JP5204855B2

JP5204855B2 - 制御局、移動局及び移動通信システム

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Publication number: JP5204855B2
Application number: JP2010544146A
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Description

所定のＱｏＳを保証するベアラ転送路が確立された第１アクセスネットワークと、第１アクセスネットワークと異なる転送路が確立された第２アクセスネットワークとに接続可能な移動局と、第１アクセスネットワークの転送路を経由して複数のフローの通信を行うパスが設定されている制御局等に関する。

従来から、移動通信システムにおいて、移動局が異なるネットワーク間（例えば、３ＧＰＰ規格のネットワークと、ＷＬＡＮとの間等）においてハンドオーバする制御について、様々な手法が知られている。

ここで、従来の移動通信ネットワークにおける移動制御（ハンドオーバ）については、例えば非特許文献１や非特許文献２に定められている。そこで、図１１を用いて、従来の移動通信システムについて説明する。図１１の移動通信システム９は、非特許文献１に記載される移動通信システムの形態である。

図１１の移動通信システム９では、コアネットワークに対して、複数のアクセスネットワーク（アクセスネットワークＡ、アクセスネットワークＢ）が接続されている。また、ＵＥ（User Equipment；移動局）９１０が、アクセスネットワークを介してコアネットワークに接続されている。ＵＥ９１０は、アクセスネットワークＡ及びアクセスネットワークＢのどちらを経由しても、コアネットワークに接続可能である。

ここで、アクセスネットワークＡは、ＱｏＳが設定可能な通信路であり、例えば３ＧＰＰの規格により定められているネットワークである。そして、アクセスネットワークＡには、ＵＥ９１０が接続されるｅＮＢ（基地局）９５０が配置されている。ＵＥ９１０は、ｅＮＢ９５０と、ゲートウェイＳＧＷ９４０（Serving GW）を介してコアネットワークに接続される。

さらに、ＵＥ９１０への通信データを転送するＰＧＷ（Packet Data Gateway：制御局）９２０がコアネットワークに設置されている。ＰＧＷ９２０は、アクセスネットワークＡとはＳＧＷ９４０を介して接続されている。

さらに、コアネットワークにはＵＥ９１０から転送路確立の要求を受付け、ｅＮＢ９５０、ＳＧＷ９４０を介したＵＥ９１０とＰＧＷ９２０との間の転送路であるＥＰＳベアラを確立する手続きを主導するＭＭＥ（Mobility Management Entity：管理局）９３０が設置されている。ＥＰＳベアラは、アクセスネットワークＡを介したＵＥ９１０とＰＧＷ９２０間の転送路である。

一方、アクセスネットワークＢには、ＵＥ９１０が接続するＡＲ（Access Router；アクセスルータ）９６０が設置され、ＵＥ９１０はＡＲ９６０を介してコアネットワーク内のＰＧＷ９２０との間でＤＳＭＩＰｖ６（Dual-Stack MIPv6）に基づく転送路を確立して接続される（例えば、非特許文献３参照）。

ＵＥ９１０はＤＳＭＩＰｖ６の転送路又はＥＰＳベアラのいずれかの転送路によってＰＧＷ９２０と接続される。通信相手となるＵＥにおいても同様に転送路が確立されており、ＵＥ間の通信はそれぞれの通信路によってＰＧＷ９２０を介した通信を行う。

また、ＵＥ９１０が、アクセスネットワークＢを介したＤＳＭＩＰｖ６の転送路によって送受信していた通信を、アクセスネットワークＡを介したベアラの転送路へ切り替えて継続して通信を行う場合に関するハンドオーバ手続きが規定されている。

ＴＳ２３．４０２ Architecture enhancements for non-3GPP accesses ＴＳ２３．４０１ General Packet Radio Service(GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access Mobile IPv6 Support for Dual Stack Hosts and Routers, draft-ietf-mext-nemo-v4traversal-05.txt

従来の移動通信システム（パケット通信システム）は、通信路の伝送能力は低速であり、アプリケーションも広帯域通信を必要不可欠とするものはなかった。そのため、アプリケーションごとに、アプリケーションが必要とする帯域を割り当てた通信路を提供するような複雑な制御をする必要はなかった。

ここで、様々な伝送能力の異なるアクセスネットワーク技術の開発により、従来例に示したように、コアネットワークは異なる無線アクセスシステム技術による複数のアクセスネットワークを収容するようになってきた。無線アクセス技術にはそれぞれ特性があり、伝送能力が大きいものの電波到達範囲が小さく、ホットスポットのようにスポット的な接続に利用されるものや、伝送能力は小さいものの電波到達範囲が大きく、広域サービスに利用されるもの等がある。これらにより、移動通信端末はより伝送能力の大きい無線アクセスがサービスされるエリアでは広帯域通信を行うことができ、その他のエリアに移動した場合でも低速ではあるものの、通信を継続することができるようになっている。

しかしながら、近年においてはインターネットの爆発的な普及によりアプリケーションは多様化し、ＷＥＢアクセスやＦＴＰなど帯域を一定以上確保しなくてもよいものや、音声通信のように大きな帯域は必要としないものの、最低限の帯域を必要とするものや、映像配送などの大きな帯域を保証しないと動作が困難なものなど、様々なものが一般的になってきた。

アプリケーションに対してその特性に応じた伝送路を確保することができれば、帯域がさほど必要でないアプリケーションに対して大きすぎる帯域の転送路を提供することも防ぐことができるし、帯域の大きく必要とするアプリケーションに対しては、必要とする帯域を割り当てることもでき、効率のよい帯域の活用を行うことができる。

