JP6441951B2 - システム間モビリティのためのサービングゲートウェイ拡張 - Google Patents

システム間モビリティのためのサービングゲートウェイ拡張 Download PDF

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Description

(関連出願の引用)
本願は米国仮出願第61/941,600号(2014年2月19日出願、名称「Serving Gateway (SGW) Extensions for Inter−System Mobility in Integrated Small Cell and WIFI (ISW) networks」)に対する優先権を主張し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
無線通信技術が進化するにつれて、無線デバイスのより広範な使用を支援するために、追加の要求が無線システムに課される。例えば、無線デバイスは、今では多くの場合、信頼および非信頼の両方であるいくつかのアクセスネットワークを横断し得る。LTEおよびWiFiネットワーク、または信頼および非信頼ネットワーク等の無線デバイスがアクセスを有し得る、種々のネットワーク間で通信を転送する際、課題が生じる。これらの課題への現在の解決策は、多くの場合、リソース集約的であり、潜在的に、そのようなネットワーク間で転送するデバイス上で進行中の通信に悪影響を及ぼす。
統合スモールセルおよびWiFiネットワーク内のシステム間モビリティのためのサービングゲートウェイ拡張に関連する方法、デバイス、およびシステムが、説明される。ある実施形態では、サービングゲートウェイ(SGW)が、LTEおよびWiFiアクセスの両方のための共通中間ゲートウェイに拡張され得る。TWANとSGWとの間のGTPベースの「S1a」インターフェースが、この目的で使用されることができる。TWANと3GPP AAAサーバ/プロキシとの間のSTaインターフェースは、開示されたS1aインターフェースの確立のためにSGWの選択を可能にするように拡張され得る。拡張可能認証プロトコル(EAP)およびコアネットワークGPRSトンネリングプロトコル(GTP)が、STaおよびS1aインターフェースを経由して新たに開示された情報をサポートするために使用され得る。
LTEスモールセルと信頼WiFiとの間のシステム間モビリティを最適化するために拡張SGWおよびプロトコルを使用する方法、デバイス、およびシステムも説明される。ある実施形態では、拡張SGW機能性および拡張PDNゲートウェイ(PGW)機能性が、同一のパケットデータネットワーク(PDN)へのマルチアクセス(LTEおよびWiFi)接続性を介して、GTPベースのIPフローモビリティをサポートするために使用され得る。非アクセス層(NAS)、EAP、およびGTP−Cプロトコルもまた、既存の「ハンドオーバ」指示に加えて、「マルチ接続」指示を含むように拡張され得る。
本概要は、発明を実施するための形態において以下でさらに説明される、一連の概念を簡略化形態において導入するために提供される。本概要は、請求される主題の主要な特徴または不可欠な特徴を識別することを意図しておらず、また、請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。さらに、請求される主題は、本開示の任意の部分に記載される一部または全ての不利点を解決するという限界にも限定されない。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
(項目1)
プロセッサとメモリと通信回路とを備えているノードであって、前記ノードは、その通信回路を介して通信ネットワークに接続され、前記ノードは、前記ノードの前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能命令をさらに含み、前記命令は、前記ノードの前記プロセッサによって実行されると、
前記ノードを通して無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)ゲートウェイへのインターフェースと接続することであって、前記ノードは、前記WLANゲートウェイを通してユーザ機器(UE)に接続する、ことと、
前記ノードを通してセルラーアクセスネットワークに接続することであって、前記ユーザ機器は、前記ノードを使用してセルラー接続とWLAN接続との間で切り替わることが可能である、ことと
を前記ノードに行わせる、ノード。
(項目2)
前記ノードは、サービングゲートウェイ(SGW)である、項目1に記載のノード。(項目3)
前記UEのために前記セルラー接続とWLAN接続との間で切り替わることは、PGWにおける接続を設定または終了することを必要としない、項目2に記載のノード。
(項目4)
前記WLANと3GPP AAAサーバとの間のインターフェースは、前記WLANとの接続のための前記SGWの選択を可能にするように拡張されている、項目2に記載のノード。
(項目5)
前記3GPP AAAサーバは、PDN接続が前記SGWを通して前記WLANから行われる場合、HSSを更新する、項目4に記載のノード。
(項目6)
マルチ接続指示が、前記SGWが接続を前記WLANと前記セルラーネットワークとにルーティングできることを示すために使用される、項目2に記載のノード。
(項目7)
3GPP AAAサーバ/プロキシが、前記SGWが前記WLANに接続するための能力を有することを決定し、この能力を前記WLANに示す、項目2に記載のノード。
(項目8)
プロセッサとメモリと通信回路とを備えているノードであって、前記ノードは、その通信回路を介して通信ネットワークに接続され、前記ノードは、前記ノードの前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能命令をさらに含み、前記命令は、前記ノードの前記プロセッサによって実行されると、
前記ノードを通してWLAN接続およびセルラー接続を確立することと、
前記WLAN接続と前記セルラー接続との間でユーザ機器(UE)のための接続を切り替えることと
を前記ノードに行わせる、ノード。
(項目9)
前記ノードは、サービングゲートウェイ(SGW)である、項目8に記載のノード。
(項目10)
前記UEのために前記セルラー接続とWLAN接続との間で切り替わることは、PGWにおける接続を設定または終了することを必要としない、項目9に記載のノード。
(項目11)
前記WLANと3GPP AAAサーバとの間のインターフェースは、前記WLANとの接続のための前記SGWの選択を可能にするように拡張されている、項目9に記載のノード。
(項目12)
前記3GPP AAAサーバは、PDN接続が前記SGWを通して前記WLANから行われる場合、HSSを更新する、項目11に記載のノード。
(項目13)
マルチ接続指示が、前記SGWが接続を前記WLANと前記セルラーネットワークとにルーティングできることを示すために使用される、項目9に記載のノード。
(項目14)
3GPP AAAサーバ/プロキシが、前記SGWが前記WLANに接続するための能力を有することを決定し、この能力を前記WLANに示す、項目9に記載のノード。
(項目15)
プロセッサとメモリと通信回路とを備えているノードであって、前記ノードは、その通信回路を介して通信ネットワークに接続され、前記ノードは、前記ノードの前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能命令をさらに含み、前記命令は、前記ノードの前記 プロセッサによって実行されると、
PGWからセッションパラメータを受信することと、
セッションパラメータをWLANゲートウェイに伝送し、デバイスがWLANを介してPDNと通信することを可能にすることと
を前記ノードに行わせる、ノード。
(項目16)
前記ノードは、サービングゲートウェイ(SGW)である、項目15に記載のノード。
(項目17)
前記セッションパラメータは、トンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたIPアドレスのうちの少なくとも1つを含む、項目15に記載のノード。
(項目18)
前記セッションパラメータは、S1aインターフェースを使用して、前記WLANゲートウェイに伝送される、項目15に記載のノード。
(項目19)
前記WLANゲートウェイは、信頼WLANゲートウェイである、項目15に記載のノード。
(項目20)
ノードによる使用のための方法であって、前記ノードは、プロセッサとメモリとを備え、前記ノードは、前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能命令をさらに含み、前記命令は、前記ノードによって実行されると、
前記ノードを通して無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)ゲートウェイへのインターフェースと接続することであって、前記ノードは、前記WLANゲートウェイを通してユーザ機器(UE)に接続する、ことと、
前記ノードを通してセルラーアクセスネットワークに接続することであって、前記ユーザ機器は、前記ノードを使用してセルラー接続とWLAN接続との間で切り替わることが可能である、ことと
を含む前記方法を行う、方法。
(項目21)
ノードによる使用のための方法であって、前記ノードは、プロセッサとメモリとを備え、前記ノードは、前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能命令をさらに含み、前記命令は、前記ノードによって実行されると、
前記ノードを通してWLAN接続およびセルラー接続を確立することと、
前記WLAN接続と前記セルラー接続との間でユーザ機器(UE)のための接続を切り替えることと
を含む前記方法を行う、方法。
(項目22)
ノードによる使用のための方法であって、前記ノードは、プロセッサとメモリとを備え、前記ノードは、前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能命令をさらに含み、前記命令は、前記ノードによって実行されると、
PDNに接続されたパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ(PGW)にデバイスのためのセッションを作成するための要求を伝送することであって、前記セッションは、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を介した前記PDNと前記デバイスとの間の通信を促進し、前記デバイスは、セルラーネットワークを介して前記PDNに接続されている、ことと、
前記PGWからセッションパラメータを受信することと、
セッションパラメータをWLANゲートウェイに伝送し、前記デバイスが前記WLANを介して前記PDNと通信することを可能にすることと
を含む前記方法を行う、方法。
より詳細な理解が、添付図面と併せて一例として挙げられる、以下の説明から取得され得る。
図1は、EPCへの非ローミング信頼WLANおよび3GPP LTEアクセスのための例示的アーキテクチャを図示する。 図2は、既存の規格を介したシステム間モビリティをサポートするために必要とされる、過剰なトンネル設定および解体を実証するシナリオを図示する。 図3は、開示される実施形態による、TWANアクセスもサポートするように拡張することによって達成され得る、最適化シナリオを示す。 図4は、鎖線として示される新しいS1aインターフェースと、実線としてTWAPと3GPP AAAサーバとの間に示される修正STaインターフェースとを伴うアーキテクチャを図示する、略図である。 図5A−Bは、実施形態による、新しいS1aインターフェースを使用した、単一PDN能力信号フローとの例示的初期TWANアタッチを図示する、フロー図である。 図5A−Bは、実施形態による、新しいS1aインターフェースを使用した、単一PDN能力信号フローとの例示的初期TWANアタッチを図示する、フロー図である。 図6A−Bは、実施形態による、多重PDN能力信号フローとの例示的初期TWANアタッチを図示する、フロー図である。 図6A−Bは、実施形態による、多重PDN能力信号フローとの例示的初期TWANアタッチを図示する、フロー図である。 図7A−Bは、ISW対応SGWおよびISW対応TWANについての情報を維持する、SaMOGフェーズ2多重PDN接続シナリオおよび3GPP AAAサーバを仮定して、TWANを介してEPCアクセスを要求するUEを図示する、フロー図である。 図7A−Bは、ISW対応SGWおよびISW対応TWANについての情報を維持する、SaMOGフェーズ2多重PDN接続シナリオおよび3GPP AAAサーバを仮定して、TWANを介してEPCアクセスを要求するUEを図示する、フロー図である。 図8A−Bは、実施形態による、TWAN信号フローを介した例示的多重SGWマルチ接続アタッチを図示するフロー図である。 図8A−Bは、実施形態による、TWAN信号フローを介した例示的多重SGWマルチ接続アタッチを図示するフロー図である。 図9A−Bは、開示されるSGW内プロシージャを使用するシステム間ハンドオーバを実証する、例示的な非限定的信号フローを図示するフロー図である。 図9A−Bは、開示されるSGW内プロシージャを使用するシステム間ハンドオーバを実証する、例示的な非限定的信号フローを図示するフロー図である。 図10A−Bは、LTE実施形態を介したSGW内マルチ接続アタッチで使用され得る、例示的信号フローを図示するフロー図である。 図10A−Bは、LTE実施形態を介したSGW内マルチ接続アタッチで使用され得る、例示的信号フローを図示するフロー図である。 図11は、SGWを通したWLAN接続を可能にするようにネットワークが構成されることを可能にする、インターフェースを図示する略図である。 図12Aは、IoTイベント管理システムおよび方法の1つ以上の開示される実施形態が実装され得る、例示的マシンツーマシン(M2M)またはモノのインターネット(IoT)通信システムの略図である。 図12Bは、図12Aで図示されるM2M/IoT通信システム内で使用され得る、例示的アーキテクチャの系統図である。 図12Cは、図12Aで図示される通信システム内で使用され得る、例示的M2M/IoT端末またはゲートウェイデバイスの系統図である。 図12Dは、図12Aの通信システムの側面が具現化され得る、例示的コンピューティングシステムのブロック図である。
開示される実施形態は、「統合スモールセルおよびWiFi」(ISW)ネットワークのための帯域幅管理およびトラフィックオフロードに対処する。ISWネットワークは、無許可スペクトル内のWiFiアクセスポイントとともに、許可スペクトル内のスモールセルの展開を活用することによって、無線データ使用の広い増加を利用することができる。モバイルネットワークオペレータ(MNO)は、費用効率的な統合およびインターワーキングを使用してセルラーおよびコアネットワークを補完する方法で、キャリアグレードWiFiを組み込み始めている。これは、種々のネットワークアーキテクチャ、加入者サービスオプション、およびポリシー管理機構の開発を駆動し得る。
ISWネットワーク要件は、WiFiを介したインターネットトラフィックオフロードのためのより低費用の代替案、セルラーとWiFiとの間のサービス継続性、簡略化されたネットワーク展開および管理、ならびに(例えば、セルラーおよびWiFiアクセス技法にわたる動的トラフィックステアリングを介した)高度ポリシーベースのマルチアクセストラフィック管理に対処することを期待されている。本明細書に記載される実施形態は、サービングゲートウェイ(SGW)におけるLTEおよびWiFiアクセスネットワークのインターワーキングのための解決策を提供する。SGWへのPDNゲートウェイ(PGW)におけるインターワーキングのための解決策を拡張することによって、コアネットワーク信号伝達が低減させられ得、ISWネットワーク環境内のMNO加入者のための体験の品質が向上させられ得る。
本明細書で使用される場合、「スモールセル」は、オペレータ許可スペクトルを使用して、3GPP定義無線アクセスネットワーク(RAT)によるモバイルネットワークアクセスを提供する地理的エリアである。これらのセルラーRATの2Gおよび3Gバージョンは、回路交換またはパケット交換サービスをサポートするが、本開示は、主に、パケットサービス、特に、進化型パケットコア(EPC)ネットワークへのアクセスを提供する4G LTE RATに基づくパケットサービスに対処する。
本明細書で使用される場合、「WiFiホットスポット」は、WiFi Alliance(WFA)によって認定された機器を用いてIEEE 802.11によって標準化されるRATにより無許可スペクトルを使用して、無線ネットワークアクセスを提供する地理的エリアである。WiFiホットスポットはまた、ローカルエリアネットワークおよび/またはインターネットへの直接アクセスに加えて、EPCネットワークへのWiFiアクセスを提供し得る。
本明細書で使用される場合、「統合スモールセルおよびWiFiネットワーク」(ISWN)は、マルチRAT端末能力、スモールセルおよびWiFiアクセス能力、EPC、ネットワークゲートウェイ、ならびにポリシーおよびトラフィック管理機能への潜在的強化を含む、モバイルオペレータによって展開されるジョイントアクセスネットワークである。
現在、モバイルネットワークオペレータ(MNO)は、典型的には、セルラーおよびコアネットワークから「ベストエフォート」インターネットトラフィックをオフロードするためのみにWiFiを使用する。しかしながら、「スモールセル」および「キャリアWiFi」のオペレータ展開への関心の増加が、加入者の体験の品質(QoE)に対するさらなる制御を可能にする、ローカルセルラーとWiFiネットワークとの間のより良好な相互運用性のために、新しい規格および/またはベンダソリューションを求めるようにMNOを促すであろう。
特に、オペレータがネットワークを最適化して資本および運用支出を削減するために「キャリアWiFi」を採用する場合、オペレータは、オペレータのモバイルコアネットワーク(MCN)と直接連動することができる信頼WLAN(無線ローカルエリアネットワーク)アクセスネットワーク(TWAN)を展開し得る。高トラフィック大都市圏ホットスポット場所等の一般的な地理的エリア内のMNO展開スモールセルおよびWiFiアクセスネットワークのより優れた統合も発達し得る。
このような状況で、「信頼」という用語は、適切な対策がWLANアクセスネットワークを介したそのEPCへの保全アクセスに講じられているというMNOの信念に適用される。そのような対策は、例えば、WLANとEPCとの間の改ざん防止ファイバ接続の確立、およびWLANとEPCエッジにおけるセキュリティゲートウェイとの間のIPSecセキュリティアソシエーション(SA)の確立を含み得る。対照的に、WLANアクセスが「非信頼」と見なされる場合、WLANは、EPCエッジにおける進化型パケットデータゲートウェイ(ePDG)と連動し得、ePDGは、WLANを通してEPCにアクセスする各UEと直接的にIPSecセキュリティアソシエーションを確立し得る。本明細書に記載される、提案された信頼WLANアクセスネットワークの実施形態はまた、非信頼WLANに適用され得る。
