JP4389632B2

JP4389632B2 - ３ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分けシステム

Info

Publication number: JP4389632B2
Application number: JP2004103745A
Authority: JP
Inventors: 庄三藤野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005294979A

Description

本発明は、第３世代移動通信（３Ｇ）や、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）等の複数の無線サービスに関し、特に３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)規定のInternet−モバイル網間ゲートウェイ（ＧＧＳＮ）において無線サービスを振り分ける３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分けシステムに関する。

近年、拡大すると思われるモバイル通信サービスには、３Ｇ/ＷＬＡＮなどがある。現在でもキャリアが3GやWLAN等の無線サービスをそれぞれ個別のプランで提供しているが、将来的には２者の無線間でのローミング（本来のサポート対象となるキャリア以外のキャリアを利用した通信）やハンドオーバ（自動的にアンテナを切り替えて通信を継続する機能）も実現される見通しである。インターネット網へのゲートウェイ装置であるGGSNが両方の無線ネットワークを収容する形態をとる見込みであり、このようなシステム構築方法において、キャリア（携帯端末システム）による異種無線サービスの容易な導入を促す利点を持つ。

従来における、携帯端末のキャリアによる通信エリアから、ＷＬＡＮなどの異種無線通信へ通信を閉ざすことなく変更するには、携帯端末１１とキャリアにおけるＧＧＳＮ３２のやり取りにより、接続、未接続を決定し、携帯端末１１の再接続をするためにＧＧＳＮ３２にＷＬＡＮＡＰ１３を通して処理を行うことにより、改めてＷＬＡＮＡＰ１３の接続を行う。

3GPP標準の従来の方法で携帯端末１１がインターネット網にアクセスする場合の手順を、ネットワークを説明する図４と、その場合のPDP contextデータの内容例を示す図６を用いて説明する。

ここでは、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１は３ＧＮｏｄｅＢ１２の３ＧＮｏｄｅＢカバーエリア１５内を移動中であるとする。

３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１がＧＧＳＮ３２に対し、Downlink（下り）パケットに適用するPDP contextデータ（セッション情報）をTFT（フィルタセット）に対応して数種類作成したい場合、「Activate Secondary PDP Context Request」メッセージをＳＧＳＮ３１まで発信する。

さらにＳＧＳＮ３１は「Create PDP Context Request」メッセージをＧＧＳＮ３２に発信し、このときＧＧＳＮ３２中にPDP context３４のパラメータ#213が作成される。なお、ＲＮＣ２０に以下の無線リソースを開放するためのIu Release Procedureは、キャリアのポリシーでＲＮＣ２０もしくはＳＧＳＮ３１からの起動で実行される。

DownlinkパケットがＧＧＳＮ３２に到着すると、図６に示す対応表に従って検索が行われ、最終的に適用するPDP contextデータが決定される。詳細は以下の通りである。

まずDestination IP address（211.11.11.1）をキーにPacket Filterリストを検索する。

次に引き出されたPacket Filterリストを優先度順（小さい数字ほど優先度が高い）にチェックする。

今、優先度0のPacket Filter 1を参照したところフィルタ条件に一致したため、PDP context３４のパラメータ#213に規定されたSGSNのアドレス、ネットワークの通信品質を制御するQoSパラメータ等を適用してパケットをルーティングすることになる。

上記処理により、携帯端末１１はコンテンツサーバ４２に繋がることができる。

また、3GPP TS 23.060の記載によれば、PDP contextデータにはTFT（Traffic Flow Template）というPacket Filter（１TFTにつき上限８個）を格納するフィールドが設けられている。Packet FilterにはDownlinkパケットのL3/L4条件が書かれており、一致したものには唯一のPDP contextデータが対応することになる。また、Packet Filterは複数のPDP context３４に作成され得るが、優先度が全フィルタに対しユニークに付けられている。

上記のような従来の３ＧＰＰの標準のネットワークにおける通信システムの例が、例えば特開２００２−１８５５００号公報に開示されている。
特開２００２−１８５５００号公報

上述したように、キャリアが異種無線サービスを提供する状況下では、GGSNにおいて3G以外の無線サービスを収容するための追加仕様が必要となるという問題点があった。

本発明の目的は、キャリアが異種無線サービスを提供する状況下で、ＧＧＳＮにおいて３Ｇ以外の無線サービスを収容する場合に、追加仕様を必要とするこなく、既存ネットワーク機器の少ない改修で実現することができる３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分けシステムを提供することにある。

