ハンドオーバ制御システム、ＭＡＧおよびハンドオーバ制御方法
【課題】ハンドオーバ時に、トラフィックが転送される通信経路の使用帯域が輻輳している場合、通信経路の輻輳を回避し、総体的にパケットロスを減少させる高速なハンドオーバを実現する。
【解決手段】ＭＡＧ１０１、１０２と、ＬＭＡ１００と、ＰＣＲＦ（リソース制御サーバ）１０４と、から構成され、ＭＮ（移動ユーザ端末）１０３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、ＰＣＲＦ（リソース制御サーバ）１０４は、移動元ＭＡＧ１０１と移動先ＭＡＧ１０２との間のトラフィック流量を監視し、移動元ＭＡＧ１０１および移動先ＭＡＧ１０２に対して、トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間を制限し、トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与える。
【解決手段】ＭＡＧ１０１、１０２と、ＬＭＡ１００と、ＰＣＲＦ（リソース制御サーバ）１０４と、から構成され、ＭＮ（移動ユーザ端末）１０３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、ＰＣＲＦ（リソース制御サーバ）１０４は、移動元ＭＡＧ１０１と移動先ＭＡＧ１０２との間のトラフィック流量を監視し、移動元ＭＡＧ１０１および移動先ＭＡＧ１０２に対して、トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間を制限し、トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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、ＭＡＧ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であるＰＣＲＦ（Policy and Charging Rules Function）を用いる。
【０００３】
現在、３ＧＰＰ、３ＧＰＰ２、ＩＴＵ−Ｔでは、非特許文献３に開示されているＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバなどの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う手順が規定されている。
【０００４】
一方、移動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において有効なリソース制御をどう実施するか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（Local Mobility Anchor）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。ＬＭＡ１００とＰＭＡＧ１０１との間にはトンネルＴ１が確立され、ＬＭＡ１００とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ２が確立される。また、ハンドオーバの際、ＰＭＡＧ１０１とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ３が確立される。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間にトンネルを確立する。この際、移動先ＭＡＧがＬＭＡにＭＮの移動を通知し、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】
ハンドオーバにおいては、なるべくパケットロスが少なくなることが望ましい。ＦＰＭＩＰでは、移動先ＭＡＧに接続後、ＭＡＧ間のトンネルからＰＭＩＰによるＬＭＡからのトンネルを利用するようになる。ＦＰＭＩＰでは、移動元ＭＡＧがＦＰＭＩＰのトンネルに流れているトラフィックがないことを確認してからトンネルを棄却することがパケットロスを少なくする観点では理想的であるが、現実的には、ＭＡＧが、ユーザがいつまでアプリケーションを利用しつづけているかという情報はわからないため、実現は難しい。従来技術では、ＭＡＧがいつ、ＦＰＭＩＰによるトンネルを棄却するか定義されていない。
【００１３】
また、従来技術では、移動元ＭＡＧ、移動先ＭＡＧで確立するトンネルにおけるトラフィック転送について何も保証していない。そのため、移動元ＭＡＧ間、移動先ＭＡＧ間のトンネルが通過するネットワーク経路で輻輳が発生していた場合、ＭＮがシームレスなハンドオーバを実施することができない場合がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、総体的にパケットロスを減少させると共に、通信経路の輻輳を回避し、高速なハンドオーバを実現することができるハンドオーバ制御システム、ＭＡＧ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】
【００１５】
（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ＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視し、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて異なる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。
【００１６】
このように、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視し、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量に応じて異なるハンドオーバを行なう指示を与えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【００１７】
（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ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとを切り替える指示を与えることを特徴としている。
【００１８】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバとＰＭＩＰにおけるハンドオーバとを切り替える指示を与えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【００１９】
（３）また、本発明のハンドオーバ制御システムにおいて、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限することを特徴としている。