図1は、非ローミング信頼WLAN102およびEPC104への3GPP LTEアクセスのための例示的アーキテクチャ100を図示する。いくつかの実装によると、WLAN102がオペレータによって信頼されると見なされるとき、TWAN106は、図1に示されるように、3GPP AAAサーバ/プロキシ108に向かってSTaインターフェースを介して、およびPDNゲートウェイ(PGW)110に向かってS2aインターフェースを介して、EPC104に接続され得る。これを3GPP LTEアクセスと比較すると、LTEアクセスネットワーク112(例えば、eNB)は、モビリティ管理エンティティ(MME)114に向かってS1−MMEインターフェースを介して、サービングゲートウェイ(SGW)116に向かってS1−Uインターフェースを介して、および間接的にPDNゲートウェイ110(図1に示されるようなPGW)に向かってS5インターフェースを介して、EPC104に接続され得る。随意のローカルゲートウェイ機能(L−GW)118もまた、(例えば、ホームeNB(HeNB)展開のための)スモールセルLTEアクセスのために示されている。我々はまた、MME114に向かう複数のHeNBのための制御プレーン信号伝達を集中させるために使用され、かつ、SGW116に向かうHeNBユーザプレーントラフィックを取り扱うためにも使用され得る随意の「HeNBゲートウェイ」(HeNB GW)120も示す。
ゲートウェイ(サービングGW110、114、116およびPDN GW108、110)は、ユーザプレーンに取り組む。それらは、ユーザ機器(UE)122および123と外部ネットワークとの間でIPデータトラフィックをトランスポートする。サービングGW110、116は、無線側、例えば、3GPP LTEアクセスネットワーク110、112と、EPC104との間の相互接続点である。その名前が示すように、このゲートウェイは、着信および発信IPパケットをルーティングすることによって、UE124、122、および123にサービス提供する。これは、LTE内モビリティ(すなわち、eNodeB間のハンドオーバの場合)、およびLTEと他の3GPPアクセスとの間のためのアンカポイントである。これは、他のゲートウェイ、すなわち、PDN GW110に論理的に接続される。
非信頼WLANアクセスの実施形態に対して、信頼WLANアクセスゲートウェイ(TWAG)120機能性は、ePDGに含まれ得、PGWインターフェースが、「S2b」として表され得る。加えて、非信頼WLANの実施形態に対して、「SWa」および「SWn」インターフェースが、それぞれ、3GPP AAAサーバ108とePDGとの間で定義される。「SWu」インターフェースが、WLAN102を介してUE122とePDGとの間のIPSecトンネルをサポートする。
いくつかの実施形態では、以下の機能が、図1に示されるTWAN106内に存在し得る。WLANアクセスネットワーク(WLAN AN)102は、1つ以上のWLANアクセスポイント(AP)(WLAN102の一部)を含み得る。APは、SWwインターフェースを介したUE122からのWLAN IEEE 802.11リンクを終端させる。APは、独立型APとして、または、例えば、IETF CAPWAPプロトコルを使用して、無線LANコントローラ(WLC)に接続される「シン」APとして展開され得る。信頼WLANアクセスゲートウェイ(TWAG)120は、そのWLANアクセスリンク上のUE122のためのデフォルトIPルータの役割を果たし得、PGW110とのGTPベースのS2aインターフェースを終端させ得る。これはまた、UE122のための動的ホスト構成プロトコル(DHCP)サーバの役割を果たし得る。TWAG120は、(WLAN APを介した)UE122と(PGWを介した)関連付けられたS2a GTP−Uトンネル110との間でパケットを転送するためのUE MACアドレス関連付けを維持する。信頼WLAN AAAプロキシ(TWAP)124は、3GPP AAAサーバ108とのDiameterベースのSTaインターフェースを終端させ得る。それは、WLAN AN106と3GPP AAAサーバ108(またはローミングの場合はプロキシ)との間でAAA情報を中継し得る。それは、層2アタッチおよびデタッチイベントをTWAG120に通知し得る。これは、UE MACアドレスとのUE加入データ(IMSIを含む)の結合を確立し、そのような情報をTWAG120に提供することができる。
UE122または123は、3GPPアクセスと非3GPP、例えば、WiFiアクセスとの両方のためにUSIM特徴を活用し得る。非3GPPアクセス認証は、アクセス制御のために(すなわち、加入者がEPCネットワークと連動される非3GPP IPアクセスのリソースにアタッチし、それを使用することを許可または拒否するために)使用されるプロセスであり得る。非3GPPアクセス認証信号伝達が、UE122と3GPP AAAサーバ/HSSとの間で実行され得る。認証信号伝達は、AAAプロキシを通過し得る。
信頼3GPPベースのアクセス認証が、STa基準点を横切って実行される。3GPPベースのアクセス認証信号伝達は、拡張可能認証プロトコル(EAP)等のIETFプロトコルに基づき得る。
EPSにおける非3GPPアクセスのための認証は、EAP−AKA(RFC 4187)またはEAP−AKA’(RFC 5448)に基づき得る。EAP−AKAおよびEAP−AKA’のためのEAPサーバは、EPC104に常駐する3GPP AAAサーバ108であり得る。いくつかの実施形態では、非信頼WLANアクセスネットワークが、EAP−AKAを使用し得る一方で、信頼WLANアクセスネットワーク106は、キー導出プロセスの一部として「アクセスネットワーク識別子」を含む、わずかに修正されたEAP−AKA’プロトコルを使用し得る。
GTPベースのS2aを介した信頼WLANアクセスのためのサービス品質(QoS)制御は、TWAN特有のL2プロシージャを使用して、UE122にTWAN106との「初期アタッチ」を開始させることによって、実装され得る。標準EAPベースの認証後、TWAN106は、受信した加入データに基づいてデフォルトAPNを選択し、APNに関連付けられるGTP−C「セッション作成要求」をPGW110に送信する。この要求は、無線アクセス技術(RAT)タイプを非3GPPとして識別し、デフォルトEPSベアラサービス品質(QoS)を含む。PGW110は、EPSベアラQoSおよび割り付けられたUE IPアドレスを含む「セッション作成応答」をTWAN106に返信する。次いで、GTP−Uトンネルが、適切なQoSを伴ってTWAN106とPGW110との間に設定される。このQoSは、GTPトンネルのみに適用され得、必ずしもUE122まで拡張しないことに留意されたい。
IPv4アドレスおよび/またはIPv6プレフィックスが、新しいPDN接続がTWAN106を経由して確立されるときに、UE122に割り付けられ得る。例えば、TWAN106は、GTPセッション作成要求を介して、UE122のためのIPv4アドレスを要求し得る。次いで、IPv4アドレスは、PGW110からGTPセッション作成応答を介して、GTPトンネル確立中にTWAN106に配信され得る。UE122がDHCPv4を介してIPv4アドレスを要求するとき、TWAN106は、DHCPv4信号伝達内で受信したIPv4アドレスをUE122に配信し得る。対応するプロシージャが、IPv6実施形態にも使用され得る。非シームレスWLAN102オフロード(NSWO)の場合に対して、TWAN106は、NAT機能をサポートし得、UE122にローカルIPアドレスを提供し得る。
EPC104への信頼WLANアクセスに対して、PDN接続性サービスは、UE122と、TWAN106とPGW110との間のS2aベアラと連結されたTWAN106との間のポイントツーポイント接続性によって提供され得る。GTPベースのS2aインターフェースのベアラモデルは、GTPベースのS5/S8インターフェースのものに類似する(例えば、TWAN106におけるTWAG120機能がSGW116と同等である)。
STaインターフェースおよびDiameterアプリケーションが、EPC104アクセスのため、または信頼非3GPPアクセスを介したEPC S2aアクセス(すなわち、非シームレスWLANオフロード)を伴わないTWAN106アクセスのために、UEを認証および認可するために使用され得る。PMIPベースのローミング対して、3GPP AAAプロキシは、S2a−S8連鎖を使用するかどうかを決定する。それがそのオプションを選択した場合において、それは、SGWを選択し、SGWアドレスを、認証の完了の成功時に送信される認証および認可回答に追加する。
HSS(ホーム加入者サーバ)126は、ユーザ関連および加入者関連情報を含むデータベースである。それは、モビリティ管理、呼び出しおよびセッション設定、ユーザ認証、ならびにアクセス認可におけるサポート機能も提供する。
ゲートウェイ(サービングGW116およびPDN GW110)は、ユーザプレーンに取り組む。それらは、ユーザ機器(UE)122および123と外部ネットワークとの間でIPデータトラフィックをトランスポートする。サービングGW116は、無線側、例えば、3GPP LTEアクセスネットワーク112と、EPC104との間の相互接続点である。その名前が示すように、このゲートウェイは、着信および発信IPパケットをルーティングすることによって、UE122および123にサービス提供する。それは、LTE内モビリティ(すなわち、eNodeB間のハンドオーバの場合)およびLTEと他の3GPPアクセスとの間のためのアンカポイントである。それは、他のゲートウェイ、すなわち、PDN GW110に論理的に接続される。
PDN GW110は、EPC104とインターネット等の外部IPネットワークとの間の相互接続点である。これらのネットワークは、PDN(パケットデータネットワーク)、したがって、名前と呼ばれる。PDN GW110は、パケットをPDNに、およびそれらからルーティングする。PDN GW110は、IPアドレス/IPプレフィックス割付またはポリシー制御および課金等の種々の機能も果たす。3GPPは、これらのゲートウェイを独立して規定するが、実践では、それらは、ネットワークベンダによって単一の「ボックス」に組み込まれ得る。
MME(モビリティ管理エンティティ)114は、制御プレーンに取り組む。それは、E−UTRANアクセスのためのモビリティおよびセキュリティに関係付けられる信号伝達を取り扱う。MME114は、アイドルモードでUEの追跡およびページングに関与する。それは、非アクセス層(NAS)の終端点でもある。
ポリシーおよび課金規則機能(PCRF)128は、EPC104のためにポリシー規則をリアルタイムで決定する。PCRF128は、集中型様式で、加入者データベースおよび課金システム等の他の特殊機能にアクセスする。
以下の表1は、「信頼非3GPPアクセス認証および認可回答」を示し、それは、連鎖S2a−S8の場合に使用するために「MIP6−Agent−Info」属性値ペア(AVP)内に「サービングGWアドレス」情報要素を随意に包むことを定義する。本明細書でさらに詳細に議論されるように、いくつかの実施形態では、サービングGWアドレスの使用は、GTPベースのローミングにおいて3GPP AAAプロキシによって、およびGTPベースの非ローミングの場合は3GPP AAAサーバ108によって使用するための新しいDiameter AVPを定義することによって、拡張され得る。
「EPCへのGTPおよびWLANアクセスに基づくS2aモビリティ」(SaMOG)のための3GPPリリース11 SA2作業項目は、「信頼WLANアクセスネットワーク」(TWAN)のためのPDNゲートウェイ(PGW)へのGTPベースのS2aインターフェースを有効にすることに焦点を合わせた。この項目は、UEに影響を及ぼすであろう、いかなるソリューションも除外した。リリース11アーキテクチャ、機能記述、および信頼WLANアクセスを経由したGTPベースのS2aのためのプロシージャが、後に標準化された。トンネル管理のための適用可能なGTP制御プレーンプロトコル(GTPv2−C)およびGTPユーザプレーンもまた、標準化されている。SaMOGは、リリース11の制限に対処するように拡張され得、UE開始PDN接続性、マルチPDN接続性、およびシームレスシステム間ハンドオーバのためのUE強化を必要とするソリューションを含み得る。
3GPPリリース10は、EPCへの非信頼WLANアクセスのためのGTPベースのS2bインターフェースを標準化した。これは、進化型パケットデータゲートウェイ(ePDG)とPGWとの間のGTPベースのS2bインターフェースのための関連サポートを含んだ。非信頼WLANソリューションは、IPSecのためのUEサポートと、UEを用いてIPSecトンネルを確立するためのePDGのEPCサポートとを必要とし得る。
3GPPリリース6は、「EPC前」パケット交換コアネットワークへのWLANアクセスのためのパケットデータゲートウェイ(PDG)を導入することによって、標準化WLANインターワーキング(I−WLAN)ソリューションを提供した。本リリースは、GGSNに向かうGTPを使用する「トンネル終端ゲートウェイ」(TTG)を介したGnインターフェースのサブセット(Gn’として表される)を使用して、PDG機能性を実装するために既存のGGSN展開を再利用する方法をさらに説明した。再度、これらのソリューションは、IPSecのためのUEサポートと、UEを用いてIPSecトンネルを確立するためのPDG/TTGサポートとを必要とし得る。
3GPPリリース6は、2G/WiFiデュアルモードハンドセットのための一般アクセスネットワーク(GAN)サポートも標準化した。リリース8は、3G/WiFiハンドセットのためのサポートを追加した。無許可モバイルアクセス(UMA)は、WiFiを介したGANアクセスに対して携帯電話事業者によって使用される商品名である。GAN対応UEは、それ自体を2G BSCまたは3G RNCとしてコアネットワークに提示する「GANコントローラ」(GANC)と連動するために、WiFiを使用することができる。GANCは、MSCへの回路交換(CS)インターフェース、SGSNへのパケット交換(PS)インターフェース、およびAAAサーバ/プロキシへのDiameter EAPインターフェースを提供する。それは、UEからのIPSecトンネルを終端させるセキュリティゲートウェイ(SeGW)も含む。以下の表2は、各GTPベースのWLANソリューションの基本的要件を図示する。
上記のアクティビティの各々は、高価なセルラー基地局の代わりに、より低費用の無許可802.11アクセスポイントを介した、オペレータのモバイルコアネットワークへの加入者アクセスを可能にすることを意図された。GAN、I−WLAN、および非信頼WLANのオペレータ採用は、非常に限定されていたが、信頼WLANへの関心は増大している。
3GPP LTEアクセスに対して、GTP制御プレーン信号伝達は、(H)eNB(すなわち、3GPP LTEアクセスネットワーク112)とMME114との間のS1−MMEインターフェースを経由して、S1−APプロトコル内で行われる。GTP制御プレーン信号伝達に加えて、S1−APプロトコルはまた、認証、EPCアタッチメント、PDN接続性等のために、UE123とMME114との間の3GPP非アクセス層(NAS)信号伝達をカプセル化することを留意されたい。UE123が(H)eNBを介してEPC104にアタッチしようとするとき、(H)eNBは、最初に(例えば、PLMN ID、MME負荷等に基づいて)MMEを選択し、それに応じてアタッチ要求を転送する。MME114は、UE123を認証するためにHSS126からの加入データを使用する。UE123を失敗なく認証した後、MME114は、(例えば、(H)eNB123への近接性に基づいて)SGW116と、(例えば、HSS126から読み出されるデフォルトAPNまたはUE123によって要求される具体的APNに基づいて)PGW110とを選択する。次いで、MME114は、SGW116を介してPDN接続の作成を要求し、SGW116は、PGW110とユーザプレーントンネルを確立するための信号伝達を実行する。
対照的に、TWANアクセスに対して、UE認証およびEPC104アタッチメントが、TWAN106と3GPP AAAサーバ/プロキシ108との間のSTaインターフェースを経由したEAP信号伝達により達成される。非信頼アクセスに対して、これは、非信頼WLANと3GPP AAAサーバ108との間のSWaインターフェースを経由して起こるであろう。加えて、ePDGと3GPP AAAサーバ/プロキシ108との間のSWmインターフェースは、非信頼アクセス実装においてePDGとUEとの間のIPSecトンネルの確立をサポートするために使用される。
TWAN106を介したPDN接続の確立に対して、GTP制御プレーン(GTP−C)およびユーザプレーン(GTP−U)プロトコルが、PGW110に直接向かって、S2aインターフェースを経由して搬送される。非信頼WLANアクセスに対して、これは、ePDGとPGW110との間のS2bインターフェースを経由して起こるであろう。
現在の実装では、第1のレベルのセルラー/WiFiユーザプレーンインターワーキングは、PGW110のみで起こることができる。多数の共同設置スモールセルおよびWiFiアクセスポイントの予測される展開と、アクセスネットワーク共有への関心の増加とを考慮して、開示される実施形態は、スモールセルおよびWiFiアクセスネットワークの間のユーザプレーンインターワーキングのために、例えば、中間ゲートウェイにおいて具現化される標準化手段を提供する。そのような能力は、MCNを通した(すなわち、PGW110への)信号伝達の量を低減させ得る。
開示される実施形態は、(例えば、大都市圏環境内の)MNO展開スモールセルおよびWiFiアクセスネットワークにわたるモビリティ管理向上のために、本中間ゲートウェイ機能性をサポートするようにSGW116を拡張する。向上は、システム間モビリティが統合スモールセル/WiFiネットワーク環境内で起こるときのユーザプレーン待ち時間を短縮することによって実現され得る。開示される実施形態はまた、統合スモールセル/WiFi環境内のユーザプレーン取り扱いのためのPGW110負担を低減させることによって、拡張性を向上させ得る。例えば、ISWネットワーク内でセルラーとWiFiアクセスとの間で移行するときに、開示されるような高度SGW116は、PGW110に向かって同じトンネルを維持しながら、両方のアクセスネットワークにわたってローカルモビリティアンカの役割を果たし得る。これは、UE122または123が異なるアクセスポイントにわたって移行するときに、SGW/TWANとPGW110との間に新しいトンネルを設定する必要性を排除する。設定および解体信号伝達の低減は、UE122または123により近い、より多数のサービングゲートウェイに作業負荷を分配することによって、待ち時間を減少させ、PGW110への処理負担を低減させ得る。
さらに、SGW116がWiFiおよびセルラーフローの両方をアンカすることを可能にすることによって、開示される実施形態は、UE122または123が、既存の「初期アタッチ」および「ハンドオーバ」指示からの区別として新しい「マルチ接続」指示を提供することを可能にすることによって、GTPベースのIPフローモビリティシナリオをサポートし得る。
