JP2018038089A - 信頼wlanアクセスおよびネットワークにおけるトラフィック検出およびdscpマッピングに基づくモバイルネットワークオペレータ(mno)qos制御 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼WLANアクセスおよびネットワークにおけるトラフィック検出およびDSCPマッピングに基づくモバイルネットワークオペレータ(MNO)QOS制御の提供。
【解決手段】信頼無線ローカルエリアネットワークによりユーザ機器に提供される進化型パケットコアネットワークへのアクセスのサービスの質が、種々のネットワークデバイスへのサービスの質ポリシーの提供、ユーザ機器へおよびそこからのデータフローの特性の監視、ならびにポリシーに従った区別化サービスコードポイントマーキングおよび802.11.eユーザ優先度の調整により、モバイルネットワークオペレータによって制御される。
【選択図】図4
【解決手段】信頼無線ローカルエリアネットワークによりユーザ機器に提供される進化型パケットコアネットワークへのアクセスのサービスの質が、種々のネットワークデバイスへのサービスの質ポリシーの提供、ユーザ機器へおよびそこからのデータフローの特性の監視、ならびにポリシーに従った区別化サービスコードポイントマーキングおよび802.11.eユーザ優先度の調整により、モバイルネットワークオペレータによって制御される。
【選択図】図4
Description
(関連出願の引用)
本願は、米国仮特許出願第61/880,421号(2013年9月20日出願、名称「Mobile Network Operator (MNO) Control of WiFi QoS Based on Traffic Detection and DSCP Mapping in Trusted WLAN Access and Networks」Tomici、他)の利益を主張し、上記出願の開示は、その全体が参照により本明細書に引用される。
本願は、米国仮特許出願第61/880,421号(2013年9月20日出願、名称「Mobile Network Operator (MNO) Control of WiFi QoS Based on Traffic Detection and DSCP Mapping in Trusted WLAN Access and Networks」Tomici、他)の利益を主張し、上記出願の開示は、その全体が参照により本明細書に引用される。
モバイルネットワークオペレータは、加入者に、セルラーおよびWiFi技術の両方を使用して、管理されたネットワークアクセスを提供する。モバイルネットワークオペレータは、その二重モード加入者のためのインターネットベースのトラフィックをオフロードするための方法として、WiFiを使用することができる。現在のアプローチでは、モバイルネットワークオペレータは、WiFiが利用可能であるとき、インターネットアクセスのためにWiFiを使用するようにハンドセットアプリケーションを条件付きで構成し得る。例えば、モバイルネットワークは、アプリケーションが低モビリティシナリオにあり、それらがWiFiホットスポット内にある場合、WiFiを使用するようにアプリケーションを構成し得る。
本明細書に開示されるのは、信頼無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)アクセスネットワーク(TWAN)による、ユーザ機器(UE)または他のネットワーク端末デバイスに提供される進化型パケットコアネットワーク(EPC)へのアクセスのサービスの質(QoS)を制御するための方法、デバイス、およびシステムである。QoSは、種々のネットワークデバイスへのサービスの質ポリシー情報の提供および配信と、データトラフィックフローおよびその特性の監視と、ポリシー情報に従った区別化サービスコードポイント(DSCP)マーキングと802.11.eユーザ優先度(UP)との調整とによって、モバイルネットワークオペレータ(MNO)によって制御される。本QoS管理方式は、例えば、UEまたは他のネットワーク端末デバイスへおよびそこからのオフロードまたは進化型パケットコアルーティングWiFiトラフィックのために使用され得る。
本概要は、発明を実施するための形態において以下でさらに説明される、簡略化形態の概念の選択を導入するように提供される。本概要は、請求された主題の主要な特徴または不可欠な特徴を識別することを目的としておらず、また、請求された主題の範囲を限定するために使用されることも目的としていない。さらに、請求された主題は、本開示の任意の部分で記述されるいずれかまたは全ての不利ポイントを解決する制限に限定されない。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えているWiFiサービスの質マネージャデバイスであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
第1のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークデバイスから受信することと、
第2のサービスの質ポリシーを信頼無線LANゲートウェイに送信することと、
第3のサービスの質ポリシーを無線LANアクセスネットワークに送信することと、
第4のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークゲートウェイに送信することと
を含む動作を前記WiFiサービスの質デバイスに達成させる、WiFiサービスの質マネージャデバイス。
(項目2)
一組の加入者のクラスまたは一組のデータフローのタイプに従って、前記第1、第2、第3、および第4のサービスの質ポリシーが、提供されるべきサービスの質を区別するようにさらに構成されている、項目1に記載のWiFiサービスの質マネージャデバイス。
(項目3)
第5のサービスの質ポリシーをトラフィック検出デバイスに送信することをさらに含む動作を達成するように構成されている、項目1に記載のWiFiサービスの質マネージャデバイス。
(項目4)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えているトラフィック検出デバイスであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
パケット検査を行い、データフローの特性を検出することと、
LANアクセスネットワークおよびLANゲートウェイに、前記データフローの特性を通知することと
を含む動作を前記トラフィック検出デバイスに達成させる、トラフィック検出デバイス。
(項目5)
前記パケット検査は、ディープパケット検査である、項目4に記載のトラフィック検出デバイス。
(項目6)
前記パケット検査は、シャローパケット検査である、項目4に記載のトラフィック検出デバイス。
(項目7)
サービスの質ポリシーを受信することをさらに含む動作を達成するように構成され、前記LANアクセスネットワークおよびLANゲートウェイに、前記データフローの特性を通知することは、前記サービスの質ポリシーに従って前記データフローの異なる処理を要求する、前記データフローの特性の変化を条件とする、項目4に記載のトラフィック検出デバイス。
(項目8)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えている無線LANアクセスネットワークであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク802.11.e媒体アクセス制御フレームを処理することと
を含む動作を前記無線LANアクセスネットワークに達成させる、無線LANアクセスネットワーク。
(項目9)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えている信頼無線LANゲートウェイであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、アップリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む動作を前記信頼無線LANゲートウェイに達成させる、信頼無線LANゲートウェイ。
(項目10)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えている進化型パケットコアネットワークゲートウェイであって、前記進化型パケットコアネットワークゲートウェイは、実行可能命令を記憶している前記メモリによって構成され、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む動作を前記信頼無線LANゲートウェイに達成させる、進化型パケットコアネットワークゲートウェイ。
(項目11)
ネットワーク内のWiFiサービスの質を管理する方法であって、前記方法は、
第1のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークデバイスから受信することと、
第2のサービスの質ポリシーを信頼無線LANゲートウェイに送信することと、
第3のサービスの質ポリシーを無線LANアクセスネットワークに送信することと、
第4のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークゲートウェイに送信することと
を含む、方法。
(項目12)
前記第1、第2、第3、および第4のサービスの質ポリシーは、一組の加入者のクラスまたは一組のデータフローのタイプに従って、提供されるべきサービスの質を区別する、項目11に記載の方法。
