JP4800410B2 - 移動局、基地局及びこれらを備えた無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ＩＰマルチキャストを使用したシームレスな無線通信を可能とする移動局、基地局及びこれらを備えた無線通信システムに関する。

従来、無線通信システムとして、複数の移動局と複数の基地局とで構成される無線通信システムの場合、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ７０（広帯域移動アクセスシステムＨｉＳＷＡＮa）に代表されるようなコネクション型のデータリンク層を有する無線通信システムが開
発されている。

図１５は、コネクション型のデータリンク層を有する無線通信システムのシステム構成図である。
同図に示す無線通信システムは、基地局１５００と、移動局１５０１と、物理リンク１５０６と、を備えて構成されている。物理リンク１５０６は、ブロードキャストリンク１５０２と、ユニキャストリンク１５０３と、マルチキャストリンクＡ（１５０４）と、マルチキャストリンクＢ（１５０５）と、を備えている。

図１６は、従来の無線通信システムにおける移動局の１構成例を示す構成図である。
同図に示す無線通信システムの移動局１５０１は、全体を制御するＣＰＵ１６０１と、ＣＰＵ１６０１が制御する無線通信部１６０３と、ＣＰＵ１６０１に接続された表示部１６０２と、を備えて構成されている。

コネクション型のデータリンク層とは、図１５に示すように、移動局１５０１と基地局１５００との間に物理リンク１５０６が設置されて、物理リンク１５０６内にはブロードキャストリンク１５０２、ユニキャストリンク１５０３、マルチキャストリンクＡ（１５０４）、及びマルチキャストリンクＢ（１５０５）といったリンク種類別に、独立した複数の論理リンクを確立できることを特徴としたデータリンク層を意味する。

ブロードキャストリンク１５０２は、基地局１５００から複数の移動局１５０１への片方向リンクであり、このリンクを使用して流れるデータは、基地局１５００にアクセスしている全ての移動局１５０１で受信できる。また、ユニキャストリンク１５０３とは、１つの基地局１５００と１つの移動局１５０１間の双方向リンクであり、このリンクを確立した基地局と移動局のみがデータを送受信できる。さらに、マルチキャストリンクＡ（１５０４）及びマルチキャストリンクＢ（１５０５）は、基地局１５００から複数の移動局１５０１への片方向リンクであり、このリンクを使用して流れるデータは特定の移動局のみで受信できる。

図１７は、ＩＰマルチキャストのシステム構成図である。
インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク上で、複数の端末に対して、同一データを同時配信する方法として、インターネットプロトコル（ＩＰ）マルチキャストがある。このＩＰマルチキャストは、ＩＰアドレスの上位４ビットが１１１０であるＩＰマルチキャストアドレスが宛先となっているＩＰパケット（以下、「ＩＰマルチキャストパケット」と呼称する）を端末が送信すると、複数のルータを介しても、そのＩＰマルチキャストアドレスを受信している端末全てがそのパケットを同時に受信できるというプロトコルである。

なお、このＩＰマルチキャストは、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）に
より、Internet Group Management Protocol（ＲＦＣ２２３６）に準拠した管理プロトコルが定められている。
具体的には、図１７に示すように、まずサーバ１７００がＩＰネットワーク１７０１内にＩＰマルチキャストパケットを送信する。一方、ＩＰマルチキャストを受信したい端末（ここでは端末１７０３とする）は、ルータ１７０２に対して、受信したいＩＰマルチキャストアドレスへの参加要求（ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージ（後述の図７を参照））を送信する。これにより、ルータ１７０２は、指定されたＩＰマルチキャストアドレスのＩＰパケットを下位ネットワークへ転送するので、端末１７０３は、希望したＩＰマルチキャストパケットを受信することができる。ＩＰマルチキャストパケットの受信を停止する場合には、端末１７０３が上位ルータ１７０２に対して、ＩＰマルチキャストアドレスからの離脱要求（ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージ、図８を参照）を送信する。これにより、上位ルータ１７０２は、配下の端末１７０４，１７０５に対して、離脱しようとしているマルチキャストグループに参加していないかを問い合わせ、応答がなければ、指定されたＩＰマルチキャストアドレスのＩＰパケットの転送を停止する。

また、ＩＰネットワーク上でネットワークアドレスの異なるネットワーク（以下、サブネットと示す）を、移動するＭＮ（Mobile Node）のために、継続した通信を提供する方
法として、ＭｏｂｉｌｅＩＰが提案されている。これは、ＭＮがサブネット間を移動し、ルータから割り当てられるＩＰアドレスが変化しても、ＭＮとＨＡ（Home Agent）及びＣＮ（Corresponendent Node）との間でネゴシエーションすることにより、上位アプリケーションにとって通信が継続できることを特徴としている。ＩＰｖ４用に作られたＭｏｂｉｌｅＩＰｖ４とＩＰｖ６用に作られたＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６とがあり、それぞれ動作手順が異なるが、以下ではＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６を説明する。

