JP2010187267A - 移動無線通信システムおよびアクセスゲートウェイ - Google Patents

Abstract

【課題】制御メッセージ処理用のＣ−ＡＧＷと、データパケット処理用の複数のＵ−ＡＧＷとからなるアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）において、Ｕ−ＡＧＷ負荷を分散し、オーバーヘッドを低減する。
【解決手段】移動局ハンドオーバのためのトンネル設定要求が発生した時、Ｃ−ＡＧＷが、複数のＵ−ＡＧＷの中から、最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷを検索し、上記移動局用のトンネル終端点を新Ｕ−ＡＧＷに変更した場合の該新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定し、該推定負荷状態が所定の条件を満たした場合は、上記新Ｕ−ＡＧＷを上記移動局用のトンネル終端点として指定し、上記推定負荷状態が所定の条件を満たさない場合は、現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定する。基地局とＵ−ＡＧＷとの間にデータパケット転送用のトンネルが形成される移動無線通信。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動無線通信システムに関し、更に詳しくは、複数の無線基地局を収容したアクセス網とコア網との間にアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ：Access Gateway）を備えた移動無線通信システムに関する。

無線アクセスネットワークでは、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）のモバイルＩＰ（Mobile Internet Protocol）を用いて、無線基地局（ＢＳ：Base Station）とアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）との間にトンネルを設定し、該トンネルを通して制御メッセージやユーザデータが伝送されている。モバイルＩＰのトンネルは、ＢＳとＧＷとの間で、例えば、ＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP）の登録要求（ＲＲＱ：Registration Request）メッセージや、登録要求応答（ＲＲＰ：Registration Replay）メッセージを交信することによって設定される。ＲＲＱメッセージとＲＲＰメッセージのフォーマットは、例えば、ＩＥＴＦ ＲＦＣ３３４４（非特許文献１）の３．１節、３．２節に開示されている。

一方、３ＧＰＰ２（3rd Generation Partnership Project 2）のＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）／ＣＡＮ（Converged Access Network）等の無線アクセスネットワークでは、制御メッセージを扱う制御プレーンと、ユーザデータを扱うユーザプレーンとの分離が進められている。例えば、３ＧＰＰ２ Ｘ．Ｓ００５４−１００−０ ｖ１．０（非特許文献２）の４．４節、４．６節には、ＵＭＢ／ＣＡＮにおいて、データ経路とシグナリング経路をＡＧＷで分離することが開示されている。

図３は、従来の無線アクセスネットワークの１例を示す。
コア網１には、モバイルＩＰのホームエージェント（ＨＡ：Home Agent）２と、ユーザ認証、アクセス認可および課金を行うＡＡＡ（Authentication Authorization and Accounting）サーバ３が接続されている。無線基地局（ＢＳ：Base Station）１０（１０Ａ、１０Ｂ、・・・１０Ｎ）は、アクセスゲートウェイＡＧＷ４を介して、コア網に接続される。７は、セッション制御装置（ＳＲＮＣ：Session Reference Network Controller）、２０（２０Ａ、２０Ｂ、・・・）は移動局を示している。

ＡＧＷ４は、制御メッセージ（制御パケット）を処理する制御用ＡＧＷユニット５と、ユーザデータ（ユーザパケット）を処理するユーザデータ用ＡＧＷユニット６とからなっている。以下の説明では、制御用ＡＧＷユニット５をＣ−ＡＧＷ（Control plane AGW）、ユーザデータ用ＡＧＷユニット６をＵ−ＡＧＷ（User plane AGW）と言う。上記無線アクセスネットワークでは、制御パケットは、破線で示すように、Ｃ−ＡＧＷ５を経由して転送され、ユーザパケットは、実線で示すように、Ｕ−ＡＧＷ６を経由して転送される。

図４は、図３に示した無線アクセスネットワークにおいて、例えば、ＡＴ２０Ａをコア網１に接続する際に、ＢＳ１０ＡとＡＧＷ４と間に、ユーザデータ転送用のトンネルを設定する場合の通信シーケンスの１例を示す。

ＡＴ２０Ａから接続要求が発行されると、ＢＳ１０Ａ、ＳＲＮＣ７、Ｃ−ＡＧＷ５を経由して、ＡＡＡサーバ３とＡＴ２０Ａとの間でアクセス認証手順が実行される（ＳＱ１０ａ、ＳＱ１０ｂ、ＳＱ１０ｃ）。このとき、Ｃ−ＡＧＷ５からＢＳ１０Ａに、Ｃ−ＡＧＷ５のＩＰアドレスがＡＧＷ−ＩＤとして通知され（ＳＱ１１）、ＡＴ２０ＡからＣ−ＡＧＷ５に、認証対象となるＡＴ２０Ａの識別子（ＡＴＩＤ）が通知される（ＳＱ１２）。

ＡＴ２０Ａのアクセス認証が完了すると、ＡＴ２０ＡとＢＳ１０Ａとの間で、無線接続のためのコンフィグレーション（ＳＱ１４ａ、ＳＱ１４ｂ）を実行した後、ＢＳ１０ＡからＣ−ＡＧＷ５に、ＡＴ２０Ａの識別子（ＡＴＩＤ）を含むユーザデータ用トンネルの設定要求メッセージ、ここでは、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージが送信される（ＳＱ１５）。ＡＧＷ４が、同一のＡＴに対して複数トンネルの設定を許容できるシステム構成の場合、ＢＳ１０Ａは、上記ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージに、最初のトンネル設定であることを示す制御情報（「Primary」）を付加する。

Ｃ−ＡＧＷ５は、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージを受信すると、応答メッセージ、本例では、ＰＭＩＰ ＲＲＰメッセージをＢＳ１０Ａに送信する（ＳＱ１６）。ＰＭＩＰ ＲＲＰメッセージは、トンネルの終端を示す情報（「Endpoint」）として、Ｕ−ＡＧＷ６のＩＰアドレスを含んでいる。ＢＳ１０Ａは、Ｃ−ＡＧＷ５からＰＭＩＰ ＲＲＰメッセージを受信すると、「Endpoint」で指定されたＵ−ＡＧＷ６との間にトンネルを設定する（ＳＱ１８）。これによって、ＡＴ２０Ａは、コア網１に接続された通信相手との間で、ＢＳ１０ＡとＵ−ＡＧＷ６との間に設定されたトンネルを通して、ユーザデータを通信可能な状態となる（ＳＱ１９ａ、ＳＱ１９ｂ、ＳＱ１９ｃ）。

ＩＥＴＦ ＲＦＣ３３４４ ３ＧＰＰ２ Ｘ．Ｓ００５４−１００−０ ｖ１．０

図３に示した無線アクセスネットワークのように、ＡＧＷ４に含まれるＵ−ＡＧＷ６が１つの場合、Ｃ−ＡＧＷ５は、ＢＳから受信した全てのトンネル設定要求に対して、Endpointで同一のＵ−ＡＧＷを指定した応答メッセージを返送すればよかった。
しかしながら、ＡＧＷ４が、Ｃ−ＡＧＷと複数のＵ−ＡＧＷで構成された場合、Ｃ−ＡＧＷ５は、ＢＳからトンネル設定要求を受信した時、各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を考慮して、ＡＴに最適なＵ−ＡＧＷを割り当てる必要がある。非特許文献２には、複数のＵ−ＡＧＷを備えたＡＧＷ４におけるＡＴへのＵ−ＡＧＷ割り当て方法については、開示されていない。

また、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）のような広帯域の移動無線通信システムにおいては、高速度で高効率のデータ伝送を実現するために、ＡＴの移動に伴った木目細かいハンドオーバ制御が必要となってきている。ＵＭＢシステムでは、例えば、ＡＴ２０およびＢＳ１０において、ＡＴからＢＳに向かう上り方向の無線伝搬路状態と、ＢＳからＡＴに向かう下り方向の無線伝搬路状態を監視しておき、上り、下りの各方向で伝搬路の状態が最良となるＢＳにＡＴが接続されるように、ＢＳの切替え制御が行われる。

この場合、伝搬路の状態によっては、同一ＡＴについて、短期間に頻繁にＢＳ間ハンドオーバが発生し、結果的に無駄な制御手順が実行される可能性がある。また、ＢＳとＡＧＷ間のトンネル設定には一定の時間を必要となるため、ＢＳ間のハンドオーバ条件が頻繁に発生した場合、ＢＳとＡＧＷが、これらのハンドオーバに追随するには限界がある。

本発明の目的は、基地局からトンネル設定要求が発生した時、複数のＵ−ＡＧＷの中から選択された最適なＵ−ＡＧＷを割当て可能な移動無線通信システムおよびアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）を提供することにある。
本発明の他の目的は、基地局からトンネル設定要求が発生した時、複数のＵ−ＡＧＷの負荷が分散するように、トンネル設定要求元にＵ−ＡＧＷを割当て可能な移動無線通信システムおよびアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、移動局と無線通信するための複数の基地局と、コア網に接続されるアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）とからなり、各基地局とＡＧＷとの間にデータパケット転送用のトンネルが形成される移動無線通信システムにおいて、
上記ＡＧＷが、アクセス網を介して上記複数の基地局と制御メッセージを交信する制御用のアクセスゲートウェイ部（Ｃ−ＡＧＷ）と、上記アクセス網を介して上記複数の基地局とデータパケットを交信するデータ転送用の複数のアクセスゲートウェイ部（Ｕ−ＡＧＷ）とからなり、上記Ｃ−ＡＧＷが、
上記複数のＵ−ＡＧＷのアドレスと対応づけて、各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報を示す第１の管理テーブルと、
上記何れかの基地局から、移動局識別子を含むトンネル設定要求メッセージを受信したとき、上記第１の管理テーブルから最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを検索し、該新Ｕ−ＡＧＷのアドレスをトンネル終端点として指定した応答メッセージを上記基地局に返送する制御部とを有し、
上記トンネル設定要求メッセージが、上記移動局識別子をもつ移動局のハンドオーバ先となる基地局から送信されたものであった時、上記制御部が、上記移動局用のトンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷから上記新Ｕ−ＡＧＷに変更した場合の該新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定し、該推定負荷状態が所定の条件を満たした場合は、上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定し、上記推定負荷状態が所定の条件を満たさない場合は、上記現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定して、上記応答メッセージを上記基地局に返送することを特徴とする。

