JP2015529407A - 通信システムおよび通信制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基地局の処理負荷を軽減してトラフィックオフロードを実現する通信制御方法および通信システムを提供する。【解決手段】モバイルネットワークの基地局(１０)が、モバイルネットワークの移動端末(UE)をパケットデータネットワーク（ＰＤＮ）に接続するためのゲートウェイ(ＰＯ−ＧＷ)を有し、モバイルネットワークの制御機能(ＭＭＥ，ＤＮＳ，ＨＳＳ)が、移動端末からの基地局を通したＰＤＮへの接続要求に応じて、当該移動端末をゲートウェイ(ＰＯ−ＧＷ）にアクセスさせる。【選択図】図４

Description

本発明はモバイルネットワークを含む通信システムに係り、特に外部ネットワークに接続するための通信システムおよび通信制御方法に関する。
近年、いわゆるスマートフォンの普及に伴い、移動端末のインターネットトラフィックが急増しており、モバイルコアネットワークの負荷を軽減するためのトラフィックオフロード技術が益々重要になっている。特に注目を集めているのは、ＬＩＰＡ(Local IP Access)あるいはＳＩＰＴＯ(Selected IP Traffic Offload)と呼ばれるトラフィックオフロード機能をサポートした小型基地局である（特許文献１、非特許文献１および２）。
たとえば非特許文献１の５．３(Solution 2)によれば、基地局（ｅＮＢ）にＮＡＴ(Network Address Translation)機能およびルーティング機能を有するＯＰＭ(Offload Processing Module)を設け、宛先アドレス等に基づいて上りトラフィックをモバイルコアネットワークあるいはＮＡＴ機能のいずれにルーティングすべきかを決定する。このルーティング決定は、基地局管理システム等からダウンロードされた、あるいは予め設定されたルーティングルールに基づいて実行され、移動端末に特別の処理を要求するものではないとされている。また、特許文献２には、Ｆｅｍｔｏ ＡＰ(Access Point)を介したインターネットへのオフロード技術が記載されている。さらに、特許文献３には、ローカルブレークアウト専用のベアラを確立することで、移動端末からのトラフィックの宛先をインターネットとすることが記載されている。
特開２０１１−１３５４１７号公報 特開２０１１−０９７５６７号公報 特表２０１２−５０４８９８号公報
3GPP TR23.829 v10.0.0(2011-03) 3GPP TS23.401 v10.0.0(2010-06)
しかしながら、上述した非特許文献１のトラフィックオフロード機能は、基地局がルーティングルールを用いて入トラフィックの転送先を決定するという処理を行うために、基地局の構成および動作を変更しなければならず、基地局の制御が複雑化し処理負荷が大きくなるという問題がある。同様に、特許文献２においても、Ｆｅｍｔｏ ＡＰがＩＰアドレス翻訳やＮＡＴを行うことでＩＰパケットのヘッダを修正するため、基地局の構成および動作を変更しなければならず、基地局の制御が複雑化し処理負荷が大きくなるという問題がある。
さらに、特許文献３においては、移動端末のユーザからの手動による指示か、あるいは、接続プリファレンスを移動端末に設定しておくことによりローカルブレークアウトを行うために、移動端末の操作あるいは移動端末に対する特別の設定を行う必要がある。
そこで、本発明の目的は、移動端末や基地局の処理負荷を軽減して外部ネットワークへの接続を実現する通信システムおよび通信制御方法を提供することにある。
本発明による通信システムは、移動端末を外部のネットワークに接続するためのゲートウェイを有する基地局と、前記移動端末からの前記基地局を介した前記外部のネットワークへの接続要求に応じて、当該移動端末を前記ゲートウェイにアクセスさせる制御機能提供手段を有するモバイルネットワークと、を有することを特徴とする。
本発明による通信制御方法は、通信システムの通信制御方法であって、基地局に、前記モバイルネットワークの移動端末を外部のネットワークに接続するためのゲートウェイを設け、前記移動端末からの前記基地局を通した前記外部のネットワークへの接続要求に応じて、モバイルネットワークの制御機能提供手段が当該移動端末を前記ゲートウェイにアクセスさせる、ことを特徴とする。
本発明によれば、モバイルネットワーク側の制御動作により基地局を通した外部ネットワークへの接続を実現するので、移動端末や基地局への負荷を軽減できる。
図１は本発明の一実施形態による通信システムの概略的構成を示すネットワーク図である。 図２は本実施形態において使用される基地局の機能構成を示すブロック図である。 図３は本実施形態におけるモバイルコアネットワークを経由したＰＤＮベアラ接続制御を示すシーケンス図である。 図４は本実施形態におけるトラフィックオフロード時のＰＤＮベアラ接続制御を示すシーケンス図である。 図５は本発明の第１実施例による通信システムにおける動作を説明するための部分的シーケンス図である。 図６は第１実施例による通信システムにおけるホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）の概略的な機能構成を示すブロック図である。 図７は第１実施例による通信システムにおけるドメインネームサーバ（ＤＮＳ）の概略的な機能構成を示すブロック図である。 