移動通信システムの技術規格を制定する3GPPでは、第4世代移動通信と関連した多様なフォーラム及び新しい技術に対応するために、2004年末から3GPP技術の性能を最適化させて向上させようとする努力の一環としてLTE/SAE(Long Term Evolution/System Architecture Evolution)技術に対する研究を始めた。
3GPP SA WG2を中心に進行されたSAEは、3GPP TSG RANのLTE作業と並行してネットワークの構造を決定し、異機種ネットワーク間の移動性をサポートすることを目的とするネットワーク技術に対する研究であって、最近3GPPの重要な標準化問題のうち一つである。これは3GPPシステムをIPベースの多様な無線アクセス技術をサポートするシステムに発展させるための作業であって、より向上したデータ送信能力で送信遅延を最小化する、最適化されたパケットベースのシステムを目標にして作業が進行されてきた。
3GPP SA WG2で定義したEPS(Evolved Packet System)上位水準参照モデル(reference model)は、非ローミングケース(non−roaming case)及び多様なシナリオのローミングケース(roaming case)を含んでおり、詳細内容は、3GPP標準文書TS23.401とTS23.402で参照することができる。図1のネットワーク構造図は、これを簡略に再構成したものである。
図1は、進化した移動通信ネットワークの構造図であり、図2は、図1に示すネットワークノード間のインターフェースを示す。
EPCは、多様な構成要素を含むことができ、図1は、そのうち一部に該当する、S−GW(Serving Gateway)52、PDN GW(Packet Data Network Gateway)53、MME(Mobility Management Entity)51、SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)、ePDG(enhanced Packet Data Gateway)を示す。
S−GW52は、無線アクセスネットワーク(RAN)とコアネットワークとの間の境界点として動作し、eNodeB22とPDN GW53との間のデータ経路を維持する機能をする要素である。また、端末(または、User Equipment:UE)がeNodeB22によりサービング(serving)される領域にわたって移動する場合、S−GW52は、ローカル移動性アンカーポイント(anchor point)の役割をする。即ち、E−UTRAN(3GPPリリース8以後で定義されるEvolved−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network)内での移動性のために、S−GW52を介してパケットがルーティングされることができる。また、S−GW52は、他の3GPPネットワーク(3GPPリリース8以前に定義されるRAN、例えば、UTRANまたはGERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)との移動性のためのアンカーポイントとして機能することもできる。
PDN GW(または、P−GW)53は、パケットデータネットワークに向かうデータインターフェースの終端点(termination point)に該当する。PDN GW53は、ポリシー執行特徴(policy enforcement features)、パケットフィルタリング(packet filtering)、課金サポート(charging support)などをサポートすることができる。また、3GPPネットワークと非3GPPネットワーク(例えば、I−WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)のような信頼されないネットワーク、CDMA(Code Division Multiple Access)ネットワークやWiMaxのような信頼されるネットワーク)との移動性管理のためのアンカーポイント役割をすることができる。
図1のネットワーク構造の例示は、S−GW52とPDN GW53が別途のゲートウェイで構成されるものを示すが、二つのゲートウェイが単一ゲートウェイ構成オプション(Single Gateway Configuration Option)によって実現されることもできる。
MME51は、UEのネットワーク接続に対するアクセス、ネットワークリソースの割当、トラッキング(tracking)、ページング(paging)、ローミング(roaming)及びハンドオーバなどをサポートするためのシグナリング及び制御機能を実行する要素である。MME51は、加入者及びセッション管理に関連した制御プレーン(control plane)機能を制御する。MME51は、数多くのeNodeB22を管理し、他の2G/3Gネットワークに対するハンドオーバのための従来のゲートウェイの選択のためのシグナリングを実行する。また、MME51は、セキュリティ過程(Security Procedures)、端末対ネットワークセッションハンドリング(Terminal−to−network Session Handling)、アイドル端末位置決定管理(Idle Terminal Location Management)などの機能を遂行する。
SGSNは、異なるアクセス3GPPネットワーク(例えば、GPRSネットワーク、UTRAN/GERAN)に対するユーザの移動性管理及び認証(authentication)といった全てのパケットデータをハンドリングする。
ePDGは、信頼されない非3GPPネットワーク(例えば、I−WLAN、WiFiホットスポット(hotspot)等)に対するセキュリティノードとしての役割をする。
図1を参照して説明したように、IP能力を有する端末(または、UE)は、3GPPアクセスはもちろん非3GPPアクセスに基づいても、EPC内の多様な要素を経由して事業者(即ち、オペレータ(operator))が提供するIPサービスネットワーク(例えば、IMS)にアクセスすることができる。
また、図1は、多様なレファレンスポイント(例えば、S1−U、S1−MME等)を示す。3GPPシステムでは、E−UTRAN及びEPCの異なる機能エンティティ(functional entity)に存在する2個の機能を接続する概念的なリンクをレファレンスポイント(reference point)と定義する。以下の表1は、図1に示すレファレンスポイントを整理したものである。表1の例示の他にもネットワーク構造によって多様なレファレンスポイントが存在できる。
図3は、一般的にE−UTRANと一般的なEPCの主要ノードの機能を示す例示図である。
図示されたように、eNodeB20は、RRC接続が活性化されている間に、ゲートウェイへのルーティング、ページングメッセージのスケジューリング及び送信、ブロードキャストチャネル(BCH)のスケジューリング及び送信、アップリンク及びダウンリンクでのリソースをUEに動的割当、eNodeB20の測定のための設定及び提供、無線ベアラ制御、無線許可制御(radio admission control)、そして、接続移動性制御などのための機能を遂行することができる。EPC内では、ページング発生、LTE_IDLE状態管理、ユーザプレーンの暗号化、EPSベアラ制御、NASシグナリングの暗号化及び完全性保護機能を遂行することができる。
図4aは、UEとeNodeBとの間の制御プレーンでの無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の構造を示す例示図であり、図4bは、端末と基地局との間のユーザプレーンでの無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の構造を示す他の例示図である。
前記無線インターフェースプロトコルは、3GPP無線アクセスネットワーク規格を基盤とする。前記無線インターフェースプロトコルは、水平的には物理層(Physical Layer)、データリンク層(Data Link Layer)、及びネットワーク層(Network Layer)からなり、垂直的にはデータ情報送信のためのユーザプレーン(User Plane)と制御信号(Signaling)伝達のための制御プレーン(Control Plane)とに区分される。
