JP2005086373A - ノード装置及びその装置における階層間制御情報交換方法 - Google Patents

ノード装置及びその装置における階層間制御情報交換方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明の課題は、上位層プロトコルに各リンク層固有の制御インタフェースを設けなくても、リンク層との間で制御情報の交換が可能になるノード装置を提供することである。
【解決手段】 上記課題は、複数のリンク層と、該リンク層より上位に位置する複数の上位層とを備え、各階層間で制御情報を交換するノード装置であって、前記上位層と交換される制御情報が、どの上位層との間で交換されるべきかを示す情報を管理テーブルに格納する制御情報管理テーブル記憶手段と、前記リンク層から制御情報の通知を受けた際に、前記管理テーブルを参照して、リンク層との間で制御情報を交換すべき上位層を判断する上位層判定手段と、前記上位層判定手段で判断された上位層に対し制御情報を通知する制御情報通知手段と、を備えることを特徴とするノード装置にて達成される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、上位層プロトコルとリンク層間で制御情報を交換するノード装置及びその装置における階層間制御情報交換方法に関する。
移動ノード(Mobile Node : MN)に搭載されたIPモビリティマネジメントプロトコルやアプリケーションといった上位層プロトコルが、通信品質を維持したまま移動しながら通信を行うためには、リンク層制御情報をリンク層との間で交換する方法が必要不可欠である。ここで、リンク層制御情報とは、対象とするリンク層を用いて通信が行えるかどうか、ハントオフを行うかどうか、といったリンク層の制御状態、BER(ビット誤り率)や接続時間の様なリンク層の制御状態を示す変数値、伝送レートや課金単位、暗号化といったリンク層の能力を示す値、ハンドオフの実行や暗号化の要否の変更コマンドといったリンク層の制御を実行させる要求のこと、を示す情報である。
ところで、リンク層との間で制御情報を交換する代表的な方式として、第2世代携帯電話システムであるPDC(パーソナル・デジタル・セルラー)や第3世代携帯電話システムであるIMT−2000のような既存のセルラ技術が挙げられる。これらの技術においては、専用に設計された制御インタフェース、制御ノードを用いることによって、単一のリンク層技術においては、各層間で固有の制御情報のやりとりを行うことが可能である。
また、複数のローミング先を一括管理するbアクセスやシームレスローミングソフトウェアのような、MNに搭載された複数のリンク層の切り替えを実現している例では、切り替えを行うリンク層を固定しておき、アプリケーションにあらかじめそれら個々のリンク層とリンク層の制御情報の交換を行うための機能を組み込むことによって実現している。
図7は、従来の階層間制御情報交換方法であるリンク層制御情報交換方式を説明するための図である。同図が示すように、上位層プロトコルa110〜k110には、各リンク層111〜111固有の制御インタフェース(リンク層a固有制御インタフェース〜リンク層k固有制御インタフェース)機能が組み込まれ、それぞれ対応するリンク層固有制御インタフェースを用いてリンク層制御情報の交換が行われる。
また、階層間のプロトコル変換を合理的に行う技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、下位層プロトコル変換と上位層プロトコル変換に分離し、下位層プロトコル変換については間接変換方式、上位層プロトコル変換については直接変換方式を用い、かつ下位層プロトコル変換機能と上位層プロトコル変換機能を組み合わせて用いることで、少ない数のプロトコル変換機能により、多くの種類のプロトコル変換機能を得ることができる旨が記載されている。
特開平1−297936号公報
上述した従来の技術では、MNに搭載された上位層プロトコルは、個々のリンク層固有の制御情報を取り扱う機能が必要となる。したがって、このような方法によりリンク層制御情報の交換を実現していると、上位層プロトコルが想定しているリンク層以外に対応できないという問題が発生する。
また、たとえ現存するすべてのリンク層に対応していたとしても、新規リン
