JP2020014176A - Data relay method for relaying between network devices by relay device on shortest path - Google Patents

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Abstract

To provide a data relay method for a system that relays between network devices in a mobile communication system by a relay device having a shortest path in a tunnel section of bidirectional communication, particularly in a user plane, in a low-delay application.SOLUTION: Originating and terminating side core network devices (21, 22) respectively register a routing table in which a relay device 4 is linked for each combination of the originating and terminating side terminal (51, 52) position information. An application server 1 acquires terminal location information from both core network devices, and transmits a relay communication channel establishment request including both pieces of terminal location information to both core network devices. Both the core network devices select the relay device 4 using their own routing tables, and transmit a tunnel establishment request to the relay device 4. Then, the relay device 4 mutually relays data based on both tunnel identifiers.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ＬＴＥ(Long Term Evolution)／ＥＰＣ(Evolved Packet Core)、又は、５ＧＳ(5 Generation System)のようなコアネットワークを介して、ユーザプレーン(User Plane)及び制御プレーン(Control Plane)のデータを中継する技術に関する。   The present invention provides user plane (User Plane) and control plane (Control Plane) data via a core network such as LTE (Long Term Evolution) / EPC (Evolved Packet Core) or 5GS (5 Generation System). Related to the technology for relaying.

図１は、従来技術における移動通信システムの概略的な構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional mobile communication system.

図１の移動通信システムによれば、アプリケーションサーバ１の制御に基づいて、端末５（ＵＥ(User Equipment)）同士の間を、以下の３つのネットワークを介してデータを中継する。
コアネットワーク２
アクセスネットワーク３
データネットワーク４ According to the mobile communication system of FIG. 1, based on the control of the application server 1, data is relayed between the terminals 5 (UE (User Equipment)) via the following three networks.
Core network 2
Access network 3
Data network 4

アプリケーションサーバ１は、端末５同士の間に双方向通信アプリケーションを提供する。アプリケーションサーバ１は、発信側端末５１と通信する発信側コアネットワーク装置２１と、着信側端末５２と通信する着信側コアネットワーク装置２２とを制御することによって、発信側端末５１と着信側端末５２との間に、発信側アクセスネットワーク装置３１と着信側アクセスネットワーク装置３２とを介した双方向通信路を確立する。
端末５は、ユーザが所持する既存のスマートフォンや携帯電話機である。 The application server 1 provides a two-way communication application between the terminals 5. The application server 1 controls the calling-side terminal 51 and the receiving-side terminal 52 by controlling the calling-side core network device 21 that communicates with the calling-side terminal 51 and the receiving-side core network device 22 that communicates with the receiving-side terminal 52. During this time, a two-way communication path is established via the calling side access network device 31 and the called side access network device 32.
The terminal 5 is an existing smartphone or mobile phone owned by the user.

［コアネットワーク２］
コアネットワーク２は、ＣＰＦ(Control Plane Function)及びＵＰＦ(User Plane Function)によって構成される。
コアネットワーク２は、ＬＴＥ／ＥＰＣの場合、基地局である多数のｅＮＢ(evolved Node B)を、ＭＭＥ(Mobility Management Entity)及びＳＧＷ(Serving-Gateway)によって収容する（例えば非特許公報１参照）。
ＭＭＥは、アクセスネットワーク（例えばＲＡＮ(Radio Access Network)）を介して端末５と通信する。ＭＭＥは、端末５の移動管理だけでなく、加入者サーバ（ＨＳＳ(Home Subscriber Server)）と連携した移動端末の認証と、ＩＰ伝達経路の設定制御も実行する。また、ＳＧＷは、ＭＭＥからの制御に基づいてＩＰパケットの伝達制御を実行する。 [Core Network 2]
The core network 2 includes a CPF (Control Plane Function) and a UPF (User Plane Function).
In the case of LTE / EPC, the core network 2 accommodates a large number of eNBs (evolved Node Bs) as base stations by an MME (Mobility Management Entity) and an SGW (Serving-Gateway) (for example, see Non-Patent Document 1).
The MME communicates with the terminal 5 via an access network (for example, RAN (Radio Access Network)). The MME performs not only the mobility management of the terminal 5 but also the authentication of the mobile terminal in cooperation with the subscriber server (HSS (Home Subscriber Server)) and the setting control of the IP transmission path. Further, the SGW executes transmission control of IP packets based on control from the MME.

ＥＰＣネットワークには、更に、ＰＧＷ（PDN(Packet Data Network)-Gateway）及びＰＣＲＦ（Policy and Charging Rules Function）も配置される。ＰＧＷは、インターネット、ＩＭＳなどのＰＤＮとの接続点があり、ＰＤＮから端末５へのＩＰパケットを全て受信する。ＰＣＲＦは、ＰＧＷ及びＳＧＷでの伝達品質制御を実行するための、ＱｏＳ(Quality of Service)、課金方法などのＩＰパケット伝達ポリシーを決定する。   In the EPC network, a PGW (Packet Data Network) -Gateway (PGN) and a Policy and Charging Rules Function (PCRF) are further arranged. The PGW has a connection point with a PDN such as the Internet or IMS, and receives all IP packets from the PDN to the terminal 5. The PCRF determines an IP packet transmission policy, such as a QoS (Quality of Service) and a charging method, for executing transmission quality control in the PGW and the SGW.

また、コアネットワーク２は、ＬＴＥの次の規格である５ＧＳの場合、５ＧＣ(5G Core)が規定されている（例えば非特許公報２参照）。ＭＭＥに相当するものとして、５ＧＣにおけるＡＭＦ(Access and Mobility Management Function)がある。５ＧＣにおけるＳＭＦ(Session Management Function)／ＵＰＦ(User Plane Function)は、それぞれＳＧＷやＰＧＷ等の信号制御機能及びデータ転送機能を実行する。   In the case of 5GS, which is the next standard of LTE, 5GC (5G Core) is defined for the core network 2 (for example, see Non-Patent Document 2). An AME (Access and Mobility Management Function) in 5GC is equivalent to the MME. The SMF (Session Management Function) / UPF (User Plane Function) in 5GC executes a signal control function such as SGW and PGW and a data transfer function, respectively.

［アクセスネットワーク３］
アクセスネットワーク３は、ＲＡＮの場合、例えばＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System)やＬＴＥの無線技術が適用される。ＲＡＮとして配置されたｅＮＢ(evolved Node B)又は５Ｇ基地局が、端末５と無線を介して通信する。 [Access Network 3]
In the case of the RAN, the access network 3 employs, for example, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) or LTE wireless technology. An eNB (evolved Node B) or a 5G base station arranged as a RAN communicates with the terminal 5 via radio.

［データネットワーク４］
データネットワーク４は、代表的にThe InternetやＩＭＳ(IP Multimedia Subsystem)であり、多数の中継装置４群によって構成されている。コアネットワーク装置２同士及びアクセスネットワーク装置３同士を、中継装置４を介して接続する。 [Data Network 4]
The data network 4 is typically the Internet or IMS (IP Multimedia Subsystem), and is composed of a large number of relay devices 4. The core network devices 2 and the access network devices 3 are connected via the relay device 4.

従来、コアネットワーク２及びアクセスネットワーク３の中で、端末５の端末位置情報に基づいて最短経路となるＳＧＷ／ＰＧＷやＳＭＦ／ＵＰＦを選択する技術がある（例えば非特許公報１、２参照）この技術によっては、双方向通信の発信側端末及び着信側端末のそれぞれにとって、最短経路となる中継装置を選択することができる。
また、移動通信システムでは、端末間通信のＩＰパケットのルートを最適化する技術もある（例えば非特許公報３参照）。この技術によれば、通信開始時には最短経路ではあっても、端末の移動等に伴って、ＩＰアドレス管理装置（アンカー）を必ず経由するＩＰパケットのルート制御となるために、最短経路ではなくなるという課題を解決する。 Conventionally, there is a technology of selecting SGW / PGW or SMF / UPF which is the shortest path based on terminal location information of the terminal 5 in the core network 2 and the access network 3 (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2). Depending on the technology, it is possible to select a relay device that is the shortest path for each of the transmitting side terminal and the receiving side terminal of the bidirectional communication.
In a mobile communication system, there is also a technique for optimizing a route of an IP packet for communication between terminals (for example, see Non-Patent Document 3). According to this technique, even if the route is the shortest route at the start of communication, the route control of the IP packet that always passes through the IP address management device (anchor) is performed according to the movement of the terminal, so that the route is not the shortest route. Solve the problem.