前記プロトコル階層は、通信システムで広く知られた開放型システム間相互接続(Open System Interconnection;OSI)基準モデルの下位3階層に基づいてL1(第1層)、L2(第2層)、L3(第3層)に区分されることができる。
以下、前記図4aに示す制御プレーンでの無線プロトコルと図4bに示すユーザプレーンでの無線プロトコルの各層を説明する。
第1層である物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を利用して情報転送サービス(Information Transfer Service)を提供する。前記物理層は、上位にある媒体アクセス制御(Medium Access Control)層とはトランスポートチャネル(Transport Channel)を介して接続されており、前記トランスポートチャネルを介して媒体アクセス制御層と物理層との間のデータが伝達される。そして、互いに異なる物理層間、即ち、送信側と受信側の物理層間は、物理チャネルを介してデータが伝達される。
物理チャネル(Physical Channel)は、時間軸上にある複数個のサブフレームと、周波数軸上にある複数個のサブキャリア(Sub−carrier)とで構成される。ここで、一つのサブフレーム(Sub−frame)は、時間軸上に複数のシンボル(Symbol)と複数のサブキャリアとで構成される。一つのサブフレームは、複数のリソースブロック(Resource Block)で構成され、一つのリソースブロックは、複数のシンボル(Symbol)と複数のサブキャリアとで構成される。データが送信される単位時間であるTTI(Transmission Time Interval)は、1個のサブフレームに該当する1msである。
前記送信側と受信側の物理層に存在する物理チャネルは、3GPP LTEによると、データチャネルであるPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)及びPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)と、制御チャネルであるPDCCH(Physical Downlink Control Channel)、PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator Channel)及びPUCCH(Physical Uplink Control Channel)と、に分けられる。
サブフレームの1番目のOFDMシンボルで送信されるPCFICHは、サブフレーム内で制御チャネルの送信に使われるOFDMシンボルの数(即ち、制御領域の大きさ)に対するCFI(control format indicator)を伝送する。無線機器は、まず、PCFICH上でCFIを受信した後、PDCCHをモニタリングする。
PDCCHと違って、PCFICHは、ブラインドデコーディングを使用せずに、サブフレームの固定されたPCFICHリソースを介して送信される。
PHICHは、UL HARQ(hybrid automatic repeat request)のためのACK(positive−acknowledgement)/NACK(negative−acknowledgement)信号を伝送する。無線機器により送信されるPUSCH上のUL(uplink)データに対するACK/NACK信号は、PHICH上に送信される。
PBCH(Physical Broadcast Channel)は、無線フレームの1番目のサブフレームの第2のスロットの前方部の4個のOFDMシンボルで送信される。PBCHは、無線機器が基地局と通信するときに必須なシステム情報を伝送し、PBCHを介して送信されるシステム情報をMIB(master information block)という。これと比較して、PDCCHにより指示されるPDSCH上に送信されるシステム情報をSIB(system information block)という。
PDCCHは、DL−SCH(downlink−shared channel)のリソース割当及び送信フォーマット、UL−SCH(uplink shared channel)のリソース割当情報、PCH上のページング情報、DL−SCH上のシステム情報、PDSCH上に送信されるランダムアクセス応答のような上位層制御メッセージのリソース割当、任意のUEグループ内の個別UEに対する送信パワー制御命令のセット及びVoIP(voice over internet protocol)の活性化などを伝送することができる。複数のPDCCHが制御領域内で送信されることができ、端末は、複数のPDCCHをモニタリングすることができる。PDCCHは、一つまたは複数個の連続的なCCE(control channel elements)のアグリゲーション(aggregation)上に送信される。CCEは、無線チャネルの状態による符号化率をPDCCHに提供するために使われる論理的割当単位である。CCEは、複数のリソース要素グループ(resource element group)に対応される。CCEの数とCCEにより提供される符号化率の関係によって、PDCCHのフォーマット及び可能なPDCCHのビット数が決定される。
PDCCHを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報(downlink control information、DCI)という。DCIは、PDSCHのリソース割当(これをDLグラント(downlink grant)ともいう)、PUSCHのリソース割当(これをULグラント(uplink grant)ともいう)、任意のUEグループ内の個別UEに対する送信パワー制御命令のセット及び/またはVoIP(Voice over Internet Protocol)の活性化を含むことができる。
第2層にはさまざまな層が存在する。まず、媒体アクセス制御(Medium Access Control;MAC)層は、多様な論理チャネル(Logical Channel)を多様なトランスポートチャネルにマッピングさせる役割をし、また、複数の論理チャネルを一つのトランスポートチャネルにマッピングさせる論理チャネル多重化(Multiplexing)の役割を遂行する。MAC層は、上位層であるRLC層とは論理チャネル(Logical Channel)を介して接続されており、論理チャネルは、大別すると、送信される情報の種類によって、制御プレーン(Control Plane)の情報を送信する制御チャネル(Control Channel)と、ユーザプレーン(User Plane)の情報を送信するトラフィックチャネル(Traffic Channel)と、に分けられる。
第2層の無線リンク制御(Radio Link Control;RLC)層は、上位層から受信したデータを分割(Segmentation)及び連結(Concatenation)して下位層が無線区間へのデータの送信に適するようにデータの大きさを調節する役割を遂行する。また、各々の無線ベアラ(Radio Bearer;RB)が要求する多様なQoSを保証可能にするために、TM(Transparent Mode、透明モード)、UM(Un−acknowledged Mode、無応答モード)、及びAM(Acknowledged Mode、応答モード)の三つの動作モードを提供している。特に、AM RLCは、信頼性のあるデータ送信のために、自動繰り返し及び要求(Automatic Repeat and Request;ARQ)機能を介した再送信機能を遂行している。
第2層のパケットデータ収束(Packet Data Convergence Protocol;PDCP)層は、IPv4やIPv6のようなIPパケット送信時、帯域幅が小さい無線区間で効率的に送信するために相対的に大きさが大きくて不要な制御情報を含んでいるIPパケットヘッダサイズを減らすヘッダ圧縮(Header Compression)機能を遂行する。これはデータのヘッダ(Header)部分で必ず必要な情報のみを送信するようにすることで、無線区間の送信効率を増加させる役割をする。また、LTEシステムでは、PDCP層がセキュリティ(Security)機能も実行し、これは第3者のデータ盗聴を防止する暗号化(Ciphering)と第3者のデータ操作を防止する完全性保護(Integrity protection)とで構成される。
