JP6470392B2 - 統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイを介するシステム間ハンドオーバーおよびマルチ接続性 - Google Patents

統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイを介するシステム間ハンドオーバーおよびマルチ接続性 Download PDF

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Description

(関連出願の引用)
本願は、米国仮特許出願第62/024,157号(2014年7月14日出願)の米国特許法§119(e)に基づく利益を主張し、上記出願の内容は、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、追加の要求が、多様な無線ネットワークのより広範な使用をサポートするために、無線システムに課されている。モバイルネットワークオペレータ(MNO)は、それらのセルラーおよびコアネットワークサービスを補完する方法で「キャリアグレード」のWi−Fiを組み込み始めている。例えば、MNOは、それらのセルラーおよびコアネットワークからインターネットトラフィックをオフロードするために、IEEE802.11に基づく無線ローカルエリアネットワーキング技術を指す、WiFiの採用を模索している。MNOは、Wi−Fiネットワークのユーザに、セルラーシステムの進化型パケットコア(EPC)へのアクセスを提供しようともしている。
セルラーネットワークとWi−Fiネットワークとのシステム間統合の要求は増加し続けているが、そのような統合を提供する既存の方法は、リソース集約的であることが証明され、進行中の通信に中断をもたらすことが多すぎる。
出願人は、本明細書において、統合されたロングタームエボリューション(LTE)および信頼されているWLANアクセスネットワーク(TWAN)におけるシステム間移動性のためのシステムおよび方法を開示する。例示的システムは、移動性管理エンティティ(MME)およびサービングゲートウェイ(SGW)と統合され、HeNB/LTEアクセスネットワークおよびTWANの両方とのインターフェースを有する統合されたスモールセルおよびWiFi(ISW)ゲートウェイ(GW)を備えている。ISW GWは、LTEアクセスネットワークおよびTWANの両方のための共通制御ゲートウェイおよび共通ユーザゲートウェイの両方として動作する。ISW GWは、制御プレーン通信をLTEアクセスネットワークおよびTWANの両方から受信し、通信をLTEおよびTWANアクセスの両方のための共通制御プレーンとして動作するMMEに転送する。同様に、ISW GWは、ユーザプレーン通信をLTEアクセスネットワークおよびTWANの両方から受信し、通信をLTEアクセスネットワークおよびTWANの両方のための共通ユーザプレーンとして動作するSGWに転送する。
ユーザ機器(UE)は、ISW GWならびに統合されたMMEおよびSGWへのその接続を介して、LTEアクセスネットワークまたはTWANのいずれかを通して、パケットデータネットワーク(PDN)の能力にアクセスすることが可能である。さらに、UEとPDNとの間の既存の通信接続が、LTEアクセスネットワークまたはTWANのうちの一方から他方にハンドオーバーされ得る。なおさらに、MMEおよびSGWは、1つはLTEアクセスネットワークを介して、1つはTWANを介して、UEとパケットネットワークとの間の2つの通信経路を同時に維持することを提供する。
本概要は、以下の発明を実施するための形態にさらに説明される簡略化された形態における一連の概念を紹介するために提供される。本概要は、請求される主題の重要な特徴または不可欠な特徴を識別することを意図するものではなく、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を意図するものでもない。他の特徴は、以下に説明される。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
(項目1)
システムであって、
ユーザデバイスに無線ワイヤレスネットワークへのアクセスを提供するように適合されている信頼されている無線アクセスネットワークと、
3GPPアクセスネットワークと通信可能に結合されている統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイと
を備え、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、第1の通信インターフェースを介して、前記信頼されている無線アクセスネットワークと通信可能に結合され、前記第1の通信インターフェースは、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイと前記信頼されている無線アクセスネットワークとの間で制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを受信および伝送し、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、第2のインターフェースを介して、制御プレーンデータを前記3GPPアクセスネットワークと通信し、第3のインターフェースを介して、ユーザプレーンデータを前記3GPPアクセスネットワークと通信し、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、第4のインターフェースを介して、制御プレーンデータを移動性管理エンティティサーバと通信し、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、パケットデータネットワークと通信可能に結合されている第5のインターフェースを介して、ユーザプレーンデータをサービングゲートウェイと通信する、システム。
(項目2)
前記信頼されている無線アクセスネットワークは、信頼されている無線アクセスゲートウェイを備え、前記信頼されている無線アクセスゲートウェイは、前記第1の通信インターフェースを介して、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイと通信するようにプログラムされている、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記信頼されている無線アクセスネットワークは、無線ローカルエリアネットワークアクセスノードを備え、前記無線ローカルエリアネットワークアクセスノードは、前記第1の通信インターフェースを介して、前記スモールセルおよびWiFiゲートウェイと通信するようにプログラムされている、項目1に記載のシステム。
(項目4)
前記第1の通信インターフェースは、S1aインターフェースである、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記第2の通信インターフェースは、S1−MMEインターフェースであり、前記第3の通信インターフェースは、S1−Uインターフェースである、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記第4の通信インターフェースは、S1−MME’インターフェースであり、前記第5の通信インターフェースは、S1−U’インターフェースである、項目1に記載のシステム。
(項目7)
前記信頼されている無線アクセスネットワークは、前記スモールセルおよびWiFiゲートウェイと前記信頼されている無線アクセスネットワークと通信可能に結合されているユーザデバイスとの間でデータ通信するようにプログラムされている、項目1に記載のシステム。
(項目8)
前記スモールセルおよびWiFiゲートウェイは、前記第1の通信インターフェースを
介して、前記サービングゲートウェイから受信されるデータを前記信頼されている無線アクセスネットワークに通信するようにプログラムされている、項目1に記載のシステム。
(項目9)
システムであって、
1つ以上のコンピューティングプロセッサと、
前記1つ以上のコンピューティングプロセッサと通信可能に結合されているコンピューティングメモリと
を備え、
前記コンピューティングメモリは、実行可能命令を備え、前記命令は、前記1つ以上のコンピューティングプロセッサによる実行時、
第1の通信インターフェースを介して、制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを信頼されている無線アクセスネットワークと通信することと、
第2の通信インターフェースを介して、制御プレーンデータを3GPPアクセスネットワークと通信することと、
第3の通信インターフェースを介して、ユーザプレーンデータを前記3GPPアクセスネットワークと通信することと、
第4の通信インターフェースを介して、制御プレーンデータを移動性管理エンティティサーバと通信することと、
第5の通信インターフェースを介して、ユーザプレーンデータをパケットデータネットワークと通信可能に結合されているサービングゲートウェイと通信することと
を含む動作を前記システムに行わせる、システム。
(項目10)
第1の通信インターフェースを介して、制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを信頼されている無線アクセスネットワークと通信することは、制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを信頼されている無線アクセスゲートウェイと通信することを含む、項目9に記載のシステム。
(項目11)
第1の通信インターフェースを介して、制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを信頼されている無線アクセスネットワークと通信することは、制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを無線ローカルエリアネットワークアクセスノードと通信することを含む、項目9に記載のシステム。
(項目12)
前記第1の通信インターフェースは、S1aインターフェースである、項目9に記載のシステム。
(項目13)
前記第2の通信インターフェースは、S1−MMEインターフェースであり、前記第3の通信インターフェースは、S1−Uインターフェースである、項目9に記載のシステム。
(項目14)
前記第4の通信インターフェースは、S1−MME’インターフェースであり、前記第5の通信インターフェースは、S1−U’インターフェースである、項目9に記載のシステム。
(項目15)
方法であって、
無線アクセスネットワークが、ユーザデバイスから接続を確立するための要求を受信することと、
前記無線アクセスネットワークが、統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイにセッションを作成するための要求を通信することと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイが、移動性管理エンティティ
にセッションを作成するための要求を通信することと、
前記移動性管理エンティティが、サービングゲートウェイにセッションを作成するための要求を通信することと、
前記サービングゲートウェイが、前記移動性管理エンティティに応答を通信することと、
前記移動性管理エンティティが、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに応答を通信することと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイが、前記無線アクセスネットワークに接続が確立されたことを示す応答を通信することと、
前記無線アクセスネットワークが、前記ユーザデバイスに接続が確立されたことを示す応答を通信することと
を含む、方法。
(項目16)
前記無線アクセスネットワークが、前記ユーザデバイスにインターネットプロトコルアドレスを伝送することをさらに含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記無線アクセスネットワークが、前記サービングゲートウェイと前記ユーザデバイスとの間でデータをルーティングすることをさらに含む、項目15に記載の方法。
(項目18)
前記ユーザデバイスから接続を確立するための要求を受信することは、前記ユーザデバイスからWi−Fiアクセスポイントに関連付けるための要求を受信することを含む、項目15に記載の方法。
(項目19)
前記無線アクセスネットワークは、信頼されている無線アクセスネットワークである、項目15に記載の方法。
(項目20)
方法であって、
無線アクセスネットワークが、ユーザデバイスから無線ローカルエリアネットワークとの接続を確立するための要求を受信することであって、前記ユーザデバイスは、セルラー通信を介して、パケットデータネットワークとの既存の接続を有する、ことと、
