JP4496733B2 - 移動通信システム及びそれに用いるハンドオーバ方法 - Google Patents

Description

本発明は移動通信システム及びそれに用いるハンドオーバ方法に関し、特に移動体ネットワークサービスにおけるハンドオーバ処理に関する。

現在、ネットワークアクセス方式の多様化とその展開とが進んでおり、ある地点では複数のネットワークアクセスポイントを利用することができる環境になりつつある。

例えば、第３世代移動体通信サービスのサービスエリア内に、さらにＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）のサービスエリアが重なっているような場所が多数存在し、これら複数のアクセス方式を持った端末も存在し始めている。

移動体ネットワークサービスでは、端末移動によるハンドオーバ処理が発生する。ハンドオーバ処理とは、ネットワークと端末との接続点である基地局や基地局を収容する上位装置を、端末の移動に合わせて切替えていく処理である。

例えば、第３世代移動体通信網であれば、ハンドオーバに応じてＮｏｄｅ Ｂと呼ばれる基地局が切替わっていき、一定以上の端末の移動があれば、上位装置であるＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）も切替わっていく。

上記のハンドオーバ処理としては、図８に示すように、呼単位でハンドオーバを可能とする方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方式では、各呼の要求ＱｏＳに合わせてハンドオーバを実行しているが、ハンドオーバ時のＮｅｔｗｏｒｋ側データ転送経路の選択をＱｏＳを意識して行うだけである。

図８において、移動通信システムは、無線基地局（ＢＳ：Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）７１，７２と、無線基地局７１，７２を制御するＲＮＣ６１，６２と、ＲＮＣ６１，６２に対してハンドオーバの制御を行うサービスノード４，５とからなる。

サービスノード４においては、マルチコールに対してハンドオーバの制御を行うマルチコールハンドオーバ制御装置４３に、ハンドオーバ方式の選択を行うハンドオーバ適用方式判断装置４１と、ＱｏＳ情報を管理するＱｏＳ管理装置４２と、アンカー型ハンドオーバ制御装置４５と、非アンカー型ハンドオーバ制御装置４６とを接続している。

アンカー型ハンドオーバ制御装置４５は切替える前の経路上の１点（特定のノード）をアンカーポイントとし、これを経路上に残した形で回線を切替える制御を行う。これに対し、非アンカー型ハンドオーバ制御装置４６は移動元の基地局まで設定された回線の全てをいったん切断し、再度移動先の基地局まで最適な経路を設定して回線を切替える制御を行う。

特開２００２−１５９０３６号公報

上述した従来のハンドオーバ処理では、端末単位で基地局や上位装置を切替えていくが、第３世代移動体サービスエリアからＷＬＡＮサービスエリアへハンドオーバした場合、その通信中の全てのセッションがＷＬＡＮサービス側へ移行することになる。

しかしながら、現時点のＷＬＡＮサービスはサービスエリアが狭く、端末が圏外になる確率が高くなってしまう。例えば、携帯電話の音声サービスは継続した通信をサポートするために、サービスエリアが大きいアクセス方式の方が良いが、ＷＥＢアクセス等のデータダウンロード型の場合、より高速で、短時間にデータダウンロードが可能なアクセス方式が良い。

このように、ネットワークアクセスは各々で違ったＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を持っている。そして、そのような多様なネットワークアクセス方式が存在する環境では、アプリケーションやサービス単位で、最適なＱｏＳを持ったアクセス方式を発見し、そのアクセス方式へハンドオーバができるような方式が必要である。

上記の特許文献１に記載の方式では、各呼の要求ＱｏＳに合わせてハンドオーバを実行しているが、ハンドオーバ時のネットワーク側のデータ転送経路の選択をＱｏＳを意識して行うだけであり、上記の課題を解決することはできない。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、各アプリケーションデータフローに対して最適なアクセスを実現することができる移動通信システム及びそれに用いるハンドオーバ方法を提供することにある。

本発明による移動通信システムは、無線にて行われる端末間の通信をネットワーク内のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）装置を介して行う際に前記端末間のシグナリング処理を行うセッション管理装置を含む移動通信システムであって、
前記セッション管理装置は、前記端末で動作する１つ１つのアプリケーション単位のデータフローのハンドオーバの対象となるアプリケーションが使用するデータフローを決定する手段と、その決定された前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローに関する情報を前記ＩＰ装置に通知する手段とを有し、
前記ＩＰ装置は、前記セッション管理装置からの通知にしたがって前記アプリケーション単位のデータフローのハンドオーバを実行する手段と、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サービス品質情報を収集する手段と、そのＱｏＳサービス品質情報にて伝送路品質の劣化が基準値以上になったことが検出された時に前記セッション管理装置に対してハンドオーバ要求を行う手段とを備えている。

