JP6104507B2 - ゲートウェイ装置及び通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、3GPP(3rd Generation Partnership Project) E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)において使用されるHeNB(Home eNode B) GW(Gateway)及びX2 GWを物理的に統合したゲートウェイ装置、及び、このゲートウェイ装置を用いた通信方法に関する。
RLC−AM(Radio Link Control-Acknowledged Mode) DRB(Data Radio Bearer)では、ハンドオーバ時に移動元基地局から移動先基地局にX2インタフェースを用いてデータをフォワーディングすることができる。具体的には、RLC ARQ(Automatic Repeat reQuest)で送達確認ができていないDL PDCP(Packet Data Convergence Protocol) SDU(Service Data Unit)、アウトオブオーダー(Out of Order)のUL PDCP SDU、及び、サービングゲートウェイ(以下、「S−GW」という)でのパススイッチが完了するまでの間にS−GWから送信されるDL PDCP SDUがフォワーディングされる。
このデータフォワーディングでは、ハンドオーバによるデータ紛失の防止、データ順序性の保証、データ重複の除去を行うことができる。
3GPPリリース11(Release 11)では、HeNBとマクロセルeNB(以下、単に「eNB」という)間でX2インタフェースを使用するために、X2 GWを用いた方式が検討されている。X2 GWは、複数のHeNBのX2インタフェースを集約し、eNBからは1台のHeNBが接続しているように見せる機能を有する。これにより、HeNBの数が増加しても、eNBのX2インタフェースは増加せず、シグナリング負荷を低減することができる。
一方、HeNB GWは、HeNBとMME(Mobility Management Entity)間に設置され、複数のHeNBのS1インタフェースを集約し、MMEから1台のHeNBに見せることができる。これにより、MMEでのシグナリング負荷を低減することができる。
ここで、HeNBは、小型小電力の基地局であり、個人住宅、企業、ショッピングモール等の室内エリア、または、スループットセルとしてホットスポット等に用いられる。
次に、非特許文献1に開示のハンドオーバプロシージャを基に、HeNB GWとX2 GWとを統合したインテグレイティドGWを用いて、HeNBからeNBにハンドオーバを実施した場合のDLデータのフォワーディングについて図1に示す。
まず、S−GWからHeNBに新たに送信されたデータのフォワーディング経路(図中実線の矢印で示す)について説明する。図1において、(1)では、S−GWは、S1インタフェースを用いて、HeNB GW(インテグレイティドGW)宛てにGTP−U(GPRS Tunneling Protocol for User Plane)パケットを送信する。GTP−UヘッダのTEID(Tunnel Endpoint IDentifier)には、E−RAB(E-UTRAN Radio Access Bearer)確立時にHeNB GWによって割り当てられたTEID:Aが設定される。
(2)では、HeNB GW(インテグレイティドGW)は、S1インタフェースを用いて、HeNB1宛てにGTP−Uパケットを送信する。GTP−UヘッダのTEIDは、E−RAB確立時にHeNBによって割り当てられたTEID:Bに変更される。
(3)では、HeNBは、X2インタフェースを用いて、X2 GW(インテグレイティドGW)宛てにGTP−Uパケットを転送する。GTP−UヘッダのTEIDは、ハンドオーバ準備(Handover Preparation)時にX2 GW(インテグレイティドGW)によって割り当てられたTEID:Cが設定される。
(4)では、X2 GW(インテグレイティドGW)は、X2インタフェースを用いて、eNB宛てにGTP−Uパケットを転送する。GTP−UヘッダのTEIDは、ハンドオーバ準備時にeNBによって割り当てられたTEID:Dに変更される。
次に、HeNBで送達確認が取れなかったデータのフォワーディング経路(図中点線の矢印で示す)について説明する。図1において、(1)’では、HeNBは、RLC ARQで送達確認が取れていないPDCP SDUをX2 GW(インテグレイティドGW)宛てにGTP−Uパケットにより転送する。GTP−UヘッダのTEIDは、ハンドオーバ準備時にX2 GW(インテグレイティドGW)によって割り当てられたTEID:Cが設定される。また、GTP−Uヘッダには、未送達であったPDCP PDUのシーケンスナンバーが付与される。なお、送信順序の順序性を維持するため、(1)’は(3)より先に行われる。
(2)’では、X2 GW(インテグレイティドGW)は、X2インタフェースを用いて、eNB宛てにGTP−Uパケットを転送する。GTP−UヘッダのTEIDは、ハンドオーバ準備時にeNBによって割り当てられたTEID:Dに変更される。
3GPP TS36.300 V10.5.0 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 10)
しかしながら、多くのHeNBが設置される環境において、UEのHeNBセルからeNBセルへのハンドオーバが高頻度で発生することがある。このとき、HeNBからeNBへは非常に多くのデータがフォワーディングされることになり、オペレータネットワークのリソースを逼迫するという問題がある。