前記無線アクセスネットワークが、セッションを作成するための要求を生成し、統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに伝送することと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイが、セッションを作成するための要求を移動性管理エンティティに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、作成要求を生成し、選択されたサービングゲートウェイに伝送することと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、セッションを作成するための要求を生成し、選択されたPDNゲートウェイに伝送することであって、前記セッションを作成するための要求は、前記パケットデータネットワークとの既存の接続によって使用されている既存の通信経路をハンドオーバーすることを示す情報を含む、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、セッション作成応答を前記選択されたPDNゲートウェイから受信することであって、前記セッション作成応答は、セルラー通信を介した前記パケットデータネットワークとの既存の接続に関連して前記ユーザデバイスに以前に割り当てられたネットワークアドレスを含む、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、前記セッション作成応答を前記移動性管理エンティティに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、前記セッション作成応答を前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに伝送することと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイが、前記セッション作成応答を前記無線アクセスネットワークに伝送することと、
前記無線アクセスネットワークが、前記ユーザデバイスとの接続が確立されたことを示す情報を生成し、前記ユーザデバイスに伝送することと
を含む、方法。
(項目21)
前記ユーザデバイスが、セルラー通信を介した前記パケットデータネットワークとの既存の接続の解放を開始することをさらに含む、項目20に記載の方法。
(項目22)
前記無線アクセスネットワークが、データを前記ユーザデバイスに送受信することをさらに含む、項目20に記載の方法。
(項目23)
前記無線アクセスネットワークは、信頼されている無線アクセスネットワークである、項目20に記載の方法。
(項目24)
コンピュータ実装方法であって、
無線アクセスネットワークが、ユーザデバイスからパケットデータネットワークとの無線アクセス接続を確立するための要求を受信することであって、前記ユーザデバイスは、統合されたスモールセルおよびWifiゲートウェイ、移動性管理エンティティ、ならびにサービングゲートウェイを使用して、セルラー通信を介して、前記パケットデータネットワークとの既存の接続を有し、前記要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記無線アクセスネットワークが、セッションを作成するための要求を生成し、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに伝送することであって、前記要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイが、セッションを作成するための要求を前記移動性管理エンティティに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、作成要求を生成し、前記サービングゲートウェイに伝送することであって、前記要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記サービングゲートウェイが、セッションを作成するための要求を生成し、選択されたPDNゲートウェイに伝送することであって、前記要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、セッション作成応答を前記選択されたPDNゲートウェイから受信することであって、前記セッション作成応答は、前記既存の接続に関連して前記ユーザデバイスに以前に割り当てられたネットワークアドレスを含む、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、前記セッション作成応答を前記移動性管理エンティティに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、前記セッション作成応答を統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに伝送することと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイが、前記セッション作成応答を前記無線アクセスネットワークに伝送することと、
前記無線アクセスネットワークが、前記ユーザデバイスとの接続が確立されたことを示す情報を生成し、伝送することと
を含む、コンピュータ実装方法。
(項目25)
前記無線アクセスネットワークは、信頼されている無線アクセスネットワークである、項目24に記載のコンピュータ実装方法。
(項目26)
コンピュータ実装方法であって、
セルラー通信ネットワークが、ユーザデバイスから前記セルラー通信ネットワークにアタッチするためのアタッチ要求を受信することであって、前記アタッチ要求は、ハンドオーバーを実施するための指示を含み、前記ユーザデバイスは、無線アクセスネットワークを介して、パケットデータネットワークとの既存の接続を有する、ことと、
前記セルラー通信ネットワークが、統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに、前記アタッチ要求を識別し、ハンドオーバーを実施するための指示を含むメッセージを通信することと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiが、移動性管理エンティティにアタッチするための要求を通信することであって、前記要求は、ハンドオーバーを実施するための指示を含む、ことと、
前記移動性管理エンティティが、無線アクセスネットワークを介した前記パケットデータネットワークとの既存の接続に関する情報を読み出すことと、
前記移動性管理エンティティが、作成要求を生成し、選択されたサービングゲートウェイに伝送することと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、セッションを作成するための要求を生成し、選択されたPDNゲートウェイに伝送することであって、前記セッションを作成するための要求は、前記パケットデータネットワークへの既存の接続によって使用されている既存の通信経路をハンドオーバーすることを示す情報を含む、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、セッション作成応答を前記選択されたPDNゲートウェイから受信することであって、前記セッション作成応答は、セルラー通信を介した前記パケットデータネットワークとの既存の接続に関連して前記ユーザデバイスに以前に割り当てられたネットワークアドレスを含む、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、前記セッション作成応答を前記移動性管理エンティティに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、前記セッション作成応答を前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイを介して、前記セルラー通信ネットワークに前記セルラー通信ネットワークと前記サービングゲートウェイとの間に通信経路を確立するための要求を通信することと、
前記移動性管理エンティティが、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイを介して、前記無線アクセスネットワークに無線アクセスネットワークを介した前記パケットデータネットワークとの既存の接続を非アクティブ化するための要求を通信することと
を含む、コンピュータ実装方法。
(項目27)
前記無線アクセスネットワークは、信頼されている無線ネットワークである、項目26に記載のコンピュータ実装方法。
(項目28)
コンピュータ実装方法であって、
セルラー通信ネットワークが、ユーザデバイスからパケットデータネットワークとの接続を確立するための要求を受信することであって、前記ユーザデバイスは、統合されたスモールセルおよびWifiゲートウェイ、移動性管理エンティティ、ならびにサービングゲートウェイを使用する、無線アクセスネットワークを介して、前記パケットデータネットワークとの既存の接続を有し、前記要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記セルラー通信ネットワークが、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイにアタッチ要求を通信することであって、前記アタッチ要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイが、セッションを作成するための要求を前記移動性管理エンティティに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、作成要求を生成し、前記サービングゲートウェイに伝送することであって、前記要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記サービングゲートウェイが、セッションを作成するための要求を生成し、選択されたPDNゲートウェイに伝送することであって、前記要求は、前記既存の接続を維持することを示す、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、セッション作成応答を前記選択されたPDNゲートウェイから受信することであって、前記セッション作成応答は、前記既存の接続に関連して前記ユーザデバイスに以前に割り当てられたネットワークアドレスを含む、ことと、
前記選択されたサービングゲートウェイが、前記セッション作成応答を前記移動性管理エンティティに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、前記セッション作成応答を統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイに伝送することと、
前記移動性管理エンティティが、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイを介して、前記セルラー通信ネットワークに前記セルラー通信ネットワークと前記サービングゲートウェイとの間に通信経路を確立するための要求を通信することと、
前記セルラー通信ネットワークが、前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイを介して、前記移動性管理エンティティに応答を通信することと
を含む、コンピュータ実装方法。
(項目29)
前記無線アクセスネットワークは、信頼されている無線ネットワークである、項目28に記載のコンピュータ実装方法。
(項目30)
システムであって、
ユーザデバイスに無線ワイヤレスネットワークへのアクセスを提供するように適合されている信頼されていない無線アクセスネットワークと、
前記信頼されていない無線アクセスネットワークに通信可能に結合されている進化型パケットデータゲートウェイと、
3GPPアクセスネットワークと通信可能に結合されている統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイと、
を備え、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、第1の通信インターフェースを介して、前記進化型パケットデータゲートウェイと通信可能に結合され、前記第1の通信インターフェースは、制御プレーンデータおよびユーザプレーンデータを前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイと前記進化型パケットデータゲートウェイとの間で受信および伝送し、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、第2のインターフェースを介して、制御プレーンデータを前記3GPPアクセスネットワークと通信し、第3のインターフェースを介して、ユーザプレーンデータを前記3GPPアクセスネットワークと通信し、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、第4のインターフェースを介して、制御プレーンデータを移動性管理エンティティサーバと通信し、
