JP5765429B2 - 通信システムと方法と装置 - Google Patents

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Description

[関連出願についての記載]
本発明は、日本国特許出願:特願2011−217383号(2011年 9月30日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、通信システムと方法と装置に関する。
無線アクセスネットワークUTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)やE-UTRAN(Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network)において、端末毎にモビリティ提供のためのトンネルを設定する必要がある。すなわち、移動体通信システムにおいて、無線アクセスネットワークに接続するコアネットワークにおいて、ユーザデータゲートウェイ装置とユーザデータモビリティ提供装置との間のトンネルは、端末毎に作成される。ユーザデータモビリティ提供装置は、ユーザデータゲートウェイ装置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等のベアラ情報を、記憶管理する。ユーザデータゲートウェイ装置は、アタッチした端末に対して外部のパケットデータネットワークに接続するためのアドレスを割り当て、またユーザデータモビリティ提供装置へのベアラ確立のためのトンネル設定等を行うほか、課金制御、サービス品質(QoS:Quality of Service)の制御等を行う。
UTRAN(NodeB/RNC(Radio Network Controller))に接続するコアネットワークにおいて、ユーザデータゲートウェイ装置は、GGSN(Gateway GPRS(General Packet Radio Service)Support Node)あるいはPGW(PDN(Packet Data Network) Gateway)に相当する。ユーザデータモビリティ提供装置は、加入者管理装置と合わせたものが、SGSN(Serving GPRS Support Node)に相当する。E-UTRAN(eNodeB)に接続するコアネットワーク(Evolved Packet Core)において、ユーザデータゲートウェイ装置は、PGW(PDN Gateway)に相当し、ユーザデータモビリティ提供装置はSGW(Serving GateWay)に相当する。トンネルはGTP(GPRS(General Packet Radio Service) Tunneling Protocol)トンネル、PMIP(Proxy Mobile Internet Protocol v6)等が用いられる。
なお、特許文献1には、IP(Internet Protocol)アドレスの払い出しにおいてIPアドレスの集約を可能とし、ルーティングテーブルの記憶量を減らすようにした構成が開示されている。また、特許文献2には、ハンドオーバー時おけるPGWのIPアドレスの端末への割り当てが開示されている。
特開2004−274621号公報 特開2010−288223号公報
以下に関連技術の分析を与える。
上記したように、ユーザデータゲートウェイ装置とユーザデータモビリティ提供装置とは、端末ごとに、両者の間に張られたトンネルを管理する必要がある。
この結果、例えば以下の観点で、ネットワークへの影響が大きい。
(A)端末毎の帯域保証のためのネットワーク設備に対する帯域予約、
(B)端末毎のトンネル管理のためのネットワーク設備に対するトンネル管理負荷、
(C)端末毎のIPアドレス付与のためのIPアドレスの数。
ネットワークへの影響が大きいという上記した問題に対処するには、例えば、ネットワーク資源、設備の性能、能力、機能等を増大させる必要がある。一例として、端末毎のトンネルの本数の増大に対応可能とするには、トンネル設定・管理、IPアドレス割当等の処理の増大に対応可能な能力、性能が、ユーザデータゲートウェイ装置とユーザデータモビリティ提供装置に要求される。あるいは、例えばユーザデータモビリティ提供装置において、トンネル設定最大数を超えた数の端末に対応可能とするには、上記装置(ユーザデータゲートウェイ装置とユーザデータモビリティ提供装置)の追加等が必要となる。あるいは、要求される帯域の確保のために、帯域制御の高精度、高性能化、あるいは帯域拡大等が必要となる。
また、端末毎の総通信量が少ないことから通信タイミングの分散が可能ではあるが、一方で、帯域保証が必要とされる、重要なデータ通信を行う端末やサービスに対して、端末毎のトンネルに対して帯域保証が行われる。このため、必要以上に多くの帯域を確保してしまう可能性がある。
したがって、本発明は、上記問題点を解消するために創案されたものであって、その目的は、モバイルシステムにおけるベアラを集約可能とし、ネットワーク資源・設備の増大を抑制可能とする方法、システム、装置を提供することにある。本発明は、上記目的を達成するとともに、さらに必要以上に多くの帯域を確保することを回避可能とする方法、システム、装置を提供することにある。
前記課題を解決する本発明は、概略以下の構成とされる(ただし、限定されない)。
本発明の1つの側面によれば、移動体通信システムのコアネットワークが、外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と、無線集約装置と前記ユーザデータゲートウェイ装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置と、を備え、端末からの要求に基づき、前記ユーザデータゲートウェイ装置と前記ユーザデータモビリティ提供装置との間のトンネルを設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む複数の端末の端末グループに対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定する、通信システムが提供される。
本発明の別の側面によれば、外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と、前記ユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置と、の間のトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む複数の端末の端末グループに対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定する、通信方法が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置であって、前記ユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置との間でトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む端末群(端末グループ)に対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定し、その際、同一のトンネルに収容可能な複数の端末に対するアドレスを、初回に纏めてアドレス帯域として払い出し、前記端末を含む前記端末グループに対して共通の前記1つの集約トンネルを設定し、前記複数の端末宛てのパケットを前記集約トンネルに転送する、ユーザデータゲートウェイ装置が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置であって、前記ユーザデータゲートウェイ装置との間のトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む端末群(端末グループ)に対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定し、その際、前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された端末グループに対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスを払い出し、前記共通の集約トンネルを通り転送されたパケットが、どの端末宛かを判断し、前記無線集約装置に前記パケットを転送する、ユーザデータモビリティ提供装置が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と、前記ユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置との間のトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む端末群(端末グループ)に対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定する前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された端末グループに対するアドレス帯域から、端末毎のアドレスの払い出しを行い、前記端末グループ内の同時通信を不許可とし、前記無線集約装置配下の端末毎に端末のグループ化を行う、加入者管理装置が提供される。
本発明によれば、ネットワークのベアラを集約可能とし、必要なネットワーク資源・設備の増大の抑制可能としている。さらに、本発明によれば、必要以上に多くの帯域を確保することを回避可能としている。
