の時刻を示す第１の時刻データを前記記憶手段に記憶する切断検知手段と
を備え、
前記受信手段は、前記ケアオブアドレスとともに当該ケアオブアドレスの送信時の時刻を示す第２の時刻データを前記移動機から受信し、
前記判定手段は、前記第１のケアオブアドレスと前記第２のケアオブアドレスとが異なり、且つ、前記第１の時刻データにより表される時刻と前記第２の時刻データにより表される時刻を比較した結果、これらの時刻の差が所定の閾値未満である場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定することを特徴とするホームエージェント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ネットワークの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一つの特定の地理的地域内に、幾多ものネットワークおよびサービスプロバイダが同時に存在することがありうることはよく知られている。この環境を念頭におくと、ある個人が操作している移動機が地理的領域内で移動する場合、地理的領域内でのその移動機と他の通信装置が通信を行うには、あるネットワークから他のネットワークへの信号のハンドオフをしばしば伴う。アクセスネットワークには、しばしば多くのバリエーションがあることから、様々な移動機のためにその地理的領域内での途切れのない通信を確保することは大変困難である。
【０００３】
移動機ユーザおよびアプリケーションサービスプロバイダのために途切れのない通信を提供するための案の一つとして、Ｆ．ワタナベ、Ｊ．チャオおよびＳ．クラカケのＩＥＥＥ  ＶＴＣ‘０２文書番号７７５に記載されている「異種アクセスネットワーク内の地理的アクセスネットワークトポロジーの推定」などの、ハイパオペレータオーバーレイ構造を使用することがある。
【０００４】
既知のハイパオペレータオーバーレイネットワーク構造の一例を、図１に図式的に示す。ハイパオペレータオーバーレイ（ＨＯＯ）ネットワーク構造１００は、それぞれ利用可能なサービスに一番適したアクセスネットワークを提供するために異なるアクセスネットワークを組み合わせる。ハイパオペレータオーバーレイ（ＨＯＯ）ネットワーク構造１００は、異なるアクセスネットワーク１０２Ａ−Ｄ、サービス／コンテンツプロバイダ１０４Ａ−Ｂおよびインターネット内に位置するハイパオペレータ１０６を含む。アクセスネットワーク１０２Ａ−Ｄのノード１１２Ａ−Ｄは、ハイパオペレータオーバーレイノード１１４Ｃと通信を行う、インターネット内のハイパオペレータオーバーレイノード１１４Ａ−Ｂと通信を行う。よって、ノード１１２Ａ−Ｄは、ハイパオペレータオーバーレイノード１１４Ｃと通信を行う。ハイパオペレータ１０６は、ハイパオペレータオーバーレイノード１１４Ａ−Ｃ、アクセスネットワーク１０２Ａ−Ｄ、サービス／コンテンツプロバイダ１０４Ａ−Ｂおよび社内イントラネット１０８と通信を行い、途切れの無い通信のために異なるアクセスネットワークと個人イントラネット（例えば社内イントラネット１０８）を含むサービス／コンテンツプロバイダ１０４Ａ−Ｂ（ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ  登録商標など）を調整するために機能する。
【０００５】
携帯電話、ＰＤＡあるいはラップトップコンピュータ１１０などの移動機は、ＷＬＡＮ，移動電話、ブルートゥース(登録商標)、ＡＤＳＬなどの異なるアクセスネットワーク技術による通信を行うことができる。移動機を利用しているユーザは、異なるアクセスネットワーク１０２およびサービス／コンテンツプロバイダ１０４との間に様々なサービス契約を結ぶ代わりに、ハイパオペレータ１０６と単一のサービス契約を結ぶ必要があるだけである。ハイパオペレータ１０６とのサービス契約によって、ユーザは新規のサービス契約を結ぶことなく、移動機によって異なるアクセスネットワーク１０２へのアクセスが可能となる。
【０００６】
ハイパオペレータオーバーレイ（ＨＯＯ）ネットワーク構造１００は、既存のアクセスネットワークへの変形を必要としない。ハイパオペレータオーバーレイ（ＨＯＯ）ネットワーク構造１００は異なるアクセスネットワークおよびサービスプロバイダ間のブローカーまたは橋渡しとして機能することができ、異なるアクセスネットワークとサービスプロバイダによって提供されるサービスを調整することができる。Ｓ．ワインスタインのＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇの４０巻２号２６ページ〜２８ページの「移動インターネット：無線ＬＡＮ対３Ｇ携帯移動」（２００２年２月）に記載されている通り、ハイパオペレータオーバーレイ（ＨＯＯ）ネットワーク構造１００には、以下の興味深い３つの特徴がある。１）主要なサービスプロバイダのサービスに既に加入しているエンドユーザには、多くのローカル環境でトランスペアレントのインターネットアクセスが、それぞれの小規模ＬＡＮオペレータに登録する必要もなく提供される。
