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JP4769669B2 - モバイルｉｐに準拠する移動通信システム、ホームエージェント、モバイルノード及び方法 - Google Patents

モバイルｉｐに準拠する移動通信システム、ホームエージェント、モバイルノード及び方法 Download PDF

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Description

本発明は一般に移動通信の技術分野に関連し、特にモバイルＩＰ(Mobile Internet Protocol)に準拠する移動通信システム並びにそこで使用されるホームエージェント(HA: Home Agent)、モバイルノード(MN: Mobile Node)及び方法に関連する。
ホットスポットサービスの登場により、街のいたるところでインターネットアクセスが可能になりつつある。ホットスポットとは、多くは802.11xの無線LAN規格による無線アクセスを提供するエリアを実現するサービスのことである。ホットスポットでは、契約済みのユーザが、無線ルータにアクセスするとDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)によりその無線LANセグメントで有効なアドレスをモバイルノード又はモバイル端末に対して払い出すことでIP通信が可能となる。無償のホットスポットも存在する。
ところで、IP通信を行っている途中で、モバイルノードが他のホットスポットに移動した場合、他のホットスポットでは、前の無線LANセグメントでDHCPにより割り当てられたIPアドレスは無効となる(アドレスが異なる)ためIPパケットが届かなくなる。そのため通信が途絶えてしまう。
こうした問題を解決する手法としてモバイルIPと呼ばれるプロトコルがある(モバイルIPについては非特許文献１参照。)。
モバイルノードにおいてサーバポートを開くプロセスを動かす場合、ホームエージェント（HA）で使用するホームアドレス(HoA)はグローバルアドレスである必要がある。グローバルアドレスとは、インターネットのような広域にわたるネットワークで一意に設定されるアドレスであり、或る特定のサブネット内でのみ一意に設定される気付けアドレスや、或る組織内でのみ一意に設定されるプライベートアドレス等と区別される。例えば、モバイルノード(例えばIP電話端末を想定してもよい)がSIPプロトコルを用いてインターネット上の他の端末(以下、Correspondent Node (CN)と略)と通信を行う場合、CNからMNへ通信を行うためサーバ側のRTPポートを開設し、待ち受けを行う必要がある。こうした利用方法の場合、モバイルノードは、インターネット上のCNからサーバポートへ接続するためにグローバルなIPアドレスを持つホームアドレス(以下HoAと略)が必要となる。また、VoIP以外にもゲームやP2Pファイル交換ソフトなどを利用する場合、MNはサーバポートを開設する必要があり、ホームエージェントとしてグローバルなアドレスが必要である。
図１は端末毎にグローバルアドレスであるホームアドレスが設定される様子を示す。図示の例では、第1モバイルノードMN1は第1ホームアドレスHoA1を有し、第2モバイルノードMN2は第2ホームアドレスHoA2を有する。どのノードがどのアドレスを有するかはホームエージェントで管理される。
しかしながらグローバルなアドレスは権限のある当局（プロバイダ）によって発行され、その取得には一定の手続を要し、取得後も維持費用がアドレス毎に発生する。アドレスが端末毎に設定される場合には、端末数分の取得手続及び維持費用が発生する。従って例えば企業や組織のように多数の端末を従業員に使用させる場合には、その企業は端末数分のグローバルアドレスを用意することになるが、その手続的及びコスト的負担は小さくはない。
図２は別の従来例を示す。図２に示される例では、企業内のネットワークにホームエージェントが設けられ、企業網はプロバイダ網にネットワークアドレス変換(NAT: Network Address Translation)ルータを用いて接続される。その企業に属するモバイルノードの各々には、その企業網内で一意に設定されるプライベートアドレスが割り当てられる。プライベートアドレスはその企業内でしか有効に機能しないので、そのままではグローバルアドレスとして使用できない。GW/NATルータは企業網内で使用されているプライベートアドレスをグローバルアドレスに変換する機能を備えたゲートウエー(GW)である。これにより、モバイルノードはどのサブネットに在圏していても、ホームエージェント及びGW/NATルータを経由することで、外部の通信相手と通信を行うことができる。企業網にアクセスするために用意されるグローバルアドレスは、原理的には１つで足りるので、図１の例で懸念された端末数分のグローバルアドレスを用意する必要はない。
しかし、本手法の場合、MNのプライベートアドレスはホームエージェントで管理されているので、外部(Foreign)ネットワークのCNと直接的な通信を行うことはできない。なぜならMNからCNへ直接的にパケットを送信したとしても、パケットの発信元SRCアドレスがプライベートアドレスとなるので、逆方向(CNからMN(HA)宛)のパケットはあて先アドレスがプライベートアドレスになりインターネット区間における経路が見つからずMNに到達できないためである。HAからCNへの通信についてはGW経由でパケットがルーティングされる必要がある。GW/NATルータで導出されるグローバルアドレスは、MN側からのプライベートアドレスの変換の要請後にその都度導出されるので、その要請がなされない状態ではグローバルアドレスを特定することはできない。即ち、CNの側から通信を開始することはできない。
また、本手法の場合、MN／HA間の通信についてはMNが外部ネットワークから企業網まで一旦仮想プライベートネットワークによるトンネル（VPNトンネル）を作成する必要がある。そのため通信経路が冗長になりがちであり、VPNのカプセル化、モバイルIP転送用のカプセル化を伴いオーバヘッドが大きくなってしまう。
さらに、GWはHAとCN間のパケットをNAPTで変換した場合、全てのサーバプロセスに対応できない。音声パケット−ボイスオーバーインターネットプロトコル（VoIP）−通信では、SIPパケットに、以降のRTPセッションでCNが接続するためのサーバポートが書きこまれる。NATによっては、このフィールドも読み出し、NAPTテーブルを設定するものも存在する(SIP-NAT)。しかし、各モバイルノードが送信するSIPに含まれるサーバポートが重複した場合、一方のセッションについてはNAPTテーブルに登録できないためCNからの接続を受け付けられなくなるという問題も生じるおそれがある。