本発明の第1の実施形態のシステム構成を示す図である。 本発明の第1の実施形態のユーザデータゲートウェイ装置のトンネル管理表の一例を示す図である。 本発明の第1の実施形態のユーザデータモビリティ提供装置のトンネル管理表の一例を示す図である。 本発明の第1の実施形態において端末グループ内の最初の端末の接続時のシーケンスの一例を示す図である。 本発明の第1の実施形態の端末グループ情報を例示する図である。 本発明の第1の実施形態において端末グループ内の二台目以降の端末の接続時のシーケンスを説明する図である。 本発明の第1の実施形態においてベアラ確立済みで、無線区間通信路が解放済みの端末が、無線区間通信路を復旧するときのシーケンスの一例を示す図である。 本発明の第2の実施形態のシステム構成を示す図である。 本発明の第2の実施形態のユーザデータモビリティ提供装置のトンネル管理表の一例を示す図である。 本発明の第1の実施形態において端末グループ内の最初の端末の接続時のシーケンスの一例を示す図である。 本発明の第2の実施形態において端末グループ内の二台目以降の端末の接続時のシーケンスの一例を示す図である。 本発明の第2の実施形態において端末毎通信路を解放済みで通信無しの状態から端末毎通信路を復旧させる場合の動作シーケンスを示す図である。 本発明の第3の実施形態において、ネットワーク側から、通信路復旧タイミングを制御する動作シーケンスを説明する図である。 本発明の第4の実施形態を説明する図である。 本発明の第4の実施形態の動作のシーケンスを説明する図である。 本発明の第4の実施形態のユーザデータゲートウェイ装置のトンネル管理表の一例を示す図である。 本発明の第5の実施形態を説明する図である。 実施例1のE-UTRANのネットワーク構成を示す図である。 実施例1のE-UTRANにおけるベアラ確立時のシーケンスを示す図である。 実施例1のE-UTRANにおけるベアラ確立時のシーケンスを示す図である。 実施例1のE-UTRANにおける同一グループ2台目以降のベアラ確立時のシーケンスを示す図である。 実施例2のE-UTRANにおけるS1復旧時のシーケンスを示す図である。 実施例3のE-UTRANにおける同一グループ内端末一斉読み出しシーケンスを示す図である。 実施例4のUTRANのネットワーク構成を示す図である。 実施例4のUTRANにおけるベアラ確立時のシーケンスを示す図である。 実施例4のE-UTRANにおける同一グループ2台目以降のベアラ確立時のシーケンスを示す図である。 実施例5のE-UTRANにおけるIu復旧時のシーケンスを示す図である。 実施例6のE-UTRANにおける同一グループ内端末一斉読み出しシーケンスを示す図である。
本発明の概要について図1を参照して説明し、つづいて実施形態について説明する。本発明によれば、移動体通信システムのコアネットワークが、外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置(50)と、無線集約装置(20)とユーザデータゲートウェイ装置(50)間でデータの転送を行うことで無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置(40)と、を備え、端末(1)からの要求に基づき、前記ユーザデータゲートウェイ装置(50)と前記ユーザデータモビリティ提供装置(40)との間のトンネルを設定するにあたり、加入者情報に基づき、前記端末を含む端末群(端末グループ)に対するトンネルを共通化して1つに纏めた集約トンネル(60)を設定する。
トンネリングによりパケットデータのモビリティを提供するネットワークにおいて、IPデレゲーション(IP delegation: IPアドレスの委譲)により、トンネルを集約することで、複数の端末に対してネットワークの一部区間を一つのトンネルでモビリティの提供を可能としている。以下、いくつかの実施形態を説明する。
<実施形態1>
図1は、本発明の第1の実施形態の構成を示す図である。図1を参照して、第1の実施形態を説明する。図1において、ユーザデータゲートウェイ装置50は、複数の端末1宛のパケットを共通の集約トンネル60を通してユーザデータモビリティ提供装置40へ転送する。
ユーザデータモビリティ提供装置40は、共通の集約トンネル60から得られた端末1宛のパケットを識別し、どの端末宛のパケットであるかを識別した後に、該当端末1が収容されている無線集約装置20にパケットを転送する。
このようにして、本実施形態では、ユーザデータモビリティ提供装置40でパケットの宛先を識別することで、ユーザデータゲートウェイ装置50とユーザデータモビリティ提供装置40との間のトンネルを、複数の端末1間で共有している。すなわち、複数の端末1に対して単一の集約トンネル60により、モビリティを提供できる。
ユーザデータゲートウェイ装置50は、同一のトンネルに収容可能な端末群(端末グループ)に対するIPアドレスを、初回に纏めてIPアドレス帯域として、IPアドレスの払い出しを行う。こうすることで、IPデレゲーション(IP delegation)を実現し、複数の端末宛のパケットを共通の集約トンネル60に転送する事を可能とする。
ユーザデータモビリティ提供装置40は、ユーザデータゲートウェイ装置50から払い出された端末1群に対するIPアドレス帯域から、端末1毎のIPアドレスを払い出す。これにより、共通の集約トンネル60を通り転送されたパケットがどの端末宛かを判断し、端末毎通信路70を介して、無線集約装置20にパケットを転送する。
上述したように、本実施形態によれば、ユーザデータゲートウェイ装置50とユーザデータモビリティ提供装置40との間のトンネルを、複数の端末1(端末グループ)で共通化することが可能となる。そして、共通化した集約トンネル60に対する帯域保証を行うことで、端末群(端末グループ)に対する帯域保証の提供が可能となり、実際に必要な帯域に即した帯域の確保が可能となる
図1を参照すると、無線集約装置20は、無線を制御し端末1を無線経由で収容する機能を提供する。UTRANにおいて、無線集約装置20は、NodeB(基地局装置)/RNC(Radio Network Controller:無線ネットワークコントローラ)に相当する。E-UTRANにおいて、無線集約装置20は、eNodeB(Evolved or Enhanced NodeB)に相当する。
加入者管理装置30は、端末収容時の認証を行い、端末毎のプロファイル情報を保持する機能を具備する。ユーザデータモビリティ提供装置40を通り、ユーザデータゲートウェイ装置50から受けたパケットを、無線集約装置20に転送し、無線集約装置20から受け取ったパケットをユーザデータゲートウェイ装置50に転送することで、端末の無線集約装置20を跨る移動機能(モビリティ機能)を提供する。
UTRANに接続するコアネットワークにおいては、加入者管理装置30とユーザデータモビリティ提供装置40とを合わせてSGSN(Serving GPRS Support Node)に相当する。E-UTRANに接続するコアネットワーク(EPC:Evolved Packet Core)において、加入者管理装置30は、MME(Mobility Management Entity)に対応し、ユーザデータモビリティ提供装置40はSGW(Serving GateWay)に対応する。
ユーザデータゲートウェイ装置50は、端末宛パケットの外部ネットワークに対する端点となり、端末宛パケットをユーザデータモビリティ提供装置40に対し、トンネルを通して転送する機能を提供する。
UTRANに接続するコアネットワークにおいて、ユーザデータゲートウェイ装置50は、GGSN(Gateway GPRS Support Node)、あるいは、PGW(PDN(Packet Data Network) Gateway)に相当する。E-UTRANに接続するコアネットワークにおいて、ユーザデータゲートウェイ装置50は、PGWに相当する。
加入者情報データベース80は、端末の契約情報等を保持する装置であり、端末の無線ネットワークへの接続時等の契機で加入者情報を加入者管理装置30に提供する。
UTRANに接続するコアネットワークにおいて、加入者情報データベース80はHLR(Home Location Register)に相当する。E-UTRANに接続するコアネットワークにおいて、加入者情報データベース80は、HSS(Home Subscriber Server)に相当する。
ユーザデータゲートウェイ装置50のトンネル管理の詳細について図2を用いて説明する。図2において、端末群IPは、ユーザデータゲートウェイ装置50が払い出した端末IPアドレス帯域を示す。ユーザデータゲートウェイ装置50は、複数の端末に対して、IPデレゲーション(IP delegation)された端末群のIPとして、一つのエントリとして扱う。
図2において、ユーザデータモビリティ提供装置IP、及び、トンネル識別子は、端末群IPが括り付けられるトンネルの情報を示す。
次に、ユーザデータモビリティ提供装置40のトンネル管理の詳細について説明する。図3は、ユーザデータモビリティ提供装置40のトンネル管理表を例示する図である。図3において、端末IPは、端末個々に払い出したIPアドレスを示す。
ユーザデータゲートウェイ装置IPは、ユーザデータゲートウェイ装置のIPアドレスを示す。
トンネル識別子は、当該ユーザデータモビリティ提供装置40とユーザデータゲートウェイ装置50との間のトンネルの情報を示す。
無線集約装置IPは、無線集約装置のIPアドレスを示す。端末毎通信路識別子は、無線集約装置との間の端末毎通信路70の識別情報を示す。
図2及び図3の例では、端末IPアドレスに、IPv6(Internet Protocol version 6)を用いた例を示したが、IPv4(Internet Protocol version 4)においても、同様に適用可能である。なお、IPv6では128ビットであり、4桁毎コロン:で区切り、16進法で表し(先頭の0省略)、図では、先頭から64ビットの部分がサブネットマスクである。
また、図2、図3では、各装置IPは、IPv4を用いた例を示したが、IPv6においても、同様に適用可能である。なお、トンネル識別子は一例であり、トンネルに対向装置の間で一意に識別可能となる情報であればよい。図1の端末1は、当業者にとって公知であるため、その構成の説明は省略する。
次に、図1において、トンネル確立時の動作として、端末グループ内の最初の端末接続時の動作について、図4に示すシーケンスを参照して説明する。図1のUEの参照符号1(構成要素の参照符号)とは異なることを区別するため、以下の説明では、このシーケンス番号1を、「ベアラ確立要求(1)」のように、括弧書きで表記する。他のシーケンス番号についても同様とする。なお、図4において、例えば「1.ベアラ確立要求」は、シーケンス1が、端末から無線集約装置へのベアラ確立要求の送信である、ことを表わしている。