(項目13)
第5のサービスの質ポリシーをトラフィック検出デバイスに送信することをさらに含む、項目11に記載の方法。
(項目14)
ネットワーク内のWiFiサービスの質を管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
パケット検査を行い、データフローの特性を検出することと、
前記データフローの特性の変化が、サービスの質ポリシーに従って前記データフローの異なる処理を要求する場合、LANアクセスネットワークおよびLANゲートウェイに、前記データフローの特性を通知することと
を含む、方法。
(項目15)
前記パケット検査は、ディープパケット検査である、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記パケット検査は、シャローパケット検査である、項目14に記載の方法。
(項目17)
無線LAN上のトラフィックを管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク802.11.e媒体アクセス制御フレームを処理することと
を含む、方法。
(項目18)
信頼無線LANゲートウェイ上のトラフィックを管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、アップリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む、方法。
(項目19)
進化型パケットコアネットワークゲートウェイ上のトラフィックを管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む、方法。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えているWiFiサービスの質マネージャデバイスであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
第1のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークデバイスから受信することと、
第2のサービスの質ポリシーを信頼無線LANゲートウェイに送信することと、
第3のサービスの質ポリシーを無線LANアクセスネットワークに送信することと、
第4のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークゲートウェイに送信することと
を含む動作を前記WiFiサービスの質デバイスに達成させる、WiFiサービスの質マネージャデバイス。
(項目2)
一組の加入者のクラスまたは一組のデータフローのタイプに従って、前記第1、第2、第3、および第4のサービスの質ポリシーが、提供されるべきサービスの質を区別するようにさらに構成されている、項目1に記載のWiFiサービスの質マネージャデバイス。
(項目3)
第5のサービスの質ポリシーをトラフィック検出デバイスに送信することをさらに含む動作を達成するように構成されている、項目1に記載のWiFiサービスの質マネージャデバイス。
(項目4)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えているトラフィック検出デバイスであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
パケット検査を行い、データフローの特性を検出することと、
LANアクセスネットワークおよびLANゲートウェイに、前記データフローの特性を通知することと
を含む動作を前記トラフィック検出デバイスに達成させる、トラフィック検出デバイス。
(項目5)
前記パケット検査は、ディープパケット検査である、項目4に記載のトラフィック検出デバイス。
(項目6)
前記パケット検査は、シャローパケット検査である、項目4に記載のトラフィック検出デバイス。
(項目7)
サービスの質ポリシーを受信することをさらに含む動作を達成するように構成され、前記LANアクセスネットワークおよびLANゲートウェイに、前記データフローの特性を通知することは、前記サービスの質ポリシーに従って前記データフローの異なる処理を要求する、前記データフローの特性の変化を条件とする、項目4に記載のトラフィック検出デバイス。
(項目8)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えている無線LANアクセスネットワークであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク802.11.e媒体アクセス制御フレームを処理することと
を含む動作を前記無線LANアクセスネットワークに達成させる、無線LANアクセスネットワーク。
(項目9)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えている信頼無線LANゲートウェイであって、前記メモリは、実行可能命令を記憶しており、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、アップリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む動作を前記信頼無線LANゲートウェイに達成させる、信頼無線LANゲートウェイ。
(項目10)
プロセッサと、前記プロセッサと連結されているメモリとを備えている進化型パケットコアネットワークゲートウェイであって、前記進化型パケットコアネットワークゲートウェイは、実行可能命令を記憶している前記メモリによって構成され、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む動作を前記信頼無線LANゲートウェイに達成させる、進化型パケットコアネットワークゲートウェイ。
(項目11)
ネットワーク内のWiFiサービスの質を管理する方法であって、前記方法は、
第1のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークデバイスから受信することと、
第2のサービスの質ポリシーを信頼無線LANゲートウェイに送信することと、
第3のサービスの質ポリシーを無線LANアクセスネットワークに送信することと、
第4のサービスの質ポリシーをパケットデータネットワークゲートウェイに送信することと
を含む、方法。
(項目12)
前記第1、第2、第3、および第4のサービスの質ポリシーは、一組の加入者のクラスまたは一組のデータフローのタイプに従って、提供されるべきサービスの質を区別する、項目11に記載の方法。
(項目13)
第5のサービスの質ポリシーをトラフィック検出デバイスに送信することをさらに含む、項目11に記載の方法。
(項目14)
ネットワーク内のWiFiサービスの質を管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
パケット検査を行い、データフローの特性を検出することと、
前記データフローの特性の変化が、サービスの質ポリシーに従って前記データフローの異なる処理を要求する場合、LANアクセスネットワークおよびLANゲートウェイに、前記データフローの特性を通知することと
を含む、方法。
(項目15)
前記パケット検査は、ディープパケット検査である、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記パケット検査は、シャローパケット検査である、項目14に記載の方法。
(項目17)
無線LAN上のトラフィックを管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク802.11.e媒体アクセス制御フレームを処理することと
を含む、方法。
(項目18)
信頼無線LANゲートウェイ上のトラフィックを管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、アップリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む、方法。
(項目19)
進化型パケットコアネットワークゲートウェイ上のトラフィックを管理する方法であって、前記方法は、
サービスの質ポリシーを受信することと、
データフローの特性の通知を受信することと、
前記サービスの質ポリシーおよび前記データフローの特性に従って、ダウンリンク区別化サービスコードマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップすることと
を含む、方法。
添付の図面と併せて一例として挙げられる、以下の説明から、より詳細に理解され得る。
図1は、TWANとの通信により進化型パケットコアネットワークへのアクセスを有するユーザ機器を描写する、システムブロック図である。
図2は、デフォルトサービスの質ポリシーを確立する方法を図示する、信号流れ図である。
図3は、TWANへのユーザ機器のアタッチと、ベアラの後続認証および確立とを図示する、信号流れ図である。
図4は、デフォルトポリシーに基づいて、DSCPマーキングを設定し、続いて、検出されたトラフィックに基づいて、マーキングを改変する方法を図示する、信号流れ図である。
図5は、TWAN、EPC、および他の通信のためのアーキテクチャを図示する、システムブロック図である。
図6は、ユーザ機器または他のネットワークデバイスとして使用するために好適な無線ネットワークデバイスのブロック図である。