２）主要なサービスプロバイダは、アクセスのためのインフラに追加的な投資をする必要なく加入者にサービスの拡張を行うことができる。
３）公共アクセス無線ＬＡＮのオペレータは、個人の顧客を登録することなく、多くのユーザを獲得できる可能性がある。
【０００７】
ハイパオペレータオーバーレイ（ＨＯＯ）ネットワーク構造１００の階層的な被覆領域においては、Ｅ．Ａ．ブリューワ他によるＩＥＥＥ  Ｐｅｒｓ．Ｃｏｍｍｕｎ５巻５号８ページ〜２４ページの「異種移動コンピューティングのためのネットワーク構造」（１９９８年１０月）とＭ．ステムとＲ．Ｈ．カッツによる移動ネットワークおよびアプリケーション３巻３号３３５ページから３５０ページの「無線オーバーレイネットワーク内の縦型ハンドオフ」(１９９８年)に記載されている通り、様々な規模のアクセスネットワークが存在する。小さな被覆領域のアクセスネットワークは、比較的高い帯域幅を持ち、大きな被覆領域のアクセスネットワークは比較的低い帯域幅を持つ。異なるアクセスネットワーク間の縦型ハンドオフは、以下の二つのカテゴリに区分される。上方縦型ハンドオフは、大きいセルサイズ（および低い帯域幅）の無線オーバーレイへのハンドオフで、下方縦型ハンドオフは、小さいセルサイズ（および高い帯域幅）の無線オーバーレイへのハンドオフをさす。移動機が小さなセルのアクセスネットワークから大きなセルのネットワークへ移動した際に、上方縦型ハンドオフにおいて、ハンドオフ処理時間のスピードに関する問題があることはよく知られている。また、異なるアクセスネットワークは動作の頻度、アクセスの仕組み、ＱｏＳサポート、コストおよびトラヒックの状態に関し、固有の多様性を有するため、特にビデオおよび音声などのリアルタイムアプリケーションには迅速な認証およびＱoＳ調整が要求される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現在はユーザ、移動性、資源配分、認証／許可、および各アクセスネットワークにおけるセキュリティが独立に管理されているため、異種性を調整し接続性を維持することは困難である。加えて、現在のアクセスネットワークの変形は最小限に抑えることが望ましい。ネットワークの異種性の調整と接続性の維持のための枠組みが幾つか検討されている。一つの方法は、Ｇ．ウによるＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇ４０巻２号１２６ページから１３４ページの「異種のネットワークのためのＭＩＲＡＩ構造」(２００２年２月)に記載されているように様々なアクセスネットワークを調整するための共通のコアネットワークを提案する。この方法は、異なるアクセスネットワークの異質性を処理するためにインターネットとアクセスネットワーク間に共通のコアネットワークを構築することを試みる。これは、移動の管理、認証／許可、ページングその他の機能を持つ、異なるネットワークのコアに収束させるために追加的な変形を要求する。したがって、既存のアクセスネットワークのオペレータは、新規の共通のコアネットワーク構造に容易に加わることが可能でない場合もある。加えて、インフラ導入のコストが増えることが予測される。また、共通のコアネットワークは、高い層において要求される異種性を吸収しない。
【０００９】
異種性の調整と接続性の維持を行う他の方法として、Ｒ．ウォルッシュ、Ｌ．ズ、Ｔ．パイラによるＷＰＭＣ‘００、１０９ページから１１４ページの「ハイブリッドネットワーク−３Ｇを超えたステップとして」(２０００年１１月  バンコク)に記載された、アクセスネットワークとインターネットを直接結びつける調整能力の高い向上したハイブリッドネットワーク（ＤＲｉＶＥ  ｐｒｏｊｅｃｔ  登録商標）を使用することがある。
【００１０】
異質性を緩和するための上記の両方の方法を実現するめに、各アクセスネットワークが持っている独立した管理を統合する新しいコアが開発および導入されなければならない。更に、標準化の努力とビジネス界の参加の必要性が不可欠となる。
【００１１】
地理的アクセスネットワーク構造(例えば、基地局の位置、被覆領域、収容能力その他)は、オペレータがアクセスネットワークを所有していることからそのオペレータによって知られるであると考えられる。しかし、ハイパオペレータはアクセスネットワークを所有しない。ハイパオペレータはユーザのみを所有する。ユーザがアクセスネットワークを利用するたびに、アクセスネットワークのオペレータは、ハイパオペレータに対し処理を委託する。このモデルでは、ハイパオペレータは地理的アクセスネットワーク情報を容易に入手することができないかもしれない。たとえハイパオペレータがこの情報を入手できたとしても、地理的被覆領域、特にＷＬＡＮおよびＷＰＡＮ（ブルートゥース(登録商標)のような無線個人エリアネットワーク）は動的に変化する。