本発明の他の目的は、振り分けに用いるセッション情報をＧＧＳＮに設定する方法として、３ＧＰＰ仕様を一部拡張したシーケンスを適用することで、キャリアが３Ｇサービス以外の他のあらゆる無線サービスを追加提供する場合にも、固有のセッション設定手法、管理手法を追加しなくてよい３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分けシステムを提供することにある。

本発明の第１の３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分けシステムは、第３世代移動通信（３Ｇ）や無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）等の複数の無線サービスのシステムであって、３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）規定のＩｎｔｅｒｎｅｔ−モバイル網間ゲートウェイであるＧＧＳＮに設けられ、ＧＧＳＮのＴＦＴ（ＴｒａｆｆｉｃＦｌｏｗＴｅｍｐｌａｔｅ）に対応して作成したＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報に基づいて無線サービスを振り分ける手段を備え、携帯端末より、無線サービスへの接続がされたときのＩＰアドレス情報をＧＧＳＮに送ることにより、ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報を生成する。

本発明の第１の３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分け方法は、第３世代移動通信（３Ｇ）や無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）等の複数の無線サービスのシステムにおける異種無線サービス振り分け方法であって、３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）規定のＩｎｔｅｒｎｅｔ−モバイル網間ゲートウェイであるＧＧＳＮにより、ＧＧＳＮのＴＦＴ（ＴｒａｆｆｉｃＦｌｏｗＴｅｍｐｌａｔｅ）に対応して作成したＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報に基づいて無線サービスを振り分け、携帯端末より、無線サービスへの接続がされたときのＩＰアドレス情報をＧＧＳＮに送ることにより、ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報を生成する。

本発明の3G技術に基づく異種無線サービス振り分けシステムによれば、以下のような優れた効果が得られる。

キャリアが異種無線サービスを提供する状況下では、ＧＧＳＮにおいて３Ｇ以外の無線サービスを収容する場合に、追加仕様を必要とするこなく、既存ネットワーク機器の少ない改修で実現することができるようになる。

キャリアが3G以外にWLANや異種無線サービスを提供している状況下で本発明機能をGGSNが持つ場合、GGSNでの異種無線振り分けのための設定に3GPPベースのシーケンスを適用しているため、3G以外の追加無線サービスが何であっても、キャリアはGGSNにおける少ない拡張と制御メッセージの拡張を施すだけで対応できる。

振り分けに用いるセッション情報をＧＧＳＮに設定する方法として、３ＧＰＰ仕様を一部拡張したシーケンスを適用することで、キャリアが３Ｇサービス以外の他のあらゆる無線サービスを追加提供する場合にも、固有のセッション設定手法、管理手法を追加しなくてよい。

システム構築方法において、キャリアによる異種無線サービスの容易な導入を促す利点を持つ。

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施例のネットワーク構成の一実施例を図１に示す。図１において、本発明の実施例による3GPP規定のパケット交換ネットワークによる移動端末を含むネットワーク１００には、３Ｇ/ＷＬＡＮ混在エリア１０と、ＲＮＣ２０と、IP Backbone Networkエリア３０と、インターネットエリア４０が含まれている。

３Ｇ/ＷＬＡＮ混在エリア１０は、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１と、３ＧＮｏｄｅＢ１２と、WLAN AP１３と、WLAN APカバーエリア１４と、３ＧＮｏｄｅＢカバーエリア１５により構成されている。

３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１は、3G（第三世代通信）とWLAN（ワイヤレスLAN）などの無線通信によるネットワーク接続ができる手段であり、携帯電話、ＰＤＡを利用することにより実現できる。

３ＧＮｏｄｅＢ１２は、第３世代無線通線ができる手段であり、既存の第三世代通信基地局を利用することにより実現できる。

WLAN AP１３は、無線LANアクセスポイントである手段であり、既存にあるWLANサービスを利用することができる。

WLAN APカバーエリア１４は、無線LANで携帯端末１１が繋がるエリアであり、既存のWLANサービスエリアを利用することができる。

３ＧＮｏｄｅＢカバーエリア１５は、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１が３ＧＮｏｄｅＢ１２と無線により接続できる手段であり、３ＧＮｏｄｅＢ１２の無線が届く範囲であることにより実現できる。

ＲＮＣ２０は、ＳＧＳＮ３１との間でGTPトンネルを張り、セッション情報であるPDP contextデータを生成する。また、このPDP contextデータに基づいてルーティングを行う手段であり、無線ネットワーク制御装置により実現できる。

IP Backbone Network３０は、SGSN３１と、GGSN３２と、IP Backbone Network３３と、PDP context３４により構成されている。

