JP2013258648A - 移動通信システム、ゲートウェイ装置、セッション管理装置及び輻輳制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】データトラフィックの偏りや輻輳によるサービス品質の低下を効果的に抑止する。
【解決手段】モバイルネットワークは、UEを接続するeNB102とPDNとの間のセッションを中継するS−GW103aと、S−GW103aのセッションを管理するMME105と、を備え、S−GW103aは、セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出する輻輳検出部201と、輻輳の検出に応じてS−GW切り替え要求をMME105へ送信する切り替え要求部202と、を有し、MME105は、S−GW切り替え要求を受信する要求受信部203と、S−GW103aのセッションをS−GW103bに切り替える切り替え制御部204と、を有するものである。
【選択図】図2
【解決手段】モバイルネットワークは、UEを接続するeNB102とPDNとの間のセッションを中継するS−GW103aと、S−GW103aのセッションを管理するMME105と、を備え、S−GW103aは、セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出する輻輳検出部201と、輻輳の検出に応じてS−GW切り替え要求をMME105へ送信する切り替え要求部202と、を有し、MME105は、S−GW切り替え要求を受信する要求受信部203と、S−GW103aのセッションをS−GW103bに切り替える切り替え制御部204と、を有するものである。
【選択図】図2
Description
本発明は、移動通信システム、ゲートウェイ装置、セッション管理装置及び輻輳制御方法に関し、特に、移動端末と外部ネットワークの間を中継する移動通信システム、ゲートウェイ装置、セッション管理装置及び輻輳制御方法に関する。
近年、モバイルネットワークに接続可能な携帯電話端末(移動端末)として、フィーチャーフォン等のこれまでの携帯電話よりも多機能なスマートフォンが急激に普及してきている。スマートフォンは、フィーチャーフォン等よりも通信データ量が格段に多いことから、スマートフォンの普及に伴いモバイルネットワークのデータトラフィック量が急激に増加している。このため、最近ではモバイルネットワークのリソース不足によるネットワーク障害が発生しており、さらにデータトラフィック量は今後も増加することが予想されている。したがって、モバイルネットワークにおいて輻輳を効果的に制御するための技術が強く望まれている。
一方、モバイルネットワークの標準化が3GPPで進められており、次世代のモバイルネットワークであるLTE(Long Term Evolution)を収容するコアネットワークとして、EPC(Evolved Packet Core)が標準化されている(非特許文献1参照)。EPCなどの関連するモバイルネットワークでは、端末の移動に応じて通信経路を切り替える技術であるハンドオーバ機能を備えている。
図12A及び図12Bは、非特許文献1(「5.5 Handover」)に記載されたEPCのハンドオーバシーケンスを示している。図12A及び図12Bでは、EPCを含むモバイルネットワークが、UE(User Equipment)901、eNB(evolved NodeB)902a及び902b、MME(Mobility Management Entity)905、S−GW(Serving Gateway)903a及び903b、P−GW(Packet Data Network Gateway)904を備えている。図12A及び図12Bは、UE901とP−GW904との間の通信経路を、eNB902a及びS−GW903a経由からeNB902b及びS−GW903b経由に切り替える場合のシーケンスである。
まず、接続状態ST800では、UE901とeNB902aとの間に上り無線リンク801及び下り無線リンク806が設定され、eNB902aとS−GW903aとの間に上りベアラ経路802及び下りベアラ経路805が設定され、S−GW903aとP−GW904との間に上りコア経路803及び下りコア経路804が設定されている。
このため、アップリンクデータ(上りリンクデータ)は、UE901から上り無線リンク801を介してeNB902aへ転送され、eNB902aから上りベアラ経路802を介してS−GW903aへ転送され、S−GW903aから上りコア経路803を介してP−GW904へ転送される。また、ダウンリンクデータ(下りリンクデータ)は、P−GW904から下りコア経路804を介してS−GW903aへ転送され、S−GW903aから下りベアラ経路805を介してeNB902aへ転送され、eNB902aから下り無線リンク806を介してUE901へ転送される。
まず、eNB902aは、UE901のハンドオーバを開始するため、MME905へ「Handover Required」メッセージを送信する(S901)。「Handover Required」メッセージには、切り替え先のeNB902bを示す情報等が含まれている。
続いて、MME905は、「Handover Required」メッセージを受信すると、切り替え先のeNB902bを収容するS−GW903bへセッション作成を要求するため、「Create Session Request」メッセージを送信する(S902)。このメッセージを受信したS−GW903bは、P−GW904への経路を作成し、MME905へ「Create Session Response」メッセージを返信する(S903)。
