JP6241627B2 - 通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、移動通信ネットワーク及びその構成部（parts）に関し、排他的ではないが特に、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ：the 3rd Generation Partnership Project）規格又はその均等物若しくは導出物に従って動作するネットワークに関する。本発明は、排他的ではないが特に、コア移動電気通信ネットワークと広帯域アクセスネットワークとの相互作用に関連する。
３ＧＰＰ標準規格の下で、ＮｏｄｅＢ（又はＬＴＥにおいてはｅＮＢ）は、移動デバイスがコアネットワークに接続する際に経由する基地局である。最近では、３ＧＰＰ標準化団体は、公式のアーキテクチャを採用し、ホーム基地局（ＨＮＢ：Home Base Station）のための新たな標準規格に対する取り組みを始めた。ホーム基地局がロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）標準規格に従って動作している場合、ＨＮＢはＨｅＮＢと呼ばれることがある。同様のアーキテクチャがＷｉＭＡＸネットワークにも適用される。この場合、ホーム基地局は一般にフェムトセルと呼ばれる。単純にするために、本出願ではＨＮＢという用語を用いて任意のそのようなホーム基地局を指し、ＮｏｄｅＢという用語を総称的に用いて他の基地局（ＨＮＢが動作するマクロセルの基地局等）を指す。ＨＮＢは自宅、中小企業、ショッピングモール等内の無線カバレッジ（例えば３Ｇ／４Ｇ／ＷｉＭＡＸ）を提供し、通常、適切な住宅ゲートウェイ及び公衆広帯域アクセスネットワーク又は企業の広帯域アクセスネットワーク（例えばインターネットへのＡＤＳＬリンク）を介してコアネットワークへ接続する。
ＨＮＢが電源投入される場合、ＨＮＢが接続されるローカルネットワークによりＨＮＢにＩＰアドレスが与えられ、ＨＮＢは、このＩＰアドレスを移動電話オペレーターネットワークに提供し、それにより、移動電話オペレーターネットワークは、広帯域アクセスネットワークを通してＨＮＢに適切なリソースを確保することができる。しかし、ＨＮＢと移動電話コアネットワークとの間のＩＰパスが、ローカルＩＰアドレス及びローカルＵＤＰポートを「パブリック」ＩＰアドレス及びパブリックＵＤＰポートに変更する１つ又は複数のネットワークアドレス変換（ＮＡＴ：Network Address Translation）装置を含むことが非常に多い。ＨＮＢは通常、ＮＡＴ装置（複数の場合もある）が行う変更が何であるかを知らず、したがって、この情報を移動電話コアネットワークに提供することができない。
本発明の態様は、この問題に対処し、ＨＮＢが、いわゆる「ＮＡＴ後」アドレス情報であるこれを取得できるようにするとともに、回線交換（ＣＳ：Circuit Switched）又はパケット交換（ＰＳ：Packet Switched）セットアップ手順等の異なる動作状況中、ＨＮＢがこの情報を移動電話コアネットワーク内の関連するノードに提供できるようにするメカニズムを提供する。
当業者が効率的に理解するために、本発明は３Ｇシステム（ＵＭＴＳ、ＬＴＥ）との関連で詳細に説明されることになるが、本発明の原理は、システムの対応する要素を必要に応じて変更して、移動デバイス又はユーザー機器（ＵＥ：User Equipment）が幾つかの基地局のうちの１つと通信する他のシステム（ＷｉＭＡＸ等）にも適用することができる。
また、他の態様によれば、本発明は、トンネル情報情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ、ＩＥ）を含むＨＮＢ登録要求メッセージを、ホーム基地局から受信する受信部と、コアネットワークのノードに、前記トンネル情報ＩＥを含むエンハンストリロケーション完了要求メッセージを送信する送信部とを有し、前記トンネル情報ＩＥは、Network Address Translation (NAT)が用いられた場合の前記ホーム基地局のＩＰアドレスとUDPポート番号とを含む、ホーム基地局ゲートウェイを提供する。
また、他の態様によれば、本発明は、トンネル情報情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＩＥ）を含む初期ＵＥメッセージを、ホーム基地局ゲートウェイから受信する受信部を有し、前記トンネル情報ＩＥは、Network Address Translation (NAT)が用いられた場合の前記ホーム基地局のＩＰアドレスとUDPポート番号とを含む、コアネットワークのノードを提供する。
本発明の態様は、上記で示した、又は特許請求の範囲において記載される態様及び可能な形態において記述されるような方法を実行するようにプログラマブルプロセッサをプログラムするように、及び／又は特許請求の範囲のいずれかの請求項において記載される装置を提供するように適切に構成されたコンピューターをプログラムするように動作可能である、そこに記憶された命令を有するコンピューター可読記憶媒体のようなコンピュータープログラム製品にまで及ぶ。
次に、本発明の実施形態を、例として、添付の図面を参照しながら説明する。
移動電気通信システムを示す概略図である。 図１に示されるシステムの部分を形成する移動電話コアネットワーク内のノードと、図１に示されるシステムの部分を形成する広帯域アクセスネットワークのノードとの間に確立されるインターフェースを示す概略ブロック図である。 電源投入時に、図１に示されるシステムの部分を形成するホーム基地局（ＨＮＢ）により実行される一般登録手順を示すタイミング図である。 図２に示されるコアネットワークの部分を形成するＨＮＢからＨＮＢ−ＧＷに送信することができる登録メッセージを示すタイミング図である。 図２に示されるコアネットワークの部分を形成するＨＮＢからＨＮＢ−ＧＷに送信することができる構成更新メッセージを示すタイミング図である。 ＵＴＲＡＮ ＨＮＢの場合に、図３に示される登録手順において使用することができる変更ＩＰセキュリティトンネル確立手順を示すタイミング図である。 図１に示されるシステムの部分を形成するＨＮＢ−ＧＷからＵＴＲＡＮ ＨＮＢに送信される構成更新メッセージを示す図である。 Ｅ−ＵＴＲＡＮ ＨＮＢの場合に、図３に示される登録手順において使用することができる変更ＩＰセキュリティトンネル確立手順を示すタイミング図である。 図１に示されるシステムの部分を形成するＨｅＮＢ−ＧＷからＥ−ＵＴＲＡＮ ＨｅＮＢに送信される構成更新メッセージを示す図である。 図１に示されるＨＮＢを介して動作する要求側移動電話に対してＰＳサービスをセットアップするために提案される手順を示すタイミング図である。 図１に示されるＨＮＢを介して動作する要求側移動電話に対してＰＳサービスをセットアップするための代替の手順を示すタイミング図である。 図１に示されるＨＮＢを介して動作する要求側移動電話に対してＣＳ呼をセットアップするために提案される手順を示すタイミング図である。 図１に示されるＨＮＢを介して動作する要求側移動電話に対してＣＳ呼をセットアップするための代替を示すタイミング図である。 ユーザー機器が、パケット交換サービスのためにソースマクロ基地局からＨＮＢに移動するときに実行されるステップを示すタイミング図である。 回線交換サービスの場合に、ユーザー機器がソースマクロ基地局からＨＮＢに移動するときに実行されるステップを示すタイミング図である。 ユーザー機器がソースＨＮＢからターゲットＨＮＢに移動するときに実行されるステップを示すタイミング図である。 図１に示される移動電話コアネットワークの部分を形成するセキュリティゲートウェイのブロック図である。 図１に示されるシステムの部分を形成するホーム基地局のブロック図である。 図１に示されるシステムの部分を形成するＨＮＢ−ＧＷ又はモビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）のブロック図である。
概説
