JP2014509797A - 地理的冗長ゲートウェイでセッションを復元するシステムおよび方法 - Google Patents

地理的冗長ゲートウェイでセッションを復元するシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための方法およびシステムであって、主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップであって、セッション状態情報の受信した部分が、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスのグループに関連付けられたすべてのユーザセッションが活動している状態にあることを、補助ＳＧＷが問い合わせ管理エンティティに示すことができるようにするのに十分である、受信するステップと、主ＳＧＷの障害に応答して、主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、障害の生じた主ＳＧＷによってサポートされている各ＵＥに、自らをネットワークに対して再認可させるステップとを含む、方法およびシステム。

Description

本特許出願は、ＧＥＯ−ＲＥＤＵＮＤＡＮＣＥ ＩＮ Ａ ＳＥＲＶＩＮＧ ＧＡＴＥＷＡＹと題された、２０１１年３月１８日出願の米国仮特許出願第６１／４５４，３２８号の優先権を主張するものであり、この文献は全体が引用により本明細書に組み込まれる。
本特許出願は、ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＥＳＳＩＯＮ ＲＥＳＩＬＩＡＮＣＹ ＡＴ ＧＥＯ−ＲＥＤＵＮＤＡＮＴ ＧＡＴＥＷＡＹＳと題された、同時出願の米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号ＡＬＵ／８０９３４８）およびＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＡＩＬＯＶＥＲ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＴ ＧＥＯ−ＲＥＤＵＮＤＡＮＴ ＧＡＴＥＷＡＹＳと題された、同第＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号ＡＬＵ／８０９４３１）に関するものであり、この両文献とも全体が引用により本明細書に組み込まれる。
本発明は一般に、ネットワークリソースを管理すること関し、より詳細には、サービングゲートウェイ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）（ＳＧＷ）などのシステムルータに関連付けられた動作を構成することに関するが、これに限定されるわけではない。
ロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（ＬＴＥ）ネットワークが例示の無線ネットワークは、１つまたは複数のｅＮｏｄｅＢと通信する移動電話または他のユーザ機器（ＵＥ）のグループを含んでいてもよく、ｅＮｏｄｅＢは１つまたは複数のサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）と通信し、ＳＧＷはパケットデータネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）と通信し、ＰＧＷはＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）アクセスネットワークまたはコアネットワークなどの固定ネットワークと通信する。さらに、ＬＴＥネットワークは、モビリティマネジメントエンティティ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｉｅｓ）（ＭＭＥ）、ポリシーおよび課金ルール機能（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＰＣＲＦ）、ネットワーク管理システム（ＮＭＳ）などのさまざまなネットワーク要素を含む。
サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）が（たとえば、ネットワーク切断、電源障害、または部分的な障害に基づいて誘発された挙動によって）ネットワーク内の他のノードとの接続を失う障害シナリオにおいては、予備ＳＧＷが動作を引き継がなければならない。これは、ユーザ／加入者の期待をある程度満たし続けながらリソース利用の過度な急上昇を避けるために、インテリジェントな方式で達成されるべきである。
主ＳＧＷに障害が生じたとき、障害が生じたＳＧＷに向かうパケットのすべてが廃棄される。また、ＭＭＥは、障害が生じたＳＧＷに関連付けられた経路管理状態を失い、そのすべてのアクティブなセッションのクリーンアップを必要とする。これによって、アクティブなＵＥは、予備ＳＧＷまたは代替ＳＧＷを介してネットワークに再接続することになる。同様に、ＰＧＷはＳＧＷに対するその経路管理状態を失い、ＩＭＳサブシステムに対するセッション状態をクリーンアップすることになる（すべてのＵＥがＰＧＷではアクティブであり、ネットワークに入っていく）。アクティブなＵＥを再接続し、それらの状態をＰＧＷおよびＩＭＳサブシステムに復元することになる。
しかしながら、ＵＥの大部分は任意の所与の瞬間においてアイドル状態なので、主ＳＧＷ障害時に、ＭＭＥは、アイドル状態のＵＥのセッションをクリーンアップするためにそれらに接触しようとはしない。これは、アイドル状態のＵＥセッションをクリーンアップする第１段階が、アイドル状態のＵＥのそれぞれをページングすることであり、これには法外なコストがかかるためである。アイドル状態のＵＥがクリーンアップされない場合、いずれのネットワークエンティティもそれが現在ネットワークのどこに位置しているのか分からないので、ネットワークで開始される呼がそのＵＥに到達する方法はない。さらに、ＩＭＳサブシステムは、ＵＥを発見することができず、いずれのエンティティも、ＵＥに自らを再識別するように積極的に促すことはない。種々のタイマ次第で、ＵＥが最大１、２時間の間到達できなくなるため、その結果は重大である。これはユーザには受け入れられない。
従来技術の種々の欠陥は、主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）から、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップであって、セッション状態情報の受信した部分が、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスのグループに関連付けられたすべてのユーザセッションが活動している状態にあることを、補助ＳＧＷが問い合わせ管理エンティティに示すことができるようにするのに十分である、受信するステップと、主ＳＧＷの障害に応答して、主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、障害の生じた主ＳＧＷによってサポートされている各ＵＥに、自らをネットワークに対して再認可させるステップとを含む、主ＳＧＷに関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための本発明の方法、システムおよび装置によって対処される。
本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付の図面とともに検討することによって、容易に理解され得る。
一実施形態の恩恵にあずかる例示的な通信システムを示す図である。 図１の通信システムでの使用に適した、例示的なサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）のルータアーキテクチャを示す図である。 一実施形態による、セッション状態バックアップ方法の流れ図である。 一実施形態による、セッション状態復元方法の流れ図である。 一実施形態による、アイドル状態のＵＥまたはアクティブなＵＥに対する、Ｓ１１上の入来制御信号に応答して復元を実現する方法の流れ図である。 アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ５上の入来制御信号に応答して復元を実現する方法の流れ図である。 アクティブなＵＥに対する、Ｓ５上の入来制御信号に応答して復元を実現する方法の流れ図である。 アクティブなＵＥに対する、Ｓ１−ｕ上の入来データ信号に応答して復元を実現する方法の流れ図である。 アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ５／Ｓ８上の入来データ信号に応答して復元を実現する方法の流れ図である。 アクティブなＵＥに対する、Ｓ５／Ｓ８上の入来データ信号に応答して復元を実現する方法の流れ図である。 さまざまな実施形態に関連して本明細書に記載する機能を実施する際の使用に適した汎用コンピュータの高位ブロック図である。
