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1. WO2005032061 - 階層型レイヤ2ネットワーク

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明 細 書

階層型レイヤ 2ネットワーク

技術分野 - この発明は、レイヤ 2スィツチのフラディングを抑制して効率の良い MA Cフ レーム転送を行なうことを可能とする階層型レイヤ 2ネットワークに関するもの である。

背景技術

移動体通信においては、音声通信だけでなく、インターネットへのアクセスや 電子メール、画像配信/通信等が比較的容易に行なえるため、その利便性から大 多数の人々が利用するところとなり、近年、高速/大容量化に向けて更なる発展 が期待されている。

このような中、移動端末の位置管理における処理負荷の軽減と経路探索を容易 にすることを目的とした、 H L R (Home Location Register) /V L R (Visitor Location Register) 等のモビリティ制御方式がある。これらのモビリティ制御 方式では、移動端末の位置を特定の装置で集中管理するのではなく、階層構成の ネットワークの特徴を活かし、個々の装置が分散して位置情報を管理する。

その一例として、特許文献 1に掲載された、移動無線パケット通信システムに おける移動端末機の位置管理方法及ぴその移動無線パケット通信システムがある。 第 1 7図は特許文献 1に記載されたネットワーク構成を示したものである。

第 1 7図において、外部のネットワーク(LAN/WAN, Internet/Intranet等)と 接続されたゲートウェイとなる G P T E ( Gateway Packet Transmission Equipment) が第 1階層 L 1として定義される。 G P T Eは、その下位層(第 2 階層の L 2 ) に位置する H - P T E ( High-Layer Packet Transmission Equipment) に接続され、それら H-P T Eにパケットを送信するための経路制御 機能を有している。第 2P皆廇 L 2に位置する H- PTEは、更に下位層(第 3階 層の L3) に位置する L- PTE (Low-Layer Packet Transmission Equipment) に接続され、それら L-PTEにバケツト送信するための経路制御機能を有して いる。

第 3階層 L 3に位置する各 L- PTEは、各々下位層(第 4階層の L4) に位置 する複数の無線基地局に接続され、それら無線基地局にバケツトを送信するため の経路制御機能及び一斉呼出し機能を有する。第 4階層 L 4に位置する無線基地 局は、セル(図において〇印で示される)内に在圏する移動端末にパケットを送 信する機能を有している。各 L- PTEに属する複数の無線基地局に対応したセ ルの集合エリアが一斉呼出しエリアとなる。移動端末に対して着信がある場合に は、この移動端末が在圏するセルを含む一斉呼出しェリァ内の全ての無線基地局 力ら一斉に呼出しが行なわれる。

下り方向のバケツト転送は、各装置が有する経路制御表に基づいて経路が検索 され、その経路に従ってバケツ卜が上位層の装置から下位層の装置に向かって順 次転送される。一方、移動端末からの上り方向のパケット転送は、各装置におい てバケツトの転送先が一意に決まっていることから、経路探索を行なうことなく、 接続された上位層の装置にバケツトを転送する。

第 18図は上記従来技術において、位置登録を行なう際の手順を示すシーケン ス図である。移動端末(MS) は在圏するセルの無線基地局に対して位置登録要求 信号を送信する。位置登録要求信号には、移動端末(MS) を特定するためのアド レスが含まれる。位置登録要求信号を受信した無線基地局(BS) は、更に位置登 録要求信号を上位層の装置に送信し、移動端末には位置登録応答信号を送信する。 そして位置登録要求信号が当該無線基地局(BS) に連なる各上位層の装置、. L-PTE, H- PTE, G PTEにそれぞれ順次転送され、当該移動端末(MS) のァ ドレスが上位層の各装置に通知される。

移動端末 (MS) のアドレスが順次通知された無線基地局(BS) , L-PTE,H-?丁£及び0 丁£では、自装置の経路制御表にその通知された移動端末(MS)

を特定するアドレスが登録され、各装置はこの経路制御表に基づいてバケツトの 転送を行なう。移動端末が他の無線基地局のセルに移動した場合でも、都度、移 動端末から位置登録要求信号を送信することにより、各装置の経路制御表も更新 されるので、移動端末宛のバケツトが正しく転送される。

第 1 9図は上記従来技術において、位置登録を行なう際の他の手順を示すシー ケンス図である。同一の H- P T Eが位置管理するエリア内の移動であれば、第 1 9図に示すように位置登録要求信号は H- P T Eで終端されて、 G P T Eへは 送信されない。このように各装置が自装置の位置管理するェリァ内の移動であれ ば、上位層の装置に対して位置登録要求信号を送信しないことで、位置登録要求 信号を処理する負荷の軽減をはかっている。

また、この従来技術においては、移動端末が他の無線基地局のセルに移動した 場合に、前のセルの無線基地局に至る経路と移動先のセルの無線基地局に至る新 たな経路に共通する装置から前のセルの無線基地局に至る経路内の各装置は、前 記共通する装置から前のセルの無線基地局に至る経路部分の位置管理情報を自装 置の経路管理表から削除するような位置情報管理を行っている。

特許文献 1

特開 2 0 0 1 - 1 8 9 9 5 6号公報

しかしながら、上記従来のシステムでは、移動端末からの上り方向のパケット 転送においては、各装置においてパケットの転送先が一意に決まっていることか ら、各装置では経路探索を行なうことなく、接続された上位層の装置にパケット を転送するようになっており、このため移動端末間の通信は必ず最上位層の G P T Eを経由することなり、転送経路が最適化されずに冗長になってしまうという 問題がある。

また上記従来のシステムの各装置をレイヤ 2スィッチで実現し、下り方向と同 様に上り方向のパケット転送(フレームとして転送)についても経路制御表に基 づいて転送する場合、位置管理情報が登録されていないと、受信した方路を除い た全ての方路に対して転送が行なわれるフラデイングが実行されるため、ネット ワーク内のトラヒックが増大するという課題がある。

更に上記従来のシステムでは、各装置が自装置の位置管理するエリア内の移動 であれば、上位層の装置に対して位置登録信号を送信しないので、各装置をレイ ャ 2スィッチで実現した場合では、一定期間フレームが送受信されないと当該位 置管理情報を不要と見なして廃棄するエージングが働いてしまう。このため、従 来システムでは、移動端末が存在しているにも関わらず、上位層側の装置では位 置管理情報が廃棄されてしまうという課題がある。

この発明は上記に鑑みてなされたもので、レイヤ 2スィツチを適用して移動体 ネットワークに構成する際に、経路最適化を図るとともにネットワーク内トラヒ ックの増加を防ぐことができる階層型レイヤ 2ネットワークを得ることを目的と する。

発明の開示

この発明に係る階層型レイヤ 2ネットワークは、移動端末と最上位装置との間 で複数の中継装置を階層的に構成してレイヤ 2ネットワークを構成する階層型レ ィャ 2ネットワークにおいて、前記各中,継装置は、上位および下位方向へのフレ ーム転送の際、ァドレステーブルに登録されたェントリを検索してこの検索結果 に基づいたフレーム転送を行うとともに、前記ァドレステーブルにェントリが登 録されていないフレームの転送の際には、このフレームを階層の上位方向へ転送 するようにしたことを特 i とする。

この発明によれば、各中継装置は階層の下位方向から上位方向への転送に対し てもエントリを検索して転送するようにしたので、経路最適化ができる。また、 各中継装置はァドレスがェントリされていないフレームのフォヮ一ディングの際 には、階層の上位方向へ転送するようにしたので、各スィッチをレイヤ 2スイツ チで構成した場合でも、レイヤ 2スィッチのフラデイングを抑制することができ る。

つぎの発明は上記の発明において、前記各中継装置は、移動端末の異なるサー ビスエリアへの移動に応じて、移動端末のエントリの追加、更新を行う第 1の制 御用フレームおよび移動端末のェントリの削除を行うための第 2の制御用フレー ムの送受信機能を有し、各中継装置は、移動端末との間でアソシエーションが設 定された際、第 1の制御用フレームを階層の上位方向へ順次送信するとともに、 この移動端末についてのェントリが登録されている力否かを確認し、エントリが 登録されていない場合はこの移動端末のェントリを登録し、エントリが登録され ている場合は、この移動端末のェントリを更新するとともに下位の旧経路の中継 装置に対し前記第 2の制御用フレームを送信しかつ上位の中継装置に対し前記第 1の制御用フレームを送信するようにしたことを特徴とする。

この発明によれば、移動端末が異なるサービスエリアに移動した場合において も、継続してフォヮ一ディングを行なう最下位側の中継装置より上位階層側の中 継装置においてもェントリを維持することができるようになる。

つぎの発明は上記の発明において、各中継装置は、階層の下位から送信される フレーム中の送信元ァドレス情報に基づいてフレーム転送のための前記ェントリ を登録及び更新することを特徴とする。

この発明によれば、自装置の配下に存在している移動端末だけのェントリ情報 だけを管理すれば良くなり、フォヮ一ディングのためのェントリ情報を効率良く 管理することができる。

つぎの発明は上記の発明において、前記中継装置は、移動端末の上位である複 数のアクセスポイントと、これらアクセスポイントの上位である複数のエツジス イッチとを少なくとも有し、前記複数のエッジスィッチに、エントリ登録及び更 新のプロキシ機能を具備させることを特徴とする。

この発明によれば、アクセスポイントに追加、更新及び削除を行なう為の前記 第 1及び第 2の制御用フレームの送受信機能がなくても、階層型レイヤ 2ネット ワークのモビリティ制御機能を提供することができる。