本発明の目的は、HeNBセルからeNBセルへのハンドオーバが発生する場合においても、オペレータネットワークのリソースを有効に利用するゲートウェイ装置及び通信方法を提供することである。
本発明のゲートウェイ装置は、マクロセルを形成する第1の基地局装置と、前記マクロセルより小さいセルを形成する第2の基地局装置との間で交換されるデータに設定される第1のパラメータ、及び、前記第2の基地局装置と上位ノード装置との間で交換されるデータに設定される第2のパラメータを取得し、データコネクション毎に管理する管理手段と、前記第2の基地局装置と接続する移動端末装置が前記第1の基地局装置へ接続の切り替えを開始するまでの間、前記上位ノード装置から前記第2の基地局装置を経由して前記移動端末装置に送信されるデータをバッファリングし、前記第1の基地局装置へ接続の切り替えを開始した場合、前記データコネクション毎に管理された前記第1のパラメータ及び前記第2のパラメータに基づいて、バッファリングされた前記データを前記第1の基地局装置に送信するバッファリング手段と、を具備する構成を採る。
本発明の通信方法は、マクロセルを形成する第1の基地局装置と、前記マクロセルより小さいセルを形成する第2の基地局装置との間で交換されるデータに設定される第1のパラメータ、及び、前記第2の基地局装置と上位ノード装置との間で交換されるデータに設定される第2のパラメータを取得し、データコネクション毎に管理する管理工程と、前記第2の基地局装置と接続する移動端末装置が前記第1の基地局装置へ接続の切り替えを開始するまでの間、前記上位ノード装置から前記第2の基地局装置を経由して前記移動端末装置に送信されるデータをバッファリングするバッファリング工程と、前記第1の基地局装置へ接続の切り替えを開始した場合、前記データコネクション毎に管理された前記第1のパラメータ及び前記第2のパラメータに基づいて、バッファリングされた前記データを前記第1の基地局装置に送信する送信工程と、を具備するようにした。
本発明によれば、HeNBセルからeNBセルへのハンドオーバが発生する場合においても、オペレータネットワークのリソースを有効に利用することができる。
非特許文献1に開示のハンドオーバプロシージャを基に、インテグレイティドGWを用いて、HeNBからeNBにハンドオーバを実施した場合のDLデータのフォワーディングを示す模式図 本発明の一実施の形態に係るインテグレイティドGWの構成を示すブロック図 フォワーディングテーブル管理部が管理するテーブルを示す図 インテグレイティドGWを用いたデータフォワーディングの手順を示すシーケンス図 図4に示したST201の処理(Initial Context Setup Procedure)の手順を示すシーケンス図 図4に示したST208の処理(Handover Preparation Procedure)の手順を示すシーケンス図 図4に示したST214の処理(SN Status Transfer)の手順を示すシーケンス図 図4に示したST228の処理(UE Context Release)の手順を示すシーケンス図 本発明の一実施の形態に係るインテグレイティドGWを用いて、HeNBからeNBにハンドオーバを実施した場合のDLデータのフォワーディングを示す模式図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(一実施の形態)
図2は、本発明の一実施の形態に係るインテグレイティドGW100の構成を示すブロック図である。以下、図2を用いて、インテグレイティドGW100の構成について説明する。
DL S1インタフェース受信部101は、S−GWから送信されたDL S1APメッセージを受信し、受信したDL S1APメッセージをDL S1メッセージ解析部102に出力する。また、S−GWから送信されたGTP−Uデータを受信し、受信したGTP−UデータをDL S1データバッファリング部105に出力する。
DL S1メッセージ解析部102は、DL S1インタフェース受信部101から出力されたDL S1APメッセージを解析し、解析した結果、DL S1APメッセージがHeNBへ転送が必要なメッセージ(例えば、INITIAL CONTEXT SETUP REQUESTなど)の場合、DL S1APメッセージをDL S1メッセージ生成部103に出力する。
DL S1メッセージ生成部103は、DL S1メッセージ解析部102から出力されたDL S1APメッセージのID値をHeNB向けに変更し、ID値を変更したDL S1APメッセージをDL S1インタフェース送信部104に出力する。
DL S1インタフェース送信部104は、DL S1メッセージ生成部103から出力されたDL S1APメッセージをHeNB宛てに送信する。また、DL S1データバッファリング部105から出力されたDL GTP−UデータをHeNB宛てに送信する。
DL S1データバッファリング部105は、DL S1インタフェース受信部101から出力されたGTP−Uデータをバッファリングするか、HeNBへ転送するかを、GTP−UデータのTEIDがフォワーディングテーブル管理部121でフォワーディング対象のE−RABとして設定されているか否かを問い合わせて判定する。
GTP−UデータをHeNBへ転送すると判定した場合、DL S1データバッファリング部105はGTP−UデータをDL S1インタフェース送信部104に出力する。一方、GTP−Uデータをバッファリングすると判定した場合、DL S1データバッファリング部105はGTP−Uデータをバッファリングする。