例えば、現行Ｕ−ＡＧＷの負荷をＬ１、新Ｕ−ＡＧＷの負荷をＬ２とし、トンネル設定の要求元移動局が占める負荷をΔＬで表した場合、新Ｕ−ＡＧＷは、現時点で最小負荷状態となっているため、Ｌ１＞Ｌ２の関係にある。トンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷから新Ｕ−ＡＧＷに切替えた場合、現行Ｕ−ＡＧＷの負荷は、Ｌ１から「Ｌ１−ΔＬ」に変化し、新Ｕ−ＡＧＷの負荷が、Ｌ２から「Ｌ２＋ΔＬ」に変化する。

ここで、「Ｌ２＋ΔＬ」が、トンネル終端点切替え後の新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態であり、条件Ｌ１＞「Ｌ２＋ΔＬ」が成立した場合、トンネル終端点を新Ｕ−ＡＧＷに切替えることによって、新Ｕ−ＡＧＷと現行Ｕ−ＡＧＷの負荷量の差分を現在値よりも小さくでき、負荷分散効果が得られる。もし、Ｌ１≦「Ｌ２＋ΔＬ」の場合、トンネル終端点切替え後の新Ｕ−ＡＧＷと現行Ｕ−ＡＧＷの負荷量の差分が、現在値よりも大きくなるため、トンネル終端点の切替えが、Ｕ−ＡＧＷの負荷分散に逆効果となる。

更に詳述すると、本発明では、アクセスゲートウェイのＣ−ＡＧＷが、移動局の識別子と対応づけて、トンネルの終端点となる基地局およびＵ−ＡＧＷのアドレスを示す複数のテーブルエントリからなる第２の管理テーブルを有し、
上記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、何れかの基地局からトンネル設定要求メッセージを受信したとき、上記第２の管理テーブルから、上記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応する既存トンネルの終端点となる基地局と現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを示す目的テーブルエントリを検索し、上記第２の管理テーブルに目的テーブルエントリが未登録の場合は、上記第２の管理テーブルに、上記移動局識別子と対応づけて、上記基地局のアドレスと上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを示す新たなテーブルエントリを登録し、上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスをトンネル終端点として指定した応答メッセージを上記基地局に返送し、上記第２の管理テーブルに目的テーブルエントリが登録済みの場合、上記新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態と上記第１の管理テーブルが示す現行Ｕ−ＡＧＷの負荷状態から、上記所定の条件が満たされるか否かを判定することを特徴とする。

尚、新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態が上記所定の条件を満たさなかった場合、上Ｃ−ＡＧＷの制御部が、上記第２の管理テーブルに登録されている目的テーブルエントリの基地局アドレスを、上記トンネル設定要求メッセージの送信元基地局のアドレスに書き換える。

また、上記トンネル設定要求メッセージが、上記移動局識別子をもつ移動局が使用中の第１のトンネルと共存すべき第２のトンネルの設定要求であった場合、上記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、上記第２の管理テーブルに、上記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応づけて、該トンネル設定要求メッセージの送信元基地局のアドレスと、上記応答メッセージでトンネル終端点として指定したＵ−ＡＧＷのアドレスとを示す新たなテーブルエントリを登録する。

本発明の１実施例では、アクセスゲートウェイのＣ−ＡＧＷが、上記移動局の識別子と対応づけて、該移動局に保証すべき通信品質情報を示す複数のテーブルエントリからなる第３の管理テーブルを有し、
上記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、上記第３の管理テーブルから上記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応する通信品質情報を検索し、該通信品質情報と、上記第１の管理テーブルが示す新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報とに基づいて、トンネル終端点変更後の新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定する。

本発明の１実施例では、アクセスゲートウェイのＣ−ＡＧＷの制御部が、上記複数のＵ−ＡＧＷから定期的に収集した負荷状態情報を上記第１の管理テーブルに記憶する。本発明の他の実施例では、アクセスゲートウェイのＣ−ＡＧＷの制御部が、上記第２、第３の管理テーブルに基づいて、上記第１の管理テーブルに記憶される各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報を更新する。

本発明によれば、移動局ハンドオーバのために移動先基地局からトンネル設定要求が発生した時、Ｃ−ＡＧＷが、複数のＵ−ＡＧＷの中から、最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷを検索し、上記移動局用のトンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷから新Ｕ−ＡＧＷに変更した場合の該新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定し、該推定負荷状態が所定の条件を満たした場合は、上記新Ｕ−ＡＧＷを上記移動局用のトンネル終端点として指定し、上記推定負荷状態が所定の条件を満たさない場合は、上記現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定している。
従って、本発明によれば、負荷分散効果がない場合は、トンネル終端点の切替えが抑制され、移動先基地局に対して、移動元基地局が形成していたトンネルの終端点と同一のＵ−ＡＧＷを割当てることができるため、移動局と無線接続される基地局が切り替わった場合でも、上記移動局の送受信パケットを同一のＵ−ＡＧＷで継続的に転送することが可能となる。

本発明が適用される移動無線通信システムの１例を示す図。 図１に示した移動無線通信システムにおけるＢＳ１０、ＳＲＮＣ７、ＡＧＷ４、ＨＡ２、ＡＡＡサーバ３の論理的な接続関係を示した図。 従来の無線アクセスネットワークの１例を示す図。 図３に示した無線アクセスネットワークにおけるユーザデータ転送用トンネルの設定シーケンスを説明するための図。 ＢＳ１０からＣ−ＡＧＷ５に送信されるトンネル設定要求メッセージの１例を示すフォーマット図。 Ｃ−ＡＧＷ５からＢＳ１０に返送される応答メッセージの１例を示すフォーマット図。 ＡＡＡサーバ３からＣ−ＡＧＷ５に送信されるユーザＱｏＳプロフィール（User QoS Profile）メッセージのフォーマット図。 Ｃ−ＡＧＷ５の１実施例を示すブロック構成図。 Ｕ−ＡＧＷ６の１実施例を示すブロック構成図。 Ｃ−ＡＧＷ５のメモリ５３に形成されるＵ−ＡＧＷ状態テーブル５７の１実施例を示す図。 Ｃ−ＡＧＷ５のメモリ５３に形成されるＱｏＳ情報テーブル５８の１実施例を示す図。 Ｃ−ＡＧＷ５のメモリ５３に形成されるＵ−ＡＧＷアドレステーブル５９の１実施例を示す図。 本発明のＣ−ＡＧＷ５の機能を説明するための通信シーケンス図。 Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１が実行するＲＲＱ受信処理ルーチン２００の１実施例を示すフローチャート。 本発明のＣ−ＡＧＷ５の機能を説明するための通信シーケンス図。 本発明が適用される移動無線通信システムの第２実施例を示す図。 第２実施例における通信シーケンス図。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用される移動無線通信システムの１例を示す。
図示した移動無線通信システムは、セッション制御装置（ＳＲＮＣ）７および複数の無線基地局１０（１０Ａ、１０Ｂ、・・・１０Ｎ）を収容したアクセス網８と、ホームエージェントＨＡ２とＡＡＡサーバ３を含むコア網１との間に、複数のＵ−ＡＧＷ６（６−１〜６−ｍ）を備えたＡＧＷ４が配置されている。これらのＵ−ＡＧＷ６（６−１〜６−ｍ）は、ＡＧＷ内バス４０によってＣ−ＡＧＷ５に接続されている。

図２は、図１に示したＢＳ１０、ＳＲＮＣ７、ＡＧＷ４、ＨＡ２、ＡＡＡサーバ３の論理的な接続関係を示している。本発明の移動無線通信システムでは、制御メッセージ（制御パケット）は、破線で示すように、Ｃ−ＡＧＷ５によって処理され、ユーザデータ（ユーザパケット）は、実線で示すように、複数のＵ−ＡＧＷ６−１〜６−ｍで分散処理される。

本実施例では、後述するように、Ｃ−ＡＧＷ５が、各Ｕ−ＡＧＷ６の負荷状態を示すＵ−ＡＧＷ状態テーブルと、アクセス認証された移動局（ＡＴ）の識別子ＡＴＩＤと対応づけて、ユーザＱｏＳプロフィール情報を記憶するＱｏＳ情報テーブルと、ＡＴＩＤと対応づけて、トンネルの両端となる基地局（ＢＳ）およびＵ−ＡＧＷのアドレスを記憶するＵ−ＡＧＷアドレステーブルと備えている。ＱｏＳ情報テーブルには、ユーザＱｏＳプロフィール情報として、例えば、各ＡＴに保証すべき優先度、最大帯域幅などを示すＱｏＳ情報と、各ＡＴに許容された最大ＣＰＵ占有率などの情報が記憶される。

Ｃ−ＡＧＷ５は、ＢＳ１０から、ＡＴ識別子（ＡＴＩＤ）を含むトンネル設定要求メッセージを受信したとき、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブルに上記ＡＴＩＤをもつテーブルエントリが登録されているか否かを判定する。もし、上記ＡＴＩＤに該当するテーブルエントリが未登録の場合、Ｃ−ＡＧＷ５は、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブルを参照して、各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を判定し、Ｕ−ＡＧＷ６−１〜Ｕ−ＡＧＷ６−ｍに負荷分散するように、トンネル終端となるべき最適なＵ−ＡＧＷのアドレスを選択して、これを要求元ＢＳに通知する。