図7は、種々のネットワーク機能を実装するための例示的コンピューティングシステムのブロック図である。
統合スモールセルおよびWiFi(ISW)ネットワークは、許可スペクトル内のスモールセルとともに、無許可スペクトル内のWiFiアクセスポイントを伴って展開されるものである。モバイルネットワークオペレータ(MNO)は、費用効果的統合および相互作用を通してそのセルラーおよびコアネットワークを補完するように、「キャリアグレード」WiFiの組み込みを開始している。これは、種々のネットワークアーキテクチャ、加入者サービス選択肢、およびポリシー管理機構の発展を促し得る。
ISWネットワーク要件は、WiFiによるインターネットトラフィックオフロード、セルラーとWiFiとの間のサービス継続性、簡略化されたネットワーク展開および管理(例えば、セルラーおよびWiFiプロビジョニング機構ならびに自己編成ネットワーク(SON)拡張の統合により)、およびポリシーベースのマルチアクセストラフィック管理の拡張(例えば、セルラーおよびWiFiアクセス技術にわたる動的トラフィック操向およびQoSのローカル強化により)のためのより低コストの代替に対処することが期待される。
オペレータが、「キャリアWiFi」を採用し、そのネットワークを最適化し、費用を削減するにつれて、オペレータのモバイルコアネットワーク(MCN)と直接インターフェースをとることができる、「信頼」WLANアクセスネットワーク(TWAN)のさらなる展開がもたらされるであろうことが期待される。同様に、MNO展開スモールセルと、高トラフィック大都市ホットスポット場所等の共通地理的エリア内のWiFiアクセスネットワークとのさらなる統合がもたらされるであろうと期待される。そのような統合は、セルラーおよびWiFiアクセスの両方をサポートする、ますます増加するスマートフォンの数によって促される。
本文脈では、用語「TWAN」は、適切な手段が、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)によるアクセスからEPCを保護するために講じられる状況を指す。そのような手段は、MNOの裁量に委ねられ、例えば、WLANとEPCとの間の耐タンパファイバ接続の確立、またはEPCエッジにおけるWLANとセキュリティゲートウェイとの間のIPSecセキュリティアソシエーションの確立を含み得る。対照的に、WLANアクセスが、「非信頼」と見なされる場合、WLANは、EPCエッジにおいて、進化型パケットコアネットワークゲートウェイ(PGW)とインターフェースをとり得、PGWは、WLANを通してEPCにアクセスする各UEとIPSecセキュリティアソシエーションを直接確立しなければならない。
本明細書に開示されるのは、種々のネットワークデバイスへのサービスの質ポリシーの提供と、ユーザ機器へおよびそこからのデータフローの特性の監視と、ポリシーに従ったDSCPマーキングとユーザ優先度マッピング等との調整とによるWLAN QoSのMNO制御のための解決策である。MNOが、キャリアWiFiを展開する場合、MNOが、WiFiを介する異なるレベルのQoSによる付加価値サービスを、ハンドセット等の加入者ユーザ機器(UE)にもたらし得るように、アクセスポイント(Ap)が、少なくともいくつかの802.11.eまたはWiFiアライアンス(WFA)無線マルチメディア(WMM)QoS特徴をサポートすることが所望され得る。TWANおよび進化型パケットコアネットワーク(EPC)デバイスは、サービスの質ポリシーを自動的に提供し、設定されたデフォルトに従って、DSCPマーキングを確立するように構成されることができる。これらのデバイスは、後に、これらのポリシーに従って、UEへおよびそこから実際にフローするデータの特性に応答して、DSCPマーキングを調整することができる。
さらなる文脈を与えるために、以下に論じられるのは、3GPPに関連付けられたWLAN QoSおよびWLANのための関連WiFi規格である。3GPPは、セルラーアクセスおよびコアネットワークにわたる種々のレベルのQoSのための制御機構を規定している。本明細書に詳述されるように、これらの能力は、セルラーアクセスネットワークに同様に適用され得るMNO要件に基づいて、WLAN QoSの区別を含むように拡張される。
WiFiは、無許可スペクトルによる、モバイルセッション継続性を含むMNO付加価値パケットデータサービスの安価な送達のために使用され得る。オフロードが行われる方法および場所に応じて、オフロードWiFiトラフィックのためのより優れたQoSを送達するために、調整が行われ得る。例えば、WLANは、IEEE802.11.eに基づくWMM規格を使用して、QoS区別をサポートし得る。IEEE802.11.eは、改訂版8:媒体アクセス制御(MAC)サービスの質向上を指す。WMM APIを使用したアプリケーションは、音声、ビデオ、ベストエフォート、またはバックグラウンドに関するアクセスカテゴリ(AC)にマップされたユーザ優先度(UP)に従って、802.11.e MACフレームを優先順序付けすることができる。4つのACキューは、より高い優先度フレームが、統計的に、より低い優先度フレームより短い待ち時間で伝送されることを可能にする。
図1は、EPCと接続されたTWANのための簡略化されたアーキテクチャを図示する。TWANに関するさらなる詳細は、図5から図7に関して論じられる。TS23.402のセクション16.1.1によると、WLANが、オペレータによって信頼と見なされると、TWAN101は、複数の方法において、EPC119とインターフェースをとる。TWAN101は、STaインターフェース104によって、3GPP AAAサーバ107との認証プロシージャのために、EPC119とインターフェースをとり得る。STaインターフェース104は、アクセス認証、承認、モビリティパラメータ、および課金関連情報をセキュアにトランスポートする。加えて、TWAN101は、PGW108とのベアラ管理プロシージャのために、S2aインターフェース106によって、EPC119とインターフェースをとり得る。ANDSFサーバ114は、EPC119内に位置し、通信可能に接続されるPGW108を経由してUE102と通信し得る。ANDSFサーバ114は、プッシュを開始し、その情報をUE102に配信し得るか、またはUE102が、ANDSFサーバ114にクエリを行い、所望の情報をプルし得る。
TS23.402は、TWAN101内の詳細な機能分割を3GPPの範囲外として見なす。SWwインターフェース105、S2aインターフェース106、およびSTaインターフェース104によってエクスポージャされる外部挙動は、3GPPの範囲内と見なされる。なお、WLAN AN113、信頼WLANアクセスゲートウェイ(TWAG)117、および信頼WLAN AAAプロキシ(TWAP)115等の機能は、TWAN101の範囲内と仮定される。WLAN AN113は、1つ以上のWLANアクセスポイント(AP)から成る。APは、SWwインターフェース105によるUEのWLAN IEEE802.11リンクの終わりをなす。これらは、スタンドアローンAP、または、例えば、IETF CAPWAP/DTLSプロトコルを使用して、無線LANコントローラ(WLC)に接続されるAPであり得る。
TWAG117は、そのアクセスリンク上のUE102のためのデフォルトIPルータとして作用し、PGW108とのGTPベースのS2aインターフェース106の終わりをなす。それは、UE102のためのDHCPサーバとしても作用する。TWAG117は、WLAN113内のAP(図示せず)通した2地点間リンクによるUE102とTWAG117との間でパケットを転送するためのUEMACアドレスアソシエーション、およびPGW108に向かうUE102のためのS2a GTP−uトンネルを維持する。設定方法およびその時を含む、2地点間リンクの実装は、3GPPの範囲外である(例えば、WiFiプロシージャは、WiFiアライアンスおよびIEEE802.11によって定義される一方、WiFiネットワーク発見および選択決定は、UE実装に基づく)。
TWAP115は、3GPP AAAサーバ107とのダイアメータベースのSTaインターフェース104の終わりをなす。TWAP115は、WLAN AN113と3GPP AAAサーバ107(または、ローミングの場合、プロキシ)との間でAAA情報を中継する。TWAP115は、UE102MACアドレスとのUE102加入データ(国際モバイル加入者識別(IMSI)を含む)の結合を確立し、TWAG117に、層2アタッチおよびデタッチイベントを知らせることができる。コアネットワークとの「認証」プロシージャと見なされ得る、3GPP「アタッチ」との類似が示され得る。TWAP115はまた、TWAG117に、IMSIまたはMAC結合等のUE102のための加入情報を提供し得る。
「GTPを介するS2aモビリティ」(SaMOG)に関する3GPPリリース11SA2作業項目は、PGW108とTWAN101との間のGPRSトンネリングプロトコル(GTP)ベースのS2aインターフェースを有効にすることに焦点を当てている。信頼WLANアクセスを介するGTPベースのS2aのための3GPPリリース11アーキテクチャ、機能説明、およびプロシージャは、TS23.402のセクション16に規格化されている。トンネル管理(GTPv2−C)のための適用可能であるGTP制御プレーンプロトコルは、TS29.274に規定されており、GTPユーザプレーンは、TS29.281に規定されている。SaMOGの焦点は、「EPCへの信頼アクセス」であり、故に、プロシージャは、EPC101への「初期アタッチ」から開始する。LTEと全く同様に、初期アタッチプロシージャの正常完了は、S2aインターフェース106上のGTPトンネルによるコアネットワークとの「常時オン」接続を有効にする「デフォルト」EPC101ベアラの確立をもたらす。SaMOGに対して、インターネット111への直接オフロードは関連しない。インターネット111への直接オフロードの状況では、EPC119へのユーザプレーン接続がバイパスされ、GTPトンネルが確立されないからである。ホーム加入者サーバ(HSS)109または3GPP AAAサーバ107は、STaインターフェース104によって、S2aインターフェース106または非シームレスWLANオフロード(NSWO)の使用または両方によるEPC119へのアクセスが、加入者のために可能にされるかどうかを示し得る。