また、DL S1データバッファリング部105は、バッファリングタイマ管理部120からタイマ満了と共にE−RAB ID(データコネクション識別子)の通知を受けると、通知されたE−RAB IDに従って、バッファリングしているGTP−Uデータをフォワーディングデータ生成部119に出力する。
さらに、DL S1データバッファリング部105は、DL S1インタフェース受信部101から出力されたGTP−Uデータがエンドマーカー(End Marker)である場合、このGTP−Uデータをフォワーディングデータ生成部119及びDL S1インタフェース送信部104に出力する。
UL S1インタフェース受信部106は、HeNBから送信されたUL S1APメッセージを受信し、受信したUL S1APメッセージをUL S1メッセージ解析部107に出力する。
UL S1メッセージ解析部107は、UL S1インタフェース受信部106から出力されたUL S1APメッセージを解析し、解析した結果、UL S1APメッセージがS−GWへ転送が必要なメッセージ(例えば、INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSEなど)の場合、UL S1APメッセージをUL S1メッセージ生成部108に出力する。また、解析した結果、UL S1APメッセージがINITIAL CONTEXT SETUP RESPONSEである場合、UL S1メッセージ解析部107は、メッセージ内からE−RAB ID及びHeNBで割り当てられたGTPのTEIDを取得し、フォワーディングテーブル管理部121に出力する。
UL S1メッセージ生成部108は、UL S1メッセージ解析部107から出力されたUL S1APメッセージのID値をMME向けに変更し、ID値を変更したUL S1APメッセージをUL S1インタフェース送信部109に出力する。また、UL S1メッセージ生成部108は、UL S1APメッセージがINITIAL CONTEXT SETUP RESPONSEである場合、メッセージ内からE−RAB ID及びインテグレイティドGWで割り当てられたGTPのTEIDを取得し、フォワーディングテーブル管理部121に出力する。
UL S1インタフェース送信部109は、UL S1メッセージ生成部108から出力されたUL S1APメッセージをS−GW宛てに送信する。
HeNB宛てX2インタフェース受信部110は、eNBから送信されたHeNB宛てX2APメッセージを受信し、受信したHeNB宛てX2APメッセージをHeNB宛てX2メッセージ解析部111に出力する。
HeNB宛てX2メッセージ解析部111は、HeNB宛てX2インタフェース受信部110から出力されたHeNB宛てX2APメッセージを解析し、解析した結果、HeNB宛てX2APメッセージがHeNBへ転送が必要なメッセージ(例えば、HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE, UE CONTEXT RELEASEなど)の場合、HeNB宛てX2APメッセージをHeNB宛てX2メッセージ生成部112に出力する。
また、HeNB宛てX2メッセージ解析部111は、解析したメッセージがHANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGEであり、かつ、メッセージ内にDL GTP Tunnel End Pointが設定されている場合、該当するE−RAB IDについてDLデータフォワーディングを行うと判断し、この判断結果をフォワーディングテーブル管理部121に通知する。
また、HeNB宛てX2メッセージ解析部111は、解析したメッセージがHANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGEである場合、E−RAB ID、eNBで割り当てられたDL GTP Tunnel End Point、eNBで割り当てられたNew eNB UE X2AP ID、及び、インテグレイティドGWで割り当てられたNew eNB UE X2AP IDを取得し、フォワーディングテーブル管理部121に出力する。
さらに、HeNB宛てX2メッセージ解析部111は、解析したメッセージがUE CONTEXT RELEASEである場合、メッセージ内で示されるインテグレイティドGWで割り当てられたOld eNB UE X2AP IDと、eNBで割り当てられたNew eNB UE X2AP IDと共に、テーブル解放指示をフォワーディングテーブル管理部121に出力する。
HeNB宛てX2メッセージ生成部112は、HeNB宛てX2メッセージ解析部111から出力されたHeNB宛てX2APメッセージのID値をHeNB向けに変更し、ID値を変更したHeNB宛てX2APメッセージをHeNB宛てX2インタフェース送信部113に出力する。
HeNB宛てインタフェース送信部113は、HeNB宛てX2メッセージ生成部112から出力されたHeNB宛てX2APメッセージをHeNB宛てに送信する。
eNB宛てX2インタフェース受信部114は、HeNBから送信されたeNB宛てX2APメッセージを受信し、受信したeNB宛てX2APメッセージをeNB宛てX2メッセージ解析部115に出力する。また、eNB宛てX2インタフェース受信部114は、HeNBから送信されたフォワーディングGTP−Uデータを受信し、受信したフォワーディングGTP−Uデータをフォワーディングデータバッファリング部118に出力する。
