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JP3587984B2 - 移動通信システム、パケットゲートウェイ装置、位置情報管理方法、および、位置情報通知方法 - Google Patents
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JP3587984B2 - 移動通信システム、パケットゲートウェイ装置、位置情報管理方法、および、位置情報通知方法 - Google Patents

移動通信システム、パケットゲートウェイ装置、位置情報管理方法、および、位置情報通知方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、IPネットワーク間を接続した移動通信システムに係り、特に、複数のIPサブネットワークで構成され、IPサブネットワーク間を移動する移動端末との間の最適なデータ転送パスを選択し、IPパケットの送受信を行うパケットルーティングを実現した移動通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
セルラーに代表される移動通信システムにおける主サービスは、電話としての利用であり、加えて、データ通信によるショートメッセージの利用も普及している。近年、持ち運びが容易なノート型PCの普及、および、移動端末の高機能化に伴い、移動端末から、企業内LANまたはインターネットといったIPネットワークへの接続が要求されている。
【0003】
このような状況を考慮して、1997年3月から、ディジタル方式自動車電話システム(PDC)においては、28.8Kbpsのパケット通信(DoPa方式)が開始されるようになった。本方式は、電波産業会ARIB(Association of radio industries and businesses)において、PDC移動パケット通信システム(PDC−P)として標準化されている。
【0004】
主な利用形態としては、企業LAN接続およびインターネットプロバイダ接続の2種類を考慮し、データ端末のIPアドレスは、固定アドレスおよび動的アドレスをサポートしている。固定アドレスのサポートにより、企業内のプライベートアドレスの使用を可能にしている。
【0005】
PDCでは、多数の企業LANおよびプロバイダを収容可能であるが、個々の移動端末(エンドユーザ)の接続先は、予め登録された1つのネットワークに限定されており、企業LANおよびインターネットへの接続ポイントが固定されている。データ端末は、IP上で動作するアプリケーションをそのまま利用することができ、PDC内では、PDC網内転送プロトコル上で、PPP(point−to−point protocol)というプロトコルを用いて、IPパケットの転送を実現している。
【0006】
一方、インターネット技術標準化委員会IETF(Internet Engineering Task Force)の標準勧告文書RFC(Request for comments)2002にて規定されているMobile IPは、移動透過なIP通信の実現を目的として提案されている。セルラー等の移動通信システムでは、移動端末の移動管理を、移動端末またはユーザ識別子を用いて行うのに対し、Mobile IPでは、サブネットワークごとにホーム・エージェント(Home Agent)機能とフォーリン・エージェント(Foreign Agent)機能とを有し、両エージェント間で、移動端末に接続されたデータ端末のIPアドレスの移動管理を行い、エンド・ツー・エンドでIPパケットの転送を実現するものである。
【0007】
Mobile IPがデータ端末固定のIPアドレスをベースに移動管理を行うのに対し、特開平9−326805号公報では、無線パケット転送方式として、データ端末対応に固定IPアドレスを持つのではなく、移動先の無線システムに対応したIPアドレスを割り付け、割り付けたIPアドレスを、データ端末が所属するホームネットワークにおいて、該データ端末が接続された移動端末またはユーザ識別子に対応付けて管理し、データ転送時に、送信先のIPアドレスをホームネットワークから入手するといった方式を提案している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
移動体通信システムは、無線周波数2GHzにおける新しいワイドバンドアクセス技術により、広域環境では、最低でも384Kbpsの転送が可能となり、インドア環境では、最大2Mbpsの高速な転送が可能となることから、高速なデータ通信の実現が可能になっており、これに伴い、ユーザの利用要求も高速なインターネットアクセス,マルチメディアデータ転送,リアルタイムビデオ転送,仮想私設網VPN(Virtual Private Network)へと変化していくと予想され、移動通信システムにおけるデータ通信は必要不可欠である。
【0009】
今後、データ通信は、電話サービスの付加機能という位置付けから、電話サービスと同等のサービスへと変化し、ユーザ数も増大すると考えられる。特に、インターネット接続に関しては、パケットデータ通信サービスにおける必須機能になると予想されている。
【0010】
PDC−Pでは、各移動端末(ユーザ)対応に企業LANまたはインターネットへのルートが固定されており、IPネットワークアクセスに制限があると共に、グローバルな移動(ローミング)への対応が困難であるという第1の課題がある。
【0011】
また、既存の移動通信システムにMobile IPを適用した場合は、移動端末の移動管理を行うための既存方法と、データ端末のIPアドレスによる移動管理とを二重に行うことになり、移動管理のオーバヘッドが大きくなるという第2の課題がある。
【0012】
今日のインターネット使用は、主に、メールの送受信、および、World Wide Webへのアクセスであるが、今後数年では、push技術を用いた情報配信や、オブジェクトストアサーバからのアプリケーションのダウンロード等の、新たな使用も考えられており、特に、情報配信に関しては、データ転送処理が、データ端末主導からネットワーク主導で開始するといった変化も見逃すことができない。
【0013】
このような利用を考えた場合、特開平9−326805号公報で提案されている、移動先ごとにデータ端末のIPアドレスを割り付ける方式では、ネットワーク主導でデータ転送を開始する場合、データ端末のIPアドレスを得るために、ホームネットワークへアクセスしなければならない。本方式では、IPアドレス検索オーバヘッド低減、および、インターネットのような固定IPネットワークから端末の最新のIPアドレスを入手する方法が必要となる。
【0014】
本発明の目的は、IPネットワークに接続する移動通信システムにおいて、今後データ通信の使用者が増大することを考慮し、移動通信システム内で、効率的なルートでIPパケット転送を実現することにある。
【0015】
また、本発明の他の目的は、移動通信システムの既存の移動管理をベースにしたIPパケット転送を実現すると共に、ネットワーク主導でのパケット転送開始を可能にすることにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、移動通信システムとIPネットワークとの間の接続点を複数設け、これらの接続点における接続を、ルータ機能を有するパケットゲートウェイによって行い、移動通信システム内に存在する複数のパケットゲートウェイ対応に、複数のIPサブネットワークを構成するようにした点である。
【0017】
具体的には、本発明は、第1の態様として、
1つ以上の無線セルを各々形成する無線セル形成装置と、移動端末を収容する移動交換機と、該移動交換機に収容された移動端末の位置情報および加入者情報を管理する在圏ロケーションレジスタとを備えた移動通信システムであって、
IPネットワークに接続されると共に、互いに接続された、ルータ機能を有する複数のパケットゲートウェイを設け、
各無線セル形成装置を、いずれか1つのパケットゲートウェイに接続し、
上記在圏ロケーションレジスタを、各パケットゲートウェイに接続し、
同一のパケットゲートウェイに接続された無線セル形成装置によって形成される無線セルの全てが、該パケットゲートウェイ対応のIPサブネットワークを構成することを特徴とした移動通信システムを提供している。
【0018】
また、本発明の特徴は、移動端末の位置登録要求に、該移動端末に接続されたデータ端末のIPアドレスを含むようにし、移動端末の位置情報を管理する在圏ロケーションレジスタが、移動端末に接続されたデータ端末のIPアドレスを管理すると共に、該移動端末が位置しているIPサブネットワーク(該移動端末が位置している無線セルが含まれるIPサブネットワーク)に対応するパケットゲートウェイに対して、移動端末の位置情報、および、該移動端末に接続されたデータ端末のIPアドレスを通知するようにした点である。
【0019】
具体的には、本発明は、第2の態様として、第1の態様において、
上記移動端末は、
位置登録要求を行う際に、自身が位置している無線セルを形成する無線セル形成装置を介して、上記移動交換機に対して、自身の識別情報と共に、自身に接続されたデータ端末のIPアドレスを通知する手段を有し、
上記移動交換機は、
上記移動端末から位置登録要求が行われた際に、自身に対応する在圏ロケーションレジスタに対して、該移動端末から通知された識別情報、および、該移動端末が位置している無線セルを示す位置情報と共に、該移動端末から通知されたIPアドレスを通知する手段を有し、
上記在圏ロケーションレジスタは、
上記移動交換機から通知された識別情報、位置情報、および、IPアドレスを対応付けて管理する手段と、
上記移動交換機から通知された位置情報を基に、位置登録要求を行った移動端末が位置している無線セルが含まれるIPサブネットワークに対応するパケットゲートウェイを識別する手段と、
識別したパケットゲートウェイに対して、上記移動交換機から通知された位置情報およびIPアドレスを通知する手段とを有することを特徴とした移動通信システムを提供している。
【0020】
また、本発明は、第3の態様として、第1の態様において、
上記移動端末は、
