JP3843279B2 - ハンドオーバ方法及び移動局 - Google Patents

Description

本発明は、移動局に対してモバイルインターネットプロコトル接続を提供する移動通信網のハンドオーバ方法及び移動局に関する。

近年、携帯通信網を介してインターネットに接続可能な携帯電話機が普及しつつある。この種の携帯電話機はパケット通信を行って、例えば、インターネット上のサーバが提供するホームページをブラウジングしたり、当該サーバから各種コンテンツをダウンロードすることができる。

ところで、携帯電話機を利用した通信サービスにおいては、一般に、通信サービスエリアを多数のセルで構成するセルラ方式が採用されている。このセルラ方式では、携帯電話機が異なるセルに移動する度に無線チャネルを切り替えていく処理、いわゆるハンドオーバがなされ、これにより、携帯電話機は異なるセルに移動しても、通信回線を接続した状態を維持することができる。

以下、図１６及び図１７を参照しながら、このハンドオーバについて詳述する。
図１６において、携帯電話機ＭＳは、基地局ＢＳ及び携帯通信網ＭＮを介してインターネットＩＮＥＴ上のサーバＩＳＰとの間で、モバイルＩＰ（Internet Protocol）によるパケット通信を行う。基地局ＢＳは、無線セルに在圏する携帯電話機ＭＳのＭＳ−ＩＤと、当該端末に割り当てられた通話チャネル名とが対応付けて記録されたチャネルテーブルを保持している。

また、ホームメモリＨＭには、携帯電話機ＭＳの識別情報（以下、ＭＳ−ＩＤと呼ぶ）と、当該端末と無線通信を行っている基地局ＢＳが備える基地局エージェントのＩＰアドレスが対応付けられて記録されたルーティングテーブルを保持している。このように、ホームメモリＨＭ内に携帯電話機ＭＳのＭＳ−ＩＤと基地局エージェントのＩＰアドレスとが格納されることを、以下、移動登録と呼ぶ。携帯通信網ＭＮは、このホームメモリＨＭを参照することにより、携帯電話機ＭＳ宛に伝送されるデータのルーティングを行う。このルーティングの動作は、具体的には以下のようになる。

さて、基地局ＢＳ１及び基地局ＢＳ２は、それぞれ、各基地局ＢＳを識別するための識別情報（以下、ＢＳ−ＩＤと呼ぶ）を含むビーコン信号を送信している。一方、携帯電話機ＭＳは、各基地局ＢＳ１及びＢＳ２から送信されるビーコン信号を受信するとともに、当該信号を受信した際の電波強度を測定している。携帯電話機ＭＳは、受信したビーコン信号に含まれるＢＳ−ＩＤと当該ビーコン信号の電波強度とを対応付けて格納するための基地局リスト（図示せず）を備えており、ビーコン信号を受信する度にこの基地局リストの内容を更新する。

携帯電話機ＭＳは、この基地局リストを参照しながら、無線通信を行うのに最適な基地局ＢＳを定めている。そして、最適な基地局ＢＳが変更すると、携帯電話機ＭＳは、異なる無線セルＣに移動したものと判断し、最適な基地局ＢＳに対しデータリンクレイヤでの無線チャネルを切り替えるようになっている。以下、この無線通信に最適であり、無線チャネルを切り替える対象となる基地局ＢＳを、切替先基地局と呼ぶ。

さて、携帯電話機ＭＳは、無線セルＣ１に在圏している場合、基地局ＢＳ１との間の無線回線を介してサーバＩＳＰとデータ通信を行っている。図１７（ａ）は、携帯電話機ＭＳと基地局ＢＳ１との通信コネクションを通信プロトコルレベルで示す模式図である。同図に示すように、携帯電話機ＭＳ及び基地局ＢＳ１間は、データリンクレイヤでのチャネルが接続されているとともに、これより上位のネットワークレイヤにおいてＩＰ接続されている。

ここで、データリンクレイヤとは、直接接続されている通信機器の間、即ち携帯電話機ＭＳと基地局ＢＳとの間で、データの識別と転送を行うための通信プロトコルを意味する。また、ネットワークレイヤとは、ネットワーク上のアドレス管理と、ネットワーク上を伝送されるデータのルーティングとを行うための通信プロトコルであり、ここでは、サーバＩＳＰと携帯電話機ＭＳと間でモバイルＩＰ接続を行うためのプロトコルを意味する。

次に、図１８に示すシーケンスを参照しながら、携帯電話機ＭＳが無線セルＣ２に移動して、ハンドオーバに伴うＩＰ接続切り替えを行う動作について説明する。携帯電話機ＭＳは、基地局ＢＳ２からビーコン信号を受信すると（ステップＳｆ１）、基地局リストＢＬ上に、ビーコン信号に含まれるＢＳ−ＩＤと電波強度とを記録する（ステップＳｆ２）。

そして、携帯電話機ＭＳは、基地局リストＢＬを参照して、基地局ＢＳ２から受信するビーコン信号の電波強度のほうが、基地局ＢＳ１から受信するビーコン信号の電波強度より強くなったことを検出すると、基地局ＢＳ２の無線セルＣ２に在圏したものと判断し、自身のＭＳ−ＩＤを含む応答信号を基地局ＢＳ２に返信する（ステップＳｆ３）。

一方、基地局ＢＳ２は、上記応答信号を受信すると、該信号に含まれるＭＳ−ＩＤに基づいて携帯電話機ＭＳを特定し、当該電話機ＭＳとの間で同期処理を行う（ステップＳｆ４）。この結果、図１７（ｂ）に示すように、データリンクレイヤでのチャネルが基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ２へ切り替えられる。

