JP3808882B2 - ゲートウェイ装置および無線端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、トランスポート層を含む通信プロトコルを実現する通信装置であるゲートウェイ装置および無線端末装置と、通信ネットワークのゲートウェイ制御方法に関する。

近年、無線によるデータ通信の実現への要求が高まっている。ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）は有線データ通信において信頼性のあるトランスポート層プロトコルとして広く使われているが、このプロトコルをそのまま無線に適用すると以下のような問題が発生する。

有線通信におけるＴＣＰセグメント損失はネットワークの輻輳を意味するため、ＴＣＰはセグメント損失を検出するとデータの送出レートを下げて輻輳を回避するように設計されている。このため無線区間のエラーおよびハンドオフによるＴＣＰセグメント損失も輻輳と解釈されるので、必要以上に輻輳回避を行う結果、スループットが低下する。具体的には、端末が通信を行っている時に、例えばネットワーク中の無線伝送路の品質の劣化が原因でパケットの送受信が行われなくなることがある。この時ＴＣＰは再送タイマーのタイムアウトを用いて数回の再送を試みるとともに、輻輳ウィンドウを１×ＭＳＳ（最大セグメントサイズ）に設定する。これにより、再度パケットの送受信が可能になっても、もとと同じような送出レートになるのに時間がかかることを意味している。

また、ネットワークを利用する多くのデータ通信サービスは、サーバ端末からクライアント端末へのデータのダウンロードで使用される比重が高いことから、最近ではクライアント端末への入力の帯域幅がクライアント端末からの出力の帯域幅に比べて極めて広い、非対称な伝送速度のアクセスネットワークが開発されている。このような非対称構成を無線通信に適用すると、クライアント端末の広帯域無線送信機の搭載を省略できるため、クライアント端末を小型化できる利点がある。しかし、このような非対称な伝送路を持つネットワークでは、推奨されているＴＣＰの実装方式において「少なくとも２つのＴＣＰセグメントに対して１つのａｃｋ（送達確認）を返す」というアルゴリズムがあることから、サーバからクライアントへのＴＣＰのスループットが低下することがある。なぜならば、サーバからクライアントへのスループットは（クライアント→サーバ方向帯域幅）×（２×最大セグメントサイズ）／ａｃｋサイズを上回ることができないからである。

このような問題を解決するため、有線網では通常のＴＣＰ、無線網では無線用のトランスポート層プロトコルを用いて有線網と無線網の境界で中継する方法が提案されている。この方法は、高いＴＣＰセグメント損失率にはｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｃｋを用いる、輻輳の問題に対しては無線部でのデータ損失は輻輳と見なさずに再送を行う、非対称性の問題に対しては、無線部でのＴＣＰの最大セグメントサイズを大きくする、といった方法である。

しかしゲートウェイでトランスポート層コネクションを一旦終端して中継する方法は、送信側端末が送達確認であるａｃｋを受けとった時にはａｃｋの対象となるデータが受信側端末に届いていることが保証されるというＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを破っている。なぜなら、有線部と無線部の境界にてＴＣＰの中継を行うゲートウェイがデータを受信した時に、送信側に対して当該データに対するａｃｋを返すからである。

ＴＣＰを利用するアプリケーション層プロトコルには、このエンド−エンドのセマンティクスの保存を要求するものとそうでないものがある。ＨＴＴＰ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）は、個々の要求に先だってクライアントがＴＣＰコネクションを設定し、ＨＴＴＰ要求に対する応答がクライアントから送られた後に、サーバがＴＣＰコネクションを切断する。この場合、アプリケーション層の応答によって要求が完了するため、ＴＣＰのエンド−エンドセマンティクスが変更されても、特に問題はない。しかし、ＴＥＬＮＥＴ（リモート端末プロトコル）のようなプロトコルに対しては、ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを保存することが望ましい。

また、無線端末がハンドオフすることにより、異なるゲートウェイにてＴＣＰコネクションを中継することが必要になった場合、それまでその無線端末のＴＣＰコネクションを中継していたゲートウェイから新たなゲートウェイに対して、有線部と無線部のトランスポート層の状態に関する情報を与えて、新たなゲートウェイにおいて当該無線端末のＴＣＰコネクションを中継できる状態を確立しなければならない。この状態の転送と確立に時間を要するので、異なるゲートウェイに収容される基地局間で無線端末がハンドオフを行うとスループットが低下するという問題もある。

更に、ゲートウェイがＴＣＰコネクション中継サービスを提供できる無線サービス領域は、広い方がＴＣＰコネクション中継を行うゲートウェイ間のハンドオフ回数を減らすことができるので好ましいが、一方で広い無線サービス領域を単一のゲートウェイによってサービスすると、当該ゲートウェイによってサービスされる無線端末の数が増加するため負荷が集中し、性能上のボトルネックになるという問題も生じる。

また、非対称な通信路において狭帯域側の伝送路に、広帯域側の伝送路で送信されたデータに対するＴＣＰのａｃｋのみでなく別のデータも多重して送信する場合、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ ）の平均と分散が増加する現象が見られる。この場合、帯域遅延積が増大するので、それに応じて受信ウィンドウサイズも大きくしないとスループットが低下する。しかし、受信ウィンドウサイズを広帯域側の帯域遅延積に相当する十分なサイズにできないことがある。またＴＣＰの送信側は観測したＲＴＴによりＲＴＯ（Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｏｕｔ ）を定めるが、ＲＴＯが大きくなる結果として、ＴＣＰセグメント損失時の再送待ち時間の増大から、スループットが低下する。

また、ゲートウェイが送信側端末に、あるデータに対するａｃｋを送信した後で、かつ当該データの受信側端末への送信が成功する前にゲートウェイの動作が停止した場合を考える。この場合、ａｃｋを受信した送信側端末はその時点で当該データを再送用のバッファから廃棄するため、当該データを再送することができない。すなわち、ＴＣＰコネクションは信頼性の高い通信の実現を図ったトランスポート層プロトコルであるが、ゲートウェイが介在することでＴＣＰの信頼性が低下するという弊害を招くことになる。

また、ＴＣＰ層およびＩＰ層では、オプション扱いではあるが標準として追加された機能を利用することができる。オプションには例えばＴＣＰ層において、通信する端末間の経路上でフラグメントせずに転送することのできる最大パケットサイズであるＭＴＵ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｕｎｉｔ ）を探すというものがある。この手順を行うと、ＴＣＰコネクションを設定する経路上で伝送することのできる最も大きいパケット長にてデータを転送することができ、しかも経路の途中のルータなどでフラグメントが生じないので無駄な処理時間を費やすことがなくなる。

このためＴＣＰコネクションにおいてスループットを向上できるという利点がある。この手順をパスＭＴＵディスカバリ（ＰＡＴＨ ＭＴＵ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）という。

このようなオプションを制御するための情報は、図２９のようにＴＣＰおよびＩＰヘッダーの後ろについている。オプションを利用したい端末Ａは通信相手の端末Ｂに向けて、ＴＣＰコネクション確立要求の際にこのオプション付きヘッダーを有するＴＣＰセグメントを送信する。このオプション付きヘッダーを有するＴＣＰセグメントを受信した端末は所定のオプション処理を行い、そのオプションを許可するか否定するかを決定する。端末Ｂは端末Ａに向けて、前記許可／否定の情報を含んだＴＣＰセグメントを送信する。これが許可である場合には前記オプションの機能が実行に移され、否定であれば実行されない。

このように、最終的にはコネクションを設定する端末間でオプションを許可するかどうかを決定する必要があるが、ゲートウェイにてコネクションを中継する場合には、ＴＣＰコネクション確立要求をゲートウェイが受信してコネクションを分割設定するため、前述するやりとりをコネクションを設定する端末間で行えないという問題がある。

また、ＴＣＰではコネクション確立→データ送受信→コネクション切断という一連の流れを、図３０のＴＣＰ状態遷移ダイアグラムを用いて管理を行っている。図３０中、ＥＳＴＡＢＬＩＳＨＥＤ状態において実際のユーザーデータの送受信が行われる。ＣＬＯＳＥＤ状態はコネクション解放からコネクション確立までの間であり、コネクションが存在していない期間である。ＳＹＮ＿ＳＥＮＴ、ＳＹＮ＿ＲＣＶＤ、ＬＩＳＴＥＮはコネクション確立のフェーズ、上記以外はコネクション解放のフェーズである。ＴＣＰではこの様に多数の状態が存在し、例えばＴＣＰコネクションの中継を行っている、あるいは行おうとしているゲートウェイ機能を別のゲートウェイに移す操作を行う場合、もとのゲートウェイの状態によっては、その機能を移す際に不安定な状態へ陥る可能性があるという問題がある。

本発明は、このように無線網に信頼性のあるトランスポート層プロトコルを適用する際に生じる上記のような諸課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、有線網に接続された端末のトランスポート層の実装を変更することなく、有線端末と無線端末間のトランスポート層コネクションをアプリケーションに適した形で設定し、あるいは無線端末と基地局間の無線通信状態に応じてトランスポート層コネクションを制御可能にすることで、無線網を経由するトランスポート層コネクションを利用する通信の性能の向上させる信頼性の高いゲートウェイ装置を提供することにある。

また、本発明は、同じくトランスポート層コネクションを利用する通信の性能を向上させることのできる通信ネットワークのゲートウェイ制御方法および無線端末装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、無線網と有線網とを中継接続するゲートウェイ装置において、前記無線網の接続端末間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第１のコネクションおよび第２のコネクションとに分割して設定するか、前記無線網の接続端末と前記有線網の接続端末との間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第１のコネクションと前記有線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第２のコネクションとに分割して設定するためのコネクション分割設定手段を具備して構成されたゲートウェイ装置を用いるものである。

以上詳述したように本発明によれば、有線網に接続された端末のトランスポート層の実装を変更することなく、有線端末と無線端末間のトランスポート層コネクションをアプリケーションに適した形で設定し、またトランスポート層コネクションを利用する通信の性能を向上させる信頼性の高い通信ネットワークを実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置９００の構成を示す。なお、図中のブロック間の実線矢印はデータの流れ、破線矢印は制御の流れを示す。

同図に示すように、このゲートウェイ装置９００は、アプリケーション８００と、キャッシュ８１１、８２１を各々有する複数の中継サーバ８１０、８２０と、無線ＴＣＰ層６００と、無線から有線への中継部６１１および有線から無線への中継部６１２を持つＴＣＰ中継部６１０と、ＴＣＰ層６２０と、ＩＰ層４００と、有線ＩＦ部１００と、複数の無線ＩＦ部２００、２１０、２２０とを備えて構成されている。

無線ＴＣＰ層６００はセグメントフィルタ６０３を有する無線ＴＣＰ入力部６０１と無線ＴＣＰ出力部６０２とを有する。ＴＣＰ層６２０はセグメントフィルタ６２３を有するＴＣＰ入力部６２１とＴＣＰ出力部６２２を有する。ＩＰ層４００はデータグラムフィルタ４０５を備えるＩＰ入力部４０１と、ＩＰ中継部４０３とＩＰ出力部４０２と移動制御部４０４とを有する。有線ＩＦ部１００は有線ＩＦ入力部１０１と有線ＩＦ出力部１０２とを有する。無線ＩＦ部２００は無線ＩＦ入力部２０１と無線ＩＦ出力部２０２とを有する。無線ＩＦ部２１０は無線ＩＦ出力部２１２を有する。無線ＩＦ部２２０は無線ＩＦ入力部２２１と無線ＩＦ出力部２２２とを有する。

無線用に変更されたトランスポート層プロトコルを、ここでは仮に“無線ＴＣＰ”と呼ぶことにする。例えば、無線通信時の高いエラー率に対処するためｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｃｋを行い、ＴＣＰセグメント損失を輻輳と見なさないために輻輳ウィンドウ制御を常にｓｌｏｗ ｓｔａｒｔにすると言った改造を施したＴＣＰが考えられる。また、上りと下りの帯域が非対称な場合に、無線区間でのａｃｋの発生回数を減少させるように最大セグメントサイズを大きく設定し、タイムアウトによる再送を減らすために高速再送アルゴリズムのしきい値を小さくするように変更する改造を行ったＴＣＰであってもよい。

なお、本発明はプロトコル層間にまたがった情報を利用して制御を行うので、各プロトコル層のブロックの境界は厳密なものではない。つまり、本実施形態であるプロトコル層に属している機能が、別のプロトコル層に実装される構成も考えられる。

図２に図１のゲートウェイ装置９００を含む、本発明の第１の実施形態である第１の通信ネットワークの構成例を示す。同図に示すように、この通信ネットワークは、有線網１１０１に接続された有線端末１００１、１００２、１００３と、有線網１１０１に接続されかつルータ１３０１を介して間接的に基地局１４０１、１４０２、１４０３と接続されたゲートウェイ装置９０１と、有線網１１０１に接続されかつ基地局１４０４、１４０５、１４０６を直接接続されたゲートウェイ９０２と、有線網１１０１に接続されかつ基地局１４０７、１４０８と直接接続されたゲートウェイ装置９０３と、基地局１４０１〜１４０８が各々受け持つ無線サービス領域１５０１〜１５０８の間を移動しながら通信を行う無線端末１６０１〜１６０５とから構成される。

お、ルータ１３０１は、ＩＰデータグラムのヘッダ情報を見てルーティングを行う通常のルータであってもよいし、ＩＰデータグラムを通す仮想回線を交換する交換機であって装置内ではＩＰデータグラムのヘッダを通常は参照しない（仮想回線設定時のみ回線のルート決定のために参照するなど）ものであってもよい。

