JP2003047037A - 通信システム、及び、ハンドオーバ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンドオーバ中のパケットロスを防ぎ、さら
にネットワーク内でバッファリングされるパケット量の
削減、ハンドオーバ後のパケットの順序違いを解消す
る。 【解決手段】 移動通信端末１１について移動元基地局
１２のエリアから移動先基地局１３のエリアへのハンド
オーバの開始を検出し、この検出に応答してパケットデ
ータをバッファリングしておく。このバッファリングさ
れたパケットデータを移動通信端末についてのハンドオ
ーバの終了後に、移動通信端末１１に送信する。これに
より、移動通信端末について移動元基地局エリアから移
動先基地局エリアへのハンドオーバ中のパケットロスの
防止、そのために必要とされるネットワークのバッファ
量削減、ハンドオーバ後のパケットの順序違い防止を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通信システム、及
び、ハンドオーバ制御方法に関し、特に基地局を介して
パケット送信元から移動通信端末にパケットデータを送
信する通信システム、及び、ハンドオーバ制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】移動通信においては端末が基地局間を移
動するハンドオーバ時に、パケットロスや、パケットの
到着間隔が大きく変動するなど、通信環境が大きく変化
することが知られている。したがって、フローコントロ
ール技術やＱｏＳ保証技術が重要となる。ここで、デー
タ通信に用いられているフローコントロール機能である
ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）や、ＲＳＶＰ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ
Ｒｅｓａｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、Ｄｉｆ
ｆＳｅｒｖといったＱｏＳ保証技術が、一般に知られて
いる。また、ハンドオーバ時にネットワークで端末の代
わりにパケットをバッファリングしてハンドオーバ時の
パケットロスを防ぐハンドオーバ方式としては、ＩＥＴ
Ｆ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａ
ｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＩｎｔｅｒｎｅｔ ｄｒａｆｔに
なっているＨＡＷＡＩＩ、Ｓｍｏｏｔｈ ｈａｎｄｏｆ
ｆ等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフロー
コントロール技術やＱｏＳ保証技術は、ハンドオーバを
意識して制御を行うことが無いため、ハンドオーバ中に
バースト的なパケットロスを生じる可能性がある。この
パケットロスを防ぐためには、ハンドオーバ時には端末
に代わってネットワーク側でバッファリングして、ハン
ドオーバ後の端末にそれらをフォワードする機能が必要
とされる。その結果ネットワーク側に多大なバッファが
必要とされる。

【０００４】さらに、ハンドオーバ後には端末に対して
バッファ元からパケットがフォワードされるパスと、本
来のパケット送信元からのパスという、２つのパスが同
時に存在するが同時に存在する。同時に存在する２つの
パスからは、端末に対して同時にパケットがフォワード
されることになるため、バッファリングされていたパケ
ットと、パケットの送信元からフォワードされる新たな
パケットとが混ざりあって端末に到着する。すると、パ
ケットの順序違いが発生することがある。

【０００５】このような、パケットの順序違いが発生し
た場合、パケットを受信する端末では、並び替えのため
に多くのバッファ容量が必要となったり、並び替えるた
めにより多くの時間が必要となったりする場合がある。
特に、パケットの順序違いを補正するためには、パケッ
トの順序違いが起こらない場合に比べ、端末にもより多
くのバッファ容量が要求される。

【０００６】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的はハンドオーバ
中のパケットロス防ぐと共に、フローコントロール機能
やＱｏＳ技術にハンドオーバを意識させ、ハンドオーバ
後の端末に、バッファリングされていたパケットの個数
を通知することで、ハンドオーバ中のネットワーク内で
のバッファリングされるパケット数を減少させると共に
パケットの順序違いを防ぐことのできる通信システム、
及び、ハンドオーバ制御方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１による
通信システムは、基地局を介してパケット送信元から移
動通信端末にパケットデータを送信する通信システムで
あって、前記移動通信端末について移動元基地局エリア
から移動先基地局エリアへのハンドオーバの開始の検出
に応答して前記パケットデータをバッファリングするバ
ッファリング手段を含み、前記バッファリング手段によ
ってバッファリングされたパケットデータを前記移動通
信端末についてのハンドオーバ終了の検出に応答して前
記移動通信端末に送信するようにしたことを特徴とす
る。ハンドオーバ開始時点からパケットデータをバッフ
ァリングしておき、このバッファリングしておいたパケ
ットデータをハンドオーバ終了後に移動通信端末に送信
することにより、ハンドオーバ中のパケットロスを無く
すことができる。

【０００８】本発明の請求項２による通信システムは、
請求項１において、前記ハンドオーバの開始の検出に応
答して前記パケット送信元に前記パケットデータについ
ての送信制限を指示する手段を更に含むことを特徴とす
る。ハンドオーバ開始の検出後、直ちにフローコントロ
ール技術又はＱｏＳ保証技術を利用して、送信元のパケ
ット送信を止めることができるため、ネットワーク中に
要求されるバッファ容量を少なくすることができる。