【００２０】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限するので、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバを行なう場合と比べて、多少のパケットロスを発生させてしまうものの、ＰＭＩＰのみでハンドオーバを行なう場合よりもパケットロスを減少させることが可能となる。また、ＭＡＧ間の通信経路を早く棄却することによって、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れることを防止することができるので、ＭＡＧ間の通信経路がそれ以上輻輳することを回避することができる。その結果、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合であっても、多くの移動ユーザ端末に対して、ＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを行なう機会を提供することが可能となる。
【００２１】
（４）また、本発明のハンドオーバ制御システムにおいて、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えることを特徴としている。
【００２２】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えるので、ＭＡＧ間の通信経路の輻輳を回避することが可能となる。
【００２３】
（５）また、本発明のＭＡＧは、複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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ＭＡＧであって、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとを切り替えることを特徴としている。
【００２４】
このように、ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバとＰＭＩＰにおけるハンドオーバとを切り替えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【００２５】
（６）また、本発明のＭＡＧは、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を限定することを特徴としている。
【００２６】
このように、ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を限定するので、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバを行なう場合と比べて、多少のパケットロスを発生させてしまうものの、ＰＭＩＰのみでハンドオーバを行なう場合よりもパケットロスを減少させることが可能となる。また、ＭＡＧ間の通信経路を早く棄却することによって、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れることを防止することができるので、ＭＡＧ間の通信経路がそれ以上輻輳することを回避することができる。その結果、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合であっても、多くの移動ユーザ端末に対して、ＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを行なう機会を提供することが可能となる。
【００２７】
（７）また、本発明のハンドオーバ制御システムの制御方法は、複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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のハンドオーバ制御方法であって、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバにおいて、前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視するステップと、前記トラフィック流量が、第１の閾値または第２の閾値を超えたかどうかを判断するステップと、前記判断の結果、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限する指示を与えるステップと、前記判断の結果、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバに切り替える指示を与えるステップと、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧにおいて、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを、ＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替えるステップと、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を限定するステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。
【００２８】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限するので、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバを行なう場合と比べて、多少のパケットロスを発生させてしまうものの、ＰＭＩＰのみでハンドオーバを行なう場合よりもパケットロスを減少させることが可能となる。また、ＭＡＧ間の通信経路を早く棄却することによって、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れることを防止することができるので、ＭＡＧ間の通信経路がそれ以上輻輳することを回避することができる。その結果、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合であっても、多くの移動ユーザ端末に対して、ＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを行なう機会を提供することが可能となる。また、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えるので、ＭＡＧ間の通信経路の輻輳を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視し、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量に応じて異なるハンドオーバを行なう指示を与えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態において想定するネットワーク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概略構成を示す図である。
【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】
【００３１】
［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（Local Mobility Anchor）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アクセスネットワークおよびアクセスポイントである。