層技術に対しては対応することができず、対応させるためにはリンク層技術が新たに開発されるたびに上位層プロトコルの更新を行わなければならない、という問題が発生する。
さらに、多くのリンク層に対応させるとリンク層固有の制御インタフェースが増え、上位層プロトコルの規模が非常に巨大なものとなってしまう、という問題も生じる。
このように、従来技術では、上位層プロトコルは、事実上すべてのリンク層に対して、その制御情報の変更を要求することが不可能であるという問題がある。同様にリンク層の制御情報の問い合わせを行う場合や、リンク層の制御情報に変化があったことを通知させることを要求する場合にも、従来の技術においては、上位層プロトコルはそれらの要求をすべてのリンク層に対して行うことができない。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、上位層プロトコルに各リンク層固有の制御インタフェースを設けなくても、リンク層との間で制御情報の交換が可能になるノード装置及びその装置における階層間制御情報交換方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、請求項1に記載されるように、複数のリンク層と、該リンク層より上位に位置する複数の上位層とを備え、各階層間で制御情報を交換するノード装置であって、前記上位層と交換される制御情報が、どの上位層との間で交換されるべきかを示す情報を管理テーブルに格納する制御情報管理テーブル記憶手段と、前記リンク層から制御情報の通知を受けた際に、前記管理テーブルを参照して、リンク層との間で制御情報を交換すべき上位層を判断する上位層判定手段と、前記上位層判定手段で判断された上位層に対し制御情報を通知する制御情報通知手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の請求項2によれば、前記ノード装置であって、前記上位層判定手段は、前記リンク層からの制御情報の通知を受ける前と後とで、該制御情報の変化を検出する変化検出手段と、前記変化検出手段により、前記制御情報の変化が検出されたときに、前記リンク層からの通知を受けた後の制御情報をどの上位層が登録しているかを前記管理テーブルを参照して見つける上位層検索手段とを備え、前記制御情報通知手段は、前記上位層検索手段により見つけられた上位層に対し制御情報を通知することを特徴としている。
また、本発明の請求項3によれば、前記ノード装置であって、上位層から制御情報の変更要求があった場合に、制御情報記憶手段に問い合わせて現在の制御情報を取得する制御情報取得手段と、前記変更要求された制御情報と、前記取得した現在の制御情報が一致するかどうかを判断する制御情報一致判定手段と、前記制御情報一致判定手段の判定結果に基づき、リンク層に対する制御が必要であると判断された場合は、上位層によって指定される状態へ遷移するようリンク層を制御するリンク層制御手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の請求項4によれば、前記ノード装置であって、上位層から制御情報の取得要求があった場合に、その要求した制御情報をリンク層に問い合わせて取得する取得要求制御情報取得手段と、前記取得した制御情報を上位層に通知する制御情報上位層通知手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の請求項5によれば、前記ノード装置であって、上位層から制御情報の通知登録要求があった場合に、その要求された制御情報が登録可能であるかどうかを判断する登録可否判定手段と、前記登録可否判定手段により、登録可能であると判断された場合は、前記通知登録要求を送信した上位層と、該通知登録要求で指定される制御情報を前記制御情報管理テーブル記憶手段の管理テーブルに書き込むデータ登録手段と、を備えることを特徴としている。
上記本発明によれば、複数のリンク層を実装するノード装置(移動ノード)において、全リンク層に共通の制御インタフェースを用いることで、上位層プロトコルに各リンク層固有のインタフェースを組み込むことなく、リンク層の制御情報を取得、設定することが可能になる。
本願発明によれば、複数のリンク層を実装するノード装置(移動ノード)において、全リンク層に共通の制御インタフェースを用いることで、上位層プロトコルに各リンク層固有のインタフェースを組み込むことなく、リンク層の制御情報を取得、設定することが可能になる。