図2は、既存の規格によるシステム間モビリティをサポートするために必要とされる、過剰なトンネル設定および解体を実証するシナリオを図示する。シナリオ210では、UEは、S1インターフェースを使用してSGW116を横断する、eNode−B1またはホームeNode−B1(図2の(H)eNB1 202)とPDN130との間で確立されるトンネルを介してPDN130にアクセスしている。SGWは、PDN130と通信するためにSGiインターフェースを使用する、PGW110と通信するために、S5インターフェースを使用している。このトンネルは、S5トンネルと称され得る。シナリオ220では、UEは、移動しており、したがって、同一のS5トンネルを使用するが、S1インターフェースを使用して同一のSGWを通してトンネルにルーティングするeNode−B2またはホームeNode−B2(図2の(H)eNB2 204)を横断して、PDN130にアクセスしている。SGW116は、PDNと通信するために依然としてSGiインターフェースを同様に使用する、PGWと通信するために、同一のS5インターフェースを依然として使用している。シナリオ230に示されるように、UEはさらに、WiFiアクセスポイント(図2のWiFi AP1 206)およびTWAG120によってサービス提供されるTWANエリアの中へ移動し、初期S5トンネルが解体され、新しいS2aトンネルがUEのための接続性を維持するために確立され、S2aトンネルは、WiFi AP1、およびS2aインターフェースを使用してPGWと通信したTWAGを横断する(したがって、本トンネルはS2aトンネルと称される)。シナリオ240に示されるように、UEはさらに、TWANエリアの中へ移動し、S2aトンネルが解体される一方で、別のS5トンネルがS5インターフェースを介してPGW110と通信するTWANエリア内の別のSGW208の間で設定され得る。当業者が認識するであろうように、これは、少なくとも3つのトンネルの設定および関連トンネル解体を必要とする、非常にリソース集約的なプロセスである。
図3は、開示される実施形態による、TWAN106アクセスもサポートするためにSGW116を拡張することによって達成され得る、最適化シナリオを示す。本図から分かるように、かつ以下でさらに詳細に説明されるように、本開示される実施形態は、UE122が非信頼および信頼領域の間で移動している間に、PGW110とSGW116との間で単一のGTPトンネルの維持を可能にする。加えて、追加のシナリオが、開示される実施形態による、同時セルラーおよびWiFiアクセスと動的IPフローモビリティとをサポートすることを可能にされ得る。そのような特徴は、ハンドオーバ準備に関連付けられる設定時間を排除することによって、モビリティのロバスト性を向上させ得る(すなわち、代替的なアクセスルートがすでに定位置にある)。
記述されるように、本開示される実施形態は、LTEおよびWiFiアクセスの両方のための共通中間ゲートウェイにSGW116を拡張する。LTEおよびWiFiアクセスのための別個の認証機構が、既存の標準プロシージャ、すなわち、MME114を介したLTEアクセスと3GPP AAAサーバ108を介したWiFiアクセスとにより、依然として維持され得る。本明細書でさらに詳細に記載されるように、開示される実施形態は、TWANベアラ(例えば、「S1a」)に対して新しいGTPベースのユーザプレーンおよび制御プレーンインターフェースをサポートするためのTWAN106およびSGW116の拡張と、3GPP AAAサーバ108とTWAN106(例えば、SGWアドレス)との間の追加のISWベースの情報の交換を可能にするためのSTaインターフェースの拡張と、3GPP AAAサーバ108とHSS126との間の追加のISWベースの情報の交換を可能にするためのSWxインターフェースの拡張と、HSS126とMME114との間の追加のISWベースの情報の交換を可能にするためのS6aインターフェースの拡張と、PGW110と3GPP AAAサーバ108との間の追加のISWベースの情報の交換を可能にするためのS6bインターフェースの拡張と、提案されたアーキテクチャの追加の特徴を可能にするNAS、EAP、およびGTP−Cプロトコルの拡張(例えば、(独立型およびシステム間ハンドオーバ接続要求からの区別として)LTEおよびTWAN106を経由した「マルチ接続」PDN要求の指示)とを提供する。開示される実施形態は、SGW116における(およびPGW110における)GTPベースの「IPフローモビリティ」サポートを可能にし得る。本「マルチ接続」PDN要求は、(例えば、ハンドセットGUI、選好ファイル等からの)ユーザ入力に基づいて開始され得る。
LTE/WiFiアクセスのためのSGW内プロシージャを有効にすることによって、開示される実施形態は、ネットワークのエッジに(すなわち、SGW116に)より近いシステム間モビリティプロシージャを実行することにより性能を向上させ得る。待ち時間は、コアネットワークの深部で(すなわち、PGW110において)モビリティプロシージャを実行する必要性を最小化することによって短縮され得る。これは、MNOが共通地理的エリア内でスモールセルおよびWiFiアクセスの両方を展開するときに、特に有益であり得る。拡張性もまた、いくつかのシステム間モビリティ機能をSGW116に分配することにより、PGW110上の負担を削減することによって向上させられ得る。
SGW116にシステム間「マルチ接続」特徴をさらに導入することによって、開示される実施形態は、モビリティのロバスト性を向上させ、ハンドオーバピンポンを低減させ得る。可能であるときに、1つはLTEを介し、1つはWiFiを介して、2つの接続を維持することによって、ハンドオーバ設定信号伝達遅延を被ることなく、代替的な経路が利用可能である。これは、主要データ経路が劣化した場合のセッション中断を減らすことによって、ユーザ体験を向上させる。「マルチ接続」PDN能力は、(例えば、ハンドセットGUI、選好ファイル等からの)ユーザ入力に基づいて開始され得る。この能力は、いくつかの実施形態ではPGWにも拡張され得ることに留意されたい。3GPPは、DSMIPv6を使用するPGWベースのIPフローモビリティソリューションをすでに定義しているが、開示される実施形態は、GTP拡張を介してこの機能性をサポートし、それによって、UEにおけるDSMIPv6クライアントサポートの必要性を排除する。
3GPPリリース12 SaMOGフェーズ2は、TWANアクセスのための基準ソリューションとして使用されることができる。SaMOGフェーズ2ソリューションは、単一PDNおよび多重PDN UEをサポートするが、開示される実施形態は、大部分が多重PDN実装に基づくであろう。なぜなら、開示される実施形態は、開示されるSGW内ハンドオーバおよびマルチアクセスソリューションに適応するように拡張され得るGPRSセッション管理(SM)ベースのWLAN制御プロトコル(WLCP)を導入するからである。単一PDNの場合に対して、「TWANアタッチ」および「単一PDN接続」プロシージャは、SaMOGフェーズ2のために定義された拡張EAP信号伝達によって達成され得る。
多重PDNの場合に対して、別個の「TWANアタッチ」および「PDN接続」プロシージャが使用されることができる。SaMOGフェーズ2のために定義されるように、「アタッチ」が、依然として拡張EAP信号伝達によって行われる一方で、WLCPプロトコルが、1つ以上のPDN接続を独立して確立するために使用される。本明細書では、以下を促進する開示される拡張ISW対応SGWを可能にする実施形態が記載される:おそらく3GPP LTEアクセスを介してすでにアタッチされているが、UE122がTWAN106を介してEPC104にアタッチすること;UEが(適用可能である場合、MAPCONを含む)新しいPDN接続のためにTWAN106を利用すること;UE122がLTEベースのPDN接続のSGW内ハンドオーバのためにTWAN106を利用すること;UE122が同時LTEおよびWiFi接続にわたるIPフローモビリティのためにTWAN106を利用すること;おそらくTWAN106を介してすでにアタッチされているが、UE122がLTEを介してEPC104にアタッチすること;UE122が(適用可能である場合、MAPCONを含む)新しいPDN接続のためにLTEを利用すること;UE122がTWANベースのPDN接続のSGW内ハンドオーバのためにLTEを利用すること;および、UE122が同時WiFiおよびLTE接続にわたるIPフローモビリティのためにLTEを利用すること。
UE122は、例えば、事前構成、ANDSFポリシー、ANQP信号伝達等を介して、TWAN106発見および選択のための情報を提供され得る。TWAN106を介してアタッチするとき、UE122は、例えば、事前構成を介した、または3GPP AAAサーバ108を用いた認証信号伝達を介した、既存の標準プロシージャを使用して、EPC104とのTWANの信頼関係を認識するようになり得る。
ある実施形態では、TWAN106とSGW116との間のGTPベースの「S1a」インターフェースが使用され得る。S1aインターフェースは、GTP制御信号伝達およびユーザプレーンデータ(GTP−CおよびGTP−U)を搬送し得る。現在の認証およびセキュリティプロシージャは、依然として、STa、SWx、およびS6bインターフェースを経由して、既存の標準機構に従って使用され得る。ある実施形態では、STaインターフェースは、開示される統合SGW116提案を有効にするために、3GPP AAAサーバ108とTWAN106との間で追加の情報を搬送するように拡張され得る。本アーキテクチャは、鎖線として示される新しいS1aインターフェースと、実線としてTWAP124と3GPP AAAサーバ108との間に示される修正STaインターフェースとを伴って、図4で描写される。
実装される実施形態に応じて、S1aインターフェースは、TWAN106内のTWAG120またはWLAN AN機能のいずれかにおいて論理的に終端し得る。WLAN ANにおける終端は、点線によって示される。前者の場合、TWAG120機能は、S1aプロトコルを処理するピアエンティティの役割を果たす。後者の場合、WLAN AN機能は、S1aプロトコルを処理するピアエンティティである。
S1aがWLAN ANにおいて終端される場合、TWAG機能性の一部が、SGW116によって吸収され、それによって、TWAG120機能性をローカルゲートウェイおよび/またはDHCPサーバの機能性まで削減し得る。その場合、S1aインターフェースのためのGTP−Cプロトコルは、WLAN ANを介してTWAP124からSGWに、追加の情報、すなわち、通常はTWAP124とTWAG120との間で内部に伝えられたであろう情報(例えば、UE MACアドレス、VLAN ID等)を提供するように拡張され得る。アーキテクチャの観点から、本構成は、それが無線アクセスネットワーク、すなわち、WLAN AN内で終端するので、S1aインターフェースをよりLTE S1インターフェースに似たものにし得る。TWAG120における終端は、それがゲートウェイ、すなわち、TWAG120において終端するので、S2aインターフェースにより似ている。
S1aインターフェースがTWAG120において終端するとき、TWAG120は、LTEアクセスネットワーク内のHeNB GWと類似する機能を果たし、例えば、EPC104に向かって信号伝達を集中させ得る。しかしながら、HeNB GWの場合、S1−APは、MME114に向かうGTPおよびUE NAS関連信号伝達を含み得る。TWAG120の場合、S1aプロトコルは、SGW116に向かうGTP信号伝達に限定され得る。
開示される例示的実施形態では、S1aは、TWAG120において終端し得る。本開示で説明されるアーキテクチャおよびプロトコル拡張に基づいて、WLAN ANにおけるS1a終端の場合の追加の実施例が、当業者によって開発され得る。
図4は、非ローミングアーキテクチャの場合を示すが、開示されるソリューションはまた、ホームルーティングサービスを用いたローミングの場合にも適用されることに留意されたい。その場合、3GPP AAAプロキシは、TWAN106と3GPP AAAサーバ108との間の経路内に存在し、SGW116は、訪問したPLMN内に常駐する。
TWAN106は、高度3GPP AAAサーバ108によって指示されているように、特定のUE−PDN接続のためにS1aまたはS2aインターフェースのいずれかを利用し得る。殆どの実施形態では、TWAN106は、単一のUE122からの同一のPDN130接続のために、S1aおよびS2aインターフェースの両方の使用を同時にサポートしないこともある。
新しいベアラプロシージャが、TWAN106、3GPP AAAサーバ/プロキシ108、およびSGW116のために、ならびにより少ない程度にPGW110、HSS126、MME114、およびPCRF128のために定義された追加の機能性とともに、新しいS1aインターフェースにおける拡張GTP−CおよびGTP−Uプロトコルを使用して説明される。
開示される実施形態は、WiFi専用および統合スモールセル/WiFi(ISW)ネットワークの両方に適用されるが、開示される実施形態は、SGW116がセルラーおよびWiFiベアラの両方のための「モビリティアンカ」になり得る、ISWネットワークの場合に最も有利であり得る。これらの実施形態は、GTPベースのシステム間(セルラー/WiFi)ユーザモビリティおよびSGWにおけるシステム間IPフローモビリティのための最適化ソリューションを有効にし得る。この機能性をネットワークエッジのより近くに移動させることによって、現在の標準PGWアンカアプローチよりも少ない待ち時間を伴って、より拡張可能なネットワークが展開されることができる。
ある実施形態では、3GPP AAAサーバ/プロキシ108は、STaインターフェースを経由したTWAN10からの新しい信号伝達情報によってTWANのISWネットワーク能力を意識するようになり得る例えば、STa「アクセス認証および認可要求」内の「アクセスタイプ」情報要素は、TWAN106が本開示に記載されるSGW116インターワーキング能力をサポートする場合、ISWを含むように拡張され得る。
ある実施形態では、3GPP AAAサーバ/プロキシ108は、対応するISWネットワーキング能力を伴うSGW116候補を決定し、STaインターフェースを経由した新しい信号伝達によってこのSGW選択情報(FQDN/IPアドレス)をTWAN106に提供し得る。そのような情報は、3GPP AAAサーバ108内で構成され得る。加えて、この情報は、動的に更新され得る。例えば、HSSは、PDN接続がUEと確立または解放される度に、MME114および3GPP AAAサーバ108によって更新され得る。この情報は、その内部データベースを更新することができるように、SWxインターフェースを介して3GPP AAAサーバ108に提供されることができる。
S2a−S8 PMIPベースの連鎖を使用する実施形態では、成功した認証を完了する認証および認可回答の受信時、3GPP AAAプロキシは、所与のHPLMNに向かう連鎖オプションを使用することについてローカルで構成された情報をチェックし得る。連鎖が必要とされる場合、3GPP AAAプロキシは、そのネットワーク構成データベースからサービングGW116を選択し得、応答にサービングGWアドレスを含み得る。S8は、SGW116とPGW110との間のローミングインターフェースである。原則として、S5およびS8は、同一のインターフェースであり、差異としては、S8が、異なるオペレータの間でローミングするときに使用される一方で、S5は、ネットワーク内部である。
連鎖S2aおよびS8は、VPLMNが非3GPPネットワークとビジネス関係を有するときに使用され得、VPLMN内のSGW116は、ローカル非3GPPアンカ(すなわち、PMIPv6ベースのS2aのためのLMA)を含み得る。
本開示では、ローミングおよび非ローミングの両方の場合にSGW116へのGTPアクセスを有効にするために非3GPP TWAN106機能性を拡張するように、実施形態が開示される。TWAN106能力、UE接続状態、公知のネットワークトポロジ等の考慮事項に基づいて、3GPP AAAサーバ108は、TWAN106接続が、レガシープロシージャにより、直接的に既存のS2aインターフェースを経由してPGW110と確立されるべきであるか、または提案されたS1aインターフェースを経由して新しいプロシージャによりSGW116を介して、確立されるべきであるかを決定し得る。
例えば、HSS126は、最新のUE接続性情報、例えば、SGWアドレス、PGWアドレス等で更新され得る。UE122がTWAN106を介してアタッチしようとするとき、3GPP AAAサーバ108は、最新のUE加入および接続情報を読み出し得る。UE122が、LTEアクセスを介してSGW116にすでに接続されている場合、同一のSGWが、TWAN106アクセスを介した使用のために割り当てられ得る。また、UE122が、同一のSGW116を共有することが可能なLTEおよびTWAN106アクセスポイントの近傍にある場合、このISW対応SGW116が割り当てられ得る。
S1aインターフェースが選択される場合、TWAN106は、SGW116を介するTWAN106からPGW110までのPDN接続を確立するために、SGW116およびPGW110情報を使用し得る。これを確立するために、新たに提案された「S1a」インターフェースを介したTWAN106とSGW116との間の新しいGTPベースの信号伝達が、以下で説明されるように使用され得る。
SGW116機能性は、S1aインターフェースを経由して拡張GTP−Cプロトコル内に提供される新しい情報要素を処理するように拡張され得る。S1aインターフェースがTWAN106のWLAN AN機能において終端するとき、SGW116は、TWAG120機能性の一部をサポートし得る。したがって、それは、PGW110とUE122との間のパケットのルーティングを促進するために、拡張GTP−C信号伝達からの任意の新しい情報要素(例えば、UE MACアドレス、VLAN ID)を処理し得る。
拡張GTP−C信号伝達によって信号伝達されるセッション要求の理由が、開示されるマルチ接続指示を含む場合、SGW116は、IPフローモビリティプロシージャを行い得る。例えば、SGW116ポリシーは、対応するアップリンクパケットが受信された同一のアクセスを介して、ダウンリンクパケットを送信するように構成され得る。この場合、SGW116は、各アップリンクパケットフローの5タプルを、それらが受信されたアクセスネットワーク(例えば、LTEまたはWiFi)に関連付け、同一のアクセスを介して、対応するダウンリンクパケットを送信し得る。5タプルは、ソースIPアドレス、ソースポート番号、宛先IPアドレス、宛先ポート番号、およびトランスポートプロトコルタイプ(例えば、UDP、TCP)から成る。例えば、ソースIPアドレス=「a」、ソースポート番号=「b」、宛先IPアドレス=「x」、および宛先ポート番号=「y」を伴う前のアップリンクUDPパケットが、WiFiを介して受信された場合、ソースIPアドレス=「x」、ソースポート番号=「y」、宛先IPアドレス=「a」、および宛先ポート番号=「b」を伴う後続のダウンリンクUDPパケットもまた、WiFiを介して送信されるであろう。代替として、ダウンリンクパケットは、アップリンクパケットから独立して、任意の利用可能なアクセスを介して送信され得る。
