JP2023063718A - 中継装置、移動通信システム及び中継方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データ通信の信頼性を向上させる。【解決手段】中継装置４は、通常接続局とデータネットワークとの間に接続され、且つ常時接続局とデータネットワークとの間に接続され、通常接続局を介して、ユーザ端末との間で通常セッションを確立し、通常セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通常パケットデータを受信する通常通信部４１と、常時接続局を介して、ユーザ端末との間で、通常セッションよりも長い期間にわたって維持される常時セッションを確立し、常時セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通常パケットデータと同じ内容の常時パケットデータを受信する常時通信部４２と、通常通信部４１が受信した通常パケットデータ、及び常時通信部４２が受信した常時パケットデータのうち、先に受信したパケットデータを外部装置に送信する外部通信部４４と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、基地局を介する無線通信のための中継装置、移動通信システム及び中継方法に関する。

通信サービスの信頼性を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、コアネットワークが、端末への少なくとも２つの伝送経路を確立し、データを端末から二重受信し、受信したデータの重複を排除することが記載されている。

特表２０２１－５０１５２３号公報

特許文献１に記載された技術では、データを端末から二重受信することにより、データ通信の信頼性を向上させることができる。特許文献１に記載された技術では、２つの伝送経路が同じ基地局を経由するため、端末とこの基地局との間の通信品質が低下した場合には、データ通信の信頼性を向上させることができないという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、データ通信の信頼性を向上させることができる技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の中継装置は、ユーザ端末と外部装置とのデータネットワークを経由する通信を中継する中継装置であって、当該中継装置は、通常接続局と前記データネットワークとの間に接続され、且つ常時接続局と前記データネットワークとの間に接続され、前記通常接続局を介して、前記ユーザ端末との間で通常セッションを確立し、前記通常セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通常パケットデータを受信する通常通信部と、前記常時接続局を介して、前記ユーザ端末との間で、前記通常セッションよりも長い期間にわたって維持される常時セッションを確立し、前記常時セッションを介して多重通路ＴＣＰにより前記通常パケットデータと同じ内容の常時パケットデータを受信する常時通信部と、前記通常通信部が受信した前記通常パケットデータ、及び前記常時通信部が受信した前記常時パケットデータのうち、先に受信したパケットデータを前記外部装置に送信する外部通信部と、を有する。

前記中継装置は、前記通常セッション及び前記常時セッションとは異なる規格に基づく補助セッションを前記ユーザ端末との間で確立する補助通信部をさらに備え、前記補助通信部は、前記通常パケットデータとは異なる補助パケットデータを前記補助セッションにより前記ユーザ端末から受信してもよい。前記補助通信部は、前記常時接続局及び前記通常接続局を経由することなく、前記補助セッションにより前記ユーザ端末と通信してもよい。

前記常時通信部は、前記通常通信部とは異なるネットワークを介して、前記常時セッションにより前記ユーザ端末と通信してもよい。中継装置と、ユーザ端末とを備える移動通信システムであって、前記ユーザ端末は、前記常時接続局であることを示す情報を前記常時接続局から受信し、受信した前記常時接続局であることを示す情報に基づいて、前記中継装置との間で前記常時セッションを確立してもよい。

中継装置と、ユーザ端末とを備える移動通信システムであって、前記中継装置は、前記外部装置との間において複数のセッションを処理可能な多重通路ＴＣＰにより前記外部装置と通信可能であることを示す情報を前記ユーザ端末から前記通常通信部が受信した場合に、前記多重通路ＴＣＰによりパケットデータを前記外部装置から受信する外部通信部をさらに備え、前記ユーザ端末は、前記常時セッションにより前記常時通信部と通信し、前記通常セッションにより前記通常通信部と通信し、前記ユーザ端末は、前記外部装置との間において前記通常セッション及び前記常時セッションとは異なる規格に基づく補助セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通信してもよい。

本発明の第２の態様の中継方法は、コンピュータが実行する、ユーザ端末と外部装置とのデータネットワークを経由する通信を中継する中継方法であって、通常接続局を介して、前記ユーザ端末との間で通常セッションを確立し、前記通常セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通常パケットデータを受信するステップと、常時接続局を介して、前記ユーザ端末との間で、前記通常セッションよりも長い期間にわたって維持される常時セッションを確立し、前記常時セッションを介して多重通路ＴＣＰにより前記通常パケットデータと同じ内容の常時パケットデータを受信するステップと、受信した前記通常パケットデータ、及び受信した前記常時パケットデータのうち、先に受信したパケットデータを前記外部装置に送信するステップと、を有する。

本発明によれば、データ通信の信頼性を向上させるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る通信システムの概要を示す。 移動通信システムのネットワーク構成を示す。 中継装置の構成を示す。 移動通信システムによる通常セッションの確立の処理手順を示すフローチャートである。 移動通信システムによる通常セッションの確立の処理手順を示すフローチャートである。 移動通信システムによる常時セッションの確立の処理手順を示すフローチャートである。 移動通信システムによる常時セッションの確立の処理手順を示すフローチャートである。 ユーザ端末と外部装置との間の通信の処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態の移動通信システムのネットワーク構成を示す。 第２の実施形態に係る移動通信システムの概要を示す図である。