図８は図７に示すＤＮＳの動作を示すフローチャートである。 図９は本発明の第２実施例による通信システムにおける動作を説明するための部分的シーケンス図である。 図１０は第２実施例による通信システムにおける移動管理エンティティ（ＭＭＥ）の概略的な機能構成を示すブロック図である。 図１１は図１０に示すＭＭＥの動作を示すフローチャートである。 図１２は本発明の第３実施例による通信システムにおける動作を説明するための部分的シーケンス図である。 図１３は第３実施例による通信システムにおけるホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）の概略的な機能構成を示すブロック図である。 図１４は図１３に示すＨＳＳの動作を示すフローチャートである。
本発明はモバイルネットワーク側の制御動作を変更することで基地局を通した外部ネットワーク接続を実現するものであり、ユーザ移動端末の設定変更が不要になるだけでなく、基地局での制御も不要となり処理負荷が軽減される。
後述するように、基地局には、モバイルネットワークに存在するP-GW(Packet data network Gateway)と同様の機能を有するオフロードゲートウェイ（以下、PO-GWと記す。）が設けられているが、トラフィックオフロード制御はモバイルネットワーク側で実行される。より詳しくは、基地局による制御ではなく、モバイルネットワークの制御により移動端末をPO-GWへアクセスさせ、トラフィックオフロードを実現する。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態および実施例について詳細に説明するが、各機能の表記には以下の記号を使用するものとする。
UE：User Equipment（移動端末）
eNB：eNodeB（基地局）
PO-GW：Packet Offload Gateway（パケットオフロード用ゲートウェイ）
S-GW：Serving Gateway(在圏ゲートウェイ)
P-GW：Packet data network Gateway（ＰＤＮゲートウェイ）
MME：Mobility Management Entity（モビリティ管理ノード）
DNS：Domain Name System（名前解決システム）
HSS：Home Subscriber Server（加入者情報管理サーバ）
PCRF：(Policy and Charging Rules Function（ポリシ課金ルール制御ノード）
APN：Access Point Name（アクセスポイント名）
１．実施形態
１．１）システム構成
図１に示すように、本実施形態によるトラフィックオフロード制御システムは、基地局１０、モバイルコアネットワーク２０および移動端末UEからなり、基地局１０およびモバイルコアネットワーク２０が外部パケットデータネットワーク３０に接続可能である。基地局１０は、後述するように、PO-GW機能とeNB機能とを有し、モバイルコアネットワーク２０は、S-GW、P-GW、MME、DNS、HSSおよびPCRFを含む。移動端末UEは、モバイルコアネットワーク２０のP-GWを通して外部パケットデータネットワーク３０と接続可能であるが、後述するネットワーク側の動作変更により基地局１０のPO-GWを通して外部パケットデータネットワーク３０に直接接続することもできる。以下、外部パケットデータネットワークとしてインターネットを例示する。
図２に基地局１０の機能構成の一部を示す。基地局１０は、移動端末UEとの間のパケット通信を行うパケット送受信インタフェース１０１、パケットオフロード時にパケットデータの経路を切り替える転送部１０２、モバイルコアネットワーク２０との間でパケットを送受信するパケット中継部１０３、パケットオフロード部１０４、および、無線アクセス制御管理部１０５を有する。基地局１０のeNB機能はパケット送受信インタフェース１０１、パケット中継部１０３および無線アクセス制御管理部１０５により実現され、PO-GW機能は転送部１０２およびパケットオフロード部１０４により実現される。なお、基地局１０には制御部（図示せず。）が設けられ、基地局の全体的動作を制御する。
パケットオフロード部１０４はPO-GWに対応し、オフロード時に転送部１０２がパケットデータをパケットオフロード部１０４へ転送することで、トラフィックをインターネット３０へ流してモバイルコアネットワーク２０の負荷軽減を実現する。なお、図２に示すように、モバイルコアネットワーク２０の制御信号により転送部１０２およびパケットオフロード部１０４が制御される。ここでは、基地局１０がPO-GW機能を有することはネットワーク側で予め知られているものとする。
１．２）ＰＤＮベアラ接続制御
次に、図３および図４に示すＰＤＮベアラ接続制御シーケンスを参照しながら、本実施形態によるトラフィックオフロード制御の概略について説明する。図３は既存のＬＴＥネットワークにおけるＰＤＮベアラ接続制御シーケンス、図４はオフロード時のＰＤＮベアラ接続制御シーケンスであり、それぞれモバイルコアネットワーク２０のP-GW、基地局１０のPO-GWを通して、移動端末UEとインターネット３０との接続を実現する。基地局の動作の観点からは、モバイルコアネットワーク２０の制御に従って移動端末UEがPO-GWにアクセスすれば、基地局１０の転送部１０２がパケットデータの経路をパケット中継部１０３からパケットオフロード部１０４へ切り替える。ただし、図３および図４におけるＰＤＮベアラ接続制御シーケンスの各動作内容は、P-GWとPO-GWの相違だけであるから、同じ動作番号Ｓ１−Ｓ１６を付している。