UE102は、3GPPの範囲外である、「TWAN特有L2プロシージャ」を使用して、TWAN101と「初期アタッチ」を開始する。WLANに対して、これは、IEEE802.11プロシージャに続いて、TWAP115を通して3GPP AAAサーバ107とのEAPプロシージャを開始する、IETF EAPoL−開始メッセージによるであろう。比較として、3GPPアクセスのための「初期アタッチ」の開始は、進化型ノードB(eNB)とのRRC接続の確立に続き、モビリティ管理エンティティ(MME)との3GPP特有非アクセス階層(NAS)信号伝達によって行われる。
規格EAPベースの認証後、TWAP115は、TWAG117に、3GPP AAAサーバ107によってHSS加入データから読み出される、デフォルトアクセスポイント名(APN)を提供する。TWAG117は、次いで、APNに関連付けられたPGW108を選択し、GTP−C「セッション作成要求」をPGW108に送信する。本要求は、RATタイプを「非3GPP」として識別し、TWAN101のためのデフォルトEPSベアラQoS(HSS109からパスされる)およびGTPトンネルエンドポイント識別子(TEID)を含む。本QoSは、WiFiリンクを含む実際のエンドツーエンドEPSベアラではなく、TWAG117とPGW108(S2aインターフェース106)との間のGTPトンネルに適用可能であり、WLAN無線インターフェースは、3GPPの範囲外であると見なされることに留意されたい。デフォルトベアラQoSは、非保証ビットレート(非GBR)に関するQoSクラス識別子(QCI)を含む。QCI値は、Saad Z.Asifによる「次世代モバイル通信エコシステム:モバイル通信のための技術管理」の57ページの表3.9からの情報を反映する、表1に示されるように、リソースタイプ(GBRまたは非GBR)、優先度レベル、パケット遅延バジェット、およびパケットエラー損失レートを表す。
PGW108は、PGW108のためのデフォルトEPSベアラQoS、配分されたUE102IPアドレス、およびTEIDを含む、「セッション作成応答」をTWAG117に返す。GTP−Uトンネルは、現時点において、TWAG117とPGW108との間に存在する。本EPSベアラのためのパケットが、続いて、宛先TEIDを含むGTPv1−Uヘッダ、GTPv1−Uポート番号2152を識別するUDPヘッダ、およびQCIに対応するDSCP値でマークされた「外側IP」ヘッダとともにカプセル化される。DSCPマッピングは、オペレータポリシーに基づいて、確立される。
PGW108はまた、GTPベースのS2aインターフェース上で専用ベアラの作成を開始し得る。TWAN101特有のリソース配分/修正プロシージャが、専用ベアラQoSをサポートするために、本ステップにおいて実行され得る。本ステップの詳細は、3GPPの範囲外である。
PGW108はまた、GTPベースのS2aベアラのためのベアラ修正プロシージャを開始し得る。本プロシージャは、アクティブデフォルトまたは専用S2aベアラのためのTFTを更新するために、または、例えば、HSS開始加入QoS修正プロシージャに起因して、S2aベアラQoSパラメータQCI、GBR、MBR、またはARPのうちの1つまたはいくつかが、修正されるとき(デフォルトS2aベアラのQCIまたはARPを含む)、使用される。
IPv4アドレスおよび/またはIPv6プレフィックスは、新しいPDN接続が確立されると、UE102に配分される。例えば、TWAG117が、GTPセッション作成要求においてIPv4アドレスを要求し得、IPv4アドレスが、PGW108からのGTPセッション作成応答により、GTPトンネル確立中にTWAG117に送達される。UE102が、DHCPv4によるIPv4アドレスを要求すると、TWAG117は、受信されたIPv4アドレス、サブネットマスク、デフォルトルート、DNSサーバ名等を、DHCPv4信号伝達において、UE102に送達する。UE102は、そのパケットルート決定のために、サブネットマスクおよびデフォルトゲートウェイアドレスを使用することができる。対応するプロシージャはまた、IPv6のために定義される。NSWOの場合、TWAN101は、ネットワークアドレス変換(NAT)機能をサポートすることができ、UEに、ローカルIPアドレスを提供することができると仮定される。
EPC119への信頼WLANアクセスのために、PDN接続サービスは、TWAN101とPGW108との間のS2aベアラと連結される、UE102とTWAN101との間の2地点間接続によって提供される。
S2aベアラは、最低でも、デフォルトベアラを含む。デフォルトベアラが、修正されると、および/または専用ベアラが、確立されると、パケットフィルタを含むTFTも、提供される。TWAN101は、PDN接続のS2aベアラのためにPGW108から受信されたTFT内のアップリンクパケットフィルタに基づいて、アップリンクパケットをハンドリングする。ダウンリンクパケットは、PDN接続のS2aベアラのためにPGW108内に記憶されるTFT内のダウンリンクパケットフィルタに基づいて、PGW108によってハンドリングされる。
IEEE802.11.eは、WLANにおけるQoS拡張を提供するための2つの機構、すなわち、EDCAおよびHCCAを規格化している。以降、WiFiアライアンスは、802.11.e EDCA規格のうちのいくつかの特徴をその無線マルチメディア(WMM)証明プログラムの中に採用している。これらの規格の使用は、限定されており、主に、ベンダ特有の企業展開(例えば、WLANを介する音声のため)に焦点が当てられている。それは、典型的には、3GPP MNO QoSポリシーと相互作用するために使用されていない。
IEEE802.11.eは、WLANにおけるQoS優先順位付けのためのMAC能力を含み、伝送機会(TXOP)は、トラフィック優先度に基づいて決定される。機構が、APにおけるハイブリッド調整機能(HCF)を使用して、規格化されている。HCFは、1)競合ベースのチャネルアクセス(拡張分散式チャネルアクセス−EDCA)、および、2)制御式チャネルアクセス(HCF制御式チャネルアクセス−HCCA)の両方をサポートするので、「ハイブリッド」機能として説明され得る。EDCAは、優先順位づけされたCSMA/CA競合ベースのアクセス機構である。EDCAは、ユーザ優先度(UP)を4つのアクセスカテゴリ」(AC)にマップし、より高い優先度フレームが、統計的に、より低い優先度フレームより短い待ち時間で伝導されることを可能にする。各ACに対するバックオフ値が、アップリンク伝送において、基地局による使用のために、ビーコンフレームにおいて、QoS対応APによってブロードキャストされる。HCF制御されるチャネルアクセス(HCCA)は、APポーリング機構に基づく、無競合アクセス機構である。これは、理論上、媒体に関する競合を低減させ得るが、実際は、依然として、重複するサービスエリアから制御不能干渉が存在し得る。
EDCA機構は、8つの異なるUPを4つのACにマップすることによって、区別され、分散されたアクセスを提供する。ACは、IEEE規格802.11TM−2012の表9−1からの情報を反映する、以下の表2に示されるように、UPから導出される。
UP値は、0〜7の範囲内であり、802.1Dユーザ優先度に関して定義された値と同一である(それによって、マッピングを簡略化する)。これらのユーザ優先度は、802.1D(802.1pにおいて行われた作業に基づく)を含む、以前のサービスのクラス(CoS)規格と整合する層2データリンクフレーム優先順位付けのために確立されたものである。802.1D指定は、BK=バックグラウンド、BE=ベストエフォート、EE=エクセレントエフォート、CL=制御負荷、VI=ビデオ(<100ms遅延)、VO=音声(<10ms遅延)、およびNC=ネットワーク制御のようにリスト化される。ユーザ優先度0は、IEEEが、QoS機能性をオプションと見なすため、バックグラウンドACの代わりに、ベストエフォートACに置かれ、非QoS基地局との後方互換性を保持する。
WiFiアライアンス(WFA)は、WMM許可制御(WMM−AC)と呼ばれる、そのWiFiマルチメディア(WMM)証明プログラムを定義し、十分なリソースが利用可能である場合のみ、QoS(例えば、VoIPのため)を要求するデバイスが、ネットワークの中に許可されることを確実にしている。例えば、WMMクライアントは、音声等の特定のACタイプのトラフィックフローを送信する前に、「トラフィック仕様」(TSPEC)をAPへの信号伝達要求内に含むことができる。