続いて、MME905は、「Create Session Response」メッセージを受信すると、切り替え先のeNB902bへUE901のハンドオーバを要求するため、「Handover Request」メッセージを送信する(S904)。このメッセージを受信したeNB902bは、S=GW903bへの経路を作成し、MME905へ「Handover Request Acknowledge」メッセージを返信する(S905)。
続いて、MME905は、「Handover Request Acknowledge」メッセージを受信すると、S−GW903bへデータ転送用のトンネルを設定するため、「Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request」メッセージを送信する(S906)。このメッセージを受信したS−GW903bは、転送用のトンネルを作成し、MME905へ「Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response」メッセージを返信する(S907)。
また、MME905は、S−GW903aへデータ転送用のトンネルを設定するため、「Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request」メッセージを送信する(S908)。このメッセージを受信したS−GW903aは、転送用のトンネルを作成し、MME905へ「Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response」メッセージを返信する(S909)。
続いて、MME905は、「Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response」メッセージを受信すると、UE901にハンドオーバを指示するため、eNB902aへ「Handover Command」メッセージを送信する(S910)。このメッセージを受信したeNB902aは、UE901へ無線切り替えを指示し、また、S−GWからのデータ転送(データフォワーディング)を設定する。無線切り替えの指示を受けたUE901は、無線リンクの接続先をeNB902aからeNB902bへ切り替え、無線切り替え完了を通知するためeNB902bへ「Handover Confirm」メッセージを送信する(S911)。
そうすると、接続状態ST810のように、UE901とeNB902bとの間に上り無線リンク811及び下り無線リンク816が設定され、eNB902bとS−GW903bとの間に上りベアラ経路812及び下りベアラ経路815が設定され、S−GW903bとP−GW904との間に上りコア経路813が設定され、eNB902aとS−GW903bとの間にデータフォワーディング用の転送経路814が設定される。
このため、アップリンクデータは、UE901から上り無線リンク811を介してeNB902bへ転送され、eNB902bから上りベアラ経路812を介してS−GW903bへ転送され、S−GW903bから上りコア経路813を介してP−GW904へ転送される。また、ダウンリンクデータは、P−GW904から下りコア経路804を介してS−GW903aへ転送され、S−GW903aから下りベアラ経路805を介してeNB902aへ転送され、eNB902aから転送経路814を介してS−GW903bへ転送され、S−GW903bから下りベアラ経路815を介してeNB902bへ転送され、eNB902bから下り無線リンク816を介してUE901へ転送される。
続いて、eNB902bは、「Handover Confirm」メッセージを受信すると、UE901の無線切り替え完了を通知するため、MME905へ「Handover Notify」メッセージを送信する(S912)。
続いて、MME905は、「Handover Notify」メッセージを受信すると、S−GW903bのベアラ経路を変更するため、S−GW903bへ「Modify Bearer Request」メッセージを送信する(S913)。このメッセージを受信したS−GW903bは、eNB902bへの経路を作成し、P−GE904へ「Modify Bearer Request」メッセージを送信する(S914)。このメッセージを受信したP−GW904は、S−GW903bへの経路を作成し、S−GW903bへ「Modify Bearer Response」メッセージを返信する(S915)。さらに、このメッセージを受信したS−GW903bは、MME905へ「Modify Bearer Response」メッセージを返信する(S916)。
そうすると、接続状態ST820のように、S−GW903bとP−GW904の間に下りコア経路817が設定され、eNB902bとS−GW903bとの間に下りベアラ経路815が設定される。このため、ダウンリンクデータは、P−GW904から下りコア経路817を介してS−GW903bへ転送され、S−GW903bから下りベアラ経路815を介してeNB902bへ転送され、eNB902bから下り無線リンク816を介してUE901へ転送される。
続いて、MME905は、S−GW903aへセッション削除を要求するため「Delete Session Request」メッセージを送信する(S917)。このメッセージを受信したS−GW903aは、セッションを削除し、MME905へ「Delete Session Response」メッセージを返信する(S918)。