よって、最新の地理的アクセスネットワーク情報は、ハイパオペレータには利用できない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動機からケアオブアドレスを受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された前記ケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて記憶する記憶ステップと、第１のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第１のアクセスルータから前記移動機に付与された第１のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第１のケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて記憶した後に、第２のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第２のアクセスルータから前記移動機に付与された第２のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第２のケアオブアドレスが前記第１のケアオブアドレスと異なる場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定する判定ステップと、前記移動機と前記第１のアクセスルータとの接続の切断を検知し、当該切断の時刻を示す第１の時刻データを記憶する切断検知ステップとを備え、前記受信ステップでは、前記ケアオブアドレスとともに当該ケアオブアドレスの送信時の時刻を示す第２の時刻データを前記移動機から受信し、前記判定ステップでは、前記第１のケアオブアドレスと前記第２のケアオブアドレスとが異なり、且つ、前記第１の時刻データにより表される時刻と前記第２の時刻データにより表される時刻を比較した結果、これらの時刻の差が所定の閾値未満である場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定することを特徴とするネットワークエリア間の地理的関係を判定する方法を提供する。
【００１３】
本発明はまた、記憶手段と、移動機からケアオブアドレスを受信する受信手段と、前記受信手段により受信された前記ケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて前記記憶手段に記憶するアドレス更新手段と、第１のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第１のアクセスルータから前記移動機に付与された第１のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第１のケアオブアドレスを前記移動機のホームアドレスと関連付けて記憶した後に、第２のネットワークエリアに対してサービスを提供可能な第２のアクセスルータから前記移動機に付与された第２のケアオブアドレスを前記移動機から受信し、当該第２のケアオブアドレスが前記第１のケアオブアドレスと異なる場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定する判定手段と、前記移動機と前記第１のアクセスルータとの接続の切断を検知し、当該切断の時刻を示す第１の時刻データを前記記憶手段に記憶する切断検知手段とを備え、前記受信手段は、前記ケアオブアドレスとともに当該ケアオブアドレスの送信時の時刻を示す第２の時刻データを前記移動機から受信し、前記判定手段は、前記第１のケアオブアドレスと前記第２のケアオブアドレスとが異なり、且つ、前記第１の時刻データにより表される時刻と前記第２の時刻データにより表される時刻を比較した結果、これらの時刻の差が所定の閾値未満である場合に、前記第１のネットワークエリアと前記第２のネットワークエリアとが隣接または重複する地理的関係にあると判定することを特徴とするホームエージェントを提供する。
【００１４】
本発明の上記各態様は、ネットワークの異種性の調整と接続性の維持における利点を提供する。
【００１５】
本発明の上記各態様は、地理的アクセスネットワーク構造の精度の向上という利点を提供する。
【００１６】
本発明の上記各態様は、各アクセスネットワークから動作に関する情報が提供されずともアクセスネットワークの地理的構造を推定する利点を提供する。
【００１７】
本発明は、その目的と利点とともに、以下の詳細な説明と付随する図面を参照することにより最善の理解がされる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明によると、異なるアクセスネットワークの異質性は、異種のアクセスネットワークを調整および統制することにより緩和される。調整に関しては、異種のアクセスネットワーク間で必要な情報を交換することが重要である。情報の交換を容易にするために、各アクセスネットワークオペレータが物理的トポロジー情報をハイパオペレータに提供せずとも自動的に地理的アクセスネットワーク構造を収集、解析、および追跡を行うハイパオペレータにおいて物理的アクセスネットワークトポロジーが構築される。そのようなトポロジーを構築することは、各アクセスネットワークオペレータが、基地局の位置や被覆領域などのアクセスネットワークトポロジー情報の詳細を提供しない、またはできないかもしれないゆえ、求められる。よって、ハイパオペレータに、自動的に異種アクセスネットワーク内で物理的アクセスネットワークトポロジーをたどることを可能にするネットワークトポロジーを構築することが求められる。上記の物理的アクセスネットワークトポロジーマップは、異なるアクセスネットワークあるいは同一のアクセスネットワークのインターネットプロバイダサブネット間の地理的関係を表現していることが重要な点である。