図１８は、ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６のシステム構成図である。
図１８において、ＭＮ１８０５は、ルータ１８０２を介して、ＣＮ１８００とユニキャスト通信を開始しているものとする。ここで、ＭＮ１８０５が、その通信セッションを継続しながら移動し、ＭＮ'１８０６の位置にまで移動すると、まず、ルータ１８０３から
ＩＰｖ６アドレスが割り当てられ、これにより、ＭＮ１８０５は、現在使用中のＩＰｖ６アドレスプレフィックスが異なることを知り、異なるネットワークに移動したことを検知する。次に、ＭＮ１８０５は、ＨＡ１８０４とＣＮ１８００に対して、新しく割り当てられたＩＰｖ６アドレスを通知する。アドレスが変化したことを認識したＣＮ１８００及びＨＡ１８０４は、ＭＮ１８０５向けのパケットを継続してＭＮ'１８０６向けに送信し始
める。そして、それ以降の通信はＭＮ'１８０６の送信パケットの送信元アドレスに基づ
いた経路最適化制御が働き、ＣＮ１８００とＭＮ'１８０６との直接通信になる。以上が
ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６の動作詳細であり、ＭＮが移動する際には、上記の処理が必ず実行される。

なお、移動局に対応した従来技術として、例えば、特許文献１では、マルチキャストアドレスの送信先アドレスが多数のホスト間で共通に使用されることに着目し、シームレスなデータ受信の方法を提案している。具体的には、図１９に示すように、移動局１９０８に動的、若しくは静的にＩＰマルチキャストアドレスを割り当て、サーバ１９００が移動局１９０８向けのデータをＩＰマルチキャストパケット化して送信する（特許文献１参照。）。この方法によれば、移動局１９０８は、接続している基地局を切り替える直前に、移動元の基地局１９０５に対して移動先の基地局１９０６へ向けてＩＰマルチキャストパケットの転送を要求するので、新しい基地局１９０６に移動後も継続してサーバ１９００からのデータ受信が行える。

特開２００３−３７６２６号公報

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｇｒｏｕｐ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｖｅｒｓｉｏｎ２（ＲＦＣ２２３６）

ところで、前述のコネクション型のデータリンク層を有する複数の移動局と複数の基地局で構成される無線通信システムには、以下に示す問題点があった。以下、移動局が複数の基地局間を移動しつつ、ストリーミング映像の受信などのＩＰマルチキャストによるシームレスなデータ受信を行う場合を考える。

この場合、携帯電話や携帯情報端末等の移動局が移動し、電波環境が悪化するなどして、現在接続中の基地局との通信が切れた場合に、移動局はすぐさま近隣の基地局を検出し、新しい基地局への再接続処理を試みる（以下、この処理をハンドオーバー処理と記す）。具体的には、図１９を参照しながら説明すると、移動局１９０８は、基地局１９０５との接続が切れると、近隣の基地局を探索し、新しい基地局１９０６を発見すると、基地局１９０６へのアソシエーション処理を行うことになる。

しかし、実際にＩＰマルチキャストによるシームレスなデータ受信を継続するためには、移動局１９０８は、基地局１９０５と接続していたユニキャストリンク、ブロードキャストリンク、マルチキャストリンクを、新しい基地局でも維持するべく、基地局１９０６に対して各リンクの再接続処理を行う必要がある。しかし、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ７０では、ハンドオーバー後のリンクの継続について規定していないという問題点があった。

さらに、ハンドオーバー処理後に、データリンク層でユニキャストリンク、ブロードキャストリンク、マルチキャストリンクの再接続を行ったとしても、基地局１９０６が接続するルータが、基地局１９０５が接続していたＩＰマルチキャストアドレスを転送しているとの保証はなく、移動局１９０８が基地局１９０６に接続を移動した場合、それまで受信していたＩＰマルチキャストデータを受信できない可能性が高くなるという問題点があった。

一方、前述のＭｏｂｉｌｅＩＰでは、ＩＰマルチキャストを受信しているＭＮが移動した場合、シームレスにデータを受信する方法として、ＨＡと移動先のＭＮの間にＩＰトンネル（後述）を確立し、受信したＩＰマルチキャストパケットをそのＩＰトンネルを経由してＭＮに転送する方法が提案されている。ここで、ＩＰトンネルとは、ノードＡとノードＢとの間で、ノードＡが受信したＩＰパケットの先頭にノードＢ宛てのＩＰヘッダを付加し、また、ノードＢが受信したＩＰパケットの先頭にノードＡ宛てのＩＰヘッダを付加することで、直接接続されていないノードＡ、ノードＢ間に仮想の双方向リンクを確立する技術である。

しかし、コネクション型のデータリンク層を有する無線通信システムへの適用を考える場合、ユニキャストリンクを再接続する必要があるという問題点があった。また、本来ＩＰマルチキャストというものが、同じデータを同時に受信する端末が多い場合のトラフィック削減に有効な手段であるにも関わらず、ＩＰトンネル内にも転送されてしまうので、その目的が達成できないことになるという問題点があった。

なお、特開２００３−３７６２６に開示された技術は、対象としている無線通信システムがＩＥＥＥ８０２．１１ｂに代表されるコネクションレス型のデータリンク層を有する無線通信システムであり、これをＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ７０のようなコネクション型のデータリンク層を有する無線通信システムに適用する場合には、移動局が別の基地局に移動した後に、マルチキャストリンクの維持が保証されないために、実際にはシームレスなＩＰマルチキャスト受信が行えないという問題点があった。