PDN130接続が確立されると、PGW110は、対応するSGW116アドレスを把握し得る。PGW110は、S6bインターフェースを介して、PGW110およびSGW116アドレスをAAAサーバ108に知らせ得る。3GPP AAAサーバ108は、後に、SWxインターフェースを経由して、この情報でHSS126を更新し得る。
拡張GTP−C信号伝達によって信号伝達されるセッション要求の理由が、開示されるマルチ接続指示を含む場合、PGW110は、IPフローモビリティプロシージャを行い得る。マルチ接続IPフローモビリティがPGW110によってサポートされるとき、PGW110ポリシーは、対応するアップリンクパケットが受信された同一のアクセスを介して、ダウンリンクパケットを送信するように構成され得る。この場合、PGW110は、各アップリンクパケットフローの5タプルを、それらが受信されたアクセスネットワーク(例えば、LTEまたはWiFi)に関連付け、同一のアクセスを介して、対応するダウンリンクパケットを送信し得る。例えば、ソースIPアドレス=「a」、ソースポート番号=「b」、宛先IPアドレス=「x」、および宛先ポート番号=「y」を伴う前のアップリンクUDPパケットが、WiFiを介して受信された場合、ソースIPアドレス=「x」、ソースポート番号=「y」、宛先IPアドレス=「a」、および宛先ポート番号=「b」を伴う後続のダウンリンクUDPパケットもまた、WiFiを介して送信されるであろう。代替として、ダウンリンクパケットは、アップリンクパケットから独立して、任意の利用可能なアクセスを介して送信され得る。
既存のプロトコルへの開示される拡張は、候補SGW116アドレスをTWAN106に提供することを含み得る。他の開示される拡張は、同一のUE−PDN接続のためのマルチアクセス接続性の指示を提供することを含み得る。この後者のマルチアクセス接続性特徴は、UE122がセルラーおよびWiFiの両方を経由した同時アクセスを介してPDN110接続性を要求することを可能にし得る。この特徴をサポートするために、UE122は、いずれのアクセスを介したPDN130へおよびそこからのパケットのルーティングのためにも、同一のIPアドレスを割り当てられ得る。これは、マルチアクセス接続指標をEAP、NAS、およびGTPプロトコルに追加することによって達成され得る。実施例は、ISW対応SGWのためのS1aインターフェースの使用のために本明細書で提供されるが、開示されるマルチアクセス接続プロトコル拡張はまた、PGWへのレガシーS2a接続が採用されるときに使用され得ることを留意されたい。これらのプロトコル拡張の使用は、以下でさらに詳細に例証される。
ある実施形態では、EAP信号伝達は、TWAN106がその拡張された能力を3GPP AAAサーバ108に示すことを可能にするように、拡張され得る。例えば、アクセスタイプ情報要素は、潜在的アクセスタイプのうちの1つとして「ISW対応TWAN」を含むように拡張され得る。新しいDiameter AVP、例えば、「GTP ISW info」が、サービングGWアドレス情報要素を提供するために定義され得る。単一PDNシナリオ内のシステム間ハンドオーバ実施形態に対して、SaMOGフェーズ2に対して説明される拡張EAP信号伝達は、ハンドオーバされるPDN130接続のためのAPNとともにハンドオーバ指示の使用をすでにサポートしている。システム間マルチ接続の場合に対して、新しい指標が、PDN接続のためのAPNを提供するとともに、マルチ接続のために定義され得る。
NASセッション管理(SM)プロトコルは、WLCPプロトコル設計のための始点であり得る。PDPコンテキスト起動要求/容認/拒否、およびPDPコンテキスト動作停止要求/容認が使用され得る。
LTEアクセスに対して、開示される実施形態によると、マルチ接続のための新しい指標が使用され得る。UE122がTWAN106を介した既存のPDN接続を有する場合、それは、LTEアタッチプロシージャへの拡張を介して、マルチアクセス接続を要求し得る。初期アタッチおよびハンドオーバ指示に加えて、ある実施形態では、マルチ接続指示が使用され得る。
S1aインターフェースがTWAN106のWLAN AN機能において終端するとき、UE MACアドレスおよびVLAN ID等の追加の情報が、GTPv2−C信号伝達によりSGW116に伝えられ得る。GTP−C「セッション作成要求」内の指示フラグもまた、既存のハンドオーバ指示に加えて、マルチ接続の値を含むように拡張され得る。
以下のメッセージシーケンスは、本明細書に説明されるアーキテクチャおよびプロトコル拡張によって可能にされる実施例を例証するように意図されている。これらの拡張に基づいて、他の適用可能な実施例もまた、当業者によって実装され得る。例えば、単一PDNシナリオに対して、初期アタッチ実施形態が本明細書に説明され、追加の実施形態が多重PDNシナリオに対して説明される。しかしながら、多重PDNシナリオに対して説明されるハンドオーバおよびマルチ接続実施形態はまた、単一PDN実装に適用され得る。以下の実施例は、TWAN106のTWAG機能120において終端するS1aインターフェースを使用するが、GTP−C拡張を伴う類似する適用可能なプロシージャはまた、S1aがTWAN106のWLAN AN機能において終端する場合に使用され得る。全てのそのような実施形態は、本開示の範囲内と見なされる。
以下では、開示される拡張ISW対応SGW116を採用する例示的メッセージシーケンスが記載され、例示的メッセージシーケンスは、以下のシナリオに対処するシーケンスを含む:おそらく3GPP LTEアクセスを介してすでにアタッチされているが、UE122がTWAN106を介してEPC104にアタッチする場合;UE122が新しいPDN接続のためにTWAN106を利用する場合(適用可能である場合、MAPCONを含み、本実施形態は、UE122がTWANを介した単一PDN接続のみをサポートするシナリオに特異的に対処することに留意されたい);UE122が新しいPDN接続のためのTWAN106を利用する場合(適用可能である場合、MAPCONを含むが、本実施形態は、UE122がTWANを介した多重PDN接続をサポートする場合に特異的に対処する);UE122がLTEベースのPDN接続のSGW内ハンドオーバのためにTWAN106を利用する場合(本実施形態は、UE122がTWAN106を介した多重PDN接続をサポートするシナリオに対処する);および、UE122が同時LTEおよびWiFi接続にわたるIPフローモビリティのためにTWAN106を利用する場合(ここで再度、本実施形態は、UE122がTWAN106を介した多重PDN接続をサポートするシナリオに対処する)。
以下では、開示される拡張ISW対応SGWを採用するさらなる例示的メッセージシーケンスが記載され、例示的メッセージシーケンスは、以下のシナリオに対処するシーケンスを含む:おそらくTWAN106を介してすでにアタッチされているが、UE122がLTEを介してEPC104にアタッチする場合;UE122が新しいPDN接続のためにLTEを利用する場合(適用可能である場合、MAPCONを含み、LTEを介した初期アタッチメントがよく理解されたプロシージャであるため、簡潔な説明のみが提供される);UE122がTWANベースのPDN接続のSGW内ハンドオーバのためにLTEを利用する場合;および、UE122が同時WiFiおよびLTE接続にわたるIPフローモビリティのためにLTEを利用する場合。
記述されるように、3GPPリリース12 SaMOGフェーズ2ソリューションは、本節で説明されるプロシージャのための基準として本明細書で使用される。開示される実施形態は、現在のSaMOGフェーズ2ソリューションによって定義されるような単一PDNおよび多重PDN接続の両方の場合で実装され得る。多重PDN接続の場合に対して、別個の「アタッチ」および「PDN接続確立」プロシージャが説明される。すなわち、「アタッチ」プロシージャ(アタッチ、デタッチ)が、拡張EAP信号伝達により行われる一方で、「PDN接続」プロシージャ(起動、動作停止)は、SaMOGフェーズ2WLAN制御プロトコル(WLCP)によって行われる。SaMOGフェーズ2能力(同時複数PDN接続、IPアドレス保存、同時NSWOおよびEPC104アクセス)のためのサポートを発見することに加えて、開示される実施形態は、UE122、TWAN106、および3GPP AAAサーバ108が、ISW対応SGW116を介してTWAN PDN接続を確立するためのサポートを示すことを可能にする。これは、EAPへの拡張を介して達成され得る。
UE122は、おそらく3GPP LTEアクセスを介してすでにアタッチされているが、単一のPDN接続を確立するために、TWAN106を介してアタッチし得る。LTEを介してすでにアタッチされている場合、本シナリオは、MAPCONまたは多重アクセスPDN接続性の実施例と見なされ得る。プロシージャは、現在のSaMOGフェーズ2単一PDN接続ソリューションにより、EAP拡張を介して開始される。本実施形態では、アタッチプロシージャは、UE規定APNへのPDN接続の確立、またはいずれもUE122によって規定されなかった場合はデフォルトAPNへのPDN接続の確立と組み合わせられる。
開示される実施形態は、PDN130に向かうTWAN106アクセスのためのISW対応SGWの使用を含む。3GPP AAAサーバ108は、LTEアクセスのために共有されることもできるISW対応SGW116のアドレスをTWAN106に提供するように構成され得る。ISW環境では、UE122は、多くのスモールセルおよびWiFiアクセスポイントへのアクセスを有し得る。共通SGW116上でUE122をアンカすることは、UE122が同一のPDN130へのハンドオーバまたはシステム間マルチ接続を要求するときに、利益を提供し得る。
図4に図示される機能性は、以下に説明される図12Cまたは12Dに図示されるもののうちの1つ等、M2Mネットワークのノード(例えば、サーバ、ゲートウェイ、デバイス、または他のコンピュータシステム)のメモリ内に記憶され、そのプロセッサ上で実行するソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得ることを理解されたい。
図5A−Bは、実施形態による、新しいS1aインターフェースを使用した、単一PDN能力信号フロー500とともに例示的初期TWAN106アタッチを図示する、フロー図である。信号フロー500のこの説明では、3GPP AAAサーバ108がISW対応SGW116およびISW対応TWAN106についての情報を維持すると仮定される。図5のステップ1では、UEが、オペレータの信頼WLANアクセスネットワーク(TWAN)106の一部であるWiFiアクセスポイント(AP)にアソシエートする。アソシエーションは、SWwインターフェースを介した標準IEEE 802.11プロシージャを介して、起こり得る。UE122は、このWiFi APを発見し、事前構成された情報、ANDSFポリシー、ANQP信号伝達等に基づいて、このWiFi APとのアソシエーションを試行し得る。UE122が、LTEアクセスを介した進行中のPDN接続をすでに有している場合、それは、MAPCONの場合、すなわち、PDN接続性のためのセルラーおよびWiFiアクセスの同時使用と見なされ得る。
図5Aのステップ2では、TWAN内でWLAN AN102によってトリガされる内部メッセージが、信頼WLAN AAAプロキシ(TWAP)を介して認証プロシージャを開始し得る。図5Aのステップ3では、UE122が、その能力に基づいてそれが要求したい接続のタイプを決定し得る。本実施例では、SaMOGフェーズ2単一PDN接続事例の開始が仮定される。図5Aのステップ4では、TWAP126が、SWwインターフェースを経由して、標準EAPoLプロシージャを介してUE122から識別情報を読み出す。図5Aのステップ5では、TWAP126が、STaインターフェースを経由した3GPP AAAサーバ108へのDiameter−EAP−Request(ユーザ識別のための義務的情報要素、EAPペイロード、認証要求タイプ、UE層2アドレス、アクセスタイプ、およびアクセスネットワーク識別を含む)、モビリティ能力のための条件付き情報要素、ならびに端末情報およびWLAN識別子のための随意の情報要素を送信する。本例示的実施形態では、EAPペイロードは、SaMOGフェーズ2ソリューションによるUEの単一PDNサポートの指示を含み得る。アクセスタイプの値は、本開示で説明されるように、TWAN106が3GPPアクセスとの統合をサポートする場合、「ISW−WLAN」を含むように拡張され得る。アクセスネットワーク識別子の定義も、アクセスネットワークID(ANID)プレフィックスとして値「ISW−WLAN」を含むことを可能にするように拡張され得る。随意の端末情報要素は、UEのISW能力についての追加の情報を含むように拡張され得る。これは、全ての関連UE能力情報がEAPペイロードへの拡張を介して交換される場合、必要でないこともある。
図5のステップ6では、3GPP AAAサーバ108が、前の接続性状態を含む、加入者についての追加の情報を必要とする場合、SWxインターフェース上でDiameterプロトコルを使用して、HSS126からこの情報を読み出す。図5Aのステップ7では、本開示で提案される拡張によって提供される、ISW対応SGW116およびTWAN106情報の知識に基づいて、3GPP AAAサーバ108が、ISW対応TWAN106の近傍のISW対応SGW116候補を識別する。図5Aのステップ8では、3GPP AAAサーバ108が、STaインターフェースを経由して、SGWアドレスを含むDiameter−EAP−AnswerをTWAP126に送信する。図5Aのステップ9では、TWAP126が、内部メッセージを信頼WLANアクセスゲートウェイ(TWAG)120に送信し、PDN接続の一部として選択されたSGW116を用いてGTPトンネルを設定するように通知する。図5Aのステップ10では、TWAG120が、新たに提案されたS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成要求メッセージを選択されたSGW116に送信する。メッセージは、APN、IMSI、RATタイプ(例えば、ISW−WLAN)、BSSID、SSID等を含み得る。図5Bのステップ11では、SGW116が、PGW110を選択するためにこの情報を使用し得る。次いで、SGW116は、S5インターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成要求メッセージを選択されたPGW110に送信し得る。
図5Bのステップ12では、動的ポリシーおよび課金制御(PCC)が実装される場合、PGW110は、QoSおよび課金規則を読み出すために、セッション確立をポリシーおよび課金規則機能(PCRF)128に示す。次いで、PGW110は、これらの規則を施行し得る。動的PCCが実装されない場合、そのような規則はPGW110において事前構成され得る。図5Bのステップ13では、PGW110が、UE122のための関連PGW接続性情報で3GPP AAAサーバ108を更新するために、S6bインターフェースを使用し得る。加えて、それは、関連SGW情報も提供し得る。3GPP AAAサーバ108は、後に、SWxインターフェースを介してこの情報でホーム加入者システム(HSS)126を更新し得る。図5Bのステップ14では、PGW110が、S5インターフェースを経由して、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたUE IPアドレスを含む、GTP−Cセッション作成応答メッセージをSGW116に送信する。次いで、PGWとSGW116との間のGTPトンネルが確立される。
図5Bのステップ15では、SGW116は、開示されるS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成応答メッセージをTWAG120に送信し得る。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたUE IPアドレスを含み得る。図5Bのステップ16では、TWAG120は、S1aベアラが失敗なく確立されたことを知らせる内部メッセージをTWAP126に送信し得る。ステップ17では、TWAP126は、SWwインターフェースを経由して、EAPoLメッセージ内のEAP成功指示によってアタッチプロシージャの完了をUE122に示し得る。図5Bのステップ18では、UE122は、DHCPv4を介して、そのIPv4アドレスについてTWAG120と交渉し得る。TWAG120は、GTP−Cセッション作成応答において以前に配信されたようなそのIPアドレスをUE122に提供する。TWAG120は、SGW116を介して、UE122とPGW110との間でパケットをルーティングする。
多重PDN接続能力を伴う初期TWANアタッチのシナリオでは、UE122は、おそらく3GPP LTEアクセスネットワークを介してすでにアタッチされているが、PDN接続を確立するようにTWAN106を介してアタッチし得る。LTEを介してすでにアタッチされている場合、本シナリオは、MAPCONまたは多重アクセスPDN接続性の実施例と見なされ得る。UE122がTWAN106を介してEPCアクセスを要求する、以下に記載される実施例は、SaMOGフェーズ2マルチ接続シナリオを仮定する。この場合、シナリオは、2つの別個のプロシージャから成り、1つはEAP拡張を使用する初期アタッチのためであり、1つは新しいSaMOGフェーズ2WLAN制御プロトコル(WLCP)を使用する後続のPDN接続のためである。
説明される例示的プロシージャは、本明細書に記載される実施形態によると、PDN130へのTWAN106アクセスのためのISW対応SGW116の使用を伴う。3GPP AAAサーバ108は、LTEアクセスのために共有されることもできる、ISW対応SGW116のアドレスをTWAN106に提供するように有効にされる。ISW環境では、UE122は、多くのスモールセルおよびWiFiアクセスポイントへのアクセスを有し得る。共通SGW116上でUE122をアンカすることは、UE122が同一のPDN130へのハンドオーバまたはシステム間マルチ接続を要求するときに、利益を提供することができる。
5A−Bに図示されるステップを行うエンティティは、図12Aまたは12Bに図示されるもののうちの1つ等、デバイス、サーバ、または他のコンピュータシステムのメモリ内に記憶され、そのプロセッサ上で実行するソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得る論理エンティティであることを理解されたい。すなわち、図5A−5Bに図示される方法は、例えば、図12Aまたは12Bに図示されるデバイスまたはコンピュータシステム等のコンピューティングデバイスのメモリ内に記憶されるソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得、そのコンピュータ実行可能命令は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されると、図5A−Bに図示されるステップを行う。さらに、図5A−5Bに図示される任意の伝送および受信ステップは、ノードのプロセッサおよびそれが実行するコンピュータ実行可能命令(例えば、ソフトウェア)の制御下でノードの通信回路によって行われ得ることを理解されたい。
