JP2020043617A - 機能分離のコアネットワークでの下りリンクパケットの伝送方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゲートウェイノードの制御平面とユーザ平面が分離した移動通信システムにおいて、ユーザに対するデータ伝送の遅延時間を削減し、ネットワークリソースを効率的に使用できるアイドルモードの端末装置に対する下りリンクパケットの伝送方法を提供する。【解決手段】本方法は、ユーザ平面ノードが、端末装置に対する下りリンクパケットを受信してバッファリングするステップと、ユーザ平面ノードが、制御平面ノードに下りリンクパケットの受信の通知メッセージを伝送するステップと、ユーザ平面ノードが、基地局装置を介してバッファリングした下りリンクパケットを端末装置に伝送するステップと、を含み、ユーザ平面ノードが、バッファリング時間に基づいて、制御平面ノードへの下りリンクパケットの受信の通知メッセージの伝送を遅延するステップを更に含む。【選択図】図2
Description
本実施例は、ゲートウェイノードの制御平面とユーザ平面が分離した移動通信システムにて、アイドルモードの端末装置に下りリンクパケットを伝送する方法に関する。
この部分に記述された内容は、単に本実施例の背景情報を提供するに留まり、従来の技術を構成するものではない。
マルチメディアサービスに対する要求が大きくなり、大容量のトラフィックをサービスするために、5世代移動通信技術についての議論が進められている。5世代移動通信システムでは大容量のトラフィックが発生するため、これを効率的に処理することが重要な課題となる。このような課題に対応してゲートウェイ(Gateway)の制御平面(Control Plane:CP)の機能とユーザ平面(User Plane:UP)の機能を分離することに関する議論が3GPP(3rd Generation Partnership Project)で進められている。
ゲートウェイ制御平面の機能を実行するノードとユーザ平面の機能を実行するノードに分離されて別々に存在している場合には、アイドルモード(Idle Mode)の端末装置(User Equipment:UE)の下りリンクトラフィックが発生時に、従来とは異なる処理方法が必要である。つまり、トラフィックが到着するノード(ゲートウェイユーザ平面ノード)とページング(Paging)を処理しなければならないノード(ゲートウェイ制御平面ノード)が互いに異なることで、これを効率的に処理することができる方法が必要である。
また、第5世代の移動通信システムではアイドルモードの端末装置に対して発生した下りリンクトラフィックは、頻繁に発生したり、大容量のトラフィックになるだろうから、これを効率的に処理してユーザに対するデータ伝送の遅延時間を削減し、ネットワークリソースを効率的に使用することが重要な課題として台頭する。
本発明の実施例は、ゲートウェイノードの制御平面とユーザ平面が分離した移動通信システムにおいて、ユーザに対するデータ伝送の遅延時間を削減し、ネットワークリソースを効率的に使用できるアイドルモードの端末装置に対する下りリンクパケットの伝送方法を提供することに主な目的がある。
本発明の実施例によると、ゲートウェイがユーザ平面ノードと制御平面ノードに分離した移動通信システムにてアイドルモード(Idle Mode)の端末装置に下りリンクパケットを伝送する方法において、制御平面ノードがユーザ平面ノードに前記端末装置に対する下りリンクパケット受信のための情報及び受信通知イベントを登録するステップと、ユーザ平面ノードが端末装置に対する下りリンクパケットを受信してバッファリングし、制御平面ノードに下りリンクパケットを受信イベント発生の通知メッセージを伝送するステップと、ユーザ平面ノードが基地局装置を介してバッファリングした下りリンクパケットを端末装置に伝送するステップと、を含む下りリンクパケットの伝送方法を提供する。
本発明の実施例によると、ゲートウェイは、ユーザ平面ノードと制御平面ノードに分離した移動通信システムにてアイドルモード(Idle Mode)の端末装置に下りリンクパケットを伝送する方法において、端末装置がアイドルモードに転換するに応じて制御平面ノードが第1のユーザ平面ノード及び第2のユーザ平面ノードに第1のフォワーディングテーブル(Forwarding Table)更新命令メッセージを伝送し、下りリンクパケットのルーティングパスを変更するステップと、第2のユーザ平面ノードが下りリンクパケットを受信してバッファリングし、制御平面ノードに下りリンクパケットの受信通知メッセージを伝送するステップと、下りリンクパケットの受信通知メッセージに対応して制御平面ノードが第1のユーザ平面ノード及び第2のユーザ平面ノードに第2のフォワーディングテーブル更新命令メッセージを伝送し、バッファリングした下りリンクパケットが第1のユーザ平面ノードに伝送するステップと、第1のユーザ平面ノードが基地局装置を介してバッファリングした下りリンクパケットを端末装置に伝送するステップと、を含む下りリンクパケットの伝送方法を提供する。
本発明の実施例によると、ゲートウェイが、ユーザ平面ノードと制御平面ノードに分離した移動通信システムにてアイドルモード(Idle Mode)の端末装置に下りリンクパケットを伝送する方法において、端末装置がアイドルモードに転換するに応じて制御平面ノードが第1のユーザ平面ノード及び第2のユーザ平面ノードに第1のフォワーディングテーブル(Forwarding Table)更新命令メッセージを伝送するステップと、第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージに対応して第1のユーザ平面ノードが下りリンクパケットを受信し、第2のユーザ平面ノードに伝送するステップと、第2のユーザ平面ノードが下りリンクパケットをバッファリングし、制御平面ノードに下りリンクパケットの受信通知メッセージを伝送するステップと、下りリンクパケットの受信通知メッセージに対応して制御平面ノードが第1のユーザ平面ノード及び第2のユーザ平面ノードに第2のフォワーディングテーブル更新命令メッセージを伝送してバッファリングした下りリンクパケットが第1のユーザ平面ノードに伝送されるステップと、及び、第1のユーザ平面ノードが基地局装置を介してバッファリングした下りリンクパケットを端末装置に伝送するステップと、を含む下りリンクパケット伝送方法を提供する。