第3層の最も上部に位置した無線リソース制御(Radio Resource Control;以下、RRCという)層は、制御プレーンでのみ定義され、無線ベアラ(Radio Bearer;RBという)の設定(Configuration)、再設定(Re−configuration)及び解除(Release)と関連して論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルの制御を担当する。このとき、RBは、端末とE−UTRANとの間のデータ伝達のために、第2層により提供されるサービスを意味する。
前記端末のRRCと無線ネットワークのRRC層との間にRRC接続(RRC connection)がある場合、端末は、RRC接続状態(Connected Mode)になり、そうでない場合、RRCアイドル状態(Idle Mode)になる。
以下、端末のRRC状態(RRC state)とRRC接続方法に対して説明する。RRC状態とは、端末のRRCがE−UTRANのRRCと論理的に接続(logical connection)されているかどうかを意味し、接続されている場合はRRC_CONNECTED状態(state)といい、接続されていない場合はRRC_IDLE状態という。RRC_CONNECTED状態の端末は、RRC接続が存在するため、E−UTRANは、該当端末の存在をセル単位で把握することができ、したがって、端末を効果的に制御することができる。それに対し、RRC_IDLE状態の端末は、E−UTRANが端末の存在を把握することはできず、セルより大きい地域単位であるTA(Tracking Area)単位にコアネットワークが管理する。即ち、RRC_IDLE状態の端末は、セルに比べて大きい地域単位に該当端末の存在の有無のみが把握され、音声やデータのような通常の移動通信サービスを受けるためには、該当端末がRRC_CONNECTED状態に切り替えなければならない。各TAは、TAI(Tracking area identity)を介して区分される。端末は、セルで放送(broadcasting)される情報であるTAC(Tracking area code)を介してTAIを構成することができる。
ユーザが端末の電源を最初にオンした時、端末は、まず、適切なセルを探索した後、該当セルでRRC接続を確立し、コアネットワークに端末の情報を登録する。この後、端末は、RRC_IDLE状態にとどまる。RRC_IDLE状態にとどまる端末は、必要によって、セルを(再)選択し、システム情報(System information)やページング情報を確認する。これをセルにキャンプオン(Campon)するという。RRC_IDLE状態にとどまっていた端末は、RRC接続を確立する必要がある時になってはじめてRRC接続過程(RRC connection procedure)を介してE−UTRANのRRCとRRC接続を確立し、RRC_CONNECTED状態に切り替える。RRC_IDLE状態にあった端末がRRC接続を確立する必要がある場合は多様であり、例えば、ユーザの通話試行などの理由でアップリンクデータ送信が必要であり、またはE−UTRANからページングメッセージを受信した場合、これに対する応答メッセージ送信などを挙げることができる。
前記RRC層の上位に位置するNAS(Non−Access Stratum)層は、セッション管理(Session Management)と移動性管理(Mobility Management)等の機能を遂行する。
以下、図4aに示すNAS層に対して詳細に説明する。
NAS層に属するESM(Evolved Session Management)は、Default Bearer管理及びDedicated Bearer管理のような機能を遂行し、端末がネットワークからPSサービスを利用するための制御を担当する。Default Bearerリソースは、特定Packet Data Network(PDN)に最初接続する時またはネットワークに接続される時、ネットワークから割当を受けるという特徴を有する。このとき、ネットワークは、端末がデータサービスを使用することができるように端末が使用可能なIPアドレスを割り当て、また、default bearerのQoSを割り当てる。LTEでは、大別すると、データ送受信のための特定帯域幅を保証するGBR(Guaranteed bit rate)QoS特性を有するbearerと、帯域幅の保証無しでBest effort QoS特性を有するNon−GBR bearerの2種類をサポートする。Default bearerの場合、Non−GBR bearerの割当を受ける。Dedicated bearerの場合は、GBRまたはNon−GBRのQoS特性を有するbearerの割当を受けることができる。
ネットワークから端末に割り当てたbearerをEPS(evolved packet service)bearerといい、EPS bearerを割り当てる時、ネットワークは、一つのIDを割り当てるようになる。これをEPS Bearer IDという。一つのEPS bearerは、MBR(maximum bit rate)とGBR(guaranteed bit rate)またはAMBR(Aggregated maximum bit rate)のQoS特性を有する。
図5aは、3GPP LTEにおいて、ランダムアクセス過程を示す流れ図である。
ランダムアクセス過程は、UE10が基地局、即ち、eNodeB20とUL同期を得たり、UL無線リソースの割当を受けたりするために使われる。
UE10は、ルートインデックス(root index)とPRACH(physical random access channel)設定インデックス(configuration index)をeNodeB20から受信する。セル毎にZC(Zadoff−Chu)シーケンスにより定義される64個の候補(candidate)ランダムアクセスプリアンブルがあり、ルートインデックスは、端末が64個の候補ランダムアクセスプリアンブルを生成するための論理的インデックスである。
ランダムアクセスプリアンブルの送信は、セル毎に特定時間及び周波数リソースに限定される。PRACH設定インデックスは、ランダムアクセスプリアンブルの送信が可能な特定サブフレームとプリアンブルフォーマットを指示する。
UE10は、任意に選択されたランダムアクセスプリアンブルをeNodeB20に送信する。UE10は、64個の候補ランダムアクセスプリアンブルの中から一つを選択する。そして、PRACH設定インデックスにより該当するサブフレームを選択する。UE10は、選択されたランダムアクセスプリアンブルを選択されたサブフレームで送信する。
前記ランダムアクセスプリアンブルを受信したeNodeB20は、ランダムアクセス応答(random access response、RAR)をUE10に送る。ランダムアクセス応答は、二つのステップにより検出される。まず、UE10は、RA−RNTI(random access−RNTI)でマスキングされたPDCCHを検出する。UE10は、検出されたPDCCHにより指示されるPDSCH上にMAC(Medium Access Control)PDU(Protocol Data Unit)内のランダムアクセス応答を受信する。
図5bは、無線リソース制御(RRC)層での接続過程を示す。
図5bに示すように、RRC接続の有無によってRRC状態が示されている。前記RRC状態とは、UE10のRRC層のエンティティ(entity)がeNodeB20のRRC層のエンティティと論理的に接続(logical connection)されているかどうかを意味し、接続している場合をRRC接続状態(connected state)といい、接続していない状態をRRCアイドル状態(idle state)という。
前記接続状態(Connected state)のUE10は、RRC接続(connection)が存在するため、E−UTRANは、該当端末の存在をセル単位で把握することができ、したがって、UE10を効果的に制御することができる。それに対し、アイドル状態(idle state)のUE10は、eNodeB20が把握することができず、セルより大きい地域単位であるトラッキング地域(Tracking Area)単位にコアネットワーク(Core Network)が管理する。前記トラッキング地域(Tracking Area)は、セルの集合単位である。即ち、アイドル状態(idle state)のUE10は、大きい地域単位に存在の有無のみが把握され、音声やデータのような通常の移動通信サービスを受けるためには、端末は、接続状態(connected state)に切り替えなければならない。