＜第１の実施形態＞
［移動通信システムの概要］
図１は、第１の実施形態に係る移動通信システムＳの概要を示す。移動通信システムＳは、ユーザ端末１、通常接続局２、常時接続局３、中継装置４、外部装置５、第１ＵＰＦ６、第２ＵＰＦ７及び第３ＵＰＦ８を備える。第１の実施形態の移動通信システムＳでは、通常接続局２、常時接続局３、中継装置４、第１ＵＰＦ６、第２ＵＰＦ７及び第３ＵＰＦ８を、５Ｇコアネットワークを提供する第１事業者が管理する。

ユーザ端末１は、外部装置５と通信する機能を有するアプリ１１と、多重通路ＴＣＰ（MultiPath TCP，MPTCP）ファンクション部１２を有する。アプリ１１は、起動中に多重通路ＴＣＰファンクション部１２を介して外部装置５と通信する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、複数のＩＰアドレスを用いて、多重通路ＴＣＰにより外部装置５と通信する。また、多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、多重通路ＴＣＰの代わりに、多重通路ＱＵＩＣ（MultiPath QUIC）により外部装置５と通信してもよい。

通常接続局２は、５Ｇ等のモバイル通信のための基地局である。常時接続局３は、５Ｇ等のモバイル通信のための基地局である。

中継装置４は、第１ＵＰＦ６、第２ＵＰＦ７及び第３ＵＰＦ８を介してユーザ端末１から受信したデータの少なくとも一部を外部装置５に転送する装置である。中継装置４は、多重通路ＴＣＰプロキシサーバとして動作する。中継装置４は、ユーザ端末１と外部装置５とのデータネットワークを経由する通信を中継する。中継装置４は、通常接続局２を介して、ユーザ端末１との間で３ＧＰＰアクセスにより第１のマルチアクセスＰＤＵセッション（Protocol Data Unit、以下、通常セッションともいう）を確立する。図１の例では、この通常セッションにおいてユーザ端末１にＩＰアドレス「ＩＰ＠１」が割り当てられている。

中継装置４は、常時接続局３を介して、ユーザ端末１との間で３ＧＰＰアクセスにより第２のマルチアクセスＰＤＵセッション（以下、常時セッションともいう）を確立する。図１の例では、この常時セッションにおいてユーザ端末１にＩＰアドレス「ＩＰ＠２」が割り当てられている。

中継装置４は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の非３ＧＰＰアクセスにより、ユーザ端末１との間で補助セッションを確立する。この補助セッションでは、ユーザ端末１にＩＰアドレス「ＩＰ＠３」が割り当てられている。中継装置４は、外部装置５との間で外部セッションを確立する。

第１ＵＰＦ６、第２ＵＰＦ７及び第３ＵＰＦ８は、５Ｇコアネットワークに属するサーバである。第１ＵＰＦ６、第２ＵＰＦ７及び第３ＵＰＦ８は、Ｕ―ｐｌａｎｅ処理に特化した機能を提供する。図１の例では、第１ＵＰＦ６は、ユーザ端末１と中継装置４との間の通常セッションによる通信を処理する。第２ＵＰＦ７は、ユーザ端末１と中継装置４との間の常時セッションによる通信を処理する。第３ＵＰＦ８は、ユーザ端末１と中継装置４との間の補助セッションによる通信を処理する。

図１中のパケットデータの送信フローの例について説明する。アプリ１１がパケットデータ「１」、パケットデータ「２」及びパケットデータ「３」を外部装置５に送信すると仮定する。アプリ１１は、ＩＰアドレス「ＩＰ＠４」を利用して、多重通路ＴＣＰファンクション部１２へパケットデータ「１」、パケットデータ「２」及びパケットデータ「３」を順に入力する。

多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、複数のパケットデータを通常セッションと補助セッションとに分散して中継装置４へ送信する。図１の例では、多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、パケットデータ「１」及びパケットデータ「３」を補助セッションにより中継装置４へ送信する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、パケットデータ「２」を通常セッションにより中継装置４へ送信する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、通常セッションを介して送信する通常パケットデータ「２」と同じ内容の常時パケットデータ（図１の例では、パケットデータ「２」）を、常時セッションを介して多重通路ＴＣＰ通信により送信する。このとき、多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、通常パケットデータ「２」と、常時パケットデータ「２」とを多重通路ＴＣＰ通信により同時に送信する。

中継装置４は、通常セッションを介して受信したパケットデータ「２」と、常時セッションを介して受信したパケットデータ「２」とのうち、先に受信したパケットデータ「２」と、補助セッションを介して受信した、パケットデータ「１」とパケットデータ「３」とを外部装置５へ送信する。

このようにして、移動通信システムＳでは、ユーザ端末１は、通常セッションと常時セッションとを介して同じパケットデータを重複して送信するので、中継装置４は、一方のパケットデータに欠失等が生じた場合でも他方のパケットデータを利用することができる。このため、ユーザ端末１及び中継装置４は、通信の信頼性を向上させることができる。移動通信システムＳでは、ユーザ端末１は、通常パケットデータと常時パケットデータを多重通路ＴＣＰにより同時に送信するので、低遅延通信を実現することができる。ユーザ端末１は、通常セッションと、補助セッションとを介して、複数のパケットデータを分散して送信するので、通信速度を向上させることができる。