つぎの発明は上記の発明において、前記各中継装置は、マルチキャストバケツ トを予め設定した特定の方向へ転送するようにェントリが登録設定されているこ とを特 ί敫とする。

この発明によれば、各中継装置はマルチキャストバケツトを予め設定した特定 の方向へ転送するようにしており、これにより各中,継装置でのフラディングを抑 制することができる。

つぎの発明は上記の発明において、前記各中,継装置は、マルチキャストバケツ トをァドレスが学習されていないフレームと判断して、階層の上位方向へ転送す ることを特 ί敷とする。

この発明によれば、各中継装置は各中継装置は、マルチキャストパケットをァ ドレスが学習されていないフレームと判断して、階層の上位方向へ転送するよう にしたので、各中継装置でのフラディングを抑制することができる。

つぎの発明は上記の発明において、前記マルチキャストバケツトの転送先をル ープ接続防止プロトコルによって決定したことを特徴とする。

この発明によれば、マルチキャストバケツトの転送先をループ接続防止プロト コルによって決定するようにしているので、ネットワークのトポロジが変化して もフラディングを抑制することができる。

図面の簡単な説明

第 1図はこの発明にかかる階層型レイヤ 2ネットワークの構成を示した図であ り、第 2図は各移動端末間のフレーム転送経路を示した図であり、第 3図は実施 の形態 1における階層型レイヤ 2ネットワークの動作を説明するためのシーケン ス図であり、第 4図は実施の形態 1における階層型レイヤ 2ネットワークの動作 を説明するためのシーケンス図であり、第 5図は実施の形態 1における階層型レ ィャ 2ネットワークの動作を説明するためのシーケンス図であり、第 6図は実施 の形態 2における階層型レイヤ 2ネットワークの動作を説明するためのシーケン ス図であり、第 7図は実施の形態 2におけるエントリ登録のための制御用 MA C フレームの構成を示した図であり、第 8図は実施の形態 2におけるエントリ削除 のための制御用 MA Cフレームの構成を示した図であり、第 9図は実施の形態 3 における階層型レイヤ 2ネットワークの動作を説明するためのシーケンス図であ り、第 1 0図は実施の形態 4における階層型レイヤ 2ネットワークの動作を説明 するためのシーケンス図であり、第 1 1図は実施の形態 4における階層型レイヤ 2ネットワークの動作を説明するためのシーケンス図であり、第 1 2図は実施の 形態 5における階層型レイヤ 2ネットワークの動作を説明するためのシーケンス 図であり、第 1 3図は実施の形態 5における階層型レイヤ 2ネットワークの動作 を説明するためのシーケンス図であり、第 1 4図は実施の形態 5における階層型 レイヤ 2ネットワークの動作を説明するためのシーケンス図であり、第 1' 5図は 実施の形態 6における階層型レイヤ 2ネットワークの動作を説明するためのシー ケンス図であり、第 1 6図は実施の形態 7における階層型レイヤ 2ネットワーク の構成を示した図であり、第 1 7図は従来例における階層型の移動無!!パケット 通信システムの構成を示す図であり、第 1 8図は従来例における階層型の移動無 線バケツト通信システムの動作を説明するためのシーケンス図であり、第 1 9図 は従来例における '階層型の移動無線パケット通信システムの動作を説明するため のシーケンス図である。

発明を実施するための最良の形態

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる階層型レイヤ 2ネットワークの モビリティ制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態 1 .

第 1図〜第 5図に従って本発明の実施の形態 1について説明する。実施の形態 1においては、階層の下位方向から上位方向へのフレーム転送に対してもァドレ スのェントリ情報を検索結果に基づいてフレーム転送することで経路最適化を図 り、アドレスが学習されていないフレームのフォワーディングの際には、このフ レームを上位層の方向へ転送することでレイヤ 2スィツチのフラディングを抑制 する。

第 1図は、本発明の階層型レイヤ 2ネットワークの構成例を示した図である。 第 1図において、ゲートウェイルータ 1は外部のネットワーク (例えば Internetや Intranet) との I Pレイヤでの相互接続(ルーティング)を行なう。 端末 2は外部のネットワーク(例えば Internetや Intranet) に接続されている。 D H C P V 6サーバ 4は I P v 6のステートフルァドレス自動設定を行うもので あり、後述の移動端末 5 :!〜 5 3に対してステートフルアドレス自動設定のサー バ機能を提供する。

ゲートウェイスィッチ(請求の範囲の最上位装置に対応) 1 0はグートウエイ ルータ 1に接続され、第 1図に示すレイヤ 2ネットワーク全体の移動端末の位置 情報を管理する。近隣探索サーバ 3はゲートウェイスィッチ 1 0に接続され、 I Pアドレスと MA Cァドレスとの変換を行ない、移動端末 5:!〜 5 3に対してァ ドレス解決機能を提供する。

移動端末 5 1〜5 3は 4 1〜4 8の無線基地局/アクセスポイント 4:!〜 4 8 が管理するサービスエリアに亘つて移動し、当該無線基地局/アクセスポイント 4 1 - 4 8が提供する所定の無線ィンタフェースで階層型レイヤ 2ネットワーク に接続する。エッジスィッチ 3 1〜 3 4は無線基地局/ァクセスポイント 4 1〜 4 8を収容する。ブランチスィッチ 2 1〜2 4は、ゲートウェイスィッチ 1 0と エッジスィッチ 3:!〜 3 4との間でレイヤ 2フレームを中継し転送する。無線基 地局/アクセスポイント 4 1〜4 8、エッジスィツチ 3 1〜3 4およびブランチ スィッチ 2:!〜 2 4が請求の範囲でいうところの中継装置に対応する。

この実施の形態 1においては、階層型レイヤ 2ネットワークを構成する各無線 基地局/アクセスポイント 4 1〜4 8、エッジスィッチ 3 1〜3 4、ブランチス イッチ 2:!〜 2 4およびゲートウェイスィッチ 1 0は、階層の上位方向から下位 方向へのフレーム転送だけでなく階層の下位方向から上位方向へのフレーム転送 の際にも、アドレス学習によって得ているエントリ情報を検索し、この検索結果 に基づいてフレーム転送を行うようにしている。また、エントリ情報が存在しな いフレーム、すなわちァドレスが学習されていないフレームのフォヮ一ディング

(転送)については、階層の上位方向へフレームを転送するようにしている。 第 2図は、実施の形態 1における階層型レイヤ 2ネットワークにおいて、移動 端末 51と移動端末 52との間、移動端末 51と移動端末 53との間、及び移動 端末 51と端末 2との間の各転送経路を示す図である。第 3図は、移動端末 51 と移動端末 52との間でユーザデータが格納されているフレームを転送する際の 動作を示すシーケンス図である。また第 4図は、移動端末 51と移動端末 53と の間でユーザデータが格納されているフレームを転送する際の動作を示すシーケ ンス図である。更に第 5図は、移動端末 51と端末 2との間でユーザデータが格 納されているフレームを転送する際の動作を示すシーケンス図である。

まず、第 2図および第 3図を参照して移動端末 51と移動端末 52との間のフ レーム転送について説明する。

移動端末 51が無線基地局/ァクセスポイント 42が提供するサービスェリァ で、移動端末 52宛の MACァドレスを宛先ァドレスとして設定し、階層型レイ ャ 2ネットワークに対してユーザデータを含んだ MACフレーム (1001) を 送信したとする。この MACフレーム(1001) を受信した無線基地局/ァク セスポイント 42は、 MACフレーム中の宛先ァドレスでァドレステーブルのェ ントリ情報を検索して MACフレームの出力先を決定する(1002) 。なお、 エントリ情報とは、レイヤ 2スィッチの MACァドレス学習機能によって学習し た MACアドレスと出力先(出力ポート)の対応関係を示す情報であり、登録さ れたエントリ情報はエージングタイマがタイムァゥトするまで保持される。

この場合は、移動端末 52は無線基地局/アクセスボイント 42の配下には存 在しないため、上記検索ではヒットした検索結果は得られない(1003) 。こ のため、無線基地局/アクセスポイント 42は、階層の上位方向(上位方向ポー ト)へ MACフレーム(1001) を転送する(1004) 。

無線基地局/アクセスポイント 42の上位の階層にあるエッジスィツチ 31は、 この MACフレーム(1001) を受信すると、前述と同様にして MACフレー ム中の宛先ァドレスでァドレステーブルのェントリ情報を検索して MACフレー ムの出力先を決定する(1005) 。この場合も、移動端末 52はエツジスイツ チ 31の配下には存在しないため、上記検索ではヒットした検索結果は得られな レヽ(1006) 。このため、エッジスィッチ 31は、階層の上位方向(上位方向 ポート)へ MACフレーム(1001) を転送する(1007) 。

