JP6445906B2 - 通信経路確立方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の通信網を介した通信経路を確立する通信経路確立方法に関する。

ＬＴＥ（Long Term Evolution）は、３ＧＰＰ（登録商標、3rd Generation Partnership Project）において移動通信装置の通信規格の一つとして規定され、広く普及している。ＬＴＥ通信サービスを利用するユーザは、予め通信事業者と通信サービスの契約を行い、通信装置（ＵＥ：User Equipment）のＳＩＭ（Subscriber Identity Module）に契約した通信サービス名（ＡＰＮ：Access Point Name）を記録する。通信装置は、ＡＰＮが記録されたＳＩＭをもとにＬＴＥ通信網への接続を行う。

近年、ＬＴＥ通信網に接続する通信装置の数、及び通信装置から発生するデータ通信量が増加しており、ＬＴＥ通信網以外の非３ＧＰＰ規定の通信網へのトラヒック分散（オフロード）が求められている。トラヒックを分散する非３ＧＰＰ規定の通信網として、無線ＬＡＮ（Wireless LAN）通信網が想定されており、スマートフォンや携帯電話等の通信装置は、ＬＴＥだけでなく無線ＬＡＮに対応し、無線ＬＡＮ通信網でもデータ通信サービスを利用することが可能となっている。

ＬＴＥ通信網から無線ＬＡＮ通信網にトラヒックを分散する仕組みとして、例えば、特許文献１には、ＡＮＤＳＦ（Access Network Discovery and Selection Function）が通信装置に強制度を持ったモバイルオペレータポリシー（ＭＯポリシー）を通知することで、通信装置に対してＬＴＥ通信網から無線ＬＡＮ通信網への切り替えを強制する移動通信システムが開示されている。

また、３ＧＰＰにおいても、ＬＴＥ通信網から無線ＬＡＮ通信網にトラヒックを分散する仕組みが検討されており、非特許文献１にＳａＭＯＧ（S2a Mobility Based on GTP & WLAN access to EPC）としてまとめられている。
ＳａＭＯＧは、無線ＬＡＮ通信網からＬＴＥ通信網のバックボーンインフラとして設けられたＥＰＣ（Evolved Packet Core）に接続して通信経路を確立するための手続きを規定しており、通信装置が、通信事業者等が提供するＷｉ−Ｆｉ（登録商標）アクセスポイントに接続されている場合に、信頼性のある（Trusted）アクセスとして無線ＬＡＮ通信網からＥＰＣへの接続を許可することとしている。

特開２０１３−７４４５３号公報

3GPP TR23.852 "Study on S2a Mobility based on GPRS Tunnelling Protocol (GTP) and Wireless Local Area Network (WLAN) access to the Enhanced Packet Core (EPC) network (SaMOG); Stage 2"

しかしながら、従来の方法では、ＬＴＥ通信網から無線ＬＡＮ通信網にシームレスハンドオーバーするためには、通信経路を切り替えるための通知を通信装置が行わなければならず、このような通知を行う機能を有しない通信装置は、ＬＴＥ通信網から無線ＬＡＮ通信網に切り替える時にシームレスに切り替えることができずに通信断が発生し、通信のやり直しが発生してしまうという問題があった。
この点、図６に示す動作例及び図７に示すシーケンス図を参照して具体的に説明する。なお、説明に際し、ＡＡＡ（Authentication, Authorization, Accounting）サーバ、ＨＳＳ（Home Subscriber Server）及びＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）については機能を分ける必要がないため、図７（その他の図面も含む）に示すシーケンス図では、これらを一つのノードで表している。

図６は、ＬＴＥ通信網を介して設定されたｅＮＢ（基地局）、Ｓ−ＧＷ（Serving-Gateway）、Ｐ−ＧＷ（PDN Gateway）を含む通信経路Ｐ１１から、無線ＬＡＮ通信網を介して設定されたＡＰ（アクセスポイント）、ＴＷＡＧ（Trusted Wireless Access Gateway）、Ｐ−ＧＷを含む通信経路Ｐ１２に切り替える場合の動作例である。

図６に示す例では、通信経路Ｐ１１及び通信経路Ｐ１２の双方において共通のＰ−ＧＷを経由することとしている。ここで、ＬＴＥ通信網に接続されるＥＰＣには、Ｐ−ＧＷが複数設けられており、シームレスハンドオーバーする場合、ＴＷＡＧは、通信断を発生させないように、複数のＰ−ＧＷの中から対象のＰ−ＧＷを特定する必要がある。従来の方法では、ＵＥからＴＷＡＧに対して、ＵＥが契約しているＡＰＮを通知することで、対象のＰ−ＧＷを特定している。

