JP2013520899A - ユーザ機器と3gpp発展型パケット・コアとの間でのマルチホーミング・サービス関連情報の転送 - Google Patents

ユーザ機器と3gpp発展型パケット・コアとの間でのマルチホーミング・サービス関連情報の転送 Download PDF

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Abstract

本発明の1つの目的は、一実施形態において、マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器UEと3GPP発展型パケット・コアEPCとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて転送する方法であり、該方法は、UEと該信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークの発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、マルチホーミング・サービス関連情報を転送するステップを含む。

Description

本発明は、一般に、通信ネットワーク及びシステムに関する。
通信ネットワーク及びシステムの詳細な記述は、文献中、具体的には、例えば3GPP(第3世代パートナーシップ・プロジェクト)などの標準化団体によって発行された技術仕様書などにおいて見ることができる。このようなシステムでは、ユーザ機器UE(モバイル端末など)は、アクセス・ネットワークを介して、コア・ネットワークにアクセスできる。
本発明は、より詳細には、3GPPアクセス・ネットワークや非3GPPアクセス・ネットワークなどの異なるアクセス・ネットワークによってアクセスされ得る発展型パケット・コア(Evolved Packet Core:EPC)を含む例えば発展型パケット・システム(Evolved Packet System:EPS)などのマルチアクセス通信システムに関する。3GPPアクセス技術の例には、GERAN、UTRAN、HSPA、E−UTRANなどが含まれる。非3GPPアクセス技術の例には、WiFi、WiMAX、CDMAなどが含まれる。
EPSは、具体的には、3GPP TS23.401及び3GPP TS23.402に規定されている。図1は、3GPPアクセス・ネットワークを介したアクセスの場合又は信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを介したアクセスの場合のEPS内でのユーザ・プレーン・トンネリングの一実施形態を示す。3GPPアクセス・ネットワークを介したアクセスの場合、ユーザ・プレーンは、3GPPアクセス・ネットワークE−UTRANとEPC内のサービング・ゲートウェイ(Serving Gateway)S−GWとの間でGTP(GPRSトンネリング・プロトコル)を使用して、またEPC内のS−GWとPDNゲートウェイP−GWとの間のS5インタフェースにわたってGTPを使用して、トンネリングされる。信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを介したアクセスの場合、ユーザ・プレーンは、UEと非3GPPアクセス・ネットワーク(WiFiホットスポットなど)内の発展型パケット・データ・ゲートウェイ(Evolved Packet Data Gateway)ePDGとの間でIPSecを使用して、またePDGとP−GWとの間のS2bインタフェースにわたってPMIPを使用して、トンネリングされる。
S2bインタフェースは、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワーク(例えばWiFiネットワーク)を3GPP EPCと相互接続するための枠組みを規定する。S2bインタフェースは、3GPP EPC内のP−GWと信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワーク内のePDGとの間の参照点である。ePDGは、モバイル・コア・ネットワークへの入り口である。
このような環境では、ユーザが、複数のアクセス手段(3GPP及び非3GPPアクセス・ネットワークなど)を使用して同時に通信できるようにし、また同じ又は異なるアプリケーションによって生成される個々のフローを、例えば、フローの特性、使用可能なアクセス手段の性能、ユーザの好み、事業者の方針などに基づいて、特定のアクセス手段に動的に経路設定できるようにする必要がある。これは、マルチアクセスPDN接続及びIPフロー・モビリティ(multi access PDN connectivity and IP flow mobility)、又はマルチホーミング・サービスとも呼ばれる。
図2は、マルチホーミング・サービスの一例を示しており、そこでは、フローID1やフローID2などの異なるフローが、モバイル・デバイス(すなわちユーザ機器)と3GPP EPC内のP−GWとの間で、それぞれWiFiアクセス・ネットワークとLTE E−UTRANアクセス・ネットワークを介して交換される。したがって、例を挙げると、ユーザは、例えばLTE上でVoIPのセッションをもち、例えばWiFiを介してFTPのダウンロードを行うことができる。
マルチホーミング・サービスは、マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器と3GPP EPCとの間で、異なるアクセス・ネットワークを介して交換する必要がある。しかしながら、本発明者らによって認識されているように、マルチホーミング・サービス関連情報を、モバイル・デバイスと3GPP EPC内のP−GWとの間で、3GPPアクセス・ネットワークを介して交換する(GTPプロトコル及びEPS向け非アクセス層(Non Access Stratum)NASプロトコルによって提供される既存のプロトコル構成オプションPCOフィールドを使用することによる)ことは現在可能である一方、マルチホーミング・サービス関連情報を、モバイル・デバイスと3GPP EPC内のePDGとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを介して交換することは現在不可能である。
3GPP TS23.401 3GPP TS23.402 3GPP TR23.861 RFC4306
マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器と3GPP EPCとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて転送できるようにする必要がある。さらに全般的には、マルチホーミング・サービスを改善し、それによってこのようなシステムにおけるサービス品質又はユーザ体験を向上させる必要がある。
本発明の実施形態は特にこのようなニーズに対応する。
これら及び他の目的は、本発明の一態様における一実施形態では、マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器UEと3GPP発展型パケット・コアEPCとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて転送する方法によって達成され、該方法は、