図4において、端末1は、ベアラ確立要求(1)を無線集約装置20に送信し、無線集約装置20で中継されたベアラ確立要求(2)を受信した加入者管理装置30は、加入者情報データベース80と連携し、端末1の認証処理(3)を実施した後、ユーザデータモビリティ提供装置40にベアラ確立要求(4)を送信する。このとき、加入者管理装置30は、認証処理(3)において、端末1の契約情報を、加入者情報データベース80より取得し、端末グループ情報を得る。
この端末グループ情報には、
・グループ識別子、
・グループ収容端末数(必要IPアドレス数)、プレフィックス長(IPアドレスの前半部)/サブネットマスク長、
・集約ベアラ同時利用上限数、
等が含まれる。
加入者管理装置30は、端末グループ情報に基づき、当該端末のベアラ集約の要否を判断する。加入者管理装置30は、ベアラ集約を行う場合には、ベアラ集約の為の端末グループ情報を、ベアラ確立要求(4)に付加し、ユーザデータモビリティ提供装置40に通知する。ベアラ確立要求(4)に付加して、ユーザデータモビリティ提供装置40に通知される端末グループ情報の例を図5に示す。ベアラ確立要求(4)に付加される端末グループ情報には、グループ識別子、グループ収容端末数(必要なIPアドレス数)、プレフィックス長又はサブネットマスク長、その他付加情報が含まれる。
特に制限されないが、ベアラ集約を行う場合に、加入者管理装置30は、同一グループの端末が同一のユーザデータモビリティ提供装置40を利用するように、ホスト名とIPアドレスとを対応させるシステムであるDNS(Domain Name System)を利用して、ユーザデータモビリティ提供装置40を選択してもよい。DNSを利用する場合、DNSエントリに、グループ識別子の含まれるFQDN(Fully Qualified Domain Name:トップレベルからの全ての情報を持つドメイン名)をユーザデータモビリティ提供装置40のIPアドレスと関連付けておき、グループ識別子の含まれるFQDNをキーに問合せることで、同一のユーザデータモビリティ提供装置40を導き出すことが可能となる。
図4において、ベアラ確立要求(4)を受信したユーザデータモビリティ提供装置40は、ベアラ確立要求(4)に、端末グループ情報が付与されていることから、ベアラ集約を実行することを認識し、ユーザデータゲートウェイ装置50に対するベアラ確立要求(5)に、ベアラ集約情報を付与する。
ベアラ集約情報は、必要なIPアドレス数を含む情報要素である。ユーザデータゲートウェイ装置50での課金情報出力等を考慮して、ベアラ集約情報に、グループ識別子等の他の情報を付与してもよい。
ベアラ確立要求(5)を受信したユーザデータゲートウェイ装置50は、ベアラ確立要求(5)にベアラ集約情報が付与されていることから、ベアラ集約を実行することを認識する。
ユーザデータゲートウェイ装置50は、端末1へのIPアドレスの払い出し時に、必要IPアドレス数を満足するIPアドレス帯域の払い出しを実行することでIPデレゲーションを実現する。
また、ユーザデータゲートウェイ装置50は、必要に応じて、端末グループに応じたサービス品質(QoS)情報を、集約トンネル60に設定する。
その後、ユーザデータゲートウェイ装置50は、IPアドレス帯域情報を付与したベアラ確立応答(6)を、ユーザデータモビリティ提供装置40に返信する。
ベアラ確立応答(6)を受信したユーザデータモビリティ提供装置40は、IPアドレス帯域の中から、当該端末1へのIPアドレスの払い出しを実行する。
UTRANにおいては、ベアラ確立要求であるAttach Requestに対するAttach処理を実施した後の、PDP(Packet Data Protocol)コンテキスト有効化(PDP Context Activation)処理に該当する。
ここで、Attach処理は、3GPP TS23.060 6.5.3に従う。また、PDP Context Activation処理は、3GPP TS23.060 9.2に従う。
Attach処理、又はPDP Context Activation処理の認証処理において、HLR(Home Location Register)(加入者情報データベース80)から、端末グループ情報を取得する。
ベアラ確立要求(4)はSGSN装置内の処理となる。
ベアラ確立要求(5)は、PDPコンテキスト生成要求(Create PDP Context Request)に該当する。
ベアラ確立応答(6)は、PDPコンテキスト生成応答(Create PDP Context Response)に該当する。
ベアラ確立応答(7)はSGSN装置内の処理となる。以降は標準シーケンスに準拠した動作となるため説明は省略する。
E-UTRANにおいては、Attach処理に該当する。Attach処理は3GPP TS23.401 5.3.2に従う。
Attach処理の認証処理において、HSS(Home Subscriber Server)から端末グループ情報を取得する。
ベアラ確立要求(4)は、MME(Mobility Management Equipment)からSGW(Serving Gateway)へのセッション生成要求(Create Session Request)となる。
ベアラ確立要求(5)は、SGWからPGWへのセッション生成要求(Create Session Requestに)該当する。
ベアラ確立応答(6)は、PGWからSGWへのセッション生成要求(Create Session Response)に該当する。
ベアラ確立応答(7)は、SGWからMMEへのセッション生成応答(Create Session Response)に該当する。以降は、標準シーケンスに準拠した動作となるため説明は省略する。
次に、図1において、端末グループ内の二台目以降の端末接続時の動作について、図6のシーケンス図を参照して説明する。
図6において、加入者管理装置30から端末グループ情報が付加されたベアラ確立要求(4)を受信したユーザデータモビリティ提供装置40は、当該端末グループ情報から、既にユーザデータゲートウェイ装置50との間の集約トンネルが確立済みであることを認識し、端末グループ内の最初の端末の接続時(図4)において、ユーザデータゲートウェイ装置50で払い出し済みのIPアドレス帯域から、二台目以降の端末1宛のIPアドレスの払い出しを実行する。
このとき、ユーザデータモビリティ提供装置40は、グループ収容端末数をチェックし、1つのトンネルに集約される端末の数が上限を超えた場合には、例えば図4を参照して説明した上記一台目の端末に対するAttach処理と同様にして、新たな集約トンネル(集約ベアラ)を、ユーザデータゲートウェイ装置50と確立する。
また、グループ収容端末数の内数の場合においても、同時利用上限数を超える場合には、ユーザデータモビリティ提供装置40が新たな集約ベアラを確立するか、接続を拒否する。
これにより、集約ベアラの同時利用数を管理・制限し、利用端末の保証ビットレート(GBR:Guaranteed Bit Rate)を保証した上でGBRのシェアを実現する。以降は、最初の端末接続時(図4)と同一であるため説明は省略する。
次に、図1において、ベアラ確立済みで無線区間通信路が解放済みの端末が、無線区間通信路を復旧するときの動作について、図7のシーケンス図を参照して説明する。
端末1は、通信路復旧要求(1)を無線集約装置20に送信し、無線集約装置20は通信路復旧要求(2)を中継して加入者管理装置30に送信する。
無線確立処理(9)の後、加入者装置30からベアラ更新要求(11)を受信したユーザデータモビリティ提供装置40がグループ収容端末の同時利用上限数を確認し、同時利用上限数以内の場合には、ベアラ更新応答を返信し、通信路を復旧させる。
同時利用上限数を超える場合には、ユーザデータモビリティ提供装置40は、ベアラ更新応答NGを加入者管理装置30に返信し、通信路復旧要求を拒絶する。このとき、集約ベアラの利用状況・負荷状況に応じ、バックオフタイマ(back-off timer)の値(待機時間)を決定し、ベアラ更新応答に設定して、端末1に通知する。
バックオフタイマ(back-off timer)の値を含むベアラ更新応答を受信した端末1は、バックオフタイマ(back-off timer)分、待ち合わせを行った後(例えばバックオフタイマの値が0になった時点で)に、再接続要求を送信することで、不要な要求の競合を避けることができる。
以上説明したように、本実施形態においては、下記記載の効果を奏する。
第1の効果は、ユーザデータモビリティ提供装置40とユーザデータゲートウェイ装置50との間のトンネルを、複数の端末間で集約し、同時に利用する端末数を管理・制限する事により、端末毎の保証帯域を集約し、使用帯域を保証した上で、効率的な帯域確保を可能としている、ということである。
第2の効果は、ユーザデータモビリティ提供装置40とユーザデータゲートウェイ装置50との間のトンネルを複数の端末間で集約することにより、各装置のトンネル管理リソースを効率化することができる、ということである。
第3の効果は、端末グループ内の二台目以降の端末接続時の手順では、端末が在圏する網に配置されるユーザデータモビリティ提供装置40との連携のみで、接続が完了することより(ユーザデータモビリティ提供装置40でIPアドレスの払い出しが行われるため、ユーザデータゲートウェイ装置50でのIPアドレスの払い出し不要)、接続の設定時間を短縮することができる、という効果を奏する。
<実施形態2>
次に本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態の基本的構成は、上記の通りであるが、ユーザデータモビリティ提供装置における集約トンネル管理について工夫が施されている。図8は、第2の実施形態の構成を示す図である。
図8を参照すると、本実施形態においては、端末毎のIPアドレスの払い出しはユーザデータモビリティ提供装置40ではなく、加入者管理装置30が実行する。
また、本実施形態においては、端末グループ内の同時通信を不許可とし、加入者管理装置30が、無線集約装置20配下の端末毎にグループ化を実施した上で、端末毎通信路70の確立タイミングを制御することで、ユーザデータモビリティ提供装置40は、端末のIPアドレスを意識する必要を無くしている。