具体的には、図７に示すように、ステップＳ２０１において、ＵＥは、ＴＷＡＧに対してハンドオーバー接続要求を行い、この際に、ＥＡＰ−ＡＫＡ等の認証とともに、自身が契約しているＡＰＮを通知する。この通知を受けると、ＴＷＡＧでは、ＨＳＳにＡＰＮを通知し、ステップＳ２０２において、認証結果（接続許可）とともにＵＥが接続しているＰ−ＧＷ名の返信を受ける。また、ステップＳ２０２において、ＴＷＡＧは、認証結果（接続許可）をＵＥに対して通知する。

この通知を受けると、ステップＳ２０３において、ＵＥは、Ｌ３アタッチのトリガをＴＷＡＧに対して送信し、ＡＰＮの通信に用いる通信網の切り替えを要求する。すると、ＴＷＡＧは、ステップＳ２０２で取得したＰ−ＧＷに対してセッション生成要求を行う。
この要求を受けると、ステップＳ２０４において、ＵＥと通信中のＰ−ＧＷでは、ＰＣＲＦに対してＩＰ−ＣＡＮセッションの変更手続きを要求するとともに、ＡＡＡサーバやＨＳＳが記憶している情報のアップデートを要求し、これらの手続きが完了すると、ＴＷＡＧに対してセッションを生成した旨の通知を行う。

その後、ステップＳ２０５において、ＴＷＡＧは、ＵＥに対してＬ３アタッチの完了を通知する。これにより、ＵＥからｅＮＢ、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷを経由していた通信経路Ｐ１１が、ＵＥからＡＰ、ＴＷＡＧ、Ｐ−ＧＷを経由する通信経路Ｐ１２に切り替わる。

ステップＳ２０１、Ｓ２０２に示すように、従来の方法では、対象のＰ−ＧＷの特定を、ＵＥから通知されたＡＰＮに基づいて行うが、ＵＥがＡＰＮを通知するためには、ＵＥがＷＬＣＰやＷｉＣｏｐ（Wireless LAN Control Protocol）と呼ばれる機能を有していなければならない。ＵＥがＷＬＣＰ機能を有するか否かは、ＵＥのベンダーに依存してしまうため、通信事業者としては、ＵＥの種別に関わらず通信経路をＬＴＥ通信網から無線ＬＡＮ通信網に切り替え可能な仕組みが求められる。

本発明は、このような要望に鑑みてなされたものであり、通信装置の種別に関わらず通信経路を切り替え可能な通信経路確立方法を提供することを目的とする。

本発明においては、複数種類の通信網を介した通信経路を確立する通信経路確立方法であって、第１通信網を利用して通信している通信装置が第２通信網に在圏すると、当該第２通信網に設けられたゲートウェイにおいて、前記通信装置の契約者情報を取得するステップと、取得した前記契約者情報に基づいて前記通信装置の前記第１通信網における通信に関する契約情報を特定するステップと、前記ゲートウェイにおいて、特定した前記契約情報に基づいて前記第２通信網から、前記第１通信網及び前記第２通信網に接続される外部網までの通信経路を確立するステップと、を含む通信経路確立方法を提供する。

また、前記取得するステップにおいて取得した前記契約者情報に基づいて、前記第２通信網の利用認証を行うステップ、を更に含み、前記特定するステップ及び前記確立するステップは、前記利用認証の結果、利用が許可された前記通信装置に対して行われることとしてもよい。

また、前記契約情報は、前記通信装置が前記第１通信網における通信で利用しているゲートウェイの種別であり、前記契約情報を特定すると、特定した種別のゲートウェイから前記通信装置の前記第１通信網における通信における通信状況を取得するステップ、を更に含み、前記確立するステップは、前記契約情報に前記通信状況を加味して、前記外部網までの通信経路を確立することとしてもよい。

また、前記契約情報は、前記通信装置が前記第１通信網における通信で利用しているゲートウェイの種別であり、前記確立するステップは、前記第２通信網から前記種別のゲートウェイを介して前記外部網に接続する第１通信経路を確立することとしてもよい。

また、前記契約情報は、前記通信装置が前記第１通信網における通信において利用しているゲートウェイの種別及び当該通信において前記通信装置が利用可能なゲートウェイの種別であり、前記確立するステップは、前記通信装置が利用可能なゲートウェイのうち、利用しているゲートウェイとは異なるゲートウェイを介して前記第２通信網から前記外部網に接続する第２通信経路を確立することとしてもよい。

また、前記確立するステップは、ゲートウェイを介することなく前記第２通信網から前記外部網に接続する第３通信経路を確立することとしてもよい。

また、前記確立するステップにおいて、前記外部網に接続する新たな通信経路を確立すると、前記通信装置が前記第１通信網における通信において利用している通信経路を破棄するステップを更に含むこととしてもよい。