本発明は、このような従来の無線通信システムにおける問題点に鑑みてなされたものであり、コネクション型データリンク層を有する無線通信システムにおいて、ＩＰマルチキャストパケットを受信している最中に、移動局が異なる基地局に接続を切り替えた場合にも、アプリケーションには一切の変更を加えることなく、シームレスなデータ受信を行うことができる移動局、基地局及びこれらを備えた無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、移動局と基地局間で無線通信が可能な無線通信システムにおいて、前記基地局と接続しているルータを介してＩＰネットワークに接続して、前記基地局毎に設けられた物理リンク内に、コネクション識別子で識別される片方向リンクのマルチキャストリンク及び双方向リンクのユニキャストリンクを独立に確立できるコネクション型データリンク層を有し、第１のルータに接続して１つ以上のマルチキャストリンクが確立している第１の基地局から、第２のルータに接続してＩＰマルチキャストパケットが転送されていない第２の基地局に、ＩＰマルチキャストパケットを受信しながらハンドオーバーする移動局であって、
前記第１の基地局から前記第２の基地局へハンドオーバーするときに、前記第２の基地局に接続を要求して、前記ユニキャストリンクを前記第２の基地局との間に確立する手段と、前記ユニキャストリンクを介して、受信している前記ＩＰマルチキャストパケットを前記第２の基地局へ転送することを前記第２のルータに要求する手段と、前記マルチキャストリンクを前記第２の基地局との間に確立する手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明は、移動局と基地局間で無線通信が可能な無線通信システムにおいて、ルータを介してＩＰネットワークに接続して、前記移動局との間に設けられた物理リンク内に、コネクション識別子で識別される片方向リンクのマルチキャストリンク及び双方向リンクのユニキャストリンクを独立に確立できるコネクション型データリンク層を有する基地局であって、
前記移動局に割り当てられた移動局認識番号と前記移動局が受信している前記ＩＰマルチキャストアドレスとを対応付けて記憶するＩＰアドレスデータベースと、前記ＩＰマルチキャストアドレスのＩＰマルチキャストパケットを前記移動局に対して送信中、前記ＩＰアドレスデータベースに基づいて、前記ＩＰマルチキャストパケットを受信している最後の前記移動局が前記ＩＰマルチキャストパケットの受信を停止した場合には、自局に接続されているルータに対して、前記マルチキャストパケットの転送を停止するように要求する手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明は、前記移動局と、複数の前記基地局と、前記基地局の各々に対応して接続されるルータと、前記複数のルータとインターネットプロトコルネットワークを介して接続されるサーバとを備えた無線通信システムである。

本発明によれば、コネクション型データリンク層を有する無線通信システムにおいて、移動局が、ＩＰマルチキャストパケットを受信している際に、異なる基地局に接続を切り替えても、アプリケーションに変更を加えることなく、シームレスなデータ受信を継続できる効果がある。

すなわち、移動局は、第１の基地局と接続しているときに受信していたＩＰマルチキャストパケットを第２の基地局に移動後も同様に受信し続けることができる。さらに、移動局は移動する直前に第１のルータに対して、ＩＰマルチキャストパケットの配信停止を要求しており、移動局が移動後の第１の基地局に不必要なＩＰマルチキャストパケットが流れることもない。

また、マルチキャストリンクの再接続にかかる時間は、ゼロではないため、このようにして、ハンドオーバー処理時に再接続を行うマルチキャストリンクに順位付けを行うことによって、直前まで実際にデータが流れていたリンクほど早く接続が回復し、利用している上位アプリケーションにとって、パケットロスが少ないという利点が生じる。

また、移動局が基地局に対してＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージを送信する直前に、通信範囲外に出たとしても、第１の基地局が自動的に第１のルータに対してＩＰマルチキャストパケットの転送停止を依頼するので、無駄なデータがいつまでも第１の基地局に転送されることを防ぐことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る無線通信方法のシステム構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線通信方法の移動局の１構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線通信方法の基地局の１構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの移動局におけるＩＰマルチキャスト受信処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの移動局におけるハンドオーバー処理時の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの移動局が備えるＩＰアドレスデータベースのデータ構成の１例を示すものである。 無線通信システムの移動局が備えるＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージの１例を示すものである。 無線通信システムの移動局が備えるＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージの１例を示すものである。 本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムの基地局のＩＰマルチキャスト設定処理時の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムの基地局におけるハンドオーバー処理時の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムの基地局のＩＰアドレスデータベースのデータ構成の１例を示すものである。 本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの移動局が備えるＩＰアドレスデータベースのデータ構成の１例を示すものである。 本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの移動局における使用頻度集計処理時の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの移動局におけるハンドオーバー処理時のＩＰマルチキャストアドレス取り出し動作を示すフローチャートである。 コネクション型のデータリンク層を有する無線通信システムのシステム構成図である。 従来の無線通信システムにおける移動局の１構成例を示す構成図である。 ＩＰマルチキャストのシステム構成図である。 ＭｏｂｉｌｅＩＰｖ６のシステム構成図である。 特許文献１で開示された無線通信システムのシステム構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成を示す構成図である。
同図に示す本実施の形態に係る無線通信システムは、サーバ１００と、ＩＰネットワーク１０１と、ルータ１０３と、ルータ１０４と、基地局１０５と、基地局１０６と、基地局１０５の通信範囲内１０９（領域）と、基地局１０６の通信範囲内１１０（領域）と、通信範囲内１０９の移動局１０７と、移動局１０７の通信範囲内１１０へ移動後の移動局１０８と、を備えて構成されている。

サーバ１００は、ＩＰネットワーク１０１に接続されたマルチキャストサーバであり、ＩＰネットワーク１０１に接続されている各種端末、例えばＰＣやＰＤＡや携帯電話等に向けてＩＰマルチキャストパケットを送信する装置である。本実施形態の移動局１０７，１０８も、各種端末の１つである。