図１に示したゲートウェイ装置９００の構成は一般的なものであり、図２に示すネットワークのゲートウェイ装置９０１、９０２、９０３の特定の構成を示すものではない。しかし、説明上、有線ＩＦ部１００は有線網１１０１に接続され、無線ＩＦ部２００は基地局１４０１〜１４０６に接続される性質のものとする。また、本例のネットワークは、単一方向の無線ＩＦ部２１０が基地局１４０８に接続され、基地局１４０７に接続される無線ＩＦ部２２０と一組になって動作し、基地局１４０８から無線端末１６０５への送信が高速で、無線端末１６０５と基地局１４０７間の送受信は比較的低速である、非対称伝送速度の通信を実現しているものとする。

図３に本発明の一実施形態である無線端末１６００の構成を示す。

同図に示すように、この無線端末１６００は、無線対応アプリケーション８５０と、アプリケーション８６０と、無線ＴＣＰ入力部７０１および無線ＴＣＰ出力部７０２を含む無線ＴＣＰ層７００と、ＴＣＰ入力部７１１およびＴＣＰ出力部７１２を含むＴＣＰ層７１０と、ＴＣＰ選択部７２０と、ＩＰ入力部５０１およびＩＰ出力部５０２を含むＩＰ層５００と、無線ＩＦ部３００を有する。

ゲートウェイ装置９００の有線ＩＦ部１００、無線ＩＦ部２００、２１０、２２０は、いわゆるデータリンク層の機能を実現するものであるが、一部ＴＣＰ層、ＩＰ層の情報に基づく動作を行う。この動作において特に言及すべきなのは以下の点である。

無線ＩＦ入力部２０１、２２１は、複数のデータリンクフレームに分割された形で受信されたＩＰデータグラムを元のＩＰデータグラムにまとめるＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３を持つ。

図４にＩＰデータグラムを複数のデータリンクフレームに分割する様子を示す。ＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３は、あるＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームの間に、他のＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームが介在する場合にも（図５に示す）、元のＩＰデータグラムを組み立て直す処理（再構成）を行う。このＩＰデータグラムの再構成は、例えば、あるＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームは順序を変えずに伝送され、各データリンクフレームのヘッダにＩＰデータグラムの識別子が記述されていると言う条件下で行われる。

ＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３は、最初のデータリンクフレームに含まれるＩＰヘッダにより当該ＩＰデータグラムのサイズを確認し、このサイズと識別子に基づいてＩＰデータグラムを構成するすべてのデータリンクフレームを認識し、これらを組み合わせてＩＰデータグラムを再構成する。また、ＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３は、同一でのＩＰデータグラムを構成するすべてのデータリンクフレームを受信しきる前にタイムアウトなどの所定条件を満たした場合は、それらのデータリンクフレームを廃棄する。

図４、図５の例では、ＴＣＰの純粋なａｃｋ（データを含まないヘッダだけのａｃｋ）がＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームの間に介在している場合を想定している。特に、高速な無線リンクでＴＣＰにより第１の情報を送信し、低速な無線リンクでそれに対するａｃｋを返し、かつ低速な無線リンクでは第２の情報を送信している場合、第２の情報を送るデータリンクフレームを短くしてその間にａｃｋの介在を許容することで、ＴＣＰのＲＴＴの大きさ
やその分散を小さくしてＴＣＰの性能を向上させることが期待できる。また、ここでのデータリンクフレームは、最初のものを除いてＩＰヘッダを持たない点がＩＰフラグメントとの大きな相違となっている。短期間の一意性を保証すれば十分なことから、識別子はＩＰヘッダに比べて十分に小さくすることができるので、この方法はＩＰフラグメントを用いた場合よりもオーバヘッドが小さい。もちろん、ＴＣＰセグメントサイズを小さくして、ＴＣＰのＲＴＴの大きさと分散を小さくする方法よりも、この方法のオーバヘッドは少ない。

また、ＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３は、圧縮された形式のＴＣＰ／ＩＰヘッダを通常形式のＴＣＰ／ＩＰヘッダに戻してから、ＩＰデータグラムをＩＰ入力部に渡す機能を持つ。圧縮の方法としては、ＳＬＩＰ（Ｓｅｒｉａｌ Ｌｉｎｅ ＩＰ）やＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）で利用される方法やその変形を適用できる。特に非対称伝送速度の無線通信では帯域の狭い（伝送速度の小さい）伝送路においてこれらの圧縮を用いることは有効であるため、広帯域の伝送路では特にこれらの圧縮をしない構成でもスループット向上などの効果がある。

ゲートウェイ装置９００のＩＰ層４００は、通常のＩＰ層とは以下の点で異なっている。

通常のＩＰ層においては、ＩＰ入力部４０１が自システム宛のＩＰデータグラムを上位層（ＴＣＰ層）に上げ、それ以外をＩＰ中継部４０３に渡す。しかし、本発明に係るＩＰ入力部４０１のデータグラムフィルタ４０５は、自システムに付与されたＩＰアドレス以外の宛先を持つＩＰデータグラムであっても、以下の条件（１），（２）を満たせば、それが無線ＩＦ部２００、２２０から入力された時にはそれを無線ＴＣＰ入力部６０１に、それが有線ＩＦ部１００から入力された時にはそれをＴＣＰ入力部６２１に渡す。渡す際に、ＩＰデータグラムにコネクション設定、ＴＣＰ層での中継、アプリケーション層での中継のいずれかを識別するタグを付与する。

（１）新たなＴＣＰコネクションの設定に関するＩＰデータグラム（以下では「コネクション設定ＩＰデータグラム」と呼ぶ）。具体的には、ＴＣＰコネクションの設定に必要な、要求側（通常クライアント）からのＳＹＮセグメント、それに対するサーバ側のａｃｋを含むＳＹＮセグメント、それに対するクライアント側のａｃｋの３つのいずれかのセグメントを含むＩＰデータグラム。無線ＩＦ部２００から入力されたＩＰデータグラムをこの対象にしない構成も考えられる。これは、無線端末がゲートウェイ装置のＩＰアドレスを指定して明示的にＴＣＰ中継を要求する場合に意味を持つ。

（２）既存のＴＣＰコネクションを流れるＩＰデータグラム（プロトコルフィールドがＴＣＰを示す）であって、ＴＣＰコネクション設定時にＴＣＰ層以上で中継すると定められたもの（以下では「上位層中継ＩＰデータグラム」と呼ぶ）。具体的には、ＴＣＰコネクションを識別する、送信元ＩＰアドレス・送信元ポート番号・宛先ＩＰアドレス・宛先ポート番号の組が、ＴＣＰ層中継またはアプリケーション層中継として、後述する中継方法テーブルに登録されたものであるＩＰデータグラム、あるいは送信元ＩＰアドレス・宛先ＩＰアドレス・フローＩＤの組みが、ＴＣＰ層中継またはアプリケーション層中継として、後述する中継方法テーブルに登録されたものであるＩＰデータグラム。

なお、宛先ＩＰアドレスや送信元ＩＰアドレス、あるいはフローＩＤを参照することで、有線から有線、無線から無線へと中継されるＩＰデータグラムは、ＴＣＰ層など上位層に上げる対象としないように構成してもよい。これは例えば、無線端末間の伝送の場合には無線区間だけを伝送するため、各無線端末の備える無線ＴＣＰ層だけを無線伝送路の特性に合わせた変更を行うことで性能の向上が実現できる場合に有効となる。

ＩＰ層４００に含まれる移動制御部４０４は、無線端末１６０１〜１６０５の移動を反映するように、ＩＰ中継部４０３のルーティング情報を変更し、入力されたＩＰデータグラムが宛先無線端末１６０１〜１６０５に対応する正しいＩＦに出力されるように制御を行う。

また、移動制御部４０４は、無線端末１６０１〜１６０５の移動が、ゲートウェイ装置に収容される基地局の無線サービス領域のうち、他のゲートウェイ装置に収容される基地局の無線サービス領域に物理的に隣接しないものから隣接するものへの移動であった場合、または隣接する無線サービス領域で無線端末の電源が投入された場合などの、移動後の適当な事象（例えば、受信電力がしきい値よりも小さくなったなど）を契機にして、ＴＣＰ層以上の上位層に当該端末が他のゲートウェイ装置のサービス領域に移動する可能性があることを通知する。通常のハンドオフはネットワーク層以下で行われるが、本発明ではトランスポート層以上にも状態を持つので、トランスポート層以上のハンドオフを提供することが有効である場合がある。この通知はトランスポート層以上のハンドオフ準備を始める契機を知るために利用する。

ゲートウェイ装置９００のＴＣＰ層（６００、６１０、６２０を総称）は、通常のＴＣＰ層とは以下の点で異なっている。

通常のＴＣＰ層には、自システム宛のＴＣＰセグメントのみが入力され、そこに含まれるデータをポート番号に従って適切なアプリケーションに渡す。しかし本発明に係るＴＣＰ層は、それらに加えてコネクション設定ＩＰデータグラムに含まれるＴＣＰセグメントおよび上位層中継ＩＰデータグラムの処理を行う。

無線ＴＣＰ層６００は、既に述べたような無線用に改善されたトランスポート層プロトコルを実現する。無線ＴＣＰ入力部６０１またはＴＣＰ入力部６２１がコネクション設定ＩＰデータグラムを受けとると、セグメントフィルタ６０３または６２３が、ＴＣＰセグメントのヘッダの内容と、場合によってはペイロードの内容を基に、ＩＰ中継部４０３によって中継を行うか、ＴＣＰ中継部６１０によって中継を行うか、アプリケーション中継サーバ８１０、８２０によって中継を行うかを決定する。多くの場合、ＴＣＰのヘッダに含まれる送信元と宛先のポート番号により上位層のアプリケーションを特定できる。特定できない場合は、ＴＣＰペイロード内の情報によりアプリケーションを推定する方法も考えられる。ＩＰ層で中継を行うか、ＴＣＰ層で中継を行うか、アプリケーション層で中継を行うかは、設定しようとしているＴＣＰコネクションが担うアプリケーションの種類によって決定される。以下に、この決定の指針の例を示す。

ＴＣＰ層で中継を行うことの意義は、ゲートウェイ装置９００のＴＣＰ層６２０や無線ＴＣＰ層６００を、有線網１１０１あるいは無線網の伝送路に適したプロトコルに変更することで、有線端末のＴＣＰ層や無線端末の無線ＴＣＰ層を変更をすることなく、端末間のＴＣＰスループットの向上ができる。さらに無線端末間のＴＣＰコネクションを無線網で用いる２つのコネクションに分割して設定したり、無線端末と有線端末間のＴＣＰコネクションを、無線網で用いるコネクションと有線網で用いるコネクションに分割して設定することで、１つのコネクションにおけるＲＴＴが減少するため、ＴＣＰセグメントの損失が発生した時の再送が速やかに行われるため、この点に関してもスループット向上が望める。

しかし、前述した様にＴＣＰ層で中継を行うことで、ＴＣＰのエンド−エンドセマンティクスが保存されないため、ＴＣＰ層での中継を行っての通信中にゲートウェイ装置９００の動作が停止した時に、送信端末では相手端末にデータが届いたと認識していても、実際には相手端末にデータが届いていないという不整合を引き起こすことも考えられる。また、全てのコネクションをＴＣＰ層で中継する場合には、ゲートウェイ装置９００の負荷が高くなり過ぎて、実際には性能が向上しないことも考えられる。

また、アプリケーション層で中継を行うことの意義は、転送するデータのセマンティクスにまで立ち入って中継を行うことができることにある。例えば中継時にデータのキャッシュを行えば、再度同じデータを中継する要求があった場合に、キャッシュ８１１、８２１からデータを読み出して送信することで、中継動作を省略することができる。また、ある情報に関して詳細度が階層的に表現されていて、データ量の少ない概要情報からデータ量が多い詳細情報まで複数の階層のデータで構成され、それらのデータがサーバに蓄積されている場合、サーバからゲートウェイ装置までは全ての階層のデータを転送しておくが、ユーザが使用する端末からゲートウェイ装置間の伝送路の状況に応じて、端末へ情報を転送する際には適宜階層を選択してデータを送信することができる。またデータに対して情報源圧縮符号化方法の変換を施しながら中継を行ったり、暗号化や復号化を施しながら中継を行うなど、データに対して任意の操作を行いながら中継および転送を行うことで、端末に対してより高度なサービスの提供が可能になる。

このためＴＣＰ層で中継するかどうか、あるいはアプリケーション層で中継するかどうかを決定する指針のひとつとして例えば以下の方法がある。

・ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクス（ａｃｋを受信したら送信データは相手ホストによって受信されている）を変更しないのが望ましいアプリケーションであれば、ＩＰ層で中継を行う。例えばｔｅｌｎｅｔ。

・ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを保存する必要がなく、ゲートウェイに対応するアプリケーション中継サーバがないアプリケーションである場合は、ＴＣＰ層で中継を行う。例えばｓｍｔｐ。

・ＴＣＰのエンド−エンドのセマンティクスを保存する必要がなく、ゲートウェイに対応するアプリケーション中継サーバがあるアプリケーションである場合は、アプリケーション層で中継を行う。例えばｆｔｐやｈｔｔｐ。

またこれとは別の決定の指針の例を示す。

・ＴＣＰのスループットが要求されるバースト的なデータ転送を行うアプリケーションであればＴＣＰ層で中継を行う。例えばｆｔｐやｈｔｔｐ。

・ＴＣＰのスループットが要求されないインタラクティブなアプリケーションである場合にはＩＰ層で中継を行う。例えばｔｅｌｎｅｔ。

ＴＣＰ層による中継をするかどうかの決定の指針は、予めアプリケーションによって定めたり、システムの構成やゲートウェイ装置の負荷の状況により適宜設定するなどの実施が可能である。

