JP6213576B2 - 移動通信システム、ゲートウェイ装置、コアネットワーク装置、通信方法 - Google Patents
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Description
RANよりも上位ノードにてオフロードする方式(SIPTO above RAN)(参照:3GPP TS23.401 Ver12.1.0の4.3.15に記載)
方式2:
ローカルネットワークにおける、S-GWとL-GW(Local-Gateway)機能を具備したStand-alone GWにてオフロードする方式(参照:3GPP TS23.401 Ver12.1.0の4.3.15a.2のSIPTO at the Local Network with stand-alone GW (with S-GW and L-GW collocated) functionに記載)
方式3:
ローカルネットワークにおける、L-GW機能を具備するH(e)NBにてオフロードする方式(参照:3GPP TS23.401 Ver12.1.0の4.3.15a.3のSIPTO at the Local Network with L-GW function collocated with the (H)eNBに記載)
以下、SIPTOの方式1〜3について詳細に説明する。
(1)方式1:RANよりも上位にてオフロードする方式(SIPTO above RAN)
本方式1について図1を参照して説明する。
UE 102は、新たなPDN接続を要求する場合、PDN Connectivity RequestメッセージをMME 115に送信する。
MME 115は、関連技術(3GPP TS23.401 Ver12.1.0の5.10.2のUE requested PDN connectivity)にしたがい、新たなPDN接続のベアラのために、S-GW 117およびP-GW 119のTEIDのリソースを補足し、E-RABの確立を要求するメッセージであるE-RAB SETUP REQUESTメッセージをHeNB-GW 114に送信する。
HeNB-GW 114は、E-RAB Setup RequestメッセージをMME 115から受信した場合、HeNB 104からの上りのユーザデータの宛先であるTEIDを、E-RAB毎にアサインする。また、HeNB-GW 114は、自身のTEIDおよびIPアドレスを用いて、E-RABの確立を要求するE-RAB Setup Requestメッセージを構築し、HeNB 104にE-RAB Setup Requestメッセージを送信する。
HeNB 104は、E-RAB Setup RequestメッセージをHeNB-GW 114から受信した場合、新たなベアラのために適切な無線リソースを割り当て、設定を行い、UE 102に対してRRC Connection Reconfigurationメッセージを送信する。
UE 102は、HeNB 104の指示に従い新たなベアラのための設定を行い、RRC Connection Reconfiguration CompleteメッセージをHeNB 104に送信する。
HeNB 104は、RRC Connection Reconfiguration CompleteメッセージをUE 102から受信した場合、E-RAB Setup ResponseメッセージをHeNB-GW 114に送信する。
HeNB-GW 114は、HeNB 104からE-RAB Setup Responseメッセージを受信した場合、S-GW 117から下りのユーザデータの宛先であるTEIDを、E-RAB毎にアサインする。また、HeNB-GW 114は、MME 115に送信する、E-RAB Setup Requestメッセージに対する応答メッセージであるE-RAB Setup Responseメッセージにおいて、TEIDをHeNB-GW 114自身のTEIDにて置き換える。また、このとき、HeNB 104からのE-RAB Setup ResponseメッセージのTransport layer AddressはHeNB 104のIPアドレスが設定されている。そのため、ユーザデータがHeNB-GW 114に転送されるように、HeNB-GW 114は、MME 115に送信するE-RAB Setup ResponseメッセージのTransport layer AddressをHeNB-GW 114自身のIPアドレスに置き換える。
MME 115は、HSS 116に設定された加入者データおよびMME 115に設定された許可情報を考慮し、最終的に、SIPTO above RANを起動するか否かを判断する。MME 115は、SIPTO above RANを起動する場合には、関連技術(3GPP TS23.401 Ver12.1.0の4.3.8.1, 4.3.8.2)に示されるように、UE 102が在圏しているHeNB 104が属している、TAIとeNodeB-IDのいずれか、あるいは、TAIとeNodeB-IDの両方を用いて、DNS 118を使用して、P-GW 112、S-GW 111を選択する。