ユーザがUE10の電源を最初にオンした時、前記UE10は、まず、適切なセルを探索した後、該当セルでアイドル状態(idle state)にとどまる。前記アイドル状態(idle state)にとどまっていたUE10は、RRC接続を確立する必要がある時になってはじめてRRC接続過程(RRC connection procedure)を介してeNodeB20のRRC層とRRC接続を確立することでRRC接続状態(connected state)に切り替わる。
前記アイドル状態(Idle state)の端末がRRC接続を確立すべき多様な場合があり、例えば、ユーザの通話試行またはアップリンクデータ送信などが必要な場合、またはEUTRANからページングメッセージを受信した場合、これに対する応答メッセージ送信などを挙げることができる。
アイドル状態(idle state)のUE10が前記eNodeB20とRRC接続を確立するためには、前記したように、RRC接続過程(RRC connection procedure)を進行しなければならない。RRC接続過程は、大別すると、UE10がeNodeB20にRRC接続要求(RRC connection request)メッセージ送信する過程、eNodeB20がUE10にRRC接続設定(RRC connection setup)メッセージを送信する過程、そして、UE10がeNodeB20にRRC接続設定完了(RRC connection setup complete)メッセージを送信する過程を含む。このような過程に対して図4bを参照してより詳細に説明すると、下記の通りである。
1)アイドル状態(Idle state)のUE10は、通話試行、データ送信試行、またはeNodeB20のページングに対する応答などの理由でRRC接続を確立しようとする場合、まず、前記UE10は、RRC接続要求(RRC connection request)メッセージをeNodeB20に送信する。
2)前記UE10からRRC接続要求メッセージを受信すると、前記eNB10は、無線リソースが十分の場合、前記UE10のRRC接続要求を受諾し、応答メッセージであるRRC接続設定(RRC connection setup)メッセージを前記UE10に送信する。
3)前記UE10が前記RRC接続設定メッセージを受信すると、前記eNodeB20にRRC接続設定完了(RRC connection setup complete)メッセージを送信する。前記UE10がRRC接続設定メッセージを成功裏に送信すると、そのとき、前記UE10は、eNodeB20とRRC接続を確立するようになってRRC接続モードに切り替える。
図6は、EPCとIMS(IP Multimedia Subsystem)との間の接続を示す。
IMSは、有線端末(Wired Terminal)だけでなく、無線端末(Wireless Terminal)にまでIP(Internet Protocol)ベースのパケットスイッチング(PS:Packet Switching)を可能にするネットワーク技術であって、有線/無線端末の両方ともをIP(All−IP)を介して接続するために提案された。
このような、IMSに基づくネットワークは、制御シグナリング、登録(Registration)、セッションのための手順を処理するためのCSCF(呼セッション制御機能:Call Session Control Function)を含む。前記CSCFは、P−CSCF(Proxy−CSCF)、S−CSCF(Serving−CSCF)、そしてI−CSCF(Interrogating−CSCF)を含むことができる。前記P−CSCFは、IMSベースのネットワーク内でユーザ装置(UE:user equipment)のための1番目の接続地点として動作する。そして、前記S−CSCFは、前記IMSネットワーク内でセッションを処理する。即ち、前記S−SCSFは、シグナリングをルーティングする役割を担当するエンティティ(Entity)であって、IMSネットワークでセッションをルーティングする。そして、前記I−CSCFは、IMSネットワーク内で他のエンティティとの接続地点として動作する。
前記のようなIMS下で、IPベースのセッションは、SIP(session initiation protocol;セッション開始プロトコル)により制御される。前記SIPは、セッション(Session)を制御するためのプロトコルであって、前記SIPは、通信しようとする端末が相互を識別してその位置をさがし、それらの相互間にマルチメディアサービスセッションを生成し、または生成されたセッションを削除変更するための手順を明示したシグナリングプロトコルをいう。このようなSIPは、各ユーザを区分するために、Eメールアドレスに似たSIP URI(Uniform Resource Identifier)を使用することによって、IP(Internet Protocol)アドレスに従属されずに、サービスを提供することができるようにする。
図6を参照すると、EPCの第1のP−GW53aは、IMSのP−CSCF61と接続され、P−CSCF61は、S−CSCF62と接続されている。
また、EPCの第2のP−GW53bは、インターネットサービス事業者のネットワークと接続されている。
しかし、もし、ネットワーク障害が発生して第1のP−GW53aとP−CSCF61の接続が断絶される場合、IMSベースのサービスは、全て中断されるようになる。ここで、注目する点は、IMSベースのサービスのうち、VoLTE(Voice over LTE)のように相当重要なサービスがある。このようなVoLTEサービスが中断される場合、ユーザに相当大きい不具合を招く。
本発明は、UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)及びEPC(Evolved Packet Core)を基準にして説明するが、このような通信システムにのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想が適用されることができる全ての通信システム及び方法にも適用されることができる。
本明細書で使われる技術的用語は、単に特定の実施例を説明するために使われたものであり、本発明を限定するものではないことに留意しなければならない。また、本明細書で使われる技術的用語は、本明細書で特別に他の意味で定義されない限り、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者により一般的に理解される意味で解釈されなければならず、過度に包括的な意味または過度に縮小された意味で解釈されてはならない。また、本明細書で使われる技術的な用語が本発明の思想を正確に表現することができない技術的な用語である場合、当業者が正確に理解することができる技術的用語に変えて理解しなければならない。また、本発明で使われる一般的な用語は、辞書の定義によってまたは前後文脈によって解釈されなければならず、過度に縮小された意味で解釈されてはならない。
また、本明細書で使われる単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本出願において、“構成される”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された多様な構成要素、または複数のステップを必ず全て含むと解釈されてはならず、そのうち一部構成要素または一部ステップは含まれない場合もあり、または追加的な構成要素またはステップをさらに含む場合もあると解釈されなければならない。
また、本明細書で使われる第1及び第2などのように序数を含む用語は、多様な構成要素の説明に使われることができるが、前記構成要素は、前記用語により限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使われる。例えば、本発明の権利範囲を外れない限り、第1の構成要素は第2の構成要素と命名することができ、同様に、第2の構成要素も第1の構成要素と命名することができる。
一構成要素が他の構成要素に“連結されている”または“接続されている”と言及された場合は、該当他の構成要素に直接的に連結されており、または接続されている場合もあるが、中間に他の構成要素が存在する場合もある。それに対し、一構成要素が他の構成要素に“直接連結されている”または“直接接続されている”と言及された場合は、中間に他の構成要素が存在しないと理解しなければならない。