本発明によれば、通信装置の種別に関わらず通信経路を切り替えることができる。

通信システムの構成を示す図である。 通信システムにおいて通信経路を確立する際の動作の概要を示す図である。 通信システムにおける処理の流れを示すシーケンス図である。 無線ＬＡＮ通信網から外部網までの接続形態の一例を示す図である。 通信システムにおける処理の流れを示すシーケンス図である。 従来の通信システムにおいて通信経路を確立する際の動作の概要を示す図である。 従来の通信システムにおける処理の流れを示すシーケンス図である。

［システム構成］
初めに、図１を参照して、本発明の通信経路確立方法が好適に利用される通信システムＳの一例について説明する。図１に示すように、通信システムＳは、ＵＥ５０と、ＩＰ移動通信網１と、外部網ＮＷと、を含んで構成される。

ＵＥ５０は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットＰＣ等のＬＴＥ及び無線ＬＡＮに対応する移動通信装置であり、通信事業者が管理するＳＩＭを用いてＩＰ移動通信網１を介したデータ通信や音声通信を行う。
外部網ＮＷは、インターネットやＩＭＳ等のパケットでデータの通信を行う通信網（ＰＤＮ：Packet data network）であり、後述するコアネットワーク２及び無線ＬＡＮ通信網４と接続される。

ＩＰ移動通信網１は、コアネットワーク２と、ＬＴＥ通信網３と、無線ＬＡＮ通信網４と、を含んで構成される。
ＬＴＥ通信網３は、３ＧＰＰで規定されるＬＴＥ方式の無線通信に対応した無線通信網であり、ＵＥ５０と接続されるｅＮＢ３１（無線基地局）を含む。無線ＬＡＮ通信網４は、無線通信を利用してデータの送受信を行う非３ＧＰＰ既定の無線通信網のうち、通信事業者等が公衆無線ＬＡＮサービスを提供するための無線通信網である。無線ＬＡＮ通信網４は、通信事業者等が提供する公衆無線ＬＡＮのアクセスポイントであるＡＰ４１と、無線ＬＡＮ通信網４と外部網ＮＷとの間でパケットを転送するＴＷＡＧ４２とを含む。

通信経路がＬＴＥ通信網３を介して確立される場合、ＵＥ５０は、ｅＮＢ３１、Ｓ−ＧＷ２２、Ｐ−ＧＷ２３からなる通信経路Ｐ１を介して外部網ＮＷに接続される。また、通信経路が無線ＬＡＮ通信網４を介して確立される場合、ＵＥ５０は、ＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２、Ｐ−ＧＷ２３からなる通信経路Ｐ２、又は、ＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２からなる通信経路Ｐ３を介して外部網ＮＷに接続される。

コアネットワーク２は、ＭＭＥ２１（Mobile Management Entity）と、Ｓ−ＧＷ２２と、Ｐ−ＧＷ２３と、ＡＡＡサーバ２４と、ＨＳＳ２５と、ＰＣＲＦ２６と、を含んで構成される。
コアネットワーク２を構成する各装置は、従来のＬＴＥシステムの構成と同様であるため詳細な説明は省略するが、ＭＭＥ２１は、ＵＥ５０のアクセス制御を行い、Ｓ−ＧＷ２２及びＰ−ＧＷ２３は、ＬＴＥ通信網３と外部網ＮＷとの間でユーザデータの配送を行う。また、ＡＡＡサーバ２４は、ＵＥ５０の認証、認可、課金を行い、ＨＳＳ２５は、ＵＥ５０の加入者情報の管理を行い、ＰＣＲＦ２６は、データ配送におけるＱｏＳ（Quality of Service）管理を行う。

［動作の概要］
続いて、図２を参照して、本実施形態の通信経路確立方法の動作の概要について説明する。
通信事業者等が提供する公衆無線ＬＡＮ（無線ＬＡＮ通信網４）の通信エリアにＵＥ５０が在圏すると、通信システムＳでは、当該ＵＥ５０が無線ＬＡＮ通信網４を利用可能であるか否かの利用認証を行う。このような認証は、ＥＡＰ（Extensible Authentication Protocol）と呼ばれ、通信事業者等が提供する公衆無線ＬＡＮでは、通信事業者が管理するＳＩＭを一意に識別する識別情報（ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）やＴＭＳＩ（Temporary Mobile Subscriber Identity））を用いたＥＡＰ−ＳＩＭが広く用いられている。

本実施形態の通信経路確立方法では、無線ＬＡＮ通信網４のＴＷＡＧ４２は、利用認証に用いるＩＭＳＩ（又はＴＭＳＩ、以下略）をＵＥ５０から取得すると、取得したＩＭＳＩをＨＳＳ２５に対して提供する。ＨＳＳ２５では、ＩＭＳＩに基づく利用認証（例えば、ＥＡＰ−ＳＩＭ）を行うとともに、ＩＭＳＩにより特定されるＵＥ５０の契約情報を抽出する。
なお、ＨＳＳ２５が抽出するＵＥ５０の契約情報は、例えば、ＵＥ５０が通信事業者と契約しているＡＰＮ、現在利用しているＬＴＥ通信サービスにおいて接続しているＰ−ＧＷ２３のＩＤ（種別）等である。