図１は、移動電話３−１〜３−４のユーザーが、異なるアクセスノードを介して他のユーザーと通信することができる移動（セルラー）電気通信システム１を概略的に示す。特に、移動電話３（又は他のユーザー機器）は、ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ：Universal Terrestrial Radio Access Network）基地局５−１及び関連付けられた無線ネットワークコントローラー（ＲＮＣ：Radio Network Controller）７又は進化型ＵＴＲＡＮ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ：Evolved UTRAN）基地局５−２を介して、移動電話コアネットワーク８と直接接続することができる。移動電話３は、ユーザーの商用又は私的住宅９内に提供される「ホーム」基地局（ＨＮＢ）を使用して、移動電話コアネットワーク８に接続することもできる。ＨＮＢ１１は、住宅ゲートウェイ１３及び広帯域アクセスネットワーク１５（ブロードバンドフォーラム（ＢＢＦ：Broad Band Forum）に準拠）により移動電話コア電話ネットワーク８に結合される。図１に示される例では、移動電話３−１は、ＨＮＢ１１−１を介してコアネットワーク８に接続され、移動電話３−２はＮｅＮＢ１１−２を介してコアネットワーク８に接続され、移動電話３−３はＥ−ＵＴＲＡＮ基地局５−２を介してコアネットワーク８に接続され、移動電話３−４はＵＴＲＡＮ基地局５−１を介してコアネットワーク８に接続される。
図１の例では、住宅ゲートウェイ１３は、ＡＤＳＬ又はケーブル接続１６等の適するインターネット接続を介して広帯域アクセスネットワーク１５に接続し、ＨＮＢには、コアネットワーク８内のセキュリティゲートウェイ（図示せず）のＩＰアドレスがプログラムされ、それにより、電源投入時、ＨＮＢはまず、事前にプログラムされたセキュリティゲートウェイに接続する。この実施形態では、住宅ゲートウェイ１３又は広帯域アクセスネットワーク１５内の装置が、ＨＮＢ１１にローカルＩＰアドレスを割り当て、ＨＮＢ１１はローカルＩＰアドレスを、コアネットワーク８との通信に使用する。当業者は理解するように、ＩＰアドレス空間全体（ローカルネットワーク上の装置に割り当てられるローカルＩＰアドレス等）を、別の（通常はパブリック）アドレス空間内の単一のＩＰアドレス（又は場合によっては、ＩＰアドレスの小さなグループ）の背後に隠すことが一般的である。戻ってきたパケットを処理する際の曖昧さを避けるために、１対多ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）又はネットワークアドレス及びポート変換（ＮＡＰＴ）により、出力通信ではＴＣＰ／ＵＤＰポート等の上位情報を変更しなければならず、戻りパケットを正確に元の状態に変換することができるように、変換表を維持しなければならい。このＮＡＴ／ＮＡＰＴは、住宅ゲートウェイ１３及び／又は広帯域アクセスネットワーク１５内の装置により実行することができる。
このＮＡＴ／ＮＡＰＴ機能は、ＮＨＢ１１の動作、特に電話コアネットワーク８と広帯域アクセスネットワーク１５との適切な相互運用性に問題を生じさせるおそれがある。特に、ＨＮＢ１１が電源投入され、コアネットワーク８に接続する場合、ＨＮＢ１１は割り当てられたＩＰアドレスをコアネットワーク８に提供する。しかし、１つ又は複数のＮＡＴ／ＮＡＰＴ装置がＨＮＢ１１とコアネットワーク８との間のパス内に配置される場合、コアネットワーク８は、広帯域アクセスネットワーク１５と相互動作して、広帯域ネットワーク１５を通して要求されるリソースがＨＮＢ１１に提供されることを保証するために、ＨＮＢ１１により提供されるＩＰアドレスを使用することができない。本出願人は、この情報をＨＮＢ１１に提供する方法を考案し、これへの補足として、移動電話３又は同様のユーザー機器に対してサービスを確立するときにＨＮＢ１１がコアネットワーク８内の関連ノードにこの情報を提供するいくつかの技法を考案した。
３ＧＰＰ−広帯域アクセスネットワーク相互作用
図２は、ユーザー機器３が、訪問先移動電話網８’を介して接続される「ローミング」状況でのネットワークアーキテクチャを示すブロック図である。示されるように、訪問先コアネットワーク８’は無線アクセスネットワーク３１を含み、無線アクセスネットワーク３１は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ、ＵＴＲＡＮ、又はＧＥＲＡＮとすることができ、上述した基地局５及びＲＮＣ７を含む。Ｅ−ＵＴＲＡＮ基地局５−２の場合、Ｅ−ＵＴＲＡＮアクセスネットワークの主要制御ノードであるモビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）３３と、ユーザーデータパケットをルーティングし転送するサービングゲートウェイ３５とに接続される。本考察でのその他の情報ネットワークノードは、外部パケットデータネットワークへの接続性をユーザー機器３に提供するＰＤＮゲートウェイ３７（ホームコアネットワーク８内に配置される）と、ユーザー関連及び加入者関連の情報の中央データベースであるホーム加入者サーバー（ＨＳＳ：Home Subscriber Server）３９（同様にホームコアネットワーク８内に配置される）と、例えば、サービス品質（ＱｏＳ）及び課金規則に関連するポリシー判断を加入者ごとに行うポリシー課金規則機能（ＰＣＲＦ：Policy Charging Rules Function）ノード４１とを含む。図２に示されるように、ホームコアネットワーク８にはホームｈＰＣＲＦ４１があり、訪問先コアネットワーク８’には訪問先ｖＰＣＲＦ４１’がある。
ＵＴＲＡＮアクセスネットワークに関して、コアネットワーク８内の主ノードは、ユーザー機器３とのデータパケットのやりとりを担当するサービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）と、ユーザー機器３への音声呼及び他のサービスのルーティングを担当する訪問先移動交換センター（ｖＭＳＣ：visited Mobile Switching Center）４５と、サービングゲートウェイ３５と、ＰＤＮゲートウェイ３７と、ホームｈＰＣＲＦ４１と、訪問先ｖＰＣＲＦ４１’とを含む。ＵＴＲＡＮネットワークノードは、多数のＨＮＢ１１からｖＭＳＣ４５へのトラフィックを集計するＨＮＢゲートウェイ（ＨＮＢ−ＧＷ：HNB Gateway）４７も含む。任意選択的に、同様のＨｅＮＢ−ＧＷ４９をコアネットワーク８のＥ−ＵＴＲＡＮ側に提供することができる。図２に示されるように、コアネットワーク８は、すべてのＨＮＢ１１とのセキュアＩＰＳｅｃトンネルの確立を担当するセキュリティゲートウェイＳｅＧＷ５１も含み、セキュアＩＰＳｅｃトンネルを通して、ＨＮＢ１１とコアネットワーク８との間での音声、メッセージング、及びパケットデータサービスが送られる。
図２に示されるように、広帯域アクセスネットワーク１５は、ＳｅＧＷ５１に接続する広帯域リモートアクセスサーバー（ＢＲＡＳ：Broadband Remote Access Server）／広帯域ネットワークゲートウェイ（ＢＮＧ：Broadband Network gateway）５３を有する。このノードは、ＤＳＬＡＭ／ＯＮＴネットワーク等のアクセスネットワーク５５を介して住宅ゲートウェイ１３に接続される。課金及びＱｏＳ等に関するＢＲＡＳ／ＢＮＧノード５３の動作は、広帯域ポリシー制御機能（ＢＰＣＦ：Broadband Policy Control Function）５７により制御され、ＢＰＣＦ５７は、移動電話コアネットワーク８内のＰＣＲＦ４１（ホーム又は訪問先）と相互動作して、広帯域アクセスネットワークを通してＨＮＢ１１のリソースを確保する。示されるように、住宅又は商用の構内設備９は住宅ゲートウェイ１３及びＨＮＢ１１を含む。アクセスポイント、ルーター等の他のＢＢＦ広帯域アクセス装置５９を住宅／商用構内設備９内に提供することもできる。
当業者は理解するように、図２に示されるネットワークアーキテクチャは、ユーザー機器が訪問先コアネットワーク８’を介してネットワークに接続されるより複雑な「ローミング」状況の場合のネットワークアーキテクチャである。ＵＥがローミングしてない場合、より簡易なアーキテクチャが存在する。この場合、訪問先コアネットワーク８’はなく、ホームｈＰＣＲＦ４１は、訪問先ｖＰＣＲＦ４１’を通すのではなく、ＢＰＣＦ５７に直接接続される。本発明の異なる態様の説明を容易にするために、以下の考察では、コアネットワークノードがホームコアネットワーク８にあるか、それとも訪問先コアネットワーク８’にあるかについて参照しない。
ＨＮＢ電源投入手順