エッジスィッチ 31の上位の皆層にあるブランチスィッチ 23は、この MAC フレーム(1001) を受信すると、前述と同様にして MACフレーム中の宛先 ァドレスでァドレステーブルのェントリ情報を検索して MACフレームの出力先 を決定する(1008) 。移動端末 52はブランチスィッチ 23の配下に存在す るので、ブランチスィッチ 23での検索においては、ヒットした検索結果が得ら れる (1003) 。したがって、ブランチスィッチ 23は、エントリ情報として 登録されている MACフレーム中の宛先ァドレスに対応するポート(エッジスィ ツチ 32の方向)へ MACフレーム(1001) を転送する(1010) 。 エッジスィッチ 32はこの MACフレーム(1001) を受信すると、前述と 同様にして MACフレーム中の宛先ァドレスでァドレステーブルのェントリ情報 を検索して MACフレームの出力先を決定する(1011) 。この場合にも、移 動端末 52はエッジスィッチ 32の配下に存在するので、エッジスィッチ 32に 登録されたェントリ情報には、受信した MACフレーム中の宛先ァドレスに対応 する MACアドレスが含まれている。したがって、エッジスィッチ 32での検索 においては、ヒットした検索結果が得られ、エッジスィツチ 32は、エントリ情 報に登録されているポート(無線基地局/アクセスポイント 44の方向)へ MA Cフレーム (1001) を転送する(1012) 。

無線基地局/アクセスポイント 44はこの MACフレーム(1001) を受信 すると、前述と同様にして MACフレーム中の宛先ァドレスでァドレステーブル のエントリ情報を検索して MACフレームの出力先を決定する(1013) 。こ の場合にも、移動端末 52は無線基地局/アクセスボイント 44の配下に存在す るので、無線基地局/アクセスポイント 44に登録されたエントリ情報には、受 信した MACフレーム中の宛先ァドレスに対応する MACァドレスが含まれてい

る。したがって、無線基地局/アクセスポィント 44での検索においては、ヒッ トした検索結果が得られ、無線基地局/アクセスポイント 44は、エントリ情報 に登録されている無線チャネル(移動端末 52との間で設定されている無線チヤ ネル)へ MACフレーム(1001) を転送する(1014) 。

以上のようにして、移動端末 51から送信された MACフレームが移動端末 5 2に転送される。移動端末 52から移動端末 51に対して送信された MACフレ 一ムは上記と逆の手順で転送される。

つぎに、第 2図および第 4図を参照して移動端末 51と移動端末 53との間の' フレーム転送について説明する。

移動端末 51が無線基地局/アクセスポイント 42が提供するサービスエリア で、移動端末 53宛の MACアドレスを宛先アドレスとして設定し、階層型レイ ャ 2ネットワークに対してユーザデータを含んだ M A Cフレーム (1021) を 送信するとする。この MACフレーム(1021) を受信した無線基地局/ァク セスポイント 42は、前述のように宛先のアドレスでエントリ情報を検索するが (1022) 、移動端末 53は自装置の配下には存在しないため、検索結果とし てはヒットしない(1023) 。したがって、無線基地局/アクセスポイント 4 2は階層の上位方向へ MACフレーム(1021) を転送する(1024)。 無線基地局/アクセスポイント 42の上位の階層にあるエッジスィツチ 31は、 この MACフレーム(1021) を受信すると、宛先のアドレスでエントリ情報 を検索するが(1025) 、移動端末 53は自装置の配下には存在しないため、 検索結果としてヒットしない(1026) 。したがって、エッジスィッチ 31は、 更に階層の上位方向へ MACフレーム(1021) を転送する(1027) 。 エッジスィッチ 31の上位の階層にあるブランチスィッチ 21は、この MAC フレーム(1021) を受信すると、宛先のアドレスでエントリ情報を検索する 力 S (1028) 、移動端末 53は自装置の配下には存在しないため、検索結果と してヒットしない(1029) 。したがって、ブランチスィッチ 21は、更に上 位方向へ MACフレーム(1021) を転送する(1030) 。

ブランチスィッチ 21の上位の階層にあるゲートウェイスィ 'ツチ 10は、この MACフレーム (1021) を受信すると、宛先のアドレスでエントリ情報を検 索する(1031) 。ここで、移動端末 53はゲートウェイスィッチ 1◦の配下 に存在することになるので、ゲートウェイスィッチ 10での検索においてはヒッ トした検索結果が得られる(1032) 。したがって、ゲートウェイスィッチ 1 0は、エントリ情報として登録されているポート、すなわち宛先 MACアドレス に対応する登録ポート(ブランチスィッチ 22の方向)へ MACフレーム(10 21) を転送する(1033) 。

ブランチスィッチ 22はこの MACフレーム(1021) を受信すると、宛先 のアドレスでエントリ情報を検索して ·(1035) 、登録されているポート(ェ ッジスィッチ 33の方向)へ MACフレーム(1021) を転送する(1036 ) 。すなわち、移動端末 53はブランチスィッチ 22の配下に存在するので、ブ ランチスィッチ 22ではフレームの転送先を特定できる。

エッジスィッチ 33はこの MACフレーム(1021) を受信すると、宛先の ァドレスでェントリ情報を検索して(1037) 、登録されているポート(無線 基地局/アクセスポイント 46の方向)へ MACフレーム(1021) を転送す る (1038) 。すなわち、移動端末 52はエッジスィッチ 33の配下に存在す るので、エッジスィッチ 32ではフレームの転送先を特定できる。

無線基地局/アクセスポイント 46はこの MACフレーム(1021) を受信 すると、宛先のアドレスでエントリ情報を検索して(1039) 、登録されてい る無線チヤネル(移動端末 52との間で設定されている無線チャネル)へ M A C フレーム(1021) を転送する(1040) 。すなわち、移動端末 52は無線 基地局/ァクセスボイント 44の配下に存在するので、無線基地局/ァクセスポィ ント 44では無線インタフェースを介してフレームを転送することができる。 以上のようにして、移動端末 51から送信された MACフレームが移動端末 5 3に転送される。移動端末 53から移動端末 51に対して送信された MACフレ ームは、上記と逆の手順で転送される。

つぎに、第 2図および第 5図を参照して移動端末 51と端末 2との間のフレー ム転送について説明する。

移動端末 5 1が、無線基地局/アクセスポイント 42が提供するサービスエリ ァにおいて、端末 2宛としてゲートウェイルータ 1の MACァドレスを宛先ァド レスとして設定し、階層型レイヤ 2ネットワークに対してユーザデータを含んだ MACフレーム (1041) を送信するとする。この MACフレーム(1041 ) を受信した無線基地局/アクセスボイント 42は、宛先のァドレスでェントリ 情報を検索するが(1042) 、端末 2は自装置の配下には存在しないため、検 索結果としてヒットしない(1043) 。したがって、無線基地局/アクセスポ イント 42は階層の上位方向へ MA Cフレーム(1041) を転送する(104 4) 。

無線基地局/ァクセスポイント 42の上位の階層にあるエッジスィッチ 31が、 この MACフレーム(1041) を受信すると、エッジスィッチ 31は宛先のァ ドレスでエントリ情報を検索するが(1045) 、端末 2は自装置の配下には存 在しないため、検索結果としてヒットしない(1046) 。したがって、エッジ スィッチ 31は、更に階層の上位方向へ MACフレーム(1041) を転送する (1047) 。

エッジスィッチ 31の上位の階層にあるブランチスィッチ.21は、この MAC フレーム(1041) を受信すると、ブランチスィッチ 21は宛先のアドレスで ェントリ情報を検索するが(1048) 、 i¾末 2は自装置の配下には存在しない ため、検索結果としてヒットしない(1049) 。したがって、ブランチスイツ チ 21は、更に上位方向へ MACフレーム(1041) を転送する(1050) 。 ブランチスィツチ 21の上位の階層にあるゲートウエイスィツチ 10が、この MACフレーム (1041) を受信すると、ゲートウェイスィッチ 10は宛先の ァドレスすなわちゲートウェイルータ 1の MACァドレスでエントリ情報を検索 する (1051) 。ゲートウェイスィッチ 10にはゲートウェイルータ 1が接続 されているので、ゲートウェイスィッチ 10でのァドレステーブルの検索におい ては、ヒットした検索結果が得られる(1 0 3 2 ) 。したがって、ゲートウエイ スィッチ' 1 0はエントリ情報として登録されているポート(ゲートウェイルータ 1の方向)へ MA Cフレーム(1 0 4 1 ) を転送する(1 0 5 2 ) 。

なお、移動端末 5 1が I Pァドレスのプリフィッタスの異なる端末 2宛に I P パケットを送信する際、デフォルトゲートウェイとして、ゲートウェイルータ 1 を登録していない場合、宛先ァドレスとしてゲートウェイルータ 1の MA Cァド レスが設定されない。し力しながら、前述したように、各無線基地局/アクセス ポイントおよびスィッチにおいて、検索がヒットしない場合に、上位方向のポー トにフレームを転送し、かつ最上位のゲートウェイスィッチ 1 0で検索がヒット しない場合に、ゲートウェイスィッチ 1 0がゲートウェイルータ 1へフレームを 転送するようにすることで(第 4図、 1 0 3 4参照)、ゲートゥヱイルータ 1の MA Cァドレスが設定されていなくても、ゲートウヱイルータ 1に対してフレー ムを転送することができる。

MA Cフレーム (1 0 4 1 ) を受信したゲートウェイルータ 1は、 MA Cフレ ーム ( 1 0 4 1 ) に格納されている宛先 I Pァドレスに従ってルーティングを行 ない、外部ネットワーク(Internet/Intranet) に対して I Pパケットを転送す る。外部ネットワークからは、ごく一般的な I Pネットワークの転送(ルーティ ング)手に従って端末 2まで MA Cフレーム(1 0 4 1 ) が I Pパケットとし て転送される。

以上のようにして、移動端末 5 1が送信した MA Cフレームが端末 2に対して 転送される。端末 2から移動端末 5 1に対して送信された MA Cフレームは上記 と逆の手順で転送される。

このように実施の形態 1においては、階層型レイヤ 2ネットワークを構成する 各無線基地局/アクセスポイントおよび各スィツチは、階層の下位方向から上位 方向へのフレーム転送に対しても MA Cァドレスについてのェントリ情報を検索 し、この検索結果に基づいてフレーム転送を行うようにしているので、転送経路 の最適化を図ることが可能となる。また、エントリ情報が存在しないフレーム、 すなわちアドレスが学習されていないフレームのフォワーディング(転送)につ いては、各無線基地局/アクセスボイントおよび各スィツチが階層の上位方向へ フレームを転送するようにしているので、これら各無線基地局/アクセスポイン トおよび各スィツチをレイヤ 2スィツチで構成したとしても、レイヤ 2スィツチ のフラディングを抑制することが可能となる。

実施の形態 2 .

