JP2017509222A - モビリティアンカのモビリティ - Google Patents
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Abstract
Description
・モビリティアンカポイントに関連付けられたUEのIPアドレスは変わってはならない。
・実行中のセッション(ベアラ)が中断されてはならない。
・エンドツーエンド接続及びアプリケーションに対して、マイグレーションは可視又は知覚可能であってはならない(例えば、アクティブなTCP接続は維持されるべきであり、UEはインターネット内の同じIPアドレスで可視であるべきである)。
・UEのIPアドレスが変化する。ほとんどの上位レイヤプロトコル(TCP、UDP、VPN、・・・)は、ロケータ及び識別子の双方としてIPアドレスを用いるため、同じUEが新たなIPアドレスを用いてネットワークに再接続されると、このUEは新たなユーザのように見える。このため、セッションは中断される(UEは、古いIPアドレスの下で、通信パートナ、プロキシ、サーバにとって可視ではなくなる)。
・全てのUEが同時に再接続すると、MMEにとって過負荷となる。
APN アクセスポイント名(Access Point Name)
BGP ボーダゲートウェイプロトコル(Border Gateway Protocol)
CSR セッション作成要求(Create Session Request)
DL ダウンリンク(Downlink)
eNB 発展型ノードB(Evolved Node B)(又はeノードB)
EPC 発展型パケットコア(Evolved Packet Core)
HIP ホスト識別プロトコル(Host Identify Protocol)
MBR ベアラ変更要求(Modify Bearer Request)
MIP モバイルIP(Mobile IP)
MME モビリティ管理エンティティ(Mobility Management Entity)
OAM オペレーション及び管理(Operation and Management)
OCS オンライン課金システム(Online Charging System)
OF オープンフロー(OpenFlow)
OFCS オフライン課金システム(Offline Charging System)
PDN パケットデータネットワーク(Packet Data Network)
PGW パケットデータネットワークゲートウェイ(Packet Data Network Gateway)
PMIP プロキシモバイルIP(Proxy Mobile IP)
PSGW PGW及びSGW
・第1のステップにおいて、ベアラ処理は、古いSGWから新たなSGWにリダイレクトされる。これは、ダウンリンク(DL)トラフィックの場合はトラフィックフローが「古いPGW→新たなSGW」であり、アップリンク(UL)トラフィックの場合はトラフィックフローが「新たなSGW→古いPGW」となるように行われる。
・これと並行して、新たなPGWが必要な情報を用いて準備される。これにより、ベアラのパケットが到着し次第それらのパケットを処理することができる。
・このようにして全てのベアラがマイグレートされた後(依然として古いPGW及び新たなSGWを介して実行されており、新たなPGWは必要な全ての情報を有している)、ボーダゲートウェイプロトコル(BGP)更新メッセージがモバイルドメイン外部のネットワークに対して発行される。このメッセージは、古いPGWがルータとしての役割を果たしていたサブネットワークが、現在は新たなPGWを介して到達可能であることを示すものである。このメッセージが伝わると、ルータはトラフィックを新たなPGWにリダイレクトすることになる。
・マイグレーションが完了し、古いPSGWにおけるリソースを解放することができる。
・3GPP EPCネットワークのモビリティアンカポイントを、別のロケーションにマイグレートすることができる。
本発明の主な利点及び動機は、3GPP EPCネットワークのアンカポイント、及び結果としてPSGWを、動作及び進行中のセッションに影響することなくマイグレートすることができるということである。
・接続されたUEのIPアドレスを変更する必要がない。
マイグレーションは、接続されたUEのIPアドレス、そしてそのため、アクティブなセッションに影響を与えることなく生じる。
・セッションが中断されない。
IPアドレスは変更されず、マイグレーション(新たなPSGWへの変更)はアクティブな接続のエンドポイントにとって透過的に行われるため、セッションは中断されない。大きな遅延、遅延ジッタは想定されない。新たなPSGWへの移行の準備がされているため、GWの実際の変更は、アプリケーションに対する知覚可能な影響なく可能な限り最小の時間で行われる。
・MMEは、シグナリング速度を制御することができる(MMEは過負荷とならないが、独自の可能な速度でシグナリングを行うことができる)。