中継方法の決定後に、ＴＣＰコネクションを識別するための送信元ＩＰアドレス、送信元ポート番号、宛先ＩＰアドレス、宛先ポート番号の４つ組と、決定した中継の方法とを対応付けて、例えば図６示す中継方法テーブルに記憶する。なお、ＴＣＰコネクションは双方向なので、送信元・宛先の名前付けは便宜的なものでよく、ＩＰデータグラムに含まれる情報の送信元と宛先のままの検索で中継方法テーブルにエントリがない場合は、ＩＰデータグラムに含まれる情報の送信元と宛先を逆にして検索を行えばよい。また対応付けを送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、フローＩＤの３つ組みとし、決定した中継の方法を図７に示す中継方法テーブルに記憶する実施でも良い。

ＴＣＰ層以上で中継を行う場合には２つのＴＣＰコネクションの識別情報として同じ４つ組が割り当てられることになるが（前述した送信元ＩＰアドレス、送信元ポート番号、宛先ＩＰアドレス、宛先ポート番号を識別情報として用いる場合）、対象とするＩＰデータグラムが、ゲートウェイ装置への入力か出力か、送信元と宛先はそのままか逆にしたかという、処理の文脈で暗黙にわかる情報を利用すれば２つのＴＣＰコネクションを区別できる。なお、ＴＣＰ層以上で中継を行う場合、２つのＴＣＰコネクションを別々の４つ組で識別することもできるが、その場合はしかるべくテーブルを構成して検索を行うことが望まれる。

ＩＰ層で中継を行う場合は、入力されたＩＰデータグラムをそのままＩＰ出力部４０２に渡す。ＴＣＰ層以上で中継を行う場合は、ゲートウェイ装置９００は元々要求されているＴＣＰコネクションを無線ＴＣＰコネクションとＴＣＰコネクションに２分割して設定する。ゲートウェイ装置９００はＴＣＰコネクションを設定するため最初のＳＹＮセグメントを受け取ると、そのセグメントに対するａｃｋを含むＳＹＮセグメントを送信元端末に返し、このＳＹＮセグメントに対するａｃｋを受けとると第１のＴＣＰ（あるいは無線ＴＣＰ）コネクションを設定する。一方、ゲートウェイ装置９００と要求されていた宛先端末の間に第２の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションを設定するために、ゲートウェイ装置９００は新たなＳＹＮセグメントを送信する。これに対するａｃｋを含むＳＹＮセグメントの受信、それに対するａｃｋの送信を通じて、第２の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションの設定が完了する。なお、アプリケーション層中継では中継サーバ８１０、８２０の要求で第２の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションが設定されるので、キャッシュ８１１、８１２に既に蓄積される情報を読み出すことによってアプリケーションの要求が満足される場合には、第２の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションが設定されない場合もあり得る。

本発明のゲートウェイ装置においてアプリケーション層での中継を行う場合において従来利用されるｐｒｏｘｙと異なる点は、無線端末がコネクション設定を要求するときに、明示的にｐｒｏｘｙを指定しなくとも、途中のゲートウェイ装置にて２つのＴＣＰコネクションの接続およびアプリケーション層での中継がなされ、これを無線端末が意識することなく動作することができる点にある。

無線ＴＣＰ入力部６０１は、上位層中継ＩＰデータグラム（本来はそれに含まれるＴＣＰセグメント）を受けとると、ＩＰ入力部で付与されたタグがＴＣＰ層中継である場合には、ＴＣＰ中継部６１０の無線→有線中継部６１１を介してＴＣＰ出力部６２２にそれを渡す。また、ＴＣＰ入力部６２１も、上位層中継ＩＰデータグラムを受けとると、ＩＰ入力部で付与されたタグがＴＣＰ層中継である場合には、有線→無線中継部６１２を介して無線ＴＣＰ出力部６０２にそれを渡す。タグがアプリケーション層中継である場合には、ＴＣＰのポート番号に対応するアプリケーションにＩＰデータグラムを渡す。

なお、ここでは無線ＴＣＰコネクションとＴＣＰコネクションをゲートウェイ装置で中継接続する場合を例にとって説明したが、無線端末間の通信において無線ＴＣＰコネクションと無線ＴＣＰコネクションを中継接続する場合、あるいは有線端末間の通信においてＴＣＰコネクションとＴＣＰコネクションを中継接続する場合にも、用いるＴＣＰ層やＩＦ部が異なるだけで、同様の手順で中継接続を行うことができる。

ＴＣＰ層は、無線端末１６０１〜１６０５が、ゲートウェイ装置９０１〜９０３の各無線サービス領域（各ゲートウェイ装置に収容されている基地局の無線サービス領域の和）の間で移動する場合にＴＣＰ層のハンドオフを行う。当該無線端末のために中継している全てのＴＣＰ（および無線ＴＣＰ）コネクションの状態を新たなゲートウェイ装置において再確立することで、ＴＣＰ層のハンドオフは完了する。ここで言うコネクションの状態とは、
・各コネクションを識別するアドレスとポートの４つ組。

・第二（第一）のＴＣＰ（無線ＴＣＰ）コネクションでａｃｋされていない、第１（第２）の無線ＴＣＰ（ＴＣＰ）コネクションにおける受信済みデータ。

・各ＴＣＰコネクションの受信ウィンドウ、輻輳ウィンドウ、ａｃｋ済みシーケンス番号、送信済シーケンス番号。
などを含む。既に述べたように、移動制御部４０４が上記のゲートウェイ装置間のハンドオフが起こりそうな状況をＴＣＰ層のＴＣＰハンドオフ制御部６４０に通知できるので、それを契機にＴＣＰハンドオフ制御部６４０が準備を開始することにより、ＴＣＰ層のハンドオフの時間を短縮することができる。具体的には、例えば、
・現在のゲートウェイ装置と移動先と予想されるゲートウェイ装置間に、ＴＣＰ層ハンドオフの情報転送のためのＴＣＰコネクションを設定する。

・各ＴＣＰコネクションの転送データ（最大のウィンドウサイズ分だけ）と管理情報を保持する領域を確保して初期化する。

・第１（第２）の無線ＴＣＰ（あるいはＴＣＰ）コネクションにおいて受信したデータを、移動先と予想されるゲートウェイ装置にも転送して、確保した転送データ領域に格納する。確保した領域から溢れたら、シーケンス番号が小さい順に捨てる。
といった準備をしておく。実際にハンドオフが発生した時点で、受信ウィンドウ、輻輳ウィンドウ、ａｃｋ済みシーケンス番号、送信済シーケンス番号などの管理情報の状態を確定して、この情報を新たなゲートウェイ装置に転送してゲートウェイ機能を移動し、これが完了したら新たなゲートウェイ装置によるＴＣＰ中継を開始する。なお、無線ＴＣＰのａｃｋが、通常のＴＣＰと同様の累積的な性質を持っていれば、無線端末から旧ゲートウェイ装置に送信されたａｃｋを新ゲートウェイ装置で受信できなくても、無線ＴＣＰの状態が不安定になることはなく、スループットも低下しない。従って、旧ゲートウェイ装置から送信された全てのデータに対するａｃｋを受信する前に、新ゲートウェイ装置から未送信のデータの送出を始めてよい。この方法を用いることで、ハンドオフ時のデータ転送の中断時間を少なくすることができるため、ＴＣＰスループットの向上が可能となる。

なお、基地局１４０１〜１４０３、基地局１４０４〜１４０６の様に同一のゲートウェイ装置に収容された基地局間で無線端末１６０１〜１６０４がハンドオフする場合でも、前述した様にＴＣＰのａｃｋが累積的であることを利用して、ＴＣＰ出力部６２２は、旧基地局を介して送信したデータに対する全てのａｃｋを受信する前に、新基地局を介して未送信のデータの送信を開始しても良く、この場合にもＴＣＰの状態が不安定になることはなく、スループットの低下も起こらないという効果がある。

次に、無線端末が移動して基地局間にまたがるハンドオフを行うことを、その端末に対してＴＣＰ中継動作をするゲートウェイ装置が予測検出したり、ハンドオフが完了したことを検出する手順について図８、図９を用いて説明する。

図８の無線端末１６１０において、電界強度測定部１８０４は基地局から送信される電波の受信電界強度を連続的に、あるいは定期的に測定し、定期的に制御部１７００に通知する。ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）測定部１８０６は、受信機１８０１から無線ＩＦ入力部３１１へ流れる信号のビット誤り率をある一定時間測定し、定期的に制御部１７００に通知する。制御部１７００の電界強度変化通知部１７０１は、電界強度測定部１８０４によって得られた受信電界強度を、自無線端末の識別子を含み、宛先をゲートウェイ装置としたメッセージをＩＰ出力部５１２に渡す。識別子として、例えば無線端末１６１０に割り当てらてたＩＰアドレスを用いることができる。

同様に制御部１７００のＢＥＲ変化通知部１７０２は、ＢＥＲ測定部１８０６によって得られたビット誤り率と、自無線端末の識別子を含み、宛先をゲートウェイ装置としたメッセージをＩＰ出力部５１２に渡す。ＩＰ出力部はこのメッセージをＩＰパケットとして無線ＩＦ出力部３１２と送信機１８０２を介して送信する。

無線端末１６１０が基地局との無線通信中に移動して、その基地局の無線サービス領域の境界付近に来ると一般に受信電界強度の低下やＢＥＲの増加が発生する。このためゲートウェイ装置では、これら無線端末から送信される受信電界強度やＢＥＲの通知を受信し、移動制御部４０４により前述する受信電界強度の低下やＢＥＲの増加が検出されると、その無線端末が通信中の基地局の無線サービス領域の境界付近に移動したと判断し、ハンドオフに備えた準備を開始することができる。

また図９に示す基地局１４００においても同様に無線端末から送信される電波の受信電界強度を電界強度測定部１８５４で測定したり、受信機１８５１からＩＦ出力部１５２へ流れる信号のビット誤り率をＢＥＲ測定部１８５６で測定することができるため、ハンドオフ前の基地局での測定結果をゲートウェイ装置に送信することで、ゲートウェイ装置が無線端末のハンドオフを予測したり、ハンドオフ後の基地局での測定結果をゲートウェイ装置に送信することで、ゲートウェイ装置がハンドオフの完了を検出したりすることができる。

この様に無線伝送路の品質などを測定することの他に、無線端末１６１０の無線送受信部１８００や基地局１４００の無線送受信部１８５０にて無線端末と基地局間の無線伝送路が確立しているかどうかを検出し、その情報をゲートウェイ装置に通知することで、ゲートウェイ装置が無線端末のハンドオフを予測したり、ハンドオフの完了を検出したりする実施でも良い。

具体的には、無線端末１６１０の無線送受信部１８００と基地局１４００の無線送受信部１８５０の間の無線伝送路は、従来の無線通信システムと同様に無線送受信部または無線ＩＦ部３１０などに付与される物理アドレスやＭＡＣアドレスに基づいて確立状態などが管理される構成とする。このとき例えば基地局１４００の無線送受信部１８５０では、ゲートウェイ装置にてＴＣＰ中継を行っている無線端末との間の無線伝送路が切断されたことを検出したとき、その無線端末の物理アドレスやＭＡＣアドレスを、ゲートウェイ装置が識別できる無線端末識別子（例えばＩＰアドレス）に変換するために図１０に示す無線端末アドレス登録テーブルを参照し、この識別子を含み宛先をゲートウェイ装置としたメッセージをＩＰ出力部５５２および有線ＩＦ出力部１５２を介して送信する。

ゲートウェイ装置９００はこのメッセージを受信すると、ＴＣＰ中継を行っていた無線端末と基地局との間の伝送路にてデータ転送ができない状態であることを認識し、基地局間のハンドオフ、あるいはゲートウェイ機能の移動の準備の動作を開始することができる。なお、図１０に示す無線端末アドレス登録テーブルは、ゲートウェイ装置９００に装備される構成でも良く、その場合には基地局１４００は無線端末の物理アドレスやＭＡＣアドレスをゲートウェイ装置に通知すれば、ゲートウェイ装置は無線端末アドレス登録テーブルを参照して無線端末の識別子（例えばＩＰアドレス）を得ることができる。

逆に無線端末１６１０が移動先の基地局と無線伝送路を確立したことを、その基地局が検出したとき、その無線端末の物理アドレスまたはＭＡＣアドレスをゲートウェイが識別できる無線端末識別子（例えばＩＰアドレス）に変換するために図１０に示す無線端末アドレス登録テーブルを参照し、この識別子を含み宛先をゲートウェイ装置としたメッセージをＩＰ出力部５５２および有線ＩＦ出力部１５２を介して送信する。

ゲートウェイ装置９００はこのメッセージを受信すると、無線端末１６１０と移動先基地局との間の伝送路が確立されたことを認識し、速やかに再度データの転送を開始することができる。なお、図１０に示す無線端末アドレス登録テーブルは、ゲートウェイ装置９００に装備される構成でも良く、その場合には基地局１４００は無線端末の物理アドレスやＭＡＣアドレスをゲートウェイ装置に通知すれば、ゲートウェイ装置は無線端末アドレス登録テーブルを参照して無線端末の識別子（例えばＩＰアドレス）を得ることができる。

次に、異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で無線端末が移動した時に、その移動をゲートウェイ装置が検出する手順について説明する。

無線端末から基地局およびゲートウェイ装置を介してインターネットにアクセスするシステムで、多数の基地局の無線サービス領域が複数のサブネットで構成される場合、これらのサブネット間で無線端末が移動してもインターネットに接続できる（ＩＰパケットの送信および受信ができる）ための技術としてＭｏｂｉｌｅ−ＩＰやＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ）を利用する場合について述べる。これらの技術では、無線端末が異なるサブネットに移動したときに、ネットワーク側に配置される各機能とのやりとりが行われる。