モバイルIPv4に関するこの種の技術については、非特許文献２に記載されている。モバイルIPv6に関するこの種の技術については、非特許文献３に記載されている。
福永勇二、「Part.3モバイルIPのメカニズムを技術的に検証する」、2006年6月22日検索、インターネット（http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/tokusyuu/15mobileip/mip03.html） 2006年6月22日検索、IETF(Internet Engineering Task Force), RFC(Request for Commens)インターネット（http://www.ietf.org/rfc/rfc3220.txt?number=3220） 2006年6月22日検索、IETF(Internet Engineering Task Force), RFC(Request for Commens)インターネット（http://www.ietf.org/rfc/rfc3775.txt?number=3775）
このような観点から、複数のＭＮに対し、HoAとしてグローバルアドレスを利用して冗長な経路を回避すると共に、複数のMNがサーバPORTを開設した場合でもCNから接続可能であり、且つグローバルアドレス取得費用を1アドレス分程度に抑えることが望まれている。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、モバイルＩＰシステムで複数のモバイルノードが通信を行うために用意されるグローバルアドレスの数が少なく維持され且つモバイルノードとの通信がモバイルノード及び通信相手ノードの何れの側からでも始められてよいようにすることである。
一実施例による移動通信システムは、
グローバルなＩＰアドレスを有するホームエージェントと、
前記ホームエージェントに帰属する複数のモバイルノードと
を有するモバイルＩＰに準拠する移動通信システムであって、前記グローバルなＩＰアドレスは、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであり、前記ホームエージェントは、
受信したパケットを転送テーブルに従ってルーティングするインターフェース手段と、
前記転送テーブルを管理する位置情報管理手段と、
を有し、前記転送テーブルは、
モバイルノードのホームアドレスと、
前記モバイルノードの気付けアドレスと、
前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、前記受信したパケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別され、
前記複数のモバイルノードの各々は、
パケットを送受信するインターフェース手段と、
自ノードのホームアドレス、自ノードの気付けアドレス及び自ノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号の内の１以上が変わったことを検出する検出手段と
を有し、少なくとも、アプリケーションが通信ソケットを生成した際又は通信ソケットを削除した際の一方において、前記検出手段で検出された変更内容を前記ホームエージェントに通知する
ことを特徴とする移動通信システムである。
本発明によれば、モバイルＩＰシステムで複数のモバイルノードが通信を行うために用意されるグローバルアドレス数が少なく維持され且つモバイルノードとの通信がモバイルノード側及び通信相手ノード側の何れの側からでも始められてよいようにできる。
本発明の一形態では、企業網のゲートウエー（GW）にホームエージェント機能が付加された新規なパケットデータ転送装置が使用される。このパケットデータ転送装置は、以下の説明でホームエージェントゲートウェイ又はホームエージェント（GW/HA）のように表現される。GWが既に取得しているグローバルアドレス(の一つ)は、複数のモバイルノード（MN）の共通のホームアドレス（HoA）として扱われ、複数のMNはアプリケーションで使用されるポート（PORT）番号で区別される。ホームエージェントは、CNからパケットを受信すると、各ＭＮにおけるアプリケーションで開設されたソケットのポート番号を特定し、そのポート番号に対応するＭＮへパケットを振り分ける。これにより、複数のMNで一つのグローバルアドレスが共有され、ホームアドレス取得費用を安価に抑えることができる。
図３は本発明の一実施例によるシステムを示す。このシステムはモバイルIPに準拠する移動通信システムである。本システムは、インターネット網、インターネット網に接続されたサブネット（プロバイダ網１，２，３）、ホームエージェントゲートウェイ(GW/HA)、モバイルノード(MN-A,MN-B)及び外部の通信相手（CN）から構成される。通信相手CNは移動端末でもよいし、固定端末でもよい。CNが移動端末である場合は通信相手側にも本実施例で説明されるような機能（以下に説明されるような、ポート番号を利用したモバイルノードの識別等を行う機能）が備わっていることが望ましい。
各プロバイダ網は、それぞれ異なるネットワークアドレスを持ち、プロバイダ1のネットワークアドレスは130.160.0.0/16のアドレスを、プロバイダ2のネットワークは140.170.0.0/16のアドレスを、プロバイダ3のネットワークは136.100.0.0/16のアドレスを有する。プロバイダは、モバイルノードに対しグローバルなIPアドレス(CoA: Care Of Address)を払い出している。図示の例では、プロバイダ２はモバイルノードMN-Aに140.170.10.5のアドレスIP2を付与している。プロバイダ３はモバイルノードMN-Bに136.100.20.70のアドレスIP3を付与している。また、各プロバイダ網はインターネットを介し、相互に通信可能である。
説明の簡明化を図るため、アドレスはIPv4に準拠しているように設定されているが、IPv6その他の適切な如何なるプロトコルに準拠するアドレスが使用されてもよい。
プロバイダ1の顧客である企業のネットワークはホームエージェントゲートウェイ(HA/GW)を介してプロバイダ網1に接続している。この企業は、社員に対してモバイルノードを貸与しており、複数の社員が、社外でモバイルノード(NMA、NMB)を使用可能である。言い換えれば、モバイルノードMN-A,MN-Bは企業網であるホームネットワーク（HA）に帰属する。
図４はホームエージェントゲートウェイ（HA/GW）の機能ブロック図を示す。ホームエージェントゲートウェイは、位置情報登録受付部４１、認証処理部４２、パケット転送処理部４３、パケット転送テーブル４４及び通信処理部４５から構成される。