なお、特許文献1には、移動通信システムの輻輳制御に関連する技術が記載されている。
3GPP TS 23.401、V11.0.0、[online]、[平成24年6月6日検索]、インターネット〈URL:http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.401/23401-b00.zip>
上記のように、モバイルネットワークでは、データトラフィックの急増が問題となっており、また、モバイルネットワークでは、複数のユーザから同様のアクセスが集中しやすい傾向にあるという特徴から、データトラフィックが偏りやすく、局所的・瞬間的にデータトラフィックが増加することが頻繁にあることも問題となっている。
このため、関連するモバイルネットワークでは、局所的なデータトラフィックの増加により、"データトラフィックの偏り"や"輻輳"が発生するため、サービス品質が著しく低下する事象が発生している。
また、EPCの導入から、S−GWとP−GWのセッションは常時接続となったため、再接続の処理量が大幅に減少したが、S−GWの変更が少なくなり、データトラフィックの偏りが発生する可能性が高まった。すなわち、EPCでは、UEを接続し登録するAttach後は、上記のようなハンドオーバ機能が実行されない限り、パケット中継装置であるS−GWが変更されることはない。ハンドオーバ機能は、UEが移動し所属しているeNBが変更したときに実行されるため、UEが移動しない限りS−GWは変更されない。Attach時にトラフィックが平準化されていたとしても、モバイルネットワークはその後の変化で、データトラフィックの偏りが発生する確率が高い。
さらに、モバイルネットワークのパケット中継装置は、流れるデータトラフィックを中継する以外にも多くの機能を有している。ハンドオーバ機能や課金機能をはじめ多くの機能が、パケット中継装置で実装されているため、モバイルネットワーク独自の誓約が多い。そのため、モバイルネットワークに一般的なネットワークの負荷分散を考慮した方式を採用することは困難である。
以上のように、関連するモバイルネットワークでは、データトラフィックの偏りや輻輳によるサービス品質の低下を効果的に抑止することができないという問題があった。
本発明の目的は、このような問題を解決する移動通信システム、ゲートウェイ装置、セッション管理装置及び輻輳制御方法を提供することにある。
本発明に係る移動通信システムは、移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間のセッションを中継するゲートウェイ装置と、前記セッションの経路を管理するセッション管理装置と、を備え、前記ゲートウェイ装置は、前記セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出する輻輳検出部と、前記輻輳の検出に応じてゲートウェイ切り替え要求を前記セッション管理装置へ送信する切り替え要求部と、を有し、前記セッション管理装置は、前記ゲートウェイ装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信する要求受信部と、前記ゲートウェイ切り替え要求を送信した前記ゲートウェイ装置を経由するセッションを他のゲートウェイ装置へ切り替える切り替え制御部と、を有するものである。
本発明に係るゲートウェイ装置は、移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間のセッションを中継するゲートウェイ装置であって、前記セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出する輻輳検出部と、前記輻輳の検出に応じて、前記セッションを他のゲートウェイ装置へ切り替えるためのゲートウェイ切り替え要求をセッション管理装置へ送信する切り替え要求部と、を有するものである。
本発明に係るセッション管理装置は、移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間を中継するセッションの経路を管理するセッション管理装置であって、前記セッションを中継するゲートウェイ装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信する要求受信部と、前記ゲートウェイ切り替え要求を送信した前記ゲートウェイ装置を経由するセッションを他のゲートウェイ装置へ切り替える切り替え制御部と、を有するものである。
本発明に係る移動通信システムの輻輳制御方法は、移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間のセッションを中継するゲートウェイ装置と、前記セッションの経路を管理するセッション管理装置と、を備える移動通信システムの輻輳制御方法であって、前記ゲートウェイ装置は、前記セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出し、前記輻輳の検出に応じてゲートウェイ切り替え要求を前記セッション管理装置へ送信し、前記セッション管理装置は、前記ゲートウェイ装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信し、前記ゲートウェイ切り替え要求を送信した前記ゲートウェイ装置を経由するセッションを他のゲートウェイ装置へ切り替えるものである。