以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実施例を詳細に説明し、図面符号に関係なしで同じまたは類似の構成要素は同じ参照番号を付与し、これに対する重複説明は省略する。また、本発明を説明するにあたって、関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付図面は、本発明の思想を容易に理解することができるようにするためのものであり、添付図面により本発明の思想が制限されると解釈されてはならないことに留意しなければならない。本発明の思想は、添付図面外の全ての変更、均等物乃至代替物にまで拡張されると解釈されなければならない。
添付図面には例示的にUE(User Equipment)が示されているが、図示された前記UEは、端末(Terminal)、ME(Mobile Equipment)などの用語で呼ばれる場合もある。また、前記UEは、ノートブック、携帯電話、PDA、スマートフォン(Smart Phone)、マルチメディア機器などのように携帯可能な機器であり、またはPC及び車両搭載装置のように携帯不可能な機器である。
用語の定義
以下、図面を参照して説明する前に、本発明の理解を容易にするために、本明細書で使われる用語を簡略に定義する。
GERAN:GSM EDGE Radio Access Networkの略字であって、GSM/EDGEによるコアネットワークと端末を接続する無線アクセス区間を意味する。
UTRAN:Universal Terrestrial Radio Access Networkの略字であって、第3世代移動通信のコアネットワークと端末を接続する無線アクセス区間を意味する。
E−UTRAN:Evolved Universal Terrestrial Radio Access Networkの略字であって、第4世代移動通信、即ち、LTEのコアネットワークと端末を接続する無線アクセス区間を意味する。
UMTS:Universal Mobile Telecommunication Systemの略字であって、第3世代移動通信のコアネットワークを意味する。
UE/MS:User Equipment/Mobile Station、端末装置を意味する。
EPS:Evolved Packet Systemの略字であって、LTE(Long Term Evolution)ネットワークをサポートするコアネットワークを意味する。UMTSが進化した形態のネットワーク。
PDN(Public Data Network):サービスを提供するサーバが位置した独立的なネットワーク。
PDN connection:端末からPDNへの接続、即ち、ipアドレスで表現される端末とAPNで表現されるPDNとの関連(接続)。
PDN−GW(Packet Data Network Gateway):UE IP address allocation、Packet screening&filtering、Charging data collection機能を遂行するEPSネットワークのネットワークノード。
Serving GW(Serving Gateway):移動性アンカー(Mobility anchor)、パケットルーティング(Packet routing)、アイドルモードパケットバッファリング(Idle mode packet buffering)、Triggering MME to page UE機能を遂行するEPSネットワークのネットワークノード。
PCRF(Policy and Charging Rule Function):サービスフロー(flow)別に差別化されたQoS及び課金ポリシーを動的(dynamic)に適用するためのポリシー決定(Policy decision)を実行するEPSネットワークのノード。
APN(Access Point Name):ネットワークで管理する接続ポイントの名称であって、UEに提供される。即ち、PDNを指示したり区分したりする文字列。要求したサービスやネットワーク(PDN)に接続するためには該当P−GWを経由するようになり、このP−GWをさがすことができるようにネットワーク内であらかじめ定義した名称(文字列)。例えば、internet.mnc012.mcc345.gprs。
TEID(Tunnel Endpoint Identifier):ネットワーク内のノード間に設定されたトンネルのEndpoint ID、各UEのbearer単位に区間別に設定される。
NodeB:UMTSネットワークの基地局であって、屋外に設置され、セルカバレッジ規模はマクロセルに該当する。
eNodeB:EPS(Evolved Packet System)の基地局であって、屋外に設置され、セルカバレッジ規模はマクロセルに該当する。
(e)NodeB:NodeBとeNodeBを指称する用語である。
MME:Mobility Management Entityの略字であって、UEに対するセッションと移動性を提供するためにEPS内で各エンティティを制御する役割をする。
セッション(Session):セッションは、データ送信のための通路であって、その単位は、PDN、Bearer、IP flow単位などになる。各単位は、3GPPで定義したように、ターゲットネットワーク全体単位(APNまたはPDN単位)、その内でQoSに区分する単位(Bearer単位)、宛先IPアドレス単位に区分することができる。
PDN接続(connection):端末からPDNへの接続、即ち、ipアドレスで表現される端末とAPNで表現されるPDNとの関連(接続)を示す。これはセッションが形成されることができるようにコアネットワーク内のエンティティ間接続(端末−PDN GW)を意味する。
UE Context:ネックワークでUEを管理するために使われるUEの状況情報、即ち、UE id、移動性(現在位置等)、セッションの属性(QoS、優先順位等)で構成された状況情報。
NAS(Non−Access−Stratum):UEとMMEとの間の制御プレーン(control plane)の上位stratum。UEとネットワークとの間の移動性管理(Mobility management)とセッション管理(Session management)、IPアドレス管理(IP address maintenance)などをサポート。
RAT:Radio Access Technologyの略字であって、GERAN、UTRAN、E−UTRANなどを意味する。
ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function):一つのネットワークentityであって、事業者単位に端末が使用可能なaccessを発見して選択するようにするPolicyを提供。
一方、以下では図面を参照して説明する。
図7は、ネットワーク障害発生により経路断絶時に迂回経路を介して復旧する例を示す。
0)まず、UE100がIP−CAN(Internet Protocol−Connectivity Access Network)セッションを開始する。そのために、UE100は、PDN接続要求(PDN connectivity request)メッセージを送信することができる。
1)その後、MME510は、P−CSCFの探索手順を実行する。P−CSCFの探索手順は、P−CSCFのアドレスに対するリストを要求するためである。そのために、例えば、セッション生成要求(Create Session Request)メッセージまたはPDPコンテキスト生成要求(Create PDP Context Request)メッセージがS−GWを経由してP−GW530に送信され、またはSGSNに送信されることができる。
2)P−GW530は、P−CSCFの探索手順の結果を受信する。即ち、P−CSCFのアドレスに対するリストを受信する。このような、P−CSCFのアドレスに対するリストは、セッション生成応答(Create Session Response)メッセージまたはPDPコンテキスト生成応答(Create PDP Context Response)メッセージを介して受信されることができる。
3)一方、P−GW530は、PCC(Policy and Charging Control)規則を要求するために、ダイヤメーター(Diameter)CCR(Credit Control Request)をPCRF550に送信する。