HeNB-GW 114は、E-RAB Setup RequestメッセージをMME 115から受信した場合、SIPTO above RANが起動されているか否かを判断することはできない。したがって、HeNB-GW 114は、SIPTO above RANが起動されていない場合と同様に、HeNB 104からの上りのユーザデータの宛先であるTEIDを、E-RAB毎にアサインする。また、HeNB-GW 114は、HeNB-GW 114自身のTEIDおよびIPアドレスを用いて、E-RABの確立を要求するE-RAB Setup Requestメッセージを構築し、HeNB 104にE-RAB Setup Requestメッセージを送信する。
HeNB-GW 114は、HeNB 104からE-RAB Setup Responseメッセージを受信した場合、S-GW 111から下りのユーザデータの宛先であるTEIDを、E-RAB毎にアサインする。また、HeNB-GW 114は、MME 115に送信するE-RAB Setup Responseメッセージにおいて、TEIDをHeNB-GW 114自身のTEIDにて置き換える。また、このとき、HeNB 104からのE-RAB Setup ResponseメッセージのTransport layer AddressはHeNB 104のIPアドレスが設定されている。そのため、ユーザデータがHeNB-GW 114に転送されるように、HeNB-GW 114は、MME 115に送信するE-RAB Setup ResponseメッセージのTransport layer AddressをHeNB-GW 114自身のIPアドレスに置き換えてしまう。
(2)方式2:ローカルネットワークにおける、S-GWとL-GW機能を具備したStand-alone GWにてオフロードする方式(SIPTO at the Local Network with stand-alone GW (with S-GW and L-GW collocated) function)
図9に、SIPTO at the Local Networkを起動可能な、LTE向けの移動通信システムの構成の概要を示す。
MME 115は、HSS 116に設定された加入者データおよびMME 115に設定された許可情報を考慮し、最終的に、SIPTO at the local networkを起動するか否かを判断する。MME 115は、SIPTO at the local networkを起動する場合には、関連技術(3GPP TS23.401 Ver12.1.0の4.3.8.1, 4.3.8.2)に示されるように、APN、さらに、UE 101が在圏しているHeNB 903のLocal Home Network IDを用いて、DNS 118を使用して、L-GWを選択する。Local Home network IDは、INITIAL UEメッセージ、UPLINK NAS TRANSPORTメッセージによりHeNB 903からMME 115に通知される。MME 115は、UE 101がlocal networkを離れたか否かをLocal Home Network IDを用いて検出し、L-GWを移動させるか否かを判断する。
HeNB-GW 114は、E-RAB Setup RequestメッセージをMME 115から受信した場合、SIPTO at the local networkが起動されているか否か判断することはできない。
HeNB-GW 114は、HeNB 903からE-RAB Setup Responseメッセージを受信した場合、L-GW 907から下りのユーザデータの宛先であるTEIDを、E-RAB毎にアサインする。また、HeNB-GW 114は、MME 115に送信するE-RAB Setup Responseメッセージにおいて、TEIDをHeNB-GW 114自身のTEIDにて置き換える。また、このとき、HeNB 903からのE-RAB Setup ResponseメッセージのTransport layer AddressはHeNB 903のIPアドレスが設定されている。そのため、ユーザデータがHeNB-GW 114に転送されるように、HeNB-GW 114は、MME 115に送信するE-RAB Setup ResponseメッセージのTransport layer AddressをHeNB-GW 114自身のIPアドレスに置き換えてしまう。
(3)方式3:ローカルネットワークにおける、L-GW機能を具備するH(e)NBにてオフロードする方式(SIPTO at the Local Network with the (H)eNB)
本方式3について図9を参照して説明する。
携帯端末と、前記携帯端末と無線通信を行う基地局と、前記基地局をコアネットワークに接続するゲートウェイ装置と、前記コアネットワークに設置され、前記携帯端末の移動管理を行うコアネットワーク装置と、を有する移動通信システムにおいて、
前記コアネットワーク装置は、
SIPTOを起動するか否かを判断するための情報を、前記ゲートウェイ装置に送信し、
前記ゲートウェイ装置は、
前記コアネットワーク装置から前記情報を受信する。
基地局をコアネットワークに接続するゲートウェイ装置であって、
SIPTOを起動するか否かを判断するための情報を、前記コアネットワークに設置されたコアネットワーク装置から受信する通信部を有する。
コアネットワークに設置され、携帯端末の移動管理を行うコアネットワーク装置であって、