MMEは、マイグレートすべきUE(ベアラ)とそのスピードとを決定することができる。これにより、PSGW全体が瞬時にオフになり、影響を受けたUEが再アタッチを実行する場合に生じるシグナリングトラフィックピークを回避できる。マイグレーションプロセスの際の安定性の問題は、それぞれ制御下に置かれて回避することができる。
・アイドル接続が効率的にマイグレートされる。
アイドルUE及びそれらのそれぞれのベアラ(GTPパス)のマイグレーションは、古いGWから新たなGWへの通常のハンドオーバに非常に類似した最小限の必要なメッセージを用いて転送され、新たなセッションは、新たなPSGWによって直接ハンドリングすることができる。これらは、新たな変更されたセッション要求がMME、S−GW及びP−GW間で交換された後に、新たなPSGWによって完全に処理される。新たなメッセージ及び手順の最小の組を3GPP規格に組み込まなくてはならない。
・仮想化ベースのマイグレーション:
本開示において説明される手順は、PSGWが仮想化された構成で実行されるシナリオに適しているが、従来の仮想化されていない構成の場合にも機能する。文献において従来検討されているほとんどのそのような構成における特徴のうちの1つは、データプレーン及び制御プレーンの独立したスケーリングである。提案される手順はシグナリングに依存するため、そのような手法との組み合わせは、マイグレーションの時間に関して特に有利であり、より多くのリソースを制御プレーンに割り当てることができ、これによってマイグレーションプロセスが高速になる。
1.古いPSGWのベアラが新たなPSGWにマイグレートされるべきであることをMMEに通知する(ステップS201)。
2.アクティブ状態のベアラをマイグレートする(ステップS202)。
3.アイドル状態のベアラをマイグレートする(ステップS203)。
4.外部ルーティングを更新する(ステップS204)。
・S102: 新たなSGW202は、PGWからのダウンリンクトラフィックのためのTEID(tunnel endpoint identifier, トンネルエンドポイント識別子)を割り当てることができ、新たなPGWに「セッション作成要求」S102メッセージを送信する。このステップは図1Cのシナリオに示されている。既存の3GPP規格による通常かつ既存の「セッション作成要求」は、このタスクにとって十分とすることができることに留意されたい。新たなPGWがこの時点で自己のIPアドレス範囲外にある既存のUE IPアドレスを用いてベアラをセットアップしなければならない場合に、必要な唯一の変更が生じる場合がある。このUE IPアドレスはメッセージS102を用いて送信される。
・S103: 新たなPGWは、必要なセットアップを行うと、応答メッセージをにより返答する。まだデータをトランスポートしていない新たなPGWにおいて新たに作成されたベアラセットアップを図1Dに示している。PGWは、この新たなPGWを介した送信に用いるために自己のPGW TEIDの組を割り当てる場合がある。
・S104: 新たなSGWは、標準的な手順に従って「ベアラ変更要求」を古いPWGに発行する。このステップは図1Cのシナリオに示している。
・S105: 旧PGWが適宜、返答する。
・S106: SGWは「セッション作成応答」メッセージによりMMEに返答する。本手順のこの段階において、マイグレートされるベアラのダウンリンクトラフィックは既に新たなSGWを介して実行されている一方で、アップリンクトラフィックは依然として旧SGWを介して送信されている。この状況を図1Eのシナリオに示している。
・S107: MMEは、このベアラのUEが現在アタッチされているeNBに対し、「パス切り替え要求ACK」メッセージに類似したメッセージを送る。このステップを図1Fのシナリオに示している。このメッセージは、新たなSGW IPアドレスと、アップリンクTEIDとを含んでいる。eNBは、新たなIPアドレス及びアップリンクTEIDを使い始め、このためトラフィックを新たなSGWに送る。このようなメッセージは3GPP規格に存在するが、図3のステップ5を参照すると、eNBはこれを「パス切り替え要求」を送信していない状態で受理しなければならない。
・S108: eNBは、現在、トラフィックが新たなSGWに送られていることを確認する。3GPP規格と比べて、これは新たなメッセージタイプであるが、このメッセージはオプションである。
・S301: MMEはCSR*を新たなSGWに送信する。この要求において、MMEは、スイッチレイヤにおける再ルーティングを用いた方法がマイグレーションのために用いられるべきであることを指示する。この手順において用いられるスイッチ103の識別情報は、このステップにおいて共に送信することができるが、送信される必要はない。例えば、この情報を用いて新たなPGWを事前構成するか、又はSDNに基づくスイッチコントローラに、トラフィックをどのように最良に再ルーティングするかを決定させることも可能である。