図２において、ＡＴ２０Ａが送受信するユーザパケットは、ＢＳ１０ＡとＵ−ＡＧＷ６−１との間に設定されたトンネル９Ａを経由して転送される。ＡＴ２０Ｂが送受信するユーザパケットは、ＢＳ１０ＢとＵ−ＡＧＷ６−２との間に設定されたトンネル９Ｂ、ＡＴ２０Ｃが送受信するユーザパケットは、ＢＳ１０ＮとＵ−ＡＧＷ６−ｍとの間に設定されたトンネル９Ｃを経由する。

ここで、矢印で示すように、ＡＴ２０Ａが、ＢＳ１０Ａの通信圏内から破線２０Ａで示したＢＳ１０Ｂの通信圏内に移動した場合を想定する。トンネル９Ａの設定時に、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブルには、ＡＴ２０Ａ用のテーブルエントリが既に登録済みとなっている。本実施例では、Ｃ−ＡＧＷ５は、ＢＳ１０ＢからＡＴ２０Ａ用のトンネル設定要求を受信したとき、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブルから、最小負荷状態にあるＵ−ＡＧＷのアドレスを検索し、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブルから、ＡＴ２０Ａの識別子と対応するＵ−ＡＧＷ６−１のアドレスを検索する。

ＡＴ２０Ａの識別子と対応するＵ−ＡＧＷのアドレスが、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブルに未登録の場合は、Ｃ−ＡＧＷ５は、ＢＳ１０Ｂに対して、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブルから検索した最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷのアドレスをトンネル終端アドレスとして通知する。新Ｕ−ＡＧＷとして、例えば、Ｕ−ＡＧＷ６−１が選択された場合、ＢＳ１０ＢとＵ−ＡＧＷ６−２との間に、ＡＴ２０Ａ用の新たなトンネル９Ａ（１）が設定される。新Ｕ−ＡＧＷとして、Ｕ−ＡＧＷ６−２が選択された場合は、ＢＳ１０ＢとＵ−ＡＧＷ６−２との間に、ＡＴ２０Ａ用の新たなトンネル９Ａ（２）が設定される。

一方、今回のハンドオーバのように、ＡＴ２０Ａの識別子と対応するＵ−ＡＧＷ６−１のアドレスが、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブルに既に登録済の状態で、新Ｕ−ＡＧＷとして、例えば、Ｕ−ＡＧＷ６−２が選択された場合、Ｃ−ＡＧＷ５は、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブルを参照して、ＡＴ２０Ａ用のトンネルの終端を現行Ｕ−ＡＧＷ６−１から新Ｕ−ＡＧＷ６−２に切り替えた場合のＵ−ＡＧＷ６−１、６−２の負荷状態の変化を推定する。

Ｃ−ＡＧＷ５は、切替え後の負荷状態が予め決められたＵ−ＡＧＷ切替え条件を満たしていた場合にのみ、新Ｕ−ＡＧＷ６−２のアドレスをトンネル終端アドレスとしてＢＳ１０Ｂに通知する。切替え後の負荷状態がＵ−ＡＧＷ切替え条件を満たしていなければ、Ｃ−ＡＧＷ５は、現行Ｕ−ＡＧＷ６−１のアドレスをトンネル終端アドレスとしてＢＳ１０Ｂに通知する。この場合、ＢＳ１０ＢとＵ−ＡＧＷ６−１との間に、ＡＴ２０Ａ用の新たなトンネル９Ａ（１）が設定され、ＡＴ２０Ａの送受信パケットが、従前と同じＵ−ＡＧＷ６−１によって転送制御される。

図５は、各基地局（ＢＳ）１０からＣ−ＡＧＷ５に送信されるトンネル設定要求メッセージの１例として、ＰＭＩＰ（Proxy Mobile IP）のＲＲＱ（Registration Request）メッセージ８０のフォーマットを示す。
ＲＲＱメッセージ８０は、メッセージ本体８１と、拡張（Extension）部８２とからなっている。メッセージ本体８１は、非特許文献１の３．３節に記載されたRegistration RequestメッセージからExtension部分を除いたものであり、このメッセージがＲＲＱメッセージであることを示すメッセージタイプ８１ａと、ＩＰアドレス等を含むその他の情報８１ｂとからなっている。拡張（Extension）部８２は、移動局識別子（ＡＴＩＤ）８３、トンネルの種類を示すバインディングタイプ（Binding Type）８４、その他の情報８５からなっている。

バインディングタイプ８４は、ＲＲＱメッセージ８０によって設定要求されたトンネルが、ＡＴＩＤ８３で特定された移動局にとって最初のトンネル（「Primary」）か、上り方向用として設定される２本目以降のトンネルか（「RL（Reverse Link） Only」）かの区別を表す。その他の情報８５には、例えば、ＡＴが要求するサービスクラス等の情報が含まれる。

図６は、Ｃ−ＡＧＷ５が、ＲＲＱメッセージ８０に対する応答メッセージとしてＢＳ１０に返送するＰＭＩＰのＲＲＰメッセージ９０のフォーマットを示す。
ＲＲＰメッセージは、メッセージ本体９１と、拡張（Extension）部９２とからなっている。メッセージ本体９１は、非特許文献１の３．４節に記載されたRegistration ReplayメッセージからExtension部分を除いたものであり、このメッセージがＲＲＰメッセージであることを示すメッセージタイプ９１ａと、ＩＰアドレス等を含むその他の情報９１ｂとからなっている。拡張（Extension）部９２は、移動局識別子（ＡＴＩＤ）９３、トンネル終端点（Tunnel Endpoint）９４、その他の情報９５からなっている。トンネル終端点（Tunnel Endpoint）９４には、Ｃ−ＡＧＷ５が選択したＵ−ＡＧＷ６−１〜Ｕ−ＡＧＷ６−ｍのうちの何れかのＵ−ＡＧＷのＩＰアドレスが設定される。

図７は、ＡＡＡサーバ３からＣ−ＡＧＷ５に送信されるユーザＱｏＳプロフィール（User QoS Profile）メッセージ７０のフォーマットを示す。
User QoS Profileメッセージは、制御情報部７１と、移動局識別子（ＡＴＩＤ）７２と、ＡＴＩＤ７２で特定されたＡＴに保証された通信サービス品質（ＱｏＳ）を示すユーザＱｏＳプロフィール７３とからなっている。

制御情報部７１には、このメッセージ７０がユーザＱｏＳプロフィールメッセージであることを示すメッセージタイプと、その他の情報が含まれる。ユーザＱｏＳプロフィール７３には、例えば、通信サービスの優先度７４、ＡＴで使用可能な最大帯域（ＢＷ）７５、その他の情報７６が含まれる。

図８は、Ｃ−ＡＧＷ５の１実施例を示すブロック構成図である。
Ｃ−ＡＧＷ５は、制御部（プロセッサ）５１と、制御部５１が実行するプロトコル処理ルーチン、その他の制御プログラムが格納されたプログラムメモリ５２と、データメモリ５３と、コア網１に接続されるネットワークインタフェース（ＮＷ−ＩＮＦ）５４−１およびアクセス網８に接続されるネットワークインタフェース（ＮＷ−ＩＮＦ）５４−２と、ＡＧＷ内バス４０に接続されるＡＧＷインタフェース（ＡＧＷ−ＩＮＦ）５５と、ユーザインタフェース５６と、これらの要素を相互接続する内部バス５０とからなる。データメモリ５３には、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７、ＱｏＳ情報テーブル５８、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９、その他のデータ記憶領域が形成されている。

図９は、Ｕ−ＡＧＷ６の１実施例を示すブロック構成図である。
Ｕ−ＡＧＷ６は、制御部（プロセッサ）６１と、制御部６１が実行する各種の制御プログラムが格納されたプログラムメモリ６２と、データメモリ６３と、コア網１に接続されるネットワークインタフェース（ＮＷ−ＩＮＦ）６４−１およびアクセス網８に接続されるネットワークインタフェース（ＮＷ−ＩＮＦ）６４−２と、ＡＧＷ内バス４０に接続されるＡＧＷインタフェース（ＡＧＷ−ＩＮＦ）６５と、これらの要素を相互接続する内部バス６０とからなっている。

プログラムメモリ６２には、Ｕ−ＡＧＷ６の負荷状態を計測して、Ｃ−ＡＧＷ５に定期的に通知するための制御プログラムが記憶されている。また、データメモリ６３には、送受信パケットを一時的に格納するためのバッファ領域（送信バッファ領域と受信バッファ領域）６４が形成されている。尚、アクセス網８に接続されるネットワークインタフェース（ＮＷ−ＩＮＦ）６４−２は、同一ＡＧＷ４内の他のＵ−ＡＧＷのＮＷ−ＩＮＦ６４−２と共に、ＡＧＷ４に付随して設けられたパケットスイッチを介して、アクセス網８に接続してもよい。

図１０は、Ｃ−ＡＧＷ５のメモリ５３に形成されるＵ−ＡＧＷ状態テーブル５７の１実施例を示す。
Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７は、Ｃ−ＡＧＷ５の接続されたＵ−ＡＧＷ６−１〜６−ｍと対応する複数のテーブルエントリからなる。各テーブルエントリには、Ｕ−ＡＧＷアドレス５７１と対応付けて、Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報として、例えば、ＣＰＵ使用率５７２と、バッファ使用率５７３と、その他の情報５７４を含む。バッファ使用率５７３は、Ｕ−ＡＧＷの受信バッファ領域で処理待ち状態となっているユーザパケット数に応じて変化する。その他の情報５７４としては、例えば、Ｕ−ＡＧＷの通信帯域や帯域使用率が含まれる。

