JP5520245B2 - データオフロード装置を含む通信システム、リロケーション制御装置 - Google Patents
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以降、Iu−PSがインターフェイスとして機能する通信経路(パス)をIu−PS区間とも記す。また、Gnがインターフェイスとして機能するパスをGn区間、Giがインターフェイスとして機能するパスをGi区間とも記す。
なお、本明細書では、MTが一の基地局との通信を維持しながら移動して他の基地局の通信範囲に入ることを「リロケーション」と記す。また、このとき、他の基地局及び他の基地局に係る通信ノードにMTを登録する等の処理を「リロケーション処理」と記すものとする。
現在、SGSNを跨ぐリロケーション処理では、SGSN4bが、SGSN4b自身とRNC3bとの間、SGSN4b自身とGGSN5aとの間にそれぞれパスを形成する。これらのパスは、GPRSトンネリングプロトコル(GTP)トンネルを確立するために使用される。GTPトンネルは、SGSN4bとGGSN5aとの間のセキュアなチャンネルで、SGSN4bとGGSN5aとの間で通信データを授受することができる。
また、図13に示したシステムでは、TOF装置を跨ぐリロケーションが起こった場合、TOF装置8cはTOF装置8aが保持しているMT1の位置情報等を引き継ぐことができない。このため、MT1とインターネットとの通信がいったん切断され、BTS2cからMT1の位置情報が取得できるまで通信を再開することができなくなる。
このような本発明によれば、TOF装置を跨ぐリロケーションがなされた場合であっても、MTのパケット通信が途切れることがなく、また、インターネット接続基盤の設備や設定を変更する必要がないデータオフロード装置を含む通信システムを提供することができる。
また、本発明のリロケーション制御装置は、上記した発明において、前記通信端末が前記基地局の通信範囲から前記移動先基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こり、かつ、前記データオフロード装置有無判定部によってデータオフロード装置と接続されていないと判定された場合、前記アドレス通知部は、前記移動先加入者パケット交換機に対して前記中継パケット交換機のアドレスを通知することが望ましい。
また、本発明は、通信端末(例えば図1に示したMT101)と基地局(例えば図1に示したBTS102)との間の無線通信にかかる通信データを処理する無線通信制御ノード(例えば図1に示したRNC103b)と、該無線通信制御ノードと基幹回線網(例えば図1に示したコアネットワーク100)とを接続する加入者パケット交換機(例えば図1に示したSGSN104b)と、を含む通信システムに適用されるリロケーション制御装置であって、前記通信データのうちの一部を選択し、選択された通信データを、前記加入者パケット交換機を通さずにインターネット網に送信するデータオフロード装置(例えば図1に示したTOF装置108b)と接続されているか否かを判定するデータオフロード装置有無判定部(例えば図2に示した基幹処理部202)を備え、前記通信端末が他の移動元基地局の通信範囲から前記基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こり、かつ、前記データオフロード装置有無判定部によってデータオフロード装置と接続されていると判定された場合には、前記データオフロード装置と、前記移動元基地局に対応する移動元通信ノードから送信されたアドレスが示す通信ノードと、を接続するパス(例えば図1に示したパス112)を形成することを特徴とする。
本発明によれば、加入者パケット交換機にリロケーション制御装置の機能を持たせることができる。このため、従来のコアネットワークの構成を変更するだけで本発明を実現することができる。
(第1実施形態)
(1)システムの構成
図1は、本発明の第1実施形態のデータオフロード装置を含む通信システム(以下、単に通信システムとも記す)を説明するための図である。図1は、MT(mobile terminal)101と無線通信するBTS(基地局:Base Transceiver Station)102aと、RNC(無線網制御装置:Radio Network Controller)103aと、SGSN(加入者パケット交換機:serving GPRS support node)104aと、GGSN(中継パケット交換機:gateway GPRS support node)105aと、インターネットNと接続するための設備であるインターネット接続基盤106と、によって構成される通信システムと、BTS102bと、RNC103bと、TOF装置108bと、SGSN104bと、によって構成される通信システムと、を示している。
なお、第1実施形態では、TOF装置を跨ぐリロケーションが起こっても常にTOF装置108aがデータオフロードを行っている。このため、第1実施形態では、以下、TOF装置108aをリロケーションの基点TOF装置とも記す。
図2は、第1実施形態のリロケーション装置として機能するSGSN104a、104bを説明するための機能ブロック図である。第1実施形態では、SGSN104a、SGSN104bが同様の構成を有するものとし、いずれの通信システムにおいて開始された通信であってもTOF装置を跨ぐリロケーションに対応することができるようにする。
