JP4726860B2 - ゲートウェイ装置、アクセスゲートウェイ装置、コアネットワークシステム、プログラムおよびパケット転送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゲートウェイ装置、アクセスゲートウェイ装置、コアネットワークシステム、プログラムおよびパケット転送方法、特に、移動通信システムにおけるゲートウェイ装置、アクセスゲートウェイ装置、コアネットワークシステム、プログラムおよびパケット転送方法に関する。

第３世代移動通信システムとして標準化されているＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）のパケット交換ドメインでは、ベアラ・サービス・モデルとしてＵＭＴＳベアラサービス（ＰＤＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）コンテキスト）が規定されている。「ＰＤＰコンテキスト」はＵＭＴＳ網内でユーザＩＰパケットを転送する際の論理パス構成の設定情報を示しており、移動端末装置３０のアドレスはＰＤＰアドレスと呼ばれ、ＩＰネットワークにアクセスする場合にはＩＰアドレスが使用され、そのアドレスは移動体通信網から外部ＩＰネットワークへ接続するためのノードであるＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）より割当てられる。ＧＧＳＮはＡＰＮ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ Ｎａｍｅ）で識別され、ＵＭＴＳでは移動端末装置３０に一つまたは複数のＰＤＰアドレス（ＰＤＰコンテキスト設定時に移動端末装置３０に割り当てられるＩＰアドレス）が設定され、一つのＰＤＰアドレスとＡＰＮの組合せについて、複数のＰＤＰコンテキストを同時に設定することが可能となっている。複数のＰＤＰコンテキストが設定される場合には、それぞれに異なるＧＴＰ（ＧＰＲＳ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）トンネルを対応させることが可能で、その識別子としてトンネル・エンドポイント識別子（ＴＥＩＤ）が割当てられ、ＴＥＩＤによりＵＭＴＳベアラを識別することが可能となっている。移動端末装置３０はこれらのＵＭＴＳベアラを使用することで外部ＩＰネットワークに接続することが可能になる（非特許文献１、非特許文献２参照）。

また、次世代の移動通信システムとして標準化が進められているＥＰＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｓｙｓｔｅｍ）では、ＵＭＴＳと同様にベアラ・サービス・モデルとしてＥＰＳベアラサービスが規定されており、前述したＰＤＰコンテキストと同様の仕組みによりＥＰＳベアラサービスでもＵＭＴＳベアラサービスと同様の論理パス構成が規定されている。ＵＭＴＳではベアラサービスを実現するトンネリング方式としてＧＴＰが規定されていたが、ＥＰＳでは外部ネットワークへ接続するための装置であるゲートウェイ装置と無線アクセスネットワークとユーザデータの送受信を行なうアクセス制御装置間のトンネリング方式の一つとして、トランスポート層での移動制御技術であるＭｏｂｉｌｅ ＩＰの拡張技術であるＰｒｏｘｙ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ（ＰＭＩＰ）が検討されている（非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５参照）。
3GPP TS 24.008 Mobile radio interface Layer 3 specification;Core network protocols; Stage 3 3GPP TS 23.060 General Packet Radio Service (GPRS);Service description;Stage 2 3GPP TS 23.401 3GPP System Architecture Evolution:GPRS enhancements for LTE access 3GPP TS 23.402 3GPP System Architecture Evolution:Architecture Enhancements for non-3GPP accesses "Proxy Mobile IPv6 draft-ietf-netlmm-pmip6-00.txt"、［online］、２００７年４月８日、［２００７年６月１８日検索］、インターネット、＜URL：http://tools.ietf.org/id/draft-ietf-netlmm-proxymip6-00.txt＞

しかしながら、ＧＴＰトンネリング方式では、ベアラ毎にトンネルを設定し、このトンネルの識別を行うために、ＩＰヘッダに独自のＴＥＩＤを格納する領域を付加しているため、ＧＴＰトンネル用のネットワーク機器を用いないとベアラ毎の帯域制御などを行うことができないという問題がある。また、ＰＭＩＰトンネリング方式では、ゲートウェイ装置とアクセス制御装置間でトンネルが１つとなるため、複数のベアラがこのトンネルを共有するため、ＰＭＩＰトンネルを扱う汎用のネットワーク機器では、ベアラ毎の帯域制御などを行うことができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、汎用のネットワーク機器を用いて、ベアラ毎のトンネルを設定可能なゲートウェイ装置、アクセスゲートウェイ装置、コアネットワークシステム、プログラムおよびパケット転送方法を提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明のゲートウェイ装置は、移動体通信システムのコアネットワークと外部のパケットネットワークとを接続するゲートウェイ装置であって、前記外部のパケットネットワークからのパケットを一のベアラを使用して配送することを判定するベアラ判定条件と、前記コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部と、前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する外部ネットワーク受信部と、前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記ベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネットワーク送信部とを具備することを特徴とする。

また、本発明のゲートウェイ装置は、上述のゲートウェイ装置であって、前記第２のパケットは、ＩＰパケットであることを特徴とする。

また、本発明のゲートウェイ装置は、上述のいずれかのゲートウェイ装置であって、前記ベアラ情報記憶部は、前記ベアラ判定条件とサービス品質要求情報とを対応付けて記憶するとともに、前記サービス品質要求情報と前記アドレス情報とを対応付けて記憶することを特徴とする。

また、本発明のアクセスゲートウェイ装置は、移動体通信システムのコアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置であって、移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部と、前記コアネットワークから第３のパケットを受信するコアネットワーク受信部と、前記第３のパケットに格納されている第４のパケットとともに、受信した前記第３のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する無線アクセスネットワーク送信部とを具備することを特徴とする。

また、本発明のアクセスゲートウェイ装置は、上述のアクセスゲートウェイ装置であって、前記無線アクセスネットワークから第５のパケットとともに、該第５のパケットのベアラを識別するベアラ識別情報を受信する無線アクセスネットワーク受信部と、受信した前記ベアラ識別情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するアドレス情報が表すアドレスを送信元アドレスとする第６のパケットに、前記ベアラ識別情報とともに受信した前記第５のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネットワーク送信部とを具備することを特徴とする。

また、本発明のアクセスゲートウェイ装置は、上述のアクセスゲートウェイ装置であって、前記ベアラ情報記憶部は、前記無線アクセスネットワークから前記コアネットワークへ送信する上りのベアラを識別する上りベアラ識別情報と、前記コアネットワークから前記無線アクセスネットワークへ送信する下りのベアラを識別する下りベアラ識別情報とを、前記アドレス情報と対応付けて記憶しており、前記無線アクセスネットワーク送信部が、前記第４のパケットとともに送信する前記ベアラ識別情報は、前記下りベアラ識別情報であり、前記コアネットワーク送信部が送信する第６のパケットの送信元アドレスは、前記無線アクセスネットワーク受信部が受信した前記ベアラ識別情報と一致する前記上りベアラ識別情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するアドレス情報が表すアドレスであることを特徴とする。

また、本発明のアクセスゲートウェイ装置は、上述のいずれかのアクセスゲートウェイ装置であって、前記第３のパケットと前記第６のパケットは、ＩＰパケットであることを特徴とする。

また、本発明のコアネットワークシステムは、外部のパケットネットワークとゲートウェイ装置にて接続し、無線アクセスネットワークとアクセスゲートウェイ装置にて接続するコアネットワークシステムであって、前記ゲートウェイ装置は、前記外部のパケットネットワークからのパケットを一のベアラを使用して配送することを判定するベアラ判定条件と、前記コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶する第１のベアラ情報記憶部と、前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する外部ネットワーク受信部と、前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記第１のベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネットワーク送信部とを具備し、前記アクセスゲートウェイ装置は、前記移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶する第２のベアラ情報記憶部と、前記コアネットワークから第２のパケットを受信するコアネットワーク受信部と、前記第２のパケットに格納されている前記第１のパケットとともに、受信した前記第２のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記第２のベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する無線アクセスネットワーク送信部とを具備することを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、外部のパケットネットワークからのパケットを一のベアラを使用して配送することを判定するベアラ判定条件と、前記コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部を具備し、コアネットワークと前記外部のパケットネットワークとを接続するゲートウェイ装置のコンピュータを、前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する外部ネットワーク受信部、前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記ベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネッワーク送信部として機能させる。

また、本発明のプログラムは、移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部を具備し、移動体通信システムのコアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のコンピュータを、前記コアネットワークから第３のパケットを受信するコアネットワーク受信部、前記第３のパケットに格納されている第４のパケットとともに、受信した前記第３のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する無線アクセスネットワーク送信部として機能させる。

また、本発明のパケット転送方式は、移動端末装置のアドレスを表す第１のアドレス情報に対応付けて、外部のパケットネットワークからのパケットを一のベアラを使用して配送することを判定するベアラ判定条件と、コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表す第２のアドレス情報とを記憶するベアラ情報記憶部を具備し、前記コアネットワークと前記外部のパケットネットワークとを接続するゲートウェイ装置におけるパケット転送方法であって、前記ゲートウェイ装置が、前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する第１の過程と、前記ゲートウェイ装置が、前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記ベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信する第２の過程とを備えることを特徴とする。

また、本発明のパケット転送方式は、移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部を具備し、移動体通信システムのコアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置におけるパケット転送方法であって、前記アクセスゲートウェイ装置が、前記コアネットワークから第３のパケットを受信する第１の過程と、前記アクセスゲートウェイ装置が、前記第３のパケットに格納されている第４のパケットとともに、受信した前記第３のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する第２の過程とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、ゲートウェイ装置とアクセスゲートウェイ装置とのコアネットワークを介した通信は、ベアラに対応したアクセスゲートウェイ装置のアドレスを用いる。このため、ゲートウェイ装置とアクセスゲートウェイ装置との間には、各ベアラに対応したアクセスゲートウェイ装置のアドレスを用いたＰＭＩＰトンネルがベアラ毎に設定され、汎用のネットワーク機器を用いてコアネットワークを構成することができる。

まず、本発明の概要を説明する。本発明では、移動通信システムのコアネットワークにおいて、無線アクセスネットワークとコアネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置に対して、コアネットワークのネットワークドメイン内で使用可能な複数のＩＰアドレスを割当て、これらのＩＰアドレスを各ベアラに割り当てることで、外部のパケットデータネットワークと接続するゲートウェイ装置との間で、ベアラ毎のＰＭＩＰトンネルを生成可能とする。