上述した従来技術では、図１１のようにアクセスネットワークＡを介してＥＰＳベアラで通信を行っているＵＥ９１０が、アクセスネットワークＢにハンドオーバする場合、アクセスネットワークＢを介したＤＳＭＩＰ転送路を確立し、ＵＥ９１０のすべての通信はＥＰＳベアラの転送路からＤＳＭＩＰｖ６の転送路へ切り替えて通信を継続する。

ここで、ＵＥ９１０はＥＰＳベアラの通信路で複数のフローの通信をおこなっている状況を想定することができる。フローとは、アプリケーションや通信相手で識別することができる通信種別であり、例えば音声通信やＷＥＢアクセスといったアプリケーションは異なるフローとして識別することができる。

従来のハンドオーバでは、ＵＥ９１０及びＰＧＷ９２０ではフローに対して通信路が管理されておらず、ＵＥ９１０のすべてのフローはハンドオーバにおいて同時に通信路を切り替えてハンドオーバする必要があった。具体的には、音声通信のフロー１とＷＥＢアクセスのフロー２をアクセスネットワークＡ（ＥＰＳベアラ）で通信している状態からハンドオーバする場合、アクセスネットワークＢを介した通信路であるＤＳＭＩＰｖ６転送路を確立し、ＵＥ９１０とＰＧＷ９２０においてフロー１およびフロー２の転送路をベアラ転送路からＤＳＭＩＰｖ６の転送路に切り替えることでハンドオーバを行っていた。つまり、ベアラの転送路とＤＳＭＩＰｖ６の転送路を同時に保持することができなかった。

アクセスネットワークＡ及びアクセスネットワークＢは、例えばＬＴＥや無線ＬＡＮなど、異なるアクセスシステムによって構築することができ、伝送速度やＱｏＳの有無など性能が異なる。一方で、アプリケーションはそれぞれの性質により求める伝送速度やＱｏＳの必要性など特性が異なる。そのため、フローに応じてより適したアクセスネットワークが異なるが、従来ではフローに対して伝送路を管理する手段がないために一括してハンドオーバされ、特定のフローのみをハンドオーバさせるといったことができなかった。

また、コアネットワークは複数のアクセスシステムを収容するようになってきており、フロー単位のハンドオーバ手続きは、今後のネットワークシステムの拡張に対してより柔軟性のある方法であることが必須である。具体的には、現在収容が想定されるＬＴＥや無線ＬＡＮのアクセスネットワークに加えて、今後新たに開発される無線アクセス技術によるアクセスネットワークを収容しようとした場合にも適用可能な方法である必要がある。

したがって、個々のアクセスネットワークの無線アクセス技術それぞれに拡張を必要とする方法ではなく、複数の無線アクセス技術のうちのひとつの無線アクセス技術によるハンドオーバ手続きを行うことで、より拡張性のあるフローのハンドオーバを実現することができるが、従来技術ではこれらの点も考慮されていなかった。

上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、移動局がハンドオーバする場合に、複数のフローのうち特定のフローを選択して異なる転送路にハンドオーバさせることができる制御局等を提供することである。

上述した課題に鑑み、本発明の制御局は、
所定のＱｏＳを保証するベアラ転送路が確立された第１アクセスネットワークと、第１アクセスネットワークと異なる転送路が確立された第２アクセスネットワークとに接続可能な移動局と、複数のフローの通信を行う制御局において、
前記移動局との間に、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路と、前記第２アクセスネットワークを介した転送路を確立し、
前記移動局が通信を行うフロー毎に、前記第１アクセスネットワークを介した転送路か、前記第２アクセスネットワークを介して転送路かのいずれかに対応づけて複数のフローの通信を行う通信手段と、
前記通信手段を用いて通信を行っている状態において、前記第１のアクセスネットワークを介したベアラ転送路を用いて通信を行う複数のフローのうち、前記移動局によって選択された前記第２アクセスネットワークの転送路へ切り替えを要求するフローを識別する情報を含む特定ベアラ変更要求を、前記移動局から前記第１アクセスネットワークを介して受信する特定ベアラ変更要求受信手段と、
前記特定ベアラ変更要求に含まれるフローの通信を、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路から前記第２アクセスネットワークを介した転送路に切り替える切り替え手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の制御局において、前記特定ベアラ変更要求に含まれているフロー以外については、前記第１アクセスネットワークに設定されたベアラ転送路を用いて通信を継続することを特徴とする。

また、本発明の制御局において、前記特定ベアラ変更要求には、転送路を示す送受信部識別子を更に含んでおり、
前記切り替え手段は、前記特定ベアラ変更要求に含まれる送受信部識別子に対応する転送路が前記第２アクセスネットワークに確立されている場合に、前記特定ベアラ変更要求に含まれるフローの通信を前記第２アクセスネットワークを介した転送路に切り替えることを特徴とする。