前記統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイは、パケットデータネットワークと通信可能に結合されている第5のインターフェースを介して、ユーザプレーンデータをサービングゲートウェイと通信する、システム。
前述の概要および以下の例証的実施形態の追加の説明は、添付される図面に関連して熟読されることによって、より深く理解され得る。開示されるシステムおよび方法の潜在的実施形態は、描写されるものに限定されないことを理解されたい。
図1は、TWANおよび3GPP LTEアクセスをPDNに提供するための例示的アーキテクチャを描写する。 図2は、例示的HeNB制御プレーンプロトコルスタックを描写する。 図3は、例示的HeNBユーザプレーンプロトコルスタックを描写する。 図4は、統合されたHeNB/LTEおよびTWANアクセスをPDNに提供するための例示的アーキテクチャを描写する。 図5は、統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイ(ISW GW)の機能的構成要素を描写する。 図6は、ISW GWを備えているシステム内の制御プレーンのための例示的プロトコルスタックを描写する。 図7は、ISW GWを備えているシステム内のユーザプレーンのための例示的プロトコルスタックを描写する。 図8は、UEが、TWANを介して、PDNにアタッチすることに関連付けられる、例示的処理を描写する図である。 図9A−Bは、HeNB/LTEネットワークからTWANへのISW GW内ハンドオーバーに関連付けられる、例示的処理を描写する図を提示する。 図9A−Bは、HeNB/LTEネットワークからTWANへのISW GW内ハンドオーバーに関連付けられる、例示的処理を描写する図を提示する。 図10A−Bは、TWANを介して、PDNとISW GW内マルチ接続通信を確立することに関連付けられる、例示的処理を描写する図を提示する。 図10A−Bは、TWANを介して、PDNとISW GW内マルチ接続通信を確立するステップに関連付けられる、例示的処理を描写する図を提示する。 図11A−Cは、TWANからHeNB/LTEネットワークへの接続のUE開始ISW GW内ハンドオーバーに関連付けられる、例示的処理の図を提示する。 図11A−Cは、TWANからHeNB/LTEネットワークへの接続のUE開始ISW GW内ハンドオーバーに関連付けられる、例示的処理の図を提示する。 図11A−Cは、TWANからHeNB/LTEネットワークへの接続のUE開始ISW GW内ハンドオーバーに関連付けられる、例示的処理の図を提示する。 図12A−Cは、HeNBを介して、PDNとISW GW内マルチ接続通信を確立するステップに関連付けられる、例示的処理を描写する図を提示する。 図12A−Cは、HeNBを介して、PDNとISW GW内マルチ接続通信を確立するステップに関連付けられる、例示的処理を描写する図を提示する。 図12A−Cは、HeNBを介して、PDNとISW GW内マルチ接続通信を確立するステップに関連付けられる、例示的処理を描写する図を提示する。 図13は、統合されたHeNB/LTEおよびPDNへの信頼されていないWLANアクセスを提供するための例示的システムを描写する。 図14は、UEが、信頼されていないWLANを介して、PDNにアタッチすることに関連付けられる、例示的処理を描写する図である。 図15A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UEの系統図である。 図15Bは、本明細書に説明されるシステムおよび方法を実装するために使用され得る、例示的コンピューティングシステムの系統図である。
出願人は、統合されたスモールセルおよびWiFi(ISW)ゲートウェイ(GW)を備えているシステムを開示する。ISW GWは、移動性管理エンティティ(MME)およびサービングゲートウェイ(SGW)と統合され、3GPPアクセスネットワークおよびTWANの両方とのインターフェースを有する。ISW GWは、LTEアクセスネットワークおよびTWANの両方のための共通制御ゲートウェイおよび共通ユーザゲートウェイとして動作する。ISW GWは、制御プレーン通信をLTEアクセスネットワークおよびTWANの両方から受信し、その通信をMMEに転送する。ISW GWは、ユーザプレーン通信をLTEアクセスネットワークおよびTWANの両方から受信し、その通信をSGWに転送する。
ユーザ機器(UE)は、ISW GWを用いることによって、LTEアクセスネットワークまたはTWANのいずれかを通して、パケットデータネットワーク(PDN)の能力にアクセス可能である。UEとPDNとの間の既存の通信接続が、LTEアクセスネットワークまたはTWANのうちの一方から他方にハンドオーバーされ得る。さらに、MMEおよびSGWは、UEとパケットネットワークとの間に、1つはLTEアクセスネットワークを介し、1つはTWANを介する、2つの通信経路を同時に維持することを提供する。
(例示的モバイルネットワーク動作)
現在の実践において、モバイルネットワークオペレータ(MNO)は、典型的には、それらの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」のインターネットトラフィックをオフロードするために、Wi−Fiを採用する。しかしながら、「スモールセル」および「キャリアWi−Fi」の展開におけるオペレータの関心の高まりは、MNOが、ローカルのセルラーおよびWi−Fiネットワークを横断するより良好な相互運用性を探求することを促進すると予期される。概して、「スモールセル」は、3GPP定義セルラー無線アクセス技術(RAT)を使用して、オペレータ認証スペクトルを介して無線ネットワークアクセスを提供する局所的な地理的エリアを指す。
オペレータが、それらのネットワークを最適化し、費用を削減するために「キャリアWi−Fi」を採用するにつれて、オペレータのモバイルコアネットワーク(MCN)と直接インターフェースをとり得る「信頼されている」WLANアクセスネットワーク(TWAN)が、さらに展開されるであろうことが予期される。同様に、高トラフィックである大都市圏のホットスポット場所等の共通地理的エリア内におけるMNOが展開したスモールセルとWi−Fiアクセスネットワークとのさらなる統合があるであろうことも予期される。そのような統合は、セルラーおよびWi−Fiアクセスの両方をサポートするスマートフォンの数の増加によって動機付けられる。
この文脈において、用語「信頼されているWLAN(TWAN)アクセス」は、WLANを介したアクセスからEPCを保護するための適切な手段が講じられている状況を指す。そのような手段は、MNOの裁量に委ねられ、例えば、WLANとEPCとの間の耐タンパー性ファイバ接続の確立、または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の確立を含み得る。対照的に、WLANアクセスが「信頼されていない」と見なされる場合、WLANは、EPCエッジにおいて進化型パケットデータゲートウェイ(ePDG)とインターフェースをとり、ePDGは、WLANを通してEPCにアクセスする各UEとの直接のIPSecセキュリティアソシエーションを確立しなければならない。
(WLANアクセスに関連する3GPP活動)
GPRSトンネリングプロトコル(GTP)は、3GPPネットワークにおけるパケットデータに関する標準トランスポートプロトコルである。異なるタイプの非3GPPネットワーク(例えば、WLAN、WiMAX、CDMA2000)とのインターワーキングの観点から、IETFプロキシモバイルIP(PMIP)プロトコルも、一般的なソリューションとして規格化されている。WLANアクセスネットワークに関して、特に、GTPプロトコルを使用する3GPPアクセスのための規格化プロシージャを対象とした活動が、存在している。活動は、高価なセルラースペクトルの代わりに、より低コストの非ライセンス802.11スペクトルを介して、加入者がMNOのコアネットワークにアクセスすることを可能にすることが意図された。ジェネリックアクセスネットワーク(GAN)、I−WLAN、および信頼されていないWLANのオペレータ採用は非常に限定されているが、信頼されているWLANへの関心は、特に、GTPベースのオプションに関して、活発になっていると考えられる。
「EPCへのGTPおよびWLANアクセスに基づくS2a移動性」(SaMOG)のための3GPP Release 11 SA2ワークアイテムは、「信頼されている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可能にすることに焦点を当てた。このアイテムは、UEに影響を及ぼすであろういずれのソリューションも除外した。信頼されているWLANアクセスを経由するGTPベースのS2aのためのRelease 11のアーキテクチャ、機能説明、およびプロシージャは、続けて規格化された。トンネル管理に適用可能な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、規格化されている。SaMOGは、いくつかのRelease 11限界に対処するためのRelease 12検討事項として拡張されており、UE開始PDN接続、マルチPDN接続、およびシームレスなシステム間ハンドオーバーのためのTWANソリューションを含むであろう。
3GPP Release 10は、EPCへの信頼されていないWLANアクセスのためのGTPベースのS2bインターフェースを規格化した。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に関連付けられたサポートを含んだ。信頼されていないWLANソリューションは、各UEとのIPSecトンネルを確立するために、IPSecのためのUEサポートならびにePDGのEPCサポートを要求し得る。
3GPP Release 6は、WLANアクセスのためのパケットデータゲートウェイ(PDG)を「pre−EPC」パケット交換コアネットワークに導入することによって、規格化されたWLANインターワーキング(I−WLAN)ソリューションを提供した。このリリースは、加えて、GGSNに向けてGTPを使用する「トンネル終端ゲートウェイ」(TTG)を介して、Gnインターフェース(Gn’と表される)の一部を使用してPDG機能性を実装するために、既存のGGSN展開を再使用する方法を説明した。再び、これらのソリューションは、UEとのIPSecトンネルを確立するために、IPSecのためのUEサポートならびにPDG/TTGサポートを要求し得る。
3GPP Release 6は、2G/Wi−Fiデュアルモードハンドセットのためのジェネリックアクセスネットワーク(GAN)サポートも規格化した。Release 8は、3G/Wi−Fiハンドセットのためのサポートを追加した。非ライセンスモバイルアクセス(UMA)は、Wi−Fiを介したGANアクセスに対して携帯電話通信業者によって使用される商品名である。GAN対応UEは、Wi−Fiを使用し、それ自身を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)とインターフェースをとることができる。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1は、GTPベースのWLANの各ソリューションに対する基本要件を例証する。
上記の活動の各々は、高価なセルラー基地局の代わりに、より低コストの非ライセンス802.11アクセスポイントを介して、加入者がオペレータのモバイルコアネットワークにアクセスすることを可能にすることが意図された。GAN、I−WLAN、および信頼されていないWLANのオペレータ採用は非常に限定されているが、信頼されているWLANへの関心は、高まっている。
(EPCへのセルラーLTEおよびTWANアクセスのための既存のアーキテクチャ)
図1は、EPC114へのセルラーLTEおよび信頼されているWLANアクセスを提供する、既存の3GPPアーキテクチャを描写する。3GPP技術仕様書(TS)23.402の第16.1.1節(その内容は、その全体として本明細書に参照することによって本明細書に組み込まれる)に説明されるように、オペレータによってWLAN110が信頼されていると見なされると、信頼されているWLANアクセスネットワーク(TWAN)112は、認証、承認、および課金のための3GPP AAAサーバ118に向かうSTaインターフェース116を介して、ユーザプレーントラフィックフローのためのPDNゲートウェイ(PGW)122に向かうS2aインターフェース120を介して、進化型パケットコア(EPC)114に接続されることができる。TWANからローカルIPネットワークおよび/または直接インターネットへの代替経路も、示される。