図１１に本発明の第２の実施形態である第２の通信ネットワークの構成例を示す。同図に示すように、この通信ネットワークは、有線網１１０１に接続された有線端末１００１、１００２、１００３と、有線網１１０１に接続されかつルータ１３０２を介して間接的に基地局１４１１、１４１２と接続され、かつルータ１３０３を介して間接的に基地局１４１３、１４１４と接続されたゲートウェイ装置９１１と、有線網１１０１に接続されかつルータ１３０４を介して間接的に基地局１４１５、１４１６と接続され、かつルータ１３０５を介して間接的に基地局１４１７、１４１８と接続されたゲートウェイ装置９１２と、基地局１４１１〜１４１８が各々受け持つ無線サービス領域１５１１〜１５１８の間を移動しながら通信を行う無線端末１６１１〜１６１４とから構成される。ここで同一のルータに接続される基地局１４１１と１４１２、１４１３と１４１４、１４１５と１４１６、１４１７と１４１８が同一のサブネットとして運用されており、またそれぞれのルータ１３０２〜１３０５には、Ｍｏｂｉｌｅ−ＩＰにて、移動先のサブネットでの諸機能を提供するＦＡ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ａｇｅｎｔ ）の機能が搭載されているとする。

Ｍｏｂｉｌｅ−ＩＰでは、各々のサブネットにあるＦＡが（ＤＨＣＰなら各々のサブネットにあるＤＨＣＰサーバが）図１１に示す様にサブネット識別子あるいはサブネットが識別できるＦＡ（あるいはＤＨＣＰサーバ）のアドレスを定期的に基地局を介してを報知する。無線端末１６１１〜１６１４は定期的にこの報知情報を受信することで、それ以前に滞在していたサブネットと異なるサブネットに移動したときには、それを検出することができる。

そして、例えばＭｏｂｉｌｅ−ＩＰを使用する場合には、そのサブネットに無線端末がいる間、その無線端末宛てパケットの気付アドレス（ケア・オブ・アドレス）がＦＡから通知されたり、ケア・オブ・アドレスに送られてくる当該無線端末宛てのパケットを無線端末へ転送するようＦＡに登録を要求したりする。また例えばＤＨＣＰでは、そのサブネットに無線端末がいる間、その無線端末からインターネットにアクセスするのに用いる一時的なＩＰアドレスをＤＨＣＰサーバから取得する。これらの一連のやりとりに加えて、そのサブネットを収容するゲートウェイ装置の識別子（例えばＩＰアドレス）をＦＡあるいはＤＨＣＰサーバより受信し、それが以前のＴＣＰコネクションの中継接続を行っていたゲートウェイ装置の識別子と異なると、ゲートウェイ機能の移動が必要であることを検出する。このときＦＡあるいはＤＨＣＰサーバには、そのサブネットにいる無線端末のＴＣＰコネクションを中継接続するゲートウェイ装置の識別子が登録されている。

ゲートウェイ機能を新たな（移動先での）ゲートウェイ装置へ移動する（ＴＣＰ層でのハンドオフ）必要があることを無線端末が検出したら、自無線端末の識別子と以前のゲートウェイ装置の識別子を含むＴＣＰハンドオフ要求を、移動先でのゲートウェイ装置宛てに送信する。

このＴＣＰ層でのハンドオフ要求を無線端末の移動先でのゲートウェイ装置が受信すると、無線端末の基地局間ハンドオフが完了し、それに引き続きゲートウェイ機能の移動が必要であることを認識し、以前のゲートウェイ装置に送信済みでかつ送達確認の無いデータおよびＴＣＰコネクションの状態情報の転送を要求する。この後に前述したゲートウェイ機能の移動が行われる。

次に、ＦＡあるいはＤＨＣＰサーバが基地局を介してサブネット識別番号を報知する方法に代えて、図１２に示す様なゲートウェイ装置が識別子を報知する方法について説明する。図１２に示した通信ネットワークの構成は、図２に示した第１の通信ネットワークの構成と基本的には同じである。

各々のゲートウェイ装置９２１〜９２３が基地局を介してその識別子（例えばＩＰアドレス）を報知し、無線端末が定期的にその報知情報を受信することで、それが以前のＴＣＰコネクションの中継接続を行っていたゲートウェイ装置の識別子と異なると、ゲートウェイ装置機能の移動が必要であることを検出する。この場合にも、その後のＴＣＰハンドオフの手順は前述した場合と同様である。

更に、ゲートウェイ装置９００の無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２０は、ＴＣＰのｐｅｒｓｉｓｔ ｔｉｍｅｒおよびｋｅｅｐ ａｌｉｖｅ ｔｉｍｅｒによるｐｒｏｂｅセグメントの処理方法を図１、図２を用いて説明する。

一般にｐｅｒｓｉｓｔ ｔｉｍｅｒによって生成されるｗｉｎｄｏｗ ｐｒｏｂｅセグメントは、受信側が受信ウィンドウが開いた通知をしない理由が、開いたことを通知するａｃｋが失われたためか、実際にＴＣＰのバッファに余裕がないためにそうなっているかを、送信側が調べるために送信するものである。無線端末１６０１〜１６０５から見た無線ＴＣＰ層６００のバッファ、有線端末１００１〜１００３から見たＴＣＰ層６２０のバッファがｐｒｏｂｅの対象となるので、無線ＴＣＰ層６００とＴＣＰ層６２０は、通常と同じようにｗｉｎｄｏｗｐｒｏｂｅセグメントに対して応答を行う。即ち、空きバッファ量をもとに、通知すべき受信ウィンドウサイズを決めて、その値をａｃｋによって通知する。同時に、ＴＣＰ中継部６１０を経由して、有線側から無線側へ、または無線側から有線側にｗｉｎｄｏｗ ｐｒｏｂｅセグメントを中継してもよい。中継しないとしても、ゲートウェイ装置の無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２０でｐｅｒｓｉｓｔ ｔｉｍｅｒを動かしてｗｉｎｄｏｗ ｐｒｏｂｅを送信するようにしておけば、無線端末１６０１〜１６０５のＴＣＰ層または有線端末１００１〜１００３のＴＣＰ層のバッファが空いているのに、ゲートウェイ装置の無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２０に間違った受信ウィンドウサイズの状態が残ってデータを送信できなくなることはない。

一般にｋｅｅｐ ａｌｉｖｅ ｔｉｍｅｒによって生成されるｐｒｏｂｅは、ＴＣＰコネクションに長期間活動が見られない理由が、端末が落ちているか、あるいは端末が落ちた後に再起動したために当該ＴＣＰコネクションを既に維持していないためかを確認するために送信される。従って、これらのｐｒｏｂｅに対して、端末になり代わってゲートウェイ装置が応答することは本来の趣旨に反する。従って、このｐｒｏｂｅに対してはゲートウェイ装置の無線ＴＣＰ層３００およびＴＣＰ層６２０は応答せずに、単にＴＣＰ中継部６１０を経由して他方に中継する。但し、無線ＴＣＰ層６００およびＴＣＰ層６２０は中継したＴＣＰセグメント内容を記憶しておき、このｐｒｏｂｅに対する応答が返ってくればそのまま中継する（通常の送信に対するａｃｋは一旦終端するのに対して）。

また、中継を行っているＴＣＰコネクションを形成する無線側または有線側のいずれかのＴＣＰコネクションが切断された場合は、他方も切断する。

次にアプリケーション中継サーバ８１０、８２０について図１を用いて説明する。アプリケーション中継サーバ８１０または８２０は、無線ＴＣＰ入力部６０１またはＴＣＰ入力部６２１からＩＰデータグラム（に含まれるアプリケーションプロトコルデータ）を受けとると、当該アプリケーションプロトコルに定められた処理を行い、必要ならば第２のＴＣＰ（あるいは無線ＴＣＰ）コネクションを設定するように、ＴＣＰ出力部６２２または無線ＴＣＰ出力部６０２に要求する。ユーザにより要求されたデータがキャッシュ８１１または８２１に存在しない場合が、第２のＴＣＰ（あるいは無線ＴＣＰ）コネクションを設定する一つの例である。

次に無線端末１６００について図３を用いて説明する。無線端末１６００の無線ＩＦ部３００は、いわゆるデータリンク層の機能を実現するが、本発明による無線ＩＦ部３００は一部、ＴＣＰ層およびＩＰ層の情報に基づく動作を行う。特に言及すべきなのは以下の点である。

無線ＩＦ出力部３０２は、ＩＰデータグラムを図４に示すように複数のデータリンクフレームに分割するＩＰデータグラム分割部３０３と、優先度の低いＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームを送信している間に、送信すべき優先度の高いＩＰデータグラムが現れた場合に、優先度の高いＩＰデータグラムを含むデータリンクフレームを、優先度の低いＩＰデータグラムを含むデータリンクフレームに先立って送信する優先度制御部３０４を含む。ＩＰデータグラム分割部３０３は、ＴＣＰ／ＩＰヘッダ圧縮機能も持つ。これらはゲートウェイ装置９００の無線ＩＦ入力部２００、２２０のＩＰデータグラム再構成部２０３、２２３と組になって動作する。優先度の高いＩＰデータグラムとしては、純粋なａｃｋ（データを含まないヘッダだけのａｃｋ）をペイロードに含むものを想定しており、これによって既に述べたようなＴＣＰの性能を向上することができる。

このような機能を実現するために例えば以下の方法をとることができる。優先度の高低は、上位のＩＰ層かＴＣＰ層で判断して、上位層が、各ＩＰデータグラムに優先度を識別するタグを付けたり、各ＩＰデータグラムを優先度別に設けられたデータリンク層のキューに繋げるようにしておけば、データリンク層の優先度制御部３０４でも識別できる。ＩＰデータグラムがデータリンク層のキューに繋がれると、制御がデータリンク層に渡る。ＩＰデータグラム分割部３０３がこのＩＰデータグラムを１つ以上のデータリンクフレームに分割する。リンクヘッダには、ＩＰデータグラムを（適当な期間の間）一意に識別する識別子を含める。優先度制御部３０４は、キューを見て優先度の高いデータリンクフレームの送信をハードウェアに要求する。その後、一旦制御を上位層に渡す。上位層が送信すべきＩＰデータグラムを持っていれば、それがデータリンク層のキューに繋がれて、上記と同様の処理が行われる。上位層が送信すべきＩＰデータグラムを持っていなければ、先に送信したデータリンクフレームの送信完了のハードウェアからの割り込みによって、制御がデータリンク層に戻され、優先度制御部３０４がキューにある優先度の高い一つのデータリンクフレームの送信要求をハードウェアに対して行う。

なお、この分割・優先制御方式が特に有効となる無線端末からの出力方向の帯域が狭い場合には、上位層は送信処理のボトルネックとならないので、送信データがキューを形成するのはボトルネックとなるデータリンク層であると考えられる。従って、データリンク層は送信データの優先制御を行うのに適当な場所であると言える。

図５は、２番目のデータリンクフレームが優先度の高いＩＰデータグラム（純粋ａｃｋ）を含む、データリンクフレームの送信例を示している。

無線端末１６００のＴＣＰ層（ＴＣＰ層７００、無線ＴＣＰ層７１０とＴＣＰ選択部７２０の総称）は、以下の点で通常のＴＣＰ層と異なる。

無線ＴＣＰ層７００は、既に述べたような無線用に改善されたトランスポート層プロトコルを実現する。また、ＴＣＰコネクション設定時に、相手が通常のＴＣＰとして動作している場合は、当該コネクションの制御をＴＣＰ層７１０に引き継ぐ。

ＴＣＰ選択部７２０は、無線対応アプリケーション８５０による明示的な要求によって、または明示的な要求無しに、アプリケーション８６０を特定または推定できる情報によって、通常のＴＣＰによって通信を行うか、無線ＴＣＰによって通信を行うかを決定する。ここで通常のＴＣＰならばゲートウェイ装置によるＴＣＰ層以上の中継は無しとして、無線ＴＣＰならばゲートウェイ装置によるＴＣＰ層以上の中継は有りとしてＴＣＰコネクションが設定される。中継方法の決定基準は、ゲートウェイ装置の説明で述べたものに準ずる。

無線端末１６００のアプリケーション層で、無線対応アプリケーション８５０は、ＴＣＰ選択部７２０に無線ＴＣＰかＴＣＰかの選択を明示的に要求する機能を持つものである。アプリケーション８６０は、ＴＣＰ選択部７２０への明示的な要求を行わないものである。

次に、本発明の第３の実施形態である第３の通信ネットワークの構成を図１３に示す。本実施形態の通信ネットワークは、複数のゲートウェイ装置にトランスポート層中継またはアプリケーション層中継の負荷を分散するためにルータを利用した例である。

ルータ１３１１が、有線端末１０１１〜１０１３を収容する有線網１１１１、ゲートウェイ装置９３１〜９３３、無線サービス領域１５２１〜１５２６をそれぞれ受け持つ基地局１４２１〜１４２６を相互接続する。ルータ１３１１は、無線端末１６２１〜１６２４がそれぞれに割り当てられたゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかを介して、有線端末１０１１〜１０１３とＩＰデータグラムの送受を行うように、後述する方法でルーティングを行う。

図１４にルータ１３１１の構成を示す。同図に示すように、このルータ１３１１において、有線ＩＦ部１８０、１９０は有線網１１１１またはゲートウェイ装置９３１〜９３３に接続され、無線ＩＦ部２８０、２９０は基地局１４２１〜１４２６に接続されている。ＩＰ層４８０は、ＩＰ中継部４８３のルーティング表に従って、これらのＩＦから入力されたＩＰデータグラムを適切なＩＦに出力する。