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
本実施形態では、ＭＮが通信に利用する通信経路上のネットワークにリソースが十分にない場合、３ＧＰＰのリソース制御の手順を活用し、ＦＰＭＩＰを制御することで、ＩＰ Ｍｏｂｉｌｉｔｙを多くの移動ユーザ端末に提供する。
【００３４】
図１は、本実施形態において想定するネットワーク構成を示す図である。ＬＭＡ１００は、ＭＡＧ１０１ａ〜１０１ｅとの間でＩＰトンネル（通信経路）Ｔａ〜Ｔｅを確立している。ＭＮ１０３は、あるＭＡＧの配下の無線アクセスネットワークに移動しても、アドレスは変わらないものとする（ＩＰモビリティ）。
【００３５】
図２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。このハンドオーバ制御システムは、ＬＭＡ（Local Mobility Anchor）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。ＬＭＡ１００とＰＭＡＧ１０１との間にはトンネルＴ１が確立され、ＬＭＡ１００とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ２が確立される。また、ハンドオーバの際、ＰＭＡＧ１０１とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ３が確立される。
【００３６】
このハンドオーバ制御システムは、ＦＰＭＩＰにより、ＭＮ１０３が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ＰＣＲＦ１０４が、移動先ＭＡＧ１０１と移動元ＭＡＧ１０２間の通信経路の状況に応じて、リソース制御を実施する。これにより、通信キャリアのように、インターネット、移動体サービスなど様々なトラフィックを収容するネットワークで、ＭＮ１０３の高速ハンドオーバの実現を支援する。
【００３７】
ＰＣＲＦ１０４は、ネットワーク上に隣接するＭＡＧ１０１、１０２間のトラフィックを監視する。そして、各ＭＡＧ間の通信経路に関して２つの閾値を保持し、ＭＮ１０３のハンドオーバの際、受付け制御を実施する。第１の閾値では、ＭＡＧ１０１、１０２間の通信経路のトラフィック流量が、物理帯域を超過するほどではないが、物理帯域を圧迫しつつある状況の際、ＰＣＲＦ１０４が、ＭＮ１０３のハンドオーバを受け付けた時に、ＰＦＭＩＰのハンドオーバを受け付けるが、ＭＡＧ１０１、１０２間のトンネルＴ３を利用する時間を短くするように通知する。
【００３８】
第２の閾値では、ＭＡＧ間のネットワークに流れているトラフィックがＭＡＧ間の通信経路の物理経路を圧迫している状況なので、ＰＦＭＩＰのハンドオーバを受け付けられず、ＰＣＲＦ１０４は、ＭＡＧ１０１、１０２に対して、ＰＭＩＰでのハンドオーバを実施するように通知する。
【００３９】
図４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。図４では、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ方式のハンドオーバを示している。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。すなわち、Ｌ２（無線アクセスネットワーク）機能によるＭＮのハンドオーバを通知する。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、「Accept(Reject)」を送信する。このとき、「Handover change」の判定、ＦＰＭＩＰの移動の可否、ＭＡＧ間のトンネル棄却（HIを投げるタイミング）を制御することとなる。
【００４０】
次に、ＮＭＡＧはＰＭＡＧに対して、「Hack, MN ID」を送信する。ＰＭＡＧはＮＭＡＧに対し、「HI(F or U flag)」を送信し、ＮＭＡＧはＰＭＡＧに対して、「HAck」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。次に、ＭＮが、ＰＭＡＧからｄｅｔａｃｈ、ＮＭＡＧにａｔｔａｃｈとなる。そして、ＮＭＡＧからＭＮにＤＬデータが送信され、ＭＮからＮＭＡＧにＵＬデータが送信される。このＵＬデータは、ＮＭＡＧからＰＭＡＧを介してＬＭＡに送信される。次に、ＰＭＡＧがＮＭＡＧに対して、「HI」を送信してトラフィックの転送が完了したことを通知し、ＮＭＡＧがＰＭＡＧに対して、「HAck」を送信する。次に、ＮＭＡＧがＬＭＡとの間でトンネルを確立して、ＰＭＩＰへの切り替えが行なわれる。
【００４１】
図５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。図５では、Ｒｅａｃｔｉｖｅ方式のハンドオーバを示している。ＭＮがＰＭＡＧからｄｅｔａｃｈ、ＮＭＡＧにａｔｔａｃｈとなると、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。このとき、「Handover change」の判定、ＦＰＭＩＰの移動の可否、ＭＡＧ間のトンネル棄却（HIを投げるタイミング）を制御することとなる。
【００４２】
次に、ＮＭＡＧはＰＭＡＧに対して、「HI，MN ID」を送信する。ＰＭＡＧはＮＭＡＧに対し、「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。ＰＭＡＧからのＤＬデータは、ＮＭＡＧを介してＭＮに送信される。また、ＭＮからのＵＬデータは、ＮＭＡＧを介してＰＭＡＧに送信され、ＰＭＡＧからＬＭＡに送信される。次に、ＰＭＡＧからＮＭＡＧに対して、「HI」を送信し、ＮＭＡＧがＰＭＡＧに対して、「HAck」を送信する。次に、ＮＭＡＧがＬＭＡとの間でトンネルを確立して、ＰＭＩＰへの切り替えが行なわれる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＰＣＲＦ１０４は、トラフィック流量が、第１の閾値を超えた際に、ＭＡＧに対してＦＰＭＩＰにより確立されたトンネルを短い時間で棄却するように通知する。これにより、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバ時に対して、多少のパケットロスを発生させてしまうが、ＰＭＩＰだけでハンドオーバを実施するよりハンドオーバのパケットロスを生じさせないハンドオーバを実施することが可能となる。また、ＭＡＧ間のトンネルを早く棄却することで、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れないようにするため、ＭＡＧ間の通信経路がこれ以上輻輳することを防ぐことができる。これにより、ＦＰＭＩＰでＭＡＧ間にトンネルを確立する際のリソース制御に、単純にＡｃｃｅｐｔ／Ｒｅｊｅｃｔというリソース制御より、２段階（多段階）の閾値を設定することで、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合でも、多くのＭＮに対してＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを提供できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００ ＬＭＡ
１０１ ＰＭＡＧ