図３における既存のＬＴＥにおけるＰＤＮベアラ接続制御では、まず、MMEは、基地局１０を通して移動端末UEからPDN接続要求メッセージ(PDN Connectivity Request)を受信すると（動作Ｓ１）、HSSに対して加入者情報要求メッセージ(Subscriber Information Request)を送信する（動作Ｓ２）。それに対してHSSから応答メッセージ(Subscriber Information Response)を受信すると（動作Ｓ３）、MMEは、自局に紐付くDNSへDNS要求メッセージ(DNS Request)を送信し（動作Ｓ４）、その応答メッセージ(DNS Response)を受信する（動作Ｓ５）。図３では、ベアラ設定先のS-GWおよびP-GWのIPアドレスが選択される。
続いて、MMEはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたS-GWへ送信し（動作Ｓ６）、S-GWはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたP-GWへ送信する（動作Ｓ７）。P-GWは、PCRFとの間でIP-CAN(Connectivity Access Network)セッションを確立あるいは変更すると（動作Ｓ８）、セッション生成応答メッセージ(Create Session Response)をS-GWへ返す（動作Ｓ９）。続いて、S-GWはCreate Session ResponseをMMEへ返す（動作Ｓ１０）。MMEは、S-GWからCreate Session Responseを受信すると、基地局１０のeNBに対して無線ベアラ設定要求／PDN接続要求受入れメッセージ(Bearer Setup Request/PDN Connectivity Accept)を送信する（動作Ｓ１１）。Bearer Setup Request/PDN Connectivity Acceptを受信すると、基地局１０のeNBは、RRC接続再構成メッセージ(RRC Connection Reconfiguration)を移動端末UEへ送信する（動作Ｓ１２）。eNBは、その応答としてRRC接続再構成完了メッセージ(RRC Connection Reconfiguration Complete)を受信すると（動作Ｓ１３）、PDN接続応答メッセージ(PDN Connectivity Response)をMMEへ送信する（動作Ｓ１４）。さらに、移動端末UEは、PDN接続完了メッセージ(PDN Connectivity Complete)を含む直接転送メッセージ(Direct Transfer)をeNBへ送信し（動作Ｓ１５）、eNBはPDN Connectivity CompleteをMMEへ送信する（動作Ｓ１６）。こうして移動端末UEからeNBおよびS-GWを介してP-GWまでの間を通してベアラ設定が完了する。このときの基地局１０の転送部１０２は、パケット送受信インタゲース１０１とパケット中継部１０３との間でパケットを転送する。
一方、図４におけるオフロード時のＰＤＮベアラ接続制御では、MMEは、基地局１０を通して移動端末UEからPDN接続要求メッセージ(PDN Connectivity Request)を受信すると（動作Ｓ１）、HSSに対して加入者情報要求メッセージ(Subscriber Information Request)を送信する（動作Ｓ２）。それに対してHSSから応答メッセージ(Subscriber Information Response)を受信すると（動作Ｓ３）、MMEは、自局に紐付くDNSへDNS要求メッセージ(DNS Request)を送信し（動作Ｓ４）、その応答メッセージ(DNS Response)を受信する（動作Ｓ５）。図４では、ベアラ設定先のS-GWおよびPO-GWのIPアドレスが選択される。
続いて、MMEはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたS-GWへ送信し（動作Ｓ６）、S-GWはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたPO-GW（基地局１０）へ送信する（動作Ｓ７ａ）。PO-GWは、PCRFとの間でIP-CAN(Connectivity Access Network)セッションを確立あるいは変更すると（動作Ｓ８ａ）、セッション生成応答メッセージ(Create Session Response)をS-GWへ返す（動作Ｓ９ａ）。続いて、S-GWはCreate Session ResponseをMMEへ返す（動作Ｓ１０）。MMEは、S-GWからCreate Session Responseを受信すると、基地局１０のeNBに対して無線ベアラ設定要求／PDN接続要求受入れメッセージ(Bearer Setup Request/PDN Connectivity Accept)を送信する（動作Ｓ１１）。Bearer Setup Request/PDN Connectivity Acceptを受信すると、基地局１０のeNBは、RRC接続再構成メッセージ(RRC Connection Reconfiguration)を移動端末UEへ送信する（動作Ｓ１２）。