図３は、ＵＴＲＡＮ ＨＮＢ１１が電源投入される場合に何が行われるかを示す。示されるように、ステップ１において、この場合、広帯域ネットワークゲートウェイ（ＢＮＧ）５３等の広帯域アクセスネットワーク１５内の装置により、ＨＮＢ１１にＩＰアドレスが割り当てられる。次に、ステップ２において、ＨＮＢ１１は、ＳｅＧＷ５１とセキュアＩＰＳｅｃを（その内容を引用することにより本明細書の一部をなすＴＳ３３．３２０ｖ１１．２．０に説明されているように）確立し、セキュアトンネルをＨＮＢ１１とＧｅＧＷ５１との間に確立する。次に、ＨＮＢ１１は、ステップ３において、それ自体をＨＮＢ−ＧＷ４７に登録する。この登録プロセス中、ＨＮＢ１１はそのローカルＩＰアドレスをＨＮＢ−ＧＷ４７に通知するか、又はＮＡＴ／ＮＡＰＴが検出される場合、広帯域アクセスネットワークのＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス、任意のＮＡＴ後ＵＤＰポート、及び完全修飾ドメイン名（ＦＱＤＮ）（ＨＭＳから受信される）をＨＮＢ−ＧＷ４７に通知する。ステップ４において、ＨＮＢ−ＧＷ４７は、ＰＣＲＦ４１と「Ｓ１５セッション」を確立し、ＰＣＲＦ４１に、ＨＮＢのローカルＩＰアドレス（又はＮＡＴ／ＮＡＰＴが検出される場合、ＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及びＮＡＴ後ＵＤＰポート）及び／又は広帯域アクセスネットワークのＦＱＤＮについての情報を提供する。このＳ１５セッションは、ＨＮＢ ＧＷ４７とＰＣＲＦ４１’との間でのセッションの開始、変更、及び終結をサポートして、回線交換（ＣＳ）セッション（例えば、音声呼サービス）をサポートする。Ｓ１５セッションが確立されると、ＰＣＲＦ４１は、ステップ５において、ＨＮＢ−ＧＷ４７に通知し、次にステップ６において、ゲートウェイ制御セッションを開始して、広帯域ポリシー制御機能（ＢＰＣＦ）５７と「Ｓ９＊セッション」（ＰＲＣＦがホームＰＣＲＦ４１である場合、又はＰＣＲＦが訪問先ＰＣＲＦ４１’である場合には「Ｓ９ａセッション」）を確立する。このＳ９＊／Ｓ９ａセッションにより、ＰＣＲＦ４１とＢＰＣＦ５７との間に相互作用を提供するために、ＰＣＲＦ４１からの動的ＱｏＳ制御ポリシーの転送が可能になる。Ｓ９＊／Ｓ９ａセッションの確立中、ＰＣＲＦ４１は、ＢＰＣＦ５７にＨＮＢローカルＩＰアドレス（又はＮＡＴ／ＮＡＰＴが検出される場合、ＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰアドレス及びＮＡＴ後ＵＤＰポート）及びＦＱＤＮを送信し、それにより、ＢＰＣＦは正しいＨＮＢを見つけることができ、ＨＮＢ１１の広帯域アクセスネットワーク１５内のリソースを残しておくことができる。図２に示されるインターフェースの更なる詳細は、３ＧＰＰ技術仕様ＴＳ２３．４０２ｖ１０．４．０に見つけることができ、その内容は引用することにより本明細書の一部をなす。
したがって、上記から分かるように、ＨＮＢ−ＧＷ４７がＰＣＲＦ４１とのＳ１５セッションを確立できるようにするために、
１）ＨＮＢ ＮＡＴ後トンネルＩＰアドレス、
２）ＨＮＢ ＮＡＴ後ＵＤＰポート（複数の場合もある）、及び
３）ＨＮＢが接続される広帯域アクセスネットワークのＦＱＤＮ
を有する必要がある。
現在、ＨＮＢ１１が、任意のＮＡＴ／ＮＡＰＴ装置がＨＮＢ１１とＳｅＧＷ５１との間のＩＰパスにあるか否かを発見可能であると仮定される。しかし、ＨＮＢ１１は、ＮＡＴ装置によりＨＮＢ１１に割り振った実際のＨＮＢのＮＡＴ後トンネルＩＰアドレスを知らない。通常、ＮＡＴ／ＮＡＰＴ装置は、同じグローバルＩＰアドレスを、広帯域アクセスネットワーク装置の背後に接続された多くのＨＮＢ１１に割り振る。これは、ＮＡＴ/ＮＡＰＴ装置により変更することができるＵＤＰポート（複数の場合もある）に関しても同様に当てはまる。
ＨＮＢ１１がＨＮＢのＮＡＴ後トンネルＩＰアドレス及びＵＤＰポートを発見することができる方法について幾つかの選択肢がすでに示唆されているが、これらの選択肢は異なる理由で、すなわち、ＭＭＥ３３又はＳＧＳＮ４３が、ＨＮＢ１１を介して接続するユーザー機器に対してパケット交換（ＰＳ）セッションを確立することができるようにするために、提案された。これらの選択肢は、本目的で（ＨＮＢ−ＧＷ４７とＰＣＲＦ４１との間にＳ１５セッションを確立するために）この情報をＨＮＢ１１に提供するのに使用することもでき、以下を含む。
選択肢１：ＩＰＳｅｃトンネルをＳｅＧＷ５１と確立するために使用されるＩＥＴＦプロトコルＩＫＥｖ２（ＲＦＣ５９９６）を拡張する。この選択肢では、２つの提案が示唆される。すなわち、受信側（すなわち、ＳｅＧＷ５１）にＩＫＥｖ２/ＩＰＳｅｃトンネルのＮＡＴ後送信元ＩＰアドレスを挿入させ、元のＨＮＢ１１に返信させるように、（ａ）ＩＫＥｖ２ ＴＳ（トラフィックセレクター）又は（ｂ）ＩＫＥｖ２（構成ペイロード）を拡張する。しかし、これはＨＮＢ１１及びＳｅＧＷ５１の両方に影響を及ぼし、ＩＥＴＦにおいてかなりの作業を必要とするため、好ましくない。
選択肢２：ＳＴＵＮプロトコル（ＲＦＣ５３８９）を使用する：ＳＴＵＮプロトコル（ＲＦＣ５３８９）クライアント−サーバー機能をＨＮＢ１１及びＳｅＧＷ５１のそれぞれで実施して、ＨＮＢ１１（ＳＴＵＮクライアントとして機能）が、ＮＡＴ後ソースＩＰアドレスをＳｅＧＷ５１（ＳＴＵＮクライアントサーバーとして機能）から聞けるようにする。ＳＴＵＮサーバーは、別個のエンティティである必要があるか、又はＳｅＧＷ５１内に組み込む必要があり得る。しかし、これもまた大きな影響を及ぼすことになり、ＳｅＧＷ５１がＳＴＵＮサーバーとして機能する必要がある場合、ＩＥＴＦにおいていくらかの作業を必要とし得る。
選択肢３：（３ＧＰＰに基づく解決策）：新しいインターフェースをＳｅＧＷ５１とＨＮＢ管理エンティティ（ＨＭＳ：HNB Management Entity、図示せず）との間に定義する。新しいＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス／ポートが割り当てられる場合は常に、ＩＰＳｅｃトンネルの確立によりＳｅＧＷ５１に通知され、それにより、ＨＭＳに通知することができ、ＨＭＳは続けてＨＮＢ１１に通知することができる。あるいは、ＮＡＴ後ＩＰアドレス及びポート番号をＨＭＳに事前に構成することができ、ＨＭＳは次に、この情報をＨＮＢ１１に提供することができる。この場合、広帯域アクセスネットワークは、任意のＮＡＴ装置が、Ｈ（ｅ）ＭＳに記憶された情報に従って、事前構成されたＩＰアドレス及びポート番号をＨ（ｅ）ＮＢに割り当てることを保証する必要がある。
どの選択肢が選択されるかに関係なく、ＨＮＢＡＰ／ＲＵＡがＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス／ポート及びＦＱＤＮ（ＨＭＳを介して構成される）をＨＮＢ１１からＨＮＢ−ＧＷ４７にシグナリングするために、新しいメカニズムが必要とされる。ＨＮＢＡＰ／ＲＵＡは、ＨＮＢ１１とＨＮＢ−ＧＷ４７との間で伝送され、（単にそれらの装置を通過するのではなく）それらの装置で終端するメッセージのために定義されるプロトコルである。潜在的な候補ＨＮＢＡＰメッセージとしては、ＨＮＢ登録要求メッセージ及びＨＮＢ構成更新メッセージが挙げられる。これらの候補メッセージを図４ａ及び図４ｂに示す。ＨＮＢ１１は、電源投入され、ＨＮＢ−ＧＷ４７に登録する際、ＨＮＢ登録要求メッセージを使用して、ＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス／ポート及びＦＱＤＮ情報をシグナリングする。新しいＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス／ポートが広帯域アクセスネットワーク１５によりＨＮＢ１１に割り当てられるとき、ＨＮＢ１１は、ＨＮＢ構成更新メッセージを使用して、ＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス／ポート及びＦＱＤＮ情報をシグナリングする。
更なる新しい第４の選択肢として（上記選択肢１〜３の代わりに）、本発明者は、ＳｅＧＷ５１及びＨＮＢ−ＧＷ４７が同じ場所に配置される場合、又はそれらの間に標準化されたインターフェースがある場合、ＳｅＧＷ５１がＨＮＢ−ＧＷ４７にＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス／ポート番号を提供することができることを提案する。その後、ＨＮＢ−ＧＷ４７は次に、このＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス／ポート番号をＨＮＢ１１にＨＮＢＡＰ／ＲＵＡメッセージにおいてシグナリングすることができる。当業者は気付くように、ＨＮＢＡＰメッセージ及びＲＵＡメッセージは、ＨＮＢ１１及びＨＮＢ−ＧＷで終端する通信に使用される。ＨＮＢＡＰプロトコルは３ＧＰＰ技術仕様ＴＳ２５．４６９ｖ１０．１．０において定義され、ＲＵＡプロトコルは３ＧＰＰ技術仕様ＴＳ２５．４６８．ｖ１０．１．０において指定され、これらの内容を引用することにより本明細書の一部をなす。