【０００９】本発明の請求項３による通信システムは、
請求項１又は２において、前記ハンドオーバの終了の検
出に応答して、前記バッファリング手段によってバッフ
ァリングされたパケットをフォワードするためのパケッ
トフォワーディング要求を前記移動元基地局に送信する
手段を更に含むことを特徴とする。本発明の請求項４に
よる通信システムは、請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記パケットフォワーディング要求を発した移動通
信端末に対して、パケットがいくつバッファリングされ
ているのかを示すバッファリング数を通知するコンテキ
スト送信手段と、前記コンテキスト送信手段によって通
知されたバッファリング数に従って、バッファリングさ
れていた最終パケットを受信した場合に、パケットの送
信元へパケットの送信を再開させる手段とを更に含むこ
とを特徴とする。バッファリングされたパケットを全て
受信した後に、パケットの送信元に通信再開メッセージ
を送るため、パケットの順序違いを防ぐことができ、パ
ケット受信端末に必要とされる受信バッファ容量を少な
くすることができる。

【００１０】本発明の請求項５による通信システムは、
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記バッファリング
手段によるバッファリングは、前記移動通信端末の移動
元エリアにおける基地局において行われ、更にこのバッ
ファリングされたパケットデータを前記移動通信端末の
移動先エリアにおける基地局を介して該移動通信端末に
送信するようにしたことを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項６による通信システムは、
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記ハンドオーバの
開始を、前記移動通信端末において検出することを特徴
とする。本発明の請求項７による通信システムは、請求
項１〜５のいずれかにおいて、前記ハンドオーバの開始
を、前記基地局において検出することを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項８によるハンドオーバ制御
方法は、基地局を介してパケット送信元から移動通信端
末にパケットデータを送信する通信システムにおけるハ
ンドオーバ制御方法であって、前記移動通信端末につい
てのハンドオーバを検出するステップと、前記移動通信
端末が受信すべきパケットをネットワーク側でバッファ
リングするステップと、前記パケット送信元に該パケッ
トの送出制限を指示するステップと、ハンドオーバの終
了を検出した後にバッファリング先にパケット転送要求
を送るステップと、前記パケット転送要求を受けたバッ
ファリング先がバッファリングしたパケット数を前記移
動通信端末に対して通知するステップと、前記パケット
のフォワーディング完了時に該パケットの送信元にパケ
ットの送出再開指示を送るステップとを含むことを特徴
とする。パケット交換網におけるハンドオーバ中のパケ
ットをネットワーク側でバッファリングすることで、ハ
ンドオーバ中のパケットロスを無くすことができる。ま
た、ハンドオーバ検出後、直ちに送信元のパケット送信
を止めることができるため、ネットワーク中に要求され
るバッファ容量を少なくすることができる。さらに、ハ
ンドオーバ後、バッファリング元がバッファリングされ
ていたパケット数を移動通信端末に伝え、移動通信端末
ではバッファリングされたパケットを全て受信した後
に、パケットの送信元に通信再開メッセージを送るた
め、パケットの順序違いを防ぐことができ、パケット受
信端末に必要とされる受信バッファ容量を少なくするこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。なお、以下の説明において
参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によっ
て示されている。本通信システムは、移動通信端末につ
いて移動元基地局エリアから移動先基地局エリアへのハ
ンドオーバの開始を検出し、この検出に応答してパケッ
トデータをバッファリングしておき、このバッファリン
グされたパケットデータを移動通信端末についてのハン
ドオーバの終了後に、移動通信端末に送信するように動
作する。これにより、移動通信端末について移動元基地
局エリアから移動先基地局エリアへのハンドオーバ中の
パケットロスの防止、そのために必要とされるネットワ
ークのバッファ量削減、ハンドオーバ後のパケットの順
序違い防止を実現できる。

【００１４】本通信システムは、移動通信端末指向によ
るハンドオーバ、基地局指向によるハンドオーバ、のそ
れぞれについて適用できる。以下、移動通信端末指向に
よるハンドオーバ、基地局指向によるハンドオーバ、そ
れぞれについて項を分けて説明する。（移動通信端末指
向によるハンドオーバ）まず、端末側にハンドオーバ予
測機能、基地局にパケットのバッファリング機能をもた
せた端末指向によるハンドオーバについて図１及び図２
を参照して説明する。なお、本例では、パケットの送信
元とパケットの受信先である端末との間のフローコント
ロール機能として、インターネット上のデータ通信で広
く使われているＴＣＰを備えている場合を仮定して説明
する。

【００１５】本例の通信システムにおける基地局は、図
１（ａ）に示されているように、端末からのパケットの
バッファリング要求２０４を受信し、フィルタリング指
示２０５を出力するパケットバッファリング要求受信部
２１と、パケットバッファリング要求受信部２１からの
フィルタリング指示２０５を受けて、受信するデータパ
ケット２００のフィルタリングを行うパケットフィルタ
部２２と、端末からのパケットフォワード要求２０８を
受信し、コンテキスト生成指示２０９を出力するパケッ
トフォワード要求メッセージ受信部２３と、コンテキス
ト生成指示２０９を受けて、コンテキスト及びパケット
のフォワード２１２を出力するコンテキスト生成部２４
と、端末にコンテキスト及びパケットデータ２１３を送
信するフォワード部２６と、パケットフィルタ部２２に
よってフィルタリングされたデータパケット２００をバ
ッファリングするバッファ２５とを含んで構成されてい
る。なお、バッファ２５は、バッファ監視信号２１０に
よってコンテキスト生成部２４から監視されると共に、
バッファリングしたパケットをパケットフォワード２１
１としてコンテキスト生成部２４に出力する。