本発明の移動局は、
所定のＱｏＳを保証するベアラ転送路が確立された第１アクセスネットワークと、第１アクセスネットワークと異なる転送路が確立された第２アクセスネットワークとに接続可能であり、制御局と複数のフローの通信を行う移動局において、
前記制御局との間に、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路と、前記第２アクセスネットワークを介した転送路を確立し、
前記移動局が通信を行うフロー毎に、前記第１アクセスネットワークを介した転送路か、前記第２アクセスネットワークを介して転送路かのいずれかに対応づけて複数のフローの通信を行う通信手段と、
前記通信手段を用いて通信を行っている状態において、前記第１のアクセスネットワークを介したベアラ転送路を用いて通信を行う複数のフローのうち、前記移動局によって選択された前記第２アクセスネットワークの転送路へ切り替えを要求するフローを識別する情報を含む特定ベアラ変更要求を、前記第１アクセスネットワークを介して前記制御局に送信する特定ベアラ変更要求送信手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明の移動通信システムは、
所定のＱｏＳを保証するベアラ転送路が確立された第１アクセスネットワークと、第１アクセスネットワークと異なる転送路が確立された第２アクセスネットワークとに接続可能な移動局と、複数のフローの通信を行う制御局とを備えた移動通信システムにおいて、
前記移動局と前記制御局は、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路と、前記第２アクセスネットワークを介した転送路を確立し、
前記移動局が通信を行うフロー毎に、前記第１アクセスネットワークを介した転送路か、前記第２アクセスネットワークを介して転送路かのいずれかに対応づけて複数のフローの通信を行う通信手段を備え、
前記移動局は、
前記通信手段を用いて通信を行っている状態において、前記第１のアクセスネットワークを介したベアラ転送路を用いて通信を行う複数のフローのうち、前記移動局によって選択された前記第２アクセスネットワークの転送路へ切り替えを要求するフローを識別する情報を含む特定ベアラ変更要求を、前記第１アクセスネットワークを介して前記制御局に送信する特定ベアラ変更要求送信手段を備え、
前記制御局は、
前記移動局からフローの情報を含む特定ベアラ変更要求を受信する特定ベアラ変更要求受信手段と、
前記特定ベアラ変更要求に含まれるフローの通信を、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路から前記第２アクセスネットワークを介した転送路に切り替える切り替え手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の送受信部を備える移動通信端末が、複数のアクセスネットワークを介してコアネットワークに複数の転送路を確立して接続する。移動通信端末はアプリケーションごとに転送路を選択してハンドオーバすることができ、アプリケーションの必要帯域などの特性に応じて転送路を切り替えて通信を行うことができる。

さらに、ハンドオーバを行うための制御情報の送受信は、複数あるアクセスネットワークのうち一つのアクセスネットワークを介して行うことができる。これにより、コアネットワークが異なる移動制御手法が必要となるアクセスネットワークを複数接続した際にも、アクセスネットワークごとの移動制御手法に対して新たなハンドオーバのための拡張をする必要がないため、より拡張性の高い方法でハンドオーバをおこなうことができる。

本実施形態における移動通信システムの概略を説明するための図である。本実施形態におけるＵＥ（移動局）の構成について説明するための図である。本実施形態におけるＰＧＷの構成について説明するための図である。本実施形態におけるフロー管理表のデータ構成の一例を説明するための図である。本実施形態におけるＤＳＭＩＰ転送路管理表のデータ構成の一例を説明するための図である。本実施形態における通信路確立手続きについて説明するための図である。本実施形態におけるハンドオーバ手続きについて説明するための図である。本実施形態における処理の流れを説明するための図である。本実施形態におけるフロー管理表のデータ構成の一例を説明するための図である。変形例におけるＤＳＭＩＰ転送路管理表のデータ構成の一例を説明するための図である。従来の移動通信システムの概略を説明するための図である。

続いて、本発明を適用した場合の移動通信システムの実施形態について、図を用いて詳細に説明する。

［１．ネットワーク構成］
まず、本実施形態におけるネットワーク構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明を適用した場合における移動通信システム１の概略を説明するための図である。本図に示すように、移動通信システムは、コアネットワークに、アクセスネットワークＡ及びアクセスネットワークＢが接続されている。ここで、アクセスネットワークＡとアクセスネットワークＢは、異なる無線アクセスシステムに基づくネットワークであるとし、例えば、アクセスネットワークＡとしては、３ＧＰＰ規格のアクセスシステムであるＬＴＥを用いたネットワークとし、アクセスネットワークＢの一例としては無線ＬＡＮなどを用いたｎｏｎ−３ＧＰＰのアクセスシステムによるネットワークとする。

まず、ＵＥ１０（移動局：User Equipment）は複数の無線アクセスネットワークを介してコアネットワークに接続されている。アクセスネットワークＡには、ＵＥ１０が接続する基地局（ｅＮＢ５０）を備え、コアネットワークとゲートウェイ（ＳＧＷ４０）を介して接続されている。

コアネットワークには、他の移動局から送信される移動局宛への通信データを転送するＧＷ（ＰＧＷ２０）が設置され、ＳＧＷ４０と接続されている。さらに、コアネットワークにはＵＥ１０から転送路確立の要求を受付け、ｅＮＢ５０、ＳＧＷ４０を介したＵＥ１０とＰＧＷ２０間の転送路であるベアラ（ＥＰＳベアラ）を確立する手続きを主導する管理装置（ＭＭＥ３０）が設置されている。ＥＰＳベアラは、アクセスネットワークＡを介したＵＥ１０とＰＧＷ２０との間のＱｏＳをサポートした転送路である。

アクセスネットワークＢには、ＵＥ１０が接続するアクセスルータ（ＡＲ６０）が設置され、ＵＥ１０はＡＲ６０を介してコアネットワーク内のＰＧＷ２０との間でＤＳＭＩＰｖ６に基づく転送路を確立して接続される。

アクセスネットワークＡは例えば携帯電話網の通信規格団体である３ＧＰＰの定める無線アクセスネットワークであるＬＴＥ(Long Term Evolution)などであり、アクセスネットワークＢは無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸなどのアクセスネットワークである。さらに、コアネットワークは３ＧＰＰの定めるＳＡＥ（System Architecture Evolution）に基づくものである。

以上のように、本実施形態におけるパケット通信を利用した移動通信システムでは、ＵＥ１０はアクセスネットワークＡを介したＱｏＳをサポートしたベアラによる転送路と、アクセスネットワークＢを介したＤＳＭＩＰｖ６の基づく転送路によってコアネットワークに接続されることとなる。

［２．装置構成］
続いて、各装置構成について図を用いて簡単に説明する。なお、ＳＧＷ４０、ＭＭＥ３０、ｅＮＢ５０及びＡＲ６０に関してはＳＡＥにおける従来の装置と同様であるため構成の詳細説明を省略する。