ＩＰネットワーク１０１は、インターネットプロトコルによって構築されているネットワーク網である。また、ＩＰネットワーク１０１は、それぞれＩＰマルチキャストリンクをサポートしており、よって、サーバ１００がＩＰマルチキャストパケットを送信した場合には、そのＩＰマルチキャストパケットを転送することができる。

ルータ１０３は、ＩＰパケットの宛先アドレスに基づいて、受信したパケットを適切なＩＰネットワークに振り分ける機能を持ち、本実施の形態においては、ルータ１０３は、ＩＰネットワーク１０１側から、基地局１０５及びその基地局１０５に接続している移動局１０７宛てのＩＰパケットを受信した場合に、そのＩＰパケットを基地局１０５に転送し、逆に基地局１０５側からＩＰネットワーク１０１向けのＩＰパケットを受信した場合に、そのパケットをＩＰネットワーク１０１に転送する。

また、ルータ１０３は、配下の端末からＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージ（後述の図７）を受信した場合には、そのメッセージ内で指定されたＩＰマルチキャストアドレスのＩＰパケットがＩＰネットワーク１０１に流れている場合には、そのＩＰパケットを配下のネットワークに転送する。さらに、配下の端末からＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージを受信した場合には、配下の端末の中でそのメッセージ内で指定されたＩＰマルチキャストアドレスを受信している端末が有るか否かを問い合わせ、このような端末が存在していなければ、基地局１０５へのＩＰマルチキャストパケットの転送を停止する。

ルータ１０４は、前述のルータ１０３と同様の機能を、ＩＰネットワーク１０１及び基地局１０６に対して提供する。
移動局１０７は、ＰＣや携帯情報端末や携帯電話等の移動可能な端末であり、基地局１０５、基地局１０６は、自己の通信可能範囲内１０９，１１０に存在する移動局１０７，１０８と無線通信することができる。無線通信の方式としては、従来はＡＲＩＢ ＳＴＤ
Ｔ７０が通常用いられているが、本実施の形態に係る無線通信システムでは、ＡＲＩＢ
ＳＴＤ Ｔ７０に限らず、コネクション型のデータリンク層を有する無線通信方式を使用することができる。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る移動局の１構成例を示すブロック図である。
同図に示す移動局１０７は、ＣＰＵ２０２と、ＣＰＵ２０２により制御されるリンク制御部２０３と、ＣＰＵ２０２に接続された表示部２０４と、ＣＰＵ２０２により制御される無線通信部２０５と、リンク制御部２０３からアクセスされるＩＰアドレスデータベース２０６と、を備えて構成されている。

ＣＰＵ２０２は、移動局１０７内のあらゆる処理を集中制御するプロセッサである。
表示部２０４は、移動局１０７が受信するデータを表示するデバイスである。
無線通信部２０５は、無線通信を行う回路であり、例えば、ＲＦ回路、ＰＨＹ回路、ＭＡＣ回路等が搭載されている。

無線通信部２０５に採用できる無線通信方式は、前述の通り、通常はＡＲＩＢ ＳＴＤ
Ｔ７０であるが、このＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ７０に限らず、コネクション型のデータリンク層を有する無線通信方式を用いることができる。

リンク制御部２０３は、ＣＰＵ２０２を介して無線通信部２０５の制御を行う。また、アソシエーション処理、ディスアソシエーション処理を行い、さらに、ブロードキャストリンク、ユニキャストリンク、マルチキャストリンクのリンク確立を行う。なおかつ、リンク毎のデータ量と最終受信時刻とを取得できる。また、リンク制御部２０３は、ＩＧＭＰメッセージを発行し、ＩＰマルチキャストパケットの転送開始と転送停止とを無線通信部２０５を介してルータ１０４に要求できる。
ＩＰアドレスデータベース２０６は、現在接続中のＩＰマルチキャストアドレスのリストを保持するデータベースである。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る基地局の１構成例を示すブロック図である。
同図に示すように、基地局１０５、及び基地局１０６は、ＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１により制御されるリンク制御部３０２、リンク制御部３０２からアクセスされるＩＰアドレスデータベース３０３と、ＣＰＵ３０１により制御される有線通信部３０４及び無線通信部３０５と、を備えて構成されている。

ＣＰＵ３０１は、基地局内のあらゆる処理を集中制御するプロセッサである。
無線通信部３０５は、例えば、ＲＦ回路、ＰＨＹ回路、ＭＡＣ回路等が搭載されており、移動局１０７に採用されたものと同じ通信方式が採用されている回路である。
リンク制御部３０２は、ＣＰＵ３０１を介して無線通信部３０５の制御を行なう。また、接続中の移動局の有無を管理し、さらに必要に応じてＩＧＭＰメッセージを発行し、ＩＰマルチキャストパケットの転送開始と転送停止とを有線通信部３０４を介してルータ１０４に要求できる。
ＩＰアドレスデータベース３０３は、現在受信中のＩＰマルチキャストアドレスと受信している移動局の対応リストを保持するデータベースである。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る移動局におけるＩＰマルチキャスト受信処理の動作を示すフローチャートである。
以下、図１〜３を参照しながら、図４に示すフローチャートを使用して、本実施の形態に係る無線通信システムの移動局１０７におけるＩＰマルチキャスト受信処理時の動作を説明する。この場合の状況として、移動局１０７は、基地局１０５の通信可能範囲内に位置し、サーバ１００が送信しているＩＰマルチキャストパケットの受信を開始する（図１参照）。