eNBは、その応答としてRRC接続再構成完了メッセージ(RRC Connection Reconfiguration Complete)を受信すると（動作Ｓ１３）、PDN接続応答メッセージ(PDN Connectivity Response)をMMEへ送信する（動作Ｓ１４）。さらに、移動端末UEは、PDN接続完了メッセージ(PDN Connectivity Complete)を含む直接転送メッセージ(Direct Transfer)をeNBへ送信し（動作Ｓ１５）、eNBはPDN Connectivity CompleteをMMEへ送信する（動作Ｓ１６）。こうして移動端末UEからeNBを介してPO-GWまでの間を通してベアラ設定が完了する。このときの基地局１０の転送部１０２は、パケット送受信インタゲース１０１とパケットオフロード部１０４との間でパケットを転送する。
１．３）オフロード実現方法
本実施形態によれば、図４に示すトラフィックオフロードを実現するために、ＰＤＮベアラ接続制御シーケンスの動作Ｓ２−Ｓ５のいずれかにおいて、最終的にPDNゲートウェイとなるIPアドレスをPO-GWに決定すればよい。このオフロードは、たとえば次に示す３つの方法により実現することができる。
オフロード方式Ａ：DNSの機能として、移動端末UEがアタッチ要求を行った基地局の識別情報IDに基づいてPDNゲートウェイとなるIPアドレス（P-GWあるいはPO-GW）をMMEに返す機能を追加する。
オフロード方式Ｂ：MMEの機能として、PO-GWを有する基地局であることを示す属性情報および位置情報に基づいて、接続すべきPDNゲートウェイを判断する機能を追加する。たとえば、MMEが、図３および図４に示すシーケンスの動作Ｓ５でDNSから受け取るP-GW/PO-GWのアドレスリストから属性情報や位置情報などの情報に基づいてP-GW/PO-GWのIPアドレスを選択する。
オフロード方式Ｃ：HSSの機能として、PO-GWを有する基地局であることを示す属性情報に基づいて、接続すべきPDNゲートウェイの情報を変更する機能を追加する。たとえば、図３および図４に示すシーケンスの動作Ｓ２のHSSへの問い合わせ時に、HSSはMMEから属性情報を受け取り、デフォルトPDNをP-GW/PO-GWのIP/APNに設定したレスポンスをMMEに返す。
以下、これらのオフロード方式Ａ〜Ｃについて図５〜図１３を参照しながら詳細に説明する。
２．オフロード方式Ａ（第１実施例）
図５は本発明の第１実施例であるオフロード方式Ａの部分的シーケンスを示し、各シーケンス動作は図３および図４の動作Ｓ１−Ｓ６と同じであるから同じ参照符号を用いる。本実施例では、HSSにオフロード許可判断機能が追加され、DNSに基地局の識別情報IDに基づいてPDNゲートウェイのIPアドレスを解決する機能が追加されている。
Ａ．１）オフロード制御
図５において、MMEは、移動端末UEから基地局IDを含むPDN接続要求メッセージを受信すると（動作Ｓ１）、HSSに対して加入者情報要求メッセージを送信し（動作Ｓ２）、その応答として加入者情報を含む応答メッセージを受信する（動作Ｓ３）。続いて、MMEはDNSへ基地局IDを含むDNS要求メッセージを送信する（動作Ｓ４）。なお、後述するように、動作Ｓ３の応答メッセージおよび動作Ｓ４のDNS要求メッセージにオフロード許可情報を含めることもできる。DNSは、基地局IDを考慮して、PDNゲートウェイのIPアドレスを解決し、それを含む応答メッセージをMMEへ送信する（動作Ｓ５）。MMEは、ベアラ設定先のPDNゲートウェイとなるIPアドレスを含むセッション生成要求メッセージをS-GWへ送信し（動作Ｓ６）、以下、既に述べたシーケンス動作Ｓ７〜Ｓ１６が実行される。
DNSが基地局IDを考慮してPDNゲートウェイのIPアドレスを解決する機能を有することで、PO-GWを有する基地局１０にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、基地局１０のPO-GWをPDNゲートウェイに決定し、トラフィックオフロードを実行することができる。他方、PO-GWを持たない基地局にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、モバイルコアネットワーク２０のP-GWをPDNゲートウェイに決定しトラフィックオフロードは行わない。
Ａ．２）構成
上述したネットワーク側のオフロード制御を実現するために、HSSおよびDNSにおいて次に述べるような機能が追加される。ただし、以下の例ではオフロード許可機能を含むものとする。
図６に示すように、HSSは通常の機能に加えてオフロード許可判断部２０８が追加されている。通常の機能は、パケット受信インタフェース２０１、リクエスト処理部２０２、認証処理部２０３、接続情報判断部２０４、加入者情報データベース２０５、レスポンス生成部２０６およびパケット送信インタフェース２０７により実現され、加入者情報データベース２０５を用いた認証情報および在圏情報等の管理が行われる。本実施例におけるオフロード許可判断部２０８は、移動端末UEの加入者情報でオフロードが許可されているか否かを判断し、そのオフロード許可情報を応答メッセージに含めてMMEへ返す。移動端末UEごとにオフロード許可情報を追加することで、ユーザの希望を反映させることができ、オフロードを望まない場合にはモバイルコアネットワーク２０のＰ−ＧＷを通したインターネット接続が可能となる。