以上で説明したように、本発明の実施形態によると、ゲートウェイノードの制御平面とユーザ平面が分離した移動通信システムにてアイドルモードの端末装置に下りリンクデータを伝送するに当り、ユーザに対するデータ伝送遅延時間を短縮し、ネットそを効率的に使用できる効果がある。
本発明の実施例によると、ゲートウェイノードのユーザ平面と制御平面が分離した移動通信システムにて、端末装置のアイドルモードをサポートし、バッテリーの使用時間を増やせる効果がある。
本発明の実施例によると、端末装置のコネクトモードで発生したトラフィックを処理するユーザ平面ノードと、端末装置のアイドルモードで発生した下りリンクのトラフィックをバッファリングするユーザ平面ノードとにゲートウェイのユーザ平面ノードを分離することにより、ユーザ体感サービスの品質を高めたり、ゲートウェイユーザ平面ノードの複雑さを下げることができる効果がある。
本発明の実施例によると、端末装置のコネクトモードで発生したトラフィックを処理するユーザ平面ノードと端末装置のアイドルモードで発生した下りリンクのトラフィックをバッファリングするユーザ平面ノードをサービスチェーン(Service Chaining)に構成することで、ルーティングパス更新によるオーバーヘッドを減らすことができる効果がある。
以下、本発明のいくつかの実施例を例示的な図面を使用して詳しく説明する。
添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するものであり、本発明が実施できる唯一の実施形態を示すものではない。
図1は、従来LTE移動通信システムの構成図である。
図1を参照すると、従来LTE移動通信システムは、端末装置(User Equipment:UE、10)、基地局装置(RAN、20)、モビリティ管理エンティティ(Mobility Management Entity、以下「MME」と称する、30)、サービングゲートウェイ(Serving Gateway、以下「S−GW」と称する、40)、パケットゲートウェイ(Packet Data Network Gateway、以下「P−GW」と称する、60)、ポリシー及び課金ルール機能(Policy and Charging Rule Function、以下「PCRF」と称する、50)、及びパケットデータネットワーク(Packet Data Network、以下「PDN」と称する、70)を含む。
従来LTE移動通信システムは、大別して端末装置10、基地局装置20、及びコアネットワークに区分することができる。ここで、コアネットワークは、MME30、S−GW40、P−GW60、及びPCRF50を含む。
コアネットワークに含まれているゲートウェイ(S−GW及びP−GW)は、PDN70と基地局装置20を連動させる機能を実行する。ゲートウェイの機能は、大別してユーザデータパケットを伝送するユーザ平面(User Plane:UP)の機能とユーザ平面の機能を制御するための制御平面(Control Plane:CP)の機能とに区分することができる。
制御平面の機能は、セッション管理(Session Management)、モビリティ管理(Mobility Management)、QoS(Quality of Service)管理など、ユーザサービスとネットワークの状態を考慮してユーザ平面で使用するトラフィック伝送のパラメータを最終的に決定することを主な機能とする。一方、ユーザ平面の機能は、制御平面によって決定されたパラメータを適用して実際のユーザトラフィックパケットを処理(例えば、他のノードに伝送、廃棄、またはバッファリングなど)することを主な機能とする。
従来のゲートウェイノード(S−GW及びP−GW)のほとんどは、このようなユーザ平面の機能と制御平面の機能をすべて一緒に有する。
しかし、本発明の実施形態に係る移動通信システムは、ゲートウェイの制御平面とユーザ平面を分離して配置させる。前述したように、ユーザ平面で実行される機能は、決定されたパラメータに基づいてユーザトラフィックパケットを処理するものであり、制御平面で実行される機能に比べて単純で反復的な特性がある。従って、本実施例によると、ユーザ平面を低い複雑さで、しかも低価格のスイッチ(Switch)で具現し、制御平面は集中化することで、全体の移動通信システムの性能を向上させる効果がある。つまり、ユーザ平面及び制御平面のそれぞれの機能に要求される性能に合わせて機能を分離してシステムを具現することで、システム全体のパフォーマンスに向上させることができるものである。また、システムの性能向上に加え、コスト効率を高めることができる効果もある。
以下、図2を参照し、本発明の実施形態に係る移動通信システムの構造について具体的に説明する。
図2は、本発明の実施形態に係る移動通信システムの構成図である。
本発明の実施形態に係る移動通信システム100は、端末装置110、基地局装置120、MME132、ゲートウェイノード134及び142、そしてPCRF136を含む。ここで、ゲートウェイノード134及び142は、制御平面ノード(134、以下「GW CP」と称する)及びユーザ平面ノード(142、以下「GW UP」と称する)に分離される。