まず、移動局１０７のリンク制御部２０３が、無線通信部２０５に対して、マルチキャストリンクの接続を要求し（Ｓ４００）、これにより、無線通信部２０５は、基地局１０５とのマルチキャストリンクの確立を試みる。
次に、リンク制御部２０３は、マルチキャストリンクの確立が完了（即ち、接続に成功）したか否かを確認し（Ｓ４０１）、接続に成功していれば、ステップＳ４０２に進み、接続に失敗した場合は、直ちに処理を終了する。

ステップＳ４０２では、リンク制御部２０３は、サーバ１００の送信しているＩＰマルチキャストパケットを受信するためのＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージをルータ１０３に対して送信する。後述の図７に示すように、ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージには、サーバ１００が送信しているＩＰマルチキャストグループアドレスが含まれている。

次に、リンク制御部２０３は、前述のＩＰマルチキャストアドレスを、ＩＰアドレスデータベース２０６に追加する（Ｓ４０３）。なお、ＩＰアドレスデータベースのデータ構成の１例を後述の図６に示す。

最後に、無線通信部２０５が、サーバ１００が送信するＩＰマルチキャストパケットを、基地局１０５を介して受信する（Ｓ４０４）。ちなみに、ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージを受信したルータ１０３は、ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージの中に含まれているＩＰマルチキャストアドレスが宛先となっているＩＰパケットを基地局１０５に転送開始するので、結果として、サーバ１００が送信しているＩＰマルチキャストパケットは、基地局１０５を介して移動局１０７まで到達する。

以上でＩＰマルチキャスト受信処理が完了し、移動局１０７は、サーバ１００の送信しているＩＰマルチキャストパケットを受信できるので、ＣＰＵ２０２は受信したＩＰマルチキャストパケットを処理し、処理結果を表示部２０４に表示する。

次に、移動局１０７が、サーバ１００からＩＰマルチキャストパケットを受信しながら、基地局１０５の通信範囲内１０９から、基地局１０６の通信範囲内１１０へ移動する場合の処理（ハンドオーバー処理）を説明する。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る移動局におけるハンドオーバー処理時の動作を示すフローチャートである。
以下、図１〜３を参照しながら、図５に示すフローチャートを使用して、本実施の形態に係る無線通信システムの移動局１０７におけるハンドオーバー処理時の動作を説明する。

まず、移動局１０７のリンク制御部２０３が、無線通信部２０５から受信電力を取得する（Ｓ５００）。次に、リンク制御部２０３は、前記取得した受信電力が−７７ｄＢｍよりも低いか否かを判断し、−７７ｄＢｍより低い場合は、ステップＳ５０２に進み、−７７ｄＢｍ以上であれば、直ちに処理を終了する。

ステップＳ５０２では、現在接続中の基地局との距離が遠くなっている、もしくは間に電波の遮蔽物があるなどの理由から、通信が困難になっている場合を示しているので、リンク制御部２０３は、無線通信部２０５を介して他の基地局の探索を行う。この探索方法は、例えば、使用可能な全ての周波数をスキャニングするなどであるが、それは使用する無線通信方法によって規定されているので、ここではその移動局が搭載している無線通信方法に依るものとする。

次に、前記探索の結果を検証し（Ｓ５０３）、新しい基地局１０６が発見された場合には、ステップＳ５０４に進み、新しい基地局１０６が発見されなかった場合は、直ちに処理を終了する。

ステップＳ５０４では、まず、リンク制御部２０３が、現在接続している基地局１０５を介して、ルータ１０３に対してＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージを送信する。このメッセージには、後述する図８に示すように、現在まで受信していたＩＰマルチキャストアドレスが含まれている。このメッセージを受信したルータ１０３は、ルータ１０３の配下に同じＩＰマルチキャストパケットを受信している端末が存在しなければ、ＩＰネットワーク１０１に流れている当該ＩＰマルチキャストパケットの転送を中止する。

次に、リンク制御部２０３は、無線通信部２０５に対して、現在接続中の基地局１０５とのディスアソシエーションを要求し（Ｓ５０５）、この後、接続中のあらゆるリンクを切断する。
続けて、リンク制御部２０３は、新しく発見された基地局１０６へのアソシエーション要求を無線通信部２０５に指示する（Ｓ５０６）。
アソシエーション完了後に、リンク制御部２０３は、無線通信部２０５に基地局１０６とのブロードキャストリンク、ユニキャストリンクの確立を要求する（Ｓ５０７）。

次に、リンク制御部２０３は、ＩＰアドレスデータベース２０６から直前まで受信していたＩＰマルチキャストアドレスを取り出す（Ｓ５０８）。
最後に、リンク制御部２０３は、このＩＰマルチキャストアドレスのＩＰマルチキャスト受信処理を開始する（Ｓ５０９）。
なお、ＩＰマルチキャスト受信処理は、図４に示すフローチャートを使用して、既に説明したとおりである。

この一連の処理によって、移動局１０７は、基地局１０５と接続しているときに受信していたＩＰマルチキャストパケットを基地局１０６に移動後も同様に受信し続けることができる。さらに、移動局１０７は移動する直前にルータ１０３に対して、ＩＰマルチキャストパケットの配信停止を要求しており、移動局１０７が移動後の基地局１０５に不必要なＩＰマルチキャストパケットが流れることもない。
また、これらの処理は、リンク制御部２０３と無線通信部２０５とＩＰアドレスデータベース２０６に閉じられた処理であり、実際にＩＰマルチキャストパケットを処理しているアプリケーションやその表示部２０４には、何等の変更を加えることなく実行可能な処理である。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る移動局が備えるＩＰアドレスデータベースのデータ構成の１例を示すものである。
同図に示すように、移動局１０７（図１）が備えるＩＰアドレスデータベースが記録するデータのデータ構成は表形式であり、ＩＰマルチキャストアドレスを記録するエントリが設けられる。