［移動通信システムＳのネットワーク構成］
図２は、移動通信システムＳのネットワーク構成を示す。移動通信システムＳは、ユーザ端末１、通常接続局２、常時接続局３、中継装置４，外部装置５、第１ＵＰＦ６、第２ＵＰＦ７、第３ＵＰＦ８、ＡＭＦ（Access and Mobility Management Function）２１、ＳＭＦ（Session Management Function）２２、ＰＣＦ（Policy Control Function）２３及びデータネットワーク２５を備える。

常時接続局３は、自局が常時接続局３であることを報知するための報知情報をその通信エリア内のユーザ端末１へ送信する。例えば、常時接続局３は、通常接続局２とは異なるＰＬＭＮ（Public Land Mobile Network、公衆陸上移動体通信網）を利用し、このＰＬＭＮを示す情報を報知情報として通信エリア内のユーザ端末１へ送信することにより、自局が常時接続局３であることをユーザ端末１に報知する。ＰＬＭＮを示す情報は、例えば、公衆陸上移動体通信網を識別するための識別情報である。

常時接続局３は、自局が常時接続局３であることを示す情報を特定ビットに含むＴＡＣ（Tracking Area Code）又はセルＩＤを報知情報としてユーザ端末１へ送信してもよい。ＴＡＣは、位置登録エリアを識別するための情報である。セルＩＤは、セルを識別するためのＩＤである。

常時接続局３は、自局が常時接続局３であることを基地局の種別として示す新たな基地局種別情報を報知情報としてユーザ端末１へ送信してもよい。なお、無線アクセスネットワーク技術の一つであるデュアルコネクティビティ技術を移動通信システムＳに適用して、この技術において規定されたマスタＲＡＮを通常接続局とし、この技術において規定されたセカンダリＲＡＮを常時接続局としてもよい。

ユーザ端末１は、例えば、スマートフォンである。ユーザ端末１は、データネットワーク２５を経由して、外部装置５と通信する。ユーザ端末１は、外部装置５との通信を中継する中継装置４との間において、通常セッション、常時セッション及び補助セッションにより通信する。ユーザ端末１は、通常接続局２を介して、中継装置４との間で通常セッションを確立する。ユーザ端末１は、常時接続局３から自局が常時接続局３であることを示す情報を受信する。ユーザ端末１は、受信した常時接続局３であることを示す情報に基づいて、中継装置４との間で常時セッションを確立する。ユーザ端末１は、Ｗｉ－Ｆｉ等の非３ＧＰＰアクセスにより、中継装置４との間で補助セッションを確立する。補助セッションは、Ｎ３ＩＷＦ（Non-3GPP Interworking Function）を介して、５Ｇコアネットワークを提供する第１事業者のネットワークに引き込まれる。

ＡＭＦ２１は、５Ｇコアネットワークに属するサーバである。ＡＭＦ２１は、例えば、ユーザ端末１の位置を管理する。ＳＭＦ２２は、５Ｇコアネットワークに属するサーバである。ＳＭＦ２２は、ユーザ端末１が利用する通常セッション、常時セッション及び補助セッションをそれぞれ管理する。ＳＭＦ２２は、通常セッション、常時セッション及び補助セッションにおいてユーザ端末１にＩＰアドレスをそれぞれ割り当てる。

ＳＭＦ２２は、通常セッション、常時セッション及び補助セッションに対応するＵＰＦ６からＵＰＦ８及びＵＰＦ２４を選択する。ＰＣＦ２３は、ＡＭＦ２１及びＳＭＦ２２を適切に動作させるためのユーザ端末１の位置管理及びセッション管理に関するポリシーを決定する。

中継装置４は、通常接続局２とデータネットワーク２５との間に接続されており、かつ、常時接続局３とデータネットワーク２５との間に接続されている。中継装置４は、５Ｇコアネットワークに属するＵＰＦとして動作し、ユーザ端末１と外部装置５との間の通信を処理する。

［中継装置４の構成］
図３は、中継装置４の構成を示す。中継装置４は、通常通信部４１、常時通信部４２、補助通信部４３、外部通信部４４、記憶部４５及び制御部４６を備える。通常通信部４１は、ユーザ端末１と通常接続局２を介して通信するためのインターフェースである。常時通信部４２は、ユーザ端末１と常時接続局３を介して通信するためのインターフェースである。補助通信部４３は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の非３ＧＰＰアクセスによりユーザ端末１と通信するためのインターフェースである。外部通信部４４は、データネットワーク２５を経由して外部装置５と通信するためのインターフェースである。

記憶部４５は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む記憶媒体である。記憶部４５は、制御部４６が実行するプログラムを記憶している。制御部４６は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。制御部４６は、記憶部４５に記憶されたプログラムを実行することにより、通常セッション制御部４６１、常時セッション制御部４６２、補助セッション制御部４６３及び外部通信制御部４６４として機能する。

通常セッション制御部４６１は、通常通信部４１を介して、ユーザ端末１と通信する。通常セッション制御部４６１は、通常接続局２を介して、ユーザ端末１との間で通常セッションを確立する。通常セッション制御部４６１は、この通常セッションを介して、通常パケットデータを多重通路ＴＣＰにより受信する。通常セッション制御部４６１は、受信した通常パケットデータを外部通信制御部４６４へ出力する。

通常セッション制御部４６１は、受信した通常パケットデータを外部通信制御部４６４へ出力する。通常セッション制御部４６１は、外部装置５から外部通信制御部４６４が受信したパケットデータを通常セッションによりユーザ端末１へ送信する。