基地局ＢＳ２へのチャネル切替がなされると、次に、以下のようにして、基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ２へネットワークレイヤでのＩＰ接続切り替えが行われる。基地局ＢＳ１及び基地局ＢＳ２は、上述したビーコン信号とは別に、ＩＰ接続の切り替えのためのメッセージ信号を間欠的に送信している。このメッセージ信号には、携帯電話機ＭＳが基地局ＢＳ２に対しＩＰ接続の切り替えを行うために必要な情報、即ち、基地局ＢＳ２が備える基地局エージェントのＩＰアドレスが含まれている。携帯電話機ＭＳは、基地局ＢＳ２との間でデータリンクレイヤでのチャネルを接続することによって、この基地局ＢＳ２から送信されるメッセージ信号を受信可能となる。

さて、携帯電話機１０は、基地局ＢＳ２からメッセージ信号を受信すると（ステップＳｆ５）、当該メッセージ信号からＩＰアドレスを抽出し、これに自身のＭＳ−ＩＤを付加した移動登録要求信号を基地局ＢＳ２に返信する（ステップＳｆ６）。この移動登録要求信号は、ホームメモリＨＭに対し移動登録を要求するための信号である。基地局ＢＳ２は、移動登録要求信号を受信すると、これをホームメモリＨＭに転送する。ホームメモリＨＭでは、移動登録要求信号の中からＭＳ−ＩＤとＩＰアドレスが抽出されて、移動登録がなされる。この移動登録によって携帯電話機ＭＳ宛に伝送されるデータをルーティングすることが可能となるので、これにより、図１７（ｃ）に示すように、携帯電話機ＭＳのＩＰ接続が基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ２へ切り替えられたことになる。

上述したように、携帯電話機ＭＳは、ハンドオーバを行った後、基地局ＢＳから間欠的に送信されてくるメッセージ信号を受信するまで待機し、これを受信してからネットワークレイヤでのＩＰ接続切り替えを開始するようになっている。このため、携帯電話機ＭＳがハンドオーバを行ってからメッセージ信号を受信するまでには、図１８に示すような遅延時間ＤＴが存在することになる。この遅延時間ＤＴに相当する期間においては、図１７（ｂ）に示すように、携帯電話機ＭＳが、データリンクレイヤでは基地局ＢＳ１とチャネル接続しているが、ネットワークレイヤでは基地局ＢＳ２とＩＰ接続しているような状態となっている。このような場合、ホームメモリＨＭのルーティングテーブルには、携帯電話機ＭＳのＭＳ−ＩＤに対応して基地局ＢＳ１のＢＳ−ＩＤが格納されているため、サーバＩＰＳから送信されてくるパケットは基地局ＢＳ１に届いてしまう。

しかしながら、図１７（ｂ）に示すように、基地局ＢＳ１と携帯電話機ＭＳとの間はデータリンクレイヤでのチャネルが切断されているため、基地局ＢＳ１に届けられたパケットは行き場を失ってそのまま廃棄される結果となる。この廃棄されたパケットは、基地局ＢＳ１から基地局ＢＳ２へのＩＰ接続の切り替えがなされた後に、携帯電話機ＭＳに再送されるようになっている。

このように、データリンクレイヤでのチャネル切替に遅延してネットワークレイヤでのＩＰ接続の切り替えがなされることがあるため、パケットが無駄に廃棄されてしまう他、その後の再送処理によってネットワークのトラヒックが増加するなど、データの伝送効率を悪化させるという問題があった。

ところで、基地局ＢＳと図示せぬ交換局との間の有線伝送路は、当該基地局ＢＳにおいて予想されるトラヒックに応じて、データの伝送速度が異なっている。例えば、図１６において、基地局ＢＳ１が繁華街に設置されており、基地局ＢＳ２が郊外地域に設置されている場合、基地局ＢＳ１においてはトラヒックが大きいと予想され、基地局ＢＳ２においてはトラヒックが小さいと予想される。

このような場合、基地局ＢＳ１と携帯通信網ＭＮとを接続する有線伝送路ＣＢ１と、基地局ＢＳ２と携帯通信網ＭＮとを接続する有線伝送路ＣＢ２とは、データ伝送速度が異なっている。一方、携帯電話機ＭＳは、このような基地局ＢＳ側の事情を考慮せず、基地局ＢＳから送信されるビーコン信号の電波強度に基づいて、自身の位置から最も近いと想定される基地局ＢＳに対してハンドオーバを行うよう設計されている。

このように、携帯電話機ＭＳは必ずしもデータ伝送速度が大きい基地局ＢＳに対しハンドオーバを行うものではないので、この結果、携帯電話機ＭＳに対するデータ伝送という観点からは非効率的となる場合があった。

本発明は、このような背景の下になされたものであり、より効率的なデータ伝送を行うためのハンドオーバ方法、移動局及び基地局を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、基地局を介して移動局に対するモバイルＩＰ接続を提供する移動通信網のハンドオーバ方法において、前記基地局から前記移動局に対し、当該基地局におけるデータ伝送に関する情報を含むビーコン信号を送信するステップと、前記移動局において複数の前記基地局から送信されてくる前記ビーコン信号を受信し、それぞれのビーコン信号に含まれる前記データ伝送に関する情報を基地局毎に記憶するステップと、前記移動局が受信すべきデータに対し、当該データのフローを識別するためのフロー識別情報を付与するステップと、前記移動局が受信すべきデータのデータ量を特定するステップと、前記基地局毎に記憶したデータ伝送に関する情報に基づいて、前記特定されたデータ量に適したデータ伝送能力を有する基地局を、ハンドオーバの切替先基地局として前記フロー識別情報毎に選択するステップとを具備することを特徴とするハンドオーバ方法を提供する。

また、本発明は、移動通信網に収容され、当該網の基地局を介してモバイルＩＰ接続を行う移動局において、前記基地局から送信され、当該基地局におけるデータ伝送に関する情報を含むビーコン信号を受信する受信手段と、前記受信したビーコン信号に含まれる前記データ伝送に関する情報を記憶する記憶手段と、前記移動局が受信すべきデータに対し、当該データのフローを識別するためのフロー識別情報を付与するフロー識別情報付与手段と、前記移動局が受信すべきデータのデータ量を特定し、前記記憶手段が記憶しているデータ伝送に関する情報に基づいて、前記特定したデータ量に適したデータ伝送能力を有する基地局をハンドオーバの切替先基地局として選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された基地局に対し、前記フロー識別情報を含む移動登録要求を送信する送信手段とを具備することを特徴とする移動局を提供する。