図７は、無線通信システムの移動局が備えるＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージの１例を示すものである。
同図に示すように、ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージは、メイン情報として、マルチキャストグループアドレスを含む。その他、識別コード、チェックサム等を含むことができる。
このメッセージは、前述のとおり、サーバ１００が送信しているＩＰマルチキャストパケットを移動局１０７において受信するために、移動局１０７のリンク制御部２０３から、ルータ１０３に対して送信されるものである。

図８は、無線通信システムの移動局が備えるＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージの１例を示すものである。
同図に示すように、ＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージは、メイン情報として、マルチキャストグループアドレスを含む。その他、識別コード、チェックサム等を含むことができる。
このメッセージは、前述のとおり、ＩＰネットワーク１０１に流れている当該ＩＰマルチキャストパケットの転送を中止させるために、移動局１０７のリンク制御部２０３から、ルータ１０３に対して送信されるものである。

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成（図１）と同じであり、基地局におけるＩＰマルチキャスト設定処理が追加されているだけであるので、以下では、基地局におけるＩＰマルチキャスト設定処理について説明する。

移動局１０７がＩＰマルチキャスト受信処理を開始すると、基地局１０５のＩＰマルチキャスト設定処理が始まる。図９は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムの基地局のＩＰマルチキャスト設定処理時の動作を示すフローチャートである。
以下、図１〜３を参照しながら、図９に示すフローチャートを使用して、本実施の形態に係る無線通信システムの基地局１０５（図３）のＩＰマルチキャスト設定処理時の動作を説明する。

まず、リンク制御部３０２が、無線通信部３０５を介して移動局１０７からのマルチキャストリンク要求を受信する（Ｓ９００）。
これにより、リンク制御部３０２は、マルチキャストリンクを確立する（Ｓ９０１）。
その後、移動局からＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｊｏｉｎメッセージを受信するまで待機する（Ｓ９０２）。

移動局から前記メッセージを受信すると、まず、そのメッセージ内に含まれているＩＰマルチキャストアドレスを取り出し、ＩＰアドレスデータベース３０３（内容は後述の図１１を参照）に移動局１０７の認識番号とＩＰマルチキャストアドレスとの組を書き込み（Ｓ９０３）、ＩＰマルチキャスト設定処理を終了する。その後、移動局１０７は、サーバ１００からＩＰマルチキャストパケットを受信しながら、基地局１０５の通信範囲内１０９から、基地局１０６の通信範囲内１１０へ移動する。この時、前述の第１の実施の形態に述べたとおりに移動局１０７のハンドオーバー処理が実行される。

図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムの基地局におけるハンドオーバー処理時の動作を示すフローチャートである。
以下、図１〜３を参照しながら、図１０に示すフローチャートを使用して、本実施の形態に係る無線通信システムの基地局１０５におけるハンドオーバー処理時の動作を説明する。

但し、ここでは、図５に示すフローチャートにおけるステップＳ５０３の処理において、移動局１０７が基地局１０５へＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージを送信する前に、既に基地局１０５の通信範囲内１０９から出てしまっている場合のハンドオーバー処理について説明する。

まず、基地局１０５は、移動局１０７から接続されたら、移動局１０７に対して定期的に生存確認メッセージを送信する（Ｓ１０００）。
次に、移動局１０７からの生存確認応答が送信されたか否かを検証し（Ｓ１００１）、生存確認応答が送信されない場合はステップＳ１００２に進む。また、生存確認応答が送信された場合は、直ちに処理を終了する。なお、通常は、移動局１０７が前記生存確認要求を受信すると、基地局１０５に対して生存確認応答を送信するので、基地局１０５は移動局１０７がまだ存在することが確認できるが、移動局１０７が通信範囲内１０９よりも外側に移動してしまった場合には、移動局１０７からの生存確認応答が受信できない。

ステップＳ１００２で、基地局１０５は、移動局１０７が既に自己の通信範囲１０９の圏外に出ていると判断し、ディスアソシエーション処理を実行し（Ｓ１００２）、全てのリンクをクリアする。
次に、リンク制御部３０２は、ＩＰアドレスデータベース３０３からディスアソシエーションした移動局１０７が受信していたＩＰマルチキャストアドレスを取り出す（Ｓ１００３）。

最後に、リンク制御部３０２は、ルータ１０３に対してＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージを送信する（Ｓ１００４）。なお、このＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ Ｌｅａｖｅメッセージには、現在までに受信していたＩＰマルチキャストアドレスが含まれている。このメッセージを受信したルータ１０３は、ルータ１０３の配下に、同じＩＰマルチキャストパケットを受信している端末が存在しない場合は、ＩＰネットワーク１０１に流れている当該ＩＰマルチキャストパケットの転送を停止する。

この一連の処理によって、移動局１０７が基地局１０５に対してＩＧＭＰ Ｇｒｏｕｐ
Ｌｅａｖｅメッセージを送信する直前に、通信範囲外に出たとしても、基地局１０５が自動的にルータ１０３に対してＩＰマルチキャストパケットの転送停止を依頼するので、無駄なデータがいつまでも基地局１０５に転送されることを防ぐことができる。