図１１は、Ｃ−ＡＧＷ５のメモリ５３に形成されるＱｏＳ情報テーブル５８の１実施例を示す。
ＱｏＳ情報テーブル５８は、移動局識別子（ＡＴＩＤ）５８１とユーザＱｏＳプロフィール５８２との関係を示す複数のテーブルエントリからなっている。ユーザＱｏＳプロフィール５８２は、例えば、ＡＴＩＤ５８１で特定された移動局に対する通信サービスまたはリソース割当ての優先度５８２Ａと、上記移動局で使用可能な最大帯域（ＢＷ）５８２Ｂと、通信サービスクラス（Allowed Service Class）５８２Ｃと、該移動局に許容される最大ＣＰＵ占有率５８２Ｄを示している。通信サービスクラスは、事前の契約によってＡＴユーザに保証された通信サービスクラス、例えば、データ通信、音声通信、動画通信などのサービスクラスの指定情報が記憶される。

図１２は、Ｃ−ＡＧＷ５のメモリ５３に形成されるＵ−ＡＧＷアドレステーブル５９の１実施例を示す。
Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９は、移動局識別子（ＡＴＩＤ）５９１と対応付けて、Ｕ−ＡＧＷアドレス５９２と、基地局（ＢＳ）アドレス５９３と、バインディングタイプ５９４を示す複数のテーブルエントリからなっている。

Ｕ−ＡＧＷアドレス５９２とＢＳアドレス５９３は、それぞれユーザパケットの転送トンネルの終端となるＵ−ＡＧＷおよび基地局のＩＰアドレスを示している。また、バインディングタイプ５９４は、ＢＳアドレス５９３が示す基地局とＵ−ＡＧＷアドレス５９２が示すＵ−ＡＧＷとの間に設定されたトンネルが、ＡＴＩＤ５９１をもつ移動局用の唯一のトンネルの場合は「Primary」、既存のトンネルと共存する２本目以降のトンネルの場合は「RL Only」が記憶される。

尚、バインディングタイプは、例えば、基地局の上位装置として、移動局のセッション状態を管理する管理装置を設置しておき、各基地局が、上記管理装置から送られる制御情報に従って、新たなトンネルを「Primary」にすべきか「RL Only」にすべきかを判定すればよい。

図１２において、例えば、テーブルエントリＥＮ１は、ＩＰアドレス「IP10A」をもつ基地局１０Ａと、ＩＰアドレス「IP6-1」をもつＵ−ＡＧＷ６−１との間に設定されたトンネル（図２のトンネル９Ａ）が、ＡＴ２０Ａにとって最初のトンネルであることを示している。また、テーブルエントリＥＮ２は、ＩＰアドレス「IP10B」をもつ基地局１０Ｂと、ＩＰアドレス「IP6-2」をもつＵ−ＡＧＷ６−２との間に設定されたトンネル（図２のトンネル９Ｂ）が、ＡＴ２０Ｂにとって最初のトンネルであることを示している。

図１３は、本発明の移動無線通信システムにおいて、基地局１０とＵ−ＡＧＷ６との間にユーザデータ転送用のトンネルを設定する場合の通信シーケンスの第１実施例を示す。
ここでは、図２に示した無線アクセスネットワークにおいて、図４と同様、ＡＴ２０Ａをコア網１に接続する場合の通信シーケンスについて説明する。但し、図４で説明した従来と同じシーケンス部分には、図４と同一の符号を適用することによって、説明を簡略化する。

本実施例では、各Ｕ−ＡＧＷ６（６−１〜６−ｍ）は、負荷状態を示すＣＰＵ使用率、バッファ使用率、その他のリソースパラメータ値を定期的に測定し、これらの状態情報をＵ−ＡＧＷ状態通知メッセージでＣ−ＡＧＷ５に通知している（ＳＱ０１）。Ｕ−ＡＧＷ６からＣ−ＵＡＧ５へのＵ−ＡＧＷ状態通知メッセージの送信は、定期的に繰り返されるが、図１３では、簡単化のために、ＳＱ０１で代表させている。Ｃ−ＵＡＧ５は、Ｕ−ＡＧＷ６からＵ−ＡＧＷ状態通知メッセージを受信すると、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７において、上記Ｕ−ＡＧＷ状態通知メッセージの送信元アドレス（Ｕ−ＡＧＷアドレス）と対応するテーブルエントリの負荷状態情報（ＣＰＵ使用率５７２、バッファ使用率５７３、その他５７４）を更新する。

図１３に示した移動局（ＡＴ）２０Ａのアクセス認証手順ＳＱ１０ａ〜ＳＱ１０ｃにおいて、ＡＡＡサーバ３は、ＡＴ２０Ａのアクセス認証（ユーザ認証を含む）に成功すると、Ｃ−ＡＧＷ５に対して、ＡＴ２０Ａに許容された優先度、最大ＢＷ、サービスクラス、最大ＣＰＵ占有率などを含むユーザＱｏＳプロフィールをUser QoS profileメッセージを送信する（ＳＱ１３）。

Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１は、ＡＡＡサーバ３からUser QoS profileメッセージを受信すると、図示しないユーザＱｏＳプロフィール受信ルーチンを実行し、図１３のステップＳＱ１２でＡＴ２０Ａから通知されたＡＴ識別子（ＡＴＩＤ）が、ＱｏＳ情報テーブル５８にＡＴＩＤ５８１として登録済みか否かをチェックする。

ＡＴ２０ＡのＡＴＩＤがＱｏＳ情報テーブル５８に未登録の場合、制御部５１は、該ＡＴＩＤと、ＡＡＡサーバ３から通知されたユーザＱｏＳプロフィールとの対応関係を示す新たなテーブルエントリをＱｏＳ情報テーブル５８に追加する。ＡＴ２０ＡのＡＴＩＤが、ＱｏＳ情報テーブル５８にＡＴＩＤ５８１として既に登録済みの場合、制御部５１は、ＱｏＳ情報テーブル５８を更新することなく、ユーザＱｏＳプロフィール受信ルーチンを終了する。

ＢＳ１０Ａは、ＡＴユーザのアクセス認証が完了すると、ＡＴ２０Ａを無線チャネルで接続するためのコンフィグレーションを実行（ＳＱ１４ａ、ＳＱ１４ｂ）した後、Ｃ−ＡＧＷ５に、ＡＴ２０Ａの識別子（ＡＴＩＤ）８３とバインディングタイプ８４とを含む図５に示したユーザデータ転送用のトンネル設定要求（ＰＭＩＰ ＲＲＱ）メッセージ８０を送信する（ＳＱ１５）。

Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１は、上記トンネル設定要求（ＰＭＩＰ ＲＲＱ）メッセージ８０を受信すると、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７を参照して、ＡＴ２０Ａに割り当てるべきＵ−ＡＧＷとして、Ｕ−ＡＧＷ６−１〜６−ｍの中で最小負荷状態にあるＵ−ＡＧＷ（この例では、Ｕ−ＡＧＷ６−１）を選択し、該Ｕ−ＡＧＷのＩＰアドレスをトンネル終端点（Endpoint）９４として含む図６に示した応答（ＰＭＩＰ ＲＲＰ）メッセージ９０をＢＡ１０Ａに返送する（ＳＱ１６）。このとき、Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１は、上記ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージが示すＡＴＩＤ９３と対応付けて、トンネル終端点となるＵ−ＡＧＷ６−１のＩＰアドレスと、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージの送信元基地局のＩＰアドレスと、上記ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０が示すバインディングタイプ８４とを示す新たなテーブルエントリをメモリ５３のＵ−ＡＧＷアドレステーブル５９に記録する。

図１４は、トンネル設定要求（ＰＭＩＰ ＲＲＱ）メッセージを受信したとき、Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１が実行するＲＲＱ受信処理ルーチン２００の１実施例を示す。
ＲＲＱ受信処理ルーチン２００において、制御部５１は、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７が示すＣＰＵ使用率５７２、バッファ使用率５７３、その他の情報５７４に基いて、現時点で最小負荷状態にあるＵ−ＡＧＷ（アドレス）を選択する（ステップ２０１）。ここでは、Ｕ−ＡＧＷ６−１が、最小負荷状態のＵ−ＡＧＷとして選択されたと仮定する。

制御部５１は、次に、受信したＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０が示す要求元ＡＴＩＤ８３が、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９にＡＴＩＤ５９１として登録済みか否かをチェックする（ステップ２０２）。ここでは、要求元ＡＴＩＤ８３が、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９には未登録の状態にあり、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０が、基地局１０ＡからＣ−ＡＧＷ５に送信された場合を想定する。

この場合、制御部５１は、ＡＴ２０Ａに対して、ステップ２０１で選択した新Ｕ−ＡＧＷ（この例では、Ｕ−ＡＧＷ６−１）を割当て（２１１）、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９に、上記ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０が示す要求元ＡＴＩＤ８３およびバインディングタイプ８４と、Ｕ−ＡＧＷ６−１のＩＰアドレスと、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０の送信元基地局のＩＰアドレスとの対応関係を示す新たなテーブルエントリＥＮ−１を追加し（２１２）、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージの送信元基地局１０Ａに、トンネル終端点（Endpoint）９４として上記Ｕ−ＡＧＷ６−１のＩＰアドレス（「IP6-1」）を含む応答（ＰＭＩＰ ＲＲＰ）メッセージ９０を返送して（２１３、図１３のＳＱ１６）、このルーチンを終了する。

後述するＡＴの基地局間ハンドオーバ時のように、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ９０が示す要求元ＡＴＩＤが、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９にＡＴＩＤ５９１として既に登録済みの場合、すなわち、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ９０が、現在通信中のＡＴ２０Ａの移動先基地局１０Ｂから送信されていた場合は、制御部５１は、ステップ２０１で選択した新Ｕ−ＡＧＷのアドレスと、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９に要求元ＡＴＩＤと対応づけて登録されている現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスとを比較する（２０３）。新Ｕ−ＡＧＷのアドレスと現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスとが一致した場合、制御部５１は、ＡＴ２０Ａに対して、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９が示す現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを割り当てる（２０６Ａ）。

