説明

ハンドオーバ制御システム、アクセスルータおよびハンドオーバ制御方法

【課題】移動元のアクセスネットワークの使用帯域の輻輳状況に応じて、MNのハンドオーバ方式を切り替えることによって、MNを移動元のアクセスネットワークから素早く離脱させ、移動元アクセスネットワークに接続しているMNの数を減らし、アクセスネットワークの輻輳状況を改善する。
【解決手段】複数のアクセスルータ(PMAG101、NMAG102)と、移動ユーザ端末が在圏する移動元アクセスネットワークのリソースを監視するPCRF(リソース制御サーバ)104と、を備え、PCRF(リソース制御サーバ)104は、移動元アクセスネットワークに一定値以上の輻輳が生じた場合、MN(移動ユーザ端末)103からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータ(PMAG101)に対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のアクセスネットワーク間で行なわれる移動ユーザ端末のハンドオーバ方式を制御するハンドオーバ制御システム、アクセスルータおよびハンドオーバ制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、公衆回線交換サービスを提供する多くの固定・移動通信事業者は、次世代ネットワークとして標準化が進められているNGN(Next Generation Network)のアーキテクチャに基づく固定・移動網の統合に向けて、インターネットサービスとの融合も容易なIPベースネットワークへの移行を進めている。NGNの中核技術であるIMS(IP Multimedia Subsystem)では、QoS・ポリシー制御を実施するために、リソース制御サーバとなるPCRF(Policy and Charging Rules Function)を用いる。
【0003】
現在3GPP、3GPP2、ITU−Tでは、SIP(Session Initiation Protocol)サーバ(非特許文献3)などのAF(Application Function)に相当するP−CSCF(Proxy Call Session Control Function)からPCRFに対してネットワーク資源要求などを行なうポリシー制御の手順が規定されている。さらに、PCRFからトランスポートのエッジルータであるAGW(Access Gateway)に対して、ユーザからのメディアトラフィックを制御するためのポート開放・閉鎖やポリシー設定などを行なう手順が規定されている。
【0004】
一方、ユーザ端末が移動した際、ユーザの通信を可能な限り継続させる技術として、ハンドオーバ技術がIETFを中心に標準化されている。しかし、現在、IMSのポリシー制御アーキテクチャを活用し、IPモビリティプロトコルであるFPMIP(Fast Proxy MIP)において有効なリソース制御を、どのように実施するかについての具体的な方法は提案されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】IETF draft-ietf-mipshop-pfmipv6-01.txt
【非特許文献2】3GPP TS 23.203 V8.4.0 “3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Policy and charging control architecture (Release 8)”
【非特許文献3】IETF RFC3261 “Session Initiation Protocol”
【非特許文献4】IETF RFC5213 “Proxy Mobile IP”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来技術では、IMSにおいては、PCRFというリソース制御サーバを用いて、ユーザがアプリケーションを利用し始める際、SIPによる発呼に基づき、そのアプリケーションのトラフィックに対して、QoSクラスを割り当てる手法が提案されている(非特許文献3)。
【0007】
一方、高速ハンドオーバ技術として、FPMIPが定義されている。図3は、FPMIPの概要を示す図である。FPMIPでは、LMA(Location Management Agent)100と、PMAG(Previous Mobile Access Gateway)101と、NMAG(Next Mobile Access Gateway )102と、MN(Mobile Node)103とから構成されている。このFPMIPは、PMIPプロトコル(非特許文献4)を拡張している。
【0008】
PMIP(Proxy MIP)では、MNは、ハンドオーバを実施するための機能をもつ必要がなく、MNが接続するMAG(Mobile Access Gateway)がMNの移動を管理する。MNは、MAGに接続すると、MAGはその情報をLMAに通知し、LMAとMAG間でトンネルを確立する。MNが他のMAGへ移動した際には、移動先のMAGがLMAに新たにMNが接続してきたことを通知し、トンネルを確立する。この後、LMAは移動元MAGとのトンネルを棄却する。
【0009】
一方、FPMIPでは、MNが移動した際、移動元のMAGから移動先のMAG間にトラフィック転送用のトンネルを確立する。この後、移動先MAGがLMAにMNの移動を通知し、LMAと新たにトラフィック転送用のトンネルを確立するまで、MN宛のトラフィックを、MAG間のトンネル経由で転送する。
【0010】
図4および図5は、FPMIPにおけるハンドオーバのシーケンスを示す図である。図4では、Predictive方式のハンドオーバのシーケンスを示している。図4に示すPredictive方式のハンドオーバは、無線アクセスネットワークがMNの移動を検知できることを前提としたハンドオーバである。MNの移動先MAGにMNの移動を通知し、あらかじめMNが移動先MAGに接続する前に、移動元MAG、移動先MAG間にトラフィック転送用のトンネルを確立しておく方法である。