【００１６】また、本例の通信システムにおける移動通
信端末は、図１（ｂ）に示されているように、外部信号
２０１に基づいて自端末の移動を予測し、移動検出通知
２０２を出力する端末移動検出部２７と、移動検出通知
２０２を受けて、ＡＣＫ２０３をパケット送信元に送信
するＡＣＫ生成部２９と、移動検出通知２０２を受け
て、移動元基地局にパケットのバッファリング要求２０
４を送信するパケットバッファリング要求部２８と、外
部信号２０６に基づいて新たな基地局との接続を検出
し、接続通知２０７を出力する接続検知部３０と、接続
通知２０７を受けて、移動元基地局に対してパケットフ
ォワード要求２０８を送信するパケットフォワード要求
部３１と、移動元基地局からのコンテキスト及びパケッ
トデータ２１３を受信し、コンテキストに応じてＡＣＫ
生成指示２１４を出力するコンテキスト受信部３３と、
パケット送信元に返すＡＣＫ２１５，２１６を出力する
ＡＣＫ送信部３２とを含んで構成されている。なお、Ａ
ＣＫ送信部３２から出力されるＡＣＫ２１５，２１６
は、コンテキスト受信部３３を介してパケット送信元に
返される。

【００１７】以上のような構成からなる基地局及び移動
通信端末からなる本システムのハンドオーバ制御方法に
ついて図２を参照して説明する。同図には、端末指向に
よるハンドオーバ制御方法のステップ（１）〜（７）が
示されている。 （１）移動通信端末１１が現在登録されている基地局
（ＢＳ）１２から新たな基地局１３への移動を外部信号
１０１によって検出する。検出する方法としては例えば
以下のような方法が考えられる。 Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒの情報（電界強度の変化等）を
利用する方法 周辺基地局に一定期間ごとにＰｉｎｇを送信してＲＴ
Ｔ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）を計算する方法 基地局の配置図とＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔ
ｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等を利用して、現在の位
置情報を利用する方法 （２）移動通信端末１１は移動を決定すると、パケット
の送信元１４に対して、受信側から送信側のフローをコ
ントロールするためにウィンドウサイズ０のＡＣＫ２０
３を返す。なお、ウィンドウフィールドは本来、受信側
のバッファオーバーフローを引き起こさないために用い
られる物である。ウィンドウフィールド０のＡＣＫ２０
３を返すことで、パケットの送信元１４は緊急フラグ
（ＵＲＧ）を立てたパケット以外のデータパケットを送
出することができなくなる。この間、タイムアウトタイ
マ（ｔｉｍｅ ｏｕｔ ｔｉｍｅｒ）の計算も行われな
いので、タイムアウトを引き起こすこともない。 （３）移動通信端末１１は、上述したステップ（２）の
ＡＣＫ２０３を送ると同時に、移動元基地局１２に対し
てバッファリング要求２０４を送る。このバッファリン
グ要求２０４を受信した移動元基地局１２は当該端末に
対するフィルタを作成し、当該端末宛のパケットをバッ
ファリングする。この際、端末１１に複数のセッション
が張られている場合、宛先判断をした後にさらに、セッ
ションも判別する必要がある。方法としては例えば以下
のようなものが考えられる。 パケットのヘッダの宛先から判断した後に、より上位
層のヘッダまでを判別する方法 パケットの送信先であらかじめ、上位層の情報をパケ
ットのヘッダに組み込んでおき（例えば、オプションを
利用する、ＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃ
ｏｌ ｖｅｒｓｉｏｎ ６）であればフローラベルを利
用する）、宛先を判断した後にその部分を判別する方法 予め、セッション毎に異なるアドレス（Ｍｏｂｉｌｅ
ＩＰでは気付けアドレス）を割り当てておいて、アド
レスで判断する方法 （４）移動通信端末１１は移動元の基地局１２から移動
先の基地局１３に移動した直後に、移動元基地局１２に
対して、バッファリングされていたパケットデータのフ
ォワード要求２０８を送信する。 （５）バッファリング要求２０４によってバッファリン
グされていたパケットデータ２１３が移動後の移動通信
端末１１’へフォワードされる。

【００１８】同時に移動元基地局１２でパケットがいく
つバッファリングされていたのか、すなわちバッファリ
ングされていたパケット数が、コンテキストによって端
末へ通知される。コンテキストは例えば以下のように実
現される。 端末に通知するための新たなメッセージを作成する方
法 ＩＰヘッダのオプションを利用する方法（移動元基地
局からフォワードされる最後のデータパケットのヘッダ
オプションに最後のパケットであることを明示する）。 （６）基地局１２からパケットがフォワードされている
間は、フォワードされたパケットを受け取った場合、ウ
ィンドウフィールド０のＡＣＫ２１５をパケットの送信
元１４に返すか、もしくはＡＣＫ２１５を返さない。な
お、ＴＣＰでは基本的には受信した全てのパケットに対
してＡＣＫを返す必要があるが、一定期間ＡＣＫを返す
のを遅らせることによって、複数のパケットを１つのＡ
ＣＫで応答することも許される。 （７）移動元の基地局１２からバッファリングされてい
た最後のパケットが送られてきた場合、移動通信端末１
１’はそのパケットに対するＡＣＫ２１６として、ウィ
ンドウフィールドに本来の値を入力して返す。このメッ
セージをパケット送信先が受け取ることで、パケットの
順序違いを引き起こすことなく通信を再開することがで
きる。