図6A−Bは、実施形態による、多重PDN能力信号フロー600とともに例示的初期TWAN106アタッチを図示する。信号フロー600の本説明では、3GPP AAAサーバ108がISW対応SGWおよびISW対応TWAN106についての情報を維持すると仮定される。図6Aのステップ1では、UE122が、オペレータのTWANの一部であるWiFi APにアソシエートする。アソシエーションは、SWwインターフェースを使用して、標準IEEE 802.11プロシージャを介して起こり得る。UE122は、このWiFi APを発見し、事前構成された情報、ANDSFポリシー、ANQP信号伝達等に基づいて、このWiFi AP、とのアソシエーションを試行し得る。UE122が、LTEアクセスを介した進行中のPDN接続をすでに有している場合、これは、MAPCONの場合、すなわち、PDN接続性のためのセルラーおよびWiFiアクセスの同時使用と見なされ得る。
図6Aのステップ2では、図6Aの実施形態において、EAPペイロードがSaMOGフェーズ2ソリューションの通りにUEの多重PDN TWAN能力の指示を含み得ることを除いて、いくつかの実施形態では図5Aのブロック2−8で行われるものと同様に、EAP認証が行われ得る。図6Aのステップ3では、UE122が、次に、SaMOGフェーズ2WLAN制御プロトコル(WLCP)により、PDN接続を要求する。本実施例では、UE122が現在接続されていないPDNへの接続を要求すると仮定される。図6Aのステップ4では、TWAN内のWLAN AN機能が、PDN接続要求をTWAP126に転送する。
図6Aのステップ5では、TWAP126が、加入UEの最新情報を読み出すために、STaインターフェースを経由して3GPP AAAサーバと通信する。3GPP AAAサーバ108が、前の接続性状態を含む、加入者についての追加の情報を必要とする場合、それは、SWxインターフェース上でDiameterプロトコルを使用して、HSS126からこの情報を読み出す。一実施例では、それは、中間ゲートウェイとして使用されるISW対応SGW116を識別する。UE122が、LTEを介したPDN接続性をすでに有している場合、3GPP AAAサーバ108は、SGW116がTWAN106にもサービス提供することができるISW対応SGW116である場合、同一のSGW116を示し得る。
図6Aのステップ6では、TWAP126が、選択されたSGW116およびPGW110を介するPDN接続を確立するための更新された情報とともに、内部メッセージをTWAG120に送信する。図6Aのステップ7では、TWAG120が、開示されたS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成要求メッセージを選択されたSGW116に送信する。メッセージは、APN、IMSI、RATタイプ(例えば、ISW−WLAN)、BSSID、SSID等を含み得る。図6Aのステップ8では、SGW116が、この情報を使用し、PGW110を選択し得る。次いで、SGW116は、S5インターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成要求メッセージを選択されたPGW110に送信する。図6Aのステップ9では、動的ポリシーおよび課金制御(PCC)が実装される場合、PGW110は、QoSおよび課金規則を読み出すために、セッション確立をポリシーおよび課金規則機能(PCRF)128に示す。次いで、PGW110は、これらの規則を施行し得る。動的PCCが実装されない場合、そのような規則はPGW110において事前構成され得る。
図6Aのステップ10では、PGWが、UE122のための関連PGW110接続性情報で3GPP AAAサーバ108を更新するために、S6bインターフェースを使用する。加えて、それは、関連SGW116情報も提供する。3GPP AAAサーバ108は、後に、SWxインターフェースを介して、この情報でホーム加入者システム(HSS)126を更新する。図6Bのステップ11では、PGW110は、S5インターフェースを経由して、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたUE IPアドレスを含む、GTP−Cセッション作成応答メッセージをSGW116に送信する。次いで、PGWとSGW116との間のGTPトンネルが確立される。
図6Bのステップ12では、SGW116が、新たに提案されたS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成応答メッセージをTWAG120に送信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたUE IPアドレスを含み得る。図6Bのステップ13では、TWAG120が、S1aベアラが失敗なく確立されたことを知らせる内部メッセージをTWAP126に送信する。図6Bのステップ14では、TWAP126が、WLAN AN機能102への内部メッセージを介して、PDN接続プロシージャの完了をUE122に示す。図6Bのステップ15では、WLAN AN102が、SWwインターフェースを経由して、WLCPプロトコルにより成功したPDN接続確立をUE122に示す。図6Bのステップ16では、UEが前のステップでそのIPv4アドレスを受信しなかった場合、DHCPv4を介して、IPv4アドレスをTWAG120と交渉し得る。TWAG120はここで、SGW116を介して、UE122とPGW110との間でパケットをルーティングし得る。
図6A−Bに図示されるステップを行うエンティティは、図12Aまたは12Bに図示されるもののうちの1つ等、デバイス、サーバ、または他のコンピュータシステムのメモリ内に記憶され、そのプロセッサ上で実行するソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態において実装され得る論理エンティティであることを理解されたい。すなわち、図6A−Bに図示される方法は、図12Aまたは12Bに図示される、例えば、デバイスまたはコンピュータシステム等のコンピュータデバイスのメモリ内に記憶されるソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得、そのコンピュータ実行可能命令は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されると、図6A−Bに図示されるステップを行う。さらに、図7A−Bに図示される任意の伝送および受信ステップは、ノードのプロセッサおよびそれが実行するコンピュータ実行可能命令(例えば、ソフトウェア)の制御下でノードの通信回路によって行われ得ることを理解されたい。
ある実施形態では、LTEからTWAN106へのSGW内ハンドオーバが有効にされ得る。本実施形態では、UE122は、LTEを介してそれがすでに接続されているPDN130への接続を確立するために、TWAN106を介してアタッチし得る。説明された実施例では、TWAN106を介した本PDNへの他の既存の接続がないと仮定される。本実施形態では、3GPP AAAサーバ108は、TWAN PDN接続のための中間ゲートウェイとしてISW対応SGW116を割り当て、ISW対応SGW116は、同一のPDN130へのLTE接続を介してUE122にすでにサービス提供していることもある。TWAN接続が確立されると、UE122は、関連付けられたLTE接続を解放し、それによって、LTEからTWAN106へのハンドオーバを完了し得る。図7A−Bに示され、以下で説明される例示的信号フロー700では、UEは、SaMOGフェーズ2多重PDN接続シナリオを仮定して、TWAN106を介してEPCアクセスを要求し、3GPP AAAサーバ108は、ISW対応SGW116およびISW対応TWAN106についての情報を維持する。
信号フロー700の図7Aのステップ1では、UE122が、ISW対応SGW116を介して、PGWを通したPDN130への(H)eNB LTEアクセスをすでに使用している。接続は、UE122と(H)eNB112との間のUuインターフェースを経由したLTE無線ベアラ、(H)eNB112とSGW116との間のS1インターフェースを経由したGTPトンネル、およびSGW116とPGW110との間のS5インターフェースを経由したGTPトンネルの連結から成る。図7Aのステップ2では、UE122は、オペレータのTWAN106に属するWiFi APを発見し、(H)eNB112からTWAN106に既存のPDN接続をハンドオーバすることを決定する。UE122は、このWiFi APを発見し、事前構成された情報、ANDSFポリシー、ANQP信号伝達等に基づいて、このWiFi APとのアソシエーションを試行し得る。
図7Aのステップ3では、UE122が、WiFi APにアソシエートする。アソシエーションは、SWwインターフェースを介した標準IEEE 802.11プロシージャを使用して、起こり得る。図7Aのステップ4では、本実施形態において、EAPペイロードが、SaMOGフェーズ2ソリューションにより、UEの多重PDNサポートの指示を含み得ることを除いて、図5A−Bに関して説明されるものと同様に、EAP認証が行われ得る。ハンドオーバ指示も、拡張EAP信号伝達の一部として交換され得る。図7Aのステップ5では、UE122が、SaMOGフェーズ2WLCPを介して、PDN接続を要求する。本要求は、LTEを経由して存在する現在のPDN接続のためのAPNを含み得る。ブロック6では、TWAN106内のWLAN AN102機能が、PDN接続要求をTWAP126に転送し得る。
図7Aのステップ7では、TWAP126が、加入UE122の最新情報を読み出すために、STaインターフェースを経由して3GPP AAAサーバ108と通信する。一実施例では、TWAP126は、中間ゲートウェイとして使用されるSGW116を識別する。UE122が、LTEを介したPDN接続性をすでに有し得るので、3GPP AAAサーバ108は、SGW116がTWAN106にもサービス提供することができるISW対応SGW116であると仮定して、同一のSGW116を示す。図7Aのステップ8では、TWAP126が、選択されたSGWおよびPGWを介してPDN接続を確立するための更新された情報とともに、内部メッセージをTWAG120に送信する。図7Aのステップ9では、TWAG120が、本明細書に開示されるS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成要求メッセージを選択されたSGW116に送信する。メッセージは、「ハンドオーバ」指示とともに、APN、IMSI、RATタイプ(例えば、ISW−WLAN)、BSSID、SSID等を含み得る。図7Aのステップ10では、SGW116は、この情報を使用し、PGW110を選択し得る。SGW116は、既存のAPNの「ハンドオーバ」指示とともにセッション作成要求をPGW110に送信する。いくつかの実施形態が既存のPDN接続のSGW内ハンドオーバを含むので、同一のPGW110が使用され得る。したがって、PGW110がハンドオーバ指示とともにセッション作成要求メッセージを受けると、PGW110は、SGW116と新しいものを作成するよりもむしろ、既存のGTPトンネルを使用し得る。本メッセージの主要な効果は、適切なポリシーおよび課金が行われるように、PGW110がアクセスの変化をPCRF128に通知することを可能にすることである。
図7Bのステップ11では、動的PCCが実装される場合、PGW110は、QoSおよび課金規則を読み出すために、セッション確立をポリシーおよび課金規則機能(PCRF)128に示す。ハンドオーバ指示が含まれるため、PGW110は、施行されるポリシーおよび課金規則を得るように、PCRF128とのPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行する。次いで、PGW110は、これらの規則を施行し得る。動的PCCが実装されない場合、そのような規則はPGW110において事前構成され得る。
図7Bのステップ12では、PGW110が、UE122のための関連PGW接続性情報で3GPP AAAサーバ108を更新するために、S6bインターフェースを使用する。加えて、それは、関連SGW情報も提供する。3GPP AAAサーバ108は、後に、SWxインターフェースを介して、この情報でホーム加入者システム(HSS)126を更新する。図7Bのステップ13では、PGW110が、S5インターフェースを経由して、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたUE IPアドレスを含む、GTP−Cセッション作成応答メッセージをSGW116に送信する。本メッセージは、UE122のために以前に割り付けられたIPアドレスを含み得る。次いで、PGWとSGW116との間のGTPトンネルが確立される。
図7Bのステップ14では、SGW116が、新たに提案されたS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成応答メッセージをTWAG120に送信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたUE IPアドレスを含み得る。本メッセージは、UE122のために以前に割り付けられたIPアドレスも含み得る。図7Bのステップ15では、TWAG120が、S1aベアラが失敗なく確立されたことを知らせる内部メッセージをTWAP126に送信し得る。図7Bのステップ16では、TWAP126が、WLAN AN機能への内部メッセージを介して、PDN接続プロシージャの完了をUE122に示し得る。図7Bのステップ17では、WLAN AN102が、SWwインターフェースを経由して、WLCPプロトコルにより成功したPDN接続確立をUE122に示す。図7Bのステップ18では、TWAG120はここで、SGW116を介して、UE122とPGW110との間でパケットをルーティングし得る。図7Bのステップ19では、UE122が、3GPP EPSベアラの解放を開始し、図7Bのステップ20では、UE122およびSGW116が、独占的にTWAN106を介して関連PDNパケットを送受信する。
図7A−Bに図示されるステップを行うエンティティは、図12Aまたは12Bに図示されるもののうちの1つ等、デバイス、サーバ、または他のコンピュータシステムのメモリ内に記憶され、そのプロセッサ上で実行するソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態において実装され得る論理エンティティであることを理解されたい。すなわち、例えば、図7A−Bに図示される方法は、図12Aまたは12Bに図示されるデバイスまたはコンピュータシステム等、コンピューティングデバイスのメモリ内に記憶されるソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得、そのコンピュータ実行可能命令は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されると、図7A−Bに図示されるステップを行う。さらに、図7A−Bに図示される任意の伝送および受信ステップは、ノードのプロセッサおよびそれが実行するコンピュータ実行可能命令(例えば、ソフトウェア)の制御下でノードの通信回路によって行われ得ることを理解されたい。
図8A−Bは、実施形態による、TWANを介した例示的多重SGWマルチ接続アタッチ信号フロー800を図示する。本例示的実施形態では、UE122は、UE122がLTEを介してすでに接続されているPDN130への接続を確立するために、TWAN106を介してアタッチし得る。本実施形態では、3GPP AAAサーバ108は、TWAN PDN接続のための中間ゲートウェイとしてISW対応SGW116を割り当て得る。SaMOGフェーズ2ソリューションについて説明されるような多重PDN UE能力が使用され得る。いくつかの実施形態では、ISW対応SGW116は、同一のPDN130へのLTE接続を介して、UE122にすでにサービス提供している。TWAN106接続が確立されると、UEは、両方の接続を維持し、ローカルに記憶されたポリシー、信号条件等に基づいて、特定のアップリンクIPトラフィックフローの伝送をTWAN106またはLTEアクセスのいずれかに割り当て得る。アクセスは、パケット毎の基準で変化することができるが、多くの実施形態では、典型的には、条件が許可する限り長い安定した期間にわたって、特定のアクセスが使用され得る。SGW116は、受信したアップリンクIPパケットに対してアクセスを追跡し得、同一のアクセスを介して、(例えば、対応する5タプルに基づいて)関連ダウンリンクパケットを伝送し得る。代替として、SGW116は、例えば、負荷バランシング等のために、独自の基準に基づいて、いずれかのアクセスを経由してダウンリンクパケットを送信し得る。
信号フロー800の本説明では、3GPP AAAサーバ108がISW対応SGW116およびISW対応TWAN106についての情報を維持すると仮定される。図8Aのステップ1では、UE122が、PGW110へのISW対応SGW接続を介して、特定のPDN130へのLTE(H)eNBアクセスを使用している。接続は、UE122と(H)eNB112との間のUuインターフェースを経由したLTE無線ベアラ、(H)eNB112とSGW116との間のS1インターフェースを経由したGTPトンネル、およびSGW116とPGW110との間のS5インターフェースを経由したGTPトンネルの連結から成り得る。図8Aのステップ2では、UE122は、オペレータのTWAN106に属するWiFi APを発見し得、既存のPDN130へのマルチアクセス接続を確立することを決定し得る。UE122は、このWiFi APを発見し、事前構成された情報、ANDSFポリシー、ANQP信号伝達等に基づいて、このWiFi APとのアソシエーションを試行し得る。UE122は、ローカルポリシーおよび条件(例えば、信号強度、知覚された混雑状態、バッテリ電力等)に基づいて、マルチアクセスPDN接続を開始することを決定し得る。
図8Aのステップ3では、UE122が、オペレータのTWAN 106の一部であるWiFi APにアソシエートする。アソシエーションは、SWwインターフェースを介した標準IEEE 802.11プロシージャを使用して、起こり得る。図8Aのステップ4では、本実施形態において、EAPペイロードが、SaMOGフェーズ2ソリューションにより、UEの多重PDNサポートの指示を含み得ることを除いて、図5A−Bに関して説明されるものと同様に、EAP認証が行われる。マルチアクセスPDN接続指示も、本開示で提案される拡張EAP信号伝達の一部として交換され得る。ブロック5では、UE122が、SaMOGフェーズ2WLCPを介して、PDN接続を要求し得る。UE122は、既存のLTEを介してアクセスされる同一のPDN130のためのAPNを含み得る。ブロック6では、TWAN106内のWLAN AN102機能が、PDN接続要求をTWAP126に転送する。