常時セッション制御部４６２は、常時通信部４２を介して、ユーザ端末１と通信する。常時セッション制御部４６２は、通常セッション制御部４６１とは異なるネットワークを介して、常時セッションによりユーザ端末１と通信する。例えば、常時セッション制御部４６２は、通常セッションとは異なるＰＬＭＮを介して、ユーザ端末１と通信する。

常時セッション制御部４６２は、常時接続局３を介して、ユーザ端末１との間で、通常セッションよりも長い期間にわたって維持される常時セッションを確立する。例えば、常時セッション制御部４６２は、所定周期でｐｉｎｇをユーザ端末１へ送信することにより、常時セッションが切断されないように維持する。例えば、常時接続局３が一定時間無通信であることを検知したら常時セッションを解放してアイドル状態に遷移する場合、所定周期は、この一定時間よりも短い時間である。常時セッション制御部４６２は、ｐｉｎｇ以外の情報をユーザ端末１へ送信することにより、常時セッションが切断されないように維持してもよい。

常時セッション制御部４６２は、常時接続局３の通信エリア外へユーザ端末１が移動したことを検知した場合に、常時セッションを切断する。常時接続局３の通信エリア外へユーザ端末１が移動したことは、常時接続局３及び常時セッション制御部４６２の両方において検知する。常時接続局３は、常時接続局３からユーザ端末１へ送信した信号に対するユーザ端末１からの応答情報を所定期間以上受信していないことを検知するとＳＭＦ２２に通知し、ＳＭＦ２２が常時セッションの切断処理を実行する。常時セッション制御部４６２は、ユーザ端末１へ送信したｐｉｎｇに対する応答情報を一定時間受信しなかった場合に、ＳＭＦ２２へ通知し、ＳＭＦ２２が常時セッションの切断処理を実行する。

常時セッション制御部４６２は、確立した常時セッションを介して多重通路ＴＣＰにより常時パケットデータを受信する。多重通路ＴＣＰは、ＴＣＰプロトコルを対象とするが、ＵＤＰ等のＴＣＰ以外のプロトコルを対象としてもよい。本明細書の例では、常時パケットデータは、通常パケットデータと同じ内容のパケットデータである。常時セッション制御部４６２は、受信した常時パケットデータを外部通信制御部４６４へ出力する。常時セッション制御部４６２は、外部装置５から外部通信制御部４６４が受信したパケットデータを常時セッションによりユーザ端末１へ送信する。

補助セッション制御部４６３は、補助通信部４３を介して、ユーザ端末１と通信する。補助セッション制御部４６３は、通常セッション及び常時セッションとは異なる規格に基づく補助セッションをユーザ端末１との間で確立する。本明細書の例では、補助セッション制御部４６３は、非３ＧＰＰアクセスにより、中継装置４との間で補助セッションを確立する。ユーザ端末１と中継装置４との間に確立される補助セッションは、常時接続局３及び通常接続局２を経由せず、例えば、Ｎ３ＩＷＦを介して、第１事業者が提供するネットワークに引き込まれる。

補助セッション制御部４６３は、通常パケットデータとは異なる補助パケットデータを補助セッションによりユーザ端末１から受信する。補助セッション制御部４６３は、受信した補助パケットデータを外部通信制御部４６４へ出力する。補助セッション制御部４６３は、外部通信制御部４６４が外部装置５から受信した補助パケットデータをユーザ端末１へ送信する。

外部通信制御部４６４は、外部通信部４４を介して、外部装置５と通信する。外部通信制御部４６４は、外部装置５と多重通路ＴＣＰとは異なる通信方式により通信する。例えば、外部通信制御部４６４は、外部装置５とＴＣＰにより通信するが、外部通信制御部４６４は、外部装置５と多重通路ＴＣＰにより通信してもよい。外部通信制御部４６４は、通常セッション制御部４６１が受信した通常パケットデータ、及び常時セッション制御部４６２が受信した常時パケットデータのうち、先に受信したパケットデータを外部装置５へ送信する。外部通信制御部４６４は、通常セッション制御部４６１が受信した通常パケットデータ、及び常時セッション制御部４６２が受信した常時パケットデータのうち、後から受信したパケットを外部装置５へ送信せずに廃棄する。

外部通信制御部４６４は、外部装置５から受信した複数のパケットデータを通常セッション制御部４６１及び補助セッション制御部４６３へ分散して出力する。外部通信制御部４６４は、通常セッション制御部４６１へ出力したパケットデータと同じ内容のパケットデータを常時セッション制御部４６２へ出力する。

［通常セッションの確立の処理手順］
図４及び図５は、移動通信システムＳによる通常セッションの確立の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、例えば、ユーザ端末１の起動時に開始する。まず、ユーザ端末１の３ＧＰＰ Ｃプレーンファンクション部は、複数のセッションを利用した通信を開始するため、セッションの確立を要求するセッション確立要求を、通常接続局２を経由してＳＭＦ２２へ送信する。このセッション確立要求には、マルチアクセスＰＤＵセッションの確立を要求するオプションが付与されている。ＳＭＦ２２は、通常セッションを確立させる処理を実行する。ＳＭＦ２２は、確立した通常セッションをマルチアクセスＰＤＵセッションとして管理するためのポリシーの作成を要求するポリシー作成要求をＰＣＦ２３へ送信する。