図9は、ユーザデータモビリティ提供装置40のトンネル管理表の例を示す図である。ユーザデータモビリティ提供装置40のIPアドレスはIPv4である。
1つの集約トンネル60に対して1つのトンネル識別子が付与され、1つのトンネル識別子に対して、無線集約装置20の1つのIPアドレスが付与される。例えば00001、00002、00003の複数の異なるトンネル識別子に対して、ユーザデータモビリティ提供装置40と、無線集約装置20の間の端末毎通信路70(端末毎通信路識別子=00001)は1つとして扱われる。端末毎通信路70が1本であることから、同一端末グループ内の複数端末(1つの無線集約装置20配下の複数の端末)の同時通信を不許可としている。前述したように、加入者管理装置30により、無線集約装置20配下の端末毎に端末のグループ化が行われる。
ユーザデータモビリティ管理装置40は、端末のIPアドレスを意識しないため、端末IPアドレスの管理が不要となり、トンネル管理表において、グループ化された複数の端末を一つのエントリとして管理することが可能となり、トンネル管理リソースの効率化が可能となる。
また、UTRANにおけるSGSN及びE-UTRANにおけるSGWのベアラ管理機能からの変更点が無くなるため、既存UTRAN及びE-UTRANシステムへの影響を抑えることが可能となる。
次に図8のシステム構成において、トンネル確立時の動作を端末グループ内の最初の端末接続時の動作について、図10のシーケンス図を参照して説明する。認証処理(3)までは、図4と同一であるため、説明は省略する。
加入者情報データベース80から端末グループ情報を受信した加入者管理装置30は、端末グループ情報からベアラ集約を判断する。このとき、端末を収容する無線集約装置と端末グループ識別子からベアラ集約可能な端末が他にベアラ確立していないことを確認し、ベアラ集約情報を設定したベアラ確立要求(4)をユーザデータモビリティ提供装置40に送信する。
ユーザデータモビリティ提供装置40は、ベアラ確立要求(4)を、ユーザデータゲートウェイ装置50に転送する。ユーザデータゲートウェイ装置50の処理は、図4と同一であるため説明は省略する。
ベアラ確立応答(6)を受信したユーザデータモビリティ提供装置40は、ユーザデータゲートウェイ装置50との間の集約トンネル60と、無線集約装置20との間の端末毎通信路70との関連付けを実行する。
ベアラ確立応答(7)を受信した加入者管理装置30は、ユーザデータゲートウェイ装置50が払い出したIPアドレス帯域から、端末毎のIPアドレスを払い出し、ベアラ確立応答(8)に設定する。
その後、ベアラ確立完了通知(10)を受信した加入者管理装置30は、ベアラ更新要求(11)を送信する。
このとき、加入者管理装置30は、ベアラ更新要求(11)に、端末に払い出したIPアドレス以外のアドレスを宛先とするIPパケットを破棄するフィルタの設定登録要求を付加し、ユーザデータゲートウェイ装置50に破棄フィルタの登録を要求することができる。
次に、図8において、端末グループ内の二台目以降の端末接続時の動作について、図11のシーケンス図を参照して説明する。
認証処理(3)の後、ベアラ集約を判断した加入者管理装置30は、ベアラ集約可能な他の端末が既にベアラ確立している事を確認し、既にユーザデータゲートウェイ装置50から払い出されているIPアドレス帯域から、端末毎のIPアドレスの払い出しを実行する。
このとき、ベアラ集約可能な他の端末が通信中で端末毎通信路を確立済みの場合は、加入者管理装置30は、確立済みの端末毎通信路を解放するか、新規の端末からのベアラ確立要求を拒否するか判断する。
加入者管理装置30が、新規の端末からのベアラ確立要求を拒否する際には、ベアラ確立要求の拒否信号に、端末のリトライ待ちタイマを追加設定することで、端末1にベアラ確立要求を再送するタイミングを指定するようにしてもよい。以降の処理は、図10と同一であるため、説明は省略する。
次に、図8において、端末毎通信路を解放済みで、通信無しの状態から、通信のために、端末毎通信路を復旧させる場合の動作について、図12のシーケンス図を参照して説明する。
通信路復旧要求(2)を受信した加入者管理装置30は、同一の集約トンネルを利用している他の端末が端末毎通信路を使用していないか否かを確認するためのチェックを実行する。
他の端末が使用済みの場合には、加入者管理装置30は、該他の端末を切断するか、あるいは、該他の端末からの新規要求を拒否する。
このとき、加入者管理装置30は、端末通信タイミング管理装置90に問い合わせを行い(図12の通信通知(a))、問い合わせ結果(端末通信タイミング管理装置90からの通信通知応答(b))を基に、該他の端末からの新規要求の受付の可否を判断するようにしてもよい。
図12において、端末毎通信路を復旧させる手順は、UTRANでは、3GPP TS23.060 6.12の手順に相当し、E-UTRANでは、3GPP TS23.401 5.3.4の手順に相当する(詳細は各文献の該当する章の記載が参照される)。
<実施形態3>
他の実施形態として、上記構成において、通信路復旧のタイミングをネットワーク側から制御する場合の例を説明する。なお、本実施形態のシステム構成は、図8の構成と同様である。
本実施形態の効果として、
・外部ネットワークから端末に対して通信路を確立するタイミングを指示できる点と、
・端末に割り当てるIPアドレスを同じアドレスとすることで、IPアドレスの使用を抑制することが出来る点、
等が挙げられる。
本実施形態において、トンネル確立時の動作、及び二台目以降の端末接続時の動作は、図10、図11と同一である。但し、端末に割り当てるIPアドレスを同じとする場合は、ユーザデータゲートウェイ装置50は、IPアドレス帯域ではなく、IPアドレスを払い出し、加入者管理装置30でのIP払い出しを実施せず、ユーザデータゲートウェイ装置50が払い出したアドレスをそのまま端末1に通知する点が異なる。
すなわち、ユーザデータゲートウェイ装置50、及びユーザデータモビリティ提供装置40は、標準準拠の動作を実行し、加入者管理装置30が共通の集約トンネルを利用する各端末の通信タイミングを制御することで、トンネル集約を実現する。
次に、図8において、ネットワーク側から通信路復旧タイミングを制御する動作について、図13のシーケンス図を参照して説明する。
図8の通信タイミング管理装置90は、加入者管理装置30に対して、通信路復旧を実施させたい端末1の識別子を設定した通信要求(1)を送信する。
通信要求(1)を受信した加入者管理装置30は、無線集約装置20に対して、ページング(Paging)を行い、端末1に対して、通信路復旧を指示する。
このとき、加入者管理装置30は、同一の集約トンネルを利用する他の端末1が、端末毎通信路70を使用していないか否かをチェックする。該当する他の端末1が存在する場合には、切断を実行するか、端末通信タイミング管理装置90からの要求に対し、拒否するかを判断する。以降の通信路復旧手順は、図12と同様となるため、説明を省略する。
上記Paging処理は、UTRANでは、3GPP TS 23.060 6.12.2に、E-UTRANでは、3GPP TS 23.401 5.3.4.3に相当する。但し、ページング(Paging)の実施契機は、ダウンリンクデータの受信契機でなく、通信要求(1)である点が異なる。
<実施形態4>
本発明の第4の実施形態として、図1に示した構成において、端末がユーザデータモビリティ提供装置40と接続されていない無線集約装置の配下に移動した場合の例を説明する。
前記各実施形態では、端末がユーザデータモビリティ提供装置40と接続されていない無線集約装置20への移動をサポートしていないが、本実施形態では、端末が移動する時であっても、端末に払い出したIPアドレスを継続して利用可能としている。
図14は、第4の実施形態の構成を説明するための図である。図1の構成に、加入者管理装置31と、ユーザデータモビリティ提供装置41、及び、ユーザデータモビリティ提供装置41と接続された無線集約装置21とを追加した構成となる。
本実施形態では、端末1が、無線集約装置20から、無線集約装置21配下へ移動した場合に、ユーザデータゲートウェイ装置50が、ユーザデータモビリティ提供装置40への集約トンネル60から、ユーザデータモビリティ提供装置41への経路に切り替えることで実現する。
次に、端末1の移動に伴う切り替え処理について、図15のシーケンス図を参照して説明する。
端末1の移動を契機に無線集約装置20はハンドオーバ(HO)処理を起動する(HO要求(1))。
加入者管理装置30は、当該端末1がベアラ集約しているためハンドオーバ(HO)処理不可として、HO失敗応答を返送する。このHO処理は、標準動作通りとなるため、詳細な説明は割愛する。UTRANでは、3GPP TS 23.060 6.9.2.2.2に、E-UTRANでは、3GPP TS 23.401 5.5.1.2に対応する。
ハンドオーバ(HO)失敗となった端末は、Attach及びベアラ再確立処理を起動する。
Attach要求(4)を受けた加入者管理装置31は、旧在圏の加入者管理装置30に、加入者プロファイル取得要求(5)を送信する。
加入者管理装置30は、以前接続時のIPアドレス及びユーザデータゲートウェイ装置50と端末グループ情報とを返信する(6)。
認証処理の後、ベアラ確立処理を起動し、旧IPアドレス及び端末グループ情報を設定したベアラ確立要求(8)をユーザデータモビリティ提供装置41に送信する。
ユーザデータモビリティ提供装置41は、ユーザデータゲートウェイ装置50に要求を送信し、これを受けたユーザデータゲートウェイ装置50は、指定されたIPアドレスが指定端末グループ情報から識別した集約トンネル60に関連付けられたIPアドレス帯域に含まれることを確認し、新たにユーザデータモビリティ提供装置41宛のベアラ設定を実行する。
以降は、通常のAttach/ベアラ確立処理と同一であるため説明は省略する。
このとき、ユーザデータゲートウェイ装置41が新たにベアラ設定を実施した結果のトンネル管理表の例を図16に示す。対象端末に払い出されたIPアドレスが2001:DB8:1:1::/64の場合の例を示している。