− UEと該信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークの発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、マルチホーミング・サービス関連情報を転送するステップを含む。
これら及び他の目的は、本発明の他の態様においては、このような方法を実施するための手段を備える、ユーザ機器UEなどのエンティティ及び特に発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGなどのネットワーク・エンティティによって達成される。
次に、本発明の実施形態による装置及び/又は方法のいくつかの実施形態を、例示のみを目的として、添付の図を参照しながら説明する。
EPSにおけるユーザ・プレーン・トンネリングの一実施形態を示すことを意図する図である。 マルチホーミング・サービスの一例を示すことを意図する図である。 EPSにおけるユーザ・プレーン・トンネリングの別の実施形態を示すことを意図する図である。 本発明の一実施形態における、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークへの初期アタッチメント(attachment)を示すことを意図する図である。 本発明の一実施形態における、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークへの初期アタッチ(attach)時点で実施されるセキュリティ手順の一例を示すことを意図する図である。 本発明の一実施形態における、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークへの初期アタッチ(attach)時点で実施されるセキュリティ手順の一例を示すことを意図する図である。
前述のとおり、EPSによって提供される環境などの各環境では、ユーザが、複数のアクセス手段(3GPPアクセス・ネットワーク及び非3GPPアクセス・ネットワークなど)を使用して同時に通信できるようにし、また同じアプリケーション又は異なるアプリケーションによって生成される個々のフローを、例えば、フローの特性、使用可能なアクセス手段の性能、ユーザの好み、事業者の方針などに基づいて、特定のアクセス手段に動的に経路設定できるようにする必要がある。これは、マルチアクセスPDN接続及びIPフロー・モビリティ、又はマルチホーミング・サービスとも呼ばれる。マルチアクセスPDN接続及びIPフロー・モビリティ、又はマルチホーミング・サービスの記述は、例えば3GPP TR23.861に見ることができる。
前述のとおり、マルチホーミング・サービスは、マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器と3GPP EPCとの間で、異なるアクセス・ネットワークを介して交換する必要がある。しかしながら、本発明者らによって認識されているように、マルチホーミング・サービス関連情報を、モバイル・デバイスと3GPP EPC内のP−GWとの間で、3GPPアクセス・ネットワークを介して交換する(GTPプロトコルによって提供される既存のプロトコル構成オプションPCOフィールドを使用することによる)ことは現在可能である一方、マルチホーミング・サービス関連情報を、モバイル・デバイスと3GPP EPC内のP−GWとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを介して交換することは現在不可能である。マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器と3GPP EPCとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて転送できるようにする必要がある。さらに全般的には、マルチホーミング・サービスを改善し、それによってこのようなシステムにおけるサービス品質又はユーザ体験を向上させる必要がある。
本発明の実施形態は特にこのようなニーズに対応する。
本発明の実施形態は、図1に示す実施形態で想起されるようなPMIPベースのS2bインタフェース、及び図3に示す実施形態によるGTPベースのS2bインタフェースなど、S2bインタフェースの異なる技術で使用することができる。以下では、例示のみを目的として、GTPベースのS2bインタフェースの場合について、より具体的に考察する。例えば、S5インタフェースとS2bインタフェースの両方がGTPプロトコルを実行させる、LTEとWiFiの両方を介して、UEに同時にアクセスできる全くGTPベースのソリューションをもつことは、有益となり得る。
完全なマルチホーミング・サービスをサポートするために、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークへの初期アタッチ時点において、ePDGは、マルチホーミング・サービス関連情報をP−GWに伝達する必要があり、そのマルチホーミング・サービス関連情報は、例えば、新しくアタッチされたUEが、マルチホーミング・サービスを要求していること、また前のネットワークからハンドオーバを実施しないことを明示する情報などである。
一実施形態では、UEとePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、マルチホーミング・サービス関連情報を転送することが提案される。
UEとePDGとの間で実施されるセキュリティ手順は、IKEv2プロトコルに基づく。IKEv2プロトコルは、具体的には、RFC4306に指定されている。
一実施形態では、マルチホーミング・サービス関連情報を、UEとePDGとの間で、IKEv2シグナリングを通じて転送することが提案される。
一実施形態では、UEがPCOフィールドをePDGに伝達できるよう、PCOフィールドを伝達するIKEv2シグナリングに対するオプションを規定することが提案される。このため、一実施形態では、PCOフィールドを含むことができるIKEv2シグナリング・プロトコルのオプションを指定することが提案される。
IKEv2プロトコル(RFC4306)では、構成情報をIKEピア間で交換するために構成ペイロード(Configuration payload)が使用される。一実施形態では、プロトコル構成オプションPCO情報要素とも呼ばれてGTPプロトコル及びEPS向けNASプロトコルと同じ表記法を使用する、マルチホーミング・サービス関連情報を転送するために使用される新しいタイプの構成ペイロードを規定することが提案される。
図4は、本発明の一実施形態における、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークへの初期アタッチメント時点で実施される手順の一例を示すことを意図する。特に、図4は、どこでPCOフィールドが転送されるかを示す。以下のステップを定めることができる。
1.IKEv2トンネル確立手順がUEによって開始される。UEが、IKEv2認証要求内で、IPフロー・モビリティをサポートすることを示す(専用のPCO構成ペイロードの使用による)。