IEEE802.11uは、3GPP MNOによって管理されるもの等の「外部ネットワークとの相互作用」のための規格を定義している。802.11u改訂版は、WLANネットワーク発見および選択と、外部ネットワークからのQoSマッピングと、緊急サービス(例えば、第一応答者のため)のための優先順位づけされたWLANアクセスとのための方法について説明している。WiFiアライアンスは、802.11uネットワーク発見および選択のいくつかの特徴を、そのホットスポット2.0「パスポイント」証明プログラムの中に採用しており、802.11uQoS拡張は、将来的パスポイントリリースにおいて対処され得る。
QoSマッピングに関して、802.11uは、加入サービスプロバイダネットワーク(SSPN)、およびその独自の層3エンドツーエンドパケットマーキング実践(例えば、DSCP使用慣例)を有し得る他の外部ネットワークのためのQoSマッピングを提供する。したがって、層3サービスレベルを共通無線サービスレベルに再マップする方法が、必要である。QoSマップは、基地局およびアクセスポイントに、802.11.eUPへのネットワーク層QoSパケットマーキング(例えば、DSCP)のマッピングを提供する。
ダウンリンクに対して、APにおいて、DSCP値が、EDCA UPにマップされる。非AP基地局802.11(STA)はまた、TSPECおよびTCLAS要素をトラフィックストリーム追加(ADDTS)要求フレーム内で使用し、WLAN内のトラフィックストリームを設定し得る。本方法では、UPは、トラフィック分類(TCLAS)要素内に規定される。APによって、フレームをユーザ優先度にマップするための特定の方法を選定するために使用されるポリシーは、802.11の範囲外である。
アップリンクに対して、非AP STAにおいて、外部QoSパラメータが、IEEE802.11QoSパラメータに、例えば、DSCPが、IEEE802.11UP、順に、EDCA ACにマップされる。本マッピングは、非AP STAが、APへの正しいQoS要求、例えば、ADDTS要求を構築し、フレームを正しい優先度で伝送するのに役立つ。規格は、全くではないにしても、UEがアップリンクパケットのためのDSCP値を設定する方法を規定しない。UE102は、例えば、対応するフローのための対応するダウンリンクパケット内で受信される値を使用し得る。
IEEE Std802.11TM−2012表V−1からの情報を反映する、表3は、ホップ挙動(PHB)毎の区別化サービス(DiffServ)と、3GPP UMTS/GPRSトラフィッククラスならびに802.11.e AC、およびUPのためのDSCPマッピングの実施例を示す。3GPP UMTS/GPRSトラフィッククラスへのDSCPのマッピングは、モバイルアソシエーション(GSMA)IR.34v4.6のためのグローバルシステムにおいて利用可能である一方、IR.34v9.0は、進化型パケットシステム(EPS)QoSクラス識別子(QCI)マッピングを追加する。
表4は、EPCベースのネットワークのために構築され得、GSMA IR.34 v9.0から情報を反映する。
IETF draft−kaippallimalil−netext−pmip−qos−wifi−01「WiFiネットワークにおけるPMIPサービスの質のマッピング」は、以下の表5に示されるように、3GPP QCI、DSCP、および802.11.eアクセスカテゴリ(AC)間の推奨されるマッピングを概略する。
WFAは、ホットスポット2.0イニシアティブおよびその対応するパスポイント証明プログラムの一部として、ネットワーク発見および選択のための802.11uの一部を採用しているが、QoSマッピング規格は、現在まで含まれていない。ホットスポット2.0は、デバイスが、自動的に、Wi−Fi加入者サービスに参加することを可能にする、WFAによる公共アクセスWi−Fiへのアプローチを指す。
前述から解明されるように、従来のQoS技法の現在のギャップを前提として、特に、統合スモールセルおよびWiFiネットワークの展開増加に伴って、WLAN QoS制御のさらなる採用を可能にする調整が必要とされ得る。以下に定義されるのは、アップリンク伝送のために、またはAPによってハンドリングされるダウンリンクQoSを要求するために、UEによって適用されるべき「WLAN QoS」パラメータ(例えば、WiFiのためのQoSパラメータ)を伝達するためのANDSF拡張である。以下により詳細に論じられるように、拡張は、とりわけ、WLAN優先順位づけアクセスのためのANDSF管理オブジェクト(MO)へのWLAN QoSパラメータの追加を含み得る。
WLANネットワーク選択のための3GPPオペレータのポリシーが、事前構成によって、またはアクセスネットワーク発見および選択機能(ANDSF)を使用して、3GPP端末上にプロビジョニングされるであろう。ANDSFは、元々、マルチモードUEに、WLAN等の非3GPPアクセスネットワークの発見および選択のためのMNOポリシーを提供するように定義されたものである。3GPP TS23.402は、ANDSF機能性を定義する一方、TS24.312は、ANDSF MOをOMA−DM規格と互換性のあるXMLフォーマットにおいて定義する。
図2、3、および4は、信号流れ図である。本明細書に論じられるように、図2、3、および4に図示されるステップを行うエンティティは、図6および7に図示されるもの等、デバイス、サーバ、またはコンピュータシステムのプロセッサのメモリ内に記憶され、その上で実行するソフトウェア(例えば、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得る論理エンティティであることを理解されたい。すなわち、図2、3、および4に図示される方法は、そのコンピュータ実行可能命令が、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されると、図2、3、および4に図示されるステップを行う、図6または図7に図示されるデバイスまたはコンピュータシステム等のコンピューティングデバイスのメモリ内に記憶されるソフトウェア(例えば、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得る。
図2は、TWAN101によって進化型パケットコアネットワーク(EPC)119と通信する、ユーザ機器(UE)102のためのデフォルトサービスの質ポリシーを確立する方法を図示する、信号流れ図である。UE102は、例えば、携帯電話ハンドセット等のネットワーク加入者のモバイルデバイスであり得る。UEは、等しく、限定ではないが、タブレットコンピュータ、スマートフォン、医療デバイス、温度および天候モニタ、コネクテッドカー、スマートメータ、ゲームコンソール、携帯情報端末、健康およびフィットネスモニタ、照明、サーモスタット、器具、車庫のドアおよび他のアクチュエータベースのデバイス、セキュリティデバイス、ならびにスマート出口等のマシンツーマシン(M2M)ネットワークデバイスを含む、任意の種類のネットワーク端末デバイスであり得る。
TWAN101機能は、無線ローカルエリアネットワークアクセスネットワーク(WLAN AN)113と、信頼WLANアクセスゲートウェイ(TWAG)117と、トラフィック検出機能(TDF)207と、WiFiサービスの質(QoS)ポリシーマネージャ205と、信頼WLAN認証、承認、および会計プロキシ(TWAP)115とを含む。これらの機能は、任意の組み合わせにおいて、種々のコンピュータハードウェアプラットフォーム上に常駐する論理デバイスとして実装されることができる。例えば、各機能は、別個のネットワークコンピューティングデバイス上に実装されるか、全て単一サーバ上に実装されるか、またはいくつかの機能は、一緒にパッケージ化され、その他は、独立する等で実装され得る。
図2では、EPC119は、運用、管理、および保守デバイス(OAM)201と、進化型パケットコアネットワークゲートウェイ(PGW)108と、3GPP認証、承認、および会計(AAA)サーバ107と、ホーム加入システム(HSS)109とを含む。
信号フローは、OAM201が、サービスの質ポリシー情報を通信するメッセージ1Aおよび1Bを、それぞれ、WiFi QoSポリシーマネージャ205およびPGW108に送信すると開始する。メッセージ1Aおよび1Bは、同じ情報を含み得、実際、同一ブロードキャストであり得る。代替として、それらは、各受信側に対して調整され得る。WiFi QoSポリシーマネージャ205およびPGW108は、この情報を記憶する。
サービスの質ポリシー情報は、通常、デフォルトDSCPマーキングおよび802.11.eユーザ優先度設定の両方を含み、種々のタイプのトラフィックフローのために使用されるべき、802.11.eユーザ優先度設定へのDSCPマーキングのマッピングも含むであろう。デフォルト設定は、UEに特有ではないであろう。他のポリシーが、個々のUEまたはUEのクラスに特有であり得る。例えば、ポリシーは、「ゴールド」、「シルバー」、および「ブロンズ」サービスレベル顧客のために、異なるタイプのデータフローのために、またはデータの異なる最終用途のために異なるQoSを規定し得る。
WiFi QoSポリシーマネージャ205は、次いで、メッセージ2A、2B、および2Cにおいて、それぞれ、サービスの質ポリシー情報をTDF207、TWAG117、およびWLAN AN113に伝搬する。再び、これらのメッセージは、同一であるか、コンテンツが同じであるか、または各受信側に対して調整され得る。受信側は、情報を記憶する。