4)PCRF550は、PCC規則を含むダイヤメーターCCA(Credit Control Answer)をP−GW530に伝達する。
5)一方、UE100は、前記受信されたP−CSCFのアドレスに対するリストに基づいて前記P−CSCF610に登録要求メッセージ、例えば、SIP Registerメッセージを送信する。
6)前記P−CSCF610は、PCRF550にUEにより自分が選択されたことを知らせるために自分のアドレスを含むRx Pushメッセージを送信する。
7)これに対し、前記PCRF550は、Rx Push responseメッセージを送信する。
8)前記PCRF550は、P−GW530に前記P−CSCF610のアドレスを知らせるためにGx Pushメッセージを送信する。
9)これに対し、前記P−GW530は、Gx Push Responseメッセージを送信する。
そして、前記P−GW530は、前記UEのために前記P−CSCF610のアドレスを格納する。そして、前記P−GW530は、前記P−CSCF610の状態をモニタリングする。
10)前記P−CSCF610は、前記登録メッセージに対する応答メッセージ、例えば、200 OKメッセージをUE100に送信する。
11)一方、P−GW530は、P−CSCF610の状態をモニタリングした結果、P−CSCF610との接続に問題または障害があることを知るようになると、前記障害があるP−CSCF610と接続を確立した全てのUEに、前記障害があるP−CSCF610のアドレスが除外された新しいリスト(即ち、他のP−CSCFのアドレスを含む新しいリスト)を伝達する。そのために、P−GW530は、PDPコンテキスト更新要求メッセージまたはベアラ更新要求メッセージをMME510に伝達する。
12)前記UE100は、前記新しいリストの受信に対する応答を送信すると、前記MME510は、PDPコンテキスト更新応答メッセージまたはベアラ更新応答メッセージをP−GW530に送信する。
13)一方、前記UE100は、前記新しいリストを介して新しいP−CSCFをさがし、前記新しいP−CSCFに登録要求メッセージを送信する。
以上のように、P−GW530がP−CSCF610との接続に障害があることを知るようになると、前記P−GW530は、前記障害があるP−CSCF610のアドレスが除外された新しいリストをUEに伝達することによって、障害を速やかに復旧する。
しかし、このように、P−GW530が新しいリストを送っても、状況によっては障害を速やかに復旧することができない場合がある。
例えば、物理的な障害だけでなく、該当PDNの全体にあるP−CSCFのアドレスに対するルーティングテーブルが損傷された場合などには、P−GW530が既に有していた他のP−CSCFのアドレスも無用である。したがって、UE100は、前記P−GW530から新しく提供されたリスト上に存在する他のP−CSCFに登録要求メッセージを送信しても、前記メッセージが前記他のP−CSCFに到達されない場合がある。
他の例としては、PDNの全体に対する障害が発生した場合、現在接続されたPDN上に利用可能なP−CSCFが存在しなくなる。
結果的に、図7に示す方法によっても、一部状況ではVoLTEサービスのような主要サービスが実行されることができなくなり、それによって、ユーザのサービス経験に深刻な不具合を招く。
その上、該当UE100が発信/着信サービスを持続的に試みる場合、ネットワーク内のシグナリング増加で不要なリソースの消費が発生し、ある瞬間サービスが成功するようになっても、最初サービスを試みた時間から遅延時間が相当長くなる。
<本明細書の開示>
したがって、本明細書の開示は、ネットワーク障害をもっと早く認知することで、積極的にサービスを再開することができるように制御する方法を提供する。本明細書で提案する効果的な制御方法は、下記のうち一つ以上の動作の組み合わせで構成される。
I.P−GWで特定PDNの障害を検出及び評価
P−GW530は、他のPDNに同じサービスを提供することができるかを確認する。例えば、IPv4 PDNが障害である場合、IPv6 PDNに可能かどうかなどを確認する。このように、該当サービスを提供するために他のPDNへの接続が可能な場合、P−GW530は、該当IPバージョンのIPアドレスをUEに割り当てなければならないことを認知する。
P−GW530は、前記UEのPDNが特別なサービスを提供するPDN(例えば、VoLTE関連サービスを提供するPDN)かを確認する。このような確認は、設定情報またはPCRFから受けた情報、接続設定のために管理しているP−CSCF情報などに基づいて実行されることができる。
II.P−GWがネットワークの障害状況を他のネットワークノードに積極的に報告/UEの接続設定変更を誘導
P−GW530は、事業者のPDNタイプに対する選好度(preference)と関係なく(事業者がネットワークの障害状況を認知して設定を変更する前を仮定)、障害がないPDNに属するネットワークノードの利用可能性(availability)を確認し、P−CSCFのアドレスに対するリストを更新することによって、UEに送信するための用意をする。
また、P−GW530は、UEの接続設定変更が必要であることを多様な経路を介してUEまたはネットワークノードに知らせることができる。これは下記のような多様な動作のうちいずれか一つを介して達成可能である。
1)P−GW530は、UEの接続設定変更が必要であることをS−GWを経由してMMEに知らせることができる。これは一般的なGTPプロトコルを利用し、または一般的なGTPプロトコルに新しいフィールドを追加することによって達成されることができる。特に、IPv4障害である場合、IPv6接続設定が必要であることを(その反対の場合も同様である)含蓄的/直接的に知らせることができる。
他の例としては、UEの接続設定変更の必要に対する関連情報をMMEに格納することができる。
再アタッチ(Reattach)またはPDN再接続(reconnection)時、加入者情報とUEが伝達した要求事項だけでなく、該当障害状況に対する情報に基づいてPDNタイプを決定するための情報をP−GWに送信することができる(例えば、セッション生成要求メッセージを利用する)。ここで、再アタッチ(reattach)は、デタッチ(detach)後のアタッチ手順を意味する。そして、PDN再接続(reconnection)は、PDN接続解除(disconnection)後、PDN接続要求手順を再び実行することを意味する。
2)より積極的には、デタッチまたはPDN接続解除(disconnection)関連メッセージがUEに伝達される時、他のPDNに接続すべき情報をUEに含蓄的/直接的に伝達することができる。
3)UEに関連情報を格納することができる。
UEが再アタッチ/PDN再接続要求メッセージに障害がないPDNにセッションを要求することができる。
4)S−GW/MMEを経由してHSS(Home Subscriber Server)に伝達。
HSSに一時的に加入者情報を変更、接続が許容されるPDNタイプに障害があるPDNタイプが許容されないように調整することができる。
5)DHCPサーバなど、P−CSCFのような特定PDN接続時に必要なネットワークノードのアドレスを取得することができる第3のネットワークノードに障害PDNに関連した情報を含蓄的/直接的に伝達することができる。具体的に、UEまたはネットワークノードが特定PDN接続時に必要なネットワークノードのアドレスを取得するために要求メッセージを送る場合、障害がないPDNに接続されることができるネットワークアドレスを送るように関連情報を格納し、利用可能なネットワークリストを管理することができる。
6)P−GWで一時的に設定を調整することができる。
他のネットワークノードに報告し、その外にP−GWの設定を変更(事業者の設定更新によることではなく、動的にP−GWで判断して設定変更)、障害があるPDNタイプが許容されないように調整し、その一方でデタッチ/PDN接続解除(disconnection)のために必要な動作を実行。
以下、本明細書の開示による動作を図面を参照して詳細に説明する。以下で説明される動作は、特定PDNタイプ障害発生時、ネットワークでは障害がないネットワークにサービスをするための積極的な障害制御メカニズムを実行することに関する。このような動作を介して障害発生時にも可能な早い時間内にユーザに持続的なサービスを提供することができる。