・S302: SGWは、自身がスイッチに基づく方法を用いた再ルーティングを実行するべきであることを示すCSRを新たなPGWに転送し、既にセットアップされたベアラのコピーを作成するのに必要な全ての必要な情報、特にUEのIPアドレスを共に送信する。このステップにおける新たなPGWは、以下の方法のうちの1つに従っていずれのスイッチを更新しなくてはならないかも決定する。a)この情報をステップS302において受信し、これにより、この情報を用いる。b)必要なスイッチのアドレス、IDを用いて事前構成されている。c)SDNに基づくコントローラに切り替え要求を転送し、次にこのコントローラ自体が、いずれのスイッチを変更するかを決定する。
・S303: 新たなPGWがトラフィックの再ルーティングをトリガする。これは、新たなPGWに直接スイッチと通信させることによって、又は、SDNに基づくスイッチが利用可能である場合、「ルーティング更新」コマンドをSDNコントローラに送信することによって行うことができる。第2の場合、例えばOpenFlowコントローラとすることができるSDNコントローラは、このステップにおいて新たなPGWによって送信された情報を考慮することによって、影響を受けたベアラのトラフィックのためのルーティングを変更するための適切なスイッチ、特に注目すべきはソース及び宛先のIPアドレス及びベアラの使用ポートを決定する。
・S304: スイッチ、SDNコントローラがそれぞれルーティング更新を承認する。
・S305: SGWはセッション作成応答によりMMEに返答する。オプションとして、SGWは古いPGW101に、現在のベアラを削除することができることも通知することができることに留意されたい。これについては図5に明示的に示されていない。
・S306〜S308: 図2に示した手順と同様である。
1.MMEに、古いPSGWのベアラを新たなPSGWにマイグレートするべきであることを通知する(ステップS201)。
2.アクティブベアラをマイグレートする(ステップS202)。
3.外部ルーティングを更新する(ステップS203b、変更されている)。
4.アイドルベアラをマイグレートする(ステップS204b、変更されている)。
・マイグレーションが依然として手順のステップS202にある場合、図2又は図5によるアクティブベアラについての手順と同じ手順に従うか、又は、
・ステップS203bが既に正常に実行されている場合は、図6に基づいて新たなPSGWによりベアラを再確立する。
・オンライン課金の場合、マイグレーション事例の特殊な処理は不要である。
−新たなPGWは、新たなSGWからCSRを受信すると(S102、既存の手順と比較して変更がない)、オンライン課金システム(OCS)にクレジット(credit)を要求する。
−クレジットが許可されると、ベアラ状態が確立される。
−クレジットが利用可能でない場合は、ベアラがドロップされるか、又は確立されない。
−考えられる1つの欠点は、古いPGWが特定の量のクレジットを要求したものの、それを使い切らず、新たなPGWがベアラをドロップしなければならないという状況が生じ得るということである。しかし、この状況は、既存の課金アーキテクチャにおける変更を正当化しない稀な事例と考えられる。
−マイグレーション後に、古いPGW及び新たなPGWは、OCSに更新情報を送信し、利用情報をまとめなければならない。しかし、既に今日、UEは様々なAPN、PDNにサービスを要求することができるため、同様の手順は既に定められている可能性さえある。
・オフライン課金の場合、各PGW(古いPGW及び新たなPGWの双方)が、互いに独立して独自の課金記録を作成する。オフライン課金システム(offline charging system, OFCS)は、様々な課金記録を合算することができさえすればよい。
Claims (21)
- モバイル通信ネットワークにおいて、第1のモビリティアンカを第2のモビリティアンカにマイグレートする方法であって、
前記第1のモビリティアンカは前記モバイル通信システム内のあるサブネットワークを扱うものであり、前記第1のモビリティアンカには複数のユーザ機器(UE)が接続されており、
前記ユーザ機器に到達可能なアドレスを有する前記第1のモビリティアンカにおけるベアラの状態のコピーを、前記第2のモビリティアンカに設けるステップと、
前記第1のモビリティアンカを通じて到達可能であった前記サブネットワークが現時点で前記第2のモビリティアンカを通じて到達可能であることを、前記第1のモビリティアンカの外部にある1以上のネットワークエンティティに通知するステップと
を含む方法。 - マイグレーション後に前記UEとの間でやり取りされるデータは、前記第1のモビリティアンカに代わって前記第2のモビリティアンカを通るものである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のモビリティアンカは第1のパケットゲートウェイ(PGW)にあり、前記第2のモビリティアンカは第2のパケットゲートウェイ(PGW)にあり、
SGWを更に備え、
セッション作成要求(CSR)を前記SGWに送信するステップと、
前記SGWがCSRを前記第2のPGWに送信するステップと、
前記ユーザ機器との間でやり取りされるパケットが、現時点で前記第2のPGWを通じてルーティングされることを、前記サブネットワークの外部にある1以上のネットワークエンティティに通知する再ルーティング要求を発行するステップと