ユーザデータゲートウェイ装置50は、端末群IPと転送パケットのIPアドレスとのマッチングをロンゲストマッチ(Longest Match:最も長いアドレス部分が合致したものを採用する方式)を行うことにより、集約トンネルに割り付けたIPアドレス帯域の一部のアドレスのみ別のユーザデータモビリティ提供装置(41)宛のトンネルに転送することが可能となる。
<実施形態5>
本発明の第5の実施形態では、図1に示した構成において、同一グループ内の端末を一斉に呼び出す例を、図17のシーケンス図を参照して説明する。
関連技術では、端末を呼び出す必要がある場合、
端末毎の宛先を設定したIPパケットを送信するか、
端末毎にSMS(Short Message Service)を送信する、
必要がある。
本実施形態においては、端末グループに対する1パケットによって同一端末グループ内の端末群の全てを呼び出すことができる。
この場合、サーバ(外部ネットワークのサーバ)は、端末グループ内の全端末を呼び出すためのグループIDを用いる。グループIDとして端末グループに割り当てられたIPアドレスを用いた例について説明する。
サーバ(外部ネットワークのサーバ)はは、通信要求(1)において、グループ内の端末を呼び出す場合、当該グループに割り当てられたデレゲーション(IP delegation)されたIPアドレス(例えば図2の2001:DB8:1::)を宛先に設定したIPパケットを送信する。該IPパケットは、ユーザデータゲートウェイ装置50の集約トンネル60を通り、ユーザデータモビリティ提供装置40に到達する。
該IPパケットを受信したユーザデータモビリティ提供装置40は、その宛先がデレゲーション(delegation)されたIPアドレスであることから、同一グループ内の全端末に対する呼び出しパケットと判断し、グループ内の端末宛のパケット着信通知(2)を端末毎に生成し、加入者管理装置30に送信する。パケット着信通知を受けた加入者管理装置30は、指定端末に対して、ページング(Paging)要求(3、4)を行う。なお、これ以降は標準規定動作に従うため説明は省略する。
なお、上記した例では、ユーザデータモビリティ提供装置40がパケット着信通知を端末毎に生成したが、ユーザデータモビリティ提供装置40が、グループに対するパケット着信通知を1回、加入者管理装置30に送信し、加入者管理装置30が、指定グループ内の端末のそれぞれに対して、ページング(Paging)要求を行うようにしてもよい。
なお、実施形態をUTRANとE-UTRANとに適用した場合で説明したが、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等他の移動体ネットワークにおいても適用可能である。以下、いくつかの実施例に即して説明する。
<実施例1>
図18は、E-UTRANにおける図1に対応する構成を示す図である。図18のUE(User Equipment)1−1、eNodeB(eNB)20−1、MME(Mobility Management Entity)30−1、SGW(Serving Gateway)40−1、PGW(Packet data networkGateway)50−1、HSS(Home Subscriber Server)80−1は、図1の端末1、無線集約装置20、加入者管理装置30、ユーザデータモビリティ提供装置40、ユーザデータゲートウェイ装置50、加入者情報データベース80に相当する。MME30−1は、eNB20−1、SGW40−1と接続する。SWG40−1とPGW50−1間のトンネルは、第1の実施形態と同様、複数のUE1−1に対して集約トンネル60−1が張られる。なお、MME30−1は、インタフェースS1−MMEによりeNB20−1を収容し、UE1−1の移動管理、認証(セキュリティ)、ユーザ転送経路の設定を行う。また、MME30−1とHSS80−1間のインタフェース(S6a)を介してEPCへのユーザアクセスを認証・許可するための加入者データと認証データ等の転送が行われる。SGW40−1とPGW50−1間はトンネルインタフェース(S5)で接続される。
さらにMME30−1はSGW40−1とインタフェース(S11)で接続される。MME30−1はeNB20−1、SGW40−1とS1−MME、S11インタフェースを介して制御信号の送受を行い、SGW40−1からeNBの区間(端末毎通信路)のS1-Uインタフェースにおけるユーザデータ転送経路の設定・解放等を行う。
図19は、E-UTRANにおけるベアラ確立時のシーケンスを示す図である。図1の端末1、無線集約装置20、加入者管理装置30、ユーザデータモビリティ提供装置40、ユーザデータゲートウェイ装置50、加入者情報データベース80を、それぞれ、UE、eNB、MME、SGW、PGW、HSSとしたものに相当する。シーケンスは、図2と同様であるため、説明は省略する。
図20は、E-UTRANにおけるベアラ確立時のシーケンスを示す図である。図19では、図19の要求、応答について具体例を示している。
図20において、
・ATTACH REQUEST(1、2)は、図19のベアラ確立要求(1、2)、
・Create Session Request (端末グループ情報)(4)は、図19のベアラ確立要求(4)、
・Create Session Request (端末ベアラ集約情報)(5)は、図19のベアラ確立要求(5)、
・Create Session Response(6、7)は、図19のベアラ確立応答(6、7)、
・ATTACH RESPONSE(ACCEPT)(8)は、図19のベアラ確立応答(8)、
・Attach Complete(10)は、図19のベアラ確立完了通知(10)、 Modify・Bearer Request(11)は、図19のベアラ更新要求(11)、
・Modify Bearer Response(12)は、図19のベアラ更新完了(12)に対応する。
Create Session Request (端末ベアラ集約情報)(5)を受け取ったPGWは、IPアドレス帯域払い出しを行う。Create Session Response(6)を受けたSGWはIPアドレスの払い出しを行う。
図20では、SGWとPGW間の信号をGTP(GPRS Tunneling Protocol)の場合を説明したが、PMIP(Proxy Mobile Internet Protocol)を用いた場合も同様に適用可能である。
図21は、図19に従い、PGWとSGW間に集約トンネル設定後、E-UTRANにおける同一グループ2台目以降のベアラ確立時のシーケンスを示す図であり、図6に対応する。
Create Session Request(端末グループ情報)(4)を受信したSGWは、端末グループ情報から、既にPGWとの間の集約トンネルが確立済みであることを認識し、端末グループ内の最初の端末の接続時においてPGWから払い出されているIPアドレス帯域から、端末1宛のIPアドレスの払い出しを実行する。このとき、SGWは、グループ収容端末数をチェックし、1つのトンネルに集約される端末の数が上限を超えた場合には、例えば、上記一台目の処理により、新たな集約トンネル(集約ベアラ)を、PGWと確立する。
また、グループ収容端末数内の場合においても、同時利用上限数を超える場合には、SWGが新たな集約ベアラを確立するか、接続を拒否する。これにより、集約ベアラの同時利用数を管理・制限し、利用端末の保証ビットレート(GBR:Guaranteed Bit Rate)を保証した上で、GBRのシェアを実現する。以降は、最初の端末接続時(図19)と同一であるため、説明は省略する。
<実施例2>
図22は、図7に対応し、E-UTRANにおける、S1復旧時の動作シーケンスを示している。図22及び図18を参照して動作を説明する。Service Requestは、図7の通信路復旧要求に対応する。
図18のUE1−1は、Service Request(1)をeNB20−1に送信し、Service Request(1)を受信したeNB20−1は、Service Request(2)をMME30−1に送信する。無線確立処理(9)のあと、MME30−1からModify Bearer Request(11)を受信したSGW40−1は、通信中端末数チェックを行って、グループ収容端末の同時利用上限数を確認し、同時利用上限数以内の場合には、Modify Bearer Response(12)を返信し、通信路を復旧させる。
同時利用上限数を超える場合には、SGW40−1は、Modify Bearer Response(12)NGをMME30−1に返信し、通信路復旧要求を拒絶する。このとき、集約ベアラの利用状況・負荷状況に応じ、バックオフタイマ(back-off timer)の値を決定し、Modify Bearer Responce(12)に設定して、UE1に通知する。バックオフタイマ(back-off timer)の値を含むModify Bearer Responce(12)を受信したUE1−1は、バックオフタイマ(back-off timer)分、待ち合わせを行った後に、再接続要求を送信することで、不要な要求の競合を避けることができる。
<実施例3>
図23は、図17に対応し、E-UTRANにおける同一グループ内端末一斉呼び出しシーケンスを示す図である。図23及び図18を参照して動作を説明する。
図23を参照すると、サーバ(外部パケットデータネットワークに接続する)は、通信要求(1)において、グループ内のUEを呼び出す場合、当該グループに割り当てられたデレゲーション(IP delegation)されたIPアドレス(例えば図2の2001:DB8:1::)を宛先に設定したIPパケットを送信する。該IPパケットは、図18のPGW50−1の集約トンネル60−1を通り、SGW40−1に到達する。
該IPパケットを受信したSGW40−1は、その宛先がデレゲーション(delegation)されたIPアドレスであることから、同一グループ内の全UEに対する呼び出しパケットと判断し、グループ内のUE宛のDownlink Data Notification (2)をUE毎に生成し、MME30−1に送信する。パケット着信通知を受けたMME30−1は、指定UEに対して、Paging要求(3、4)を行う。なお、これ以降は標準規定動作に従うため説明は省略する。
