JP6012080B2 - Communication system and handover method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ネットワークを介した機器間の制御とその制御に従って通信フローを転送する通信システム及び通信方式に関するものである。   The present invention relates to control between devices via a network and a communication system and communication method for transferring a communication flow according to the control.

従来のネットワーク (NW : Network)は、経路制御とパケット転送が一体で搭載されており、入力されてきたパケットのヘッダを見て、スイッチが転送先を自身で決定し、次のスイッチに転送する。このような転送方式では、各ネットワーク機器が自律的に通信を行なえるという特徴があり、経路制御を分散的に行なうというのは、耐障害性の高いネットワークを実現するTCP/IPネットワークの基本である。しかし、ネットワーク全体を俯瞰した柔軟な経路制御ができず、経路制御を行うためにネットワーク機器ごとに設定を施さなければならないという手間も生じる。   The conventional network (NW: Network) has integrated routing and packet transfer. The switch determines the transfer destination by looking at the header of the input packet and transfers it to the next switch. . Such a transfer method has the feature that each network device can communicate autonomously, and the distributed control is the basis of the TCP / IP network that realizes a highly fault-tolerant network. is there. However, flexible route control overlooking the entire network cannot be performed, and there is a trouble that settings must be made for each network device in order to perform route control.

従来のネットワーク機器では、レイヤー構造に転送制御を行なっていた。L2スイッチではMACアドレス、ルータはIPアドレス、ファイアウォールはTCP/UDPのポート番号などを元に各機器が転送制御を行っている。   In conventional network devices, transfer control is performed in a layer structure. In the L2 switch, each device performs transfer control based on the MAC address, router IP address, and firewall TCP / UDP port number.

これに対してOpenFlow[非特許文献1]で用いられているフロー制御では、こうした各レイヤーのアドレスや識別子すべてを見てトラフィックを特定してアクションを実施する。アクションはユニキャスト、マルチキャスト、帯域制御、廃棄、負荷分散、障害回復、仮想ポートの転送制御などがある。また、OpenFlowでは専用コントローラーが経路制御を行ない、スイッチ側のパケット転送を一元的に制御するという中央集権型のアーキテクチャとなっている。経路制御を行なうOpenFlowのコントローラーは、負荷が集中させないようフロー単位で経路を最適化したり、障害時にはいち早く通信が回復するよう、経路を動的に変更する。そのため、既存のMAC/IPアドレスなどに加えて、物理ポートやレイヤ4のプロトコルなど、さまざまな制御情報を元にした「フローテーブル」を作成し、これをスイッチに伝搬する。   On the other hand, in the flow control used in OpenFlow [Non-Patent Document 1], the traffic is identified by looking at all the addresses and identifiers of each layer, and an action is performed. Actions include unicast, multicast, bandwidth control, discard, load balancing, failure recovery, and virtual port forwarding control. OpenFlow has a centralized architecture in which a dedicated controller controls the route and centrally controls packet forwarding on the switch side. The OpenFlow controller that performs route control optimizes the route for each flow so that the load is not concentrated, or dynamically changes the route so that communication can be recovered quickly in the event of a failure. Therefore, a “flow table” based on various control information such as a physical port and a layer 4 protocol in addition to the existing MAC / IP address is created and propagated to the switch.

モバイルコアネットワークシステムでは、常時移動する移動端末の接続位置を常に管理する方式が従来から知られている[非特許文献2]。   In the mobile core network system, a method for always managing the connection position of a mobile terminal that is constantly moving is known [Non-Patent Document 2].

従来技術の通信システムによる移動管理方法の構成図を図14に示す。単一の移動管理制御装置(MME)701には複数の無線基地局(eNodeB)702が接続され、それぞれの無線基地局(eNodeB)702には、複数の無線端末が接続する。移動管理制御装置(MME)701は加入者情報データベース装置(HSS)703と接続する。また、無線基地局(eNodeB)702とS-GW(Serving Gateway)704が接続し実際のUプレーン(User plane)処理を行う。   FIG. 14 shows a configuration diagram of a mobility management method using a communication system according to the prior art. A plurality of radio base stations (eNodeB) 702 are connected to a single mobility management control device (MME) 701, and a plurality of radio terminals are connected to each radio base station (eNodeB) 702. The mobility management control device (MME) 701 is connected to the subscriber information database device (HSS) 703. In addition, a radio base station (eNodeB) 702 and an S-GW (Serving Gateway) 704 are connected to perform actual U plane (User plane) processing.

移動網のCプレーン(Control plane)処理については安価な汎用サーバ装置を利用して機能を実現し、スケールアウト技術、仮想化サーバ内の機能間のIF統合・機能の整理・統合による制御処理の効率化が検討されている。つまり、Cプレーン処理は汎用ハードウェア上で動作することによるスケールアウト、さらに既存機能の単純なソフト化だけでなく、ソフト化と同時に装置間IFを不要とするよう機能間の統合が検討されている。   For the C plane (Control plane) processing of mobile networks, functions are realized by using inexpensive general-purpose server equipment, and control processing by scale-out technology, IF integration between functions in the virtualization server, function arrangement, and integration. Efficiency is being considered. In other words, C-plane processing is not only scaled out by operating on general-purpose hardware, but also the simple integration of existing functions, as well as integration between functions to eliminate the need for IF between devices Yes.

また、移動網のUプレーンについては現状ではGTP-U(GPRS (General Packet Radio Service) Tunneling Protocol for User Plane)処理は専用の装置/ソフトウェアで実現されており、GTP-CやGTP-Uの連携動作には専用の装置内IFが必要なため、Cプレーン同様に単純なスケールアウトはできない。つまり、装置ごと/装置内のIFで実現したものを仮想化サーバと連携する方向で検討されているが、ベンダや制御対象機能が変わるとIFが変わるため制御できない。   Also, for the U-plane of mobile networks, GTP-U (GPRS (General Packet Radio Service) Tunneling Protocol for User Plane) processing is currently implemented with dedicated equipment / software, and is linked to GTP-C and GTP-U. Since a dedicated in-device IF is required for operation, it cannot be as simple as a C-plane. In other words, what is realized with the IF for each device / inside the device is being studied in the direction of linking with the virtualization server. However, if the vendor or the function to be controlled changes, the IF changes and control is impossible.

OpenFlow Configuration and Management Protocol OF-CONFIG 1.0OpenFlow Configuration and Management Protocol OF-CONFIG 1.0 3GPP TS 23.401 V12.0.0 (2013-03))(3GPP TS 23.401 V12.0.0 (2013-03))

従来のネットワーク (NW : Network)は,経路制御(Cプレーン)とパケット転送(Uプレーン)が一体で搭載されており、入力されてきたパケットのヘッダを見て、スイッチが転送先を自身で決定して次のスイッチに転送するため、ネットワーク全体を俯瞰した柔軟な経路制御ができない。このため、経路制御を行うためにネットワーク機器ごとに設定を施さなければならないという問題があった。   The conventional network (NW: Network) is integrated with route control (C plane) and packet forwarding (U plane), and the switch determines the forwarding destination by looking at the header of the incoming packet. Thus, since the data is transferred to the next switch, flexible route control over the entire network cannot be performed. For this reason, there has been a problem that settings must be made for each network device in order to perform path control.

さらに、IP網ではこれまでRIP/OSPF/IS-ISといったプロトコルによりルーティングテーブルを形成して、各網内のIPによるエンドエンドでの接続経路を制御し、IP網間でEGP/BGPといったプロトコルにより制御することでIPアドレスによりエンドエンドのノード間の通信を実現している。しかし、これらのCプレーンに関するソフトウェア処理を転送装置上で行うことで装置機能の増加、性能低下につながる。   Furthermore, in the IP network, a routing table has been formed by a protocol such as RIP / OSPF / IS-IS so far, and the connection path at the end-end by IP in each network is controlled, and a protocol such as EGP / BGP is used between IP networks. By controlling it, communication between end-to-end nodes is realized by IP address. However, performing software processing on these C planes on the transfer device leads to an increase in device functions and a decrease in performance.

また、移動網におけるSGWやPGW、固定網におけるエッジルータなどのNW (Network)制御装置も同様にCプレーンとUプレーン処理が一体実装されており、いずれかの性能がボトルネックとなることで、性能の制約になっている。   Also, NGW (Network) control devices such as SGW and PGW in mobile networks, edge routers in fixed networks, etc. are also integrated with C plane and U plane processing, and either performance becomes a bottleneck, This is a performance limitation.

すなわち、図15に示すように、従来のNW (Network)装置810は専用のハードウェア上に制御機能やUプレーンパケット処理機能811,812,813が一体実装されており、転送系NW装置820においても経路計算が分散して実施されるように経路計算機能821が分散配備されている。   That is, as shown in FIG. 15, a conventional NW (Network) device 810 has a control function and U-plane packet processing functions 811, 812, and 813 integrated on dedicated hardware, and the transfer NW device 820 can also calculate a route. The route calculation function 821 is distributed and deployed so as to be distributed.

これによって、転送系NWを構成するスイッチやルータ、制御系NWを構成するサーバ等の装置において、Cプレーン処理(経路計算、制御機能)とUプレーン(スイッチング、パケット転送)が一体で実装されていることで、いずれか一方のリソースがボトルネックになることによる系全体の性能低下が課題である。また、装置ごとに機能が異り、かつ膨大な数の専用装置が存在するため、装置自体のコストに加えて、それらをオペレーションするために膨大なコストがかかる。さらに、それらの装置のCプレーン処理リソース(CPU、メモリ)はルータであればRIP/OSPF等、制御サーバであれば移動管理・GTP等の当該装置固有のプロトコル・機能しか動作させられない。したがって、NW全体のCプレーンリソースの利用効率の低下が課題となる。   As a result, C plane processing (path calculation, control function) and U plane (switching, packet transfer) are integratedly implemented in devices such as switches and routers that make up the transfer system NW, and servers that make up the control system NW. Therefore, the performance degradation of the entire system due to the bottleneck of either resource is a problem. In addition, since each device has different functions and there are an enormous number of dedicated devices, in addition to the cost of the device itself, an enormous cost is required to operate them. Furthermore, the C-plane processing resources (CPU, memory) of these devices can only operate protocols and functions unique to the device such as RIP / OSPF if it is a router and mobility management / GTP if it is a control server. Therefore, a decrease in the utilization efficiency of C plane resources in the entire NW becomes a problem.