【００１９】以上説明したステップ（１）〜（７）のよ
うに端末指向によるハンドオーバを行うことにより、ハ
ンドオーバ中のパケットロス防止、そのために必要とさ
れるネットワークのバッファ量削減、ハンドオーバ後の
パケットの順序違い防止を実現できる。以上のような端
末指向によるハンドオーバを行う場合、通信相手には何
の変更も加えないので、既存のＷｅｂサーバ等でも利用
できるという大きなメリットを有する。さらに、ハンド
オーバ後に送信されるパケットのフォワード要求メッセ
ージについては、専用のメッセージを１つ作るのではな
く、ハンドオーバ後に送られる位置更新メッセージ（例
えば、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰのバインディング・アップデ
ートメッセージ）等に合い乗りさせることで、無線リン
クの消費を抑えることができる。

【００２０】また、上記の端末指向の場合、基地局の構
成を何ら変更する必要がないので、本システムをシンプ
ルに実現できる。将来インターネット上でのプライバシ
の要求の高まりから、高度な暗号技術が用いられる場面
を予想すると、ＩＰレイヤ以上の端末にしか関係しない
レイヤ部分に関しては、暗号化されてしまうことが予想
される。このような場合であっても、プロキシ等の中継
ノードによる暗号の解釈を必要としない上記の端末指向
の方法は、最もシンプルに本システムを実現できる。 （基地局指向によるハンドオーバその１）次に、基地局
側にハンドオーバ予測機能、パケットのバッファリング
機能をもたせた基地局指向によるハンドオーバについて
図３及び図４を参照して説明する。

【００２１】本例の通信システムにおける基地局は、図
３（ａ）に示されているように、外部信号４０１に基づ
いて自端末の移動を予測し、移動検出通知４０２を出力
する端末移動検出部３５と、移動検出通知４０２を受け
て、フィルタリング指示２０５を出力する３４と、フィ
ルタリング指示２０５を受けて、受信するデータパケッ
ト２００のフィルタリングを行うパケットフィルタ部２
２と、パケットフィルタ部２２を通過した特定の端末宛
ての最初のパケットに対してＡＣＫを返す代理ＡＣＫ部
３６と、パケットフィルタ部２２によってフィルタリン
グされたデータパケット２００をバッファリングするバ
ッファ２５と、端末からのパケットフォワード要求２０
８を受信し、コンテキスト生成指示２０９を出力するパ
ケットフォワード要求メッセージ受信部２３と、コンテ
キスト生成指示２０９を受けて、コンテキスト及びパケ
ットのフォワード２１２を出力するコンテキスト生成部
２４と、端末にコンテキスト及びパケットデータ２１３
を送信するフォワード部２６とを含んで構成されてい
る。なお、バッファ２５は、バッファ監視信号２１０に
よってコンテキスト生成部２４から監視されると共に、
バッファリングしたパケットをパケットフォワード２１
１としてコンテキスト生成部２４に出力する。

【００２２】また、本例の通信システムにおける移動通
信端末は、図３（ｂ）に示されているように、外部信号
２０６に基づいて新たな基地局との接続を検出し、接続
通知２０７を出力する接続検知部３０と、接続通知２０
７を受けて、移動元基地局に対してパケットフォワード
要求２０８を送信するパケットフォワード要求部３１
と、移動元基地局からのコンテキスト及びパケットデー
タ２１３を受信し、コンテキストに応じてＡＣＫ生成指
示２１４を出力するコンテキスト受信部３３と、パケッ
ト送信元１４に返すＡＣＫ２１５，２１６を出力するＡ
ＣＫ送信部３２とを含んで構成されている。なお、ＡＣ
Ｋ送信部３２から出力されるＡＣＫ２１５，２１６は、
コンテキスト受信部３３を介してパケット送信元１４に
返される。

【００２３】以上のような構成からなる基地局及び移動
通信端末からなる本システムのハンドオーバ制御方法に
ついて図４を参照して説明する。同図には、端末指向に
よるハンドオーバ制御方法のステップ（１）〜（６）が
示されている。 （１）移動元の基地局１２において移動通信端末１１の
移動を外部信号４０１によって検出する。検出する方法
としては例えば以下のような方法が考えられる。 基地局１２においてＬｉｎｋ Ｌａｙｅｒから端末が
移動したときにトリガーをもらう方法 基地局１２においてＴＣＰのＡＣＫを監視し、一定期
間戻らない場合Ｐｉｎｇによって確認する方法 基地局１２においてＰｉｎｇで定期的に確認する方法 （２）移動通信端末１１の移動を確認すると、移動元基
地局１２はこの後、移動元基地局１２に届く移動した移
動通信端末１１’宛のパケットをフィルタリングして全
てバッファリングする。それと共に、移動元基地局１２
は、最初に届いたパケットに対して端末１１の代理で、
ウィンドウサイズ０のＡＣＫ４０４を返す。なお、ウィ
ンドウフィールド０のＡＣＫ４０４を返すことで、パケ
ットの送信元１４は緊急フラグ（ＵＲＧ）を立てたパケ
ット以外のデータパケットを送出することができなくな
る。この間、タイムアウトタイマの計算も行われないの
で、タイムアウトを引き起こすこともない。