3GPP TS 23.401、「General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access」、[online]、［平成３０年７月１１日検索］、インターネット＜URL:https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=849＞3GPP TS 23.401, "General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access", [online], [Search on July 11, 2018], Internet <URL: https: / /portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=849> 3GPP TS 23.501 「System Architecture for the 5G System」、[online]、［平成３０年７月１１日検索］、インターネット＜URL:https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=3144＞3GPP TS 23.501 “System Architecture for the 5G System”, [online], [searched on July 11, 2018], Internet <URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId = 3144> Electronics and Communications in Japan, Part 1, Vol. 86, No. 2, 2003, “Method for Next-Generation Mobile Networks”Electronics and Communications in Japan, Part 1, Vol. 86, No. 2, 2003, “Method for Next-Generation Mobile Networks”

アプリケーションによっては、２つの端末間で低遅延の双方向通信が要求される。例えば、ビデオ通話や、インタラクションゲーム、遠隔医療等のアプリケーションがある。低遅延の要件を満たすために、移動通信システムでは特に、ユーザプレーンにおける最短経路を選択することが必要となる。   Some applications require low-latency two-way communication between two terminals. For example, there are applications such as video calls, interaction games, and telemedicine. In order to satisfy the requirement of low delay, it is necessary in the mobile communication system to select the shortest path in the user plane.

これに対し、前述した非特許公報１及び２に記載の技術によれば、必ずしも双方向通信にとっての最短経路になるとは限らない。また、非特許公報３に記載の技術によれば、端末のＩＰアドレスがカプセル化されているトンネル区間までも、最短経路にすることはできない。   On the other hand, according to the techniques described in Non-Patent Documents 1 and 2, the shortest path is not always the shortest path for two-way communication. Further, according to the technology described in Non-Patent Document 3, the shortest path cannot be set even to the tunnel section in which the IP address of the terminal is encapsulated.

そこで、本発明は、移動通信システムにおけるネットワーク装置間に対して、双方向通信のトンネル区間を最短経路となる中継装置を介して中継するデータ中継方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a data relay method for relaying a tunnel section of two-way communication via a relay device serving as a shortest route between network devices in a mobile communication system.

本発明によれば、アプリケーションサーバの制御に基づいて、発信側端末における発信側コアネットワーク装置と、着信側端末における着信側コアネットワーク装置との間で、アプリケーション用のデータを、中継装置を介して通信させるシステムのデータ中継方法であって、
発信側コアネットワーク装置及び着信側コアネットワーク装置はそれぞれ、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報の組み合わせ毎に、中継装置を紐付けた経路テーブルを登録しており、
アプリケーションサーバが、発信側コアネットワーク装置から発信側端末位置情報を取得し、着信側コアネットワーク装置から着信側端末位置情報を取得する第１のステップと、
アプリケーションサーバが、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報を含む中継通信路確立要求を、発信側コアネットワーク装置及び着信側コアネットワーク装置の両方へ送信する第２のステップと、
発信側コアネットワーク装置は、自らの経路テーブルを用いて、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報に紐付けられた中継装置を選択し、当該中継装置へ、発信側トンネル識別子を含む発信側トンネル確立要求を送信すると共に、着信側コアネットワーク装置も、自らの経路テーブルを用いて、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報に紐付けられた中継装置を選択し、当該中継装置へ、着信側トンネル識別子を含む着信側トンネル確立要求を送信する第３のステップと、
中継装置は、発信側トンネル識別子に基づくデータと、着信側トンネル識別子に基づくデータとを相互に中継する第４のステップと
を有することを特徴とする。 According to the present invention, based on the control of the application server, between the originating core network device in the originating terminal and the terminating core network device in the terminating terminal, application data is transmitted via the relay device. A data relay method for a system to communicate,
Each of the originating core network device and the terminating core network device registers a routing table associated with a relay device for each combination of the originating terminal position information and the terminating terminal position information,
A first step in which the application server acquires originating terminal location information from the originating core network device and acquires destination terminal location information from the terminating core network device;
A second step in which the application server transmits a relay channel establishment request including the originating terminal location information and the terminating terminal location information to both the originating core network device and the terminating core network device;
The originating core network device selects a relay device associated with the originating terminal location information and the terminating terminal location information using its own routing table, and sends the originating side including the originating tunnel identifier to the relay device. Along with transmitting the tunnel establishment request, the receiving-side core network device also uses its own routing table to select a relay device associated with the transmitting-side terminal position information and the receiving-side terminal position information, and to the relay device, Transmitting a destination tunnel establishment request including the destination tunnel identifier;
The relay device includes a fourth step of mutually relaying data based on the originating tunnel identifier and data based on the receiving tunnel identifier.

本発明のシステムのデータ中継方法における他の実施形態によれば、
アプリケーションサーバの制御に基づいて、発信側アクセスネットワーク装置と着信側アクセスネットワーク装置との間で、アプリケーション用のユーザプレーンデータを、中継装置を介して通信させるために、
第３のステップについて、
発信側として、
発信側トンネル確立要求は、中継装置における第１１のユーザプレーントンネル識別子を含む発信側ユーザプレーントンネル確立要求であり、
発信側コアネットワーク装置は、発信側アクセスネットワーク装置へ、第１１のユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル確立要求を送信し、
発信側アクセスネットワーク装置は、発信側コアネットワーク装置へ、第１２のユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル対向情報通知を送信し、
発信側コアネットワーク装置は、ユーザプレーントンネル対向情報通知を、中継装置へ転送し、
着信側として、
着信側トンネル確立要求は、中継装置における第２１のユーザプレーントンネル識別子を含む着信側ユーザプレーントンネル確立要求であり、
着信側コアネットワーク装置は、着信側アクセスネットワーク装置へ、第２１のユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル確立要求を送信し、
着信側アクセスネットワーク装置は、着信側コアネットワーク装置へ、第２２の着信側ユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル対向情報通知を送信し、
着信側コアネットワーク装置は、ユーザプレーントンネル対向情報通知を、中継装置へ転送し、
第４のステップについて、
中継装置は、自らの第１１のユーザプレーン用トンネル識別子と、発信側アクセスネットワーク装置の第１２のユーザプレーン用トンネル識別子との間に発信側ユーザプレーン用トンネルを確立し、自らの第２１のユーザプレーン用トンネル識別子と、着信側アクセスネットワーク装置の第２２のユーザプレーン用トンネル識別子との間に着信側ユーザプレーン用トンネルを確立し、発信側ユーザプレーン用トンネル及び着信側ユーザプレーン用トンネルを介してユーザプレーンデータを中継する
ことも好ましい。 According to another embodiment of the data relay method of the system of the present invention,
On the basis of the control of the application server, between the originating access network device and the terminating access network device, to communicate user plane data for the application via the relay device,
About the third step,
As the caller,
The originating side tunnel establishment request is an originating side user plane tunnel establishment request including the eleventh user plane tunnel identifier in the relay device,
The originating core network device transmits a user plane tunnel establishment request including an eleventh user plane tunnel identifier to the originating access network device,
The originating access network device transmits a user plane tunnel facing information notification including a twelfth user plane tunnel identifier to the originating core network device,
The originating core network device forwards the user plane tunnel facing information notification to the relay device,
As the called party,
The called side tunnel establishment request is a called side user plane tunnel establishment request including the 21st user plane tunnel identifier in the relay device,
The receiving side core network device transmits a user plane tunnel establishment request including the 21st user plane tunnel identifier to the receiving side access network device,
The receiving side access network device transmits a user plane tunnel facing information notification including the 22nd receiving side user plane tunnel identifier to the receiving side core network device,
The receiving side core network device forwards the user plane tunnel facing information notification to the relay device,
About the fourth step,
The relay apparatus establishes a tunnel for the calling-side user plane between its own eleventh user plane tunnel identifier and the tunnel identifier for the twelfth user plane of the calling-side access network apparatus, and establishes its own 21st user. A destination user plane tunnel is established between the plane tunnel identifier and the 22nd user plane tunnel identifier of the destination access network device, and is transmitted through the originating user plane tunnel and the destination user plane tunnel. It is also preferable to relay user plane data.