ＨＳＳ２５がＩＭＳＩに基づいて契約情報（ＡＰＮ、Ｐ−ＧＷ＿ＩＤ等）を抽出すると、ＨＳＳ２５は抽出した契約情報をＴＷＡＧ４２に対して通知する。ＴＷＡＧ４２では、この通知を受けて、複数のＰ−ＧＷ２３の中から接続するＰ−ＧＷ２３を特定し、ＬＴＥ通信網３から無線ＬＡＮ通信網４に通信経路の切り替えを行う。

このように、本実施形態の通信経路確立方法では、公衆無線ＬＡＮの通信エリアに在圏したＵＥ５０から通知されるＩＭＳＩに基づいて、ＡＰＮやＰ−ＧＷのＩＤ等の契約情報を抽出するため、ＵＥ５０によるＡＰＮの通知を必要とせずに通信経路を切り替えることができる。そのため、本実施形態の通信経路確立方法によれば、ＵＥ５０の種別に関わらず、即ち、ＵＥ５０がＷＬＣＰ機能を有しているか否かに関わらず、ＬＴＥ通信網３から無線ＬＡＮ通信網４に通信経路を切り替えることができる。

加えて、本実施形態の通信経路確立方法では、後述するように、ＵＥ５０の通信状況に応じて通信経路を確立することができるとともに、ＬＴＥ通信網３のトラヒック分散だけでなく、ＥＰＣの負荷分散を実現することができる。

このような通信経路確立方法を実現するために、図２に示すように、本実施形態では、ＨＳＳ２５に収容数記憶機能及び契約情報検索機能を追加し、Ｐ−ＧＷ２３に通信履歴記憶機能を追加し、ＴＷＡＧ４２に接続先決定機能を追加した。

ＨＳＳ２５の契約情報検索機能は、ＴＷＡＧ４２から通知されたＵＥ５０のＩＭＳＩに基づいてＨＳＳ２５が保有する契約情報を検索し、ＵＥ５０（ＩＭＳＩ）が契約しているＡＰＮと現在利用しているＰ−ＧＷ２３のＩＤとＵＥ５０（ＩＭＳＩ）が利用可能なＰ−ＧＷ２３のＩＤとを抽出し、ＵＥ５０の無線ＬＡＮ通信網４に対する利用認証に対する返答とともにＴＷＡＧ４２の接続先決定機能に通知する。
この契約情報検索機能に基づき通知される情報により、ＴＷＡＧ４２では、ＵＥ５０からＡＰＮの通知を受けることなく、ＵＥ５０が契約しているＡＰＮや利用しているＰ−ＧＷ２３の種別等を把握することができる。

また、ＨＳＳ２５の収容数記憶機能は、Ｐ−ＧＷ２３が現在収容しているＡＰＮ毎の通信経路の数（ＰＤＮコネクション数）を記憶し、ＵＥ５０の無線ＬＡＮ通信網４に対する利用認証に対する返答とともにＴＷＡＧ４２の接続先決定機能に通知する。
この収容数記憶機能に基づき通知される情報により、ＴＷＡＧ４２では、ＥＰＣの負荷状況（ＰＤＮコネクション数）を把握することができ、必要に応じて、ＬＴＥ通信サービスにおいて利用しているＰ−ＧＷ２３とは異なるＰ−ＧＷ２３を介した通信経路を確立する等することで、ＥＰＣの負荷分散を実現することができる。

以上のようにＴＷＡＧ４２がＩＭＳＩを通知すると、ＨＳＳ２５からＴＷＡＧ４２には、ＵＥ５０が契約しているＡＰＮ、現在利用しているＰ−ＧＷ２３のＩＤ、並びにＵＥ５０が利用可能なＰ−ＧＷ２３のＩＤ及び当該Ｐ−ＧＷ２３が現在収容している通信経路の数（負荷状況）が通知される。
本実施形態では、ＩＭＳＩやＴＭＳＩ等のＳＩＭを一意に識別する情報を契約者情報と呼び、また、この契約者情報に基づきＨＳＳ２５からＴＷＡＧ４２に通知される情報（ＡＰＮ、利用中のＰ−ＧＷ２３の種別、利用可能なＰ−ＧＷ２３、当該Ｐ−ＧＷ２３のＰＤＮコネクション数）を契約情報と呼ぶ。