図8Aのステップ7では、TWAP126が、加入UE122の最新情報を読み出すために、STaインターフェースを経由して3GPP AAAサーバ108と通信する。本実施例では、3GPP AAAサーバ108は、中間ゲートウェイとして使用されるISW対応SGW116を識別する。この場合、UE122が、LTEを介したPDN接続性をすでに有しているので、3GPP AAAサーバ108は、SGW116がTWAN106にもサービス提供することができるISW対応SGW116である場合に、同一のSGW116を示す。それは、マルチアクセスPDN接続指示も提供し得る。図8Aのステップ8では、TWAP126が、選択されたSGW116およびPGW110を介した既存のPDN130へのマルチアクセス接続を確立するための情報とともに、内部PDN接続要求メッセージをTWAG120に送信し得る。
ブロック9では、TWAG120が、新たに提案されたS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成要求メッセージを選択されたSGW116に送信し得る。メッセージは、マルチアクセスPDN接続指示とともに、APN、IMSI、RATタイプ(例えば、ISW−WLAN)、BSSID、SSID等を含み得る。図8Aのステップ10では、SGW116は、この情報を使用し、PGW110を選択し得る。次いで、SGW116は、既存のAPNのマルチ接続指示とともにセッション作成要求をPGWに送信する。本実施例が既存のPDN130へのSGW内マルチ接続を含むため、同一のPGW110が使用されるであろう。したがって、PGW110がマルチ接続指示を伴うセッション作成要求メッセージを受けると、PGW110は、SGW116と新しいものを作成するよりもむしろ、既存のSGW GTPトンネルを使用するであろう。本メッセージの1つの機能は、適切なポリシーおよび課金が行われるように、PGW110が追加のTWANアクセスをPCRF128に通知することを可能にすることである。図8Bのステップ11では、動的PCCが実装される場合、PGW110は、QoSおよび課金規則を読み出すために、TWANセッション確立をPCRF128に示し得る。マルチ接続指示が含まれるため、PGW110は、施行されるポリシーおよび課金規則を得るために、PCRF128とのPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行する。次いで、PGW110は、これらの規則を施行し得る。動的PCCが実装されない場合、そのような規則はPGW110において事前構成され得る。
図8Bのステップ12では、PGW110が、UE122のための関連PGW接続性情報で3GPP AAAサーバ108を更新するために、S6bインターフェースを使用し得る。PGW110はまた、関連SGWアドレスおよびマルチ接続情報を3GPP AAAサーバ108に提供し得る。3GPP AAAサーバ108は、後に、SWxインターフェースを介して、この情報でホーム加入者システム(HSS)126を更新する。図8Bのステップ13では、PGW110が、S5インターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成応答メッセージをSGW116に送信し得る。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および/または割り付けられたUE IPアドレスを含み得る。本メッセージはまた、UEの以前に割り付けられたIPアドレスを含み得る。図8Bのステップ14では、SGW116が、新たに提案されたS1aインターフェースを経由して、GTP−Cセッション作成応答メッセージをTWAG120に送信し得る。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り付けられたUE IPアドレスを含み得る。本メッセージはまた、UE122のために以前に割り付けられたIPアドレスを含み得る。
図8Bのステップ15では、TWAG120が、S1aベアラが失敗なく確立されたことを知らせる内部メッセージをTWAP126に送信し得る。図8Bのステップ16では、TWAP126が、WLAN AN機能への内部メッセージを介して、PDN接続プロシージャの完了をUE122に示す。図8Bのステップ17では、WLAN AN102が、SWwインターフェースを経由して、WLCPプロトコルにより成功したPDN接続確立をUE122に示し得る。図8Bのステップ18では、TWAG120はここで、SGWを介して、UE122とPGW110との間でパケットをルーティングすることができる。図8Bのステップ19では、UE122が、TWAN106または(H)eNB112のいずれかを経由して、ISW−SGWを介してパケットをPDNにルーティングし得る。SGW116は、TWAN106または(H)eNB112のいずれかを経由して、パケットをUE122にルーティングし得る。
ある実施形態では、初期アタッチが、(H)eNB112を介して行われ得る。現在の実装では、(H)eNB112を介した初期アタッチは、標準SGW基準EPCアーキテクチャおよびプロトコルを利用し得る。多くの実施形態では、(H)eNB112を介した初期アタッチは、通常通りに行われ続け得、開示されるアーキテクチャおよびプロトコル拡張に適応するように調節される必要がないこともある。しかしながら、開示される実施形態によると、MME114は、初期LTEアクセスのためにISW対応SGW116を割り当て得る。MME114は、S6bインターフェースを介してHSS126によって提供される拡張状態の一部として、この情報を認識させられ得る。
図8A−Bに図示されるステップを行うエンティティは、図12Aまたは12Bに図示されるもののうちの1つ等、デバイス、サーバ、または他のコンピュータシステムのメモリ内に記憶され、そのプロセッサ上で実行するソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得る論理エンティティであることを理解されたい。すなわち、図8A−Bに図示される方法は、例えば、図12Aまたは12Bに図示されるデバイスまたはコンピュータシステム等のコンピューティングデバイスのメモリ内に記憶されるソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得、そのコンピュータ実行可能命令は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されると、図8A−Bに図示されるステップを行う。さらに、図8A−Bに図示される任意の伝送および受信ステップは、ノードのプロセッサおよびそれが実行するコンピュータ実行可能命令(例えば、ソフトウェア)の制御下でノードの通信回路によって行われ得ることを理解されたい。
開示される実施形態の内のいくつかでは、システム内LTEハンドオーバは、S1ベースのハンドオーバまたはX2ベースのハンドオーバであり得る。異なるSGW116が、ソースおよび標的eNBにサービス提供している場合、必要SGW「再配置」プロシージャもまた、規定され得る。LTE内ハンドオーバが、ネットワーク開始型であり得、ネットワークに報告されるUE測定に基づき得る一方で、システム間ハンドオーバは、UE開始型であり得る。開示されるUE開始システム間ハンドオーバでは、S1ベースのハンドオーバが、開示されるS1aインターフェースを含むように拡張され得る。SGW内およびSGW間ハンドオーバが両方とも本明細書で考慮されるが、SGW内の場合、ローカルモビリティ取り扱いの利益を提供する。図9A−Bは、開示されるSGW内プロシージャを使用するシステム間ハンドオーバを実証する、例示的な非限定的信号フロー900を図示する略図である。本実施例では、PDN接続が、UE122とTWAN106との間のWLANリンク、TWAN106とSGW116との間のGTPトンネル、および/またはSGW116とPGW110との間の別のGTPトンネルの連結を介して、すでに存在していてもよい。本実施形態は、追加のGTPトンネルの連結を使用して、1つ以上の専用ベアラのハンドオーバを含むように拡張され得る。
図9Aのステップ1では、UE122が、ISW−SGW116(すなわち、本明細書に記載される「中間ゲートウェイ」実施形態)を介してPGW110に接続するために、TWAN106を使用している。接続は、UE122とTWAN106との間のSWwインターフェースを経由したWLANリンク、TWAN106とSGW116との間の新たに提案されたS1aインターフェースを経由したGTPトンネル、およびSGW116とPGW110との間のS5インターフェースを経由したGTPトンネルの連結から成り得る。図9Aのステップ2では、UE122が、その現在のセッションをTWANから(H)eNB112に転送すること(すなわち、ハンドオーバ)を決定する。UEは、行動指針を決定するためにANDSFポリシーを使用し得る。図9Aのステップ3では、UE122が、アタッチタイプおよびAPNを含むアタッチ要求をMME114に送信し得る。メッセージは、(H)eNB112によってMME114にルーティングされ得る。システム間ハンドオーバの実施形態では、UE122は、「ハンドオーバ」指示を含み得る。システム間「ハンドオーバ」の実施形態に対して、UE122は、TWAN106内のPDN接続に対応するAPNのうちのいずれか1つを含み得る。
図9Aのステップ4では、MME116が、HSS126にコンタクトし、UE122を認証し得る。図9Aのステップ5では、認証の成功後、MME114が、場所更新プロシージャおよびHSS126からの加入者データ読み出しを行う。要求タイプが「ハンドオーバ」であった場合、MME114に伝えられるPGWアドレスは、MMEのPDN加入コンテキストに記憶され得る。MME114は、HSS126から得られる加入者データを介して、UEのTWAN PDN接続のための情報を受信し得る。本明細書に記載されるアーキテクチャに基づいて、HSS126は、UE122がTWAN106を介して接続されているというSGW116に関する新しい情報も含むように拡張され得る。
図9Aのステップ6では、MME114が、APN、SGW116、およびPGW110を選択し得る。(H)eNB112がTWAN106と同一のSGW116によってサービス提供されることができる(すなわち、SGW116がISW対応SGW116である)場合において、MME114は、セッション作成要求(IMSI、MMEコンテキストID、PGWアドレス、APN、および「ハンドオーバ」指示を含む)メッセージを選択されたSGWに送信し得る。図9Bのステップ7では、SGW116が、セッション作成要求(「ハンドオーバ」指示)メッセージをPGW110に送信し得る。既存のPDN接続を使用する、SGW内ハンドオーバの実施形態では、同一のPGW110が使用され得る。したがって、PGW110が、システム間「ハンドオーバ」指示およびTWAN106との既存のセッション通りの同一のAPNを伴うセッション作成要求メッセージを受けるとき、PGW110は、SGW116と新しいものを作成するよりもむしろ、既存のGTPトンネルを使用し得る。本メッセージは、適切なポリシーおよび課金が行われるように、アクセスの変化をPCRF128に通知し得る。「ハンドオーバ」指示が含まれるため、図9Bのステップ8では、PGW110が、施行されるポリシーおよび課金規則を得るために、PCRF128とのPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行し得る。
図9Bのステップ9では、PGW110が、セッション作成応答メッセージをSGW116に伝送することによって応答する。システム間「ハンドオーバ」の実施形態では、本メッセージは、TWANアクセスのためにUE122に割り当てられたIPアドレスまたはプレフィックスを含み得る。それはまた、TWAN106を通したPDN接続のために割り当てられた課金IDも含み得る。図9Bのステップ10では、SGW116が、セッション作成応答メッセージをMME114に返信し得る。本メッセージはまた、UE122のIPアドレスを含み得る。図9Bのステップ11では、MME114が、(H)eNB112とSGW116との間のアクセスベアラ確立、およびUE122と(H)eNB112との間の無線ベアラ確立を開始し得る。図9Bのステップ12では、MME114が、(H)eNB112へのGTPトンネルを確立するために、ベアラ修正要求(例えば、eNBアドレス、eNB TEID、およびシステム間「ハンドオーバ」指示を含む)をSGW116に送信し得る。SGW116とPGW110との間の既存のGTPトンネルは、影響を受けない。図9Bのステップ13では、SGW116が、(EPSベアラ識別を伴う)ベアラ修正応答メッセージをMME114に送信することによって確認し得る。図9Bのステップ14では、UE122が、(H)eNB112を介して、この時点でデータを送受信し得る。図9Bのステップ15では、PGW110が、いくつかの実施形態では、そうするための既存の手段および方法を使用して、TWANリソース割り付け非活動化を開始し得る。
図9A−Bに図示されるステップを行うエンティティは、図12Aまたは12Bに図示されるもののうちの1つ等、デバイス、サーバ、または他のコンピュータシステムのメモリ内に記憶され、そのプロセッサ上で実行するソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得る論理エンティティであり得ることを理解されたい。すなわち、図9A−Bに図示される方法は、例えば、図12Aまたは12Bに図示されるデバイスまたはコンピュータシステム等のコンピューティングデバイスのメモリ内に記憶されるソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得、そのコンピュータ実行可能命令は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されると、図9A−Bに図示されるステップを行う。さらに、図9A−Bに図示される任意の伝送および受信ステップは、ノードのプロセッサおよびそれが実行するコンピュータ実行可能命令(例えば、ソフトウェア)の制御下でノードの通信回路によって行われ得ることを理解されたい。
ある実施形態では、LTEを介したSGW内マルチ接続アタッチが行われ得る。そのような実施形態では、UE122は、TWAN106を介してそれがすでに接続されているPDN130への接続を確立するために、LTEを介してアタッチし得る。HSS126によって提供される情報に基づいて、MME114は、LTE PDN接続のための中間ゲートウェイとしてISW対応SGW116を割り当て得る。図10A−Bは、LTE実施形態を介したSGW内マルチ接続アタッチで使用され得る、例示的信号フロー1000を図示する。本実施例では、ISW対応SGW116が、すでに同一のPDN130へのTWAN接続を介してUE122にサービス提供していると仮定される。LTE接続が確立されると、UE122は、両方の接続を維持し、ローカルに記憶されたポリシー、信号条件等に基づいて、特定のアップリンクIPトラフィックフローの伝送をTWAN106またはLTEアクセスのいずれかに割り当て得る。アクセスは、パケット毎の基準で変化することができるが、通常、条件が許可する限り長い安定した期間にわたって、特定のアクセスが使用されるであろう。SGW116は、受信したアップリンクIPパケットに対してアクセスを追跡し得、同一のアクセスを介して、(対応する5タプルに基づいて)関連ダウンリンクパケットを伝送し得る。代替として、SGW116は、負荷バランシングまたは他の目的のため等、独自の基準に基づいて、いずれか一方のアクセスを経由してダウンリンクパケットを送信し得る。
図10Aのステップ1では、UE122が、ISW−SGW116(すなわち、本明細書に開示される「中間ゲートウェイ」実施形態)を介してPGW110に接続するために、TWAN106を使用している。接続は、UE122とTWAN106との間のSWwインターフェースを経由したWLANリンク、TWAN106とSGW116との間の新たに提案されたS1aインターフェースを経由したGTPトンネル、およびSGW116とPGW110との間のS5インターフェースを経由したGTPトンネルの連結から成り得る。図10Aのステップ2では、UE122が、(H)eNB112を発見し、既存のPDN130へのマルチアクセス接続を確立することを決定する。UE122は、行動指針を決定するためにANDSFポリシーを使用し得る。図10Aのステップ3では、UE122が、アタッチタイプおよびAPNを含む、アタッチ要求をMMEに送信し得る。メッセージは、(H)eNB112によってMME114にルーティングされ得る。既存のPDN130へのマルチアクセス接続の場合、「マルチ接続」アタッチのための指示が使用され得る。「マルチ接続」アタッチに対して、UE122は、TWAN106内のPDN接続に対応するAPNのうちのいずれか1つを含み得る。
図10Aのステップ4では、MME114が、HSS126にコンタクトし、UE122を認証する。図10Aのステップ5では、認証の成功後、MME114が、場所更新プロシージャおよびHSS126からの加入者データ読み出しを行う。要求タイプが「マルチ接続」であった場合、MME114に伝えられるPGWアドレスは、MMEのPDN加入コンテキストに記憶され得る。MME114は、HSS126から得られる加入者データを介して、UEのTWAN PDN接続のための情報を受信する。開示されるアーキテクチャおよび実施形態に基づいて、HSS126は、UE122がTWAN106を介して接続されているというSGW116に関する新しい情報も含むように拡張され得る。
図10Aのステップ6では、MMEが、APN、SGW、およびPGWを選択し得る。(H)eNB112がTWAN106と同一のSGW116によってサービス提供されることができる(すなわち、SGW116がISW対応SGW116である)場合において、MME114は、セッション作成要求(IMSI、MMEコンテキストID、PGWアドレス、APN、および「マルチ接続」指示を含む)メッセージを選択されたSGW116に送信し得る。図10Aのステップ7では、SGW116が、セッション作成要求(「マルチ接続」指示)メッセージをPGW110に送信する。既存のPDN130へのSGW116内マルチアクセス接続を含む実施形態では、同一のPGW110が使用され得る。したがって、PGW110が、「マルチ接続」指示およびTWAN106との既存のセッション通りの同一のAPNを伴うセッション作成要求メッセージを受けると、PGW110は、SGW116と新しいものを作成するよりもむしろ、既存のGTPトンネルを使用するであろう。本メッセージは、適切なポリシーおよび課金が行われるように、アクセスの変化をPCRF128に通知し得る。