本発明のシステムのデータ中継方法における他の実施形態によれば、
アプリケーションサーバの制御に基づいて、発信側コアネットワーク装置と着信側コアネットワーク装置との間で、アプリケーション用の制御プレーンデータを、中継装置を介して通信させるために、
第３のステップについて、
発信側として、
発信側トンネル確立要求は、中継装置における第３１の制御プレーントンネル識別子を含む発信側制御プレーントンネル確立要求であり、
発信側コアネットワーク装置は、中継装置へ、自らの第３２の制御プレーン用トンネル識別子を含む制御プレーントンネル対向情報通知を送信し、
着信側として、
着信側トンネル確立要求は、中継装置における第４１の制御プレーントンネル識別子を含む着信側制御プレーントンネル確立要求であり、
着信側コアネットワーク装置は、中継装置へ、自らの第４２の制御プレーン用トンネル識別子を含む制御プレーントンネル対向情報通知を送信し、
第４のステップについて、
中継装置は、自らの第３１の制御プレーン用トンネル識別子と、発信側コアネットワーク装置の第３２の制御プレーン用トンネル識別子との間に発信側制御プレーン用トンネルを確立し、自らの第４１の制御プレーン用トンネル識別子と、着信側コアネットワーク装置の第４２の制御プレーン用トンネル識別子との間に着信側制御プレーン用トンネルを確立し、発信側制御プレーン用トンネル及び着信側制御プレーン用トンネルを介して制御プレーンデータを中継する
ことも好ましい。 According to another embodiment of the data relay method of the system of the present invention,
Based on the control of the application server, between the originating core network device and the terminating core network device, control plane data for the application, in order to communicate via the relay device,
About the third step,
As the caller,
The originating side tunnel establishment request is an originating side control plane tunnel establishment request including the 31st control plane tunnel identifier in the relay device,
The originating side core network device transmits a control plane tunnel facing information notification including its 32nd control plane tunnel identifier to the relay device,
As the called party,
The receiving-side tunnel establishment request is a receiving-side control plane tunnel establishment request including the 41st control plane tunnel identifier in the relay device,
The receiving side core network device transmits, to the relay device, a control plane tunnel facing information notification including its own 42nd control plane tunnel identifier,
About the fourth step,
The relay device establishes a source control plane tunnel between its own 31st control plane tunnel identifier and the 32nd control plane tunnel identifier of the source core network device, and establishes its 41st control plane tunnel. A destination control plane tunnel is established between the plane tunnel identifier and the forty-second control plane tunnel identifier of the destination core network device, and is transmitted via the source control plane tunnel and the destination control plane tunnel. It is also preferable to relay control plane data.

本発明のシステムのデータ中継方法における他の実施形態によれば、
第１のステップについて、アプリケーションサーバは、発信側端末と着信側端末との間にセッション識別子を割り当てており、
第２のステップについて、アプリケーションサーバは、中継通信路確立要求にセッション識別子を更に含めており、
第３のステップについて、発信側コアネットワーク装置は、発信側トンネル確立要求にセッション識別子を更に含めると共に、着信側コアネットワーク装置も、着信側トンネル確立要求にセッション識別子を更に含め、
第４のステップについて、中継装置は、セッション識別子に紐付くプレーンデータを相互に中継する
ことも好ましい。 According to another embodiment of the data relay method of the system of the present invention,
For the first step, the application server has allocated a session identifier between the calling terminal and the called terminal,
For the second step, the application server further includes a session identifier in the relay channel establishment request,
For the third step, the originating core network device further includes the session identifier in the originating tunnel establishment request, and the destination core network device further includes the session identifier in the destination tunnel establishment request.
Regarding the fourth step, it is also preferable that the relay device relays the plane data associated with the session identifier with each other.

本発明のシステムのデータ中継方法における他の実施形態によれば、
第１のステップは、
発信側端末が、発信側アクセスネットワーク装置及び発信側コアネットワーク装置を介して、アプリケーションサーバへ、アプリセッション確立要求を送信し、
アプリケーションサーバは、発信側コアネットワーク装置から発信側端末位置情報を取得し、
アプリケーションサーバが、着信側アクセスネットワーク装置及び着信側コアネットワーク装置を介して、着信側端末へ、アプリセッション確立要求を送信し、
アプリケーションサーバは、着信側コアネットワーク装置から着信側端末位置情報を取得する
ことも好ましい。 According to another embodiment of the data relay method of the system of the present invention,
The first step is
The originating terminal sends an application session establishment request to the application server via the originating access network device and the originating core network device,
The application server acquires the originating terminal location information from the originating core network device,
The application server transmits an application session establishment request to the receiving terminal via the receiving access network device and the receiving core network device,
It is also preferable that the application server acquires the receiving-side terminal position information from the receiving-side core network device.

本発明のシステムのデータ中継方法における他の実施形態によれば、
発信側コアネットワーク装置又は着信側コアネットワーク装置は、配下の端末が、異なるアクセスネットワーク装置にハンドオーバした際に、アプリケーションサーバへ、変更された端末位置情報を含む端末位置情報変更要求を送信し、
その後、第３のステップ及び第４のステップを実行する
ことも好ましい。 According to another embodiment of the data relay method of the system of the present invention,
The originating core network device or the terminating core network device transmits a terminal location information change request including the changed terminal location information to the application server when the subordinate terminal has handed over to a different access network apparatus,
Thereafter, it is also preferable to execute the third step and the fourth step.

本発明のシステムのデータ中継方法における他の実施形態によれば、
ＥＰＣ(Evolved Packet Core)の場合、中継装置は、制御プレーンとしてのＳＧＷ(Serving-Gateway)及びＰＧＷ(PDN(Packet Data Network)-Gateway)として機能し、及び／若しくは、ユーザプレーンとしてのＳＧＷ及びＰＧＷとして機能し、
又は、
５ＧＳ(5 Generation System)の場合、中継装置は、制御プレーンとしてのＳＭＦ(Session Management Function)として機能し、及び／若しくは、ユーザプレーンとしてのＵＰＦ(User Plane Function)として機能する
ことも好ましい。 According to another embodiment of the data relay method of the system of the present invention,
In the case of an EPC (Evolved Packet Core), the relay device functions as an SGW (Serving-Gateway) and a PGW (PDN (Packet Data Network) -Gateway) as a control plane, and / or an SGW and a PGW as a user plane. Function as
Or
In the case of 5GS (5 Generation System), the relay device preferably functions as an SMF (Session Management Function) as a control plane and / or functions as a UPF (User Plane Function) as a user plane.

本発明のシステムのデータ中継方法における他の実施形態によれば、
発信側アクセスネットワーク装置及び／又は着信側アクセスネットワーク装置は、ＲＡＮ(Radio Access Network)であり、
発信側端末位置情報及び／又は着信側端末位置情報は、基地局のセル識別子である
ことも好ましい。 According to another embodiment of the data relay method of the system of the present invention,
The calling side access network device and / or the called side access network device is a RAN (Radio Access Network),
The originating terminal location information and / or the terminating terminal location information are also preferably cell identifiers of base stations.

本発明のデータ中継方法によれば、移動通信システムにおけるネットワーク装置間に対して、双方向通信のトンネル区間を最短経路となる中継装置を介して中継することができる。また、最短経路の中継装置を選択することによって、データネットワークにおける通信リソースの利用効率を高めることにもつながる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the data relay method of this invention, it is possible to relay the tunnel section of the bidirectional communication between the network devices in the mobile communication system via the relay device that is the shortest route. Also, by selecting the shortest-path relay device, the utilization efficiency of communication resources in the data network can be improved.

従来技術における移動通信システムの概略的な構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a mobile communication system in a conventional technology. 本発明におけるユーザプレーンデータ及び制御プレーンデータのフローを表す第１の説明図である。FIG. 4 is a first explanatory diagram illustrating a flow of user plane data and control plane data in the present invention. 本発明における基本シーケンス図である。It is a basic sequence diagram in this invention. 本発明における第１のステップのシーケンス図である。FIG. 4 is a sequence diagram of a first step in the present invention. 第３のステップにおけるシーケンス図である。FIG. 11 is a sequence diagram in a third step. 本発明におけるユーザプレーンデータ及び制御プレーンデータのフローを表す第２の説明図である。FIG. 6 is a second explanatory diagram illustrating a flow of user plane data and control plane data in the present invention. 制御プレーンにおける第３のステップのシーケンス図である。It is a sequence diagram of the 3rd step in a control plane. 端末がハンドオーバした際のシーケンス図である。FIG. 9 is a sequence diagram when a terminal performs handover.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図２は、本発明におけるユーザプレーンデータ及び制御プレーンデータのフローを表す第１の説明図である。   FIG. 2 is a first explanatory diagram showing a flow of user plane data and control plane data in the present invention.