位置登録要求を行う際に、自身が位置している無線セルを形成する無線セル形成装置を介して、上記移動交換機に対して、自身の識別情報を通知する手段を有し、
上記移動交換機は、
上記移動端末から位置登録要求が行われた際に、自身に対応する在圏ロケーションレジスタに対して、該移動端末から通知された識別情報、および、該移動端末の位置情報を通知する手段を有し、
上記在圏ロケーションレジスタは、
上記移動交換機から通知された識別情報を基に、該識別情報を有する移動端末に接続されたデータ端末のIPアドレスを取得する手段と、
上記移動交換機から通知された識別情報および位置情報、並びに、取得したIPアドレスを対応付けて管理する手段と、
上記移動交換機から通知された位置情報を基に、位置登録要求を行った移動端末が位置している無線セルが含まれるIPサブネットワークに対応するパケットゲートウェイを識別する手段と、
識別したパケットゲートウェイに対して、上記移動交換機から通知された位置情報、および、取得したIPアドレスを通知する手段とを有することを特徴とした移動通信システムを提供している。
【0021】
また、本発明の特徴は、パケットゲートウェイが、在圏ロケーションレジスタから通知されたIPアドレスおよび位置情報を管理し、通知されたIPアドレスが、自身に対応するIPサブネットワークに属さない場合に、該IPアドレスが属するIPサブネットワークに対応するパケットゲートウェイ(ホームパケットゲートウェイ)を識別し、識別したホームパケットゲートウェイに対して、該IPアドレス、および、自身(ホームパケットゲートウェイにとっては、移動先パケットゲートウェイに相当する。)のIPアドレスを通知するようにした点である。
【0022】
さらに、本発明の特徴は、パケットゲートウェイが、IPパケットの受信時に、その送信先となっているIPアドレスを、位置情報に対応付けて自身が管理しているIPアドレスと一致した場合には、該IPアドレスに対応する位置情報をベースにIPパケットの転送を行い、他のパケットゲートウェイに対応するIPサブネットワークに移動している移動端末に接続されたデータ端末へのIPパケットを受信したときには、該IPパケットを、移動先パケットゲートウェイに対して転送するようにした点である。
【0023】
具体的には、本発明は、第4の態様として、第2の態様および第3の態様のいずれにおいても、
各パケットゲートウェイは、
上記在圏ロケーションレジスタから通知されたIPアドレスおよび位置情報を対応付けて管理する手段と、
上記在圏ロケーションレジスタから通知されたIPアドレスが、自身に対応するIPサブネットワークに属さない場合に、該IPアドレスが属するIPサブネットワークに対応する他のパケットゲートウェイを識別する手段と、
識別した他のパケットゲートウェイに対して、上記在圏ロケーションレジスタから通知されたIPアドレス、および、自身のIPアドレスを通知する手段と、他のパケットゲートウェイから通知されたIPアドレス、および、該他のパケットゲートウェイのIPアドレスを対応付けて管理する手段と、
受信したIPパケットの送信先となっているIPアドレスを、位置情報と対応付けて管理している場合に、該位置情報が示す無線セルを形成する無線セル形成装置を介して、該IPアドレスを有するデータ端末が接続された移動端末に対して、受信したIPパケットを転送する手段と、
受信したIPパケットの送信先となっているIPアドレスを、他のパケットゲートウェイのIPアドレスと対応付けて管理している場合に、該他のパケットゲートウェイに対して、受信したIPパケットを転送する手段とを有することを特徴とした移動通信システムを提供している。
【0024】
本発明によれば、移動通信システムとIPネットワークとの間を、複数のパケットゲートウェイで接続するようにしているので、移動通信システム内に、パケットゲートウェイ対応の複数のIPサブネットワークを構築することができる。
【0025】
そして、このような移動通信システムにおいて、移動端末に接続されたデータ端末との間のIPパケットの送受信を、該移動端末が位置しているIPサブネットワークに対応するパケットゲートウェイが行うようにしているので、今後データ通信の使用者が増大することを考慮した場合に、効率的なルートでIPパケット転送を実現することができるようになる。
【0026】
また、本発明によれば、移動端末の位置登録要求に、該移動端末に接続されたデータ端末のIPアドレスを含むようにしているので、移動通信システムの既存の移動管理をベースにしたIPパケット転送を実現することができるようになり、さらに、IPアドレスをデータ端末ごとに固定とすることができるようになることから、ネットワーク主導でのパケット転送開始を可能とすることができるようになる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0028】
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態について、図1〜図19を用いて説明する。
【0029】
図1は、第1の実施形態に係る移動通信システムの構成例を示す図である。
【0030】
図1に示すように、第1の実施形態に係る移動通信システム101は、複数の移動端末(以下、「MS」と称す。)102を収容しており、無線セル103と呼ばれるサービスエリア内に位置するMS102との間で信号を送受信する無線基地局(以下、「BS」と称す。)104と、これらのBS104を統合管理する無線基地局制御装置(以下、「RNC」と称す。)105と、RNC105と接続され、移動体コアネットワークを構成する複数の移動交換機(以下、「MSC」と称す。)106とを備えてなる。
【0031】
移動体コアネットワークは、エンド・ツー・エンドの呼制御,付加サービス,移動管理,公衆電話交換ネットワークPSTN(Public Switched Telephone Network)等の固定網との間の接続といった、各種サービスを提供する。
【0032】
なお、図1では、移動体コアネットワークの構成要素のうちのMSC106以外の構成要素としては、本発明に関連する在圏ロケーションレジスタ(以下、「VLR」と称す。)107のみを示している。VLR107は、移動管理を行うためのものであり、ここでは、MSC106と1対1に対応した外付け構成としている。
【0033】
また、図1に示すように、第1の実施形態に係る移動通信システム101は、IPネットワークであるインターネット109との間を、ルータ機能と移動通信システム101内でのパケットルーティング機能とを有する複数のパケットゲートウェイ(以下、「PGW」と称す。)108で接続している。
【0034】
PGW108は、VLR107および複数のRNC105と接続されると共に、他のPGW108と接続される。これにより、1つのPGW108に接続されたRNC105の配下にある複数のBS104のサービスエリア全体が、1つのIPサブネットワーク110を構成することとなる。
【0035】
なお、図1では、1つの移動通信システム101において、2つのPGW#A(108a),PGW#B(108b)を設け、2つのIPサブネットワーク#A(110a)およびIPサブネットワーク#B(110b)を構成した例を示している。
【0036】
また、図1では、RNC105の配下にBS104が位置しているが、RNC105が、1つの無線セル103内に位置しているMS102との間で信号を送受信する場合も考えられる。BS104およびRNC105が、上述した無線セル形成装置に相当している。
【0037】
図2はPGW108のハードウェア構成図である。
【0038】
図2に示すように、PGW108は、管理部210と、1つ以上のルーティング部220と、RNCインタフェース部230とを備えて構成されており、各部は、パケットバス240を介して接続されている。
【0039】
また、図2に示すように、管理部210は、プロセッサ212と、プロセッサ212が実行するプログラムを格納するメモリ211と、後述するパケットルーティングテーブルを配置するキャッシュメモリ213と、パケットを格納するバッファメモリ214と、バッファメモリコントローラ215と、ハードディスクコントローラ216と、ハードディスク217とを備えている。
【0040】
プロセッサ212は、メモリ211に格納されているプログラムを実行することで、ルーティング情報を収集して、最新のルーティングテーブルを更新すると共に、移動通信システム101のIPサブネットワーク110内に位置するMS102の情報を収集して、パケットルーティングテーブルを更新する。また、プロセッサ212は、メモリ211に格納されているプログラムを実行することで、パケットルーティングテーブルに基づいて、インターネット109とIPサブネットワーク110との間のIPパケットを転送するという、パケットルーティング処理を行う。
【0041】
また、バッファメモリコントローラ215は、RNCインタフェース部230のセル−パケット変換部233との間で、パケットのDMA(Direct Memory Access)転送を行うと共に、パケットバス240を制御する。
【0042】
また、図2に示すように、ルーティング部220は、プロセッサ222と、プロセッサ222が実行するプログラムを格納するメモリ221と、バッファメモリ224と、バッファメモリコントローラ335とを備えており、加えて、高速な検索が必要なルーティングテーブル等を配置するキャッシュメモリ223と、他のルータ等との間を接続するポート制御部226とを備えている。
【0043】
プロセッサ222は、メモリ221に格納されているプログラムを実行することで、ルーティングテーブルに基づいて、インターネット109上での最適な経路を選択するという、ルーティング処理を行う。
【0044】
なお、図2では、1つのポート制御部226で、4ポートをサポートする構成としており、第1の実施形態においては、本ポートを利用して、他のPGW108との間を接続するものとする。
【0045】
また、図2に示すように、RNCインタフェース部230は、ATM回線で複数のRNC105およびVLR107との間の接続を行い、ATM回線の対応を行う複数の回線I/F部213と、ATMのスイッチングを行うスイッチ部214と、セル−パケット変換部215とを備えている。