従って、アクセスゲートウェイ装置は、無線アクセスネットワーク側からパケットを受信すると該パケットのベアラに対応する自装置のＩＰアドレスを送信元とするＩＰパケットに、受信したパケットをカプセル化して、コアネットワークに送信する。また、アクセスゲートウェイ装置は、コアネットワークからパケットを受信すると該パケットの宛先アドレスを参照して、該宛先アドレスに対応するベアラのパケットとして、該パケットをデカプセル化したパケットを、無線アクセスネットワークに送信する。無線アクセスネットワークでＧＴＰトンネルが使用されている場合は、該宛先アドレスに対応するベアラのトンネル識別子を付加したＧＴＰヘッダで該パケットをカプセル化して、無線アクセスネットワークに送信する。

同様に、ゲートウェイ装置は、コアネットワークからパケットを受信すると、該パケットの送信元アドレスを参照して、該送信元アドレスに対応するベアラのパケットとして、該パケットをデカプセル化したパケットを、外部のパケットデータネットワークに送信する。また、ゲートウェイ装置は、外部のパケットデータネットワークからパケットを受信すると、そのヘッダもしくはペイロード等、パケットに含まれる情報から移動通信システム内でこのパケットを配送するために使用するベアラを識別し、識別したベアラに対応するアクセスゲートウェイ装置のＩＰアドレスを、宛先アドレスとするパケットに、受信したパケットをカプセル化して、コアネットワークに送信する。なお、このようなベアラ毎のＰＭＩＰトンネルを使ったデータ転送については、図１８以降にて詳細に説明する。

次に、本発明の詳細を説明するに先立ち、本発明の実施形態であるゲートウェイ装置２１、アクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂを含む移動通信システムのネットワークと、そのベアラ設定動作を説明する。図１は、本発明による移動通信システムの構成を示す概略システム構成図である。本実施形態における移動通信システムの機能アーキテクチャは、第３世代移動通信システムとして標準化されているＵＭＴＳにおける機能アーキテクチャと同様であり、図１に示すように、大きく無線アクセスネットワーク１０とコアネットワーク２０の２つに分割される。無線アクセスネットワーク１０では、伝送帯域などの資源に代表される通信に必要な無線リソースが割り当てられ、通信データを含むユーザ情報が移動端末装置３０とコアネットワーク２０の間で転送される。

ゲートウェイ装置（ＰＧＷ）２１、アクセスゲートウェイ装置（ＳＧＷ）２２ａ、２２ｂ、アクセス制御装置（ＭＭＥ）２３ａ、２３ｂ及び基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎは階層構成になっており、一つのゲートウェイ装置２１に複数のアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂが接続され、一つのアクセス制御装置２３ａ、２３ｂ及びアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂに複数の基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎが接続されるような構成となっている。

図１に示す移動通信システムは、基地局装置１５ａから基地局装置１５ｎの無線エリア１１ａ内に移動端末装置３０が存在する限り、移動端末装置３０はアクセスゲートウェイ装置２２ａを経由してゲートウェイ装置２１に接続し、アクセス制御装置２３ａによって移動などの管理が行われる。移動端末装置３０が、基地局装置１６ａから基地局装置１６ｎの無線エリア１１ｂ内に移動した場合は、アクセスゲートウェイ装置２２ｂを経由して通信を行い、無線エリア１１ａと同様にアクセスゲートウェイ装置２２ｂ配下の基地局装置１６ａ〜１６ｎ及び前記基地局装置配下の移動端末装置３０は、アクセス制御装置２３ｂによって管理される。それぞれの無線エリア１１ａ、１１ｂは複数の基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎから構成される。基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎは無線リソース制御、無線リンク制御、媒体アクセス制御等の無線プロトコルによる制御を行い、移動端末装置３０に対する無線チャネルの割り当てなどの管理も行う。

ここでは、無線エリア１１ａ、１１ｂが複数の基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎから構成される例を挙げたが、各無線エリアが一つもしくは複数の無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ：Radio Network Subsystem）から構成され、各無線ネットワークサブシステムは一つの無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）と複数の基地局装置からなる構成でも構わない。また、本実施形態では無線エリア１１ａ、１１ｂとアクセス制御装置２３ａ、２３ｂとアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂが一対一の関係になっているが、一つのアクセスゲートウェイ装置に対して、複数のアクセス制御装置及び無線エリアが対応付けられているような構成であってもよい。

コアネットワーク２０は、ユーザ（移動端末装置３０）からのサービス要求に基づいて、音声やパケットなどのユーザ情報を、無線アクセスネットワーク１０間、あるいは無線アクセスネットワーク１０とコアネットワーク２０間、あるいは無線アクセスネットワーク１０と外部ＩＰネットワークであるパケットデータネットワーク４０との間で転送する。コアネットワーク２０は、移動通信ネットワークと外部ＩＰネットワークであるパケットデータネットワーク４０との接続を行うゲートウェイ装置２１と、移動端末装置３０の位置管理、加入者の管理を行う加入者管理サーバ（ＨＳＳ）２４と、移動端末装置３０の位置管理及び認証や、基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎの制御等を行うアクセス制御装置２３ａ、２３ｂを具備する。また、コアネットワーク２０は、これらの装置をＩＰネットワークにより接続しており、このＩＰネットワークは、ＩＰルータなどの汎用のネットワーク機器にて構成されている。

移動端末装置３０は、無線アクセスネットワーク１０を経由してコアネットワーク２０に接続し、さらにコアネットワーク２０のゲートウェイ装置２１を経由してパケットデータネットワーク４０に接続することが可能である。さらに、ユーザの移動によって該ユーザの移動端末装置３０の接続可能な無線エリアが変化するため、通信中のユーザに対して継続してサービスを提供するために、移動端末装置３０は、基地局１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎ間、無線エリア１１ａ、１１ｂ間で通信のハンドオーバを行う。

本実施形態ではアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂが各無線アクセスネットワーク１０の基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎに接続するネットワーク構成になっているが、アクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂと基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎの間にさらに基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎを階層的に管理する装置を置いて階層的な構造にしてもよいし、この階層的に管理する装置を無線アクセスネットワーク１０側に配置するような構成にしてもよい。さらに、ゲートウェイ装置２１、アクセス制御装置２３ａ、２２ｂを複数配置して負荷分散させたり、地理的な階層化をするために一つの無線アクセスネットワーク１０の多数の基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎを管理する複数のアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂを配置させたりするような運用にしてもよい。

また、運用によってはゲートウェイ装置２１とアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂ、もしくはアクセス制御装置２３ａ、２３ｂとアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂ、もしくはアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂと基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎの機能を備える一つの装置として配置されるようにしてもよい。すなわち、本実施形態は、機能的な説明をするために便宜上の図１のようなシステム構成を示したが、アクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂとゲートウェイ装置２１とアクセス制御装置２３ａ、２３ｂとは機能的に区別されており、例えばアクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１、もしくはアクセスゲートウェイ装置２２ａとアクセス制御装置２３ａが同一の装置として実現されても構わず、同一の装置により図１に示したような移動通信システムのネットワークを実現してもよい。

図２は、本実施形態における移動端末装置３０の構成を示す概略ブロック図である。移動端末装置３０は、図２に示すように、無線通信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部２１０と、無線制御部２２０と、通信制御部２３０とを具備する。無線通信ＩＦ部２１０は、無線接続を介して移動端末装置３０と無線アクセスネットワーク１０内の基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｂとの間で通信を行う。無線制御部２２０は、無線制御機能部２２１により、電波に情報をのせて移動端末装置３０と基地局装置１５ａとの間で送受信するために、多重化、チャネル符号化、拡散、変調など物理層での制御を行う。
また、無線信号制御部２２２により、無線通信ＩＦ部２１０を制御して無線チャネルの制御や基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎの探索、無線信号の送受信のための制御など、基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎと無線通信を行なうための制御を行う。

通信制御部２３０は、無線制御機能部２３４により、無線通信ＩＦ２１０を介して無線アクセスネットワーク１０内の基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎと無線プロトコルを使用した通信を制御し、移動端末装置３０と無線アクセスネットワーク１０間の接続を可能にし、さらには移動端末装置３０の位置登録や移動通信ネットワークへの登録、パケットデータネットワーク４０へ接続するためのネットワーク接続設定などの制御も行う。通信制御部３３０は、移動通信ネットワークへ登録する時に、ユーザを認証するための認証情報を送信する。また、通信制御部３３０は、ベアラ管理機能部２３１により、アクセス制御装置２３ａ、２３ｂからの指示に応じて基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎとの無線ベアラを確立し、ＥＰＳベアラとの対応付けを行ない、使用するサービスに応じてＥＰＳベアラ（もしくは前記ＥＰＳベアラに対応付けられた無線ベアラ）を使い分ける制御も行い、アドレス設定機能部２３２により設定されたＩＰアドレスを使用して移動通信装置３０間、もしくはパケットデータネットワーク４０との間でデータ通信を行なう。また、基地局１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎからページング信号を受信して移動端末装置３０を待機状態から受信可能状態に遷移させるページング受信機能部２３３も具備する。

図３は、本実施形態による基地局装置１５ａ（基地局装置１５ｂ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎも同様の構成）の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置１５ａは、図３に示すように、無線制御部３１０と、無線ネットワーク制御部３２０と、通信制御部３３０とを具備する。無線制御部３１０は、電波に情報をのせて移動端末装置３０と基地局装置１５ａとの間で送受信するために、無線制御機能部３１１により、多重化、チャネル符号化、拡散、変調など物理層での制御を行う。また、無線制御部３１０は、無線信号制御機能部３１２により、無線チャンネルの制御や移動端末装置３０への無線リソースの割当て等、無線リソースに関する制御も行う。