このルータ１３１１は、ＩＰ中継部４８３が各無線端末１６２１〜１６２４とゲートウェイ装置９３１〜９３３の対応表４８６を持っている点に特徴がある。

無線端末１６２１〜１６２４とゲートウェイ装置９３１〜９３３との対応付けは、無線端末１６２１〜１６２４が無線サービス領域１５２１〜１５２６にあることが検出された時や、無線端末１６２１〜１６２４の加入手続き時に行うことができる。前者の場合、基地局が新たな無線端末１６２１〜１６２４の検出を通知するＩＰデータグラムが、ルータ１３１１のデータグラムフィルタ４８５によって移動制御部４８４に転送される。移動制御部４８４は、ある規則に従って、通知された無線端末１６２１〜１６２４とゲートウェイ装置９３１〜９３３の対応関係を付けて、対応表４８６にその内容を登録する。ある規則とは、例えば直前の期間のゲートウェイ装置９３１〜９３３の負荷をもとに、負荷を均等化することを目標に置いて規定されたものである。

また、前述したように図１２に示すゲートウェイ装置９２１〜９２３が基地局１４０１〜１４０８を介してゲートウェイ装置の識別子（例えばＩＰアドレス）を報知し、一方無線端末１６０１〜１６０４が定期的にこの報知情報を受信することで、その基地局を収容するゲートウェイ装置を認識することができる。ひとつの基地局を収容するゲートウェイ装置が複数ある場合には、例えば図１５に示す様に、それぞれのゲートウェイ装置の識別子を基地局を介して報知し、その報知情報を受信した無線端末がそれらすべてのゲートウェイ装置にサービス提供要求の信号を送信する。その要求を受信したゲートウェイ装置はサービス提供応答の信号を無線端末に送信するが、例えば一番早く応答を送信したゲートウェイ装置の負荷が軽いと判断することができ、これを無線端末と対応づけるゲートウェイ装置として定めることもできる。

無線端末１６２１〜１６２４とゲートウェイ装置９３１〜９３３との対応付けを、無線端末１６２１〜１６２４の加入手続き時に行う場合、図示しない遠隔のネットワーク管理装置が対応表４８６を設定する。設定は、上記のように移動制御部４８４を介して行う方法によるものでもよいし、ルータ１３１１内の図示しない管理アプリケーションを介して行う方法によるものであってもよい。

このように設定された対応表４８６を用いたＩＰデータグラムのルーティングに関して、以下に詳述する。

有線端末１０１１〜１０１３から無線端末１６２１〜１６２４へのＩＰデータグラムの送信を、いくつかに場合分けする。
（Ｗ１）有線端末１０１１〜１０１３が送信するＩＰデータグラムのヘッダに宛先として無線端末１６２１〜１６２４のＩＰアドレスが直接書かれている場合。
（Ｗ２）いわゆるトンネリング技術を使い、有線端末１０１１〜１０１３が送信するＩＰデータグラムのヘッダは宛先としてルータ１３１１またはゲートウェイ装置９３１〜９３３のＩＰアドレスを持ち、当該ＩＰペイロードに更にＩＰデータグラム（ないしはその変形）がカプセル化され、カプセル化されたＩＰデータグラムのヘッダの宛先として無線端末１６２１〜１６２４のアドレスが記されている場合。
（Ｗ２−１）ルータ１３１１が宛先アドレスの場合。
（Ｗ２−２）ゲートウェイ装置９３１〜９３３（それぞれ無線端末１６２１〜１６２４に対応付けられた）が宛先アドレスの場合。

ルータ１３１１で、有線端末１０１１〜１０１３から無線端末１６２１〜１６２４へのＩＰデータグラムをルーティングする際に、通常と異なる動作を行う必要があるのは（Ｗ１）と（Ｗ２−１）の場合である。（Ｗ１）の場合、ＩＰ中継部は対応表４８６に従い、ＩＰデータグラムのヘッダの宛先である無線端末１６２１〜１６２４に対応するゲートウェイ装置９３１〜９３３に、ＩＰデータグラムをルーティングする。（Ｗ２−１）の場合、ルータ１３１１のＩＰ入力部４８１でカプセル化されたＩＰデータグラムを取り出し、その後は（Ｗ１）と同様にする。（Ｗ１）の場合はゲートウェイ装置９３１〜９３３が変換・中継後に送信するＩＰデータグラムも、有線端末１０１１〜１０１３から送信されたものと同様に無線端末１６２１〜１６２４を宛先としてヘッダに含むため、同じ宛先アドレスを持つＩＰデータグラムを別々方路にルーティングしなければならない。前者と後者は入力ＩＦの違いや送信元のＭＡＣアドレスなどの情報によって区別できるため、このようなルーティングは可能である。

無線端末１６２１〜１６２４から有線端末１０１１〜１０１３へのＩＰデータグラムの送信を、いくつかに場合分けする。
（Ｒ１）無線端末１６２１〜１６２４が送信するＩＰデータグラムのヘッダに宛先として有線端末１０１１〜１０１３のＩＰアドレスが直接書かれている場合。
（Ｒ２）いわゆるトンネリング技術を使い、無線端末１６２１〜１６２４が送信するＩＰデータグラムのヘッダは宛先としてルータ１３１１またはゲートウェイ装置９３１〜９３３のＩＰアドレスを持ち、当該ＩＰペイロードに更にＩＰデータグラム（ないしはその変形）がカプセル化され、カプセル化されたＩＰデータグラムのヘッダの宛先として有線端末１０１１〜１０１３のアドレスが記されている場合。
（Ｒ２−１）ルータ１３１１が宛先アドレスの場合。
（Ｒ２−２）ゲートウェイ装置９３１〜９３３（それぞれ無線端末１６２１〜１６２４に対応付けられた）が宛先アドレスの場合。
ルータ１３１１で、無線端末１６２１〜１６２４から有線端末１０１１〜１０１３へのＩＰデータグラムをルーティングする際に、通常と異なる動作を行う必要があるのは（Ｒ１）と（Ｒ２−１）の場合である。（Ｒ１）の場合、ＩＰ中継部は対応表４８６に従いＩＰデータグラムのヘッダの送信元である無線端末１６２１〜１６２４に対応するゲートウェイ装置９３１〜９３３にＩＰデータグラムをルーティングする。（Ｒ２−１）の場合、ルータ１３１１のＩＰ入力部４８１でカプセル化されたＩＰデータグラムを取り出し、その後は（Ｒ１）と同様にする。（Ｒ１）の場合はゲートウェイ装置９３１〜９３３が変換・中継後に送信するＩＰデータグラムも、無線端末１６２１〜１６２４から送信されたものと同様に無線端末１０１１〜１０１３を宛先としてヘッダに含むため、同じ宛先アドレスを持つＩＰデータグラムを別々方路にルーティングしなければならない。前者と後者は入力ＩＦの違いや送信元のＭＡＣアドレスなどの情報によって区別できるため、このようなルーティングは可能である。

次に、本発明の第４の実施形態である第４の通信ネットワークの構成を図１６に示す。本実施形態の通信ネットワークの構成は、ゲートウェイ機能の信頼性向上のためにゲートウェイ装置を二重化した点に特徴がある。二重化されたゲートウェイ装置以外は図１３の第３の通信ネットワークの構成に準ずる。

ルータ１３１２が、有線端末１０１１〜１０１３を収容する有線網１１１１、ゲートウェイ装置９４４、９４５、無線サービス領域１５２１〜１５２６をそれぞれ受け持つ基地局１４２１〜１４２６を相互接続する。ルータ１３１２は、無線端末１６２１〜１６２４が、ゲートウェイ装置９４４、９４５を介して、有線端末１０１１〜１０１３とＩＰデータグラムの送受を行うように、第３の通信ネットワークの構成で説明したのと類似する方法でルーティングを行う。

第４の通信ネットワーク構成のルータ１３１２は、有線端末１０１１〜１０１３が無線端末１６２１〜１６２４を最終的な宛先としてルータ１３１２に送信したＩＰデータグラム、および無線端末１６２１〜１６２４が有線端末１０１１〜１０１３を最終的な宛先としてルータ装置１３１２に送信したＩＰデータグラムを各ゲートウェイ装置９４４、９４５に同報する点で、第３の通信ネットワークの構成のルータ１３１１と異なる。

ルータ１３１１はゲートウェイ装置それぞれにインタフェースを持っているが、ルータ１３１２はシェアドメディアのネットワーク（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ））によってゲートウェイ装置９４４と９４５を収容しているという物理的な接続関係の相違は本質的ではない。

ルータ１３１２がゲートウェイ装置９４４と９４５に同報を行う方法を示す。第３の通信ネットワークの構成で示した場合分けで、（Ｗ２−２）と（Ｒ２−２）はゲートウェイ装置が宛先アドレスなので、宛先アドレスをゲートウェイ装置９４４と９４５をホストグループに含むＩＰマルチキャストアドレスを宛先アドレスとすればよい。このホストグループは何らかの方法で予め設定しておく。このＩＰマルチキャストアドレスをシェアドメディアネットワークのＭＡＣアドレスに解決する際に、ゲートウェイ装置９４４と９４５を含むシェアドメディアネットワークのマルチキャストアドレスに解決する。このアドレス解決方法は、通常のＩＰマルチキャストと同様である。ここで、図１７に示すゲートウェイ装置９４４と９４５の構成の中で、同報受信機能１１３は、シェアドメディアネットワークのマルチキャストアドレスを持つフレームを受信する機能を持っている。

（Ｒ１）、（Ｒ２−１）、（Ｗ１）および（Ｗ２−１）の場合は、宛先がシングルキャストのＩＰアドレスであるが、このシングルキャストのＩＰアドレスをシェアドメディアネットワークのＭＡＣアドレスに解決する際に、ゲートウェイ装置９４４と９４５を含むシェアドメディアネットワークのマルチキャストアドレスに解決するようにしておけばよい。このアドレス解決方法は、シングルキャストのＩＰアドレスはシングルキャストのＭＡＣアドレスに解決すると言う通常の方法とは異っている。

なお、ルータ１３１２とゲートウェイ装置９４４と９４５を接続するネットワークがシェアドメディアなので、ルータ１３１２がシングルキャストのＭＡＣアドレスに解決しても、ゲートウェイ装置９４４が自分宛のフレームに加えてゲートウェイ装置９４５宛のＭＡＣアドレスを持つフレームも受信し、ゲートウェイ装置９４５が自分宛のフレームに加えてゲートウェイ装置９４４宛のＭＡＣアドレスを持つフレームも受信するように、ゲートウェイ装置９４４と９４５の有線ＩＦ入力部１１１の同報受信機能１１３を設定しておけば、同様の効果が得られる。

図１７に二重化可能なゲートウェイ装置９４４または９４５の構成を示す。

各ゲートウェイ装置９４４、９４５は、有線ＩＦ部１１０の有線ＩＦ入力部１１１に同報受信機能１１３を、有線ＩＦ出力部１１２には同報送信機能１１４を設けて構成される。例えば、シェアドメディアネットワークであるＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）のＩＦカードはこのような同報機能を持っているが、本発明では通常シングルキャストの宛先ＭＡＣアドレス持つフレームによって送信すべきＩＰデータグラム（ＴＣＰまたは無線ＴＣＰセグメントを含む）を、マルチキャストの宛先ＭＡＣアドレスを持つフレームによって同報する点に特徴がある。

ＩＰ層４１０は、ゲートウェイ装置９００のＩＰ層４００と比べ、移動制御部を持たない点と、二重化制御部１９００による制御を受ける点で異なるが、前者の相違は本質的ではなく、移動制御部を持つ二重化されたゲートウェイ装置も可能である。二重化制御部１９００により一次ゲートウェイ装置のＩＰ層として動作するように指示されると、ＩＰ層によって中継するべきデータグラムの中継を行う。二重化制御部１９００により二次ゲートウェイ装置のＩＰ層として動作するように指示されると、通常ならＩＰ層によって中継するべきと判断されるデータグラムであっても中継は行わなず、黙ってデータグラムを廃棄する。

無線ＴＣＰ層６５０、ＴＣＰ層６７０およびＴＣＰ中継部６６０は、それぞれ無線ＴＣＰ層６００、ＴＣＰ層６２０およびＴＣＰ中継部６１０と比較して、二重化制御部１９００に対して必要な情報を与え、二重化制御部１９００による制御を受ける点で異なる。この点に関して以下に詳述する。

まず、ゲートウェイ装置９４４を一次ゲートウェイ装置、ゲートウェイ装置９４５を二次ゲートウェイ装置とし、有線端末１０１１と無線端末１６２１との間のＴＣＰコネクションを中継する場合について説明する。

この時、ＴＣＰセグメントを受信・応答しあう有線端末１０１１と一次ゲートウェイ装置９４４はＴＣＰのピア関係にあり、無線ＴＣＰセグメントを受信・応答し合う無線端末１６２１と一次ゲートウェイ装置９４４は無線ＴＣＰのピア関係にある。二次ゲートウェイ装置９４５は、これらのＴＣＰセグメントの交換を受信して内容を確認するが、一次ゲートウェイ装置９４４に障害が生じない限り、受信したＴＣＰセグメントに応答することはなく、ピア関係にはない。

無線端末１６２１が無線ＴＣＰのコネクション設定要求を行ったと仮定する。
無線ＴＣＰのＳＹＮセグメントが、図１８の経路ａによって一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。一次ゲートウェイ装置９４４はＴＣＰのコネクション設定要求として、経路ｄによって有線端末１０１１と二次ゲートウェイ装置９４５にＴＣＰのＳＹＮセグメントを同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１は、無線ＴＣＰのＳＹＮセグメントを受信した時点でこの受信を予期しており、予期したセグメントを受信したことで、一次ゲートウェイ装置９４４が正常に動作していると判断する。