【0046】
なお、第1の実施形態においては、VLR107とPGW108との間は、通信相手を固定接続とするPVC(Permanent Virtual Circuit)が設定されているとし、各BS104とPGW108との間は、RNC105経由で、各々PVCが設定されているものとする。よって、BS104とPGW108との間のIPパケット転送は、このPVC上で転送される。
【0047】
図3および図4は、PGW108の管理部210のキャッシュメモリ213に配置されるパケットルーティングテーブルを示す図である。
【0048】
パケットルーティングテーブルは、IPサブネットワーク110内およびIPサブネットワーク110間のデータ端末(実際には、データ端末が接続されたMS102)の移動情報を管理するために使用されるテーブルであり、図3に示すような、自IPサブネットワーク110に属するIPアドレスを有するデータ端末が接続されたMS102の位置情報を管理するためのホームパケットルーティングテーブル301と、図4に示すような、自IPサブネットワーク110に属さないIPアドレスを有するデータ端末が接続されたMS102の位置情報を管理するための在圏パケットルーティングテーブル401との、2テーブルから構成される。
【0049】
図3に示すように、ホームパケットルーティングテーブル301は、自IPサブネットワーク110に属するデータ端末のIPアドレス302と、対応するデータ端末が接続されたMS102が自IPサブネットワーク110内に位置している場合に、自IPサブネットワーク110内で位置している無線セル103を示す位置情報(例えば、無線セル識別子)303と、対応するデータ端末が接続されたMS102が他のIPサブネットワーク110内に移動している場合に、該他IPサブネットワーク110を管理するPGW108のIPアドレス(移動先PGWアドレス)304とから構成されている。
【0050】
図3では、PGW#A(108a)におけるホームパケットルーティングテーブル301の例を示し、自IPサブネットワーク#A(110a)に属するIPアドレス302を有するデータ端末に接続されたMS#A(102a)が、自IPサブネットワーク#A(110a)内の無線セル#A(103a)に位置し、自IPサブネットワーク#A(110a)に属するIPアドレス302を有するデータ端末に接続されたMS#C(102c)が、PWG#B(108b)が管理する他IPサブネットワーク#B(110b)内に移動している例を示している。
【0051】
また、図4に示すように、在圏パケットルーティングテーブル401は、自IPサブネットワーク110に属さないデータ端末のIPアドレス302と、対応するデータ端末が接続されたMS102が自IPサブネットワーク110内に位置している場合に、自IPサブネットワーク110内で位置している無線セル103を示す位置情報(例えば、無線セル識別子)303とから構成されている。
【0052】
図4では、PGW#A(108a)における在圏パケットルーティングテーブル401の例を示し、自IPサブネットワーク#A(110a)に属さないIPアドレス302を有するデータ端末に接続されたMS#B(102b)が、自IPサブネットワーク#A(110a)内の無線セル#B(103b)に位置している例を示している。
【0053】
図5はVLR107のハードウェア構成図である。
【0054】
図5に示すように、VLR107は、MS102の位置情報および加入者情報を保持するハードディスク501と、ハードディスクコントローラ502と、MS102の位置情報および加入者情報の管理を行うためのプログラムを格納するメモリ503と、このプログラムを実行するプロセッサ504と、MSC106との間を接続するためのMSCインタフェース部505と、PGW108との間を接続するためのPGWインタフェース部506とを備えて構成されており、各部は、内部バスを介して接続されている。
【0055】
なお、第1の実施形態においては、PGWインタフェース部506は、ATM回線との間の接続を行うこととなる。
【0056】
図6は、VLR107が管理する端末位置管理テーブルを示す図である。
【0057】
図6に示すように、端末位置管理テーブル601は、MS102の在圏エリア情報を管理するためのテーブルであり、VLR107のハードディスク501に配置され、MS102の移動に伴って逐次書き換えられる。
【0058】
端末位置管理テーブル601は、MS102(または、MS102のユーザ)の識別子である端末ユーザID602と、該MS102に接続されたデータ端末のIPアドレス302と、該MS102が位置している無線セル103を示す位置情報(例えば、無線セル識別子)303とから構成されている。
【0059】
図6では、VLR#A(107a)における端末位置管理テーブル601の例を示し、「TMIU#A」という端末ユーザID602が割り付けられたMS#A(102a)が、無線セル#A(103a)に位置し、「TMIU#B」という端末ユーザID602が割り付けられたMS#B(102b)が、無線セル#B(103b)に位置している例を示している。
【0060】
第1の実施形態では、次世代移動通信システムIMT−2000(International Mobile Telecommunication 2000)をベースとした移動通信システム101を想定しており、安全性の面から、MS102に固有の情報が無線区間で送信されることを避けるために、VLR106が、後述するように、端末ユーザID(TMIU:Temporary Mobile User Identity)602を割り付け、この端末ユーザID602でMS102を識別するようにしている。
【0061】
以下、第1の実施形態における位置登録時の手順およびパケット転送手順について説明する。
【0062】
第1の実施形態においては、VLR107は、MS102から位置登録が要求されると、端末位置情報テーブル601の位置情報303を書き換えるが、この際に、書き換え後の位置情報303を、それが示す無線セル103を含むIPサブネットワーク110を管理するPGW108に伝え、PGW108は、VLR107から伝えられた位置情報303に基づいて、パケットルーティングテーブルを更新し、MS102からのパケット送信またはMS102へのパケット受信を実現する。
【0063】
図7は、MS102の位置登録処理のシーケンスを示す図である。
【0064】
図7に示すように、位置登録処理は、MS102が、位置登録要求を、BC104を介してMSC106に対して送信することにより開始される。なお、第1の実施形態においては、MS102から送信される位置登録要求には、端末ユーザID602、および、MS102に接続されたデータ端末が有するIPアドレス302が含まれるようになっている。ここで、端末ユーザID602は、後述するように、前回行った位置登録処理/位置更新処理で取得したものである。
【0065】
MSC106は、MS102からの位置登録要求を受信すると、自身に対応するVLR107に対して、MS102の位置情報303を付加した位置登録要求を送信する。
【0066】
ここで、VLR107が行う位置登録要求受付処理の処理内容について、図8のフローチャートを用いて説明する。
【0067】
VLR107は、MSC106からの位置登録要求を受信すると、図8に示す位置登録要求受付処理を行う。
【0068】
図8に示すように、位置登録要求受付処理において、VLR107は、まず、MS102との間で、ユーザ認証および暗号キーの配布を行う(ステップ801)。
【0069】
そして、VLR107は、MS102がローミングMSであるか否かを、端末ユーザID602から判断し(ステップ802)、ローミングMSである場合は、MS102の位置情報および加入者情報を管理しているVLR(MS102のホームロケーションレジスタ)107に対して、ローミング位置登録を行い(ステップ803)、MS102のユーザプロファイルを、該VLR107から自身へコピーする(ステップ804)。
【0070】
続いて、VLR107は、MS102に対して新端末ユーザID602を割り付け(ステップ805)、受信した位置登録要求に含まれている位置情報303およびIPアドレス302と、ステップ805で割り付けた新端末ユーザID602とを、端末位置情報テーブル601に登録する(ステップ806)。
【0071】
そして、VLR107は、図7に示すように、新端末ユーザID602を含む位置登録完了報告を、MSC106に対して送信する(ステップ807)。これにより、MSC106からMS102に対して、位置登録完了報告が送信され、この位置登録完了報告によって、MS102は、新端末ユーザID602を取得することができる。また、VLR107は、PGW108でのパケットルーティングを可能とするために、位置情報303およびIPアドレス302を含む位置情報登録要求を、該当するPGW108に対して送信する(ステップ808)。
【0072】
なお、第1の実施形態においては、上述したように、MS102からMSC106に対して送信される位置登録要求に、IPアドレス302が含まれるようにすることで、VLR107が、MS102のIPアドレス302を入手するようにしているが、位置登録要求にIPアドレス302を含ませず、VLR107が、端末ユーザID602からIPアドレス302を入手するようにすることも可能である。例えば、VLR107は、MS102のホームロケーションレジスタ107に対して、端末ユーザID602をキーとして渡し、IPアドレス302を通知してもらうことができる。
【0073】
次に、PGW108が行う位置情報登録要求受付処理の処理内容について、図9のフローチャートを用いて説明する。
【0074】
PGW108は、VLR107からの位置情報登録要求を受信すると、図9に示す位置情報登録要求受付処理を行う。
【0075】
図9に示すように、位置情報登録要求受付処理において、PGW108は、まず、受信した位置情報登録要求に含まれているIPアドレス302が、自身が管理するIPサブネットワーク110に属しているか否かを判断する(ステップ901)。