位置情報登録受付部４１は、モバイルノード(MN)が移動した際や、新しいアプリケーションを起動した場合に、アプリケーションのポート番号及びモバイルノードの気付アドレス(CoA)を、パケット転送テーブルに登録する。また、位置情報登録受付部４１はホームアドレスが変わった場合に変更後のホームアドレスを登録する機能も有する（但し、HA/GWのホームアドレスは滅多に変更されないので、この機能は頻繁には実行されないことが予想される。）。
認証処理部４２は、モバイルノードから位置情報登録要求が正当な端末から送られたことを認証又は確認する処理部である。
パケット転送処理部４３は、CNから受信したパケットについては、受信したパケットの宛先がパケット転送テーブルに登録されていた場合、そのパケットをカプセル化し、CoAで示されたモバイルノードへ転送する。
パケット転送テーブル４４は、ホームアドレス、モバイルノードで起動しているアプリケーションのポート番号、モバイルノードが在圏しているネットワークでの気付アドレス(CoA)の対応関係を記録するテーブルである。ホームエージェントで受信されたパケットは、気付けアドレス及びポート番号の組み合わせで区別されるモバイルノード（モバイルノードのアプリケーション）に転送される。このテーブルは、位置情報登録受付部４１からのトリガに従って設定及び更新され、パケット転送時にパケット転送処理部４３により参照される。
通信処理部４５はパケットを送受信するためインターフェースとしての機能を有する。
図５は本発明の一実施例によるモバイルノードの機能ブロック図を示す。モバイルノードは、通信インターフェース（IF）５１、IF状態監視部５２、位置情報登録依頼部５３、デカプセル化処理部５４、仮想IF５５、パケット送受信処理部５６、ソケット検出部５７、通信アプリケーション５８及びポート管理テーブル５９から構成される。
通信IF５１はIP層のインターフェースであり、モバイルノードが現在繋がっているネットワークで与えられたIPアドレスはそのIP層で設定されたものである。図示の例ではIPアドレス（CoA）として140.170.10.5が設定されている。
IF状態監視部５２は、通信IFの送受信状態（UP/DOWN状態）を監視する機能と、ネットワークから割り振られたIPアドレス（CoA）が変更されたか否かを監視する機能とを有する。通信IFのIPアドレス(CoA)が変更されたことが検出されると、変更内容が位置情報登録依頼部５３に通知される。
デカプセル化処理部５４は、ホームエージェントからモバイルノードに向けてアイピーインアイピー（IPinIP）トンネルで転送されたパケットをデカプセル化し、カプセル化されていた内側のIPパケットを仮想IFに伝送する。モバイルIPにおけるフォーリンエージェント機能は、このデカプセル化処理部に含まれている。
仮想IF５５は、モバイルノードのホームアドレスを保持したインターフェースである。このインターフェースは、ホームエージェントからモバイルノードへのIPinIPトンネルで転送されるカプセル化されたIPパケットを受信する。仮想IF５５はホームエージェントゲートウェイのプロバイダと接続したIFのアドレス(133.160.10.1)を保持する。
ソケット検出部５７は、通信アプリケーションが起動した際、通信ソケットを作成し、ソケットにポート番号を設定しようとするシステムコールを検出する。ソケット検出部５７は、モバイルノードで動作するアプリケーション５８で使用されるポート番号を検出し、ポート番号を位置情報登録部５３に通知する。どのポート番号が使用するかはアプリケーション５８で決定してもよいし、ホームエージェントが決定してもよい。本発明ではポート番号の異同でモバイルノード（厳密には、モバイルノードで動作するアプリケーション）が区別されるので、ポート番号は複数のモバイルノードの間で重複すべきでない。少なくとも同じサブネットに在圏するモバイルノード同士の間ではポート番号は重複すべきでない。重複するポート番号の使用を効果的に排除する観点からは、ポート番号はホームエージェントで（例えば、位置情報登録受付部４１又は他の制御機能を有するエンティティで）確定することが望ましい。
位置情報登録依頼部５３は、IF状態監視部５２、ソケット検出部５７から通知を受けると、ホームエージェントゲートウェイに位置情報の登録（新規登録及び更新を含む）を依頼する。IF状態監視部５２からIPアドレス（CoA）の変更が通知されると、現在ホームエージェントゲートウェイに登録されているアプリケーションのポート番号とCoAとの対応関係を変更するように依頼メッセージが送出する。ソケット検出部５７から新しいポート番号が通知されると、ホームエージェントゲートウェイにポート番号とCoAとの対応関係が変更されるように依頼メッセージを送出する。
パケット送受信処理部５６は、仮想IF５５から受信したIPパケットに対し、TCP/UDP等のプロトコル処理を行いソケットを介してアプリケーションにデータを渡す機能、及びアプリケーションからのデータをIPパケットとしてIFから送信する機能を有する。モバイルIPでは、仮想IFからCNへ向けたパケットを、今繋がっているネットワークへ直接送信する方式と、仮想IFのパケットをカプセル化しホームエージェント経由で送信する方式(IETF RFC 2344)がある。本実施例では、前者の場合が想定されている。
ポート管理テーブル５９は、自ノードに関するホームアドレス、ポート番号及び気付けアドレス（CoA）の対応関係を記憶する。このテーブル５９はホームエージェントゲートウェイのパケット転送テーブル４４（の内、そのモバイルノードに関する部分）と同一内容であることを要する。図３及び図４に示されているパケット転送テーブルでは、ポート番号５０００，２１に関する２行がモバイルノードMN-Aに関連し、ポート番号５００２に関するものがモバイルノードMN-Bに関するものとして示されている。
本実施例では、概して次の４つの手順が実行される。
１．設定手順
各モバイルノードの利用者は、モバイルノードの仮想インターフェース（IF）のアドレスとしてホームアドレス(＝GWのアドレス)を持つ。このホームアドレスはグローバルアドレスであり、複数のモバイルノードの間で共有される。図３の例では、133.160.10.1がモバイルノードMN-A,MN-Bで共有される。また、モバイルノードには、その端末が現在繋がっているネットワーク（移動先のサブネット）で少なくとも有効な通信用の気付けアドレス(CoA)が割り当てられる。図示の例では、モバイルノードMN-Aには140.170.10.5が割り当てられ、モバイルノードMN-Bには136.100.20.70が割り当てられている。
２．位置情報登録
図５のモバイルノードのソケット検出部（ポート番号検出部と呼んでもよい）５７は、端末上のアプリケーションが通信用ポート(ソケット)にポート識別番号を設定しようとしたことを検出する。この検出結果は、位置情報登録依頼部５３へ通知される。位置情報登録依頼部５３は、ホームアドレス、ポート識別番号及び通信用アドレス(CoA)の対応関係を図４のホームエージェントの位置情報登録受付部４１へ報告する。ホームエージェントは位置情報登録受付部４１で報告内容を受信し、その対応関係をパケット転送テーブル４４に反映する。