また、上位層プロトコルは、LAPIが提供する共通制御インタフェースのみを自身に組み込むことで、すべてのリンク層に対する制御が可能になる。
さらに、新規技術によるリンク層が登場した場合も上位層プロトコルは自身に対して一切の変更を施すことなく、リンク層と制御情報を交換することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る階層間制御情報交換方法が適用される移動ノード(Mobile Node : MN)1の概略図である。ここで、移動ノードとは、モバイルIP環境において、あるネットワークから別のネットワークへ移動するホストやルータのことである。このような移動ノードは、自分のIPアドレスを変更することなく、ネットワークを移動することができる。
同図において、この移動ノードMN1には、リンク層より上位の層に位置し、単一の共通制御インタフェースにより、1つまたは複数のリンク層とリンク層制御情報を交換する上位層プロトコルa〜k10〜10と、単一のリンク層固有の制御インタフェースによってリンク層と制御情報の交換を行い、共通制御インタフェースによって1つまたは複数の上位層プロトコルと共通のリンク層制御情報の交換を行うリンク層制御情報交換部(Link Layer application programming interface : LAPI)a20〜n20と、固有の制御インタフェースによって1つのLAPIとリンク層制御情報を交換するリンク層a30〜m30のと、から構成される。
上記LAPIa20〜n20は、基本的に同一構成をとるので、以下では、LAPIa20を例にとり、当該LAPIの構成及び機能概要について説明する。
LAPIa20は、制御部21と、共通制御情報記憶部22と、制御情報管理表記憶部23の3つの機能ブロックから構成される。制御部21は、上位層プロトコルから受信した要求に応じてリンク層固有の制御を行う機能と、リンク層固有の制御インタフェースから受信した制御情報通知に応じて上位層プロトコルヘの共通制御情報の通知を行う機能、及び現在の共通制御情報を記憶する共通制御情報記憶部と、制御情報管理表記憶部に対して書き込み、読み込み操作を行う機能を具備する。共通制御情報記憶部22は、現在の共通制御情報を記憶する機能を具備する。制御情報管理表記憶部23は、共通制御インタフェースによって上位層と交換される共通のリンク層制御情報が、どの上位層プロトコルとの間で交換されるべきかという情報を格納する機能を具備する
次に、LAPIa20でなされる動作を図2のフローチャートを参照して説明する。図2は、共通制御インタフェースによって上位層プロトコルがリンク層へ共通制御状態の変更要求を行った場合のLAPIでの動作を示すフローチャートである。
同図において、LAPIa20の制御部は21、上位層プロトコルから共通制御インタフェースによって制御情報変更要求を受信(ステップS1)すると、共通制御情報記憶部22に問い合わせを行い、現在の共通制御情報を取得(ステップS2)する。その後、要求された共通制御情報と取得した現時刻における共通制御情報が一致しているかどうかを判定(ステップS3)し、不一致であると判定(ステップS3で不一致)した場合は、リンク層に対する制御が必要であると判断し、リンク層固有の制御インタフェースを用いて、上位層プロトコルによって指定された状態へ遷移するよう制御(ステップS4)する。制御部21は、上記のようにしてステップS4での制御を終えると上位層プロトコルからの要求待ち受け状態(ステップS5)になる。
一方、上記ステップS3で、一致であると判定(ステップS3で一致)された場合は、リンク層に対する制御が不必要であると判断し、ステップS4をスキップして上位層プロトコルからの要求の待ち受け状態(ステップS5)に移行する。
このように、本実施形態では、制御部20は、上位層プロトコルから共通制御インタフェースによって制御情報変更要求を受けた場合、共通制御情報記憶部22に問い合わせを行い、現在の共通制御情報を取得する。そして、リンク層に対する制御が必要であると判定された場合は、リンク層固有の制御インタフェースを用いて、上位層プロトコルによって指定された状態へ遷移するよう制御を行う。