つぎに、第 6図〜第 8図に従って本発明の実施の形態 2について説明する。実 施の形態 2においては、各無線基地局/アクセスポィントおよび各スィツチは、 移動端末の異なるサービスェリァへの移動に応じてェントリ情報の追加、更新お よび削除を行なう為の制御用 MA Cフレーム(登録用 MA Cフレームおよび削除 用 MA Cフレームという)の送受信機能を有しており、移動端末との間でァソシ エーションが設定された際、各無線基地局/アクセスボイントおよび各スィツチ は登録用 MA Cフレームを階層の上位方向へ順次送信して、当該移動端末のェン トリを登録するととともに、移動端末が移動した後においてもこの移動端末と継 続してフォヮ一ディングを行なう最下位層側のスィツチが旧経路の各スィツチあ るいは無線基地局/アクセスポイントに対してェントリ情報を削除するための削 除用 MA Cフレームを送信しかつ階層の上位方向へェントリ情報を登録するため の登録要求フレームを転送するようにしている。

実施の形態 2における階層型レイヤ 2ネットワークの構成は、第 1図に示すも のと同じである。第 6図は実施の形態 2における動作を示すシーケンス図である。 第 7図はエントリ登録のための登録用 M A Cフレームの構成を示した図である。 第 8図はェントリ削除のための削除用 MA Cフレームの構成を示した図である。 第 7図および第 8図に示す登録用/削除用 MA Cフレームは、 IEEE 802. 3 フ レームフォーマツトに適用した場合を示すものであり、 1 4パイトのデータリン クヘッダ部の後ろに IEEE 802. 2 によって定義されている L L Cヘッダを定義し ている。

第 7図に示す登録用 MA Cフレームは、宛先アドレス(DA) 、送信元アドレス (SA) 、データ長(Length) を含むデータリンクヘッダ部と、宛先サービスァク セスポイント(DSAP) 、発信サービスアクセスポイント(SSAP) 、制御フィール ド (Control) を含む L L Cヘッダ部と、 P D U情報部(PDU Info : Protocol Data Unit) と、ダミーデータ部(PAD) とを有している。 P D U情報部(PDU Info) は、エントリの更新であることを示すエントリ更新識別情報部(P D U— I D) と、エントリを登録する移動端末の MA Cアドレスを示す移動端末アドレ ス部 (顧' s MAC Address : Mobile node' s MAC address) と、旧基本サービスセ ット I D (Old BSS-ID : Base Service Set ID) を含んでいる。なお、 Old BSS -ID は、移動端末が直前に接続していたアクセスポイント I Dを示すものである。 また、移動端末がアクセスポイントとのアソシエーションを設定する際に、ネッ トワーク側でこれが最初の設定(電源 O Nの直後など)力否かを Old BSS-ID に よって判断するとともに、最初の設定ではない場合(各アクセスポイントが提供 するサービスエリア間を移動している状態)に直前に接続していたアクセスボイ ントの情報を取得することで、どの場所から移動して来たのかを、 Old BSS - ID によって判断する。

第 8図に示す削除用 MA Cフレームは、宛先アドレス(DA) 、送信元アドレス (SA) 、データ長 (Length) を含むデータリンクへッダ部と、宛先サービスァク セスポイント (DSAP) 、発信サービスアクセスポイント (SSAP) 、制御フィール ド(Control) を含む L L Cヘッダ部と、 P D U情報部(PDU Info : Protocol Data Unit) と、ダミーデータ部(PAD) とを有している。 P D U情報部(PDU Info) は、エントリの削除であることを示すエントリ削除識別情報部(P D U— I D) と、エントリを削除する移動端末の MA Cアドレスを示す移動端末アドレ ス部 (丽, s MAC Address : Mobile node' s MAC address) とを含んでいる。

以下、第 6図に示すシーケンス図に従って移動端末が異なるサービスェリアに 移動した際の各無線基地局/アクセスボイントおよび各スィツチの動作を説明す る。

移動端末 5 1が階層型ネットワークへの接続に先立って、無線基地局/ァクセ

スポイント 4 2との間で、プローブ要求信号(Probe Request, 2 0 0 1 ) とプ ローブ応答信号(Probe Response, 2 0 0 2 ) の受け渡しを行なう。この Probe Request ( 2 0 0 1 ) と Probe Response ( 2 0 0 2 ) の受け渡しにより、物理的 に接続が可能であると判断した移動端末 5 1は、無線基地局/ァクセスポイント に 4 2との間で、ァソシエーション要求信号 (Association Request, 2 0 0 3 ) とァソシエーション応答信号(Association Response, 2 0 0 4 ) の受け渡し を行なう o

移動端末 5 1との間でアソシエーションが設定された無線基地局/アクセスポ イント 4 2は、移動端末 5 1のエントリが登録済であつたか否かを判断する(2 0 0 5 ) 。この場合は、登録済みではないとする。無線基地局/アクセスポイン ト 4 2は、移動端末 5 1のエントリを登録して、第 7図に示した登録用 MA Cフ レーム(以下、エントリ登録要求フレームという、 2 0 0 7 ) を階層の上位方向 へ送信する(2 0 0 6 ) 。このとき、送信されるエントリ登録要求フレームの移 動端末アドレス部(MN' s MAC Address) には、移動端末 5 1の MA Cアドレスが 書き込まれている。また、無線基地局/アクセスポイント 4 2は、この時点で、 移動端末 5 1との間で一定期間 MA Cフレームの送受信がない場合に、自装置で 管理している移動端末 5 1のェントリ情報を削除するためのエージングタイマを 起動する。

無線基地局/アクセスポイント 4 2の上位の階層にあるエッジスィツチ 3 1は、 エントリ登録要求フレーム(2 0 0 7 ) を受信すると、移動端末 5 1のエントリ が登録済であつたか否かを判断する(2 0 0 8 ) 。この場合も、登録済みではな いとする。エッジスィッチ 3 1は、移動端末 5 1のエントリを登録して、ェント リ登録要求フレーム(2 0 0 7 ) を更に階層の上位方向へ転送する(2 0 0 9 ) 。 同時に、エッジスィッチ 3 1は、移動端末 5 1との間で一定期間 MA Cフレーム の送受信がない場合に、自装置で管理している移動端末 5 1のエントリ情報を削 除するためのエージングタイマを起動する。

エッジスィッチ 3 1の上位の階層にあるブランチスィッチ 2 3は、エントリ登

録要求フレーム(2007) を受信すると、移動端末 51のエントリが登録済で あつたか否かを判断する(201 0) 。この場合も、登録済みではないとする。 ブランチスィッチ 23は、移動端末 51のエントリを登録して、エントリ登録要 求フレーム(2007) を更に階層の上位方向へ転送する(201 1) 。ブラン チスィッチ 23は、同時に、自装置で管理している移動端末 51のエントリ情報 を削除するためのエージングタイマを起動する。

ブランチスィッチ 23の上位の階層にあるゲートゥヱイスィッチ 10は、ェン トリ登録要求フレーム(2007) を受信すると、移動端末 51のエントリが登 録済であったか否かを判断する(2012) 。この場合も、登録済みではないと する。ゲートウェイスィッチ 10は、移動端末 51のエントリを登録するととも に (2013) 、自装置で管理している移動端末 51のエントリ情報を削除する ためのエージングタイマを起動する。

その後、移動端末 51が無線基地局/アクセスポイント 44のサービスエリア に移動したとすると、移動端末 51は無線基地局/ァクセスポイントに 44との 間で、 Probe Request (2014) と Probe Response (2015) の受け渡しを 行なう。この Probe Request (2014) と Probe Response (2015) の受け 渡しにより、物理的に接続が可能であると判断した移動端末 51は、無線基地局 /アクセスポイントに 4 4 との間で、リアソシエーション要求信号( Reassociation Request、 2 0 1 6 ) とリアソシエーション応答信号 ( Reassociation Response, 2017) の受け渡しを行なう。

移動端末 51との間でアソシエーションが設定された無線基地局/アクセスポ イント 44は、移動端末 51のエントリが登録済であつたか否かを判断する( 2 018) 。この場合、登録済みではないとする。無線基地局/アクセスポイント 44は、移動端末 51のエントリを登録して、第 7図に示したエントリ登録要求 フレーム(2020) を階層の上位方向へ送信するとともに(201 9) 、移動 端末 5 1との間で一定期間 MACフレームの送受信がない場合に、自装置で管理 している移動端末 51のエントリ情報を削除するためのエージングタイマを起動 する。送信されるエントリ登録要求フレームの移動端末アドレス部(丽' s MAC Address) には、移動端末 5 1の MA Cアドレスが書き込まれている。