【００２４】バッファリングを行う際、端末に複数のセ
ッションが張られている場合、宛先判断をした後にさら
に、セッションも判別する必要がある。方法としては例
えば以下のようなものが考えられる。 パケットのへッダの宛先から判断した後に、より上位
層のへッダまでを判別する方法 パケットの送信先であらかじめ、上位層の情報をパケ
ットのへッダに組み込んでおき、宛先を判断した後にそ
の部分を判別する方法 予め、セッション毎に異なるアドレス（Ｍｏｂｉｌｅ
ＩＰでは気付けアドレス）を割り当てておいて、アド
レスで判断する方法 （３）移動通信端末１１’は移動先の基地局１３のエリ
アに到着次第、移動元基地局１２に対して、バッファリ
ングされていたパケットデータのフォワード要求２０８
を送信する。このフォワード要求２０８については、例
えば、オプションを利用するか、ＩＰｖ６であればフロ
ーラベルを利用する。 （４）パケットデータのフォワード要求２０８に応答し
て、移動元基地局１２にバッファリングされていたパケ
ットデータ２１３が移動通信端末１１’へフォワードさ
れる。同時に移動元基地局１２でパケットがいくつバッ
ファリングされていたのかが、コンテキストによって移
動通信端末１１’へ通知される。コンテキストトランス
ファーは例えば以下のように実現される。 移動通信端末１１’に通知するための新たなメッセー
ジを作成する方法 ＩＰへッダのオプションを利用する方法（移動元基地
局１２からフォワードされる最後のデータパケットのへ
ッダオプションに、最後のパケットであることを明示す
る） （５）移動元の基地局１２からパケットがフォワードさ
れている間は、フォワードされたパケットを受け取った
場合、ウィンドウフィールド０のＡＣＫ２１５をパケッ
トの送信元に返すか、もしくはＡＣＫを返さない。 （６）移動元の基地局１２からバッファリングされてい
た最後のパケットが送られてきた場合、そのパケットに
対するＡＣＫ２１６として、ウィンドウフィールドに本
来の値を入力して返す。このメッセージをパケット送信
元１４が受け取ることでパケットの順序違いを引き起こ
すこと無く通信を再開することができる。

【００２５】以上説明したステップ（１）〜（６）のよ
うに基地局指向によるハンドオーバを行うことにより、
ハンドオーバ中のパケットロス防止、そのために必要と
されるネットワークのバッファ量削減、ハンドオーバ後
のパケットの順序違い防止を実現できる。 （基地局指向によるハンドオーバその２）上述した基地
局指向によるハンドオーバとは異なり、端末に追加する
構成がなく、移動元基地局側及び移動先基地局側にパケ
ットのバッファリング機能等をもたせた基地局指向によ
るハンドオーバについて図５及び図６を参照して説明す
る。

【００２６】本例の通信システムにおける移動元の基地
局は、図５（ａ）に示されているように、外部信号４０
１に基づいて自端末の移動を予測し、移動検出通知４０
２を出力する端末移動検出部３５と、移動検出通知４０
２を受けて、フィルタリング指示２０５を出力する３４
と、フィルタリング指示２０５を受けて、受信するデー
タパケット２００のフィルタリングを行うパケットフィ
ルタ部２２と、パケットフィルタ部２２を通過した特定
の端末宛ての最初のパケットに対してＡＣＫを返す代理
ＡＣＫ部３６と、パケットフィルタ部２２によってフィ
ルタリングされたデータパケット２００をバッファリン
グするバッファ２５とを含んで構成されている。

【００２７】さらに、移動元の基地局は、同図（ａ）に
示されているように、端末からのパケットフォワード要
求２０８を受信し、コンテキスト生成指示２０９を出力
するパケットフォワード要求メッセージ受信部２３と、
コンテキスト生成指示２０９を受けて、コンテキスト及
びパケットのフォワード２１２を出力するコンテキスト
生成部２４と、移動先基地局へバッファリング要求２１
９を送信するパケットバッファリング要求部３６と、パ
ケットバッファリング要求２１８並びにコンテキスト及
びパケットデータ２１３を移動先基地局へ送信するフォ
ワード部２６とを含んで構成されている。なお、バッフ
ァ２５は、バッファ監視信号２１０によってコンテキス
ト生成部２４から監視されると共に、バッファリングし
たパケットをパケットフォワード２１１としてコンテキ
スト生成部２４に出力する。

【００２８】また、本例の通信システムにおける移動通
信端末は、図５（ｂ）に示されているように、外部信号
２０６に基づいて新たな基地局との接続を検出し、接続
通知２０７を出力する接続検知部３０と、接続通知２０
７を受けて、移動元基地局に対してパケットフォワード
要求２０８を送信するパケットフォワード要求部３１と
を含んで構成されている。