図５ａは、ＳｅＧＷ５１がＨＮＢ ＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及びポート情報をＨＮＢ−ＧＷ４７に提供することができる方法及びＨＮＢ−ＧＷ４７が続けて、この情報をＨＮＢ１１にいかに提供することができるかをより詳細に示すタイミング図である。示されるように、この実施形態では、ＳｅＧＷ５１は、ＩＰＳｅｃトンネル確立手順中、ＨＮＢ ＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及びポート情報をＨＮＢ−ＧＷ４７に提供し、ＨＮＢ−ＧＷ４７は、ＨＮＢ登録手順中、この情報をＨＮＢ１１に提供する。特に、ステップ１１において、ＨＮＢ１１は、ＳｅＧＷ５１にＩＫＥ−ＳＡ−ＩＮＩＴ−ｒｅｑを送信することにより、ＳｅＧＷ５１とのＩＰＳｅｃトンネルの確立を開始し、ステップ１２において、ＳｅＧＷ５１はＩＫＥ−ＳＡ−ＩＮＩＴ−ｒｅｓｐメッセージで応答する。ＳｅＧＷ５１がＩＰパケットをＨＮＢ１１から受信中の場合、これらのパケットは、ＨＮＢのＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及びポート番号を受信パケットの送信元アドレスに含む。したがって、ＳｅＧＷ５１は、このＮＡＴ後アドレス及びポート情報を抽出し、これを適切なメッセージにおいてＨＮＢ−ＧＷ４７に提供することができる。
図５ａに示されるように、ステップ１２において、ＳｅＧＷ５１がＨＮＢ１１に応答メッセージを送信した後、ＨＮＢ１１は、ステップ１３において、ＳｅＧＷ５１にＩＫＥ−ＡＵＴＨ−ｒｅｑを送信することでＳｅＧＷ５１に応答する。この要求は、ステップ１４において、アクセス要求メッセージをＨＮＢ−ＧＷ４７に送信するようにＳｅＧＷに要求する。図５ａに示されるように、この実施形態では、ＳｅＧＷはこのメッセージを使用して、ＨＮＢ−ＧＷ４７にＨＮＢのＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及びポート番号を送信する。ＨＮＢ−ＧＷ４７は、ステップ１５において、アクセス受け入れメッセージで応答し、このメッセージはＳｅＧＷ５１に返信される（ＨＮＢ１１が認証される場合−その他の場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７はアクセス失敗メッセージを送信する）。ステップ１６において、ＳｅＧＷ５１は、ＩＫＥ−Ａｕｔｈ−ｒｅｓｐメッセージをＨＮＢ１１に返信することによりＩＰＳｅｃ確立手順を完了する。次に、ＨＮＢ１１は、ステップ１７において、ＨＮＢ登録要求メッセージをＨＮＢ−ＧＷ４７に送信することにより、ＨＮＢ−ＧＷ４７へのＨＮＢ登録手順を開始することができる。図５ａに示されるように、この実施形態では、このメッセージは、ＨＮＢ１１が接続される広帯域アクセスネットワークのＦＱＤＮを含む。ＨＮＢ１１は、この情報をＨＮＢ管理エンティティ（ＨＭＳ）から取得する。この登録要求メッセージの受信に応答して、ＨＮＢ−ＧＷ４７は、ステップ１８において、ＨＮＢ登録受け入れメッセージをＨＮＢ１１に返す。図５ａに示されるように、返されるこの受け入れメッセージは、ＨＮＢ１１のＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及びＵＤＰポート（ステップ１４において、ＨＮＢ−ＧＷ４７がＳｅＧＷ５１から受信したもの）を含む。次に、ＨＮＢ−ＧＷ４７に（例えば、ＳｅＧＷ５１により）シグナリングされたＮＡＴ後ＩＰアドレス又はポート番号へのいかなる後続の変更も、ＨＮＢＡＰ／ＲＵＡメッセージにおいてＨＮＢ１１にシグナリングすることができる。例えば、図５ｂに示されるように、更新された情報を、ＨＮＢ−ＧＷ４７からＨＮＢ１１に送信されるＨＮＢ構成更新メッセージにおいて送信することができる。
上記手順は、ＵＴＲＡＮ ＨＮＢ１１−１に対するものである。当業者は理解するように、任意選択的なＨｅＮＢ−ＧＷ４９が提供されない場合、通信がＨｅＮＢ−ＧＷの代わりにＭＭＥ３３との通信になることを除き、同様の電源投入手順がＥ−ＵＴＲＡＮ ＨｅＮＢ１１−２に提供される。上述した選択肢１、２、又は３の場合、トンネル情報（ＮＡＴ後ＨｅＮＢ ＩＰトンネルアドレス及びポート番号）は、ＨｅＮＢ−ＧＷ４９又はＭＭＥ３３へのいかなるシグナリングもなく、ＨｅＮＢ１１−２において直接利用することができる。図５ｃは、上述した第４の選択肢の場合、電源投入時にＨｅＮＢ１１−２により実行される手順を示す。示されるように、ＩＰＳｅｃトンネルが、図５ａ（ステップ１１〜１６において）に示される様式と同じように確立される。セキュアトンネルがセキュリティゲートウェイ５１と確立されると、ＨｅＮＢ１１−２は、ステップ１９において、Ｓ１ＡＰ Ｓ１セットアップ要求メッセージをＨｅＮＢ−ＧＷ４９（又はＨｅＮＢ−ＧＢＷがない場合にはＭＭＥ３３）に送信する。このメッセージは、ＨｅＮＢ−ＧＷ４９／ＭＭＥ３３のＦＱＤＮを含むことができる。それに応答して、ＨｅＮＢ−ＧＷ４９（又はＭＭＥ３３）は、トンネル情報（ＮＡＴ後ＨｅＮＢ ＩＰトンネルアドレス及びポート番号）を、Ｓ１セットアップ応答メッセージにおいてＨｅＮＢ１１−２に提供し、ステップ２０において、ＨｅＮＢ１１−２はＳ１セットアップ応答メッセージを送信する。ステップ１９及び２０において送信されるこれらのＳ１メッセージの更なる詳細は、３ＧＰＰ技術仕様ＴＳ３６．４１３ｖ１０．２．０において見出すことができ、この内容を引用することにより本明細書の一部をなす。続けてＨｅＮＢ−ＧＷ４９又はＭＭＥ３３に、ＨｅＮＢ１１のＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及び／又はポート番号への変更が通知される場合、ＨｅＮＢ−ＧＷ４９又はＭＭＥ３３は、図５ｂに示されるように、更新されたトンネル情報とともにＳ１ＡＰ ＭＭＥ構成更新メッセージをＨｅＮＢ１１に送信する。
ＰＳ及びＣＳベアラー参加
ＨＮＢ１１が電源投入され、ＨＮＢ−ＧＷ（又はＭＭＥ）に登録すると、ＨＮＢ１１は、近傍のユーザー機器３に提供可能なサービスをブロードキャストすることができる。次に、ＨＮＢ１１に登録し、電話を掛ける又はインターネットにアクセスする等のサービスを要求するユーザーにより、サービス要求がＨＮＢ１１からコアネットワーク８に送信されることになり、それにより、このトラフィックのエアインターフェース（ＨＮＢ１１とＵＥ３との間）を介して要求されたベアラーを確立することができ、広帯域アクセスネットワーク１５を通してそれらのサービスを提供するためのリソースを確保することができる。そのようなサービスが要求される方法についてこれより、ＵＴＲＡＮ及びＥ−ＵＴＲＡＮ装置の両方に適用可能なパケット交換（ＰＳ）データサービスの一般的な場合並びにＵＴＲＡＮ装置に適用可能な回線交換（ＣＳ）呼確立サービスに関してより詳細に後述する。
ＰＳサービス確立
移動電話３が、ＨＮＢ又はＨｅＮＢ１１を介するパケット交換（ＰＳ）サービスの確立を望む場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７（又はＨｅＮＢの場合にはＨｅＮＢ−ＧＷ４９又はＭＭＥ３３）は、ＨＮＢのＮＡＴ後ＩＰトンネルアドレス及びポート番号並びにＦＱＤＮをコアネットワーク内の関連ノードにシグナリングする必要がある。ＵＴＲＡＮ ＨＮＢの場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７はこのトンネル情報をＳＧＳＮ４３にシグナリングし、ＳＧＳＮ４３は情報をＰＣＲＦ４１に転送し、それにより、広帯域アクセスネットワーク内の適切なリソースを、ＢＰＣＦ５７との適するＳ９＊（又はＳ９ａ）セッションの確立を通して、ＨＮＢ１１に確保することができる。同様に、Ｅ−ＵＴＲＡＮ ＨｅＮＢの場合、ＨｅＮＢ−ＧＷ４９又はＭＭＥ３３は、このトンネル情報をＰＤＮゲートウェイ３７にシグナリングし、ＰＤＮゲートウェイ３７は次に、この情報をＰＣＲＦ４１にシグナリングして、広帯域アクセスネットワーク１５との適切なＳ９＊セッションをセットアップする。