無線基地局/ァクセスポイント 4 4の上位の階層にあるエッジスィッチ 3 2は、 エントリ登録要求フレーム(2 0 2 0 ) を受信すると、移動端末 5 1のエントリ が登録済であった力否かを判断する(2 0 2 1 ) 。この場合も、登録済みではな いとする。エッジスィッチ 3 2は、移動端末 5 1のエントリを登録して、ェント リ登録要求フレーム(2 0 2 0 ) を更に階層の上位方向へ転送するとともに(2 0 2 2 ) 、移動端末 5 1 との間で一定期間 MA Cフレームの送受信がない場合に、 自装置で管理している移動端末 5 1のェントリ情報を削除するためのエージング タイマを起動する。

エッジスィツチ 3 2の上位の階層にあるブランチスィツチ 2 3は、ェントリ登 録要求フレーム(2 0 2 0 ) を受信すると、一旦エージングタイマを停止した後、 移動端末 5 1のエントリが登録済であつたか否かを判断する(2 0 2 3 ) 。この 場合、ブランチスィツチ 2 3では、移動端末 5 1のェントリが既に登録済である ため、ブランチスィツチ 2 3は移動端末 5 1のエントリを更新した後、下位側の 旧転送経路の方向に対して第 8図に示したエントリ削除要求フレーム(2 0 2 5 ) を送信するとともに、エントリ登録要求フレーム(2 0 2 0 ) を更に階層の上 位方向へ(この場合はゲートウェイスィッチ 1 0方向へ)転送する(2 0 2 4 ) 。 またブランチスィッチ 2 3は、同時に、移動端末 5 1との間で一定期間 MA Cフ レームの送受信がない場合に、自装置で管理している移動端末 5 1のエントリ情 報を削除するためのエージングタイマを再び起動する。

ブランチスィッチ 2 3の上位の階層にあるゲートウェイスィッチ 1 0は、ェン トリ登録要求フレーム(2 0 2 0 ) を受信すると、一旦エージングタイマを停止 した後、移動端末 5 1のェントリが登録済であった力否かを判断する(2 0 2 6 ) 。この場合、ゲートウェイスィッチ 1 0では、移動端末 5 1のエントリが既に 登録済であるため、ゲートウェイスィッチ 1 0は、移動端末 5 1のエントリを更 新する(2 0 2 7 ) 。ゲートウェイスィッチ 1 0と移動端末 5 1との間の MA C フレームの転送経路と、ブランチスィッチ 2 3と移動端末 5 1との間の MA Cフ レームの転送経路とを比べた場合、この場合は、ブランチスィッチ 2 3までの M A Cフレームの転送経路は同じであるため、上位のゲートウェイスィッチ 1 0に おいては、旧経路の各装置に対してエントリ削除要求フレームを送信しない。ま た、ゲートウエイスィッチ 1 0は、同時に、移動端末 5 1との間で一定期間 MA Cフレームの送受信がない場合に、自装置で管理している移動端末 5 1のェント リ情報を削除するためのエージングタイマを再び起動する。

ブランチスィッチ 2 3からのエントリ削除要求フレーム(2 0 2 5 ) を受信し たエッジスィッチ 3 1では、移動端末 5 1のエントリを削除するとともに、移動 端末 5 1のェントリ情報に登録されていたポートに対してェントリ削除要求フレ ーム (2 0 2 5 ) を転送し(2 0 2 8 ) 、起動していたエージングタイマを停止 する。

エッジスィッチ 3 1からのエントリ削除要求フレーム(2 0 2 5 ) を受信した 無線基地局/アクセスポイント 4 2は、移動端末 5 1のエントリを削除して(2 0 2 9 ) 、起動していたエージングタイマを停止する。

このように実施の形態 2によれば、各無線基地局/ァクセスポイントおよび各 スィッチは、移動端末の異なるサービスエリアへの移動に応じて、移動端末のェ ントリの追加、更新を行う登録用 MA Cフレームおよび移動端末のェントリの削 除を行うための削除用 MA Cフレームの送受信機能を有している。そして、各無 線基地局/アクセスポイントおよび各スィッチは、移動端末との間でァソシエー ションが設定された際、登録用 MA Cフレームを階層の上位方向へ順次送信する とともに、この移動端末についてのェントリが登録されているか否かを確認し、 エントリが登録されていない場合はこの移動端末のェントリを登録し、エントリ が登録されている場合は、この移動端末のェントリを更新するとともに下位の旧 経路の中継装置に対し削除用 MA Cフレームを送信しかつ上位の中継装置に対し 登録用 MA Cフレームを送信するようにしている。

したがって、この実施の形態 2においては、移動端末が異なるサービスエリア に移動した後にも継続してフレーム転送を行なう最下位層側のスィツチが、旧経 路の各スィツチあるいは無線基地局/アクセスポイントに対して削除用 MA Cフ レームを送信しかつ階層の上位側へ登録要求フレームを転送するようになるため、 移動端末が異なるサービスェリァに移動した場合でも、前記最下位層側のスィッ チよりも上位側のスィッチにおいて、従来のように、レイヤ 2スィッチのエージ ング機能によって位置管理情報(エントリ)が廃棄されてしまうことがなくなり、 エントリを維持することができるようになる。

実施の形態 3 .

つぎに、第 9図に従って本発明の実施の形態 3について説明する。実施の形態 3においては、各スィツチが階層の下位方向から送信されてくるユーザデータが 格納されたフレーム中の送信元ァドレスの情報に基づいてフォヮ一ディングのた めのェントリを登録及び更新するようにしている。

実施の形態 3における階層型レイヤ 2ネットワークの構成は、第 1図に示すも のと同じである。第 9図は実施の形態 3における動作を示すシーケンス図である。 以下、第 9図に示すシーケンス図に従って実施の形態 3の動作について説明す る。移動端末.5 1が無線基地局/アクセスポイント 4 2が提供するサービスエリ ァで、移動端末 5 3宛の MA Cァドレスを宛先ァドレスとして設定し、階層型レ ィャ 2ネットワークに対してユーザデータを含んだ MA Cフレーム(3 0 0 1 ) を送信するとする。

この MA Cフレーム(3 0 0 1 ) を受信した無線基地局/アクセスポイント 4 2は、エージングタイマを停止した後、宛先のアドレス(移動端末 5 3のァドレ ス)でエントリ情報を検索する(3 0 0 2 ) 。し力し、この場合は、移動端末 5 3は自装置の配下には存在しないため、検索結果としてヒットしない(3 0 0 3 ) 。したがって、無線基地局/アクセスポイント 4 2は、階層の上位方向へ MA Cフレーム (3 0 0 1 ) を転送する(3 0 0 4 ) 。さらに、無線基地局/ァクセ スポイント 4 2は、移動端末 5 1に対する MA Cフレームの転送に備えて、送信 元ァドレス(移動端末 5 1のァドレス)と送信されてきた無線チャネルを学習し

て、新たなェントリとして登録するとともに、 (3005) 、エージングタイマ を起動する。

無線基地局/ァクセスポイント 42の上位の階層にあるエッジスィッチ 31は、 この MACフレーム(3001) を受信すると、エージングタイマを停止した後、 宛先のァドレス(移動端末 53のァドレス)でェントリ情報を検索する(300 6) 。し力し、この場合も、移動端末 53は自装置の配下には存在しないため、 検索結果としてヒットしない(3007) 。したがって、エッジスィッチ 31は、 階層の上位方向へ MACフレーム(3001) を転送する(3008) 。さらに、 エッジスィッチ 31は、移動端末 51に対する MACフレームの転送に備えて、 送信元アドレス(移動端末 51のアドレス)と送信されてきたポートを学習して、 新たなエントリとして登録するとともに、(3009) 、エージングタイマを起 動する。

エッジスィッチ 31の上位の階層にあるブランチスィッチ 21は、この MAC フレーム (3001) を受信すると、エージングタイマを停止した後、宛先のァ ドレス(移動端末 53のアドレス)でエントリ情報を検索する(3010) 。し 力し、この場合も、移動端末 53は自装置の配下には存在しないため、検索結果 としてヒットしない(3011) 。したがって、ブランチスィッチ 21は、 P皆層 の上位方向へ MACフレーム(3001) を転送する(3012) 。さらに、ブ ランチスィッチ 21は、移動端末 51に対する MACフレームの転送に備えて、 送信元アドレス(移動端末 51のアドレス)と送信されてきたポートを学習して、 新たなエントリとして登録するとともに、(3013) 、エージングタイマを起 動する。

ブランチスィッチ 21の上位の階層にあるゲートウェイスィッチ 10は、この MACフレーム (3001) を受信すると、エージングタイマを停止した後、宛 先のァドレス(移動端末 53のァドレス)でエントリ情報を検索する(3014 ) 。ここで、移動端末 53は自装置の配下に存在することになるので、検索結果 としてヒットする(3015) 。したがって、ゲートウェイスィッチ 10は、登 録されているポート(ブランチスィッチ 22の方向)へ MACフレーム(300 1) を転送する(3016) 。さらに、ゲートウェイスィッチ 10は、移動端末 51に対する MACフレームの転送に備えて、送信元ァドレス(移動端末 51の アドレス)と送信されてきたポートを学習して、新たなエントリとして登録する とともに、(3017) 、エージングタイマを起動する。