本発明によるハンドオーバ方法は、無線にて行われる端末間の通信をネットワーク内のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）装置を介して行う際に前記端末間のシグナリング処理を行うセッション管理装置を含む移動通信システムに用いるハンドオーバ方法であって、
前記セッション管理装置が、前記端末で動作する１つ１つのアプリケーション単位のデータフローのハンドオーバの対象となるアプリケーションが使用するデータフローを決定するステップと、その決定された前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローに関する情報を前記ＩＰ装置に通知するステップとを実行し、
前記ＩＰ装置が、前記セッション管理装置からの通知にしたがって前記アプリケーション単位のデータフローのハンドオーバを実行するステップと、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サービス品質情報を収集するステップと、そのＱｏＳサービス品質情報にて伝送路品質の劣化が基準値以上になったことが検出された時に前記セッション管理装置に対してハンドオーバ要求を行うステップとを実行している。

すなわち、本発明の移動通信システムは、基地局を収容する装置が、各端末で通信中のアプリケーションレベルのデータフローを識別し、ハンドオーバが必要となった場合、各アプリケーションが要求するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を満足できる最適な伝送路を選択し、アプリケーションレベルのデータフロー単位にハンドオーバを実行している。

ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク上を流れる様々なアプリケーションデータフローは、ユーザがストレスなく利用することができるようにするために、ＩＰネットワークに対してある一定の通信品質を期待している。

音声サービスの場合には、帯域が少なくてよいが、利用可能なサービスエリアが広いアクセス方式がユーザにとって利便性が高い。また、データダウンロードの場合には、広帯域なアクセスがユーザにとって利便性が高い。本発明の移動通信システムでは、上記のアプリケーションデータフローに応じて、ハンドオーバを実行する機能を具備しており、これによって、各アプリケーションデータフローに対して最適なアクセス手段が提供可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、各アプリケーションデータフローに対して最適なアクセスを実現することができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態による移動通信システムの構成例を示すブロック図である。図１において、本発明の実施の形態による移動通信システムはＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク（Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００上にルータ１１，１２と、ＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）管理１３とが配置されている。

ルータ１１，１２は第３世代移動体（３Ｇ）基地局２１と、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）基地局２２とを収容しており、これらを介して各エリア（３Ｇエリア２００やＷＬＡＮエリア２０１）に位置情報や基地局情報を配信している。

ルータ１１，１２の１つの物理ポートは１つのアクセス方式を収容している。つまり、ルータ１１，１２では物理ポート＃０が３Ｇ基地局２１を収容し、物理ポート＃１がＷＬＡＮ基地局２２を収容している。ＳＩＰ管理１３はＳＩＰにおいて、端末３１，３２間のシグナリング（Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）処理を行っている。

３Ｇ基地局２１は３Ｇエリア２００をカバーしており、ＷＬＡＮ基地局２２はＷＬＡＮエリア２０１をカバーしている。３Ｇエリア２００とＷＬＡＮエリア２０１とは重なっている。端末３１が実線で図示されている部分は、端末３１が３Ｇエリア２００とＷＬＡＮエリア２０１との混在エリアに在圏していることを示している。

音声フロー３０１は端末３１と端末３２との間の音声通信を示しており、ＦＴＰ（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）データフロー３０２は端末３２→端末３１へのデータダウンロードフローを示している。これらのフローはＩＰネットワーク１００上ではアプリケーション単位のフローとして扱われていないため、端末３１，３２間の１つのパケットフローとして扱われている。

また、端末３１が点線で図示されている部分は端末３１が３Ｇエリア２００に在圏している時を示している。この場合、ＦＴＰデータフロー３０２は３Ｇ基地局２１経由でデータ転送されている。

端末３１が使用する端末ＩＰアドレスはサブネットプレフィックスと、端末ＩＤ（識別情報）とによって構成されている。本実施例において、サブネットプレフィックスはルータ１１の物理ポートが収容する３Ｇ／ＷＬＡＮのカバーエリアを識別するために用いる。また、端末ＩＤはルータ１１が収容している３Ｇ／ＷＬＡＮのカバーエリアにおいて、各々の端末を特定するためのＩＤとして用いる。

ルータ１１はルータ広告メッセージによって、サブネットプレフィックスを各エリアに在圏する端末群に定期的に通知している。このルータ広告メッセージを受信した端末３１は通知されたサブネットプレフィックスと端末ＩＤとから端末ＩＰアドレスを作成し、生成した端末ＩＰアドレスと端末３１のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスとをルータ１１に通知する。

ルータ１１は端末ＩＰアドレスのサブネットプレフィックスから、端末３１が接続している物理ポートを特定し、フォワーディングテーブル（図示せず）に対してＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドに端末ＩＰアドレス、Ｌａｙｅｒ２アドレスフィールドに端末３１のＭＡＣアドレス、出力先物理Ｐｏｒｔ番号フィールドに端末３１が接続している物理ポートの番号をそれぞれ登録する。