もし、一定期間予期したセグメントを受信しなければ、判定部１９０１は経路ｆによって一次ゲートウェイ装置９４４に、動作確認メッセージを送る。これに対して一次ゲートウェイ装置９４４が経路ｅによって応答を返さなければ、二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１は、一次ゲートウェイ障害と判定し、切替え制御部１９０２に対して自装置を一次ゲートウェイ装置として構成するように指示する。切替え制御部１９０２は、無線ＴＣＰ層６５０、ＴＣＰ中継部６６０、ＴＣＰ層６７０に対し、一次ゲートウェイ装置として動作するように指示する。今考えている場合、ＴＣＰ層６７０はＴＣＰのＳＹＮセグメントを有線端末１０１１に送信する。

再び、一次ゲートウェイ装置９４４が正常に動作している場合に戻る。有線端末１０１１が返すＴＣＰのＳＹＮ・ＡＣＫセグメントは、ルータ１３１２によって経路ｃで一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。一次ゲートウェイ装置９４４は、これを受けて経路ｄによって有線端末１０１１と二次ゲートウェイ装置９４５にＡＣＫセグメントを同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行なうことは同様である。

更に、一次ゲートウェイ装置９４４は、経路ｂによって無線端末１６２１と二次ゲートウェイ装置９４５に対して無線ＴＣＰのＳＹＮ・ＡＣＫメッセージを返す。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様である。無線端末１６２１が送信した無線ＴＣＰのＡＣＫセグメントは、ルータによって経路ａで一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。

この時点で、一次ゲートウェイ装置９４４で中継される、無線端末１６２１と有線端末１０１１間の双方向のＴＣＰコネクションが確立する。

有線端末１０１１から無線端末１６２１にデータを転送する場合を考える。有線端末１０１１から送信すべきデータを含むＴＣＰセグメントが、経路ｃによって一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。一次ゲートウェイ装置９４４は、経路ｄによって当該データを受信確認するＡＣＫセグメントを有線端末１０１１と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこのＡＣＫセグメントの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行なうことは同様である。更に、一次ゲートウェイ装置９４４は、送信すべきデータを含む無線ＴＣＰセグメントを、経路ｂによって無線端末１６２１と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１はデータを含む無線ＴＣＰセグメントを予期しているため、この受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様である。無線端末１６２１は、このデータを受信確認する無線ＴＣＰのＡＣＫセグメントを、経路ａで一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する。このＡＣＫを受信しない場合は、一次ゲートウェイ装置９４４がタイムアウトによる再送を行うはずである。一次ゲートウェイ装置９４４が、再送を行うべきなのに行わない場合は、二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１は、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を確認し、必要なら切替を行って再送を行う。

無線端末１６２１がＴＣＰコネクションの切断を要求した場合を考える。無線端末１６２１は、経路ａにより無線ＴＣＰのＦＩＮセグメントを一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する。一次ゲートウェイ装置９４４は、経路ｄによってＴＣＰのＦＩＮセグメントを有線端末１０１１と二次ゲートウェイ装置９４５に同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこのＦＩＮセグメントの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様である。有線端末１６２１がこれに対して返すＴＣＰのＡＣＫセグメントは、ルータ１３１２によって経路ｃで一次ゲートウェイ装置９４４と二次ゲートウェイ装置９４５に同報される。一次ゲートウェイ装置９４４は、経路ｂによって無線端末１６２１と二次ゲートウェイ装置９４５に、ＦＩＮに対する無線ＴＣＰのＡＣＫセグメントを同報する。二次ゲートウェイ装置９４５の判定部１９０１がこのＡＣＫセグメントの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置９４４の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様である。

次に、無線端末と有線端末間、無線端末間、あるいは有線端末間での通信を、ＴＣＰ層ないしアプリケーション層で中継接続を行うゲートウェイ装置を、それぞれの通信と対応付ける手順について図９、図１３および図１４の構成などを含めて説明する。

なお、図１３に示す構成の通信ネットワーク上でメッセージを転送する際には、ＩＰパケットを用い、任意のトランスポート層のプロトコルを用いてデータ転送をする場合を考えるものとする。

ここで図９は、図１３の基地局１４２１〜１４２６（以下、これらをまとめて基地局１４００と呼ぶ）の構成例を示したものである。基地局１４００は、電界強度変化通知部１７５１とＢＥＲ（ビット誤り率）変化通知部１７５２と端末移動制御部１７５３を含む制御部１７５０、電界強度測定部１８５４を含む受信機１８５１と送信機１８５２およぴこれらが空中線１８５５を共用するための共用器１８５３を含む無線送受信部１８５０、ＢＥＲ測定部１８５６、ＩＰ入力部５５１とＩＰ出力部５５２を含むＩＰ層５５０、有線ＩＦ入力部１５１と有線ＩＦ出力部１５２を含む有線ＩＦ部１５０から構成される。なお、図中の実線矢印はデータの流れ、破線矢印は制御の流れを示す。

電界強度測定部１８５４は、各無線端末１６２１〜１６２４から送られてくる電波の受信電界強度を測定し、定期的に制御部１７５０に通知する。ＢＥＲ測定部１８５６は、受信機１８５１から有線ＩＦ出力部１５１へ流れる信号のビット誤り率を各無線端末１６２１〜１６２４対応に測定し、定期的に制御部１７５０に通知する。

なお、受信電界強度とビット誤り率は、無線端末と基地局との間の無線通信状態を表す情報の一例である。制御部１７５０の電界強度変化通知部１７５１は、電界強度測定部１８５４によって得られた各無線端末１６２１〜１６２４の受信電界強度と対応する無線端末１６２１〜１６２４の識別子を含み、宛先をルータ１３１１としたメッセージをＩＰ出力部５５２に渡す。

同様に制御部１７５０のＢＥＲ変化通知部１７５２は、ＢＥＲ測定部１８５６によって得られた各無線端末１６２１〜１６２４のビット誤り率と対応する無線端末１６２１〜１６２４の識別子を含み、宛先をルータ１３１１としたメッセージをＩＰ出力部５５２に渡す。

識別子として、例えば無線端末１６２１〜１６２４に割り当てられたＩＰアドレスを用いることができる。ＩＰ出力部５５２を介してルータ１３１１に転送されるメッセージとしては、新たなＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）メッセージを定義してもよい。すなわち、受信電界強度あるいはビット誤り率等の無線通信状態を表す情報と無線端末の識別子とを通知するためのＩＣＭＰメッセージとして、新たにタイプとコードを割リ当て、情報内容（受信電界強度あるいはビット誤り率と無線端末の識別子）のフォーマットを定める。このメッセージは、定期的に基地局１４００からルータ１３１１に通知するようにしても良いし、受信電界強度およびビット誤り率が予め定められた閾値を越えた場合のみに通知するようにしても良い。

図１４は、図１３のルータ１３１１の構成例を示したものである。ルータ１３１１は、大きく分けて、有線網１１１１および複数のゲートウェイ装置９３１〜９３３をそれぞれ１つづつ接続する複数（図１４では、そのうちの２つのみを示している）の有線ＩＦ部１８０、１９０と、基地局１４２１〜１４２６のそれぞれを１つずつ接続する複数（図１４では、そのうち２つのみを示している）の無線ＩＦ部２８０、２９０とＩＰ層４８０とから構成される。

有線ＩＦ部１８０、１９０は、有線ＩＦ入力部（１８１、１９１）と有線ＩＦ出力部（１８２、１９２）とから構成され、無線ＩＦ部２８０、２９０は、無線ＩＦ入力部（２８１、２９１）と無線ＩＦ出力部（２８２、２９２）とから構成されている。

ＩＰ層４８０は、データグラムフィルタ４８５を持つＩＰ入力部４８１と、ＩＰ出力部４８２と、対応表４８６を記憶したＩＰ中継部４８３と、移動制御部４８４とから構成される。

基地局から送信される無線通信状態を通知するためのメッセージ（例えばＩＣＭＰメッセージ）は、無線ＩＦ入力部２８１あるいは２９１を経由して、ＩＰ入力部４８１に至る。すると、ＩＰ入力部４８１はデータグラムフィルタ４８５によって、当該メッセージが無線通信状態を通知するためのＩＣＭＰメッセージであることを認識する（ＩＣＭＰのタイプとコードによリ識別できる）。そして、当該メッセージに含まれる識別子にて識別される無線端末で終端されるトランスポート層コネクションを中継しているゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかに転送するべきメッセージ（ＩＰデータグラム）であることを認識して、ＩＰ中継部４８３に渡す。

ＩＰ中継部４８３の対応表４８６には、無線端末１６２１〜１６２４のＩＰアドレスと、無線端末１６２１〜１６２４で終端されるトランス層ポートコネクションを中継するゲートウェイ装置９３１〜９３３のＩＰアドレスとの間の対応関係が示されている。

この対応関係は、例えば以下のようにして付けられているとする。無線端末１６２１〜１６２４が無線サービス領域１５２１〜１５２６のいずれかに新たに見い出された（電源投入時を含む）ことを基地局１４２１〜１４２６の端末移動制御部１７５３がルータ１３１１の移動制御部４８４に通知した時、移動制御部４８４がある規則によって無線端末とゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかを対応つける。

さて、ＩＰ中継部４８３は、当該メッセージに含まれる無線端末のＩＰアドレスに対応するゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかのＩＰアドレスを、対応表４８６によって得る。このゲートウェイ装置のＩＰアドレスを、そのメッセージの新たな宛先としてＩＰヘッダに書き込んで、ＩＰ出力部４８２に渡す。

ＩＰ出力部４８２では、メッセージをその宛先に対応する有線ＩＦ出力部（１８２あるいは１９２）を経由して、ゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかに送信する。

なお、ＩＰ入力部４８１に入力されるメッセージの宛先はルータ１３１１のアドレスなので、本来は上位層に渡すべきものである。従って、前述したようなＩＰ中継部４８３での処理（当該メッセージに含まれる識別子の無線端末に対応するゲートウェイ装置を対応表４８６を参照して特定して、当該メッセージをその特定されたゲートウェイ装置に転送するための処理）は、上位層にて行うようにしてもよい。すなわち、ＩＰ中継部４８３には渡さずに、上位層に当該メッセージを処理する部分を設けても良い。

次に、無線端末と基地局間の無線通信状態により、その無線端末との通信を中継接続するゲートウェイ装置のトランスポート層プロトコルを適応的に制御する手順について図１９を用いて説明する。図１９は、図１３のゲートウェイ装置９３１〜９３３（以下、これらをまとめてゲートウェイ装置９３０と呼ぶ）の構成例を示したものである。ゲートウェイ装置９３０は、大きく分けて、有線ＩＦ部１２０とＩＰ層４２０とＴＣＰ層６２０とＴＣＰ中継部６１０と無線ＴＣＰ層６３０とから構成される。

有線ＩＦ部１２０は、有線ＩＦ入力部１２１と有線ＩＦ出力部１２２とから構成され、ルータ装置１３１１に接続するようになっている。ＩＰ層４２０は、データグラムフィルタ４２５を含むＩＰ入力部４２１と、ＩＰ出力部４２２と、ＩＰ中継部４２３と、無線通信状態受信処理部４２６とから構成される。

ＴＣＰ層６２０は、セグメントフィルタ６２３を含むＴＣＰ入力部６２１とＴＣＰ出力部６２２とから構成される。無線ＴＣＰ層６３０は、セグメントフィルタ６３３を含む無線ＴＣＰ入力部６３１と、無線ＴＣＰ出力部６３２と、無線通信状態適応制御部６３４とから構成される。

ＴＣＰ中継部６１０は、無線トランスポート層プロトコルを有線トランスポート層プロトコルに変換する中継部６１１と、有線トランスポート層プロトコルを無線トランスポートプロトコルに変換する中継部６１２とから構成される。

ルータ１３１１からゲートウェイ装置９３０に転送されたメッセージは、ゲートウェイ装置９３０の有線ＩＦ入力部１２１を通過して、ＩＰ入力部４２１に達する。

ＩＰ入力部４２１では、データグラムフィルタ４２５により、入力されたメッセージが無線通信状態を通知するためのメッセージであると認識すると、これを無線状態受信処理部４２６に送る。

無線状態受信処理部４２６は、メッセージ中の無線端末の識別子（例えばＩＰアドレス）と無線通信状態に関する情報（例えば、受信電界強度またはビット誤り率）を抽出し、それを無線ＴＣＰ層６３０に通知する。

無線ＴＣＰ層６３０の無線通信状態適応制御部６３４が、この無線通信状態に関する情報を基に無線ＴＣＰの動作を適応的に変更する。例えば、ビット誤り率がある閾値より高くなった場合（あるいは受信電界強度がある閾値よリも小さくなった場合）に、送信する無線ＴＣＰセグメントの最大サイズを小さくし、ビット誤り率がある閾値よりも低くなった場合（あるいは受信電界強度がある閾値よりも大きくなった場合）に、送信する無線ＴＣＰセグメントの最大サイズを大きくする。

このようなトランスポート層コネクションの制御指示（例えば、ＴＣＰセグメントのサイズの変更指示）は、例えば、無線ＴＣＰ出力部６３２に作用し、以後、ＴＣＰ中継部６１０の有線→無線中継部６１２から送られてくるＴＣＰセグメントは、無線通信状態適応制御部６３４にて決定されたサイズにて無線ＴＣＰ出力部６３２から出力され、ＩＰ出力部４２２、有線ＩＦ出力部１２２を介して基地局へ送信される。

これまでは、基地局１４２１〜１４２６のいずれかからルータ１３１１に送られてくる無線通信状態を通知するためのメッセージを基に、ルータ１３１１が、そのメッセージ中に含まれる識別子にて識別される無線端末と複数のゲートウェイ装置のいずれかとを対応づける（無線通信状態を通知するためのメッセージの転送先のゲートウェイ装置の特定）場合を説明してきた。