3GPP LTEアクセスネットワーク130(すなわち、進化型ノードB)は、移動性管理エンティティ(MME)134との通信経路を提供するS1−MMEインターフェース132を介してEPC114に接続される。S1−Uインターフェース136は、サービングゲートウェイ(SGW)138との通信経路を提供し、SGW138は、S5インターフェース140を介してPDNゲートウェイ(PGW)122とインターフェースをとる。
随意の「ローカルゲートウェイ」機能(L−GW)150が、例えば、Home eNB(HeNB)展開のために、スモールセルLTEアクセスを提供する。同様に、随意の「HeNBゲートウェイ」(HeNB GW)152が、複数のHeNBのために制御プレーン信号通信をMME134に向けて集約させるために使用され得、それは、SGW138に向けてHeNBユーザプレーントラフィックを処理するためにも使用され得る。随意のHeNB管理システム(HeMS)155は、ブロードバンドフォーラム(BBF)によって発表され、3GPPによって採用されたTR−069規格に基づいて、HeNBの「プラグアンドプレイ」自動構成を提供する。随意のセキュリティゲートウェイ(SeGW)157は、HeNB152を介するEPCへの信頼されているアクセスを提供する。
(Home eNodeB(HeNB))
3GPPは、LTEフェムトセルをHome eNodeB(HeNB)と呼ぶ。HeNBは、経験のある技術者の必要なく、居住および企業環境にインストールされることができる「プラグアンドプレイ」カスタマ構内設備(CPE)として設計されている。HeNBは、「ホットスポット」場所を含む、公共施設にも展開され得る。HeNBは、自動構成のために、遠隔HeNB管理システム(HeMS)にアクセスするためにブロードバンドインターネット接続を使用する一方、セルラーパケットデータサービスのために、EPCネットワークへのバックホールアクセスも提供する。
HeNBは、クローズド、オープン、またはハイブリッドモードのいずれかで動作する。クローズドHeNBは、関連付けられた限定加入者グループ(CSG)の一部であるUEへのアクセスのみを可能にする。オープンHeNBは、全加入者へのアクセスを可能にする。ハイブリッドHeNBは、関連付けられたCSG加入者のための優遇措置を提供するが、リソース可用性に基づいて、他の加入者へのアクセスも可能にする(おそらくQoSの低下を伴う)。
一般に、HeNBとeNBとの間の主な区別のうちの1つは、TR−069ベースのHeMSを使用した「自動構成」特徴である。HeNBは、インターネットへのブロードバンド接続を伴って電源投入されると、事前にプログラムされた「完全に指定されたドメイン名」(FQDN)を使用したDNSルックアップに基づいて、HeMSにアクセスする。そこから、HeNBは、使用されるべきセキュリティゲートウェイ(SeGW)と、随意に、使用されるべきHeNBゲートウェイ(HeNB GW)とに対する情報を含む全てのその構成データを受信する。
「スモールセル」eNBの他の特性は、HeNBと同様であり得るが(例えば、機器コストの削減、短距離/低電力動作、SeGWを介したセキュアなEPCアクセス、CSG制限、単一/全セクタサービスエリア等)、HeMSの使用およびHeNB GWへの潜在的接続は、HeNBをeNBから区別する。
(信頼されているWLANアクセスネットワーク(TWAN))
WLANアクセスネットワーク(WLAN AN)110は、1つ以上のWLANアクセスポイント(AP)を備えている。APは、SWwインターフェース156を介したUEのWLAN IEEE802.11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。
信頼されているWLANアクセスゲートウェイ(TWAG)160は、PGW122とのGTPベースのS2aインターフェース120を終端させ、そのWLANアクセスリンク上のUE162のためのデフォルトのIPルータとしての役割を果たし得る。それは、UE162のためのDHCPサーバとしての役割も果たし得る。TWAG160は、典型的には、(WLAN APを介した)UE162と(PGWを介した)関連付けられたS2a 120 GTP−Uトンネル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。
信頼されているWLAN AAAプロキシ(TWAP)164は、3GPP AAAサーバ118とのDiameterベースのSTaインターフェース116を終端させる。TWAP164は、WLAN AN110と3GPP AAAサーバ118(またはローミングの場合はプロキシ)との間でAAA情報を中継する。TWAP164は、レイヤ2のアタッチおよびデタッチイベントの発生をTWAG160に知らせることができる。TWAP164は、UE加入データ(IMSIを含む)とUE MACアドレスとのバインディングを確立し、そのような情報をTWAG160に提供することができる。
(既存のシステムにおけるTWANを経由する認証およびセキュリティ)
既存のシステムにおいて、UE162は、3GPPおよび非3GPP WLANアクセスの両方のためのUSIM特徴を活用することができる。認証およびセキュリティのための処理は、3GPP TS23.402の第4.9.1節(その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に説明される。その中で説明されるように、WLANを介して起こるもの等の非3GPPアクセス認証は、アクセス制御のために使用されるプロセスを定義し、それによって、加入者が、EPCネットワークとインターワークされる非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。非3GPPアクセス認証信号通信は、UEと3GPP AAAサーバ118とHSS170との間で実行される。認証信号通信は、AAAプロキシを通過し得る。
信頼されている3GPPベースのアクセス認証は、STa参照ポイント116を横断して実行される。3GPPベースのアクセス認証信号通信は、IETFプロトコル、例えば、拡張可能認証プロトコル(EAP)に基づく。STaインターフェース116およびDiameterアプリケーションは、信頼されている非3GPPアクセスを介するEPCアクセスのためにUE162を認証および承認するために使用される。3GPP TS29.273(その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)は、STaインターフェース上で現在サポートされている標準TWANプロシージャを説明する。
(既存のシステムにおけるTWANを経由するIPアドレス割り当て)
新しいPDN接続がTWAN112を経由してEPC114と確立されると、GTPベースのTWANを介したEPCアクセスのために、IPv4アドレスおよび/またはIPv6プレフィックスがUE162に割り当てられる。別個のIPアドレスも、ローカルネットワークトラフィックおよび/または直接のインターネットオフロードのためにTWAN112によって割り当てられ得る。
TWAN112を介するEPC114を通したPDN接続のために、TWAN112は、EAP/DiameterまたはWLCP信号通信を介して関連PDN情報を受信する。TWAN112は、GTPセッション作成要求を介して、UE162のためのIPv4アドレスをPGW122から要求し得る。IPv4アドレスは、GTPセッション作成応答を介して、GTPトンネル確立中にTWAN112に送達される。UE162がDHCPv4を介してPDN接続のためのIPv4アドレスを要求すると、TWAN112は、受信されたIPv4アドレスをDHCPv4信号通信内でUE162に送達する。IPv6に対して、対応するプロシージャも、定義される。
(LTEを介したアクセスに関する既存のプロシージャ)
3GPP LTEアクセスのために、UE162は、EPCネットワーク114へのその最初のアタッチメントの一部として、PDN接続を自動的にトリガする。UE162は、続けて、必要に応じて、追加のPDN接続を確立し得る。
アタッチプロシージャの主要な目的は、UE162が、加入しているサービスを受信するために、ネットワークに登録することである。アタッチプロシージャは、ユーザの識別を確認し、受信することが許可されているサービスを識別し、セキュリティパラメータを確立し(例えば、データ暗号化のために)、ネットワークにUEの初期場所を通知する(例えば、ページングされる必要がある場合)。さらに、今日のユーザによって期待される「常時オン」ネットワーク接続をサポートするために、LTE規格は、アタッチプロシージャの一部として、デフォルトPDN接続の確立を規定する。このデフォルト接続のための無線リソースは、無活動の期間中、解放されるが、しかしながら、接続の残りは、そのままであり、エンドツーエンド接続は、UEサービス要求に応答して無線リソースを再度割り当てることによって、迅速に再確立されることができる。
UE162が、(H)eNB LTEアクセスネットワーク130を介してEPC114へのアタッチを試みる場合、UE162は、最初に、(H)eNB LTEアクセスネットワーク130とのRRC接続を確立し、RRC信号通信内にアタッチ要求をカプセル化する。(H)eNB LTEアクセスネットワーク130は、次いで、S1−MMEインターフェース132上のS1−AP信号通信を介して、MME134にアタッチ要求を転送する。MME134は、S6aインターフェース172を介してHSS170から加入情報を読み出し、UE162を認証し、EPC114へのアタッチメントを可能にする。
UE162を正常に認証した後、MME134は、(例えば、(H)eNB LTEアクセスネットワーク130への接さに基づいて)SGW138を選択し、(例えば、HSS170から読み出されたデフォルトのAPNまたはUE162によって要求された特定のAPNに基づいて)PGW122も選択する。MME134は、S11インターフェース174を経由して、SGW138と通信し、PDN接続の作成を要求する。SGW138は、信号通信を実行し、S5インターフェース140を経由して、指定されたPGW122とのGTPユーザプレーントンネルを確立する。
「GTP制御」信号通信は、MME134と(H)eNB130との間のS1−APプロトコル内で起きる。これは、最終的に、(H)eNB130とSGW138との間のS1−Uインターフェース136上のGTPユーザプレーントンネルの確立につながる。UE162とPGW122との間のPDN接続のための経路は、したがって、(H)eNB130およびSGW138を通して完成する。
(TWANを介したEPCアクセスのための既存のプロシージャ)
TWAN112を介して通信が起こる既存のシステムにおいて、UE162認証およびEPC114アタッチメントは、UE162と3GPP AAAサーバ118との間のEAP信号通信を介して遂行される。
PDN接続サービスは、UE162とTWAN112との間のポイントツーポイント接続によって提供され、そのポイントツーポイント接続は、TWAN112とPGW122との間のS2aベアラ120と連結される。LTEモデルと異なり、WLAN無線リソースは、EPCの観点から、「常時オン」である。言い換えると、任意の電力節約最適化が、WLAN内でIEEE802.11プロシージャを使用して、透過的にハンドリングされる。
UE162がTWAN112を介してEPC114にアタッチを試みる場合、UE162は、最初に、WLAN110とのレイヤ2接続を確立し、EAPoL信号通信内にEAPメッセージをカプセル化する。WLAN110は、EAPメッセージをTWAP164に転送し、TWAP164は、Diameter信号通信内にメッセージをカプセル化し、STaインターフェース116を介して3GPP AAAサーバ118にメッセージを転送する。3GPP AAAサーバ118は、SWxインターフェース180を介してHSS170から加入情報を読み出し、UE162を認証し、EPC114へのアタッチメントを可能にする。
3GPP Release 11に対して、3GPP AAAサーバ118はまた、HSS170にプロビジョニングされたデフォルトのPDNへのPDN接続を確立するための情報をSTaインターフェース116を介してTWAN112に提供する。TWAN112は、次いで、直接PGW122に向けて、S2aインターフェース120を経由して、GTP制御プレーン(GTP−C)およびユーザプレーン(GTP−U)プロトコルを実行し、それによって、TWAN112を通したUE162とPGW122との間のPDN接続を完成する。