本発明によれば、データトラフィックの偏りや輻輳によるサービス品質の低下を効果的に抑止することが可能な移動通信システム、ゲートウェイ装置、セッション管理装置及び輻輳制御方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態に係るモバイルネットワークの構成を示している。図1に示すように、モバイルネットワーク(移動通信システム)100は、UE101、eNB102、S−GW103a及び103b(いずれかをS−GW103ともいう)、P−GW104、MME105、PDN(Packet Data Network)106を備えている。
図1のモバイルネットワーク100は、UE101を接続する無線アクセスネットワークをLTEで構成し、PDN106に接続するコアネットワークをEPCで構成した例である。例えば、LTEは、UE101、eNB102を含んで構成され、EPCは、S−GW103a及び103b、P−GW104、MME105を含んで構成されている。すなわち、UE101及びeNB102は無線アクセスネットワークを構成し、eNB102、S−GW103a及び103b、P−GW104、MME105はコアネットワークを構成している。eNB102は、無線アクセスネットワークにもコアネットワークにも含まれている。
UE(移動端末)101は、携帯電話端末などの無線端末装置である。PDN106は、外部ネットワークであり、コアネットワーク外部におけるインターネット等のパケットネットワークである。モバイルネットワーク100は、UE101とPDN106との間のデータ送受信を可能にするネットワークである。例えば、UE101は、スマートフォンなどの多機能な携帯電話であり、常時接続される複数のセッションを介してPDN106と、通話や各種データを含むデータ(パケット)の送受信を行う。
UE101から送信されるパケットは、セッションの経路に従って、eNB102、S−GW103aもしくはS−GW103b、P−GW104の順に中継されてPDN106へ転送される。また、PDN106から送信されるパケットも、セッションの経路に従って、P−GW104、S−GW103aもしくはS−GW103b、eNB102の順に中継されてUE101へ転送される。
eNB102は、LTEの無線アクセスネットワークにおける基地局である。eNB102は、UE101からのアクセスを受け付けてUE101との間に無線リンクを設定し、UE101とS−GW103aもしくはS−GW103bとの間の中継処理を行う。eNB102は、MME105からの制御により設定されたセッションの経路にしたがって、UE101から送信されるPDN106宛のデータをS−GW103aもしくはS−GW103bへ転送し、また、S−GW103aもしくはS−GW103bから送信されるUE101宛のデータをUE101へ転送する。
S−GW(サービングゲートウェイ)103a及び103bは、コアネットワーク装置群のひとつであり、eNB102とP−GW104との間を中継するゲートウェイ装置である。S−GW103a及び103bは、MME105からの制御により設定されたセッションの経路にしたがって、eNB102から送信されるPDN106宛のデータをP−GW104へ転送し、また、P−GW104から送信されるUE101宛のデータをeNB102へ転送する。さらに、本実施の形態に係るS−GW103a及び103bは、セッション(ベアラ経路)ごとにデータトラフィックを監視し、データトラフィックが閾値を超えた場合に、MME105へS−GWの切り替えを要求する。
P−GW(外部ネットワークゲートウェイ)104は、外部ネットワークであるPDN106との接続装置であり、PDN106とS−GW103a及び103b(コアネットワーク)との間を中継するゲートウェイ装置である。P−GW104は、S−GW103aまたは103bから設定されたセッションの経路にしたがって、S−GW103aまたは103bから送信されるPDN106宛のデータをPDN106へ転送し、また、PDN106から送信されるUE101宛のデータをS−GW103aまたは103bへ転送する。
MME105は、UE101とPDN106間のセッションの経路の管理・設定等を行うセッション管理装置である。MME105は、eNB102、S−GW103aまたは103bからの要求に応じて、eNB102、S−GW103aまたは103b(P−GW104)に対しセッション(ベアラ経路)の設定を要求する。
例えば、MME105は、eNB102からUE101の接続要求(アタッチ要求)を受けると、eNB102、S−GW103aまたは103b(P−GW104)に対し新たなセッション(ベアラ経路)を設定する。また、MME105は、eNB102からハンドオーバ要求を受けると、eNB102、S−GW103aまたは103b(P−GW104)に対しセッション(ベアラ経路)の切り替えを要求する。さらに、本実施の形態に係るMME105は、S−GW103aまたは103bから、S−GWの切り替え要求を受けると、eNB102、S−GW103aまたは103b(P−GW104)に対しセッション(ベアラ経路)の切り替え(S−GWの切り替え)を制御する。
図2は、本実施の形態に係るS−GW、MME、eNBの機能ブロックを示しており、主に、後述する輻輳制御を行うための機能ブロックの概略を示している。S−GW、MME及びeNBは、その他、各装置が必要な機能を実現するためのブロックを有している(不図示)。
なお、図2の各装置における各機能(各処理)は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成される。また、S−GW、MME及びeNBの各機能を、CPUやメモリ等を有するコンピュータにより実現してもよい。例えば、S−GW、MME及びeNBの各機能を、図3以下に後述する輻輳制御動作を行うための輻輳制御プログラムをCPUで実行することにより実現してもよい。