を含む請求項1又は2に記載の方法。 - 前記SGWに対するCSRの送信がモビリティ管理エンティティ(MME)により行われ、及び/又は、
前記第2のPGWに対するCSRの送信が前記SGWにより行われ、及び/又は、
前記第2のPGWに対するCSRの送信により、前記第2のPGWにおけるベアラのコピーが、前記サブネットワークに属するベアラのユーザ機器アドレスの既存のアドレスを用いて設けられる、請求項3に記載の方法。 - 前記SGWに対する前記CSRは、前記第2のPGWがベアラを処理できるように準備されるべきであることをも前記SGWに通知するための前記第2のPGWの指示を暗黙的又は明示的に含むものである、請求項4に記載の方法。
- 前記SGWに対する前記CSRは、前記PGWを変更するための要求を示すパラメータを含むものである、請求項5に記載の方法。
- 前記SGWは、前記PGWを変更するための要求を示し、かつマイグレーション期間におけるSGWのリロケーションを伴うハンドオーバを無効にする設定メッセージを受信するものであり、及び/又は、
前記SGWに対する前記CSRは通常のCSRである、請求項5に記載の方法。 - 前記第1のモビリティアンカを通じて到達可能であった前記サブネットワークが現時点で前記第2のモビリティアンカを通じて到達可能であることが、前記第1のモビリティアンカの外部にある前記1以上のネットワークエンティティに、ボーダゲートウェイプロトコル更新メッセージを用いて通知され、又は、
前記1以上のエンティティが、前記第1のPGW及び前記第2のPGWの前にある1以上のスイッチであり、前記第2のPGWは、ベアラのコピーの作成後に、ベアラのトラフィックが前記第1のPGWに代えて前記第2のPGWを通じてルーティングされるようにルーティングを変更するよう前記1以上のスイッチに通知し、又は、
前記1以上のエンティティが、1以上のエントランスポイントを前記第1のPGW及び前記第2のPGWに接続するMPLSスイッチであり、前記ルーティングの更新は、ネットワークエントランスポイントと新たなPGWとの間の新たなMPLSトンネルをセットアップすることによって行われ、又は、
前記1以上のエンティティが、1以上のエントランスポイントを前記第1のPGW及び前記第2のPGWに接続するIPルータであり、前記ルーティングの更新は、内部ゲートウェイプロトコルを用いてネットワークエントランスポイントと新たなPGWとの間のルーティングを更新することによって行われる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1のPGW及び前記第2のPGWの前にある1以上のスイッチを含むスイッチレイヤにおける再ルーティングによりマイグレーションが行われるべきであることを示すCSRを前記SGWに送信するステップと、
前記第2のPGWが、対応するベアラが前記第2のPGWに設けられた後にトラフィックの再ルーティングをトリガするステップと
を含む請求項3〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記再ルーティングは、
前記第2のPGWが、前記CSRメッセージにより受信した情報に基づいて前記スイッチと通信するステップと、
前記第2のPGWが、前記再ルーティングに用いるために事前に構成された前記スイッチと通信するステップと、
前記第2のPGWが、前記再ルーティングに用いられることになる前記スイッチを決定するコントローラと通信するステップと
のいずれかを含み、
前記第2のPGWによりトリガされた1以上のスイッチにおけるスイッチングテーブルを更新し、前記第1のPGWに代えて前記第2のPGWを通じてトラフィックを再ルーティングするステップを更に含む請求項9に記載の方法。 - SGWの変更を伴うハンドオーバにおいて利用されるメッセージが用いられ、
前記CSRメッセージは、前記第2のPGWがベアラを処理できるように準備されるべきであるという指示を含み、前記指示は好ましくは前記第2のPGWのアドレスを含み、
前記SGWは、前記指示に応じて、前記第2のPGWにベアラのコピーを設けるためにCSRを前記第2のPGWに送信する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。 - 対応するベアラが前記第2のPGWにおいて確立された後に、前記SGWから前記第2のPGWにアップリンクパケットをルーティングするステップであって、ダウンリンクパケットはなおも前記第1のPGWを通じてルーティングされる、ステップと、
前記再ルーティング要求が発行され、ダウンリンクトラフィックが前記第2のPGWを通じて前記SGWに到達した後に、前記SGWから前記第2のPGWにアップリンクパケットをルーティングするステップと
のいずれかを含み、及び/又は、
アクティブベアラについて前記再ルーティングが行われた後にアイドルベアラがマイグレートされる、請求項3〜11のいずれか1項に記載の方法。 - マイグレートされる前記アイドルベアラに関し、前記SGWと、前記SGWから前記第2のPGWとに対してCSRを送信するステップと、