eNB宛てX2メッセージ解析部115は、eNB宛てX2インタフェース受信部114から出力されたeNB宛てX2APメッセージを解析し、解析した結果、eNB宛てX2APメッセージがeNBへ転送が必要なメッセージ(例えば、HANDOVER REQUEST, SN STATUS TRANSFERなど)の場合、eNB宛てX2APメッセージをeNB宛てX2メッセージ生成部116に出力する。
また、eNB宛てX2メッセージ解析部115は、解析したメッセージがHANDOVER REQUESTである場合、メッセージ内からE−RAB ID、HeNBで割り当てられたOld eNB UE X2AP IDを取得し、フォワーディングテーブル管理部121に出力する。
さらに、eNB宛てX2メッセージ解析部115は、解析したメッセージがSN STATUS TRANSFERである場合、メッセージ内のE−RAB IDについて、バッファリングタイマの起動をバッファリングタイマ管理部120に通知する。
eNB宛てX2メッセージ生成部116は、eNB宛てメッセージ解析部115から出力されたeNB宛てX2APメッセージのID値をeNB向けに変更し、ID値を変更したeNB宛てX2APメッセージをeNB宛てX2インタフェース送信部117に出力する。また、メッセージがHANDOVER REQUESTである場合、メッセージ内からE−RAB ID、インテグレイティドGWで割り当てられたOld eNB UE X2AP IDを取得し、フォワーディングテーブル管理部121に出力する。
eNB宛てX2インタフェース送信部117は、eNB宛てX2メッセージ生成部116から出力されたeNB宛てS1APメッセージをeNB宛てに送信する。また、eNB宛てX2インタフェース送信部117は、フォワーディングデータ生成部119から出力されたeNB宛てGTP−UデータをeNB宛てに送信する。
フォワーディングデータバッファリング部118は、eNB宛てX2インタフェース受信部114から出力されたフォワーディングGTP−Uデータをバッファリングするか、eNBへ転送するかを、GTP−UデータのTEIDがフォワーディングテーブル管理部121でフォワーディング対象のE−RABとして設定されているか否かを問い合わせて判定する。
GTP−UデータをeNBへ転送すると判定した場合、フォワーディングデータバッファリング部118はGTP−Uデータをフォワーディングデータ生成部119に出力する。一方、GTP−Uデータをバッファリングすると判定した場合、フォワーディングデータバッファリング部118はGTP−Uデータをバッファリングする。
また、フォワーディングデータバッファリング部118は、バッファリングタイマ管理部120からタイマ満了と共にE−RAB IDの通知を受けると、通知されたE−RAB IDに従って、バッファリングしているGTP−Uデータをフォワーディングデータ生成部119に出力する。
フォワーディングデータ生成部119は、フォワーディングデータバッファリング部118から出力されたGTP−UデータをDL S1データバッファリング部105から出力されたGTP−Uデータより先に送信するための順序制御を行う。また、フォワーディングデータ生成部119は、送信するGTP−UヘッダのTEIDをフォワーディングテーブル管理部121に通知し、eNBで割り当てられたDL GTP Tunnel End Pointを問い合わせ、GTP−UヘッダのTEIDを変更し、TEIDを変更したGTP−UデータをeNB宛てX2インタフェース送信部117に出力する。
バッファリングタイマ管理部120は、eNB宛てX2メッセージ解析部115からの起動通知に従って、同じく通知されたE−RAB IDのためのバッファリングタイマを起動する。バッファリングタイマが満了すると、バッファリングタイマ管理部120は、満了したE−RAB IDをDL S1データバッファリング部105及びフォワーディングデータバッファリング部118に通知する。
フォワーディングテーブル管理部121は、UL S1メッセージ解析部107、UL S1メッセージ生成部108、eNB宛てX2メッセージ解析部115、eNB宛てX2メッセージ生成部116、及び、HeNB宛てX2メッセージ解析部111から出力された情報をE−RAB IDをインデックスとしてテーブルに保持する。
また、フォワーディングテーブル管理部121は、HeNB宛てX2メッセージ解析部111からテーブル解放指示が出力された場合、HeNB宛てX2メッセージ解析部111から通知されたOld eNB UE X2AP IDとNew eNB UE X2AP IDとからE−RAB IDを検索し、該当するE−RAB IDのテーブル情報を削除する。
また、フォワーディングテーブル管理部121は、DL S1データバッファリング部105からの問い合わせに対して、問い合わされたDL GTP−UパケットのTEIDがフォワーディング対象のE−RABであるか否かを判定し、その結果を返送する。
また、フォワーディングテーブル管理部121は、フォワーディングデータバッファリング部118からの問い合わせに対して、問い合わされたフォワーディングGTP−UパケットのTEIDがフォワーディング対象のE−RABであるか否かを判定し、その結果を返送する。
さらに、フォワーディングテーブル管理部121は、フォワーディングデータ生成部119からの問い合わせに対して、インテグレイティドGWで割り当てられたTEIDに基づいて、eNBで割り当てられたTEIDを検索し、検索結果を返送する。
フォワーディングテーブル管理部121は、図3に示すように、E−RAB IDをインデックスとして、各種パラメータをインデックス毎に管理する。