ＰＣＦ２３は、通常接続局２で通常セッションが確立されたことを識別し、この通常セッションに対応するＡＴＳＳＳルールを作成する。ＰＣＦ２３は、このＡＴＳＳＳルールにおいてステアリングモードを冗長モードに設定する。この冗長モードは、ユーザ端末１との通信に利用する多重通路ＴＣＰにおいて複数のセッションで同じデータを同時に重複して送信することを示す。ＰＣＦ２３は、通常セッションをマルチアクセスＰＤＵセッションとして管理するためのポリシーを作成したことを示す通知をＳＭＦ２２へ送信する。この通知には、作成したＡＴＳＳＳルールが含まれる。ＳＭＦ２２は、セッション確立要求を第１ＵＰＦ６へ送信する。第１ＵＰＦ６は、通常セッションを確立させる処理を実行する。第１ＵＰＦ６は、ユーザ端末１にリンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠１）を割り当てる。第１ＵＰＦ６は、通常セッションを確立したことを示すセッション確立応答をＳＭＦ２２へ送信する。このセッション確立応答は、この通常セッションに対応するリンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠１）を含む。

ＳＭＦ２２は、ユーザ端末１との通信に利用する多重通路ＴＣＰのステアリングモードが冗長モードであること等を示す情報と、ユーザ端末１に割り当てられたＩＰアドレス（ＩＰ＠１）とを含むセッション確立要求を中継装置４へ送信する。中継装置４の通常セッション制御部４６１は、中継装置４が保持している複数のＰｏｏｌアドレスのうちの一つをこのユーザ端末１との通信に割り当てる。通常セッション制御部４６１は、通常セッションに対応するセッションを確立したことを示すセッション確立応答をＳＭＦ２２へ送信する。セッション確立応答は、ユーザ端末１から中継装置４へのＵ―Ｐｌａｎｅパケットの宛先となる中継装置４のＩＰアドレスと、Ｕ―Ｐｌａｎｅパケット宛先となる中継装置４のポート番号とを含む。

ＳＭＦ２２は、ユーザ端末１にマルチアクセスＰＤＵセッションのＩＰアドレス（ＩＰ＠４）を割り当てる。ＳＭＦ２２は、中継装置４から受信したＩＰアドレス及びポート番号をＡＴＳＳＳルールに含める。ＳＭＦ２２は、通常接続局２を介して、通常セッションを確立したことを示すセッション確立受諾をユーザ端末１の３ＧＰＰ Ｃ－プレーンファンクション部へ送信する。このセッション確立受諾には、ユーザ端末１に割り当てられたマルチアクセスＰＤＵセッションのＩＰアドレス（ＩＰ＠４）と、リンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠１）と、ＡＴＳＳＳルールとが含まれる。このＡＴＳＳＳルールには、中継装置４のＩＰアドレスと、中継装置４のポート番号と、ステリングモードが冗長モードであることを示す情報とが含まれている。

ユーザ端末１の３ＧＰＰ Ｃ－プレーンファンクション部は、多重通路ＴＣＰでの通信に必要となる情報をユーザ端末１内部の多重通路ＴＣＰファンクション部１２に通知する。多重通路ＴＣＰでの通信に必要となる情報は、ユーザ端末１に割り当てられたマルチアクセスＰＤＵセッションのＩＰアドレス（ＩＰ＠４）と、リンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠１）と、ＡＴＳＳＳルールとを含む。

ユーザ端末１のアプリ１１は、外部装置５との間でＴＣＰ通信（コネクション確立）を行うためのＴＣＰ－ＳＹＮパケットをユーザ端末１の内部の多重通路ＴＣＰファンクション部１２（図５中のＭＰＴＣＰファンクション部）へ出力する。アプリ１１は、このＴＣＰ－ＳＹＮパケットの送信元ＩＰアドレスとしてマルチアクセスＰＤＵセッションのＩＰアドレス（ＩＰ＠４）を指定し、送信先として外部装置５のＩＰアドレスを指定する。

多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、中継装置４との間で多重通路ＴＣＰ通信を行うため、このパケットを多重通路ＴＣＰパケットに変換する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、変換した多重通路ＴＣＰパケットの送信元ＩＰアドレスとしてリンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠１）を指定し、通常接続局２を経由して、変換後のＳＹＮパケットを中継装置４へ転送する。

中継装置４の通常セッション制御部４６１は、受信したＳＹＮパケットを多重通路ＴＣＰパケットからＴＣＰパケットに変換する。通常セッション制御部４６１は、このＴＣＰ（ＳＹＮ）パケットの送信元ＩＰアドレスとしてユーザ端末１に割り当てたＩＰ＠ｐｏｏｌを指定し、このＴＣＰ（ＳＹＮ）パケットを外部装置５へ転送する。以降、通常セッション制御部４６１は、外部装置５へパケットを送信する際に、送信元ＩＰアドレスとしてユーザ端末１に割り当てたＩＰ＠ｐｏｏｌを指定するものとする。