また、固定・移動固有の制御(Cプレーン)機能、Uプレーン処理を行うために専用のC・Uプレーン処理を一体実装した装置を利用することになり、個々の網だけでなく複数網間でCプレーン・Uプレーンのリソース利用効率の向上が課題となる。   In addition, a fixed and mobile specific control (C plane) function, and a device that integrates dedicated C / U plane processing to perform U plane processing will be used, not only between individual networks but also between multiple networks. Improving the resource utilization efficiency of C plane and U plane is an issue.

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、ネットワークの制御機能及び転送機能におけるCプレーン、Uプレーン処理を完全に分離する構成をとり、汎用のCプレーン処理リソース上で実現された制御機能から受信した制御内容に応じて、必要な処理、対象装置を決定して、フローテーブルを更新しUプレーンの経路を設定することで従来の課題を解決できる通信システム及び通信方式を提供することである。   In view of the above problems, the object of the present invention is to completely separate the C plane and U plane processing in the network control function and transfer function, and from the control function realized on a general-purpose C plane processing resource. It is to provide a communication system and a communication method that can solve the conventional problems by determining necessary processes and target devices according to received control contents, updating a flow table, and setting a path of a U plane. .

本発明は上記の目的を達成するために、固定網及び移動網におけるCプレーンに係る各機能を汎用サーバ上に仮想化サーバとして実装するとともに、固定網及び移動網のUプレーンに係る機能を複数の汎用スイッチを備えた転送フロースイッチ網からなる固定網及び移動網で共通の転送網により構成し、前記Cプレーンに係る機能と前記Uプレーンに係る転送網との連携処理を行うコントローラを備えた通信システムであって、前記Cプレーンに係る機能は、移動網におけるS−GW/P−GWとMMEとを含み、前記コントローラは、移動網における基地局とS−GW/P−GWの間で識別して通信経路を制御するためのGTPトンネル内のGTPトンネルID(TEID)をL2タグに変換し、前記GTPトンネルIDの端点のアドレスを前記要求元基地局のMACアドレスに変換し、QCIをフレーム優先度に変換した変換データを生成する手段を備え、前記転送網の汎用スイッチは、前記変換データに基づき、L2タグ、宛先/送信元MACアドレスをマッチングルールとして、転送パケットに対するアクションのフロー制御ルールを設定する手段を備え、端末が移動網における第1の基地局から第2の基地局に移動して該端末から前記第2の基地局にハンドオーバ実施コマンドが送られると、前記第1の基地局から前記第2の基地局にEPSベアラコンテキストを引き継ぎ、前記第1の基地局から前記第2の基地局にGTPトンネルの接続先が切り替わったことを前記第2の基地局が前記MMEに通知し、前記MMEが該通知を前記S−GW/P−GWに通知してEPSベアラコンテキストを更新し、前記通知を受けた前記S−GW/P−GWがEPSベアラコンテキスト情報を含むGTPフロー更新要求を前記コントローラに送信し、該GTPフロー更新要求を受けた前記コントローラが、GTPトンネルIDとIPアドレスの情報から割り当てられたタグ情報を抽出し、前記転送網の汎用スイッチに対してIPアドレスを更新するとともにIPアドレスに対応するMACアドレスを設定して、古いフロー制御情報を削除し、新しいマッチングルールとアクションの更新を要求し、該要求が完了した後に前記S−GW/P−GWに対してGTPフローの更新が完了したことを通知し、該通知を受けた前記S−GW/P−GWが、ハンドオーバに伴うパス切り替えが完了したことを前記MMEを介して第2の基地局に通知する、ように構成したことを特徴とする通信システムを提案する。 In order to achieve the above object, the present invention implements each function related to the C plane in the fixed network and the mobile network as a virtualization server on the general-purpose server, and a plurality of functions related to the U plane in the fixed network and the mobile network. A fixed network composed of a transfer flow switch network having a general-purpose switch and a mobile network, and a controller that performs a linkage process between the function related to the C plane and the transfer network related to the U plane In the communication system, the function relating to the C plane includes S-GW / P-GW and MME in a mobile network, and the controller is configured between a base station and S-GW / P-GW in the mobile network. The GTP tunnel ID (TEID) in the GTP tunnel for identifying and controlling the communication path is converted into an L2 tag, and the end point address of the GTP tunnel ID Means for converting the MAC address of the request source base station and generating conversion data in which QCI is converted into frame priority, and the general-purpose switch of the transfer network includes an L2 tag, a destination / transmission source based on the conversion data Means for setting a flow control rule for an action for a forwarded packet using a MAC address as a matching rule, and the terminal moves from the first base station to the second base station in the mobile network and from the terminal to the second base When the handover execution command is sent to the station, the EPS bearer context is taken over from the first base station to the second base station, and the connection destination of the GTP tunnel is transferred from the first base station to the second base station. The second base station notifies the MME that the switch has been made, and the MME notifies the S-GW / P-GW of the notification and notifies the EPS. The A-context is updated, and the S-GW / P-GW that has received the notification transmits a GTP flow update request including EPS bearer context information to the controller, and the controller that has received the GTP flow update request Extracts the tag information assigned from the tunnel ID and IP address information, updates the IP address for the general-purpose switch of the forwarding network, sets the MAC address corresponding to the IP address, and deletes the old flow control information And requesting an update of the new matching rule and action, notifying the S-GW / P-GW that the update of the GTP flow is completed after the request is completed, and receiving the notification of the S-GW The GW / P-GW confirms that the path switching accompanying the handover is completed via the MME to the second A communication system characterized by being configured to notify a station is proposed.

また、本発明は上記目的を達成するために、固定網及び移動網におけるCプレーンに係る各機能を汎用サーバ上に仮想化サーバとして実装するとともに、固定網及び移動網のUプレーンに係る機能を複数の汎用スイッチを備えた転送フロースイッチ網からなる共通の転送網により構成し、前記Cプレーンに係る機能と前記Uプレーンに係る転送網との連携処理を行うコントローラを備えた通信システムにおけるハンドオーバ方法であって、前記Cプレーンに係る機能は、移動網におけるS−GW/P−GWとMMEとを含み、前記コントローラは、移動網における基地局とS−GW/P−GWの間で識別して通信経路を制御するためのGTPトンネル内のGTPトンネルID(TEID)をL2タグに変換し、前記GTPトンネルIDの端点のアドレスを前記要求元基地局のMACアドレスに変換し、QCIをフレーム優先度に変換した変換データを生成する手段を備え、前記転送網の汎用スイッチは、前記変換データに基づき、L2タグ、宛先/送信元MACアドレスをマッチングルールとして、転送パケットに対するアクションのフロー制御ルールを設定する手段を備え、端末が移動網における第1の基地局から第2の基地局に移動して該端末から前記第2の基地局にハンドオーバ実施コマンドが送られると、前記第1の基地局から前記第2の基地局にEPSベアラコンテキストを引き継ぎ、前記第1の基地局から前記第2の基地局にGTPトンネルの接続先が切り替わったことを前記第2の基地局が前記MMEに通知し、前記MMEが該通知を前記S−GW/P−GWに通知してEPSベアラコンテキストを更新し、前記通知を受けた前記S−GW/P−GWがEPSベアラコンテキスト情報を含むGTPフロー更新要求を前記コントローラに送信し、該GTPフロー更新要求を受けた前記コントローラが、GTPトンネルIDとIPアドレスの情報から割り当てられたタグ情報を抽出し、前記転送網の汎用スイッチに対してIPアドレスを更新するとともにIPアドレスに対応するMACアドレスを設定して、古いフロー制御情報を削除し、新しいマッチングルールとアクションの更新を要求し、該要求が完了した後に前記S−GW/P−GWに対してGTPフローの更新が完了したことを通知し、該通知を受けた前記S−GW/P−GWが、ハンドオーバに伴うパス切り替えが完了したことを前記MMEを介して第2の基地局に通知することを特徴とするハンドオーバ方法を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention implements each function relating to the C plane in the fixed network and the mobile network as a virtualization server on the general-purpose server, and also provides a function relating to the U plane in the fixed network and the mobile network. A handover method in a communication system comprising a common transfer network composed of a transfer flow switch network including a plurality of general-purpose switches, and including a controller that performs cooperation processing between the function related to the C plane and the transfer network related to the U plane The function relating to the C plane includes S-GW / P-GW and MME in the mobile network, and the controller identifies between the base station and S-GW / P-GW in the mobile network. The GTP tunnel ID (TEID) in the GTP tunnel for controlling the communication path is converted into an L2 tag, and the end point of the GTP tunnel ID Means for converting the address into the MAC address of the requesting base station and generating conversion data in which the QCI is converted into frame priority, and the general-purpose switch of the transfer network uses an L2 tag, a destination / Means for setting a flow control rule for an action on a forwarded packet using a source MAC address as a matching rule, and a terminal moves from a first base station to a second base station in the mobile network and from the terminal to the second When a handover execution command is sent to the first base station, the EPS bearer context is taken over from the first base station to the second base station, and a GTP tunnel connection is established from the first base station to the second base station. The second base station notifies the MME that the destination has been switched, and the MME notifies the S-GW / P-GW of the notification. The EPS bearer context is updated, the S-GW / P-GW that has received the notification transmits a GTP flow update request including EPS bearer context information to the controller, and the controller that has received the GTP flow update request , The tag information assigned from the information of the GTP tunnel ID and the IP address is extracted, the IP address is updated to the general-purpose switch of the forwarding network, and the MAC address corresponding to the IP address is set, and the old flow control information , Request the update of the new matching rule and action, notify the S-GW / P-GW that the update of the GTP flow is completed after the request is completed, and receive the notification The S-GW / P-GW confirms that the path switching accompanying the handover has been completed via the MME. A handover method characterized by notifying a second base station is proposed.

本発明の通信システム及び通信方式によれば、Cプレーン処理機能については固定網と移動網の制御機能及び経路計算をすべて仮想化サーバ上で実現し、Uプレーン処理については転送網に備わる複数の汎用スイッチで実現することにより、Cプレーン処理とUプレーン処理を完全に分離し、Cプレーンの処理のリソース上で実現された制御機能によって前記汎用スイッチを制御するようにしたので、経路制御を行うためにネットワーク機器ごとに設定を施す必要が無くなるとともに、転送網における処理を簡略化して性能の向上を図ることができる。さらに、Cプレーン処理機能を実現する仮想化サーバと、Uプレーン処理機能を実現する転送網は完全に分離されているので、いずれか一方のリソースがボトルネックになることが無く、系全体の性能向上とリソース利用効率の向上を図ることができる。   According to the communication system and the communication system of the present invention, the C plane processing function is realized on the virtualization server with all the fixed network and mobile network control functions and the route calculation. By implementing with a general-purpose switch, the C-plane processing and U-plane processing are completely separated, and the general-purpose switch is controlled by the control function realized on the C-plane processing resources. Therefore, it is not necessary to make settings for each network device, and processing in the transfer network can be simplified to improve performance. Furthermore, since the virtualization server that implements the C-plane processing function and the transfer network that implements the U-plane processing function are completely separated, either resource does not become a bottleneck, and the overall system performance Improvement and resource utilization efficiency can be improved.