【００２９】本例の通信システムにおける移動先の基地
局は、図５（ｃ）に示されているように、移動元基地局
からのパケットバッファリング要求２１８を受信し、フ
ィルタリング指示２０５を出力するパケットバッファリ
ング要求受信部２１と、パケットバッファリング要求受
信部２１からのフィルタリング指示２０５を受けて、パ
ケットデータ２１３のフィルタリングを行うパケットフ
ィルタ部２２と、移動元基地局からのコンテキストを受
信し、コンテキストによって示された最後のパケットま
でデータパケットをバッファリングするようにバッファ
３８を制御するコンテキスト受信部３３と、パケットフ
ィルタ部２２によってフィルタリングされたデータパケ
ットをバッファリングするバッファ３８と、バッファ３
８にバッファリングされたパケット２１７を端末へフォ
ワードするフォワード部３７とを含んで構成されてい
る。

【００３０】以上のような構成からなる基地局及び移動
通信端末からなる本システムのハンドオーバ制御方法に
ついて図６を参照して説明する。同図には、端末指向に
よるハンドオーバ制御方法のステップ（１）〜（６）が
示されている。 （１）移動元の基地局１２において移動通信端末１１の
移動を外部信号４０１によって検出する。検出する方法
としては例えば以下のような方法が考えられる。 基地局１２においてＬｉｎｋ Ｌａｙｅｒから端末が
移動したときにトリガーをもらう方法 基地局１２においてＴＣＰのＡＣＫを監視し、一定期
間戻らない場合Ｐｉｎｇによって確認する方法 基地局１２においてＰｉｎｇで定期的に確認する方法 （２）移動通信端末１１の移動を確認すると、移動元基
地局１２はこの後、移動元基地局１２に届く移動した移
動通信端末１１’宛のパケットをフィルタリングして全
てバッファリングする。それと共に、移動元基地局１２
は、最初に届いたパケットに対して端末１１の代理で、
ウィンドウサイズ０のＡＣＫ４０４を返す。なお、ウィ
ンドウフィールド０のＡＣＫ４０４を返すことで、パケ
ットの送信元１４は緊急フラグ（ＵＲＧ）を立てたパケ
ット以外のデータパケットを送出することができなくな
る。この間、タイムアウトタイマの計算も行われないの
で、タイムアウトを引き起こすこともない。

【００３１】バッファリングを行う際、端末に複数のセ
ッションが張られている場合、宛先判断をした後にさら
に、セッションも判別する必要がある。方法としては例
えば以下のようなものが考えられる。 パケットのへッダの宛先から判断した後に、より上位
層のへッダまでを判別する方法 パケットの送信先であらかじめ、上位層の情報をパケ
ットのへッダに組み込んでおき（例えば、オプションを
利用する、ＩＰｖ６であればフローラベルを利用す
る）、宛先を判断した後にその部分を判別する方法 予め、セッション毎に異なるアドレス（Ｍｏｂｉｌｅ
ＩＰでは気付けアドレス）を割り当てておいて、アド
レスで判断する方法 （３）移動通信端末１１’は移動先の基地局１３のエリ
アに到着次第、移動元基地局１２に対して、バッファリ
ングされていたパケットデータのフォワード要求２０８
を送信する。 （４）パケットデータのフォワード要求２０８に応答し
て、移動元基地局１２にバッファリングされていたパケ
ットデータ２１３が移動先の基地局１３にフォワードさ
れる。同時に移動元基地局１２でパケットがいくつバッ
ファリングされていたのかが、コンテキストによって移
動先の基地局１３へ通知される。コンテキストトランス
ファーは例えば以下のように実現される。 基地局１３に通知するための新たなメッセージを作成
する方法 ＩＰへッダのオプションを利用する方法（移動元基地
局１２からフォワードされる最後のデータパケットのへ
ッダオプションに、最後のパケットであることを明示す
る） なお、移動元の基地局１２からのパケットのフォワード
が終了するまで、移動通信端末１１宛の全てのパケット
は移動先の基地局１３にバッファリングされる。 （５）移動先の基地局１３からコンテキストによって示
される、バッファリングされていた最後のパケットが到
着した後に、基地局１３にバッファリングされていたパ
ケット２１７が端末１１’へフォワードされる。 （６）移動先の基地局１３からパケットがフォワードさ
れることによって、自動的に端末がそれらのパケットに
対するＡＣＫ２１６として、ウィンドウフィールドに本
来の値を入力して返す。このメッセージをパケット送信
元１４が受け取ることでパケットの順序違いを引き起こ
すこと無く通信を再開することができる。

【００３２】以上説明したステップ（１）〜（６）のよ
うに基地局指向によるハンドオーバを行うことにより、
ハンドオーバ中のパケットロス防止、そのために必要と
されるネットワークのバッファ量削減、ハンドオーバ後
のパケットの順序違い防止を実現できる。以上のような
基地局指向によるハンドオーバを行う場合、通信相手に
は何の変更も加えないので、既存のＷｅｂサーバ等でも
利用できるという大きなメリットを有する。さらに、ハ
ンドオーバ後に送信されるパケットのフォワード要求メ
ッセージについては、専用のメッセージを１つ作るので
はなく、ハンドオーバ後に送られる位置更新メッセージ
（例えば、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰのバインディング・アッ
プデートメッセージ）等に合い乗りさせることで、無線
リンクの消費を抑えることができる。