図７に示すように、DNSには、パケット受信インタフェース３０１、リクエスト処理部３０２、名前解決部３０３、DNSデータベース３０４、レスポンス生成部３０５およびパケット送信インタフェース３０６が設けられ、既存のDNSにおける名前解決部に代えて設けられた名前解決部３０３が基地局IDを考慮した名前解決を行う点が異なっている。名前解決部３０３の動作は次の通りである。
Ａ．３）基地局IDを考慮した名前解決
図８に示すように、リクエスト処理部３０２がMMEから受信したDNS要求メッセージからDNSクエリを抽出すると（動作４０１）、名前解決部３０３は、DNSクエリに基地局IDが付与されているか否かを判断する（動作４０２）。基地局IDがあれば（動作４０２；ＹＥＳ）、続いてオフロードが許可されているか否かを判断する（動作４０３）。オフロードが許可されていれば（動作４０３；ＹＥＳ）、名前解決部３０３はDNSデータベース３０４を参照して基地局IDに基づく名前解決を実行する（動作４０４）。基地局IDがない場合（動作４０２；ＮＯ）あるいはオフロードが許可されていない場合には（動作４０３；ＮＯ）、通常の名前解決が実行される（動作４０５）。レスポンス生成部３０５は、こうして解決されたＩＰアドレスを用いて応答メッセージを生成し（動作４０６）、パケット送信インタフェース３０６を通してMMEへ送信する。
このように、PO-GWを有する基地局１０にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、その加入者情報でオフロードが許可されていれば、基地局１０のPO-GWのIPアドレスを解決し、トラフィックオフロードを実行することができる。他方、PO-GWを持たない基地局にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、モバイルコアネットワーク２０のP-GWのIPアドレスを解決し、トラフィックオフロードは行わない。ただし、オフロード許可機能はなくてもよい。
３．オフロード方式Ｂ（第２実施例）
図９は本発明の第２実施例であるオフロード方式Ｂの部分的シーケンスを示し、各シーケンス動作は図３および図４の動作Ｓ１−Ｓ６と同じであるから同じ参照符号を用いる。本実施例では、HSSにオフロード許可判断機能が追加され、MMEにPDNゲートウェイを判断する機能を追加する。
Ｂ．１）オフロード制御
図９において、MMEは、移動端末UEがアタッチ要求した基地局から基地局IDを含むPDN接続要求メッセージを受信すると（動作Ｓ１）、HSSに対して加入者情報要求メッセージを送信し（動作Ｓ２）、その応答として加入者情報を含む応答メッセージを受信する（動作Ｓ３）。なお、後述するように、動作Ｓ３の応答メッセージにオフロード許可情報を含めることもできる。続いて、MMEはDNSへDNS要求メッセージを送信し（動作Ｓ４）、DNSからPDNゲートウェイとなるP-GW/PO-GWのアドレスリストを含む応答メッセージを受信する（動作Ｓ５）。MMEは、基地局からのPDN接続要求メッセージにPO-GW属性情報が含まれていれば、PO-GW属性情報に基づいて、P-GW/PO-GWのアドレスリストからベアラ設定先のPDNゲートウェイのIPアドレスを選択し、セッション生成要求メッセージをS-GWへ送信する（動作Ｓ６）。以下、既に述べたシーケンス動作Ｓ７〜Ｓ１６が実行される。なお、PO-GW属性情報は、PDN接続要求メッセージを送った基地局がPO-GWを有するか否かを判別できる情報であり、基地局IDや基地局の位置情報等を用いることができる。ここで、位置情報とは、例えば、緯度・経度等により示される基地局の情報である。より具体的には、ある特定の位置（例えば、緯度Ｘ、経度Ｙ）にある基地局は、PO-GWを有する基地局である、あるいは、PO-GWを有さない基地局である、のいずれかが判別できる情報であれば良い。
このように、本実施例では、MMEがPO-GW属性情報に基づいてP-GW/PO-GWアドレスリストからPDNゲートウェイのIPアドレスを選択する。これにより、PO-GWを有する基地局１０にアタッチ要求した移動端末UEに対して、基地局１０のPO-GWをPDNゲートウェイに決定し、トラフィックオフロードを実行することができる。他方、PO-GWを持たない基地局にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、モバイルコアネットワーク２０のP-GWをPDNゲートウェイに決定しトラフィックオフロードは行わない。
Ｂ．２）構成
上述したネットワーク側のオフロード制御を実現するために、既に述べたHSSの機能追加（図６参照）の他に、MMEにおいて次に述べるような機能が追加される。ただし、以下の例ではオフロード許可機能を含むものとする。
図１０に示すように、MMEは通常の機能に加えて属性情報抽出部５０９が追加され、P-GW選択部５０８が属性情報も考慮してPDNゲートウェイを選択する。MMEは、eNBやS-GWとの間でパケット通信を行うためのパケット送受信インタフェース５０１、認証情報要求部５０２、接続情報抽出部５０３、HSSとの間でパケット通信を行うためのパケット送受信インタフェース５０４、認証情報処理部５０５、名前解決要求部５０６、DNSとの間でパケット通信を行うためのパケット送受信インタフェース５０７、P-GW選択部５０８、および、属性情報抽出部５０９からなる。