【0076】
自IPサブネットワーク110に属している場合は、ホームパケットルーティングテーブル301にIPアドレス302が登録済みであるか否かを調べ(ステップ902)、未登録であるならば、受信した位置情報登録要求に含まれているIPアドレス302および位置情報303を、ホームパケットルーティングテーブル301に登録する(ステップ903)。
【0077】
また、ホームパケットルーティングテーブル301にIPアドレス302が登録済みである場合は(ステップ902)、該IPアドレス302を有するデータ端末が接続されたMS102が、一時的に他のIPサブネットワーク110に移動した後、自IPサブネットワーク110に戻ってきたことを意味しているので、ホームパケットルーティングテーブル301のIPアドレス302に対応する移動先PGWアドレス304を削除し、代わりに、受信した位置情報登録要求に含まれている位置情報303を設定する(ステップ904)。
【0078】
また、PGW108は、受信した位置情報登録要求に含まれているIPアドレス302が、他のIPサブネットワーク110に属している場合は(ステップ901)、在圏パケットルーティングテーブル401に、受信した位置情報登録要求に含まれているIPアドレス302および位置情報を303を登録する(ステップ905)。
【0079】
さらに、PGW108は、IPアドレス302から抽出できるIPサブネットワーク110のIPアドレスと、そのIPサブネットワーク110を管理するPGW108のIPアドレスとを対応させたテーブルから、IPアドレス302が属するIPサブネットワーク110を管理するPGW108を検索する(ステップ906)。
【0080】
そして、PGW108は、図7に示すように、IPアドレス302および自身のIPアドレス(検索したPGW108にとっては、移動先PGWアドレス304に相当する。)を、移動情報通知として、検索したPGW108に対して送信する(ステップ907)。
【0081】
なお、第1の実施形態においては、PGW108のルーティング部220によって、他のPGW108との間が接続されるようにしているので、ステップ907では、移動情報通知は、検索したPGW108のIPアドレスを送信先アドレスとしたIPパケットとして、自PGW108のポート制御部226から送信されることとなる。
【0082】
次に、PGW108が行う移動情報通知受付処理の処理内容について、図10のフローチャートを用いて説明する。
【0083】
PGW108は、他のPGW108からの移動情報通知を受信すると、図10に示す移動情報通知受付処理を行う。
【0084】
図10に示すように、移動情報通知受付処理において、PGW108は、まず、受信した移動情報通知に含まれているIPアドレス302が、ホームパケットルーティングテーブル301に登録済みであるか否かを調べる(ステップ1001)。
【0085】
未登録である場合は、受信した移動情報通知に含まれているIPアドレス302および移動先PGWアドレス304を、ホームパケットルーティングテーブル301に登録する(ステップ1002)。
【0086】
また、ホームパケットルーティングテーブル301にIPアドレス302が登録済みである場合は(ステップ1001)、さらに、IPアドレス302に対応する位置情報303が設定済みであるか否かを調べ(ステップ1003)、設定済みであるならば、該IPアドレス302を有するデータ端末が接続されたMS102が、他のIPサブネットワーク110に移動したことを意味しているので、ホームパケットルーティングテーブル301のIPアドレス302に対応する位置情報303を削除し、受信した移動情報通知に含まれている移動先PGWアドレス304を、ホームパケットルーティングテーブル301に設定する(ステップ1004)。
【0087】
また、位置情報303が設定済みでないならば(ステップ1003)、移動先PGWアドレス304が設定済みであり、該IPアドレス302を有するデータ端末が接続されたMS102が、一時的に他のIPサブネットワーク110に移動した後、さらに別のIPサブネットワーク110に移動したことを意味しているので、ホームパケットルーティングテーブル301の移動先PGWアドレス304を、受信した移動情報通知に含まれている移動先PGWアドレス304に書き換える(ステップ1005)。
【0088】
図11は、VLR107のローミング位置登録処理のシーケンスを示す図である。
【0089】
上述したようにして、移動前のPGW108における在圏パケットルーティングテーブル401に設定されている位置情報303は、図11に示すローミング位置登録処理で削除されるようにすることができる。
【0090】
すなわち、図11に示すように、MS102のホームロケーションレジスタ(以下、「HLR」と称す。)107は、移動先のVLR107が図8のステップ803で送信したローミング位置登録要求を受信すると、移動前のVLR107に対して、ユーザプロファイル削除要求を送信する。
【0091】
移動前のVLR107は、HLR107からのユーザプロファイル削除要求を受信すると、端末位置情報テーブル601から、該当するMS102に接続されたデータ端末のIPアドレス302を取得し、移動前のPGW108に対して、取得したIPアドレス302を含む位置情報削除要求を送信する。
【0092】
移動前のPGW108は、移動前のVLR107からの位置情報削除要求を受信すると、在圏パケットルーティングテーブル401から、該当するIPアドレス302および位置情報303を削除する。
【0093】
図12は、MS102の位置情報更新処理のシーケンスを示す図である。
【0094】
図12に示すように、MS102は、BS104からブロードキャストされている位置情報を受信しており、MS102が保持している位置情報との不一致を検出すると、端末ユーザID602を含む位置更新要求を、BC104を介してMSC106に対して送信する。
【0095】
MSC106は、MS102からの位置更新要求を受信すると、自身に対応するVLR107に対して、MS102の位置情報303を付加した位置更新要求を送信する。
【0096】
ここで、VLR107が行う位置更新要求受付処理の処理内容について、図13のフローチャートを用いて説明する。
【0097】
VLR107は、MSC106からの位置更新要求を受信すると、図13に示す位置更新要求受付処理を行う。
【0098】
図13に示すように、位置更新要求受付処理において、VLR107は、まず、図8に示した位置登録要求受付処理と同様に、MS102との間で、ユーザ認証および暗号キーの配布を行う(ステップ1301)。
【0099】
続いて、VLR107は、MS102に対して新端末ユーザID602を割り付け(ステップ1302)、受信した位置更新要求に含まれている位置情報303と、ステップ1302で割り付けた新端末ユーザID602とで、端末位置情報テーブル601を書き換える(ステップ1303)。
【0100】
そして、図12に示すように、VLR107は、新端末ユーザID602を含む位置更新完了報告を、MSC106に対して送信し(ステップ1304)、MSC106からMS102に対して送信される位置登録完了報告によって、新端末ユーザID602がMS102に通知されるようにする。
【0101】
続いて、VLR107は、位置更新情報をPGW108に通知するために、ステップ1303で端末位置情報テーブル601を更新した新端末ユーザID602に対応するIPアドレス302、および、ステップ1303で端末位置情報テーブル601を更新した位置情報303を、位置情報更新要求として、該当するPGW108に対して送信する(ステップ1305)。
【0102】
一方、PGW108は、VLR107からの位置情報更新要求を受信すると、受信した位置情報更新要求に含まれているIPアドレス302が、他のIPサブネットワーク110に属する場合には、在圏パケットルーティングテーブル401の位置情報303を、受信した位置情報更新要求に含まれている位置情報303に書き換え、自IPサブネットワーク110に属する場合には、ホームパケットルーティングテーブル301の位置情報303を、受信した位置情報更新要求に含まれている位置情報303に書き換える。
【0103】
さて、次に、PGW108で作成したホームパケットルーティングテーブル301および在圏パケットルーティングテーブル401を用いたIPパケットルーティング手順について、図14〜図19を用いて説明する。
【0104】
図14は、MS102からIPパケットを受信した場合にPGW108で考えられる4パターンのパケットルーティングのシーケンスを示す図である。
【0105】
図14(a)に示すように、第1のパターンは、送信先のデータ端末のIPアドレスが、送信元のデータ端末と同じIPサブネットワーク110に属している場合で、かつ、送信先のデータ端末が接続されたMS102が、該IPサブネットワーク110内に位置している場合である。送信先のデータ端末が接続されたMS102が、IPサブネットワーク110内に位置しているとは、該IPサブネットワーク110を構成するサービスエリア(無線セル103群)内に位置しているということである。
【0106】
この場合は、送信元のデータ端末が接続されたMS102から、BS104およびRNC105を介して、PGW108に対してIPパケットが送信され、このIPパケットは、PGW108によって、BS104およびRNC105を介して、送信先のデータ端末が接続されたMS102に対して転送されることとなる。
【0107】
また、図14(b)に示すように、第2のパターンは、送信先のデータ端末のIPアドレスが、送信元のデータ端末と同じIPサブネットワーク110に属しているが、IPパケットの転送時点では、送信先のデータ端末が接続されたMS102が、他のIPサブネットワーク110内に移動している場合である。
【0108】
この場合は、送信元のデータ端末が接続されたMS102から、BS104およびRNC105を介して、PGW108に対してIPパケットが送信され、このIPパケットは、PGW108から、送信先のデータ端末が接続されたMS102の移動先のIPサブネットワーク110を管理するPGW108に対して転送され、転送先のPGW108によって、BS104およびRNC105を介して、送信先のデータ端末が接続されたMS102に対して転送されることとなる。