さらに、本発明により、固定網と移動網のそれぞれに共通した転送網と仮想化サーバを備えることにより、複数網間でCプレーン・Uプレーンのリソース利用効率の向上を図ることができる。   Furthermore, according to the present invention, by providing a common transfer network and virtualization server for each of the fixed network and the mobile network, it is possible to improve the resource utilization efficiency of the C plane and the U plane among a plurality of networks.

本発明の一実施形態における通信システムを説明する図The figure explaining the communication system in one Embodiment of this invention 本発明の第1実施例の通信システムを示す図The figure which shows the communication system of 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例の固定網と移動網における制御・転送プレーン技術を共通化したアーキテクチャの詳細を説明する図The figure explaining the detail of the architecture which shared the control and transfer plane technique in the fixed network and mobile network of 2nd Example of this invention 第2実施例に対応する従来例を説明する図The figure explaining the prior art example corresponding to 2nd Example 本発明の第3実施例の固定網と移動網における制御・転送プレーン技術を共通化したWiFiオフロードの詳細な接続構成を説明する図The figure explaining the detailed connection structure of the WiFi offload which shared the control and transfer plane technology in the fixed network and mobile network of 3rd Example of this invention 実施例3に対応する従来例を説明する図The figure explaining the prior art example corresponding to Example 3 本発明の第4実施例におけるネットワーク構成法を説明する図The figure explaining the network configuration method in 4th Example of this invention 第4実施例に対応する従来例のネットワーク構成法を説明する図The figure explaining the network configuration method of the prior art example corresponding to 4th Example 本発明の第5実施例の移動トンネル制御について説明する図The figure explaining the mobile tunnel control of 5th Example of this invention 第5実施例に対応する従来例を説明する図The figure explaining the prior art example corresponding to 5th Example 本発明の一実施形態の通信システムにおいて端末がハンドオーバを実施した場合の処理の流れを説明する図The figure explaining the flow of a process when a terminal implements a hand-over in the communication system of one Embodiment of this invention. 従来例の通信システムにおいて端末がハンドオーバを実施した場合の処理の流れを説明する図The figure explaining the flow of a process when a terminal implements a hand-over in the communication system of a prior art example 本発明の一実施形態及び従来例におけるコントローラと汎用スイッチとの間のコマンド発生数の詳細を説明する図The figure explaining the detail of the command generation number between the controller and general purpose switch in one Embodiment of this invention, and a prior art example 従来例の通信システムにおける移動管理方法を説明する構成図Configuration diagram for explaining a mobility management method in a communication system of a conventional example 従来例の通信システムにおける課題を説明する図The figure explaining the subject in the communication system of a prior art example

本発明は、ネットワークの制御機能及び転送機能におけるCプレーン(経路制御)処理とUプレーン(パケット転送)処理を完全に分離するアーキテクチャを備えた通信方式及び通信システムの発明である。   The present invention is an invention of a communication system and a communication system having an architecture that completely separates a C plane (route control) process and a U plane (packet transfer) process in a network control function and a transfer function.

つまり本発明では、Cプレーン処理はサーバハードウェアを仮想化し、汎用サーバソフトウェア上で実現している。また、UプレーンはSDN(Software-Defined Networking )相当の低機能な転送フロースイッチ網で実現している。さらに、CプレーンとUプレーン間の連携機能をコントローラが行い、制御機能から受信した制御内容に必要な処理と対象装置を決定して、フローテーブルを更新することで、これまでのNW (Network)と同等の機能を維持しながら、新たなサービス追加に対応できるようにした。   In other words, in the present invention, the C plane processing is realized on general-purpose server software by virtualizing server hardware. The U plane is realized by a low-function transfer flow switch network equivalent to SDN (Software-Defined Networking). In addition, the controller performs the linkage function between the C plane and the U plane, determines the processing required for the control content received from the control function and the target device, and updates the flow table, so that the NW (Network) While maintaining the same function as, it was possible to respond to new service additions.

すなわち、本発明の通信システム1では図1に示すように、Cプレーン処理2、Uプレーン処理3を完全に分離し、汎用転送ハード10に備わる複数のフロースイッチ11をコントローラ21を介して制御するアーキテクチャを採用し、かつCプレーン処理機能2については固定網と移動網の制御機能及び経路計算をすべて汎用的なハードウェアを用いた仮想化サーバ上で実現する。   That is, in the communication system 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, the C plane processing 2 and the U plane processing 3 are completely separated, and a plurality of flow switches 11 provided in the general purpose transfer hardware 10 are controlled via the controller 21. The architecture is adopted, and the C plane processing function 2 is realized on a virtual server using general-purpose hardware, and the control function and route calculation of the fixed network and the mobile network are all performed.

なお、サーバ仮想化(server virtualization)とは、周知のように、1台の物理的なサーバコンピュータを複数台の仮想的なコンピュータに分割し、それぞれに別のOSやアプリケーションソフトを動作させる技術である。これにより、プロセッサやメモリ、ディスクをまとめて仮想的に複数の領域に分割し、それぞれがあたかも1台のコンピュータであるかのように振る舞い、異なるOSやアプリケーションを同時に実行できる。また、物理的に複数のコンピュータを用意する場合に比べ、物理的資源の管理にかかる手間が省け、資源配分を需要に応じて柔軟に配分することができるという利点がある。   As is well known, server virtualization is a technology that divides one physical server computer into multiple virtual computers, each running a separate OS and application software. is there. As a result, the processor, memory, and disk can be virtually divided into multiple areas, each acting as if it were one computer, and different OSs and applications can be executed simultaneously. Further, compared to a case where a plurality of computers are physically prepared, there is an advantage that it is possible to save time and effort for managing physical resources and to flexibly allocate resources according to demand.

したがって、サービス制御機能22、ネットワーク制御機能23は共通の汎用サーバハードウェア24,25上で動作し、必要な制御情報を仮想化サーバ間で交換し、必要なUプレーン処理をコントローラ21に指示することでサービス・機能を実現する。   Accordingly, the service control function 22 and the network control function 23 operate on the common general-purpose server hardware 24 and 25, exchange necessary control information between the virtualization servers, and instruct the controller 21 to perform necessary U-plane processing. To realize services and functions.

これによって、固定網と移動網との間で異なる機能は仮想化サーバ上で独立に実現し、物理的なサーバリソース及び転送リソースを共有し、必要なリソースを適宜割り当てて利用することが可能となる。従って、複数網間でCプレーン・Uプレーンのリソース利用効率の向上を図ることができる。   As a result, different functions between the fixed network and the mobile network can be realized independently on the virtualization server, and physical server resources and transfer resources can be shared, and necessary resources can be allocated and used as appropriate. Become. Therefore, it is possible to improve the resource utilization efficiency of the C plane / U plane between a plurality of networks.

上記のアーキテクチャによって、Cプレーン処理とUプレーン処理が分離して独立にリソース割り当てが可能となるため、いずれか一方がボトルネックとなることがなくなり、C/Uプレーンを独立にスケールアウトすることができる。   With the above architecture, C plane processing and U plane processing can be separated and resource allocation can be performed independently, so that either one will not become a bottleneck and the C / U plane can be scaled out independently. it can.

また、固定網と移動網との間でそれぞれ専用の装置を利用せず、共通のハードウェアを利用して制御ソフトウェアの違いだけで、個々のサービスを実現することで、固定網及び移動網のリソース効率化を実現することができる。   In addition, the fixed network and the mobile network do not use dedicated devices, but use the common hardware to realize individual services only by the difference in control software. Resource efficiency can be realized.

次に、本発明の第1実施例の通信システムを図2を参照して説明する。   Next, a communication system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図2に示すように、Cプレーン処理は汎用サーバで実現し、Uプレーンは汎用フロースイッチで実現する。なお、図中のサーバリソース4が汎用サーバ群であり、転送リソース5がネットワーク上で分散配置された汎用フロースイッチ群である。また、サービス制御系リソース6は固定・移動の転送系が共通化されている。   As shown in FIG. 2, the C plane processing is realized by a general-purpose server, and the U plane is realized by a general-purpose flow switch. The server resource 4 in the figure is a general-purpose server group, and the transfer resource 5 is a general-purpose flow switch group that is distributed and arranged on the network. Further, the service control system resource 6 has a common fixed / moving transfer system.

さらに、本実施例では、サーバリソース(汎用サーバ群)の上に各制御機能を専用ハードを用いずに各制御機能間で共通のサーバリソースから必要なリソースを割り当てる。   Further, in this embodiment, necessary resources are allocated from server resources common to the respective control functions without using dedicated hardware on the server resources (general-purpose server group).

サーバリソース4、転送リソース5ともに個々の機能・サービスに特化した専用ハードウェアを使うのではなく、固定/移動の固有の機能やサービスに必要なソフトウェアを汎用サーバ上で動作させて個々のサービスに必要な機能を実現して、転送リソース5も固定・移動のサービスに必要なルーティング・スイッチング処理設定を共通の汎用ハードウェアにコントローラ21を介して投入することで、固定・移動系のサービスをサーバリソース4及び転送リソース5を共有しながら実現することができる。   Rather than using dedicated hardware specialized for individual functions and services for both server resource 4 and transfer resource 5, software required for fixed / moving specific functions and services is operated on a general-purpose server. The transfer resource 5 also implements the routing / switching processing settings necessary for the fixed / moving service to the common general-purpose hardware via the controller 21, thereby enabling the fixed / mobile service. This can be realized while sharing the server resource 4 and the transfer resource 5.