１０１ａ〜１０１ｅ ＭＡＧ
１０２ ＮＭＡＧ
１０３ ＭＮ
１０４ ＰＣＲＦ（リソース制御サーバ）
Ｔａ〜Ｔｅ トンネル（通信経路）
Ｔ１〜Ｔ３ トンネル（通信経路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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、ＭＡＧ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であるＰＣＲＦ（Policy and Charging Rules Function）を用いる。
【０００３】
現在、３ＧＰＰ、３ＧＰＰ２、ＩＴＵ−Ｔでは、非特許文献３に開示されているＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバなどの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う手順が規定されている。
【０００４】
一方、移動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において有効なリソース制御をどう実施するか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（Local Mobility Anchor）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。ＬＭＡ１００とＰＭＡＧ１０１との間にはトンネルＴ１が確立され、ＬＭＡ１００とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ２が確立される。また、ハンドオーバの際、ＰＭＡＧ１０１とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ３が確立される。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間にトンネルを確立する。この際、移動先ＭＡＧがＬＭＡにＭＮの移動を通知し、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】
ハンドオーバにおいては、なるべくパケットロスが少なくなることが望ましい。ＦＰＭＩＰでは、移動先ＭＡＧに接続後、ＭＡＧ間のトンネルからＰＭＩＰによるＬＭＡからのトンネルを利用するようになる。ＦＰＭＩＰでは、移動元ＭＡＧがＦＰＭＩＰのトンネルに流れているトラフィックがないことを確認してからトンネルを棄却することがパケットロスを少なくする観点では理想的であるが、現実的には、ＭＡＧが、ユーザがいつまでアプリケーションを利用しつづけているかという情報はわからないため、実現は難しい。従来技術では、ＭＡＧがいつ、ＦＰＭＩＰによるトンネルを棄却するか定義されていない。
【００１３】
また、従来技術では、移動元ＭＡＧ、移動先ＭＡＧで確立するトンネルにおけるトラフィック転送について何も保証していない。そのため、移動元ＭＡＧ間、移動先ＭＡＧ間のトンネルが通過するネットワーク経路で輻輳が発生していた場合、ＭＮがシームレスなハンドオーバを実施することができない場合がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、総体的にパケットロスを減少させると共に、通信経路の輻輳を回避し、高速なハンドオーバを実現することができるハンドオーバ制御システム、ＭＡＧ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】
【００１５】
（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ＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視し、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて異なる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。
【００１６】
このように、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視し、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量に応じて異なるハンドオーバを行なう指示を与えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【００１７】
（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ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとを切り替える指示を与えることを特徴としている。
【００１８】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバとＰＭＩＰにおけるハンドオーバとを切り替える指示を与えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【００１９】
（３）また、本発明のハンドオーバ制御システムにおいて、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限することを特徴としている。
【００２０】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限するので、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバを行なう場合と比べて、多少のパケットロスを発生させてしまうものの、ＰＭＩＰのみでハンドオーバを行なう場合よりもパケットロスを減少させることが可能となる。また、ＭＡＧ間の通信経路を早く棄却することによって、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れることを防止することができるので、ＭＡＧ間の通信経路がそれ以上輻輳することを回避することができる。その結果、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合であっても、多くの移動ユーザ端末に対して、ＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを行なう機会を提供することが可能となる。
【００２１】
（４）また、本発明のハンドオーバ制御システムにおいて、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えることを特徴としている。
【００２２】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えるので、ＭＡＧ間の通信経路の輻輳を回避することが可能となる。
【００２３】
（５）また、本発明のＭＡＧは、複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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ＭＡＧであって、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとを切り替えることを特徴としている。