図２における本発明の移動通信システムは、図１と比較して、発信側アクセスネットワーク装置３１と着信側アクセスネットワーク装置３２との間で、ユーザプレーンデータを中継するために、データネットワークとして１つの中継装置４のみが介在している。
ＥＰＣの場合、中継装置４は、ユーザプレーンとしてのＳＧＷ及びＰＧＷとして機能する。また、５ＧＳの場合、中継装置４は、ユーザプレーンとしてのＵＰＦとして機能する。 The mobile communication system of the present invention in FIG. 2 is different from FIG. 1 in that one data network is used as a data network for relaying user plane data between the source access network device 31 and the destination access network device 32. Only the relay device 4 is interposed.
In the case of EPC, the relay device 4 functions as an SGW and a PGW as a user plane. In the case of 5GS, the relay device 4 functions as a UPF as a user plane.

図３は、本発明における基本シーケンス図である。   FIG. 3 is a basic sequence diagram in the present invention.

図３によれば、アプリケーションサーバ１の制御に基づいて、発信側端末５１における発信側コアネットワーク装置２１と、着信側端末５２における着信側コアネットワーク装置２２との間で、アプリケーション用のデータを、中継装置４を介して通信させる。   According to FIG. 3, based on the control of the application server 1, application data is transmitted between the originating core network device 21 in the originating terminal 51 and the receiving core network device 22 in the receiving terminal 52. Communication is performed via the relay device 4.

ここで、発信側コアネットワーク装置２１及び着信側コアネットワーク装置２２はそれぞれ、以下のように紐付けた「経路テーブル」を登録している。
発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報の組み合わせ毎 -> 中継装置４
即ち、発信側端末５１のCell-IDと着信側端末５２のCell-IDの組み合わせ毎に、中継装置４のアドレス情報（ＦＱＤＮ、ＩＰアドレス等）が登録されている。 Here, the originating core network device 21 and the terminating core network device 22 each register a “route table” linked as follows.
For each combination of originating terminal location information and terminating terminal location information-> relay device 4
That is, the address information (FQDN, IP address, etc.) of the relay device 4 is registered for each combination of the Cell-ID of the transmitting terminal 51 and the Cell-ID of the receiving terminal 52.

また、発信側アクセスネットワーク装置３１及び／又は着信側アクセスネットワーク装置３２が、ＲＡＮ(Radio Access Network)である場合、発信側端末位置情報及び／又は着信側端末位置情報は、基地局のセル識別子であってもよい。
尚、端末５の位置情報は様々な粒度で表現することができ、Cell-IDに代えて、基地局ＩＤやＴＡＩ(Tracking Area Identifier)であってもよい。 When the originating access network device 31 and / or the terminating access network device 32 are RANs (Radio Access Network), the originating terminal location information and / or the terminating terminal location information is a cell identifier of the base station. There may be.
The location information of the terminal 5 can be expressed in various granularities, and may be a base station ID or a TAI (Tracking Area Identifier) instead of the Cell-ID.

コアネットワーク装置２がＥＰＣである場合、Cell-IDは、加入者サーバ（ＨＳＳ）やＰＣＲＦ経由でＭＭＥから取得される。また、Cell-IDは、ＥＣＧＩ(E-UTRAN Cell Global Identifier)であってもよい。
また、コアネットワーク装置が５Ｇコアである場合、ＡＭＦからCell-IDを取得するものであってもよい。勿論、Cell-IDは、複数のCell同士で、再利用されるものであってもよい。 When the core network device 2 is an EPC, the Cell-ID is obtained from the MME via the subscriber server (HSS) or the PCRF. Further, the Cell-ID may be an ECGI (E-UTRAN Cell Global Identifier).
When the core network device is a 5G core, the device may acquire the Cell-ID from the AMF. Of course, the Cell-ID may be reused between a plurality of cells.

図３によれば、以下の４つのステップが実行されている。
（Ｓ１：第１のステップ）
アプリケーションサーバ１が、発信側コアネットワーク装置２１から発信側端末位置情報を取得し、着信側コアネットワーク装置２２から着信側端末位置情報を取得する。 According to FIG. 3, the following four steps are performed.
(S1: first step)
The application server 1 acquires originating terminal position information from the originating core network device 21 and acquires destination terminal position information from the receiving core network device 22.

（Ｓ２：第２のステップ）
アプリケーションサーバ１が、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報を含む「中継通信路確立要求」を、発信側コアネットワーク装置２１及び着信側コアネットワーク装置２２の両方へ送信する。
例えば、コアネットワーク装置２がＥＰＣである場合、中継通信路確立要求としては、アプリケーションサーバ１がＰＣＲＦへDiameter:AARリクエストを送信するし、更にＰＣＲＦがＰＧＷへDiameter:RARリクエストを送信することとなる。
また、コアネットワーク装置２が５Ｇコアである場合、中継通信路確立要求としては、アプリケーションサーバ１がＰＣＦへNpcf_Policy Authorization createリクエストを送信し、ＰＣＦがＳＭＦへNpcf_SMPolicyControl Updateリクエストを送信することとなる。 (S2: second step)
The application server 1 transmits a “relay communication channel establishment request” including the transmitting-side terminal position information and the receiving-side terminal position information to both the transmitting-side core network device 21 and the receiving-side core network device 22.
For example, when the core network device 2 is an EPC, as a relay communication path establishment request, the application server 1 transmits a Diameter: AAR request to the PCRF, and the PCRF transmits a Diameter: RAR request to the PGW. .
When the core network device 2 is a 5G core, the application server 1 transmits an Npcf_Policy Authorization create request to the PCF and the PCF transmits an Npcf_SMPolicyControl Update request to the SMF as a relay communication path establishment request.

他の実施形態として、アプリケーションサーバ１が、前述した経路テーブルを保持するものであってもよい。その場合、アプリケーションサーバ１が、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報に代えて、自らの経路テーブルによって選択した「中継装置ＩＤ」又は「中継装置アドレス情報」を、中継通信路確立要求に含めるものであってもよい。ここで、コアネットワーク装置２は、中継装置ＩＤを取得した場合、中継装置ＩＤから中継装置アドレス情報を得ることができるテーブルを持っておく必要がある。   As another embodiment, the application server 1 may hold the above-described route table. In this case, the application server 1 uses the “relay device ID” or “relay device address information” selected by its own route table in place of the originating terminal position information and the receiving terminal position information in the relay communication channel establishment request. It may be included. Here, when acquiring the relay device ID, the core network device 2 needs to have a table that can obtain the relay device address information from the relay device ID.

（Ｓ３：第３のステップ）
発信側コアネットワーク装置２１は、自らの経路テーブルを用いて、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報に紐付けられた中継装置４を選択する。そして、発信側コアネットワーク装置２１は、当該中継装置へ、発信側トンネル識別子を含む発信側トンネル確立要求を送信する。 (S3: Third step)
The originating core network device 21 uses its own routing table to select the relay device 4 associated with the originating terminal position information and the terminating terminal position information. Then, the transmission-side core network device 21 transmits a transmission-side tunnel establishment request including the transmission-side tunnel identifier to the relay device.

また、着信側コアネットワーク装置２２も、自らの経路テーブルを用いて、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報に紐付けられた中継装置４を選択し、当該中継装置へ、着信側トンネル識別子を含む着信側トンネル確立要求を送信する。   The receiving-side core network device 22 also uses its own routing table to select the relay device 4 associated with the transmitting-side terminal position information and the receiving-side terminal position information, and sends the receiving-side tunnel identifier to the relay device. Send a tunnel establishment request containing the destination.