無線ネットワーク制御部３２０は、無線アクセスネットワーク１０内の通信制御を行う無線通信制御機能部３２３を具備し、該無線通信制御機能部３２３は、無線リソース制御、無線リンク制御、媒体アクセス制御などの無線プロトコルを使用した通信機能を実現し、通信制御部３３０を制御して無線チャネルの割り当てなどの管理も行う。無線通信制御機能部３２３は、さらに同時に移動端末装置３０とアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂ間のベアラサービスを提供するための通信制御も行う。無線ネットワーク制御３２０部は、移動端末装置３０を待機状態から受信可能状態に遷移させるためのページング報知機能部３２１も具備する。また、無線ネットワーク制御部３２０は、移動端末装置３０と基地局装置１５ａ間の無線ベアラ及び、基地局装置１５ａとアクセス制御装置間と基地局とアクセスゲートウェイ間の無線アクセスベアラの設定、更新、削除等の制御を行うベアラ管理機能部３２２を具備する。

通信制御部３３０は、移動端末装置３０とアクセス制御装置２３ａ間の制御信号や移動端末装置３０とアクセスゲートウェイ装置２２ａ間の通信データを転送するデータ転送機能部３３１を備える。また、データ転送機能部３３１は、アクセス制御装置２３ａからの移動端末装置３０と基地局装置１５ａ間の無線リソースの割当てやページング要求などの基地局装置１５ａへの要求メッセージを受信して、無線制御部３１０や無線ネットワーク制御部３２０へメッセージに含まれる情報を伝達する。また、通信制御部３３０は、無線制御部３１０や無線ネットワーク制御部３２０からの要求に応じて無線通信ＩＦ３３３を介して移動端末装置３０との通信を、通信ＩＦ３３２を介してアクセス制御装置２３ａ及びアクセスゲートウェイ装置２２ａとの通信を行なう。

図４は、本実施形態によるアクセス制御装置２３ａ（アクセス制御装置２３ｂの構成も同様である。）の構成を示す概略ブロック図である。アクセス制御装置２３ａは、図４に示すように移動管理部４１０と、ネットワークアクセス制御部４２０と、通信ＩＦ部４３０とを具備する。移動管理部４１０は、移動端末装置３０の位置を追跡する位置管理機能部４１１、移動端末装置３０への着信呼がある場合に当該移動端末装置３０を呼び出すためのページング（呼び出し）機能部４１２を備える。また、移動管理部４１０は、移動端末装置３０の位置更新をトリガとして、基地局装置１５ａの通信制御部３３０と連携して移動端末装置３０の移動にともない使用する基地局装置を、例えば基地局装置１５ａから基地局１６ａに変更する際の基地局間１５ａと基地局１６ａ間のパケットの転送や、無線エリア１１ａから無線エリア１１ｂの基地局装置１６ａ配下に移動端末装置３０が移動した場合の基地局装置１６ａやアクセスゲートウェイ装置２３ｂと無線ベアラ及び無線アクセスベアラの設定等の制御信号の送受信を行うハンドオーバ制御機能部４１３を備える。

ネットワークアクセス制御部４２０は、通信ＩＦ部４３０を介した無線アクセスネットワーク１０内の基地局装置１５ａ〜１５ｎと専用のプロトコルを使用して通信ＩＦ部４３０を介して基地局装置１５ａ〜１５ｎに対して移動端末装置３０の通信を制御するための制御メッセージを送信する。また、ネットワークアクセス制御部４２０は、基地局装置１５ａ〜１５ｎ経由で送られてくる移動端末装置３０の登録、ユーザ認証、どの基地局装置１５ａ〜１５ｎ経由で移動端末装置３０との通信を行うかを選択するデータ転送ルート再配置や移動端末装置３０からの通信メッセージの制御及び基地局装置１５ａ〜１５ｎとの通信メッセージの制御を行う。

ネットワークアクセス制御部４２０は、移動端末装置３０を登録したり、ユーザ認証したりするために必要なユーザ識別情報やサービス加入者情報といったような情報を、加入者管理サーバ２４を参照して取得する加入者情報管理機能部４２２を備える。サービス加入者情報には、ユーザが接続することが出来る無線アクセスネットワーク１０の契約情報やＱｏＳ情報等も含まれる。また、ネットワークアクセス制御部４２０は、移動通信システムに登録され、位置管理が行なわれている状態の移動端末装置３０に対して、待ち受け状態及び受信可能状態の管理を行ない、待ち受け状態の移動端末装置３０に対して着呼やデータの着信があった場合に、移動管理部４１０のページング機能部４１２を用いて移動端末装置３０を受信可能な状態にするといったようなＵＥ状態管理機能部４２１を備える。また、ネットワークアクセス制御部４２０は、移動端末装置３０からの登録要求やサービス要求、移動端末装置３０への着呼要求を受けて、アクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１間のネットワークベアラや、アクセスゲートウェイ装置と基地局間の無線アクセスベアラの設定、変更、削除、ネットワークベアラと無線アクセスベアラの対応付け等のベアラの制御を行うベアラ管理機能部４２３も備える。

次に、図５は、本実施形態によるアクセスゲートウェイ装置２２ａ（アクセスゲートウェイ装置２２ｂも同様の構成である）の構成を示す概略ブロック図である。アクセスゲートウェイ装置２２ａは、図５に示すように通信制御部５１０と、ベアラ管理部５２０と、通信ＩＦ部５３０とを具備する。通信制御部５１０は、アクセス制御装置２３ａからの指示に従ってベアラ管理部５２０を制御するベアラ管理部制御機能部５１１、ベアラによって提供されるベアラサービスで転送される通信データの経路を制御する経路制御機能部５１２及び通信データの転送をするデータ転送機能部５１３を提供する。また、データ転送機能部５１３は、移動端末装置３０が待機状態の際にゲートウェイ装置２１から送られてきた移動端末装置３０宛のデータを移動端末装置３０が受信可能状態になるまで格納するバッファ機能も備える。また、データ転送機能部５１３は、通信ＩＦ部５３０を介して上記アクセス制御装置２３ａとの間でベアラを制御するための制御メッセージの送受信や、ゲートウェイ装置２１との間でネットワークベアラを確立するためのトンネル設定のための制御メッセージの送受信も行なう。なお、データ転送機能部５１３によるベアラサービスでの通信データの転送の詳細については、後述する。

ベアラ管理部５２０は、基地局装置１５ａ〜１５ｎとアクセスゲートウェイ装置２２ａ間の無線アクセスベアラ及びゲートウェイ装置２１とアクセスゲートウェイ装置２２ａ間のネットワークベアラのベアラの設定、変更、削除や、無線アクセスベアラとネットワークアクセスベアラの対応付けなどベアラの制御を行うベアラ管理機能部５２２を備える。また、ベアラ管理部５２０は、移動端末装置３０の移動にともなって発生する基地局装置１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎ間のハンドオーバ時にベアラの設定やベアラ情報のコンテストトランスファーといったようなハンドオーバ時に必要な制御を行うハンドオーバ機能部５２１を備える。さらに、ベアラ管理部５２０は、ネットワークベアラを確立するためのトンネリング設定に必要なトンネル識別子、トンネルのエンドポイントを構成する装置のアドレスやＱｏＳ（Quality of Service：サービス品質）といったようなポリシー情報等のベアラ情報をベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルに記憶させて管理するベアラ管理機能部５２２を備える。なお、このベアラ情報記憶部５２３が記憶するＥＰＳベアラテーブルの詳細については、後述する。

次に図６は、本実施形態によるゲートウェイ装置２１の構成を示す概略ブロック図である。ゲートウェイ装置２１は、図６に示すように、通信ＩＦ部６１０と、通信制御部６３０と、ベアラ管理部６２０とを具備する。通信制御部６３０は、移動通信ネットワークとパケットデータネットワーク４０との接続をするＰＤＮ接続機能部６３２を備える。また、通信制御部６３０は、ベアラ管理部６２０によって確立されたトンネルを介してアクセス制御装置２３ａ、２３ｂへ通信データを転送する転送経路の設定をする経路制御機能部６３４を備える。また、通信制御部６３０は、アタッチした移動端末装置３０に対してパケットデータネットワーク４０へ接続するためのアドレスを割当てるアドレス管理機能部６３１を備える。また、通信制御部６３０は、通信データの経路制御（アクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂへのベアラ確立のための経路設定を含めたトンネル設定等）や通信データの転送といったルータの機能部を提供するデータ転送機能部６３３を備える。また、データ転送機能部６３３は、アクセスゲートウェイ装置のリロケーション時のアクセスゲートウェイ装置２２ａからアクセスゲートウェイ装置２２ｂへのデータの転送といった通信データの転送も行う。また、通信ＩＦ部６１０を介してアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂとの間でネットワークベアラを確立するためのトンネルを設定するための制御メッセージの送受信も行う。なお、データ転送機能部６３３の詳細については、後述する。

ベアラ管理部６２０は、ゲートウェイ装置２１とアクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂ間のネットワークベアラのベアラ設定、変更、削除などベアラの制御を行うベアラ管理機能部６２３を備える。さらに、ベアラ管理機能部６２３は、課金情報やサービス品質情報やサービス加入状況等の加入者情報に基づいた課金のためのデータキャプチャ及びカウント及びサービス品質（ＱｏＳ）の制御などを行う。上記加入者情報は、アクセス制御装置２３ａもしくは他のネットワーク装置を経由して加入者管理サーバ２４から送られる。さらに、ベアラ管理機能部６２０は、トンネルのエンドポイントを構成する装置のアドレス、移動端末装置３０の識別子やパケットデータネットワーク４０へ接続するためのＩＰアドレス、ベアラに設定するＱｏＳといったようなポリシー情報等のベアラ情報をベアラ情報記憶部６２１のベアラテーブルおよびトラフィック・フロー・テンプレートに記憶させて管理するポリシー管理機能部６２２を備える。なお、このトラフィック・フロー・テンプレートを用いて、前記ベアラ情報と転送される通信データのデータ種別に基づいてパケットデータネットワーク４０で送受信される通信データをＥＰＳベアラへ振り分けるパケットフィルタリングの制御も行う。このベアラ情報記憶部６２１が記憶するベアラテーブルおよびトラフィック・フロー・テンプレートの詳細については、後述する。