Ａ：実施形態の原理
詳細な説明に入る前に、実施形態の原理について説明しておく。
この実施形態においては、従来のようにデータリンクレイヤでのチャネル切替の後にＩＰアドレスが基地局から送信されてくるまで待機するのではなく、ハンドオーバを開始する前に、携帯電話機が主体的に周辺の基地局からＩＰアドレスを取得し、これをリスト上に保持しておく。従って、このリストには、携帯電話機によるハンドオーバの切替先候補となる基地局に対応するＩＰアドレスが格納されていることになり、これを実施形態ではアドレスリストと呼ぶ。そして、携帯電話機は、ハンドオーバの切替先となる基地局に対し、データリンクレイヤでのチャネル切替を行った後、上記アドレスリストを参照して得られるＩＰアドレスを用いてＩＰ接続の切替を要求する。

Ｂ：第１実施形態
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態について説明する。
Ｂ−１：構成
（１）システム全体の構成
図１は、実施形態に係るシステム全体の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このシステムは、携帯電話機１０、携帯通信網２０、インターネット３０、及び情報提供サーバ４０によって構成される。

携帯電話機１０は携帯通信網２０に収容され、該網２０を介した音声通信及びパケットデータ通信を行う。この携帯電話機１０は、ハンドオーバに伴うＩＰ接続の切り替えを行うためのソフトウェアとして端末エージェントＭＡを搭載している。携帯通信網２０は、基地局２１−１〜２１−３、交換局２２、中継センタ２３及びこれらを結ぶ通信線を備えている。基地局２１−１〜２１−３は、それぞれ無線セル２００−１〜２００−３を形成し、該無線セル２００−１〜２００−３に在圏する携帯電話機１０との間で無線通信を行う。各基地局２１−１〜２１−３は、携帯電話機１０の端末エージェントＭＡと連携して、ハンドオーバに伴うＩＰ接続切り替えを行うためのソフトウェアとして、基地局エージェントＢＡ１〜ＢＡ３を搭載している。交換局２２は、所定数の基地局２１−１〜２１−３を収容し、当該基地局２１−１〜２１−３の無線セル２００−１〜２００−３に在圏する携帯電話機１０の通信回線の交換処理を行う。中継センタ２３は、交換局２２に接続されるほか、図示せぬゲートウェイ装置を介してインターネット３０に接続されている。この中継センタ２３は、携帯電話機１０と情報提供サーバ４０との間のデータ通信を中継する。中継センタ２３は、データ通信を行う携帯電話機１０のルーティングを行うためのソフトウェアとして、ホームエージェントＨＡを搭載している。情報提供サーバ４０は、図示せぬルータを介してインターネット３０に接続されている。

（２）基地局２１の構成
次に、基地局２１の構成について説明する。
（i）基地局２１のハードウェア構成
図２は、基地局２１のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、基地局２１は、無線通信部２１０、網インタフェース２１１、制御部２１２及びこれらを相互に接続するバス２１３から構成される。無線通信部２１０は、図示せぬアンテナや無線通信制御回路等からなり、携帯電話機１０と無線通信を行う。網インタフェース２１１は、携帯通信網２０との間で信号の送受信を行う。この網インタフェース２１１のデータ伝送速度は、予想されるトラヒックに応じて基地局２１毎に異なっている。制御部２１２は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ(Random Access Memory)からなる。ＲＯＭはプログラムメモリであり、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムを読み出して実行することにより、基地局２１全体を制御する。この制御プログラムには、上述した基地局エージェントＢＡが含まれる。

（ii）基地局２１の機能構成
次に、基地局２１の機能構成について説明する。ここでは、図３を参照しながら、基地局２１が備える機能の１つである基地局エージェントＢＡについて述べる。なお、基地局２１が備える他の機能については、一般の基地局が備えており周知であるために説明を省略する。同図に示すように、基地局エージェントＢＡは、データリンクレイヤでのハンドオーバを行うデータリンク処理部ＢＤＤと、ネットワークレイヤでのＩＰ接続切り替えを行うネットワーク処理部ＢＮＤとにより構成される。データリンク処理部ＢＤＤは、ビーコン信号送信部ＢＴと、同期処理部ＢＡＤとからなる。ビーコン信号送信部ＢＴは、基地局２１に関連する基地局情報を含むビーコン信号を生成し、これを無線セル２００内に送信する。このビーコン信号は、データリンクレイヤでのハンドオーバの契機となる信号であり、その構成については後述する。同期処理部ＡＤ１は、ビーコン信号を受信した端末エージェントＭＡから送信されてくる応答信号を受信し、これに応じて上記端末エージェントＭＡとの間で同期処理を行う。

ネットワーク処理部ＮＤは、要求メッセージ受付部ＲＡ、エージェントメッセージ送信部ＭＴ、及び移動登録要求受付部ＭＲからなる。要求メッセージ受付部ＲＡは、端末エージェントＭＡから送信されてくるに送信してくる要求メッセージを受信する。この要求メッセージとは、端末エージェントＭＡがエージェントメッセージを要求していることを示すメッセージである。エージェントメッセージ送信部ＭＴは、端末エージェントＭＡから上記要求メッセージを受信すると、エージェントメッセージを生成し、端末エージェントＭＡに送信する。このエージェントメッセージは、基地局エージェントＢＡに関連するエージェント情報を含んでおり、その構成については後述する。移動登録要求受付部ＭＲは、端末エージェントＭＡから送信される移動登録要求メッセージを受信し、ホームエージェントＨＡに転送する。この移動登録要求メッセージとは、ホームエージェントＨＡに対し移動登録を要求するためのメッセージであり、その構成については後述する。