次に、上述したインテグレイティドGWを用いたデータフォワーディングの手順について図4を参照して説明する。図4において、ステップ(以下、「ST」という)201では、HeNB、インテグレイティドGW、eNB及びMMEにおいて、イニシャルコンテキストセットアップ(Initial Context Setup)が行われ、ST202では、HeNB、インテグレイティドGW、eNB、MME及びS−GWにおいて、エリアリストリクション(Area Restriction Provided)が行われる。
ST203では、HeNBからUEにメジャメントコントロール(Measurement Control)が行われ、ST204では、UE及びHeNB間、HeNB及びインテグレイティドGW間、インテグレイティドGW及びS−GW間においてパケットデータの送受信が行われる。
ST205では、HeNBからUEへULアロケーション(UL allocation)が行われ、ST206では、UEからHeNBへメジャメントレポート(Measurement Report)が送信される。
ST207では、HeNBがハンドオーバを決定(Handover decision)し、ST208では、HeNB、インテグレイティドGW及びeNBにおいてハンドオーバ準備(Handover Preparation)が行われる。
ST209では、HeNBからUEへDLアロケーション(DL allocation)が行われ、ST210では、HeNBからUEへモビリティコントロールインフォメーション(mobility control information)が送信される。
ST211では、S−GWからインテグレイティドGWへパケットデータが送信される。
ST212では、UEが移動元セルとの接続を遮断し、移動先セルとの同期をとり、ST213では、HeNBがバッファリングしているUEへの送達確認が完了していないパケットデータ及びインテグレイティドGWから送信されるパケットデータをeNBに送信する。
ST214では、HeNB、インテグレイティドGW及びeNBにおいて、SNステータストランスファー(SN Status Transfer)が行われ、ST215では、HeNBからインテグレイティドGWへ、インテグレイティドGWからeNBへデータフォワーディング(Data Forwarding)が行われ、ST216では、eNBがHeNBからのパケットをバッファする。
ST217では、UEからeNBへ同期獲得の通知を行い、ST218では、eNBからUEへULアロケーション(UL allocation)及びタイミングアドバンス(TA for UE)を行う。
ST219では、UEからeNBへRRCコネクションリコンフィギュレーション(RRC Connection Reconfiguration)の完了を通知し、ST220では、UE及びeNB間、eNBのパケットデータの送受信及びeNBからS−GWへのパケットデータの送信が行われる。
ST221では、eNBからMMEへパス切り替え要求(Path Switch Request)を行い、ST222では、MMEからS−GWへベアラ修正要求(Modify Bearer Request)を行う。
ST223では、S−GWがDLパスの切り替えを行い、S−GWからインテグレイティドGWへエンドマーカーを送信し、ST224では、S−GW及びeNB間においてパケットデータの送受信を行う。
ST225では、インテグレイティドGWがエンドマーカーを受信すると、受信したエンドマーカーをeNB及びHeNBへ送信する。
ST226では、S−GWからMMEへベアラ修正応答(Modify Bearer Response)を送信し、ST227では、MMEがeNBへパス切り替え肯定(Path Switch Request Ack)を送信する。
ST228では、eNB、インテグレイティドGW及びHeNBにおいて、UEコンテキスト解放(UE Context Release)が行われ、ST229では、HeNBがリソースを解放(Release Resources)する。
次に、図4に示したST201の処理(Initial Context Setup)について図5を用いて詳細に説明する。図5において、ST301では、MMEがインテグレイティドGWへINITIAL CONTEXT SETUP REQUESET(E-RAB ID: X(データコネクション識別子))を送信し、ST302では、インテグレイティドGWがHeNBへINITIAL CONTEXT SETUP REQUEST(E-RAB ID: X)を送信する。
ST303では、HeNBがインテグレイティドGWへINITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE(E-RAB ID: X, GTP-TEID: B)を送信する。
ST304では、インテグレイティドGWがE−RAB ID:Xをインデックスとして、このインデックスに、HeNBで割り当てを行うGTP−TEID:B(HeNB S1 TEID(第2の基地局装置下りデータ識別子))、HeNB GWで割り当てを行うGTP−TEID:A(HeNB GW S1 TEID(ゲートウェイ装置下りデータ識別子))を関連付けて保持する。
ST305では、インテグレイティドGWがMMEへINITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE(E-RAB ID: X, GTP-TEID: A)を送信する。