ブランチスィッチ 22はこの MACフレーム(3001) を受信すると、宛先 のアドレス(移動端末 53のアドレス)でエントリ情報を検索する(3018) 。 ここでの検索においても、検索結果としてヒットするので、ブランチスィッチ 2 2は登録されているポート(エッジスィッチ 33の方向)へ MACフレーム(3 001) を転送する(3019) 。今回のフレーム転送は階層の上位から下位へ の転送であり、移動端末 51はブランチスィツチ 22の配下に存在しないので、 ブランチスィツチ 22は、送信元ァドレス (移動端末 51のアドレス) について の学習はしない。

エッジスィッチ 33はこの MACフレーム(3001) を受信すると、宛先の アドレス(移動端末 53のアドレス)でエントリ情報を検索する(3020) 。 ここでの検索においても、検索結果としてヒットするので、エッジスィッチ 33 は登録されているポート(無線基地局/アクセスポイント 46の方向)へ MAC フレーム(3001) を転送する(3021) 。今回のフレーム転送は階層の上 位から下位への転送であり、移動端末 51はェッジスイッチ 33の配下に存在し ないので、エッジスィッチ 33は、送信元アドレス(移動端末 51のアドレス) についての学習はしない。

無線基地局/アクセスポイント 46はこの MACフレーム(3001) を受信 すると、宛先のアドレス(移動端末 53のアドレス)でエントリ情報を検索する (3022) 。ここでの検索においても、検索結果としてヒットするので、無線 基地局/アクセスポイント 46は登録されている無線チャネル(移動端末 52と の間で設定されている無線チャネル)へ MACフレーム(3001) を転送する (3023) 。移動端末 53は無線基地局/アクセスボイント 44の配下に存在 するので、無線基地局/アクセスポイント 4 4では無線インタフェースを介して MA Cフレーム(3 0 0 1 ) を転送することができる。今回のフレーム転送は階 層の上位から下位への転送であり、移動端末 5 1は無線基地局/ァクセスポイン ト 4 6の配下に存在しないので、無線基地局/アクセスポィント 4 6は、送信元 アドレス(移動端末 5 1のアドレス)についての学習はしない。

以上のようにして、移動端末 5 1から送信された MA Cフレームが移動端末 5 3に対して転送される。移動端末 5 3から移動端末 5 1に対して MA Cフレーム を送信する際には、上記と逆の手順で転送される。

このように実施の形態 3においては、アクセスポイント及び各スィッチは、階 層の下位方向から送信されてくるフレームの送信元ァドレスの情報に基づいてフ ォヮーディングのためのェントリを登録及び更新するようにしているので、ァク セスボイント及び各スィツチは、配下に存在している移動端末だけのェントリ情 報だけを管理すれば良くなり、フォヮ一ディングのためのェントリ情報を効率良 く管理することが可能となる。

実施の形態 4 .

つぎに、本発明の実施の形態 4を第 1 0図および第 1 1図を用いて説明する。 実施の形態 4においては、アクセスポイントを収容するエッジスィッチ 3 1〜3 4にエントリ登録及び更新のプロキシ機能を具備させることで、アクセスポイン トにおける先の実施の形態 2で説明したェントリ登録のための登録用 MA Cフレ ーム(第 7図)およびエントリ削除のための削除用 MA Cフレーム(第 8図)の 送受信機能を不要とするようにしている。

実施の形態 4における階層型レイヤ 2ネットワークの構成は、第 1図に示すも のと同じである。第 1 0図は実施の形態 4における I A P P- AD D手順の動作 を示すシーケンス図である。第 1 1図は実施の形態 4における I A P P- MO V E手川頁の動作を示すシーケンス図である。 I A P P (Inter-Access Point Protocol) とは、 8 0 2. 1 I f として IEEE 8 0 2. 1 1ワーキンググループで標 準ィ匕された無線 L ANのアクセスポイント間のローミング手順である。 .

まず、第 10図に示すシーケンス図に従って実施の形態 5の動作について説明 する。

移動端末 51が階層型ネットワークへの接続に先立って、アクセスポイントに 42との間で、プローブ要求信号(Probe Request, 4001) とプローブ応答 信号 (Probe Response, 4002) の受け渡しを行なう。この Probe Request ( 4001) と Probe Response (4002) の受け渡しにより、物理的に接続が 可能であると判断した移動端末 51は、アクセスポイント 42との間で、ァソシ エーシヨン要求信号(Association Request、 4003) とアソシエーション応 答信号 (Association Response, 4004) の受け渡しを行なう。

移動端末 51との間でアソシエーションが設定されたアクセスポイント 42は、 I APP- ADD手順に基づき、移動端末 51とァソシエーションを設定したこ とを近隣の各スィッチに対して通知するためのレイヤ 2更新フレーム(4005 ) と、移動端末 51とアソシエーションを設定したことを近隣の各アクセスボイ ントに対して通知するための IAPP- Add Notifyバケツト(4006) を上位のェ ッジスイッチ 31にそれぞれ送信する。

レイヤ 2更新フレーム(4005) と IAPP_Add Notifyパケット(4006) を受信したエッジスィッチ 3 1は、これをトリガとして移動端末 51のエントリ が登録済であつたか否かを判断する(4007) 。この場合は、登録済ではない ため、エッジスィッチ 31は移動端末 51のエントリを登録して、第 7図に示し たエントリ登録要求フレーム(4009) を階層の上位方向へ転送するとともに (4008) 、移動端末 51との間で一定期間 MACフレームの送受信がない場 合に、自装置で管理している移動端末 51のエントリ情報を削除するためのエー ジングタイマを起動する。

その後、エッジスィッチ 31.は、収容している複数のアクセスポイントに対し て IAPP- Add Not yバケツトをそれぞれ転送する(401 1) 。ただし、ブロー ドキヤストアドレスを宛先ァドレスとして送信されるレイヤ 2更新フレームは、 エッジスィツチ 31で終端し、受信ポートを除いた全ポートへは転送しない。こ れは後述の実施の形態 4エントリ情報の制御手順を実施することで、全スィッチ に対してレイヤ 2更新フレームを転送する必要がないためである。

エッジスィッチ 31の上位の階層にあるブランチスィッチ 23は、エントリ登 録要求フレーム(4009) を受信すると、先の実施の形態 2と同様、移動端末 51のエントリが登録済であつたか否かを判断する(4012) 。この場合は、 登録済ではないため、移動端末 51のエントリを登録して、ェントリ登録要求フ レーム(4009) を更に階層の上位方向へ転送するとともに(4013) 、移 動端末 51との間で一定期間 MACフレームの送受信がない場合に、自装置で管 理している移動端末 51のエントリ情報を削除するためのエージングタイマを起 動する。

ブランチスィツチ 23の上位の P皆層にあるゲートウェイスィツチ 10は、ェン トリ登録要求フレーム(4009) を受信すると、先の実施の形態 2と同様、移 動端末 51のエントリが登録済であった力否かを判断する(4014) 。この場 合は、登録済ではないため、移動端末 51のエントリを登録するとともに(40 1 5) 、移動端末 51との間で一定期間 MACフレームの送受信がない場合に、 自装置で管理している移動端末 51のェントリ情報を削除するためのエージング タイマを起動する。

次に、第 1 1図に示すシーケンス図に従って移動端末 51他のサービスエリア に移動した際の実施の形態 5の動作について説明する。

移動端末 51がアクセスポイント 44のサービスエリアに移動すると、無線基 地局/アクセスポイントに 44との間で、 Probe Request (4021) と Probe Response (4022) の受け渡しを行なう。この Probe Request (4022) と Probe Response (4022) の受け渡しに'より、物理的に接続が可能であると判 断した移動端末 5 1は、無線基地局/アクセスボイントに 4 4に対して、 Reassociation Request (4023) を送 1 する。

移動端末 51からアソシエーションの設定が要求されたアクセスポイント 44 は、 I AP P- MOVE手順に基づき、アソシエーションの設定を要求されたこ とを、元のアクセスポイント 4 2に対して通知するために IAPP- MOVE Notify ノ ケット(4 0 2 4 ) を上位に送信する。 IAPP- MOVE Notify バケツト(4 0 2 4 ) の宛先 I Pァドレスは Reassociation Request に設定される旧 BSSID を RADIUS サーバに渡して、 RADIUS サーバで取得するようにしてもよいが、この場 合は、各アクセスポイントは、事前に他のアクセスポイントの I Pアドレスと M A Cアドレスを一緒に記憶保持しているものとする。したがって、この場合は、 IAPP- MOVE Notify バケツトには元のアクセスポイント 4 2に対応する MA Cァ ドレスが宛先ァドレスとして設定される。

IAPP- MOVE Notify バケツト(4 0 2 4 ) を受信したエッジスィツチ 3 2は、 宛先 MA Cアドレス(アクセスポイント 4 2のアドレス)でエントリを検索する 、アクセスポイント 4 2は自装置の配下には存在しないため、検索結果として ヒットしない。したがって、エッジスィツチ 3 2は、更に階層の上位方向へ IAPP- MOVE Not パケット(4 0 2 4 ) を転送する。

IAPP-M0VE Notifyバケツト(4 0 2 4 ) を受信したブランチスィツチ 2 3は、 宛先 MA Cアドレス(アクセスポイント 4 2のアドレス)でエントリ情報を検索 する。アクセスポイント 4 2はブランチスィッチ 2 3の配下に存在するので、ブ ランチスィツチ 2 3はアクセスポイント 4 2に対応するェントリとして登録され ているポート(エッジスィッチ 3 1の方向)に対して IAPP-M0VE Notifyパケッ トを転送する。