3GPP Release 12に対して、SaMOGフェーズ2ワークアイテムは、UE開始PDN接続、マルチPDN接続、およびシームレスなシステム間ハンドオーバーのための追加のプロシージャを定義する。単一PDN対応TWANシナリオの場合に対して、EAP拡張が、UE開始PDN要求およびシームレスなシステム間ハンドオーバー要求をサポートするために定義される。マルチPDN対応TWANシナリオの場合に対して、WLAN制御プロトコル(WLCP)が、UEとTWANとの間に定義され、1つ以上のUE PDN接続要求およびシームレスなハンドオーバプロシージャを可能にする。しかしながら、別個のプロシージャが、UE認証のために、UEと3GPP AAAサーバとの間で依然として利用される。
(HeNBゲートウェイ(NeNBGW)のための既存のプロシージャ)
3GPP TS36.300の第4.6節(その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)は、HeNBおよびHeNB GWによってサポートされるべきStage2のアーキテクチャ、機能、およびインターフェースを説明する。その中に説明されるように、E−UTRANアーキテクチャは、HeNBとEPCとの間のS1インターフェースが多数のHeNBをスケーラブルな様式でサポートすることを可能にするために、Home eNBゲートウェイ(HeNB GW)を展開し得る。HeNB GWは、C−プレーン、具体的には、S1−MMEインターフェースのためのコンセントレータとしての役割を果たす。HeNB GWは、MMEにeNBのように見える。HeNB GWは、HeNBにMMEのように見える。
UEアタッチメントにおけるMMEの選択は、HeNBの代わりに、HeNB GWによってホストされる。HeNB GWは、制御プレーンデータをHeNBとMMEとの間で中継する。HeNB GWは、HeNBおよびMMEの両方との非UE専用プロシージャを終端させる。非UE専用プロシージャに関連付けられた任意のプロトコル機能の範囲は、HeNBとHeNB GWとの間および/またはHeNB GWとMMEとの間である。UE専用プロシージャに関連付けられた任意のプロトコル機能は、HeNBおよびMME内のみに常駐する。HeNB GWは、随意に、HeNBに向かうユーザプレーンとS−GWに向かうユーザプレーンとを終端させ、ユーザプレーンデータをHeNBとS−GWとの間で中継し得る。
図2は、既存のシステムにおける制御プレーンのためのHeNB GWプロトコルスタックを描写する。示されるように、既存の方法に従って、HeNB GWは、S1−MMEインターフェースを経由して、HeNBおよびMMEとインターフェースをとる。S1−MMEインターフェースにおける制御プレーン集約は、MMEへのSCTP接続の数を最小化するために有用である。これは、MME上のスケーリング/ローディングを改良する。例えば、依然として、HeNB GWと異なるHeNBとの間の複数の信号通信ストリームをサポートしながら、HeNB GWとMMEとの間に1つのSCTP/IPアソシエーションを有することが可能である。
図3は、既存のシステムにおけるユーザプレーンのためのHeNB GWプロトコルスタックを描写する。示されるように、既存の方法に従って、HeNB GWは、S1−Uインターフェースを経由して、HeNBおよびS−GWとインターフェースをとる。HeNB GWにおけるユーザプレーン終端により、複数のGTPトンネルを依然としてサポートしながら、SGWとHeNB GWとの間のUDP/IP経路の数を減少させることによって、ユーザプレーン集約が実施されることができる。異なるGTPトンネルは、それらのTEIDによって区別可能である。
(統合されたスモールセルおよびWiFiゲートウェイを介したシステム間ハンドオーバーおよびマルチ接続)
上での説明が例証するように、現在の実践において、セルラーネットワークおよびWi−Fiインターワーキングが、PGWにおいて生じる。これは、既存のマクロセル展開とともに、WiFiホットスポットをEPCコアの中にインターワーキングさせるための悪影響が最も小さいソリューションと見られていた。マクロセルサービスエリアは、典型的には、遍在的と見なされていた一方、機に便乗したWiFiホットスポットの可用性は、断続的であった。そのようなインターワーキングは、典型的には、EPCのコア内のデバイスによるアクセスおよび制御を要求するので、緩慢である。さらに、ネットワークのコアにおける処理に依存する通信は、通信がネットワークコアにおよびそれから進行する場合、増加した途絶する機会を有している。既存のモデルは、近い将来に予期される多数のスモールセルおよび「信頼されている」WLAN展開に良好に対応しない。
多くの共同設置されるスモールセルおよびWi−Fiのアクセスポイントの予測される展開を想定すると、出願人は、スモールセルおよびWi−Fiのアクセスポイントの近くにいくつかのインターワーキング機能性を標準化することが有益であろうことを指摘している。いくつかの移動性およびマルチアクセスシナリオでは、そのような能力は、アクセス技術にわたるユーザプレーン切り替え遅延を低減させ、MCNを通したPGWへの信号通信量を最小化し得る。
Home eNodeBゲートウェイ(HeNB GW)は、現在、複数のHeNBからEPC(MME)に向けた信号通信集約(SCTP/IP)をサポートする。加えて、それらは、随意に、EPC(SGW)に向けたパケット中継機能性を提供しながら、ユーザプレーン集約(UDP/IP)をサポートし得る。HeNB GW規格は、Wi−Fiアクセスポイントとの相互作用をサポートしない。HeNB GWは、セルラーRATから生じる信号通信を集約することが可能であるが、Wi−Fi RATからのものは集約することができない。
出願人は、本明細書において、統合された無線ネットワークにおけるシステム間移動性のための改良されたシステムおよび方法を開示する。より具体的には、出願人は、統合されたスモールセルおよびWiFi(ISW)ゲートウェイ(GW)を備えている、システムを開示する。ISW GWは、移動性管理エンティティ(MME)およびサービングゲートウェイ(SGW)と統合され、3GPPアクセスネットワークおよびTWANの両方とのインターフェースを有する。ISW GWは、LTEネットワークおよびTWANの両方のための共通制御ゲートウェイおよび共通ユーザゲートウェイとして動作する。ユーザ機器(UE)は、ISW GWを用いることによって、LTEネットワークまたはTWANのいずれかを通して、パケットデータネットワーク(PDN)の能力にアクセスすることが可能である。さらに、ISW GWは、LTEネットワークまたはTWANのうちの一方から他方にハンドオーバーされるべきUEとPDNとの間の既存の通信接続を提供する。なおさらに、ISW GWは、一方は、LTEネットワークを介して、一方は、TWANを介して、UEとパケットネットワークとの間の2つの通信経路を同時に維持することをサポートする。
(統合されたWLANおよびLTEネットワークにおけるシステム間移動性のためのアーキテクチャ)
図4は、統合されたWLANおよびHeNB/LTEネットワークにおけるシステム間移動性を提供するための改良されたシステムの例示的実施形態を描写する。示されるように、例示的実施形態では、システムは、統合されたスモールセルおよびWiFi(ISW)ゲートウェイ(GW)290を備えている。ISW GW290は、EPC214のPDNへのHeNB230およびWLAN210両方のアクセスのために、共通の制御プレーンおよびユーザプレーンを提供する。
新しいインターフェース「S1a」292は、TWAN212とISW GW290との間の制御プレーンおよびユーザプレーン通信の両方をサポートする。図4の例示的実施形態では、インターフェースS1aは、TWAN212のWLAN AN210で終端する。S2aインターフェース220は、UE262がISW GWを介して接続されない場合等、旧来の展開をサポートするために使用され得る。
ISW GW290は、制御プレーンインターフェースS1−MME232およびユーザプレーンインターフェースS1−U236を経由して、HeNBネットワーク230とインターフェースをとる。例示的実施形態では、ISW GW290は、従来、HeNB GW152(図1)によって提供されている機能性を組み込むことを理解されたい。ISW GW290は、従来、SeGW157およびHeMS155(図1)によって提供されている機能性をさらに提供し得る。
ISW GW290は、SW−MME’制御プレーンインターフェース235を経由して、MME234とインターフェースをとり、S1−U’ユーザプレーンインターフェース237を経由して、SGW238と通信する。制御プレーンインターフェースSW−MME’235は、実質的に、従来のSW−MMEインターフェースとして動作するが、本明細書に説明されるような処理に対応するように拡張されている。MME234は、ISW GW290を介するHeNB/WLANとSGW238との間のGTP−Uトンネルの設定を制御する。MME234は、ローカル条件およびポリシーに基づいて、いずれかのアクセス(HeNBまたはWLAN)を横断する単一のPDNへ/からのISW GW290内の「IPフロー」移動性を制御する。
ユーザプレーンインターフェースS1−U’237は、実質的に、従来のS1−Uインターフェースとして動作するが、本明細書に説明されるような処理に対応するように拡張されている。SGW238は、HeNBおよびWLANアクセスの両方に関連するGTP−Uデータを処理するが、SGW238は、必ずしも、WLANベースのGTPパケットを搬送していることを認識しないこともある。
示されるように、ISW GW290は、インターワーキング機能(IWF)291を備えている。IWF291は、図5に関連して以下に説明されるように、トラフィック管理を提供し、データをTWAN212、HeNB230、MME234、およびSGW238間でルーティングするように適合される。
S1a、S1−MME、S1−MME’、S1−U、およびS1−U’インターフェースが整うと、ISW GW290は、HeNB/LTEネットワーク230およびTWAN212アクセスの両方のための共通制御プレーンエンティティおよびユーザプレーンエンティティとして動作する。ISW GW290は、HeNB/LTEアクセスネットワーク230およびTWAN212アクセスのための共通制御プレーンサービスを提供するために、MME234に依拠し、HeNB/LTEアクセスネットワーク230およびTWAN212アクセスの両方のための共通ユーザプレーンサービスを提供するために、SGW238に依拠する。図8に関連して以下に詳細に説明されるように、ISW GW290および統合されたMME234およびSGW238は、ユーザ機器(UE)262が、HeNB/LTEネットワーク230またはTWAN212のいずれかを通して、パケットデータネットワーク(PDN)の能力にアクセスすることを可能にする。さらに、図9および11に関連して詳細に説明されるように、UE262とPDN222との間の既存の通信接続は、HeNB/LTEネットワーク230またはTWAN212の一方から他方にハンドオーバーされ得る。なおさらに、図10および12に関連して以下に説明されるように、ISW GW290および統合されたMME234およびSGW238は、1つはHeNB/LTEネットワーク230を介して、1つはTWAN212を介して、UE262とパケットネットワーク222との間の2つの通信経路を同時に維持することを提供する。
前述のように、インターフェースS1−MME’235およびS1−U’237は、以前から既存のインターフェースS1−MMEおよびS1−Uに整合して動作するが、本明細書に説明されるような機能性を提供するように拡張されている。SWw’、Sta’、SWx’、およびS6a’インターフェースも同様に、既存のプロトコルに整合して動作するが、開示される機能性をサポートするための追加の情報要素を伴って拡張されている。拡張されたプロトコルを搬送するインターフェースは、アポストロフィー(‘)で示される。
開示される実施形態のある側面によると、GTPv2−CおよびGTP−Uプロトコルが、要求に応じて、適切な拡張を伴って、新しいS1aインターフェース292を経由して、使用され得る。GTPv2−Cベースの拡張は、本明細書に開示される特徴を実装するために十分である。代替実施形態では、S1−APプロトコルに基づく新しい「S1a−AP」プロトコルは、GTPv2−C拡張と同一情報を伝達するように定義され得、さらに、UDP/IPの代わりに、SCTP/IPを使用し得る。
例示的実施形態では、信頼されているWLANとISW GWとの間のS1aインターフェース上のトランスポートネットワーク接続は、動作、管理、および保守(OAM)プロシージャの拡張を使用して確立され得る。これらおよび他のOAMプロシージャは、HeNB構成のために以前に定義されたようなTR−069プロトコルへの信頼されているWLAN拡張を介して、実装され得る。