３．データ送受信
ホームエージェントは、CNから自身のホームアドレス宛のパケットを受信すると、パケット転送テーブル４４を参照する。該当するエントリがある場合、パケットをカプセル化し、気付けアドレス（CoA）に向けてパケットを転送する。モバイルノードは、ホームエージェントからCoA宛のパケットを受信すると、それをデカプセル化し、仮想IFでパケットを受信し、ポート識別番号で識別されるアプリケーションにパケットを渡す。
また、モバイルノードがCNに向けて送信したパケットについては、ホームエージェントを経由せず、モバイルノードが接続するプロバイダのルータを経由してCNへ向け転送される。
４．モバイルノードの移動
図５のモバイルノードのIF状態監視部５２は、モバイルノードが他のネットワークへ移動し新しい通信用アドレス（CoA）が設定されたことを検出する。検出内容は、位置情報登録依頼部５３へ通知される。位置情報登録依頼部５３は、ホームアドレス、ポート識別番号、新しい通信用アドレス(CoA)の対応情報をホームエージェントに報告する。図４のホームエージェントは位置情報登録受付部４１で報告内容を受信し、その対応関係をパケット転送テーブル４９に反映する。
このような動作を実行することで、複数のモバイルノードが移動通信を実行可能にするためにかかる費用を、アプリケーションの動作をほとんど制限せずに低く抑えることができる。具体的には、本来モバイルノード数だけ必要だったグローバルアドレスの取得費要は、１アドレスを複数の端末でシェアするので、安価に抑制される。また、外部の通信相手はホームアドレス及びポート番号を指定することで、モバイルノードに簡易に到達することができる。
ポート番号は何らかの手段で判明したものを利用することができる。例えば、以下に説明される第２実施例のように、別のプロトコルで判明したポート番号が使用されてもよい。或いは、ウェルノウンポート(well known port)として、当該技術分野で慣用されているポート番号が利用されてもよい。いずれにせよ、通信を行う当事者のノードが他ノードと区別できればよい。
図６は本発明の第２実施例によるシステムを示す。図３で説明済みの要素に加えて、図６にはシップサーバ（SIPサーバ）が図示されている。
プロバイダ1の顧客である企業のネットワークはホームエージェントゲートウェイ(HA/GW)を介してプロバイダ網1に接続している。この企業は、社員に対してIP電話機能付きモバイルノードを貸与しており、複数の社員が、社外においてモバイルノード(NM1、NM2)を使用している。インターネット上(あるいはプロバイダ網上)に、プロバイダが提供するSIPサーバがある。SIPサーバは、ボイスオーバインターネット（VoIP）端末を持つユーザが端末のアドレスや電話番号を登録することで、他ノードからの着信要求を自ノードに振り向けるための装置である。
ユーザはモバイルノードをSIPサーバに登録することで、インターネット上の他の端末CN1、CN2と音声パケット通話を行うことができる。ここでは、SIPサーバにアドレスを登録しているMN1,MN2及びCN1,CN2のうち、端末CN1がモバイルノードMN1に対してVoIPで電話をかける場合を説明する。
図７及び図８を参照しながら本実施例による動作が説明される。説明の便宜上、以下の4つの段階（フェーズ）：Ａ．位置登録フェーズ、Ｂ．データ送受信フェーズ、Ｃ．モバイルノード移動検出フェーズ及びＤ．アプリケーション終了フェーズを順に説明する。
［Ａ．位置情報登録フェーズ］
モバイルノード利用者は、モバイルノード(MN1)にホームアドレスとしてホームエージェントゲートウェイのアドレス（133.160.10.1）を設定する。このアドレスの設定は、VoIP通信開始前ならいつでも実行されてよい手順であり、VoIP通信とは独立に予め設定しておいてもよいし、モバイルノードの電源投入時やアプリケーションの起動時にホームエージェントから自動的に取得するようにしてもよい。本実施例ではそのアドレスは予め設定済みであるとする。
ステップＳ１では、モバイルノード利用者は、音声パケット通信を行うために、VoIPアプリケーションを起動する。アプリケーションは一般に2種類の待ち受け用ソケット(サーバソケット)を作成する。一つは他のVoIP端末からの着信を受けるためのSIPポートであり、ポート番号として５０６４が指定される。もう一つは該VoIP端末と音声通話を行うためのRTPセッション用の待ちうけソケットであり、ポート番号として１００００が指定される。このフェーズではまずSIPポートの作成が行われる。一般にアプリケーションは通信ソケットを作成するとき、OSに対してシステムコール(ソケットシステムコール、バインド(bind)システムコール)を発行する。
バインドシステムコールが発行されると、ソケット検出部は以下に示す位置情報登録要求メッセージをHA/GWに送信する。そして、モバイルノードMN1は、アプリケーションに対するシステムコールの応答を位置情報登録応答メッセージを待つ。
図９は位置情報登録要求メッセージに含まれる情報項目を示す。図１０はフラグで指定される様々な情報を示す。この例では通信アプリケーションはUDPプロトコルに関して5064番のポート番号を要求しているので、メッセージのポート番号に5064が指定される。タイプ（Type）フィールドは登録要求を示す登録（Registration）が指定され、ホームアドレスとしてはHA/GWと同じ133.160.10.1が指定され、ホームエージェントのアドレスには133.160.10.1が指定される。
ステップS11に示されるように、HA/GWは、位置情報登録応答メッセージをモバイルノードから受信すると、認証処理部でパケットを認証する。認証できた場合は、パケット転送表又はテーブルを検索し、モバイルノードが使用しようとしているポート番号が、同じホームアドレス（HoA）に対して宛先ポート（DST PORT）として既に登録されているか否かを検査する。
ステップS12に示されるように、未登録であった場合は、新規にHoA、ポート番号、CoAの対応関係をパケット転送表に登録し、位置情報登録応答メッセージ(結果コード0；登録成功)をMN1に返す。パケット転送表にポート番号が既に登録されている場合は、位置情報登録応答メッセージ(結果コード128；登録失敗)をMN1に返す。
図１１は位置情報登録応答メッセージに含まれる情報項目例を示す。
MN1は、登録が成功していることを示す位置情報登録応答メッセージを受信すると、自ノードのアプリケーションにシステムコールの応答(成功)を返す。成功を示す位置情報登録応答が得られなかった場合や、結果コードが登録失敗であるメッセージが受信された場合は、モバイルノードはアプリケーションにシステムコールの応答(失敗)を返す。バインドシステムコールの失敗を受けたアプリケーションは、他の番号を使用してポート番号の設定を再度試みる（リトライする）。