【００１９】
上記物理的アクセスネットワークトポロジーの構築に際し、幾つかの要素を考慮することが望ましい。例えば、
１）各アクセスネットワークオペレータを特定することなく、あるいは各アクセスネットワークオペレータに問い合わせることなく、いかにして物理的アクセスネットワークトポロジーが決定されるのか？
２）いかにして物理的アクセスネットワークトポロジーマップを更新するか？３）ハイパオペレータが地理的アクセスネットワーク構造を推定しなければならないという事実から、いかにして物理的アクセスネットワークマップの精度を向上するか？
４）いかにして構築された物理的アクセスネットワークトポロジーマップを、縦型ハンドオフ、ネットワークの選択、電力消費量などにおける移動機およびネットワークのパフォーマンスの向上のために利用すべきか？
【００２０】
上記要素を考慮にいれて、物理的アクセスネットワークトポロジーマップの構築は、図２に示されるハイパオペレータと統合される典型的な階層的アクセスネットワーク環境を第一に概観することにより理解される。アクセスネットワーク環境２００は、それぞれ小、中、大の被覆領域を持つさまざまなアクセスネットワーク２０２Ａ−Ｅ、２０４Ａ−Ｆ、２０６Ａ−Ｂを含む。図２に示されるとおり、アクセスネットワーク２０２Ａ−Ｅは移動ＩＰの外部エージェントとして機能できるアクセスルータ（ＡＲ）ＡＲ５−７と通信を行っており、アクセスネットワーク２０４Ａ−ＦはアクセスルータＡＲ３−ＡＲ４と通信を行っており、アクセスネットワーク２０６Ａ−ＢはアクセスルータＡＲ１−ＡＲ２と通信を行っている。各アクセスルータＡＲ１−７は、ハイパオペレータまたはホームエージェント２０８と通信を行っている。
【００２１】
ハイパオペレータオーバーレイ構造で説明した通り、第３層は各アクセスネットワークでＩＰを使用するという共通性をもっている。図２の構造で、Ｃ．パーキンスによるＩＥＴＦ  ＲＦＣ２００２の「ＩＰ移動性サポート」（１９９６年１０月）に説明されているような移動ＩＰが、ＩＰの移動性のために各アクセスネットワークで実行される。移動ＩＰでは、携帯電話、ＰＤＡあるいはラップコンピュータなどの移動機２１０が、アクセスルータＡＲ１−７の一つから新しいケアオブアドレス（ＣｏＡ）を得るごとにホームエージェント２０８へバインディング更新メッセージ（ＢＵ）を送信する。具体例として、図５は移動機２１０がＡＲ３からＡＲ１へ、ＡＲ１からＡＲ２へ、そしてＡＲ２からＡＲ４へハンドオフを行うことを示している。各ハンドオフで、バインディング更新メッセージがホームエージェント２０８へ送信される。ホームエージェント２０８がバインディング更新メッセージを受け付けた際、ホームエージェント２０８は移動機のホームアドレスと新しいケアオブアドレスの関連付けを開始し、この関連付けを登録期間終了まで、すなわちホームアドレス（恒久的ＩＰアドレス）とケアオブアドレス(一時的ＩＰアドレス)を結びつける期間が終了するまで維持する。本実施形態では、移動機はハイパオペレータによって指定されたホームアドレスを持つ。
【００２２】
図２に示される異なるアクセスネットワークプロバイダのサービス領域上の地理的アクセスネットワーク構造は、移動ＩＰにおけるバインディング更新メッセージを使用することにより推定される。ハンドオフによるケアオブアドレス（ＣｏＡ）の変更による、新規のバインディング更新メッセージの受信は、以前に関連付けられていたサブネットと新しいサブネット間の地理的重複を示す。ハイパオペレータ（ホームエージェントとして機能する）がバインディング更新メッセージをたどる際、ＩＰサブネットの関係を示す物理的アクセスネットワークトポロジーマップが、ハイパオペレータにて構築できる。このマップによって、ユーザは物理的アクセスネットワークトポロジーマップのダウンロード後あるいは現在の関連付けられたネットワークを介してハイパオペレータから情報を得た後に、現在の近接するアクセスネットワークを知ることとなる。本発明によるバインディング更新メッセージに基づく物理的アクセスネットワークトポロジーマップの構築が、移動性の管理、適切なアクセスネットワークの選択およびエネルギーの効率性を提供することは特筆すべき点である。
【００２３】
バインディング更新メッセージの送信は、移動機が異なるケアオブアドレスを新規のアクセスルータから得ることを明白に示すが、このバインディング更新メッセージはケアオブアドレスの変更がハンドオフによって発生したものか否かを示すものではない。バインディング更新メッセージがもともとハンドオフによってトリガされた場合、バインディング更新メッセージの受信は、現在のアクセスルータとハンドオフ先アクセスルータ間の物理的被覆の重複を暗に示す。これは、ハンドオフが旧アクセスルータと新規アクセスルータが重複する場合のみに発生するからである。