図2に示すように、S−GW103a(切り替え元のゲートウェイ)は、輻輳検出部201、切り替え要求部202を有している。なお、S−GW103a及び103bは、いずれも同様の構成及び動作を行う装置であるが、ここでは説明を簡略化するため、切り替え元と切り替え先のゲートウェイとしての主な特徴について説明する。
輻輳検出部201は、セッションごとにデータトラフィック量を監視し、データトラフィック量が閾値を超えた場合に輻輳を検出する。切り替え要求部202は、輻輳検出部201による輻輳の検出に応じて、MME105へS−GW切り替え要求(S−GW Change Request)を送信する。また、切り替え要求部202は、他のS−GWへ切り替えるセッションの選択を行い、切り替えるセッションをS−GW切り替え要求による通知する。
MME105は、要求受信部203、切り替え制御部204を有している。要求受信部203は、S−GW103からS−GW切り替え要求(S−GW Change Request)を受信する。切り替え制御部204は、S−GW103からS−GW切り替え要求を受信すると、切り替え先のS−GWを選択し、セッションの経路を選択したS−GWを含む経路へ切り替えるように、eNB102、S−GW103(P−GW104)へ経路の変更を要求する(Create Session RequestやS−GW Change Request)。
eNB102は、要求受信部205、切り替え部206を有している。要求受信部205は、MME105からS−GW切り替え要求(S−GW Change Request)を受信する。切り替え部206は、MME105からS−GW切り替え要求を受信すると、要求にしたがってセッションの接続先をS−GW103bへ切り替える。
S−GW103b(切り替え先のゲートウェイ)は、要求受信部207、切り替え部208を有している。要求受信部207は、MME105からS−GW切り替えのための要求(Create Session RequestやModify Bearer Request)を受信する。切り替え部208は、MME105からS−GW切り替えのための要求を受信すると、要求にしたがってセッションの接続先をeNB102へ設定する(切り替える)。
図3は、図1のモバイルネットワークにおける輻輳発生時の動作の流れを示しており、図4〜図11は図3の各ステップの動作を示している。本実施の形態に係る輻輳制御方法について、図3の流れの順に、図4〜図11を参照しつつ説明する。
まず、S−GW切り替え前の状態では、図4に示すように、UE101とPDN106との間で複数のセッション401〜406を介してデータが送受信されている。図4では各セッションの矢印の大きさ(幅)はデータトラフィック量を表している。
すなわち、セッション401〜403は、eNB102、S−GW103a及びP−GW104を経由して接続されており、セッション404〜406は、eNB102、S−GW103b及びP−GW104を経由して接続されている。セッション401〜403は、セッション404〜406と比べてデータトラフィック量が大きいため、S−GW103bよりもS−GW103aに負荷が集中している。
図3の接続状態ST300は、このときのS−GW103aを介したセッション401の経路を示している。図3に示すように、UE101とeNB102との間に上り無線リンク301及び下り無線リンク306が設定され、eNB102とS−GW103aとの間に上りベアラ経路302及び下りベアラ経路305が設定され、S−GW103aとP−GW104との間に上りコア経路303及び下りコア経路304が設定されている。上りセッションは、上り無線リンク301、上りベアラ経路302、上りコア経路303を経由し、下りセッションは、下りコア経路304、下りベアラ経路305、下り無線リンク306を経由する。
このため、UE101からPDN106へ送信されるアップリンクデータ(上りリンクデータ)は、UE101から上り無線リンク301を介してeNB102へ転送され、eNB102から上りベアラ経路302を介してS−GW103aへ転送され、S−GW103aから上りコア経路303を介してP−GW104へ転送される。また、PDN106からUE101へ送信されるダウンリンクデータ(下りリンクデータ)は、P−GW104から下りコア経路304を介してS−GW103aへ転送され、S−GW103aから下りベアラ経路305を介してeNB102へ転送され、eNB102から下り無線リンク306を介してUE101へ転送される。
この状態で、S−GW103aのデータトラフィックが多くなると、S−GW103b(他のゲートウェイ)へセッションの切り替え処理を開始する。図5は、図4で示したセッションのうち切り替え対象として選択されたセッション401を示している。すなわち、S−GW103aは、自装置の各セッションのトラフィック量を監視し、データトラフィックが集中し装置状況(トラフィック量)が所定の閾値を超えた場合、輻輳を検出する。例えば、全セッションのトラフィック量の合計が閾値を超えた場合に輻輳を検出してもよいし、セッション数が閾値を超えた場合に輻輳を検出してもよい。動画などトラフィック量が大きくなる傾向にあるセッションを監視し、トラフィック量やセッション数に応じて輻輳を検出してもよい。