図10Bのステップ8では、「マルチ接続」指示が含まれるため、PGW110は、施行されるポリシーおよび課金規則を得るように、PCRF128とのPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行する。図10Bのステップ9では、PGW110が、セッション作成応答メッセージでSGW116に応答する。「マルチ接続」の場合、本メッセージは、TWANアクセスのためにUEに割り当てられたIPアドレスまたはプレフィックスを含む。本メッセージはまた、TWANを通したPDN接続のために割り当てられた課金IDも含み得る。図10Bのステップ10では、SGW116が、セッション作成応答メッセージをMME114に返信する。本メッセージはまた、UE122のIPアドレスも含む。
図10Bのステップ11では、MME114が、(H)eNB112とSGW116との間のアクセスベアラ確立、およびUE122と(H)eNB112との間の無線ベアラ確立を開始する。図10Bのステップ12では、MME114が、(H)eNB112からのGTPトンネルを追加するために、ベアラ修正要求(eNBアドレス、eNB TEID、および「マルチ接続」指示)をSGW116に送信する。SGW116とPGW110との間の既存のGTPトンネルは、影響を受けない。図10Bのステップ13では、SGW116が、(EPSベアラ識別を伴う)ベアラ修正応答メッセージをMME114に送信することによって確認する。図10Bのステップ14では、UE122が、(H)eNB112またはTWAN106を介してデータを送受信する。
図10A−Bに図示されるステップを行うエンティティは、図12Aまたは12Bに図示されるもののうちの1つ等、デバイス、サーバ、または他のコンピュータシステムのメモリ内に記憶され、そのプロセッサ上で実行するソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得る論理エンティティであり得ることを理解されたい。すなわち、図10A−Bに図示される方法は、例えば、図12Aまたは12Bに図示されるデバイスまたはコンピュータシステム等のコンピューティングデバイスのメモリ内に記憶されるソフトウェア(すなわち、コンピュータ実行可能命令)の形態で実装され得、そのコンピュータ実行可能命令は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されると、図10A−Bに図示されるステップを行う。さらに、図10A−Bに図示される任意の伝送および受信ステップは、ノードのプロセッサおよびそれが実行するコンピュータ実行可能命令(例えば、ソフトウェア)の制御下でノードの通信回路によって行われ得ることを理解されたい。
グラフィカルユーザインターフェース(GUI)等のインターフェースは、ユーザがサービス層課金相関に関連する機能性を制御および/または構成することを補助するために使用されることができる。図11は、SGWを通したWLAN接続を可能にするようにネットワークが構成されることを可能にする、インターフェース1102を図示する略図である。インターフェース1102はまた、SGWを通したWLAN接続が実行可能であるかどうかを確認するためにネットワークを試験するために使用されることもできる。インターフェース1102は、以下で説明される図22C−Dに示されるもの等のディスプレイを使用して生成されることができることを理解されたい。
例示的M2M/IoT/WoT通信システム
図12Aは、1つ以上の開示される実施形態が実装され得る、例示的マシンツーマシン(M2M)、モノのインターネット(IoT)、またはモノのウェブ(WoT)通信システム10の略図である。概して、M2M技術は、IoT/WoTのための基礎的要素を提供し、任意のM2Mデバイス、M2Mゲートウェイ、M2Mサーバ、またはM2Mサービスプラットフォームは、IoT/WOTだけではなく、IoT/WoTサービス層等の構成要素またはノードであり得る。通信システム10は、開示される実施形態の機能性を実装するために使用されることができ、SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128、HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の機能性および論理エンティティを含むことができる。
図12Aに示されるように、M2M/IoT/WoT通信システム10は、通信ネットワーク12を含む。通信ネットワーク12は、固定ネットワーク(例えば、イーサネット(登録商標)、ファイバ、ISDN、PLC等)もしくは無線ネットワーク(例えば、WLAN、セルラー等)もしくは異種ネットワークのネットワークであり得る。例えば、通信ネットワーク12は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、ブロードキャスト等のコンテンツを複数のユーザに提供する、多重アクセスネットワークから成り得る。例えば、通信ネットワーク12は、符号分割多重アクセス(CDMA)、時分割多重アクセス(TDMA)、周波数分割多重アクセス(FDMA)、直交FDMA(OFDMA)、単一キャリアFDMA(SC−FDMA)等の1つ以上のチャネルアクセス方法を採用し得る。さらに、通信ネットワーク12は、例えば、コアネットワーク、インターネット、センサネットワーク、工業制御ネットワーク、パーソナルエリアネットワーク、融合個人ネットワーク、衛星ネットワーク、ホームネットワーク、または企業ネットワーク等の他のネットワークを備え得る。
図12Aに示されるように、M2M/IoT/WoT通信システム10は、インフラストラクチャドメインおよびフィールドドメインを含み得る。インフラストラクチャドメインは、エンドツーエンドM2M展開のネットワーク側を指し、フィールドドメインは、通常、M2Mゲートウェイの背後にある、エリアネットワークを指す。フィールドドメインおよびインフラストラクチャドメインは両方とも、種々の異なるネットワークノード(例えば、サーバ、ゲートウェイ、デバイス等)を備え得る。例えば、フィールドドメインは、M2Mゲートウェイ14と、端末デバイス18とを含み得る。任意の数のM2Mゲートウェイデバイス14およびM2M端末デバイス18が、所望に応じて、M2M/IoT/WoT通信システム10に含まれ得ることが理解されるであろう。M2Mゲートウェイデバイス14およびM2M端末デバイス18の各々は、通信回路を使用して、通信ネットワーク12または直接無線リンクを介して、信号を伝送および受信するように構成される。M2Mゲートウェイ14は、無線M2Mデバイス(例えば、セルラーおよび非セルラー)ならびに固定ネットワークM2Mデバイス(例えば、PLC)が、通信ネットワーク12等のオペレータネットワークを通して、または直接無線リンクを通してのいずれかで、通信することを可能にする。例えば、M2M端末デバイス18は、データを収集し、通信ネットワーク12または直接無線リンクを介して、データをM2Mアプリケーション20または他のM2M端末デバイス18に送信し得る。M2M端末デバイス18はまた、M2Mアプリケーション20またはM2M端末デバイス18からデータを受信し得る。さらに、データおよび信号は、以下で説明されるように、M2Mサービス層22を介して、M2Mアプリケーション20に送信され、そこから受信され得る。M2M端末デバイス18およびゲートウェイ14は、例えば、セルラー、WLAN、WPAN(例えば、Zigbee(登録商標)、6LoWPAN、Bluetooth(登録商標))、直接無線リンク、および有線を含む、種々のネットワークを介して通信し得る。
例示的M2M端末デバイス18は、タブレット、スマートフォン、医療デバイス、温度および天候モニタ、コネクテッドカー、スマートメータ、ゲームコンソール、携帯情報端末、健康およびフィットネスモニタ、照明、サーモスタット、電気器具、車庫のドアおよび他のアクチュエータベースのデバイス、セキュリティデバイス、ならびにスマートコンセントを含むが、それらに限定されない。
図12Bを参照すると、フィールドドメイン内の図示されるM2Mサービス層22は、M2Mアプリケーション20、M2Mゲートウェイデバイス14、およびM2M端末デバイス18、ならびに通信ネットワーク12のためのサービスを提供する。通信ネットワーク12は、開示される実施形態の機能性を実装するために使用されることができ、SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の機能性および論理エンティティを含むことができる。M2Mサービス層22は、例えば、以下で説明される図12Cおよび12Dで図示されるデバイスを含む、1つ以上のサーバ、コンピュータ、デバイス、仮想マシン(例えば、クラウド/記憶ファーム等)等によって実装され得る。M2Mサービス層22は、所望に応じて、任意の数のM2Mアプリケーション、M2Mゲートウェイ14、M2M端末デバイス18、および通信ネットワーク12と通信し得ることが理解されるであろう。M2Mサービス層22は、サーバ、コンピュータ、デバイス等を備え得る、ネットワークの1つ以上のノードによって実装され得る。M2Mサービス層22は、M2M端末デバイス18、M2Mゲートウェイデバイス14、およびM2Mアプリケーション20に適用されるサービス能力を提供する。M2Mサービス層22の機能は、例えば、ウェブサーバとして、セルラーコアネットワーク内で、クラウド内で等、種々の方法で実装され得る。
図示されるM2Mサービス層22と同様に、インフラストラクチャドメイン内にM2Mサービス層22’が存在する。M2Mサービス層22’は、インフラストラクチャドメイン内のM2Mアプリケーション20’および下層通信ネットワーク12’のためのサービスを提供する。M2Mサービス層22’はまた、フィールドドメイン内のM2Mゲートウェイデバイス14およびM2Mデバイス18のためのサービスも提供する。M2Mサービス層22’は、任意の数のM2Mアプリケーション、M2Mゲートウェイ、およびM2Mデバイスと通信し得ることが理解されるであろう。M2Mサービス層22’は、異なるサービスプロバイダによるサービス層と相互作用し得る。M2Mサービス層22’は、サーバ、コンピュータ、デバイス、仮想マシン(例えば、クラウドコンピューティング/記憶ファーム等)等を備え得る、ネットワークの1つ以上のノードによって実装され得る。
また、図12Bも参照すると、M2Mサービス層22および22’は、多様なアプリケーションおよびバーティカルが活用することができる、サービス送達能力のコアセットを提供する。これらのサービス能力は、M2Mアプリケーション20および20’がデバイスと相互作用し、データ収集、データ分析、デバイス管理、セキュリティ、課金、サービス/デバイス発見等の機能を果たすことを可能にする。本質的に、これらのサービス能力は、これらの機能性を実装する負担をアプリケーションから取り除き、したがって、アプリケーション開発を単純化し、市場に出すコストおよび時間を削減する。サービス層22および22’はまた、M2Mアプリケーション20および20’が、サービス層22および22’が提供するサービスと関連して、種々のネットワーク12および12’を通して通信することも可能にする。
本願の方法は、サービス層22および22’の一部として実装され得る。サービス層22および22’は、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)および下層ネットワーキングインターフェースのセットを通して付加価値サービス能力をサポートする、ソフトウェアミドルウェア層である。ETSI M2MおよびoneM2Mの両方は、本願の接続方法を含み得る、サービス層を使用する。ETSI M2Mのサービス層は、サービス能力層(SCL)と称される。SCLは、M2Mデバイス(デバイスSCL(DSCL)と称される)、ゲートウェイ(ゲートウェイSCL(GSCL)と称される)、および/またはネットワークノード(ネットワークSCL(NSCL)と称される)内に実装され得る。oneM2Mサービス層は、共通サービス機能(CSF)(すなわち、サービス能力)のセットをサポートする。1つ以上の特定のタイプのCSFのセットのインスタンス化は、異なるタイプのネットワークノード(例えば、インフラストラクチャノード、中間ノード、特定用途向けノード)上にホストされ得る、共通サービスエンティティ(CSE)と称される。さらに、本願の接続方法は、本願の接続方法等のサービスにアクセスするために、サービス指向アーキテクチャ(SOA)および/またはリソース指向アーキテクチャ(ROA)を使用する、M2Mネットワークの一部として実装されることができる。
いくつかの実施形態では、M2Mアプリケーション20および20’は、開示されるシステムおよび方法と併せて使用され得る。M2Mアプリケーション20および20’は、UEまたはゲートウェイと相互作用するアプリケーションを含んでもよく、また、他の開示されるシステムおよび方法と併せて使用され得る。
一実施形態では、SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の論理エンティティは、図12Bに示されるように、M2Mサーバ、M2Mゲートウェイ、またはM2Mデバイス等のM2MノードによってホストされるM2Mサービス層インスタンス内にホストされ得る。例えば、SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の論理エンティティは、M2Mサービス層インスタンス内に、または既存のサービス能力内のサブ機能として、個々のサービス能力を備え得る。
M2Mアプリケーション20および20’は、限定ではないが、輸送、保健および健康、コネクテッドホーム、エネルギー管理、アセット追跡、ならびにセキュリティおよび監視等の種々の業界での用途を含み得る。前述のように、本システムのデバイス、ゲートウェイ、サーバ、および他のノードにわたって作動するM2Mサービス層は、例えば、データ収集、デバイス管理、セキュリティ、課金、場所追跡/ジオフェンシング、デバイス/サービス発見、およびレガシーシステム統合等の機能をサポートし、サービスとしてこれらの機能をM2Mアプリケーション20および20’に提供する。
概して、サービス層22および22’は、アプリケーションプログラミングインターフェース(API)および下層ネットワーキングインターフェースのセットを通して付加価値サービス能力をサポートする、ソフトウェアミドルウェア層を定義する。ETSIM2MおよびoneM2Mアーキテクチャの両方は、サービス層を定義する。ETSI M2Mのサービス層は、サービス能力層(SCL)と称される。SCLは、ETSI M2Mアーキテクチャの種々の異なるノード内に実装され得る。例えば、サービス層のインスタンスは、M2Mデバイス(デバイスSCL(DSCL)と称される)、ゲートウェイ(ゲートウェイSCL(GSCL)と称される)、および/またはネットワークノード(ネットワークSCL(NSCL)と称される)内で実装され得る。oneM2Mサービス層は、共通サービス機能(CSF)(すなわち、サービス能力)のセットをサポートする。1つ以上の特定のタイプのCSFのセットのインスタンス化は、異なるタイプのネットワークノード(例えば、インフラストラクチャノード、中間ノード、特定用途向けノード)上にホストされ得る、共通サービスエンティティ(CSE)と称される。第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)はまた、マシンタイプ通信(MTC)のためのアーキテクチャも定義している。そのアーキテクチャでは、サービス層、およびそれが提供するサービス能力は、サービス能力サーバ(SCS)の一部として実装される。ETSI M2MアーキテクチャのDSCL、GSCL、またはNSCLで具現化されようと、3GPP MTCアーキテクチャのサービス能力サーバ(SCS)で具現化されようと、oneM2MアーキテクチャのCSFまたはCSEで具現化されようと、もしくはネットワークのある他のノードとして具現化されようと、サービス層のインスタンスは、サーバ、コンピュータ、および他のコンピュータデバイスまたはノードを含む、ネットワーク内の1つ以上の独立型ノード上で実行される論理エンティティ(例えば、ソフトウェア、コンピュータ実行可能命令等)として、もしくは1つ以上の既存のノードの一部としてのいずれかで実装され得る。実施例として、サービス層またはその構成要素のインスタンスは、以下で説明される図12Cまたは図12Dで図示される一般アーキテクチャを有する、ネットワークノード(例えば、サーバ、コンピュータ、ゲートウェイ、デバイス等)上で作動するソフトウェアの形態において実装され得る。
さらに、SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の論理エンティティは、本願のサービスにアクセスするために、サービス指向アーキテクチャ(SOA)および/またはリソース指向アーキテクチャ(ROA)を使用する、M2Mネットワークの一部として実装されることができる。
図12Cは、M2M端末デバイス18、M2Mゲートウェイ14、M2Mサーバ等のM2Mネットワークノード30の例示的ハードウェア/ソフトウェアアーキテクチャのブロック図である。ノード30は、SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の論理エンティティを実行する、または含むことができる。デバイス30は、図12A−Bに示されるようなM2M端末デバイス18またはM2Mゲートウェイ14等のM2Mネットワークの一部、もしくは非M2Mネットワークの一部であり得る。図12Cに示されるように、M2Mノード30は、プロセッサ32と、非取り外し可能なメモリ44と、取り外し可能なメモリ46と、スピーカ/マイクロホン38と、キーパッド40と、ディスプレイ、タッチパッド、および/または指標42と、電源48と、全地球測位システム(GPS)チップセット50と、他の周辺機器52とを含み得る。ノード30はまた、送受信機34および伝送/受信要素36等の通信回路を含み得る。M2Mノード30は、実施形態と一致したままで、先述の要素の任意の副次的組み合わせを含み得ることが理解されるであろう。本ノードは、本明細書に説明されるSMSF機能性を実装する、ノードであり得る。
プロセッサ32は、汎用プロセッサ、特殊目的プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと関連する1つ以上のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)回路、任意の他のタイプの集積回路(IC)、状態マシン等であり得る。一般に、プロセッサ32は、ノードの種々の要求される機能を果たすために、ノードのメモリ(例えば、メモリ44および/またはメモリ46)内に記憶されるコンピュータ実行可能命令を実行し得る。例えば、プロセッサ32は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、および/またはM2Mノード30が無線または有線環境内で動作することを可能にする任意の他の機能性を行い得る。プロセッサ32は、アプリケーション層プログラム(例えば、ブラウザ)および/または無線アクセス層(RAN)プログラムおよび/または他の通信プログラムを起動させ得る。プロセッサ32はまた、例えば、アクセス層および/またはアプリケーション層等で、認証、セキュリティキー一致、および/または暗号化動作等のセキュリティ動作を行い得る。