［２．１ＵＥの構成］
まず、移動局であるＵＥ１０の構成について図２のブロック図を用いて説明する。ここで、ＵＥ１０の具体的な一例として、複数のアクセスネットワークを介してコアネットワークに同時接続する携帯端末や、ＰＤＡ等の端末が想定される。

図２に示すように、ＵＥ１０は、制御部１００と、第１送受信部１１０と、第２送受信部１２０と、記憶部１３０と、ベアラ確立処理部１４０と、ＤＳＭＩＰｖ６処理部１５０と、パケット送受信部１６０とを備えて構成されている。

制御部１００は、ＵＥ１０を制御するための機能部である。制御部１００は、記憶部１３０に記憶されている各種プログラムを読み出して実行することにより処理を実現する。

第１送受信部１１０及び第２送受信部１２０は、ＵＥ１０が、各アクセスネットワークに接続するための機能部である。第１送受信部１１０は、アクセスネットワークＡに接続するための機能部であり、第２送受信部１２０は、アクセスネットワークＢに接続するための機能部である。第１送受信部１１０及び第２送受信部１２０には、それぞれ外部アンテナが接続されている。

記憶部１３０は、ＵＥ１０の各種動作に必要なプログラム、データ等を記憶する機能部である。さらに、記憶部１３０は、アプリケーションを識別するフロー情報と送信する転送路を対応づけて記憶するフロー管理表１３２を記憶する。パケット送受信部１６０がデータを送信する場合に、フロー管理表１３２が参照され、フロー毎に転送路を選択し、転送路に対応した送受信部から送信されることとなる。

ここで、フロー管理表のデータ構成の一例を図４（ａ）に表す。図４（ａ）に示すように、フロー（例えば、「フロー１（ＴＦＴ１，ＦｌｏｗＩＤ１）」）と、転送路（例えば、「ＥＰＳベアラ２」）とが対応づけて記憶されている。

ベアラ確立処理部１４０は、アクセスネットワークＡを介したＰＧＷ２０との通信路であるＥＰＳベアラをＳＧＷ４０を経由して確立するための処理を実行する機能部である。

ＤＳＭＩＰｖ６処理部１５０は、アクセスネットワークＢを介してコアネットワークと接続するＤＳＭＩＰｖ６に基づく転送路を確立するための機能部である。また、パケット送受信部１６０は、具体的なデータ（パケット）を送受信する機能部である。上位層から受け取ったデータを、パケットとして分解し送信する。また、受信したパケットを上位層に渡す機能を実現する。

［２．２ＰＧＷの構成］
次に、本実施形態におけるＰＧＷ２０の構成について図３をもとに説明する。ＰＧＷ２０は、制御部２００と、送受信部２１０と、記憶部２３０と、ベアラ確立処理部２４０と、ＤＳＭＩＰｖ６処理部２５０と、パケット送受信部２６０とを備えて構成されている。

送受信部２１０は、ルータもしくはスイッチに有線接続され、パケットの送受信を行う機能部である。例えば、ネットワークの接続方式として一般的に利用されているＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などにより送受信する。

記憶部２３０は、ＰＧＷ２０の各種動作に必要なプログラム、データ等を記憶する機能部である。さらに、記憶部２３０は、アプリケーションを識別するフロー情報と送信する転送路を対応づけて記憶するフロー管理表２３２と、ＵＥ１０におけるＤＳＭＩＰ転送路と送受信部識別子とを対応づけているＤＳＭＩＰ転送路管理表２３４とを記憶する。パケット送受信部２６０がデータを送信する場合に、フロー管理表２３２が参照され、フロー毎に転送路を選択し、転送路に対応した送受信部から送信されることとなる。

ここで、フロー管理表のデータ構成の一例を図４（ｂ）に表す。図４（ｂ）に示すように、フロー（例えば、「フロー１（ＴＦＴ１，ＦｌｏｗＩＤ１）」）と、転送路（例えば、「ＥＰＳベアラ２」）とが対応づけて記憶されている。

ＤＳＭＩＰ転送路管理表２３４は、後述するＵＥ１０から受信された特定ベアラ変更要求に含まれている送受信部識別子と、転送路とを対応づけて記憶しているテーブルである。例えば、図５に示すように、送受信部識別子が「第２送受信部」を示す場合、転送路としてはＤＳＭＩＰ転送路（アクセスネットワークＢ）を介して通信を行うと判定する。ここで、送受信部識別子の具体的な例としては、ＵＥ１０のＥＵＩ６４などに基づいて作成されるリンクローカルアドレスのインターフェース識別情報等を利用しても良い。

ベアラ確立処理部２４０は、アクセスネットワークＡを介したＵＥ１０との通信路であるＥＰＳベアラをＳＧＷ４０を経由して確立するための処理を実行する機能部である。

ＤＳＭＩＰｖ６処理部２５０は、アクセスネットワークＢを介してＵＥ１０と接続するＤＳＭＩＰｖ６に基づく転送路を確立するための機能部である。また、パケット送受信部２６０は、具体的なデータ（パケット）を送受信する機能部である。

［３．通信路確立手続き］
次に、図１に示すネットワークにおいて、ＵＥ１０がアクセスネットワークＢを介してコアネットワークに接続し、ＤＳＭＩＰｖ６の通信路を確立するためのＵＥ１０、ＡＲ６０及びＰＧＷ２０の手続きについて、図６のシーケンス図を用いて説明する。ここで、ＵＥ１０はアクセスネットワークＡを介した転送路確立手続きを、アクセスネットワークＡに接続する第１送受信部１１０を用いて行い、アクセスネットワークＢを介して転送路確立手続きは接続する第２送受信部１２０を用いて行う。