次に、図７は、本実施形態による加入者管理サーバ（ＨＳＳ）２４の構成を示す概略ブロック図である。加入者管理サーバ２４は、図７に示すように、サービス加入者情報記憶部７１０と、ユーザ識別情報記憶部７２０と、ユーザ位置情報記憶部７３０とを具備する。ユーザ識別情報記憶部７２０が記憶するユーザ識別情報には、ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）、ＭＳＩＳＤＮ(MS International PSTN/ISDN Number)等があり、これらの情報を参照して移動端末装置３０の移動通信ネットワークへの登録やユーザ認証が行われる。

サービス加入者情報記憶部７１０は、接続先パケットデータネットワーク４０もしくはパケットデータネットワーク４０そのものを識別する識別子や移動端末装置３０のＩＰアドレス、加入契約している無線アクセスネットワークの情報やＱｏＳパラメータ値等を記憶する。ユーザのサービス加入者情報は、ユーザ位置情報記憶部７３０で管理されているユーザの位置情報を参照して、該ユーザの移動端末装置３０が接続しているゲートウェイ装置２１に転送されサービスのアクセス制御に使用される。また、移動端末装置３０に対して一意な固定のＩＰアドレスを割当てる場合は、ユーザ識別情報に対応付けたＩＰアドレスをサービス加入者情報に含めて管理してもよい。ユーザ位置情報記憶部７３０には、移動端末装置３０が現在属しているコアネットワーク２０に関する情報が管理され、これによって加入者管理サーバ２４はユーザ（移動端末装置３０）の所在範囲を把握する。ただし、これらの機能を実現する移動通信網のシステム構成は、それぞれの移動通信システムの規格によって異なる可能性がありこれに限定するものではない。

図８は、電源を入れるなどして、移動端末装置３０が移動通信システムにアタッチ（登録）する際の、各部の動作を示すシーケンス図である。図９は、既にアタッチしている移動端末装置３０に追加のＥＰＳベアラ設定を行う際の各部の動作を示すシーケンス図である。先ず、移動端末装置３０が移動通信システムにアタッチする図８の動作シーケンスを説明する。
まず、移動端末装置３０は電源ＯＮされると現在接続可能な基地局装置の探索を行う（Ｓ１０１）。ここでは、接続可能な基地局装置１５ａが発見されたとすると、移動端末装置３０はＵＥ識別子（ＵＥ−ＩＤ）といったような移動端末装置３０を一意に識別するための識別子やアタッチ種別等の情報要素を含んだアタッチ要求を該当する基地局装置１５ａ経由でアクセス制御装置２３ａに送信する（Ｓ１０２）。ここで、基地局装置１５ａが、基地局装置１５ａとアクセスゲートウェイ装置２２ａ間で確立する無線アクセスベアラの下り方向のトンネル識別子（ＴＥＩＤ）をアタッチ要求に含めて送信するようにもよい。次に、アクセス制御装置２３ａは、受信したアタッチ要求に基づき移動端末装置３０を加入者管理サーバ２４に登録し、ユーザ・ネットワーク間の相互の認証及び、加入者管理サーバ２４へのアクセス制御装置２３ａの登録（Ｓ１０３）を行う。

加入者管理サーバ２４はアクセス制御装置２３ａの登録を確認し、移動端末装置３０が使用する初期ＥＰＳベアラに対して認証されたサービス加入情報や課金情報といった加入者情報及びパケットデータネットワーク４０へ接続するためのゲートウェイ装置２１のアドレスもしくはFully Qualified Domain Name（ＦＱＤＮ）のようなゲートウェイ装置２１の識別子、といった移動端末装置３０のプロファイル情報をアクセス制御装置２３ａへ転送する（Ｓ１０４）。ここで、加入者管理サーバ２４は、移動端末装置３０に対してパケットデータネットワーク４０へ接続するための移動端末装置３０のＩＰアドレスが固定的に割り振られている場合には、移動端末装置３０のＩＰアドレスを含めて送るようにしてもよい。

次に、アクセス制御装置２３ａは、加入者管理サーバ２４から受信したプロファイル情報及び移動端末装置３０から受信したユーザプリファレンス等をもとに移動端末装置３０のプロファイルを作成する（Ｓ１０５）。図１０に移動端末装置３０のプロファイル情報の一例を示す。図１０に示すように、プロファイル情報には、該移動端末装置３０がパケットデータネットワーク４０との接続に用いるゲートウェイ装置２１のアドレスもしくは識別子、該移動端末装置３０の識別子、該移動端末装置３０のＩＰアドレス、ＱｏＳ情報、課金情報を記憶する。ここでは、アクセス制御装置２３ａが加入者管理サーバ２４からゲートウェイ装置２１へ接続するための情報を受信する例を挙げたが、移動端末装置３０が予めゲートウェイ装置２１に関する情報を保持しており、アタッチ時に移動端末装置３０が、このゲートウェイ装置２１へ接続するための情報をアクセス制御装置２３ａに送信し、この情報をもとにアクセス制御装置２３ａがゲートウェイ装置２１のアドレスを解決してもよいし、移動端末装置３０と加入者管理サーバ２４から送られてくる情報をもとにゲートウェイ装置２１のアドレスを解決してもよい。

次に、パケットデータネットワーク４０へ接続するためのゲートウェイ装置２１のアドレスを取得すると、アクセス制御装置２３ａは、移動端末装置３０の識別子を含めたベアラ作成要求をアクセスゲートウェイ装置２２ａへ送る（Ｓ１０６）。アクセスゲートウェイ装置２２ａは、アクセス制御装置２３ａから受信したベアラ作成要求をもとに、アクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１間のＰＭＩＰ（Ｐｒｏｘｙ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ）トンネルを確立するためのアクセスゲートウェイ装置２２ａのＩＰアドレス（Ｃａｒｅ ｏｆ Ａｄｄｒｅｓｓ：気付けアドレス、以下、「気付けアドレスＣｏＡ」という）及び前記アクセスゲートウェイ装置２２ａのＩＰアドレスにより設定されるＰＭＩＰトンネルに対応するトンネル識別子（ＴＥＩＤ）及び移動端末装置３０の識別子を含んだベアラ作成要求をゲートウェイ装置２１へ送信する（Ｓ１０７）。アクセスゲートウェイ装置２２ａには複数のＩＰアドレスが割当られており、アクセスゲートウェイ装置２２ａは、これらのＩＰアドレスの中から、当該ＰＭＩＰトンネルのベアラ専用のＩＰアドレスを選び出し、該ＩＰアドレスを含んだベアラ作成要求を送信する。なお、本実施形態ではアクセスゲートウェイ装置２２ａに既に複数のＩＰアドレスが割当てられているとしたが、ベアラ作成要求に応じてネットワークドメイン内の装置から動的に割当てるようにしてもよい。また、ベアラ作成要求に使用するメッセージはＰＭＩＰプロトコルで規定されているＢｉｎｄｉｎｇ Ｕｐｄａｔｅメッセージ（以下、「ＢＵメッセージ」という）のオプションフィールドを拡張したものを使用してもよい。

アクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１との間のＰＭＩＰトンネルは追加ベアラの活性化や更新、削除やそれに付随するＱｏＳ情報の設定・変更等の制御メッセージを送受信するための制御プレーンＣＰ（Control Plane）用とサービスを受けるためのデータを送受信するユーザプレーンＵＰ（User Plane）用に別々に準備する必要がある。本実施形態では制御プレーンＣＰ用とユーザプレーンＵＰ用に一本ずつＰＭＩＰトンネルを準備し、それぞれのＰＭＩＰトンネルに対して異なる気付けアドレスＣｏＡを割り当てて送信する。ＰＭＩＰトンネルで規定されているＢＵを使用する場合、すなわちアクセスゲートウェイ装置２２ａからゲートウェイ装置２１へベアラ作成のための制御メッセージを送信する場合は、制御プレーンＣＰで使用する気付けアドレスＣｏＡをソースアドレスに、ゲートウェイ装置２１のアドレスをディスティネーションアドレスに設定し、ＢＵメッセージのオプションフィールドに制御プレーンＣＰとユーザプレーンＵＰに対応する気付けアドレスＣｏＡと、制御プレーンＣＰ、ユーザプレーンＵＰそれぞれに割当てた下り方向のトンネルのＴＥＩＤを含めて送信する。なお、本実施形態ではベアラ作成要求で設定するユーザプレーンＵＰ用のＰＭＩＰトンネルは一つとしたが、アタッチ時に二つ以上のユーザプレーンＵＰ用のＰＭＩＰトンネルを設定してもよい。

ベアラ作成要求を受信したゲートウェイ装置２１は、アクセスゲートウェイ装置２２ａから受信した情報をもとにＥＰＳベアラテーブルの情報を作成し（Ｓ１０８）、加入者管理サーバ２４へゲートウェイ装置２１の認証を行う（Ｓ１０９）。ゲートウェイ装置２１はここで、加入者管理サーバ２４から移動端末装置３０に割当てるＩＰアドレスを取得しても構わない。さらに、ユーザプレーンＵＰで使用するＥＰＳベアラに対して、ＱｏＳ情報や課金情報を設定することが要求されている場合には、ゲートウェイ装置２１のベアラ情報記憶部６２１で管理しているＥＰＳベアラテーブルの該当する項目を設定するとともに、ＱｏＳ情報をもとにベアラ情報記憶部６２１で管理しているトラフィック・フロー・テンプレートを設定する（Ｓ１１０）。

ここで、設定するＥＰＳベアラのユーザプレーンＵＰで使用するベアラ識別子が「ＥＰＳ１」であり、このＥＰＳベアラに対応するゲートウェイ装置２１とアクセスゲートウェイ装置２２ａ間のネットワークベアラの制御プレーンＣＰ及び、ユーザプレーンＵＰの上り方向及び下り方向のネットワークベアラＴＥＩＤを「ＮＢ１（ＣＰ−ＵＬ）」、「ＮＢ１（ＣＰ−ＤＬ）」、「ＮＢ２（ＵＰ−ＵＬ）」、「ＮＢ２（ＵＰ−ＤＬ）」であるとする。また、このＥＰＳベアラに対応するユーザプレーンＵＰと制御プレーンＣＰのトンネリングを設定するためのアクセスゲートウェイ装置２２ａの気付けアドレスＣｏＡが「ＳＧＷ−ＡＤＤＲ１」、「ＳＧＷ−ＡＤＤＲ２」であるとする。さらに、移動端末装置３０のＵＥ識別子及び移動端末装置３０に割当てられたパケットデータネットワーク４０へ接続するためのＩＰアドレスがそれぞれ「ＵＥ−ＩＤ１」、「ＵＥ−ＡＤＤＲ１」であり、ユーザプレーンＵＰのＱｏＳ情報及び課金情報がそれぞれ「ＱｏＳ情報２」、「課金情報２」であるとすると、ゲートウェイ装置２１は、これらの値を対応付けて、ベアラ情報記憶部６２１のＥＰＳベアラテーブルに図１１のように格納する。