ＰＳサービスを確立する既存のプロトコルは、ＨＮＢ１１から受信される接続メッセージに応答して、ＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス、ポート番号、ＦＱＤＮをその他のコアネットワークノードに、ＲＡＮＡＰ開始ＵＥメッセージにおいて送信するように、ＨＮＢ−ＧＷ４７（又はＨｅＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥ）に要求する。ＨＮＢ−ＧＷ４７（又はＨｅＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥ）は、登録要求メッセージ又は構成更新メッセージのいずれかでＨＮＢ１１からＦＱＤＮを受信する。上述した選択肢１〜３の場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７（ＨｅＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥ）は、ここでも登録要求メッセージ（図４ａに示されるように）又は構成更新メッセージ（図４ｂに示されるように）内で、ＮＡＴ後ＩＰアドレス、ポート番号、及びＦＱＤＮをＨＮＢ１１から受信する。上記選択肢４の場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７又はＨｅＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥは、ＳｅＧＷ５１からこのＮＡＴ後ＩＰアドレス／ポート情報を受信するとともに、ＨＮＢ１１からＦＱＤＮを受信する。
図６ａは、ステップ２１においてユーザー機器３により行われる初期ＲＲＣ接続要求から、ＰＳサービスを確立するためにこの既存の提案において行われるステップを示す。示されるように、既存の提案では、ＨＮＢ−ＧＷ４７（又はＨｅＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥ）は、ＳＣＣＰ接続要求メッセージをその他のコアネットワークノードに送信するとき、ステップ２８において、ＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰトンネルアドレス及びポート番号並びにＦＱＤＮ（トンネル情報と記される）を挿入することを担当する。しかし、これは、初期ＵＥメッセージを用いて、トンネル情報を、ＳＧＳＮ／ＭＭＥに送信する新しいＲＡＮＡＰメッセージ（ＨｅＮＢの場合にはＳ１ＡＰメッセージ）に符号化することをＨＮＢ−ＧＷ（ＨｅＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥ）に要求する。現在、ＨＮＢ−ＧＷはＲＡＮＡＰ／Ｓ１ＡＰメッセージを生成しない。通常、ＨＮＢ−ＧＷは、ＨＮＢから受信するＲＡＮＡＰ／Ｓ１ＡＰメッセージをＳＧＳＮ／ＭＳＣ／ＭＭＥ等に転送するだけである。
代替として、本発明者は、ＨＮＢ１１がこのトンネル情報をＲＡＮＡＰ初期ＵＥメッセージ（それ自体、ステップ２７において送信されるＲＵＡ接続メッセージ内にカプセル化される）内に含めるべきであることを提案するか、又はＥ−ＵＴＲＡＮ ＨｅＮＢ１１−２の場合、本発明者は、このトンネル情報を、ＨｅＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥへのＳ１ＡＰメッセージ内に含めることを提案する。この場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７（又はＨｅＮＢ−ＧＷ４９若しくはＭＭＥ）は、ステップ２８において、新しいＲＡＮＡＰ／Ｓ１ＡＰメッセージ自体を生成する必要なく、このＲＡＮＡＰ／Ｓ１ＡＰメッセージを抽出し、これを関連するコアネットワークノードに転送する必要があるだけである。これは、ＲＡＮＡＰメッセージに関して図６ｂに示される。このプロセスは、他のＲＵＡメッセージに使用することもできる。例えば、ユーザー機器の状態に応じて、ＲＵＡ直接転送メッセージ又はＲＡＮＡＰ直接転送若しくはＲＡＮＡＰリロケーション完了メッセージ等の他のＲＡＮＡＰメッセージ。
ステップ２８において、メッセージは関連するコアネットワークノードに送信される。ＵＴＲＡＮの場合、このノードはＳＧＳＮ４３／ＭＳＣ４５であり、Ｅ−ＵＴＲＡＮの場合、これはサービングゲートウェイ３５／ＰＤＮゲートウェイ３７である。次に、これらのノードは、ＰＣＲＦ４１と関連するセッションを確立し、それにより、ＰＣＲＦ４１はＢＰＣＦ５７とＳ９＊／Ｓ９ａインターフェースを確立することができ、それにより、要求されたＰＳサービスに必要なリソースが、広帯域ネットワーク１５を通して確保される。
ＣＳサービス確立
移動電話３又は他のユーザー機器が、ＵＴＲＡＮ ＨＮＢ１１を介して回線交換（ＣＳ）呼の確立を望むとき、ＨＮＢ−ＧＷ４７とＰＣＲＦ４１との既存のＳ１５セッションを、必要な場合に広帯域アクセスネットワーク１５を通して新しい呼のリソースを確保することができるように変更する必要がある。図７ａは、このＣＳ呼確立に対処するために提案されるステップを示す。示されるように、ステップ４１において、ユーザー機器３はセットアップメッセージをＭＳＣ４５に送信する。それに応答して、ステップ４２において、ＭＳＣ４５はＨＮＢ１１を宛先としたＲＡＢ（無線アクセスベアラー）割り当て要求メッセージをＨＮＢ１１に向けて送信する。しかし、既存の提案は、ＨＮＢ−ＧＷ４７がこのメッセージをインターセプトし、ステップ４３において、Ｓ１５セッション確立変更メッセージをＰＣＲＦ４１に送信することである。ＨＮＢ−ＧＷ４７は、インターセプトしたメッセージ内のＨＮＢ ＩＤを使用して、変更すべき正しいＳ１５セッションを識別する。Ｓ１５変更メッセージは、ＲＡＢ割り当て要求メッセージから導出されるＱｏＳ情報を含む（ＲＡＢ割り当て要求メッセージは、ＵＥから受信されるセットアップ要求に基づいて特定される）。ステップ４４において、ＰＣＲＦ４１は、ＴＳ２３．２０３ｖ１１．２．０に定義されるように、ＧＷ制御及び＆ＱｏＳ規則プロビジョニング手順を開始する。
ステップ４５において、ＢＰＣＦ５７は、ＰＣＲＦ４１に対してＧＷ制御及び＆ＱｏＳ規則プロビジョニングへの変更を肯定応答する。これに応答して、ＰＣＲＦ４１は、ステップ４６において、Ｓ１５セッション変更応答を、承認要求の結果とともにＨＮＢ−ＧＷ４７に送信する。広帯域アクセスネットワーク１５のリソースを利用することができない場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７はＲＡＢ割り当て要求を拒絶し、「ＲＡＢ割り当て失敗」手順（図示せず）を開始する。そうでない場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７は、ＲＡＢ割り当て要求メッセージをＨＮＢ１１に送信し、残りの呼セットアップ手順は通常通りに完了する。
しかし、示唆されるこの手順に伴い幾つかの問題がある。第１に、広帯域アクセスネットワーク１５とのＱｏＳチェックを行うために、ＨＮＢ−ＧＷ４７があらゆるＲＡＮＡＰメッセージ（ＨＮＢとＳＧＳＮ／ＭＳＣとの間で伝送されるはずのメッセージであり、ＨＮＢ−ＧＷを単に通過すべきである）を読み、ＲＡＢパラメーターに基づいて、Ｓ１５セッション変更手順を開始する必要がある。第２に、参加制御に失敗する場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７はＲＡＢ割り当て失敗ＲＡＮＡＰメッセージを生成し、ＭＳＣ４５に送信する必要がある。現在、ＨＮＢ−ＧＷ４７はいかなるＲＡＮＡＰメッセージも生成しない。