（iii）ビーコン信号の構成
ここで、図４を参照しながら、上述したビーコン信号の構成について説明する。同図に示すように、ビーコン信号には、ＢＳ−ＩＤ、ライフタイム、伝送速度からなる基地局情報が含まれている。このビーコン信号は、データリンクレイヤでのハンドオーバの契機となる信号であり、各基地局エージェントＢＡ１〜ＢＡ３は、全ての端末エージェントＭＡが受信可能な制御チャネルを用いてこのビーコン信号を送信するようになっている。ＢＳ−ＩＤは、各基地局２１を特定するための識別情報である。ライフタイムはビーコン信号によって報知される基地局情報の有効期限を示す情報である。伝送速度は、基地局ＢＳの通信部ＢＳｂのデータ通信速度である。

（iv）エージェントメッセージの構成
次に、図５を参照しながら、上述したエージェントメッセージの構成について説明する。同図に示すように、エージェントメッセージには、エージェントＩＤ、ライフタイム、ＩＰアドレス、ＢＳ−ＩＤからなるエージェント情報が含まれている。このエージェントメッセージは、ネットワークレイヤでのハンドオーバに必要なメッセージであり、各基地局エージェントＢＡは、端末エージェントＭＡからの要求に応じて、当該端末エージェントＭＡに対しエージェントメッセージを送信するようになっている。
エージェントＩＤは、各基地局エージェントＢＡを特定するための識別情報である。ライフタイムはエージェントメッセージによって送信されるエージェント情報の有効期限を示す情報である。ＩＰアドレスは、上述したように各基地局エージェントＢＡのＩＰアドレスであり、ＢＳ−ＩＤは基地局２１の識別情報である。

（v）移動登録要求メッセージの構成
次に、図６を参照しながら、上述した移動登録要求メッセージの構成について説明する。同図に示すように、移動登録要求メッセージには、携帯電話機１０のＭＳ−ＩＤ、基地局エージェントのエージェントＩＤ及びＩＰアドレスが含まれている。端末エージェントから送信された移動登録要求メッセージは、基地局エージェントＢＡを介してホームエージェントＨＡによって受信され、記憶される。

（３）携帯電話機１０の構成
（i）携帯電話機１０のハードウェア構成
図７は、携帯電話機１０のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、携帯電話機１０は、無線通信部１１、ユーザインタフェース部１２、制御部１３及びこれらを相互に接続するバス１４から構成される。無線通信部１１は、図示せぬアンテナや無線通信制御回路等からなり、基地局２１と無線通信を行う。ユーザインタフェース部１２は、ユーザが通話を行うための図示せぬマイク及びスピーカ、ユーザが入力操作を行うためのキーパッド、各種情報を表示するための液晶ディスプレイからなる。制御部１３は、図示せぬＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭからなる。ＲＯＭはプログラムメモリであり、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムをＲＡＭにロードし、携帯電話機１０全体を制御する。この制御プログラムには、上述した端末エージェントＭＡが含まれる。

（ii）携帯電話機１０の機能構成
次に、携帯電話機１０の機能構成について説明する。ここでは、図８を参照しながら、携帯電話機１０が備える機能の１つである端末エージェントＭＡについて述べる。なお、携帯電話機１０が備える他の機能については、一般の携帯電話機が備えており周知であるために説明を省略する。同図に示すように、端末エージェントＭＡは、データリンクレイヤでのハンドオーバを行うデータリンク処理部ＭＤＬと、ネットワークレイヤでのハンドオーバを行うネットワーク処理部ＭＮＷとにより構成される。

データリンク処理部ＭＤＬは、ビーコン信号受信部ＢＲ、基地局リスト管理部ＢＬＣ及び同期処理部ＭＡＤからなる。ビーコン信号受信部ＢＲは、基地局エージェントＢＡから送信されるビーコン信号を受信する。基地局リスト管理部ＢＬＣは、受信したビーコン信号に含まれる基地局情報を格納する基地局リストＢＬを備え、当該リストＢＬの更新処理を行う。端末エージェントＭＡは、この基地局リストＢＬを参照することにより、切替先基地局２１を判断することができる他、切替先基地局２１以外で携帯電話機１０と比較的近い位置にある基地局２１を把握することもできる。この基地局リストＢＬの構成については後述する。同期処理部ＭＡＤは、基地局エージェントＢＡの同期処理部ＢＡＤとの間で同期処理を行う。この同期処理部ＭＡＤが基地局エージェントＢＡの同期処理部ＢＡＤとの間で同期処理を完了することにより、データリンクレイヤでのハンドオーバがなされたことになる。

ネットワーク処理部ＭＮＷは、エージェントメッセージ処理部ＭＤと、アドレスリスト管理部ＡＬＣ及び移動登録要求部ＲＲからなる。メッセージ処理部ＭＤは、基地局エージェントＢＡに対してエージェントメッセージを要求する要求メッセージを送信し、これに応じて基地局エージェントＢＡから送信されてくるエージェントメッセージを受信する。アドレスリスト管理部ＢＬＣは、受信したエージェントメッセージに含まれるエージェント情報を格納するアドレスリストＡＬを備え、当該リストＡＬの更新処理を行う。アドレスリストＡＬ上には、端末エージェントＭＡが周辺の基地局エージェントＢＡから予め収集しておいたエージェント情報が格納されている。このアドレスリストＡＬの構成については後述する。移動登録要求送信部ＲＲは、ホームエージェントＨＡに対し移動登録を要求する移動登録要求メッセージを生成し、これを送信する。