ＥＰＳベアラテーブルを作成後、ゲートウェイ装置２１は上り方向のトンネルのＴＥＩＤを含めたベアラ作成応答をアクセスゲートウェイ装置２２ａに送信する（Ｓ１１１）。ここで使用するメッセージはＰＭＩＰプロトコルで規定されているＢｉｎｄｉｎｇ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔメッセージ（以下、「ＢＡメッセージ」という）を使用してもよい。また、ゲートウェイ装置２１から移動端末装置３０にＩＰアドレスを割当てる場合には、このＢＡメッセージに割り当てるＩＰアドレスを含めてアクセスゲートウェイ装置２２ａに送信する。

シーケンスＳ１１１にてゲートウェイ装置２１が送信したベアラ作成応答メッセージを受信したアクセスゲートウェイ装置２２ａは、このメッセージに含まれる下り方向のトンネルのＴＥＩＤといった情報をもとに、アクセスゲートウェイ装置２２ａのベアラ情報管理部５２３で管理しているＥＰＳベアラテーブルの情報を作成する（Ｓ１１２）。このベアラ作成応答メッセージに、アクセスゲートウェイ装置２２ａで管理している複数の移動端末装置３０に該当するＥＰＳベアラテーブルを識別するためにＵＥ識別子を含めて送ってもよい。

アクセスゲートウェイ装置２２ａは、このベアラ作成応答メッセージを受信すると、このメッセージ中に含まれたＴＥＩＤと、ベアラ作成要求メッセージとしてゲートウェイ装置２１に送信した情報とをもとにベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルを作成する（Ｓ１１２）。ここで、本実施形態で使用するＥＰＳベアラのユーザプレーンＵＰで使用するベアラ識別子が「ＥＰＳ１」であるとする。また、このＥＰＳベアラに対応するゲートウェイ装置２１とアクセスゲートウェイ装置２２ａ間のネットワークベアラの制御プレーンＣＰ及び、ユーザプレーンＵＰの上り方向及び、下り方向のネットワークベアラＴＥＩＤを「ＮＢ１（ＣＰ−ＵＬ）」、「ＮＢ１（ＣＰ−ＤＬ）」、「ＮＢ２（ＵＰ−ＵＬ）」、「ＮＢ２（ＵＰ−ＤＬ）」であるとする。さらに、このＥＰＳベアラに対応するＰＭＩＰトンネリングを設定するためのアクセスゲートウェイ装置２２ａの気付けアドレスＣｏＡが「ＳＧＷ−ＡＤＤＲ１」、「ＳＧＷ−ＡＤＤＲ２」であり、移動端末装置３０のＵＥ識別子及び移動端末装置３０に割当てられたパケットデータネットワーク４０へ接続するためのＩＰアドレスがそれぞれ「ＵＥ−ＩＤ１」、「ＵＥ−ＡＤＤＲ１」であるとする。さらに、ゲートウェイ装置２１のアドレスが「ＰＧＷ−ＡＤＤＲ１」であり、ユーザプレーンＵＰのＱｏＳ情報及び課金情報がそれぞれ「ＱｏＳ情報２」、「課金情報２」とすると、アクセスゲートウェイ装置２２ａは、これらの値を対応付けて、ベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルに、図１２のように格納する。この段階では、無線アクセスネットワーク１０側のトンネルが設定されていないので、無線アクセスベアラＴＥＩＤの欄は空白となっている。

アクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１間のＰＭＩＰトンネルが確立されると、アクセスゲートウェイ装置２２ａは、アクセス制御装置２３ａに対して上り方向のユーザプレーンＵＰのＰＭＩＰトンネルのＴＥＩＤといったような前記処理により確立されたトンネルに対応する基地局装置１５ａとアクセスゲートウェイ装置２２ａ間の無線アクセスベアラを確立するための情報含んだベアラ作成応答をアクセス制御装置２３ａに送信する（Ｓ１１３）。アクセス制御装置２３ａは、前記ベアラ作成応答に含まれたＴＥＩＤや移動端末装置３０と基地局装置１５ａ間の無線ベアラを確立するために必要な情報を含めたアタッチ応答を基地局装置１５ａに対して送信し（Ｓ１１４）、基地局装置１５ａはこのアタッチ応答に含まれた情報をもとに無線アクセスベアラの情報のセットアップ及び、移動端末装置３０との無線ベアラの確立を行う（Ｓ１１５）。移動端末装置３０と基地局装置１５ａ間の無線ベアラが確立されると、基地局装置１５ａは無線ベアラのセットアップ完了や無線アクセスベアラの下り方向のユーザプレーンＵＰの無線アクセスベアラＴＥＩＤを含めたアタッチ完了メッセージをアクセス制御装置２３ａに送信する（Ｓ１１６）。

アタッチ完了メッセージを受信したアクセス制御装置２３ａは、このメッセージに含まれた無線アクセスベアラの下り方向のユーザプレーンＵＰのＴＥＩＤを含めたベアラ更新要求メッセージをアクセスゲートウェイ装置２２ａに送信し（Ｓ１１７）、アクセスゲートウェイ装置２２ａは前記メッセージに含まれたＴＥＩＤをもとに基地局装置１５ａとアクセスゲートウェイ装置２２ａ間、アクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１間のトンネルのマッピングを更新する（Ｓ１１８）。ここで、前記ＥＰＳベアラに対応するアクセスゲートウェイ装置２２ａと基地局装置１５ａ間の無線アクセスベアラの制御プレーンＣＰ及び、ユーザプレーンＵＰの上り方向及び、下り方向のＴＥＩＤをＲＡＢ１（ＣＰ−ＵＬ）、ＲＡＢ１（ＣＰ−ＤＬ）、ＲＡＢ２（ＵＰ−ＵＬ）、ＲＡＢ２（ＵＰ−ＤＬ）とすると更新されたアクセスゲートウェイ装置２２ａのＥＰＳベアラテーブルは図１３のようになる。次に、アクセスゲートウェイ装置２２ａはベアラ更新応答をアクセス制御装置２３ａに対して送信し（Ｓ１１９）、一方で移動端末装置３０へアドレスコンフィグレーションの処理を行う（Ｓ１２０）。

本実施形態では、移動端末装置３０へのＩＰアドレスの設定方法としてＲｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔによるステートレスアドレスコンフィグレーションによるものとするが、Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＤＨＣＰ）やＩＰｖ６向けのＤＨＣＰｖ６等のプロトコルを使用して、ステートフルアドレスコンフィグレーションによって、移動端末装置３０のアドレスコンフィグレーションを実行してもよい。以上の処理によりゲートウェイ装置２１と移動端末装置３０間でＥＰＳベアラが確立する（Ｓ１２１）。

ここで、以上のシーケンスによって確立されたユーザプレーンＵＰのＥＰＳベアラ構成を図１４に示す。このように、ベアラ識別子「ＥＰＳ１」で識別されるＥＰＳベアラとして、ゲートウェイ装置２１とアクセスゲートウェイ装置２２ａの間には、ネットワークベアラＴＥＩＤがＮＢ２（ＵＰ−ＤＬ）とＮＢ２（ＵＰ−ＵＬ）のネットワークベアラが設定され、アクセスゲートウェイ装置２２ａと基地局装置１５ａの間には、無線アクセスベアラＴＥＩＤがＲＡＢ２（ＵＰ−ＤＬ）とＲＡＢ２（ＵＰ−ＵＬ）の無線アクセスベアラが設定されている。なお、本実施形態ではネットワークベアラにおいて、上り方向と下り方向に対して一つの気付けアドレスＣｏＡを割当てる例を挙げたが、上り方向及び下り方向に対してそれぞれ異なる気付けアドレスＣｏＡを割当ててもよい。また、割当てた気付けアドレスＣｏＡをネットワークベアラのＴＥＩＤとして用いてもよい。

次に、図９を用いてユーザプレーンＵＰのＥＰＳベアラを追加する設定を行う際の各部の動作を説明する。本実施形態では、パケットデータネットワーク４０からゲートウェイ装置２１に対してユーザプレーンＵＰのＥＰＳベアラの追加を要求するＵＰベアラ設定要求が送られてきた場合を説明する。ＵＰベアラ設定要求にサービス品質ＱｏＳや課金に関する情報が含まれている場合には、その情報に従ってゲートウェイ装置２１が、ＥＰＳベアラテーブルにユーザプレーンＵＰのＥＰＳベアラを追加し、該ＥＰＳベアラに対してＱｏＳ情報を設定し、ゲートウェイ装置２１に対して上り方向のトンネルのＴＥＩＤやＱｏＳ情報といったベアラコンテキスト情報を含めた追加ＥＰＳベアラ設定要求を送信する（Ｓ２０１）。なお、ＵＰベアラ設定要求にＱｏＳ情報等が含まれていない場合は、ゲートウェイ装置２１にあらかじめ設定されているＱｏＳ等のベアラコンテキストを含めて送信しても構わない。さらに、追加ＥＰＳベアラ設定要求に既に確立されているＥＰＳベアラと関連させるためのベアラ識別子等の情報を付加しても構わない。また、本実施形態では、パケットデータネットワーク４０から追加のＵＰベアラ設定要求があったとしたが、ユーザの通信要求から移動通信網内の装置が追加のＵＰベアラの設定要求をゲートウェイ装置２１に送信してもよいし、ＵＰベアラ設定要求の送信元については問わない。