SIPTOを起動するか否かを判断するための情報を、ゲートウェイ装置に送信する通信部を有する。
基地局をコアネットワークに接続するゲートウェイ装置による通信方法であって、
SIPTOを起動するか否かを判断するための情報を、前記コアネットワークに設置されたコアネットワーク装置から受信する。
コアネットワークに設置され、携帯端末の移動管理を行うコアネットワーク装置による通信方法であって、
SIPTOを起動するか否かを判断するための情報を、ゲートウェイ装置に送信する。
(1)第1の実施形態
(1−1)第1の実施形態の構成
本実施形態は、LTE向けの移動通信システムにおいて、SIPTO above RANを起動する実施形態であり、システム構成自体は図1と同様である。
(1−2)第1の実施形態の動作
図14に、本実施形態において、E-RABを確立する場合のシーケンスを示す。
図6のステップA1と同様である。
MME 115は、関連技術と同様に、DNS 118を使用して、P-GW 112、S-GW 111を選択する。また、MME 115は、関連技術(3GPP TS23.401 Ver12.1.0の5.10.2のUE requested PDN connectivity)にしたがい、新たなPDN接続のベアラのために、関連技術と同様に、S-GW 111およびP-GW 112のTEIDのリソースを補足し、HeNB-GW 114にE-RAB SETUP REQUESTメッセージを送信する。ここで、本実施形態においては、MME 115は、SIPTO above RANを起動していることをHeNB-GW 114に対して通知するために、図13に示されるSIPTO above RAN activation status flagをE-RAB SETUP REQUESTメッセージに設定する。
HeNB-GW 114は、E-RAB Setup RequestメッセージをMME 115から受信した場合、SIPTO above RANが起動されているか否かを、SIPTO above RAN activation status flagにより知ることができる。
HeNB-GW 114は、MME 115からE-RAB Setup Requestメッセージを受信する。
HeNB-GW 114は、E-RAB Setup Requestメッセージを受信したタイミングで、MME 115からSIPTO above RAN activation status flagが通知されたか否かを判断する。通知された場合はステップS13の処理に進み、通知されない場合はステップS15の処理に進む。
ステップS12において、MME 115からSIPTO above RAN activation status flagが通知された場合には、HeNB-GW 114は、起動判断フラグが“起動可能”となっているか否かを判断する。“起動可能”となっている場合はステップS15の処理に進み、“起動不可”となっている場合はステップS14の処理に進む。
ステップS13において、起動判断フラグが“起動不可”となっている場合には、HeNB-GW 114は、オフロードポイントのS-GW 111/P-GW 112がHeNB-GW 114の下位側、つまり、HeNB-GW 114から見てHeNB 104側にあると判断して、U-planeリレー機能を起動しないと判断する。
ステップS12において、MME 115からSIPTO above RAN activation status flagが通知されない場合には、HeNB-GW 114は、関連技術と同様に、U-planeのリレー機能を起動すると判断する。
図6のステップA3〜A6と同様である。
HeNB-GW 114は、HeNB 104からE-RAB Setup Responseメッセージを受信した場合、ステップB3のE-RAB Setup Requestメッセージ受信時のU-planeリレー機能の起動判断結果にしたがって、U-planeリレー機能を起動するか否かを判断する。
図6のステップA7と同様である。
(1−3)第1の実施形態の効果
本実施形態は、以上のような構成であるため、以下に記載するような効果が得られる。
HeNB-GW 114は、SIPTO above RANが起動されていることを知ることができる。そのため、HeNB-GW 114は、U-planeリレー機能を起動させないことも可能となり、その結果、U-planeの伝送経路を最適化することが可能となる。
U-planeの伝送経路を最適化することが可能となるため、U-planeの伝送遅延の改善を図ることができる。
HeNB-GW 114とオフロードポイントのS-GW111間のBackhaul Network 105の回線コストを低減させることができる。また、オペレータ側のCAPEX(Capital expenditure)を低減させることができる。
HeNB-GW 114へのU-planeがオフロードされることによって、HeNB-GW 114のキャパシティ増加という問題を回避することができる。その結果、HeNB-GW 114の増設が不要となるため、オペレータ側のCAPEXを低減させることができる。
(2)第2の実施形態
(2−1)第2の実施形態の構成
本実施形態は、3G向けの移動通信システムにおいて、SIPTO above RANを起動する実施形態である。