（iii）基地局リストＢＬの構成
ここで、図９を参照しながら、上述した基地局リストＢＬの内容について説明する。同図に示すように、基地局リストＢＬには、各ＢＳ−ＩＤに対応して、ライフタイム、受信時刻、伝送速度、電波強度及び通信フラグが記憶されている。ＢＳ−ＩＤ、ライフタイム、伝送速度は、端末エージェントが受信したビーコン信号に含まれる基地局情報である。電波強度は、端末エージェントＭＡがビーコン信号を受信した際の当該信号の電波の強さを示す値である。各基地局エージェントＢＡは共通の強さでビーコン信号を送信しているので、最も強い電波強度で受信されたビーコン信号は、端末エージェントＭＡと最も近い位置にある基地局エージェントＢＡから送信されたものである判断できる。従って、端末エージェントＭＡは、基地局リストＢＬ上で、最も強い電波強度に対応する基地局エージェントＢＡを、ハンドオーバの切替先となる切替先基地局エージェントＢＡとし、当該エージェントＢＡに対応して通信フラグをオン設定する。受信時刻は、端末エージェントＭＡがビーコン信号を受信した時刻を示し、この受信時刻からライフタイムが経過すると、そのライフタイムを含む基地局情報や、当該基地局情報に対応する電波強度及び通信フラグは、基地局リストＢＬ上から削除される。つまり、一定期間が経過した古い基地局情報は削除され、比較的新しい基地局情報のみが基地局リストＢＬ上に保持されることになる。

（iv）アドレスリストＡＬの構成
次に、図１０を参照しながら、アドレスリストＡＬに記憶されている内容について説明する。同図に示すように、アドレスリストＭＬには、エージェントＩＤに対応して、ライフタイム、受信時刻、ＩＰアドレス、ＢＳ−ＩＤが記憶されている。エージェントＩＤ、ライフタイム、ＩＰアドレスは、端末エージェントが受信したエージェントメッセージに含まれるエージェント情報である。受信時刻は、端末エージェントＭＡがエージェントメッセージを受信した時刻を示すものであり、この受信時刻からライフタイムが経過すると、そのライフタイムに対応するエージェント情報はアドレスリストＭＬ上から削除される。即ち、基地局リストＢＬと同様に、アドレスリストＭＬ上では、一定期間が経過した古い情報は削除され、比較的新しい情報のみが保持される。

このように、アドレスリストＡＬ上には、端末エージェントＭＡが、周辺の基地局エージェントＢＡから収集したエージェント情報が格納されている。端末エージェントＭＡは、切替先基地局エージェントＢＡとの間でネットワークレイヤでのＩＰ接続を行う際には、当該基地局エージェントＢＡに対応したエージェント情報をアドレスリストＢＬを参照して取得し、このエージェント情報を含む移動登録要求をホームエージェントＨＡに送信する。即ち、端末エージェントＭＡは、予めエージェント情報をアドレスリストＡＬ上に保持しているので、基地局エージェントＢＡとの間でネットワークレイヤでのＩＰ接続を行う際にわざわざエージェント情報を要求する手間が省くことができ、これにより、処理を迅速に実行することができる。

（４）ホームエージェントＨＡの構成
次に、ホームエージェントＨＡの構成について説明する。
図１１は、ホームエージェントの構成を示すブロック図である。同図に示すように、ホームエージェントＨＡは、ルーティング処理部ＲＤと、ルーティングテーブルＲＴとにより構成される。ルーティングテーブルＲＴには、携帯電話機１０のＭＳ−ＩＤと、基地局エージェントＢＡのエージェントＩＤ及びＩＰアドレスが対応付けられて格納されている。ルーティング処理部ＲＤは、このルーティングテーブルＲＴを参照しながら、携帯電話機１０宛に伝送されるデータのルーティングを行う。

Ｂ−２：動作
つぎに、上記構成からなる実施形態の動作について説明する。
端末エージェントＭＡは、携帯電話機１０の音声通信或いはデータ通信が開始されると、図１２に示すメインルーチンを実行し、基地局エージェントＢＡから送信されるビーコン信号に応じて基地局リストＢＬを更新する。さらに、端末エージェントＭＡは、基地局エージェントＢＡからエージェント情報を収集し、異なる無線セル２１０に在圏した場合には予め収集しておいたエージェント情報を用いて基地局エージェントＢＡとハンドオーバ処理を行う。以下では、（１）基地局リストＢＬの更新、（２）エージェント情報の収集、（３）ハンドオーバ処理、とに分けて動作説明を行う。

（１）基地局リストＢＬの更新
図１２において、携帯電話機１０の音声通信或いはデータ通信が開始されると、端末エージェントＭＡの処理はステップＳｃ１に進む。ステップＳｃ１において、端末エージェントＭＡは、基地局エージェントＢＡから制御チャネルによって送信されてくるビーコン信号を受信するとともに、当該信号を受信した際の電波強度を測定する。

次いで、処理はステップＳｃ２に進む。ステップＳｃ２において、端末エージェントＭＡは、受信したビーコン信号の中から基地局情報を抽出し、これを受信時刻と、測定した電波強度とともに基地局リストＢＬに格納する。そして、端末エージェントＭＡは、基地局リストＢＬを参照して、最も強い電波強度を含む基地局情報に対し、通信フラグをオン設定する。

次いで、処理はステップＳｃ３に進み、端末エージェントＭＡは、基地局リストＢＬ上で切替先基地局エージェントＢＡが変更されたか否かを判断する。ここで、切替先基地局エージェントＢＡが変更されていれば、端末エージェントＭＡは、切替先基地局エージェントＢＡへハンドオーバを行うべく、後述するハンドオーバ処理へ移行する。

一方、切替先基地局エージェントＢＡが変更されていなければ、処理はステップＳｃ５に進む。ステップＳｃ５において、端末エージェントＭＡは、基地局リストＢＬを参照し、上述したステップＳｃ１で受信したビーコン信号の電波強度が、データ通信が可能なレベルの電波強度であることを示す所定のしきい値以上であるか否かを判断する。ここで、電波強度がしきい値未満であれば、処理はステップＳｂ１に戻る。一方、電波強度がしきい値以上であれば、端末エージェントＭＡと、ビーコン信号を送信してきた基地局エージェントＢＡとはデータ通信が可能なので、当該基地局エージェントＢＡのエージェント情報を収集すべく、後述するエージェント情報の収集処理へ移行する。