外部装置５は、ＴＣＰ（ＳＹＮ）パケットを受信すると、ＴＣＰ通信による接続を許可するＴＣＰ（ＳＹＮ+ＡＣＫ）パケットを、中継装置４及び通常接続局２を経由してユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２へ送信する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、多重通路ＴＣＰパケットをＴＣＰパケットに変換し、変換後のＴＣＰ（ＳＹＮ+ＡＣＫ）パケットをアプリ１１へ出力する。ユーザ端末１のアプリ１１は、ＴＣＰ（ＳＹＮ+ＡＣＫ）パケットを受信すると、通信の開始を示すＴＣＰ（ＡＣＫ）パケットを多重通路ＴＣＰファンクション部１２へ出力する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、ＴＣＰ（ＡＣＫ）パケットを多重通路ＴＣＰパケットに変換し、通常接続局２を経由して中継装置４へ送信する。通常セッション制御部４６１は、受信したＡＣＫパケットを多重通路ＴＣＰパケットからＴＣＰパケットに変換する。通常セッション制御部４６１は、変換後のＴＣＰ（ＡＣＫ）パケットを外部装置５へ送信する。この処理手順により、ユーザ端末１から外部装置５までの間による３ｗａｙハンドシェイクが完了し、ＴＣＰコネクションが確立される。

［常時セッションの確立の処理手順］
図６及び図７は、移動通信システムＳによる常時セッションの確立の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は、例えば、図５に示す通常セッションの確立後に開始する。まず、ユーザ端末１の３ＧＰＰ Ｃプレーンファンクション部は、複数のセッションを利用した通信を開始するため、セッションの確立を要求するセッション確立要求を、常時接続局３を経由してＳＭＦ２２へ送信する。このセッション確立要求には、マルチアクセスＰＤＵセッションの確立を要求するオプションが付与されている。ＳＭＦ２２は、常時セッションを確立させる処理を実行する。ＳＭＦ２２は、確立した常時セッションをマルチアクセスＰＤＵセッションとして管理するためのポリシーの作成を要求するポリシー作成要求をＰＣＦ２３へ送信する。

ＰＣＦ２３は、通常接続局２と常時接続局３で２つのセッションが確立されたことを識別し、確立された常時セッションに対応するＡＴＳＳＳルールを作成する。ＰＣＦ２３は、このＡＴＳＳＳルールにおいてステアリングモードを冗長モードに設定する。ＰＣＦ２３は、常時セッションをマルチアクセスＰＤＵセッションとして管理するためのポリシーを作成したことを示す通知をＳＭＦ２２へ送信する。この通知には、作成したＡＴＳＳＳルールが含まれる。ＳＭＦ２２は、セッション確立要求を第２ＵＰＦ７へ送信する。第２ＵＰＦ７は、常時セッションを確立させる処理を実行する。第２ＵＰＦ７は、ユーザ端末１にリンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠２）を割り当てる。第２ＵＰＦ７は、常時セッションを確立したことを示すセッション確立応答をＳＭＦ２２へ送信する。このセッション確立応答は、このセッションに対応するリンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠２）を含む。

図６中には示していないが、ＡＭＦ２１は、常時接続局３からのセッション確立要求をＳＭＦ２２へ送信する際に、常時接続局３の基地局ＩＤに基づいて、このセッション確立要求が常時セッション用のセッション確立要求であることを識別する。ＡＭＦ２１は、常時セッション用のセッション確立要求であることを示す情報をこのセッション確立要求に付与してＳＭＦ２２に送信する。

ＳＭＦ２２は、第２ＵＰＦ７からセッション確立応答を受信した後、セッション修正要求を中継装置４へ送信する。中継装置４は、既に確立したユーザ端末１に関する通常セッションの情報を保持しており、セッション修正要求は、この通常セッションの情報の変更を要求する情報である。セッション修正要求は、中継装置４が既に確立した通常セッションに紐づけて常時セッションを確立することを要求する情報である。このセッション修正要求は、常時セッションの確立を要求するセッション確立要求であることを示す情報と、ユーザ端末１との通信に利用する多重通路ＴＣＰのステアリングモードが冗長モードであることを示す情報と、ユーザ端末１に割り当てられたＩＰアドレス（ＩＰ＠１及びＩＰ＠２）とを含む。

常時セッション制御部４６２は、セッションが修正されたことを示すセッション修正応答をＳＭＦ２２へ送信する。ＳＭＦ２２は、常時接続局３を介して、常時セッションを確立したことを示すセッション確立受諾をユーザ端末１の３ＧＰＰ Ｃ－プレーンファンクション部へ送信する。このセッション確立受諾は、ユーザ端末１に割り当てられたマルチアクセスＰＤＵセッションのＩＰアドレス（ＩＰ＠４）と、リンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠２）と、ＡＴＳＳＳルールとを含む。このＡＴＳＳＳルールには、中継装置４のＩＰアドレスと、中継装置４のポート番号と、ステリングモードが冗長モードであることを示す情報とが含まれている。

ユーザ端末１の３ＧＰＰ Ｃ－プレーンファンクション部は、多重通路ＴＣＰでの通信に必要となる情報をユーザ端末１内部の多重通路ＴＣＰファンクション部１２に通知する。多重通路ＴＣＰでの通信に必要となる情報は、ユーザ端末１に割り当てられたリンク固有ＩＰアドレス（ＩＰ＠２）と、ＡＴＳＳＳルールとを含む。

ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２（図７中のＭＰＴＣＰファンクション部）は、常時接続局セッションが確立されたことを認識すると、常時接続局３を介して、２本目の多重通路ＴＣＰサブフローを追加するためのＭＰ＿ＪＯＩＮオプションが付与されたＴＣＰ（ＳＹＮ）を、多重通路ＴＣＰプロキシとして動作する中継装置４へ送信する。中継装置４は、このＴＣＰ（ＳＹＮ）パケットを受信すると、ＭＰ＿ＪＯＩＮオプションが付与されたＴＣＰ（ＳＹＮ+ＡＣＫ）パケットを、常時接続局３を経由してユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２へ送信する。ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、このＴＣＰ（ＳＹＮ+ＡＣＫ）パケットを受信すると、ＭＰ＿ＪＯＩＮオプションが付与されたＴＣＰ（ＡＣＫ）パケットを、常時接続局３を経由して中継装置４へ送信する。この処理手順により、ユーザ端末１から中継装置４までの間に２本目の多重通路ＴＣＰサブフローが追加される。