理解を容易にするために、可能な範囲で、同一の参照符号は各図面に共通する同一の要素を指すように使用されている。
本発明を、主として、アクティブな加入者およびアイドル状態の加入者の両方が、障害が生じたＳＧＷから予備ＳＧＷに遷移するようなサービスゲートウェイ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｇａｔｅｗａｙ）（ＳＧＷ）冗長性を有するロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（ＬＴＥ）ネットワークに関して説明する。
４Ｇ ＬＴＥ無線ネットワーク内で管理機能およびバックアップ機能を提供することに関して主に本明細書に示し、説明しているが、本明細書に示し、説明している管理機能およびバックアップ機能は、他のタイプの無線ネットワーク（たとえば、３Ｇネットワーク、２Ｇネットワーク、ＷｉＭＡＸなど）、有線ネットワークまたは無線ネットワークと有線ネットワークの組み合わせの中で使用され得ることが理解されよう。したがって、ＬＴＥネットワークに関して本明細書に記載した種々のネットワーク要素、リンクおよび他の機能的エンティティは、他のさまざまなタイプの無線および有線ネットワークに関連付けられた対応するネットワーク要素、リンクおよび他の機能的エンティティを識別するものとして広く解釈することができる。
本発明の一部は、無線ネットワークの劇的に増加するサイズによって、特に、既存の解決策では適切に対処されないネットワーク管理の具体的な問題が生じるという本発明者らの認識に根ざしている。具体的には、既存の解決策がうまく規模設計されず、加入者機器が、種々の定常状態（アイドル状態またはアクティブ状態など）に、または種々の遷移状態（呼のフロー間を進行中、アイドル状態とアクティブ状態の間を移動中、あるｅＮｏｄｅＢから別のｅＮｏｄｅＢへのハンドオーバー中、専用ベアラ（ｂｅａｒｅｒ）を作成中、ＰＤＮセッションを破棄中、など）に置かれ得るという現実に対処することができないことが本発明者らによって認識されていた。さらに、加入者トラフィックは、スタディ（ｓｔｕｄｙ）状態または遷移状態のいずれか１つにある加入者に向かっているか、またはそこから流れていることがある。
図１は、一実施形態による、管理およびバックアップ／保護機能を備える例示的な無線通信システムを示す。具体的には、図１は、複数のユーザ機器（ＵＥ）１０２、ロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（ＬＴＥ）ネットワーク１１０、ＩＰネットワーク１３０、およびネットワーク管理システム（ＮＭＳ）１４０を備える例示的な無線通信システム１００を示す。ＬＴＥネットワーク１１０は、ＵＥ １０２とＩＰネットワーク１３０の間の通信をサポートする。ＭＳ １４０は、ＬＴＥネットワーク１１０に対する種々の管理機能をサポートするように構成される。ＬＴＥネットワークの構成および動作は当業者によって理解されよう。
例示的なＵＥ １０２は、ＬＴＥネットワーク１１０などの無線ネットワークにアクセスすることが可能な無線ユーザデバイスである。ＵＥ １０２は、ベアラセッション（複数可）を支える制御信号方式をサポートすることが可能である。ＵＥ １０２は、移動電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、タブレットデバイスまたは任意の他の無線ユーザデバイスであってもよい。
例示的なＬＴＥネットワーク１１０は、実例として、２つのｅＮｏｄｅＢ １１１１および１１１２（まとめてｅＮｏｄｅＢ １１１）、２つのサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）１１２１および１１２２（まとめてＳＧＷ １１２）、パケットデータネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）１１３、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）１１４、ならびにポリシーおよび課金ルール機能（ＰＣＲＦ）１１５を備える。ｅＮｏｄｅＢ １１１は、ＵＥ １０２用の無線アクセスインターフェースを提供する。ＳＧＷ １１２、ＰＧＷ １１３、ＭＭＥ １１４、およびＰＣＲＦ １１５、ならびに分かりやすくするために省略された他の構成要素は、協働して、ＩＰを使用して終端間のサービス供給をサポートする進化型パケットコア（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）（ＥＰＣ）ネットワークを実現する。
ｅＮｏｄｅＢ １１１はＵＥ １０２に対する通信をサポートする。図１に示されるように、各ｅＮｏｄｅＢ １１１はそれぞれの複数のＵＥ １０２をサポートする。ｅＮｏｄｅＢ １１１とＵＥ １０２の間の通信は、ＵＥ １０２のそれぞれに関連付けられたＬＴＥ−Ｕｕインターフェースを使用してサポートされる。
ＳＧＷ １１２は、実例として、ＳＧＷ １１２とｅＮｏｄｅＢ １１１の間のそれぞれのＳ１−ｕインターフェースを使用して、ｅＮｏｄｅＢ １１１に対する通信をサポートする。Ｓ１−ｕインターフェースは、ハンドオーバー中の、ベアラごとのユーザプレーントンネリングおよびｅＮｏｄｅＢ間の経路切り替えをサポートする。
図１に示されるように、ＳＧＷ １１２１はｅＮｏｄｅＢ １１１１に対する通信をサポートし、ＳＧＷ １１２２はｅＮｏｄｅＢ １１１２に対する通信をサポートする。さまざまな保護／バックアップの実施形態において、ＳＧＷ １１２１はｅＮｏｄｅＢ １１１２に対する通信をサポートすることも可能であり、ＳＧＷ １１２２はｅＮｏｄｅＢ １１１１に対する通信をサポートすることも可能である。
ＰＧＷ １１３は、実例として、ＰＧＷ １１３とＳＧＷ １１２の間のそれぞれのＳ５／Ｓ８インターフェースを使用して、ＳＧＷ １１２に対する通信をサポートする。Ｓ５インターフェースは、ＰＧＷ １１３とＳＧＷ １１２の間の通信におけるユーザプレーントンネリングおよびトンネル管理、ＵＥの移動性によるＳＧＷ再配置などの機能を提供する。Ｓ５インターフェースの公衆移動体ネットワーク（Ｐｕｂｌｉｃ Ｌａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＰＬＭＮ）変形であり得るＳ８インターフェースは、ビジターＰＬＭＮ（ＶＰＬＭＮ）内のＳＧＷとホームＰＬＭＮ（ＨＰＬＭＮ）内のＰＧＷとの間にユーザおよび制御プレーン接続をもたらすＰＬＭＮ間インターフェースを提供する。ＰＧＷ １１３は、ＳＧｉインターフェースを介したＬＴＥネットワーク１１０とＩＰネットワーク１３０の通信を容易にする。
ＭＭＥ １１４は、ＵＥ １０２の移動性を支える移動管理機能を提供する。ＭＭＥ １１４は、実例として、ＭＭＥ １１４とｅＮｏｄｅＢ １１１の間の通信用の制御プレーンプロトコルを提供するそれぞれのＳ１−ＭＭＥインターフェースを使用して、ｅＮｏｄｅＢ １１１をサポートする。
ＰＣＲＦ １１５は動的管理機能を提供し、サービスプロバイダはこの機能によって、ＬＴＥネットワーク１１０を介して提供されるサービスに関するルールおよびＬＴＥネットワーク１１０を介して提供されるサービスに対する課金に関するルールを管理することができる。
図１に関して本明細書に示し、説明しているように、ＬＴＥネットワーク１１０の各要素は、要素間のインターフェースを介して通信する。ＬＴＥネットワーク１１０に関して記載されるインターフェースは、セッションと呼ばれることもある。ＬＴＥネットワーク１１０は進化型パケットシステム／ソリューション（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｙｓｔｅｍ／Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）（ＥＰＳ）を含む。一実施形態において、ＥＰＳは、ＥＰＳノード（たとえば、ｅＮｏｄｅＢ １１１、ＳＧＷ １１２、ＰＧＷ １１３、ＭＭＥ １１４、およびＰＣＲＦ １１５）ならびにＥＰＳに関する相互接続性（たとえば、Ｓ＊インターフェース、Ｇ＊インターフェースなど）を含む。ＥＰＳに関するインターフェースは、本明細書においてＥＰＳに関する経路と呼ばれることがある。
ＩＰネットワーク１３０は１つまたは複数のパケットデータネットワークを含み、これを介してＵＥ １０２はコンテンツ、サービスなどにアクセスすることができる。