端末３２からＩＰパケットが到着すると、ルータ１１はＩＰパケットの正常性をチェックし、正常パケットであればＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（ＤＳＴ）アドレス（Ａｄｄｒｅｓｓ）とＳｏｕｒｃｅ／Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎポート（Ｐｏｒｔ）番号を抽出する。

次に、ルータ１１はＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（ＤＳＴ）アドレスとＳｏｕｒｃｅ（ＳＲＣ）／Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（ＤＳＴ）ポート番号とを用い、フォワ−ディングテーブルを使用してフォワーディング検索処理を行う。このフォワ−ディング検索処理においては、条件が一致するテーブルデータに登録された出力先物理Ｐｏｒｔ番号に示されたデータが物理ポートを示している。

ルータ１１は該当するテーブルデータが存在しなければ同じＩＰアドレスとし、出力先物理ポート番号が０であれば物理ポート＃０を選択し、出力先物理ポート番号が１であれば物理ポート＃１を選択する。受信ＩＰパケットは物理ポート＃０であれば３Ｇ基地局２１へ向けて送信され、物理ポート＃１であればＷＬＡＮ基地局２２へ向けて送信される。

端末３１と端末３２とが通信する場合には、ＳＩＰ管理１３を介して端末３１，３２間にセッションが設定される。ＳＩＰ管理１３はセッション確立過程を監視することで、このセッションが使用するＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ポート番号を認識し、そのＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を保持する。

端末３１が３Ｇエリア２００のみのエリアから３Ｇエリア２００とＷＬＡＮエリア２０１とが混在するエリアへと移動し、端末３１がＷＬＡＮのリンクを設定し終えると、端末３１は３Ｇ経由とＷＬＡＮ経由との２つのルートでデータの送受信が可能となる。ここで、端末３１はＳＩＰ管理１３に対して在圏通知を行う。この在圏通知には端末ＩＰアドレスと端末３１のＭＡＣアドレスとが含まれている。

ＦＴＰデータフロー３０２がハンドオーバ対象となり、その処理が実行された状態になると、在圏通知を受けたＳＩＰ管理１３は通信中の音声フロー３０１とＦＴＰデータフロー３０２とのハンドオーバ可否を決定する。

様々なアプリケーションのデータフローに対するＴＣＰ／ＵＤＰポート番号はＩＥＴＦ（Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）において規定されているため、ＳＩＰ管理１３がハンドオーバ対象を決定すれば、ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を特定することが可能である。

本実施例において、判定基準は予めＳＩＰ管理１３内に用意されているものとしている。しかしながら、端末３１がハンドオーバ対象となるデータフローを指定しても良い。この場合、上記の在圏通知にはデータフローを特定するＴＣＰ／ＵＤＰポート番号情報が加えられる。

次に、ＳＩＰ管理１３はＦＴＰデータフロー３０２に関する情報をルータ１１に通知する。この情報には端末３１，３２の端末ＩＰアドレス、ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、端末３１，３２のＭＡＣアドレスが含まれる。

ルータ１１は上記の情報がＳＩＰ管理１３から通知されると、その情報を基にフォワーディングテーブルを生成する。ここでは、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎアドレスフィールドに端末ＩＰアドレス、Ｌａｙｅｒ２アドレスフィールドに端末３１，３２のＭＡＣアドレス、出力先物理ポート番号フィールドに端末３１，３２が使用している接続している物理ポートの番号を登録する。

ルータ１１はフォワーディング検索処理において、同一Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＩＰアドレスに対する設定が複数ある場合、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎアドレスフィールド、Ｌａｙｅｒ２アドレスフィールド、出力先物理ポート番号フィールドの全てのフィールドが設定されている行と条件が一致する場合を優先する。

以上の処理を行った場合、端末３１，３２間のデータフローはルータ１１において音声フロー３０１とＦＴＰデータフロー３０２とに分けられる。そして、音声フロー３０１は３Ｇ基地局２１を介して通信が継続され、ＦＴＰデータフロー３０２はＷＬＡＮ基地局２２を介して通信が継続される。

このように、本発明の実施の形態では、ＩＰネットワーク１００上を流れる様々なアプリケーションデータフローをユーザがストレスなく利用できるようにするために、ＩＰネットワーク１００に対してある一定の通信品質を期待している。

音声サービスの場合には、帯域が少なくてよいが、利用可能なサービスエリアが広いアクセス方式がユーザにとって利便性が高い。また、データダウンロードの場合には、広帯域なアクセスがユーザにとって利便性が高い。

本発明の実施の形態では、上記のアプリケーションデータフローに応じて、ハンドオーバを実行する機能を具備することで、各アプリケーションデータフローに対して最適なアクセス手段を提供することができる。