（１）まず、ＵＥ１０は、従来手法に従いアタッチ要求をＭＭＥ３０へ送信する（Ｓ１００）。アタッチ要求にはＵＥ１０を認証し、アクセスを許可するためのＵＥ１０の識別情報を含む。また、接続するＰＧＷ２０を識別するためのアクセスポイントネーム（ＡＰＮ）を含んでいる。

（２）アタッチ要求を受信したＭＭＥ３０は従来手法に従い、ＵＥ１０、ｅＮＢ５０間との手続きにより、認証およびアクセスの許可の処理を実行する（Ｓ１０２）。ＭＭＥ３０は、アタッチ情報に含まれるＵＥ１０の加入者識別情報などにより認証およびアクセスの許可行う。

（３）ＭＭＥ３０は、接続を許可されたＵＥ１０に対して、デフォルトＥＰＳベアラ（ＥＰＳベアラ１）の確立処理を実行する（Ｓ１０４）。手続きは従来手続きに従い、ＵＥ１０、ｅＮＢ５０、ＭＭＥ３０、ＳＧＷ４０及びＰＧＷ２０間の制御メッセージの送受信により手続きが行われる。デフォルトＥＰＳベアラは特定のフローの要求するＱｏＳレベルを満たす転送路ではなく、ＵＥ１０とＰＧＷ２０との間での通信を可能にするための転送路である。

（４）ＵＥ１０がアクセスネットワークＢからローカルＩＰアドレスを取得するための認証手続きを行う（Ｓ１０６）。手続きはＤＭＩＰｖ６の従来手法のとおり、ＵＥ１０−ＡＲ６０の間の手続きと、ＡＲ６０−ＰＧＷ２０の間の手続きとの組み合わせで行われる。ＡＲ６０は、ＵＥ１０の在圏エリアに設置され、ＵＥ１０が接続するアクセスルータであり、ＰＧＷ２０はあらかじめＵＥ１０の保持する情報によって選択されるものである。認証および接続許可は、ＵＥ１０の識別情報や加入者情報などのプロファイルから、事業者のポリシーに基づいてＰＧＷ２０又はＡＲ６０によって行われる。

（５）認証され、アクセスが許可されたＵＥ１０は、ＤＭＩＰｖ６の従来手法のとおり、ＡＲ６０からＬｏｃａｌＩＰアドレスが割り当てられる（Ｓ１０８）。割り当てられるＬｏｃａｌＩＰアドレスは、ＩＰｖ４又はＩＰｖ６アドレスであり、ＤＳＭＩＰｖ６のＣａｒｅ−ｏｆ−Ａｄｄｒｅｓｓ（ＣｏＡ）として使用される。割り当て方法としては、例えばインターネットにおいて広く使用されているＤＨＣＰやステートレスＩＰアドレス割り当て手続きに基づいて行われることとする。

（６）ＵＥ１０とＰＧＷ２０との間でＤＳＭＩＰｖ６の制御メッセージを暗号化して送受信するためのセキュリティアソシエーションのセットアップを行う（Ｓ１１０）。手続きは、例えばＤＭＩＰｖ６の従来手法にしたがって、ＩＫＥｖ２、ＥＡＰに基づいて行うこととする。このステップにおいて、ＰＧＷ２０はＵＥ１０へＩＰｖ６アドレスもしくはＩＰｖ６ネットワークプレフィックスを通知する。

ＵＥ１０は、割り当てられたＩＰｖ６アドレスをＨｏｍｅＡｄｄｒｅｓｓ（ＨｏＡ）とする。ネットワークプレフィックスを割り当てられた場合には、そのネットワークプレフィックスに基づいてＨｏＡを生成する。この手続きによって、ＵＥ１０はＰＧＷ２０へ暗号化した制御メッセージを用いて安全に位置登録処理を行うことができるようになる。

（７）ＵＥ１０は、ＤＳＭＩＰｖ６に定められる位置登録要求をＰＧＷ２０へ送信する（Ｓ１１２）。メッセージには、ＵＥ１０の識別情報、ＵＥ１０のＨｏＡおよび位置情報となるＣｏＡを含む。また、ＵＥ１０はＤＳＭＩＰｖ６に基づいて本メッセージによってＩＰｖ４アドレスのＨｏＡの割り当てを要求することもできる。さらに、メッセージには送受信部識別情報を含める。本実施形態では第２送受信部を示す送受信部識別情報を含めて送信する。

（８）ＰＧＷ２０は、ＤＳＭＩＰｖ６転送路を確立し、ＵＥ１０へ位置登録応答を送信する（Ｓ１１４）。位置登録応答にはＨｏＡ、ＣｏＡを含み。ステップ４の要求によってはＩＰｖ４アドレスのＨｏＡを割り当てることができる。また、位置登録応答を受信したＵＥ１０においても転送路確立処理を完了する。さらに、ＰＧＷ２０は位置登録要求に記載された送受信部識別情報と確立した転送路を対応づけて管理する。本実施形態では、図５のように、ＤＳＭＩＰ転送路と第２送受信部を対応づけて管理する。

ＵＥはＥＰＳベアラの確立手続きを、アクセスネットワークＡに接続する第１送受信部１１０を用いて行い、ＤＳＭＩＰ転送路の確立手続きをアクセスネットワークＢに接続する第２送受信部１２０を用いて行う。なお、上述の説明では、デフォルトＥＰＳベアラ確立手続き後にＤＳＭＩＰ転送路を確立するとしたが、ＤＳＭＩＰ転送路をはじめに確立し、その後デフォルトＥＰＳベアラを確立してもよい。その際は、Ｓ１０６からＳ１１４を実行した後、Ｓ１００からＳ１０４を実行すればよい。