図5は、ISW GW290の機能的構成要素を図示する、ブロック図を描写する。ISW GW290lは、HeNB230とMME234との間にある。ISW GW290は、ISW GW290がMME234であるかのように、HeNB230と通信する。言い換えると、ISW GW290は、標準的S1−APプロトコルを使用して、標準的HeNB−MMEメッセージを伝送および受信する。故に、図5に描写されるように、ISW GW290は、標準的MMEスタックを採用するMMEプロキシ510を備え、標準的S1−MME参照点を経由して、HeNBと通信する。MMEプロキシの機能の1つは、S1−APを使用して、情報をHeNBから受信し、それをISW GW290内の処理を調整するインターワーキング機能(IWF)291にフィードすることである。
SGWプロキシ512は、MMEプロキシ510と類似様式で動作するが、ユーザプレーンのためにそのように動作する。
信頼されているWLANインターフェースまたはプロキシ514は、TWAN制御およびユーザプレーンのためのプロキシとして動作する。TWANインターフェース514の機能の1つは、TWANユーザ/制御プレーンをIWFに伝達することである。例示的実施形態では、制御プレーンは、GTPv2−Cトンネリングプロトコルを使用して、通信され得る。ユーザプレーンは、GTP−Uトンネルプロトコルを使用して、通信され得る。ユーザおよび制御プレーンは両方とも、S1aインターフェース参照点212を経由して、搬送される。
IWF291は、HeNB230およびWLAN210の両方の制御プレーン情報を、ISWネットワーク(ISWN)プロキシ516を介して、MME234に通信する。言い換えると、ISWNプロキシ516は、S1−MME’参照点235を経由して、制御プレーン情報をIWF291からMME234に伝達することを担当する。MME234が、HeNB230およびWLAN210についての制御プレーン情報を受信すると、MME234は、トラフィック管理ポリシーを適用し得る。ポリシーは、UE262によって伝達されるANDSF情報、UEの加入に基づいて受信されるHSS情報、またはMME234において知覚されるローカル条件から導出され得る。IWF291は、主に、トラフィック管理ポリシーを実行し、適宜、HeNB230またはTWAN212のいずれかにユーザプレーンをルーティングすることを担当する。ダウンリンクにおいて、例えば、WiFiエアインターフェースが低輻輳率を有し、MME234が、LTEエアインターフェースの代わりに、それを利用することを決定する場合、MME234は、WiFi経路をアクティブ化するために、ISWNプロキシ516を介して、決定をIWF291に送信する。その結果、ユーザプレーンは、IWF291においてSGW238から受信され、IWF291によって、TWANインターフェース514を介して、WLAN210にダイレクトされる。
例示的実施形態では、EPCアーキテクチャの標準的エンティティであるセキュリティゲートウェイ(SeGW)520が、ISW GW291に追加され得る。SeGW520は、HeNB/TWANとISW GWとの間のインターフェースに位置付けられ、EPCにアクセスすることのセキュリティを保証し得る。
(ISWシステム間移動性のためのTWAN、MME、およびHeNB−GW拡張)
前述のように、例えば、TWAN、MME、およびHeNB−GWを含む、既存のシステム構成要素は、開示されるシステムおよび方法をサポートするために修正または拡張されている。
3GPP Release 12 SaMOGフェーズ2強化に整合する、開示されるシステムおよび方法は、「マルチPDN対応」TWANシナリオをサポートする。マルチPDN TWANシナリオでは、UE262およびネットワークは、TWAN212を介して、複数の同時PDN接続をサポートすることができる。マルチPDN TWANシナリオに対して、UE262は、3GPP AAAサーバ218とのEAP信号通信を介して、WLANアタッチプロシージャを開始する。PDN接続確立プロシージャは、TWAN212とのWLAN制御プロトコル(WLCP)信号通信を介して、開始される。
本明細書に開示される処理をサポートするために、信頼されているWLAN210は、制御プレーンにおけるGTPv2−CおよびユーザプレーンにおけるGTP−Uを使用して、「S1a」インターフェース292を介して、「ISW対応」HeNB GW、すなわち、「ISW GW」290と通信する。
ISWネットワーク構成プロシージャの一部として、管理システムは、WLAN210を適切なセキュリティゲートウェイ(SeGW)およびISW GW290にダイレクトする。簡単のために、本開示は、SeGW520が、図5に示されるように、ISW GW290と同じ場所に位置すると考える。独立型HeNBおよびWLANの場合、別個のセキュリティアソシエーションが、SeGWと確立され得る。
開示される実施形態の側面によると、UE262および3GPP AAAサーバ218におけるプロトコル拡張は、ISW GW290対応TWAN212シナリオでは、信頼されているWLAN210アクセスのための追加のEAP信号通信情報の交換をサポートする。加えて、UE262および信頼されているWLAN212におけるプロトコル拡張は、ISW GW対応TWANシナリオにおいて、TWANアクセスのためのSWwインターフェース上の追加のWLCPベースの信号通信の交換をサポートする。
開示される実施形態の別の側面によると、信頼されているWLAN210およびHeNB GW290は、TWAN212と拡張されたHeNB GW、すなわち、ISW GW290との間の新しいGTPv2−C制御プレーンおよびGTP−Uユーザプレーンプロシージャとの新しいS1aインターフェース292をサポートするように修正または拡張されている。
MMEにおけるプロトコル拡張は、PDNへのTWAN接続およびシステム間トラフィック管理のための拡張されたS1−APプロシージャをサポートする。
開示されるシステムおよび方法の例示的実施形態では、認証およびセキュリティプロシージャは、おそらくいくつかの強化を伴うSTa、SWx、およびS6aインターフェースを使用して、既存の標準機構に従って生じる。例えば、STa(STa’)インターフェースは、追加のISWベースの情報の交換を可能にするように3GPP AAAサーバ318とTWAN212との間で拡張され得る。同様に、HSS270と3GPP AAAサーバ218との間のSWx(SWx’)インターフェースは、追加のISWベースの情報の交換を可能にするように拡張され得る。さらに、HSS270とMME234との間のS6a(S6a’)インターフェースは、追加のISWベースの情報の交換を可能にするように拡張され得る。
(プロトコルアーキテクチャ)
前の議論から留意されるように、開示されるシステムおよび方法は、既存のプロトコルおよびインターフェースを採用する。しかしながら、いくつかの事例では、既存のプロトコルおよびインターフェースは、開示される処理をサポートするために拡張されている。さらに、いくつかの事例では、新しいプロトコルおよびインターフェースが、作成されている。図6は、開示される実施形態に整合する例示的プロトコルスタックを描写する。示されるように、拡張されたインターフェースS1−MME’は、MME234とISW GW290との間で動作する。S1−MME’インターフェースを経由して、使用され、「Ex−S1−AP」と示されるS1−APプロトコルは、本明細書に説明されるような処理を提供するために拡張され得る。TWAN212とISW GW290との間の新しく提示されるS1aインターフェースに関して、GTPv2−CおよびUDP/SCTPプロトコルが、開示される処理をサポートするように拡張され得る。
図7は、開示される実施形態に整合する例示的プロトコルスタックを描写する。例示的実施形態では、S1aインターフェース292が、TWAN212を経由したISW GW290への通信のために、ユーザプレーン上にインターフェースを提供するために導入されている。例示的シナリオでは、GTP−Uプロトコルは、S1aインターフェースを経由した通信をサポートするために拡張され得る。ISW GW290とSGW238との間のS1−U’インターフェース237は、LTEおよびTWANアクセスの両方のためのサポートを提供するために拡張されている。
以下の議論は、開示されるシステムおよび方法のサポートにおける、既存のDiameter、WCLP、NAS、GTP、およびS1−APプロトコルに実施され得る強化のうちのいくつかを例証する。
(Diameterプロトコル拡張)
開示される実施形態のある側面によると、Diameter信号通信は、TWAN212が、その拡張された能力を3GPP AAAサーバ218に通信することを可能にするために拡張され得る。例えば、「アクセスタイプ」情報要素は、潜在的な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。TWAN能力も、ISW GWへのその接続を示す。
以下のチャートは、開示される実施形態の側面に組み込まれ得る種々のDiameter拡張を要約する。
(WLCPプロトコル拡張)
概して、3GPP TS24.008(その内容は、本明細書に参照することによって本明細書に組み込まれる)に定義されるNASセッション管理(SM)プロトコルは、本明細書に開示されるシステムおよび方法を実装するために使用され得るWLCPプロトコルを開示する。一実施形態によると、PDPコンテキストアクティブ化要求/許可/拒否およびPDPコンテキスト非アクティブ化要求/許可メッセージタイプは、説明される処理に対処するために必要に応じて適合され得る。WLCP Stage3仕様書は、3GPP TS24.244(その内容は、本明細書に参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)である。
「マルチPDN」シナリオにおけるシステム間ハンドオーバーに関して、SaMOGフェーズ2に対して記述されるWLCP信号通信は、ハンドオーバーされるべきPDN接続のための「APN」の識別とともに、「ハンドオーバー」要求タイプの使用をサポートする。システム間マルチ接続のための要求の処理に関連して、接続が成されるべきPDN接続のための「APN」を含む、「マルチ接続」のための新しいインジケータが、定義され得る。
以下のチャートは、開示されるシステムおよび方法の実施形態に組み込まれ得るWCLP拡張を要約する。
(NASプロトコル拡張)
非アクセス層(NAS)プロトコルに関して、「マルチ接続」のための新しいインジケータが、定義される。UEがTWANを介する既存のPDN接続を有しているとき、UEは、3GPP TS23.401(その内容は、本明細書に参照することによって本明細書に組み込まれる)に規定されるLTEアタッチおよびPDN接続プロシージャに対する拡張を介して、「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ー指示に加えて、開示されるシステムおよび方法は、マルチ接続指示を採用し得る。
以下のチャートは、開示されるシステムおよび方法の実施形態に組み込まれ得るNAS拡張を要約する。
(GTPv2−Cプロトコル拡張)
GTPv2−Cプロトコルも、本明細書に開示されるシステムおよび方法に関連して拡張され得る。例えば、GTP−C「セッション作成要求」における指示フラグは、既存の「ハンドオーバー指示」に加えて、「マルチ接続」のための値を含むように拡張され得る。UE MACアドレスおよびVLAN ID等の追加の情報も、GTPv2−C信号通信を介して、ISW GWに伝達され得る。
以下のチャートは、開示されるシステムおよび方法の実施形態に組み込まれ得るgtpV2−C拡張を要約する。
(S1−APプロトコル拡張)
S1−APプロトコルは、GTPv2−Cベースの「セッション作成要求」および「セッション作成応答」メッセージをトランスポートするために拡張され得る。GTP−C「セッション作成要求」内の指示フラグは、「ハンドオーバー」に加え、「マルチ接続」のための値を含むように拡張され得る。UE MACアドレスおよびVLAN ID等の追加の情報も、MMEによるルーティング決定のために伝達され得る。
以下のチャートは、開示されるシステムおよび方法の実施形態に組み込まれ得るS1−AP拡張を要約する。
(統合されたスモールセルおよびWi−Fi(ISW)処理)
図4−7に関連して上で説明されたシステムは、統合されたWLANおよびHeNB/LTEネットワークにおいてシステム間移動性を提供するように適合される。開示される例示的実施形態は、EPC214のPDNへのHeNB230およびWLAN212の両方のアクセスのために、制御プレーンおよびユーザプレーンの両方を提供するISW GW290を備えている。新しいインターフェース「S1a」292は、TWAN212とISW GW290との間の制御プレーンおよびユーザプレーン通信の両方をサポートする。ISW GW290は、SW−MME’制御プレーンインターフェース235を経由して、MME234とインターフェースをとり、S1−U’ユーザプレーンインターフェース237を経由して、SGW238と通信する。制御プレーンインターフェースSW−MME’235は、実質的に、従来のSW−MMEインターフェースとして動作するが、WLANおよびHENB/LTEアクセスの両方のための制御プレーン処理に対応するように拡張されている。ユーザプレーンインターフェースS1−U’237は、実質的に、従来のS1−Uインターフェースとして動作するが、HeNBおよびWLANアクセスの両方に関連するGTP−Uデータを処理するように拡張されている。