TOF装置108aがリロケーションの基点TOF装置となる場合、SGSN104aの呼情報エリア206aの基点TOF装置のアドレスには、「空」を示す「NULL」が記録される。また、SGSN104bの呼情報エリア206bの基点TOF装置のアドレスには、SGSN104aからのForward Relocation Request受信後、該当信号で通知されたTOF装置108aのアドレスが記録される。
I.従来のリロケーション制御
第1実施形態のリロケーション制御の説明に先立って、先ず、TOF装置を含まない通信システムのリロケーション制御を、図3を使って説明する。
図3は、TOF装置を含まない通信システムのリロケーション制御を説明するためのシーケンス図である。図3では、図14に示したRNC3a、SGSN4a、GGSN5aを移動元ノード群、図14に示したRNC3b、SGSN4b、GGSN5bを移動元ノード群と記す。
SGSN4bは、SGSN4aに対してリロケーション要求に対する応答信号を送信する(Forward Relocation Response:ステップ306)。SGSN4aは、RNC3aにリロケーション命令を送信する(Relocation Command:ステップ308)。RNC3aは、RNC3bにリロケーション委託信号を送信する(Relocation Commit:ステップ309)。RNC3bは、SGSN4bに対してリロケーション検出信号を送信し(Relocation Detect:ステップ310)、続いてリロケーション完了信号を送信する(Relocation Complete:ステップ311)。
そして、SGSN4bは、SGSN4aにリロケーション完了信号を送信する(Forward Relocation Complete:ステップ314)。SGSN4aは、該当信号受信契機でGGSN5a向けに確立していたGnパスを開放し、SGSN4bにAck信号を送信する(Forward Relocation Complete Ack:ステップ315)。
以下、2つのTOF装置間のリロケーション制御について説明する。2つのTOF装置間のリロケーションとは、図1に示したMT101が、TOF装置108aに対応する通信範囲においてパケット通信を開始し、この後にTOF装置108bに対応する通信範囲に入った場合のリロケーションをいう。
図4は、2つのTOF装置間のリロケーション制御を説明するためのシーケンス図である。図4では、図1に示したRNC103a、TOF装置108a、SGSN104a、GGSN105aを移動元ノード群、図1に示したRNC103b、TOF装置108b、SGSN104bを移動先ノード群と記す。SGSN104aには収容TOF装置108aのIPアドレスが図2に示した内部のデータエリア204の局データエリア205に保存されていて、SGSN104bには収容TOF装置108bのIPアドレスが図2に示した内部のデータエリア204の局データエリア205に保存されている。
以上の処理により、RNC103bとTOF装置108bとの間にU−Planeのlu−PS区間(図1に示したパス111)が形成される。
RNC103bは、SGSN104bに対してリロケーション検出信号を送信し(Relocation Detect:ステップ412)、続いてリロケーション完了信号を送信する(Relocation Complete:ステップ413)。
次に、3つ以上のTOF装置間のリロケーション制御を説明する。3つ以上のTOF装置間のリロケーションとは、上記した2つのTOF装置間でリロケーションが起こった後、さらにMTが移動して他のTOF装置によって通信データが処理される通信範囲に移動した場合のリロケーションを指す。
図5は、3つ以上のTOF装置を含む第1実施形態の通信システムを説明するための図である。図5に示した構成は、MT(mobile terminal)101と無線通信するBTS(基地局:Base Transceiver Station)102aと、RNC(無線網制御装置:Radio Network Controller)103aと、SGSN(加入者パケット交換機:serving GPRS support node)104aと、GGSN(中継パケット交換機:gateway GPRS support node)105aと、インターネットNと接続するための設備であるインターネット接続基盤106と、によって構成される通信システムと、BTS102bと、RNC103bと、TOF装置108bと、SGSN104bと、によって構成される通信システムと、BTS102cと、RNC103cと、TOF装置108cと、SGSN104cと、によって構成される通信システムと、を含んでいる。第1実施形態の通信システムは、BTS102a、102c、RNC103a、103c、SGSN104a、104c、GGSN105aを含む。
このとき、リロケーションが発生し、移動先のTOF装置108cがSGSN104cから通知を受けて、RNC103cとTOF装置108cとの間にそれぞれU-Planeパスを形成する。TOF装置108cとRNC103cとの間のU-Planeパスをパス511、TOF装置108cとTOF装置108aとの間のU-Planeパスをパス512と記す。パス511はlu−PS区間、パス512はGn区間である。 このような構成によれば、通信データがパス511からパス512へ送信され、そのU−Planeデータはリロケーション前に設定済みのTOF装置108aとインターネット接続基盤106との間のGi区間U−Planeパス113にてインターネット接続基盤106に直接送信することができる。このため、データオフロードを行う通信システムにおいてTOF装置を跨ぐリロケーションが3つ以上のTOF装置の間で起こった場合であっても、新たに通信パスを形成して通信を中断させることがなくなる。