図2の信号フローは、図3において継続し、図3は、TWAN101へのUE102のアタッチと、その後のベアラの認証確立とを図示する。UE102は、TWAN101を介して、EPC119にアタッチする。図3の実施例では、UE102は、IEEE802.11プロシージャを使用してTWAN101との初期アタッチを開始し、IETFEAPoL−開始メッセージが続き、IETFEAPoL−開始メッセージは、WLAN AN113へのメッセージ3Bによって、TWAP115を通して3GPP AAAサーバ107とEAPプロシージャを開始する。UE102の接続は、次いで、認証される。続いて、デフォルトベアラが、TWAN101を介してEPC119と確立される。随意に、1つ以上の専用ベアラが、確立され得る。要求される場合、加入者特有のWiFi QoSポリシーが、WiFi QoSポリシーマネージャ205によって、メッセージ5A、5B、および5Cによって、TWAG117、WLAN AN113、および/またはPGW108にそれぞれ送信される。再び、これらのメッセージは、同一であるか、コンテンツが同じであるか、または各受信側に対して調整され得る。受信側は、情報を記憶する。
図2および図3の信号フローは、図4において継続する。ベアラの確立後、提供される場合、WiFi QoSポリシーマネージャ205によって提供される加入者特有のQoSポリシー情報(それぞれ、図3のメッセージ5Aおよび5Cにおいて)に従って、TWAG117は、アップリンクDSCP値を設定し、PGW108は、ダウンリンクDSCP値を設定する。加入者特有のQoSポリシー情報が提供されない場合、DSCP値は、提供される場合、OAM201(図2のメッセージ1A、1B、2Bにおいて)によって以前に提供された一般的QoS品質情報に従って、設定される。
次に、TDF207は、UE102へ、およびUE102からのパケットトラフィック検出、およびオフロードおよび/またはEPCルーティングトラフィックの識別を行う。トラフィックの検出および識別は、ディープパケット検査(DPI)、シャローパケット検査(SPI)、または他のトラフィック識別技法を介して、達成され得る。
TWAN TDFベースのQoS−オフロードまたはEPCルーティングトラフィックのいずれかに対して、TWANポリシーマネージャは、シャロー/ディープパケット検査(SPI/DPI)によって識別されるトラフィックタイプのためのMNO規定ポリシーに基づいて、DSCPおよびダウンリンク802.11.eUPを割り当て得る。デフォルトポリシーおよび加入者特有のポリシーが、サポートされ得る。前述の第1の項目におけるEPC QoSのケースは、多くの異なるフローを搬送し得るベアラ全体に適用され、したがって、TDFアプローチを使用して、WiFi無線通信インターフェースを介する異なるQoSハンドリングのために、ベアラ内の特定のフローをさらに識別することができることに留意されたい。
TDF207が、新しいトラフィックフローまたは新しいタイプのトラフィックフローを検出した場合、通知6A、6B、および6Cを介して、WiFi QoSポリシーマネージャ205、TWAG117、およびWLAN AN113にそれぞれ通知する。再び、これらの通知は、同一であるか、コンテンツが同じであるか、または受信側に対して調整され得る。フロー通知を受信すると、WLAN AN113および/またはTWAG117は、サービスの質ポリシー情報に従って、DSCPマーキングを802.11.eユーザ優先度にマップする。WLAN AN113は、次いで、関連付けられたアップリンクトラフィックフローのアクセスクラス毎にダウンリンク媒体アクセス制御(MAC)フレームを伝送するであろう。
TDF207からのフロー通知6Aを受信すると、WiFi QoSポリシーマネージャ205は、図3のメッセージ5A、5B、および5Cに類似するメッセージ(図示せず)を通して、新しいまたは更新されたQoSポリシー情報をTWAG117、WLAN AN113、および/またはTDF207PGWに送信し得る。WiFi QoSポリシーマネージャ205はまた、図2のメッセージ2Aに類似するメッセージ(図示せず)を介して、新しいQoSポリシー情報をTDF207に送信し得る。
図5は、例示的通信システム10の略図であって、1つ以上の開示される実施形態が、実装され得る。図5は、EPC119へのセルラーLTEおよび信頼WLANアクセスを提供する3GPPアーキテクチャを描写する。3GPP技術仕様(TS)23.402のセクション16.1.1(その内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる)に説明されるように、WLAN AN113が、オペレータによって信頼されると見なされると、信頼WLANアクセスネットワーク(TWAN)101は、ユーザプレーントラフィックフローのためのPGW108に向かうS2aインターフェース106によって、認証、承認、および会計のための3GPP AAAサーバ107に向かうSTaインターフェース104によって、進化型パケットコアネットワーク(EPC)119に接続されることができる。TWAN101からローカルIPネットワーク111(すなわち、イントラネット)および/または直接インターネット111への代替経路もまた、示される。
3GPP LTEアクセスネットワーク121(すなわち、進化型ノードB)は、モビリティ管理エンティティ(MME)125との通信経路を提供する、S1−MMEインターフェース123を介して、EPC119に接続される。S1−Uインターフェース127は、S5インターフェース131によってPGW108とインターフェースをとるサービングゲートウェイ(SGW)129との通信経路を提供する。
「ローカルゲートウェイ」機能(L−GW)133は、例えば、ホームeNB(HeNB)展開のためのスモールセルLTEアクセスを提供する。同様に、「HeNBゲートウェイ」(HeNB GW)135が、MME125に向かう複数のHeNBのための制御プレーン信号伝達を集めるために使用され得、SGW129に向かうHeNBユーザプレーントラフィックをハンドリングするためにも使用され得る。HeNB管理システム(HeMS)137は、ブロードバンドフォーラム(BBF)によって公開され、3GPPによって採用されたTR−069規格に基づいて、HeNBの「プラグアンドプレイ」自動構成を提供する。セキュリティゲートウェイ(SeGW)139は、HeNB GW135を経由するEPC119への信頼アクセスを提供する。
WLAN AN113は、1つ以上のWLANアクセスポイント(AP)を備えている。AP(図示せず)は、SWwインターフェース156によるUE102WLAN IEEE802.11リンクの終わりをなす。APは、スタンドアローンAPとして、または、例えば、IETF CAPWAPプロトコルを使用して、無線LANコントローラ(WLC)に接続される「シン」APとして、展開され得る。
TWAG117は、PGW108とのGTPベースのS2aインターフェース106の終わりをなし、そのWLANアクセスリンク上でUE102のためのデフォルトIPルータとして作用し得る。それは、UE102のためのDHCPサーバとしても作用し得る。TWAG117は、典型的には、UE102間でパケットを転送する(WLAN APによって)ためのUEMACアドレスアソシエーション、および関連付けられたS2aインターフェース106GTP−Uトンネル(PGW108による)を維持する。
TWAP115は、3GPP AAAサーバ107とのダイアメータベースのSTaインターフェース104の終わりをなす。TWAP115は、WLAN AN113と3GPP AAAサーバ107(または、ローミングの場合、プロキシ)との間でAAA情報を中継する。TWAP115は、TWAG117に、層2アタッチおよびデタッチイベントの発生を知らせることができる。TWAP115は、UEMACアドレスとのUE加入データ(IMSIを含む)の結合を確立し、そのような情報をTWAG117に提供することができる。
既存のシステムでは、UE102は、3GPPおよび非3GPP WLANアクセスの両方のために、USIM特徴を活用することができる。認証およびセキュリティのための処理は、3GPP TS23.402のセクション4.9.1に説明されており、その内容は、参照することによって、その全体として本明細書に組み込まれる。その中に説明されるように、WLAN AN113によって生じるもの等の非3GPPアクセス認証は、アクセス制御のために使用されるプロセスを定義し、それによって、EPC119と相互作用される非3GPP IPアクセスのリソースへの加入者のアタッチおよびその使用を許可または拒否する。非3GPPアクセス認証信号伝達は、UE102と3GPP AAAサーバ107とHSS109との間で実行される。認証信号伝達は、AAAプロキシを通過する。
信頼3GPPベースのアクセス認証は、STaインターフェース104を横断して実行される。3GPPベースのアクセス認証信号伝達は、IETFプロトコル、例えば、拡張可能認証プロトコル(EAP)に基づく。STaインターフェース104およびダイアメータアプリケーションが、信頼非3GPPアクセスによるEPC119アクセスのために、UE102を認証および承認するために使用される。その内容が参照することによって全体として本明細書に組み込まれる、3GPP TS29.273は、現在STaインターフェース104上でサポートされている、標準的TWANプロシージャを説明している。
GTPベースのTWAN101を経由したEPC119アクセスに対して、IPv4アドレスおよび/またはIPv6プレフィックスが、新しいPDN接続がTWAN101を介してEPC119と確立されると、UE102に配分される。別個のIPアドレスもまた、TWAN101によって、ローカルネットワークトラフィックおよび/または直接インターネットオフロードのために配分され得る。