（９）ＵＥ１０はデフォルトベアラを確立した後、特定ベアラ生成要求をＭＭＥ３０へ送信する（Ｓ１１６）。メッセージにはフロー識別情報およびＱｏＳレベルが含まれている。フロー識別情報は、アプリケーションを識別することができる情報であり、ＩＰアドレス、ポート番号およびプロトコル番号で構成されるＴｒａｆｆｉｃＦｌｏｗＴｅｍｐｌａｔｅ（ＴＦＴ）を用いることができる。また、ＵＥ１０とＰＧＷ２０とであらかじめＴＦＴと、ＴＦＴを特定するフローＩＤとを保持しあうことにより、フロー情報にフローＩＤを用いることもできる。これにより、ＵＥ１０はハンドオーバを要求するフローと、フローに対応するＱｏＳレベルとを通知する。

（１０）ＭＭＥ３０は、特定ベアラ生成要求をＵＥ１０から受信し、特定ＥＰＳベアラ（ＥＰＳベアラ２）の確立処理を実行する（Ｓ１１８）。手続きは従来手続きに従い、ＵＥ１０，ｅＮＢ５０、ＭＭＥ３０、ＳＧＷ４０及びＰＧＷ２０間の制御メッセージの送受信により手続きが行われる。特定ＥＰＳベアラは、ＵＥ１０の要求する特定のフローの要求するＱｏＳレベルを満たす転送路であり、ＵＥ１０とＰＧＷ２０との間で通信を可能にするための転送路である。

ステップＳ１１６及びＳ１１８により、ＵＥ１０はアプリケーションが必要とする通信品質を保証する転送路を確立し、その転送路によって通信を行うことができる。したがって、ＴＦＴ１、ＴＦＴ２のデータ送受信が開始される（ステップＳ１２０）。

ここで、複数のアプリケーションに対して単一の特定ＥＰＳベアラを割り当てることができる。その際のステップＳ１１６における特定ベアラ生成要求は、単一の特定ベアラ生成要求メッセージに複数のＴＦＴを含めることでも要求できるし、それぞれのＴＦＴ毎に特定ベアラ生成要求メッセージを送信してもよい。本実施形態では、ＴＦＴ１およびＴＦＴ２を単一の特定ベアラ生成要求に含んで送信している。結果、生成した特定ＥＰＳベアラ２でＴＦＴ１およびＴＦＴ２で識別されるアプリケーションデータの送受信を開始することができる。

ここで、図２及び図３で説明したように、ＵＥ１０及びＰＧＷ２０は、転送路とフローの対応を管理するフロー管理表を記憶している。ＰＧＷ２０では、ＴＦＴ１で識別されるフロー１の転送路がＥＰＳベアラ２であることを対応づけて保持する。さらに、ＴＦＴ２で識別されるフロー２の転送路がＥＰＳベアラ２であることを対応づけて保持する（図４（ｂ））。ＵＥ１０においても同様に、ＴＦＴ１で識別されるフロー１の転送路がＥＰＳベアラ２であることを対応づけて保持する。さらに、ＴＦＴ２で識別されるフロー２の転送路がＥＰＳベアラ２であることを対応づけて保持する（図４（ａ））。

［４．ハンドオーバ手続き］
次に、図７を用いてハンドオーバ手続きを説明する。ハンドオーバ時の初期状態としては、前述した通信路確立手続きにより、ＥＰＳベアラ２によってＴＦＴ１およびＴＦＴ２で識別されるアプリケーションが通信中の状態を想定する。そこで、通信中の複数のフローのうち、ＴＦＴ１のアプリケーションのみをＤＳＭＩＰ転送路（アクセスネットワークＢ）にハンドオーバさせる手続きを示す。

（１）ＵＥ１０はＰＧＷ２０を介してＴＦＴ１及びＴＦＴ２で識別されるアプリケーションのデータを送受信中である（Ｓ２００）。

（２）ＵＥ１０は、ＭＭＥ３０へ特定ベアラ変更要求を送信する（Ｓ２０２）。制御情報には、ハンドオーバさせたいアプリケーションを識別するＴＦＴと、ＤＳＭＩＰ転送路へハンドオーバさせることを示す情報として送受信部識別子を含んで送信する。具体的には、ＴＦＴ１と第２送受信部を示す送受信部識別子を付与して送信する。

（３）ＭＭＥ３０は、ＵＥ１０から送信された特定ベアラ変更要求をＳＧＷ４０へ転送する（Ｓ２０４）。

（４）ＳＧＷ４０は、ＭＭＥ３０から送信された特定ベアラ変更要求をＰＧＷ２０へ転送する（Ｓ２０６）。ＰＧＷ２０はＳＧＷ４０から送信される特定ベアラ変更要求を受信する。ここで、ＰＧＷ２０は、特定ベアラ変更要求に基づいて特定ベアラ変更要求受信処理を実行する。以下、図８の処理フローを用いて説明する。

まず、特定ベアラ変更要求に含まれる送受信部識別子を基に、図５のＤＳＭＩＰ転送路管理表２３４を参照する。そして、送受信部識別子に対応するＤＳＭＩＰ転送路が存在することを確認する（図８のステップＳ１０）。本実施形態では、送受信部識別情報として「第２送受信部」が含まれており、この「第２送受信部」に対応して転送路（本実施形態においては、ＤＳＭＩＰ転送路）が存在することを確認する。また、当該ＤＳＭＩＰ転送路へＴＦＴ１をハンドオーバすることを要求されていることを確認する。

ここで、転送路（本実施形態においては、ＤＳＭＩＰ転送路）が無いと判定された場合には、エラーの通知を行い処理を終了する（ステップＳ１０；転送路がない→ステップＳ２２）。この場合、ＴＦＴ１の通信は引き続きＥＰＳベアラ２で継続して行われることとなる。