（２）エージェント情報の収集
次に、図１３に示すフローを参照しながら、端末エージェントＭＡがエージェント情報を収集する動作を説明する。同図に示すステップＳｄ１において、端末エージェントＭＡは、アドレスリストＡＬと、受信したビーコン信号に含まれるＢＳ−ＩＤとを参照し、当該ＢＳ−ＩＤを含むエージェント情報がアドレスリストＡＬに格納されているか否かを判断する。ここで、エージェント情報がアドレスリストＡＬに格納されていれば、既に保持しているエージェント情報をさらに重ねて収集する必要はないので、処理は上述したメインルーチンのステップＳｃ１に戻る。一方、エージェント情報がアドレスリストＡＬに格納されていなければ、上記エージェント情報を収集すべく、端末エージェントＭＡの処理はステップＳｄ２に進む。

ステップＳｄ２において、端末エージェントＭＡは、ビーコン信号を送信してきた基地局エージェントＢＡとの間で同期処理を行い、データリンクレイヤでのチャネル接続を行う。この同期処理は、携帯通信網の多元接続方式が例えばＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の場合、通信中の携帯電話機１０が使用しているタイムスロット以外の空き時間を利用して行われる。同様に、以下に述べるステップＳｃ３〜ステップＳｃ４における処理も、携帯電話機１０が使用中のタイムスロット以外の空き時間を利用して行われる。

データリンクレイヤでのチャネル接続がなされると、処理はステップＳｄ３に進む。ステップＳｄ３において、端末エージェントＭＡは、チャネル接続した基地局エージェントＢＡに対し、エージェントメッセージを要求するリクエスト信号を送信する。

そして、ステップＳｄ４において、端末エージェントＭＡは、上記リクエスト信号に応じて基地局エージェントＢＡから送信されてくるエージェントメッセージを受信する。

次いで、ステップＳｄ５において、端末エージェントＭＡは、受信したエージェントメッセージからエージェント情報を抽出し、これに受信時刻を付加してアドレスリストＡＬに格納する。

上述したような処理がなされることにより、端末エージェントＭＡは、周辺の基地局エージェントＢＡのエージェント情報を予めアドレスリストＡＬに保持しておくことができる。

（３）ハンドオーバ処理
次に、図１４に示すフローを参照しながら、端末エージェントＭＡが基地局エージェントＢＡとハンドオーバを行う動作について説明する。同図に示すステップＳｅ１において、端末エージェントＭＡは、切替先基地局エージェントＢＡとの間で同期処理を行って、データリンクレイヤでのチャネル切替を行う。

次いで、処理はステップＳｅ２に進む。ステップＳｅ２において、端末エージェントＭＡは、受信したビーコン信号に含まれるＢＳ−ＩＤを参照し、当該ＢＳ−ＩＤに対応する基地局エージェントＢＡのエージェント情報がアドレスリストＡＬに格納されているか否かを判断する。ここで、上述したように、切替先の候補となる基地局エージェントＢＡからはエージェント情報を収集しているはずであるから、このステップＳｅ２においては、アドレスリストＡＬ内に切替先基地局エージェントＢＡのエージェント情報が存在するはずである。しかしながら、携帯電話機１０が電源オン後すぐに通信を開始した場合や、通信圏外から通信圏内に移動後すぐに通信を開始した場合においては、切替先基地局エージェントＢＡから予めエージェント情報を取得していない場合も想定される。このような場合、端末エージェントＭＡは、改めてエージェント情報を取得する必要がある。従って、エージェント情報がアドレスリストＡＬに格納されていなければ、端末エージェントＭＡはエージェント情報を取得すべく、処理はステップＳｅ３に進む。一方、エージェント情報がアドレスリストＡＬに格納されていれば、端末エージェントＭＡの処理は、後述するステップＳｅ６に進む。

ステップＳｅ３において、端末エージェントＭＡは、切替先基地局エージェントＢＡに対し、エージェントメッセージを要求するリクエスト信号を送信する。

そして、ステップＳｅ４において、端末エージェントＭＡは、上記リクエスト信号に応じて切替先基地局エージェントＢＡから送信されてくるエージェントメッセージを受信する。

次いで、ステップＳｅ５において、端末エージェントＭＡは、受信したエージェントメッセージからエージェント情報を抽出し、これに受信時刻を付加してアドレスリストＡＬに格納する。

そして、ステップＳｅ６において、端末エージェントＭＡは、アドレスリストＡＬを参照して、切替先基地局エージェントＢＡに対し移動登録要求メッセージを送信する。この移動登録要求メッセージには、携帯電話機１０のＭＳ−ＩＤ、基地局エージェントＢＡのエージェントＩＤ及びＩＰアドレスが含まれる。送信された移動登録要求メッセージは基地局エージェントＢＡを介してホームエージェントＨＡに送信され、ホームエージェントＨＡのルーティングテーブルＲＴに格納される。これにより、端末エージェントＭＡと基地局エージェントＢＡとの間のネットワークレイヤでのＩＰ接続がなされたことになる。そして、ネットワークレイヤでのＩＰ接続がなされると、上述したメインルーチンに戻る。

上述した第１実施形態によれば、ネットワークレイヤにおけるハンドオーバに必要なエージェント情報を予め収集しておくとともに、データリンクレイヤでのチャネル切替がなされると、これに直ちに追随してネットワークレイヤでのＩＰ接続を行うので、廃棄されるパケットデータが低減されることになる。