アクセスゲートウェイ装置２２ａは、追加ＥＰＳベアラ設定要求を受信すると、アクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１間に追加のＰＭＩＰトンネルを確立するためのアクセスゲートウェイ装置２２ａの気付けアドレスＣｏＡを取得し、該気付けアドレスＣｏＡ及び気付けアドレスＣｏＡにより設定されるＰＭＩＰトンネルに対応するネットワークベアラＴＥＩＤ及び移動端末装置３０の識別子を含めたネットワークベアラ設定要求をゲートウェイ装置２１へ送信する（Ｓ２０２）。なお、このネットワークベアラ設定要求を送るメッセージは、ＰＭＩＰプロトコルで規定されている前述のＢＵメッセージのオプションフィールドを拡張したものを使用してもよい。さらに、アクセスゲートウェイ装置２２ａの気付けアドレスＣｏＡの取得方法については、ＤＨＣＰやＤＨＣＰｖ６等のプロトコルを使用してもよいし、ゲートウェイ装置２１から指定したアドレスを使用してもよいし、その取得方法を限定するものではない。

ゲートウェイ装置２１は、受信したネットワークベアラ設定要求に含まれたアクセスゲートウェイ装置２２ａの気付けアドレスＣｏＡ、ＴＥＩＤ及び移動端末装置３０の識別子をもとにゲートウェイ装置２１のＥＰＳベアラテーブルを更新し、追加ベアラ設定要求に含まれたＱｏＳ情報、もしくはゲートウェイ装置２１に予め設定されているＱｏＳ情報をもとにトラフィック・フロー・テンプレートを設定する（Ｓ２０３）。ここで、追加のＥＰＳベアラのベアラ識別子をＥＰＳ２、このＥＰＳベアラに対応するゲートウェイ装置２１とアクセスゲートウェイ装置２２ａ間のネットワークベアラの上り方向及び下り方向のＴＥＩＤをＮＢ３（ＵＰ−ＵＬ）、ＮＢ３（ＵＰ−ＤＬ）、追加のＥＰＳベアラのために割当てられたアクセスゲートウェイ装置２２ａの気付けアドレスＣｏＡをＳＧＷ−ＡＤＤＲ３、ＥＰＳ２のＱｏＳ情報及び課金情報をＱｏＳ情報３、課金情報３とすると、ゲートウェイ装置２１のベアラテーブルは図１１にベアラ識別子がＥＰＳ２のＥＰＳベアラが追加されて、図１５のようになる。

ＥＰＳベアラテーブルを更新後、ゲートウェイ装置２１は上り方向のトンネルのＴＥＩＤを含めたベアラ作成応答をアクセスゲートウェイ装置２２ａに送信する（Ｓ２０４）。ここで使用するメッセージはＰＭＩＰプロトコルで規定されている前述のＢＡメッセージを使用してもよい。アクセスゲートウェイ装置２２ａはネットワークベアラ設定応答を受信すると、メッセージ中に含まれたＴＥＩＤ及びネットワークベアラ設定要求でゲートウェイ装置２１に送信した情報をもとにアクセスゲートウェイ装置２２ａのＥＰＳベアラテーブルを作成する（Ｓ２０５）。ここで追加のＥＰＳベアラのベアラ識別子をＥＰＳ２、前記ＥＰＳベアラに対応するネットワークベアラの上り方向及び下り方向のトンネルのＴＥＩＤをＮＢ３（ＵＰ−ＵＬ）、ＮＢ３（ＵＰ−ＤＬ）、トンネルで使用するアクセスゲートウェイ装置２２ａの気付けアドレスＣｏＡをＳＧＷ−ＡＤＤＲ３、ＱｏＳ情報及び課金情報をそれぞれＱｏＳ情報１、課金情報２とすると、更新されたアクセスゲートウェイ装置２２ａのＥＰＳベアラテーブルは、図１３にベアラ識別子がＥＰＳ２のＥＰＳベアラが追加されて、図１６のようになる。

シーケンスＳ２０２〜Ｓ２０５の処理と平行して、シーケンスＳ２０１追加ＥＰＳベアラ設定要求に含まれたＱｏＳ情報を元に、アクセスゲートウェイ装置２２ａに対して上り方向のトンネルのＴＥＩＤやＱｏｓ情報といったベアラコンテキスト情報を含めた追加ＥＰＳベアラ設定要求を、アクセスゲートウェイ装置２２ａは、アクセス制御装置２３ａに対して送信する（Ｓ２０６）。アクセス制御装置２３ａは、この追加ＥＰＳベアラ設定要求で受信した情報をもとにセッション管理設定情報を作成し、この追加ＥＰＳベアラ設定要求に含まれたＱｏＳ情報及びＴＥＩＤを含めた無線ベアラ設定要求を基地局装置１５ａに対して送信する（Ｓ２０７）。

基地局装置１５ａは、この無線ベアラ設定要求を受信して、ＥＰＳベアラと無線ベアラのＱｏＳ情報のマッピングを行い、マッピングされた無線ベアラのＱｏＳ情報をもとに移動端末装置３０と基地局装置１５ａの間の無線ベアラを確立する（Ｓ２０８）。移動端末装置３０と基地局装置１５ａ間の無線ベアラが確立されると基地局装置１５ａは、基地局装置１５ａとアクセスゲートウェイ装置２２ａ間の上り方向の無線アクセスベアラのＴＥＩＤや、セッション管理設定結果情報を含んだ無線ベアラ設定応答をアクセス制御装置２３ａに対して送信する（Ｓ２０９）。さらに、アクセス制御装置２３ａは、この無線ベアラ設定応答を受信すると、この無線ベアラ設定応答に含まれていたＴＥＩＤを含めた追加無線アクセスベアラ設定応答をアクセスゲートウェイ装置２２ａに対して送信する（Ｓ２１０）。

この追加無線アクセスベアラ設定応答を受信したアクセスゲートウェイ装置２２ａは、この追加無線アクセスベアラ設定応答に含まれた無線アクセスベアラのＴＥＩＤとネットワークベアラのＴＥＩＤの情報をもとにＥＰＳベアラテーブルを更新し（Ｓ２１１）、ゲートウェイ装置２１に対して追加ＥＰＳベアラ設定応答を送信する（Ｓ２１２）。ここで、前記追加ＥＰＳベアラに対応する無線アクセスベアラの上り方向及び下り方向のトンネルのＴＥＩＤをＲＡＢ３（ＵＰ−ＵＬ）、ＲＡＢ３（ＵＰ−ＤＬ）とすると更新されたアクセスゲートウェイ装置２２ａのＥＰＳベアラテーブルは、図１６にこれらの情報が追加されて図１７のようになる。

なお、本実施形態ではユーザプレーンのＥＰＳベアラを一つ追加設定する例について説明したが、複数の追加設定の要求があった場合でも、ネットワークベアラ設定要求でアクセスゲートウェイ装置２２ａとゲートウェイ装置２１間のＰＭＩＰトンネルを複数設定するためのアクセスゲートウェイ装置２２ａのアドレスを複数送信することで実現することが可能である。
また、本実施形態ではゲートウェイ装置２１を一つの装置として説明したが、ゲートウェイ装置２１とパケットデータネットワーク４０の間にパケットデータネットワーク４０の接続機能のみを別装置として配置するようなシステム構成であってもよい。

以下、本発明の骨子を詳細に説明する。図１８は、アクセスゲートウェイ装置２２ａのデータ転送機能部５１３の構成を示す概略ブロック図である。データ転送機能部５１３は、コアネットワーク受信部１８１、無線アクセスネットワーク送信部１８２、無線アクセスネットワーク受信部１８３、コアネットワーク送信部１８４を具備する。コアネットワーク受信部１８１は、コアネットワーク２０からＩＰパケットを受信する。無線アクセスネットワーク送信部１８２は、コアネットワーク受信部１８１が受信したＩＰパケットに格納されているＩＰパケットを、受信したＩＰパケットの送信先アドレスと対応付けてベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルが記憶する下り方向の無線アクセスベアラＴＥＩＤ（ベアラ識別情報）と基地局装置１５ａアドレスとをそれぞれＴＥＩＤと送付先アドレスとするＧＴＰトンネルのＩＰパケットに格納して、無線アクセスネットワーク１０に送信する。無線アクセスネットワーク受信部１８３は、無線アクセスネットワークからＴＥＩＤとともにＩＰパケットを格納したＧＴＰトンネルのＩＰパケットを受信する。コアネットワーク送信部１８４は、受信したＧＴＰトンネルのＩＰパケットのＴＥＩＤと対応付けてベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルが記憶する気付けアドレスＣｏＡを送信元アドレスとするＩＰパケットに、受信したＧＴＰトンネルのＩＰパケットに格納されていたＩＰパケットを格納してコアネットワーク２０に送信する。

図１９は、ゲートウェイ装置２１のデータ転送機能部６３３の構成を示す概略ブロック図である。データ転送機能部６３３は、外部ネットワーク受信部１９１、コアネットワーク送信部１９２、コアネットワーク受信部１９３、外部ネットワーク送信部１９４を具備する。外部ネットワーク受信部１９１は、パケットデータネットワーク４０からＩＰパケットを受信する。コアネットワーク送信部１９２は、ベアラ情報記憶部６２１のトラフィック・フロー・テンプレートから、外部ネットワーク受信部１９１が受信したＩＰパケットが条件を満たしているフィルター条件を探し出し、該フィルター条件のＥＰＳベアラの気付けアドレスＣｏＡを送信先アドレスとするＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットに、外部ネットワーク受信部１９１が受信したＩＰパケットを格納して、コアネットワーク２０に送信する。コアネットワーク受信部１９３は、コアネットワーク２０からＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットを受信する。外部ネットワーク送信部１９４は、コアネットワーク受信部１９３が受信したＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットに格納されているＩＰパケットを、外部ネットワーク４０に送信する。