次に、基地局１４２１〜１４２６が無線端末と複数のゲートウェイ装置のいずれかとを対応づける場合について説明する。図２０に基地局１４０１〜１４０６（以下、これらをまとめて基地局１４００と呼ぶ）の他の構成例を示す。なお、図９と同一部分には同一符号を付し、異なる部分について説明する。すなわち、図２０に示す構成では、制御部１７５０に対応表１７５４が具備されている。

対応表１７０４には、無線端末１６２１〜１６２４の識別子（例えばＩＰアドレス）と、無線端末１６２１〜１６２４で終端されるトランスポート層コネクションを中継するゲートウェイ装置９３１〜９３３のＩＰアドレスとの間の対応関係が示されている．
この対応関係は、例えば以下のようにして付けられているとする。まず、ルータ装置１３１１は、別に定められた方法で既に対応関係を対応表４８６に持ってるとする。基地局１４２１〜１４２６のいずれかの端末移動制御部１７５３が無線端末１６２１〜１６２４のいずれかを見い出したこと通知するためのメッセージをルータ１３１１に送信すると、ルータ１３１１の移動制御部４８４では、対応表４８６を参照して、その受け取ったメッセージに含まれる識別子（ＩＰアドレス）の無線端末で終端されるトランスボート層コネクションを中継するゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかの識別子（ＩＰアドレス）を検索する。

そして、この検索されたゲートウェイ装置の識別子を含む所定の応答メッセージを、先に、無線端末を見い出したこと通知するためのメッセージを送信した基地局に対し送信する。

当該基地局では、ルータ１３１１からの応答メッセージを有線ＩＦ入力部１５１、ＩＰ入力部５５１を介して受信して、その応答メッセージからゲートウエイ装置の識別子を抽出すると、端末移動制御部１７５３では、そのゲートウエイ装置の識別子と当該無線端末との対応関係を対応表１７５４に登録する。

一方、制御部１７５０の電界強度変化通知部１７５１は、電界強度測定部１８５４によって得られた無線端末から送られてくる電波の受信電界強度と、当該無線端末の識別子を含むメッセージを生成し、ＩＰ出力部５５２に渡す。その際、電界強度変化通知部１７５１は対応表１７５４から、当該無線端末の識別子に対応するゲートウェイ装置の識別子（ＩＰアドレス）を検索して、それを生成したメッセージの宛先として設定する。

同様に、制御部１７５０のＢＥＲ変化通知部１７５２は、ＢＥＲ測定部１８５６によって得られた無線端末のビット誤り率と、当該無線端末の識別子を含むメッセージを生成し、ＩＰ出力部５５２に渡す。その際、ＢＥＲ変化通知部１７５２は対応表１７５４から、当該無線端末の識別子に対応するゲートウェイ装置の識別子（ＩＰアドレス）を検索して、それを生成したメッセージに宛先として設定する。

このメッセージは、ＩＰ出力部５５２、有線ＩＦ出力部１５２を介してルータ１３１１に送信されると、ルータ１３１１では、通常のＩＰパケットと同じ扱いで、ＩＰパケットに含まれるＩＰアドレスにて特定されるゲートウェイ装置９３１〜９３３のいずれかにルーティングされる。このメッセージを受信したゲートウェイ装置９３１〜９３３の動作は、前述した様に無線ＴＣＰ層６３０の無線通信状態適応制御部６３４が、これらの無線通信状態に関する情報を基に無線ＴＣＰの動作を適応的に変更する。

次に、無線端末または有線端末からのＴＣＰコネクション確立要求の際に使用される制御オプションの処理方法について図２および図２１を用いて説明する。図２１は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。

例えば図２の通信ネットワークの構成の中で、ゲートウェイ装置９０１が図２０に示される構成であるとする。このとき、ゲートウェイ装置９０１がオプションｈを要求したＴＣＰコネクション確立のためのパケットを有線網１１０１内にある端末１００１より受信すると、（ここで、オプションｈがパスＭＴＵディスカバリを指示するものだとする）このときゲートウェイ装置９０１はオプションにｈ対する回答を端末１００１に行うとともに、端末１００１とのコネクションの確立を行う。このときに、コネクションのオプションとして何が要求されていたかをオプションテーブル６８３に記録しておく。

次にゲートウェイ装置９０１は端末１００１がコネクションを確立したい相手である、例えば無線端末１６０１とのコネクション確立の動作に入る。ゲートウェイ装置９０１内のＴＣＰハンドオフ制御部６４０はコネクション確立のためのパケットを生成する際にオプションテーブル６８３を参照する。これにより、ゲートウェイ装置９０１はオプションｈが要求されていることを確認し、経路上のＭＴＵを探索する。しかし一般的に無線リンクでのパケットサイズは有線リンクでのパケットサイズに比べると小さいので、ここでのＭＴＵを無線端末１６０１と端末１００１との間の経路上のＭＴＵとして扱うと、有線網において必要以上のデータ分割が行われ、この結果リンクの利用効率が低下してしまう。そこで、無線端末とのコネクション確立の時にはｈを不必要なものとして扱う。そこで、ゲートウェイ装置９０１内のＴＣＰハンドオフ制御部６４０はＴＣＰコネクショ
ン確立のためのパケットのオプションには何も加えずに無線端末１６０１に送信するよう無線ＴＣＰ６００内の無線ＴＣＰ出力部６０２に要求を送信する。

このＴＣＰコネクション確立のためのパケットを受信した無線端末１６０１はオプション無しと理解して、このパケットに対する送達確認・回答パケットをゲートウェイ装置９０１へ送信する。これにより、無線端末とゲートウェイ装置９０１との間のコネクションはオプション無しの状態で確立される。

以上の様に、例えば無線端末と有線端末との間のコネクションを分割設定する際に、通信リンクの状況などによってオプションの設定を柔軟に変更することにより、通信リンクを効率良く利用できることになる。

次に、無線端末が異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で移動し、これらのゲートウェイ装置間でゲートウェイ機能の移動（ＴＣＰ層によるハンドオフ）が行われる手順について図２２を用いて説明する。図２２は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。

無線端末が、異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で移動し、これらのゲートウェイ装置間でゲートウェイ機能の移動（ＴＣＰ層によるハンドオフ）が行われる際に、ゲートウェイ装置９６０のＴＣＰハンドオフ制御部６４０はＴＣＰ中継している２つのＴＣＰコネクション（例えばゲートウェイ装置９６０と無線端末間、ゲートウェイ装置９６０と有線端末間）の現在のＴＣＰコネクション状態を示す状態遷移変数６８９、６９４を参照する。

それぞれのＴＣＰコネクションの状態遷移変数６８９、６９４が共にＥＳＴＡＢＬＩＳＨＥＤであった場合には、ＴＣＰ中継している２つのＴＣＰコネクションが確立されていてデータ転送状態であると検出され、無線端末が移動後にも新たなゲートウェイ装置にてゲートウェイ機能が実現できる様に、前述したＴＣＰ層によるハンドオフの一連の操作を行う。

これに対し、それぞれのＴＣＰコネクションの状態遷移変数６８９、６９４のいずれかがＥＳＴＡＢＬＩＳＨＥＤでない場合には、ゲートウェイ装置９６０はそれぞれの（ＣＬＯＳＥＤでない）ＴＣＰコネクションを切断する処理を行う。もちろん、共にＣＬＯＳＥＤであった場合には何ら動作を行わなくとも良い。

この様な判断基準でゲートウェイ装置間のハンドオフを実行することにより、異常な状態遷移におけるゲートウェイの動作手順を装備することを回避できるため、ゲートウェイ装置のシステム構成の簡略化が期待できる。

次に、無線端末が異なる基地局間でハンドオフした時の、無線端末におけるＴＣＰコネクション管理手順について図２３を用いて説明する。図２３は本発明の一実施形態である無線端末の構成を示すもので、図３と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。

無線端末１６２０が異なる基地局間でハンドオフをするため無線伝送路が切断されるとき、無線端末１６２０の無線ＴＣＰ層において現在のＴＣＰコネクション状態を示す無線ＴＣＰ状態遷移変数７３４を参照したとき、この変数がＳＹＮ＿ＳＥＮＴ、ＳＹＮ＿ＲＣＶＤ、ＬＩＳＴＥＮのいずれかであり、すなわちコネクションの確立の途中であった場合には、無線端末１６２０はこのコネクションを切断する動作を行うとともに、コネクションの切断が行われたことをＴＣＰハンドオフ制御部７４０中の、コネクション確立時ハンドオフ切断変数７４１に記録しておく。

この後、無線端末１６２０のハンドオフが終了して無線伝送路が確立したことをＴＣＰハンドオフ制御部７４０が検出すると、前述したコネクション確立時ハンドオフ切断変数７４１を参照し、コネクションの切断が行われたことが記録されていればＴＣＰコネクションの再確立の動作を開始する。

以上により、無線端末１６２０がＴＣＰコネクション確立途中のときにハンドオフによりそのコネクション切断されても、ハンドオフの後にコネクション再確立を自動的に行えるので、速やかにコネクションの再確立が行えるうえ、ユーザがコネクションの再確立のための動作を行うことを省くことが可能である。

次に、無線端末とゲートウェイ装置間の無線伝送伝送路が例えばハンドオフが原因で切断された時の、データフロー制御の手順について図２、図２４および図２５を用いて説明する。図２４は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図１と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。また図２５は本発明の一実施形態である無線端末の構成を示すもので、図３と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。図２中のゲートウェイ装置９０２が図２４のゲートウェイ装置９７０で示す構成になっており、図２中の無線端末１６０４が図２５の無線端末１６３０で示す構成になっているとする。

無線端末１６０４がゲートウェイ装置９０２を介して有線端末１００１とコネクションを分割設定して通信中に、基地局１４０５がカバーする無線サービス領域１５０５から基地局１４０６がカバーする無線サービス領域１５０６にハンドオフを開始すると、ゲートウェイ装置９７０内のＴＣＰハンドオフ制御部は、ＴＣＰ層６９５内のパケット生成部６９９においてウィンドウサイズフィールドを０にしたデータを持たないパケットを生成し、ＴＣＰ出力部６９７を介して有線端末１００１にこのパケットを送信する。有線端末１００１はこのウィンドウサイズが０であることを通知するパケットを受信すると相手の無線端末１６０４の受信バッファに空きが無いと解釈するため、それ以降無線端末１６０４宛てデータの送信を一時的に停止する。

また、無線端末１６０４が通信している相手の端末が例えば無線端末１６０３である場合には、ゲートウェイ装置９０１に対してウィンドウサイズフィールドが０のパケットを送信することで、同様に無線端末１６０４宛てデータの送信は一時的に停止される。

以上により、ネットワーク内で輻輳が生じているのではないが通信を行えない状態である、例えばハンドオフ動作中において、無線端末と通信している相手端末のＴＣＰ層においてデータの送信を一時的に停止させるとともに、このコネクションにおける無線端末への伝送レートを制御する輻輳ウィンドウの減少を止めることが可能であり、ハンドオフ終了後には直ちに高い伝送レートでのデータ送信を開始することができる。

また同様に、ハンドオフの動作を開始した無線端末１６０４のＴＣＰハンドオフ制御部は、ハンドオフを開始したことを示す信号を無線ＴＣＰ層７５０のパケット生成部７５５へ送信する。このときパケット生成部７５５において、ウィンドウサイズフィールドが０でデータを含まず、宛先アドレス及びコネクション識別ポート番号にはこの無線端末１６０４のアドレス（ＩＰアドレス）及び現在通信を行っているコネクションのポート、送信元アドレスおよびコネクション識別ポート番号には、この無線端末と通信を行っている有線端末１００１のアドレス（ＩＰアドレス）及びポートに設定したパケットを生成する。パケット生成部７５５ではこの様に生成したパケットを無線ＴＣＰ入力部７５１へ送信する。

このパケットを受信した無線ＴＣＰ入力部７５１は、ウィンドウサイズが０であることを通知するパケットを受信すると相手の有線端末１００１の受信バッファに空きが無いと解釈するため、それ以降有線端末１００１宛てデータの送信を一時的に停止する。

無線端末１６０４のＴＣＰハンドオフ制御部７６０は無線ＩＦ部３００よりハンドオフが完了したことを示す信号を受信するか、あるいはＩＰ入力部５０１や無線ＴＣＰ入力部７５１よりこの無線端末１６０４と通信を行っている有線端末１００１からパケットを受信したことを示す信号を受信するか、あるいはＴＣＰ制御部７６１より相手端末１００１とのコネクションを切断したことを示す信号を受信した場合に、パケット生成部７５５に前述したウィンドウサイズ０のパケットの生成を中止することを示す信号を送信する。パケット生成部７５５はウィンドウサイズ０のパケットの生成を中止することを示す信号を受信するまで、例えば１秒ごとにこのパケットを生成して無線ＴＣＰ入力部７５１へ送信する。

以上により、ネットワーク内で輻輳が生じているのではないが通信を行えない状態である、例えばハンドオフ動作中において、無線端末のＴＣＰ層においてデータの送信を一時的に停止させるとともに、このコネクションにおける無線端末側からの伝送レートを制御する輻輳ウィンドウの減少を止めることが可能であり、ハンドオフ終了後には直ちに高い伝送レートでのデータ送信を開始することができる。

次に、無線端末が基地局およびゲートウェイ装置を介して有線端末とコネクションを分割設定して通信中に、そのゲートウェイ装置に収容される基地局の無線サービス領域外に移動した場合の動作について図２および図２６を用いて説明する。図２６は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図１の構成の一部分を示している。図１と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。図２中のゲートウェイ装置９０１〜９０３が図２６のゲートウェイ装置９８０で示す構成になっているとする。