IAPP- MOVE Notifyパケット(4 0 2 4 ) を受信したェッジスイッチ 3 1は、 宛先 MA Cアドレス(アクセスポイント 4 2のアドレス)でエントリ情報を検索 する。アクセスポイント 4 2はエッジスィッチ 3 1の配下に存在するので、エツ ジスィツチ 3 1はアクセスボイント 4 2に対応するェントリとして登録されてい るポート(アクセスポイント 4 2の方向)に対して IAPP- MOVE Notifyバケツト を転送する。

IAPP- MOVE Not yパケット(4 0 2 4 ) を受信した元のアクセスポイント 4 2は、応答としてステータスを成功(SUCCESSFUL) とした IAPP- MOVE Response パケット(4 0 2 5 ) をアクセスポイント 4 4へ送信する。応答 IAPP - MOVE Responseパケット(4 0 2 5 ) の転送は、 IAPP- MOVE Notifyパケット(4 0 2 4 ) の転送と逆の手順によってアクセスポイント 4 4へ転送される。

IAPP- MOVE Responseパケット(4 0 2 5 ) を受信したアクセスポィント 4 4 は、ステータスが SUCCESSFULであることを確認し、ここでアソシエーションを 設定したことを近隣の各スィツチに対して通知するために、レイヤ 2更新フレー ム (4 0 2 6 ) を上位に送信する。また、これと同時に移動端末に対して Reassociation Response ( 4 0 2 7 ) を½信する。

レイヤ 2更新フレーム(4 0 2 6 ) を受信したエッジスィッチ 3 2は、これを トリガとして、移動端末 5 1のエントリが登録済であった力否かを判断する(4 0 2 8 ) 。この場合は、登録済ではないため、エッジスィッチ 3 2は、移動端末 5 1のエントリを登録して、エントリ登録要求フレーム(4 0 3 0 ) を階層の上 位方向へ転送するとともに(4 0 2 9 ) 、移動端末 5 1との間で一定期間 MA C フレームの送受信がない場合に、自装置で管理している移動端末 5 1のエントリ 情報を削除するためのエージングタイマを起動する。

エッジスィツチ 3 2の上位の階層にあるブランチスィツチ 2 3は、エントリ登 録要求フレーム(4 0 3 0 ) を受信すると、一旦 t一ジングタイマを停止した後、 移動端末 5 1のエントリが登録済であった力否かを判断する(4 0 3 1 ) 。この 場合は、登録済であるため、プランチスィツチ 2 3は移動端末 5 1のエントリを 更新して、下位側の旧転送経路の方向に対して第 8図に示したェントリ削除要求 フレーム(4 0 3 3 ) を送信するとともに、第 7図に示したエントリ登録要求フ レーム(4 0 3 0 ) を上位へ(この場合はゲートウェイスィッチ 1 0方向へ)転 送する(4 0 3 2 ) 。これと共に、ブランチスィッチ 2 3は、移動端末 5 1との 間で一定期間 MA Cフレームの送受信がない場合に、自装置で管理している移動 端末 5 1のェントリ情報を削除するためのエージングタイマを再び起動する。 ブランチスィツチ 2 3の上位の階層にあるゲートウェイスィツチ 1 0は、ェン トリ登録要求フレーム(4 0 3 0 ) を受信すると、一旦エージングタイマを停止 し、移動端末 5 1のェントリが登録済であった力否かを判断する(4 0 3 4 ) 。 この場合も、登録済であるため、ゲートウェイスィッチ 1 0では、移動端末 5 1 のエントリを更新するとともに(4 0 3 5 ) 、移動端末 5 1との間で一定期間 M A Cフレームの送受信がない場合に、自装置で管理している移動端末 5 1のェン トリ情報を削除するためのエージングタイマを再び起動する。なお、実施の形態 2で説明したように、ゲートウェイスィッチ 1 0は、この場合、旧経路に対する エントリ削除要求の送信を行わない。

一方、ブランチスィッチ 2 3からのエントリ削除要求フレーム(4 0 3 3 ) を 受信したエッジスィッチ 3 1では、移動端末 5 1のエントリを削除するとともに、 移動端末 5 1のェントリ情報に登録されていたポートに対してェントリ削除要求 フレーム(4 0 3 3 ) を転送し(4 0 3 6 ) 、起動していたエージングタイマを 停止する。

エッジスィッチ 3 1からのエントリ削除要求フレーム(4 0 3 3 ) を受信した 無線基地局/アクセスポイント 4 2は、移動端末 5 1のエントリを削除して(4 0 3 7 ) 、起動していたエージングタイマを停止する。

このように実施の形態 4においては、アクセスポイントを収容するエッジスィ ツチがエントリ登録及び更新のプロキシ機能を具備するようにしたので、ァクセ スポィントでは、先の実施の形態 2で説明したェントリ登録のための登録用 MA Cフレーム (第 7図)およびエントリ削除のための削除用 MA Cフレーム(第 8 図)の送受信機能がなくても、実施の形態 2と同様のモビリティ制御機能を提供 することが可能となる。

実施の形態 5 .

.つぎに、第 1 2図〜第 1 4図に従ってこの発明の実施の形態 5について説明す る。実施の形態 5においては、マルチキャストパケット(ルータ要請(Router Solicitation Message) 、 DHCPv 6送信要求(DHCPv 6 Solicitation Message) 、 近隣要請 (Neighbor Solicitation Message) ) を特定の方向へ転送するように、 各スィツチがェントリを構成することで、フラディングを抑制するようにしてい

る。

実施の形態 5における階層型レイヤ 2ネットワークの構成は、第 1図に示すも のと同じである。第 1 2図は実施の形態 5における I CMP V 6の Router Solicitationパケット転送時の動作を示すシーケンス図である。第 1 3図は D HCP V 6の Solicitationパケット転送時の動作を示すシーケンス図である。 第 14図は I CMP V 6の Neighbor Solicitationパケット転送時の動作を示す シーケンス図である。

まず、第 12図に従って I CMP V 6の Router Solicitationバケツト転送時 の動作について説明する。

I CMP V 6の Router Solicitationバケツト(5001) は、全ルータに対 するマルチキャストとして送信され、 MACフレームの宛先アドレスには Γ 33.33.0.0.0.2J が指定される。したがって、移動端末 51から I CMP V 6の Router Solicitation バケツト( 5 0 0 1 ) が送信されると、この Router Solicitationバケツトを受信した無線基地局/アクセスボイント 42では、宛先 アドレス「33.33.0.0.0.2」で出力先を検索し(5002) 、事前に登録してお いた 「33.33.0.0.0.2」の出力先として登録されている所定のポートへ I CMP V 6の Router Solicitationパケット(5001) を転送する(5003) 。こ の場合は、ゲートウェイスィッチ 10の後段にゲートゥヱイルータ 1が存在する ので、 I CMP V 6の Router Solicitationノヽ0ケットは、上位のゲートウェイス イッチ 10方向、すなわちエッジスィッチ 31へ転送するように予めエントリが 登録されている。

ゲートウェイスィッチ 10の後段にゲートウェイルータ 1が存在するので、 I CMP V 6の Router Solicitationパケット(5001) を受信した際、エッジ スィツチ 31ではプランチスィツチ 21方向のポートへ、ブランチスィツチ 21 ではゲートウェイスィッチ 10方向のポートへ、受信パケット(5001) を転 送するように、予めエントリが登録されている。したがって、 Router Solicitationパケット(5001) は、エッジスィッチ 31、ブランチスイツ

チ 21及びゲートウェイスィツチ 10へと順次転送された後(5004〜500 9) 、最終的にゲートウェイルータ 1に到達する。

つぎに、第 13図に従って DHCP Pv 6の Solicitationバケツト転送時の 動作について説明する。

DHCP V 6の Solicitationパケット(5011) は、全 DHCPv6サーバに 対するマルチキャストとして送信され、 MACフレームの宛先アドレスには Γ 33.33.0.0.1.2」が指定される。この場合は、 DHCP V 6の Solicitationパケ ット (501 1) は、ゲートウェイスィッチ 10の後段に存在するゲートウェイ ルータ 1を介して DHCPv6サーバ 4に DHCPv6 Solicitationバケツト(501 1) が転送されるので、 DHCP V 6の Solicitationパケット(501 1) を 受信した際、無線基地局/アクセスポイント 42ではエッジスィッチ 31方向の ポートへ、エッジスィッチ 31ではブランチスィッチ 21方向のポートへ、ブラ ンチスィツチ 21ではゲートウヱイスィツチ 10方向のポートへ、受信パケット (501 1) を転送するように、予めエントリが登録されている。したがって、 DHCP V 6の Solicitationパケット( 501 1 ) は、移動端末 51から、無 線基地局/アクセスポイント 42、エッジスィッチ 31、ブランチスィツチ 21 及びゲートウェイスィッチ 10へと順次転送された後(5012〜501 9) 、 最終的にゲートウエイルータ 1に到達する。更にゲートウェイルータ 1が宛先 I Pァドレスでルーティングすることにより、 DHCPv6サーバ 4に DHC P v 6の Solicitationバケツト(501 1) が到達することになる。