以下、本発明の実施形態についての説明において「ノード」は、物理的なネットワーク装置、ネットワーク機能を実行するソフトウェアモジュール、またはこの両方の組み合わせで具現することができる。ソフトウェアモジュールは、今後説明する本発明の実施例に係る一つ以上の機能を実行するようにメモリに保存され、一つ以上のプロセッサによって実行される。本発明の実施例に係る機能は、一つのプロセッサによって実行されることもあるが、複数のプロセッサが分担する形で行われることもある。プロセッサは、メモリは、プロセッサ内部または外部に存在することができ、本発明の技術分野に属する通常の技術者に知られている様々な手段でプロセッサと接続することができる。
メモリは、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、光ディスク、磁気ディスク、ソリッドステートディスク(SSD)などのコンピュータで読み取り可能な記録/保存媒体である。プロセッサは、汎用プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、又は、他のプログラム可能なロジック装置、個別ゲートまたはトランジスタロジック、個別のハードウェアコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせで具現することができる。
端末装置110は、基地局装置120、中央クラウド130、及びエッジクラウド140を介して外部ネットワーク(図示せず)に接続することができる。端末装置110は、通信機能を有する電子装置であり、例えば、タブレットPC(Tablet PC)、ラップトップ(Laptop)、パーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)、携帯型マルチメディアプレーヤー(PMP:Portable Multimedia Player)、無線通信端末装置(Wireless Communication Terminal)、スマートフォン(SmartPhone)、移動通信端末装置(Mobile Communication Terminal)、テレビ、デジタルビデオディスク(DVD)プレーヤー、オーディオ、冷蔵庫、エアコン、ゲーム機、セットトップボックス(set−top box)、医療機器、計測機器など、様々な形態の電子機器が含まれる。
基地局装置120は、RAN(Radio Access Network)ノードとして端末装置110の呼処理のためのアクセスネットワークを構成する装置をいう。基地局装置120は、例えば、e−NodeBになる。
MME132は、端末装置110のネットワーク接続についてのアクセス、ネットワークリソースの割り当て、トラッキング(tracking)、ページング(paging)、ローミング(roaming)、及びハンドオーバー(handover)などをサポートするためのシグナリング及び制御機能を実行するノードである。
GW CP134は、ゲートウェイの制御平面機能を実行するノードをいい、GW UP142は、ゲートウェイのユーザ平面の機能を実行するノードをいう。GW UP142は、本発明の実施例に基づいて、第1のユーザ平面ノード(144、以下「GW UP−C」と称する)及び第2のユーザ平面ノード(146、以下「GW UP−I」と称する)を含む。GW UP−C144及びGW UP−I146は、GW UP142の機能を端末装置110のアイドルモード(Idle Mode)及びコネクトモード(Connected Mode)に基づいて分担したノードであり、これに対する詳しい説明は他の図面を参照して後述する。
PCRF136は、端末装置110別にポリシー(Policy)と課金(Charging)についての規則を定めるノードである。
MME132、GW CP134、及びPCRF136は仮想化され、中央クラウド130で実行され、GW UP142は仮想化され、エッジクラウド140で実行される。中央クラウド130及びエッジクラウド140は、商用サーバーで具現される。ここで、エッジクラウド140は、事業者網のエッジ、すなわちユーザ端末装置や基地局装置の近くに位置する通信、コンピューティング機能を提供するクラウドである。
本発明の実施例によると、ゲートウェイの機能を分離し、ユーザ平面ノードGW UPをエッジクラウド140に前進配置することができる。ユーザ平面ノードGW UPの前進配置によって端末装置110と基地局装置120との物理的なパスが短くなるに応じて、ユーザデータの伝送遅延(Latency)を効果的に短縮することができる。
ただし、ユーザ平面と制御平面を分離したシステム構造により、アイドルモードにある端末装置110の下りリンクトラフィックを処理するには困難がある。具体的に説明すると、下りリンクトラフィックは、ユーザ平面ノードに到着したが、これを感知してページング(Paging)及びサービス要求(Service Request)のプロセスを開始(Triggering)する作業(つまり、MMEにDownlink Data Notificationメッセージを伝送すること)は、制御平面ノードで行われるからである。
もう一つの問題は、アイドルモードである端末装置110の下りリンクパケットを処理するためには、パケットの保存(バッファリング)機能がユーザ平面ノードに含まれるという点から起因する。具体的には、すべてのユーザ平面ノードにバッファリング機能が具現されると、接続(connected)状態の端末装置に迅速に伝送しなければならないパケットをバッファリング機能の実行により処理できなくなり、サービスの品質を低下させるようになる。また、ユーザ平面ノードを前述したように、複雑さの低いスイッチで具現することが困難になる。
このような問題を解決するために、本発明の実施形態では、ユーザ平面ノードと制御平面ノードが情報を交換することで、アイドルモードの端末装置110に対する下りリンクトラフィックを処理することができる方法を提供する。
以下、図3〜図5を参照し、本発明の実施例について具体的に説明する。