【００２４】
このように、ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバとＰＭＩＰにおけるハンドオーバとを切り替えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【００２５】
（６）また、本発明のＭＡＧは、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を限定することを特徴としている。
【００２６】
このように、ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を限定するので、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバを行なう場合と比べて、多少のパケットロスを発生させてしまうものの、ＰＭＩＰのみでハンドオーバを行なう場合よりもパケットロスを減少させることが可能となる。また、ＭＡＧ間の通信経路を早く棄却することによって、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れることを防止することができるので、ＭＡＧ間の通信経路がそれ以上輻輳することを回避することができる。その結果、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合であっても、多くの移動ユーザ端末に対して、ＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを行なう機会を提供することが可能となる。
【００２７】
（７）また、本発明のハンドオーバ制御システムの制御方法は、複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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のハンドオーバ制御方法であって、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバにおいて、前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視するステップと、前記トラフィック流量が、第１の閾値または第２の閾値を超えたかどうかを判断するステップと、前記判断の結果、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限する指示を与えるステップと、前記判断の結果、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバに切り替える指示を与えるステップと、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧにおいて、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを、ＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替えるステップと、前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を限定するステップと、を少なくとも含むことを特徴としている。
【００２８】
このように、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間（ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間）を制限するので、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバを行なう場合と比べて、多少のパケットロスを発生させてしまうものの、ＰＭＩＰのみでハンドオーバを行なう場合よりもパケットロスを減少させることが可能となる。また、ＭＡＧ間の通信経路を早く棄却することによって、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れることを防止することができるので、ＭＡＧ間の通信経路がそれ以上輻輳することを回避することができる。その結果、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合であっても、多くの移動ユーザ端末に対して、ＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを行なう機会を提供することが可能となる。また、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えるので、ＭＡＧ間の通信経路の輻輳を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視し、移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、トラフィック流量に応じて異なるハンドオーバを行なう指示を与えるので、パケットロスの減少、通信経路の輻輳の回避を図ると共に、高速なハンドオーバを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態において想定するネットワーク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概略構成を示す図である。
【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】
【００３１】
［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（Local Mobility Anchor）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アクセスネットワークおよびアクセスポイントである。
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
本実施形態では、ＭＮが通信に利用する通信経路上のネットワークにリソースが十分にない場合、３ＧＰＰのリソース制御の手順を活用し、ＦＰＭＩＰを制御することで、ＩＰ Ｍｏｂｉｌｉｔｙを多くの移動ユーザ端末に提供する。
【００３４】
図１は、本実施形態において想定するネットワーク構成を示す図である。ＬＭＡ１００は、ＭＡＧ１０１ａ〜１０１ｅとの間でＩＰトンネル（通信経路）Ｔａ〜Ｔｅを確立している。ＭＮ１０３は、あるＭＡＧの配下の無線アクセスネットワークに移動しても、アドレスは変わらないものとする（ＩＰモビリティ）。
【００３５】
図２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。このハンドオーバ制御システムは、ＬＭＡ（Local Mobility Anchor）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。ＬＭＡ１００とＰＭＡＧ１０１との間にはトンネルＴ１が確立され、ＬＭＡ１００とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ２が確立される。また、ハンドオーバの際、ＰＭＡＧ１０１とＮＭＡＧ１０２との間には、トンネルＴ３が確立される。