次に、本発明の一実施例について説明する。本発明の一実施例による移動通信システムは上記の図１に示す本発明の実施の形態による移動通信システムと同様の構成である。

図２は本発明の一実施例によるフォワーディング検索処理に使用するフォワーディングテーブルの構成を示す図である。図２において、フォワーディングテーブルはＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎアドレス（「１０．１０．１０．１０」，・・・，「１１．１１．１１．１１」，「１２．１２．１２．１２」）と、ＳＲＣ／ＤＳＴポート番号（「０／２００」，・・・，「１００／２００」）と、Ｌａｙｅｒ２アドレス（「１１．１１．１１．１１．１１．１１」，「２２．２２．２２．２２．２２．２２」，・・・，「３３．３３．３３．３３．３３．３３」，「４４．４４．４４．４４．４４．４４」）と、出力先物理ポート番号（「０」，「１」）とから構成されている。

図３は本発明の一実施例によるルータにおけるハンドオーバ処理を示すフローチャートである。これら図１〜図３を参照して本発明の一実施例によるルータ１１におけるハンドオーバ処理について説明する。

端末３１が使用する端末ＩＰアドレスは、サブネットプレフィックスと端末ＩＤとによって構成されている。本実施例において、サブネットプレフィックスはルータ１１の物理ポートが収容する３Ｇ／ＷＬＡＮのカバーエリアを識別するために用いられている。また、端末ＩＤはルータ１１が収容している３Ｇ／ＷＬＡＮのカバーエリアにおいて、各々の端末３１を特定するためのＩＤとして用いられている。

ルータ１１はルータ広告メッセージによって、サブネットプレフィックスを各エリアに在圏する端末群に定期的に通知している。端末３１はそのルータ広告メッセージを受信すると、通知されたサブネットプレフィックスと端末ＩＤとから端末ＩＰアドレスを作成し、生成した端末ＩＰアドレス、端末のＭＡＣアドレスをルータ１１に通知する。

ルータ１１は端末ＩＰアドレスのサブネットプレフィックスから、端末３１が接続している物理ポートを特定し、図２に示すフォワーディングテーブルに対して、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎアドレスフィールドに端末ＩＰアドレス、Ｌａｙｅｒ２アドレスフィールドに端末のＭＡＣアドレス、出力先物理ポート番号フィールドに端末３１が接続している物理ポートの番号を登録する。この時点で、図２に示すフォワーディングテーブルの第一行目の設定が完了する。

図３はルータ内の処理概要（ＩＰネットワーク１００→３Ｇ基地局２１／ＷＬＡＮ基地局２２方向の処理概要）を示している。ルータ１１は端末３２からＩＰパケットが到着すると、ＩＰパケットの正常性をチェックする（図３ステップＳ１）。ルータ１１は到着したＩＰパケットが正常パケットであれば、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（ＤＳＴ）アドレスとＳｏｕｒｃｅ／Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎポート番号とを抽出する（図３ステップＳ２）。

次に、ルータ１１はＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（ＤＳＴ）アドレスとＳｏｕｒｃｅ（ＳＲＣ）／Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ（ＤＳＴ）ポート番号とを用い、上記のフォワ−ディングテーブルを使用してフォワーディング検索処理を行う（図３ステップＳ３）。ルータ１１はそのフォワーディング検索処理において、条件が一致するテーブルデータに登録された出力先物理ポート番号に示されたデータが物理ポートを示している。

ルータ１１は該当するテーブルデータが存在しなければ同じＩＰアドレスとし、出力先物理ポート番号が０であれば物理ポート＃０を選択し、出力先物理ポート番号が１であれば、物理ポート＃１を選択する。

ルータ１１は物理ポート＃０を選択すると（図３ステップＳ４）、受信ＩＰパケットを３Ｇ基地局２１へ向けて送信する（図３ステップＳ５）。また、ルータ１１は物理ポート＃１を選択すると（図３ステップＳ４）、受信ＩＰパケットをＷＬＡＮ基地局２２へ向けて送信する（図３ステップＳ６）。

図１は端末３１と端末３２とが通信している状況を示している。端末３１と端末３２とが通信する場合には、ＳＩＰ管理１３を介して両方の端末３１，３２間にセッションが設定される。ＳＩＰ管理１３はセッション確立過程を監視することで、このセッションが使用するＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を認識し、そのＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を保持する。

また、図１は端末３１が３Ｇエリア２００のみのエリアから３Ｇエリア２００とＷＬＡＮエリア２０１とが混在するエリアへと移動したことも表している。端末３１がＷＬＡＮのリンクを設定し終えると、端末３１は３Ｇ経由とＷＬＡＮ経由との２つのルートでデータの送受信が可能となる。ここで、端末３１はＳＩＰ管理１３に対して在圏通知を行う。この在圏通知には、端末ＩＰアドレスと端末のＭＡＣアドレスとが含まれている。

図１はＦＴＰデータフロー３０２がハンドオーバ対象となり、その処理が実行された状態を示している。在圏通知を受けたＳＩＰ管理１３は、通信中の音声フロー３１０とＦＴＰデータフロー３０２とのハンドオーバ可否を決定する。様々なアプリケーションのデータフローに対するＴＣＰ／ＵＤＰポート番号はＩＥＴＦにおいて規定されているため、ＳＩＰ管理１３がハンドオーバ対象を決定すれば、ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号を特定することが可能である。