ＭＳ １４０は、ＬＴＥネットワーク１１０を管理するための管理機能を提供する。ＭＳ １４０は、任意の適切な様式でＬＴＥネットワーク１１０と通信することができる。一実施形態において、たとえば、ＭＳ １４０は、ＩＰネットワーク１３０を横断しない通信経路１４１を介してＬＴＥネットワーク１１０と通信することができる。一実施形態において、たとえば、ＭＳ １４０は、ＩＰネットワーク１３０によってサポートされる通信経路１４２を介してＬＴＥネットワーク１１０と通信することができる。通信経路１４１および１４２は、任意の適切な通信機能を使用して実装されてもよい。ＭＳ １４０は、図１０に関して後述するような汎用コンピューティングデバイスまたは特定用途のコンピューティングデバイスとして実装されてもよい。
図２は、図１の通信システムでの使用に適した、例示的なサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）のルータアーキテクチャを示す。具体的には、図１は、図１に関して既に示したＳＧＷ １１２などのＳＧＷとして動作するルータ２００を示す。ルータ２００は、図１に関して既に示したネットワーク１１０などのネットワーク１１０を介して種々のネットワーク要素（図示せず）と通信する。ＳＧＷ ２００に関して本明細書に示した具体的なトポロジは、基本的なＳＧＷ機能を維持したまま修正され得ることが当業者にはことが理解されよう。
ＳＧＷ ２００は、複数の入出力（Ｉ／Ｏ）カード２１０−１、２１０−２から２１０−Ｎまで（まとめてＩ／Ｏカード２１０）、スイッチファブリック２２０および制御モジュール２３０を含むものとして示されている。制御モジュール２３０は、Ｉ／Ｏカード２１０およびスイッチファブリック２２０の動作を、それぞれの制御信号ＣＯＮＴによって制御する。制御モジュール２３０は、本明細書に述べるように種々のＳＧＷ機能も実行する。
Ｉ／Ｏカード２１０のそれぞれは、ネットワーク１１０とスイッチファブリック２２０の間でパケットを運搬するように作用する複数の入口ポート、出口ポート、コントローラなど（図示せず）を含む。Ｉ／Ｏカード２１０の特定の入口ポートで受信されたパケットは、同じＩ／Ｏカード２１０または異なるＩ／Ｏカード２１０の出口ポートを介して、スイッチファブリック２２０に運搬されてもよく、またはネットワーク１１０に戻されてもよい。Ｉ／Ｏカード２１０を介したパケットのルーティングは制御モジュール２３０によって提供されるルーティングデータによる標準的な方法で達成される。
スイッチファブリック２２０は、電気、光学、電気光学、ＭＥＭＳなどの任意の標準的なスイッチファブリックを含み得る。
制御モジュール２３０は、ＳＧＷの種々の動作機能および管理機能に関する構成データ、ルーティングデータ、ポリシー情報およびその他の情報を、図１に関して既に論じたネットワーク管理システム（ＮＭＳ）１４０などのネットワークマネージャ（図示せず）から受信する。制御モジュール２３０はまた、動作機能および管理機能に関する構成データ、状態データ、警報データ、性能データおよびその他の情報をネットワークマネージャに提供する。
制御モジュール２３０は、Ｉ／Ｏモジュール２３１、プロセッサ２３２およびメモリ２３３を備える。メモリ２３３は、ＳＧＷマネージャ２３３ＳＧＷＭ、バックアップおよび復元マネージャ２３ＢＡＲＭ、セッションデータ２３３ＳＤ、ルータデータ２３３ＲＤならびにその他の機能／データ２３３Ｏを提供するためのソフトウェアモジュール、インスタンス化されたオブジェクトなどを含むものとして示されている。制御モジュール２３０は、図１１に関して後述するような汎用コンピューティングデバイスまたは特定用途のコンピューティングデバイスとして実装されてもよい。
ＳＧＷマネージャ２３３ＳＧＷＭは、当業者に知られており、かつ本明細書にさらに記載される種々のサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）機能を管理するように動作する。
バックアップおよび復元マネージャ２３ＢＡＲＭは、さまざまな実施形態に関して本明細書に記載するバックアップおよび復元機能を管理するように動作する。たとえば、そのようなバックアップおよび復元機能は、ＳＧＷが主またはアクティブなＳＧＷとして動作しているか、補助または予備ＳＧＷとして動作しているか、あるいはその両方として動作しているかに応じて異なっていてもよい。一般に、さまざまな実施形態では、アクティブなＳＧＷによってサポートされる加入者用のユーザ機器または移動デバイスに関連付けられたセッション関連データの一部または全部を、予備ＳＧＷで輸送および格納することが企図されており、それによって、アクティブ状態およびアイドル状態のセッションの両方の素早い復元が上記の加入者にもたらされ得る。
セッションデータ２３３ＳＤは、加入者用のユーザ機器または移動デバイスに関連付けられたセッションデータを含む。ＳＧＷが主またはアクティブなＳＧＷとして動作している場合、セッションデータ２３３ＳＤは、主またはアクティブなＳＧＷによって加入者用のユーザ機器または移動デバイスを外へサポートする情報を含んでいてもよい。ＳＧＷが補助または予備ＳＧＷとして動作している場合、セッションデータ２３３ＳＤは、予備ＳＧＷによってサポートされる１つまたは複数の主またはアクティブなＳＧＷに関連付けられたセッションデータの部分を含んでいてもよい。
ルーティングデータ２３３ＲＤは、ＳＧＷの基本的なルーティング機能に関して、適切な出口ポートにルーティングされるべき入口ポートで受信されたパケットまたはトラフィックフローを処理するような、ＳＧＷによって処理されるべきパケットまたはトラフィックフローに関連付けられたルーティング情報を含む。ルーティングデータ２３３ＲＤは、ルーティングテーブル、保護または障害復旧情報などを含んでいてもよい。
その他の機能／データ２３３Ｏは、標準ＳＧＷ動作ならびに明示的には他の管理またはデータエンティティに属さないさまざまな実施形態によるＳＧＷ動作に対して、本明細書に記載の種々の機能を実行するように作用するプログラム、機能、データ構造などを含む。
予備ＳＧＷの選択および地理的冗長対の形成
ＭＭＥは、ＳＧＷの障害を、障害が生じたそのＳＧＷに隣接するノードまたはネットワーク要素によって知らされてもよい。これらの隣接するノードまたはネットワーク要素は独立に修正動作を行って、既に割り当てられている予備ＳＧＷ、ＭＭＥによって識別される予備ＳＧＷ、または何らかの他のルーティング手段を介して、接続を再度確立する。
さまざまな実施形態において、特定の予備ＳＧＷは、実例としてネットワーク管理システム（ＮＭＳ）によって、ネットワーク内の１つまたは複数の主またはアクティブなＳＧＷに割り当てられる。選択される予備ＳＧＷは、主またはアクティブなＳＧＷに地理的に最も近接しているＳＧＷであってもよい。さらに、主またはアクティブなＳＧＷには、他の主またはアクティブなＳＧＷに対する予備ＳＧＷとして作用し得るものがあってもよい。
さまざまな実施形態において、特定の予備ＳＧＷは、主またはアクティブなＳＧＷに障害が生じた後に選択される。これらの実施形態において、予備ＳＧＷは、障害が生じたＳＧＷまでの地理的な近接度、ＤＮＳ応答基準、経路管理確認基準、セッションローディング、および種々の他の基準の一部または全部を含む種々の基準に基づいて選択され得る。さまざまな実施形態において、予備ＳＧＷは、ＭＭＥによってたとえば特定のＭＭＥにとって利用可能なＳＧＷのプールから選択され、このＳＧＷのプールは、プールされたＳＧＷのうちの１つに障害が生じた場合に予備ＳＧＷを提供するために編成されたものである。
一実施形態において、ＳＧＷ １１２は、ＳＧＷの地理的冗長対を形成するために使用できるように地理的に互いに近接している。一般に、特定のｅＮｏｄｅＢ １１１のＵＤ １０２からのトラフィックおよびデータフローは主として、特定のＳＧＷを介してＰＧＷ １１３にルーティングされるものであり、特定のＳＧＷは、ｅＮｏｄｅＢからの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷとして機能する。すなわち、このＳＧＷの一方がワーキングノードまたは主ノードとして構成され、他方が保護ノードまたは予備ノードとして構成される。通常の動作状態（すなわち、障害なし）において、ワーキングノードは、実例としては複数のｅＮｏｄｅＢからの呼のフローおよびデータフローを処理するように動作し、保護ノードは、ワーキングノードに障害が生じた場合に、そのワーキングノードの予備として機能するように動作する。