WAN101を経由したEPC119を通したPDN接続に対して、TWAN101は、EAP/ダイアメータまたはWLCP信号伝達によって、関連PDN情報を受信する。TWAN101は、GTPセッション作成要求によって、UE102のためのIPv4アドレスをPGW108から要求し得る。IPv4アドレスは、GTPセッション作成応答により、GTPトンネル確立中にTWAN101に送達される。UE102が、DHCPv4によるPDN接続のためのIPv4アドレスを要求すると、TWAN101は、DHCPv4信号伝達内で受信されたIPv4アドレスをUE102に送達する。対応するプロシージャもまた、IPv6のために定義される。
3GPP LTEアクセスに対して、UE102は、EPC119へのその初期アタッチの一部として、PDN接続を自動的にトリガする。UE102は、続いて、必要に応じて、追加のPDN接続を確立し得る。
アタッチプロシージャの主要目的は、UE102が、加入したサービスを受信するために、ネットワークに登録を行うことである。アタッチプロシージャは、ユーザの識別を確認し、受信可能なサービスを識別し、セキュリティパラメータを確立し(例えば、データ暗号化のために)、ネットワークにUE102初期場所(例えば、ページングされる必要がある場合)を通知する。今日のユーザによって期待される「常時オン」ネットワーク接続をサポートするために、LTE規格は、アタッチプロシージャの一部として、デフォルトPDN接続の確立を規定する。本デフォルト接続のための無線リソースは、非活動期間中、解放され得るが、しかしながら、接続の残りは、そのままであり、エンドツーエンド接続が、UE102サービス要求に応答して、無線リソースを再割り当てすることによって、迅速に再確立されることができる。
UE102が、(H)eNB LTEネットワーク121を経由してEPC119へのアタッチを試行すると、最初に、(H)eNBLTEネットワーク121とRRC接続を確立し、アタッチ要求をRRC信号伝達内にカプセル化する。(H)eNBLTEネットワーク121は、次いで、S1−MMEインターフェース123上のS1−AP信号伝達によって、アタッチ要求をMME125に転送する。MME125は、UE102を認証し、EPC119へのアタッチを可能にするために、S6aインターフェース126によって、加入情報をHSS109から読み出す。
UE102を正常に認証後、MME125は、SGW129を選択し(例えば、(H)eNBLTEネットワーク121への近さに基づいて)、PGW108も選択する(例えば、HSS109から読み出されたデフォルトAPNまたはUE102によって要求される特定のAPNに基づいて)。MME125は、S11インターフェース124を介して、SGW129と通信し、PDN接続の作成を要求する。SGW129は、信号伝達を実行し、S5インターフェース131を介して、指定されるPGW108とのGTPユーザプレーントンネルを確立する。
「GTP制御」信号伝達は、MME125と(H)eNB121との間のS1−APプロトコル内で生じる。これは、最終的には、(H)eNB121とSGW129との間のS1−Uインターフェース127上のGTPユーザプレーントンネルの確立につながる。UE102とPGW108との間のPDN接続のための経路は、したがって、(H)eNB121およびSGW129を通して完成される。
UE102とPGW108との間のPDN接続のためのエンドツーエンド経路は、したがって、(H)eNB121およびSGW129を通して完成される。
通信がTWAN101を経由して行われるシステムでは、UE102認証およびEPC119アタッチは、UE102と3GPP AAAサーバ107との間のEAP信号伝達によって遂行される。
PDN接続サービスは、TWAN101とPGW108との間のS2aベアラ106と連結される、UE102とTWAN101との間の2地点間接続によって提供される。LTEモデルと異なり、WLAN無線リソースは、EPC観点から、「常時オン」である。言い換えると、任意の電力節約最適化が、WLAN内のIEEE802.11プロシージャを使用して、透過的にハンドリングされる。
UE102が、TWAN101を経由して、EPC119へのアタッチを試行すると、最初に、WLAN AN113と層2接続を確立し、EAPメッセージをEAPoL信号伝達内にカプセル化する。WLAN AN113は、EAPメッセージを、TWAP115に転送し、TWAP115は、メッセージをダイアメータ信号伝達内にカプセル化し、STaインターフェース104によって、メッセージを3GPP AAAサーバ107に転送する。3GPP AAAサーバ107は、UE102を認証し、EPC119へのアタッチを可能にするために、SWxインターフェース128によって、加入情報をHSS109から読み出す。
3GPPリリース11に対して、3GPP AAAサーバ107はまた、HSS109内に提供されるデフォルトPDNへのPDN接続を確立するために、STaインターフェース104によって、TWAN101に情報を提供する。TWAN101は、次いで、直接PGW108に向かうS2aインターフェース106を介して、GTP制御プレーン(GTP−C)およびユーザプレーン(GTP−U)プロトコルを施行し、それによって、TWAN101を通して、UE102とPGW108との間のPDN接続を完成する。
3GPPリリース12に対して、SaMOGフェーズ−2作業項目は、UE開始PDN接続、マルチPDN接続、およびシームレスシステム間ハンドオーバのための追加のプロシージャを定義する。単一PDN対応TWANシナリオの場合、EAP拡張は、UE開始PDN要求およびシームレスシステム間ハンドオーバ要求をサポートするように定義される。マルチPDN対応TWANシナリオの場合、WLAN制御プロトコル(WLCP)が、UEとTWANとの間に定義され、1つ以上のUEPDN接続要求およびシームレスハンドオーバプロシージャを有効にする。しかしながら、別個のプロシージャが、依然として、UE認証のために、UEと3GPP AAAサーバとの間で利用される。
図6は、UE102等の例示的ネットワークデバイスの系統図である。ユーザ機器(UE)は、例えば、移動局、固定もしくはモバイル加入者ユニット、ポケベル、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、消費者電子機器等の形態をとり得る。図6におけるコンピューティングデバイスアーキテクチャは、一般的であり、WiFiサービスの質マネージャ、トラフィック検出デバイス等の任意の数の他のネットワークデバイスのために使用され得る。
図6に示されるように、デバイス30は、プロセッサ32と、送受信機34と、伝送/受信要素36と、スピーカ/マイクロホン38と、キーパッド40と、ディスプレイ/タッチパッド42と、非取り外し可能なメモリ44と、取り外し可能なメモリ46と、電源48と、全地球測位システム(GPS)チップセット50と、他の周辺機器52とを含み得る。デバイス30は、実施形態と一致したままで、先述の要素の任意の副次的組み合わせを含み得ることが理解されるであろう。
プロセッサ32は、汎用プロセッサ、特殊アプリケーションプロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと関連する1つ以上のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)回路、任意の他のタイプの集積回路(IC)、状態機械等であり得る。プロセッサ32は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、および/またはM2Mデバイス30が無線環境で動作することを可能にする任意の他の機能性を果たし得る。プロセッサ32は、伝送/受信要素36に連結され得る、送受信機34に連結され得る。図6は、プロセッサ32および送受信機34を別個の構成要素として描写するが、プロセッサ32および送受信機34は、電子パッケージまたはチップに一緒に組み込まれ得ることが理解されるであろう。プロセッサ32は、アプリケーション層プログラム(例えば、ブラウザ)および/または無線アクセス層(RAN)プログラムおよび/または通信を行い得る。プロセッサ32は、例えば、アクセス層および/またはアプリケーション層等で、認証、セキュリティキー承諾、および/または暗号化動作等のセキュリティ動作を行い得る。
伝送/受信要素36は、信号を伝送し、または、例えば、WLAN ANもしくは(H)eNBから信号を受信するように構成され得る。例えば、実施形態では、伝送/受信要素36は、RF信号を伝送および/または受信するように構成されるアンテナであり得る。伝送/受信要素36は、WLAN、WPAN、セルラー等の種々のネットワークおよび無線インターフェースをサポートし得る。実施形態では、伝送/受信要素36は、例えば、IR、UV、または可視光信号を伝送および/または受信するように構成されるエミッタ/検出器であり得る。さらに別の実施形態では、伝送/受信要素36は、RFおよび光信号の両方を伝送および受信するように構成され得る。伝送/受信要素36は、無線または有線信号の任意の組み合わせを伝送および/または受信するように構成され得ることが理解されるであろう。
加えて、伝送/受信要素36は、単一の要素として図6で描写されているが、UE102は、任意の数の伝送/受信要素36を含み得る。より具体的には、UE102は、MIMO技術を採用し得る。したがって、実施形態では、UE102は、無線信号を伝送および受信するための2つ以上の伝送/受信要素36(例えば、複数のアンテナ)を含み得る。