つまり、Cプレーン、サーバ処理を汎用サーバ化し、サービス/NW制御リソースに割り当てる。さらに、移動管理、トンネル制御、AAA、加入者DB等のNW制御機能は仮想化サーバ上で集中処理し、固定・移動で共通な機能は同一制御サーバを利用するとともに、QoS、DHCP、NAT、プロシキ、SIP等のサービス制御機能(セッション制御等)を固定・移動で共通化してサーバリソース利用効率を向上することができる。   In other words, the C plane and server processing are converted to general-purpose servers and assigned to service / NW control resources. In addition, NW control functions such as mobility management, tunnel control, AAA, subscriber DB, etc. are centrally processed on the virtualization server, and functions common to fixed and mobile use the same control server, QoS, DHCP, NAT, Service control functions such as proxy and SIP (session control, etc.) can be shared by fixed / moving to improve server resource utilization efficiency.

また、転送面は共通技術を利用して固定・移動のサービスに必要な転送リソースを動的に割り当て、固定・移動で共通の転送技術(共通転送網70)によりリソースを共用することで転送リソースの有効利用を図ることができる。   In addition, the transfer plane dynamically allocates transfer resources necessary for fixed / mobile services using a common technology, and transfers resources by sharing resources using a common transfer technology (common transfer network 70) for fixed / mobile services. Can be used effectively.

このように本実施例においては、前述の特徴に基づき、固定サービスについては、必要となるIMS(IP Multimedia Subsystem )、トンネル制御、AAA(Authentication(認証)、Authorization(認可)、Accounting(アカウンティング))、加入者管理を汎用サーバリソース4から必要な分だけ固定系サービスに割り当て、そのうえで上記の機能を仮想化サーバベースで実現する。さらに、制御信号が適切に仮想化サーバにルーティングされるように制御信号用のフロースイッチング情報を必要な転送リソース5にコントローラ21を介して設定する。   As described above, in this embodiment, based on the above-described characteristics, the fixed service requires IMS (IP Multimedia Subsystem), tunnel control, AAA (Authentication, Authorization, Accounting)). The subscriber management is allocated to the fixed system service from the general-purpose server resource 4 as much as necessary, and the above functions are realized on a virtual server basis. Further, flow switching information for the control signal is set to the necessary transfer resource 5 via the controller 21 so that the control signal is appropriately routed to the virtualization server.

また、ユーザがネットワークに接続し、仮想IMS、AAAサーバとの認証を完了するとこの結果に基づいて、IMS, AAA等の制御サーバはコントローラ21にユーザパケットを適切にルーティングするためのフロー制御を要求する。   When the user connects to the network and completes authentication with the virtual IMS or AAA server, the control server such as IMS or AAA requests flow control for appropriately routing the user packet to the controller 21 based on this result. To do.

これを受けて、コントローラ21を介して固定系サービスに必要なPPP、VoIPのパケットを適切なSIPサーバや他のネットワークにルーティングするためのフロー制御情報を必要な転送リソース5に追加することで、インターネットアクセス、音声サービスを実現する。   In response to this, by adding the flow control information for routing the PPP and VoIP packets necessary for the fixed service to the appropriate SIP server or other network via the controller 21 to the necessary transfer resource 5, Realize Internet access and voice services.

移動サービスについても同様に移動サービスに必要となる移動管理、トンネル制御、AAA、加入者DBなどの制御サーバをサーバリソース4から必要なリソースを確保して、汎用サーバ上に仮想化サーバとして立ち上げる。さらに、制御信号が適切に仮想化サーバにルーティングされるように制御信号用のフロースイッチング情報を必要な転送リソース5にコントローラ21を介して設定する。   Similarly, for the mobile service, a control server such as mobility management, tunnel control, AAA, subscriber DB, etc. necessary for the mobile service is secured from the server resource 4 and started as a virtual server on the general-purpose server. . Further, flow switching information for the control signal is set to the necessary transfer resource 5 via the controller 21 so that the control signal is appropriately routed to the virtualization server.

また、移動端末がモバイルネットワークに接続、移動、通信する際には制御信号が上記サーバに送信され、その結果をもとにコントローラ21を介して汎用スイッチにユーザデータが適切にインターネットや相手端末に届くようにコントローラ21を介して制御する。   In addition, when a mobile terminal connects, moves, and communicates with a mobile network, a control signal is transmitted to the server. Based on the result, user data is appropriately sent to the general-purpose switch via the controller 21 to the Internet or a partner terminal. It controls via the controller 21 so that it may reach.

これを受けて、コントローラ21が関係する転送リソース5を確保し、必要なフロー制御情報を投入することで、移動管理、ハンドオーバ、ベアラ制御を実現することができる。   In response to this, the transfer resource 5 related to the controller 21 is secured, and necessary flow control information is input, whereby mobility management, handover, and bearer control can be realized.

上記の構成により、固定・移動で共通なコントロールIFを介したC/Uプレーン分離型構成による独立なスケールアウトが可能となる。   With the above configuration, independent scale-out is possible with a C / U plane separation type configuration via a common control IF for fixed and moving.

従来の3GPPのアーキテクチャではxGWのCプレーン及びUプレーンのリソースが一体実装されることで両者のバランスを柔軟に変更できないという課題があった。   In the conventional 3GPP architecture, there is a problem that the balance between the xGW C plane and U plane resources cannot be changed flexibly by integrating them.

しかし、上記のように、本発明により、Cプレーン処理2は汎用サーバで実現し、Uプレーン3は汎用フロースイッチで実現するため、両者独立にスケールアウトが可能となる。また、サーバリソース4、転送リソース5が仮想化され、固定・移動機能に共通化されていることで、各固定・移動NW (Network)の加入者に単一の網で需要に応じて必要最低限のリソースを柔軟に割り当てることができる。これにより、サービスを提供できるためリソース利用効率を従来よりも向上させることができる。   However, as described above, according to the present invention, since the C plane processing 2 is realized by a general-purpose server and the U plane 3 is realized by a general-purpose flow switch, both can be scaled out independently. In addition, the server resource 4 and the transfer resource 5 are virtualized and shared by the fixed / moving function, so that each fixed / moving NW (Network) subscriber needs a minimum amount according to demand in a single network. Limited resources can be flexibly allocated. Thereby, since the service can be provided, the resource utilization efficiency can be improved as compared with the conventional case.

次に、本発明の第2実施例を図3を参照して説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2実施例では固定網と移動網における制御・転送プレーン技術を共通化したアーキテクチャの詳細を説明する。   In the second embodiment, details of an architecture in which a control / transfer plane technology in a fixed network and a mobile network is shared will be described.

図3に示すように、第2実施例では固定網40と移動網50において共通の制御PF(platform )110と転送プレーン120を持つため制御信号プロトコルのインタワーク機能をソフトウェアで実現し、汎用ハードウェア上の共通プラットホーム上で実現可能となる。つまり、「エッジ制御」、「回線」、「変換GW」、「HSS」、「MME」、「EPC制御」等を共通制御PF110で行い、「エッジ」、「EPC」の転送を共通転送プレーン120にて行う。このように、技術を共通化することで各網固有機能・IFが不要になるとともに、インタワークもパラメータ間の重畳/変換で実現できるため連係機能を小規模に抑えることができる。これにより、専用装置が不要となりコストの低減につながる。   As shown in FIG. 3, in the second embodiment, since the fixed network 40 and the mobile network 50 have a common control PF (platform) 110 and transfer plane 120, the interwork function of the control signal protocol is realized by software. It can be realized on a common platform on hardware. That is, “edge control”, “line”, “conversion GW”, “HSS”, “MME”, “EPC control”, etc. are performed by the common control PF 110, and transfer of “edge”, “EPC” is performed by the common transfer plane 120. To do. In this way, by sharing the technology, each network's unique function / IF becomes unnecessary, and interworking can be realized by superposition / conversion between parameters, so that the linkage function can be suppressed to a small scale. This eliminates the need for a dedicated device and leads to cost reduction.

また、共通転送プレーン120は共通転送網70全体をカバーするため固定網40及び移動網50のUプレーンプロトコル処理を行わず、汎用フロースイッチの機能で実現可能な必要最低限の処理が制御PF110から転送プレーン120に指示される。   Further, since the common transfer plane 120 covers the entire common transfer network 70, the U-plane protocol processing of the fixed network 40 and the mobile network 50 is not performed, and the minimum necessary processing that can be realized by the function of the general-purpose flow switch is started from the control PF 110. Instructed to transfer plane 120.

上記実施例のように本発明を適用することで、固定網40及び移動網50の連携機能をCプレーンのソフトウェア部分に閉じることができるため、従来に比べて連携に必要となる専用装置が不要となり、汎用サーバと汎用スイッチが利用できるためコストの低減につながる。このため、移動網40と固定網50の連携サービスの安価な実現が可能となる。さらに、技術を共通化することで各網固有機能・IFが不要になるとともに、インタワークもパラメータ間の重畳/変換で実現できるため連携機能を小規模に抑えることができる。   By applying the present invention as in the above-described embodiment, the cooperation function of the fixed network 40 and the mobile network 50 can be closed to the software part of the C plane. Thus, since a general-purpose server and a general-purpose switch can be used, the cost can be reduced. For this reason, it is possible to realize an inexpensive cooperative service between the mobile network 40 and the fixed network 50. Furthermore, by sharing the technology, the unique function / IF of each network is not necessary, and the interwork can be realized by superimposing / converting parameters, so that the cooperation function can be reduced to a small scale.

これに対して図4に示すような従来のWiFiオフロードのアーキテクチャでは、固定網40と移動網50との間で、認証・制御信号、Uプレーンパケットのプロトコル変換が必要となり、固定網40と移動網50の両NW (Network)のプロトコルに対応した変換GW(gateway)が必要となる。つまり、固定網の制御・移動網の制御機能すべてに対応し、かつ両機能をインタワーク(プロトコル変換、セッション状態管理連携)するGWが必要となる。このため、変換GW装置が複雑化し、高性能なハードウェア上に多くの機能が必要となり、かつ専用のハードウェアとなり高価になりやすい。   On the other hand, in the conventional WiFi offload architecture as shown in FIG. 4, protocol conversion of authentication / control signals and U-plane packets is required between the fixed network 40 and the mobile network 50. A conversion GW (gateway) corresponding to both NW (Network) protocols of the mobile network 50 is required. That is, it is necessary to have a GW that supports all the functions of the fixed network and the mobile network, and interworkes (protocol conversion and session state management cooperation). For this reason, the conversion GW apparatus becomes complicated, and many functions are required on high-performance hardware, and dedicated hardware tends to be expensive.