【0011】
図5では、Reactive方式のハンドオーバのシーケンスを示している。図5に示すReactive方式のハンドオーバは、無線アクセスネットワークがMNの移動を検知することを想定とせず、MNが移動先MAGに接続してから、移動元MAGと移動先MAGでトンネルを確立する。MAG間のトンネルは、移動元MAGのほうからトンネルを棄却し、MNはその後LMAと移動先MAG間でPMIPにより形成されたトンネルを用いてトラフィックの送受信を行なうようになる。
【0012】
ハンドオーバを実行する際、移動元無線アクセスネットワークの使用帯域が輻輳しつつある状況では、高速にMNにハンドオーバを実行させ、多くのMNを他の無線アクセスネットワークにハンドオーバさせることが望ましい。Predictive方式のハンドオーバでは、MNが移動をする前に、FPMIPによるハンドオーバの際トラフィックを転送するMAG間のトンネルを事前に確立する処理を実行するため、Reactive方式のハンドオーバを実行する場合と比較して、MNが移動元アクセスネットワークから離脱するまで時間がかかるという問題がある。Predictive方式のハンドオーバを実行した場合、MNはパケットロスが少なくハンドオーバを実行することが可能となるが、移動元無線アクセスネットワークに位置する時間は長くなる傾向がある。
【0013】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、移動元のアクセスネットワークの輻輳状況に応じて、MNのハンドオーバ方式を切り替えることによって、MNを移動元のアクセスネットワークから素早く離脱させ、アクセスネットワークの輻輳状況を改善することができるハンドオーバ制御システム、アクセスルータおよびハンドオーバ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
(1)上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のハンドオーバ制御システムは、複数のアクセスネットワーク間で行なわれる移動ユーザ端末のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御システムであって、アクセスネットワークを管理する複数のアクセスルータと、移動ユーザ端末が在圏する移動元アクセスネットワークの帯域使用量を監視する制御サーバと、を備え、前記制御サーバは、予め定められた条件が満たされた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えることを特徴としている。
【0015】
このように、予め定められた条件が満たされた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えるので、移動ユーザ端末は、アクセスルータ間のトンネルが確立されることを待つことなく、ハンドオーバを実施することができる。これにより、移動ユーザ端末を素早く移動元アクセスネットワークから離脱させることができる。
【0016】
(2)また、本発明のハンドオーバ制御システムにおいて、前記制御サーバは、移動元のアクセスネットワークの使用帯域において、一定値以上の輻輳が生じた場合、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えることを特徴としている。
【0017】
このように、移動元のアクセスネットワークにおいて、一定値以上の輻輳が生じた場合、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えるので、輻輳しつつある状況のアクセスネットワークから移動ユーザ端末を素早くハンドオーバさせ、アクセスネットワークの輻輳状況を緩和させることができる。
【0018】
(3)また、本発明のアクセスルータは、複数のアクセスネットワーク間で行なわれる移動ユーザ端末のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御システムに適用されるアクセスルータであって、移動ユーザ端末が在圏する移動元アクセスネットワークの帯域使用量を監視する制御サーバからの通知に応じて、Predictive方式のハンドオーバからReactive方式のハンドオーバに切り替えて、移動ユーザ端末にハンドオーバを実施させることを特徴としている。
【0019】
このように、予め定められた条件が満たされた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えるので、移動ユーザ端末は、アクセスルータ間のトンネルが確立されることを待つことなく、ハンドオーバを実施することができる。これにより、移動ユーザ端末を素早く移動元アクセスネットワークから離脱させることができる。
【0020】
(4)また、本発明のハンドオーバ制御方法は、複数のアクセスネットワーク間で行なわれる移動ユーザ端末のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御方法であって、制御サーバにおいて、移動ユーザ端末が在圏する移動元アクセスネットワークの帯域使用量を監視するステップと、前記監視の結果、移動元のアクセスネットワークの帯域使用量において、一定値以上の輻輳が生じた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えるステップと、移動元アクセスルータにおいて、前記制御サーバからの通知に応じて、Predictive方式のハンドオーバからReactive方式のハンドオーバに切り替えて、移動ユーザ端末にハンドオーバを実施させるステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。
【0021】