さらに、図3を用いて本動作の具体例を説明する。同図において、(1)は、上位層から指定される共通制御状態変更要求を示し、(2)は、決定されたリンク層の固有制御状態を示す。ここでは、リンク層に対する制御が必要であるものとして、説明する。
同図において、制御部21は、(a)パワーオフ(power-off)を示す共通制御状態の指定(共通制御状態変更要求)を上位層から受けた場合、リンク層を非常に低い消費電力状態(パットの送受信も不可能な状態)で動作している制御状態(固有制御状態)に遷移させる。
同様に、制御部21は、(b)リンクダウン(Link_down)を示す共通制御状態の指定を上位層から受けた場合、リンク層を通信媒体にて情報を送受信しない制御状態に遷移させる。ここで、リンクダウンとは、積極的に通信媒体にて通信を行うための処理が実行されているにもかかわらず通信を行うことができない状態を示している。
同様に、制御部21は、(c)リンクアップを示す共通制御状態の指定を上位層から受けた場合、リンク層を通信媒体にて情報を送受信する制御状態に遷移させる。ここで、リンクアップ(Link_Up)とは、通信媒体によって通信を行うことが可能な状態を示している。この状態は非常に消費電力が大きい。
同様に、制御部21は、(d)プリハンドオフを示す共通制御状態の指定を上位層から受けた場合、ハンドオフが必要であると判断した制御状態に遷移させる。ここで、プリハンドオフとは、ハンドオフが必要であると判断されている状態を示している。
同様に、制御部21は、(e)ハンドオフを示す共通制御状態の指定を上位層から受けた場合、ハンドオフしている制御状態に遷移させる。ここで、ハンドオフとは、ハンドオフが実行されている状態を示している。
このように制御部21は、上位層から指定される共通制御状態に応じてリンク層を固有の制御状態に遷移させる。
次に、共通制御インタフェースによって上位層プロトコルがリンク層へ共通制御状態の取得要求を行った場合のLAPIでの動作を図4のフローチャートを用いて説明する。
同図において、LAPIa20の制御部21は、上位層プロトコルから共通制御インタフェースによって制御情報取得要求を受信(ステップS11)すると、要求を行った上位層プロトコルを制御情報管理表記憶部23に記憶(ステップS12)させる。
その後、共通制御情報記憶部22から現在の共通制御情報を取得(ステップS13)し、制御情報管理表記憶部23から通知を行うべき上位層プロトコルを読み出す(ステップS14)。ステップS15では、制御部21は、上記制御情報取得要求の内容を得するため、リンク層固有の制御インタフェースを用いてリンク層へ問い合わせ、リンク層から得られた返答内容を、共通制御インタフェースによって、上位層プロトコルに通知する。このようにして上位層プロトコルに対する通知を終えると、制御部21は、上位層プロトコルからの要求の待ち受け状態(ステップS16)になる。
図5は、共通制御インタフェースによって上位層プロトコルがリンク層へ制御情報通知登録要求を行った場合のLAPIでの動作を示すフローチャートである。
同図において、LAPIa20の制御部21は、上位層プロトコルからの要求の待ち受け状態(ステップS21)から、上位層プロトコルから共通制御インタフェースによって制御情報通知登録要求を受けた場合、要求された共通制御情報が登録可能であるかどうか判定(ステップS22)する。この判定で、登録可能と判定(ステップS22で登録可能)された場合、要求を送信した上位層プロトコルと、要求によって指定されている共通制御情報を、制御情報管理表記憶手段23に書き込む(ステップS24)。
このようにして制御情報管理表記憶手段23への共通制御情報の書き込みが完了すると、上位層プロトコルに対して登録不可能通知を行って(ステップS23)上位層プロトコルからの要求待ち受け状態に戻る(ステップS21)。
一方、ステップS22の判定で、登録不可能と判定(S22で登録不可能)された場合は、上位層プロトコルが要求を送信したリンク層がそのような共通制御情報を取り扱わないことを通知(ステップS24)し、その後、上位層プロトコルからの要求待ち受け状態に戻る。
図6は、固有の制御インタフェースによって、リンク層の制御情報が変化したことを通知されたときのLAPIでの動作を示すフローチャートである。