(2−2)第2の実施形態の動作
図18に、本実施形態において、RABを確立する場合のシーケンスを示す。
UE 102は、Activate PDP(Packet Data Protocol) Context RequestメッセージをSGSN 1715に送信する。
SGSN 1715は、関連技術と同様に、DNS 118を使用してGGSN 1712を選択する。また、SGSN 1715は、関連技術(3GPP TS23.060 Ver12.1.0の9.2.2のPDP Context Activation Procedure)にしたがい、新たなPDP Context用のベアラ確立のために、関連技術と同様に、GGSN 1712のTEIDのリソースを補足し、HNB-GW 1714にRAB ASSIGNMENT REQUESTメッセージを送信する。ここで、本実施形態においては、SGSN 1715は、SIPTO above RANを起動していることをHNB-GW 1714に対して通知するために、図13に示されるSIPTO above RAN activation status flagをRAB ASSIGNMENT REQUESTメッセージに設定する。
HNB-GW 1714は、RAB ASSIGNMENT REQUESTメッセージをSGSN 1715から受信した場合、SIPTO above RANが起動されているか否かを、SIPTO above RAN activation status flagにより知ることができる。
図14のステップB4〜B7と同様である。
HNB-GW 1714は、HNB 1704からRAB ASSIGNMENT Responseメッセージを受信した場合、ステップC3のRAB ASSIGNMENT Requestメッセージ受信時のU-planeリレー機能の起動判断結果にしたがって、U-planeリレー機能を起動するか否かを判断する。
図14のステップB9と同様である。
(2−3)第2の実施形態の効果
本実施形態は、以上のような構成であるため、以下に記載するような効果が得られる。
HNB-GW 1714は、SIPTO above RANが起動されていることを知ることができる。そのため、HNB-GW 1714は、U-planeリレー機能を起動させないことも可能となり、その結果、U-planeの伝送経路を最適化することが可能となる。
U-planeの伝送経路を最適化することが可能となるため、U-planeの伝送遅延の改善を図ることができる。
HNB-GW 1714とオフロードポイントのGGSN 1712間のBackhaul Network 105の回線コストを低減させることができる。また、オペレータ側のCAPEXを低減させることができる。
HNB-GW 1714へのU-planeがオフロードされることによって、HNB-GW 1714のキャパシティ増加という問題を回避することができる。その結果、HNB-GW 1714の増設が不要となるため、オペレータ側のCAPEXを低減させることができる。
(3)第3の実施形態
(3−1)第3の実施形態の構成
本実施形態は、LTE向けの移動通信システムにおいて、SIPTO at the Local Network(SIPTO at the Local Network with stand-alone GW (with S-GW and L-GW collocated) function)を起動する実施形態であり、システム構成自体は図9と同様である。
(3−2)第3の実施形態の動作
図21に、本実施形態において、E-RABを確立する場合のシーケンスを示す。
図6のステップA1と同様である。
MME 115は、関連技術と同様に、DNS 118を使用して、L-GW 907を選択する。また、MME 115は、関連技術(3GPP TS23.401 Ver12.1.0 5.10.2 UE requested PDN connectivity)にしたがい、新たなPDN接続のベアラのために、関連技術と同様に、L-GW 907のTEIDのリソースを補足し、HeNB-GW 114にE-RAB SETUP REQUESTメッセージを送信する。ここで、本実施形態においては、MME 115は、SIPTO at the local networkを起動していることをHeNB-GW 114に対して通知するために、図20に示されるSIPTO at the local network activation status flagをE-RAB SETUP REQUESTメッセージに設定する。
HeNB-GW 114は、E-RAB Setup RequestメッセージをMME 115から受信した場合、SIPTO at the localが起動されているか否かを、SIPTO at the local network activation status flagにより知ることができる。
HeNB-GW 114は、MME 115からE-RAB Setup Requestメッセージを受信する。
HeNB-GW 114は、E-RAB Setup Requestメッセージを受信したタイミングで、MME 115からSIPTO at the local network activation status flagが通知されたか否かを判断する。通知された場合はステップS23の処理に進み、通知されない場合はステップS24の処理に進む。