パケット転送テーブルを最新状態に維持する観点からは、MN1は、登録成功を示す置情報登録応答メッセージを受信した後も、定期的に又は不定期的に位置情報登録要求メッセージをHA/GWへ送信することが好ましい。
［Ｂ．データ送受信フェーズ］
本実施例では、本発明によるHA/GWとモバイルノードから構成されるシステム、それを介したVoIPシステムの利用形態を説明している。VoIPプロトコルの動作は、HA/GWとモバイルノードから構成されるシステムからみると、全てデータ送受信と位置づけられるため、VoIPプロトコルの動作はこのフェーズで説明される(混乱を避けるためVoIPプロトコルによるシーケンスは実線で示され、他の制御情報の通信は破線で示される。)。
ステップＳ２に示されるように、MN1は、SIPサーバに対しSIP登録(Registration)要求メッセージを送信する。SIP登録要求メッセージには、端末のVoIP電話番号(1111)、MN1のIPアドレス(ホームアドレス)、受信ポート番号(5064)が含む。
ステップS31に示されるように、SIPサーバは、SIP登録要求メッセージの内容を端末情報テーブルに登録する。CN側の端末も同様な情報をSIPサーバに登録する(S41,S32)。
図１２はSIPサーバが管理する端末情報テーブルを示す。
次に、端末番号2222を有するCN1が、端末番号1111を有するMN1に電話をかける場合について説明する。CN1は通話したい端末(MN１)のVoIP電話番号を記したインバイト(INVITE)メッセージをSIPサーバに送信する。SIPサーバは、端末情報テーブルを参照し、INVITEメッセージをHA/GWへ向けて送信する(INVITEメッセージはUDPパケットであり、IPアドレス133.160.10.1及びUDPポート番号5064番へ向けて送信される。)。
ステップS13に示されるように、HA/GWは、INVITEメッセージを受信すると、パケット転送テーブルを参照し、該当するエントリがあった場合、パケットをIPinIPでカプセル化し、CoAに向けて送信する。
図１３はパケット転送テーブルの一例を示す。ここでは、1行目の情報項目が参照され、HA/GWはインバイトメッセージを含むパケットはカプセル化され、140.170.10.5へ送信される。
ステップS3に示されるように、MN1は、カプセル化されたパケットを通信IF(140.170.10.5)で受信すると、デカプセル化処理部５４でそれをデカプセル化し、その中から出てきたパケットを仮想IF(133.160.10.1)で受信し、通信アプリケーションにメッセージを渡す。通信アプリケーションはINVITEメッセージを受信すると、通話を行うためのRTPセッション用のソケットを作成する。この際、位置情報登録フェーズで行ったのと同様に位置情報登録要求/応答メッセージが交換され、HA/GWにRTPのサーバポート(ここでは10000番)が登録される（S14）。RTPポート開設後のパケット転送テーブルは、図１４に示されるように管理及び更新される。
通信アプリケーションは、RTPポートの登録が成功しサーバソケットの作成システムコールが成功すると、INVITEメッセージに対するINVITE応答メッセージをSIPサーバに向けて(INVITEメッセージの最後の送信元へ)送信する。SIPサーバはこのメッセージをCN1へ送信する。INVITE応答メッセージには、MN1がRTPセッションを受けるための受信ポート番号が記述されている。
ステップS43に示されるように、CN1は、通話セッションを開始し、MN1へ向けて音声パケットを送信する。音声パケットは、IPアドレス133.160.10.1及びUDPポート番号10000番へ向けて送信される。その結果、このパケットはSIPサーバを経由せずに、HA/GWに届く。
ステップS15に示されるように、HA/GWは、この音声パケットを受信すると、図１４に示されるパケット転送テーブルを参照する。ここでは、2行目のエントリが該当するため、HA/GWはパケットをカプセル化し140.170.10.5へ送信する。
MN1は通信IF(140.170.10.5)でカプセル化されたパケットを受信すると、それをデカプセル化し、中から出てきたパケットを仮想IF(133.160.10.1)で受信し、通信アプリケーションのポート番号10000のソケットにメッセージを渡す。これにより音声を受信することができる。また、MN1からのパケットは、INVITEメッセージに含まれるCN1側のRTPポートへ向けて送信する。このパケットはHAを経由せずMN1が接続するプロバイダ2のルータを経由してCN1へ転送される。これによりVoIPによる音声通話が可能となる。
以後、CN1-HA-MN1-CN1で形成される三角形路で音声パケットの通信が行われる。
［Ｃ．モバイルノード移動検出フェーズ］
次に、MN1が通話を行いながら、プロバイダ2からプロバイダ3へネットワークを移動した場合の動作例が説明される。
ステップＳ５では、図５のMN1のIF状態監視部５２が、在圏ネットワークの変更に伴って、通信IFのIPアドレスが付け替えられたことを検出すると、その内容を位置情報登録依頼部５３へ通知する。図６に示されるように、気付けアドレス(CoA)は「140.170.10.5」から「136.100.20.70」に変わる。位置情報登録依頼部５３は、図１６に示されるようなポート管理テーブルを参照し、CoAの値が古いIPアドレスになっているエントリについて、ポート番号とCoAの対応を更新する位置情報登録要求メッセージを送信する。具体的には、ポート番号5064と10000に対してCoA＝140.170.10.5（古いアドレス）が対応付けられているので、ポート番号5064及び10000がCoA＝136.100.20.70に対応付けられるように、位置情報登録要求メッセージが(CoAを修正して)送信される。この際、図１５に示されるように複数のポート番号をTLVとしてパケットにつなげることで、位置情報登録要求メッセージがまとめて送信されてもよい。
ステップS16に示されるように、HA/GWは、位置情報登録要求メッセージを受信すると、通信の正当性に関する認証が行われる。
ステップS17では、パケット転送テーブルの該当するエントリが更新され、位置情報登録応答メッセージが返送される。図１７は更新後のパケット転送テーブルを示す。
ステップS18に示されるように、HA/GWは、CNからパケットを受信した際、更新後のパケット転送テーブルに従って、MN1にパケットを転送する。この場合、HA/GWはCN1からパケットを受信すると、図１７の2行目のエントリに基づき、CoAとして136.100.20.70へカプセル化して送信する。これにより、MN1は、新しいネットワークでも、ホームアドレスHoA宛のパケットを適切に受信することができる（S6）。