一実施形態において、第１のＳＧＷ １１２１は、第１のｅＮｏｄｅＢ １１１１からの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷとして動作し、第２のＳＧＷ １１２２は、第１のｅＮｏｄｅＢ １１１１からの音声およびデータトラフィックに対する補助または予備ＳＧＷとして動作する。
一実施形態において、第２のＳＧＷ １１２２は、第２のｅＮｏｄｅＢ １１１２からの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷとして動作し、第１のＳＧＷ １１２１は、第２のｅＮｏｄｅＢ １１１２からの音声およびデータトラフィックに対する補助または予備ＳＧＷとして動作する。
一実施形態において、第１および第２のＳＧＷ １１２は、それらの１つ（または複数）のそれぞれのｅＮｏｄｅＢからの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷ、ならびに他方のＳＧＷに関連付けられた１つ（または複数）のｅＮｏｄｅＢからの音声およびデータトラフィックに対する補助または予備ＳＧＷとして動作する。
本明細書において論じるさまざまな実施形態は、主ワーキングＳＧＷの障害に応答して、上記のＵＤ １０２に関連付けられたセッション、音声およびデータトラフィック、ならびにその他のさまざまな管理情報またはコンテキストを迅速に復元することを対象とする。特に、ＳＧＷ間の素早く効率的な保護／バックアップ機能を実現するために、さまざまな実施形態では、加入者に大きな影響を感じさせずに予備ＳＧＷへの素早い遷移を可能にするために、ユーザ機器に関連付けられたセッション状態情報の冗長な格納にいくつかの段階が企図されている。具体的には、セッション状態情報の冗長性によって、ＭＭＥ １１４およびＰＧＷ １１３の両方ともアイドル状態の加入者ＵＥに対して状態情報を維持することが可能になり、その結果、アクティブなセッションが迅速に再確立され、加入者の感じ方が向上され得る。
予備ＳＧＷにおけるユーザセッションの復元
障害が生じたかまたは生じつつあるＳＧＷ １１２から予備ＳＧＷ １１２に移動させる、ＵＤ １０２および／またはｅＮｏｄｅＢ １１１の「移送」サポートに関して、ユーザセッションの完全な存続が必ずしも実現可能ではないことがある。しかしながら、本明細書において論じるさまざまな実施形態は、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間の低い同期オーバーヘッドを維持しつつ、オンデマンドのサービス復元を利用するサービスの高速復元を容易にするように構成されている。
オンデマンドのサービス復元では、予備ＳＧＷはアクティビティを要求しているセッションのみを処理する。アクティブ状態で使用されているＳＧＷには、即座の復元を要求しない多くのアイドル状態のセッションが存在し得る。ある期間にこれらのセッションがアクティブになり、その時点で、それらのセッションを再接続することが必要になる。このジャストインタイムの復元手法によって、ネットワークはアクティブではないセッションのための信号送信オーバーヘッドによる過負荷を受けなくなる。
低い同期オーバーヘッドでは、データ同期動作、主ＳＧＷとその予備ＳＧＷの間のセッション状態の更新などが最小限に維持される。典型的には、アクティブなＳＧＷと、アクティブ状態に移行中、アイドル状態に移行中、またはあるｅＮｏｄｅＢから別のｅＮｏｄｅＢにハンドオーバー中のセッションの追跡などの種々の機能を対象とするＭＭＥとの間に、大きなトラフィックが存在する。これらのアクティビティは、極めて頻繁に生じるため、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間でこれらの変更をすべて伝えることは大きな負荷となる。一般に、さまざまな実施形態は、障害時にアクティブなＳＧＷに存在していたセッションの知識のみを利用する。
本明細書に記載の種々の方法および技法は、主ＳＧＷの障害に応答して、予備ＳＧＷを介して主ＳＧＷ上のユーザセッションを復元することができる機構を提供する。本明細書に記載のセッション復元機構のさまざまな実施形態は、３つの要素、すなわち、（１）ＩＰアドレス存続処理（ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ）、（２）経路管理継続、および（３）セッション復元、に対処する。
ＩＰアドレス存続処理は、予備ＳＧＷへの移送処理の間、予備ＳＧＷに接続されたネットワーク要素が、障害が生じたＳＧＷのＩＰアドレス（複数可）に確実に引き続きアクセスできるようにする処理である。
いくつかの実施形態において、ＩＰアドレス存続処理は、ＶＲＲＰ（層２手法）またはエニーキャストＩＰアドレス（層３手法）などを使用して、仮想ＩＰアドレスを用いて実施される。
いくつかの実施形態において、ＩＰアドレス存続処理は、アクティブなＳＧＷおよび予備ＳＧＷに同じＩＰアドレスを広告させることによって実施され、ここで、アクティブなＳＧＷは、極めて好ましい尺度（ｍｅｔｒｉｃ）でＩＰアドレスを広告し、予備ＳＧＷは、好ましくないかまたは「有害な」尺度でＩＰアドレスを広告する。これらの実施形態において、広告ＩＰアドレスの中から選択する任意のネットワーク要素は、極めて好ましいアドレスであるという理由で、アクティブなＳＧＷのアドレスを常に選択する。アクティブなＳＧＷに障害が生じ、唯一の有効なＩＰアドレスが予備ＳＧＷによって広告されるものであるとき、ネットワーク要素は、予備ＳＧＷにすべてのデータプレーンおよび制御プレーンのトラフィックを選択する。
経路管理継続は、障害が生じたＳＧＷに対する経路管理をもつネットワーク要素が、予備ＳＧＷへの移送処理によって、確実に継続性を維持させる処理である。いくつかの実施形態において、アクティブなＳＧＷが、種々の他のネットワーク要素（たとえば、ＭＭＥ、ｅＮｏｄｅＢ、ＰＧＷ）との定期的な経路管理関係に加わる。各経路管理インスタンスは、Ｅｃｈｏ Ｒｅｑｕｅｓｔに含めて送信されるＲｅｓｔａｒｔ Ｃｏｕｎｔｅｒによって識別される。この数が変わる場合、それは、（リブートのため、またはネットワーク要素を停止し、バックアップした管理行動のために）ネットワーク要素が再始動させられたことを意味する。
予備ＳＧＷが引き継ぐとき、予備ＳＧＷは経路管理Ｅｃｈｏ Ｒｅｑｕｅｓｔを受信し、応答性良くＥｃｈｏ Ｒｅｐｌｙを送信する。さらに、予備ＳＧＷはＥｃｈｏ ＲｅｑｕｅｓｔおよびフィールドＥｃｈｏ Ｒｅｐｌｙを送信する。ピアごとに、予備ＳＧＷはアクティブなＳＧＷにおいて受信したＲｅｓｔａｒｔ Ｃｏｕｎｔｅｒを知ることになる。このように、あるピアからのＲｅｓｔａｒｔ Ｃｏｕｎｔｅｒが変わる場合、予備ＳＧＷは、そのピアに関連付けられたセッションを応答性良くクリーンアップすることができる。さまざまな実施形態において、予備ＳＧＷがＥｃｈｏ Ｒｅｑｕｅｓｔを送信するとき、アクティブなＳＧＷが送信していたＲｅｓｔａｒｔ Ｃｏｕｎｔｅｒも送信することになる。このように、アクティブなＳＧＷのピアは、セッションをクリーンアップしない。
本明細書に記載の方法体系は、ホットスタンバイのＳＧＷバックアップと比較すると、いくつかの利点をもたらす。具体的には、ＵＥ再接続を呼び出すだけなら十分な情報が、状態データの大規模な交換の発生（それによって、データを運ぶ各メディケーション（ｍｅｄｉｃａｔｉｏｎ）リンクにおいて、プロセッサのアテンションが少なくなり、速さ／信頼性が低くなる）を避けるように、予備ＳＧＷ（またはＭＭＥ）に提供され得る情報を比較的ゆっくり変更している。さらに、たとえ格納された状態情報がＵＥ再接続を呼び出すのに十分でなくとも、この方法には、ＭＭＥにＵＥのリスタートを求めさせる以上の害は与えない。
セッション復元は、ダウンしているかまたはアクティブでないセッションを識別し、識別されたセッションを、予備ＳＧＷを介してできるだけ早く復元する処理である。セッション復元において、アクティブなＳＧＷは、ＵＥセッションを解体し、ＵＥをネットワークに再接続させるなどのある程度限られた行動を予備ＳＧＷがとれるように、各ＵＥに関する十分な情報を運搬する。これは、予備ＳＧＷが、アクティブなＳＧＷのＵＤを認識するだけであり、それらのＵＤに対する制御メッセージを処理しないか、またはそれらのＵＤに対するデータプレーンのトラフィックを転送しないことを意味する。
セッション復元段階は、セッションにアクティビティが存在するときはいつでも実行される。目的は、セッションが切断され、ＵＥがネットワークに再接続する必要があることをＵＥに通知することである。これは、セッションの信号送信および維持に関わるネットワーク要素が、それらのピアと通信できるように、そのセッションを継続し続けることを示唆する。