【００３６】
このハンドオーバ制御システムは、ＦＰＭＩＰにより、ＭＮ１０３が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ＰＣＲＦ１０４が、移動先ＭＡＧ１０１と移動元ＭＡＧ１０２間の通信経路の状況に応じて、リソース制御を実施する。これにより、通信キャリアのように、インターネット、移動体サービスなど様々なトラフィックを収容するネットワークで、ＭＮ１０３の高速ハンドオーバの実現を支援する。
【００３７】
ＰＣＲＦ１０４は、ネットワーク上に隣接するＭＡＧ１０１、１０２間のトラフィックを監視する。そして、各ＭＡＧ間の通信経路に関して２つの閾値を保持し、ＭＮ１０３のハンドオーバの際、受付け制御を実施する。第１の閾値では、ＭＡＧ１０１、１０２間の通信経路のトラフィック流量が、物理帯域を超過するほどではないが、物理帯域を圧迫しつつある状況の際、ＰＣＲＦ１０４が、ＭＮ１０３のハンドオーバを受け付けた時に、ＰＦＭＩＰのハンドオーバを受け付けるが、ＭＡＧ１０１、１０２間のトンネルＴ３を利用する時間を短くするように通知する。
【００３８】
第２の閾値では、ＭＡＧ間のネットワークに流れているトラフィックがＭＡＧ間の通信経路の物理経路を圧迫している状況なので、ＰＦＭＩＰのハンドオーバを受け付けられず、ＰＣＲＦ１０４は、ＭＡＧ１０１、１０２に対して、ＰＭＩＰでのハンドオーバを実施するように通知する。
【００３９】
図４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。図４では、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ方式のハンドオーバを示している。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。すなわち、Ｌ２（無線アクセスネットワーク）機能によるＭＮのハンドオーバを通知する。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、「Accept(Reject)」を送信する。このとき、「Handover change」の判定、ＦＰＭＩＰの移動の可否、ＭＡＧ間のトンネル棄却（HIを投げるタイミング）を制御することとなる。
【００４０】
次に、ＮＭＡＧはＰＭＡＧに対して、「Hack, MN ID」を送信する。ＰＭＡＧはＮＭＡＧに対し、「HI(F or U flag)」を送信し、ＮＭＡＧはＰＭＡＧに対して、「HAck」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。次に、ＭＮが、ＰＭＡＧからｄｅｔａｃｈ、ＮＭＡＧにａｔｔａｃｈとなる。そして、ＮＭＡＧからＭＮにＤＬデータが送信され、ＭＮからＮＭＡＧにＵＬデータが送信される。このＵＬデータは、ＮＭＡＧからＰＭＡＧを介してＬＭＡに送信される。次に、ＰＭＡＧがＮＭＡＧに対して、「HI」を送信してトラフィックの転送が完了したことを通知し、ＮＭＡＧがＰＭＡＧに対して、「HAck」を送信する。次に、ＮＭＡＧがＬＭＡとの間でトンネルを確立して、ＰＭＩＰへの切り替えが行なわれる。
【００４１】
図５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。図５では、Ｒｅａｃｔｉｖｅ方式のハンドオーバを示している。ＭＮがＰＭＡＧからｄｅｔａｃｈ、ＮＭＡＧにａｔｔａｃｈとなると、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。このとき、「Handover change」の判定、ＦＰＭＩＰの移動の可否、ＭＡＧ間のトンネル棄却（HIを投げるタイミング）を制御することとなる。
【００４２】
次に、ＮＭＡＧはＰＭＡＧに対して、「HI，MN ID」を送信する。ＰＭＡＧはＮＭＡＧに対し、「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。ＰＭＡＧからのＤＬデータは、ＮＭＡＧを介してＭＮに送信される。また、ＭＮからのＵＬデータは、ＮＭＡＧを介してＰＭＡＧに送信され、ＰＭＡＧからＬＭＡに送信される。次に、ＰＭＡＧからＮＭＡＧに対して、「HI」を送信し、ＮＭＡＧがＰＭＡＧに対して、「HAck」を送信する。次に、ＮＭＡＧがＬＭＡとの間でトンネルを確立して、ＰＭＩＰへの切り替えが行なわれる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＰＣＲＦ１０４は、トラフィック流量が、第１の閾値を超えた際に、ＭＡＧに対してＦＰＭＩＰにより確立されたトンネルを短い時間で棄却するように通知する。これにより、ＦＰＭＩＰによるハンドオーバ時に対して、多少のパケットロスを発生させてしまうが、ＰＭＩＰだけでハンドオーバを実施するよりハンドオーバのパケットロスを生じさせないハンドオーバを実施することが可能となる。また、ＭＡＧ間のトンネルを早く棄却することで、ＭＡＧ間に流れるトラフィックが長時間流れないようにするため、ＭＡＧ間の通信経路がこれ以上輻輳することを防ぐことができる。これにより、ＦＰＭＩＰでＭＡＧ間にトンネルを確立する際のリソース制御に、単純にＡｃｃｅｐｔ／Ｒｅｊｅｃｔというリソース制御より、２段階（多段階）の閾値を設定することで、ＭＡＧ間のネットワークのリソースが十分でない場合でも、多くのＭＮに対してＦＰＭＩＰによる高速なハンドオーバを提供できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００ ＬＭＡ
１０１ ＰＭＡＧ
１０１ａ〜１０１ｅ ＭＡＧ
１０２ ＮＭＡＧ
１０３ ＭＮ
１０４ ＰＣＲＦ（リソース制御サーバ）
Ｔａ〜Ｔｅ トンネル（通信経路）
Ｔ１〜Ｔ３ トンネル（通信経路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間の通信経路のトラフィック流量を監視し、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて異なる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ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとを切り替える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】
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間を制限することを特徴とする請求項２記載のハンドオーバ制御システム。
【請求項４】
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えることを特徴とする請求項２記載のハンドオーバ制御システム。
【請求項５】
複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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ＭＡＧであって、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）によるハンドオーバの実施とＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）によるハンドオーバの実施を切り替えることを特徴とするＭＡＧ。