［Ｄ．アプリケーション終了フェーズ］
最後に、MN1が通信アプリケーションを終了する手順が説明される。
ステップＳ７に示されるように、MN1でアプリケーションが終了する際、開設されていたソケットは閉じられる。MN1のソケット検出部５７は、ソケットが削除され、そのポート番号が使用されなくなったことを位置情報登録依頼部５３に通知する。位置情報登録依頼部５３は、該当するポートを削除するための位置情報登録要求メッセージ(削除=有効登録期間を0にセット)をHA/GWへ送信する。
ステップＳ１９，Ｓ２０に示されるように、HA/GWは、受信パケットの認証後、該当するエントリをパケット転送テーブルから削除することでテーブルを更新し、位置情報登録応答メッセージをMN1へ送信する。
なお、アプリケーション終了時のパケット転送テーブルの更新に関し、MN1が上記位置情報登録要求メッセージを送信することは必須ではない。例えば、パケット転送テーブルのエントリが一定時間参照されていないこと、一定時間以内に更新要求がMN1から届かなかったこと等の１以上の判断基準を勘案することで、HA/GWは、MNにおけるアプリケーションが何らかの事情で終了したものと判断し、タイムアウトしたエントリを削除し、パケット転送テーブルを更新してもよい。
説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例に分けて説明されてきたが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。
以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。
（付記１）
グローバルなＩＰアドレスを有するホームエージェントと、
前記ホームエージェントに帰属する複数のモバイルノードと
を有するモバイルＩＰに準拠する移動通信システムであって、前記グローバルなＩＰアドレスは、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであり、前記ホームエージェントは、
受信したパケットを転送テーブルに従ってルーティングするインターフェース手段と、
前記転送テーブルを管理する位置情報管理手段と、
を有し、前記転送テーブルは、
モバイルノードのホームアドレスと、
前記モバイルノードの気付けアドレスと、
前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、前記受信したパケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別され、
前記複数のモバイルノードの各々は、
パケットを送受信するインターフェース手段と、
自ノードのホームアドレス、自ノードの気付けアドレス及び自ノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号の内の１以上が変わったことを検出する検出手段と、
を有し、前記検出手段で検出された変更内容を前記ホームエージェントに通知する
ことを特徴とする移動通信システム。
（付記２）
モバイルＩＰに準拠する移動通信システムで使用され、複数のモバイルノードが帰属するホームエージェントであって、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであるグローバルなＩＰアドレスを有し、当該ホームエージェントは、
受信したパケットを転送テーブルに従ってルーティングするインターフェース手段と、
前記転送テーブルを管理する位置情報管理手段と、
を有し、前記転送テーブルは、
モバイルノードのホームアドレスと、
前記モバイルノードの気付けアドレスと、
前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、
前記受信したパケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別される、
ことを特徴とするホームエージェント。
（付記３）
前記ホームアドレス、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の内の１以上が変わったことがモバイルノードから報告され、前記転送テーブルが更新される
ことを特徴とする付記２記載のホームエージェント。
（付記４）
複数のモバイルノードで使用される通信セッション識別番号が競合しないように通信セッション識別番号を指定する調停手段
を更に有することを特徴とする付記２記載のホームエージェント。
（付記５）
２以上のモバイルノードが使用を希望する通信セッション識別番号が競合する場合に、競合しない通信セッション識別番号を指定する
ことを特徴とする付記４記載のホームエージェント。
（付記６）
モバイルノードが使用する通信セッション識別番号を該モバイルノード自らは指定しない場合に、競合しない通信セッション識別番号を払い出す
ことを特徴とする付記４記載のホームエージェント。
（付記７）
複数のグローバルなＩＰアドレスが用意され、
前記グローバルなＩＰアドレスの各々が、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであり、
前記転送テーブルで使用される対応関係は前記ＩＰアドレス毎に管理し、通信セッション識別番号がモバイルノード間において重複した場合、それぞれ異なるIPアドレスに対応する転送テーブルに登録することで、重複を許す
ことを特徴とする付記２記載のホームエージェント。
（付記８）
モバイルノードが起動したことを検出し、該モバイルノードに前記ホームアドレスを通知する
ことを特徴とする付記２記載のホームエージェント。
（付記９）
前記ホームアドレスが変更された場合に、変更後のホームアドレスがモバイルノードに通知される前に、前記転送テーブルを更新する
ことを特徴とする付記２記載のホームエージェント。
（付記１０）
前記ホームアドレスが変更された場合に、変更後のホームアドレスがモバイルノードに通知され、該モバイルノードからホームアドレスの変更の報告を受けた後に、前記転送テーブルを更新する
ことを特徴とする付記３記載のホームエージェント。
（付記１１）
モバイルＩＰに準拠する移動通信システムで使用される、グローバルなＩＰアドレスを有するホームエージェントに帰属するモバイルノードであって、
前記グローバルなＩＰアドレスは、自ノード及び１以上の他ノードに共通するホームアドレスであり、
パケットを送受信するインターフェース手段と、
自ノードのホームアドレス、自ノードの気付けアドレス及び自ノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号の内の１以上が変わったことを検出する検出手段と、