図3は本発明の実施形態に係るアイドルモード端末装置に対する下りリンクデータの伝送方法を示すフローチャートである。
図3を参照すると、端末装置110は、コネクトモードでのデータ伝送を終了した後、アイドルモードに転換される(S310)。これにより、GW CP134は、端末装置110に対する下りリンクパケットの受信のための情報及び受信通知イベントをGW UP142に登録する(S312)。ステップS312は、GW CP134が端末装置110の識別情報(IMSI:International Mobile Subscriber Identification)及びIPアドレスのうちの少なくとも一つを含む情報をGW UPに伝送するステップを含む。
実施例に基づいてGW UP142とGW CP134がオープンフロー(OpenFlow)プロトコルで通信する場合は、GW CP134がGW UP142に伝送される情報は、特定のIPアドレスを区別することができるフィルタ情報をさらに含むことができる。この場合には、GW UP134は、フィルタにマッチングする下りリンクパケットの受信情報、受信した下りリンクパケットが属する端末装置、IPアドレス、及びトンネル終端識別情報(TEID:Tunnel Endpoint Identifier)のうちの少なくとも一つを含むメッセージをGW CP134に伝送することができる。
本発明の実施例に基づいてGW UP−C144は、第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージに既設定のバッファリング時間を含んでGW UPに伝送することができる。ここで、既設定のバッファリング時間は、例えば、ユーザの登録情報又はサービス特性に基づいて設定される。この場合、GW UPは下りリンクパケットを受信しても、既設定のバッファリング時間が経過するまでは下りリンクパケットの受信通知メッセージをGW CP134に伝送しない。これは遅延に敏感でないサービスを使用する端末装置110の電池の消耗を減らせる効果を提供する。
ステップS312の後、GW UP142に端末装置110の識別情報IMSIまたはIPアドレスを宛先とする下りリンクパケットを受信すると、GW UP142は、受信した下りリンクパケットをバッファリングし(S314)、GW CP134に下りリンクパケットの受信の通知メッセージを伝送する(S316)。下りリンクパケットの受信の通知メッセージは、端末装置の識別情報IMSI、IPアドレス、及びトンネル終端識別情報TEIDのうちの少なくとも一つを含むことができる。
GW CP134は、移動性管理エンティティ(Mobility Management Entity、以下「MME」と称する)にアイドルモードの端末装置110に対する下りリンクパケットが受信されたことを知らせる下りリンクパケットの受信通知メッセージを伝送する(S318)。ここで、下りリンクパケットの受信通知メッセージは、パケットが属するEPSベアラ(Bearer)のトンネル終端識別情報TEIDを含むことができる。
GW CP134がGW UP142からトンネル終端識別情報TEIDを受信していない場合に下りリンクパケットの受信通知メッセージは、端末装置110の識別情報IMSI及びIPアドレスのうちの少なくとも一つで識別されるパケットデータネットワーク接続(Packet Data Network Connection:PDN Connection)のデフォルトベアラ(Default Bearer)のトンネル終端識別情報TEIDを含むことができる。GW CP134は、GW UP142から受信した通知情報を利用してMME132に下りリンクパケットが受信されたことを知らせるメッセージを伝送する。
ステップS318以降、MME132は、基地局装置120を介して端末装置110にページング要求メッセージを伝送し、端末装置110からのサービス要求メッセージを受信することで、アイドルモードにある端末装置110に対するページングプロセス(S320)及びベアラ設定プロセス(S322)が行われる。
GW UP134は、基地局装置120を介してバッファリングされた下りリンクパケットを端末装置110に伝送する(S324及びS326)。具体的には、GW UP134は、ステップS322で設定されたベアラを利用して基地局装置120にバッファリングした下りリンクパケットを伝送し、基地局装置120は受信した下りリンクパケットを端末装置110に伝送する(S326)。
図3では、それぞれのプロセスを順次実行することとして記載しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。つまり、図3に記載されたプロセスを変更して実行したり、1つ以上のプロセスを並列的に実行することで適用可能であることから、図3は、時系列的な順序に限定されるものではない。
図3に示す実施例は、GW CP134とGW UP142が分離された移動通信ネットワーク100にてアイドルモードの端末装置110に対する下りリンクトラフィックを処理できる効果がある。
本発明の実施形態に係るGW UP142は、端末装置110がアイドルモードに移行した場合、バッファリング機能を実行することで、下りリンクトラフィックを処理することができ、バッファリング機能は、移動通信システムの複雑さを高くする原因になることがある。ネットワークに接続した端末装置がほとんどの時間をアイドルモードで存在することを考慮すると、GW UP142がバッファリングしなければならないトラフィックの量が多かったり、アイドルモードの切り替えが頻繁に起こり得るからである。このような理由から、大量のトラフィックをバッファリングするためにGW UP142には、大容量のバッファリング機能が搭載されるべきなのだが、これはユーザ平面ノードの複雑さを高くしてしまう。端末装置の数が多かったり、端末装置のアイドルモード進入が頻繁になると、アイドルモード端末装置のトラフィック処理のためにコネクトモードの端末装置のトラフィック処理が遅れる場合が出てくる。したがって、端末装置110のコネクトモードまたはアイドルモードに応じてGW UP142の機能を分離することで、ノードの複雑さを下げるか、コネクトモードのトラフィック処理がアイドルモードのトラフィック処理の影響を受けないように制御する必要がある。