このように、従来、固定網40と移動網50は各網の要件を満たす技術を利用して構成されてきたため、WiFiオフロードのように固定・移動の連携する場合、移動・固定両方の網の機能要件に対応したGWを配備する必要があり、中間のGW装置は高機能になりやすいという課題があった。   As described above, the fixed network 40 and the mobile network 50 are conventionally configured using a technology that satisfies the requirements of each network. Therefore, in the case of cooperation between fixed and mobile, such as WiFi offload, both the mobile and fixed networks are used. There is a problem that it is necessary to deploy a GW corresponding to the functional requirements of the above, and the intermediate GW device tends to be highly functional.

しかし、上記のように本実施例によれば、双方の網に共通の技術を用いてその中で各網に必要な機能を構築することで、より簡易に連携機能が実現できるため、より少ない機能でWiFiオフロード機能を実現することができる。   However, as described above, according to the present embodiment, by using the technology common to both networks and constructing the functions necessary for each network therein, the cooperation function can be realized more easily. The function can realize the WiFi offload function.

次に、本発明の第3実施例を説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described.

第3実施例では固定網と移動網における制御・転送プレーン技術を共通化したWiFiオフロードの詳細な接続構成を説明する。   In the third embodiment, a detailed connection configuration of WiFi offload in which control and transfer plane technologies in a fixed network and a mobile network are shared will be described.

図5に示すように、第3実施例ではSaMoGで必要となっているEAP-SIM/AKA認証処理及び移動認証サーバ接続はすべて汎用サーバ61上の共通制御プラットホーム上で実現される。   As shown in FIG. 5, in the third embodiment, the EAP-SIM / AKA authentication process and the mobile authentication server connection required by SaMoG are all realized on the common control platform on the general-purpose server 61.

各機能をソフトウェアベースで実現し、SaMoGとしての連携制御を行う機能を配備することで、WiFi接続する端末82の認証とアドレス割り当て、及びサービスへの通信路を設定する。この処理はすべて汎用サーバ61上のソフトウェア処理で行い、接続完了後のPDN(public data network:公衆データ網 )62へのスイッチング部分のみをコントローラ21を介して汎用フロースイッチ群(汎用スイッチ網(共通転送網)70)に指示することでWiFiを介した移動網サービスへの接続が実現される。   Each function is implemented on a software basis, and by deploying a function for performing cooperative control as SaMoG, authentication and address assignment of the terminal 82 connected to WiFi and a communication path to the service are set. All this processing is performed by software processing on the general-purpose server 61, and only the switching part to the PDN (public data network) 62 after connection is completed is connected to the general-purpose flow switch group (general-purpose switch network (common By instructing the transfer network 70), connection to the mobile network service via WiFi is realized.

このように本実施形態のNW (Network)構成法で実現した場合、固定網40を構成する複数のL2スイッチ(L2SW)41が配備されたL2レイヤの処理でPPP/PPPoE/GTP相当の機能を維持しつつ、汎用スイッチの利用によって安価にUプレーン機能を実現することができる。さらに、高機能処理(Cプレーン)は装置間IFを排除して仮想化サーバ内で集中処理することにより、共通転送網70(固定網40,移動網50)での状態管理を排除することができる。   As described above, when realized by the NW (Network) configuration method of the present embodiment, a function equivalent to PPP / PPPoE / GTP is achieved by processing of the L2 layer in which a plurality of L2 switches (L2SW) 41 configuring the fixed network 40 are provided. While maintaining, the U-plane function can be realized at low cost by using a general-purpose switch. Furthermore, high function processing (C plane) can eliminate state management in the common transfer network 70 (fixed network 40, mobile network 50) by eliminating inter-device IF and performing centralized processing in the virtualization server. it can.

これに対して従来のSaMoGのアーキテクチャでは、図6に示すように、複数の装置間で認証及びトンネル制御機能が分散しており、状態管理の制御を装置間で連携して実施している。   On the other hand, in the conventional SaMoG architecture, as shown in FIG. 6, authentication and tunnel control functions are distributed among a plurality of devices, and state management control is performed in cooperation between the devices.

すなわち、従来の移動固定連携アーキテクチャではWiFiで固定網40等から移動網50に接続するためには、EAP-SIM/AKAプロトコル終端と移動網50の認証サーバ接続、DHCPによるアドレス払い出し、GTPによる移動網との接続、および上記3つの機能の連携動作が装置内で必要となり、変換GW機能で多くの機能・処理を実施する必要がある。   That is, in the conventional mobile fixed cooperation architecture, in order to connect to the mobile network 50 from the fixed network 40 or the like by WiFi, the EAP-SIM / AKA protocol termination and the authentication server connection of the mobile network 50, address assignment by DHCP, movement by GTP Connection to the network and cooperative operation of the above three functions are required in the apparatus, and it is necessary to implement many functions and processes with the conversion GW function.

次に、本発明の第4実施例を説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

第4実施例では、本発明を適用した上記実施形態におけるNW (Network)構成法を説明する。   In the fourth example, an NW (Network) configuration method in the above embodiment to which the present invention is applied will be described.

図7に示すように、第4実施例では、移動制御はGTP機能を転送レイヤの相当機能で代替してハンドオーバ等を実現する。例えば、タグベースのスイッチング等である。固定制御は制御面やISP(Internet Service Provider)ごとにVLANを構成する。   As shown in FIG. 7, in the fourth embodiment, the mobility control replaces the GTP function with an equivalent function of the transfer layer to realize a handover or the like. For example, tag-based switching. Fixed control configures a VLAN for each control surface and ISP (Internet Service Provider).

すなわち、本実施例では、汎用スイッチ71(例えばVLAN Switch )を複数配備した汎用フロースイッチ網70(共通転送網)上にPPPoE、GTPトンネル相当の機能をフロー制御(VLANタグ制御等)により実現する。これによって、PPPoEやGTPのプロトコルヘッダ処理を簡略化しGW装置(BRAS、S/P-GW)のUプレーン処理負荷を低減する。   That is, in this embodiment, functions equivalent to PPPoE and GTP tunnels are realized by flow control (VLAN tag control, etc.) on a general-purpose flow switch network 70 (common transfer network) in which a plurality of general-purpose switches 71 (for example, VLAN Switch) are arranged. . This simplifies PPPoE and GTP protocol header processing and reduces the U plane processing load of the GW apparatus (BRAS, S / P-GW).

また、本実施例では、固定端末81及び移動端末82はまず汎用サーバ61上の認証サーバ(LAC-RADIUS、MME・HSS)と通信し認証処理を行う。この際認証信号はあらかじめ、汎用スイッチ網(共通転送網70)において適切なサーバにルーティングされるようフロー制御情報(VLANタグ制御情報等)を投入しておく。   In this embodiment, the fixed terminal 81 and the mobile terminal 82 first communicate with an authentication server (LAC-RADIUS, MME / HSS) on the general-purpose server 61 to perform authentication processing. At this time, flow control information (such as VLAN tag control information) is input in advance so that the authentication signal is routed to an appropriate server in the general-purpose switch network (common transfer network 70).

次に、汎用サーバ61内の振り分け制御サーバ、MME・S/P-GWのGTP-C処理が、端末と適切なサービス網(ISP等)を接続するために必要なフロー制御を決定し、コントローラ(図示せず)に指示する。これには、端末ごとにサービスに接続するためのパスを制御するためにVLANタグ等を割り当てて用いることができる。   Next, the distribution control server in the general-purpose server 61, the GTP-C processing of the MME / S / P-GW determines the flow control necessary for connecting the terminal and an appropriate service network (ISP etc.), and the controller (Not shown). For this purpose, a VLAN tag or the like can be assigned and used to control a path for connecting to a service for each terminal.

このようにCプレーンとUプレーンを分離し、Cプレーンを集中制御して、Uプレーン処理を共通的に処理することにより、NW (Network)制御でハンドオーバを実現することで、セッション管理の信号量や、スループットの向上につながる可能性がある。   In this way, the C plane and U plane are separated, the C plane is centrally controlled, and the U plane processing is processed in common, so that handover is realized by NW (Network) control. In addition, there is a possibility of improving the throughput.

これに対して従来の固定網及び移動網におけるインターネット接続と移動網の移動制御処理においては、移動端末の制御はS/P-GW-eNodeB間でGTPトンネルを生成し、端末の移動に合わせてEPSベアラコンテキストを更新してハンドオーバを行い、固定端末の制御はPPPoE、L2TP、PPPを組み合わせてNTE振り分けを実現している。   In contrast, in the conventional fixed network and mobile network Internet connection and mobile network mobility control processing, the mobile terminal control creates a GTP tunnel between S / P-GW-eNodeB and adjusts to the movement of the terminal. The EPS bearer context is updated to perform handover, and the fixed terminal control is combined with PPPoE, L2TP, and PPP to achieve NTE allocation.

すなわち、図8に示すように、固定網40では固定端末81のインターネット接続のため、BRAS装置42まで各家庭からPPPoEトンネル接続45を行い、BRAS装置42がLAC-RADIUS43と連携動作して契約者の契約ISP63を判定する。このISP63が接続するNTE44に対してL2TP46で接続してL2の経路を構築し、各家庭が契約したISP63へ直接PPP接続することで、インターネットアクセスを実現している。   That is, as shown in FIG. 8, in the fixed network 40, the PPPoE tunnel connection 45 is made from each home to the BRAS device 42 for the Internet connection of the fixed terminal 81, and the BRAS device 42 operates in cooperation with the LAC-RADIUS 43 to the contractor. The contract ISP 63 is determined. An Internet access is realized by connecting to the NTE 44 to which the ISP 63 is connected by using an L2TP 46 to construct an L2 route, and making a PPP connection directly to the ISP 63 to which each home has contracted.

また、移動端末82のインターネット接続のため、移動網50ではPDNと呼ばれるサービス網(ISP)62はP-GW51と接続する。移動端末82とPGW51間はGTPトンネル52によって接続し、端末の移動に合わせて信号をMME、S/P-GW間で送受信することでトンネル通信経路を適宜切り替えることでハンドオーバを実現している。この際、各移動端末82が利用しているGTPトンネル等の情報をCプレーンで認識するための情報がEPSベアラコンテキスト53と呼ばれ、MME、S/P-GWで管理してトンネル接続の状態を管理している。   In order to connect the mobile terminal 82 to the Internet, a service network (ISP) 62 called a PDN is connected to the P-GW 51 in the mobile network 50. The mobile terminal 82 and the PGW 51 are connected by the GTP tunnel 52, and handover is realized by appropriately switching the tunnel communication path by transmitting and receiving signals between the MME and the S / P-GW according to the movement of the terminal. At this time, information for recognizing information such as GTP tunnels used by each mobile terminal 82 on the C plane is called an EPS bearer context 53, which is managed by the MME and S / P-GW and connected to the tunnel. Is managing.