【００２４】
しかし、バインディング更新メッセージによる物理的アクセスネットワークトポロジーマップの構築の一つの問題は、バインディング更新メッセージの送信が、移動機の電源があるセルで切られて、他のセルに移った後に入れられた場合にも発生する点である。ケアオブアドレスの変化に関する、ハンドオフと非ハンドオフ間のトリガの相違が図３（ａ）〜（ｂ）に示されている。例えば、図３（ａ）は移動機ハンドオフを示し、図３（ｂ）は移動機の電源が切られ、そして入れられる前に他のセルに移動した場合を示したものである。これら両方のケースがケアオブアドレスの変更を引き起こす。図３（ａ）〜（ｂ）に示されている状況間の区別は、アクセスネットワークトポロジーマップを正確に作成するために重要となる。これは特に、移動機２１０の電源が一つの町で切られ、そして他の町へ移るという状況で見られる。移動機２１０の電源がもう一方の町で入れられた場合、バインディング更新メッセージがホームエージェント２０８へ送信される。したがって、ホームエージェント２０８は、前のアクセスルータと新しいアクセスルータが、異なる場所に位置する場合でも互いに近いものと誤解をする。
【００２５】
本発明によるこの区別に対する一つの解決策は、図４に示すとおり、移動機が新しいケアオブアドレスを得る際、バインディング更新メッセージが、今までの移動ＩＰで行われていたように新規アクセスルータからホームエージェント２０８に送信される代わりに、ホームエージェント２０８へ旧アクセスルータを介して送信されるというものである。そのような送信の例が図２と図５に示されている。例えば、図２では、バインディング更新メッセージは、ＡＲ２（新規アクセスルータ）の代わりにＡＲ４から送信される。図５に示される他の例では、バインディング更新メッセージはＡＲ１の代わりに、ＡＲ３から送信される。図２および図５の各例では、旧アクセスルータと新規アクセスルータ間のケアオブアドレスの変更は、地理的近接を示さない場合もある。アクセスネットワークトポロジーマップを構築するためにケアオブアドレスをたどることにより、どのアクセスネットワークが地理的に重複しているかを知る必要がある。旧アクセスルータを介してバインディング更新メッセージを送信する理由は、現在のケアオブアドレス変更のための、ハンドオフなのか否かを区別するためである。移動機２１０が新規アクセスルータと関連付けができ、旧アクセスルータを介してバインディング更新メッセージを送信することができる場合、これは、移動機２１０が旧および新規アクセスルータ間の重複した領域に位置していることを示している。この仕組みは、移動ＩＰに若干の変形を必要とするのみである。相違点は、今までの移動ＩＰユーザはバインディング更新メッセージを送信するのに新規アクセスルータを使用する点である。バインディング更新メッセージを送信するために旧アクセスルータを使用することは、本発明により決定される地理的ネットワークトポロジーマップの精度を向上させる。
【００２６】
ホームエージェント２０８がバインディング更新メッセージを受信した後、移動機２１０のホームアドレスをバインディング更新メッセージに基づき新規のケアオブアドレスと関連付けるパケット送付テーブルを更新し、同時に新規ケアオブアドレスと旧ケアオブアドレス間のＩＰ関係マップを構築する。
【００２７】
上記構造の利点は、ホームエージェント２０８がユーザの位置情報とアクセスネットワークトポロジーを各ネットワークから得られない場合でも、各アクセスネットワークが移動ＩＰを採用している限りバインディング更新メッセージはいつでもホームエージェント２０８にて受信されることである。アクセスルータは、単一のアクセスネットワークに属するアクセスポイントのみを管理すると仮定される。ゆえに、Ａ．Ｔ．キャンプベルその他によるＩＥＥＥ  Ｐｅｒｓ．第７巻４号４２ページ〜４９ページの「携帯ＩＰのデザイン、実行および評価」（２０００年８月）およびＡ．Ｔ．キャンプベルその他によるＩＥＥＥ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎ第９巻１号７２ページ〜８２ページの「ＩＰ極小移動性プロトコルの比較」（２００２年２月）に記載されている階層的移動性管理の仕組みが使用されたとしても、関連したケアオブアドレスが変更されるごとにバインディング更新メッセージはホームエージェント２０８にて受信されることになる。
【００２８】