（Ｓ４：第４のステップ）
中継装置４は、発信側トンネル識別子に基づくデータと、着信側トンネル識別子に基づくデータとを相互に中継する。
そのために、発信側コアネットワーク装置２１及び着信側コアネットワーク装置２２はそれぞれ、ユーザプレーンのトンネル確立要求を中継装置４へ送信することによって、発信側アクセスネットワーク装置３１及び着信側アクセスネットワーク装置３２の間に、発信側端末５１及び着信側端末５２専用のユーザプレーンのトンネルを確立する。
また、発信側コアネットワーク装置２１及び着信側コアネットワーク装置２２はそれぞれ、制御プレーンのトンネル確立要求を中継装置４へ送信することによって、発信側コアネットワーク装置２１及び着信側コアネットワーク装置２２の間に、発信側端末５１及び着信側端末５２専用の制御プレーンのトンネルを確立する。 (S4: fourth step)
The relay device 4 relays data based on the originating tunnel identifier and data based on the destination tunnel identifier.
For this purpose, the originating side core network device 21 and the terminating side core network device 22 each transmit a user plane tunnel establishment request to the relay device 4 to thereby establish a connection between the originating side access network device 31 and the terminating side access network device 32. Then, a user plane tunnel dedicated to the calling terminal 51 and the called terminal 52 is established.
In addition, the originating core network device 21 and the terminating core network device 22 transmit a control plane tunnel establishment request to the relay device 4, respectively, so that the originating core network device 21 and the terminating core network device 22 communicate with each other. Then, a control plane tunnel dedicated to the originating terminal 51 and the receiving terminal 52 is established.

図４は、本発明における第１のステップのシーケンス図である。   FIG. 4 is a sequence diagram of the first step in the present invention.

（Ｓ１１）発信側端末５１は、着信側端末５２との間で双方向アプリケーションで通信するために、発信側アクセスネットワーク装置３１及び発信側コアネットワーク装置２１を介してアプリケーションサーバ１へ、「アプリセッション確立要求」を送信する。
アプリケーションサーバ１が例えばＩＭＳである場合、アプリセッション確立要求は、INVITEリクエストである。
このとき、アプリケーションサーバ１は、発信側端末５１と着信側端末５２との組み合わせに対する新たなセッションであることを認識し、セッション識別子を割り当てる。 (S11) The originating terminal 51 sends an “application session” to the application server 1 via the originating access network device 31 and the originating core network device 21 in order to communicate with the terminating terminal 52 in a two-way application. Send "establishment request".
When the application server 1 is, for example, an IMS, the application session establishment request is an INVITE request.
At this time, the application server 1 recognizes that this is a new session for the combination of the calling terminal 51 and the receiving terminal 52, and assigns a session identifier.

（Ｓ１２）アプリケーションサーバ１は、発信側コアネットワーク装置２１へ、「端末位置情報要求」を送信する。これによって、発信側コアネットワーク装置２１から、発信側端末位置情報を取得する。 (S12) The application server 1 transmits a “terminal location information request” to the transmission-side core network device 21. As a result, originating terminal position information is acquired from the originating core network device 21.

（Ｓ１３）アプリケーションサーバ１は、着信側コアネットワーク装置２１及び着信側アクセスネットワーク装置３２を介して、着信側端末５２へ、「アプリセッション確立要求」を送信する。これに対して、着信側端末５２は、着信側アクセスネットワーク装置３２及び着信側コアネットワーク装置２２を介して、アプリケーションサーバ１へ、アプリセッション確立応答を送信する。 (S13) The application server 1 transmits an “application session establishment request” to the called terminal 52 via the called core network device 21 and the called access network device 32. On the other hand, the receiving-side terminal 52 transmits an application session establishment response to the application server 1 via the receiving-side access network device 32 and the receiving-side core network device 22.

（Ｓ１４）アプリケーションサーバ１は、着信側コアネットワーク装置２２へ、「端末位置情報要求」を送信する。これによって、着信側コアネットワーク装置２２から、着信側端末位置情報を取得する。 (S14) The application server 1 transmits a "terminal location information request" to the receiving-side core network device 22. Thereby, the receiving-side terminal position information is acquired from the receiving-side core network device 22.

（Ｓ１５）そして、アプリケーションサーバ１は、発信側コアネットワーク装置２１及び発信側アクセスネットワーク装置３１を介して発信側端末５１へ、「アプリセッション確立応答」を送信する。
尚、アプリケーションサーバ１が例えばＩＭＳである場合、アプリセッション確立応答は、200レスポンス又は183レスポンスであってもよい。 (S15) Then, the application server 1 transmits an “application session establishment response” to the calling terminal 51 via the calling core network device 21 and the calling access network device 31.
When the application server 1 is, for example, an IMS, the application session establishment response may be a 200 response or a 183 response.

（Ｓ２）アプリケーションサーバ１は、中継通信路確立要求にセッション識別子を更に含める。尚、中継通信路確立要求に新たなセッション識別子を含めることなく、他のセッション識別子を再利用するものであってもよい。
（Ｓ３）発信側コアネットワーク装置は、発信側トンネル確立要求にセッション識別子を更に含めると共に、着信側コアネットワーク装置も、着信側トンネル確立要求にセッション識別子を更に含める。
（Ｓ４）中継装置は、セッション識別子に紐付くプレーンデータを相互に中継する。 (S2) The application server 1 further includes a session identifier in the relay communication path establishment request. Note that another session identifier may be reused without including a new session identifier in the relay communication path establishment request.
(S3) The source core network device further includes a session identifier in the source tunnel establishment request, and the destination core network device further includes a session identifier in the destination tunnel establishment request.
(S4) The relay device relays the plane data associated with the session identifier to each other.

図５は、本発明の第３のステップにおけるシーケンス図である。   FIG. 5 is a sequence diagram in the third step of the present invention.

図５によれば、アプリケーションサーバ１の制御に基づいて、発信側アクセスネットワーク装置３１と着信側アクセスネットワーク装置３２との間で、アプリケーション用のユーザプレーンデータを、中継装置４を介して通信させる。   According to FIG. 5, based on the control of the application server 1, the user plane data for the application is communicated between the calling-side access network device 31 and the called-side access network device 32 via the relay device 4.

図５によれば、Ｓ３における発信側として、以下のステップを実行する。
（Ｓ３１１）発信側コアネットワーク装置２１は、発信側トンネル確立要求として、中継装置４へ、当該中継装置４における第１１のユーザプレーントンネル識別子(IDa1)を含む発信側ユーザプレーントンネル確立要求を送信する。尚、発信側ユーザプレーントンネル確立要求には、ＱｏＳ情報及びセッション識別子を更に含むものであってもよい。
（Ｓ３１２）発信側コアネットワーク装置２１は、発信側アクセスネットワーク装置３１へ、第１１のユーザプレーン用トンネル識別子(IDa1)を含むユーザプレーントンネル確立要求を送信する。
（Ｓ３１３）発信側アクセスネットワーク装置３１は、発信側端末５１との間で、無線通信路（無線ベアラ）を確立する。
（Ｓ３１４）発信側アクセスネットワーク装置３１は、発信側コアネットワーク装置２１へ、第１２のユーザプレーン用トンネル識別子(IDa2)を含むユーザプレーントンネル対向情報通知を送信する。
（Ｓ３１５）発信側コアネットワーク装置２１は、ユーザプレーントンネル対向情報通知を、中継装置４へ転送する。 According to FIG. 5, the following steps are performed as the originating side in S3.
(S311) The source-side core network device 21 transmits, as a source-side tunnel establishment request, a source-side user plane tunnel establishment request including the eleventh user plane tunnel identifier (IDa1) in the relay device 4 to the relay device 4. . The originating user plane tunnel establishment request may further include the QoS information and the session identifier.
(S312) The originating core network device 21 transmits a user plane tunnel establishment request including the eleventh user plane tunnel identifier (IDa1) to the originating access network device 31.
(S313) The calling-side access network device 31 establishes a wireless communication path (wireless bearer) with the calling-side terminal 51.
(S314) The source access network device 31 transmits a user plane tunnel facing information notification including the twelfth user plane tunnel identifier (IDa2) to the source core network device 21.
(S315) The source core network device 21 transfers the user plane tunnel facing information notification to the relay device 4.