アクティブなＳＧＷの障害シナリオの後、データプレーンであるか制御プレーンであるかにかかわらず、すべてのトラフィックは予備ＳＧＷにルーティングされる。データトラフィックが予備ＳＧＷのＳ５−ｕまたはＳ１−ｕインターフェースに到着するとき、そのデータトラフィックは、予備ＳＧＷのデータプレーンにおいてプログラム化されるべきではないトンネルエンドポイント識別子（ｔｕｎｎｅｌ ｅｎｄｐｏｉｎｔ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）（ＴＥＩＤ）を有するトンネルに到着することになる。ＳＧＷの通常の挙動は、誤り指示の例外を発生させる、すなわち、トラフィックを送信するピアに、ＴＥＩＤが認識されないことを通知する。本質的には、データトラフィックの到着によって、このセッションが認識されておらず、クリーンアップされるべきであるということをピアに通知するための、制御プレーンに対するイベントがトリガされる。Ｓ１−ｕまたはＳ５−ｕインターフェースに到着したデータでは、セッションをクリーンアップするためにＤｅｌｅｔｅ Ｂｅａｒｅｒ ＲｅｑｕｅｓｔがＭＭＥに送信され、そのセッション状態をクリーンアップするためにＤｅｌｅｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔがＰＧＷに送信される。ＭＭＥは、ＵＥに至るまでのクリーンアップをトリガする。ＭＭＥが＜何と言うのか＞Ｄｅｔａｃｈ Ｒｅｑｕｅｓｔを再接続要求コードで送信する場合、ＵＥは素早い再接続を実施する。
同様に、制御メッセージがＳ１１またはＳ５−ｃインターフェースに到着する場合、予備ＳＧＷは、ＭＭＥに対するＤｅｌｅｔｅ Ｂｅａｒｅｒ ＲｅｑｕｅｓｔおよびＰＧＷに対するＤｅｌｅｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを生成する。クリーンアップによって確実に、ＵＥはネットワークに再接続し、着信呼または発信呼用の準備ができるようになる。
Ｄｅｌｅｔｅ要求が受け付けられるためには、それらの要求は、ＭＭＥおよびＰＧＷに、それらのそれぞれのセッションに関連付けられた正しい制御ＴＥＩＤとともに到着しなければならない。このような理由で、予備ＳＧＷが（１）経路管理を有効状態に維持し、かつ（２）セッションごとにデータＴＥＩＤおよび関連付けられた制御ＴＥＩＤを特定するために、セッションに関する十分な状態情報を維持することは重要である。輻輳が起こらないようにするために、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷによって使用されるＴＥＩＤ空間は互いに交わってはならないことに留意されたい。
一般に復元手順は、以下のような、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間でやり取りされる情報を使用する。（１）経路管理Ｒｅｓｔａｒｔ ＣｏｕｎｔｅｒおよびアクティブなＳＧＷに知られている各ピアのＩＰアドレス、（２）アクティブなＳＧＷに知られているすべてのセッションに対する制御ＴＥＩＤ、ならびに（３）アクティブなＳＧＷに知られているすべてのセッションに対するデータＴＥＩＤ。
図３は、一実施形態による、セッション状態バックアップ方法の流れ図を示す。この方法は、図１−２に関して前述したＳＧＷ １１２などの、主ＳＧＷで使用されるように構成された部分と、予備ＳＧＷで使用されるように構成された部分とを含む。
一般に、図３の方法３００は、ＵＥセッションを解体して、それによってＵＥを強制的にネットワークに再接続させるなどの少なくとも限られた行動を予備ＳＧＷがとれるようにするために、アクティブなＳＧＷによってサポートされる各ＵＥ １０２に関する十分な情報を予備ＳＧＷに格納するように構成されている。一実施形態において、予備ＳＧＷは、アクティブなＳＧＷのＵＤのみを認識させられるが、それらのＵＤに関連付けられた処理制御メッセージまたは転送データプレーントラフィックは認識させられない。このように、ＵＥセッションの信号送信および維持に関わる種々のネットワーク要素が、セッションを存続中であるとみなし続け、したがって、それらのピアと通信する。
ステップ３１０において、少なくとも１つの代替または予備ＳＧＷが主ＳＧＷに対して決定される。すなわち、ネットワーク内の主またはアクティブなＳＧＷとして動作するＳＧＷの１つまたは複数に対して、少なくとも１つの予備ＳＧＷが決定される。枠３１５を参照すると、予備ＳＧＷは、主および／または予備ＳＧＷに関連付けられた位置、構成、容量またはその他の要因に対して決定され得る。この決定は、近傍の各ＳＧＷの中での発見、構成または最適化処理などに関して、ＳＧＷ間のネゴシエーションによってなされ得る。この決定は、図１に関して既に記載したネットワークマネージャ１４０などのネットワークマネージャによってもなされ得る。他のエンティティおよび／または決定方法が使用されてもよい。
さまざまな実施形態において、主ＳＧＷに対する代替または予備ＳＧＷの決定は、以下の選択基準の１つまたは複数に基づいて自動的に実行される：ＤＮＳ応答時間、経路管理確認時間、セッションローディングなど。さまざまな実施形態において、この基準は、新規の呼セットアップ用の新規の主ＳＧＷを選択するためにＭＭＥも使用する。
ステップ３２０において、アクティブなＳＧＷおよび予備ＳＧＷが必要に応じて初期化され、各ＳＧＷの中で主および予備の役割が割り当てられ、主ＳＧＷと予備ＳＧＷの通信が確立され、少なくとも主ＳＧＷがそのＩＰアドレスを広告し始める。
枠３２５を参照すると、ステップ３２０における処理が、イベントを運搬するためのＳＧＷ間の通信プロトコル（ＩＳＣＰ）で、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間で確立される必要があるＳＧＷ間の通信チャネル（ＩＳＣＣ）を確立すること、１つまたは複数の使用されるべきＩＰ存続処理機構を定義すること、主ＳＧＷから予備ＳＧＷに運搬される関連イベントを定義すること、アクティブなＳＧＷが使用するトンネルエンドポイント識別子（ＴＥＩＤ）の範囲を決定すること、ピアアドレスおよびリスタートカウンタ情報を共有すること、などのうちの一部または全部を含む。
さまざまな実施形態において、初期化中にアクティブなＳＧＷは自らを識別し、予備ＳＧＷの識別を要求する。適切に構成されたＳＧＷ間にピアの存在が確認された後、アクティブなＳＧＷは、これからアクティブな役割を担うことを宣言する。ピアの存在が認められたとき、アクティブなＳＧＷは、そのＩＰアドレスをＳ１−ｕ、Ｓ１１、Ｓ５−ｃおよびＳ５−ｕインターフェースに広告し始める。通常の動作において、アクティブなＳＧＷは、Ｓ１１、Ｓ５−ｃ、Ｓ５−ｕおよびＳ１−ｕインターフェース上でＩＰアドレスを「所有する」。また、アクティブなＳＧＷは、使用する予定のＴＥＩＤ範囲を共有し、したがって、予備ＳＧＷはその範囲の使用を控えることができる。
さまざまな実施形態において、アクティブなＳＧＷは、予備ＳＧＷと、ＳＧＷ用のローカルなＲｅｓｔａｒｔ Ｃｏｕｎｔｅｒを共有し、ここで、１つだけのＲｅｓｔａｒｔ ＣｏｕｎｔｅｒがＳＧＷ内のすべてのプロトコルについて維持される。いくつかの実施形態において、アクティブなＳＧＷは、アクティブなＳＧＷが通信するピアごとにピアＩＰアドレスとＲｅｓｔａｒｔ Ｃｏｕｎｔｅｒの対を共有する。これらの実施形態において、ピアが定期的に変わる（ｇｏ）と、アクティブなＳＧＷはこの情報を予備ＳＧＷに伝える。この情報は、安定したネットワークにおいては通常変化しない。
ステップ３３０において、主ＳＧＷが、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスに関連付けられたセッション状態情報を、少なくとも１つの対応する予備ＳＧＷに送信する。すなわち、それがＵＥ関連のメッセージを処理すると、アクティブなＳＧＷは、ＵＥに対するセッション状態の関連イベントを識別し、この情報を予備ＳＧＷに伝える。
枠３３５を参照すると、セッション状態情報が、所定数の秒または分の後といった所定の間隔で送信され得る。セッション状態情報は、１つまたは所定の数の関連加入者イベントの発生後にも送信され得る。関連加入者イベントは、実例として、Ｃｒｅａｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ、Ｃｒｅａｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｖｅｎｔ、Ｄｅｌｅｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ、および／またはＤｅｌｅｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｖｅｎｔを含む。一般に、セッション復元の実施形態のための関連加入者イベントは、以下の例に示されるような、ユーザセッションの生成または消去をもたらす任意のイベントを含む：
Ｃｒｅａｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ：新規のセッションが作成されるとき、新規の制御ＴＥＩＤがＰＧＷに対するＳ５インターフェースに割り当てられる。これがＵＥ用の最初のセッションである場合、新規の制御ＴＥＩＤはＭＭＥに対するＳ１１インターフェースに割り当てられる。Ｃｒｅａｔｅイベントの完了時に、Ｓ５−ｕ上のＰＧＷからのものか、Ｓ１−ｕインターフェース上のｅＮｏｄｅＢからのものかにかかわらず、既定のベアラ用のデータプレーンＴＥＩＤが、ＳＧＷに入るトラフィックにも割り当てられる。
Ｃｒｅａｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｖｅｎｔ：新規の専用ベアラが作成されるとき、ＳＧＷに入るトラフィックに、新規のデータプレーンＳ１−ｕおよびＳ５−ｕのＴＥＩＤが割り当てられる。
Ｄｅｌｅｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ：セッションが削除されるとき、Ｓ５−ｕデータプレーンＴＥＩＤおよびＳ５−ｃ制御プレーンＴＥＩＤだけでなく、Ｓ１−ｕデータプレーンＴＥＩＤも予備ＳＧＷから削除される必要がある。さらに、これがＵＥの最後のセッションである場合、ＭＭＥへのＳ１１の制御ＴＥＩＤが削除される必要がある。
Ｄｅｌｅｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｖｅｎｔ：専用ベアラが削除されるとき、Ｓ５−ｕデータプレーンＴＥＩＤおよびＳ１−ｕデータプレーンＴＥＩＤは予備ＳＧＷから削除される必要がある。
変更の頻度は、ＰＤＮセッションおよび専用ベアラのセットアップ／解体の頻度に基づく。しかしながら、これは、セッションおよびベアラの状態を修正するＳＧＷに到着するイベントほどの頻度ではない。状態情報は主として、セッションの存続期間内には変わらない入口および出口の制御プレーンＴＥＩＤと、ベアラが存在している間には変わらない入来データプレーンＴＥＩＤとを含む。
いくつかの実施形態において、アクティブなＳＧＷに障害が実際に生じてしまったと予備ＳＧＷが不正確な判定してしまうことを避けるために、運搬する関連イベントがあまりない場合は、アクティブなＳＧＷは定期的に動作状態継続（ｋｅｅｐ ａｌｉｖｅ）メッセージを予備ＳＧＷに送信する。
ステップ３４０において、各予備ＳＧＷにおいて、予備ＳＧＷによってサポートされる１つまたは複数の主ＳＧＷから送信されるセッション状態情報が格納される。枠３４５を参照すると、一実施形態において、格納されたセッションデータは、特定のユーザデバイスまたは機器がアクティブ状態または活動している状態にあることを問い合わせ実行（ｉｎｑｕｉｒｉｎｇ ｅｘｅｃｕｔｅ）に示すのに十分である。他の実施形態において、格納されたセッションデータは、主ＳＧＷ障害の前はアクティブ状態だったユーザ機器に関連付けられたセッションを作成または復元するのに十分である。他の実施形態において、格納されたセッションデータは、主ＳＧＷ障害の前はアクティブ状態でなかったユーザ機器に関連付けられたセッションを作成または復元するのに十分である。
図４は、一実施形態による、セッション状態復元方法の流れ図を示す。具体的には、図４は、図３に関して既に説明したようなセッション状態情報を記憶したＬＴＥネットワークにおける代替または予備ＳＧＷなどの、代替または予備ゲートウェイとして動作するゲートウェイで使用されるように構成された方法４００を示す。
ステップ４１０において、実例として、図３に関して既に説明したような方法３００のステップ３１０−３２５に従って、予備ＳＧＷとして動作するＳＧＷなどのゲートウェイが初期化され、主ＳＧＷへの通信経路が確立される。
ステップ４２０において、予備ゲートウェイが、主ＳＧＷの障害が指示されるまでの間、アクティブなＳＧＷによってサポートされるＵＥに関するＵＥ状態情報を受信し、格納する。枠４２５を参照すると、主ＳＧＷの障害は、明確な障害指示、近傍ノードの存続状態指示器のタイムアウト、ピアカウンタのタイムアウトなどによって指示され得る。そのような指示は、主ＳＧＷの実際の障害または主ＳＧＷに関連付けられた維持状態もしくは主ＳＧＷに関連付けられた過負荷状態などの何らかの他の状態によることもある。
ステップ４３０において、主ＳＧＷ障害の後、予備ゲートウェイが、障害が生じた主ゲートウェイのＩＰアドレスおよび経路管理の義務を引き受ける。たとえば、枠４３５を参照すると、予備ゲートウェイは、制御プレーンおよびデータプレーンのトラフィックおよびパケットが予備ゲートウェイにルーティングされるように、好ましい基準でＩＰアドレスの広告を開始することができる。
ステップ４４０において、ＵＥセッションに関連付けられた、ネットワークで生成された制御プレーンまたはデータプレーンのトラフィック（すなわち、予備ＳＧＷのトリガされたＩｎｇｒｅｓｓ Ｄａｔａ ＰｌａｎｅまたはＩｎｇｒｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｎｅ）などの制御またはデータプレーントラフィックを受信したことに応答して、予備ＳＧＷは、ＭＭＥ用のダウンリンクデータ通知（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｄａｔａ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（ＤＤＮ）ＩＭＳＩメッセージおよびＰＧＷ用のセッション削除メッセージを応答性良く生成する。
枠４４５を参照すると、これらのメッセージの結果は、ＵＥがアイドルモードの場合に、（ａ）ＩＭＳＩページング機能を実施すること、（ｂ）ＵＥを切り離すと同時に、選択された再接続コードを提供すること、および（ｃ）ＩＭＳＩ接続を実施することによって、アイドルモードのＵＤを処理するようにＭＭＥが動作することである。ＭＭＥは、（ａ）切り離しを実施すること、および（ｂ）ＩＭＳＩ接続を実施することによって、アクティブまたは接続モードのＵＤを処理するように動作する。さらに、予備ＳＧＷは、Ｄｅｌｅｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔをＰＧＷに転送し、ＰＧＷは、ＰＣＲＦおよびＩＭＳを介して応答性良くＵＥの状態異常をクリーンアップした。
さまざまな復元の実施形態が、図５−１０に関連して以下でより詳細に示される。本明細書に示された種々の図は、例示的な実施形態を表しているに過ぎず、本明細書において論じたさまざまな教示と矛盾せずに修正され得ることが当業者には理解されよう。これらの図５−１０のそれぞれは、実例として図１−４に関連して本明細書に記載したような異なる復元シナリオにおける、ＵＥ １０２と（たとえば、ｅＮｏｄｅＢ １１１を介して）、ＭＭＥ １１４と、予備ＳＧＷ １１２と、ＰＧＷ １１３との間でやり取りされる種々の信号を示す。
図５は、アイドル状態のＵＥまたはアクティブなＵＥに対する、Ｓ１１上の入来制御信号に応答して復元を実現する方法の流れ図を示す。
図６は、アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ５／Ｓ８上の入来制御信号に応答して復元を実現する方法の流れ図を示す。
図７は、アクティブなＵＥに対する、Ｓ５／Ｓ８上の入来制御信号に応答して復元を実現する方法の流れ図を示す。
図８は、アクティブなＵＥに対する、Ｓ１−ｕ上の入来データ信号に応答して復元を実現する方法の流れ図を示す。
図９は、アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ５／Ｓ８上の入来データ信号に応答して復元を実現する方法の流れ図を示す。
図１０は、アクティブなＵＥに対する、Ｓ５／Ｓ８上の入来データ信号に応答して復元を実現する方法の流れ図を示す。
したがって、さまざまな実施形態では、セッション状態情報の一部を主ＳＧＷから予備ＳＧＷに（直接的にまたはＭＭＥを介して）定期的に移送することが企図されており、移送されるセッション状態情報は、アクティブなセッションを有する移動または加入者デバイスを識別するだけなら十分である。このように、予備ＳＧＷは、それらの移動または加入者デバイスに、自らを再認可するか、または予備ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび他の情報を使用してネットワークに再接続することを促すことができる。同時に、「セッション存続中（ａｌｉｖｅ）」または「セッションアクティブ（ａｃｔｉｖｅ）」の応答メッセージは、予備ＳＧＷが、アクティブなセッションを有する移動または加入者デバイスの代わりに、またはそれらになりすまして、問い合わせ管理エンティティに送信する。このように、問い合わせ管理エンティティにある移動または加入者デバイスに関連付けられたセッション状態情報は、問い合わせ管理エンティティによって保存される。