次に、移動端末装置３０が移動通信網を経由して外部のパケットデータネットワーク４０と接続してデータ通信を行なう際の各部の動作を説明する。本実施形態では、移動端末装置３０が移動通信網にアタッチした状態で、移動端末装置３０からの通信要求によって追加のＥＰＳベアラを設定しており、この設定されているユーザプレーンＵＰのＥＰＳベアラを使用してデータ通信を行なうこととする。すなわち、移動端末装置３０からの通信要求や外部パケットデータネットワーク４０からの通信要求により、ゲートウェイ装置２１は追加ベアラ設定要求を受信し、図９のシーケンスに従って追加のＥＰＳベアラが確立される。このとき、ＥＰＳベアラに設定されるＱｏＳクラスを図２０に示すように、ＱｏＳクラス識別子が「ＱｏＳ１」を「会話型クラス」、「ＱｏＳ２」を「ストリーミング・クラス」、「ＱｏＳ３」を「インタラクティブ・クラス」、「ＱｏＳ４」を「バックグラウンド・クラス」と定義し、ベアラ識別子がＥＰＳ１、ＥＰＳ２のＥＰＳベアラに設定されたＱｏＳ情報をＱｏＳ４、ＱｏＳ１とすると、ゲートウェイ装置２１及びアクセスゲートウェイ装置２２ａのＥＰＳベアラテーブルは図２１、図２２のようになる。また、ゲートウェイ装置２１のトラフィック・フロー・テンプレートは、図２３のようになる。なお、ここでは、ゲートウェイ装置２１が受信した追加ＵＰベアラ要求にＱｏＳ情報として「ＱｏＳ１」が設定されていたとする。

パケットデータネットワーク４０から移動端末装置３０宛のパケットを外部ネットワーク受信部１９１が受信すると、ゲートウェイ装置２１のコアネットワーク送信部１９２は、受信したパケットを移動端末装置３０に転送するために、ベアラ情報記憶部５２３が記憶している図２３に例示するトラフィック・フロー・テンプレートを参照して、パケットを配送するＥＰＳベアラを選択する。トラフィック・フロー・テンプレートには各ＥＰＳベアラのパケットフィルタ（ベアラ判定条件）及びＱｏＳクラスが設定されており、パケットデータネットワーク４０から受信したＩＰヘッダに含まれる移動端末装置３０のアドレスや宛先のポート番号、送信元のポート番号、サービスタイプ／トラフィッククラス、フローラベル等によって該パケットが、当該ＥＰＳベアラのパケットであるか否かが判定される。ここでは、移動端末装置３０のアドレスとトラフィッククラスとの値を、パケットフィルタとして使用することとし、トラフィック・フロー・テンプレートには、ベアラ識別子がＥＰＳ１のＥＰＳベアラのパケットフィルタとして、ＵＥアドレスが「ＵＥ−ＡＤＤＲ１」であり、トラフィッククラスが「４」であることが設定されており、ベアラ識別子がＥＰＳ２のＥＰＳベアラのパケットフィルタとして、ＵＥアドレスが「ＵＥ−ＡＤＤＲ１」であり、トラフィッククラスが「１」であることが設定されている。

ゲートウェイ装置２１のコアネットワーク送信部１９２は、トラフィック・フロー・テンプレート及び受信したＩＰパケットのＩＰヘッダを参照して、トラフィック・フロー・テンプレートのいずれかのパケットフィルタに該当するパケットであるかを判定する。ここでは、ＥＰＳ識別子がＥＰＳ２のパケットフィルタに該当したとすると、送信元アドレスをゲートウェイ装置２１のアドレス「ＰＧＷ−ＡＤＤＲ１」に設定し、ＥＰＳベアラテーブルのＥＰＳ識別子「ＥＰＳ２」に対応付けられた情報を参照して、宛先アドレスを気付けアドレスＣｏＡである「ＳＧＷ−ＡＤＤＲ３」に設定したＩＰヘッダで、受信したＩＰパケットをカプセル化してアクセスゲートウェイ装置２２ａに転送する。カプセル化したＩＰパケットの一例を図２４に示す。このようにカプセル化したＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットは、コアネットワーク送信部１９２が設定したＩＰヘッダに続いて、外部ネットワーク受信部１９１が受信した移動端末装置３０宛のＩＰパケットが格納されている。

アクセスゲートウェイ装置２２ａのコアネットワーク受信部１８１が、前記カプセル化されたＩＰパケットを受信すると、無線アクセスネットワーク送信部１８２は、受信したパケットをデカプセル化して、アクセスゲートウェイ装置２２ａのＥＰＳベアラテーブルのカプセル化されたＩＰパケットの送信先アドレスが気付けアドレスＣｏＡと一致しているＥＰＳベアラの情報を参照し、ＧＴＰトンネルで使用するアクセスゲートウェイ装置２２ａのアドレスをＳＧＷ−ＧＴＰ−ＡＤＤＲとすると、送信元をＳＧＷ−ＧＴＰ−ＡＤＤＲに、宛先を基地局装置１５ａのアドレスに、ＴＥＩＤをＲＡＢ３（ＵＰ−ＤＬ）に設定したＧＴＰトンネルのＩＰヘッダでカプセル化して基地局装置１５ａに転送する。カプセル化したＩＰパケットの一例を図２５に示す。このようにカプセル化したＧＴＰトンネルのＩＰパケットは、無線アクセスネットワーク送信部１８２が設定したＩＰヘッダとＵＤＰヘッダと無線アクセスベアラのＴＥＩＤを含むＧＴＰヘッダに続いて、移動端末装置３０宛のＩＰパケットが格納されている。基地局装置１５ａは、このカプセル化されたＩＰパケットを受信し、受信したＩＰパケットをデカプセル化して、無線ベアラで転送可能なフォーマットに変換して移動端末装置３０に送信する。

移動端末装置３０からパケットデータネットワーク４０へパケットを送信する場合にも、移動端末装置３０のベアラ管理機能部で管理しているポリシーに従って送信するパケットに対してＱｏＳを設定する。ここでは、送信するパケットに対して受信したパケットと同じＱｏＳクラスの設定を行うこととするが、移動端末装置３０で管理しているポリシーによっては上り下りの通信に対して異なるＱｏＳクラスの設定を行ない、異なるＥＰＳベアラを使用してもよい。移動端末装置３０は前記設定したＱｏＳクラスに従って無線ベアラで転送可能なフォーマットに送信パケットを変換して基地局装置１５ａに送信する。基地局装置１５ａは送信元を基地局装置１５ａのアドレスに、宛先をＳＧＷ−ＧＴＰ−ＡＤＤＲに、ＴＥＩＤをＲＡＢ３（ＵＰ−ＵＬ）に設定したＧＴＰトンネルのＩＰヘッダでカプセル化してアクセスゲートウェイ装置２２ａに転送する。カプセル化したＩＰパケットの一例を図２６に示す。

アクセスゲートウェイ装置２２ａの無線アクセスネットワーク受信部１８３が、このＧＴＰトンネルのＩＰヘッダでカプセル化されたＩＰパケットを受信し、受信したＩＰパケットをデカプセル化すると、アクセスゲートウェイ装置２２ａのコアネットワーク送信部１８４は、ベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルを参照して、ＧＴＰトンネルのＩＰヘッダで指定されていたＴＥＩＤと対応付けて記憶されている気付けアドレスＣｏＡ「ＳＧＷ−ＡＤＤＲ３」、ＰＧＷアドレス「ＰＧＷ−ＡＤＤＲ１」を、それぞれ送信元アドレスと宛先アドレスとに設定したＰＭＩＰトンネルのＩＰヘッダで、デカプセル化されたＩＰパケットを再度カプセル化してゲートウェイ装置２１に転送する。カプセル化したＩＰパケットの一例を図２７に示す。このようにカプセル化したＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットは、コアネットワーク送信部１８４が設定したＩＰヘッダに続いて、無線アクセスネットワーク受信部１８３が受信したパケットデータネットワーク４０宛のＩＰパケットが格納されている。
ゲートウェイ装置２１は、図２７に例示したＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットを受信し、受信したＩＰパケットをデカプセル化してパケットデータネットワーク４０宛のＩＰパケットを取出し、パケットデータネットワーク４０へ転送する。

このように、コアネットワーク２０においては、アクセスゲートウェイ装置２２ａ、２２ｂは、複数のＩＰアドレスを所持している、もしくは追加で割当て可能であり、これらのＩＰアドレスの中からＥＰＳベアラ毎に１つのＩＰアドレスを割当ててＰＭＩＰトンネルを設定しているので、ＥＰＳベアラ毎にトンネルを設定してベアラ毎に帯域制御などを行うことを可能とし、さらに、コアネットワーク２０を、汎用のＩＰネットワーク用の機器（ルータなど）で構築することができる。
本実施形態では、上り下りのパケットに対して同じＱｏＳを設定して同じＥＰＳベアラを使用する例を説明したが、上りと下りのパケットに対して異なるＱｏＳ設定を行い、異なるＥＰＳベアラを使用してパケットを配送してもよい。

また、本実施形態では追加のユーザプレーンＵＰ用のＥＰＳベアラを設定後に、移動端末装置３０宛のパケットがゲートウェイ装置２１に到着して前記パケットを追加で確立されたＥＰＳベアラを使用して移動端末装置３０に配送する例について説明したが、ゲートウェイ装置２１に予め設定されたトラフィック・フロー・テンプレート及びゲートウェイ装置２１に到着したパケットに応じて、既に確立されているＥＰＳベアラを使用しても、到着したパケット及び前記ゲートウェイ装置２１に予め設定されたトラフィック・フロー・テンプレートから決定されＱｏＳクラスに従って追加のＥＰＳベアラを確立し、前記確立したＥＰＳベアラを使用して移動端末装置３０にパケットを配送しても構わない。

なお、本実施形態では移動端末装置３０が移動通信網を経由して外部のパケットデータネットワーク４０と接続してデータ通信を行なう際の各部の動作について説明したが、同じ移動通信網にアタッチしている移動端末装置３０同士で通信を行なう場合についてもトラフィック・フロー・テンプレートを使用しないという点を除いて、上述した内容で動作を説明することが出来る。

また、図２における無線制御部２２０、通信制御部２３０、および図３における無線制御部３１０、無線ネットワーク制御部３２０、および図４におけるネットワークアクセス制御部４２０、移動管理部４１０、および図５における通信制御部５１０、ベアラ管理部５２０、および図６の通信制御部６３０、ベアラ管理部６２０の機能、もしくはその一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、移動通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。