本実施例において、判定基準は予めＳＩＰ管理１３内に用意されているものとしている。しかしながら、端末３１がハンドオーバ対象となるデータフローを指定しても良い。この場合、上記の在圏通知にはデータフローを特定するＴＣＰ／ＵＤＰポート番号情報が加えられる。

次に、ＳＩＰ管理１３はＦＴＰデータフロー３０２に関する情報をルータ１１に通知する。この情報には端末３１，３２の端末ＩＰアドレス、ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、端末３１，３２のＭＡＣアドレスが含まれている。

ルータ１１はＳＩＰ管理１３から上記の情報が通知されると、その情報を基に、図２に示すフォワーディングテーブルを生成する。ここでは、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎアドレスフィールドに端末ＩＰアドレス、Ｌａｙｅｒ２アドレスフィールドに端末のＭＡＣアドレス、出力先物理ポート番号フィールドに端末が接続している物理ポートの番号を登録する。この時点で、図２に示すフォワーディングテーブルの第二行目の設定が完了する。

ルータ１１は上記のフォワーディング検索処理において、同一Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＩＰアドレスに対する設定が複数ある場合、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎアドレスフィールド、Ｌａｙｅｒ２アドレスフィールド、出力先物理ポート番号フィールドの全てのフィールドが設定されている行と条件が一致する場合を優先する。

本実施例では、図２に示すフォワーディングテーブルにおいて、第１行目より第２行目の設定が優先される。例えば、同一Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＩＰアドレス「１０．１０．１０．１０」に対する設定がｎ行設定されていた場合において、条件が一致しない場合、図２に示すフォワーディングテーブルにおける第１行目の設定（ＳＲＣ／ＤＳＴポート番号の設定がない行）をデフォルトとして扱う。

以上の処理を行った場合、端末３１と端末３２との間のデータフローは、ルータ１１において音声フロー３０１とＦＴＰデータフロー３０２とに分けられる。そして、音声フロー３０１は３Ｇ基地局２１を介して通信が継続され、ＦＴＰデータフロー３０２はＷＬＡＮ基地局２２を介して通信が継続される。

図４は本発明の一実施例によるルータの内部構成を示すブロック図である。図４において、ルータ１１は受信用物理ポート（＃０）１１１と、ＩＰパケット受信部１１２と、フォワーディング処理部１１３と、送信用物理ポート（＃０）１１４と、送信用物理ポート（＃１）１１５と、フォワーディングテーブル１１６と、テーブル管理部１１７とから構成されている。

受信用物理ポート（＃０）１１１はＬａｙｅｒ２パケットを受信し、ＩＰパケットを抽出し、そのＩＰパケットをＩＰパケット受信部１１２へ引き渡す。ＩＰパケット受信部１１２はＩＰパケットの正常性をチェックし、受信ＩＰパケットが正常であれば、受信ＩＰパケットに含まれるＴＣＰ／ＵＤＰプロトコルのポート番号情報を抽出する。

そして、ＩＰパケット受信部１１２は受信ＩＰパケットとＳｏｕｒｃｅ／Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎポート番号情報とをフォワーディング処理部１１３へ引き渡す。また、ＩＰパケット受信部１１２は受信ＩＰパケットが異常であれば、そのＩＰパケットを廃棄する。

フォワーディング処理部１１３は受信ＩＰパケットのＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＩＰアドレス（相手先ＩＰアドレスとＳｏｕｒｃｅ／Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎポート番号情報とを検索キーとして用い、フォワーディングテーブル１１６の検索を行う。フォワーディング処理部１１３は検索処理の結果として、Ｌａｙｅｒ２アドレスと物理ポート番号とを得ると、物理ポート番号情報にしたがって送信用物理ポート（＃０）１１４または送信用物理ポート（＃１）１１５へ、ＩＰパケットとＬａｙｅｒ２アドレスとを引き渡す。

送信用物理ポート（＃０）１１４及び送信用物理ポート（＃１）１１５は、それぞれフォワーディング処理部１１３からの受信ＩＰパケットをＬａｙｅｒ２パケットにカプセル化して送信する。

フォワーディングテーブル１１６は上記の図２に示す構成となっている。テーブル管理部１１７はＳＩＰ管理１３からの情報にしたがって、フォワーディングテーブル１１６の更新を行う。ＳＩＰ管理１３はＦＴＰデータフロー３０２に関する情報をルータ１１に通知する。この情報には端末３１の端末ＩＰアドレス、ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、端末３１のＬａｙｅｒ２アドレス（ＭＡＣアドレス）が含まれている。

図５は本発明の一実施例によるＳＩＰ管理の内部構成を示すブロック図である。図５において、ＳＩＰ管理１３はメッセージ受信部１３１と、メッセージ送信部１３２と、位置管理部１３３と、ハンドオーバ制御部１３４とから構成されている。