以下、図4を参照し、前述した問題点を解決するための本発明の実施例について説明する。
図4は、本発明の他の実施例によるアイドルモード端末装置に対する下りリンクデータの伝送方法を示すフローチャートである。
図4を参照すると、本実施例の移動通信システム100は、端末装置110のコネクトモードで発生したトラフィックを処理する第1のユーザ平面ノードGW UP−C及び端末装置110のアイドルモードで発生したトラフィックをバッファリングする第2のユーザ平面ノードGW UP−Iを含むことができる。
本実施例は、GW UP142をGW UP−C144とGW UP−I146に分離し、アイドルモードでのバッファリング機能をGW UP−I146に集中させる。これにより、GW UP−C144の複雑さは下げながらコネクトモードトラフィックの処理への影響を軽減することができる。
図4aを参照すると、まず端末装置110がコネクトモードでのデータ伝送を終了する(S410)。これにより、基地局装置120は、MME132に端末コンテキスト解除要求メッセージ(例えば、UE Context Release Request)を伝送し(S412)、MME132は、GW CP134にベアラ修正/解除要求メッセージ(例えば、Bearer Release Request)を伝送することができる(S414)。端末装置110をアイドルモードに切り替えるためのプロセスとしてのステップS412及びS414は、例示に過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能である。
GW CP134は、端末装置110がアイドルモードに転換するに応じてGW UP−I146及びGW UP−C144に第1のフォワーディングテーブル(Forwarding Table)更新命令メッセージを伝送する(S416)。ここで、第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージは、アイドルモードの端末装置110に対して発生した下りリンクパケットをGW UP−C144でなく、GW UP−I146が受信するようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージを意味する。
具体的に、GW CP134は、GW UP−C144がアイドルモードの端末装置110の下りリンクパケットを受信しないようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージをGW UP−C144に伝送することができる(S416)。また、GW CP134は、GW UP−I146がアイドルモードの端末装置110に対する下りリンクパケットを受信するようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージをGW UP−I146に伝送することができる(S418)。
本発明の実施例に基づいてGW UP−C144は、第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージに既設定のバッファリング時間ーを含んでGW UP−I146に伝送することができる。ここで既設定のバッファリング時間ーは、例えば、ユーザの登録情報又はサービス特性に基づいて設定される。この場合には、GW UP−I146は、下りリンクパケットを受信しても、既設定のバッファリング時間ーが経過するまで下りリンクパケットの受信通知メッセージをGW CP134に伝送しない。これは遅延に敏感でないサービスを使用する端末装置110の電池の消耗を減らせる効果を提供する。
第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージを受信したGW UP−I146は、下りリンクパケットの伝送経路をGW UP−C144からGW UP−I146に変更する(S420)。具体的にはGW UP−I146は、ルーティングパスを、前述したように変更するルーティング情報を一つ以上のルータ150に伝送することができる。
変更されたルーティングパスに沿ってGW UP−I146がアイドルモードの端末装置110に対する下りリンクパケットを受信すると、GW UP−I146は、これを知らせる下りリンクパケットの受信通知メッセージをGW CP134に伝送する(S424)。ここで下りリンクパケットの受信通知メッセージは、端末装置110の識別情報IMSI、IPアドレス、トンネル終端識別情報TEIDを含むことができる。前述したように、GW UP−I146がバッファリング時間ーを受信した場合には、バッファリング時間ーが経過するまで下りリンクパケットの受信通知メッセージの伝送を遅延させることができる。
ステップS426は、図3を参照して、前述したページングプロセス及びサービス要求のプロセスと似ているので説明を省略する。
GW CP134は、下りリンクパケットの受信通知メッセージに対応してGW UP−C144及びGW UP−I146に第2のフォワーディングテーブル更新命令メッセージを伝送する(S428及びS430)。具体的にはGW CP134は、GW UP−C144がGW UP−I146にバッファリングした下りリンクパケットを受信することができるようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージを伝送することができる(S428)。また、GW CP134は、GW UP−I146にバッファリングした下りリンクパケットをGW UP−C144に伝送するようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージを伝送することができる(S430)。ここで、フォワーディングテーブル更新を命令するメッセージはGW UP−C144のアドレスまたはポート情報を含む。