Ｐ−ＧＷ２３の通信履歴記憶機能は、ＬＴＥ通信網３を介して確立している通信経路において最後にパケットが通過した時刻を記憶し、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能からの問い合わせに対して、パケットの最終通過時刻を返答する。具体的には、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能が、ＩＭＳＩの指定とともに問い合わせを行うと、Ｐ−ＧＷ２３の通信履歴記憶機能は、該当するＩＭＳＩが識別するＵＥ５０のパケットの最終通過時刻を抽出し、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能に対して返答する。
この通信履歴記憶機能に基づき通知される情報により、ＴＷＡＧ４２では、ＵＥ５０の通信状況に応じて通信経路を確立することができる。例えば、ＴＷＡＧ４２は、ＵＥ５０がパケットを送受信しているタイミングを避けて、ＬＴＥ通信網３から無線ＬＡＮ通信網４に通信経路を切り替えることができる。

［通信システムＳの動作］
続いて、図３を参照して、通信システムＳの動作について説明する。図３は、ＬＴＥ通信網３から無線ＬＡＮ通信網４に通信経路を切り替える際の処理の流れを示すシーケンス図の一部である。

ステップＳ１０１に示すように、ＬＴＥ通信網３を介して通信しているＵＥ５０が、無線ＬＡＮ通信網４の通信エリア圏に移動すると、ＵＥ５０は、無線ＬＡＮ通信網４への接続を試みる。具体的には、ＵＥ５０は、自身が無線ＬＡＮ通信網４を利用可能であるか否かの確認をＥＡＰ−ＳＩＭ等の認証処理に基づき受けるために、自身が保有する契約者情報（ＩＭＳＩやＴＭＳＩ）をＴＷＡＧ４２に対して通知する。ＴＷＡＧ４２は、ＵＥ５０から契約者情報を取得すると、取得した契約者情報をＡＡＡサーバ２４を介してＨＳＳ２５に通知する。

続いて、ステップＳ１０２では、ＨＳＳ２５は、ＴＷＡＧ４２から通知された契約者情報に基づいて認証処理を行う。なお、この認証処理において認証が失敗した場合、ＵＥ５０に対してその旨を通知し、以降の処理を行わない。
他方、認証が成功した場合、ステップＳ１０３において、ＨＳＳ２５の契約情報検索機能は、当該ＩＭＳＩが契約しているＡＰＮ、及びＬＴＥ通信網３を介した通信で現在利用しているＰ−ＧＷ２３のＩＤをＨＳＳ２５が保有する情報から検索する。続いて、ＨＳＳ２５の収容数記憶機能は、ステップＳ１０４において、認証が成功したＩＭＳＩが契約しているＡＰＮに基づいて、当該ＩＭＳＩが利用可能なＰ−ＧＷ２３のＩＤ、及び当該Ｐ−ＧＷ２３が現在収容している通信経路の数（ＰＤＮコネクション数）をＨＳＳ２５が保有する情報から検索する。

続いて、ステップＳ１０５において、ＨＳＳ２５は、認証結果の返答に加えて、ステップＳ１０３，Ｓ１０４で取得した契約情報（ＡＰＮ、現在利用中のＰ−ＧＷ２３のＩＤ、利用可能なＰ−ＧＷ２３のＩＤ及び収容コネクション数）を、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能に通知する。
ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能では、ステップＳ１０６において、通知された契約情報にタイマーを付して一時的に記憶する。

続いて、ステップＳ１０７において、ＴＷＡＧ４２は、認証結果をＵＥ５０に対して通知する。このとき、ＴＷＡＧ４２は、一時的に記憶した契約情報を通知することなく認証結果のみを通知する。
認証が成功したＵＥ５０は、ステップＳ１０８において、Ｌ３アタッチのトリガをＴＷＡＧ４２に対して送信し、ＡＰＮの通信に用いる通信網の切り替えを要求する。

続いて、ＴＷＡＧ４２は、ステップＳ１０８の要求を行ったＵＥ５０の契約者情報（ＩＭＳＩ）をキーに、接続先決定機能で一時的に記憶（ステップＳ１０６）している契約情報を検索し、接続を確立するＡＰＮ及び当該ＡＰＮで利用しているＰ−ＧＷ２３のＩＤを取得する。なお、ＩＭＳＩに対してＡＰＮが複数ある場合には、予め設定されている接続確立順序に従ってＡＰＮを選択し、処理を行う。

その後、ステップＳ１０９において、ＴＷＡＧ４２は、取得したＰ−ＧＷ２３の通信履歴記憶機能に対して、ＵＥ５０（ＩＭＳＩ）がＬＴＥ通信網３を介した通信において最後にパケット通信を行った時刻を要求する。
この要求を受けると、Ｐ−ＧＷ２３の通信履歴記憶機能は、ＩＭＳＩをキーとして検索を行い、ＵＥ５０におけるパケットの最終通過時刻を取得し、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能に対して返答する。