したがって、本発明者は、図７ｂに示される新しい手順を利用すべきであることを示唆する。以前と同様に、ステップ５１において、ユーザー機器３は、セットアップメッセージをＭＳＣ４５に送信する。それに応答して、ステップ５２において、ＭＳＣ４５は、ＨＮＢ１１を宛先としたＲＡＢ割り当て要求メッセージをＨＮＢ１１に向けて送信する。しかし、この場合、ＨＮＢ−ＧＷ４７は、ＲＡＢ割り当て要求をインターセプトせず、その代わりにトランスペアレントにその要求をＨＮＢ１１に転送する。ＨＮＢ１１は、ＨＮＢ−ＧＷ４７に、上記Ｓ１５セッション確立変更手順（図７ａのステップ４２〜４６）を実行させるようにＨＮＢ−ＧＷ４７をトリガーする新しいＨＮＢＡＰメッセージを送信する必要がある。これは、この実施形態では、ステップ５３において、ＨＮＢ１１が、ＲＡＢ割り当て要求に含まれるＣＳ ＲＡＢパラメーターを含むＨＮＢＡＰベアラー参加要求メッセージをＨＮＢ−ＧＷ４７に送信することにより達成される。ＨＮＢ−ＧＷ４７は、このメッセージを受信すると、メッセージを送信したＨＮＢ１１を識別するとともに、そのＨＮＢ１１に対する、変更する必要がある対応するＳ１５セッションを識別する。以前と同様に、ＨＮＢ−ＧＷ４７は次に、Ｓ１５セッション確立変更メッセージをＰＣＲＦ４１に送信する。次に、ステップ５５〜５７の処理は上述したステップ４４〜４６に対応する。ステップ５８において、ＨＮＢ−ＧＷ４７は次に、広帯域アクセスネットワーク１５のリソースが利用可能であるか否かを示すＨＮＢＡＰベアラー参加応答メッセージをＨＮＢ１１に送信する。ＨＮＢ１１は次に、ステップ５９において、広帯域アクセスネットワーク１５のリソースが利用可能であるか否かに応じて、ＲＡＢ割り当て失敗又はＲＡＢ割り当て成功を示すＲＡＢ割り当て応答メッセージをＭＳＣ４５に送信し、残りの呼セットアップ手順は通常通りに完了する。
ＵＥモビリティ
上記考察は、ＨＮＢ１１が電源投入されるとき及びユーザー機器３が新しいサービスを要求するときの状況に焦点を合わせた。ユーザー機器３が別のＨＮＢ又はマクロ基地局からＨＮＢ１１にハンドオーバーされるとき、同様の問題が生じ、この場合、上記考察した手順と同様の手順を利用する必要がある。図８〜図１０は、幾つかのモビリティ手順を示し、これらの図では、上述したトンネル情報をターゲットＨＮＢ−ＧＷ／ＭＭＥから関連する他のコアネットワークノードにシグナリングすることができる。
図８は、ＵＥが、ＰＳサービス処理のためにマクロ基地局（この例では、マクロＵＴＲＡＮ基地局５）からＵＴＲＡＮ ＨＮＢ１１に移動するときの状況を示すタイミング図である。これは、ソース「ＲＮＣ」及びターゲット「ＲＮＣ」が記された全体的なタイミング図である。この場合、ソースＲＮＣは、ユーザー機器の移動元のソース基地局５に関連付けられたＲＮＣ７とすることができ、ターゲットＲＮＣはＨＮＢ／ＨＮＢ−ＧＷである。この手順は３ＧＰＰ技術仕様ＴＳ２３．０６０ｖ１０．４．０（図３９）において既に定義されている。この手順に提案される変更は、ターゲットＨＮＢ／ＨＮＢ−ＧＷ（ターゲットＲＮＣと記される）が、トンネル情報（ＮＡＴ後ＩＰアドレス、ポート番号、及びＦＱＤＮ）を含むＲＡＮＡＰリロケーション検出メッセージを新しいＳＧＳＮに送信すること（図８に示されるステップ９において）のみである。残りの手順は、ＰＳサービス確立と題する項における上記考察と同じである。
図９は、同じモビリティ状況であるが、ＣＳサービス処理の場合のタイミング図である。図９に示される手順は既に３ＧＰＰ技術仕様ＴＳ２３．０６０ｖ１０．４．０（図３９）に定義されている。図９に示される手順中、ＨＮＢ−ＧＷがステップ４においてリロケーション要求メッセージを受信すると、ＨＮＢ−ＧＷが図７ａを参照して上述したようにＳ１５セッションを確立するか、又はＨＮＢが図７ｂに示される手順を実行する。
図１０は、ユーザー機器がソースＨＮＢからターゲットＨＮＢに移動するときの状況を示すタイミング図である。図１０に示される手順は、３ＧＰＰ技術仕様ＴＳ２５．４６７ｖ１０．２．０（図５．７．２．１−１）において既に定義されている。提案される変更は、ターゲットＨＮＢが、ステップ７においてＨＮＢ−ＧＷに送信するＨＮＢＡＰリロケーション完了メッセージ内に上述したトンネル情報を含むべきこと並びに図１０に示される新しいステップ８及び９の追加のみである。次に、ステップ８において、ＨＮＢ−ＧＷ４７はこの情報をＳＧＳＮに転送する。
仕様変更
上述したように、幾つかの既存のメッセージは、本提案により変更されつつあり、幾つかの新しいメッセージが導入されつつある。またこれらの提案は、既存の技術仕様に対するいくつかの（正：some）変更を必要とする。これらの変更及びこれらの更新されたメッセージの詳細を以下に与える。変更は下線付きテキストとして示される。
選択肢１〜３の場合の変更
ＨＮＢＡＰ手順
基本手順（ＥＰ：Elementary Procedure）
以下の表では、全てのＥＰはクラス１手順及びクラス２手順に分けられる。
Figure 0006241627
Figure 0006241627
ＨＮＢ登録手順
全般
ＨＮＢ登録手順の目的は、ＨＮＢをＨＮＢ−ＧＷに登録して、ＨＮＢ−ＧＷがサービス及びコアネットワーク接続性をＨＮＢに提供できるようにし、サポートされ構成される場合、ＨＮＢ−ＧＷを介するＩｕｒｈ接続性を可能にすることである。この手順は、Ｉｕｈシグナリングトランスポートが首尾良く確立された後にトリガーされる最初のＨＮＢＡＰ手順であるものとする。
成功動作
ＨＮＢは、動作を開始する必要がある場合は常に、ＨＮＢ登録要求メッセージを送信し、ＨＮＢ−ＧＷからサービスを要求することによりこの手順を開始するものとする。
ＨＮＢがＣＳＧ可能であり、ＴＳ２２．２２０［１５］において定義されるクローズドアクセスモードで動作する場合、ＣＳＧ−ＩＤ ＩＥを提供すべきであり、ＨＮＢセルアクセスモードＩＥをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供することができる。
ＨＮＢは、ＥＴＷＳをサポートする場合、ブロードキャストＩＥのサービスエリアをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＴＳ２２．２２０［１５］において定義されるハイブリッドアクセスモードで動作する場合、ＣＳＧ−ＩＤ ＩＥ及びＨＮＢセルアクセスモードＩＥをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＴＳ２２．２２０［１５］において定義されるオープンアクセスモードで動作する場合、ＨＮＢセルアクセスモードＩＥをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＲＮＳＡＰリロケーションをサポートする場合、ＩｕｒｈシグナリングＴＮＬアドレスＩＥをＨＮＢ−ＧＷにＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＢＢＦ相互作用をサポートする場合、ＢＢＦトンネル情報ＩＥもＨＮＢ−ＧＷにＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。サポートされる場合、ＨＮＢは、ＰＳＣ ＩＥを登録要求メッセージ内に含めるものとする。
登録が成功する場合、ＨＮＢ−ＧＷは、受け入れ及び登録を示すＨＮＢ登録受け入れメッセージで応答する。ＩｕｒｈシグナリングＴＮＬアドレスＩＥがＨＮＢ登録受け入れメッセージ内に含まれる場合、ＨＮＢは、サポートされる場合、示されたアドレスへのトランスポートレイヤセッションを確立し、ＨＮＢ−ＧＷを介するＩｕｒｈ接続をサポートするものとする。
ＨＮＢ−ＧＷが逆多重化可能な場合、ＭｕｘＰｏｒｔＮｕｍｂｅｒ ＩＥをＨＮＢ登録受け入れメッセージ内に含むことができる。
ＨＮＢ登録要求
このメッセージは、ＨＮＢをＨＮＢ−ＧＷに登録するために、ＨＮＢによりＨＮＢ−ＧＷに送信される。
方向：ＨＮＢ→ＨＮＢ−ＧＷ
Figure 0006241627
ＨＮＢ構成更新
このメッセージは、構成情報を更新するために、ＨＮＢによりＨＮＢ−ＧＷに送信される。ＨＮＢは、更新された構成情報をＨＮＢ−ＧＷに対して示す必要がある場合は常に、このメッセージを送信するものとする。
方向：ＨＮＢ→ＨＮＢ−ＧＷ
Figure 0006241627
ＦＱＤＮ
このＩＥは完全修飾ドメイン名を定義する。
Figure 0006241627
ＢＢＦトンネル情報
このＩＥは、３ＧＰＰ ＢＢＦ相互作用のためのＢＢＦトンネル情報（ＮＡＴ後ＩＰアドレス、ポート番号、及びＦＱＤＮ）を定義する。
Figure 0006241627
ＵＤＰポート番号
このＩＥはＵＤＰポート番号を定義する。
Figure 0006241627
選択肢４の場合の変更
ＨＮＢＡＰ手順
基本手順（ＥＰ）
以下の表では、全てのＥＰはクラス１手順及びクラス２手順に分けられる。
Figure 0006241627
Figure 0006241627
ＨＮＢ登録手順
全般
ＨＮＢ登録手順の目的は、ＨＮＢをＨＮＢ−ＧＷに登録して、ＨＮＢ−ＧＷがサービス及びコアネットワーク接続性をＨＮＢに提供できるようにし、サポートされ構成される場合、ＨＮＢ−ＧＷを介するＩｕｒｈ接続性を可能にすることである。この手順は、Ｉｕｈシグナリングトランスポートが首尾良く確立された後にトリガーされる最初のＨＮＢＡＰ手順であるものとする。
成功動作