GW UP−I146は、フォワーディングテーブル更新に基づいて生成されたパスを利用し、バッファリングされていた下りリンクパケットをGW UP−C144に伝送する(S432)。
下りリンクパケットをGW UP−C144から基地局装置120に伝送するためにベアラ(例えば、EPSベアラ)をリセットするプロセスが実行される(S434)。
GW UP−C144は、端末装置110がアイドルモードからコネクトモードに移行した後に発生した下りリンクパケットの伝送経路をGW UP−I146からGW UP−C144に変更するために、ルーティングパスを変更するルーティング情報を一つ以上のルータ150に伝送することができる(S436)。
GW UP−C144は、基地局装置120を介してGW UP−I146にバッファリングされていた下りリンクパケットを端末装置110に伝送する(S438及びS440)。具体的には、GW UP−C144は、ステップS434で設定されたベアラを利用して基地局装置120に下りリンクパケットを伝送し、基地局装置120は、受信した下りリンクパケットを端末装置110に伝送する(S440)。
図4a及び図4bは、それぞれのプロセスを順次実行するものとして記載しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。つまり、図4a及び図4bに記載されたプロセスを変更して実行したり、1つ以上のプロセスを並列的に実行することで適用可能であり、図4a及び図4bは、時系列的な順序に限定されるものではない。
一方、前述した実施例では、アイドルモードの端末装置110がコネクトモードに切り替えたときにGW UP−I146でバッファリングされていたパケットがGW UP−C144に伝送され、その後、GW UP−C144が基地局装置120を介してパケットを端末装置110に伝送することを例に挙げたが、これに限定されない。例えば、GW UP−I146が基地局装置120と直接つながった場合、GW CP134は、GW UP−I146にバッファリングされているパケットを基地局装置120に伝送させた後、下りリンクパケットの伝送経路をGW UP−C144に変えるようにフォワーディング情報を設定し、GW UP−I146とGW UP−C144に伝送することもできる。
図4に示す実施例は、端末装置110のコネクトモードで発生したトラフィックを処理する第1のユーザ平面ノードGW UP−Cとアイドルモードからのトラフィックをバッファリングする第2のユーザ平面ノードGW UP−Iを分離して、システムの効率を向上させることができる効果がある。
ただし、GW UP−C144とGW UP−I146との間で下りリンクパケットの伝送経路が変更することにより、一つ以上のルータ150にルーティングパス情報が伝送されなければならないオーバーヘッドが存在する。したがって、このようなオーバーヘッドを減らすための方法が要求される。
以下、図5を参照し、前述した問題点を解決するための本発明の実施例について説明する。
図5は本発明の他の実施形態に係るアイドルモード端末装置に対する下りリンクデータの伝送方法を示すフローチャートである。
図5aを参照すると、まず端末装置110がコネクトモードでのデータ伝送を終了する(S510)。これにより、基地局装置120は、MME132に端末コンテキスト解除要求メッセージ(例えば、UE Context Release Request)を伝送し(S512)、MME132は、GW CP134にベアラ修正/解除要求メッセージ(例えば、Bearer Release Request)を伝送することができる(S514)。端末装置110をアイドルモードに切り替えるためのプロセスとしてのステップS512及びS514は、例示に過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能である。
本実施例ではGW UP−C144とGW UP−I146は、サービスチェーン(Serving Chaining)によって接続される。GW UP−C144とGW UP−I146の機能が仮想化されて接続することができる。サービスチェーンが適用されるということは、下りリンクパケットの伝送がGW UP−C144→GW UP−I146→GW UP−C144→基地局装置120の経路で行われることを意味する。この経路上でGW UP−I146は、アイドルモードのトラフィックをGW UP−Cから受信して保存しておき、端末装置110がコネクトモードに切り替えると、これをGW UP−Cに再び伝達する役割を遂行する。
GW CP134は、端末装置110がアイドルモードに転換するに応じてGW UP−I146及びGW UP−C144に第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージを伝送する。ここで、第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージは、端末装置110のアイドルモードで発生した下りリンクパケットをGW UP−C144が受信してGW UP−I146に伝達し、GW UP−I146は伝達された下りリンクパケットをバッファリングするようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージである。