Ｐ−ＧＷ２３の通信履歴記憶機能からの返答の後、ステップＳ１１０において、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ステップＳ１０５で取得した契約情報及びステップＳ１０９で取得したパケットの最終通過時刻に基づいて接続先を決定する。
具体的には、Ｐ−ＧＷ２３の通信履歴記憶機能は、ＵＥ５０がＬＴＥ通信網３を介した通信経路において現在確立しているＡＰＮの種別、当該ＵＥ５０（ＩＭＳＩ）が利用可能なＰ−ＧＷ２３の収容コネクション数、当該ＵＥ５０の通信状況（通信中か否か）に基づいて、無線ＬＡＮ通信網３から外部網ＮＷまでの接続形態を決定する。

ここで、ステップＳ１１０における接続先決定方法の詳細について具体的に説明する。本実施形態では、シームレスハンドオーバー、接続先のＰ−ＧＷ２３の変更、又はＬＢＯ（Local Break-Out）の何れかにより、無線ＬＡＮ通信網３から外部網ＮＷまでの接続を行う。

図４（Ａ）は、シームレスハンドオーバーする際の動作例である。この場合、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ＬＴＥ通信網３を介した通信経路Ｐ１で用いていたＰ−ＧＷ２３と同じＰ−ＧＷ２３を接続先として決定することで、ＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２、Ｐ−ＧＷ２３からなる通信経路Ｐ２を確立する。
シームレスハンドオーバーによれば、通信経路Ｐ２においてＵＥ５０に通知されるＩＰアドレスは、通信経路Ｐ１と同一のＩＰアドレスとなることから、通信を途切れさせることなく、無線ＬＡＮ通信網４にトラヒックをオフロードすることができる。

図４（Ｂ）は、接続先のＰ−ＧＷ２３を変更して通信経路を確立する際の動作例である。この場合、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ＬＴＥ通信網３を介した通信経路Ｐ１で用いていたＰ−ＧＷ２３と異なるＰ−ＧＷ２３を接続先として決定することで、ＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２、異なるＰ−ＧＷ２３からなる通信経路Ｐ２Ａを確立する。通信経路Ｐ１で用いていたＰ−ＧＷ２３と異なるＰ−ＧＷ２３としては、ＵＥ５０（ＩＭＳＩ）が利用可能なＰ−ＧＷ２３のうち負荷の低いＰ−ＧＷ２３を用いることができ、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、例えば、ＵＥ５０が利用可能なＰ−ＧＷ２３の収容コネクション数に基づいて変更先のＰ−ＧＷ２３を選択する。

Ｐ−ＧＷ２３を変更することで、ＥＰＣ（Ｐ−ＧＷ２３）の負荷分散が可能という利点がある。他方、ＩＰアドレスの払い出しは変更後のＰ−ＧＷ２３で実施されるため、ＬＴＥ通信サービスで利用していたＩＰアドレスとは異なるアドレスがＵＥ５０に通知され、結果、ＬＴＥ通信サービスにおいて通信中であった場合に通信が途切れる可能性がある。この点、音声通信ではなくデータ通信である場合には許容される場合もあり、また、図３のステップＳ１０９に示すように、パケットの最終通過時刻を加味してＰ−ＧＷ２３を変更することで、ＬＴＥ通信サービスにおける通信タイミングを避けることができ、結果、通信が途切れてしまうことを避けることができる。

図４（Ｃ）は、ＬＢＯする際の動作例である。この場合、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、Ｐ−ＧＷ２３を介さずＴＷＡＧ４２から外部網ＮＷに直接接続することで、ＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２からなる通信経路Ｐ３を確立する。
シームレスハンドオーバーによれば、ＴＷＡＧ４２又はＡＰ４１からＩＰアドレスの払い出しが行われるため、ＬＴＥ通信サービスで利用していたＩＰアドレスとは異なるアドレスがＵＥ５０に通知されることになるものの、ＥＰＣ（Ｐ−ＧＷ２３）の負荷を低減することができる。

図３のステップＳ１１０に戻り、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、契約情報及びパケットの最終通過時刻に基づいて無線ＬＡＮ通信網３から外部網ＮＷまでの接続形態を決定する。具体的な決定方法は、通信事業者の運用ポリシーに従うものであり、限定的に解釈されるものではないが、理解を容易にするためにその一例を示す。
例えば、ＵＥ５０が現在利用しているＡＰＮが、音声通信（ＶｏＬＴＥ）である場合にはＩＰアドレスを変更してしまうことを避けるために同一のＰ−ＧＷ２３を継続利用（シームレスハンドオーバー）し、データ通信である場合にはＰ−ＧＷ２３を変更することによる負荷分散やＰ−ＧＷ２３を介さず外部網ＮＷに直接接続（ＬＢＯ）することによる負荷低減を優先するといった決定方法が想定される。

ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能が無線ＬＡＮ通信網３から外部網ＮＷまでの接続形態を決定すると、決定した接続形態に応じて処理が行われる。図５（Ａ）は、シームレスハンドオーバーする際の処理の流れを示すシーケンス図であり、図５（Ｂ）は、Ｐ−ＧＷ２３を変更する際の処理の流れを示すシーケンス図であり、図５（Ｃ）は、ＬＢＯする際の処理の流れを示すシーケンス図である。

図５（Ａ）に示すように、シームレスハンドオーバーする場合、ステップＳ１１１において、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ＬＴＥ通信サービスで利用していたＰ−ＧＷ２３と同じＰ−ＧＷ２３に対してセッション生成要求を行う。この要求を受けた後の処理の流れは、図７に示す従来の方法と基本的に同一であり、ＰＣＲＦ２６におけるＩＰ−ＣＡＮセッションの変更手続き、ＡＡＡサーバ２４やＨＳＳ２５における情報のアップデートが行われ、これらの手続きが完了すると、ＴＷＡＧ４２に対してセッションを生成した旨の通知が行われる。
続いて、ステップＳ１１２において、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ＵＥ５０に対してＬ３アタッチの完了を通知する。これにより、ＵＥ５０からｅＮＢ３１、Ｓ−ＧＷ２２、Ｐ−ＧＷ２３を経由していた通信経路Ｐ１（図３参照）が、ＵＥ５０からＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２、Ｐ−ＧＷ２３を経由する通信経路Ｐ２に切り替わる。

また、図５（Ｂ）に示すように、Ｐ−ＧＷ２３を変更する場合、ステップＳ１２１において、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ＬＴＥ通信サービスで利用していたＰ−ＧＷ２３とは異なるＰ−ＧＷ２３に対してセッション生成要求を行う。その後、セッション生成要求を受けたＰ−ＧＷ２３において、ＩＰアドレスの払い出し等が行われ、ＴＷＡＧ４２に対してセッションを生成した旨の通知が行われる。
続いて、ステップＳ１２２において、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ＬＴＥ通信サービスで利用していたＰ−ＧＷ２３とは異なるＰ−ＧＷ２３が接続先である旨をＵＥ５０に対して通知する。これにより、通信経路Ｐ１が、ＵＥ５０からＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２、変更後のＰ−ＧＷ２３を経由する通信経路Ｐ２Ａに切り替わる。

また、図５（Ｃ）に示すように、ＬＢＯする場合、ステップＳ１３１において、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、ＩＰアドレスの払い出しを行い、ステップＳ１３２において、ＵＥ５０に対して通知する。
これにより、通信経路Ｐ１が、ＵＥ５０からＡＰ４１、ＴＷＡＧ４２、を経由する通信経路Ｐ３に切り替わる。

なお、無線ＬＡＮ通信網４に通信経路Ｐ２Ａ又は通信経路Ｐ３（図４（Ｂ）又は図４（Ｃ））を確立した場合、ＬＴＥ通信サービスで利用していたＰ−ＧＷ２３は利用しなくなることから、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、当該Ｐ−ＧＷ２３に対して通信経路Ｐ１の破棄を要求する通知（デタッチトリガ）を行うこととしてもよい。
また、通信経路Ｐ２Ａ（図４（Ｂ））を確立した場合、ＬＴＥ通信サービスで利用していたＰ−ＧＷ２３とは異なるＰ−ＧＷ２３は、ＵＥ５０に対するＳ−ＧＷ２２までの通信路を確立していないため、ＴＷＡＧ４２は、異なるＰ−ＧＷ２３に対してＳ−ＧＷ２２までの通信経路を確立する旨の通知を行うこととしてもよい。Ｓ−ＧＷ２２と異なるＰ−ＧＷ２３との間の通信経路を確立することで、Ｐ−ＧＷ２３を切り替えた場合であっても通信断を発生させることなくハンドオーバーすることができる。

これらの通知を行うか否かも、通信事業者の運用ポリシーに従うものであり、例えば、無線ＬＡＮ通信網４からＬＴＥ通信網３に直ぐに戻るＵＥ５０に対しては、このような通知を行わないこととしてもよい。

また、ＵＥ５０が利用しているＡＰＮが複数ある場合、ＴＷＡＧ４２の接続先決定機能は、一のＡＰＮの通信経路を確立した後に残りのＡＰＮに対する通信経路の確立（図３のステップＳ１０９以降の処理）を行うことで、全てのＡＰＮに対して外部網ＮＷまでの通信経路を確立する。

［実施形態の効果］
以上、本発明の通信経路確立方法が好適に用いられる通信システムＳについて説明したが、このような通信経路確立方法によれば、以下の効果が期待できる。