【請求項６】
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間を限定することを特徴とする請求項５記載のＭＡＧ。
【請求項７】
複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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のハンドオーバ制御方法であって、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバにおいて、
前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視するステップと、
前記トラフィック流量が、第１の閾値または第２の閾値を超えたかどうかを判断するステップと、
前記判断の結果、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間を制限する指示を与えるステップと、
前記判断の結果、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバに切り替える指示を与えるステップと、
前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧにおいて、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを、ＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替えるステップと、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間を限定するステップと、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。
【請求項１】
複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間の通信経路のトラフィック流量を監視し、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて異なる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ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバとを切り替える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】
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間を制限することを特徴とする請求項２記載のハンドオーバ制御システム。
【請求項４】
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバは、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替える指示を与えることを特徴とする請求項２記載のハンドオーバ制御システム。
【請求項５】
複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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ＭＡＧであって、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰ（Fast Proxy Mobile IP Protocol）によるハンドオーバの実施とＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）によるハンドオーバの実施を切り替えることを特徴とするＭＡＧ。
【請求項６】
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間を限定することを特徴とする請求項５記載のＭＡＧ。
【請求項７】
複数のＭＡＧ（Mobile Access Gateway）と、前記各ＭＡＧを管理するＬＭＡ（Local Mobility Anchor）と、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）リソース制御サーバと、から構成され、移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの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のハンドオーバ制御方法であって、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバにおいて、
前記移動元ＭＡＧと移動先ＭＡＧとの間のトラフィック流量を監視するステップと、
前記トラフィック流量が、第１の閾値または第２の閾値を超えたかどうかを判断するステップと、
前記判断の結果、前記トラフィック流量が第１の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＭＡＧ間で確立されたトンネルでトラフィック転送を続ける時間を制限する指示を与えるステップと、
前記判断の結果、前記トラフィック流量が第２の閾値を超えたときに、前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧに対して、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバからＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP Protocol）におけるハンドオーバに切り替える指示を与えるステップと、
前記移動元ＭＡＧおよび移動先ＭＡＧにおいて、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを、ＰＭＩＰにおけるハンドオーバに切り替えるステップと、
前記ＰＣＲＦリソース制御サーバからの指示に応じて、ＦＰＭＩＰにおけるハンドオーバを行なう時間を限定するステップと、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】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２２６４７０（Ｐ２０１０−２２６４７０Ａ）
【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２００９−７２１３８（Ｐ２００９−７２１３８）
【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）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【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）】
[ Back to top ]