新Ｕ−ＡＧＷのアドレスと現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスとが一致しない場合、例えば、現行Ｕ−ＡＧＷがＵ−ＡＧＷ６−１で、新Ｕ−ＡＧＷがＵ−ＡＧＷ６−２の場合、制御部５１は、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７が示す新Ｕ−ＡＧＷ６−２の現在の負荷状態情報と、ＱｏＳ情報テーブル５８が示す要求元ＡＴ２０ＡのユーザＱｏＳプロフィール情報とに基づいて、トンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷ６−１から新Ｕ−ＡＧＷ６−２に切替えた場合の新Ｕ−ＡＧＷ６−２の負荷状態を推定し（２０４）、これを現行Ｕ−ＡＧＷ６−１の負荷状態と比較して、Ｕ−ＡＧＷ切替え条件が成立するか否かを判定する（２０５）。

例えば、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７が示す現行Ｕ−ＡＧＷ６−１の負荷をＬ１、新Ｕ−ＡＧＷ６−１の負荷をＬ２とし、要求元ＡＴが占める負荷をΔＬで表した場合、新Ｕ−ＡＧＷ６−１が最小負荷状態であったことから、現時点ではＬ１＞Ｌ２の関係にある。要求元ＡＴ用のトンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷ６−１から新Ｕ−ＡＧＷ６−２に切替えると、現行Ｕ−ＡＧＷ６−１の負荷は、Ｌ１から「Ｌ１−ΔＬ」に変化し、新Ｕ−ＡＧＷ６−２の負荷は、Ｌ２から「Ｌ２＋ΔＬ」に変化する。

ここで、Ｌ１＞「Ｌ２＋ΔＬ」の場合、トンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷ６−１から新Ｕ−ＡＧＷ６−２に切替えることによって、Ｕ−ＡＧＷ６−１の負荷量とＵ−ＡＧＷ６０２の負荷量の差分を現在よりも小さくできるため、Ｕ−ＡＧＷの切替えによって負荷分散効果が得られる。しかしながら、Ｌ１＜「Ｌ２＋ΔＬ」の場合、トンネル終端点を新Ｕ−ＡＧＷ６−２に切替えることによって、現行Ｕ−ＡＧＷ６−１の負荷量「Ｌ１−ΔＬ」と新Ｕ−ＡＧＷ６−２の負荷量「Ｌ２＋ΔＬ」との差分が、現状よりも拡大される。この場合は、トンネル終端点の切替えが負荷分散にとって逆効果となる。

ステップ２０５におけるＵ−ＡＧＷ切替え条件は、現行Ｕ−ＡＧＷ６−１の現在の負荷状態と、トンネル終端点切替え後の新Ｕ−ＡＧＷ６−２の推定負荷状態から、トンネル終端点の切替えが負荷分散に寄与するか否かを判定するための計算式を意味している。新Ｕ−ＡＧＷは現時点で最小負荷状態にあり、必然的にＬ１≧Ｌ２が成り立っているため、負荷Ｌ１、Ｌ２、ΔＬの間に「Ｌ１−Ｌ２＞ΔＬ」の関係があれば、トンネル終端点の切替えが負荷分散に寄与することになる。

制御部５１は、Ｕ−ＡＧＷ切替え条件が成立しなければ、ＡＴ２０Ａに対して、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９が示す現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを割り当て（２０６Ａ）、Ｕ−ＡＧＷ切替え条件が成立した場合にのみ、ＡＴ２０Ａに対して、ステップ２０１で選択した新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを割り当てる（２０６Ｂ）。この後、制御部５１は、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０が示すバインディングタイプ８４を判定する（２０７）。

バインディングタイプが「RL Only」となっていた場合、すなわち、図１に示した移動無線通信システムが、同一ＡＴ用として複数のトンネルを設定可能なシステム構成となっていた場合、制御部５１は、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９に、上記ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０が示す要求元ＡＴＩＤ８３およびバインディングタイプ８４と、現行Ｕ−ＡＧＷ６−１のＩＰアドレスと、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０の送信元ＢＳ（ＢＳ１０Ａ）のＩＰアドレスとの対応関係を示す新たなテーブルエントリＥＮ−１を追加し（２１２）、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージの送信元基地局１０Ｂに、トンネル終端点（Endpoint）９４として、ステップ２０６Ａまたは２０６Ｂで割り当てたＵ−ＡＧＷのＩＰアドレスを指定する応答（ＰＭＩＰ ＲＲＰ）メッセージを返送して（２１３、図１３のＳＱ１６）、このルーチンを終了する。

ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０が示すバインディングタイプ８４が「Primary」となっていた場合、制御部５１は、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９に登録済みのテーブルエントリのＢＳアドレス５９３をＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０の送信元基地局１０Ｂのアドレスに書き換える（２０８）。この後、制御部５１は、ＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージの送信元基地局１０Ｂに、トンネル終端点（Endpoint）９４として、ステップ２０６Ａまたは２０６Ｂで割当てたＵ−ＡＧＷのＩＰアドレスを指定する応答（ＰＭＩＰ ＲＲＰ）メッセージ９０を返送し（２０９）、ハンドオーバ前に使用されていた既存のトンネルを解放して（２１０）、このルーチンを終了する。

図１３に戻って、ＢＳ１０Ａは、Ｃ−ＡＧＷ５からＰＭＩＰ ＲＲＰメッセージ９０を受信すると、受信メッセージのトンネル終端点（Endpoint）９４が示すＣ−ＡＧＷ６−１のＩＰアドレス（「IP6-1」）に従って、Ｕ−ＡＧＷ６−１との間にトンネルを設定する（ＳＱ１８）。これによって、ＡＴ２０Ａは、ＢＳ１０ＡとＵ−ＡＧＷ６−１を経由して、通信相手とユーザデータを通信できる状態となる（ＳＱ１９ａ、ＳＱ１９ｂ、ＳＱ１９ｃ）。

次に、図１５を参照して、ＡＴ２０Ａが、図２に示した基地局（ＢＳ）１０Ａの通信圏内からＢＳ１０Ｂの通信圏内に移動した場合に実行されるハンドオーバの通信シーケンスについて説明する。但し、図１５において、シーケンスＳＱ１０ａ〜ＳＱ１９ｃは、図１３と同一のため、説明は省略する。

基地局１０ＡとＵ−ＡＧＷ６−１との間に設定されたトンネルを介して通信相手装置と通信中であったＡＴ２０Ａが、基地局１０Ｂの通信圏内（サービスエリア）に移動したと仮定する。ＡＴ２０Ａは、基地局１０Ａ、基地局１０Ｂからの受信信号（パイロット信号）の品質を定期的に測定するか、これらの基地局と制御情報を交信することによって、各基地局の無線伝搬路の状態を監視している。
ＡＴ２０Ａは、新たな基地局１０Ｂとの間の無線伝搬路の状態が、基地局１０Ａとの間の無線伝搬路よりも良好になった時点で、基地局１０Ａから基地局１０Ｂへのハンドオーバを開始する。ＡＴ２０Ａのハンドオーバは、基地局（ＢＳ１０Ａ、ＢＳ１０Ｂへの）主導で実行されてもよい。

基地局１０Ｂは、ＡＴ２０Ａからハンドオーバ要求を受信すると、ＳＲＮＣ７、Ｃ−ＡＧＷ５を経由して、ＡＡＡサーバ２との間で、ＡＴ２０Ａのアクセス認証手順を実行する（ＳＱ２０ａ、ＳＱ２０ｂ、ＳＱ２０ｃ）。このとき、図１３で詳述した最初のアクセス認証手順（ＳＱ１０ａ、ＳＱ１０ｂ、ＳＱ１０ｃ）と同様、Ｃ−ＡＧＷ５から基地局１０Ｂに、基地局１０Ｂが収容されるＣ−ＡＧＷ５のＩＰアドレスが通知され、ＡＴ２０ＡからＣ−ＡＧＷ５に、ＡＴの識別子（ＡＴＩＤ）が通知され、ＡＡＡサーバ３からＣ−ＡＧＷ５に、上記ＡＴＩＤと対応したユーザＱｏＳプロフィールが通知される。

Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１は、ＡＡＡサーバ３からユーザＱｏＳプロフィールを受信すると、前述したユーザＱｏＳプロフィール受信処理ルーチンを実行する。今回は、ＱｏＳ情報テーブル５８において、ＡＴ２０ＡのＡＴＩＤと対応するテーブルエントリが既に登録済みとなっているため、ＱｏＳ情報テーブル５８の更新はない。

基地局１０Ｂは、アクセス認証手順（ＳＱ２０ａ、ＳＱ２０ｂ、ＳＱ２０ｃ）が完了すると、ＡＴ２０Ａと無線チャネルで交信するためのコンフィグレーション（ＳＱ２４ａ、ＳＱ２４ｂ）を実行した後、Ｃ−ＡＧＷ５にトンネル設定要求（ＰＭＩＰ ＲＲＱ）メッセージ８０を送信する（ＳＱ２５）。基地局１０ＢからＣ−ＡＧＷ５に送信されるＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０には、ＡＴ２０Ａの識別子（ＡＴＩＤ）と、バインディングタイプ「Primary」が付加されている。

Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１は、基地局１０ＢからＰＭＩＰ ＲＲＱメッセージ８０を受信すると、図１４に示したＲＲＱ受信処理ルーチン２００を実行して、ＡＴ２０Ａに割り当てるべきＵ−ＡＧＷを選択する。今回は、ＡＴ２０Ａの識別子（ＡＴＩＤ）と対応するテーブルエントリＥＮ１が、既にＵ−ＡＧＷアドレステーブル５９に登録済みとなっているため、制御部５１は、ステップ２０３〜２０６Ａ、２０６Ｂによって、要求元ＡＴ２０ＡにＵ−ＡＧＷ６０−ｊ（現行Ｕ−ＡＧＷまたは新Ｕ−ＡＧＷ）を割り当て、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９を更新（ステップ２０８）した後、トンネル終端点（Endpoint）９４でＵ−ＡＧＷ６−ｊのＩＰアドレスを指定した応答（ＰＭＩＰ ＲＲＰ）メッセージ９０を基地局１０Ｂに返送する（ステップ２０９、図１５のＳＱ２６）。