Ｃ：第２実施形態
Ｃ−１：第２実施形態の構成及び動作
以下、第２実施形態の構成及び動作について説明する。
第２実施形態のハードウェア構成は、第１実施形態のハードウェア構成と同様であるため、説明を省略する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、端末エージェントＭＡが、ビーコン信号の電波強度に基づいてハンドオーバを行うのではなく、ビーコン信号に含まれる伝送速度に基づいて切替先基地局エージェントＢＡを選定し、当該基地局エージェントＢＡとハンドオーバを行う点である。具体的には、上述した図１２におけるメインルーチンのステップＳｃ２において、端末エージェントＭＡは、基地局リストＢＬを参照し、最も大きい伝送速度に対応した基地局エージェントＢＡに対して在圏フラグをオン設定する。そして、切替先基地局エージェントＢＡが変更すれば、端末エージェントＭＡは、新たな切替先基地局エージェントＢＡとの間でハンドオーバを行う。また、第２実施形態においても、エージェント情報の収集に関しては上述した第１実施形態と同様の処理を行う。

このように、第２実施形態によれば、データ通信が可能な距離にある基地局２１のうち最も伝送速度が大きい基地局２１との間でハンドオーバを行うので、携帯電話機１０はより高速なデータ通信を行うことが可能となり、データの伝送効率が向上する。

Ｃ−２：第２実施形態の応用例
上述した第２実施形態において、端末エージェントＭＡに対し、ハンドオーバを行う基地局エージェントＢＡを一義的に割り当てるのではなくて、携帯電話機１０が受信するデータフロー毎に基地局エージェントＢＡを割り当ててもよい。即ち、携帯電話機１０が受信するデータフロー毎に、当該フローを識別するためのフローＩＤを付与しておき、当該データフローのデータ量に適したデータ伝送能力を備える基地局２１の基地局エージェントＢＡに対し、上記フローＩＤを指定してハンドオーバを行うのである。
以下、この動作について詳細に説明する。

図１５は、データフロー毎にハンドオーバを行うためのシステム全体の動作を示すシーケンスである。まず、携帯電話機１０が情報提供サーバ４０に通信接続すると、ユーザは、情報提供サーバが提供するコンテンツメニューの中から所望のコンテンツを選択し、当該コンテンツのダウンロードを要求する操作を行う。携帯電話機１０は、当該操作を受け付けて、このコンテンツのダウンロード処理に対し、他のデータフローと区別するためのフローＩＤを付与する（ステップＳｇ１）。そして、携帯電話機１０は、上記フローＩＤと、コンテンツを識別するための識別情報（以下、Ｃ−ＩＤと呼ぶ）とを含むコンテンツリクエスト信号を情報提供サーバ４０に送信する（ステップＳｇ２）。

さて、上記コンテンツメニューには、各コンテンツのデータ量を示す情報も含まれており、これにより、端末エージェントＭＡはダウンロードを要求したコンテンツのデータ量を知ることができる。そこで、端末エージェントＭＡは、基地局リストＢＬを参照し、コンテンツのデータ量に適したデータ伝送能力に対応する基地局エージェントＢＡを抽出する（ステップＳｇ３）。即ち、コンテンツのデータ量が比較的多い場合には、基地局情報に含まれる伝送速度が大きい基地局エージェントＢＡを抽出し、逆に コンテンツのデータ量が比較的少ない場合には、基地局情報に含まれる伝送速度が小さい基地局エージェントＢＡを抽出する。このデータ量と基地局エージェントＢＡとの対応付けは、平均的なコンテンツのデータ量や、網内の伝送能力に応じて適宜定められる。

次に、端末エージェントＭＡは、抽出された基地局エージェントＢＡから送信されるビーコン信号に応答する応答信号を生成し、これを当該基地局エージェントＢＡに送信する。基地局エージェントＢＡは、この応答信号を受信し、携帯電話機１０との間で同期をとる（ステップＳｇ４）。これにより、端末エージェントＭＡと基地局エージェントＢＡとの間でデータリンクレイヤでのハンドオーバがなされたことになる。

次いで、端末エージェントＭＡは、フローＩＤ、ＭＳ−ＩＤ、エージェントＩＤ及びＩＰアドレスを含む移動登録要求信号を送信する（ステップＳｇ５）。この移動登録要求信号は、前述したような通常の移動登録要求信号と区別する意味で、以下、フロー別移動登録要求信号と呼ぶ。

このフロー別移動登録要求信号は、基地局エージェントＢＡを介してホームエージェントＨＡに送信される（ステップＳｇ６）。ホームエージェント２３は、フロー別移動登録要求信号を受信すると、これに応じて、図示せぬフロー別ルーティングテーブルを更新する（ステップＳｇ７）。このフロー別ルーティングテーブルには、フローＩＤに対応して、ＭＳ−ＩＤ、エージェントＩＤ、エージェントアドレスが記憶されている。

さて、携帯電話機１０からコンテンツリクエスト信号を受信した情報提供サーバ４０は、当該信号の中から抽出したＣ−ＩＤが示すコンテンツデータを、フローＩＤ及びＭＳ−ＩＤとともにホームエージェントＨＡに送信する（ステップＳｇ８）。

一方、ホームエージェントＨＡは、情報提供サーバ４０から上述したコンテンツデータ、フローＩＤ及びＭＳ−ＩＤを受信すると、フロー別ルーティングテーブルを参照し、上記フローＩＤに対応するエージェントアドレスを取得する。さらにホームエージェントＨＡは、コンテンツデータ及びＭＳ−ＩＤからなるＩＰパケットに対し、取得したエージェントアドレスを含むＩＰヘッダに付加してカプセル化し、これを基地局エージェントＢＡに送信する（ステップＳｇ９）。

基地局エージェントＢＡは、カプセル化されたエージェントアドレス、コンテンツデータ及びＭＳ−ＩＤを受信すると、これらの中からコンテンツデータ及びＭＳ−ＩＤからなるＩＰパケットのみを抽出し、このＩＰパケットをＭＳ−ＩＤが示す携帯電話機１０に対して送信する（ステップＳｇ１０）。携帯電話機１０がＩＰパケットを受信すると、端末エージェントＭＡは受信完了通知をホームエージェントＨＡに送信する（ステップＳｇ１１）。ホームエージェントＨＡは、端末エージェントＭＡからコンテンツ受信完了通知を受信すると、これに応じてフロー別ルーティングテーブル上の情報を消去する（ステップＳｇ１２）。