次に、本発明の本発明の第5実施例を説明する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

第5実施例では、本発明を適用した上記実施形態における移動トンネル制御(ハンドオーバ等)について説明する。   In the fifth example, mobile tunnel control (handover, etc.) in the above embodiment to which the present invention is applied will be described.

具体的に図9を参照して、本発明を適用し、移動制御(ハンドオーバ等)を汎用サーバ、汎用スイッチ網上で実現する際の適用方式について説明する。   Specifically, with reference to FIG. 9, an application method when the present invention is applied and mobility control (handover or the like) is realized on a general-purpose server or a general-purpose switch network will be described.

汎用サーバ61上にMME64、S/P-GW65,66のGTP制御部分をソフトウェアとして配備し、これらと制御情報を交換し、汎用フロースイッチ網(共通転送網)70の汎用スイッチ71を制御するコントローラ21も配備する。   A controller that controls the general-purpose switch 71 of the general-purpose flow switch network (common transfer network) 70 by deploying the GTP control portions of the MME 64 and S / P-GW 65 and 66 as software on the general-purpose server 61, exchanging control information with them. 21 is also deployed.

移動端末82のISP網などのサービス網への接続ために、MME、S/P-GW(C)サーバ上でEPSベアラコンテキスト67を生成し、EPSベアラコンテキスト67を汎用ベアラ情報68に変換し、その情報をもとにコントローラ21へ指示することで汎用フロースイッチ網70上に通信路が設定される。このときの汎用ベアラ情報68としては、「ベアラID」、「L2タグ」、「無線ベアラID」、「端末IPアドレス」、「S1端点MAC」、「フレーム優先度」等がある。   In order to connect the mobile terminal 82 to a service network such as an ISP network, an EPS bearer context 67 is generated on the MME, S / P-GW (C) server, and the EPS bearer context 67 is converted into general-purpose bearer information 68. A communication path is set on the general-purpose flow switch network 70 by instructing the controller 21 based on the information. The general-purpose bearer information 68 at this time includes “bearer ID”, “L2 tag”, “radio bearer ID”, “terminal IP address”, “S1 endpoint MAC”, “frame priority”, and the like.

このベアラは汎用スイッチ上ではL2タグ情報をキーとして制御し、L2タグをベースとして各移動端末82に向けてパケットを転送する。つまり、汎用ベアラ情報68の「L2タグ」、「S1端点MAC」、「フレーム優先度」を主に使用してコントローラ21への制御指示を行う。   The bearer controls the L2 tag information as a key on the general-purpose switch, and transfers the packet toward each mobile terminal 82 based on the L2 tag. That is, the control instruction to the controller 21 is performed mainly using “L2 tag”, “S1 end point MAC”, and “frame priority” of the general-purpose bearer information 68.

移動端末82が別のeNodeBに移動すると、移動先のeNodeBが端末の移動を認識し、MME、S/P-GW間でS1端点のIPアドレス、すなわち移動先のeNodeBのIPアドレスを更新し、コントローラ21に対してフロー制御の更新を要求する。これを受けて、セッション情報変換処理を行い、当該IPアドレスに該当するMACアドレスを特定し、コントローラ21は移動前後に関係するスイッチ群に対してフローテーブルの更新をOpenflow等の汎用IFを介して実施する。   When the mobile terminal 82 moves to another eNodeB, the destination eNodeB recognizes the movement of the terminal, updates the IP address of the S1 endpoint, that is, the IP address of the destination eNodeB, between the MME and S / P-GW, The controller 21 is requested to update the flow control. In response to this, session information conversion processing is performed, the MAC address corresponding to the IP address is specified, and the controller 21 updates the flow table for the switch group related to before and after the movement via a general-purpose IF such as Openflow carry out.

上記第5実施例では、コントローラ21上でEPSベアラコンテキスト67を汎用ベアラ情報68に変換して汎用フロースイッチ網(共通転送網)70に指示することにより、既存技術GTPの機能を汎用スイッチの基本的な機能で代替することでコントローラ21が送信する信号を抑えることができる。   In the fifth embodiment, the EPS bearer context 67 is converted into general-purpose bearer information 68 on the controller 21 and instructed to the general-purpose flow switch network (common transfer network) 70, so that the function of the existing technology GTP is the basic of the general-purpose switch. The signal transmitted from the controller 21 can be suppressed by substituting it with a typical function.

これに対して従来技術の一例としては、図10に示すように、GTP-U機能(GTP拡張209)を汎用スイッチ207上に実装し、ベアラ制御する方式(既存研究(エリクソン論文))が知られている。   On the other hand, as an example of the prior art, as shown in FIG. 10, a method (existing research (Ericsson paper)) in which a GTP-U function (GTP extension 209) is mounted on a general-purpose switch 207 and bearer control is known. It has been.

上記エリクソン論文に記載された技術では、汎用サーバ201上のMME202、S/P-GW(C)203,204をベースとして、コントローラ206を介して拡張したスイッチ群(207,222)にGTP-Uパケットの制御を行うよう専用の制御IFを介して指示する。このため、制御サーバ側のEPSベアラコンテキスト210は現在のEPCと共通の情報が使用でき、GTPトンネルID(TEID)をベースに移動端末82の通信路を識別し、制御することができる。EPSベアラコンテキスト205の情報としては、「ベアラID」、「GTPトンネルID」、「無線ベアラID」、「端末IPアドレス」、「S1端点のIPアドレス」、「QCI」等がある。   In the technology described in the above Ericsson paper, the GTP-U packet is controlled to a group of switches (207, 222) extended via the controller 206 based on the MME 202 and S / P-GW (C) 203, 204 on the general-purpose server 201. Instructed to do so through a dedicated control IF. Therefore, the EPS bearer context 210 on the control server side can use information common to the current EPC, and can identify and control the communication path of the mobile terminal 82 based on the GTP tunnel ID (TEID). Information of the EPS bearer context 205 includes “bearer ID”, “GTP tunnel ID”, “radio bearer ID”, “terminal IP address”, “IP address of S1 endpoint”, “QCI”, and the like.

しかし、上記方式では、汎用スイッチ207が具備する基本機能だけでは実現できず、拡張機能222を付加して移動体向けに拡張したスイッチが必要となるため、汎用スイッチ207よりも高機能化するためコストが上昇してしまう点が課題となる。   However, the above method cannot be realized with only the basic functions of the general-purpose switch 207, but requires an extended function 222 and an extended switch for a mobile unit. The problem is that the cost increases.

次に、本実施形態の通信システムにおいて端末がハンドオーバを実施した場合の処理の流れを図11を参照して説明する。なお、ここでは、端末がハンドオーバを実施したときの処理の流れを示す。また、eNodeB(evolved NodeB :基地局)をeNBと称する。   Next, the flow of processing when a terminal performs handover in the communication system of this embodiment will be described with reference to FIG. Here, the flow of processing when the terminal performs handover is shown. Moreover, eNodeB (evolved NodeB: base station) is referred to as eNB.

UE(User Equipment :端末)301はMACアドレスがMAC1であるSource eNB(302)に接続しており、そのGTPトンネルIDはTEID1でTEID1の端点のアドレスはIP1であるとする。これをコントローラ(307)において、TEID1をL2タグ1に変換し、IP1をSource eNB(302)のMACアドレス(MAC1)に変換し、QCIをフレーム優先度に変換する。   A UE (User Equipment: terminal) 301 is connected to a Source eNB (302) whose MAC address is MAC1, and its GTP tunnel ID is TEID1 and the end point address of TEID1 is IP1. In the controller (307), TEID1 is converted to L2 tag 1, IP1 is converted to the MAC address (MAC1) of Source eNB (302), and QCI is converted to frame priority.

この変換データをもとに、フローが通過する汎用スイッチ群(図中は汎用スイッチ305)にはタグ1、宛先/送信元MACアドレスをマッチングルールとして、そのパケットに対するアクション(タグの付与/削除、どの物理ポートへ送信する)等のフロー制御ルールが設定されているものとする。   Based on this conversion data, tag 1 is assigned to the general-purpose switch group (general-purpose switch 305 in the figure) through which the flow passes, and the action (addition / deletion of tag, It is assumed that a flow control rule such as (to which physical port) is set.

UE(301)が移動して、Target eNB(303)に接続すると、UE(301)からTarget eNB(303)にハンドオーバ実施コマンドが送られ(S401)、Source eNB(302)からTarget eNB(303)にEPSベアラコンテキストが引き継がれる(S402)。   When UE (301) moves and connects to Target eNB (303), a handover execution command is sent from UE (301) to Target eNB (303) (S401), and Source eNB (302) to Target eNB (303) The EPS bearer context is taken over (S402).

この後、UE(301)からの上りデータトラヒックはTarget eNB(303)を介して汎用スイッチ網(305)を通り、インターネット等に送られる(S403,S404)。   Thereafter, uplink data traffic from the UE (301) passes through the general-purpose switch network (305) via the Target eNB (303) and is sent to the Internet or the like (S403, S404).

一方で、UE(301)への下りトラヒックはベアラの切り替えが必要となる。そこで、Target eNB(303)はTEID1のGTPトンネルがIP2のeNBに切り替わったことをMME(Mobility Management Entity)(304)に通知し(S405)、MME(304)はそれをS/P-GW(C)(306)に通知して各制御サーバのEPSベアラコンテキストを更新する(S406)。   On the other hand, downlink traffic to the UE (301) requires bearer switching. Therefore, the Target eNB (303) notifies the MME (Mobility Management Entity) (304) that the TEID1 GTP tunnel has been switched to the IP2 eNB (S405), and the MME (304) sends it to the S / P-GW ( C) Notify (306) and update the EPS bearer context of each control server (S406).

これが完了すると当該のEPSベアラコンテキスト情報を含むGTPフロー更新要求がコントローラ(307)に送信される(S407)。コントローラ(307)ではTEIDとIPアドレスの情報から、割り当てられたタグ情報を抽出し、汎用スイッチ群(305)に対してIPアドレスを更新するとともにIPアドレスに対応するMACアドレスを設定して、古いフロー制御情報を削除し、新しいマッチングルールとアクションの更新を要求する(S408)。   When this is completed, a GTP flow update request including the relevant EPS bearer context information is transmitted to the controller (307) (S407). The controller (307) extracts the assigned tag information from the TEID and IP address information, updates the IP address for the general-purpose switch group (305), and sets the MAC address corresponding to the IP address. The flow control information is deleted, and a new matching rule and action update is requested (S408).