つぎに、第 14図に従って I CMP V 6の Neighbor Solicitationパケット転 送時の動作について説明する。

I CMP V 6の Neighbor Solicitationパケット(5031) は要請ノードに 対するマルチキャストとして送信され、 MACフレームの宛先アドレスには、「 33.33. FF. xx. yy. zzj (xx:yy:zz は各ノードの MACアドレスの下位 3パイト) が指定される。この場合、下位 3バイトは固定ではないので、無線基地局/ァク セスポイント 42、エッジスィッチ 31、ブランチスィッチ 21、及ぴゲートゥ

エイスィッチ 1 0では、下位 3バイトの xx. yy. zz はマスクして扱う、すなわち MA Cァドレスの上位 3 byte の部分、 33. 33. FFだけで受信バケツトが I CMP V 6の Neighbor Solicitationパケットであるか否かを判断する。

この場合、近隣探索サーバ 3はゲートウェイスィッチ 1 0に接続されているの で、 I CM P V 6の Neighbor Solicitationパケット(5 0 3 1 ) を受信した際、 無線基地局/ァクセスポイント 4 2ではェッジスイッチ 3 1方向のポートへ、ェ ッジスィツチ 3 1ではブランチスィツチ 2 1方向のポートへ、ブランチスィツチ 2 1ではゲートウエイスィツチ 1 0方向のポートへ、受信バケツト(5 0 3 1 ) を転送するように、予めエントリが登録されている。

したがって、 I CMP V 6の Neighbor Solicitationパケット(5 0 3 1 ) は、 移動端末 5 1力、ら、無線基地局/アクセスポイント 4 2、エッジスィッチ 3 1、 ブランチスィッチ 2 1及びゲートウェイスィッチ 1 0へと順次転送された後(5 0 3 2〜 5 0 3 9 ) 、ゲートウェイスィッチ 1 0から近隣探索サーバ 3に転送さ れる。

このように実施の形態 5においては、無線基地局/アクセスポイントおよび各 スィツチでは、マルチキャストバケツトを予め設定した特定の方向へ転送するよ うにエントリが登録されているので、フラデイングを抑制することが可能となる。 なお、マルチキャストパケットを転送する特定方向は上位方向に限らず、下位方 向でもよい。

実施の形態 6 .

次に、第 1 5図に従ってこの発明の実施の形態 6について説明する。実施の形 態 6においては、無線基地局/アクセスポイントおよび各スィッチでは、前記マ ルチキャス 卜ノケッ卜 ( Router Solicitation Message, DHCPv 6 Solicit Message, Neighbor Solicitation Message) ίこレヽてそれらのマノレチキャスト アドレスを学習せず、かつアドレスが学習されていないフレームと判断して、階 層の上位方向へ転送する'ことでフラディングを抑制するようにしている。

実施の形態 6における階層型レイヤ 2ネットワークの構成は、第 1図に示すも

のと同じである。以下、第 15図にしたがって実施の形態 6の動作を説明する。 移動端末 51より ICMPv6の Router Solicitation, DHCPv6の Solicitation 或いは ICMPv6の Neighbor Solicitationのいずれ力のマノレチキャストノケット である MACフレーム(6001) が送信されると、この MACフレーム(60 01) を受信した無線基地局/アクセスポイント 42は、宛先のアドレスでェン トリ情報を検索する(6002) 。無線基地局/アクセスポイント 42では、こ れらのマルチキャストバケツトの MACァドレスについてはェントリとして学習 されておらず、かつ事前に登録もされていないようにしているので、これらマル チキャストバケツトの MACァドレスはェントリの検索結果としてヒットしない 6003) 。そして、無線基地局/アクセスポイント 42では、これらマルチキ ャストパケットの MACフレーム(6001) を階層の上位方向へ転送する(6 004) 。

無線基地局/ァクセスポイント 42の上位の階層にあるエッジスィッチ 3 1で は、この MACフレーム(6001) を受信すると宛先のアドレスでエントリ情 報を検索するが(6005) 、エントリとして学習されておらず、かつ事前に登 録もされていないため、検索結果としてヒットしない(6006) 。したがって、 エッジスィツチ 31でも、マルチキャストパケットの MACフレーム (6001 ) を更に階層の上位方向へ転送する(6007) 。

エッジスィッチ 31の上位の階層にあるブランチスィッチ 21は、この MAC フレーム(6001) を受信すると宛先のアドレスでエントリ情報を検索するが (6008) 、エントリとして学習されておらず、かつ事前に登録もされていな いため、検索結果としてヒットしない(6009) 。したがって、ブランチスィ ツチ 21でも、マルチキャストパケットの MACフレーム(6001) を更に階 層の上位方向へ転送する(6010) 。

ブランチスィッチ 21の上位の P皆層にあるゲートウェイスィッチ 10は、この MACフレーム (6001) を受信すると'、宛先のアドレスでエントリ情報を検 索する (6 0 1 1) 。ゲートウェイスィッチ 1 0は、受信したバケツトが、

ICMPv 6の Router Solicitation, DHCPv 6の Solicitation および ICMPv 6の Neighbor Solicitation のうちのいずれかのマノレチキャストバケツトに対応した MA Cァドレスである力否かを判断する(6 0 1 2, 6 0 1 4, 6 0 1 6 ) 。また、 ゲートウェイスィッチ 1 0では、 3つのマルチキャストパケット毎に、出力ポー トを予めエントリとして登録している。

したがって、ゲートウェイスィッチ 1 0では、受信したパケットがどのマルチ キャストバケツトであるかを識別した後、ェントリ情報に基づいて識別したマル チキャストバケツトに対応する登録ポートに対して受信したバケツト(6 0 0 1 ) を転送する(6 0 1 3 , 6 0 1 5 , 6 0 1 7 ) 。これによりそれぞれのマルチキ ' ヤス卜パケッ卜 (Router Solicitation Message, DHCPv 6 Solicit Message, Neighbor Solicitation Message) が所要のサーバまたはルータに到達すること になる。

このように実施の形態 6においては、無線基地局/アクセスボイントおよびゲ 一トウヱイスィッチ 1 0以外の各スィッチでは、マルチキャストパケット( Router Solicitation Message, DHCPv 6 solicit Message, Neighbor Solicitation Message) についてはそれらのマルチキャストァドレスを学習せず、 かつァドレスが学習されていないフレームと判断して、階層の上位方向へ転送す るようにしているので、フラデイングを抑制することが可能となる。

実施の形態 7 .

つぎに、本発明の実施の形態 7を第 1 6図を用いて説明する。実施の形態 7に おいては、上記マルチキャストパケット(Router Solicitation Message, DHCPv り Solicit Message, Neighbor Solicitation Message) を特定の方冋へ聿 :^す るよう各スィツチがェントリを構成する際に、 S T P或いは R S T P等のループ 接続防止プロトコル(Loop Prevention protocol) によって自動的に決まるポー トに対して当該マルチキャストバケツトを転送するようにしている。

第 1 6図は実施の形態 7における階層型レイヤ 2ネットワーク構 j¾を示した図 である。第 1 6図において、先の第 1図に示した階層型レイヤ 2ネットワークの

構成に二点鎖線で示した新たな物理的接続を追加している。すなわち、第 1 6図 において、各装置は実線部分と二点鎖線部分で物理的に接続されている。

このような接続では、例えばエッジスィッチ 3 1、ブランチスィッチ 2 4、ェ ッジスィツチ 3 4、ブランチスィツチ 2 3でループ接続ができ上がるので、ルー プ接続を防止する S T P (Spanning Tree Protocol) 或いは R S T P (Rapid Spanning Tree Protocol) 等のループ接続防止プロトコルを用いて、二点鎖線部 分の接続は通常時は動作させず、二点鎖線部分の接続は実線部分の接続にぉレ、て 障害等が発生した場合に動作させる。例えば、ブランチスィッチ 2 3が故障した 場合、二点鎖線で示したエツジスイッチ 3 1及びエッジスィツチ 3 2はブランチ スィッチ 2 4との接続が有効になり、階層の上位方向の転送については、ブラン チスィツチ 2 4への転送を用いる。

先の実施の形態 5では、それぞれのマルチキャストバケツト(Router Solicitation Message, DHCPvり Solicit Message, Neighbor Solicitation Message) を予め登録しておいた特定のポートに対して転送していた。これに対 し、実施の形態 7では、或るスイツチが障害となって階層型レイヤ 2ネットヮー クのトポロジが上記の通りに変わっても、 S T P或いは R S T P等のループ接続 防止プロトコルを用いて動的に決定される、 P皆層の上位方向となるポートに対し て、第 1 2図〜第 1 4図と同様な手順でパケットを転送することで、それぞれの マノレチキャス卜ノケッ卜 (Router Solicitation Message, DHCPv 6 Solicit Message, Neighbor Solicitation Message) は所望のサーバまたはルータに到達 させることができる。

このように実施の形態 7においては、無線基地局/ァクセスポイントおよびゲ 一トウエイスィッチ 1 0以外の各スィッチでは、マルチキャストパケット( Router Solicitation Message, DHCPv 6 Solicit Message, Neighbor Solicitation Message) を転送するポートを S T P或いは R S T P等のループ接 続防止プロトコルにより決定するようにしたので、ネットワークのトポロジが変

]制することが可能となる。

産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかる階層型レイヤ 2ネットワークは、無線基地局/ アクセスポイント、エッジスィッチ、ブランチスィッチ、ゲートウェイスィッチ などが階層接続された階層型レイヤ 2ネットワークに適用して好適である。