属性情報抽出部５０９はeNBからのPDN接続要求にPO-GW属性情報が含まれていれば、それを抽出してP-GW選択部５０８へ出力する。PO-GW属性情報は移動端末UEがアタッチ要求した基地局がPO-GWを有するかどうかを示す情報である。P-GW選択部５０８は、DNSから受信したアドレスリストから、HSSからのオフロード許可情報およびPO-GW属性情報を用いてPDNゲートウェイを選択する。MMEのP-GW選択動作は次の通りである。
Ｂ．３）P-GW選択動作
図１１に示すように、MMEがeNBからPDN接続要求があると（動作６０１）、上述した動作Ｓ２〜Ｓ５により、認証情報処理部５０５がHSSのユーザ認証結果からオフロード許可情報を抽出し（動作６０２）、名前解決要求部５０６によるDNS要求メッセージに対するDNS応答メッセージを通してアドレスリストを受け取る（動作６０３）。
続いて、P-GW選択部５０８は、属性情報抽出部５０９からのPO-GW属性情報によって当該PDN接続要求を送信したeNBにPO-GWが存在するか否かを判断し（動作６０４）、PO-GWが存在すれば（動作６０４；ＹＥＳ）、オフロード許可情報によりオフロードが許可されているか否かを判断する（動作６０５）。オフロードが許可されていれば（動作６０５；ＹＥＳ）、DNSから受け取ったアドレスリストからPO-GWを有する基地局（ここでは基地局１０）のPO-GWをPDNゲートウェイとして選択し（動作６０６）、セッション生成要求メッセージをS-GWへ送信する。PO-GWが存在しない場合（動作６０４；ＮＯ）あるいはオフロードが許可されていない場合には（動作６０５；ＮＯ）、DNSから受け取ったアドレスリストからモバイルコアネットワーク２０のP-GWをPDNゲートウェイとして選択し（動作６０７）、セッション生成要求メッセージをS-GWへ送信する。
このように、本実施例では、MMEがPO-GW属性情報に基づいてP-GW/PO-GWアドレスリストからPDNゲートウェイのIPアドレスを選択する。これにより、PO-GWを有する基地局１０にアタッチ要求した移動端末UEに対して、基地局１０のPO-GWをPDNゲートウェイに決定し、トラフィックオフロードを実行することができる。他方、PO-GWを持たない基地局にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、モバイルコアネットワーク２０のP-GWをPDNゲートウェイに決定しトラフィックオフロードは行わない。ただし、オフロード許可機能はなくてもよい。
４．オフロード方式Ｃ（第３実施例）
図１２は本発明の第３実施例であるオフロード方式Ｂの部分的シーケンスを示し、各シーケンス動作は図３および図４の動作Ｓ１−Ｓ６と同じであるから同じ参照符号を用いる。本実施例では、HSSに、PO-GW属性情報に基づいてPDNゲートウェイの情報を変更する機能が追加される。
Ｃ．１）オフロード制御
図１２において、MMEは、移動端末UEがアタッチ要求した基地局から基地局IDを含むPDN接続要求メッセージを受信すると（動作Ｓ１）、HSSに対して基地局のPO-GW属性情報を含む加入者情報要求メッセージを送信する（動作Ｓ２）。HSSは、PO-GW属性情報を受け取ると、デフォルトPDNをP-GW/PO-GWのIPアドレス/APNに設定した応答メッセージをMMEに返す（動作Ｓ３）。続いて、MMEはDNSへDNS要求メッセージを送信し（動作Ｓ４）、DNSから応答メッセージを受信する（動作Ｓ５）。MMEはデフォルトPDNをP-GW/PO-GWのIPアドレス/APNとするセッション生成要求メッセージをS-GWへ送信する（動作Ｓ６）。以下、既に述べたシーケンス動作Ｓ７〜Ｓ１６が実行される。
このように、本実施例では、MMEからのPO-GW属性情報に基づいてデフォルトPDNをP-GW/PO-GWのIPアドレス/APNに設定する。これにより、PO-GWを有する基地局１０にアタッチ要求した移動端末UEに対して、基地局１０のPO-GWをPDNゲートウェイに決定し、トラフィックオフロードを実行することができる。他方、PO-GWを持たない基地局にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、モバイルコアネットワーク２０のP-GWをPDNゲートウェイに決定しトラフィックオフロードは行わない。
Ｃ．２）構成
上述したネットワーク側のオフロード制御を実現するために、HSSにおいて次に述べるような機能が追加される。ただし、以下の例ではオフロード許可機能を含むものとする。
図１３に示すように、HSSは、図６に示すHSSの接続情報判断部２０４に代えて、属性情報に基づく接続情報判断部７０２を設け、図６のオフロード許可判断部２０８と同じ機能を有するオフロード許可判断部７０１はオフロード許可情報を接続情報判断部７０２へ出力する。この構成以外は、図６で説明したとおりであるから、同じ参照番号を付して説明は省略する。属性情報に基づく接続情報判断部７０２の動作は次の通りである。
Ｃ．３）接続情報判断