そうすると、S−GW103aは、自装置が中継しているセッションのうち一つまたは複数のセッションを切り替え対象に選択する。図5の例ではセッション401を切り替え対象と選択している。S−GW103aは、少なくとも切り替え後のトラフィック量が閾値以下となるように、切り替えるセッションを選択する。例えば、動画などトラフィック量の大きいセッションを選択すると効果的にトラフィック量を削減できる。
そうすると、S−GW103aは、自装置が中継しているセッションのうち一つまたは複数のセッションを切り替え対象に選択する。図5の例ではセッション401を切り替え対象と選択している。S−GW103aは、少なくとも切り替え後のトラフィック量が閾値以下となるように、切り替えるセッションを選択する。例えば、動画などトラフィック量の大きいセッションを選択すると効果的にトラフィック量を削減できる。
続いて、図6に示すように、各装置が制御メッセージを送受信することでアップリンク切り替えを行う。S−GW103aは、MME105へ切り替え対象セッション(ベアラ)を通知するため、「S−GW Change Request(ゲートウェイ切り替え要求)」メッセージを送信する(図3及び図6のS101)。このメッセージを受信したMME105は、切り替え先のS−GWを選択する。MME105は、切り替え前と後でeNB101とP−GW104とが変わらずにサービスの継続可能なS−GW103bを、切り替え先として決定する。MME105は、eNB101とP−GW104を経由した同じ経路構築が可能なS−GWを切り替え先に選択する。例えば、S−GWの負荷状態や空き容量(帯域)等に基づいて、切り替え対象セッションのトラフィックを転送可能なS−GWを選択する。
なお、複数のセッションが切り替え対象セッションの場合、1つのS−GWに切り替えてもよいし、複数のS−GWに切り替えてもよい。できるだけトラフィック量を均等に分散するようにS−GWを選択することが好ましい。なお、複数のセッションを切り替える場合には、1セッションずつ切り替えを行い、複数セッション分、以下の切り替え処理を繰り返す。
MME105は、切り替え先のS−GW103bを決定すると、P−GW104とS−GW103b間の経路を作成するため、既存技術を利用する。すなわち、MME105は、図12Aと同様に、S−GW103bへ「Create Session Request(セッション作成要求)」メッセージを送信する(図3及び図6のS102)。このメッセージを受信したS−GW103bは、P−GW104に接続する経路を生成し、MME105へ「Create Session Response」メッセージを返信する(図3及び図6のS103)。
MME105は、「Create Session Response」メッセージを受信すると、eNB102とS−GW103b間の経路を作成するため、eNB102へ「S−GW Change Request(ゲートウェイ切り替え要求)」メッセージを送信する(図3及び図6のS104)。このメッセージを受信したeNB102は、S−GW103aに接続する経路をS−GW103bに接続する経路に切り替え、MME105へ「S−GW Change Acknowledge」メッセージを返信する(図3及び図6のS105)。
S102〜S105の制御メッセージにより、図7のように、アップリンク401a(セッション401のアップリンク)のパケット中継装置がS−GW103aからS−GW103bへ切り替わる。このときダウンリンク401b(セッション401のダウンリンク)はS−GW103a経由のままである。
図3の接続状態ST310は、このときのS−GW103bを介したアップリンク401aと、S−GW103aを介したダウンリンク401bの経路を示している。接続状態ST310では、接続状態ST300と比べて、eNB102とS−GW103bとの間に上りベアラ経路311が設定され、S−GW103bとP−GW104との間に上りコア経路312が設定されている。このため、アップリンクデータは、UE101から上り無線リンク301を介してeNB102へ転送され、eNB102から上りベアラ経路311を介してS−GW103bへ転送され、S−GW103bから上りコア経路312を介してP−GW104へ転送される。なお、ダウンリンクデータは接続状態ST300と同じ経路で転送される。
続いて、図8に示すように、各装置が制御メッセージを送受信することでダウンリンク切り替えを行う。MME105は、ダウンリンクのパケット中継装置切り替えのため、既存技術を利用する。すなわち、MME105は、図12Bと同様に、S−GW103bへ「Modify Bearer Request(ベアラ変更要求)」メッセージを送信する(図3及び図8のS106)。このメッセージを受信したS−GW103bは、eNB102へ接続するように経路を切り替え、さらに、P−GW104の経路を切り替えるため、P−GW104へ「Modify Bearer Request」メッセージを送信する(図3及び図8のS107)。このメッセージを受信したP−GW104は、S−GW103bへ接続するように経路を切り替え、S−GW103bへ「Modify Bearer Response」メッセージを返信する(図3及び図8のS108)。このメッセージを受信したS−GW103bは、さらにMME105へ「Modify Bearer Response」メッセージを返信する(図3及び図8のS109)。