SGSN104cは、RNC103cに対してリロケーション処理を要求する要求信号を送信する(Relocation Request:ステップ607)。RNC103cは、要求信号に対する応答信号をSGSN104cに送信する(Relocation Requset Ack:ステップ609)。SGSN104cは、SGSN104bに対してリロケーション要求に対する応答信号を送信する(Forward Relocation Resステップ608)。SGSN104bは、RNC103bにリロケーション命令を送信する(Relocation Command:ステップ610)。RNC103bは、RNC103cにリロケーション委託信号を送信する(Relocation Commit:ステップ611)。
RNC103cは、SGSN104cに対してリロケーション検出信号を送信し(Relocation Detect:ステップ612)、続いてリロケーション完了信号を送信する(Relocation Complete:ステップ613)。
以上の処理により、TOF装置108cとTOF装置108aとの間にU−PlaneのGn区間(図5に示したパス512)が形成される。
また、リロケーションが起こった場合、移動元のSGSNが移動元のTOF装置のIPアドレスを移動先のSGSNに送信し、移動先のSGSNが送信されたIPアドレスに通信データを送信する。このため、リロケーションが起こっても新たにパスを形成しなおす必要がなく、リロケーションの前後でパケット通信が途切れることを防ぐことができる。
次に、本発明の第2実施形態の通信システムを説明する。第2実施形態は、リロケーションが起こる2つの通信システムがTOF装置を含むか否かを判定するものである。つまり、第2実施形態は、MTが一の基地局の通信範囲から他の基地局の通信範囲に移動したとき、一の基地局によって受け付けられた通信データを処理する通信システムと他の基地局によって受け付けられた通信データを処理する通信システムの一方のみがTOF装置を含む場合に鑑みてなされたものであり、TOF装置の新設期間など、在圏毎にTOF装置の有無状況が混在するケースに有用な処理形態である。
以下、TOF装置を含まない通信システムからTOF装置を含む通信システムへのリロケーションと、TOF装置を含む通信システムからTOF装置を含まない通信システムへのリロケーションとについて、それぞれ説明する。
(1)システム
図7は、第2実施形態の通信システムを説明するための図であって、TOF装置を含まない通信システムからTOF装置を含む通信システムへのリロケーションを説明するための図である。図7において、図1、図5に示した構成と同様の構成については同様の符号を付して示し、その説明を一部略すものとする。
図7に示した構成は、BTS102a、RNC103a、SGSN104a、GGSN105a、インターネット接続基盤106によって構成される通信システムと、BTS102b、RNC103b、TOF装置108b、SGSN104bによって構成される通信システムと、を含んでいる。第2実施形態のSGSN104a、104bの構成は、図2に示した第1実施形態の構成と同様の構成であるから、その図示及び説明を省くものとする。
図8は、図7に示した通信システムのリロケーション制御を説明するためのシーケンス図である。
図7に示したように、SGSN104aは収容TOF装置を持たないから、図2に示す局データエリア205に収容TOF装置のIPアドレスが保存されていない。また、SGSN104aは収容TOF装置を持たないためデータオフロードも未実施であり、この場合U-Planeデータは通常通りRNC103a,SGSN104a,GGSN105aを経てインターネット接続基盤へと接続される。この場合、図2に示す呼情報エリア206に呼生起時に生成された呼情報206aには、基点TOFアドレスではなく、接続GGSN105aのアドレスが設定されている。
SGSN104bは、TOF装置108bに対して接続要求信号(SCCP Connection Setup Request)を送信する(SCCP Connection Setup Request:ステップ403)。TOF装置108bは、SGSN104bから受けたSCCP Connection Setup Requestのアドレス領域に保存されていたSGSN104bのIPアドレスをTOF装置108bのIPアドレスに書き換える。IPアドレスが書き換えられた接続要求信号はRNC103bに送信される(SCCP Connection Setup Request:ステップ404)。RNC103bは、TOF装置108bに対して接続要求信号に対する応答信号を送信する(SCCP Connection Setup Responseステップ405)。TOF装置108bは、応答信号を中継してSGSN104bに送信する(ステップ406)。以上の処理により、RNC103bとTOF装置108bとの間にU−Planeのlu−PS区間(図7に示したパス111)が形成される。
(1)システム構成
図9は、第2実施形態の通信システムを説明するための図であって、TOF装置を含む通信システムからTOF装置を含まない通信システムへのリロケーションを説明するための図である。