また、障害を検出するネットワークノード(例えば、P−GW)は、該当ネットワークノードに接続されているUEに対してサービス再開を直接的に試みることで、サービス再開にかかる時間を短縮することができるようにする。
図8は、本明細書の一開示によるHSSの動作改善を示す流れ図である。
1)ネットワークノード(例えば、P−GW、S−GW、MME、DNSサーバ、HSS、PCRF、ePDG、TWAN、AAA server等)が特定PDNに対する障害を検出する。
障害をdetectionする方法は、下記の方法のうち一つ以上の組み合わせで可能である。
a.事業者が直接事業者命令(command)を送信し、または設定を更新することによって、全体または一部のネットワークノード(例えば、P−GW、S−GW、MME、DNSサーバ、HSS、PCRF、ePDG、TWAN、AAA server等)が特定PDNの障害を認識することができる。
b.特定PDNのネットワークノード(例えば、P−CSCF)をさがすためのDNSクエリ(query)を試みたが、一定時間の間に失敗頻度数などを算出し、前記頻度数が特定閾値以上である場合はPDNの全体の障害と見なす。
c.特定PDNのネットワークノード(例えば、P−CSCF)にデータ/シグナルを送信したが、一定時間の間にackを受けることができない、または伝達失敗に対する応答を受けた頻度数などを算出し、前記算出された頻度数が特定閾値以上である場合はPDNの全体の障害と見なす。
d.特定PDNネットワークノードのアドレス発見時間またはネットワークノード間のデータ/シグナリング送信遅延時間が相対的に増加され、特定閾値以上である場合はPDNの全体の障害と見なす。
e.特定PDNネットワークノードのアドレス発見時間またはネットワークノード間のデータ/シグナル送信遅延時間が相対的に増加され、持続的にこのような現象が発生して頻度数が特定閾値以上である場合はPDNの全体の障害と見なす。
前記PDNネットワークの障害とは、該当PDNに属する全体ネットワークノードまたは一部ネットワークノードが物理的に障害が発生して全く動作しない状態になる場合もあるが、該当PDNに属するネットワークノードのアドレスをさがすことができなくてデータ/シグナルを送信することができない状態も、障害と見なすことができる。また、ネットワークノードのアドレスをさがし、またはデータ/シグナルを送信することができるとしても、ネットワークノードのアドレス発見時間/送信遅延時間または成功率などが正常なサービスを提供することができる範囲内に含まれない場合、またはネットワークノードのアドレス発見/送信失敗率などが正常なサービスを提供することができる範囲を超過した場合と判断される場合、障害と見なすことができる。このような閾値は、事業者が指定した値にあらかじめ設定されており、または個別的にまたは全体的に更新されることができる。
2〜3)前記検出された障害は、他のネットワーク(例えば、P−GW、S−GW、MME、DNSサーバ、HSS、PCRF、ePDG、TWAN、AAA server等)に情報が伝達されることができる。
例えば、P−GW530で検出された特定PDNに対する障害に対する情報は、S−GW520を経由してMME510に伝達されることができ、MME510は、この情報を再び加工してHSS540に伝達し、またはそのままHSS540にフォワーディングすることができる。このような情報の伝達は、基本的なGTPプロトコルメッセージを使用し、または新しいメッセージを定義して使用することができる。
情報伝達の単位は、UE別、PDN別、EPSベアラ別に伝達されることもでき、ネットワークノード別(例えば、MME別)に情報が伝達されることもできる。
例えば、MMEとHSSとの間の加入者情報シグナリングは、MME別に伝達されて特定PDN障害をHSSに送ることができることもできるが、UE単位で伝達されると、現在障害があるPDNに接続されているUEに対してのみ特定PDN障害をHSSに送ることもできる。
例えば、P−GW530でS−GW520を経由してMME510に伝達される特定PDN障害に対する情報は、GTP(GPRS Tunneling Protocol)トンネルを使用してPDN単位で伝達され、または新しいメッセージまたはネットワークノード間の制御シグナリングメッセージを使用してMME別に各々のMMEに一回のみ伝達することができる。
4)HSS540は、特定PDN障害を認知した後、該当PDN情報を有する加入者情報を更新する。即ち、HSS540は、加入者情報のうち接続が許容されるPDNタイプに障害があるPDNタイプが許容されないように調整する。これは加入者情報に該当PDNタイプに対する許可がなくて該当PDNへの接続を試みることを遮断するためである。
例えば、IPv6 PDNに障害が発生した場合、HSS540は、特定加入者情報にIPv6、IPv4 PDNが許容されることをIPv4 PDNのみが許容されると情報を変更する。
5)加入者情報更新後、HSS540は、MME510に加入者情報の変更を知らせるためのメッセージを伝達する。
または、MME510が加入者情報を取得する過程を実行する場合、前記更新された加入者情報が前記MME510に伝達される。例えば、アタッチ手順が進行中である場合、MME510は、HSS540に加入者情報を取得する過程を実行し、このとき、前記変更された加入者情報が前記MME510に伝達されることができる。
以上では、ネットワークノードが特定PDNの障害を検出すると、HSSに知らせ、前記HSSは、加入者情報を修正して、更新された加入者情報MMEにを伝達する過程を記述した。しかし、一定時間以後、特定PDNの障害が復旧されたことが検出されると、前記障害復旧インジケーションがHSSに伝達され、前記HSSは加入者情報を修正した後、MMEに前記更新された加入者情報を伝達することができる。
障害復旧を検出する方法は、下記の方法のうち一つ以上の組み合わせで可能である。
a.事業者が直接事業者命令を送信し、または設定を更新することによって、全体または一部のネットワークノード(例えば、P−GW、S−GW、MME、DNSサーバ、HSS、PCRF、ePDG、TWAN、AAA server等)で特定PDNの障害復旧を認識することができる。
b.サービスのためのものではないが(その理由は、現在障害PDNではサービス試行をしない状態であるため)、ネットワークの内部に特定PDNのネットワークノード(例えば、P−CSCF)をさがすためのDNSクエリを周期的に送信することができ、一定時間の間に成功頻度数などを算出し、前記算出された頻度数が特定閾値以上である場合はPDNの全体の障害復旧と見なす。
c.サービスのためのものではないが(その理由は、現在障害PDNではサービス試行をしない状態であるため)、ネットワークの内部に特定PDNのネットワークノード(例えば、P−CSCF)にポーリング(polling)用途のシグナルを送信して一定時間の間にackを正常に受けた場合、前記成功応答を受けた頻度数などを算出し、前記算出された頻度数が特定閾値以上である場合はPDNの全体の障害復旧と見なす。
d.サービスのためのものではないが(その理由は、現在障害PDNではサービス試行をしない状態であるため)、ネットワークの内部に特定PDNネットワークノードのアドレス発見時間またはネットワークノード間のポーリング(polling)用途のシグナル送信遅延時間が特定閾値範囲以内である場合、PDNの全体の障害復旧と見なす。
e.サービスのためのものではないが(その理由は、現在障害PDNではサービス試行をしない状態であるため)、ネットワークの内部に特定PDNネットワークノードのアドレス発見時間またはネットワークノード間のポーリング用途のシグナル送信遅延時間が特定閾値範囲以内である場合、このような現象が持続的に発生して頻度数が特定閾値以上である場合はPDNの全体の障害復旧と見なす。
図9は、本明細書の一開示によるUEの動作改善を示す流れ図である。
1)ネットワークノード(例えば、P−GW、S−GW、MME、DNSサーバ、HSS、PCRF、ePDG、TWAN、AAA server等)が特定PDNに対する障害を検出する。障害を検出する方法は、前述の通りである。
2〜3)ネットワークで検出した特定PDNの障害に対する情報は、直接的/含蓄的にUE100及びHSS540に伝達される。前記障害に対する情報は、前述したように伝達される。
4)HSS540は、特定PDN障害を認知した後、該当PDN情報を有する加入者情報を更新する。