S106〜S109の制御メッセージにより、図9のように、ダウンリンク401bもパケット中継装置がS−GW103aからS−GW103bへ切り替わる。図3の接続状態ST320は、このときのS−GW103bを介したセッション401(401a及び401b)の経路を示している。接続状態ST320では、接続状態ST310と比べて、eNB102とS−GW103bとの間に下りベアラ経路314が設定され、S−GW103bとP−GW104との間に下りコア経路313が設定されている。このため、ダウンリンクデータは、P−GW104から下りコア経路313を介してS−GW103bへ転送され、S−GW103bから下りベアラ経路314を介してeNB102へ転送され、eNB102から下り無線リンク306を介してUE101へ転送される。なお、アップリンクデータは接続状態ST310と同じ経路で転送される。
続いて、図10に示すように、S−GW103aを中継する経路を削除するため、既存技術を利用する。すなわち、MME105は、S−GW103aへ「Deleate Session Request(セッション削除要求)」メッセージを送信し(図3及び図10のS110)、このメッセージを受信したS−GW103aは、セッションを削除して、MME105へ「Deleate Session Response」メッセージを返信する(図3及び図10のS111)。
これにより、セッション401を中継するパケット中継装置がS−GW103aからS−GW103bへ切り替わり、切り替え処理(輻輳制御処理)が完了する。図11は、S−GW切り替え後のデータトラフィックを示している。
セッション402〜403は、eNB102、S−GW103a及びP−GW104を経由して接続され、セッション401、404〜406は、eNB102、S−GW103b及びP−GW104を経由して接続される。データトラフィックの大きいセッション401を、S−GW103aからS−GW103bへ切り替えたため、S−GWの負荷を分散することができ、S−GW103aの輻輳が抑止されている。
以上説明したように、本実施の形態では、EPCのモバイルネットワークにおいて、S−GWが輻輳を検出して、S−GWの切り替えをMMEへ要求し、MMEがS−GWを切り替えるように制御することとした。すなわち、S−GWは、自装置状況を監視し、自装置が中継しているセッションを他のS−GWに切り替える処理をS−GWから開始することが可能となる。
このような構成により、データトラフィックが特定のS−GWに集中することを防ぐことができる。したがって、局所的なデータトラフィックの増加による、"データトラフィックの偏り"や"輻輳"の発生を抑制させることができ、効果的にサービス品質の維持・向上を図ることができる。また、高負荷処理により誘発される故障やエラーの減少効果がある。
また、本実施の形態では、新たな「S−GW Change Request/Acknowledge」メッセージと、既存技術の「Create Session Request/Response」メッセージ、「Modify Bearer Request/Response」メッセージ、「Deleate Session Request/Response」メッセージを駆使してS−GWが中継するセッションを、他のS−GWへ切り替える。「S−GW Change Request/Acknowledge」の処理のみを既存技術に追加することで実現できるため、簡易に輻輳制御を実現することができ、開発コストや導入コストを低く抑えることができる。
特に、図3のように、ハンドオーバ時と同様、アップリンクの経路を切り替えて、ダウンリンクの経路を切り替えるという2段階のステップでセッションの経路を切り替えることにより、EPCのようなモバイルネットワークに適したゲートウェイ切り替えを行うことができる。
特に、図3のように、ハンドオーバ時と同様、アップリンクの経路を切り替えて、ダウンリンクの経路を切り替えるという2段階のステップでセッションの経路を切り替えることにより、EPCのようなモバイルネットワークに適したゲートウェイ切り替えを行うことができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
100 モバイルネットワーク
101 UE
102 eNB
103 S−GW
104 P−GW
105 MME
106 PDN
201 輻輳検出部
202 切り替え要求部
203 要求受信部
204 切り替え制御部
205 要求受信部
206 切り替え部
207 要求受信部
208 切り替え部
101 UE
102 eNB
103 S−GW
104 P−GW
105 MME
106 PDN
201 輻輳検出部
202 切り替え要求部
203 要求受信部
204 切り替え制御部
205 要求受信部
206 切り替え部
207 要求受信部
208 切り替え部
Claims (10)
- 移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間のセッションを中継するゲートウェイ装置と、
前記セッションの経路を管理するセッション管理装置と、を備え、
前記ゲートウェイ装置は、
前記セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出する輻輳検出部と、
前記輻輳の検出に応じてゲートウェイ切り替え要求を前記セッション管理装置へ送信する切り替え要求部と、を有し、
前記セッション管理装置は、
前記ゲートウェイ装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信する要求受信部と、
前記ゲートウェイ切り替え要求を送信した前記ゲートウェイ装置を経由するセッションを他のゲートウェイ装置へ切り替える切り替え制御部と、を有する、