図9に示した構成は、BTS102a、RNC103a、TOF装置108a、SGSN104a、GGSN105a、インターネット接続基盤106によって構成される通信システムと、BTS102b、RNC103b、SGSN104bによって構成される通信システムと、を含んでいる。
図10は、図9に示した通信システムのリロケーション制御を説明するためのシーケンス図である。図10において、図4に示したシーケンス図と同様の処理については同様の符号を付して示し、説明の一部を略すものとする。
図9に示したように、本例では、移動元在圏でTOF装置108aが設けられているから、図2に示す局データエリア205に収容TOF装置108aのIPアドレスが保存されている。
SGSN104bでは、図2に示した基幹処理部202が、SGSN104bの図2に示した局データエリア205の収容TOF装置のIPアドレスを読み出す。図9に示したように、SGSN104bは収容TOF装置を持たないため、収容TOF装置のIPアドレスは保存されていない。このため、SGSN104bはTOF装置を介することなく、RNC103bに直接接続要求信号(SCCP Connection Setup Request)を送信する(SCCP Connection Setup Request:ステップ1001)。この時SCCP Connection Setup Request内の接続先アドレス領域には、SGSN104bのIPアドレスが保存されている。
図9での第2実施形態は、移動元のTOF装置があって移動先のTOF装置がない通信システムにおいても、移動先のRNCと移動先のSGSNとの間にIu−PS区間U−Planeパスが形成される。また、移動先のSGSNと移動元のTOF装置との間にGn区間U−Planeが形成される。このため、移動先のSGSNから通信データが移動元のTOF装置に送信されてデータオフロードされる。このため、データオフロードを実現しつつ、通信データを唯一のGi区間(図9で示すパス113)を介してインターネット接続基盤に送信し、Gi区間を固定することができる。
図11は、Forward Relocation Requestに設定するアドレスを決定する処理を説明するためのフローチャートである。移動元のSGSNは、呼生起時にデータエリア204の呼情報エリア206に新規呼情報206aを生成し、ここに該当呼の接続先に応じた呼情報を格納する。
以上を前提として、移動元のSGSNは、移動元のRNCからのRelocation Requset受信を契機に、データエリア204の呼情報エリア206を参照し、Relocation Requset内のIMSIから呼情報206aを導出し、そこから基点TOF装置アドレスエリアを読み出し、該当情報有無により「リロケーション回数判定(初回or 2回目以降)」を実施する(図11:ステップS1101)。
ステップS1103において、収容TOF装置のIPアドレスが設定されていなければ(ステップS1103:収容TOF無し)、移動元のSGSNにはTOF装置が収容されておらず、その場合現行通りGGSNと接続されていることになるため、このケースでは呼生起時に生成される呼情報206aには接続先GGSNのIPアドレスが保存されている。そこで、「ステップS1103:収容TOF無し」のケースでは、接続先GGSNのIPアドレスを移動先SGSNへのForward Relocation Requestに設定する(ステップS1105)。
図12は、移動先のSGSNが送信するUpdate PDP Context Requestの送信先アドレスを決定する処理を説明するためのフローチャートである。移動先のSGSNは、移動先のRNCからのRelocation Complete受信を契機に、データエリア204の局データエリア205を読み出し、ここに収容TOF装置アドレスが設定されているか否かによる「収容TOF装置有無判定」を実施する(ステップS1201)。
一方、ステップS1201において、収容TOF装置のIPアドレスが設定されていない場合は(ステップS1201:収容TOF無し)、移動元SGSNから受信したForward Relocation Requestに設定され、該当信号受信時に生成した呼情報206bに保存していたIPアドレスをUpdate PDP Context Requestの送信先アドレスに設定する(ステップS1203)。
以上説明した第2実施形態によれば、TOF装置を跨ぐリロケーションにおいて途中TOF装置と接続されていないBTSの通信範囲に入った場合であっても、コアネットワークとインターネット基盤とを接続するパスを固定し、また、リロケーションの前後でパケット通信が途切れることを防ぐことができる。
102a、102b、102c BTS
103a、103b、103c RNC
104a、104b、104c SGSN
105a GGSN
106 インターネット接続基盤
108a、108b、108c TOF装置
111、112、113、511、512、712、713、911、912 U−palneパス
201 信号送受信部
202 基幹処理部
203 信号生成部
204 データエリア
205 局データエリア
206 呼情報エリア
Claims (7)