これが完了するとコントローラ(307)からP-GW(C)(306)にGTPフローの更新が完了したことを通知し(S409)、ハンドオーバに伴うパス切り替えが完了したことがMME(304)を介してTarget eNB(303)に通知される(S410)。   When this is completed, the controller (307) notifies the P-GW (C) (306) that the update of the GTP flow has been completed (S409), and that the path switching accompanying the handover has been completed via the MME (304). The target eNB (303) is notified (S410).

上記が完了すると下りトラヒックの経路が切り替わり、ハンドオーバ手続きが完了する。   When the above is completed, the downlink traffic route is switched and the handover procedure is completed.

次に、図12を参照して従来の通信システムにおいて端末がハンドオーバを実施するときの処理の流れを詳細に説明する。   Next, the flow of processing when a terminal performs handover in a conventional communication system will be described in detail with reference to FIG.

UE(311)はアドレスがIP1のSource eNB(312)に接続しており、そのGTPトンネルIDはTEID1でTEID1の端点のアドレスはIP1であるとする。コントローラ(317)はTEID1に対応したGTPヘッダ情報を汎用スイッチ(315)に送信し、仮想ポートを使ったGTPヘッダの付与。宛先eNBへパケットを転送するための物理ポートを設定しているものとする。   The UE (311) is connected to the Source eNB (312) whose address is IP1, its GTP tunnel ID is TEID1, and the end point address of TEID1 is IP1. The controller (317) sends GTP header information corresponding to TEID1 to the general-purpose switch (315), and adds a GTP header using a virtual port. It is assumed that a physical port for transferring a packet to the destination eNB is set.

UE(311)が移動して、Target eNB(313)に接続するとUE(311)からTarget eNB(313)にハンドオーバ実施コマンドが送られ(S501)、Source eNB(312)からTarget eNB(313)にEPSベアラコンテキストが引き継がれる(S502)。この後、UE(311)からの上りデータトラヒックはTarget eNB(313)を介して汎用スイッチ網(315)を通り、インターネット等に送られる(S503,S504)。   When UE (311) moves and connects to Target eNB (313), a handover execution command is sent from UE (311) to Target eNB (313) (S501), and Source eNB (312) to Target eNB (313) The EPS bearer context is taken over (S502). Thereafter, uplink data traffic from the UE (311) passes through the general-purpose switch network (315) via the Target eNB (313) and is sent to the Internet or the like (S503, S504).

一方で、UE(311)への下りトラヒックはベアラの切り替えが必要となる。そこで、Target eNB(313)はTEID1のGTPトンネルがIP2のeNBに切り替わったことをMME(314)に通知し(S505)、MME(314)はそれをS/P-GW(C)(316)に通知して各制御サーバのEPSベアラコンテキストを更新する(S506)。   On the other hand, downlink traffic to the UE (311) requires bearer switching. Therefore, the Target eNB (313) notifies the MME (314) that the GTP tunnel of TEID1 has been switched to the eNB of IP2 (S505), and the MME (314) notifies it to S / P-GW (C) (316) To update the EPS bearer context of each control server (S506).

これが完了すると当該のEPSベアラコンテキスト情報を含むGTPフロー更新要求がコントローラ(317)に送信される(S507)。指定されたEPSベアラの情報からコントローラ(317)は関係する汎用スイッチ(315)内のフローテーブルとGTPカプセル化テーブルの更新・追加・削除を行う(S508,S509)。   When this is completed, a GTP flow update request including the relevant EPS bearer context information is transmitted to the controller (317) (S507). From the specified EPS bearer information, the controller (317) updates / adds / deletes the flow table and GTP encapsulation table in the related general purpose switch (315) (S508, S509).

これが完了すると,GTPフロー制御更新完了をP-GW(C)(316)に通知し(S510)、パス切り替え完了をMME(314)経由でTarget eNB(313)に送信し(S511)、パスの切り替えが完了する。   When this is completed, the P-GW (C) (316) is notified of the completion of GTP flow control update (S510), the path switching completion is sent to the Target eNB (313) via the MME (314) (S511), The switch is complete.

以上により、ハンドオーバ処理が完了する。   Thus, the handover process is completed.

次に、図13を参照して、上記図11を参照して説明した本実施形態の通信システムにおけるコントローラ307と汎用スイッチ305との間のコマンド発生数と、上記図12を参照して説明した従来例の通信システムにおけるコントローラ317と汎用スイッチ315との間のコマンド発生数の詳細を説明する。   Next, with reference to FIG. 13, the number of commands generated between the controller 307 and the general-purpose switch 305 in the communication system according to the present embodiment described with reference to FIG. 11, and the description with reference to FIG. Details of the number of commands generated between the controller 317 and the general-purpose switch 315 in the conventional communication system will be described.

図13において縦軸は1時間当たりのコマンド発生数を表す。また、(a)〜(l)のそれぞれが表すのは次の通りである。(a):Attach、(b):Detach、(c):位置登録(X-GW変更なし)、(d):位置登録(X-GW変更あり)、(e):ハンドオーバ(X-GW変更なし)、(f):ハンドオーバ(X-GW変更あり)、(g):PDNコネクション(追加)、(h):PDNコネクション(削除)、(i):PCRF起動のQoS設定、(j):網起動による無線リソース解放、(k):端末起動による無線リソース取得、(l):網起動による無線リソース取得。   In FIG. 13, the vertical axis represents the number of commands generated per hour. Each of (a) to (l) represents as follows. (a): Attach, (b): Detach, (c): Location registration (X-GW not changed), (d): Location registration (X-GW changed), (e): Handover (X-GW changed) None), (f): Handover (with X-GW change), (g): PDN connection (added), (h): PDN connection (deleted), (i): QoS setting for PCRF activation, (j): Radio resource release by network activation, (k): Radio resource acquisition by terminal activation, (l): Radio resource acquisition by network activation.

従来例の通信システムにおいては、(a)〜(l)のそれぞれの1時間当たりのコマンド数は、(a):0.2、(b):0.2、(c):8、(d):0.02、(e):20、(f):0.2、(g):0.2、(h):0.2、(i):0.2、(j):75、(k):20、(l):10であった。   In the communication system of the conventional example, the number of commands per hour of (a) to (l) is (a): 0.2, (b): 0.2, (c): 8, (d ): 0.02, (e): 20, (f): 0.2, (g): 0.2, (h): 0.2, (i): 0.2, (j): 75, (k): 20, (l): 10.

これに対して、本実施形態の通信システムにおいては、(a)〜(l)のそれぞれの1時間当たりのコマンド数は、(a):0.1、(b):0.1、(c):4、(d):0.01、(e):10、(f):0.1、(g):0.1、(h):0.1、(i):0.1、(j):60、(k):10、(l):5であった。   On the other hand, in the communication system of this embodiment, the number of commands per hour of (a) to (l) is (a): 0.1, (b): 0.1, (c ): 4, (d): 0.01, (e): 10, (f): 0.1, (g): 0.1, (h): 0.1, (i): 0.1, (j): 60, (k): 10, and (l): 5.

このように本実施形態によれば、コントローラ307と汎用スイッチ305との間の1時間当たりのコマンド発生数は、従来例よりも約22%も減少している。   As described above, according to the present embodiment, the number of commands generated per hour between the controller 307 and the general-purpose switch 305 is reduced by about 22% compared to the conventional example.

上記のように本実施形態の通信システムによれば、ネットワークの制御機能及び転送機能におけるCプレーン、Uプレーン処理を完全に分離する構成をとり、Cプレーン処理の制御機能から受信した制御内容に応じて、必要な処理、対象装置を決定して、フローテーブルを更新しUプレーンの経路を設定しているので、従来の課題を解決することができる。   As described above, according to the communication system of the present embodiment, the C plane and U plane processing in the network control function and the transfer function is completely separated, and the control content received from the control function of the C plane processing is used. Thus, since necessary processes and target devices are determined, the flow table is updated, and the path of the U plane is set, the conventional problem can be solved.

本発明は、ネットワーク(転送網)を介した機器間の制御とその制御に従って通信フローを転送する通信システム及び通信方式に関し、Cプレーン処理とUプレーン処理を完全に分離し、汎用スイッチをコントローラを介して制御するようにしたので、経路制御を行うためにネットワーク機器ごとに設定を施す必要が無くなるとともに、転送網における処理を簡略化して性能の向上を図ることができる。さらに、Cプレーン処理機能を実現する仮想化サーバと、Uプレーン処理機能を実現する転送網は完全に分離されているので、いずれか一方のリソースがボトルネックになることが無く、系全体の性能向上とリソース利用効率の向上を図ることができる。   The present invention relates to a communication system and a communication method for transferring a communication flow in accordance with control between devices via a network (transfer network), and a C-plane process and a U-plane process. Therefore, it is not necessary to make settings for each network device to perform path control, and the processing in the transfer network can be simplified to improve performance. Furthermore, since the virtualization server that implements the C-plane processing function and the transfer network that implements the U-plane processing function are completely separated, either resource does not become a bottleneck, and the overall system performance Improvement and resource utilization efficiency can be improved.

1…通信システム、2…Cプレーン処理、3…Uプレーン処理、4…サーバリソース、5…転送リソース、6…サービス制御系リソース、10…汎用転送ハード、11…フロースイッチ、21…コントローラ、22…サービス制御機能、23…ネットワーク制御機能、24,25…汎用サーバハードウェア、110…制御PF、120…転送プレーン、40…固定網、41…L2スイッチ、42…BRAS装置、43…LAC-RADIUS、44…NTE、46…L2TP、50…移動網、52…GTPトンネル、53…EPSベアラコンテキスト、61…汎用サーバ、62…PDN、63…ISP、64…MME、65…S-GE、66…P-GW、67…EPSベアラコンテキスト、68…汎用ベアラ情報、70…共通転送網、71…汎用スイッチ、81…固定端末、82…移動端末、301…UE(端末)、302…Source eNB、303…Target eNB、304…MME、305…汎用スイッチ、306…S/P-GW(C)、307…コントローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Communication system, 2 ... C plane process, 3 ... U plane process, 4 ... Server resource, 5 ... Transfer resource, 6 ... Service control system resource, 10 ... General purpose transfer hardware, 11 ... Flow switch, 21 ... Controller, 22 ... Service control function, 23 ... Network control function, 24,25 ... General-purpose server hardware, 110 ... Control PF, 120 ... Transfer plane, 40 ... Fixed network, 41 ... L2 switch, 42 ... BRAS device, 43 ... LAC-RADIUS 44 ... NTE, 46 ... L2TP, 50 ... mobile network, 52 ... GTP tunnel, 53 ... EPS bearer context, 61 ... general server, 62 ... PDN, 63 ... ISP, 64 ... MME, 65 ... S-GE, 66 ... P-GW, 67 ... EPS bearer context, 68 ... General purpose bearer information, 70 ... Common transfer network, 71 ... General purpose switch, 81 ... Fixed terminal, 82 ... Mobile terminal, 301 ... UE (terminal), 302 ... Source eNB, 303 ... Target eNB, 304 ... MME, 305 ... General-purpose switch, 306 ... S / P-GW (C), 307 ... Controller.