移動通信システム。 - 前記切り替え制御部は、前記他のゲートウェイ装置へセッション作成要求を送信するとともに、前記基地局へゲートウェイ切り替え要求を送信する、
請求項1に記載の移動通信システム。 - 前記基地局は、
前記セッション管理装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信する要求受信部と、
前記ゲートウェイ切り替え要求の受信に応じて、当該基地局から前記ゲートウェイ装置に接続するセッションを前記他のゲートウェイ装置へ切り替える切り替え部と、を有する、
請求項2に記載の移動通信システム。 - 前記輻輳検出部は、複数の前記セッションのトラフィックに応じて輻輳を検出し、
前記切り替え要求部は、複数の前記セッションから選択されたセッションを切り替えるように前記ゲートウェイ切り替え要求を送信する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の移動通信システム。 - 前記ゲートウェイ装置は、前記外部ネットワークに接続する外部ネットワークゲートウェイと前記基地局との間に接続されるサービングゲートウェイである、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の移動通信システム。 - 移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間のセッションを中継するゲートウェイ装置であって、
前記セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出する輻輳検出部と、
前記輻輳の検出に応じて、前記セッションを他のゲートウェイ装置へ切り替えるためのゲートウェイ切り替え要求をセッション管理装置へ送信する切り替え要求部と、を有する、
ゲートウェイ装置。 - 移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間を中継するセッションの経路を管理するセッション管理装置であって、
前記セッションを中継するゲートウェイ装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信する要求受信部と、
前記ゲートウェイ切り替え要求を送信した前記ゲートウェイ装置を経由するセッションを他のゲートウェイ装置へ切り替える切り替え制御部と、を有する、
セッション管理装置。 - 移動端末を接続する基地局と外部ネットワークとの間のセッションを中継するゲートウェイ装置と、前記セッションの経路を管理するセッション管理装置と、を備える移動通信システムの輻輳制御方法であって、
前記ゲートウェイ装置は、
前記セッションのトラフィック量に応じて輻輳を検出し、
前記輻輳の検出に応じてゲートウェイ切り替え要求を前記セッション管理装置へ送信し、
前記セッション管理装置は、
前記ゲートウェイ装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信し、
前記ゲートウェイ切り替え要求を送信した前記ゲートウェイ装置を経由するセッションを他のゲートウェイ装置へ切り替える、
輻輳制御方法。 - 前記セッション管理装置は、前記他のゲートウェイ装置へセッション作成要求を送信するとともに、前記基地局へゲートウェイ切り替え要求を送信し、
前記基地局は、
前記セッション管理装置から前記ゲートウェイ切り替え要求を受信し、
前記ゲートウェイ切り替え要求の受信に応じて、当該基地局から前記ゲートウェイ装置に接続する上りセッションを前記他のゲートウェイ装置へ切り替える、
請求項8に記載の輻輳制御方法。 - 前記セッション管理装置は、前記他のゲートウェイ装置へベアラ変更要求を送信し、
前記他のゲートウェイ装置は、
前記セッション管理装置から前記ベアラ変更要求を受信し、
前記ベアラ変更要求の受信に応じて、当該他のゲートウェイ装置から前記基地局に下りセッションを接続するよう切り替える、
請求項9に記載の輻輳制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012135028A JP2013258648A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 移動通信システム、ゲートウェイ装置、セッション管理装置及び輻輳制御方法 |
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JP2013258648A true JP2013258648A (ja) | 2013-12-26 |
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ID=49954709
Family Applications (1)
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JP2012135028A Pending JP2013258648A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 移動通信システム、ゲートウェイ装置、セッション管理装置及び輻輳制御方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2012
- 2012-06-14 JP JP2012135028A patent/JP2013258648A/ja active Pending
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