このように、移動元のアクセスネットワークに輻輳が生じた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えるので、移動ユーザ端末は、アクセスルータ間のトンネルが確立されることを待つことなく、ハンドオーバを実施することができる。これにより、移動ユーザ端末を素早く移動元アクセスネットワークから離脱させることができる。その結果、アクセスネットワークの輻輳状況を緩和させることができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、予め定められた条件が満たされた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えるので、移動ユーザ端末は、アクセスルータ間のトンネルが確立されることを待つことなく、ハンドオーバを実施することができる。これにより、移動ユーザ端末を素早く移動元アクセスネットワークから離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本実施形態に係るハンドオーバ制御システムの概略構成を示す図である。
【図2】本実施形態に係るハンドオーバ制御システムの動作を示すシーケンスチャートである。
【図3】FPMIPの概要を示す図である。
【図4】FPMIPにおけるハンドオーバのシーケンスを示す図である。
【図5】FPMIPにおけるハンドオーバのシーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
[用語の定義]
MN(Mobile Node)は、移動ユーザ端末を意味する。
MN−ID(MN Identifier)は、MNを一意に示すIDである。
MN−IID(MN Interface Identifier)は、MNのIFを示すIDである。
CN(Corresponding Node)は、移動ユーザ端末の通信相手である。
MAG(Mobile Access Gateway)は、アクセスルータである。
PMAG/NMAG(Previous MAG/Next MAG)は、移動元MAGおよび移動先MAGである。
LMA(Location Management Agent)は、移動管理のアンカーである。
PCRF(Policy and Changing Rule Function)は、ポリシー制御サーバである。
AN/AP(Access Network/Access Point)は、ユーザがアタッチするAN/APである。
P−AN/N−AN(Previous AN/Next AN)は、移動元アクセスネットワークおよび移動先アクセスネットワークである。
【0025】
3GPPでは、移動ユーザ端末(Mobile Node:以下、「MN」と呼称する。)の通信にリソース制御を実施し、QoSを提供する手続きが標準化されている(非特許文献1)。一方、IP Mobilityを高速に実現するプロトコルとして、Fast Proxy Mobile IPプロトコル(以下、「FPMIP」と呼称する。)が検討されている(非特許文献2)。FPMIPでは、IP層以下の2層の機能を活用し、移動先ネットワークにMNのハンドオーバより先にMNがハンドオーバすることを通知し高速に処理を進めるPredictive方式と、MNが移動先ネットワークに接続してからハンドオーバの処理を進めるReactive方式がある。Predictive方式は、Reactive方式より一般的に高速なハンドオーバを実施できるため、通信事業者においては利用を検討されている。
【0026】
本実施形態では、MNがハンドオーバする際、PCRF(リソース制御サーバ)に問い合わせを行ない、移動元アクセスネットワークの状況に応じて、FPMIPにおいてPredictive方式、Reactive方式のどちらでハンドオーバを実施するか制御する。
【0027】
図1は、本実施形態に係るハンドオーバ制御システムの概略構成を示す図である。ハンドオーバ制御システムは、LMA(Location Management Agent)100と、PMAG(Previous Mobile Access Gateway)101と、NMAG(Next Mobile Access Gateway )102と、MN(Mobile Node)103と、PCRF(リソース制御サーバ)104と、から構成されている。
【0028】
図1に示すように、MAG(PMAG101、NMAG102)は、MN103がコアネットワークに接続する際のエッジルータとなるコアネットワーク上に分散配置される。PCRF(リソース制御サーバ)104は、MN103がMAG(PMAG101)に接続した際、リソース制御を実施する。PCRF(リソース制御サーバ)104は、各MAG(PMAG101、NMAG102)配下の無線アクセスネットワークの利用率を計測している。
【0029】
PCRF(リソース制御サーバ)104は、MN103がハンドオーバする際、Predictive方式からReactive方式にハンドオーバを切り替えるべきかどうか判定し、MAG(PMAG101)に通知する。
【0030】
このハンドオーバ制御システムは、FPMIPにより、MN103が、Predictive方式のハンドオーバする際、IMSのポリシー制御・受付け制御サーバであるPCRF(リソース制御サーバ)104が、移動元無線アクセスネットワーク(P−AN)のリソースを監視する。そして、移動元無線アクセスネットワーク(P−AN)が輻輳しつつあるような状況では、MNが素早く移動先アクセスネットワーク(N−AN)に接続するようにする。
【0031】
具体的には、MN103が、Predictive方式のハンドオーバを実施するとPCRF(リソース制御サーバ)104に通知した際、PCRF(リソース制御サーバ)104は、PMAG101に対して、Reactive方式のハンドオーバを実施するように通知する。
【0032】