図8−12は、図4−7に関連して上で説明されたような例示的システムによって実施される例示的処理のためのフロー図を描写する。より具体的には、図8は、ユーザ機器(UE)262に、HeNB/LTEアクセスネットワーク230またはTWAN212のいずれかを通してパケットデータネットワーク(PDN)の能力へのアクセスを提供するISW GW290および統合されたMME234およびSGW238に関連する処理を描写する。図9および11は、HeNB/LTEアクセスネットワーク230またはTWAN212の一方から他方にハンドオーバーされる、UE262とPDN222との間の既存の通信接続に関連付けられた処理のためのフロー図を描写する。図10および12、は、1つはHeNB/LTEアクセスネットワーク230を介して、1つはTWAN212を介して、UE262とパケットネットワーク222との間の2つの通信経路を同時に維持することを提供するISW GW290および統合されたMME234およびSGW238に関連付けられた処理のためのフロー図を描写する。
(ISWゲートウェイを介したEPCへのTWAN接続)
開示されるシステムは、TWANを介したPDNへの通信経路を確立するように適合される。システムはまた、HeNBネットワークを通して開始される通信セッションをTWANにハンドオーバーするように適合される。同様に、開示されるシステムは、HeNBネットワークおよびTWANの両方を通して、通信経路を同時に維持するように適合される。これらの各々に関連付けられた処理は、図8−10に関連して以下に論じられる。
(ISWゲートウェイを介したEPCへの初期接続)
UEがPDNまたはEPCと通信し得る前に、UEは、PDNまたはEPCにアタッチしなければならない。開示されるシステムおよび方法は、TWAN212を介したアタッチをサポートする。
概して、アタッチ処理は、UE262が、ISW GW290を使用して、信頼されているWLAN212を介して、EPC214に接続することを伴う。図8は、TWAN212を通して開始されるアタッチプロシージャに関連付けられる例示的処理を描写するフロー図である。図8を参照すると、ステップ0において、S1aトランスポートネットワーク層(TNL)が、TWAN(WLAN AN)212とISW GW290との間で確立されるか、または確立されたことが確認される。TNLは、例えば、OAMプロシージャを介して、確立され得る。
ステップ1において、UE262は、オペレータの信頼されているWLANアクセスネットワーク(TWAN)212の一部であるWi−Fiアクセスポイント(AP)210に関連付けをする。例示的実施形態では、関連付けは、標準IEEE802.11プロシージャに整合して、SWwインターフェースを介して生じる。UE262は、事前構成された情報、ANDSFポリシー、ANQP信号通信等に基づいて、このWiFi AP210を発見し、それに関連付けをすることを試行し得る。UE262が、LTEアクセスを介して、異なるPDNへの継続中の接続をすでに有する場合、WiFiを介して追加される接続は、MAPCONのインスタンスと見なされ得、それによって、複数のPDNへの接続は、セルラーおよびWiFiアクセスの同時使用を介して、維持される。このシナリオは、図10A−Bに関連して以下に論じられる。
ステップ2において、EAP認証が、TWAN212におけるTWAP264機能性を介して、既存の標準的プロシージャを使用して実施される。EAPペイロードは、TR23.852v12.0.0(その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に説明されるSaMOGフェーズ2ソリューションに従って、WLCPプロトコルの使用をトリガする指示を含むと仮定される。
ステップ3において、UE262は、SaMOGフェーズ2「WLAN制御プロトコル」(WLCP)に基づいて、PDN接続を要求する。例示的シナリオでは、UE262は、UE262が現在接続されていないPDNへの接続を要求し得る。要求は、前述のように、TWAN212のWLAN AN210機能において終端するWLCPベースのプロトコルを使用し得る。
ステップ4において、TWAN212内のWLAN AN210機能は、PDN接続要求を、GTPv2−Cベースのセッション作成要求メッセージに変換し、TWAN212は、新しく定義されたS1aインターフェース292を経由して、それをISW GW290に通信する。
ステップ5において、ISW GW290は、拡張されたS1−MME’インターフェース235を経由して、GTPv2−Cセッション作成要求メッセージを選択されたMME234に通信する。
ステップ6において、MME234は、GTPv2−Cセッション作成要求メッセージを生成し、拡張されたS11’(「主要」)インターフェースを経由して、SGW238に伝送する。例示的実施形態では、メッセージは、APN、IMSI、RATタイプ(例えば、ISW−WLAN)、BSSID、SSID等を含む。
ステップ7において、SGW238は、GTPv2−Cセッション作成要求メッセージを生成し、S5インターフェースを経由して、選択されたPGW222に伝送する。例示的シナリオでは、メッセージは、RATタイプがISW−WLANであることの指示を含み得る。
ステップ8において、動的ポリシーおよび課金制御(PCC)が実装されるシナリオでは、PGW222は、QoSおよび課金ルールを読み出すために、セッション確立をポリシーおよび課金ルール機能(PCRF)に通信する。その後、PGW222は、PGW222において事前構成され得る。動的PCCが実装されていない場合、ルールは、PGW222において事前構成され得る。PGW222は、セッション確立をPCRFに通信するとき、RATタイプがISW−WLANであることを通信し得る。
ステップ9において、PGW222は、S6bインターフェース396を使用し、3GPP AAAサーバ218を、UE262のために関連付けられるPGW接続情報で更新する。加えて、PGW222は、関連付けられるSGW238情報も提供する。3GPP AAAサーバ218は、続けて、SWxインターフェースを介して、ホーム加入者システム(HSS)270をこの受信される情報で更新する。
ステップ10において、PGW222は、S5−Cインターフェースを経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをSGW238に通信する。通信は、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り当てられたUE IPアドレスを含み得る。通信の結果、GTPトンネルが、PGW222とSGW238との間に確立される。
ステップ11において、SGW238は、拡張されたS11’(「主要」)インターフェースを経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをMME234に通信する。
ステップ12において、MME234は、拡張されたS1−MME’インターフェースを経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをISW GW290に通信する。メッセージは、例えば、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り当てられたUE IPアドレスを含み得る。
ステップ13において、ISW GW290は、新しく定義されたS1aインターフェース292を経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをWLAN AN210に通信する。メッセージは、要求されるPDN接続が正常に確立されたことの通知を提供する。
ステップ14において、WLAN AN210は、SWwインターフェースを経由して、WLCPベースのプロトコルを介して、成功したPDN接続の確立をUE262に通信する。
ステップ15において、UE262が、前のステップにおいて、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WLAN ANから受信し得る。その後、WLAN AN210は、ISW GW290およびSGW238を介して、UE262とPGW222との間でパケットをルーティングし得る。
(HeNBから信頼されているWLANへのISW GW内ハンドオーバー)
いくつかの事例では、HeNB接続を介するPDNへの既存の通信経路を有するUEが、既存の通信経路からTWAN接続を介する新しい接続経路へデータフローをハンドオーバーすることが所望され得る。接続経路を切り替えるプロセスは、「ハンドオーバー」と称され得る。例示的シナリオでは、UE262は、UE262が、HeNB230を介して、すでに接続されているPDNとの接続を確立するために、TWAN212アタッチメントを開始する。TWAN212を介するこのPDNとの他の既存の接続は存在せず、TWAN212は、HeNB接続のために使用されている同じISW GW290を介してEPC214に接続されることが仮定される。TWAN212接続が確立されると、UE262は、関連付けられたHeNB230接続を解放し、それによって、HeNB230からTWAN212へのハンドオーバーを完了する。例示的実施形態では、本明細書に開示されるISW GW290内最適化を使用して、SGW238およびPGW222に向けた既存のGTPトンネルが、TWAN212を介した通信のために再使用される。
図9A−Bは、既存のHeNB230接続から信頼されているWLAN212接続へのハンドオーバーを実施することに関連付けられる例示的処理を描写するフロー図を提示する。
図9Aに示されるステップ0において、S1aトランスポートネットワーク層(TNL)接続が、TWAN(WLAN)212とISW GW290との間で確立されるか、または確立されたことが確認される。例示的実施形態では、接続は、例えば、OAMプロシージャを使用して、確立され得る。
ステップ1において、例示的シナリオでは、UE262は、ISW GW290を介して、SGW238およびPGW222を通して、PDNへのHeNB230アクセスをすでに使用している。例示的実施形態では、接続は、以下の連結から成る:1)UE262とHeNB230との間のUuインターフェースを経由したLTE無線ベアラ、2)HeNB230とISW GW290との間のS1インターフェースを経由したGTPトンネル、3)ISW GW290とSGW238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4)SGW238とPGW222との間のS5インターフェースを経由したGTPトンネル。この例示的シナリオでは、ISW GW290は、HeNB GWの標準的機能性を提供する。
ステップ2において、UE262は、オペレータのTWAN212の一部である、WiFi AP210を発見し、HeNB230からTWAN212への既存のPDN接続をハンドオーバーすることを選択する。UE262は、例えば、事前構成された情報、ANDSFポリシー、ANQP信号通信等を含む、任意の好適な情報に基づいて、このWiFi AP210を発見し、それに関連付けをすることを試行し得る。
ステップ3において、UE262は、SWwインターフェースを経由して、標準IEEE802.11プロシージャを使用して、Wi−Fiアクセスポイント(AP)に関連付けをする。
ステップ4において、EAP認証が、TWAN212のTWAP264機能性を介して、既存の標準的プロシージャを使用して実施される。例示的実施形態では、EAPペイロードは、TR23.852v12.0.0(その内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる)に説明されるSaMOGフェーズ2ソリューションに従って、WLCPベースのプロトコルの使用をトリガする情報を含む。
ステップ5において、UE262は、SaMOGフェーズ2「WLAN制御プロトコル(WLCP)に基づいて、PDN接続を要求する。この要求は、「ハンドオーバー」が要求されることを示す情報と、HeNBを経由する既存の現在のPDN接続のためのアクセスポイント名(APN)とを含む。