なお、上記した例では、SGW40−1がDownlink Data Notification (2)をUE毎に生成したが、SGW40−1が、グループに対するパケット着信通知を1回、MME30−1に送信し、MME30−1が、指定グループ内の端末のそれぞれに対してPaging要求を行うようにしてもよい。
<実施例4>
図24は、UTRANにおける図1に対応する構成を示す図である。UTRANにおいて、UE1−2(又はMS(Mobile Station))、NodeB/RNC(Radio Network Controller)20−2、SGSN(Serving GPRS Support Node)40−2、GGSN(Gateway GPRS Support Node)50−2、HLR(Home Location Register)80−2は、図1の端末1、無線集約装置20、加入者管理装置30+ユーザデータモビリティ提供装置40、ユーザデータゲートウェイ装置50、加入者情報データベース80に相当する。なお、図24では、単に、図面の簡単化のため、NodeB/RNCを参照番号20−2で1つに纏めて示している。個々のノードを個別に参照する場合、例えばRNC20−2という表記を用いる。
なお、図24では、UE1−2は基地局装置NodeB20−2と無線接続する。SGSN40−2は、例えば図1の加入者管理装置30+ユーザデータモビリティ提供装置40を合わせた機能を備え、RNC20−2、HLR80−2、GGSN50−2と接続する。SGSN40−2とGGSN50−2間のトンネルは、第1の実施形態と同様、複数のUE1−2に対して集約トンネル60−2が張られる。
SGSN40−2はGrインタフェース経由でHLR80−2と接続され、Gpインタフェース経由でGGSN50−2と接続され、Iuインフェース経由でRNC20−2と接続する。
図25は、UTRANにおけるベアラ確立時のシーケンスを示す図である。図25において、
・Activate PDP Context Request (1,2)は、図4のベアラ確立要求(1、2)、
・Create PDP Context Request(ベアラ集約情報)(5)は、図4のベアラ確立要求(ベアラ集約情報)、
・Create PDP Context Response(6)は、図4のベアラ確立応答(6)
・RAB(Radio Access Bearer) Assignment Request(7)は、図4のベアラ確立応答(7)
・RAB Assignment Responce(10)は、図4のベアラ確立完了通知(10)
・Activate PDP Context Accept (11)は、Activate PDP Context Request(1)に対する応答である。
図25のシーケンス動作は、図4と同様であるため、説明は省略する。UTRANのPDP Context Activation処理は、3GPP TS 23.060 9.2に従う。
図26は、図25に従い、GGSNとSGSN間に集約トンネル設定後、UTRANにおける同一グループ2台目以降のベアラ確立時のシーケンスを示す図である。図26と図24を参照して、動作を説明する。
図24のRNC20−2からSGSN40−2に、Activate PDP Context Request(2)を送信後、認証処理(3)が行われる。SGSN40−2は、端末グループ情報から、既にGGSNとの間の集約トンネルが確立済みであることを認識し、端末グループ内の最初の端末の接続時にGGSN50−2から既に払い出されているIPアドレス帯域から、端末1宛のIPアドレスの払い出しを実行する。このとき、SGSN40−2は、グループ収容端末数をチェックし、1つのトンネルに集約される端末の数が上限を超えた場合には、例えば、上記一台目の処理により、新たな集約トンネル(集約ベアラ)を、GGSN50−2と確立する。
また、グループ収容端末数内の場合においても、同時利用上限数を超える場合には、SGSN40−2は、新たな集約ベアラを確立するか、接続を拒否する。これにより、集約ベアラの同時利用数を管理・制限し、利用端末のGBRを保証した上で、GBRのシェアを実現する。以降は、最初の端末接続時(図25)と同一であるため説明は省略する。
<実施例5>
図27は、図7に対応し、UTRANにおける、lu復旧時の動作シーケンスを示している。図27と図24を参照して、動作を説明する。
図24のUE1−2は、Service Request(1)をRNC20−2に送信し、Service Request(1)を受信したRNC20−2は、Service Request(2)をSGSN40−2に送信する。無線確立処理(9)のあと、SGSN40−2は、通信中端末数チェックを行う。図7を参照して説明したように、グループ収容端末の同時利用上限数を確認し、同時利用上限数以内の場合には、応答を返信し、通信路を復旧させる。同時利用上限数を超える場合には、SGSN40−2は通信路復旧要求を拒絶する。このとき、集約ベアラの利用状況・負荷状況に応じ、バックオフタイマ(back-off timer)の値を決定し、通信路復旧拒絶に設定して、UE1に通知する。
<実施例6>
図28は、図17に対応し、UTRANにおける同一グループ内端末一斉呼び出しシーケンスを示す図である。図27と図24を参照して、動作を説明する。
サーバ(外部パケットデータネットワーク:図24のGGSN50−2はその端点)は、通信要求(1)において、グループ内のUE1−2を呼び出す場合、当該グループに割り当てられたデレゲーション(IP delegation)されたIPアドレス(例えば図2の2001:DB8:1::)を宛先に設定したIPパケットを送信する。該IPパケットはGGSN50−2の集約トンネル60−2を通り、SGSN40−2に到達する。該IPパケットを受信したSGSN40−2は、その宛先がデレゲーション(delegation)されたIPアドレスであることから、同一グループ内の全UEに対する呼び出しパケットと判断し、UEに対して、Paging要求(3、4)を行う。なお、これ以降は標準規定動作に従うため説明は省略する。
上記した実施形態及び実施例において、共通の集約トンネルに纏めて括り付けられる端末グループの設定の仕方(集約トンネルと加入者との対応付け)は、例えば通信事業者(キャリア)のビジネス形態、戦略等に応じて任意である。例えば端末(加入者)の契約状況等に応じて異なる集約トンネルに纏めてもよい。標準の加入者に対してプレミアム契約等の加入者には、広い帯域の集約トンネルを確保するようにしてもよいし、あるいは、同時配信用(MBMS: Multimedia Broadcast and Multicast Service)の集約トンネルを設置するようにしてもよい。あるいは、端末がMTM(Machine To Machine communication:マシン通信)デバイスの場合等、当該デバイスを管理運営する業者別に別々の集約トンネルに纏めるようにしてもよい(MTCデバイスが例えば自販機の場合、複数の自販機を集約トンネルに纏めるにあたり、自販機の業者(例えば飲料・ドリンク・メーカ)別に、異なる集約トンネルに纏める)。また別の形態として、例えば動画通信(広い帯域が必要)を、専用の集約トンネルに纏めたり、オンラインゲーム用の集約トンネルを設置するようにしてもよい。あるいは、通信事業者別に複数の集約トンネルを分けるようにしてもよい。
上記した実施形態は、特に制限されないが、以下のように付記される。
(付記1)
移動体通信システムのコアネットワークが、外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と、
無線集約装置と前記ユーザデータゲートウェイ装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置と、
を備え、
端末からの要求に基づき、前記ユーザデータゲートウェイ装置と前記ユーザデータモビリティ提供装置との間のトンネルを設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む複数の端末の端末グループに対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定する、通信システム。
(付記2)
前記ユーザデータゲートウェイ装置は、前記ユーザデータモビリティ提供装置との間のトンネルについて、同一のトンネルに収容可能な前記複数の端末の端末グループに対するアドレスを、初回に纏めてアドレス帯域として払い出し、
前記複数の端末の端末グループに対して、共通の1つの前記集約トンネルを設定し、前記複数の端末宛てのそれぞれのパケットを、前記集約トンネルに転送する、付記1記載の通信システム。
(付記3)
前記ユーザデータモビリティ提供装置は、前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された前記端末グループに対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスを払い出し、
前記集約トンネルを通り転送されたパケットがどの端末宛かを判断し、前記無線集約装置に前記パケットを転送する、付記1記載の通信システム。
(付記4)
前記端末グループに共通な前記集約トンネルに対して帯域保証を行う、付記1記載の通信システム。
(付記5)
ベアラ確立済みで、且つ、無線区間通信路が解放済みの端末が前記無線区間通信路を復旧するとき、通信路復旧要求を加入者管理装置に送信し、
前記加入者管理装置からベアラ更新要求を受信した前記ユーザデータモビリティ提供装置は、前記端末グループに収容される端末の同時利用上限数を確認し、通信中の端末の数が、前記同時利用上限数以内の場合には、ベアラ更新応答を返信し、通信路を復旧させ、
通信中の端末の数が前記同時利用上限数を超える場合には、
前記ユーザデータモビリティ提供装置は、通信路復旧要求を拒絶し、前記集約トンネルの利用状況・負荷状況に応じ、バックオフタイマの値を決定しベアラ更新応答に設定して、前記端末に通知する、付記1記載の通信システム。
(付記6)