ＬＴＥ通信網３だけでなく無線ＬＡＮ通信網４を利用可能なＵＥ５０は、公衆無線ＬＡＮの通信エリアに在圏すると自身が保持するＳＩＭを一意に識別するＩＭＳＩを通知し、自身が当該公衆無線ＬＡＮを利用可能であるかの認証を受ける。本実施形態の通信経路確立方法では、公衆無線ＬＡＮの通信エリアに在圏するとＵＥ５０から自動的に通知されるＩＭＳＩに基づいて、ＬＴＥ通信網３で利用しているＡＰＮやＰ−ＧＷ２３を特定し、通信経路の切り替えを行う。
これにより、無線ＬＡＮに対応したＵＥ５０であれば、本実施形態の通信経路確立方法により通信経路の切り替えを行うことができるため、ＷＬＣＰ機能という特別な機能を有しているか否かに関わらず、ＬＴＥ通信網３から無線ＬＡＮ通信網４に通信経路を切り替えることができる。

また、通信経路の切り替えをＵＥ５０ではなく、ＴＷＡＧ４２で行うことができるため、ＵＥ５０において外部網ＮＷまでの接続形態（シームレスハンドオーバー、ＬＢＯ等）を判別及び指示する必要がなく、ＵＥ５０に複雑な機能を持たせる必要がない。加えて、ＴＷＡＧ４２で通信経路の切り替え行うため、ＵＥ５０側の事情ではなく通信事業者の運用ポリシーに従って通信経路の切り替えを行うことができる。
これにより、ＬＴＥ通信網３のトラヒック分散に加え、ＥＰＣの負荷分散、負荷低減を適切に実現することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。特に、装置の分散・統合の具体的な実施形態は以上に図示するものに限られず、その全部又は一部について、種々の付加等に応じて、又は、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

１・・・ＩＰ移動通信網
２・・・コアネットワーク
２１・・・ＭＭＥ
２２・・・Ｓ−ＧＷ
２３・・・Ｐ−ＧＷ
２４・・・ＡＡＡサーバ
２５・・・ＨＳＳ
２６・・・ＰＣＲＦ
３・・・ＬＴＥ通信網
３１・・・ｅＮＢ
４・・・無線ＬＡＮ通信網
４１・・・ＡＰ
４２・・・ＴＷＡＧ
５０・・・ＵＥ（通信装置）
ＮＷ・・・外部網

Claims (6)

1. 複数種類の通信網を介した通信経路を確立する通信経路確立方法であって、
   第１通信網を利用して通信している通信装置が第２通信網に在圏すると、当該第２通信網に設けられたゲートウェイにおいて、前記通信装置の契約者情報を取得するステップと、
   前記第２通信網に設けられたゲートウェイにおいて、取得した前記契約者情報に基づいて前記通信装置の前記第１通信網における通信で使用しているゲートウェイの種別を示す契約情報を特定するステップと、
   前記第２通信網に設けられたゲートウェイにおいて、特定した前記契約情報が示す、前記通信装置が前記第１通信網における通信において利用している種別のゲートウェイから、前記通信装置が前記第１通信網を介した通信において最後にパケット通信を行った時刻を取得するステップと、
   前記第２通信網に設けられたゲートウェイにおいて、取得した前記時刻に基づいて、前記通信装置がパケットを送受信していないタイミングにおいて、特定した前記契約情報に基づいて前記第２通信網から、前記第１通信網及び前記第２通信網に接続される外部網までの通信経路を確立するステップと、
   を含む通信経路確立方法。
2. 前記取得するステップにおいて取得した前記契約者情報に基づいて、前記第２通信網の利用認証を行うステップ、を更に含み、
   前記特定するステップ及び前記確立するステップは、前記利用認証の結果、利用が許可された前記通信装置に対して行われる、
   請求項１に記載の通信経路確立方法。
3. 前記確立するステップは、前記第２通信網から前記種別のゲートウェイを介して前記外部網に接続する第１通信経路を確立する、
   請求項１又は２に記載の通信経路確立方法。
4. 前記契約情報は、前記通信装置が前記第１通信網における通信において利用しているゲートウェイの種別及び当該通信において前記通信装置が利用可能なゲートウェイの種別であり、
   前記確立するステップは、前記通信装置が利用可能なゲートウェイのうち、利用しているゲートウェイとは異なるゲートウェイを介して前記第２通信網から前記外部網に接続する第２通信経路を確立する、
   請求項１又は２に記載の通信経路確立方法。
5. 前記契約情報は、前記通信装置が前記第１通信網における通信において利用しているゲートウェイの種別及び当該通信において前記通信装置が利用可能なゲートウェイの種別であり、
   前記確立するステップは、前記種別のゲートウェイを介することなく前記第２通信網から前記外部網に接続する第３通信経路を確立する、
   請求項１又は２に記載の通信経路確立方法。
6. 前記確立するステップにおいて、前記外部網に接続する新たな通信経路を確立すると、前記通信装置が前記第１通信網における通信において利用している通信経路を破棄するステップ、
   を更に含む請求項４又は５に記載の通信経路確立方法。
   

Images