また、図５によれば、Ｓ３における着信側として、以下のステップを実行する。
（Ｓ３２１）着信側コアネットワーク装置２２は、着信側トンネル確立要求として、中継装置４へ、当該中継装置４における第２１のユーザプレーントンネル識別子(IDb1)を含む着信側ユーザプレーントンネル確立要求を送信する。尚、着信側ユーザプレーントンネル確立要求には、ＱｏＳ情報及びセッション識別子を更に含むものであってもよい。
（Ｓ３２２）着信側コアネットワーク装置２２は、着信側アクセスネットワーク装置３２へ、第２１のユーザプレーン用トンネル識別子(IDb1)を含むユーザプレーントンネル確立要求を送信する。
（Ｓ３２３）着信側アクセスネットワーク装置３２は、着信側端末５２との間で、無線通信路（無線ベアラ）を確立する。
（Ｓ３２４）着信側アクセスネットワーク装置３２は、着信側コアネットワーク装置２２へ、第２２の着信側ユーザプレーン用トンネル識別子(IDb2)を含むユーザプレーントンネル対向情報通知を送信する。
（Ｓ３２５）着信側コアネットワーク装置２２は、ユーザプレーントンネル対向情報通知を、中継装置へ転送する。 According to FIG. 5, the following steps are executed as the receiving side in S3.
(S321) The receiving side core network device 22 transmits a receiving side user plane tunnel establishment request including the 21st user plane tunnel identifier (IDb1) of the relaying device 4 to the relay device 4 as the receiving side tunnel establishment request. . The terminating-side user plane tunnel establishment request may further include QoS information and a session identifier.
(S322) The receiving side core network device 22 transmits a user plane tunnel establishment request including the 21st user plane tunnel identifier (IDb1) to the receiving side access network device 32.
(S323) The receiving side access network device 32 establishes a wireless communication path (wireless bearer) with the receiving side terminal 52.
(S324) The called side access network device 32 transmits a user plane tunnel facing information notification including the 22nd called side user plane tunnel identifier (IDb2) to the called side core network device 22.
(S325) The receiving-side core network device 22 transfers the user plane tunnel facing information notification to the relay device.

これによって、図５によれば、Ｓ４におけるユーザプレーントンネルとして、以下のように確立される。
中継装置４は、自らの第１１のユーザプレーン用トンネル識別子(IDa1)と、発信側アクセスネットワーク装置３１の第１２のユーザプレーン用トンネル識別子(IDa2)との間に発信側ユーザプレーン用トンネルを確立する。
また、中継装置４は、自らの第２１のユーザプレーン用トンネル識別子(IDb1)と、着信側アクセスネットワーク装置３２の第２２のユーザプレーン用トンネル識別子(IDb2)との間に着信側ユーザプレーン用トンネルを確立する。
これによって、中継装置４は、発信側ユーザプレーン用トンネル及び着信側ユーザプレーン用トンネルを介してユーザプレーンデータを中継する。
また、中継装置４は、発信側ユーザプレーン用トンネル及び着信側ユーザプレーン用トンネルに、セッション識別子を紐付けて管理する。
尚、発信側ユーザプレーン用トンネルを、発信側端末５１のＩＰアドレスに紐付けるものであってもよいし、着信側ユーザプレーン用トンネルを、着信側端末５２のＩＰアドレスに紐付けるものであってもよい。 Thereby, according to FIG. 5, the user plane tunnel in S4 is established as follows.
The relay device 4 establishes an originating user plane tunnel between its own eleventh user plane tunnel identifier (IDa1) and the originating access network device 31's twelfth user plane tunnel identifier (IDa2). I do.
In addition, the relay device 4 establishes a tunnel for the called-side user plane between the 21st user plane tunnel identifier (IDb1) of itself and the 22nd user-plane tunnel identifier (IDb2) of the called side access network device 32. To establish.
As a result, the relay device 4 relays the user plane data via the calling side user plane tunnel and the called side user plane tunnel.
In addition, the relay device 4 manages the tunnel for the transmitting-side user plane and the tunnel for the receiving-side user plane in association with a session identifier.
It should be noted that the originating user plane tunnel may be linked to the IP address of the originating terminal 51, or the destination user plane tunnel may be associated with the IP address of the destination terminal 52. Is also good.

図６は、本発明におけるユーザプレーンデータ及び制御プレーンデータのフローを表す第２の説明図である。   FIG. 6 is a second explanatory diagram showing the flow of the user plane data and the control plane data in the present invention.

図６における本発明の移動通信システムは、図２と比較して更に、データネットワークとして１つの中継装置４が、発信側コアネットワーク装置２１と着信側コアネットワーク装置２２との間で、制御プレーンデータを更に中継している。
ＥＰＣの場合、中継装置４は、制御プレーンとしてのＳＧＷ及びＰＧＷとして機能し、又は、ユーザプレーンとしてのＳＧＷ及びＰＧＷとして機能する。また、５ＧＳの場合、中継装置４は、制御プレーンとしてのＳＭＦとして、又は、ユーザプレーンとしてのＵＰＦとして機能する。 The mobile communication system of the present invention in FIG. 6 further includes one relay device 4 as a data network between the originating core network device 21 and the terminating core network device 22 as compared with FIG. Is further relayed.
In the case of EPC, the relay device 4 functions as an SGW and a PGW as a control plane, or functions as an SGW and a PGW as a user plane. In the case of 5GS, the relay device 4 functions as an SMF as a control plane or as a UPF as a user plane.

図７は、制御プレーンにおける第３のステップのシーケンス図である。   FIG. 7 is a sequence diagram of the third step in the control plane.

図７によれば、アプリケーションサーバ１の制御に基づいて、発信側コアネットワーク装置２１と着信側コアネットワーク装置２２との間で、アプリケーション用の制御プレーンデータを、中継装置４を介して通信させる。   According to FIG. 7, based on the control of the application server 1, control plane data for an application is communicated between the transmission-side core network device 21 and the reception-side core network device 22 via the relay device 4.

図７によれば、Ｓ３における発信側として、以下のステップを実行する。
（Ｓ３１１）発信側コアネットワーク装置２１は、発信側トンネル確立要求として、中継装置４へ、当該中継装置４における第３１の制御プレーントンネル識別子(IDc1)を含む発信側制御プレーントンネル確立要求を送信する。尚、発信側制御プレーントンネル確立要求には、ＱｏＳ情報及びセッション識別子を更に含むものであってもよい。
（Ｓ３１５）発信側コアネットワーク装置２１は、中継装置４へ、第３２の制御プレーン用トンネル識別子(IDc2)を含む制御プレーントンネル対向情報通知を送信する。 According to FIG. 7, the following steps are executed as the transmitting side in S3.
(S311) The source-side core network device 21 transmits a source-side control plane tunnel establishment request including the 31st control plane tunnel identifier (IDc1) in the relay device 4 to the relay device 4 as the source-side tunnel establishment request. . Note that the originating side control plane tunnel establishment request may further include the QoS information and the session identifier.
(S315) The originating core network device 21 transmits a control plane tunnel facing information notification including the 32nd control plane tunnel identifier (IDc2) to the relay device 4.

また、図７によれば、Ｓ３における着信側として、以下のステップを実行する。
（Ｓ３２１）着信側コアネットワーク装置２２は、着信側トンネル確立要求として、中継装置４へ、当該中継装置４における第４１の制御プレーントンネル識別子(IDd1)を含む着信側制御プレーントンネル確立要求を送信する。尚、着信側制御プレーントンネル確立要求には、ＱｏＳ情報及びセッション識別子を更に含むものであってもよい。
（Ｓ３２５）着信側コアネットワーク装置２２は、中継装置４へ、第４２の制御プレーン用トンネル識別子(IDd2)を含む制御プレーントンネル対向情報通知を送信する。 According to FIG. 7, the following steps are executed as the receiving side in S3.
(S321) The receiving-side core network device 22 transmits a receiving-side control plane tunnel establishment request including the 41st control plane tunnel identifier (IDd1) of the relay device 4 to the relay device 4 as the receiving-side tunnel establishment request. . In addition, the receiving side control plane tunnel establishment request may further include QoS information and a session identifier.
(S325) The receiving side core network device 22 transmits a control plane tunnel facing information notification including the forty-second control plane tunnel identifier (IDd2) to the relay device 4.