図12Cに示されるように、プロセッサ32は、その通信回路(例えば、送受信機34および伝送/受信要素36)に連結される。プロセッサ32は、ノード30に、それが接続されるネットワークを介して他のノードと通信させるために、コンピュータ実行可能命令の実行を通して、通信回路を制御し得る。特に、プロセッサ32は、本明細書および請求項に説明される伝送および受信ステップを行うために、通信回路を制御し得る。図12Cは、プロセッサ32および送受信機34を別個の構成要素として描写するが、プロセッサ32および送受信機34は、電子パッケージまたはチップ内にともに統合され得ることが理解されるであろう。
伝送/受信要素36は、M2Mサーバ、ゲートウェイ、デバイス等を含む、他のM2Mノードに信号を伝送する、またはそこから信号を受信するように構成され得る。例えば、ある実施形態では、伝送/受信要素36は、RF信号を伝送および/または受信するように構成されるアンテナであり得る。伝送/受信要素36は、WLAN、WPAN、セルラー等の種々のネットワークおよびエアインターフェースをサポートし得る。ある実施形態では、伝送/受信要素36は、例えば、IR、UV、または可視光信号を伝送および/または受信するように構成されるエミッタ/検出器であり得る。さらに別の実施形態では、伝送/受信要素36は、RFおよび光信号の両方を伝送および受信するように構成され得る。伝送/受信要素36は、無線または有線信号の任意の組み合わせを伝送および/または受信するように構成され得ることが理解されるであろう。
加えて、伝送/受信要素36は、単一の要素として図12Cに描写されているが、M2Mノード30は、任意の数の伝送/受信要素36を含み得る。より具体的には、M2Mノード30は、MIMO技術を採用し得る。したがって、ある実施形態では、M2Mノード30は、無線信号を伝送および受信するための2つまたはそれを上回る伝送/受信要素36(例えば、複数のアンテナ)を含み得る。
送受信機34は、伝送/受信要素36によって伝送される信号を変調するように、および伝送/受信要素36によって受信される信号を復調するように構成され得る。上記のように、M2Mノード30は、マルチモード能力を有し得る。したがって、送受信機34は、M2Mノード30が、例えば、UTRAおよびIEEE802.11等の複数のRATにより通信することを可能にするための複数の送受信機を含み得る。
プロセッサ32は、非取り外し可能なメモリ44および/または取り外し可能なメモリ46等の任意のタイプの好適なメモリから情報にアクセスし、その中にデータを記憶し得る。例えば、プロセッサ32は、前述のように、セッションコンテキストをそのメモリ内に記憶し得る。非取り外し可能なメモリ44は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、ハードディスク、または任意の他のタイプのメモリ記憶デバイスを含み得る。取り外し可能なメモリ46は、加入者識別モジュール(SIM)カード、メモリスティック、セキュアデジタル(SD)メモリカード等を含み得る。他の実施形態では、プロセッサ32は、サーバまたはホームコンピュータ上等、M2Mノード30上に物理的に位置しないメモリから情報にアクセスし、その中にデータを記憶し得る。プロセッサ32は、ディスプレイまたは指示器42上の照明パターン、画像、または色を制御し、M2Mサービス層セッション移行または共有のステータスを反映させる、またはノードのセッション移行または共有能力もしくは設定についての入力をユーザから得る、または情報をユーザに表示するように構成され得る。別の実施例では、ディスプレイは、セッション状態に関する情報を示し得る。本開示は、oneM2M実施形態においてRESTfulユーザ/アプリケーションAPIを定義する。ディスプレイ上に示され得る、グラフィカルユーザインターフェースは、APIの上部に層化され、ユーザが、本明細書に説明される下層サービス層セッション機能性を介して、E2Eセッションまたはその移行もしくは共有を双方向に確立および管理することを可能にし得る。
プロセッサ32は、電源48から電力を受け取り得、M2Mノード30内の他の構成要素への電力を分配および/または制御するように構成され得る。電源48は、M2Mノード30に給電するための任意の好適なデバイスであり得る。例えば、電源48は、1つ以上の乾電池バッテリ(例えば、ニッケルカドミウム(NiCd)、ニッケル亜鉛(NiZn)、ニッケル水素(NiMH)、リチウムイオン(Li−ion)等)、太陽電池、燃料電池等を含み得る。
プロセッサ32はまた、M2Mノード30の現在の場所に関する場所情報(例えば、経度および緯度)を提供するように構成され得る、GPSチップセット50に連結され得る。M2Mノード30は、実施形態と一致したままで、任意の好適な場所決定方法を介して場所情報を獲得し得ることが理解されるであろう。
プロセッサ32はさらに、追加の特徴、機能性、および/または有線もしくは無線接続を提供する、1つ以上のソフトウェアおよび/またはハードウェアモジュールを含み得る、他の周辺機器52に連結され得る。例えば、周辺機器52は、加速度計、e−コンパス、衛星送受信機、センサ、デジタルカメラ(写真またはビデオ用)、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート、振動デバイス、テレビ送受信機、ハンズフリーヘッドセット、Bluetooth(登録商標)モジュール、周波数変調(FM)無線ユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ等を含み得る。
図12Dは、M2Mサーバ、ゲートウェイ、デバイス、または他のノード等、M2Mネットワークの1つ以上のノードを実装するためにも使用され得る、例示的コンピューティングシステム90のブロック図である。コンピューティングシステム90は、コンピュータまたはサーバを備え得、主に、ソフトウェアの形態であり得るコンピュータ読み取り可能な命令によって制御され得、どこでもまたはどのような手段を用いても、そのようなソフトウェアが記憶またはアクセスされる。コンピューティングシステム90は、SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128、HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の論理エンティティを実行する、または含むことができる。コンピューティングシステム90は、M2Mデバイス、ユーザ機器、ゲートウェイ、UE/GW、または、例えば、モバイルコアネットワーク、サービス層ネットワークアプリケーションプロバイダ、端末デバイス18、もしくはM2Mゲートウェイデバイス14のノードを含む、任意の他のノードであり得る。そのようなコンピュータ読み取り可能な命令は、コンピューティングシステム90を稼働させるように、中央処理装置(CPU)91等のプロセッサ内で実行され得る。多くの既知のワーク基地局、サーバ、およびパーソナルコンピュータでは、中央処理装置91は、マイクロプロセッサと呼ばれる単一チップCPUによって実装される。他の機械では、中央処理装置91は、複数のプロセッサを備え得る。コプロセッサ81は、追加の機能を果たすか、またはCPU91を支援する、主要CPU91とは明確に異なる、随意的なプロセッサである。CPU91および/またはコプロセッサ81は、セッション証明書の受信またはセッション証明書に基づく認証等、E2E M2Mサービス層セッションのための開示されるシステムおよび方法に関連するデータを受信、生成、および処理し得る。
動作時、CPU91は、命令をフェッチ、復号、および実行し、コンピュータの主要データ転送パスであるシステムバス80を介して、情報を他のリソースへ、およびそこから転送する。そのようなシステムバスは、コンピューティングシステム90内の構成要素を接続し、データ交換のための媒体を定義する。システムバス80は、典型的には、データを送信するためのデータラインと、アドレスを送信するためのアドレスラインと、割り込みを送信するため、およびシステムバスを動作するための制御ラインとを含む。そのようなシステムバス80の実施例は、PCI(周辺構成要素相互接続)バスである。
システムバス80に連結されるメモリは、ランダムアクセスメモリ(RAM)82と、読み取り専用メモリ(ROM)93とを含む。そのようなメモリは、情報が記憶され、読み出されることを可能にする回路を含む。ROM93は、概して、容易に修正され得ない、記憶されたデータを含む。RAM82内に記憶されたデータは、CPU91または他のハードウェアデバイスによって読み取られる、または変更され得る。RAM82および/またはROM93へのアクセスは、メモリコントローラ92によって制御され得る。メモリコントローラ92は、命令が実行されると、仮想アドレスを物理的アドレスに変換する、アドレス変換機能を提供し得る。メモリコントローラ92はまた、システム内のプロセスを隔離し、ユーザプロセスからシステムプロセスを隔離する、メモリ保護機能を提供し得る。したがって、第1のモードで作動するプログラムは、その独自のプロセス仮想アドレス空間によってマップされるメモリのみにアクセスすることができ、プロセス間のメモリ共有が設定されていない限り、別のプロセスの仮想アドレス空間内のメモリにアクセスすることはできない。
加えて、コンピューティングシステム90は、CPU91からプリンタ94、キーボード84、マウス95、およびディスクドライブ85等の周辺機器に命令を伝達する責任がある、周辺機器コントローラ83を含み得る。
ディスプレイコントローラ96によって制御される、ディスプレイ86は、コンピューティングシステム90によって生成される視覚出力を表示するために使用される。そのような視覚出力は、テキスト、グラフィックス、動画グラフィックス、およびビデオを含み得る。ディスプレイ86は、CRTベースのビデオディスプレイ、LCDベースのフラットパネルディスプレイ、ガスプラズマベースのフラットパネルディスプレイ、またはタッチパネルを伴って実装され得る。ディスプレイコントローラ96は、ディスプレイ86に送信されるビデオ信号を生成するために要求される、電子構成要素を含む。
さらに、コンピューティングシステム90は、例えば、図12Aおよび図12Bのネットワーク12等の外部通信ネットワークにコンピューティングシステム90を接続するために使用され得る、ネットワークアダプタ97等の通信回路を含み、コンピューティングシステム90が、ネットワークの他のノードと通信することを可能にし得る。
本明細書で説明されるシステム、方法、およびプロセスのうちのいずれかまたは全ては、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に記憶されたコンピュータ実行可能命令(すなわち、プログラムコード)の形態で具現化され得、その命令は、例えば、M2Mサーバ、ゲートウェイ、デバイス等を含む、M2Mネットワークのノード等の機械によって実行されると、本明細書に説明されるシステム、方法、およびプロセスを行うおよび/または実装することが理解される。具体的には、ゲートウェイ、UE、UE/GW、またはモバイルコアネットワーク、サービス層、もしくはネットワークアプリケーションプロバイダのノードのうちのいずれかの動作を含む、前述の説明されるステップ、動作、または機能のうちのいずれかは、そのようなコンピュータ実行可能命令の形態において実装され得る。SGW116、PGW110、3GPP AAAサーバ108、PCRF128、HSS126、MME114、HeNB GW120、ローカルゲートウェイ118、HeNB等のセルラーネットワークアクセスネットワーク118、TWAN106、WLAN AN102、TWAG120、TWAP124、UE122および123における論理エンティティ、ならびにインターフェース1102等のインターフェースを生成するための論理エンティティ等の論理エンティティは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に記憶されるコンピュータ実行可能命令の形態において具現化され得る。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、情報の記憶のための任意の非一過性(すなわち、有形または物理的)方法または技術で実装される、揮発性および不揮発性、取り外し可能なおよび非取り外し可能な媒体の両方を含むが、そのようなコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、信号を含まない。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、CD−ROM、デジタル多用途ディスク(DVD)もしくは他の光学ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または所望の情報を記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の有形または物理的媒体を含むが、それらに限定されない。
図に図示されるような本開示の主題の好ましい実施形態を説明する際に、明確にするために、具体的用語が採用される。しかしながら、請求される主題は、そのように選択された具体的用語に限定されることを意図しておらず、各具体的要素は、類似目的を達成するように同様に動作する、全ての技術的均等物を含むことを理解されたい。
本明細書は、最良の様態を含む、本発明を開示するために、また、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作製して使用することと、任意の組み込まれた方法を行うこととを含む、本発明を実践することを可能にするために、実施例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、請求項によって定義され、当業者に想起される他の実施例を含み得る。そのような他の実施例は、請求項の文字通りの言葉とは異ならない要素を有する場合に、または請求項の文字通りの言葉とのごくわずかな差異を伴う同等の要素を含む場合に、請求項の範囲内であることを意図している。

Claims (10)

  1. プロセッサとメモリとを備えている装置であって、前記装置は、前記装置の前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能な命令をさらに含み、前記命令は、前記装置の前記プロセッサによって実行されると、
    前記装置をインターフェースを介して無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)に接続することであって、前記装置は、前記WLANを通してユーザ機器に接続する、ことと、
    セルラーアクセスネットワークに接続することであって、前記装置は、前記セルラーアクセスネットワークを通して前記ユーザ機器に接続し、前記装置を使用してセルラー接続とWLAN接続との間で前記ユーザ機器のための接続を切り替えることが可能であり、前記装置は、コアネットワーク内にある、ことと
    データネットワークゲートウェイに接続することと、
    データネットワークへのユーザ機器の接続が前記無線ローカルエリアネットワークおよび前記セルラーアクセスネットワークの両方に関連付けられているというマルチ接続指示を受信することと
    を前記装置に行わせる、装置。
  2. 前記装置は、ユーザプレーン機能を取り扱うサービングゲートウェイ(SGW)である、請求項1に記載の装置。
  3. 前記装置は、前記セルラーアクセスネットワークおよび前記無線ローカルエリアネットワークを介してユーザトラフィックを伝送する、請求項1に記載の装置。
  4. 前記装置は、ポリシーを使用して、ユーザトラフィックが前記セルラーアクセスネットワークを介してルーティングされるべきか、前記無線ローカルエリアネットワークを介してルーティングされるべきかを決定する、請求項1に記載の装置。
  5. AAAサーバ/プロキシが、前記装置が前記WLANに接続する能力を有することを決定し、この能力を前記WLANに示す、請求項1に記載の装置。
  6. プロセッサとメモリとを備えている装置であって、前記装置は、前記装置の前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能な命令をさらに含み、前記命令は、前記装置の前記プロセッサによって実行されると、
    前記装置を通したWLAN接続およびセルラー接続を確立することと、
    前記WLAN接続と前記セルラー接続との間でユーザ機器(UE)のための接続を切り替えることと
    を前記装置に行わせ、
    前記装置は、コアネットワーク内にあり、前記WLAN接続と前記セルラー接続との間で前記ユーザ機器(UE)のための接続を切り替えることは、前記装置とデータネットワークゲートウェイとの接続を設定することまたは終了することを必要とせず、
    前記WLANとAAAサーバとの間のインターフェースは、前記WLANとの接続のための装置の選択を可能にするように拡張されている装置。
  7. 前記AAAサーバは、データ接続が前記装置を通して前記WLANから行われる場合、HSSを更新する、請求項に記載の装置。
  8. 前記ユーザ機器からのマルチ接続指示が、前記装置が接続を前記WLANとセルラーアクセスネットワークとにルーティングできることを前記装置に示すために使用される、請求項に記載の装置。
  9. 前記AAAサーバは、前記装置が前記WLANに接続するための能力を有することを決定し、この能力を前記WLANに示す、請求項に記載の装置。
  10. 装置によって使用される方法であって、前記装置は、プロセッサとメモリとを備え、前記装置は、前記メモリ内に記憶されているコンピュータ実行可能な命令をさらに含み、前記命令は、前記装置によって実行されると、
    前記装置をインターフェースを介して無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)ゲートウェイに接続することであって、前記装置は、前記WLANゲートウェイを通してユーザ機器に接続する、ことと、
    前記装置を通してセルラーアクセスネットワークに接続することであって、前記装置は、前記セルラーアクセスネットワークを通して前記ユーザ機器に接続し、前記装置を使用してセルラー接続とWLAN接続との間で前記ユーザ機器のための接続を切り替えることが可能であり、前記装置は、コアネットワーク内にあり、前記セルラー接続とWLAN接続との間で前記ユーザ機器のための接続を切り替えることは、前記装置とデータネットワークゲートウェイとの接続を設定することまたは終了することを必要としない、ことと、
    データネットワークゲートウェイに接続することと、
    データネットワークへのユーザ機器の接続が前記無線ローカルエリアネットワークおよび前記セルラーアクセスネットワークの両方に関連付けられているというマルチ接続指示を受信することと
    を含む前記方法を実行する、方法。
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