但し、基地局１０５に複数の移動局が接続されている場合には、基地局１０５に接続されている移動局の１つ（ここでは移動局１０７）が、基地局１０５の通信範囲外に移動した時に、基地局１０５に接続されているルータ１０３に対して前記マルチキャストパケットの転送を停止するように要求することがないように構成している。

図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信システムの基地局のＩＰアドレスデータベースのデータ構成の１例を示すものである。
同図に示すように、基地局１０５，１０６が備えるＩＰアドレスデータベース３０３に記録されるデータのデータ構成は表形式であり、移動局認識番号に対応してマルチキャストアドレスを記録するエントリが設けられている。

〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成（図１）と同じであるが、第１の実施の形態とはＩＰアドレスデータベース２０６の内容が異なる。

前述の第１の実施の形態に係る無線通信システムの動作と同様に、本実施の形態に係る無線通信システムにおいても、移動局１０７のＩＰマルチキャスト受信処理が実行されるたびに、リンク制御部２０３が、ＩＰアドレスデータベース２０６に、受信したＩＰマルチキャストアドレスを追加する。但し、本実施の形態に係る無線通信システムでは、ＩＰアドレスデータベース２０６に、前述のＩＰマルチキャストアドレスが記録されるだけではなく、受信したデータ量と、最終受信時刻とが記録される。また、本実施の形態では、ハンドオーバー処理も、前述の第１の実施の形態とは異なる。

図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの移動局が備えるＩＰアドレスデータベースのデータ構成の１例を示すものである。
同図に示すように、ＩＰアドレスデータベース２０６が記録するデータのデータ構成は表形式であり、移動局１０７が受信している全てのＩＰマルチキャストアドレスに対応する受信データ量並びに最終受信時刻とが記録されるエントリが設けられている。リンク制御部２０３は、ＩＰマルチキャスト受信処理が実行されるたびに、この表にＩＰマルチキャストアドレスを追加すると共に、対応する受信データ量と最終受信時刻とを記録する。

同図に示すデータ例の場合、移動局１０７は、ＩＰアドレス２２４．５．６．７とＩＰアドレス２２４．５．６．１０とＩＰアドレス２２４．１０．１０．１０の３つのＩＰマルチキャストグループに参加しており、ＩＰアドレス２２４．５．６．７については、これまでにデータ量５００バイトを受信し、最後に受信したのが２００４年１月１日１５時００分０５秒であり、ＩＰアドレス２２４．５．６．１０については、これまでにデータ量１，０００バイトを受信し、最後に受信したのが２００４年１月１日１７時００分３０秒であり、ＩＰアドレス２２４．１０．１０．１０については、これまでにデータ量４，０００，０００バイトを受信し、最後に受信したのが２００４年１月１日１７時００分３０秒であることを示している。

図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの移動局における使用頻度集計処理時の動作を示すフローチャートである。
以下、図１〜３及び図１２を参照しながら、図１３に示すフローチャートを使用して、本実施の形態に係る無線通信システムの移動局における使用頻度集計処理時の動作を説明する。

まず、移動局１７のリンク制御部２０３は、ＩＰマルチキャストアドレスのデータを受信したか否かを検証し（Ｓ１３００）、前記データを受信している場合は、ステップＳ１３０１に進み、前記データを受信していない場合は、直ちに処理を終了する。
ステップＳ１３０１では、リンク制御部２０３は、受信したデータ量を、ＩＰアドレスデータベース２０６の前記表（図１２）に記録されているＩＰマルチキャストアドレス対応のデータ量に加算する。
最後に、リンク制御部２０３は、最終受信時刻を更新する（Ｓ１３０２）。

この後、移動局１０７は、ＩＰマルチキャストパケットを受信しながら、基地局１０５の通信範囲内１０９から、基地局１０６の通信範囲内１１０へ移動する。この時、前述の第１の実施の形態で述べたように移動局１０７のハンドオーバー処理が実行される。

但し、前述の図４に示すハンドオーバー処理は、移動局１０７のハンドオーバー処理を示したフローチャートであるが、本実施の形態に係る無線通信システムでは、ＩＰアドレスデータベース２０６からＩＰマルチキャストアドレスを取り出す処理（図５に示すステップＳ４０８に該当する処理）において、前記第１の実施の形態に係る無線通信システムの処理とは異なる。

図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る無線通信システムの移動局におけるハンドオーバー処理時のＩＰマルチキャストアドレス取り出し動作を示すフローチャートである。
以下、ＩＰアドレスデータベース２０６からＩＰマルチキャストアドレスを取り出す処理を行う際の動作を説明する。

まず、リンク制御部２０３は、優先順位付けのために、ＩＰアドレスデータベース２０６に記録された通信データの中で、最終受信時刻が最も新しい通信データを抽出する（Ｓ１４００）。ここでは、ＩＰアドレス（マルチキャストアドレス）の２２４．５．６．１０及びＩＰアドレス２２４．１０．１０．１０で示される通信データが、前記の条件に該当するデータであるものとする。ちなみに、両通信データが示す受信時刻は、どちらも１７：００：３０であり、同時刻である。
次に、リンク制御部２０３は、前記抽出された通信データの中で、最もデータ量が多い通信データが記録されたＩＰアドレスを抽出する（Ｓ１４０１）。