ホームエージェント２０８が異なる移動機から多くのバインディング更新メッセージを受信すると、ホームエージェント２０８はサービス被覆領域全体におけるアクセスネットワーク間のＩＰ関係のマップを構築することができる。異なるアクセスネットワークは異なるＩＰサブネットを持つことから、ＩＰ関係は、アクセスネットワーク関係とみなすこともできる。図５に一例が示されている。ホームエージェントが、ハイパオペレータオーバーレイノード（１１４Ａ−Ｃ）と呼ばれる構造で、インターネット内に配置される。ハイパオペレータオーバーレイノードは、ハイパオペレータと同様の機能を持つ。拡張性を備えるために、ハイパオペレータオーバーレイノードはハイパオペレータとして機能すべきである。アクセスルータはＩＰサブネットといくつかのアクセスポイントで構成される。ケアオブアドレスが変更されるたびに、移動機２１０はバインディング更新メッセージをホームエージェント２０８へ送信する。
【００２９】
本発明の他の実施形態では、第２層あるいは第４層より上のレベルの情報はバインディング更新メッセージの拡張部分に含まれる。ケアオブアドレスの変更はハンドオフを示さないことから、バインディング更新メッセージに含まれ明白にハンドオフを示すＬ２レベルあるいはＬ４より上のレベルの情報は、ハンドオフ発生の区別に役立つ。図６はホームエージェント２０８に送信される登録要求パケット（バインディング更新メッセージ）を示し、これはＣ．パーキンスによるＩＥＴＦ  ＲＦＣ２００２の「ＩＰ移動性サポート」（１９９６年１０月）で定義されている。このパケットの拡張部分は、Ｌ２レベルおよびＬ４より上のレベルの情報を含むことができる。たとえば、Ｌ２レベルの情報として、関連したアクセスポイントのＭＡＣアドレスが変更される。Ｌ４レベルの情報がバインディング更新メッセージに含まれる場合、装置が移動装置なのか、またどのくらい速くそれが移動できるのかなどの情報が含まれる。
【００３０】
ホームエージェント２０８にてハンドオフに基づくバインディング更新メッセージが収集されると、物理的重複に関するＩＰ関係が構築される。前述の通り、異なるアクセスネットワークは、ＩＰ関係がアクセスネットワーク関係と同等とみなされるために異なるＩＰサブネットを持つ。したがって、物理的アクセスネットワークトポロジーマップ(アクセスネットワークは物理的に近接する)は、移動機が異なるアクセスネットワーク間で何度かハンドオフを行った後、作られる。より多くのハンドオフが異なるアクセスネットワーク間で発生すれば、物理的アクセスネットワークトポロジーマップ内のアクセスルータ間の関係が正確であることが確約される。図５には、ホームエージェント２０８で移動機２１０がＡＲ３からＡＲ１、ＡＲ２、そしてＡＲ４へ移動する結果により構築されるアクセスネットワークトポロジーマップ２１２の一例が示されている。
【００３１】
物理的アクセスネットワークトポロジーマップの正確さをより向上させるために、ホームエージェント２０８はハンドオフの方向をたどる。図７に示されるとおり、移動機２１０がＡＲ３からＡＲ１へハンドオフすると、このマップはＡＲ３からＡＲ１への重複と近接を保証する。しかし、ＡＲ３からＡＲ１へのハンドオフにより生成されるバインディング更新メッセージは、ＡＲ３とＡＲ１間の２方向のハンドオフは実現しない（図８参照）。その理由として、まずＡＲ１（大きなセルサイズ）に位置する移動機２１０は、ＡＲ１とＡＲ３間の近接情報のみに基づきＡＲ３（小さなセルサイズ）へハンドオフができない場合があることが挙げられる。他の場合としては、異なるパスにおいて、伝搬状態が異なることが挙げられる。よって、移動機２１０は両方向へのハンドオフができない場合がある。重要なのは、このマップはＭ．ステムとＲ．Ｈ．カッツによるＭｏｂｉｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ第３巻３号３３５ページ〜３５０ページの「無線オーバーレイネットワーク内の縦型ハンドオフ」（１９９８年）に説明されている通り、小さなセルから大きなセルへの上方縦型ハンドオフに重大な時間に関する問題があるゆえ、大きなセルから小さなセルへの下方ハンドオフは大きく向上できないかもしれないという点である。よって、このマップは小さなセルから大きなセルへのハンドオフに必要なハンドオフ時間の削減により効果的である。
【００３２】
移動ＩＰの変形を最小限にする本発明の他の実施形態は、一つのサブネットと他のサブネット間の移動の頻度を利用する。一つのアクセスネットワークと他方のアクセスネットワーク間のケアオブアドレスの変化の数に基づき、アクセスネットワークトポロジー関係をゆるぎないものとする。この方法は、バインディング更新メッセージの送信をトリガするハンドオフを区別する必要はない。例えば、ホームエージェント２０８は、ＡＲ３からＡＲ１への幾多ものバインディング更新メッセージを受信し、ＡＲ３からＡＲ４への一つの更新メッセージを受信するかもしれない。この例では、ハイパオペレータはＡＲ１とＡＲ３間の重複を確認できるが、ＡＲ３とＡＲ４間に関しては、これら二者間の低いハンドオフの頻度から確認ができない。他の例が図９に示される。この例では、矢印に添えられた数字がアクセスルータ間でバインディング更新メッセージが何回交換されたかを示す。この数字に基づき、アクセスルータ間の地理的関係が考慮される。数字が大きければ、アクセスルータ間のハンドオフの機会の可能性が大きくなる。例えば、移動機２１０はＡＲ３からＡＲ１へはほぼ間違いなくハンドオフが可能だが、このマップはＡＲ１からＡＲ３へのハンドオフは保証しない。よって、ハイパオペレータに記憶されたアクセスルータ間のハンドオフの頻度に基づき、特定のアクセスルータ間で移動機２１０がハンドオフできるかどうか判断できる。この考え方により、本発明により決定される地理的ネットワークトポロジーマップの精度が向上される。