本明細書に記載のさまざまな実施形態では、一般に、主ＳＧＷに関連付けられたセッション状態情報および／または他の情報が、フェイルオーバー機構の実施に使用するための予備ＳＧＷに格納されることが企図されている。しかしながら、さまざまな実施形態において、そのような情報は、複数の予備ＳＧＷおよび／またはＳＧＷではない１つまたは複数のネットワーク要素に格納されてもよい。主ＳＧＷに関連付けられた格納されたセッション状態情報および／または他の情報は、フェイルオーバー機構の一部として予備ＳＧＷによって取り出される。
さまざまな実施形態は、セッション復元処理を加速させるための１つまたは複数の追加機構を使用するように修正される。セッション復元処理を加速させるためのある機構は、予備ＳＧＷが引き継いだことを示すためにＳＧＷからＭＭＥに送信される最初のいくつかのＥｃｈｏ Ｒｅｑｕｅｓｔ上のあらかじめ定義されたＩＥを使用することを含む。ＭＭＥは、Ｓ１−ｕまたはＳ５−ｕ上のデータプレーン通知を待つ代わりに、アクティブなセッションのクリーンアップを応答性良く加速させる。セッション復元処理を加速させるためのある機構は、予備ＳＧＷが、フェイルオーバー直後にアクティブなセッションを前もってクリーンアップし始め、それによってセッションをより迅速に復元することができるように、これらのセッションのリストをアクティブなＳＧＷから予備ＳＧＷに定期的に送ることを含む。これらの機構およびその他の機構は、セッション復元処理を向上または加速させるために、個別にまたは任意の組み合わせで使用されてもよい。
主ＳＧＷと予備ＳＧＷの間での状態情報の同期、ならびにそのような同期の頻度は、ネットワークトポロジ、利用可能なリソース、復旧の望ましい速さなどの種々の要因に依存する。
一例として、汎用パケット無線システム（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｙｓｔｅｍ）（ＧＰＲＳ）トンネリングプロトコルまたはＧＴＰを利用するＬＴＥネットワークに適合されるようなシステムは、種々のセッションまたはＵＥに関連付けられたＧＤＰ情報、経路管理情報および無線周波数（ＲＦ）関連情報に関する状態情報の一部または全部を同期させることができる。
状態に関するＧＴＰ情報は、実例として、Ｓ１１およびＳ５−ｃ用の制御ＦＴＥＩＤ、Ｓ１−ｕおよびＳ５−ｕ用のデータＦＴＥＩＤなどを含み得る。状態に関する経路管理情報は、実例として、Ｓ１１、Ｓ１−ｕおよびＳ５用のＲｅｓｔａｒｔ Ｃｏｕｎｔｅｒなどを含み得る。状態に関するＲＦ情報は、実例として、元の状態、ＲＡＴなど（ＡＰＮ当たりｎ個の専用ベアラと想定して概ね１６＋（２４＋ｎ＊８）個の潜在的なセッション）を含み得る。
同期／更新頻度は、事前に決められている、定期的な性質をもつ、かつ／または種々のネットワークイベントに関連していてもよい。
さまざまな実施形態において、セッションが作成かつ／または破棄されるとき、主ＳＧＷと予備ＳＧＷは同期され、たとえば、セッション作成イベント用の８つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、セッション破棄イベント用の６つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、およびセッション作成／破棄イベント用の２つのＩＭＣＰメッセージを同期する。
さまざまな実施形態において、ベアラが作成かつ／または破棄されるとき、主ＳＧＷと予備ＳＧＷは同期され、たとえば、より良い（ｂｅｔｔｅｒ）作成イベント用の６つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、ベアラ破棄イベント用の６つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、およびベアラ作成／破棄イベント用の２つのＩＭＣＰメッセージを同期する。
さまざまな実施形態において、主予備ＳＧＷは、ＭＭＥ再配置のようなネットワーク構成イベントに応答して同期され、たとえば、ＭＭＥ再配置イベント用の４つのＧＴＰ／ＲＦメッセージおよび２つのＩＭＣＰメッセージを同期する。
さまざまな実施形態において、ＳＧＷの２重のＩＰアドレスが、Ｓ１１およびＳ５上で使用され、ここで、１つのアドレスはローカルで、１つのアドレスは予備である（ｏｎｅ ａｄｄｒｅｓｓｅｓ ｌｏｃａｌ ｉｎ ｏｎｅ ａｄｄｒｅｓｓｅｓ ｂａｃｋｕｐ）。ローカルＩＰアドレスは、予備ＳＧＷにおける既存のセッションを保持するために使用され、一方で予備ＩＰアドレスは、新規のセッション、障害が生じたかまたは生じつつある主ＳＧＷから移送されるセッション、障害が生じたかまたは生じつつある主ＳＧＷに関連付けられた制御トラフィックなどに使用される。具体的には、予備ＳＧＷへのＩＰアドレス割り当てでさえ２つの部分（同じ大きさであってもなくてもよい）に分割され、ここで第１の部分は、予備ＳＧＷにおける既存のデータおよび制御プレーンのトラフィックに使用され、第２の部分は、障害が生じたかまたは生じつつあるＳＧＷに関連付けられたデータおよび制御プレーンのトラフィックに使用される。このように、セッションのサポートが主ＳＧＷから予備ＳＧＷに移動するので、衝突は避けられる。すなわち、アクティブなＳＧＷになろうとしている予備ＳＧＷは、アクティブなＳＧＷのＩＰアドレス束を利用する。このように、カンファレンス（ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）が避けられ、セッションのサポートは、ＳＧＷ間をそれらのＩＰアドレスに対してバンドル単位で移送され得る。さまざまな実施形態において、障害の抑制が採用され、ある他の実施形態ではそれは採用されない。
したがって、２つ（以上）のサービスゲートウェイ（ＳＧＷ）またはノードは、地理的冗長対として動作することができ、主／予備もしくはワーキング／保護ゲートウェイまたはノードと称されることがある。主もしくはワーキングＳＧＷまたはノードがマスタモードで動作する一方、予備もしくは保護ＳＧＷ（複数可）またはノード（複数可）はスレーブモードで動作する。主またはワーキングＳＧＷの障害の際に、予備または保護ＳＧＷ（複数可）がマスタモードで動作を開始する。この状況において、ＵＥおよびそれらのセッションはスレーブ（複数可）に「フェイルオーバー」される。障害が生じた主またはワーキングＳＧＷ／ノードが再び動作状態になるとき、新規セッションを予備または保護ＳＧＷから主またはワーキングＳＧＷ／ノードに戻すかまたはフェイルオーバーで返す必要があり得る。
マスタ動作モードにおいて、マスタＳＧＷ／ノードは、トラフィックを送信しようとする任意のノードがマスタをそのトラフィック用のルートとして選択するように、スレーブ（複数可）ＳＧＷによって広告されるルートデータよりも好ましいルートデータを広告する。これを確実に生じさせるために、スレーブＳＧＷはたとえば、「有害な」ルートデータ、すなわち、その高いコストまたは何らかの他のマイナス要因のために（ｄｏ ｔｏ）使用には決して選択されないルートデータを広告することができる。
図１１は、さまざまな実施形態に関連して本明細書に記載する機能を実施する際の使用に適した汎用コンピュータの高位ブロック図を示す。特に、汎用コンピュータに関して本明細書において論じたアーキテクチャおよび機能は、種々の図に関して本明細書において論じたさまざまなスイッチング要素および通信要素またはノード、すなわち、ＵＤ １０２、ｅＮｏｄｅＢ １１１、ＳＧＷ １１２、ＰＧＷ １１３、ＭＭＥ １１４、ＰＣＲＦ １１５、およびネットワーク管理システム１４０のそれぞれで使用するために適合される。説明した汎用コンピュータに関して本明細書において論じた機能の一部は、さまざまなネットワーク要素もしくはノード、および／またはネットワーク内の要素を構成し、管理するように動作するネットワーク操作センタ（ＮＯＣ）もしくはネットワーク管理システム（ＮＭＳ）において実施され得ることが理解されよう。
図１１に示されるように、システム１１００は、プロセッサ要素１１０２（たとえば、ＣＰＵ）と、たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などのメモリ１１０４と、パケット処理モジュール１１０５と、種々の入力／出力デバイス１１０６（たとえば、テープ駆動機構、フロッピー（登録商標）ドライブ、ハードディスクまたはコンパクトディスクドライブ、受信機、送信機、スピーカ、ディスプレイ、出力ポート、およびユーザ入力デバイス（キーボード、キーパッド、マウスなど）が含まれるが、これらには限定されない記憶デバイス）とを備える。