前記コアネットワークの加入者管理装置が、前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された前記端末グループに対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスの払い出しを行い、
前記端末グループ内の前記複数の端末の同時通信を不許可とし、
前記加入者管理装置は、前記無線集約装置配下の端末毎に、端末のグループ化を行う、付記1記載の通信システム。
(付記7)
前記加入者管理装置は、共通の前記集約トンネルを利用する各端末の通信タイミングを制御する、付記6記載の通信システム。
(付記8)
前記加入者管理装置が、新規の端末からのベアラ確立要求を拒否する場合、前記ベアラ確立要求の拒否信号に、前記端末のリトライ待ちタイマを追加設定して、前記端末に対してベアラ確立要求を再送するタイミングを指定する、付記6記載の通信システム。
(付記9)
前記加入者管理装置に対して、通信路復旧を行わせる端末の識別子を設定した通信要求を送信する通信タイミング管理装置を備え、
前記通信タイミング管理装置から通信要求を受信した前記加入者管理装置は、前記無線集約装置に対して、ページングを行い、端末に対して通信路復旧を指示する、付記6記載の通信システム。
(付記10)
前記端末の移動を契機に前記無線集約装置はハンドオーバ要求を送信し、
加入者管理装置は、ハンドオーバ失敗応答を前記端末に返し、
前記端末は再アタッチ要求を送信し、
前記再アタッチ要求を受けた前記加入者管理装置は、旧在圏の加入者管理装置からハンドオーバ以前に接続時の旧アドレス、ユーザデータゲートウェイ装置、及び端末グループ情報を取得し、
前記旧アドレス及び端末グループ情報を設定したベアラ確立要求を、ハンドオーバ先の無線集約装置に接続する別のユーザデータモビリティ提供装置に送信し、
前記別のユーザデータモビリティ提供装置は、前記ユーザデータゲートウェイ装置に前記旧アドレス及び端末グループ情報を設定したベアラ確立要求を送信し、
前記ユーザデータゲートウェイ装置は、前記旧アドレスが、前記端末グループ情報から識別した前記集約トンネルに関連付けられたアドレス帯域に含まれることを確認し、前記旧アドレスを再度用いて、前記別のユーザデータモビリティ提供装置宛のトンネル設定を実行する、付記1記載の通信システム。
(付記11)
外部ネットワークに接続するサーバは、通信要求において、グループ内の端末を呼び出す場合、前記グループに割り当てられたアドレスを宛先に設定したパケットを送信し、
前記パケットを、前記ユーザデータゲートウェイ装置、前記集約トンネルを介して受け取った前記ユーザデータモビリティ提供装置は、端末グループ内の端末宛のパケット着信通知を生成して、加入者管理装置に送信し、
前記加入者管理装置は、前記端末グループ内の各端末に対して、ページング要求を行う、付記1記載の通信システム。
(付記12)
外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と、前記ユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置と、の間のトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む複数の端末の端末グループに対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定する、通信方法。
(付記13)
前記ユーザデータゲートウェイ装置は、前記ユーザデータモビリティ提供装置との間のトンネルについて同一のトンネルに収容可能な前記複数の端末の端末グループに対するアドレスを、初回に纏めてアドレス帯域として払い出し、
前記端末グループに対して共通の前記1つの集約トンネルを設定し、前記端末グループの前記複数の端末宛てのパケットを前記集約トンネルに転送する、付記12記載の通信方法。
(付記14)
前記ユーザデータモビリティ提供装置は、前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された前記端末グループに対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスを払い出し、
前記共通の集約トンネルを通り転送されたパケットがどの端末宛かを判断し前記無線集約装置にパケットを転送する、付記12記載の通信方法。
(付記15)
前記端末グループに共通な前記集約トンネルに対して帯域保証を行う、付記12記載の通信方法。
(付記16)
ベアラ確立済みであり、且つ、無線区間通信路が解放済みの端末が前記無線区間通信路を復旧するとき、通信路復旧要求を加入者管理装置に送信し、
前記加入者管理装置からベアラ更新要求を受信した前記ユーザデータモビリティ提供装置は、前記端末グループに収容される端末の同時利用上限数を確認し、通信中端末の数が、前記同時利用上限数以内の場合には、ベアラ更新応答を返信し、通信路を復旧させ、
通信中端末の数が前記同時利用上限数を超える場合には、前記ユーザデータモビリティ提供装置は、通信路復旧要求を拒絶し、集約ベアラの利用状況・負荷状況に応じ、バックオフタイマの値を決定し、ベアラ更新応答に設定して、前記端末に通知する、付記12記載の通信方法。
(付記17)
加入者管理装置が、前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された端末グループに対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスの払い出しを行い、
前記端末グループ内の同時通信を不許可とし、前記加入者管理装置が前記無線集約装置配下の端末毎に端末のグループ化を行う、付記12記載の通信方法。
(付記18)
前記加入者管理装置は、共通の前記集約トンネルを利用する各端末の通信タイミングを制御する、付記17記載の通信方法。
(付記19)
前記加入者管理装置が、新規の端末からのベアラ確立要求を拒否する際には、ベアラ確立要求の拒否信号に、端末のリトライ待ちタイマを追加設定して、前記端末にベアラ確立要求を再送するタイミングを指定する、付記17記載の通信方法。
(付記20)
通信路復旧を行わせる端末の識別子を設定した通信要求を受信した前記加入者管理装置は、前記無線集約装置に対して、ページングを行い、端末に対して通信路復旧を指示する付記17記載の通信方法。
(付記21)
前記端末の移動を契機に前記無線集約装置はハンドオーバ要求を送信し、
加入者管理装置は、ハンドオーバ失敗応答を前記端末に返し、
前記端末は再アタッチ要求を送信し、
前記再アタッチ要求を受けた前記加入者管理装置は、旧在圏の加入者管理装置からハンドオーバ以前に接続時の旧アドレス及びユーザデータゲートウェイ装置と端末グループ情報とを取得し、旧アドレス及び端末グループ情報を設定したベアラ確立要求を、ハンドオーバ先の無線集約装置に接続する別のユーザデータモビリティ提供装置に送信し、
前記別のユーザデータモビリティ提供装置は、前記ユーザデータゲートウェイ装置に前記旧アドレス及び端末グループ情報を設定したベアラ確立要求を送信し、
前記ユーザデータゲートウェイ装置は、前記旧アドレスが、前記端末グループ情報から識別した前記集約トンネルに関連付けられたアドレス帯域に含まれることを確認し、前記旧アドレスを再度用いて、前記別のユーザデータモビリティ提供装置宛のトンネル設定を実行する、付記12記載の通信方法。
(付記22)
外部ネットワークに接続するサーバは、通信要求において、グループ内の端末を呼び出す場合、前記グループに割り当てられたアドレスを宛先に設定したパケットを送信し、
前記パケットを、前記ユーザデータゲートウェイ装置、前記集約トンネルを介して受け取った前記ユーザデータモビリティ提供装置は、グループ内の端末宛のパケット着信通知を生成して、加入者管理装置に送信し、
前記加入者管理装置は前記グループ内の各端末に対してページング要求を行う、付記12記載の通信方法。
(付記23)
外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置であって、
前記ユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置との間でトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む端末グループに対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定し、その際、同一のトンネルに収容可能な複数の端末に対するアドレスを、初回に纏めてアドレス帯域として払い出し、
前記端末を含む前記端末グループに対して共通の前記1つの集約トンネルを設定し、前記複数の端末宛てのパケットを前記集約トンネルに転送する、ユーザデータゲートウェイ装置。
(付記24)
外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置であって、
前記ユーザデータゲートウェイ装置との間のトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む端末グループに対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定し、その際、前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された端末グループに対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスを払い出し、
前記共通の集約トンネルを通り転送されたパケットが、どの端末宛かを判断し、前記無線集約装置に前記パケットを転送する、ユーザデータモビリティ提供装置。
(付記25)
外部ネットワークに接続するユーザデータゲートウェイ装置と無線集約装置との間でデータの転送を行うことで前記無線集約装置を跨るモビリティ機能を提供するユーザデータモビリティ提供装置と前記ユーザデータゲートウェイ装置との間のトンネルを、端末からの要求に基づき設定するにあたり、前記端末の加入者情報に基づき、前記端末を含む端末グループに対応するトンネルを1つに纏めた集約トンネルを設定する前記ユーザデータゲートウェイ装置から払い出された端末グループに対するアドレス帯域から、端末毎のアドレスの払い出しを行い、