この処理手順により、２本目の多重通路ＴＣＰサブフローが追加されたため、以降送信するパケットにおいて、上りパケットであれば、ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、通知されたＡＴＳＳＳルールにしたがい、同じパケットを通常接続局２と常時接続局３とに重複して同時に送信する。下りパケットであれば中継装置４の通常セッション制御部４６１及び常時セッション制御部４６２は、ＳＭＦ２２から通知された情報にしたがい、同じパケットを第１ＵＰＦ６と第２ＵＰＦ７とに重複して同時に送信する。

中継装置４の常時セッション制御部４６２は、常時セッションが確立されたことを検出すると、常時接続が切断されてアイドル状態に遷移しないように、ユーザ端末１に対して所定周期でｐｉｎｇを含むダウンロード（ＤＬ）データを送信する。常時セッション制御部４６２は、ダウンロードデータを受信したユーザ端末１から応答データを受信する。

［ユーザ端末１と外部装置５との間の通信の処理手順］
図８は、ユーザ端末１と外部装置５との間の通信の処理手順を示すフローチャートである。例えば、図７において通常セッションと常時セッションとの両方が確立された後に、この処理手順が開始される。

まず、ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、通常接続局２を介して、通常パケットデータを通常セッションにより中継装置４へ送信する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、常時接続局３を介して、通常パケットデータと同じ内容の常時パケットデータを常時セッションにより中継装置４へ送信する。中継装置４の外部通信制御部４６４は、通常セッション制御部４６１が受信した通常パケットデータ、及び常時セッション制御部４６２が受信した常時パケットデータのうち、先に受信したパケットデータを外部装置５へ送信する。

外部装置５は、このパケットデータを受信すると、応答データを中継装置４へ送信する。通常セッション制御部４６１は、通常接続局２を経由して、外部通信制御部４６４が受信した応答データを通常セッションにより、ユーザ端末１へ送信する。常時セッション制御部４６２は、常時接続局３を経由して、通常セッション制御部４６１が送信した応答データと同じ内容の応答データを常時セッションにより、ユーザ端末１へ送信する。ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、２つの応答データをそれぞれ受信する。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、５Ｇコアネットワークを提供する第１事業者が非３ＧＰＰアクセスによる通信サービスを提供する場合の例について説明した。これに対し、第２の実施形態では、５Ｇコアネットワークを提供する第１事業者とは異なる第２事業者が非３ＧＰＰアクセスによる通信サービスを提供する場合の例について説明する。図９は、第２の実施形態の移動通信システムＳのネットワーク構成を示す。図９に示す移動通信システムＳは、ユーザ端末１と外部装置５との間でＷｉ－Ｆｉ等の非３ＧＰＰアクセスにより確立された補助セッションに中継装置４及び第３ＵＰＦ８が関与しない点において図２に示す移動通信システムＳと異なる。

図１０は、第２の実施形態に係る移動通信システムＳの概要を示す図である。ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、通常接続局２を介して、通常セッションにより中継装置４の通常セッション制御部４６１と通信する。ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、常時セッションにより中継装置４の常時セッション制御部４６２と通信する。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、第１の実施形態と同様に、多重通路ＴＣＰにより通常セッションを介して送信するパケットデータと同じ内容の常時パケットデータを、常時セッションを介して多重通路ＴＣＰにより送信する。

ユーザ端末１のアプリ１１は、外部装置５との間において通常セッション及び常時セッションとは異なる規格に基づく補助セッションを介して通信する。アプリ１１は、ＩＰアドレスとしてＩＰ＠４を用いて、多重通路ＴＣＰファンクション部１２を経由せずに、Ｗｉ－Ｆｉ等の非３ＧＰＰアクセスにより補助セッションを確立する。アプリ１１は、この補助セッションにより外部装置５と通信する。アプリ１１が複数のパケットデータを通常セッションと補助セッションとに分散して中継装置４へ送信する点については、第１の実施形態と同様である。

また、ユーザ端末１の多重通路ＴＣＰファンクション部１２を利用する通常セッション及び常時セッションとは異なる規格に基づく補助セッションにおいても多重通路ＴＣＰを利用して外部装置５と通信してもよい。多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、通常セッション又は常時セッションが確立された後、外部装置５との間において複数のセッションを処理可能な多重通路ＴＣＰにより外部装置５と通信可能であることを示す情報を通常セッション等により中継装置４へ送信する。このとき、アプリ１１も、多重通路ＴＣＰにより外部装置５と通信可能であることを示す情報を中継装置４へ送信する。

中継装置４の外部通信制御部４６４は、多重通路ＴＣＰにより外部装置５と通信可能であることを示す情報をユーザ端末１のアプリ１１又は多重通路ＴＣＰファンクション部１２等から通常セッション制御部４６１が受信した場合に、多重通路ＴＣＰにより外部パケットデータを外部装置５との間で送受信する。このとき、アプリ１１は、補助セッションにおいて外部装置５から、外部パケットデータとは異なるパケットデータを多重通路ＴＣＰにより送受信する。