図１１に示されたコンピュータ１１００は、本明細書に記載の機能的要素および／または本明細書に記載の機能的要素の部分を実装するのに適した汎用アーキテクチャおよび機能を設けていることが理解されよう。本明細書に示し、説明している機能は、たとえば汎用コンピュータ、１つもしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または任意のその他のハードウェア等価物を使用して、ソフトウェアおよび／またはハードウェアにおいて実施され得る。
ソフトウェア方法として本明細書において論じたステップの一部は、ハードウェア内で、たとえば、種々の方法ステップを実施するためにプロセッサと協働する回路構成として実施され得ることが企図されている。本明細書に記載の機能／要素の部分は、コンピュータ命令が、コンピュータによって処理されたとき、本明細書に記載の方法および／または技法が呼び出されるか、あるいはその他の形で提供されるように、コンピュータの動作を適合させる、コンピュータプログラム製品として実施されてもよい。本発明の方法を呼び出す命令は、固定または取り外し可能な媒体に格納され得るか、データストリームを介してブロードキャストもしくは他の信号を載せる媒体内で送信され得るか、有形の媒体を介して送信され得るか、かつ／または命令に従って動作するコンピューティングデバイス内のメモリに格納され得る。
上記は本発明の種々の実施形態を対象とするが、本発明のその他の実施形態およびさらなる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。したがって、本発明の適切な範囲は、添付の特許請求の範囲に従って決定されるべきである。

Claims (10)

  1. 主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための方法であって、
    主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップであって、セッション状態情報の受信した部分が、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスのグループに関連付けられたすべてのユーザセッションが活動している状態にあることを、補助ＳＧＷが問い合わせ管理エンティティに示すことができるようにするのに十分である、受信するステップと、
    主ＳＧＷの障害に応答して、前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、障害の生じた主ＳＧＷによってサポートされている各ＵＥに、自らをネットワークに対して再認可させるステップと
    を含む、方法。
  2. 前記主ＳＧＷに障害が生じていないとき、他のネットワーク要素によって前記予備ＳＧＷが選択されるのを避けるように構成されたルートデータを広告し、前記主ＳＧＷに障害が生じているとき、他のネットワーク要素によって前記予備ＳＧＷが選択されるように促すように構成された好ましいルートデータを広告するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 各ＵＥに、ネットワークを切り離し、ネットワークに再接続するように要求するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 主ＳＧＷによってサポートされるＵＥに関連付けられたセッション状態情報の部分が、主ＳＧＷに障害が生じた時間近くに、アクティブなセッションに関連付けられた移動デバイスを識別するのに十分なセッション状態情報を含む、請求項１に記載の方法。
  5. ＵＥに関連付けられたセッション状態情報が、対応するＣｒｅａｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ、Ｄｅｌｅｔｅ Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ、Ｃｒｅａｔｅ Ｂｅａｒｅｒ ＥｖｅｎｔおよびＤｅｌｅｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｖｅｎｔのうちの１つまたは複数に応答して受信される、請求項１に記載の方法。
  6. ＵＥに関連付けられたセッション状態情報が、所定の間隔または所定数の加入者イベント後に受信される、請求項１に記載の方法。
  7. 前記予備ＳＧＷが、前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスＩＰアドレスと競合しないローカルＩＰアドレスの組に関連付けられており、
    前記主ＳＧＷに障害が生じているとき、前記予備ＳＧＷが、前記予備ＳＧＷのＩＰアドレスのローカルな組のみを管理し、
    前記主ＳＧＷに障害が生じていないとき、前記予備ＳＧＷが、ローカルＩＰアドレスの両方の組を管理する、請求項１に記載の方法。
  8. 主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）の予備として機能するように構成されたＳＧＷで使用するための装置であって、
    主ＳＧＷに関連付けられた予備ＳＧＷを管理するように構成されたプロセッサを備え、方法が、
    主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップであって、セッション状態情報の受信した部分が、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスのグループに関連付けられたすべてのユーザセッションが活動している状態にあることを、補助ＳＧＷが問い合わせ管理エンティティに示すことができるようにするのに十分である、受信するステップと、
    主ＳＧＷの障害に応答して、前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、障害の生じた主ＳＧＷによってサポートされている各ＵＥに、自らをネットワークに対して再認可させるステップと
    を含む、装置。
  9. プロセッサによって実行されたときに、主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための方法を実施するソフトウェア命令を含むコンピュータ可読媒体であって、方法が、
    主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップであって、セッション状態情報の受信した部分が、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスのグループに関連付けられたすべてのユーザセッションが活動している状態にあることを、補助ＳＧＷが問い合わせ管理エンティティに示すことができるようにするのに十分である、受信するステップと、
    主ＳＧＷの障害に応答して、前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、障害の生じた主ＳＧＷによってサポートされている各ＵＥに、自らをネットワークに対して再認可させるステップと
    を含む、コンピュータ可読媒体。
  10. 主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための方法をコンピュータが実施するように、コンピュータの動作を適合させるソフトウェア命令を処理するようにコンピュータが動作可能である、コンピュータプログラム製品であって、方法が、
    主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップであって、セッション状態情報の受信した部分が、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスのグループに関連付けられたすべてのユーザセッションが活動している状態にあることを、補助ＳＧＷが問い合わせ管理エンティティに示すことができるようにするのに十分である、受信するステップと、
    主ＳＧＷの障害に応答して、前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、障害の生じた主ＳＧＷによってサポートされている各ＵＥに、自らをネットワークに対して再認可させるステップと
    を含む、コンピュータプログラム製品。
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