【００３３】基地局指向の場合、端末指向では電波状態
を端末側が判断してバッファリング機能を基地局に持た
せることで、トンネルへ入る等の急激な無線環境の変化
等、電波の状態によらない通信断に対応することができ
る。また、上記の「基地局指向によるハンドオーバその
２」の場合には、既存の端末に対して何ら変更を必要と
しないのも大きなメリットである。 （まとめ）ところで、本例の通信システムで採用してい
るＴＣＰにおいては、ウィンドウフィールド０が通知さ
れている間はタイムアウトの計算が行われないため、本
システムにおけるハンドオーバ処理によってもたらされ
る遅延時間の増大も問題にはならない。なお、ＴＣＰで
はパケットを迭出して一定期間ＡＣＫが戻らない場合、
パケットロスが発生したと判断して、スループットを減
少させ、失われたパケットの再送を行う。本システムに
よればハンドオーバが通信に与える影響を最小限にする
ことができる。

【００３４】ところで、以上説明した通信システムにお
いては、以下のようなハンドオーバ制御方法が実現され
ている。すなわち、基地局を介してパケット送信元から
移動通信端末にパケットデータを送信する通信システム
におけるハンドオーバ制御方法であり、前記移動通信端
末についてのハンドオーバを検出するステップと、前記
移動通信端末が受信すべきパケットをネットワーク側で
バッファリングするステップと、前記パケット送信元に
該パケットの送出制限を指示するステップと、ハンドオ
ーバの終了を検出した後にバッファリング先にパケット
転送要求を送るステップと、前記パケット転送要求を受
けたバッファリング先がバッファリングしたパケット数
を前記移動通信端末に対して通知するステップと、前記
パケットのフォワーディング完了時に該パケットの送信
元にパケットの送出再開指示を送るステップとを含むハ
ンドオーバ制御方法が実現されている。

【００３５】このような制御方法を採用すれば、以下の
ような効果が得られる。すなわち、パケット交換網にお
けるハンドオーバ中のパケットをネットワーク側でバッ
ファリングすることで、ハンドオーバ中のパケットロス
を無くすことができる。また、ハンドオーバ検出後、直
ちに送信元のパケット送信を止めることができるため、
ネットワーク中に要求されるバッファ容量を少なくする
ことができる。さらに、ハンドオーバ後、バッファリン
グ元がバッファリングされていたパケット数を移動通信
端末に伝え、移動通信端末ではバッファリングされたパ
ケットを全て受信した後に、パケットの送信元に通信再
開メッセージを送るため、パケットの順序違いを防ぐこ
とができ、パケット受信端末に必要とされる受信バッフ
ァ容量を少なくすることができる。特にＴＣＰにおいて
は、パケットの順序違いをパケットロスとして扱う場合
があるのでスループットが低下することも考えられる
が、本システムではパケットの順序違いを防いでいるの
でスループットを低下させることはない。

【００３６】請求項の記載に関し、本発明は更に以下の
態様を採り得る。 （１）パケットの送信元とパケットの受信先である端末
にはフローコントロール技術やＱｏＳ保証技術が備わ
り、ネットワーク内にバッファリングの機能を備えてい
るネットワーク構成において、ハンドオーバを検出し、
フローコントロール技術やＱｏＳ保証技術を利用してパ
ケットの送信元へパケットの送出制限メッセージを送信
して、これ以上のフローコントロールパケットの送信を
禁止させる機能を含むことを特徴とするハンドオーバ制
御方法。

【００３７】（２）パケットの送信元へパケットの送出
制限メッセージを送信すると同時にネットワークに対し
てバッファリング要求を送信する機能を更に含むことを
特徴とする（１）記載のハンドオーバ制御方法。 （３）移動先基地局への接続を契機に、移動元基地局へ
バッファリングされたパケットをフォワードする要求を
送信する機能を更に含むことを特徴とする（２）記載の
ハンドオーバ制御方法。

【００３８】（４）パケットフォワーディング要求を発
した端末に対して、パケットがいくつバッファリングさ
れているのかを通知するコンテキスト送信機能を更に含
むことを特徴とする（３）記載のハンドオーバ制御方
法。 （５） コンテキストによって知らされるバッファリン
グされていた最終パケットを受信した場合に、パケット
の送信元へフローコントロール機能やＱｏＳ保証技術を
利用して、パケットの送信を再開させる機能を更に含む
ことを特徴とする（４）記載のハンドオーバ制御方法。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればパ
ケット交換網におけるハンドオーバ中のパケットをネッ
トワーク側でバッファリングすることにより、ハンドオ
ーバ中のパケットロスを無くすことができるという効果
がある。また、ハンドオーバ検出後、直ちにフローコン
トロール技術又はＱｏＳ保証技術を利用して、送信元の
パケット送信を止めることができるため、ネットワーク
中に要求されるバッファ容量を少なくすることができる
という効果がある。さらに、ハンドオーバ後、バッファ
リング元がバッファリングされていたパケット数を移動
通信端末に伝え、移動通信端末ではバッファリングされ
たパケットを全て受信した後に、パケットの送信元に通
信再開メッセージを送るため、パケットの順序違いを防
ぐことができ、パケット受信端末に必要とされる受信バ
ッファ容量を少なくすることができるという効果があ
る。なお、ＴＣＰにおいては、パケットの順序違いをパ
ケットロスとして扱う場合があるのでスループットが低
下することも考えられるが、本発明によればパケットの
順序違いを防ぐことができるのでスループットを低下さ
せることは無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（ａ）は本発明による通信システムにおける
基地局の構成例を示すブロック図、図（ｂ）は本発明に
よる通信システムにおける移動通信端末の構成例を示す
ブロック図である。