ＨＮＢは、動作を開始する必要がある場合は常に、ＨＮＢ登録要求メッセージを送信し、ＨＮＢ−ＧＷからサービスを要求することによりこの手順を開始するものとする。
ＨＮＢがＣＳＧ可能であり、ＴＳ２２．２２０［１５］において定義されるクローズドアクセスモードで動作する場合、ＣＳＧ−ＩＤ ＩＥを提供すべきであり、ＨＮＢセルアクセスモードＩＥをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供することができる。
ＨＮＢは、ＥＴＷＳをサポートする場合、ブロードキャストＩＥのサービスエリアをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＴＳ２２．２２０［１５］において定義されるハイブリッドアクセスモードで動作する場合、ＣＳＧ−ＩＤ ＩＥ及びＨＮＢセルアクセスモードＩＥをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＴＳ２２．２２０［１５］において定義されるオープンアクセスモードで動作する場合、ＨＮＢセルアクセスモードＩＥをＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＲＮＳＡＰリロケーションをサポートする場合、ＩｕｒｈシグナリングＴＮＬアドレスＩＥをＨＮＢ−ＧＷにＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。
ＨＮＢは、ＢＢＦ相互作用をサポートする場合、ＦＱＤＮ ＩＥもＨＮＢ−ＧＷにＨＮＢ登録要求メッセージ内で提供するものとする。サポートされる場合、ＨＮＢは、ＰＳＣ ＩＥを登録要求メッセージ内に含めるものとする。
登録が成功する場合、ＨＮＢ−ＧＷは、受け入れ及び登録を示すＨＮＢ登録受け入れメッセージで応答する。ＩｕｒｈシグナリングＴＮＬアドレスＩＥがＨＮＢ登録受け入れメッセージ内に含まれる場合、ＨＮＢは、サポートされる場合、示されたアドレスへのトランスポートレイヤセッションを確立し、ＨＮＢ−ＧＷを介するＩｕｒｈ接続をサポートする。
ＨＮＢ−ＧＷが逆多重化可能な場合、ＭｕｘＰｏｒｔＮｕｍｂｅｒ ＩＥをＨＮＢ登録受け入れメッセージ内に含むことができる。
ＨＮＢ−ＧＷは、ＢＢＦ相互作用をサポートする場合、ＨＮＢ登録受け入れメッセージ内でＮＡＴ後トンネルＩＰアドレス及びＵＤＰポートＩＥもＨＮＢに提供するものとする。
ＨＮＢ構成更新手順
全般
ＨＮＢ構成更新手順の目的は、ＨＮＢ−ＧＷ又はＨＮＢにより構成情報を交換することである。
成功動作（ＨＮＢ発端）
ＨＮＢは、更新された構成情報をＨＮＢ−ＧＷに対して示す必要がある場合は常に、この手順を開始するものとする。
成功動作（ＨＮＢ−ＧＷ発端）
ＨＮＢ−ＧＷは、更新された構成情報をＨＮＢに対して示す必要がある場合は常に、この手順を開始するものとする。
ＨＮＢ登録要求
このメッセージは、ＨＮＢをＨＮＢ−ＧＷに登録するためにＨＮＢによりＨＮＢ−ＧＷに送信される。
方向：ＨＮＢ→ＨＮＢ−ＧＷ
この場合、ＦＱＤＮ情報要素（以下に定義される）は、この既存の要求メッセージには新しいものであり、ＨＮＢが接続される広帯域アクセスネットワークのＦＱＤＮを搬送する。
Figure 0006241627
ＨＮＢ登録受け入れ
このメッセージは、ＨＮＢ登録要求メッセージへの成功応答としてＨＮＢ−ＧＷによりＨＮＢに送信される。
方向：ＨＮＢ−ＧＷ→ＨＮＢ
この場合、ＮＡＴ後トンネルＩＰアドレス及びＵＤＰポート番号パラメーターは新しく、ＮＡＴ後ＨＮＢ ＩＰアドレス及びＮＡＴ後ＵＤＰポート番号のそれぞれの搬送に使用される。
Figure 0006241627
ＨＮＢ構成更新
このメッセージは、構成情報を更新するために、ＨＮＢからＨＮＢ−ＧＷに、又はＨＮＢ−ＧＷからＨＮＢに送信される。
方向：ＨＮＢ→ＨＮＢ−ＧＷ又はＨＮＢ−ＧＷ→ＨＮＢ
Figure 0006241627
ＦＱＤＮ
このＩＥは完全修飾ドメイン名を定義する。
Figure 0006241627
ＢＢＦトンネル情報
このＩＥは、３ＧＰＰ ＢＢＦ相互作用のためのＢＢＦトンネル情報を定義する。
Figure 0006241627
ＵＤＰポート番号
このＩＥはＵＤＰポート番号を定義する。
Figure 0006241627
ベアラー参加要求
この新しいメッセージは、Ｓ１５インターフェースを介するベアラー参加を要求するために、ＨＮＢ１１によりＨＮＢ−ＧＷ４７に送信される（図７ｂのステップ５３参照）。
方向：ＨＮＢ→ＨＮＢ−ＧＷ
Figure 0006241627
ベアラー参加応答
この新しいメッセージは、Ｓ１５インターフェースを介するベアラー参加がＨＮＢ−ＧＷ４７において成功したことをＨＮＢ１１に通知するために、ＨＮＢ−ＧＷ４７により送信される（図７ｂのステップ５８参照）。
方向：ＨＮＢ−ＧＷ→ＨＮＢ
Figure 0006241627
ベアラー参加失敗
この新しいメッセージは、ベアラー参加が失敗したことをＨＮＢ１１に通知するために、ＨＮＢ−ＧＷ４７により送信される。
方向：ＨＮＢ−ＧＷ→ＨＮＢ
Figure 0006241627
リロケーション完了
このメッセージは、リロケーションが完了したことをＨＮＢ−ＧＷ４７に通知するために、ＨＮＢ１１により送信される。
方向：ＨＮＢ→ＨＮＢ−ＧＷ
この場合、ＢＢＦトンネル情報の情報要素は（上で定義されるように）新しい。
Figure 0006241627
ＲＡＢリスト
このＩＥは、Ｓ１５インターフェースを介する参加制御のＲＡＢ固有情報リストを提供する。
Figure 0006241627
Figure 0006241627
セキュリティゲートウェイ
図１１は、この実施形態において使用され、図２に示されるセキュリティゲートウェイ（ＳｅＧＷ：Security Gateway）５１の主要構成要素を概略的に示す。示されるように、ＳｅＧＷ５１は送受信機回路１０１を含み、送受信機回路１０１は、コアネットワークインターフェース１０３を介してコアネットワーク８内の他のノードに対し信号を送受信するように動作可能であるとともに、ＢＡＮインターフェース１０５を介して広帯域アクセスネットワーク１５内のノードに対し信号を送受信するように動作可能である。示されるように、ＳｅＧＷ５１は、ＳｅＧＷ５１の動作を制御し、送受信機回路１０１に接続されるコントローラー１０７も含む。コントローラー１０７は、メモリ１０９内に記憶されたソフトウェア命令に従って動作する。示されるように、これらのソフトウェア命令は、特に、オペレーティングシステム１１１、ＩＰＳｅｃモジュール１１３、ＨＮＢパケット解析モジュール１１５、及びＨＮＢ−ＧＷ通信モジュール１１７を含む。
この実施形態では、ＩＰＳｅｃモジュール１１３は、ＢＡＮインターフェース１０５を介して広帯域アクセスネットワーク１５を通るＨＮＢ１１とのセキュアトンネルを確立することを担当する。ＨＮＢパケット解析モジュール１１５は、ＨＮＢ１１から受信されるパケットを解析して、受信パケットのヘッダーにおいて提供されるＨＮＢ１１のＮＡＴ後ＩＰアドレス及びＨＮＢ１１のＮＡＴ後ＵＤＰポート番号を特定することを担当する。次に、解析モジュール１１５は、ＨＮＢ−ＧＷ４７に送信するために、特定されたＮＡＴ後ＩＰアドレス及びＮＡＴ後ポート番号をＨＮＢ−ＧＷ通信モジュール１１７に渡す。
ホーム基地局
図１２は、図１に示されるＵＴＲＡＮホーム基地局（ＨＮＢ）１１−１の主要構成要素を示すブロック図である。示されるように、ＨＮＢ１１は送受信機回路２０１を含み、送受信機回路２０１は、１つ又は複数のアンテナ２０３を介して移動電話３又は他のユーザー機器に対し信号を送受信するように動作可能であるとともに、ネットワークインターフェース２０５を介してコアネットワーク８に対し信号を送受信するように動作可能である。送受信機回路２０１の動作は、メモリ２０９に記憶されたソフトウェアに従ってコントローラー２０７により制御される。ソフトウェアは、特に、オペレーティングシステム２１１、ＩＰＳｅｃモジュール２１３、ＨＮＢ−ＧＷ通信モジュール２１５、ＳＧＳＮ／ＭＳＣ通信モジュール２１７、及びユーザー機器通信モジュール２１９を含む。メモリ２０９はデータ記憶装置２２１も保持し、データ記憶装置２２１内に、ＨＮＢ１１は特に、広帯域アクセスネットワーク１５又は住宅ゲートウェイ１３により割り当てられたＩＰアドレスと、ＨＮＢのＮＡＴ後ＩＰアドレスと、ＮＡＴ後ＵＤＰポート番号と、ＨＮＢ１１が住宅ゲートウェイ１３を介して接続されるＩＰネットワークの部分のＦＱＤＮとを記憶する。