前記端末グループ内の同時通信を不許可とし、前記無線集約装置配下の端末毎に端末のグループ化を行う、加入者管理装置。
(付記26)
共通の集約トンネルを利用する各端末の通信タイミングを制御する、付記25記載の加入者管理装置。
(付記27)
新規の端末からのベアラ確立要求を拒否する際には、ベアラ確立要求の拒否信号に、端末のリトライ待ちタイマを追加設定して、前記端末にベアラ確立要求を再送するタイミングを指定する、付記25記載の加入者管理装置。
(付記28)
通信路復旧を行わせる端末の識別子を設定した通信要求を送信する通信タイミング管理装置から通信要求を受信した前記加入者管理装置は、前記無線集約装置に対して、ページングを行い、端末に対して通信路復旧を指示する付記25記載の加入者管理装置。
なお、上記の特許文献各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各付記の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
1、1−1、1−2 端末(UE)
20、21 無線集約装置
20−1 eNB、
20−2 NodeB/RNC
30、31 加入者管理装置
30−1 MME
40、41 ユーザデータモビリティ提供装置
40−1 SGW
40−2 SGSN
50 ユーザデータゲートウェイ装置
50−1 PGW
50−2 GGSN
60、60−1、60−2 集約トンネル
70、70−1、70−2 端末毎通信路
80 加入者情報データベース
80−1 HSS
80−2 HLR
90 端末通信タイミング管理装置

Claims (20)

  1. 外部ネットワークに接続するゲートウェイ装置と、
    前記ゲートウェイ装置との間でデータの転送を行うモビリティ提供装置と、
    を含み、
    前記ゲートウェイ装置と前記モビリティ提供装置との間でトンネルを設定するにあたり、
    グループ化された複数の端末のうちの少なくとも一つの端末の加入者情報に基づき、前記グループ化された複数の端末に対して前記トンネルを共通化した集約トンネルを設定する、通信システム。
  2. 前記ゲートウェイ装置は、前記集約トンネルに収容可能な前記複数の端末に対するアドレスを纏めてアドレス帯域として払い出し、前記複数の端末宛てのそれぞれのパケットを、前記集約トンネルに転送する、請求項1記載の通信システム。
  3. 前記モビリティ提供装置は、前記ゲートウェイ装置から払い出された前記複数の端末に対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスを払い出し、
    前記モビリティ提供装置は、前記ゲートウェイ装置から前記集約トンネルを通り転送されたパケットがどの端末宛かを判断し前記パケットを転送する、請求項2記載の通信システム。
  4. 前記複数の端末の認証を行う加入者管理装置をさらに備え、
    前記加入者管理装置は、前記複数の端末をグループ化し、
    前記加入者管理装置は、前記ゲートウェイ装置から払い出された前記複数の端末に対する前記アドレス帯域から端末毎のアドレスの払い出しを行う、請求項2記載の通信システム。
  5. 前記複数の端末の加入者情報を保持する加入者情報データベースをさらに備え、
    前記加入者管理装置は、前記加入者情報データベースから、前記端末の加入者情報を取得し、前記加入者情報の端末グループ情報に基づき、前記集約トンネルの設定の要否を判断する、請求項4記載の通信システム。
  6. 前記加入者情報データベースに保持されている前記複数の端末の加入者情報は、前記端末グループ情報として、前記集約トンネルに収容可能とする端末数および前記集約トンネルで同時利用可能とする端末数の情報を含む、請求項5記載の通信システム。
  7. 前記ゲートウェイ装置は、PGW(PDN(Packet Data Network) Gateway)又はGGSN(Gateway GPRS(General Packet Radio Service) Support Node)であり、
    前記モビリティ提供装置は、SGW(Serving Gateway)又はSGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Support Node)であり、
    前記加入者管理装置は、MME(Mobility Management Entity)であるか、又は、前記SGSNが兼ねており、
    前記加入者情報データベースは、HSS(Home Subscriber Server)又はHLR(Home Location Register)である、請求項6記載の通信システム。
  8. 外部ネットワークに接続するゲートウェイ装置と、前記ゲートウェイ装置との間でデータの転送を行うモビリティ提供装置との間でトンネルを設定するにあたり、
    グループ化された複数の端末のうちの少なくとも一つの端末の加入者情報に基づき、前記グループ化された複数の端末に対して前記トンネルを共通化した集約トンネルを設定する、通信方法。
  9. 前記ゲートウェイ装置は、前記集約トンネルに収容可能な前記複数の端末に対するアドレスを纏めてアドレス帯域として払い出し、
    前記ゲートウェイ装置は、前記複数の端末宛てのパケットを前記集約トンネルに転送する、請求項記載の通信方法。
  10. 前記モビリティ提供装置は、前記ゲートウェイ装置から払い出された前記複数の端末に対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスを払い出し、
    前記モビリティ提供装置は、前記ゲートウェイ装置から前記集約トンネルを通り転送されたパケットがどの端末宛かを判断し前記パケットを転送する、請求項記載の通信方法。
  11. 前記複数の端末の認証を行う加入者管理装置が、前記複数の端末をグループ化し、
    前記加入者管理装置は、前記ゲートウェイ装置から払い出された前記複数の端末に対する前記アドレス帯域から、端末毎のアドレスの払い出しを行う、請求項9記載の通信方法。
  12. 前記加入者管理装置は、前記複数の端末の加入者情報を保持する加入者情報データベースから、前記端末の加入者情報を取得し、前記加入者情報の端末グループ情報に基づき、前記集約トンネルの設定の要否を判断する、請求項1記載の通信方法。
  13. 前記加入者情報データベースに保持されている前記複数の端末の加入者情報は、前記端末グループ情報として、前記集約トンネルに収容可能とする端末数および前記集約トンネルで同時利用可能とする端末数の情報を含む、請求項1記載の通信方法。
  14. 前記ゲートウェイ装置は、PGW(PDN(Packet Data Network) Gateway)又はGGSN(Gateway GPRS(General Packet Radio Service) Support Node)であり、
    前記モビリティ提供装置は、SGW(Serving Gateway)又はSGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Support Node)であり、
    前記加入者管理装置は、MME(Mobility Management Entity)であるか、又は、前記SGSNが兼ねており、
    前記加入者情報データベースは、HSS(Home Subscriber Server)又はHLR(Home Location Register)である、請求項1記載の通信方法。
  15. 外部ネットワークに接続するゲートウェイ装置であって、
    前記ゲートウェイ装置との間でデータの転送を行うモビリティ提供装置との間でトンネル設定するにあたり、
    グループ化された複数の端末のうちの少なくとも一つの端末の加入者情報に基づき、前記グループされた複数の端末に対して前記トンネルを共通化した集約トンネルを設定し、同一のトンネルに収容可能な複数の端末に対するアドレスを纏めてアドレス帯域として払い出し、
    前記グループ化された複数の端末宛てのパケットを前記集約トンネルに転送するゲートウェイ装置。
  16. 外部ネットワークに接続するゲートウェイ装置との間でデータの転送を行うモビリティ機能を提供するモビリティ提供装置であって、
    前記ゲートウェイ装置との間でトンネルを設定するにあたり、グループ化された複数の端末のうちの少なくとも一つの端末の加入者情報に基づき、前記グループ化された複数の端末に対して前記トンネルを共通化した集約トンネルを設定し、
    前記ゲートウェイ装置から払い出された端末グループに対するアドレス帯域から、端末毎のアドレスを払い出し、前記ゲートウェイ装置から前記集約トンネルを通り転送されたパケットが、どの端末宛かを判断して転送する、モビリティ提供装置。
  17. 外部ネットワークに接続するゲートウェイ装置との間でデータの転送を行うモビリティ提供装置と、前記ゲートウェイ装置との間でトンネルを設定するにあたり、前記ゲートウェイ装置は、グループ化された複数の端末のうちの少なくとも一つの端末の加入者情報に基づき、前記グループ化された複数の端末に対して前記トンネルを共通化した集約トンネルを設定し、
    前記ゲートウェイ装置から払い出された前記複数の端末に対するアドレス帯域から、端末毎のアドレスの払い出しを行い、
    前記グループ内の同時通信を不許可とし、無線集約装置配下の端末毎に端末のグループ化を行う、加入者管理装置。
  18. 共通の集約トンネルを利用する各端末の通信タイミングを制御する、請求項17記載の加入者管理装置。
  19. 新規の端末からのベアラ確立要求を拒否する際には、ベアラ確立要求の拒否信号に、端末のリトライ待ちタイマを追加設定して、前記端末にベアラ確立要求を再送するタイミングを指定する、請求項17記載の加入者管理装置。
  20. 通信路復旧を行わせる端末の識別子を設定した通信要求を送信する通信タイミング管理装置から通信要求を受信した前記加入者管理装置は、前記無線集約装置に対して、ページングを行い、端末に対して通信路復旧を指示する請求項17記載の加入者管理装置。
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