【００３３】
移動ＩＰの変形を最小限にする本発明の他の実施形態として、バインディング更新メッセージの受信の時刻に基づくタイムスタンプが移動ＩＰのバインディング更新メッセージに構築される形態が、図１０のフローチャート３００に示される。タイムスタンプは、図６に示される登録要求の拡張部分に含まれる。タイムスタンプは、移動機２１０が一つのアクセスルータとの接続を失い、後に他のアクセスルータと接続をする場合に使用される。図１０に示されるとおり、ホームエージェント２０８は移動機２１０がアクセスルータとの接続を失ったかをステップ３０２ごとに判断する。アクセスルータとの接続の喪失を検知した際は、喪失タイムスタンプがステップ３０４ごとにデータベースに記憶される。
【００３４】
ホームエージェント２０８は、移動機２１０との接続が失われたかを判断するが、ホームエージェント２０８はステップ３０６ごとにネットワークのアクセスルータからのバインディング更新メッセージの受信を監視する。これは、そのような受信がアクセスルータの変更が発生したことを示すからである。移動機２１０が各アクセスネットワークインターフェース（実行環境による）に対して異なるＩＰアドレス（複数のＩＰアドレス割り当て）を持っている場合があるので、ホームエージェント２０８はステップ３０２の失われた接続に関連付けられた装置がステップ３０６のバインディング更新メッセージを送信するものかどうかを特定しなければならない。これは、まずホームエージェント２０８にステップ３０８ごとに移動機のホームアドレスをチェックさせることにより実現される。失われた接続に関連付けられた移動機のホームアドレスとバインディング更新メッセージが同一の場合、バインディング更新メッセージはステップ３１０ごとに同一の装置からもたらされたものとみなされる。ホームアドレスが一致しない場合、装置の識別番号がステップ３１２ごとにチェックされる。識別番号がステップ３１４ごとに相互に対応しない場合、ホームエージェント２０８はバインディング更新メッセージに関連付けられた移動機を新しい装置と特定し、ステップ３１６ごとにその新しい装置をホームエージェント２０８内のテーブルへ登録する。
【００３５】
ステップ３１０あるいは３１４で、装置が同一とみなされる場合は、ホームエージェント２０８はステップ３１８ごとにバインディング更新メッセージに含まれたタイムスタンプをチェックする。ステップ３２２に示されるとおり、ホームエージェント２０８は現在のタイムスタンプを、ホームエージェントのデータベースに記憶された、ステップ３２０ごとに検索される接続喪失タイムスタンプと比較する。時刻の差が、例えばＩＰアドレス変更の最長時間など閾値を超える場合、ホームエージェント２０８はステップ３２４ごとにハンドオフによってこのバインディング更新メッセージがトリガされたものではないとみなし、失われた接続とバインディング更新メッセージに対応するアクセスルータ間には地理的関係はないものと判断する。例えば、移動機２１０の電源が切られ、ユーザが同一の移動機２１０を他の位置へ運んだとする。移動の後、移動機の電源が入れられる。この場合、接続喪失の時間はかなり大きい。よって、ホームエージェント２０８はバインディング更新メッセージがハンドオフによってもたらされたのではないと認識できる。
【００３６】
逆に、時間の差分が閾値を超えない場合、時間の差分によりホームエージェント２０８はこのバインディング更新メッセージはステップ３２６ごとにハンドオフによってトリガされたものとみなし、地理的関係がアクセスルータ間で構築されるものと仮定する。上記の所見に基づき、物理的アクセスネットワークトポロジーマップが更新される。これは、図１１に示す通り以前のアクセスルータと新規アクセスルータ間の関係が物理的アクセスネットワークトポロジーマップに描かれることを意味する。閾値が短い場合、物理的アクセスネットワークトポロジーマップの精度は向上するが、タイムスタンプの同期化の問題が考慮されなければならない。移動機２１０とホームエージェント２０８間の同期化の差分時間が大きい場合、現在のタイムスタンプから接続喪失のタイムスタンプを差し引いた値は負の値となる場合がある。よって、マップは不正確となる。
【００３７】