【0109】
また、図14(c)に示すように、第3のパターンは、送信先のデータ端末のIPアドレスが、移動通信システム101内のIPサブネットワーク110には属しているが、送信元のデータ端末と同じIPサブネットワーク110に属していない場合である。
【0110】
この場合は、送信元のデータ端末が接続されたMS102から、BS104およびRNC105を介して、PGW108に対してIPパケットが送信され、このIPパケットは、PGW108から、送信先のデータ端末が属するIPサブネットワーク110を管理するPGW108に対して転送され、転送先のPGW108によって、BS104およびRNC105を介して、送信先のデータ端末が接続されたMS102に対して転送されることとなる。
【0111】
また、図14(d)に示すように、第4のパターンは、送信先のデータ端末のIPアドレスが、移動通信システム101内のいずれのIPサブネットワーク110にも属していない場合である。
【0112】
この場合は、送信元のデータ端末が接続されたMS102から、BS104およびRNC105を介して、PGW108に対してIPパケットが送信され、このIPパケットは、PGW108から、インターネット109上に転送されることとなる。
【0113】
図15は、インターネット109からIPパケットを受信した場合にPGW108で考えられる2パターンのパケットルーティングのシーケンスを示す図である。
【0114】
図15(a)に示すように、第1のパターンは、送信先のデータ端末が接続されたMS102が、自身が管理するIPサブネットワーク110内に位置している場合である。
【0115】
この場合は、インターネット109から送信されたIPパケットは、該パケットを受信したPGW108によって、BS104およびRNC105を介して、送信先のデータ端末が接続されたMS102に対して転送されることとなる。
【0116】
また、図15(b)に示すように、第2のパターンは、送信先のデータ端末が接続されたMS102が、他のIPサブネットワーク110内に移動している場合である。
【0117】
この場合は、インターネット109から送信されたIPパケットは、該パケットを受信したPGW108から、送信先のデータ端末が接続されたMS102が移動しているIPサブネットワーク110を管理するPGW108に対して転送され、転送先のPGW108によって、BS104およびRNC105を介して、送信先のデータ端末が接続されたMS102に対して転送されることとなる。
【0118】
図16は、PGW108が行うIPパケット受信処理のフローチャートである。
【0119】
本処理は、PGW108の管理部210が行う処理であり、IPパケットを受信したルーティング部220からの割り込みによって起動される。
【0120】
図16に示すように、IPパケット受信処理において、PGW108の管理部210は、まず、ルーティング部220から受け取ったIPパケットが、インターネット109から受信したルーティング情報である場合には(ステップ1601)、ルータ機能を実現するために必要なルーティング情報を更新する(ステップ1602)。なお、ステップ1602の処理は、従来のルータにおけるルータ機能と同様である。
【0121】
また、PGW108の管理部210は、ルーティング部220から受け取ったIPパケットが、他のPGW108から転送されてきたIPパケットである場合には(ステップ1603)、該IPパケットが、自IPサブネットワーク110に属していないIPアドレスを有するデータ端末に送信すべきIPパケットであって、自IPサブネットワーク110内に移動しているデータ端末に送信すべきIPパケットであることを意味しているので、後述する転送パケット受付処理を行う(ステップ1603)。
【0122】
また、PGW108の管理部210は、ルーティング部220から受け取ったIPパケットが、他のPGW108から転送されてきたIPパケットでない場合には(ステップ1603)、該IPパケットが、自IPサブネットワーク110に属するIPアドレスを有するデータ端末に送信すべきIPパケットであることを意味しているので、後述するパケットルーティング処理を行う(ステップ1605)。
【0123】
ここで、図16のステップ1605で行われるパケットルーティング処理の処理内容について、図17のフローチャートを用いて説明する。
【0124】
図17に示すように、パケットルーティング処理において、PGW108の管理部210は、まず、ルーティング部220から受け取ったIPパケットの送信先アドレスで、ホームパケットルーティングテーブル301を検索する(ステップ1701)。
【0125】
一致するIPアドレス302がホームパケットルーティングテーブル301に存在しない場合は(ステップ1702)、IPパケットを破棄し(ステップ1703)、一致するIPアドレス302がホームパケットルーティングテーブル301に存在する場合は(ステップ1702)、対応する位置情報303が設定されているか否かを調べる(ステップ1704)。
【0126】
そして、位置情報303が設定されているならば(ステップ1704)、送信先のデータ端末が、自IPサブネットワーク110内に位置していることを意味しているので、PGW108の管理部210は、設定されている位置情報303に基づいてページング処理を行い(ステップ1705)、ページング処理によって、送信先のデータ端末が接続されたMS102が位置している無線セル103を管理するBS104が分かると、このBS104との間に設定されたPVC上で、RNCインタフェース部204を経由してIPパケットを送信する(ステップ1706)。
【0127】
また、位置情報303が設定されていない場合は(ステップ1704)、移動先PGWアドレス304が設定されており、送信先のデータ端末が、他のIPサブネットワーク100内に移動していることを意味しているので、PGW108の管理部210は、IPパケットを、移動先PGWアドレス304を送信先アドレスとしてIPカプセル化してから、ルーティング部220を経由して、移動先PGW108に転送する(ステップ1707)。
【0128】
次に、図16のステップ1604で行われる転送パケット受付処理の処理内容について、図18のフローチャートを用いて説明する。
【0129】
図18に示すように、転送パケット受付処理において、PGW108の管理部210は、まず、ルーティング部220から受け取ったIPパケット(IPカプセル化されたパケット)から、IPパケット抽出し(ステップ1801)、抽出したIPパケットの送信先アドレスで、在圏パケットルーティングテーブル401を検索する(ステップ1802)。
【0130】
一致するIPアドレス302が在圏パケットルーティングテーブル401に存在しない場合は(ステップ1803)、送信先のデータ端末が、自IPサブネットワーク110内に位置していないことを意味しているので、PGW108の管理部210は、IPパケットを破棄する(ステップ1804)。
【0131】
また、一致するIPアドレス302が在圏パケットルーティングテーブル401に存在する場合は(ステップ1803)、送信先のデータ端末が、自IPサブネットワーク110内に位置していることを意味しているので、PGW108の管理部210は、対応する位置情報303に基づいてページング処理を行い(ステップ1805)、ページング処理によって、送信先のデータ端末が接続されたMS102が位置している無線セル103を管理するBS104が分かると、このBS104との間に設定されたPVC上で、RNCインタフェース部204を経由してIPパケットを送信する(ステップ1806)。
【0132】
図19は、PGW108が行うIPパケット受信処理のフローチャートである。
【0133】
本処理は、PGW108の管理部210が行う処理であり、ATMセルを受信してIPパケットに変換したRNCインタフェース部230からの割り込みによって起動される。
【0134】
図19に示すように、IPパケット受信処理において、PGW108の管理部210は、まず、RNCインタフェース部230から受け取ったIPパケットが、RNC105から受信したものか、VLR107から受信したものかを、該IPパケットの転送経路となったPVCで判断し(ステップ1901)、VLR107からの受信である場合は、図9に示した位置情報登録要求受付処理,図10に示した移動情報通知受付処理,上述した位置情報削除要求受付処理のいずれかを実行する(ステップ1902)。
【0135】
また、RNC105からの受信である場合は(ステップ1901)、PGW108の管理部210は、IPパケットの送信先アドレスから抽出できるIPサブネットワーク110のIPアドレスが、自IPサブネットワーク110のIPアドレスであるか否かを調べることで、自IPサブネットワーク100宛のIPパケットであるか否かを調べる(ステップ1903)。
【0136】
自IPサブネットワーク110宛のIPパケットでない場合は(ステップ1903)、PGW108の管理部210は、ルーティングテーブルに基づいて送信先ルーティング部220を選択し、選択したルーティング部220のバッファメモリ224にIPパケットを転送することで、IPパケットを該当するIPサブネットワーク110に転送するという、従来のルータにおけるIPパケットのフォワード処理を行う(ステップ1904)。
【0137】
また、自IPサブネットワーク110宛のIPパケットである場合は(ステップ1903)、PGW108の管理部210は、図17に示したパケットルーティング処理を行う(ステップ1905)。
【0138】
以上説明したように、第1の実施形態においては、移動通信システム101とインターネット109との間を、複数のPGW108で接続するようにしているので、移動通信システム101内に、PGW108対応の複数のIPサブネットワーク110を構築することができるようになる。
【0139】