次に、図4に示したST208の処理(Handover Preparation)について図6を用いて詳細に説明する。図6において、ST401では、HeNBからインテグレイティドGWへハンドオーバ要求(HANDOVER REQUEST(Old eNB UE X2AP ID:S,E−RAB:X))を行い、ST402では、E−RAB ID:Xをインデックスとして、このインデックスに、HeNBで割り当てを行うOld eNB UE X2AP ID:S(Old HeNB UE X2AP ID(第2の基地局装置メッセージ識別子))、X2 GWで割り当てを行うOld eNB UE X2AP ID:T(Old X2 GW UE X2AP ID(第2の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子))を関連付けて保持する。
ST403では、インテグレイティドGWからeNBへハンドオーバ要求(HANDOVER REQUEST(Old eNB UE X2AP ID:T,E−RAB:X))を行い、ST404では、eNBがインテグレイティドGWへハンドオーバ要求肯定(HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE(Old eNB UE X2AP ID:T,New eNB UE X2AP ID:U,E−RAB:X,DL GTP Tunnel End Point:D))を送信する。
ST405では、DL GTP Tunnel End Pointがメッセージ内で設定されている場合、インテグレイティドGWがE−RAB ID:XのDLデータのデータフォワーディングを行うと判断する。また、インテグレイティドGWは、eNBで割り当てを行うDL GTP Tunnel End Point:D(eNB X2 TEID(第1の基地局装置転送データ識別子))、X2 GWで割り当てを行うDL GTP Tunnel End Point: C(X2 GW X2 TEID(ゲートウェイ装置転送データ識別子))、eNBで割り当てを行うNew eNB UE X2AP ID: U(New eNB X2AP ID(第1の基地局メッセージ識別子))、X2 GWで割り当てを行うNew eNB UE X2AP ID: V(New X2 GW X2AP ID(第1の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子))をE−RAB ID:Xと関連付けて保持する。
ST406では、インテグレイティドGWがS−GWからDL GTP−Uデータ(TEID:A)を受信すると共に、データフォワーディングを行うE−RABについて、S−GWから送信されるDL GTP−Uデータのバッファリングを開始する。なお、バッファリング対象のGTP−Uデータは、データのヘッダ内に設定されるTEID値と、インテグレイティドGWが保持するHeNB GW S1 TEIDの値とが等しいか否かによって判断される。
ST407では、インテグレイティドGWがHeNBへハンドオーバ要求肯定(HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE(Old eNB UE X2AP ID:S,New eNB UE X2AP ID:V,E−RAB:X,DL GTP Tunnel End Point:C))を送信する。
ST408では、インテグレイティドGWがHeNBからDLフォワーディングGTP−Uデータ(TEID:C)を受信すると共に、データフォワーディングを行うE−RABについて、HeNBから送信されるDLフォワーディングGTP−Uデータのバッファリングを開始する。なお、バッファリング対象のGTP−Uデータは、データのヘッダ内に設定されるTEID値と、インテグレイティドGWが保持するX2 GW X2 TEIDの値とが等しいか否かによって判断される。
次に、図4に示したST214の処理(SN Status Transfer)について図7を用いて詳細に説明する。図7において、ST501では、インテグレイティドGWがHeNBからSN STATUS TRANSFER(E-RAB ID:X)を受信すると共に、この受信を契機として、E−RAB ID:Xのためのタイマを起動する。
ST502では、インテグレイティドGWがeNBへSN STATUS TRANSFER(E−RAB ID:X)を送信し、ST503では、インテグレイティドGWがS−GWからDL GTP−Uデータ(TEID:A)を受信すると共に、受信したデータをバッファリングする。
ST504では、インテグレイティドGWがHeNBからフォワーディングDL GTP−Uデータ(TEID:C)が受信すると共に、受信したデータをバッファリングする。
ST505では、ST501において起動したタイマの満了に伴って、E−RAB ID:Xのバッファリングデータを移動先eNBに向けてフォワーディングする。このとき、ST504においてバッファリングしたデータからフォワーディングを開始し、このデータを全て送信した後、ST503においてバッファリングしたデータのフォワーディングを開始する。なお、フォワーディング時、TEIDをeNB X2 TEID:Dに変更する。
次に、図4に示したST228の処理(UE Context Release)について図8を用いて詳細に説明する。図8において、ST601では、eNBからインテグレイティドGWへUE CONTEXT RELEASE(Old eNB UE X2AP ID:T,New eNB UE X2AP ID:U)が送信され、ST602では、インテグレイティドGWがデータフォワーディング用に保持しているテーブル情報を削除する。