同図において、LAPIa20の制御部21は、リンク層において、例えば、受信電力の劣化やケーブルの断線など、共通のリンク層制御情報を変更する契機となるリンク層固有のイベントが発生した場合、それらの制御情報はリンク固有の制御インタフェースによってLAPIa20の制御部21に通知(ステップS31)される。
この通知を受けた制御部21は、受けとった制御情報によって共通の制御情報がどのように変化するか確認を行う。具体的には、共通制御情報記憶部22から現在の共通制御情報を読み出し(ステップS32)、その読み出した現在の共通制御情報とリンク層から通知された制御情報とに基づいて、次の共通制御情報を決定(ステップS33)する。
ステップS34では、現在の共通制御情報と、上記ステップS33で決定した次の共通制御情報が一致するかどうかが判定される。この判定で、一致との判定結果が得られれば(ステップS34で一致)、リンク層からの通知を受ける前と受けた後とで、共通制御状態が変化しないと判断され、リンク層からの通知を契機にした処理は終了し、上位層からの要求とリンク層からの通知を待ち受ける状態(ステップS38)になる。
一方、ステップS34の判定で、不一致との判定結果が得られれば(ステップS34で不一致)、リンク層からの通知を受ける前と後とで共通制御情報に違いがあると判断され、ステップS35に移行する。ステップS35では、制御部21は、制御情報管理表記憶部23に対して、リンク層からの通知を受けた後の共通制御情報をどの上位層プロトコルが登録しているかを確認し、通知すべき上位層プロトコルがなければ(ステップS35で通知すべき上位層プロトコルなし)、上位層プロトコルからの要求を待ち受ける状態(ステップS38)になる。
しかし、ステップS35の判定で、通知すべき上位層プロトコルがあると判定(ステップS35で通知すべき上位層プロトコルあり)された場合は、制御部21は、制御情報管理表記憶部23から読み出された上位層プロトコルにのみ次の共通制御情報の通知(ステップS36)を行い、該次の共通制御情報を現在の共通制御情報として共通制御情報記憶部22に書き込み(ステップS37)、その後、上位層プロトコルからの要求を待ち受ける状態(ステップS38)になる。
上述した上位層プロトコルは、例えば、現在パワーオフ状態であるリンク層に対して、リンクアップ設定要求を行った場合、リンク層aでは周辺セルサーチを開始し、リンク層bでは仮想リンク層インタフェースを作成するなどの動作を行う。
また、上記リンクアップ設定要求を行う前に、リンクアップ状態通知登録要求を行っておけば、リンクアップ設定要求を受けたリンク層が実際にリンクアップ状態に遷移した場合、その遷移を示す情報がリンク層から自律的に上位層プロトコルに通知される。
さらに、同じハンドオフ設定要求を行った場合でも、リンク層の現在の状態がプリハンドオフ状態か、リンクアップ状態かでその動作は変わる。例えば、リンク層の現在の状態がリンクアップ状態の場合、リンク層aはそのような要求を無視し、リンク層bは周辺セルサーチを開始し、リンク層cは、即座にハンドオフ処理を開始する。しかし、リンク層の状態が、プリハンドオフ状態の場合、リンク層aはハンドオフ処理を開始し、リンク層bは周辺セルサーチを開始し、リンク層cは周辺セルサーチを開始する。
以上説明したように、本実施形態によれば、移動ノードMN1は、全リンク層に共通の制御インタフェース(LAPI)を規定し用いることで、様々な上位層プロトコルがリンク層に対して制御情報の変更を要求する場合や、制御情報の問い合せを要求する場合、さらにリンク層の制御情報に変更があったことを通知することを要求する場合に際して、新たに発されたリンク層や、上位層プロトコルが想定しないリンク層についても制御情報の交換を行うことが可能になる。
また、多くのリンク層に対応するように多数の制御インタフェースを上位層プロトコルが備える必要がないので、上位層プロトコルに各リンク層それぞれに固有のインタフェースを組み込まなくて済むようになる。
上記実施例において、制御情報管理表記憶部23の機能が制御情報管理テーブル記憶手段に対応し、共通制御情報記憶部22の機能が制御情報記憶手段に対応する。また、制御部21の機能が上位層判定手段、変化検出手段、上位層検索手段、制御情報通知手段、制御情報取得手段、制御情報一致判定手段、リンク層制御手段、取得要求制御情報取得手段、制御情報上位層通知手段、登録可否判定手段、データ登録手段に対応する。