ステップS22において、MME 115からSIPTO at the local network activation status flagが通知された場合には、HeNB-GW 114は、オフロードポイントのL-GW 907がHeNB-GW 114の下位側、つまり、HeNB-GW 114から見てHeNB 104側にあると判断して、U-planeリレー機能を起動しないと判断する。
ステップS22において、MME 115からSIPTO at the local network activation status flagが通知されない場合には、HeNB-GW 114は、関連技術と同様に、U-planeのリレー機能を起動すると判断する。
図6のステップA3〜A6と同様である。
HeNB-GW 114は、HeNB 104からE-RAB Setup Responseメッセージを受信した場合、ステップD3のE-RAB Setup Requestメッセージ受信時のU-planeリレー機能の起動判断結果にしたがって、U-planeリレー機能を起動するか否かを判断する。
図6のステップA7と同様である。
(3−3)第3の実施形態の効果
本実施形態は、以上のような構成であるため、以下に記載するような効果が得られる。
HeNB-GW 114は、SIPTO at the local networkが起動されていることを知ることができる。そのため、HeNB-GW 114は、U-planeリレー機能を起動させないことも可能となり、その結果、U-planeの伝送経路を最適化することが可能となる。
U-planeの伝送経路を最適化することが可能となるため、U-planeの伝送遅延の改善を図ることができる。
HeNB-GW 114とオフロードポイントのL-GW 907間のBackhaul Network 105の回線コストを低減させることができる。また、オペレータ側のCAPEXを低減させることができる。
HeNB-GW 114へのU-planeがオフロードされることによって、HeNB-GW 114のキャパシティ増加という問題を回避することができる。その結果、HeNB-GW 114の増設が不要となるため、オペレータ側のCAPEXを低減させることができる。
(4)第4の実施形態
(4−1)第4の実施形態の構成
本実施形態は、3G向けの移動通信システムにおいて、SIPTO at the Local Network(SIPTO at the Local Network with stand-alone GW (with S-GW and L-GW collocated) function)を起動する実施形態である。
(4−2)第4の実施形態の動作
本実施形態は、第2の実施形態のSIPTO above RAN activation status flagの代わりに、図20に示されるSIPTO at the local network activation status flagを用いる。
(4−3)第4の実施形態の効果
本実施形態は、3G向けの移動通信システムに対しても、第3の実施形態と同様の効果を適用することが可能となる。
-In case of SIPTO above RAN support, the MME may support the following additional functions:
- transfer of the "SIPTO above RAN activation status flag" to indicate that MME activates SIPTO above RAN function within the UE context setup procedure and E-RAB setup procedure,
-In case of SIPTO at the local network support, the MME may support the following additional functions:
-transfer of the "SIPTO at th local network status flag" to indicate that MME activates SIPTO at the local network function within the UE context setup procedure and E-RAB setup procedure,
In case of SIPTO above RAN support, the MME may support the following additional functions:
--transfer of the "SIPTO above RAN activation status flag" to indicate that MME activates SIPTO above RAN function within the UE context setup procedure and E-RAB setup procedure,
In case of SIPTO at the local network support, the MME may support the following additional functions:
--transfer of the "SIPTO at th local network status flag" to indicate that MME activates SIPTO at the local network function within the UE context setup procedure and E-RAB setup procedure,
また、本実施形態において、S1インタフェースは、以下のように定義できる。
-Between the HeNB and the HeNB GW,
The HeNB GW appears to the MME as an eNB. The HeNB GW appears to the HeNB as an MME
また、本実施形態において、SIPTO at the Local Networkは、「SIPTO @LN」と表現しても良い。
Claims (11)
- 携帯端末と、前記携帯端末と無線通信を行う基地局と、前記基地局をコアネットワークに接続するゲートウェイ装置と、前記コアネットワークに設置され、前記携帯端末の移動管理を行うコアネットワーク装置と、を有する移動通信システムにおいて、
前記携帯端末は、
選択的にIP(Internet Protocol)トラフィックのオフロードを起動するか否かを判断するための情報を、前記ゲートウェイ装置に送信し、
前記ゲートウェイ装置は、
前記携帯端末から送信されてきた前記情報に基づいて、U−Planeを終端するか否かを制御する移動通信システム。 - 前記コアネットワーク装置が前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動すると判断した場合、前記携帯端末は前記情報を前記ゲートウェイ装置に送信し、
前記情報は、前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動することを示す情報である、請求項1に記載の移動通信システム。 - 前記ゲートウェイ装置は、
前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動することを示す情報を受信した場合に、
前記U−planeを終端しないように制御する、請求項2に記載の移動通信システム。 - 前記携帯端末は、
前記情報を、送信するメッセージに含めることができる、請求項1から3のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記携帯端末は、
前記コアネットワーク装置が前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動しないと判断した場合に、
送信するメッセージに、前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動するか否かを判断するための情報を含めない、請求項1から3のいずれか1項に記載の移動通信システム。 - 前記ゲートウェイ装置は、
受信したメッセージに、前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動するか否かを判断するための情報が含まれていなかった場合に
前記U−planeを終端するように制御する、請求項5に記載の移動通信システム。 - 前記ゲートウェイ装置が前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動することを示す情報を受信した場合、
前記基地局とオフロードポイントとの間のU−planeが、前記ゲートウェイ装置を介さずにダイレクトに伝送される、請求項3に記載の移動通信システム。 - 前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動するか否かを判断するための情報は、ERAB Modify messageを介して送信される、請求項1から7のいずれか1項に記載の通信システム。
- 前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動した後、前記選択的にIPトラフィックのオフロードの起動が不要となった場合は、
前記携帯端末は、ERAB Modify messageに前記選択的にIPトラフィックのオフロードを起動するか否かを判断するための情報を設定しないことで、前記ゲートウェイ装置に前記選択的にIPトラフィックのオフロードの解除を知らせる、請求項1から8のいずれか1項に記載の移動通信システム。 - 携帯端末と無線通信を行う基地局をコアネットワークに接続するゲートウェイ装置であって、
選択的にIPトラフィックのオフロードを起動するか否かを判断するための情報を、前記携帯端末から受信する通信部を有する、ゲートウェイ装置。 - 携帯端末と無線通信を行う基地局をコアネットワークに接続するゲートウェイ装置による通信方法であって、
選択的にIPトラフィックのオフロードを起動するか否かを判断するための情報を、前記携帯端末から受信する、通信方法。
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