送受信機34は、伝送/受信要素36によって伝送される信号を変調するように、および伝送/受信要素36によって受信される信号を変調するように構成され得る。上記のように、デバイス30は、マルチモード能力を有し得る。したがって、送受信機34は、デバイス30が、例えば、UTRAおよびIEEE802.11等の複数のRATを介して通信することを可能にするための複数の送受信機を含み得る。
プロセッサ32は、非取り外し可能なメモリ44および/または取り外し可能なメモリ46等の任意のタイプの好適なメモリから情報にアクセスし、そこにデータを記憶し得る。非取り外し可能なメモリ44は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、ハードディスク、または任意の他のタイプのメモリ記憶デバイスを含み得る。取り外し可能なメモリ46は、加入者識別モジュール(SIM)カード、メモリスティック、セキュアデジタル(SD)メモリカード等を含み得る。他の実施形態では、プロセッサ32は、サーバまたはホームコンピュータ上等のデバイス30上に物理的に位置しないメモリから情報にアクセスし、そこにデータを記憶し得る。プロセッサ32は、種々のユーザ要求、ネットワーク条件、サービスの質ポリシー等に応答して、ディスプレイまたはインジケータ42上の照明パターン、画像、もしくは色を制御するように構成され得る。
プロセッサ32は、電源48から電力を受け取り得、デバイス30内の他の構成要素への電力を分配および/または制御するように構成され得る。電源48は、デバイス30に電力供給するための任意の好適なデバイスであり得る。例えば、電源48は、1つ以上の乾電池バッテリ(例えば、ニッケルカドミウム(NiCd)、ニッケル亜鉛(NiZn)、ニッケル水素(NiMH)、リチウムイオン(Li−ion)等)、太陽電池、燃料電池等を含み得る。
プロセッサ32はまた、デバイス30の現在の場所に関する場所情報(例えば、経度および緯度)を提供するように構成される、GPSチップセット50に連結され得る。デバイス30は、実施形態と一致したままで、任意の公的な場所決定方法を介して場所情報を獲得し得ることが理解されるであろう。
プロセッサ32はさらに、追加の特徴、機能性、および/または有線もしくは無線接続を提供する、1つ以上のソフトウェアおよび/またはハードウェアモジュールを含み得る、他の周辺機器52に連結され得る。例えば、周辺機器52は、加速度計、e−コンパス、衛星送受信機、センサ、デジタルカメラ(写真またはビデオ用)、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート、振動デバイス、テレビ送受信機、ハンズフリーヘッドセット、Bluetooth(登録商標)モジュール、周波数変調(FM)ラジオユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ等を含み得る。
図7は、例えば、図5の通信システム10および図1のシステムの種々の側面が実装され得る、例示的なコンピュータシステム90のブロック図である。コンピュータシステム90は、コンピュータまたはサーバを備え得、主に、ソフトウェアの形態であり得るコンピュータ読み取り可能な命令によって制御され得、どこでも、またはどのような手段を用いても、そのようなソフトウェアが記憶もしくはアクセスされる。そのようなコンピュータ読み取り可能な命令は、コンピュータシステム90を稼働させるように、中央処理装置(CPU)91内で実行され得る。多くの既知のワークステーション、サーバ、および周辺コンピュータでは、中央処理装置91は、マイクロプロセッサと呼ばれる単一チップCPUによって実装される。他の機械では、中央処理装置91は、複数のプロセッサを備え得る。コプロセッサ81は、追加の機能を果たすか、またはCPU91を支援する、主要CPU91とは明確に異なる、随意的なプロセッサである。CPU91および/またはコプロセッサ81は、開示されたシステムおよび方法に関係付けられるデータを受信、生成、および処理し得る。
動作中、CPU91は、命令をフェッチ、復号、および実行し、コンピュータの主要データ転送経路であるシステムバス80を介して、情報を他のリソースへ、およびそこから転送する。そのようなシステムバスは、コンピュータシステム90内の構成要素を接続し、データ交換のための媒体を定義する。システムバス80は、典型的には、データを送信するためのデータライン、アドレスを送信するためのアドレスライン、ならびに割り込みを送信するため、およびシステムバスを動作するための制御ラインを含む。そのようなシステムバス80の実施例は、PCI(周辺構成要素相互接続)バスである。
システムバス80に連結されるメモリデバイスは、ランダムアクセスメモリ(RAM)82および読み取り専用メモリ(ROM)93を含む。そのようなメモリは、情報が記憶されて取り出されることを可能にする回路を含む。ROM93は、概して、容易に修正することができない、記憶されたデータを含む。RAM82に記憶されたデータは、CPU91または他のハードウェアデバイスによって読み取られ、または変更されることができる。RAM82および/またはROM93へのアクセスは、メモリコントローラ92によって制御され得る。メモリコントローラ92は、命令が実行されると、仮想アドレスを物理的アドレスに変換する、アドレス変換機能を提供し得る。メモリコントローラ92はまた、システム内のプロセスを分離し、ユーザプロセスからシステムプロセスを分離する、メモリ保護機能を提供し得る。したがって、第1のモードで作動するプログラムは、独自のプロセス仮想アドレス空間によってマップされるメモリのみにアクセスすることができ、プロセス間のメモリ共有が設定されていない限り、別のプロセスの仮想アドレス空間内のメモリにアクセスすることができない。
加えて、コンピュータシステム90は、CPU91からプリンタ94、キーボード84、マウス95、およびディスクドライブ85等の周辺機器に命令を伝達する責任がある、周辺機器コントローラ83を含み得る。
ディスプレイコントローラ96によって制御されるディスプレイ86は、コンピュータシステム90によって生成される視覚出力を表示するために使用される。そのような視覚出力は、テキスト、グラフィックス、動画グラフィックス、およびビデオを含み得る。ディスプレイ86は、CRTベースのビデオディスプレイ、LCDベースのフラットパネルディスプレイ、ガスプラズマベースのフラットパネルディスプレイ、またはタッチパネルを伴って実装され得る。ディスプレイコントローラ96は、ディスプレイ86に送信されるビデオ信号を生成するために必要とされる、電子構成要素を含む。
さらに、コンピュータシステム90は、WLAN AN等の外部通信ネットワークにコンピュータシステム90を接続するために使用され得る、ネットワークアダプタ97を含み得る。
本明細書で説明されるシステム、方法、およびプロセスのうちのいずれかまたは全ては、命令が、コンピュータ、サーバ、UE等の機械によって実行されると、本明細書で説明されるシステム、方法、およびプロセスを行うおよび/または実装する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に記憶されたコンピュータ実行可能命令(すなわち、プログラムコード)の形態で具現化され得ることが理解される。具体的には、上記で説明されるステップ、動作、または機能のうちのいずれかは、そのようなコンピュータ実行可能命令の形態で実装され得る。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、情報の記憶のための任意の方法または技術で実装される、揮発性および不揮発性、取り外し可能なおよび非取り外し可能な媒体の両方を含むが、そのようなコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、信号を含まない。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、CD−ROM、デジタル多用途ディスク(DVD)または他の光学ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、もしくは所望の情報を記憶するために使用することができ、コンピュータによってアクセスすることができる任意の他の物理的媒体を含むが、それらに限定されない。
図で図示されるような本開示の主題の好ましい実施形態を説明する際に、明確にするために、特定の用語が採用される。しかしながら、請求された主題は、そのように選択された特定の用語に限定されることを目的としておらず、各特定の要素は、類似目的を達成するように同様に動作する、全ての技術的均等物を含むことを理解されたい。
本明細書は、最良の様態を含む、本発明を開示するために、また、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作製して使用すること、および任意の組み込まれた方法を行うことを含む、本発明を実践することを可能にするために、実施例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、請求項によって定義され、当業者に想起される他の実施例を含み得る。そのような他の実施例は、請求項の文字通りの言葉とは異ならない構造要素を有する場合に、または請求項の文字通りの言葉とのごくわずかな差異を伴う同等の構造要素を含む場合に、請求項の範囲内であることを目的としている。
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