- 通信端末と第1基地局との間の無線通信にかかる通信データを処理する第1無線通信制御ノードと、該第1無線通信制御ノードと基幹回線網とを接続する第1加入者パケット交換機と、前記基幹回線網とインターネット網とを接続する第1中継パケット交換機と、前記通信データのうちの一部を選択し、選択された通信データを、前記第1加入者パケット交換機及び前記第1中継パケット交換機を通さずにインターネット網に送信するデータオフロード装置と、を含む第1通信システムと、
通信端末と第2基地局との間の無線通信にかかる通信データを処理する第2無線通信制御ノードを含む第2通信システムと、
前記通信端末が前記第1基地局の通信範囲から前記第2基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こった場合、前記第2無線通信制御ノードによって処理された通信データを前記第1中継パケット交換機に送信し、前記第1中継パケット交換機を介してインターネットに送信させるリロケーション制御装置と、を含み、
前記リロケーション制御装置は、
前記データオフロード装置と接続されているか否かを判定するデータオフロード装置有無判定部と、
前記通信端末が前記第1基地局の通信範囲から前記第2基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こり、かつ、前記データオフロード装置有無判定部によって前記データオフロード装置と接続されていると判定された場合には、前記第2基地局に対応する移動先無線通信制御ノードと基幹回線網とを接続する移動先加入者パケット交換機に対し、前記データオフロード装置のアドレスを通知するアドレス通知部と、
を含むことを特徴とするデータオフロード装置を含む通信システム。 - 通信端末と基地局との間の無線通信にかかる通信データを処理する無線通信制御ノードと、該無線通信制御ノードと基幹回線網とを接続する加入者パケット交換機と、前記基幹回線網とインターネット網とを接続する中継パケット交換機と、を含む通信システムに適用されるリロケーション制御装置であって、
前記通信データのうちの一部を選択し、選択された通信データを、前記加入者パケット交換機及び前記中継パケット交換機を通さずにインターネット網に送信するデータオフロード装置と接続されているか否かを判定するデータオフロード装置有無判定部と、
前記通信端末が前記基地局の通信範囲から他の移動先基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こり、かつ、前記データオフロード装置有無判定部によってデータオフロード装置と接続されていると判定された場合には、前記移動先基地局に対応する移動先無線通信制御ノードと基幹回線網とを接続する移動先加入者パケット交換機に対し、前記データオフロード装置のアドレスを通知するアドレス通知部と、
を含むことを特徴とするリロケーション制御装置。 - 前記通信端末が前記基地局の通信範囲から前記移動先基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こり、かつ、前記データオフロード装置有無判定部によってデータオフロード装置と接続されていないと判定された場合、
前記アドレス通知部は、
前記移動先加入者パケット交換機に対して前記中継パケット交換機のアドレスを通知することを特徴とする請求項2に記載のリロケーション制御装置。 - 他のリロケーション制御装置から送信されたアドレスを保存するアドレス保存部を備え、
前記アドレス保存部は、他のリロケーション制御装置から送信されたデータオフロード装置のアドレスを保存し、
前記アドレス通知部は、
前記アドレス保存部に保存されている前記データオフロード装置のアドレスを、前記移動先基地局に対応する移動先リロケーション制御装置に送信することを特徴とする請求項2に記載のリロケーション制御装置。 - 通信端末と基地局との間の無線通信にかかる通信データを処理する無線通信制御ノードと、該無線通信制御ノードと基幹回線網とを接続する加入者パケット交換機と、を含む通信システムに適用されるリロケーション制御装置であって、
前記通信データのうちの一部を選択し、選択された通信データを、前記加入者パケット交換機を通さずにインターネット網に送信するデータオフロード装置と接続されているか否かを判定するデータオフロード装置有無判定部を備え、
前記通信端末が他の移動元基地局の通信範囲から前記基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こり、かつ、前記データオフロード装置有無判定部によってデータオフロード装置と接続されていると判定された場合には、前記データオフロード装置と、前記移動元基地局に対応する移動元通信ノードから送信されたアドレスが示す通信ノードとを接続するパスを形成することを特徴とするリロケーション制御装置。 - 前記通信端末が他の移動元基地局の通信範囲から前記基地局の通信範囲に移動してリロケーションが起こり、かつ、前記データオフロード装置有無判定部によってデータオフロード装置と接続されていないと判定された場合には、前記加入者パケット交換機と、前記移動元基地局に対応する移動元通信ノードから送信されたアドレスが示す通信ノードとを接続するパスを形成することを特徴とする請求項5に記載のリロケーション制御装置。
- 前記加入者パケット交換機が、リロケーション制御装置として機能することを特徴とする請求項2から6のいずれか1項に記載のリロケーション制御装置。
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