つまり、GW CP134は、GW UP−C144が受信した下りリンクパケットがGW UP−I146に伝達されるようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージをGW UP−C144に伝送することができる(S516)。また、GW CP134は、GW UP−C144から伝達された下りリンクパケットをバッファリングするようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージをGW UP−I146に伝送することができる(S518)。
本発明の実施例に基づいてGW UP−C144は、第1のフォワーディングテーブル更新命令メッセージに既設定のバッファリング時間を含んでGW UP−I146に伝送することができる。ここで既設定のバッファリング時間は、例えば、ユーザの登録情報又はサービス特性に基づいて設定される。この場合に、GW UP−I146は下りリンクパケットを受信しても、既設定のバッファリング時間が経過するまで下りリンクパケットの受信通知メッセージをGW CP134に伝送しない。これは遅延に敏感でないサービスを使用している端末装置(110の電池の消耗を減らせる効果を提供する。
アイドルモードの端末装置110に対して発生した下りリンクパケットは、GW UP−C144に最初に伝送され(S520)、GW UP−C144は、受信した下りリンクパケットを設定されたサービスチェーン(Service Chain)によってGW UP−I146に伝達する(S522)。
GW UP−I146は、伝達された下りリンクパケットをバッファリングし(S522)、GW CP134に下りリンクパケットの受信を知らせる下りリンク受信通知メッセージを伝送する(S526)。もし、前述したバッファリング時間が設定された場合に、GW UP−I146は、バッファリング時間が経過するまでパケットをバッファリングし、有効期限が切れる時点で受信通知メッセージをGW CP134に伝送することができる。
ステップS528は、図3を参照し、前述したページングプロセス及びサービス要求プロセスと似ているので説明を省略する。
以降、GW CP134は、下りリンクパケットの受信通知メッセージに対応してGW UP−C144及びGW UP−I146に第2のフォワーディングテーブル更新命令メッセージを伝送し(S530及びS532)、GW UP−I146でバッファリングされていた下りリンクパケットがGW UP−C144に伝達されるようにする(S534)。
具体的に、GW CP134は、GW UP−C144がGW UP−I146にバッファリングした下りリンクパケットを受信できるようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージを伝送することができる( S530)。また、端末装置110がコネクトモードに切り替わった後に発生した下りリンクパケットがGW UP−I146に伝達されないようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージを伝送することができる。これは端末装置110がアイドルモードの状態で設定されたサービスチェーンを非活性化するためである。
また、GW CP134は、GW UP−I146にバッファリングした下りリンクパケットをGW UP−C144に伝送するようにフォワーディングテーブル更新を命令するメッセージをGW UP−I146に伝送することができる(S532)。ここでGW CP134が伝送する命令メッセージ(第2のフォワーディングテーブル更新命令メッセージ)は、GW UP−C144のアドレスまたはポート情報を含むことができる。
GW UP−I146は、バッファリングした下りリンクパケットをGW UP−C144に伝達し(S534)、GW UP−C144は、基地局装置120を介してGW UP−I146から受信した下りリンクパケットを端末装置110に伝送することができる(S536及びS538)。これに対する具体的な説明は図4bを参照し、上述したように類似するので説明を省略する。
一方、前述した実施例では、アイドルモードの端末装置110がコネクトモードに切り替えたときにGW UP−I146でバッファリングされていたパケットがGW UP−C144に伝送され、この後、GW UP−C144が基地局装置120を介してパケットを端末装置110に伝送することを例に挙げたが、これに限定されない。例えば、GW UP−I146が基地局装置120と直接つながっている場合に、GW CP134は、GW UP−I146でバッファリングされているパケットを基地局装置120に伝送させた後、下りリンクパケットの伝送経路をGW UP−C144に変えるようにフォワーディング情報を設定し、GW UP−I146とGW UP−C144に伝送することもできる。
図5a及び図5bは、それぞれのプロセスを順次実行するものとして記載しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。つまり、図5a及び図5bに記載されたプロセスを変更して実行したり、1つ以上のプロセスを並列的に実行することで適用可能であり、図5a及び図5bは時系列的な順序に限定されるものではない。
一方、図3〜図5に示したフローチャートの各ステップは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータが読み取り可能なコードで具現することが可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取ることができるデータが格納されるすべての種類の記録装置を含む。つまり、コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、磁気記録媒体(例えば、ロム、フロッピーディスク、ハードディスクなど)、光学的読み取り媒体(例えば、CD−ROM、ディブイディなど)及びキャリアウェーブ(例えば、インターネットを通じた伝送)のような記憶媒体を含む。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、ネットワークにつながったコンピュータシステムに分散されて分散方式でコンピュータが読み取り可能なコードが保存され、実行することができる。