メッセージ受信部１３１はＳＩＰメッセージを受信し、メッセージの振り分け処理を行う。つまり、メッセージ受信部１３１は在圏通知であればそのＳＩＰメッセージを位置管理部１３３へ引き渡し、それ以外のＳＩＰメッセージであればそのＳＩＰメッセージをメッセージ送信部１３２へ引き渡す。

また、メッセージ受信部１３１は各々のセッション確立過程を監視し、各々のセッションに関係する端末同士のＩＰアドレスとＴＣＰ／ＵＤＰポート番号とを認識し、それらのＩＰアドレスとＴＣＰ／ＵＤＰポート番号とをハンドオーバ制御部１３４へ引き渡す。

メッセージ送信部１３２は受信したＳＩＰメッセージを送信する。位置管理部１３３は在圏通知を基に各端末の端末ＩＰアドレスとＬａｙｅｒ２アドレス（ＭＡＣアドレス）とを管理する。この場合、位置管理部１３３は端末各々を端末ＩＰアドレスの一部として使用されている端末ＩＤによって識別する。

また、位置管理部１３３は端末ＩＰアドレスの一部として使用されているサブネットプレフィックスによって、端末３１が３Ｇ／ＷＬＡＮのどちらに在圏しているかを知る。位置管理部１３３は端末３１が３Ｇエリアに在圏している場合に、新たに３Ｇ用のサブネットプレフィックスを持つ端末ＩＰアドレスが登録されると、端末３１の登録情報を更新する。位置管理部１３３は新たにＷＬＡＮ用のサブネットプレフィックスを持つ端末ＩＰアドレスが登録されると、その端末ＩＰアドレスとＬａｙｅｒ２アドレス（ＭＡＣアドレス）とを追加登録する。

さらに、位置管理部１３３は端末３１がＷＬＡＮに在圏している場合も、上記と同様に処理し、ＷＡＮ用のサブネットプレフィックスを持つ端末ＩＰアドレスが登録されると更新処理、３Ｇ用のサブネットプレフィックスを持つ端末ＩＰアドレスが登録されると追加登録処理を行う。そして、位置管理部１３３は更新または追加された場合、ハンドオーバ制御部１３４へこれを通知する。

ハンドオーバ制御部１３４は各々のセッションに関係する端末同士のＩＰアドレスとＴＣＰ／ＵＤＰポート番号とを管理している。ハンドオーバ制御部１３４は位置管理部１３３から位置情報の更新が通知されると、ルータ１１へフォワーディングテーブルの更新情報を送信する。

ハンドオーバ制御部１３４は位置管理部１３３から追加が通知されると、ハンドオーバの判定を行う。この時、ハンドオーバ制御部１３４はＴＣＰ／ＵＤＰポート番号情報から使用アプリケーションを特定し、ハンドオーバの必要性を判定する。ハンドオーバ制御部１３４はハンドオーバの必要があると判定すると、追加用のフォワーディングテーブル情報を生成し、ルータ１１へフォワーディングテーブル情報を送信し、必要がなければ上記の処理を終了する。本実施例では、ＦＴＰが認識され、ハンドオーバ処理が実行されている。

図６は本発明の一実施例によるハンドオーバ処理を示すシーケンスチャートである。これら図１と図４〜図６とを参照して本発明の一実施例によるハンドオーバ処理について説明する。

端末３１はＷＬＡＮエリア２０１に在圏したことを検知すると（図６のａ１）、ＷＬＡＮエリア２０１の在圏通知を、ルータ１１を介してＳＩＰ管理１３に行う（図６のａ２）。

ＳＩＰ管理１３は端末３１からのＷＬＡＮエリア２０１の在圏通知を受取ると、ハンドオーバ処理を実行する（図６のａ３）。この場合、ＳＩＰ管理１３はハンドオーバ処理として、上記のように、ＷＬＡＮ登録処理、使用アプリケーション特定処理、ハンドオーバ判定処理、フォワーディングテーブル情報の生成処理をそれぞれ行う。ＳＩＰ管理１３はハンドオーバ処理の結果として、フォワーディングテーブル追加情報をルータ１１に受け渡す（図６のａ４）。

ルータ１１はＳＩＰ管理１３からのフォワーディングテーブル追加情報を受取ると、フォワーディングテーブル更新処理を行う（図６のａ５）。ルータ１１はこのフォワーディングテーブル更新処理として、受信したフォワーディングテーブル情報をフォワーディングテーブル１６に登録する。

続いて、ルータ１１はフォワーディング処理を行う（図６のａ６）。ルータ１１はフォワーディング処理として、更新されたフォワーディングテーブル１６を使った処理を開始する。これによって、端末３１はＷＬＡＮエリア２０１でデータ受信を開始する（図６のａ７）。