本発明の実施の形態に係る移動ノード(Mobile Node : MN)の概略図である。 共通制御インタフェースによって上位層プロトコルがリンク層へ共通制御状態の変更要求を行った場合のLAPIでの動作を示すフローチャートである。 図2に示すLAPIでの動作の具体例を説明するための図である。 共通制御インタフェースによって上位層プロトコルがリンク層へ共通制御状態の取得要求を行った場合のLAPIでの動作を示すフローチャートである。 共通制御インタフェースによって上位層プロトコルがリンク層へ制御情報通知登録要求を行った場合のLAPIでの動作を示すフローチャートである。 固有の制御インタフェースによって、リンク層の制御情報が変化したことを通知されたときのLAPIでの動作を示すフローチャートである。 従来のリンク層制御情報交換方式を説明するための図である。
符号の説明
10〜10,110〜110 上位層プロトコル
20〜20 LAPI
21〜21 制御部
22〜22 共通制御情報記憶部
23〜23 制御情報管理表記憶部
30〜20,111〜111 リンク層

Claims (6)

  1. 複数のリンク層と、該リンク層より上位に位置する複数の上位層とを備え、各階層間で制御情報を交換するノード装置であって、
    前記上位層と交換される制御情報が、どの上位層との間で交換されるべきかを示す情報を管理テーブルに格納する制御情報管理テーブル記憶手段と、
    前記リンク層から制御情報の通知を受けた際に、前記管理テーブルを参照して、リンク層との間で制御情報を交換すべき上位層を判断する上位層判定手段と、
    前記上位層判定手段で判断された上位層に対し制御情報を通知する制御情報通知手段と、
    を備えることを特徴とするノード装置。
  2. 請求項1記載のノード装置であって、
    前記上位層判定手段は、前記リンク層からの制御情報の通知を受ける前と後とで、該制御情報の変化を検出する変化検出手段と、
    前記変化検出手段により、前記制御情報の変化が検出されたときに、前記リンク層からの通知を受けた後の制御情報をどの上位層が登録しているかを前記管理テーブルを参照して見つける上位層検索手段とを備え、
    前記制御情報通知手段は、前記上位層検索手段により見つけられた上位層に対し制御情報を通知することを特徴とするノード装置。
  3. 請求項1又は2記載のノード装置であって、
    上位層から制御情報の変更要求があった場合に、制御情報記憶手段に問い合わせて現在の制御情報を取得する制御情報取得手段と、
    前記変更要求された制御情報と、前記取得した現在の制御情報が一致するかどうかを判断する制御情報一致判定手段と、
    前記制御情報一致判定手段の判定結果に基づき、リンク層に対する制御が必要であると判断された場合は、上位層によって指定される状態へ遷移するようリンク層を制御するリンク層制御手段と、
    を備えることを特徴とするノード装置。
  4. 請求項1乃至3いずれか記載のノード装置であって、
    上位層から制御情報の取得要求があった場合に、その要求した制御情報をリンク層に問い合わせて取得する取得要求制御情報取得手段と、
    前記取得した制御情報を上位層に通知する制御情報上位層通知手段と、
    を備えることを特徴とするノード装置。
  5. 請求項1乃至4いずれか記載のノード装置であって、
    上位層から制御情報の通知登録要求があった場合に、その要求された制御情報が登録可能であるかどうかを判断する登録可否判定手段と、
    前記登録可否判定手段により、登録可能であると判断された場合は、前記通知登録要求を送信した上位層と、該通知登録要求で指定される制御情報を前記制御情報管理テーブル記憶手段の管理テーブルに書き込むデータ登録手段と、
    を備えることを特徴とするノード装置。
  6. 複数のリンク層と、該リンク層より上位に位置する複数の上位層とを備え、各階層間で制御情報を交換するノード装置における階層間制御情報交換方法であって、
    上位層から指定される共通の制御状態を検出する工程と、
    前記検出した共通の制御状態に応じて固有のリンク層に対しハンドオフ処理又はセルサーチ処理を実行させる工程と、
    を備えることを特徴とする階層間制御情報交換方法。
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