他方、転送路があると判定された場合には（ステップＳ１０；転送路がある）、制御情報に示されるＴＦＴがこれまで通信していたＥＰＳベアラを確認する（ステップＳ１２）。ここで、ベアラがない場合には、エラー通知を行い処理を終了する（ステップＳ１２；ベアラがない→ステップＳ２２）。この場合、ＴＦＴ１の通信は引き続きＥＰＳベアラ２で継続して行われることとなる。なお、本実施形態では、ＴＦＴ１がＥＰＳベアラ２で通信していたことが確認される。

次に、ベアラがあることが確認されると（ステップＳ１２；ベアラがある）、特定ベアラ変更要求にしたがって、制御情報に含まれるＴＦＴで識別されるアプリケーションをＥＰＳベアラ２からＤＳＭＩＰ転送路へパスを切り替える（ステップＳ１４）。本実施形態においては、ＴＦＴ１をＤＳＭＩＰ転送路に切り替えて送受信を開始する。

次に、パスを切り替えた後、ＥＰＳベアラ２で通信を行っている他のアプリケーションがあるかどうかを、すなわちＴＦＴがあるか否かを確認する（ステップＳ１６）。

ここで、ステップＳ１４において他のアプリケーションがあると判定された場合には（ステップＳ１６；ＴＦＴあり）、ハンドオーバさせるアプリケーションを識別するＴＦＴに対する転送路の情報を削除する（ステップＳ１８）。本実施形態では、ＴＦＴ２がＥＰＳベアラ２で通信しており、このように他のアプリケーションが通信中の場合には、ＥＰＳベアラ２の削除手続きを行わず、ＰＧＷ２０では、ＴＦＴ１をＥＰＳベアラ２へ送信するためのＴＦＴ１とＥＰＳベアラ２の対応情報を削除する（ステップＳ１８）。

他方、ベアラに通信中の他のフローが無い場合は、当該ＥＰＳベアラ２自体を削除する（ステップＳ２０）。削除手続きは、従来手法に従い、ＳＧＷ４０、ＭＭＥ３０及びＵＥ１０間で制御情報を送受信することで行う。以下、再度図７の処理に戻って説明する。

（５）ＵＥ１０及びＰＧＷ２０は、ＤＳＭＩＰ転送路でＴＦＴ１のデータ送受信を開始する（図７のＳ２０８）。
（６）従来の手法に従い、ＥＰＳベアラ２の開放手続きを行う（ステップＳ２１０）。

（７）ＴＦＴ２のデータ送受信は引き続きＥＰＳベアラ２で継続して行う（Ｓ２１２）。

以上により、ＥＰＳベアラによって通信を行っていた複数のアプリケーションうち、ＵＥ１０の選択したアプリケーションのみをＤＳＭＩＰ転送路に切り替えて通信を行うことができる。また、その他のアプリケーションは引き続きＥＰＳベアラで継続して通信を行うことができる。切り替えの要求には、ＤＳＭＩＰに基づく制御メッセージを用いることなく、アクセスネットワークＡの制御情報に基づく特定ベアラ変更要求に新たにＴＦＴと送受信部識別子を付与することよってハンドオーバ要求を行うことができる。

この場合におけるフロー管理表１３２の状態を図９（ａ）に、フロー管理表２３２の状態を図９（ｂ）に示す。図９に示すように、フロー１（ＴＦＴ１）についてはＤＳＭＩＰ転送路を介して通信を行い、フロー２（ＴＦＴ２）についてはＥＰＳベアラ２を介して通信を行うこととなる。

本実施形態では、アクセスネットワーク１のみの変更にとどめてハンドオーバを行うことができる。これは、アクセスネットワーク２で確立する転送路がＤＳＭＩＰ転送路ではなく、他の移動管理手続きによって確立された場合にも同様の手法でハンドオーバができるため、より高い汎用性を有する方法である。

以上により、ＵＥ１０はアクセスネットワークＡを介した通信路で通信していた特定のフローのみを、アクセスネットワークＢを介した通信路へハンドオーバさせることができる。さらに、その際のハンドオーバ手続きはアクセスネットワークＡに基づく制御情報によって行うことができる。

逆に、ＤＳＭＩＰ転送路で通信中のフロー２（ＴＦＴ２）をＥＰＳベアラ２を介して通信させるようにハンドオーバさせるためには、図５のようにＤＳＭＩＰ転送路に対して第２送受信部を対応づけていたように、ＥＰＳベアラ２に対して第１送受信部を対応付けて管理しておき、ＵＥ１０は特定ベアラ変更要求にフロー情報と送受信部識別子を含めて送信し、転送路をＥＰＳベアラ２に切り替えることもできる。転送路の切替手続きおよび各装置の処理は、既に説明したＥＰＳベアラ２からＤＳＭＩＰ転送路へのハンドオーバ時と同様の方法で行うことができる。

［５．変形例］
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等も特許請求の範囲に含まれる。

また、上述した実施形態では、ＤＳＭＩＰ転送路を識別するための情報としてＵＥ１０の送受信部識別子を用いるよう説明したが、他の例として転送路ＩＤを用いることもできる。その際には、図６のステップＳ１１２の位置登録要求を受信したＰＧＷ２０は、確立するＤＳＭＩＰ転送路に対して転送路ＩＤを定め、ステップＳ１１４の位置登録応答に含んでＵＥ１０へ応答することで転送路ＩＤを決定してもよいし、ＵＥ１０が転送路ＩＤを定め、ステップＳ１１２の位置登録要求に転送路ＩＤを含めてＰＧＷ２０へ送信することで決定してもよい。その場合、ＵＥ１０及びＰＧＷ２０は、図５に示したＤＳＭＩＰ転送路管理表ではなく、図１０に示すようにＤＳＭＩＰ転送路と割り当てた転送路ＩＤを対応付けて管理することとなる。