これによって、図７によれば、Ｓ４における制御プレーントンネルとして、以下のように確立される。
中継装置４は、自らの第３１の制御プレーン用トンネル識別子(IDc1)と、発信側コアネットワーク装置の第３２の制御プレーン用トンネル識別子(IDc2)との間に発信側制御プレーン用トンネルを確立する。
また、中継装置４は、自らの第４１の制御プレーン用トンネル識別子(IDd1)と、着信側コアネットワーク装置の第４２の制御プレーン用トンネル識別子(IDd2)との間に着信側制御プレーン用トンネルを確立する。
これによって、中継装置４は、発信側制御プレーン用トンネル及び着信側制御プレーン用トンネルを介して制御プレーンデータを中継する。
また、中継装置４は、発信側制御プレーン用トンネル及び着信側制御プレーン用トンネルに、セッション識別子を紐付けて管理する。 Thus, according to FIG. 7, the control plane tunnel in S4 is established as follows.
The relay device 4 establishes a transmission-side control plane tunnel between its own 31st control plane tunnel identifier (IDc1) and the 32nd control plane tunnel identifier (IDc2) of the transmission-side core network device. .
In addition, the relay device 4 creates a destination-side control plane tunnel between its own 41st control plane tunnel identifier (IDd1) and the destination-side core network device's 42nd control plane tunnel identifier (IDd2). Establish.
Thereby, the relay device 4 relays the control plane data via the tunnel for the originating control plane and the tunnel for the destination control plane.
Further, the relay device 4 manages the tunnel for the transmitting side control plane and the tunnel for the receiving side control plane in association with a session identifier.

図８は、端末がハンドオーバした際のシーケンス図である。   FIG. 8 is a sequence diagram when the terminal performs handover.

図８によれば、着信側端末５２が、移動することによってハンドオーバしている。
（Ｓ８１）着信側端末５２は、アクセスネットワーク装置３２１からアクセスネットワーク装置３２２へ、通信先を切り替えている。
（Ｓ８２）アクセスネットワーク装置３２２は、コアネットワーク装置２２へパス切替要求を送信する。
（Ｓ８３）コアネットワーク装置２２は、アクセスネットワーク装置３２１からアクセスネットワーク装置３２２へ、通信先を切り替えるため、データ通信路修正要求を、既に中継している中継装置４１へ送信する。
（Ｓ８４）また、コアネットワーク装置２２は、更新された端末位置情報を含む端末位置情報通知を、アプリケーションサーバ１へ送信する。
（Ｓ８５）アプリケーションサーバ１は、前述したＳ２及びＳ３を実行する。これによって、経路テーブルを用いて、ハンドオーバ後の端末位置情報に対応する中継装置４２が選択される。 According to FIG. 8, the called terminal 52 performs a handover by moving.
(S81) The receiving-side terminal 52 switches the communication destination from the access network device 321 to the access network device 322.
(S82) The access network device 322 transmits a path switching request to the core network device 22.
(S83) In order to switch the communication destination from the access network device 321 to the access network device 322, the core network device 22 transmits a data communication path modification request to the relay device 41 that has already relayed.
(S84) Further, the core network device 22 transmits a terminal location information notification including the updated terminal location information to the application server 1.
(S85) The application server 1 executes S2 and S3 described above. As a result, the relay device 42 corresponding to the terminal location information after the handover is selected using the route table.

以上、詳細に説明したように、本発明のデータ中継方法によれば、移動通信システムにおけるネットワーク装置間に対して、双方向通信のトンネル区間を最短経路となる中継装置を介して中継することができる。また、最短経路の中継装置を選択することによって、データネットワークにおける通信リソースの利用効率を高めることにもつながる。   As described above in detail, according to the data relay method of the present invention, it is possible to relay a tunnel section of bidirectional communication via a relay apparatus serving as a shortest path between network apparatuses in a mobile communication system. it can. Also, by selecting the shortest-path relay device, the utilization efficiency of communication resources in the data network can be improved.

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。   For the above-described various embodiments of the present invention, various changes, modifications, and omissions in the scope of the technical idea and viewpoint of the present invention can be easily performed by those skilled in the art. The foregoing description is merely an example, and is not intended to be limiting. The invention is limited only as defined by the following claims and equivalents thereof.

１ アプリケーションサーバ
２ コアネットワーク
２１ 発信側コアネットワーク装置
２２ 着信側コアネットワーク装置
３ アクセスネットワーク
３１ 発信側アクセスネットワーク装置
３２ 着信側アクセスネットワーク装置
４ 中継装置、データネットワーク
５ 端末
５１ 発信側端末
５２ 着信側端末 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Application server 2 Core network 21 Calling side core network device 22 Calling side core network device 3 Access network 31 Calling side access network device 32 Calling side access network device 4 Relay device, data network 5 Terminal 51 Calling terminal 52 Calling terminal

Claims (8)