Ｃ−３：補足
上述した第２実施形態においては、第１実施形態を前提として、伝送速度に基づいてハンドオーバを行うものと説明した。しかしながら、伝送速度に基づいてハンドオーバを行う処理自体によって、従来よりデータ伝送効率が向上するといえる。従って、第２実施形態のハンドオーバ処理は、必ずしも第１実施形態を前提とする必要はなく、第１実施形態とは別に独立して行うものであってもよい。

Ｄ：変形例
既述の通り、本発明は上述した実施形態に限定されず、以下のような種々の変更が可能である。
Ｄ−１：基地局エージェントＢＡの配置
実施形態では、各基地局２１が基地局エージェントＢＡを実装していたが、このような形態に限定されない。基地局エージェントＢＡは、基地局２１毎にハンドオーバに係る処理を行うものであればよく、例えば、交換局２２が基地局エージェントＢＡを備え、この基地局エージェントＢＡが基地局２１毎にハンドオーバに係る処理を行ってもよい。

Ｄ−２：移動局の形態
実施形態では、移動局として、通話機能を備える携帯電話機１０を用いていたが、これに限らず、例えば、データ通信専用のＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であってもよい。

Ｄ−３：情報提供サーバ４０の配置
実施形態では、情報提供サーバ４０はインターネット３０を介して携帯通信網２０に接続されていたが、このような配置形態に限定されない。即ち、携帯電話機１０にデータを送信する送信ノードは、インターネット３０上にある必要はなく、携帯通信網２０に含まれていてもよいし、ＬＡＮ等のネットワークを介して携帯通信網２０に接続されていてもよい。

Ｄ−４：切替先基地局の選定、及び切替先候補となる基地局の選定
実施形態では、携帯電話機が受信したビーコン信号の電波強度に基づいて、切替先基地局の選定、及び切替先候補となる基地局の選定を行っていた。しかし、この選定の基準は、電波強度に限らず、例えば、誤り制御によって把握される無線信号の品質など他の基準であってもよい。

Ｄ−５：第２実施形態の変形例
実施形態では、ビーコン信号の中に含まれる伝送速度に基づいて切替先の基地局エージェントＢＡを定めていたが、これに限らず、データ伝送に関する情報であれば切替先基地局エージェントＢＡを定める根拠とすることができる。例えば、基地局２１におけるトラフィックに関する情報をビーコン信号に含めておき、この情報に基づいて切替先基地局エージェントＢＡを定めてもよい。

本発明の第１実施形態におけるシステム全体の構成を示すブロック図である。 同実施形態における基地局のハードウェア構成を示すブロック図である。 同実施形態における基地局エージェントの機能構成を示すブロック図である。 同実施形態におけるビーコン信号の構成を示す図である。 同実施形態におけるエージェントメッセージの構成を示す図である。 同実施形態における移動登録要求メッセージの構成を示す図である。 同実施形態における携帯電話機の構成を示すブロック図である。 同実施形態における端末エージェントの機能構成を示すブロック図である。 同実施形態における基地局リストに記憶されている内容の一例を示すフォーマット図である。 同実施形態におけるアドレスリストに記憶されている内容の一例を示すフォーマット図である。 同実施形態におけるホームエージェントの機能構成を示すブロック図である。 同実施形態におけるフローチャートである。 同実施形態におけるフローチャートである。 同実施形態におけるフローチャートである。 第２実施形態における動作を示すシーケンスである 従来のハンドオーバを説明する模式図である。 従来のハンドオーバ及びＩＰ接続の切り替えを通信プロコトルレベルで説明する模式図である。 従来のハンドオーバを説明するシーケンスである。

符号の説明

１０・・・携帯電話機（移動局）、ＭＡ・・・端末エージェント（移動局）、
２０・・・携帯通信網（移動通信網）、２１−１〜２１−３・・・基地局、
ＢＡ・・・基地局エージェント、２２・・・交換局、
２３・・・中継センタ、ＨＡ・・・ホームエージェント
３０・・・インターネット、４０・・・情報提供サーバ。

Claims (2)

1. 基地局を介して移動局に対するモバイルＩＰ接続を提供する移動通信網のハンドオーバ方法において、
   前記基地局から前記移動局に対し、当該基地局におけるデータ伝送に関する情報を含むビーコン信号を送信するステップと、
   前記移動局において複数の前記基地局から送信されてくる前記ビーコン信号を受信し、それぞれのビーコン信号に含まれる前記データ伝送に関する情報を基地局毎に記憶するステップと、
   前記移動局が受信すべきデータに対し、当該データのフローを識別するためのフロー識別情報を付与するステップと、
   前記移動局が受信すべきデータのデータ量を特定するステップと、
   前記基地局毎に記憶したデータ伝送に関する情報に基づいて、前記特定されたデータ量に適したデータ伝送能力を有する基地局を、ハンドオーバの切替先基地局として前記フロー識別情報毎に選択するステップと
   を具備することを特徴とするハンドオーバ方法。
2. 移動通信網に収容され、当該網の基地局を介してモバイルＩＰ接続を行う移動局において、
   前記基地局から送信され、当該基地局におけるデータ伝送に関する情報を含むビーコン信号を受信する受信手段と、
   前記受信したビーコン信号に含まれる前記データ伝送に関する情報を記憶する記憶手段と、
   前記移動局が受信すべきデータに対し、当該データのフローを識別するためのフロー識別情報を付与するフロー識別情報付与手段と、
   前記移動局が受信すべきデータのデータ量を特定し、前記記憶手段が記憶しているデータ伝送に関する情報に基づいて、前記特定したデータ量に適したデータ伝送能力を有する基地局をハンドオーバの切替先基地局として選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された基地局に対し、前記フロー識別情報を含む移動登録要求を送信する送信手段と
   を具備することを特徴とする移動局。

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