前記SGWと前記第2のPGWとの双方に前記コピーが設けられた後に、ベアラが再びアクティブになった場合は、前記SGW及び前記第2のPGWを通じてトラフィックを送るステップと
を含む請求項12に記載の方法。 - 前記第2のPGWに前記アイドルベアラのコピーが設けられ、
前記SGWに対するCSRの送信が、好ましくはモビリティ管理エンティティ(MME)により行われる、請求項15に記載の方法。 - 前記再ルーティングが確立される前にアイドルベアラがアクティブになった場合に、前記アクティブベアラのマイグレーションのための手順に従って前記ベアラをマイグレートするステップと、
前記再ルーティングが確立された後にアイドルベアラがアクティブになった場合に、好ましくはMMEから前記SGWに送信されるCSRと、好ましくは前記SGWから前記第2のPGWに送信されるCSRとにより前記アイドルベアラをマイグレートするステップと
を含む請求項12〜14のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1のモビリティアンカは第1のパケットゲートウェイ(PGW)を有し、前記第2のモビリティアンカは第2のPGWを有し、前記第1のPGWは前記SGWとは異なる第1のSGWに接続され、前記第2のPGWは、第2のSGWとも呼ばれる前記SGWに接続され、
セッション作成要求(CSR)を前記第2のSGWに送信するステップと、
CSRを前記第2のPGWに送信するステップと、
ベアラ変更要求(MBR)を前記第1のPGWに送信するステップと、
前記ユーザ機器との間でやり取りされるパケットが現時点で前記第2のPGWを通じてルーティングされるべきであることを、前記サブネットワークの外部にある1以上のネットワークエンティティに通知する再ルーティング要求を発行するステップと
を含む請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1のSGWに対するCSRの送信により、前記第1のPGWに存在するベアラのコピーが前記第2のPGWに設けられ、及び/又は、
前記第1のPGWに対するMBRの送信が前記第2のSGWにより行われ、前記第2のSGWを通じてトラフィックをリダイレクトするよう前記第1のPGWに指示がなされる、請求項16に記載の方法。 - SGWの変更を伴うハンドオーバにおいて用いられるメッセージは、前記モバイル管理エンティティ(MME)から、前記ユーザ機器が接続されているeNBへと送信されるパス切り替え要求ACKメッセージを含み、
前記eNBは、それまでにパス切り替え要求を送信することなく、前記パス切り替え要求ACKメッセージを受理するものである、請求項16又は17に記載の方法。 - SGWのハンドオーバ手順は、ベアラのトラフィックを前記第1のPGWから前記第2のSGWにリダイレクトするために用いられるものであり、
ベアラのうちの1つのリダイレクト後に、
ベアラのアップリンクトラフィックが前記第2のSGWを経て前記第1のPGWへと流れ、
ベアラのダウンリンクトラフィックが前記第1のPGWを経て前記第2のSGWへと流れ、
前記第2のPGWは、前記第1のPGWによって処理されたベアラの状態のコピーを用いて、該第2のPGWがベアラについてのパケットを処理することができるように準備され、
マイグレーション中のベアラの変更を扱うために、前記第2のPGWを通じて前記トラフィックを再ルーティングする前に、
なおも前記第1のPGWを通じてルーティングされているベアラの状態が変更された場合に、前記第2のPGWを更新するステップであって、前記更新が好ましくは前記第2のSGWによって開始される、ステップと、
前記第2のPGWを通じてベアラを再ルーティングする前の、ベアラの変更を防ぐステップと、
前記第2のPGWにおいてベアラが確立されると、全てのアップリンクユーザデータ及びシグナリングデータを前記第2のPGWにリダイレクトするステップと
のいずれかを含む請求項16〜18のいずれか1項に記載の方法。 - モバイル通信ネットワークにおいて、第2のモビリティアンカとして動作し、第1のモビリティアンカを前記第2のモビリティアンカにマイグレートする装置であって、
前記第1のモビリティアンカは前記モバイル通信システム内のあるサブネットワークを扱い、前記第1のモビリティアンカには複数のユーザ機器(UE)が接続されており、マイグレーション後に前記UEとの間でやり取りされるデータは、前記第1のモビリティアンカに代わって前記第2のモビリティアンカを通り、
前記第1のモビリティアンカにおけるベアラ状態の、該ベアラ状態ごとのコピーを前記第2のモビリティアンカに設けるモジュールと、
前記第1のモビリティアンカを通じて到達可能であった前記サブネットワークが現時点で前記第2のモビリティアンカを通じて到達可能であることを、前記第1のモビリティアンカの外部にある1以上のネットワークエンティティに通知するモジュールと
を備えた装置。 - 請求項2〜19のいずれか1項に記載のステップを実行するモジュールを更に備えた請求項20に記載の装置。
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