アプリケーションサーバの制御に基づいて、発信側端末における発信側コアネットワーク装置と、着信側端末における着信側コアネットワーク装置との間で、アプリケーション用のデータを、中継装置を介して通信させるシステムのデータ中継方法であって、
発信側コアネットワーク装置及び着信側コアネットワーク装置はそれぞれ、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報の組み合わせ毎に、中継装置を紐付けた経路テーブルを登録しており、
アプリケーションサーバが、発信側コアネットワーク装置から発信側端末位置情報を取得し、着信側コアネットワーク装置から着信側端末位置情報を取得する第１のステップと、
アプリケーションサーバが、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報を含む中継通信路確立要求を、発信側コアネットワーク装置及び着信側コアネットワーク装置の両方へ送信する第２のステップと、
発信側コアネットワーク装置は、自らの経路テーブルを用いて、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報に紐付けられた中継装置を選択し、当該中継装置へ、発信側トンネル識別子を含む発信側トンネル確立要求を送信すると共に、着信側コアネットワーク装置も、自らの経路テーブルを用いて、発信側端末位置情報及び着信側端末位置情報に紐付けられた中継装置を選択し、当該中継装置へ、着信側トンネル識別子を含む着信側トンネル確立要求を送信する第３のステップと、
前記中継装置は、発信側トンネル識別子に基づくデータと、着信側トンネル識別子に基づくデータとを相互に中継する第４のステップと
を有することを特徴とするシステムのデータ中継方法。 A data relay of a system for transmitting application data via a relay device between an originating core network device at an originating terminal and a receiving core network device at a receiving terminal based on control of an application server. The method
Each of the originating core network device and the terminating core network device registers a routing table associated with a relay device for each combination of the originating terminal position information and the terminating terminal position information,
A first step in which the application server acquires originating terminal location information from the originating core network device and acquires destination terminal location information from the terminating core network device;
A second step in which the application server transmits a relay channel establishment request including the originating terminal location information and the terminating terminal location information to both the originating core network device and the terminating core network device;
The originating core network device selects a relay device associated with the originating terminal location information and the terminating terminal location information using its own routing table, and sends the originating side including the originating tunnel identifier to the relay device. Along with transmitting the tunnel establishment request, the receiving-side core network device also uses its own routing table to select a relay device associated with the transmitting-side terminal position information and the receiving-side terminal position information, and to the relay device, Transmitting a destination tunnel establishment request including the destination tunnel identifier;
A data relay method for a system, comprising: a fourth step of mutually relaying data based on a source tunnel identifier and data based on a destination tunnel identifier. アプリケーションサーバの制御に基づいて、発信側アクセスネットワーク装置と着信側アクセスネットワーク装置との間で、アプリケーション用のユーザプレーンデータを、中継装置を介して通信させるために、
第３のステップについて、
発信側として、
前記発信側トンネル確立要求は、中継装置における第１１のユーザプレーントンネル識別子を含む発信側ユーザプレーントンネル確立要求であり、
発信側コアネットワーク装置は、発信側アクセスネットワーク装置へ、第１１のユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル確立要求を送信し、
発信側アクセスネットワーク装置は、発信側コアネットワーク装置へ、第１２のユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル対向情報通知を送信し、
発信側コアネットワーク装置は、ユーザプレーントンネル対向情報通知を、中継装置へ転送し、
着信側として、
前記着信側トンネル確立要求は、中継装置における第２１のユーザプレーントンネル識別子を含む着信側ユーザプレーントンネル確立要求であり、
着信側コアネットワーク装置は、着信側アクセスネットワーク装置へ、第２１のユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル確立要求を送信し、
着信側アクセスネットワーク装置は、着信側コアネットワーク装置へ、第２２の着信側ユーザプレーン用トンネル識別子を含むユーザプレーントンネル対向情報通知を送信し、
着信側コアネットワーク装置は、ユーザプレーントンネル対向情報通知を、中継装置へ転送し、
第４のステップについて、
中継装置は、自らの第１１のユーザプレーン用トンネル識別子と、発信側アクセスネットワーク装置の第１２のユーザプレーン用トンネル識別子との間に発信側ユーザプレーン用トンネルを確立し、自らの第２１のユーザプレーン用トンネル識別子と、着信側アクセスネットワーク装置の第２２のユーザプレーン用トンネル識別子との間に着信側ユーザプレーン用トンネルを確立し、発信側ユーザプレーン用トンネル及び着信側ユーザプレーン用トンネルを介してユーザプレーンデータを中継する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステムのデータ中継方法。 On the basis of the control of the application server, between the originating access network device and the terminating access network device, to communicate user plane data for the application via the relay device,
About the third step,
As the caller,
The originating side tunnel establishment request is an originating side user plane tunnel establishment request including an eleventh user plane tunnel identifier in the relay device,
The originating core network device transmits a user plane tunnel establishment request including an eleventh user plane tunnel identifier to the originating access network device,
The originating access network device transmits a user plane tunnel facing information notification including a twelfth user plane tunnel identifier to the originating core network device,
The originating core network device forwards the user plane tunnel facing information notification to the relay device,
As the called party,
The called side tunnel establishment request is a called side user plane tunnel establishment request including a 21st user plane tunnel identifier in the relay device,
The receiving side core network device transmits a user plane tunnel establishment request including the 21st user plane tunnel identifier to the receiving side access network device,
The receiving side access network device transmits a user plane tunnel facing information notification including the 22nd receiving side user plane tunnel identifier to the receiving side core network device,
The receiving side core network device forwards the user plane tunnel facing information notification to the relay device,
About the fourth step,
The relay apparatus establishes a tunnel for the calling-side user plane between its own eleventh user plane tunnel identifier and the tunnel identifier for the twelfth user plane of the calling-side access network apparatus, and establishes its own 21st user. A destination user plane tunnel is established between the plane tunnel identifier and the 22nd user plane tunnel identifier of the destination access network device, and is transmitted through the originating user plane tunnel and the destination user plane tunnel. The method according to claim 1, wherein the user plane data is relayed. アプリケーションサーバの制御に基づいて、発信側コアネットワーク装置と着信側コアネットワーク装置との間で、アプリケーション用の制御プレーンデータを、中継装置を介して通信させるために、
第３のステップについて、
発信側として、
前記発信側トンネル確立要求は、中継装置における第３１の制御プレーントンネル識別子を含む発信側制御プレーントンネル確立要求であり、
発信側コアネットワーク装置は、中継装置へ、自らの第３２の制御プレーン用トンネル識別子を含む制御プレーントンネル対向情報通知を送信し、
着信側として、
前記着信側トンネル確立要求は、中継装置における第４１の制御プレーントンネル識別子を含む着信側制御プレーントンネル確立要求であり、
着信側コアネットワーク装置は、中継装置へ、自らの第４２の制御プレーン用トンネル識別子を含む制御プレーントンネル対向情報通知を送信し、
第４のステップについて、
中継装置は、自らの第３１の制御プレーン用トンネル識別子と、発信側コアネットワーク装置の第３２の制御プレーン用トンネル識別子との間に発信側制御プレーン用トンネルを確立し、自らの第４１の制御プレーン用トンネル識別子と、着信側コアネットワーク装置の第４２の制御プレーン用トンネル識別子との間に着信側制御プレーン用トンネルを確立し、発信側制御プレーン用トンネル及び着信側制御プレーン用トンネルを介して制御プレーンデータを中継する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシステムのデータ中継方法。 Based on the control of the application server, between the originating core network device and the terminating core network device, control plane data for the application, in order to communicate via the relay device,
About the third step,
As the caller,
The originating side tunnel establishment request is an originating side control plane tunnel establishment request including a 31st control plane tunnel identifier in the relay device,
The originating side core network device transmits a control plane tunnel facing information notification including its 32nd control plane tunnel identifier to the relay device,
As the called party,
The destination-side tunnel establishment request is a destination-side control plane tunnel establishment request including the forty-first control plane tunnel identifier in the relay device,
The receiving side core network device transmits, to the relay device, a control plane tunnel facing information notification including its own 42nd control plane tunnel identifier,
About the fourth step,
The relay device establishes a source control plane tunnel between its own 31st control plane tunnel identifier and the 32nd control plane tunnel identifier of the source core network device, and establishes its 41st control plane tunnel. A destination control plane tunnel is established between the plane tunnel identifier and the forty-second control plane tunnel identifier of the destination core network device, and is transmitted via the source control plane tunnel and the destination control plane tunnel. 3. The data relay method for a system according to claim 1, wherein the control plane data is relayed. 第１のステップについて、アプリケーションサーバは、発信側端末と着信側端末との間にセッション識別子を割り当てており、
第２のステップについて、アプリケーションサーバは、前記中継通信路確立要求に前記セッション識別子を更に含めており、
第３のステップについて、発信側コアネットワーク装置は、発信側トンネル確立要求に前記セッション識別子を更に含めると共に、着信側コアネットワーク装置も、着信側トンネル確立要求に前記セッション識別子を更に含め、
第４のステップについて、前記中継装置は、前記セッション識別子に紐付くプレーンデータを相互に中継する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシステムのデータ中継方法。 For the first step, the application server has allocated a session identifier between the calling terminal and the called terminal,
In the second step, the application server further includes the session identifier in the relay channel establishment request,
In the third step, the originating core network device further includes the session identifier in the originating tunnel establishment request, and the destination core network device further includes the session identifier in the destination tunnel establishment request.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the fourth step, the relay device relays plane data associated with the session identifier to each other. 第１のステップは、
発信側端末が、発信側アクセスネットワーク装置及び発信側コアネットワーク装置を介して、アプリケーションサーバへ、アプリセッション確立要求を送信し、
アプリケーションサーバは、発信側コアネットワーク装置から発信側端末位置情報を取得し、
アプリケーションサーバが、着信側アクセスネットワーク装置及び着信側コアネットワーク装置を介して、着信側端末へ、アプリセッション確立要求を送信し、
アプリケーションサーバは、着信側コアネットワーク装置から着信側端末位置情報を取得する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシステムのデータ中継方法。 The first step is
The originating terminal sends an application session establishment request to the application server via the originating access network device and the originating core network device,
The application server acquires the originating terminal location information from the originating core network device,
The application server transmits an application session establishment request to the receiving terminal via the receiving access network device and the receiving core network device,
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the application server acquires the receiving-side terminal location information from the receiving-side core network device. 発信側コアネットワーク装置又は着信側コアネットワーク装置は、配下の端末が、異なるアクセスネットワーク装置にハンドオーバした際に、アプリケーションサーバへ、変更された端末位置情報を含む端末位置情報変更要求を送信し、
その後、第３のステップ及び第４のステップを実行する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシステムのデータ中継方法。 The originating core network device or the terminating core network device transmits a terminal location information change request including the changed terminal location information to the application server when the subordinate terminal has handed over to a different access network apparatus,
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the third step and the fourth step are performed thereafter. ＥＰＣ(Evolved Packet Core)の場合、前記中継装置は、制御プレーンとしてのＳＧＷ(Serving-Gateway)及びＰＧＷ(PDN(Packet Data Network)-Gateway)として機能し、及び／若しくは、ユーザプレーンとしてのＳＧＷ及びＰＧＷとして機能し、
又は、
５ＧＳ(5 Generation System)の場合、前記中継装置は、制御プレーンとしてのＳＭＦ(Session Management Function)として機能し、及び／若しくは、ユーザプレーンとしてのＵＰＦ(User Plane Function)として機能する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシステムのデータ中継方法。 In the case of an EPC (Evolved Packet Core), the relay device functions as an SGW (Serving-Gateway) and a PGW (PDN (Packet Data Network) -Gateway) as a control plane, and / or an SGW as a user plane. Function as a PGW,
Or
In the case of 5GS (5 Generation System), the relay device functions as an SMF (Session Management Function) as a control plane and / or functions as a UPF (User Plane Function) as a user plane. A data relay method for the system according to any one of claims 1 to 6. 発信側アクセスネットワーク装置及び／又は着信側アクセスネットワーク装置は、ＲＡＮ(Radio Access Network)であり、
発信側端末位置情報及び／又は着信側端末位置情報は、基地局のセル識別子である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のシステムのデータ中継方法。

The calling side access network device and / or the called side access network device is a RAN (Radio Access Network),
The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the source terminal location information and / or the destination terminal location information is a cell identifier of a base station.

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