このように、本実施例では、ＩＰネットワーク１００上を流れる様々なアプリケーションデータフローをユーザがストレスなく利用できるようにするために、ＩＰネットワーク１００に対してある一定の通信品質を期待している。音声サービスの場合には、帯域が少なくてよいが、利用可能なサービスエリアが広いアクセス方式がユーザにとって利便性が高い。また、データダウンロードの場合には、広帯域なアクセスがユーザにとって利便性が高い。

本実施例では、上記のアプリケーションデータフローに応じて、ルータ１１でハンドオーバを実行しているので、これによって各アプリケーションデータフローに対して最適なアクセス手段を提供することができる。

図７は本発明の他の実施例によるルータの内部構成を示すブロック図である。図７において、本発明の他の実施例はＩＰパケット受信部１１２の代わりに、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）品質収集機能１４１ａを持つＩＰパケット受信部１４１をルータ１４に設けた以外は図４に示す本発明の一実施例によるルータ１１と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の一実施例と同様である。

無線伝送路の品質は、様々な要因で変化する。そのため、端末３１が移動していなくても、最適な伝送路は刻一刻と変化する。そこで、本発明の他の実施例では、ＱｏＳ品質収集機能１４１ａをＩＰパケット受信部１４１に配置し、それによってアプリケーション単位のハンドオーバを実行する。

ＩＰパケット受信部１４１は、例えば端末３１から受信するＩＰパケットに含まれるＴＣＰ／ＵＤＰチェックサムの再計算を行う。この時、ＱｏＳ品質収集機能１４１ａはチェックサム異常の発生数を、アプリケーションのフロー単位で統計的に収集する。そして、ＱｏＳ品質収集機能１４１ａは収集時間を一定化することで、その時間内でのチェックサム異常の発生数を、端末３１とルータ１４との間の伝送路品質情報として扱う。

ここで、ＱｏＳ品質収集機能１４１ａは各アプリケーションの一定時間あたりのチェックサム異常の発生数に対して、閾値を設ける。もし、端末３１が複数のアクセス方式を経由してデータ送受信をしており、さらにチェックサム異常の発生数が閾値を超えた場合、ＱｏＳ品質収集機能１４１ａはそのアプリケーションのハンドオーバ処理を開始する。

このハンドオーバ処理ではＳＩＰ管理１３に対してハンドオーバ要求を通知する。このハンドオーバ要求には端末３１の端末ＩＰアドレスやＴＣＰ／ＵＤＰポート番号情報、端末のＭＡＣアドレスが含まれている。

ＳＩＰ管理１３はハンドオーバ要求を受信すると、上述した本発明の一実施例と同様に、ルータ１４に対してハンドオーバ対象となるデータフローに関する情報を通知する。この情報には端末３１の端末ＩＰアドレス、ＴＣＰ／ＵＤＰポート番号、端末のＭＡＣアドレスが含まれている。

尚、本実施例では、チェックサム異常の発生数を伝送路品質情報として扱っているが、ＱｏＳ情報としてＬａｙｅｒ２が収集している品質情報を利用しても良い。この場合、ある一定の閾値を設けておき、Ｌａｙｅｒ２から通知される品質が閾値を超えた時点で、ルータ１４はＳＩＰ管理１３に対してハンドオーバ要求を通知する。

ＳＩＰ管理１３はそのルータ１４配下に在圏している端末３１とそのアプリケーションフローとを特定し、ハンドオーバ対象を決定する。そして、ＳＩＰ管理１３は上述した本発明の一実施例と同様のハンドオーバ処理を行う。

これによって、本実施例では、刻一刻と変化する無線伝送路品質に応じて、各アプリケーションに対して、最適な無線伝送路を常に提供することができるハンドオーバ機能を提供することができる。

本発明の実施の形態による移動通信システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるフォワーディング検索処理に使用するフォワーディングテーブルの構成を示す図である。 本発明の一実施例によるルータにおけるハンドオーバ処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施例によるルータの内部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるＳＩＰ管理の内部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例によるハンドオーバ処理を示すシーケンスチャートである。 本発明の他の実施例によるルータの内部構成を示すブロック図である。 従来の移動通信システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１，１２，１４ ルータ
１３ ＳＩＰ管理
２１ 第３世代移動体基地局
２２ ＷＬＡＮ基地局２２
３１，３２ 端末
１００ ＩＰネットワーク
１１１ 受信用物理ポート（＃０）
１１２，１４１ ＩＰパケット受信部
１１３ フォワーディング処理部
１１４ 送信用物理ポート（＃０）
１１５ 送信用物理ポート（＃１）
１１６ フォワーディングテーブル
１１７ テーブル管理部
１３１ メッセージ受信部
１３２ メッセージ送信部
１３３ 位置管理部
１３４ ハンドオーバ制御部
１４１ａ ＱｏＳ品質収集機能
２００ ３Ｇエリア
２０１ ＷＬＡＮエリア
３０１ 音声フロー
３０２ ＦＴＰデータフロー

Claims (10)