また、第1の実施形態においては、MS102からの位置登録要求にIPアドレス302を含ませるようにすると共に、VLR107が、位置登録処理および位置更新処理において、PGW108に対して、MS102のIPアドレス302および位置情報303を通知するようにしており、さらに、PGW108が、VLR107から通知されたIPアドレス302が自IPサブネットワーク110に属していない場合に、該IPアドレス302が属するIPサブネットワーク100を管理するPGW108に対して、該IPアドレス302および自身のIPアドレス(移動先PGWアドレス304)を通知するようにしている。従って、第1の実施形態によれば、データ端末がIPサブネットワーク110間を移動しても、該データ端末が接続されたMS102へのIPパケット送信を可能とするパケットルーティングを実現することができるようになる。すなわち、インターネット109と接続する移動通信システム101において、システム内で、MS102からインターネット109へのIPパケット転送、および、インターネット109からMS102へのIPパケット転送のための最適なパスを選択することができるようになる。
【0140】
このように、第1の実施形態は、IPサブネットワーク110間でのデータ端末の移動を可能としていることから、異なる移動通信システム101のIPサブネットワーク110間でのデータ端末の移動も、同様にして実現することが可能である。
【0141】
また、第1の実施形態においては、移動通信システム101の既存の移動管理をベースに、MS102へのIPパケット転送を実現するようにしているので、移動通信システム101にMobile IPを適用した場合に生じる問題点である、移動管理のオーバヘッドが大きくなるという問題点がなくなる。
【0142】
さらに、第1の実施形態においては、データ端末のIPアドレスを固定とすることが可能であるので、ネットワーク主導でIPパケット転送を行う場合に、データ端末のIPアドレスを入手するための通信が不要となる。
【0143】
なお、第1の実施形態においては、その説明からも分かるように、VLR107が位置情報および加入者情報を管理するMS102のグループと、PGW108がIPアドレスを管理するデータ端末のグループとが一致していなくてもよい。そこで、図1では、MCS106に収容されているMS102の位置情報および加入者情報を、該MCS106に対応するVLR107が管理し、該MCS106に接続された全てのRNC105が、1つのPGW108と接続されるようにしているので、1つのMSC106が呼制御を行うサービスエリア全体が、1つのPGW108に対応するIPサブネットワーク110と一致するようになっているが、RNC105の設置位置によっては、異なるMCS106に接続されているRNC105が、1つのPGW108と接続されるようにしてもよい。
【0144】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図20〜図21を用いて説明する。
【0145】
上述した第1の実施形態においては、MS102に接続されるデータ端末のIPアドレスが、いずれかのIPサブネットワーク110に属し、いずれかのPGW108によって管理されていることが前提であったが、他のIPネットワークにIPアドレスが属するデータ端末が、移動通信システム101内で、MS102に接続されて使用される場合が考えられる。
【0146】
第2の実施形態は、このようなデータ端末が、移動通信システム101内で、MS102に接続されて使用された場合でも、該データ端末のIPアドレスを変更することなく、該データ端末のIPアドレスが属するIPネットワークおよびインターネット109へのアクセスを可能とするものである。
【0147】
図20は、第2の実施形態に係る移動通信システムの構成例を示す図である。
【0148】
図20に示すように、第2の実施形態に係る移動通信システム101は、図1に示した第1の実施形態に係る移動通信システムと同様に、複数のMS102を収容している。
【0149】
また、図20に示すように、第2の実施形態に係る移動通信システム101は、インターネット109との間を1つのPGW108で接続し、1つのIPサブネットワーク110を移動通信システム101内に構成している。
【0150】
なお、ここでは、PGW108は、Mobile IPにおけるフォーリン・エージェント(Foreign Agent)機能を有するものとする。
【0151】
また、ここでは、企業内ネットワーク2002が、インターネット109との間を、Mobile IPにおけるホーム・エージェント(Home Agent)機能を有するルータ2003で接続しているものとする。
【0152】
第2の実施形態においては、企業内ネットワーク2002にIPアドレスが属するデータ端末2001が、そのIPアドレスを変更することなく、移動通信システム101内で使用される場合を例にしている。
【0153】
そこで、第2の実施形態においては、データ端末2001が移動通信システム101内に移動してきたときに、データ端末2001が接続されたMS102の位置登録処理において、PGW108が、位置情報登録要求をVLR107から受信した際に行う処理が、第1の実施形態と異なることとなる。すなわち、第2の実施形態においては、PGW108が行う位置情報登録要求受付処理の処理内容が、第1の実施形態と異なることとなる。
【0154】
図21は、PGW108が行う位置情報登録要求受付処理のフローチャートである。
【0155】
図21に示すように、位置情報登録要求受付処理において、PGW108は、まず、受信した位置情報登録要求に含まれているIPアドレス302が、自身が管理するIPサブネットワーク110に属しているか否かを判断する(ステップ2101)。
【0156】
自IPサブネットワーク110に属している場合は、図9のステップ902〜ステップ904と同様の処理を行う(ステップ2102〜ステップ2104)。
【0157】
また、PGW108は、受信した位置情報登録要求に含まれているIPアドレス302が、他のIPサブネットワーク110に属している場合は(ステップ2101)、在圏パケットルーティングテーブル401に、受信した位置情報登録要求に含まれているIPアドレス302および位置情報を303を登録する(ステップ2105)。
【0158】
さらに、PGW108は、IPアドレス302から抽出できるIPサブネットワーク110のIPアドレスと、そのIPサブネットワーク110を管理するPGW108のIPアドレスとを対応させたテーブルから、IPアドレス302が属するIPサブネットワーク110を管理するPGW108を検索する(ステップ2106)。
【0159】
そして、PGW108を検索できた場合は(ステップ2107)、MS102に接続されたデータ端末が、移動通信システム101のIPサブネットワーク110にIPアドレス302が属するデータ端末であることを意味しているので、PGW108は、図9のステップ907と同様の処理を行う(ステップ2108)。
【0160】
一方、PGW108は、ステップ2106の検索の結果、PGW108を検索できなかった場合は、MS102に接続されたデータ端末が、インターネット109を経て移動通信システム101外のIPネットワークから移動してきたデータ端末2001であると判断し、Foreign Agent機能を動作させる(ステップ2109)。
【0161】
これにより、PGW108のForeign Agent機能は、データ端末2001のIPアドレスを記憶保持すると共に、ルータ2003のHome Agent機能に対して、Foreign Agent機能の気付けアドレス(Foreign Agent機能自体に割り当てられたIPアドレス)を転送する。
【0162】
従って、PGW108は、Foreign Agent機能によって、データ端末2001を、自IPサブネットワーク110にIPアドレスが属するデータ端末と同様に扱うことができる。また、ルータ2003は、Home Agent機能によって、データ端末2001に送信すべきIPパケットを、この気付けアドレスに従って、PGW108のForeign Agent機能に転送することができるので、PGW108は、図16に示したIPパケット受信処理を行うことで、データ端末2001に対してIPパケットを転送することが可能となる。
【0163】
以上説明したように、第2の実施形態によれば、他のIPネットワークから移動通信システム101のIPサブネットワーク110へのデータ端末2001の移動が、IPアドレスを変更することなく実現することができる。そして、この際に、データ端末2001がMobile IPのプログラムを実装することなく、ルータ2003に対して、Mobile IPをサポートしているかのように動作することが可能となる。
【0164】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動通信システムとIPネットワークとの間を、複数のパケットゲートウェイで接続するようにしているので、移動通信システム内に、パケットゲートウェイ対応の複数のIPサブネットワークを構築することができる。
【0165】
そして、このような移動通信システムにおいて、移動端末に接続されたデータ端末との間のIPパケットの送受信を、該移動端末が位置しているIPサブネットワークに対応するパケットゲートウェイが行うようにしているので、今後データ通信の使用者が増大することを考慮した場合に、システム内で、効率的なルートでIPパケット転送を実現することができるようになる。
【0166】
また、本発明によれば、移動端末の位置登録要求に、該移動端末に接続されたデータ端末のIPアドレスを含むようにしているので、移動通信システムの既存の移動管理をベースにしたIPパケット転送を実現することができるようになり、さらに、IPアドレスをデータ端末ごとに固定とすることができるようになることから、ネットワーク主導でのパケット転送開始を可能とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る移動通信システムの構成例を示す図。
【図2】第1の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)のハードウェア構成図。