2.IKEv2プロトコルがGTPトンネル確立を起動させる。ePDGが、IPフロー・モビリティ・インディケータと同じPCOフィールドを含むGTPセッション作成要求を、PDN−GWに送信する。PDN GWが、この情報を使用して、セッションを処理する。つまりPDN GWは、新しいアクセス・ネットワークへのセッションのハンドオーバを実施するのではなく、むしろ同じUEに対する追加のエントリでベアラ・コンテキスト・テーブルを更新することになる。
3.IP−CANセッション確立手順
4.PDN−GWアドレス更新
5.P−GWからePDGへのセッション作成応答。
6.IPSecトンネル設定完了。
7.ePDGが、最終IKEv2メッセージを、IPアドレスが、対応するIKEv2構成ペイロードに含まれた状態で送信する。IPフロー・モビリティが考慮されるので、このアドレスは、PDN−GWによって、初期の無線アクセス(例えばLTE)の時にあらかじめ割り当てられたアドレスと同じにすることができる。
8.UEからPDN GWへのIP接続がこの時点で設定される。アップリンク方向のパケットはいずれも、UEにより、IPSecトンネルを使用して、ePDGに対しトンネリングされる。次いでePDGが、パケットをPDN GWに対しトンネリングする。PDN GWから、通常のIPベース・ルーティングが行われる。ダウンリンク方向では、P−GWが、パケットを、ポリシー・ルーティングに応じて、LTEアクセス又はWLANアクセスのいずれかに対し経路設定する。WLAN側では、PDN GWが、パケットを、バインディング・キャッシュ・エントリに基づいて、ePDGに対しトンネリングする。次いでePDGが、パケットを、適切なIPsecトンネルを介して、UEに対しトンネリングする。
図5及び図6は、IKEv2シグナリングを通じたPCO転送の一実施形態を提供する。
ネットワーク・アタッチメント後に、UEが、IKE_SA_INITを実行して、共通の秘密についてePDGと合意する(例えばディフィー・ヘルマン交換による)。ステップ2では、UEが、IKE_AUTH要求を送信し、特にIPアドレスの構成を要求する。UEは、上述のとおり、符号化されたPCOフィールドも含む。このフィールドはP−GWに送られ、P−GWは、新しいアクセス・ネットワークへのセッションのハンドオーバを実施するのではなく、むしろ同じUEに対する追加のエントリでベアラ・コンテキスト・テーブルを更新することになる。次いでP−GWは、パケットを、ポリシー・ルーティングに応じて、LTEアクセス又はWLANアクセスのいずれかに対し経路設定する役目を担うことになる。
一態様における一実施形態では、本発明は、マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器UEと3GPP発展型パケット・コアEPCとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて転送する方法を提供し、該方法は、
− UEと該信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークの発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、マルチホーミング・サービス関連情報を転送するステップを含む。
一実施形態では、該シグナリングは、
− UEとePDGとの間でセキュリティ鍵についてネゴシエーションするために交換されるシグナリングを含む。
一実施形態では、
− 該シグナリングは、IKEv2プロトコルに従って交換されるシグナリングを含む。
一実施形態では、該方法は、
− UEが、構成ペイロードとして該情報を含むIKE_AUTH要求をePDGに送信するステップを含む。
一実施形態では、該方法は、
− UEから該情報を受信すると、ePDGが、該情報を、3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWに送るステップを含む。
一実施形態では、
− ePDGと3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWとの間のS2bインタフェースが、GTPに基づく。
一実施形態では、
− ePDGと3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWとの間のS2bインタフェースが、PMIPに基づく。
他の態様では、本発明は、このような方法を実施するための手段を一実施形態において備える、ユーザ機器UEなどのエンティティ及び特に発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGなどのネットワーク・エンティティを提供する。
一実施形態では、本発明はユーザ機器を提供し、このユーザ機器は、
− UEと信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークの発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、マルチホーミング・サービス関連情報を、3GPP発展型パケット・コアEPCに、該信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて送信する手段を備える。
一実施形態では、本発明は発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGを提供し、この発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGは、
− ユーザ機器UEとePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、UEにより、3GPP発展型パケット・コアEPCに、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて送信されるマルチホーミング・サービス関連情報を、受信する手段と、
− 該情報を、3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWに送る手段と
を備える。
前述の手段の詳細な実装形態は、何ら特別な問題を当業者にもたらさず、したがって、当業者にとってこのような手段が、機能ごとに、前述した以上に十分に公開される必要はない。
当業者であれば、種々の前述の方法のステップが、プログラムされたコンピュータによって実行され得ることを容易に認識するであろう。本明細書において、一部の実施形態は、例えばデジタル・データ記憶媒体などのプログラム記憶デバイスを包含することも意図されるが、このプログラム記憶デバイスとは、マシン又はコンピュータにより読み取り可能であり、またマシンが実行可能な又はコンピュータが実行可能な、命令のプログラムを符号化し、該命令が該前述の方法のステップの一部又はすべてを実行するものである。プログラム記憶デバイスは、例えば、デジタル・メモリ、磁気ディスクや磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハード・ドライブ、又は光学的に読み取り可能なデジタル・データ記憶媒体などでもよい。各実施形態は、前述の方法の該ステップを実施するためにプログラムされたコンピュータを包含することも意図される。