図2は、本実施形態に係るハンドオーバ制御システムの動作を示すシーケンスチャートである。MNはP−ANに対して、Reportとして「MN ID,New AP ID」を送信する。P−ANはPMAGに対してHO Initiateとして、「MN ID,New AP ID」を送信する。PMAGはNMAGに対して、「MN ID,MN-HoA,MN IID,LMA Address」を送信する。NMAGはPCRFに対して、「MN ID,PMAG, NMAG」を送信する。PCRFは、NMAGに対して「Handover change」を送信する。NMAGはPMAGに対して、「MN ID,Handover change」を送信する。これにより、ハンドオーバが、Predictive方式からReactive方式に切り替えられる。従って、PMAGとNMAGとの間では、「HI(F or U flag), HAck」はやり取りされず、また、データの送受信も行なわれない(トンネルが確立しない)。
【0033】
PMAGはMNにDetachを実施し、MNはPMAGからNMAGに接続される。MNとNMAGとが接続すると、NMAGは、PCRFに対して、「MN ID,PMAG, NMAG」を送信する。PCRFはNMAGに対して「Accept(Reject)」を送信する。NMAGはPMAGに対して、「HI(MN ID), HAck」を送信する。PMAGはNMAGに対して、「MN ID,MN-HoA,MN IID,LMA」を送信する。そして、PMAGとNMAGとの間でデータのやり取りが行われる。これにより、Reactive方式が実行される。
【0034】
以上説明したように、本実施形態によれば、移動元アクセスネットワークの輻輳状況に応じ、MNのハンドオーバの方式をPredictive方式から、Reactive方式に切り替える。これにより、MNはMAG間のトンネルが確立されることを待つことなく、ハンドオーバを実施することができ、素早く移動元アクセスネットワークから離脱することができる。ハンドオーバを切り替えることで、輻輳しつつある状況のアクセスネットワークからMNを素早くハンドオーバさせ、アクセスネットワークの輻輳状況を緩和させることができる。
【0035】
確かにReactiveハンドオーバを実施することで、ハンドオーバ時のパケットロスは増えてしまうが、MNのハンドオーバを素早く実行させることで、輻輳している無線アクセスネットワークを利用しているMNの数を速く減少させることができる。一般的に、Predictive方式とReactive方式のハンドオーバ時間の差は数秒程度であり、MNに対する影響は小さい。また、結果的に、無線アクセスネットワークの輻輳により、その無線アクセスネットワークを利用し続けているMNがトラフィックの送受信を行なえなくなってしまうような現象を防ぐことができる。
【符号の説明】
【0036】
100 LMA
101 PMAG
102 NMAG
103 MN
104 PCRF(リソース制御サーバ)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のアクセスネットワーク間で行なわれる移動ユーザ端末のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御システムであって、
アクセスネットワークを管理する複数のアクセスルータと、
移動ユーザ端末が在圏する移動元アクセスネットワークの帯域使用量を監視する制御サーバと、を備え、
前記制御サーバは、予め定められた条件が満たされた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えることを特徴とするハンドオーバ制御システム。
【請求項2】
前記制御サーバは、移動元のアクセスネットワークの帯域使用量において、一定値以上の輻輳が生じた場合、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えることを特徴とする請求項1記載のハンドオーバ制御システム。
【請求項3】
複数のアクセスネットワーク間で行なわれる移動ユーザ端末のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御システムに適用されるアクセスルータであって、
移動ユーザ端末が在圏する移動元アクセスネットワークの帯域使用量を監視する制御サーバからの通知に応じて、Predictive方式のハンドオーバからReactive方式のハンドオーバに切り替えて、移動ユーザ端末にハンドオーバを実施させることを特徴とするアクセスルータ。
【請求項4】
複数のアクセスネットワーク間で行なわれる移動ユーザ端末のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御方法であって、
制御サーバにおいて、移動ユーザ端末が在圏する移動元アクセスネットワークの帯域使用量を監視するステップと、
前記監視の結果、移動元のアクセスネットワークの帯域使用量において、一定値以上の輻輳が生じた場合、前記移動ユーザ端末からPredictive方式のハンドオーバを実施する旨の通知があったときに、移動元のアクセスネットワークを管理するアクセスルータに対して、Reactive方式のハンドオーバを行なう指示を与えるステップと、
移動元アクセスルータにおいて、前記制御サーバからの通知に応じて、Predictive方式のハンドオーバからReactive方式のハンドオーバに切り替えて、移動ユーザ端末にハンドオーバを実施させるステップと、を少なくとも含むことを特徴とするハンドオーバ制御方法。

【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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【公開番号】特開2010−226468(P2010−226468A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−72118(P2009−72118)
【出願日】平成21年3月24日(2009.3.24)
【出願人】(000208891)KDDI株式会社 (2,700)
【Fターム(参考)】