SGSN３１は、ユーザーの位置管理、セキュリティ管理やアクセス制御を行うノードであり、配下のＲＮＣ２０（無線ネットワークコントローラ）からの呼が集まる。

GGSN３２は、パケット・データ網との相互接続点となるノードであり、配下のSGSN３１からの呼が集まる。

IP Backbone Network３３は、キャリアによるネットワークであり、既存のキャリアを利用することができる。

PDP context３４は、GGSNにおける携帯端末のインターネット接続のための情報を格納する手段であり、既存のシステムを利用することができる。

インターネットエリア４０は、インターネット網４１と、コンテンツサーバ４２により構成されている。

インターネット網４１は、既存のインターネットネットワークを利用することにより実現できる。

コンテンツサーバ４２は、既存のインターネットに繋がるサーバを利用することにより実現できる。

端末の3G→WLANハンドオーバ時にGGSNにてDownlinkパケット振り分けを行う場合の実施例を、図２と、PDP context３４のデータ内容を示す図５を用いて詳細に説明する。

３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１は３ＧＮｏｄｅＢカバーエリア１４内を移動中で、WLAN APカバーエリア１４に進入してきた状況とする。このとき、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１はWLAN AP１３からの電界強度の変化を読み取ってエリア内に入ったことを検知する。なお、このサービス利用者は、WLAN APカバーエリア１４においてはWLAN AP１３を必ず利用したい意向であるとする。

３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１がGGSN３２に対し、Downlink（下り）パケットに適用するPDP contextデータ（セッション情報）を従来技術に記載のTFT（フィルタセット）に対応して数種類作成したい場合、「Activate Secondary PDP Context Request」メッセージをSGSN３１まで発信する。

本発明においては、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１がWLAN AP１３経由でパケット受信できるよう、メッセージ中にWLAN AP１３のIPアドレス情報を含める。

さらにSGSN３１は「Create PDP Context Request」メッセージをGGSN３２に発信し、このときGGSN３２中にWLANアクセス用のPDP context３４のパラメータ#345が作成され、ここにWLAN AP１３のIPアドレスが記録される。

PDP context３４のパラメータ#345作成後はＲＮＣ２０以下の無線リソースを開放し（Iu Release Procedure）、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１側ではWLAN I/Fの利用をメインにして3Gは電波強度の検知のみを行うことで消費電力を少なくする。

DownlinkパケットがGGSN３２に到着すると、図５に示す対応表に従って検索が行われ、最終的に適用するPDP contextデータが決定される。詳細は以下の通りである。

まず、Destination IP address（211.11.11.1）をキーにPacket Filterリストを検索する。

今、優先度0のPacket Filter 1を参照したところフィルタ条件に一致したため、PDP context３４のパラメータ#345（WLAN用）を適用することになる。

また、このPDP context３４のパラメータ#345には、WLAN用であることを示すフラグと接続先WLAN AP１３のIPアドレス（211.11.11.16）が記載されているので、この情報に基づいてパケットをWLAN AP１３へ転送する。なお、この場合は、WLANインタフェースを利用することが優先的なので、PDP context３４のパラメータ#345中に格納しているPacket Filterは優先度を最高値（数値0）にしている。

次に、端末のWLAN→3Gハンドオーバ時にGGSNにてPDP contextデータの削除を行う場合の動作を、図３と、PDP context３４の内容を示す図５を用いて詳細に説明する。

今、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１は、WLAN AP１３のカバーエリア１４から抜け出し、３ＧＮｏｄｅＢカバーエリア１５へ切り替えるとする。

このとき、３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１はWLAN AP１３からの電界強度の変化を読み取ってエリアから抜け出したことを検知し、これを起動条件にしてＧＧＳＮ３２におけるPDP context３４のパラメータ#345を削除するシーケンスを起動する。

３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末１１は無線リソースを開放しているため、再開するために「Service Request」メッセージをＳＧＳＮ３１まで発信する。

本発明においては、ＧＧＳＮ３２にて指定するPDP context３４のパラメータ#345を削除できるよう、メッセージ中に対応するPDP context numberを載せる。

このメッセージを受け取ったＳＧＳＮ３１は「Delete PDP Context Request」メッセージをＧＧＳＮ３２に発信し、ＧＧＳＮ３２中のWLANアクセス用のPDP context３４のパラメータ#345を削除する。

また、同時にPDP context３４のパラメータ#345に関連付けされているFilterについても削除する。

以降、DownlinkパケットがＧＧＳＮ３２に到着すると、3G用のPDP contextデータによりルーティングが行われるようになる。

本システムの特徴は、WLANなどの通信手段を使用している際、PDP context３４がＩＰアドレスを保持することにより、処理を特定の通信手段に限らず、インターネット網を使用する限り３Ｇと異種無線通信手段の切換えを、通信を途絶えさせること無く行える点にある。また、新たなキャリアをシステム構築しても対応することができる。