制御部５１は、ＰＭＩＰ ＲＲＰメッセージ９０を送信した後、例えば、基地局１０Ａにトンネル解放メッセージを送信することによって、基地局１０ＡとＵ−ＡＧＷ６−１との間に設定されていたトンネル９Ａを解放する（ステップ２１０、図１５のＳＱ２７）。トンネルの解放は、制御部５１からＵ−ＡＧＷ６−１に、ＡＧＷ内バスを介してトンネル解放を指令し、Ｕ−ＡＧＷ６−１から基地局１０Ａにトンネル解放メッセージを送信するようにしてもよい。尚、既存のトンネルは、例えば、タイマー制御によって、ＰＭＩＰ ＲＲＰメッセージが送信されてから所定時間が経過した時点で開放される。

基地局１０Ｂは、Ｃ−ＡＧＷ５から応答（ＰＭＩＰ ＲＲＰ）メッセージ９０を受信すると、トンネル終端点（Endpoint）で指定されたＵ−ＡＧＷ６−ｊ（例えば、Ｕ−ＡＧＷ６−１）との間にトンネルを設定する（ＳＱ２８）。これによって、ＡＴ２０Ａは、基地局１０ＢとＵ−ＡＧＷ６−ｊを経由して、ユーザデータを通信できる状態となる（ＳＱ２９ａ、ＳＱ２９ｂ、ＳＱ２９ｃ）。

本実施例によれば、ＡＴ２０Ａのハンドオーバが発生したとき、Ｃ−ＡＧＷ５が、現時点で最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷを選択し、トンネル終端点を新Ｕ−ＡＧＷに切替えた場合の新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷がＵ−ＡＧＷの切替え条件を満たさない限り、ＡＴ２０Ａのハンドオーバ後のトンネル終端点として、ハンドオーバ前と同一のＵ−ＡＧＷ６−１を割り当てるようになっているため、ＡＧＷ４とコア網との間で経路変更を必要としない基地局間ハンドオーバを実現できる。
また、新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷がＵ−ＡＧＷの切替え条件を満たした場合、トンネル終端点を新Ｕ−ＡＧＷに切替えることによって、新Ｕ−ＡＧＷの負荷量と現行Ｕ−ＡＧＷの負荷量の差分を現状よりも小さくできるため、トンネル終端点のきりかえの都度、Ｕ−ＡＧＷ間の負荷分散を最適化することが可能となる。

図１５の実施例では、ＡＴ２０Ａが、基地局（ＢＳ）１０Ａの通信圏内から基地局（ＢＳ）１０Ｂの通信圏内に移動したとき、基地局１０ＢとＵ−ＡＧＷ６−ｊとの間に新たなトンネル（図２のトンネル９Ａ（１）または９Ａ（２））を設定し、基地局１０ＡとＵ−ＡＧＷ６−１との間に形成されていた既存のトンネル（図２のトンネル９Ａ）を解放しているが、図１４に示したＲＲＱ受信処理ルーチン２００によれば、トンネル設定要求（ＰＭＩＰ ＲＲＱ）メッセージ８０のバインディングタイプ８４がRL Onlyとなっていた場合、基地局１０ＡとＵ−ＡＧＷ６−１との間の既存のトンネルを残した状態で、基地局１０ＢとＵ−ＡＧＷ６−ｊとの間に新たなトンネルを設定できる。

実施例では、上り（Reverse Link）／下り（Forward Link）双方向の最初のトンネル（「primary」）９Ａが設定された後は、ＡＴ２０Ａ用の新たなトンネル９Ａ（１）または９Ａ（２）として、上り方向（Reverse Link）トンネル（「RL only」）が設定されている。このようなトンネルの設定機能は、前述したＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）の無線システムに備わっている。

ＡＴ２０Ａが基地局１０Ｂの通信圏内に移動した時、ＡＴ２０Ａを基地局１０Ａから基地局１０Ｂに直ちにハンドオーバすると、ＡＴ２０Ａが基地局１０Ａの通信圏内に戻った時、逆に基地局１０Ｂから１０Ａへのハンドオーバが発生する。基地局とＵ−ＡＧＷとの間のトンネル設定には、一定の時間を要するため、基地局間のハンドオーバが頻発すると、Ｃ−ＡＧＷ５の負荷が増大する。しかしながら、ハンドオーバ発生の可能性が高い２つの基地局（図１５ではＢＳ１０Ａ、ＢＳ１０Ｂ）が、ＡＧＷ４との間に並列的にトンネル（９Ａと、９Ａ（１）または９Ａ（２））を設定できるようにすれば、ＡＴ２０Ａが基地局１０Ａと基地局１０Ｂとの境界付近でうろついた場合でも、基地局間ハンドオーバの発生によるＣ−ＡＧＷ５の負荷の増加を防止できる。

本実施例では、基地局１０Ａを経由するＡＴ２０Ａ用のトンネル９Ａが存在している状態で、基地局１０Ｂを経由するＡＴ２０Ａ用の新たなトンネル９Ａ（１）または９Ａ（２）を設定するとき、Ｃ−ＡＧＷ５の制御部５１が、現時点で最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷを選択し、トンネル終端点切替え後の新Ｕ−ＡＧＷの負荷を推定して、推定負荷が所定の条件を満たさない限り、新たなトンネルの終端点として、現在のトンネルで終端点となっている現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを指定するようになっているため、ＡＴ２０Ａが移動しても、ＡＧＷ４内では、ＡＴ２０Ａのデータパケットを同一Ｕ−ＡＧＷで継続的に転送処理できると言う利点がある。

Ｕ−ＡＧＷの切替え条件の判定では、Ｌ１、Ｌ２の値として、図１０のＵ−ＡＧＷ状態テーブル５７が示すＣＰＵ使用率５７２に代えて、バッファ使用率５７３を使用してもよい。この場合、ＱｏＳ情報テーブル５８が示すＡＴ２０ＡのユーザＱｏＳプロフィール、例えば、最大ＢＷやサービスクラスから、ＡＴ２０Ａが占めるバッファ使用率の値ΔＬを推定すればよい。Ｌ１、Ｌ２の値として、帯域使用率を使用してもよい。この場合、ユーザＱｏＳプロフィールが示す最大ＢＷの値をΔＬ、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７にその他の情報として含まれる帯域使用率をＬ１、Ｌ２として、トンネル終端点切替え後の負荷状態を推定すればよい。

制御部５１は、ＡＧＷ４が備えるＵ−ＡＧＷ毎に、既に消費した通信リソースの推定値を計算し、これをＵＡＧ状態テーブル５７に記憶して、消費リソースが最小のＵ−ＡＧＷを新Ｕ−ＡＧＷとして選択するようにしてもよい。Ｕ−ＡＧＷ毎の消費リソースは、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９とＱｏＳ情報テーブル５８から求めることができる。

例えば、消費リソース量として、ＡＴに保証された最大ＢＷの合計値を採用する場合、制御部５１は、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９からＡＴＩＤ５９１とＵ−ＡＧＷアドレス５９２の値を読み出し、ＱｏＳ情報テーブル５８からＡＴＩＤ５９１と対応する最大ＢＷ５８２Ｂの値を検索し、検索された最大ＢＷの値をＵ−ＡＧＷアドレスと対応する消費リソース量として、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７に累計すればよい。この場合、ハンドオーバされるＡＴの最大ＢＷの値をΔＬとして、トンネル終端点切替え後の新Ｕ−ＡＧＷの負荷（Ｌ＋ΔＬ）を推定し、この値と現行Ｕ−ＡＧＷの消費リソース量Ｌとに基づいて、Ｕ−ＡＧＷの切替え条件を判定すればよい。

制御部５１は、Ｕ−ＡＧＷ（ＩＰアドレス）毎に、優先度５８２Ａが最大優先度となっているＡＴの数をカウントし、最大優先度をもつＡＴ数を消費リソース量として、新Ｕ−ＡＧＷとして選択するようにしてもよい。また、制御部５１は、各Ｕ−ＡＧＷから通知された図１０に示した負荷状態情報と、上述したＵ−ＡＧＷアドレステーブル５９とＱｏＳ情報テーブル５８から求めたＵ−ＡＧＷ毎の通信リソース量とを総合的に勘案して、最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷを選択するようにしてもよい。

ＡＧＷ４を構成する複数Ｕ−ＡＧＷのうちの幾つかが、例えば、ＶｏＩＰ用データパケットの転送に最適化されていた場合、制御部５１は、ＶｏＩＰ用のトンネル設定要求を受信したとき、ユーザＱｏＳプロフィールが示すサービスクラス５８２Ｃを判定して、ＶｏＩＰ用の複数のＵ−ＡＧＷの中から、消費リソースの推定値が最小の新Ｕ−ＡＧＷを選択するようにしてもよい。ここで、ＶｏＩＰ用のＵ−ＡＧＷは、ハードウェアまたはソフトウェアの最適化によって実現される。

ハードウェアの最適化としては、例えば、データメモリ６３の容量増加、制御部（プロセッサ）６１の高速化、ＮＷ ＩＮＦ６４の高速化などが挙げられる。また、ソフトウェアの最適化としては、例えば、プログラムメモリ６２に格納されるソフトウェアの特殊化、サービス種類に応じた機能追加などが挙げられる。