5)直接的/含蓄的に特定PDNに対する障害情報を受けたUE100は、特定PDNが障害状態かどうかを判断する。もし、前記特定PDNが障害状態である場合、前記UE100は、障害PDNに対する接続を解除し、正常なサービスが可能なPDNへの接続を設定する。即ち、前記UE100は、デタッチ(detach)後、再アタッチ(Reattach)を実行し、またはPDN接続解除(disconnection)後、再確立(Reestablishment)手順を実行する。
具体的に、PDNの障害に対する情報、即ち、PDN障害インジケーションを直接的に受信し、前記受信に基づいて前記特定PDNが障害状態と判断した場合、UE100は、再アタッチ(reattach)/PDN再確立過程時、正常サービスを受けることができるPDNタイプを直接決定することで接続要求メッセージをネットワークに送信することができる。
その代案として、特定PDNの障害に対する情報を含蓄的に受信し、前記受信に基づいて前記特定PDNが障害状態と判断した場合、前記UE100は、アタッチ手順/PDN確立手順を実行するためにアタッチ要求メッセージ/PDN接続要求メッセージを送信する。ただし、要求メッセージを受けたネットワーク、即ち、MMEは、加入者情報またはMMEに格納されている特定PDN障害に対する情報などに基づいて正常サービスを受けることができるPDNタイプへの接続が設定されることができる。例えば、従来技術によると、MMEは、UEのコンテキスト(context)を既に有している場合、HSSへの位置登録/加入者情報取得過程をしないが、MMEが特定PDN障害を認知した場合、UEのコンテキスト(context)を有しているにもかかわらず、HSSへの加入者情報取得を実行する。それによって、HSSに変更された加入者情報に基づいて障害がないPDN接続のための次の手順を実行する。
前記実施例では端末が特定PDNの障害に対する情報を取得した後の過程を記述したが、一定時間以後に特定PDNの障害が復旧されると、同様に、障害復旧に対する情報を取得した後、再び新しいPDNに接続を設定するための過程が実行されることができる。
図10は、本明細書の一開示によるMMEの動作改善を示す流れ図である。
1)ネットワークノード(例えば、P−GW、S−GW、MME、DNSサーバ、HSS、PCRF、ePDG、TWAN、AAA server等)が特定PDNに対する障害を検出する。障害を検出する方法は、前述の通りである。
2)ネットワークで検出した特定PDNに対する障害情報は、直接的/含蓄的にMME510に伝達される。前記障害に対する情報は、前述したように伝達される。
3)前記MME510は、前記特定PDNに対する障害情報を直接的/含蓄的にHSS540に伝達する。前記障害に対する情報は、前述したように伝達される。
4)HSS540は、特定PDN障害を認知した後、該当PDN情報を有する加入者情報を更新する。
5)直接的/含蓄的に特定PDNに対する障害情報を受けたMME510は、特定PDNが障害状態かどうかを判断する。もし、前記特定PDNが障害状態である場合、前記MME510は、障害PDNに対する接続を解除し、正常なサービスが可能なPDNへの接続を設定する。即ち、前記MME510は、デタッチ(detach)後、再アタッチ(Reattach)を実行し、またはPDN接続解除(disconnection)後、再確立(Reestablishment)手順を実行する。
前記MME510は、具体的に下記のように動作する。
a.前記MME510は、UE100から正常なサービスが可能なPDNタイプの接続設定要求メッセージを受けることができる。
b.前記MME510は、HSS540から正常なサービスが可能なPDNタイプのみを許可するという加入者情報を受けることができる。
c.前記MME510は、他のネットワークノードから特定PDNタイプの障害に対する情報を取得して格納/設定しておき、正常なサービスが可能なPDNタイプを選択する。この情報をP−GW530に送信する。
d.前記MME510は、他のネットワークノードから特定PDNタイプの障害に対する情報を取得した後、UE100をデタッチ/再アタッチまたはPDN接続解除/再確立するためのインジケーションをUEに送信することができる。このとき、障害PDNに対する情報が直接的/含蓄的に共に伝達されることができる。
e.前記MME510は、他のネットワークノードから特定PDNタイプの障害に対する情報を取得した後、UEの接続設定要求に対応するために、既にUE contextを有しているにもかかわらず、HSSへの加入者情報取得を実行する。
以上では、MME510が特定PDNの障害に対する情報を取得した後の過程を記述したが、一定時間以後に特定PDNの障害が復旧されると、同様に、障害復旧に対する情報を取得した後、再び新しいPDNに接続を設定するための過程が実行されることができる。
図11は、本明細書の一開示によるP−GWの動作改善を示す流れ図である。
1)ネットワークノード(例えば、P−GW、S−GW、MME、DNSサーバ、HSS、PCRF、ePDG、TWAN、AAA server等)が特定PDNに対する障害を検出する。障害を検出する方法は、前述の通りである。
2)ネットワークで検出した特定PDNに対する障害情報は、直接的/含蓄的にMME510に伝達される。前記障害に対する情報は、前述したように伝達される。
3)前記MME510は、前記特定PDNに対する障害情報を直接的/含蓄的にHSS540に伝達する。前記障害に対する情報は、前述したように伝達される。
4)HSS540は、特定PDN障害を認知した後、該当PDN情報を有する加入者情報を更新する。
5)直接的/含蓄的に特定PDNに対する障害情報を受けたMME510は、該当UE100に対して障害PDNに対する接続を解除し、正常なサービスが可能なPDNへの接続を設定する。デタッチ(detach)後、再アタッチ(Reattach)を実行し、またはPDN接続解除(disconnection)後、再確立(Reestablishment)手順が実行される。
ここで、前記再アタッチまたはPDN再確立過程中に、P−GW530が要求メッセージ(例えば、接続設定要求メッセージ)を受けるようになると、以前に格納/設定しておいた情報に基づいて正常なサービスが可能なPDNタイプを選択する。
追加に、前記2)過程でP−CSCFのような特定PDN接続時に必要なネットワークノードのアドレスを取得することができる第3のネットワークノードに障害PDNに関連した情報が含蓄的/直接的に伝達/格納されているため、特定PDN接続時に必要なネットワークノードのアドレスを取得するために要求メッセージを送る場合、障害がないPDNに接続されることができるネットワークアドレスを送るように関連情報を格納及び利用可能なネットワークリストが管理されることができる。
以上では、P−GWまたはその他のネットワークノードが特定PDNの障害に対する情報を取得した後の過程を記述したが、一定時間以後に特定PDNの障害が復旧されると、同様に、障害復旧に対する情報を取得した後、再び新しいPDNに接続を設定するための過程が実行されることができる。
以上で説明した内容は、ハードウェアで実現されることができる。これに対して図12を参照して説明する。
図12は、本発明の実施例によるUE100、MME510、P−GW530及びHSS540の構成ブロック図である。
図12に示すように、前記UE100は、格納手段101、コントローラ102、及び送受信部103を含む。そして、前記MME510は、格納手段511、コントローラ512、及び送受信部513を含む。前記P−GW530は、格納手段531、コントローラ532、及び送受信部533を含む。前記HSS540は、格納手段541、コントローラ542、及び送受信部543を含む。
前記格納手段101、511、531、541は、前述した方法を格納する。
前記コントローラ102、512、532、542は、前記格納手段101、511、531、541及び前記送受信部103、513、533、543を制御する。具体的に、前記コントローラ102、512、532、542は、前記格納手段101、511、531、541に格納された前記方法を各々実行する。そして、前記コントローラ102、512、532、542は、前記送受信部103、513、533、543を介して前述した信号を送信する。
以上、本発明の好ましい実施例を例示的に説明したが、本発明の範囲は、このような特定実施例にのみ限定されるものではないため、本発明は本発明の思想及び特許請求の範囲に記載された範ちゅう内で多様な形態で修正、変更、または改善されることができる。