結果として、ＩＰアドレス２２４．１０．１０．１０が選択される。従って、リンク制御部２０６は、まず、このＩＰアドレス２２４．１０．１０．１０についてＩＰマルチキャスト受信処理（図５に示すステップＳ５０９に該当する処理）を行う。その後は、既にＩＰマルチキャスト受信処理が行われたアドレスを除外して、同様のアドレス取り出し処理とＩＰマルチキャスト受信処理が行われる。

マルチキャストリンクの再接続にかかる時間は、ゼロではないため、このようにして、ハンドオーバー処理時に再接続を行うマルチキャストリンクに順位付けを行うことによって、直前まで実際にデータが流れていたリンクほど早く接続が回復し、利用している上位アプリケーションにとって、パケットロスが少ないという利点が生じる。

なお、本実施の形態においては、最終受信時刻を用いて遅いものを先頭に並べ替えを行い、さらにデータ量に応じて多いものほど高い優先順位付けを行ったが、一般に、本発明は、これとは限らず、他の任意の組み合わせによって順位付けをすることも可能である。

また、前述の本発明の各実施の形態において、受信したＩＰマルチキャストパケットのデータ内容については特に記述していないが、実際には、ＭＰＥＧ２等の動画データのパケットであったり、ＭＰ３（MPEG1 Audio Layer3）等の音声データのパケットであってもよく、さらに、これとは限らず、他の任意のデータ構成が可能であり、データ内容も任意であってよい。

以上に説明したように、本発明に係る無線通信システムによれば、移動局１０７は、基地局１０５と接続しているときに受信していたＩＰマルチキャストパケットを基地局１０６に移動後も同様に受信し続けることができる。また、移動局１０７は、移動する前にルータ１０３に対して、ＩＰマルチキャストの配信停止を要求するので、移動局１０７が移動後の基地局１０５に対して、不要なＩＰマルチキャストパケットが送信されることもない。さらに、いずれの処理も、リンク制御部２０３と無線通信部２０５とＩＰアドレスデータベース２０６とに閉じられて実行されるので、実際にＩＰマルチキャストパケットを処理している上位のアプリケーションや、該アプリケーションの表示部等には、何等の変更を加える必要もないという効果がある。

なお、本発明に係る移動局及び基地局の各構成要素の処理の少なくとも一部をコンピュータ制御により実行するものとし、かつ、上記処理を、図４，５，７，８，１３，１４のフローチャートで示した手順によりコンピュータに実行せしめるプログラムは、半導体メモリを始め、ＣＤ−ＲＯＭや磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配付してもよい。そして、少なくともマイクロコンピュータ，パーソナルコンピュータ，汎用コンピュータを範疇に含むコンピュータが、上記の記録媒体から上記プログラムを読み出して、実行するものとしてもよい。

１００ サーバ
１０１ ＩＰネットワーク
１０３，１０４ ルータ
１０５，１０６ 基地局
１０７，１０８ 移動局
１０９，１１０ 基地局の通信範囲内
２０２ ＣＰＵ（移動局）
２０３ リンク制御部（移動局）
２０４ 表示部
２０５ 無線通信部（移動局）
２０６ ＩＰアドレスデータベース
３０１ ＣＰＵ（基地局）
３０２ リンク制御部（基地局）
３０４ 有線通信部
３０５ 無線通信部（基地局）

Claims (2)

1. 移動局と基地局間で無線通信が可能な無線通信システムにおいて、前記基地局と接続しているルータを介してＩＰネットワークに接続して、前記基地局毎に設けられた物理リンク内に、コネクション識別子で識別される片方向リンクのマルチキャストリンク及び双方向リンクのユニキャストリンクを独立に確立できるコネクション型データリンク層を有し、第１のルータに接続して１つ以上のマルチキャストリンクが確立している第１の基地局から、第２のルータに接続してＩＰマルチキャストパケットが転送されていない第２の基地局に、ＩＰマルチキャストパケットを受信しながらハンドオーバーする移動局であって、
   前記第１の基地局から前記第２の基地局へハンドオーバーするときに、前記第２の基地局に接続を要求して、前記ユニキャストリンクを前記第２の基地局との間に確立する手段と、
   前記ユニキャストリンクを介して、受信している前記ＩＰマルチキャストパケットを前記第２の基地局へ転送することを前記第２のルータに要求する手段と、
   前記マルチキャストリンクを前記第２の基地局との間に確立する手段と、
   を備えたことを特徴とする移動局。
2. 請求項１に記載の移動局と、
   複数の基地局と、
   前記複数の基地局の各々に対応して接続されるルータと、
   前記複数のルータとＩＰネットワークを介して接続されるサーバと、
   を備え、
   前記基地局は、
   移動局と基地局間で無線通信が可能な無線通信システムにおいて、ルータを介してＩＰネットワークに接続して、前記移動局との間に設けられた物理リンク内に、コネクション識別子で識別される片方向リンクのマルチキャストリンク及び双方向リンクのユニキャストリンクを独立に確立できるコネクション型データリンク層を有する基地局であって、
   前記移動局に割り当てられた移動局認識番号と前記移動局が受信している前記ＩＰマルチキャストアドレスとを対応付けて記憶するＩＰアドレスデータベースと、
   前記ＩＰマルチキャストアドレスのＩＰマルチキャストパケットを前記移動局に対して送信中、前記ＩＰアドレスデータベースに基づいて、前記ＩＰマルチキャストパケットを受信している最後の前記移動局が前記ＩＰマルチキャストパケットの受信を停止した場合には、自局に接続されているルータに対して、前記マルチキャストパケットの転送を停止するように要求する手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。

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