【図２】本発明による通信システムを移動通信端末指向
で構成した場合におけるハンドオーバ動作を示す概略図
である。

【図３】図（ａ）は本発明による通信システムにおける
基地局の他の構成例を示すブロック図、図（ｂ）は本発
明による通信システムにおける移動通信端末の他の構成
例を示すブロック図である。

【図４】本発明による通信システムを基地局指向で構成
した場合におけるハンドオーバ動作を示す概略図であ
る。

【図５】図（ａ）は本発明による通信システムにおける
移動元基地局の他の構成例を示すブロック図、図（ｂ）
は本発明による通信システムにおける移動通信端末の他
の構成例を示すブロック図、図（ｃ）は本発明による通
信システムにおける移動先基地局の他の構成例を示すブ
ロック図である。

【図６】本発明による通信システムを基地局指向で構成
した場合におけるハンドオーバ動作を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１１，１１’ 移動通信端末 １２，１３ 基地局 １４ 送信元 ２１ パケットバッファリング要求受信部 ２２ パケットフィルタ部 ２３ パケットフォワード要求メッセージ受信部 ２４ コンテキスト生成部 ２５，３８ バッファ ２６，３７ フォワード部 ２７ 端末移動検出部 ２８，３６ パケットバッファリング要求部 ２９ ＡＣＫ生成部 ３０ 接続検知部 ３１ パケットフォワード要求部 ３２ ＡＣＫ送信部 ３３ コンテキスト受信部 ３４ パケットフィルタリング管理部 ３５ 端末移動検出部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局を介してパケット送信元から移動
   通信端末にパケットデータを送信する通信システムであ
   って、前記移動通信端末について移動元基地局エリアか
   ら移動先基地局エリアへのハンドオーバの開始の検出に
   応答して前記パケットデータをバッファリングするバッ
   ファリング手段を含み、前記バッファリング手段によっ
   てバッファリングされたパケットデータを前記移動通信
   端末についてのハンドオーバ終了の検出に応答して前記
   移動通信端末に送信するようにしたことを特徴とする通
   信システム。
2. 【請求項２】 前記ハンドオーバの開始の検出に応答し
   て前記パケット送信元に前記パケットデータについての
   送信制限を指示する手段を更に含むことを特徴とする請
   求項１記載の通信システム。
3. 【請求項３】 前記ハンドオーバの終了の検出に応答し
   て、前記バッファリング手段によってバッファリングさ
   れたパケットをフォワードするためのパケットフォワー
   ディング要求を前記移動元基地局に送信する手段を更に
   含むことを特徴とする請求項１又は２記載の通信システ
   ム。
4. 【請求項４】 前記パケットフォワーディング要求を発
   した移動通信端末に対して、パケットがいくつバッファ
   リングされているのかを示すバッファリング数を通知す
   るコンテキスト送信手段と、前記コンテキスト送信手段
   によって通知されたバッファリング数に従って、バッフ
   ァリングされていた最終パケットを受信した場合に、パ
   ケットの送信元へパケットの送信を再開させる手段とを
   更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載の通信システム。
5. 【請求項５】 前記バッファリング手段によるバッファ
   リングは、前記移動通信端末の移動元エリアにおける基
   地局において行われ、更にこのバッファリングされたパ
   ケットデータを前記移動通信端末の移動先エリアにおけ
   る基地局を介して該移動通信端末に送信するようにした
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信
   システム。
6. 【請求項６】 前記ハンドオーバの開始を、前記移動通
   信端末において検出することを特徴とする請求項１〜５
   のいずれかに記載の通信システム。
7. 【請求項７】 前記ハンドオーバの開始を、前記基地局
   において検出することを特徴とする請求項１〜５のいず
   れかに記載の通信システム。
8. 【請求項８】 基地局を介してパケット送信元から移動
   通信端末にパケットデータを送信する通信システムにお
   けるハンドオーバ制御方法であって、前記移動通信端末
   についてのハンドオーバを検出するステップと、前記移
   動通信端末が受信すべきパケットをネットワーク側でバ
   ッファリングするステップと、前記パケット送信元に該
   パケットの送出制限を指示するステップと、ハンドオー
   バの終了を検出した後にバッファリング先にパケット転
   送要求を送るステップと、前記パケット転送要求を受け
   たバッファリング先がバッファリングしたパケット数を
   前記移動通信端末に対して通知するステップと、前記パ
   ケットのフォワーディング完了時に該パケットの送信元
   にパケットの送出再開指示を送るステップとを含むこと
   を特徴とするハンドオーバ制御方法。