【図3】第1の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)の管理部のキャッシュメモリに配置されるホームパケットルーティングテーブルを示す図。
【図4】第1の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)の管理部のキャッシュメモリに配置される在圏パケットルーティングテーブルを示す図。
【図5】第1の実施形態における在圏ロケーションレジスタ(VLR)のハードウェア構成図。
【図6】第1の実施形態における在圏ロケーションレジスタ(VLR)が管理する端末位置管理テーブルを示す図。
【図7】第1の実施形態における移動端末(MS)の位置登録処理のシーケンスを示す図。
【図8】第1の実施形態における在圏ロケーションレジスタ(VLR)が行う位置登録要求受付処理のフローチャート。
【図9】第1の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)が行う位置情報登録要求受付処理のフローチャート。
【図10】第1の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)が行う移動情報通知受付処理のフローチャート。
【図11】第1の実施形態における在圏ロケーションレジスタ(VLR)のローミング位置登録処理のシーケンスを示す図。
【図12】第1の実施形態における移動端末(MS)の位置情報更新処理のシーケンスを示す図。
【図13】第1の実施形態における在圏ロケーションレジスタ(VLR)が行う位置更新要求受付処理のフローチャート。
【図14】第1の実施形態において、移動端末(MS)からIPパケットを受信した場合にパケットゲートウェイ(PGW)で考えられる4パターンのパケットルーティングのシーケンスを示す図。
【図15】第1の実施形態において、インターネットからIPパケットを受信した場合にパケットゲートウェイ(PGW)で考えられる2パターンのパケットルーティングのシーケンスを示す図。
【図16】第1の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)が行うIPパケット受信処理のフローチャート。
【図17】図16のステップ1605で行われるパケットルーティング処理のフローチャート。
【図18】図16のステップ1604で行われる転送パケット受付処理のフローチャート。
【図19】第1の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)が行うIPパケット受信処理のフローチャート。
【図20】第2の実施形態に係る移動通信システムの構成例を示す図。
【図21】第2の実施形態におけるパケットゲートウェイ(PGW)が行う位置情報登録要求受付処理のフローチャート。
【符号の説明】
101…移動通信システム、102…移動端末(MS)、103…無線セル、104…無線基地局(BS)、105…無線基地局制御装置(RNC)、107…在圏ロケーションレジスタ(VLR)、108…パケットゲートウェイ(PGW)、109…インターネット、110…IPサブネットワーク、210…管理部、220…ルーティング部、230…RNCインタフェース部、240…パケットバス、301…ホームパケットルーティングテーブル、302…IPアドレス、303…位置情報、304…移動先PGWアドレス、401…在圏パケットルーティングテーブル、601…端末位置情報テーブル、602…端末ユーザID、2001…データ端末、2002…企業内ネットワーク、2003…ルータ。

Claims (11)

  1. 移動端末との間で信号を送受信するためのセルを1つ以上形成する無線セル形成装置と、
    前記無線セル形成装置に接続する移動交換機と、
    前記移動交換機に接続する位置登録処理部と、
    IPネットワークに接続している複数のパケットゲートウェイ装置とを備えた移動通信システムであって、
    前記無線セル形成装置は、前記複数のパケットゲートウェイ装置のいずれかに接続し、
    前記位置登録処理部は、自身が接続する前記移動交換機に収容された前記移動端末(以後、サブネット内端末と呼ぶ。)との間で信号を送受信する前記無線セル形成装置が接続している前記パケットゲートウェイ装置に接続し、
    前記複数のパケットゲートウェイ装置各々は、他の前記パケットゲートウェイ装置にそれぞれ接続するとともに、自身の配下にIPサブネットワークを構成し、当該IPサブネットワークで管理する前記移動端末および無線セル形成装置に、当該IPサブネットワークに属する予め固定されたIPアドレスを付与し、
    前記位置登録処理部は、
    前記自身が接続する移動交換機を介して、前記サブネット内端末から、当該サブネット内端末に予め付与された前記IPアドレスおよび当該サブネット内端末が位置する無線セルを識別する位置情報を含む位置登録要求を受信すると、前記接続するパケットゲートウェイ装置に前記位置登録要求を送信する位置登録要求送信手段を備え、
    前記複数のパケットゲートウェイ装置各々は、
    自パケットゲートウェイ装置に接続する前記位置登録処理部から前記位置登録要求を受信すると、当該位置登録要求に含まれるIPアドレスを、当該位置登録要求に含まれる位置情報に対応づけてパケットルーティング情報として登録するとともに、当該IPアドレスが自パケットゲートウェイ装置が管理する前記IPサブネットワークに属していない場合、前記他のパケットゲートウェイ装置のうち、当該IPアドレスが属するIPサブネットワークを管理するパケットゲートウェイ装置に、当該IPアドレスおよび自パケットゲートウェイ装置のIPアドレスを移動情報通知として送信するサブネット内端末登録手段と、
    前記他のパケットゲートウェイ装置から当該他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスおよび移動端末のIPアドレスを移動情報通知として受信すると、当該IPアドレスを当該他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスに対応付けて前記パケットルーティング情報として登録するサブネット外端末登録手段と、
    受信したIPパケットを転送するIPパケット転送手段と、を備え、
    前記IPパケット転送手段は、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として前記位置情報に対応付けて登録されている場合、当該位置情報に対応する前記無線セル形成装置を介して、当該送信先IPアドレスを有する前記移動端末に対して、当該受信したIPパケットを転送し、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として前記他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスに対応づけて登録されている場合、当該他のパケットゲートウェイ装置に、当該受信したIPパケットを転送し、
    前記受信したIPパケットが、自パケットゲートウェイ装置の配下のIPサブネットワークに属する前記無線セル形成装置から送信されたものであり、かつ、当該IPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として登録されていない場合は、IPパケットのフォワード処理を行うこと
    を特徴とする移動通信システム。
  2. 請求項1記載の移動通信システムであって、
    前記パケットルーティング情報は、ホームパケットルーティング情報と在圏パケットルーティング情報とを備え、
    前記サブネット内端末登録手段は、
    当該登録要求に含まれるIPアドレスが、自パケットゲートウェイ装置が管理する前記IPサブネットワークに属しているか否かを判断し、属している場合、ホームパケットルーティング情報として登録し、属していない場合、在圏パケットルーティング情報として登録し、
    前記IPパケット転送手段は、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記ホームパケットルーティング情報または在圏パケットルーティング情報として、前記位置情報に対応付けて登録されている場合、
    当該IPパケットが、前記他のパケットゲートウェイ装置から転送されたものである場合、前記在圏パケットルーティング情報として当該IPアドレスに対応付けて登録されている位置情報に対応する前記無線セル形成装置を介して、当該送信先IPアドレスを有する前記移動端末に対して、当該受信したIPパケットを転送し、
    当該IPパケットが、前記他のパケットゲートウェイ装置から転送されたIPパケットでないものである場合、前記ホームパケットルーティング情報として当該IPアドレスに対応付けて登録されている位置情報に対応する前記無線セル形成装置を介して、当該送信先IPアドレスを有する前記移動端末に対して、当該受信したIPパケットを転送すること
    を特徴とする移動通信システム。
  3. 請求項1または2記載の移動通信システムであって、
    前記移動端末は、当該移動端末の前記IPアドレスと前記位置情報とを当該移動端末と信号を送受信する前記無線セル形成装置を介して、当該無線セル形成装置に接続する前記移動交換機に通知する手段を備え、
    前記移動交換機は、当該移動交換機に接続する前記位置登録処理部に対して、当該移動端末から通知された前記IPアドレスと前記位置情報とを通知する手段を備え、
    前記位置登録処理部は、前記移動交換機から通知された前記IPアドレスと前記位置情報とを対応付けて端末位置情報として登録する手段と、
    を備えることを特徴とする移動通信システム。
  4. 請求項1、2または3記載の移動通信システムであって、
    前記無線セル形成装置は、
    前記移動端末との間で信号を送受信する基地局と、
    当該基地局を管理する基地局制御装置とを備えること
    を特徴とする移動通信システム。