Claims (9)

  1. マルチホーミング・サービス関連情報を、ユーザ機器UEと3GPP発展型パケット・コアEPCとの間で、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて転送する方法であって、
    UEと該信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークの発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、マルチホーミング・サービス関連情報を転送するステップを含む、方法。
  2. 該シグナリングが、
    UEとePDGとの間でセキュリティ鍵についてネゴシエーションするために交換されるシグナリングを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 該シグナリングが、IKEv2プロトコルに従って交換されるシグナリングを含む、請求項1又は2に記載の方法。
  4. UEが、構成ペイロードとして該情報を含むIKE_AUTH要求をePDGに送信するステップを含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
  5. UEから該情報を受信すると、ePDGが、該情報を、3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWに送るステップを含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
  6. ePDGと3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWとの間のS2bインタフェースが、GTPに基づく、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
  7. ePDGと3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWとの間のS2bインタフェースが、PMIPに基づく、請求項5に記載の方法。
  8. ユーザ機器UEであって、UEと信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークの発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、マルチホーミング・サービス関連情報を、3GPP発展型パケット・コアEPCに、該信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて送信する手段を備える、ユーザ機器UE。
  9. 発展型パケット・データ・ゲートウェイePDGであって、ユーザ機器UEとePDGとの間のセキュリティ手順のために交換されるシグナリングを使用して、UEにより、3GPP発展型パケット・コアEPCに、信頼性のない非3GPPアクセス・ネットワークを通じて送信されるマルチホーミング・サービス関連情報を、受信する手段と、
    該情報を、3GPP EPC内のPDNゲートウェイP−GWに送る手段と
    を備える、発展型パケット・データ・ゲートウェイePDG。
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