上記実施例によれば、キャリアが異種無線サービスを提供する状況下では、ＧＧＳＮにおいて３Ｇ以外の無線サービスを収容する場合に、追加仕様を必要とすることなく、既存ネットワーク機器の少ない改修で実現することができるようになる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内、において様々に変形して実施することができる。

本発明におけるネットワーク構成の一実施例を示すシステム構成図である。本発明における３ＧからＷＬＡＮのエリア切換えの流れを説明する説明図である。本発明におけるＷＬＡＮから３Ｇのエリア切換えの流れを説明する説明図である。従来の流れの実施例を説明する説明図である。本発明における３ＧからＷＬＡＮのエリア切換えにおけるPDP context３４のデータ内容を示す図である。従来のPDP contextのデータ内容を示す図である。

符号の説明

１００：移動端末を含むネットワーク
１０：３Ｇ/ＷＬＡＮ混在エリア
１１：３Ｇ/ＷＬＡＮデュアル端末
１２：３ＧＮｏｄｅＢ
１３：ＷＬＡＮＡＰ
１４：ＷＬＡＮＡＰカバーエリア
１５：３ＧＮｏｄｅＢカバーエリア
２０：ＲＮＣ
３０：IP Backbone Networkエリア
３１：ＳＧＳＮ
３２：ＧＧＳＮ
３３：IP Backbone Network
３４：PDP context
４０：インターネットエリア
４１：インターネット網
４２：コンテンツサーバ

Claims

第３世代移動通信（３Ｇ）や無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）等の複数の無線サービスのシステムであって、
３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）規定のＩｎｔｅｒｎｅｔ−モバイル網間ゲートウェイであるＧＧＳＮに設けられ、前記ＧＧＳＮのＴＦＴ（ＴｒａｆｆｉｃＦｌｏｗＴｅｍｐｌａｔｅ）に対応して作成したＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報に基づいて前記無線サービスを振り分ける手段を備え、
携帯端末より、無線サービスへの接続がされたときのＩＰアドレス情報をＧＧＳＮに送ることにより、ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報を生成することを特徴とする３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分けシステム。
携帯端末より、無線サービスへの接続が解除されたときのＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔｎｕｍｂｅｒ情報をＧＧＳＮに送ることにより、ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報を削除することを特徴とする請求項１に記載の３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分けシステム。
ＧＧＳＮのＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔにＩＰアドレス情報を設定することにより、異種無線サービス接続の切換えを行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異種無線サービス振り分けシステム。
他の無線接続サービスが、ＩＰアドレスによる制御を主体とするものであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の異種無線サービス振り分けシステム。
３ＧＰＰ仕様を一部拡張したシーケンスを適用し、キャリアが３Ｇサービス以外の他のあらゆる無線サービスを追加提供することを可能とすることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の異種無線サービス振り分けシステム。
第３世代移動通信（３Ｇ）や無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）等の複数の無線サービスのシステムにおける異種無線サービス振り分け方法であって、
３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）規定のＩｎｔｅｒｎｅｔ−モバイル網間ゲートウェイであるＧＧＳＮにより、ＧＧＳＮのＴＦＴ（ＴｒａｆｆｉｃＦｌｏｗＴｅｍｐｌａｔｅ）に対応して作成したＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報に基づいて前記無線サービスを振り分け、
携帯端末より、無線サービスへの接続がされたときのＩＰアドレス情報をＧＧＳＮに送ることにより、ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報を生成することを特徴とする３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分け方法。
携帯端末より、無線サービスへの接続が解除されたときのＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔｎｕｍｂｅｒ情報をＧＧＳＮに送ることにより、ＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔの情報を削除することを特徴とする請求項６に記載の３Ｇ技術に基づく異種無線サービス振り分け方法。
ＧＧＳＮのＰＤＰｃｏｎｔｅｘｔにＩＰアドレス情報を設定することにより、異種無線サービス接続の切換えを行なうことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の異種無線サービス振り分け方法。
他の無線接続サービスが、ＩＰアドレスによる制御を主体とするものであることを特徴とする請求項６から請求項８の何れか１項に記載の異種無線サービス振り分け方法。
３ＧＰＰ仕様を一部拡張したシーケンスを適用し、キャリアが３Ｇサービス以外の他のあらゆる無線サービスを追加提供することを可能とすることを特徴とする請求項６から請求項９の何れか１項に記載の異種無線サービス振り分け方法。