この発明の一実施形態による移動通信システムの構成を示す概略システム構成図である。 同実施形態における移動端末装置３０の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における基地局装置１５ａの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるアクセス制御装置２３ａの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるゲートウェイ装置２１の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における加入者管理サーバ２４の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における移動端末装置３０のアタッチ（位置登録）時の移動通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 同実施形態における追加ベアラ設定時の移動通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 同実施形態におけるアクセス制御装置２３ａが作成する移動端末装置３０のプロファイル情報の例を示す図である。 同実施形態におけるゲートウェイ装置２１が具備するベアラ情報記憶部６２１のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａが具備するベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａが具備するベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるＥＰＳベアラの構成例を示す図である。 同実施形態におけるゲートウェイ装置２１が具備するベアラ情報記憶部６２１のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａが具備するベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａが具備するベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるゲートウェイ装置２１が具備するデータ転送機能部５１３の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａが具備するデータ転送機能部６３３の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるＱｏＳクラスを定義する図である。 同実施形態におけるゲートウェイ装置２１が具備するベアラ情報記憶部６２１のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａが具備するベアラ情報記憶部５２３のＥＰＳベアラテーブルの例である。 同実施形態におけるゲートウェイ装置２１が具備するベアラ情報記憶部６２１のトラフィック・フロー・テンプレートの例である。 同実施形態におけるゲートウェイ装置２１がＩＰパケットをカプセル化して、アクセスゲートウェイ装置２２ａに送信するＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットを説明する図である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａがＩＰパケットをカプセル化して、基地局装置１５ａに送信するＧＴＰトンネルのＩＰパケットを説明する図である。 同実施形態における基地局装置１５ａがＩＰパケットをカプセル化して、アクセスゲートウェイ装置２２ａに送信するＧＴＰトンネルのＩＰパケットを説明する図である。 同実施形態におけるアクセスゲートウェイ装置２２ａがＩＰパケットをカプセル化して、ゲートウェイ装置２１に送信するＰＭＩＰトンネルのＩＰパケットを説明する図である。

符号の説明

１０…無線アクセスネットワーク
１１ａ、１１ｂ…無線エリア
１５ａ〜１５ｎ、１６ａ〜１６ｎ…基地局装置
２０…コアネットワーク
２１…ゲートウェイ装置
２２ａ、２２ｂ…アクセスゲートウェイ装置
２３ａ、２３ｂ…アクセス制御装置
２４…加入者管理サーバ
３０…移動端末装置
４０…パケットデータネットワーク
１８１…コアネットワーク受信部
１８２…無線アクセスネットワーク送信部
１８３…無線アクセスネットワーク受信部
１８４…コアネットワーク送信部
１９１…外部ネットワーク受信部
１９２…コアネットワーク送信部
１９３…コアネットワーク受信部
１９４…外部ネットワーク送信部
２１０…無線通信ＩＦ部
２２０…無線制御部
２２１…無線制御機能部
２２２…無線信号制御機能部
２３０…通信制御部
２３１…ベアラ管理機能部
２３２…アドレス設定機能部
２３３…ページング受信機能部
２３４…無線制御機能部
３１０…無線制御部
３１１…無線制御機能部
３１２…無線信号制御機能部
３２０…無線ネットワーク制御部
３２１…ページング報知機能部
３２２…ベアラ管理機能部
３２３…無線通信制御機能部
３３０…通信制御部
３３１…データ転送機能部
３３２…通信ＩＦ部
３３３…無線通信ＩＦ部
４１０…移動管理部
４１１…位置管理機能部
４１２…ページング機能部
４１３…ハンドオーバ機能部
４２０…ネットワークアクセス制御部
４２１…ＵＥ状態管理機能部
４２２…加入者情報管理機能部
４２３…ベアラ管理部
４３０…通信ＩＦ部
５１０…通信制御部
５１１…ベアラ管理部制御機能部
５１２…経路制御機能部
５２０…ベアラ管理部
５２１…ハンドオーバ機能部
５２２…ベアラ管理機能部
５２３…ベアラ情報記憶部
５３０…通信ＩＦ部
６１０…通信ＩＦ部
６２０…ベアラ管理部
６２１…ベアラ情報記憶部
６２２…ポリシー管理情報部
６２３…ベアラ管理機能部
６３０…通信制御部
６３１…アドレス管理機能部
６３２…ＰＤＮ接続機能部
６３３…データ転送機能部
６３４…経路制御機能部
６３５…通信制御機能部
７１０…サービス加入者情報記憶部
７２０…ユーザ識別情報記憶部
７３０…ユーザ位置情報記憶部

Claims (12)

1. 移動体通信システムのコアネットワークと外部のパケットネットワークとを接続するゲートウェイ装置であって、
   前記外部のパケットネットワークからのパケットを一のベアラを使用して配送することを判定するベアラ判定条件と、前記コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部と、
   前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する外部ネットワーク受信部と、
   前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記ベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネットワーク送信部と
   を具備することを特徴とするゲートウェイ装置。
2. 前記第２のパケットは、ＩＰパケットであることを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ装置。
3. 前記ベアラ情報記憶部は、前記ベアラ判定条件とサービス品質要求情報とを対応付けて記憶するとともに、前記サービス品質要求情報と前記アドレス情報とを対応付けて記憶することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゲートウェイ装置。
4. 移動体通信システムのコアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置であって、
   移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部と、
   前記コアネットワークから第３のパケットを受信するコアネットワーク受信部と、
   前記第３のパケットに格納されている第４のパケットとともに、受信した前記第３のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する無線アクセスネットワーク送信部と
   を具備することを特徴とするアクセスゲートウェイ装置。
5. 前記無線アクセスネットワークから第５のパケットとともに、該第５のパケットのベアラを識別するベアラ識別情報を受信する無線アクセスネットワーク受信部と、
   受信した前記ベアラ識別情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するアドレス情報が表すアドレスを送信元アドレスとする第６のパケットに、前記ベアラ識別情報とともに受信した前記第５のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネットワーク送信部と
   を具備することを特徴とする請求項４に記載のアクセスゲートウェイ装置。
6. 前記ベアラ情報記憶部は、前記無線アクセスネットワークから前記コアネットワークへ送信する上りのベアラを識別する上りベアラ識別情報と、前記コアネットワークから前記無線アクセスネットワークへ送信する下りのベアラを識別する下りベアラ識別情報とを、前記アドレス情報と対応付けて記憶しており、
   前記無線アクセスネットワーク送信部が、前記第４のパケットとともに送信する前記ベアラ識別情報は、前記下りベアラ識別情報であり、
   前記コアネットワーク送信部が送信する第６のパケットの送信元アドレスは、前記無線アクセスネットワーク受信部が受信した前記ベアラ識別情報と一致する前記上りベアラ識別情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するアドレス情報が表すアドレスであること
   を特徴とする請求項５に記載のアクセスゲートウェイ装置。
7. 前記第３のパケットと前記第６のパケットは、ＩＰパケットであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のアクセスゲートウェイ装置。
8. 外部のパケットネットワークとゲートウェイ装置にて接続し、無線アクセスネットワークとアクセスゲートウェイ装置にて接続するコアネットワークシステムであって、
   前記ゲートウェイ装置は、
   前記外部のパケットネットワークからのパケットを一のベアラを使用して配送することを判定するベアラ判定条件と、前記コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶する第１のベアラ情報記憶部と、
   前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する外部ネットワーク受信部と、
   前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記第１のベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネットワーク送信部と
   を具備し、
   前記アクセスゲートウェイ装置は、
   前記移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶する第２のベアラ情報記憶部と、
   前記コアネットワークから第２のパケットを受信するコアネットワーク受信部と、
   前記第２のパケットに格納されている前記第１のパケットとともに、受信した前記第２のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記第２のベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する無線アクセスネットワーク送信部と
   を具備することを特徴とするコアネットワークシステム。
9. 外部のパケットネットワークからのパケットを一のベアラを使用して配送することを判定するベアラ判定条件と、前記コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部を具備し、コアネットワークと前記外部のパケットネットワークとを接続するゲートウェイ装置のコンピュータを、
   前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する外部ネットワーク受信部、
   前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記ベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信するコアネットワーク送信部
   として機能させるためのプログラム。
10. 移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部を具備し、移動体通信システムのコアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のコンピュータを、
    前記コアネットワークから第３のパケットを受信するコアネットワーク受信部、
    前記第３のパケットに格納されている第４のパケットとともに、受信した前記第３のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する無線アクセスネットワーク送信部
    として機能させるためのプログラム。
11. 移動端末装置のアドレスを表す第１のアドレス情報に対応付けて、外部のパケットネットワークからのパケットが一のベアラであることを判定するベアラ判定条件と、コアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置のアドレスであって、該一のベアラに対応するアドレスを表す第２のアドレス情報とを記憶するベアラ情報記憶部を具備し、前記コアネットワークと前記外部のパケットネットワークとを接続するゲートウェイ装置におけるパケット転送方法であって、
    前記ゲートウェイ装置が、前記外部のパケットネットワークから第１のパケットを受信する第１の過程と、
    前記ゲートウェイ装置が、前記第１のパケットが条件を満たしている前記ベアラ判定条件に対応付けて、前記ベアラ情報記憶部が記憶している前記アドレス情報が表すアドレスを送信先アドレスとする第２のパケットに、前記第１のパケットを格納して前記コアネットワークに送信する第２の過程と
    を備えることを特徴とするパケット転送方法。
12. 移動端末装置毎に、該移動端末装置のベアラを識別するベアラ識別情報と、該ベアラ固有の当該アクセスゲートウェイ装置のアドレスを表すアドレス情報とを対応付けて記憶するベアラ情報記憶部を具備し、移動体通信システムのコアネットワークと無線アクセスネットワークとを接続するアクセスゲートウェイ装置におけるパケット転送方法であって、
    前記アクセスゲートウェイ装置が、前記コアネットワークから第３のパケットを受信する第１の過程と、
    前記アクセスゲートウェイ装置が、前記第３のパケットに格納されている第４のパケットとともに、受信した前記第３のパケットの送信先アドレスを表すアドレス情報と対応付けて前記ベアラ情報記憶部が記憶するベアラ識別情報を、前記無線アクセスネットワークに送信する第２の過程と
    を備えることを特徴とするパケット転送方法。

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