ST603では、インテグレイティドGWがHeNBへUE CONTEXT RELEASE(Old eNB UE X2AP ID:S,New eNB UE X2AP ID:V)を送信する。
本発明の一実施の形態に係るインテグレイティドGWを用いて、HeNBからeNBにハンドオーバを実施した場合のDLデータのフォワーディングについて図9に示す。まず、S−GWからHeNBに新たに送信されたデータのフォワーディング経路(図中実線の矢印で示す)について説明する。図9において、(1)では、S−GWは、S1インタフェースを用いて、HeNB GW(インテグレイティドGW)宛てにGTP−Uパケットを送信する。GTP−UヘッダのTEIDには、E−RAB確立時にHeNB GWによって割り当てられたTEID:Aが設定される。
(2)では、X2 GW(インテグレイティドGW)は、X2インタフェースを用いて、eNB宛てにGTP−Uパケットを転送する。GTP−UヘッダのTEIDは、ハンドオーバ準備時にeNBによって割り当てられたTEID:Dに変更される。
次に、HeNBで送達確認が取れなかったデータのフォワーディング経路(図中点線の矢印で示す)について説明する。図9において、(1)’では、HeNBは、RLC ARQで送達確認が取れていないPDCP SDUをX2 GW(インテグレイティドGW)宛てにGTP−Uにより転送する。GTP−UヘッダのTEIDは、ハンドオーバ準備時にX2 GW(インテグレイティドGW)によって割り当てられたTEID:Cが設定される。また、GTP−Uヘッダには、未送達であったPDCP PDUのシーケンスナンバーが付与される。
(2)’では、X2 GW(インテグレイティドGW)は、X2インタフェースを用いて、eNB宛てにGTP−Uパケットを送信する。GTP−UヘッダのTEIDは、ハンドオーバ準備時にeNBによって割り当てられたTEID:Dに変更される。なお、送信順序の順序性を維持するため、(2)’は(2)より先に行われる。
このように、本実施の形態によれば、HeNB GW及びX2 GWを物理的に統合したインテグレイティドGWにおいて、ハンドオーバされるE−RAB IDと、S1インタフェースでデータ転送用に用いるTEIDと、ハンドオーバされるE−RABデータのフォワーディングを行うX2インタフェースでデータ転送用に用いるTEIDとを関連付けてテーブルに保持し、UEのHeNBからeNBへのハンドオーバ時に、保持したテーブルを参照して、S−GWから受信したデータをeNBに転送する。これにより、インテグレイティドGW及びHeNB間のデータ量を削減することができるので、ハンドオーバが発生する場合においても、オペレータネットワークのリソースを有効に利用することができる。
本発明にかかるゲートウェイ装置及び通信方法は、HeNBを含む移動通信ネットワークに適用できる。
101 DL S1インタフェース受信部
102 DL S1メッセージ解析部
103 DL S1メッセージ生成部
104 DL S1インタフェース送信部
105 DL S1データバッファリング部
106 UL S1インタフェース受信部
107 UL S1メッセージ解析部
108 UL S1メッセージ生成部
109 UL S1インタフェース送信部
110 HeNB宛てX2インタフェース受信部
111 HeNB宛てX2メッセージ解析部
112 HeNB宛てX2メッセージ生成部
113 HeNB宛てX2インタフェース送信部
114 eNB宛てX2インタフェース受信部
115 eNB宛てX2メッセージ解析部
116 eNB宛てX2メッセージ生成部
117 eNB宛てX2インタフェース送信部
118 フォワーディングデータバッファリング部
119 フォワーディングデータ生成部
120 バッファリングタイマ管理部
121 フォワーディングテーブル管理部

Claims (8)

  1. マクロセルを形成する第1の基地局装置と、前記マクロセルより小さいセルを形成する第2の基地局装置との間で交換されるデータに設定される第1のパラメータ、及び、前記第2の基地局装置と上位ノード装置との間で交換されるデータに設定される第2のパラメータを取得し、データコネクション毎に管理する管理手段と、
    前記第2の基地局装置と接続する移動端末装置が前記第1の基地局装置へ接続の切り替えを開始するまでの間、前記上位ノード装置から前記第2の基地局装置を経由して前記移動端末装置に送信されるデータをバッファリングし、前記第1の基地局装置へ接続の切り替えを開始した場合、前記データコネクション毎に管理された前記第1のパラメータ及び前記第2のパラメータに基づいて、バッファリングされた前記データを前記第1の基地局装置に送信するバッファリング手段と、
    更に、上位ノード通信手段と、
    を具備し、
    前記バッファリング手段は、前記第2の基地局装置と接続する前記移動端末装置が前記第1の基地局装置との接続に切り替える際、前記第2の基地局装置から前記移動端末装置への送信が完了しなかったデータを、前記第2の基地局装置から受信及びバッファリングし、バッファリングしたデータを、前記上位ノード装置から受信したデータより先に前記第1の基地局装置に送信し、
    前記上位ノード通信手段は、前記上位ノード装置から送信されるデータが最後に送られるデータであることを示すマーカーを受信した場合、前記マーカーを前記第1の基地局装置に転送すると共に、前記マーカーを前記第2の基地局装置に転送する、
    ゲートウェイ装置。