ゲートウェイ装置９０２のＴＣＰハンドオフ制御部６４０が、そのゲートウェイ装置を介して通信中である無線端末１６０４と基地局１４０５の無線伝送路が切断されたことを示す信号を例えば基地局１４０５から受信したら、ゲートウェイ装置９０２が収容する基地局の無線サービス領域１５０４〜１５０６の境界に隣接するエリアをサービスする基地局を収容するゲートウェイ装置９０１及び９０３に対して、その無線端末１６０４からのパケットを受信した場合にパケットを転送してもらうよう要求する、無線端末１６０４の識別子（例えばＩＰアドレス）と自ゲートウェイ装置９０２の識別子（例えばＩＰアドレス）を含んだ図２７のようなパケットを送信する。

このパケットを受信したゲートウェイ装置９０１および９０３は図２８のような転送要求テーブルに、このパケットに含まれている無線端末１６０４のアドレスと、転送を要求しているゲートウェイ装置９０２のアドレスを記録する。

無線端末１６０４が移動した先のゲートウェイ装置９０１または９０３が、無線ＩＦ部あるいは基地局が収容されるルータ１３０１に接続される有線ＩＦ部からパケットを受信した場合には、ゲートウェイ装置９０１または９０３は、転送要求テーブル４９１を参照し、当該受信したパケットのソースアドレスが転送要求テーブル４９１に登録されている無線端末１６０４のアドレスである場合、転送先アドレスとして登録されているゲートウェイ装置９０２にそのパケットを転送する。 さらに転送要求テーブル４９１の各エントリに対しては、転送テーブルタイマー４９２にタイマーがセットされており（転送要求テーブル４９１のタイマーＮｏ．の項に対応するタイマーの番号が記載されている）、一定時間が経過してタイマーが切れた場合にはそのタイマーの対象となる項目を削除する。

図２６のゲートウェイ装置９８０に示したパケット転送を行う機能が図２のゲートウェイ装置９０３にない場合は基地局１４０７、１４０８に、またゲートウェイ装置９０１にパケット転送を行う機能がない場合はルータ１３０１にパケット転送を行う機能を搭載する構成でも良い。その場合にはゲートウェイ装置９０２は、前述した手順にて図２７の様な転送要求のパケットを、それぞれ基地局１４０７、１４０８またはルータ１３０１宛てに送信する。

以上により、無線端末が通信中に異なるゲートウェイ装置が収容する基地局のサービスエリアに移動した場合でも、その基地局を収容するゲートウェイ装置あるいは基地局からパケットを転送してもらうことができるので、ゲートウェイ装置間のハンドオフがスムーズに行え、コネクションが切断されることがなくなる。

本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 図１のゲートウェイ装置を含む第１の通信ネットワークの構成例を示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態の通信ネットワークにおいてＩＰデータグラムを複数のデータリンクフレームに分割した様子を示す図。 本発明の一実施形態の通信ネットワークにおいてＴＣＰの純粋なａｃｋがＩＰデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームの間に介在している場合を示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置における中継方法テーブルを示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置における中継方法テーブルを示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態である基地局の構成を示す図。 本発明の一実施形態の基地局における無線端末アドレス登録テーブルを示す図。 本発明の第２の実施形態である第２の通信ネットワークの構成例を示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置の動作を示す図。 本発明の第３の実施形態である第３の通信ネットワークの構成を示す図。 本発明の一実施形態のルータの構成を示す図。 本発明の一実施形態のゲートウェイ装置の動作を示す図。 本発明の第４の実施形態である第４のネットワークの構成を示す図。 本発明の一実施形態である二重化可能なゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である二重化されたゲートウェイ装置と無線および有線端末間のメッセージ経路を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である基地局の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態である無線端末の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の送信する転送要求のパケットの構成を示す図。 本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置における転送要求テーブルの構成を示す図。 従来技術によるオプション付きＩＰヘッダーを示す図。 従来技術によるＴＣＰ状態遷移ダイヤグラムを示す図。

符号の説明

１００……有線ＩＦ部
１０１……有線ＩＦ入力部
１０２……有線ＩＦ出力部
１１０……有線ＩＦ部
１１１……有線ＩＦ入力部
１１２……有線ＩＦ出力部
１１３……同報受信機能
１１４……同報送信機能
１２０……有線ＩＦ部
１２１……有線ＩＦ入力部
１２２……有線ＩＦ出力部
１５０……有線ＩＦ部
１５１……有線ＩＦ入力部
１５２……有線ＩＦ出力部
１８０……有線ＩＦ部
１８１……有線ＩＦ入力部
１８２……有線ＩＦ出力部
１９０……有線ＩＦ部
１９１……有線ＩＦ入力部
１９２……有線ＩＦ出力部
２００……無線ＩＦ部
２０１……無線ＩＦ入力部
２０２……無線ＩＦ出力部
２０３……ＩＰデータグラム再構成部
２１０……無線ＩＦ部
２１２……無線ＩＦ出力部
２２０……無線ＩＦ部
２２１……無線ＩＦ入力部
２２２……無線ＩＦ出力部
２２３……ＩＰデータグラム再構成部
２８０……無線ＩＦ部
２８１……無線ＩＦ入力部
２８２……無線ＩＦ出力部
２９０……無線ＩＦ部
２９１……無線ＩＦ入力部
２９２……無線ＩＦ出力部
２９５……データリンク部
２９６……ハンドオフ制御部
３００……無線ＩＦ部
３０１……無線ＩＦ入力部
３０２……無線ＩＦ出力部
３０３……ＩＰデータグラム分割部
３０４……優先度制御部
３１０……無線ＩＦ部
３１１……無線ＩＦ入力部
３１２……無線ＩＦ出力部
３２０……無線ＩＦ部
３２１……無線ＩＦ入力部
３２２……無線ＩＦ出力部
３２３……ＩＰデータグラム分割部
３２４……優先度制御部
３３０……無線ＩＦ部
３３１……無線ＩＦ入力部
３３２……無線ＩＦ出力部
３３３……ＩＰデータグラム分割部
３３４……優先度制御部
４００……ＩＰ層
４０１……ＩＰ入力部
４０２……ＩＰ出力部
４０３……ＩＰ中継部
４０４……移動制御部
４０５……データグラムフィルタ
４１０……ＩＰ層
４１１……ＩＰ入力部
４１２……ＩＰ出力部
４１３……ＩＰ中継部
４１５……データグラムフィルタ
４２０……ＩＰ層
４２１……ＩＰ入力部
４２２……ＩＰ出力部
４２３……ＩＰ中継部
４２５……データグラムフィルタ
４２６……無線通信状態受信処理部
４８０……ＩＰ層
４８１……ＩＰ入力部
４８２……ＩＰ出力部
４８３……ＩＰ中継部
４８４……移動制御部
４８５……データグラムフィルタ
４８６……対応表
４９０……転送制御部
４９１……転送要求テーブル
４９２……転送テーブルタイマー
５００……ＩＰ層
５０１……ＩＰ入力部
５０２……ＩＰ出力部
５１０……ＩＰ層
５１１……ＩＰ入力部
５１２……ＩＰ出力部
５５０……ＩＰ層
５５１……ＩＰ入力部
５５２……ＩＰ出力部
６００……無線ＴＣＰ層
６０１……無線ＴＣＰ入力部
６０２……無線ＴＣＰ出力部
６０３……セグメントフィルタ
６１０……ＴＣＰ中継部
６１１……無線→有線中継部
６１２……有線→無線中継部
６２０……ＴＣＰ層
６２１……ＴＣＰ入力部
６２２……ＴＣＰ出力部
６２３……セグメントフィルタ
６３０……無線ＴＣＰ層
６３１……無線ＴＣＰ入力部
６３２……無線ＴＣＰ出力部
６３３……セグメントフィルタ
６３４……無線通信状態適応制御部
６４０……ＴＣＰハンドオフ制御部
６４１……ＴＣＰ制御部
６４２……パケット生成部
６５０……無線ＴＣＰ層
６５１……無線ＴＣＰ入力部
６５２……無線ＴＣＰ出力部
６５３……セグメントフィルタ
６６０……ＴＣＰ中継部
６６１……無線→有線中継部
６６２……有線→無線中継部
６７０……ＴＣＰ層
６７１……ＴＣＰ入力部
６７２……ＴＣＰ出力部
６７３……セグメントフィルタ
６８０……ＴＣＰ中継部
６８１……無線→有線中継部
６８２……有線→無線中継部
６８３……オプションテーブル
６８５……無線ＴＣＰ層
６８６……無線ＴＣＰ入力部
６８７……無線ＴＣＰ出力部
６８８……セグメントフィルタ
６８９……無線ＴＣＰ状態遷移変数
６９０……ＴＣＰ層
６９１……ＴＣＰ入力部
６９２……ＴＣＰ出力部
６９３……セグメントフィルタ
６９４……ＴＣＰ状態遷移変数
６９５……ＴＣＰ層
６９６……ＴＣＰ入力部
６９７……ＴＣＰ出力部
６９８……セグメントフィルタ
６９９……パケット生成部
７００……無線ＴＣＰ層
７０１……無線ＴＣＰ入力部
７０２……無線ＴＣＰ出力部
７１０……ＴＣＰ層
７１１……ＴＣＰ入力部
７１２……ＴＣＰ出力部
７２０……ＴＣＰ選択部
７３０……無線ＴＣＰ層
７３１……無線ＴＣＰ入力部
７３２……無線ＴＣＰ出力部
７３４……無線ＴＣＰ状態遷移変数
７４０……ＴＣＰハンドオフ制御部
７４１……コネクション確立時ハンドオフ切断変数
７５０……無線ＴＣＰ層
７５１……無線ＴＣＰ入力部
７５２……無線ＴＣＰ出力部
７５５……パケット生成部
７６０……ＴＣＰハンドオフ制御部
７６１……ＴＣＰ制御部
８００……アプリケーション
８１０……アプリケーション中継サーバ
８１１……キャッシュ
８２０……アプリケーション中継サーバ
８２１……キャッシュ
８５０……無線対応アプリケーション
８６０……アプリケーション
９００……ゲートウェイ装置
９０１〜９０３……ゲートウェイ装置
９１１〜９１２……ゲートウェイ装置
９２１〜９２３……ゲートウェイ装置
９３０……ゲートウェイ装置
９３１〜９３３……ゲートウェイ装置
９４４……一次ゲートウェイ装置
９４５……二次ゲートウェイ装置
９５０……ゲートウェイ装置
９６０……ゲートウェイ装置
９７０……ゲートウェイ装置
９８０……ゲートウェイ装置
１００１〜１００３……有線端末
１０１１〜１０１３……有線端末
１１０１……有線網
１１１１……有線網
１３０１……ルータ
１３０２〜１３０５……ルータ
１３１１……ルータ
１３１２……ルータ
１４００……基地局
１４０１〜１４０８……基地局
１４１１〜１４１８……基地局
１４２１〜１４２６……基地局
１５０１〜１５０８……無線サービス領域
１５１１〜１５１８……無線サービス領域
１５２１〜１５２６……無線サービス領域
１６００……無線端末
１６０１〜１６０５……無線端末
１６１０……無線端末
１６１１〜１６１４……無線端末
１６２０……無線端末
１６２１〜１６２４……無線端末
１６３０……無線端末
１７００……制御部
１７０１……電界強度変化通知部
１７０２……ＢＥＲ変化通知部
１７０３……端末移動制御部
１７５０……制御部
１７５１……電界強度変化通知部
１７５２……ＢＥＲ変化通知部
１７５３……端末移動制御部
１７５４……対応表
１８００……無線送受信部
１８０１……受信機
１８０２……送信機
１８０３……共用器
１８０４……電界強度測定部
１８０５……空中線
１８０６……ＢＥＲ測定部
１８５０……無線送受信部
１８５１……受信機
１８５２……送信機
１８５３……共用器
１８５４……電界強度測定部
１８５５……空中線
１８５６……ＢＥＲ測定部
１８５７……無線端末アドレス登録テーブル
１９００……二重化制御部
１９０１……判定部
１９０２……切替え制御部

Claims (2)

1. それぞれ異なる無線網と接続された複数のゲートウェイ装置を有線網を介して相互に接続してなる通信ネットワークにおいて、
   前記各ゲートウェイ装置がそれぞれ、前記無線網の接続端末間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第１のコネクションおよび第２のコネクションとに分割して設定するか、前記無線網の接続端末と前記有線網の接続端末との間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第１のコネクションと前記有線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第２のコネクションとに分割して設定するためのコネクション分割設定手段を有し、第１のゲートウェイ装置に収容された無線網の第１の基地局が受け持つ無線サービス領域から第２のゲートウェイ装置に収容された無線網の第２の基地局が受け持つ他の無線サービス領域へ前記無線端末が移動した場合、前記第１のコネクション及び前記第２のコネクションが確立されている状態のときにのみ前記ゲートウェイ機能を移動させ、前記第１のコネクションまたは前記第２のコネクションの一方が確立されていない場合には、前記第１のコネクション及び前記第２のコネクションを切断することを特徴とするゲートウェイ装置。
2. 基地局を介して無線網の接続端末または有線網の接続端末と通信を行う無線端末装置において、
   トランスポート層コネクションの設定および切断を行うコネクション設定手段と、基地局間でのハンドオフ動作の開始および終了を検出したときにコネクション設定手段に通知するハンドオフ通知手段とを具備し、
   ハンドオフ動作の開始が前記コネクション設定手段に通知されたときに、前記コネクション設定手段が設定を行っているトランスポート層コネクションの状態が設定途中状態であるときには前記コネクションを切断するとともに、ハンドオフの実行が終了したことが前記ハンドオフ通知手段より通知されると、前記コネクション設定手段が再びトランスポート層コネクションの設定を開始することを特徴とする無線端末装置。

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