一方、中継装置４の外部通信制御部４６４は、多重通路ＴＣＰにより外部装置５と通信可能であることを示す情報をユーザ端末１から通常セッション制御部４６１が受信していない場合に、ＴＣＰにより外部パケットデータを外部装置５との間で送受信する。このようにして、アプリ１１及び多重通路ＴＣＰファンクション部１２は、多重通路ＴＣＰの複数のサブフローを用いて、外部装置５との通信を高速化することができる。

［本発明における効果］
第１及び第２の実施形態の中継装置４によれば、通常セッション制御部４６１及び常時セッション制御部４６２は、通常セッションと常時セッションとを介して同じパケットデータを重複して送受信するので、一方のパケットデータに欠失等が生じた場合でも他方のパケットデータを利用することができる。このため、通常セッション制御部４６１及び常時セッション制御部４６２は、通信の信頼性を向上させることができる。通常セッション制御部４６１及び常時セッション制御部４６２は、同じ内容の２つのパケットデータを多重通路ＴＣＰにより同時に送受信するので、低遅延通信を実現することができる。通常セッション制御部４６１及び補助セッション制御部４６３は、通常セッションと、補助セッションとを介して、複数のパケットデータを分散して送受信するので、通信速度を向上させることができる。

なお、本発明により、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献することが可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ ユーザ端末
２ 通常接続局
３ 常時接続局
４ 中継装置
５ 外部装置
６ 第１ＵＰＦ
７ 第２ＵＰＦ
８ 第３ＵＰＦ
１１ アプリ
１２ 多重通路ＴＣＰファンクション部
２２ ＳＭＦ
２５ データネットワーク
４１ 通常通信部
４２ 常時通信部
４３ 補助通信部
４４ 外部通信部
４５ 記憶部
４６ 制御部
４６１ 通常セッション制御部
４６２ 常時セッション制御部
４６３ 補助セッション制御部
４６４ 外部通信制御部

Claims (7)

1. ユーザ端末と外部装置とのデータネットワークを経由する通信を中継する中継装置であって、当該中継装置は、通常接続局と前記データネットワークとの間に接続され、且つ常時接続局と前記データネットワークとの間に接続され、
   前記通常接続局を介して、前記ユーザ端末との間で通常セッションを確立し、前記通常セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通常パケットデータを受信する通常通信部と、
   前記常時接続局を介して、前記ユーザ端末との間で、前記通常セッションよりも長い期間にわたって維持される常時セッションを確立し、前記常時セッションを介して多重通路ＴＣＰにより前記通常パケットデータと同じ内容の常時パケットデータを受信する常時通信部と、
   前記通常通信部が受信した前記通常パケットデータ、及び前記常時通信部が受信した前記常時パケットデータのうち、先に受信したパケットデータを前記外部装置に送信する外部通信部と、
   を有する中継装置。
2. 前記通常セッション及び前記常時セッションとは異なる規格に基づく補助セッションを前記ユーザ端末との間で確立する補助通信部をさらに備え、
   前記補助通信部は、前記通常パケットデータとは異なる補助パケットデータを前記補助セッションにより前記ユーザ端末から受信する、
   請求項１に記載の中継装置。
3. 前記補助通信部は、前記常時接続局及び前記通常接続局を経由することなく、前記補助セッションにより前記ユーザ端末と通信する、
   請求項２に記載の中継装置。
4. 前記常時通信部は、前記通常通信部とは異なるネットワークを介して、前記常時セッションにより前記ユーザ端末と通信する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の中継装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の中継装置と、ユーザ端末とを備える移動通信システムであって、
   前記ユーザ端末は、前記常時接続局であることを示す情報を前記常時接続局から受信し、受信した前記常時接続局であることを示す情報に基づいて、前記中継装置との間で前記常時セッションを確立する、
   移動通信システム。
6. 請求項１に記載の中継装置と、ユーザ端末とを備える移動通信システムであって、
   前記中継装置は、前記外部装置との間において複数のセッションを処理可能な多重通路ＴＣＰにより前記外部装置と通信可能であることを示す情報を前記ユーザ端末から前記通常通信部が受信した場合に、前記多重通路ＴＣＰによりパケットデータを前記外部装置から受信する外部通信部をさらに備え、
   前記ユーザ端末は、前記常時セッションにより前記常時通信部と通信し、前記通常セッションにより前記通常通信部と通信し、
   前記ユーザ端末は、前記外部装置との間において前記通常セッション及び前記常時セッションとは異なる規格に基づく補助セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通信する、
   移動通信システム。
7. コンピュータが実行する、
   ユーザ端末と外部装置とのデータネットワークを経由する通信を中継する中継方法であって、
   通常接続局を介して、前記ユーザ端末との間で通常セッションを確立し、前記通常セッションを介して多重通路ＴＣＰにより通常パケットデータを受信するステップと、
   常時接続局を介して、前記ユーザ端末との間で、前記通常セッションよりも長い期間にわたって維持される常時セッションを確立し、前記常時セッションを介して多重通路ＴＣＰにより前記通常パケットデータと同じ内容の常時パケットデータを受信するステップと、
   受信した前記通常パケットデータ、及び受信した前記常時パケットデータのうち、先に受信したパケットデータを前記外部装置に送信するステップと、
   を有する中継方法。

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