図１４に示すように、MMEから加入者情報要求を受けると、認証処理部２０３が加入者情報データベース２０５を参照してユーザ認証を行い（動作８０１）、オフロード許可判断部７０１が当該加入者のオフロード許可情報を接続情報判断部７０２へ渡す。接続情報判断部７０２は、オフロードが許可されているか否かを判断し（動作８０２）、オフロードが許可されていれば（動作８０２；ＹＥＳ）、加入者情報要求メッセージのPO-GW属性情報がPO-GWを含む基地局を示すか否かを判断する（動作８０３）。移動端末UEがアタッチする基地局がPO-GWを有していれば（動作８０３；ＹＥＳ）、接続情報判断部７０２はPO-GWを表すデフォルトAPNを選択し（動作８０４）、レスポンス生成部２０６が応答メッセージを生成してパケット送信インタフェース２０７からMMEへ返信する。オフロードが許可されていない場合（動作８０２；ＮＯ）あるいは移動端末UEがアタッチする基地局がPO-GWを有していない場合には（動作８０３；ＮＯ）、接続情報判断部７０２はモバイルコアネットワーク２０のP-GWを表すデフォルトAPNを選択し（動作８０５）、レスポンス生成部２０６が応答メッセージを生成してパケット送信インタフェース２０７からMMEへ返信する。
このように、MMEからのPO-GW属性情報に基づいてデフォルトPDNをP-GW/PO-GWのIPアドレス/APNに設定することで、PO-GWを有する基地局１０にアタッチ要求した移動端末UEに対して、トラフィックオフロードを実行することができる。他方、PO-GWを持たない基地局にアタッチ要求した移動端末UEに対しては、モバイルコアネットワーク２０のP-GWをPDNゲートウェイに決定しトラフィックオフロードは行わない。ただし、オフロード許可機能はなくてもよい。
本発明はモバイルコアネットワークのトラフィックオフロードを基地局において実行するシステムに適用可能である。
１０ 基地局
２０ モバイルコアネットワーク
３０ パケットデータネットワーク
１０１ パケット送受信インタフェース
１０２ 転送部
１０３ パケット中継部
１０４ パケットオフロード部
１０５ 無線アクセス制御管理部

Claims (26)

  1. 移動端末を外部のネットワークに接続するためのゲートウェイを有する基地局と、
    前記移動端末からの前記基地局を介した前記外部のネットワークへの接続要求に応じて、当該移動端末を前記ゲートウェイにアクセスさせる制御機能提供手段を有するモバイルネットワークと、
    を有することを特徴とする通信システム。
  2. 前記基地局は、前記移動端末を前記モバイルネットワークに接続する経路から前記ゲートウェイを通して前記外部のネットワークに接続する経路へ切り替える転送手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記モバイルネットワークの制御機能提供手段は、前記移動端末を前記モバイルネットワークのPDNゲートウェイに当初アクセスさせるPDNベアラ接続制御シーケンスを前記ゲートウェイへのアクセスに対して提供することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
  4. 前記モバイルネットワークは、モビリティ管理手段と、名前解決手段と、加入者情報管理手段とを有し、
    前記制御機能提供手段は、前記モビリティ管理手段、前記名前解決手段、前記加入者情報管理手段のうち少なくとも１つに設けられる
    ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の通信システム。
  5. 前記名前解決手段は、基地局の識別情報に基づいてゲートウェイのＩＰアドレスを解決する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
  6. 前記モビリティ管理手段は、前記名前解決手段から受け取ったアドレスリストから、基地局が前記ゲートウェイを有するか否かを示す属性情報に基づいて、ゲートウェイのＩＰアドレスを選択する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
  7. 前記加入者情報管理手段は、基地局が前記ゲートウェイを有するか否かを示す属性情報に基づいて、デフォルトネットワークのゲートウェイとして前記ゲートウェイを設定する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
  8. 前記制御機能提供手段は、移動端末ごとに設定された許可情報に従って、移動端末の前記ゲートウェイへのアクセスの可否を判定する機能を有することを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の通信システム。
  9. 通信システムの通信制御方法であって、
    基地局に、前記モバイルネットワークの移動端末を外部のネットワークに接続するためのゲートウェイを設け、
    前記移動端末からの前記基地局を通した前記外部のネットワークへの接続要求に応じて、モバイルネットワークの制御機能提供手段が当該移動端末を前記ゲートウェイにアクセスさせる、
    ことを特徴とする通信制御方法。
  10. 前記基地局が、前記移動端末が前記ゲートウェイにアクセスすると、前記移動端末を前記モバイルネットワークに接続する経路から前記ゲートウェイを通して前記外部のネットワークに接続する経路へ切り替える、ことを特徴とする請求項９に記載の通信制御方法。