Claims (7)

固定網及び移動網におけるCプレーンに係る各機能を汎用サーバ上に仮想化サーバとして実装するとともに、固定網及び移動網のUプレーンに係る機能を複数の汎用スイッチを備えた転送フロースイッチ網からなる固定網及び移動網で共通の転送網により構成し、前記Cプレーンに係る機能と前記Uプレーンに係る転送網との連携処理を行うコントローラを備えた通信システムであって、
前記Cプレーンに係る機能は、移動網におけるS−GW/P−GWとMMEとを含み、
前記コントローラは、移動網における基地局とS−GW/P−GWの間で識別して通信経路を制御するためのGTPトンネル内のGTPトンネルID(TEID)をL2タグに変換し、前記GTPトンネルIDの端点のアドレスを前記要求元基地局のMACアドレスに変換し、QCIをフレーム優先度に変換した変換データを生成する手段を備え、
前記転送網の汎用スイッチは、前記変換データに基づき、L2タグ、宛先/送信元MACアドレスをマッチングルールとして、転送パケットに対するアクションのフロー制御ルールを設定する手段を備え、
端末が移動網における第1の基地局から第2の基地局に移動して該端末から前記第2の基地局にハンドオーバ実施コマンドが送られると、
前記第1の基地局から前記第2の基地局にEPSベアラコンテキストを引き継ぎ、
前記第1の基地局から前記第2の基地局にGTPトンネルの接続先が切り替わったことを前記第2の基地局が前記MMEに通知し、
前記MMEが該通知を前記S−GW/P−GWに通知してEPSベアラコンテキストを更新し、
前記通知を受けた前記S−GW/P−GWがEPSベアラコンテキスト情報を含むGTPフロー更新要求を前記コントローラに送信し、
該GTPフロー更新要求を受けた前記コントローラが、GTPトンネルIDとIPアドレスの情報から割り当てられたタグ情報を抽出し、前記転送網の汎用スイッチに対してIPアドレスを更新するとともにIPアドレスに対応するMACアドレスを設定して、古いフロー制御情報を削除し、新しいマッチングルールとアクションの更新を要求し、該要求が完了した後に前記S−GW/P−GWに対してGTPフローの更新が完了したことを通知し、
該通知を受けた前記S−GW/P−GWが、ハンドオーバに伴うパス切り替えが完了したことを前記MMEを介して第2の基地局に通知する、ように構成した
ことを特徴とする通信システム。
Each function related to the C plane in the fixed network and the mobile network is implemented as a virtualization server on the general-purpose server, and the function related to the U-plane of the fixed network and the mobile network is composed of a transfer flow switch network including a plurality of general-purpose switches. A communication system including a controller configured by a common transfer network in a fixed network and a mobile network, and performing a linkage process between the function related to the C plane and the transfer network related to the U plane,
The functions related to the C plane include S-GW / P-GW and MME in the mobile network,
The controller converts a GTP tunnel ID (TEID) in a GTP tunnel for identifying and controlling a communication path between a base station and an S-GW / P-GW in a mobile network into an L2 tag, and the GTP tunnel Means for converting the address of the end point of the ID into the MAC address of the requesting base station, and generating conversion data in which the QCI is converted into frame priority;
The general-purpose switch of the transfer network includes means for setting a flow control rule for an action on a transfer packet based on the conversion data, using an L2 tag and a destination / source MAC address as a matching rule.
When the terminal moves from the first base station to the second base station in the mobile network and a handover execution command is sent from the terminal to the second base station,
Take over the EPS bearer context from the first base station to the second base station,
The second base station notifies the MME that the connection destination of the GTP tunnel has been switched from the first base station to the second base station;
The MME notifies the S-GW / P-GW of the notification to update the EPS bearer context,
The S-GW / P-GW that has received the notification sends a GTP flow update request including EPS bearer context information to the controller,
The controller that has received the GTP flow update request extracts the tag information assigned from the information of the GTP tunnel ID and the IP address, updates the IP address to the general-purpose switch of the transfer network, and corresponds to the IP address. Set MAC address, delete old flow control information, request new matching rule and action update, update GTP flow to S-GW / P-GW after the request is completed Notice that
The S-GW / P-GW that has received the notification is configured to notify the second base station via the MME that the path switching accompanying the handover has been completed. .
前記Cプレーンに係る各機能を共通制御プラットホーム上に構築したEach function related to the C plane was built on a common control platform.
ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。The communication system according to claim 1.
SaMoGで必要とするEAP−SIM/AKA認証処理及び移動認証サーバ接続を前記共通制御プラットホーム上に構築したEAP-SIM / AKA authentication processing and mobile authentication server connection required by SaMoG were built on the common control platform.
ことを特徴とする請求項2記載の通信システム。The communication system according to claim 2.
前記転送網において、PPPoE及びGTPトンネル相当の機能を、端末をサービス網に接続するためのパスを制御するフロー制御によって構成したIn the transport network, the function equivalent to PPPoE and GTP tunnel is configured by flow control that controls the path for connecting the terminal to the service network.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の通信システム。The communication system according to any one of claims 1 to 3.
前記転送網の汎用スイッチとしてVLANスイッチを用いるとともに、While using a VLAN switch as a general-purpose switch of the transfer network,
前記コントローラは、適切にルーティングされるようにVLANタグによって前記VLANスイッチを制御するThe controller controls the VLAN switch by VLAN tag so that it is routed properly
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の通信システム。The communication system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記転送パケットに対するアクションは、タグの付与/削除、及びパケットの転送先物理ポートの指示を含むThe action for the transfer packet includes tag addition / deletion and an instruction of a packet transfer destination physical port.
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の通信システム。The communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
固定網及び移動網におけるCプレーンに係る各機能を汎用サーバ上に仮想化サーバとして実装するとともに、固定網及び移動網のUプレーンに係る機能を複数の汎用スイッチを備えた転送フロースイッチ網からなる共通の転送網により構成し、前記Cプレーンに係る機能と前記Uプレーンに係る転送網との連携処理を行うコントローラを備えた通信システムにおけるハンドオーバ方法であって、Each function related to the C plane in the fixed network and the mobile network is implemented as a virtualization server on the general-purpose server, and the function related to the U-plane of the fixed network and the mobile network is composed of a transfer flow switch network including a plurality of general-purpose switches. A handover method in a communication system including a controller configured by a common transfer network and performing a linkage process between the function related to the C plane and the transfer network related to the U plane,
前記Cプレーンに係る機能は、移動網におけるS−GW/P−GWとMMEとを含み、The functions related to the C plane include S-GW / P-GW and MME in the mobile network,
前記コントローラは、移動網における基地局とS−GW/P−GWの間で識別して通信経路を制御するためのGTPトンネル内のGTPトンネルID(TEID)をL2タグに変換し、前記GTPトンネルIDの端点のアドレスを前記要求元基地局のMACアドレスに変換し、QCIをフレーム優先度に変換した変換データを生成する手段を備え、The controller converts a GTP tunnel ID (TEID) in a GTP tunnel for identifying and controlling a communication path between a base station and an S-GW / P-GW in a mobile network into an L2 tag, and the GTP tunnel Means for converting the address of the end point of the ID into the MAC address of the requesting base station, and generating conversion data in which the QCI is converted into frame priority;
前記転送網の汎用スイッチは、前記変換データに基づき、L2タグ、宛先/送信元MACアドレスをマッチングルールとして、転送パケットに対するアクションのフロー制御ルールを設定する手段を備え、The general-purpose switch of the transfer network includes means for setting a flow control rule for an action on a transfer packet based on the conversion data, using an L2 tag and a destination / source MAC address as a matching rule.
端末が移動網における第1の基地局から第2の基地局に移動して該端末から前記第2の基地局にハンドオーバ実施コマンドが送られると、When the terminal moves from the first base station to the second base station in the mobile network and a handover execution command is sent from the terminal to the second base station,
前記第1の基地局から前記第2の基地局にEPSベアラコンテキストを引き継ぎ、Take over the EPS bearer context from the first base station to the second base station,
前記第1の基地局から前記第2の基地局にGTPトンネルの接続先が切り替わったことを前記第2の基地局が前記MMEに通知し、The second base station notifies the MME that the connection destination of the GTP tunnel has been switched from the first base station to the second base station;
前記MMEが該通知を前記S−GW/P−GWに通知してEPSベアラコンテキストを更新し、The MME notifies the S-GW / P-GW of the notification to update the EPS bearer context,
前記通知を受けた前記S−GW/P−GWがEPSベアラコンテキスト情報を含むGTPフロー更新要求を前記コントローラに送信し、The S-GW / P-GW that has received the notification sends a GTP flow update request including EPS bearer context information to the controller,
該GTPフロー更新要求を受けた前記コントローラが、GTPトンネルIDとIPアドレスの情報から割り当てられたタグ情報を抽出し、前記転送網の汎用スイッチに対してIPアドレスを更新するとともにIPアドレスに対応するMACアドレスを設定して、古いフロー制御情報を削除し、新しいマッチングルールとアクションの更新を要求し、該要求が完了した後に前記S−GW/P−GWに対してGTPフローの更新が完了したことを通知し、The controller that has received the GTP flow update request extracts the tag information assigned from the information of the GTP tunnel ID and the IP address, updates the IP address to the general-purpose switch of the transfer network, and corresponds to the IP address. Set MAC address, delete old flow control information, request new matching rule and action update, update GTP flow to S-GW / P-GW after the request is completed Notice that
該通知を受けた前記S−GW/P−GWが、ハンドオーバに伴うパス切り替えが完了したことを前記MMEを介して第2の基地局に通知するThe S-GW / P-GW that has received the notification notifies the second base station via the MME that the path switching accompanying the handover has been completed.
ことを特徴とする通信システムにおけるハンドオーバ方法。A handover method in a communication system.
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