を有し、前記検出手段で検出された変更内容を前記ホームエージェントに通知し、
転送テーブルに従って前記ホームエージェントにより転送されたパケットが、前記インターフェース手段で受信され、前記転送テーブルは、
モバイルノードのホームアドレスと、
前記モバイルノードの気付けアドレスと、
前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、パケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別される、
ことを特徴とするモバイルノード。
（付記１２）
自ノードで使用する通信セッション識別番号は、前記ホームエージェントから払い出してもらう
ことを特徴とする付記１１記載のホームエージェント。
（付記１３）
複数のグローバルなＩＰアドレスが用意され、
前記グローバルなＩＰアドレスの各々が、自ノード及び１以上の他ノードに共通するホームアドレスであり、
前記転送テーブルで使用される対応関係は、前記ＩＰアドレス毎に管理し、通信セッション識別番号がモバイルノード間において重複した場合、それぞれ異なるIPアドレスに対応する転送テーブルに登録することで、重複を許す
ことを特徴とする付記１１記載のモバイルノード。
（付記１４）
起動時に前記ホームエージェントから前記ホームアドレスが通知される
ことを特徴とする付記１１記載のモバイルノード。
（付記１５）
グローバルなＩＰアドレスを有するホームエージェントと、
前記ホームエージェントに帰属する複数のモバイルノードと
を有するモバイルＩＰに準拠する移動通信システムで使用される方法であって、前記グローバルなＩＰアドレスは、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであり、当該方法は、
前記ホームエージェントにより、転送テーブルを用意するステップと、
前記ホームエージェントで受信したパケットが、前記転送テーブルに従ってルーティングされるステップと、
を有し、前記転送テーブルは、
モバイルノードのホームアドレスと、
前記モバイルノードの気付けアドレスと、
前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、前記ホームエージェントで受信されたパケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別される
ことを特徴とする方法。
（付記１６）
自ノードのホームアドレス、自ノードの気付けアドレス及び自ノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号の内の１以上が変わったことがモバイルノードで検出されるステップと、
検出された変更内容が前記ホームエージェントに報告されるステップと、
前記報告に応じて前記転送テーブルが更新されるステップと、
を有することを特徴とする付記１５記載の方法。
（付記１７）
複数のモバイルノードで使用される通信セッション識別番号が競合しないように、前記ホームエージェントで指定された通信セッション識別番号がモバイルノードに通知される
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
（付記１８）
２以上のモバイルノードが使用を希望する通信セッション識別番号が競合する場合に、競合しない通信セッション識別番号が指定される
ことを特徴とする付記１７記載の方法。
（付記１９）
モバイルノードが使用する通信セッション識別番号を該モバイルノード自らは指定しない場合に、競合しない通信セッション識別番号が指定される
ことを特徴とする付記１７記載の方法。
（付記２０）
複数のグローバルなＩＰアドレスが用意され、
前記グローバルなＩＰアドレスの各々が、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであり、
前記転送テーブルで使用される対応関係は前記ＩＰアドレス毎に管理し、通信セッション識別番号がモバイルノード間において重複した場合、それぞれ異なるIPアドレスに対応する転送テーブルに登録することで、重複を許す
ことを特徴とする付記１５記載の方法。
（付記２１）
モバイルノードの起動時に、前記ホームエージェントにより該モバイルノードに前記ホームアドレスが通知される
ことを特徴とする付記１５記載の方法。
（付記２２）
前記ホームアドレスが変更された場合に、変更後のホームアドレスがモバイルノードに通知される前に、前記転送テーブルが更新される
ことを特徴とする付記１５記載の方法。
（付記２３）
前記ホームアドレスが変更された場合に、変更後のホームアドレスがモバイルノードに通知され、該モバイルノードからホームアドレスの変更の報告を受けた後に、前記転送テーブルが更新される
ことを特徴とする付記１６記載の方法。
従来のシステムを示す図（その１）である。 従来のシステムを示す図（その２）である。 本発明の第１実施例によるモバイルIPシステムを示す図である。 ホームエージェントゲートウェイの機能ブロック図を示す。 モバイルノードの機能ブロック図を示す。 本発明の第２実施例によるモバイルIPシステムを示す図である。 本発明の第２実施例による動作例を示すフローチャート（その１）である。 本発明の第２実施例による動作例を示すフローチャート（その２）である。 位置情報登録要求メッセージに含まれる情報項目を例示する図である。 フラグの種類を例示する図である。 位置情報登録応答メッセージに含まれる情報項目を例示する図である。 SIPサーバで管理される端末情報テーブル例を示す図である。 パケット転送テーブル例を示す図である。 更新後のパケット転送テーブル例を示す図である。 位置情報登録応答メッセージ（更新時）に含まれる情報項目を例示する図である。 モバイルノードで参照されるポート管理テーブルを示す図である。 更新後のパケット転送テーブル例を示す図である。 位置情報登録要求メッセージ（終了時）に含まれる情報項目を例示する図である。
符号の説明
ＨＡ ホームエージェント
ＭＮ モバイルノード
ＣＮ 相手ノード
４１ 位置情報登録受付部
４２ 認証処理部
４３ パケット転送処理部
４４ パケット転送テーブル
４５ 通信処理部
５１ 通信インターフェース
５２ ＩＦ状態監視部
５３ 位置情報登録依頼部
５４ デカプセル化処理部
５５ 仮想インターフェース
５６ パケット送受信処理部
５７ ソケット検出部
５８ 通信アプリケーション
５９ ポート管理テーブル

Claims (10)

  1. グローバルなＩＰアドレスを有するホームエージェントと、
    前記ホームエージェントに帰属する複数のモバイルノードと