ＵＥ１０は、ハンドオーバ手続きのハンドオーバ要求である特定ベアラ変更要求を送信する際、ＴＦＴと転送路ＩＤを送信して変更を要求する。その他の手続きにおいては、前述した手続きにおいて、送受信部識別子を転送路ＩＤを置き換えることによって同様に行うことができる。

また、送受信部識別子は、アクセスネットワークを識別する情報であってもよい。アクセスネットワークがそれぞれ異なる無線アクセスシステムに基づいて構成されている場合には、ＬＴＥやＷｉＭＡＸなど、それぞれのアクセスシステムを示す情報を用いてもよいし、アクセスネットワークがそれぞれ異なる事業者で運用されている場合には、事業者コードを用いてもよい。

その場合、ＵＥ１０は、ハンドオーバ手続きのハンドオーバ要求である特定ベアラ変更要求を送信する際、ＴＦＴとアクセスネットワーク識別子を送信して変更を要求する。その他の手続きにおいては、前述した手続きにおいて、送受信部識別子をアクセスネットワーク識別子に置き換えることによって同様に行うことができる。

１移動通信システム
１０ＵＥ
１００制御部
１１０第１送受信部
１２０第２送受信部
１３０記憶部
１３２フロー管理表
１４０ベアラ確立処理部
１５０ＤＳＭＩＰｖ６処理部
１６０パケット送受信部
２０ＰＧＷ
２００制御部
２１０送受信部
２３０記憶部
２３２フロー管理表
２３４ＤＳＭＩＰ転送路管理表
２４０ベアラ確立処理部
２５０ＤＳＭＩＰｖ６処理部
２６０パケット送受信部
３０ＭＭＥ
４０ＳＧＷ
５０ｅＮＢ

Claims

所定のＱｏＳを保証するベアラ転送路が確立された第１アクセスネットワークと、第１アクセスネットワークと異なる転送路が確立された第２アクセスネットワークとに接続可能な移動局と、複数のフローの通信を行う制御局において、
前記移動局との間に、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路と、前記第２アクセスネットワークを介した転送路を確立し、
前記移動局が通信を行うフロー毎に、前記第１アクセスネットワークを介した転送路か、前記第２アクセスネットワークを介して転送路かのいずれかに対応づけて複数のフローの通信を行う通信手段と、
前記通信手段を用いて通信を行っている状態において、前記第１のアクセスネットワークを介したベアラ転送路を用いて通信を行う複数のフローのうち、前記移動局によって選択された前記第２アクセスネットワークの転送路へ切り替えを要求するフローを識別する情報を含む特定ベアラ変更要求を、前記移動局から前記第１アクセスネットワークを介して受信する特定ベアラ変更要求受信手段と、
前記特定ベアラ変更要求に含まれるフローの通信を、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路から前記第２アクセスネットワークを介した転送路に切り替える切り替え手段と、
を備えることを特徴とする制御局。
前記特定ベアラ変更要求に含まれているフロー以外については、前記第１アクセスネットワークに設定されたベアラ転送路を用いて通信を継続することを特徴とする請求項１に記載の制御局。
前記特定ベアラ変更要求には、転送路を示す送受信部識別子を更に含んでおり、
前記切り替え手段は、前記特定ベアラ変更要求に含まれる送受信部識別子に対応する転送路が前記第２アクセスネットワークに確立されている場合に、前記特定ベアラ変更要求に含まれるフローの通信を前記第２アクセスネットワークを介した転送路に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御局。
所定のＱｏＳを保証するベアラ転送路が確立された第１アクセスネットワークと、第１アクセスネットワークと異なる転送路が確立された第２アクセスネットワークとに接続可能であり、制御局と複数のフローの通信を行う移動局において、
前記制御局との間に、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路と、前記第２アクセスネットワークを介した転送路を確立し、
前記移動局が通信を行うフロー毎に、前記第１アクセスネットワークを介した転送路か、前記第２アクセスネットワークを介して転送路かのいずれかに対応づけて複数のフローの通信を行う通信手段と、
前記通信手段を用いて通信を行っている状態において、前記第１のアクセスネットワークを介したベアラ転送路を用いて通信を行う複数のフローのうち、前記移動局によって選択された前記第２アクセスネットワークの転送路へ切り替えを要求するフローを識別する情報を含む特定ベアラ変更要求を、前記第１アクセスネットワークを介して前記制御局に送信する特定ベアラ変更要求送信手段と、
を備えることを特徴とする移動局。
所定のＱｏＳを保証するベアラ転送路が確立された第１アクセスネットワークと、第１アクセスネットワークと異なる転送路が確立された第２アクセスネットワークとに接続可能な移動局と、複数のフローの通信を行う制御局とを備えた移動通信システムにおいて、
前記移動局と前記制御局は、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路と、前記第２アクセスネットワークを介した転送路を確立し、
前記移動局が通信を行うフロー毎に、前記第１アクセスネットワークを介した転送路か、前記第２アクセスネットワークを介して転送路かのいずれかに対応づけて複数のフローの通信を行う通信手段を備え、
前記移動局は、
前記通信手段を用いて通信を行っている状態において、前記第１のアクセスネットワークを介したベアラ転送路を用いて通信を行う複数のフローのうち、前記移動局によって選択された前記第２アクセスネットワークの転送路へ切り替えを要求するフローを識別する情報を含む特定ベアラ変更要求を、前記第１アクセスネットワークを介して前記制御局に送信する特定ベアラ変更要求送信手段を備え、
前記制御局は、
前記移動局からフローの情報を含む特定ベアラ変更要求を受信する特定ベアラ変更要求受信手段と、
前記特定ベアラ変更要求に含まれるフローの通信を、前記第１アクセスネットワークを介したベアラ転送路から前記第２アクセスネットワークを介した転送路に切り替える切り替え手段と、
を備えることを特徴とする移動通信システム。