ＩＰＳｅｃモジュール２１３は、ネットワークインターフェース２０５を介して広帯域アクセスネットワーク１５を通るＳｅＧＷ５１とのセキュアトンネルを確立することを担当する。ＨＮＢ−ＧＷ通信モジュール２１５は、上述したメッセージを含め、ＨＮＢ−ＧＷ４７にＨＮＢＡＰ／ＲＵＡメッセージを送信し、ＨＮＢ−ＧＷ４７からＨＮＢＡＰメッセージを受信することを担当する。ＳＧＳＮ／ＭＳＣ通信モジュール２１７は、ＳＧＳＮ４３及びＭＳＣ４５とのＲＡＮＡＰメッセージのやりとりを担当する。当然、これらのＲＡＮＡＰメッセージは、ＨＮＢ−ＧＷ４７を通してトランスペアレントに伝送される。ユーザー機器通信モジュール２１９は、送受信機回路２０１及び１つ又は複数のアンテナ２０３を使用してユーザー機器と通信するためのものである。
図１に示されるＥ−ＵＴＲＡＮ ＨＮＢ１１−２は、図１２に示される構成要素と同様の構成要素を有する。主な違いは、ＨＮＢ−ＧＷ通信モジュール２１５がなくてもよく、ＳＧＳＮ／ＭＳＣ通信モジュール２１７の代わりに、ＭＭＥ通信モジュールがあることである。また、ＨｅＮＢ１１−２は、ＨＮＢＡＰプロトコルを使用して通信せず、Ｓ１ＡＰプロトコル等のＥ−ＵＴＲＡＮプロトコルを使用して通信する。
ＨＮＢゲートウェイ
図１３は、図２に示されるＵＴＲＡＮ ＨＮＢゲートウェイ（ＨＮＢ−ＧＷ）４７の主要構成要素を示すブロック図である。示されるように、ＨＮＢ−ＧＷ４７は送受信機回路３０１を含み、送受信機回路３０１は、ＨＮＢインターフェース３０３を介してＨＮＢ１１に対し信号を送受信するように動作可能であるとともに、コアネットワークインターフェース３０５を介してコアネットワーク８内の他のノード（ＳＧＳＮ４３及びＭＳＣ４５等）に対し信号を送受信するように動作可能である。送受信機回路３０１の動作は、メモリ３０９に記憶されたソフトウェアに従ってコントローラー３０７により制御される。ソフトウェアは、特に、オペレーティングシステム３１１、ＳｅＧＷ通信モジュール３１３、ＨＮＢ通信モジュール３１５、ＳＧＳＮ／ＭＳＣ通信モジュール３１７、及びＰＣＲＦ通信モジュール３１９を含む。
ＳｅＧＷ通信モジュール３１３は、ＳｅＧＷ５１との通信−例えば、ＨＮＢ１１のＮＡＴ後ＩＰアドレス及びＮＡＴ後ＵＤＰポート番号の受信を担当する。ＨＮＢ通信モジュール３１５は、上述したようなＨＮＢ１１との通信を担当する。ＳＧＳＮ／ＭＳＣ通信モジュール３１７は、上述したように、ＳＧＳＮ４３又はＭＳＣ４５との通信を担当する。ＰＣＲＦ通信は、新しいサービス要求が受信されるとき、ＰＣＲＦ４１とＳ１５セッションを確立し、Ｓ１５セッションを変更することを担当する。
上記説明では、ＳｅＧＷ５１、ＨＮＢ−ＧＷ４７、及びＨＮＢ１１が、理解を容易にするために、幾つかの離散したモジュール（ＩＰＳｅｃモジュール、通信モジュール、及び解析モジュール）を有するものとして説明される。これらのモジュールは、或る特定の用途の場合、例えば、既存のシステムが本発明を実施するように修正されている場合には、このように提供することができるが、他の用途、例えば、本発明の特徴を最初から考慮に入れて設計されたシステムでは、これらのモジュールは、全体的なオペレーティングシステム又はコード内に組み込むことができ、その結果、これらのモジュールは、別々のエンティティとして認識することができない場合がある。
変更形態及び代替形態
上記で詳細な実施形態が説明された。当業者であれば理解するように、上記の実施形態に対し、該実施形態において具現化される本発明から依然として利益を受けながら、複数の変更及び代替を行うことができる。
上記の実施形態では、移動電話ベースの通信システムが説明された。当業者であれば理解するように、本出願において記載されるシグナリング技法を他の通信システムに用いることができる。他の通信ノード又は通信デバイスは、例えば、個人用携帯情報端末、ラップトップコンピューター、ウェブブラウザー等のようなユーザーデバイスを含むことができる。
上述した実施形態において、移動電話及びＨＮＢはそれぞれ送受信機回路部を備える。通常、この回路部は、専用ハードウェア回路によって形成される。しかしながら、幾つかの実施形態では、送受信機回路部の一部を対応するコントローラーによって実行されるソフトウェアとして実装することができる。
上記の実施形態では、複数のソフトウェアモジュールが説明された。当業者であれば理解するように、それらのソフトウェアモジュールは、コンパイルされた形式でもコンパイルされていない形式でも提供することができ、コンピューターネットワークを介した信号として又は記録媒体上で、ＨＮＢ、ＨＮＢ−ＧＷ、ＳｅＧＷ等に供給することができる。さらに、このソフトウェアの一部又は全てによって実行される機能は、１つ又は複数の専用ハードウェア回路を用いて実行することができる。しかしながら、ソフトウェアモジュールの使用によって、基地局、ゲートウェイ及び移動電話の機能を更新するためにその基地局、ゲートウェイ、及び移動電話を更新するのが容易になるため、ソフトウェアモジュールの使用が好ましい。
種々の他の変更は当業者には明らかであり、ここでは、これ以上詳しくは説明しない。
本出願は、２０１１年８月１２日に出願された英国特許出願第１１１３９４２．５号を基礎としており、この英国特許出願の優先権の利益を主張する。この英国特許出願の開示は、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。

Claims (7)

  1. トンネル情報情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ、ＩＥ）を含むＨＮＢ登録要求メッセージを、ホーム基地局から受信する受信部と、
    コアネットワークのノードに、前記トンネル情報ＩＥを含むエンハンストリロケーション完了要求メッセージを送信する送信部とを有し、
    前記トンネル情報ＩＥは、Network Address Translation (NAT)が用いられた場合の前記ホーム基地局のＩＰアドレスとUDPポート番号とを含む、
    ホーム基地局ゲートウェイ。
  2. 前記送信部は、更に、初期UEメッセージ内の前記トンネル情報ＩＥをコアネットワークのノードに送信する、請求項１に記載のホーム基地局ゲートウェイ。
  3. 前記送信部は、更に、SCCP CRメッセージに含まれる、初期ＵＥメッセージ内の前記トンネル情報ＩＥを送信する、請求項１または請求項２に記載のホーム基地局ゲートウェイ。
  4. トンネル情報情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＩＥ）を含む初期ＵＥメッセージを、ホーム基地局ゲートウェイから受信する受信部を有し、
    前記受信部は、トンネル情報情報要素を含むエンハンストリロケーション完了要求メッセージを、前記ホーム基地局ゲートウェイから受信し、
    前記トンネル情報ＩＥは、Network Address Translation (NAT)が用いられた場合の前記ホーム基地局のＩＰアドレスとUDPポート番号とを含む、
    コアネットワークのノード。
  5. 前記受信部は、更に、SCCP CRメッセージに含まれる初期UEメッセージ内の前記トンネル情報IEを受信する、請求項４に記載のコアネットワークのノード。
  6. トンネル情報情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ、ＩＥ）を含むＨＮＢ登録要求メッセージを、ホーム基地局から受信する段階と、
    コアネットワークのノードに、前記トンネル情報ＩＥを含むエンハンストリロケーション完了要求メッセージを送信する段階とを含み、
    前記トンネル情報ＩＥは、Network Address Translation (NAT)が用いられた場合の前記ホーム基地局のＩＰアドレスとUDPポート番号とを含む、
    ホーム基地局ゲートウェイによって実行される方法。
  7. トンネル情報情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ，ＩＥ）を含む初期ＵＥメッセージを、ホーム基地局ゲートウェイから受信する段階と、
    トンネル情報情報要素を含むエンハンストリロケーション完了要求メッセージを、前記ホーム基地局ゲートウェイから受信する段階と、を含み、
    前記トンネル情報ＩＥは、Network Address Translation (NAT)が用いられた場合の前記ホーム基地局のＩＰアドレスとUDPポート番号とを含む、
    コアネットワークのノードによって実行される方法。
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