  2. 前記移動端末装置が前記上位ノード装置とのデータコネクションを確立する場合に、前記第2の基地局装置が前記上位ノード装置に送信するメッセージに含まれる、データコネクションを識別するデータコネクション識別子を取得し、
    前記第2の基地局装置が前記上位ノード装置からのデータ受信時に前記データコネクションであることを識別する第2の基地局装置下りデータ識別子を取得し、
    前記第2の基地局装置下りデータ識別子を、自装置が前記上位ノード装置からのデータ受信時に前記データコネクションであることを識別するゲートウェイ装置下りデータ識別子に変換し、
    前記データコネクション識別子、前記第2の基地局装置下りデータ識別子、及び、前記ゲートウェイ装置下りデータ識別子を前記管理手段に通知する、
    上位ノード装置メッセージパラメータ管理手段を具備する請求項1に記載のゲートウェイ装置。
  3. 前記移動端末装置が前記第1の基地局装置との接続に切り替える前に、前記第2の基地局装置が前記第1の基地局装置に送信する移動端末装置の接続切り替え準備に必要なメッセージに含まれる、データコネクションを識別するデータコネクション識別子を取得し、
    前記第2の基地局装置が前記第1の基地局装置からのメッセージ受信時に前記移動端末装置に対するメッセージであることを識別する第2の基地局装置メッセージ識別子を取得し、
    前記第2の基地局装置メッセージ識別子を、自装置が前記第1の基地局装置からのメッセージ受信時に前記移動端末装置に対するメッセージであることを識別する第2の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子に変換し、
    前記データコネクション識別子、前記第2の基地局装置メッセージ識別子、及び、前記第2の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子を前記管理手段に通知する、
    第1の基地局装置メッセージパラメータ管理手段を具備する請求項1に記載のゲートウェイ装置。
  4. 移動端末装置の接続切り替え準備に必要なメッセージの応答メッセージ内に、前記第1の基地局装置がデータ受信時に前記データコネクションのデータであることを識別する第1の基地局装置転送データ識別子が設定されているか否かを判定し、
    前記第1の基地局装置転送データ識別子が設定されている場合、データコネクション識別子、及び、前記第1の基地局装置転送データ識別子を取得し、
    前記第1の基地局装置転送データ識別子を前記データコネクションのデータであることを、自装置が転送データを受信した際に識別するゲートウェイ装置転送データ識別子に変換し、
    前記第1の基地局装置が前記第2の基地局装置からのメッセージ受信時に前記移動端末装置に対するメッセージであることを識別する第1の基地局装置メッセージ識別子を取得し、
    前記第1の基地局装置メッセージ識別子を、前記移動端末装置に対するメッセージであることを、自装置が前記第2の基地局装置から前記第1の基地局装置に送信するメッセージの受信時に識別する第1の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子に変換し、
    前記データコネクション識別子、前記第1の基地局装置転送データ識別子、前記ゲートウェイ装置転送データ識別子、前記第1の基地局装置メッセージ識別子、及び、前記第1の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子を前記管理手段に通知する、
    第1の基地局装置メッセージパラメータ管理手段を具備する請求項1に記載のゲートウェイ装置。
  5. 前記バッファリング手段は、前記管理手段において前記第1の基地局装置転送データ識別子が設定されているデータコネクションに対してのみバッファリングを行う、
    請求項1に記載のゲートウェイ装置。
  6. 前記第1の基地局装置メッセージパラメータ管理手段は、前記第2の基地局装置と接続する前記移動端末装置が前記第1の基地局装置との接続に切り替えを開始したことを示すメッセージを前記第2の基地局装置から受信した場合、前記メッセージに含まれるデータコネクションのタイマ起動を前記バッファリング手段に通知する、
    請求項3又は請求項4に記載のゲートウェイ装置。
  7. 前記バッファリング手段は、第1の基地局装置メッセージパラメータ管理手段からタイマ起動の指示を受けた場合、該当するデータコネクションのタイマを起動し、前記タイマの満了した時点において、バッファリングされた前記データコネクションのデータの前記ゲートウェイ装置転送データ識別子を前記第1の基地局装置転送データ識別子に変換して、前記第1の基地局装置に送信する、
    請求項3又は請求項4に記載のゲートウェイ装置。
  8. 前記第1の基地局装置メッセージパラメータ管理手段は、前記第1の基地局装置から前記移動端末装置の接続切り替えが完了したことを示すメッセージを受信した場合、接続切り替えが完了したことを示すメッセージに設定される第2の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子を含むパラメータ削除通知を前記管理手段に通知し、
    前記管理手段は、通知された前記パラメータ削除通知が示す前記第2の基地局装置向けゲートウェイ装置メッセージ識別子を含むデータコネクションの第1のパラメータ及び第2のパラメータを削除する、
    請求項3又は請求項4に記載のゲートウェイ装置。
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