1. 無線にて行われる端末間の通信をネットワーク内のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）装置を介して行う際に前記端末間のシグナリング処理を行うセッション管理装置を含む移動通信システムであって、
   前記セッション管理装置は、前記端末で動作する１つ１つのアプリケーション単位のデータフローのハンドオーバの対象となるアプリケーションが使用するデータフローを決定する手段と、その決定された前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローに関する情報を前記ＩＰ装置に通知する手段とを有し、
   前記ＩＰ装置は、前記セッション管理装置からの通知にしたがって前記アプリケーション単位のデータフローのハンドオーバを実行する手段と、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サービス品質情報を収集する手段と、そのＱｏＳサービス品質情報にて伝送路品質の劣化が基準値以上になったことが検出された時に前記セッション管理装置に対してハンドオーバ要求を行う手段とを有することを特徴とする移動通信システム。
2. 無線にて行われる端末間の通信をネットワーク内のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）装置を介して行う際に前記端末間のシグナリング処理を行うセッション管理装置を含む移動通信システムであって、
   前記端末は、自端末で動作する１つ１つのアプリケーション単位のデータフローのハンドオーバの対象となるデータフローを決定する手段と、前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローを特定する情報を前記セッション管理装置に通知する手段とを有し、
   前記セッション管理装置は、前記端末からの通知にしたがって前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローに関する情報を前記ＩＰ装置に通知する手段を有し、
   前記ＩＰ装置は、前記セッション管理装置からの通知にしたがって前記アプリケーション単位のデータフローのハンドオーバを実行する手段と、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サービス品質情報を収集する手段と、そのＱｏＳサービス品質情報にて伝送路品質の劣化が基準値以上になったことが検出された時に前記セッション管理装置に対してハンドオーバ要求を行う手段とを有することを特徴とする移動通信システム。
3. 前記ＩＰ装置は、前記アプリケーションが使用するデータフローを認識し、そのデータフロー単位に最適な伝送路を選択してパケット転送を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動通信システム。
4. 前記ＩＰ装置は、各々異なる無線アクセス機能を収容する複数の無線基地局のうちのいずれかを選択してパケット転送を行うことを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。
5. 前記ＩＰ装置は、前記アプリケーションが使用するデータフローを認識し、そのデータフロー単位に最適な隣接ネットワークを選択してパケット転送を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動通信システム。
6. 無線にて行われる端末間の通信をネットワーク内のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）装置を介して行う際に前記端末間のシグナリング処理を行うセッション管理装置を含む移動通信システムに用いるハンドオーバ方法であって、
   前記セッション管理装置が、前記端末で動作する１つ１つのアプリケーション単位のデータフローのハンドオーバの対象となるアプリケーションが使用するデータフローを決定するステップと、その決定された前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローに関する情報を前記ＩＰ装置に通知するステップとを実行し、
   前記ＩＰ装置が、前記セッション管理装置からの通知にしたがって前記アプリケーション単位のデータフローのハンドオーバを実行するステップと、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サービス品質情報を収集するステップと、そのＱｏＳサービス品質情報にて伝送路品質の劣化が基準値以上になったことが検出された時に前記セッション管理装置に対してハンドオーバ要求を行うステップとを実行することを特徴とするハンドオーバ方法。
7. 無線にて行われる端末間の通信をネットワーク内のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）装置を介して行う際に前記端末間のシグナリング処理を行うセッション管理装置を含む移動通信システムに用いるハンドオーバ方法であって、
   前記端末が、自端末で動作する１つ１つのアプリケーション単位のデータフローのハンドオーバの対象となるデータフローを決定するステップと、前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローを特定する情報を前記セッション管理装置に通知するステップとを実行し、
   前記セッション管理装置が、前記端末からの通知にしたがって前記ハンドオーバの対象となるアプリケーションのデータフローに関する情報を前記ＩＰ装置に通知するステップを実行し、
   前記ＩＰ装置が、前記セッション管理装置からの通知にしたがって前記アプリケーション単位のデータフローのハンドオーバを実行するステップと、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）サービス品質情報を収集するステップと、そのＱｏＳサービス品質情報にて伝送路品質の劣化が基準値以上になったことが検出された時に前記セッション管理装置に対してハンドオーバ要求を行うステップとを実行することを特徴とするハンドオーバ方法。
8. 前記ＩＰ装置が前記アプリケーションが使用するデータフローを認識し、そのデータフロー単位に最適な伝送路を選択してパケット転送を行うことを特徴とする請求項６または請求項７記載のハンドオーバ方法。
9. 前記ＩＰ装置が各々異なる無線アクセス機能を収容する複数の無線基地局のうちのいずれかを選択してパケット転送を行うことを特徴とする請求項８記載のハンドオーバ方法。
10. 前記ＩＰ装置が前記アプリケーションが使用するデータフローを認識し、そのデータフロー単位に最適な隣接ネットワークを選択してパケット転送を行うことを特徴とする請求項６または請求項７記載のハンドオーバ方法。

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