  5. IPネットワークと移動通信ネットワークとに接続されたパケットゲートウェイ装置であって、
    前記移動通信ネットワークは、
    移動端末との間で信号を送受信するためのセルを1つ以上形成する複数の無線セル形成装置と、
    前記無線セル形成装置に接続する移動交換機と、
    前記移動交換機に接続し、当該移動交換機に収容された前記移動端末が位置する無線セルを識別する位置情報を管理する位置登録処理部と、
    他のパケットゲートウェイ装置と、を備え、
    前記パケットゲートウェイ装置は、
    前記他のパケットゲートウェイ装置と接続するためのルーティング部と、
    前記無線セル形成装置および前記位置登録処理部と接続するインタフェース部と、
    前記ルーティング部と前記インタフェース部とに接続する管理部と、を備え、
    配下にIPサブネットワークを構成し、当該IPサブネットワークで管理する前記移動端末および無線セル形成装置に、当該IPサブネットワークに属する予め固定されたIPアドレスを付与し、
    前記管理部は、
    前記インタフェース部が前記位置登録処理部から受信した当該位置登録処理部が管理している前記移動端末の位置情報を、当該移動端末に予め与えられている前記IPアドレスに対応付け、
    前記ルーティング部が前記他のパケットゲートウェイ装置から受信した当該他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスを、当該移動端末に予め与えられている前記IPアドレスに対応付け、
    それぞれパケットルーティング情報として管理し、
    前記ルーティング部は、IPパケットを受信すると、前記管理部に当該IPパケットを転送し、
    前記インタフェース部は、IPパケットを受信すると、前記管理部に当該IPパケットを転送し、
    前記管理部は、
    前記転送されたIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として前記他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスと対応付けて管理されている場合は、当該他のパケットゲートウェイ装置に当該IPパケットを送信し、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として前記位置情報に対応づけて管理されている場合は、当該位置情報で識別される無線セルを管理する無線セル形成装置に当該IPパケットを送信し、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として管理されていない場合であって、当該IPパケットが、前記インタフェース部が接続する前記無線セル形成装置から当該インタフェース部を介して受信したものである場合、IPパケットのフォワード処理を行うこと
    を特徴とするパケットゲートウェイ装置。
  6. 請求項5記載のパケットゲートウェイ装置であって、
    前記パケットルーティング情報は、在圏パケットルーティング情報を備え、
    前記管理部は、
    前記インタフェース部を介して、前記位置登録処理部から前記移動端末の位置情報と前記IPアドレスとを受信すると、前記IPアドレスが、自身が管理するIPサブネットワークに属するか否か判断し、属さないと判断した場合、前記IPアドレスを前記位置情報に対応付けて前記在圏パケットルーティング情報として管理し、
    前記転送されたIPパケットの送信先IPアドレスが前記自身が管理するIPサブネットワークに属するか否かを判断し、属しないと判断した場合は、前記在圏パケットルーティング情報に送信先IPアドレスが管理されているか否かを判別して前記転送されたIPパケットを転送すること
    を特徴とするパケットゲートウェイ装置。
  7. 請求項5記載のパケットゲートウェイ装置であって、
    前記管理部は、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として前記位置情報と対応付けて管理されている場合、当該受信したIPパケットを、前記送信先の無線セル形成装置に対して、前記インタフェース部から送信すること
    を特徴とするパケットゲートウェイ装置。
  8. 請求項5または7記載のパケットゲートウェイ装置であって、
    前記管理部は、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として前記他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスと対応付けて管理されている場合、当該受信したIPパケットを、当該他のパケットゲートウェイ装置に対して、前記ルーティング部から送信すること
    を特徴とするパケットゲートウェイ装置。
  9. 請求項1記載の移動通信システムにおいて、
    前記複数のパケットゲートウェイ装置各々は、
    前記位置登録処理部から受信した位置登録要求に含まれる前記IPアドレスが、当該移動通信システム内の何れのIPサブネットワークにも属さず、かつ、前記IPネットワークに接続するホームエージェント機能を備えたルータを含むIPサブネットワークに属する場合、当該IPアドレスが属するIPサブネットワークに含まれる前記ホームエージェント機能を備えたルータに対して、当該IPアドレスと自パケットゲートウェイ装置のIPアドレスとを通知する手段をさらに備えること、
    を特徴とする移動通信システム。
  10. 移動通信システムとIPネットワークとに接続する、パケットゲートウェイ装置におけるIPパケット転送方法であって、
    前記移動通信システムは、
    移動端末との間で信号を送受信するためのセルを1つ以上形成する無線セル形成装置と、
    前記無線セル形成装置に接続する移動交換機と、
    前記移動交換機に接続するとともに、当該移動交換機に収容された前記移動端末(以後、サブネット内端末と呼ぶ。)の位置情報を管理する位置登録処理部と、
    複数の他のパケットゲートウェイ装置とを備え、
    前記位置情報は、前記サブネット内端末が位置する無線セルを識別する情報であり、
    前記パケットゲートウェイ装置は、前記IPネットワーク、前記位置登録処理部、前記無線セル形成装置、および、前記複数の他のパケットゲートウェイ装置に各々接続し、自身の配下にIPサブネットワークを構成し、当該IPサブネットワークで管理する前記移動端末および無線セル形成装置に、当該IPサブネットワークに属する予め固定されたIPアドレスを付与し、
    前記IPパケット転送方法は、
    パケットルーティング情報を生成するルーティング情報生成ステップと、
    前記ルーティング情報生成ステップにおいて生成したパケットルーティング情報に従って、受信したIPパケットをルーティングするパケットルーティングステップと、を備え、
    前記ルーティング情報生成ステップは、
    前記位置登録処理部から、当該位置登録処理部が管理する当該サブネット内端末に予め付与された前記IPアドレスおよび当該サブネット内端末が位置する無線セルを識別する位置情報を含む位置登録要求を受信すると、当該位置登録要求に含まれる前記IPアドレスを、当該位置登録要求に含まれる前記位置情報に対応づけて前記パケットルーティング情報に登録するとともに、当該IPアドレスが自パケットゲートウェイ装置が管理する前記IPサブネットワークに属していない場合、前記他のパケットゲートウェイ装置のうち、当該IPアドレスが属するIPサブネットワークを管理するパケットゲートウェイ装置に、当該IPアドレスおよび自パケットゲートウェイ装置のIPアドレス移動情報通知として送信する一方、前記他のパケットゲートウェイ装置から当該他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスおよび移動端末のIPアドレスを移動情報通知として受信すると、当該IPアドレスを当該他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスに対応づけて前記パケットルーティング情報に登録することにより、前記パケットルーティング情報を生成するステップを備え、
    前記パケットルーティングステップは、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報に前記位置情報に対応付けて登録されている場合、当該位置情報に対応する前記無線セル形成装置を介して、当該送信先IPアドレスを有する前記移動端末に対して、当該受信したIPパケットを転送し、
    前記受信したIPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報に前記他のパケットゲートウェイ装置のIPアドレスに対応づけて登録されている場合、当該他のパケットゲートウェイ装置に、当該受信したIPパケットを転送し、
    前記受信したIPパケットが、自パケットゲートウェイ装置の配下のIPサブネットワークに属する前記無線セル形成装置から送信されたものであり、かつ、当該IPパケットの送信先IPアドレスが、前記パケットルーティング情報として登録されていない場合は、IPパケットのフォワード処理を行うステップを備えること、
    を特徴とするIPパケット転送方法。
  11. 請求項10記載のIPパケット転送方法であって、
    前記ルーティング情報生成ステップは、
    前記位置登録処理部から受信した位置登録要求に含まれる前記IPアドレスが、当該移動通信システム内の何れのIPサブネットワークにも属さず、かつ、前記IPネットワークに接続するホームエージェント機能を備えたルータを含むIPサブネットワークに属する場合、当該IPアドレスが属するIPサブネットワークに含まれる前記ホームエージェント機能を備えたルータに対して、当該IPアドレスと自パケットゲートウェイ装置のIPアドレスとを通知するステップをさらに備えること
    を特徴とするIPパケット転送方法。
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