ハイパオペレータが、図２〜１０により上述の様々な仕組みごとにアクセスネットワークトポロジーマップを持った後、マップはユーザに対しより途切れのない通信を提供することができる。ハイパオペレータは、図１１に示される通り、物理的アクセスネットワークトポロジーマップを持つものとされる。まず、ハイパオペレータは、現在のケアオブアドレスに基づきＩＰサブネットレベルの見地から移動機の位置を特定することができる。図１１に示される例では、移動機２１０は現在ＡＲ５に位置している。ハイパオペレータがトポロジー情報を持つと、ユーザの現在地の周辺でどのアクセスネットワークが利用可能か、現在のアプリケーションにはどのアクセスネットワークが適切か、どのアクセスネットワークが望ましいか等が示される。このマップに基づき、ハイパオペレータは、移動機にどのアクセスネットワークインターフェースが起動されるべきかを示すために、ＡＲ５に関係した他のＡＲの物理的関係を特定する。したがって、移動機２１０は利用不可能なアクセスネットワークインターフェースの電源を切ることができるゆえ、電池の消耗を抑えることができる。この例では、ＡＲ５における移動機２１０はＡＲ２およびＡＲ４のアクセスネットワークインターフェースのみの電源を入れるべきである。異種アクセスネットワークでの現在のアクセスネットワークの選択は、Ｊ．カリオクリュその他によるＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇ．第３９巻１０号１１６ページ〜１２４ページの「複数標準の端末の無線アクセス選択」（２００１年１０月）に記載されている通り、範囲、能力および遅延に基づき研究されてきた。
【００３８】
主に、市場の面の説明は省略した。しかし、ハイパオペレータは、ユーザの現在地の周辺で利用可能なネットワーク、ユーザの好みに基づく利用のコスト、利用可能な最大の帯域幅およびセキュリティのレベルといった情報を移動機に提供することができる。例えば、ハイパオペレータは、物理的アクセスネットワークトポロジーマップを使用することにより、現在のアクセスルータの周辺の近接するアクセスルータに基づきページング範囲を特定することができる。
【００３９】
上記説明は、発明を示すために提供されたものであり、発明を制限するものとして解釈されてはならない。添付の請求の範囲によって定められる範囲内で、本発明には様々な付加、代用および他の変形が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、移動通信機が現在作動している第一のアクセスネットワークから第二のアクセスネットワークへのハンドオフが行われた場合、それに基づき、第一のアクセスネットワークもしくはアクセスネットワークからの入力なしに物理的アクセスネットワークトポロジーが構築される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  既知のハイパオペレータオーバーレイ構造を図式的に示したものである。
【図２】  本発明による、ハイパオペレータを統合した階層的アクセスネットワーク環境の実施形態を図式的に示したものである。
【図３】  図２の階層的アクセスネットワーク環境におけるケアオブアドレスの変更の見地からのハンドオフと非ハンドオフのバインディング更新メッセージの様々な相違を図式的に示したものである。
【図４】  本発明による、図２の階層的ネットワーク環境におけるバインディング更新メッセージの送信とネットワークトポロジー情報に基づくハンドオフの決定を図式的に示したものである。
【図５】  本発明において構築される、物理的アクセスネットワークトポロジーマップを示すハイパオペレータと統合された階層的アクセスネットワークの第２実施形態を図式的に示したものである。
【図６】  本発明による、図２および５のホームエージェント（ハイパオペレータ）に送信される登録要求パケット（移動ＩＰバインディング更新メッセージ）の実施形態を図式的に示すものである。
【図７】  本発明による、ハイパオペレータと統合された階層的アクセスネットワーク環境の第３実施形態を図式的に示したものである。
【図８】  本発明による、階層的アクセスネットワークのために構築された物理的アクセスネットワークトポロジーマップの実施形態を図式的に示したものである。
【図９】  図７の階層的アクセスネットワーク間のハンドオフ発生の頻度分布の例を図式的に示したものである。
【図１０】  本発明による、バインディング更新メッセージをタイムスタンプとともに送信する実施形態のフローチャートである。
【図１１】本発明による、階層的アクセスネットワークにより使用される方向を考慮した物理的アクセスネットワークトポロジーの他の実施形態を図式的に示すものである。
【符号の説明】
１００・・・ハイパオペレータオーバーレイネットワーク構造  １０２Ａ〜Ｄ・・・アクセスネットワーク  １０４Ａ，Ｂ・・・サービス／コンテンツプロバイダ  １０６・・・ハイパオペレータ  １０８・・・社内イントラネット  １１０・・・ラップトップコンピュータ  １１２Ａ〜Ｄ・・・ノード  １１４Ａ〜Ｃ・・・ハイパオペレータオーバーレイノード  ２００・・・アクセスネットワーク環境  ２０２Ａ〜Ｅ・・・アクセスネットワーク  ２０４Ａ〜Ｆ・・・アクセスネットワーク  ２０６Ａ、Ｂ・・・アクセスネットワーク  ２０８・・・ホームエージェント  ２１０・・・移動機  ２１２・・・アクセスネットワークトポロジーマップ
【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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