    を有するモバイルＩＰに準拠する移動通信システムであって、前記グローバルなＩＰアドレスは、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであり、前記ホームエージェントは、
    受信したパケットを転送テーブルに従ってルーティングするインターフェース手段と、
    前記転送テーブルを管理する位置情報管理手段と、
    を有し、前記転送テーブルは、
    モバイルノードのホームアドレスと、
    前記モバイルノードの気付けアドレスと、
    前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、前記受信したパケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別され、
    前記複数のモバイルノードの各々は、
    パケットを送受信するインターフェース手段と、
    自ノードのホームアドレス、自ノードの気付けアドレス及び自ノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号の内の１以上が変わったことを検出する検出手段と、
    を有し、少なくとも、アプリケーションが通信ソケットを生成した際又は通信ソケットを削除した際の一方において、前記検出手段で検出された変更内容を前記ホームエージェントに通知する
    ことを特徴とする移動通信システム。
  2. モバイルＩＰに準拠する移動通信システムで使用され、複数のモバイルノードが帰属するホームエージェントであって、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであるグローバルなＩＰアドレスを有し、当該ホームエージェントは、
    受信したパケットを転送テーブルに従ってルーティングするインターフェース手段と、
    前記転送テーブルを管理する位置情報管理手段と、
    を有し、前記転送テーブルは、
    モバイルノードのホームアドレスと、
    前記モバイルノードの気付けアドレスと、
    前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、
    少なくとも、モバイルノードのアプリケーションが通信ソケットを生成した際又は通信ソケットを削除した際の一方において更新され、
    前記受信したパケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別される
    ことを特徴とするホームエージェント。
  3. 前記ホームアドレス、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の内の１以上が変わったことがモバイルノードから報告され、前記転送テーブルが更新される
    ことを特徴とする請求項２記載のホームエージェント。
  4. 複数のモバイルノードで使用される通信セッション識別番号が競合しないように通信セッション識別番号を指定する調停手段
    を更に有することを特徴とする請求項２記載のホームエージェント。
  5. 前記ホームアドレスが変更された場合に、変更後のホームアドレスがモバイルノードに通知され、該モバイルノードからホームアドレスの変更の報告を受けた後に、前記転送テーブルが更新される
    ことを特徴とする請求項３記載のホームエージェント。
  6. モバイルＩＰに準拠する移動通信システムで使用される、グローバルなＩＰアドレスを有するホームエージェントに帰属するモバイルノードであって、
    前記グローバルなＩＰアドレスは、自ノード及び１以上の他ノードに共通するホームアドレスであり、
    パケットを送受信するインターフェース手段と、
    自ノードのホームアドレス、自ノードの気付けアドレス及び自ノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号の内の１以上が変わったことを検出する検出手段と、
    を有し、少なくとも、アプリケーションが通信ソケットを生成した際又は通信ソケットを削除した際の一方において、前記検出手段で検出された変更内容を前記ホームエージェントに通知し、
    転送テーブルに従って前記ホームエージェントにより転送されたパケットが、前記インターフェース手段で受信され、前記転送テーブルは、
    モバイルノードのホームアドレスと、
    前記モバイルノードの気付けアドレスと、
    前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、パケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別される、
    ことを特徴とするモバイルノード。
  7. 自ノードで使用する通信セッション識別番号を、前記ホームエージェントから払い出してもらう
    ことを特徴とする請求項６記載のホームエージェント。
  8. 複数のグローバルなＩＰアドレスが用意され、
    前記グローバルなＩＰアドレスの各々が、自ノード及び１以上の他ノードに共通するホームアドレスであり、
    前記転送テーブルで使用される対応関係は、前記ＩＰアドレス毎に管理し、通信セッション識別番号がモバイルノード間において重複した場合、それぞれ異なるIPアドレスに対応する転送テーブルに登録することで、重複を許す
    ことを特徴とする請求項６記載のモバイルノード。
  9. 起動時に前記ホームエージェントから前記ホームアドレスが通知される
    ことを特徴とする請求項６記載のモバイルノード。
  10. グローバルなＩＰアドレスを有するホームエージェントと、
    前記ホームエージェントに帰属する複数のモバイルノードと
    を有するモバイルＩＰに準拠する移動通信システムで使用される方法であって、前記グローバルなＩＰアドレスは、前記複数のモバイルノードに共通するホームアドレスであり、当該方法は、
    前記ホームエージェントにより、転送テーブルを用意するステップと、
    前記ホームエージェントで受信されたパケットが、前記転送テーブルに従ってルーティングされるステップと、
    を有し、前記転送テーブルは、
    モバイルノードのホームアドレスと、
    前記モバイルノードの気付けアドレスと、
    前記モバイルノードのアプリケーションが開く通信セッションを識別する番号との対応関係を少なくとも含み、
    少なくとも、モバイルノードのアプリケーションが通信ソケットを生成した際又は通信ソケットを削除した際の一方において更新され、
    前記受信されたパケットの転送先は、前記気付けアドレス及び前記通信セッション識別番号の組み合わせで区別される、
    ことを特徴とする方法。
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