図１６は、本発明の他の実施例として、標準化団体である３ＧＰＰで標準化作業が進めている携帯電話の新たな通信規格３ＧＰＰ ＬＴＥ（3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution）に準拠した移動無線通信システムへの応用例を示す。
ＬＴＥ無線通信システムでは、移動局２１（２１Ａ、２１Ｂ、・・・）をＵＥ（User Equipment）、基地局１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・）をｅＮＢ（E-UTRAN Node B）、セッション制御装置７０をＭＭＥ（Mobility Management entity）と呼んでいる。

各ｅＮＢ１１は、アクセス網に所属するＳ−ＧＷ（Serving Gateway）４ＡとＭＭＥ７０に接続されている。Ｓ−ＧＷ：４Ａは、パケットの転送制御とルーチング機能を備えたアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）であり、アクセス網に所属するＭＭＥ７０と、コア網１に所属するＰ−ＧＷ（Public Data Network Gateway）４Ｂ、ＨＳＳ（Home Subscriber Server）３１およびＰＣＲＦ（Policy and Charging Rules Function）３２に接続されている。ＨＳＳ３１は、加入者情報を保持するノードであり、ＰＣＲＦ３２は、ユーザの課金処理と認証処理を行うノードである。

Ｓ−ＧＷ：４Ａは、制御メッセージを処理するＣ−ＡＧＷ５Ａと、ユーザデータを転送する複数のＵ−ＡＧＷ６Ａ−１〜６Ａ−ｎとからなる。Ｃ−ＡＧＷ５Ａは、第１実施例のＣ−ＡＧＷ５と同様、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７と、ＱｏＳ情報テーブル５８と、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９を備え、ＵＥ２１のハンドオーバ時にＵ−ＡＧＷの切替え条件が成立した場合にのみ、トンネル終端点となるＵ−ＡＧＷを最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷに変更する。

Ｐ−ＧＷ：４Ｂは、サービスレベルに応じた課金処理機能と、各ＵＥ２１へのＩＰアドレスの割当て機能を備えたゲートウェイであり、制御メッセージを処理するＣ−ＡＧＷ５Ｂと、ユーザデータを転送する複数のＵ−ＡＧＷ６Ｂ−１〜６Ｂ−ｎからなる。Ｃ−ＡＧＷ５Ａも、第１実施例のＣ−ＡＧＷ５と同様、Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル５７と、ＱｏＳ情報テーブル５８と、Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル５９を備え、ＵＥ２１のハンドオーバ時にＵ−ＡＧＷの切替え条件が成立した場合にのみ、トンネル終端点となるＵ−ＡＧＷを最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷに変更する。

図１７は、図１６に示したＬＴＥ無線通信システムにおいて、ＵＥ２１Ａをコア網１に接続する際に、ＵＥ２１Ａ、ｅＮＢ１１Ａ、Ｓ−ＧＷ４Ａ、Ｐ−ＧＷ４Ｂの間にユーザデータ転送用のトンネルを設定する場合の通信シーケンスの１例を示す。

ＵＥ２１Ａは、サービス要求（Service Request）メッセージの送信に先立って、ｅＮＢ１１Ａとの間にＲＲＣコネクションを確立する（ＳＱ３１）。ＵＥ２１Ａが、ｅＮＢ１１ＡにService Requestメッセージを送信すると（ＳＱ３２ａ）、ｅＮＢ１１Ａが、受信したService RequestメッセージをＭＭＥ７０に転送する（ＳＱ３２ｂ）。

ＭＭＥ７０はService Requestメッセージを受信すると、受信メッセージが示すユーザＩＤ（ＵＥ−ＩＤ）に対して、ＵＥ毎に異なる呼識別子（MME_UE_S1AP_ID）を割当て、これをＵＥ２１Ａに通知する（ＳＱ３３）。この間に、Ｓ−ＧＷ４Ａでは、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１〜６Ａ−ｍが、それぞれの負荷状態情報を定期的にＣ−ＡＧＷ５Ａに通知している（ＳＱ０１）。これと同様に、Ｐ−ＧＷ４Ｂでは、Ｕ−ＡＧＷ６Ｂ−１〜６Ｂ−ｍが、それぞれの負荷状態情報を定期的にＣ−ＡＧＷ５Ｂに通知している（ＳＱ０２）。

ＵＥ２１Ａは、MME_UE_S1AP_IDを受信すると、Ｓ−ＧＷ４ＡのＣ−ＡＧＷ５Ａを介して、ＨＳＳ３１との間で、アクセス認証手順を開始する（ＳＱ３４）。アクセス認証手順において、Ｓ−ＧＷ４ＡのＣ−ＡＧＷ５Ａは、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１〜６Ａ−ｍの負荷状態情報を参照して、ＵＥ２１Ａと接続すべきＵ−ＡＧＷ、例えば、最小負荷状態にあるＵ−ＡＧＷ６Ａ−１を選択して、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１のＩＰアドレスをＵＥ２１ＡのConnection PointとしてＭＭＥ７０に通知する（ＳＱ３５）。

一方、Ｐ−ＧＷ４Ｂでは、Ｃ−ＡＧＷ５Ｂが、Ｕ−ＡＧＷ６Ｂ−１〜６Ｂ−ｍの負荷状態情報を参照して、ＵＥ２１Ａに割り当てるべきＵ−ＡＧＷ、例えば、最小負荷状態にあるＵ−ＡＧＷ６Ｂ−１を選択する。上記Ｕ−ＡＧＷ６Ｂ−１のＩＰアドレスは、ＵＥ２１ＡのConnection Pointとして、Ｃ−ＡＧＷ５ＢからＳ−ＧＷ４ＡのＣ−ＡＧＷ５Ａに通知される（ＳＱ３６）。

ＭＭＥ７０は、Ｓ−ＧＷ４ＡからＵＥ２１ＡのConnection Pointを受信すると、Connection PointをｅＮｏｄｅＢとＭＭＥとの間のアプリケーションレイヤのプロトコルであるＳ１−ＡＰ（S1 Application Protocol）のInitial Context Setup Requestメッセージで、ｅＮＢ１１Ａに通知する（ＳＱ３７）。ｅＮＢ１１Ａは、ＵＥ２１Ａに対して、RRC Connection Configurationメッセージで、ＤＲＢ（Data Radio Bearer）とＳＲＢ２（Signaling Radio Bearer）の確立を要求する（ＳＱ３８）。

RRC Connection Configurationメッセージを受信したＵＥ２１Ａが、ｅＮＢ１１Ａとの間に上り方向のトンネルを設定し（ＳＱ３９ａ）、ｅＮＢ１１Ａが、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１との間に上り方向のトンネルを設定し（ＳＱ３９ｂ）、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１が、Ｕ−ＡＧＷ６Ｂ−１との間に上り方向のトンネルを設定する（ＳＱ３９ａ）ことによって、ＵＥ２１Ａは、上りデータ（Uplink Data）の送信が可能となる。

上り方向トンネルを設定したＵＥ２１Ａは、ｅＮＢ１１Ａに対して、RRC Connection Configuration Completeメッセージを送信する（ＳＱ４０）。ｅＮＢ１１Ａは、RRC Connection Configuration Completeメッセージを受信すると、ＭＭＥ７０に対して、ｅＮＢ１１ＡのＩＰアドレスを示すInitial Context Setup Completeメッセージを送信する（ＳＱ４１）。ＭＭＥ７０は、Update Bearer Requestメッセージで、ｅＮＢ１１ＡのＩＰアドレスをＳ−ＧＷ４ＡのＣ−ＡＧＷ５Ａに通知する（ＳＱ４２）。Ｃ−ＡＧＷ５Ａは、ＭＭＥ７０からUpdate Bearer Requestメッセージを受信すると、ＭＭＥ７０に応答メッセージ（Update Bearer Response）を返信する（ＳＱ４４）。

尚、ＳＱ３９ａで、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１とＵ−ＡＧＷ６Ｂ−１との間に上り方向のトンネルが設定されると、Ｕ−ＡＧＷ６Ｂ−１が、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１との間に下り方向のトンネルを設定し（ＳＱ４３ａ）、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１が、ｅＮＢ１１Ａとの間に下り方向のトンネルを設定し（ＳＱ４３ｂ）、ｅＮＢ１１Ａが、ＵＥ２１Ａとの間に下り方向のトンネルを設定する（ＳＱ４３ｃ）。これによって、Ｕ−ＡＧＷ６Ｂ−１からＵＥ２１Ａに下り方向のデータ送信が可能になり、ＳＱ４５ａ〜ＳＱ４５ｃで示すように、ＵＥ２１Ａが、ｅＮＢ１１Ａ、Ｕ−ＡＧＷ６Ａ−１、Ｕ−ＡＧＷ６Ｂ−１間のトンネルを経由して、コア網１に接続された通信相手装置とデータを送受信することが可能となる。

ＵＥ２１Ａが、ｅＮＢ１１Ａの通信圏内からｅＮＢ１１Ｂの通信圏内に移動した場合、ｅＮＢ１１Ｂと、ＭＭＥ７０、Ｓ−ＧＷ４Ａ、Ｐ−ＧＷ４Ｂの間で図１７と同様のシーケンスが実行され、Ｃ−ＡＧＷ６Ａ−１とＣ−ＡＧＷ６Ｂ−１が、第１実施例と同様、Ｕ−ＡＧＷ切替え条件を判定して、トンネルの終端点となるＵ−ＡＧＷを決定する。

以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、Ｃ−ＡＧＷが、同一ＡＧＷに属した複数のＵ−ＡＧＷの中から最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷを選択し、ＡＴ（またはＵＥ）ハンドオーバの発生時には、トンネル終端点切替え後の新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態が所定の切替え条件を満たした場合にのみ、新Ｕ−ＡＧＷをハンドオーバ後のトンネル終端点に指定している。