以上の説明は、本実施形態の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであり、本実施例の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能である。したがって、本実施例は、本実施例の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例により、本実施例の技術思想の範囲が限定されるわけではない。本実施例の保護範囲はこの後の請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本実施形態の権利範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
以上で説明したように、本実施例は、アイドルモードの端末装置に下りリンクデータを伝送する技術に適用され、ゲートウェイノードの制御平面とユーザ平面を分離して伝送遅延時間を削減し、ネットワークリソースの使用効率を向上させ、端末装置のアイドルモードをサポートすることにより、バッテリの使用時間を増やせる効果を発生する有用な発明である。
CROSS−REFERENCE TO RELATED APPLICATION
本特許出願は、2016年01月25日に韓国に出願した特許出願番号第10−2016−0008674号の米国特許法119(a)条(35 USC§119(a))に基づいて優先権を主張し、そのすべての内容は参考文献として本特許出願に併合される。さらに、本特許出願は、米国以外の国に対しても、前記と同じ理由で優先権を主張し、そのすべての内容は参考文献として本特許出願に併合される。
本特許出願は、2016年01月25日に韓国に出願した特許出願番号第10−2016−0008674号の米国特許法119(a)条(35 USC§119(a))に基づいて優先権を主張し、そのすべての内容は参考文献として本特許出願に併合される。さらに、本特許出願は、米国以外の国に対しても、前記と同じ理由で優先権を主張し、そのすべての内容は参考文献として本特許出願に併合される。
Claims (12)
- ゲートウェイがユーザ平面ノードと制御平面ノードに分離した移動通信システムにてアイドルモードの端末装置に下りリンクパケットを伝送する方法において、
前記ユーザ平面ノードが、前記端末装置に対する前記下りリンクパケットを受信してバッファリングするステップと、
前記ユーザ平面ノードが、前記制御平面ノードに前記下りリンクパケットの受信の通知メッセージを伝送するステップと、
前記ユーザ平面ノードが、基地局装置を介して前記バッファリングした前記下りリンクパケットを前記端末装置に伝送するステップと、
を含み、
前記ユーザ平面ノードが、バッファリング時間に基づいて、前記制御平面ノードへの前記下りリンクパケットの前記受信の前記通知メッセージの伝送を遅延するステップを更に含む、方法。 - 前記制御平面ノードが、前記ユーザ平面ノードに前記端末装置に対する前記下りリンクパケットを受信するための情報を通知する、請求項1に記載の方法。
- 前記ユーザ平面ノードが、既設定のバッファリング時間が経過するまで、前記制御平面ノードへの前記下りリンクパケットの前記受信の前記通知メッセージの伝送を遅延する、請求項1に記載の方法。
- 前記既設定のバッファリング時間は、ユーザの登録情報又はサービス特性に基づいて設定される、請求項3記載の方法。
- 前記情報は、前記端末装置の識別情報(IMSI)、IPアドレス、及びトンネル終端識別情報(TEID)のうちの少なくとも一つを含む、請求項2記載の方法。
- 前記制御平面ノードが、移動性管理エンティティ(MME)への前記下りリンクパケットの前記受信の前記通知メッセージを伝送するステップを更に含む、請求項1記載の方法。
- 移動通信システムにてアイドルモードの端末装置に下りリンクパケットを伝送するゲートウェイにおいて、
制御平面ノードと、
ユーザ平面ノードと、
を備え、
前記ユーザ平面ノードが、前記端末装置に対する前記下りリンクパケットを受信してバッファリングし、前記制御平面ノードに前記下りリンクパケットの受信の通知メッセージを伝送し、基地局装置を介して前記バッファリングした前記下りリンクパケットを前記端末装置に伝送し、
前記ユーザ平面ノードが、バッファリング時間に基づいて、前記制御平面ノードへの前記下りリンクパケットの前記受信の前記通知メッセージの伝送を遅延するステップを更に含む、ゲートウェイ。 - 前記制御平面ノードが、前記ユーザ平面ノードに前記端末装置に対する前記下りリンクパケットを受信するための情報を通知する、請求項7に記載のゲートウェイ。
- 前記ユーザ平面ノードが、既設定のバッファリング時間が経過するまで、前記制御平面ノードへの前記下りリンクパケットの前記受信の前記通知メッセージの伝送を遅延する、請求項7に記載のゲートウェイ。
- 前記既設定のバッファリング時間は、ユーザの登録情報又はサービス特性に基づいて設定される、請求項9記載のゲートウェイ。
- 前記情報は、前記端末装置の識別情報(IMSI)、IPアドレス、及びトンネル終端識別情報(TEID)のうちの少なくとも一つを含む、請求項8記載のゲートウェイ。
- 前記制御平面ノードが、移動性管理エンティティ(MME)への前記下りリンクパケットの前記受信の前記通知メッセージを伝送するステップを更に含む、請求項7記載のゲートウェイ。
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