  11. 前記モバイルネットワークの制御機能提供手段は、前記移動端末を前記モバイルネットワークのPDNゲートウェイに当初アクセスさせるPDNベアラ接続制御シーケンスを前記ゲートウェイへのアクセスに対して提供することを特徴とする請求項９または１０に記載の通信制御方法。
  12. 前記モバイルネットワークは、モビリティ管理手段と、名前解決手段と、加入者情報管理手段とを有し、
    前記制御機能提供手段は、前記モビリティ管理手段、前記名前解決手段、前記加入者情報管理手段のうち少なくとも１つに設けられることを特徴とする請求項９−１１のいずれか１項に記載の通信制御方法。
  13. 前記名前解決手段は、基地局の識別情報に基づいてゲートウェイのＩＰアドレスを解決することを特徴とする請求項１２に記載の通信制御方法。
  14. 前記モビリティ管理手段は、前記名前解決手段から受け取ったアドレスリストから、基地局が前記ゲートウェイを有するか否かを示す属性情報に基づいて、ゲートウェイのＩＰアドレスを選択することを特徴とする請求項１２に記載の通信制御方法。
  15. 前記加入者情報管理手段は、基地局が前記ゲートウェイを有するか否かを示す属性情報に基づいて、デフォルトネットワークのゲートウェイとして前記ゲートウェイを設定することを特徴とする請求項１２に記載の通信制御方法。
  16. 前記制御機能提供手段は、移動端末ごとに設定された許可情報に従って、移動端末の前記ゲートウェイへのアクセスの可否を判定することを特徴とする請求項９−１５のいずれか１項に記載の通信制御方法。
  17. 通信システムの基地局であって、
    移動端末を外部のネットワークに接続するためのゲートウェイと、
    前記移動端末からの当該基地局を通した前記外部のネットワークへの接続要求に対するモバイルネットワークからの応答に応じて、当該移動端末を前記ゲートウェイにアクセスさせる制御手段と、
    を有することを特徴とする基地局。
  18. 前記制御手段は、前記移動端末を前記モバイルネットワークからの応答に含まれる宛先アドレスに対応するゲートウェイにアクセスさせることを特徴とする請求項１７に記載の基地局。
  19. 前記制御手段は、前記モバイルネットワークからの応答に応じて、前記移動端末を前記外部のネットワークに接続する経路を、前記モバイルネットワークを通した第１経路と前記ゲートウェイを通した第２経路との間で切り替えることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の基地局。
  20. 通信システムの基地局における通信制御方法であって、
    移動端末からの当該基地局を通した外部のネットワークへの接続要求をモバイルネットワークに送信し、
    前記接続要求に対する前記モバイルネットワークからの応答に応じて、当該移動端末を前記外部のネットワークに接続するためのゲートウェイにアクセスさせる、
    ことを特徴とする通信制御方法。
  21. 通信システムの通信制御装置であって、
    基地局がモバイルネットワークの移動端末を外部のネットワークに接続するためのゲートウェイを有し、
    前記モバイルネットワークの制御機能提供手段が、前記移動端末からの前記基地局を通した前記外部のネットワークへの接続要求に応じて、当該移動端末を前記ゲートウェイにアクセスさせる、
    ことを特徴とする通信制御装置。
  22. 前記モバイルネットワークの制御機能提供手段は、前記移動端末を前記モバイルネットワークのPDNゲートウェイに当初アクセスさせるPDNベアラ接続制御シーケンスを前記ゲートウェイへのアクセスに対して提供することを特徴とする請求項２１に記載の通信制御装置。
  23. 前記モバイルネットワークの制御機能提供手段は名前解決手段を有し、前記移動端末が前記基地局を通して前記外部のネットワークへの接続要求に応じて、当該移動端末を前記ゲートウェイにアクセスさせるように基地局の属性情報に基づいてゲートウェイのＩＰアドレスを解決する、ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の通信制御装置。
  24. 前記モバイルネットワークの制御機能提供手段はモビリティ管理手段を有し、前記モビリティ管理手段は、名前解決手段から受け取ったアドレスリストから、基地局が前記ゲートウェイを有するか否かを示す属性情報に基づいて、PDNゲートウェイのＩＰアドレスを選択する、ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の通信制御装置。
  25. 前記モバイルネットワークの制御機能提供手段は加入者情報管理手段を有し、前記加入者情報管理手段は、基地局が前記ゲートウェイを有するか否かを示す属性情報に基づいて、デフォルトネットワークのゲートウェイとして前記ゲートウェイを設定する、ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の通信制御装置。
  26. 前記モバイルネットワークの制御機能提供手段は移動端末ごとに設定された許可情報に従って、移動端末の前記ゲートウェイへのアクセスの可否を判定することを特徴とする請求項２１−２５のいずれか１項に記載の通信制御装置。
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