本発明によれば、新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態が切替え条件を満たさない限り、ハンドオーバ後の新たなトンネル終端点として現行Ｕ−ＡＧＷが指定されるため、ハンドオーバ後のＡＴのパケット転送を同一Ｕ−ＡＧＷで継続的に実行できる。また、トンネル終端点を切替えた場合は、Ｕ−ＡＧＷ間で最適な負荷分散を実現できる。
本発明は、実施例で示した３ＧＰＰ２ ＵＭＢの無線通信システム、３ＧＰＰ ＬＴＥ無線通信システム以外の無線通信システム、例えば、ＷｉＭＡＸのような無線通信システムにも適用できる。

１：コア網、２：ホームエージェント（ＨＡ）、３：ＡＡＡサーバ、４：ＡＧＷ、
５：Ｃ−ＡＧＷ、６：Ｕ−ＡＧＷ、７：ＳＲＮＣ、８：アクセス網、
１０：基地局（ＢＳ）、２０：移動局（ＡＴ）、５１、６１：制御部、
５２、６２：プログラムメモリ、５３、６３：データメモリ、
５４、６４：ネットワークインタフェース、５５、６５：ＡＧＷインタフェース、
５６：ユーザインタフェース、５７：Ｕ−ＡＧＷ状態テーブル、
５８：ＱｏＳ情報テーブル、５９：Ｕ−ＡＧＷアドレステーブル。

Claims (14)

1. 移動局と無線通信するための複数の基地局と、コア網に接続されるアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）とからなり、上記各基地局と上記ＡＧＷとの間にデータパケット転送用のトンネルが形成される移動無線通信システムにおいて、
   上記ＡＧＷが、アクセス網を介して上記複数の基地局と制御メッセージを交信する制御用のアクセスゲートウェイ部（Ｃ−ＡＧＷ）と、上記アクセス網を介して上記複数の基地局とデータパケットを交信するデータ転送用の複数のアクセスゲートウェイ部（Ｕ−ＡＧＷ）とからなり、上記Ｃ−ＡＧＷが、
   上記複数のＵ−ＡＧＷのアドレスと対応づけて、各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報を示す第１の管理テーブルと、
   上記何れかの基地局から、移動局識別子を含むトンネル設定要求メッセージを受信したとき、上記第１の管理テーブルから最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを検索し、該新Ｕ−ＡＧＷのアドレスをトンネル終端点として指定した応答メッセージを上記基地局に返送する制御部とを有し、
   上記トンネル設定要求メッセージが、上記移動局識別子をもつ移動局のハンドオーバ先となる基地局から送信されたものであった時、上記制御部が、上記移動局用のトンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷから上記新Ｕ−ＡＧＷに変更した場合の該新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定し、該推定負荷状態が所定の条件を満たした場合は、上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定し、上記推定負荷状態が所定の条件を満たさない場合は、上記現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定して、上記応答メッセージを上記基地局に返送することを特徴とする移動無線通信システム。
2. 前記Ｃ−ＡＧＷが、移動局の識別子と対応づけて、トンネルの終端点となる基地局およびＵ−ＡＧＷのアドレスを示す複数のテーブルエントリからなる第２の管理テーブルを有し、
   前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記何れかの基地局からトンネル設定要求メッセージを受信したとき、上記第２の管理テーブルから、上記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応する既存トンネルの終端点となる基地局と現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを示す目的テーブルエントリを検索し、上記第２の管理テーブルに目的テーブルエントリが未登録の場合は、上記第２の管理テーブルに、上記移動局識別子と対応づけて、上記基地局のアドレスと上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを示す新たなテーブルエントリを登録し、上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスをトンネル終端点として指定した応答メッセージを上記基地局に返送し、上記第２の管理テーブルに目的テーブルエントリが登録済みの場合、前記新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態と前記第１の管理テーブルが示す上記現行Ｕ−ＡＧＷの負荷状態から、前記所定の条件が満たされるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の移動無線通信システム。
3. 前記新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態が前記所定の条件を満たさなかった場合、前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記第２の管理テーブルに登録されている前記目的テーブルエントリの基地局アドレスを、上記トンネル設定要求メッセージの送信元基地局のアドレスに書き換えることを特徴とする請求項２に記載の移動無線通信システム。
4. 前記トンネル設定要求メッセージが、前記移動局識別子をもつ移動局が使用中の第１のトンネルと共存すべき第２のトンネルの設定要求であった場合、前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記第２の管理テーブルに、上記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応づけて、該トンネル設定要求メッセージの送信元基地局のアドレスと、前記応答メッセージでトンネル終端点として指定したＵ−ＡＧＷのアドレスとを示す新たなテーブルエントリを登録することを特徴とする請求項２に記載の移動無線通信システム。
5. 前記Ｃ−ＡＧＷが、前記移動局の識別子と対応づけて、該移動局に保証すべき通信品質情報を示す複数のテーブルエントリからなる第３の管理テーブルを有し、
   前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、上記第３の管理テーブルから前記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応する通信品質情報を検索し、該通信品質情報と、前記第１の管理テーブルが示す前記新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報とに基づいて、前記トンネル終端点変更後の前記新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定することを特徴とする請求項２に記載の移動無線通信システム。
6. 前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記複数のＵ−ＡＧＷから定期的に収集した負荷状態情報を前記第１の管理テーブルに記憶することを特徴とする請求項５に記載の移動無線通信システム。
7. 前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記第２の管理テーブルと第３の管理テーブルに基づいて、前記第１の管理テーブルに記憶される各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報を更新することを特徴とする請求項５に記載の移動無線通信システム。
8. 移動局と無線通信するための複数の基地局とコア網との間に配置されるアクセスゲートウェイ（ＡＧＷ）であって、
   アクセス網を介して上記複数の基地局と制御メッセージを交信する制御用のアクセスゲートウェイ部（Ｃ−ＡＧＷ）と、
   上記アクセス網を介して上記複数の基地局とデータパケットを交信するデータ転送用のアクセスゲートウェイ部（Ｕ−ＡＧＷ）とからなり、
   上記Ｃ−ＡＧＷが、
   上記複数のＵ−ＡＧＷのアドレスと対応づけて、各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報を示す第１の管理テーブルと、
   上記何れかの基地局から、移動局識別子を含むトンネル設定要求メッセージを受信したとき、上記第１の管理テーブルから最小負荷状態にある新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを検索し、該新Ｕ−ＡＧＷのアドレスをトンネル終端点として指定した応答メッセージを上記基地局に返送する制御部とを有し、
   上記トンネル設定要求メッセージが、上記移動局識別子をもつ移動局のハンドオーバ先となる基地局から送信されたものであった時、上記制御部が、上記移動局用のトンネル終端点を現行Ｕ−ＡＧＷから上記新Ｕ−ＡＧＷに変更した場合の該新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定し、該推定負荷状態が所定の条件を満たした場合は、上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定し、上記推定負荷状態が所定の条件を満たさない場合は、上記現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを上記トンネル終端点として指定して、上記応答メッセージを上記基地局に返送することを特徴とするアクセスゲートウェイ。
9. 前記Ｃ−ＡＧＷが、移動局の識別子と対応づけて、トンネルの終端点となる基地局およびＵ−ＡＧＷのアドレスを示す複数のテーブルエントリからなる第２の管理テーブルを有し、
   前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記何れかの基地局からトンネル設定要求メッセージを受信したとき、上記第２の管理テーブルから、上記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応する既存トンネルの終端点となる基地局と現行Ｕ−ＡＧＷのアドレスを示す目的テーブルエントリを検索し、上記第２の管理テーブルに目的テーブルエントリが未登録の場合は、上記第２の管理テーブルに、上記移動局識別子と対応づけて、上記基地局のアドレスと上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスを示す新たなテーブルエントリを登録し、上記新Ｕ−ＡＧＷのアドレスをトンネル終端点として指定した応答メッセージを上記基地局に返送し、上記第２の管理テーブルに目的テーブルエントリが登録済みの場合、前記新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態と前記第１の管理テーブルが示す上記現行Ｕ−ＡＧＷの負荷状態から、前記所定の条件が満たされるか否かを判定することを特徴とする請求項８に記載のアクセスゲートウェイ。
10. 前記新Ｕ−ＡＧＷの推定負荷状態が前記所定の条件を満たさなかった場合、前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記第２の管理テーブルに登録されている前記目的テーブルエントリの基地局アドレスを、上記トンネル設定要求メッセージの送信元基地局のアドレスに書き換えることを特徴とする請求項９に記載のアクセスゲートウェイ。
11. 前記トンネル設定要求メッセージが、前記移動局識別子をもつ移動局が使用中の第１のトンネルと共存すべき第２のトンネルの設定要求であった場合、前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記第２の管理テーブルに、上記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応づけて、該トンネル設定要求メッセージの送信元基地局のアドレスと、前記応答メッセージでトンネル終端点として指定したＵ−ＡＧＷのアドレスとを示す新たなテーブルエントリを登録することを特徴とする請求項９に記載のアクセスゲートウェイ。
12. 前記Ｃ−ＡＧＷが、前記移動局の識別子と対応づけて、該移動局に保証すべき通信品質情報を示す複数のテーブルエントリからなる第３の管理テーブルを有し、
    前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、上記第３の管理テーブルから前記トンネル設定要求メッセージが示す移動局識別子と対応する通信品質情報を検索し、該通信品質情報と、前記第１の管理テーブルが示す前記新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報とに基づいて、前記トンネル終端点変更後の前記新Ｕ−ＡＧＷの負荷状態を推定することを特徴とする請求項９に記載のアクセスゲートウェイ。
13. 前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記複数のＵ−ＡＧＷから定期的に収集した負荷状態情報を前記第１の管理テーブルに記憶することを特徴とする請求項１２に記載のアクセスゲートウェイ。
14. 前記Ｃ−ＡＧＷの制御部が、前記第２の管理テーブルと第３の管理テーブルに基づいて、前記第１の管理テーブルに記憶される各Ｕ−ＡＧＷの負荷状態情報を更新することを特徴とする請求項１２に記載のアクセスゲートウェイ。

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