ステップ6において、TWAN212内のWLAN AN210機能は、PDN接続要求をGTPv2−Cベースのセッション作成要求メッセージに変換し、新しく提案されたS1aインターフェース292を経由して、メッセージをISW GW290に通信する。例示的シナリオでは、メッセージは、「ハンドオーバー」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9Aに示されるステップ7において、ISW GW290は、拡張されたS1−MME’インターフェース235を経由して、GTPv2−Cセッション作成要求メッセージをMME234に通信する。例示的シナリオでは、メッセージは、「ハンドオーバー」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9Bを参照すると、ステップ8−12は、他のネットワーク要素にシステム間イベントを知らせるように動作する。この通知処理は、例えば、接続を経由して通信されるデータに対して適切な当事者に課金することに関連して有用であり得る。
ステップ8において、MME234は、GTPv2−Cセッション作成要求メッセージを生成し、拡張されたS11’(「主要」)インターフェースを経由して、SGW238に伝送する。既存のPDN接続のために使用されているものと同じSGW238が、ハンドオーバーを実装するために使用される。例示的シナリオでは、メッセージは、APN、IMSI、RATタイプ(例えば、ISW−WLAN、BSSID、SSID等)と、要求が「ハンドオーバー」に関連することの指示とを含み得る。
ステップ9において、SGW238は、セッション作成要求メッセージを、既存のAPNに対する「ハンドオーバー」指示とともに、PGW222に通信する。既存のPDN接続のために使用されているものと同一PGW222が、ハンドオーバーを実装するために使用される。PGW222が「ハンドオーバー」指示を伴うセッション作成要求メッセージを確認すると、PGW222は、SGW238との新しいGTPトンネルを作成するのではなく、既存のGTPトンネルを使用する。セッション作成要求メッセージは、PGW222に、適切なポリシーおよび課金が実施されるように、PCRFにアクセスネットワークの変更を通知するように促す。
PGW222に通信されるセッション作成要求メッセージは、PGW222が、必ずしも、アクセスネットワークの変更について知らされる必要がないので、随意であり得ることを理解されたい。代替実施形態では、アクセスネットワークの変更は、SGWの238の課金記録に記載され得る。SGW238およびPGW222の課金記録は、請求システムにおいて後に照合され得る。
なおも別の実施形態では、SGW238は、SGW238とPCRF294との間の新しいインターフェースを介して、直接、PCRF294に、アクセスネットワークの変更を通知し得る。このシナリオでは、PCRFは、必要に応じて、PGWを更新し得る。
再び、図9Bを参照すると、ステップ10において、動的ポリシーおよび課金制御(PCC)が実装されている場合、PGW222は、QoSおよび課金ルールを読み出すために、セッション確立をポリシーおよび課金ルール機能(PCRF)294に通信する。「ハンドオーバー」指示が含まれているので、PGW222は、施行されるべきポリシーおよび課金ルールを取得するために、PCRF294とともにPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行する。PGW222は、次いで、これらのルールを施行し得る。動的PCCが実装されていない場合、そのようなルールは、PGW222において事前構成され得る。
ステップ11において、PGW222は、S5インターフェース240を経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをSGW238に通信する。メッセージは、例えば、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り当てられたUEIPアドレスを含み得る。例示的実施形態では、メッセージは、UE262のために以前に割り当てられたIPアドレスを含む。
ステップ12において、SGW238は、拡張されたS11’インターフェースを経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをMME234に通信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、およびUEのために以前に割り当てられたIPアドレス262を含む。
ステップ13において、MME234は、拡張されたS1−MME’インターフェース235を経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをISW GWに通信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、およびUEのために以前に割り当てられたIPアドレスを含む。
ステップ14において、ISW GW290は、新しく提案されたS1aインターフェース292を経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをWLAN AN210に通信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、およびUEのために以前に割り当てられたIPアドレスを含む。このステップが完了すると、ISW GW290とWLAN AN210との間のGTPトンネルが、確立される。
ステップ15において、WLAN AN210は、SWwインターフェースを経由して、WLCPベースのプロトコルを介して、成功したPDN接続確立をUE262に通信する。例示的実施形態では、通信は、以前に割り当てられたUE IPアドレスを含む。
ステップ16において、WLAN AN210は、ISW GW290およびSGW238を介して、UE262とPGW222との間でパケットをルーティングすることが可能である。
ステップ17において、UE262は、UE262とHeNB230との間の無線ベアラの解放を開始する。
ステップ18において、UE262およびISW GW290は、排他的にTWAN212内のWLAN AN210を介して、関連付けられたPDNパケットを送受信する。
(既存のHeNBとのTWANを介したISW GW内マルチ接続)
いくつかの事例では、HeNB230接続を介して、PDN222への既存の通信経路を有するUE262が、TWAN212接続を介して、別の通信経路をPDNに追加することが所望され得る。接続を既存の通信経路に追加するプロセスは、「マルチ接続」の生成と称され得る。
例示的シナリオでは、マルチ接続は、UE262が、TWAN21を介してアタッチし、HeNB230を介してすでに接続されているISW GW290を介して、PDN接続を確立するときに確立され得る。TWAN212接続が確立されると、UE262は、両方の接続を維持し、ローカルに記憶されたポリシー、信号条件等に応じて、特定のアップリンクIPトラフィックフローの伝送をTWAN212またはHeNB230のいずれかに割り当てる。アクセスはパケットごとに変化できるが、特定のアクセス選択が、条件が許す限り安定した期間にわたって使用されるであろうことが予期される。
制御プレーンに関して、MME234は、トラフィックルーティングポリシーをISW GW290に提供する。ユーザプレーンでは、ISW GW290は、受信されたアップリンクIPパケットに対するアクセスを記録し、ポリシーに基づいて、同一経路を介して、関連付けられたダウンリンクパケットを伝送し得る。採用すべき接続を決定するために使用されるポリシーは、例えば、対応する5タプルのソース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/または、例えば、TCP、UDP等のトランスポート層プロトコルに基づく選択を示し得る。代替実施形態では、MME提供ポリシーがない場合、ISW GW290は、例えば、通信経路間の負荷バランス等のそれ自身の基準に基づいて、通信経路を選択し得る。
トラフィックルーティングポリシーは、ネットワーク関連基準、UE関連基準、または両方に従って設定され得る。例えば、ネットワーク関連ポリシーでは、MME234は、他のものと比較してより低い利用率を有するエアインターフェースを優遇するように決定し得る。そうすることによって、負荷バランシング目的を達成する。一方、UE関連ポリシーでは、MME234は、標的とされるユーザのサービスの質(QoS)を達成する特定のエアインターフェースを利用することを決定し得る。
図10A−Bは、TWAN212接続を既存のHeNB230接続に追加することによって、UE262とPDN22との間のマルチ接続を作成することに関連付けられる例示的処理を描写するフロー図を提示する。
図10Aを参照すると、ステップ0に図示されるように、S1aトランスポートネットワーク層(TNL)接続が、TWAN(WLAN AN)212とISW GW290との間に確立されるか、または確立されたことが確認される。接続は、例えば、OAMプロシージャを使用して、確立され得る。
ステップ1において、ISW GWを介した特定のPDNへのHeNBアクセスを使用したUEの接続が、確立される。例示的シナリオでは、接続は、以下の連結から成る1)UE262とHeNB230との間のUuインターフェースを経由したLTE無線ベアラ、2)HeNB230とISW GW290との間のS1−Uインターフェースを経由したGTPトンネル、3)ISW GW290とSGW238との間のS1−Uインターフェースを経由したGTP−Uトンネル、および、4)SGW238とPGW222との間のS5インターフェースを経由したGTPトンネル。
ステップ2において、UE262は、オペレータのTWAN212に属するWiFi APを発見し、既存のPDN222へのマルチアクセス接続を確立することを選択する。UE262は、例えば、事前構成された情報、ANDSFポリシー、ANQP信号通信等の使用を含む、任意の好適な様式において、このWiFi AP210を発見し、それに関連付けをすることを試行し得る。一例示的シナリオでは、UE262は、例えば、信号強度、感知される輻輳、バッテリ電力等のローカルポリシーおよび条件に基づいて、マルチアクセスPDN接続を開始することを決定し得る。
ステップ3において、UE262は、オペレータの信頼されているWLANアクセスネットワーク(TWAN)210の一部であるWi−Fiアクセスポイント(AP)に関連付けをする。例示的シナリオでは、関連付けは、SWwインターフェースを介した標準IEEE802.11プロシージャを介して生じる。
ステップ4において、EAP認証が、既存の標準的プロシージャを使用して実施される。例示的実施形態では、EAPペイロードは、TR23.852v12.0.0(その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に説明されるSaMOGフェーズ2ソリューションに従って、WLCPベースのプロトコルの使用をトリガする指示を含む。
ステップ5において、UE262は、SaMOGフェーズ2「WLAN制御プロトコル(WLCP)に基づいて、PDN接続を要求する。例示的シナリオでは、UE262は、要求に、既存のHeNB/LTE接続を介してアクセスされる特定のPDNのためのAPNを含む。要求はさらに、UE262が、TWAN212を通してPDN222にアクセスするために、HeNB230を通してアクセスのために現在使用されているものと同一のIPアドレスを割り当てるために、EPC214によって使用され得る「マルチ接続」インジケータを含み得る。
ステップ6において、TWAN212内のWLAN AN210機能は、PDN接続要求をGTPv2−Cベースのセッション作成要求メッセージに変換し、新しく定義されたS1aインターフェース292を経由して、メッセージをISW GW290に通信する。例示的実施形態では、メッセージは、APN、IMSI、およびRATタイプ(例えば、ISW−WLAN、BSSID、SSID等)を含み得る。要求はさらに、アクセスルーティングポリシーとともに、要求が「マルチ接続」を確立することであることを示す情報を含み得る。
図10Aに示されるステップ7において、ISW GW290は、GTPv2−Cベースのセッション作成要求メッセージを生成し、拡張されたS1−MME’インターフェース235を経由して、MME234に伝送する。例示的実施形態では、メッセージは、APN、IMSI、およびRATタイプ(例えば、ISW−WLAN、BSSID、SSID等)を含み得る。要求はさらに、アクセスルーティングポリシーとともに、要求が「マルチ接続」を確立することであることを示す情報を含み得る。
図10Bを参照すると、ステップ8−12は、他のネットワーク要素にシステム間イベントを知らせるように動作する。この通知処理は、例えば、接続を経由して通信されるデータに関して適切な当事者に課金することに関連して有用であり得る。
ステップ8において、MME234は、拡張されたS11’(「主要」)インターフェースを経由して、GTPv2−Cベースのセッション作成要求メッセージをSGW238に通信する。既存のPDN接続のために使用されているものと同一SGW238が、マルチ接続を実装するために使用される。例示的シナリオでは、メッセージは、APN、IMSI、RATタイプ(例えば、ISW−WLAN、BSSID、SSID等)と、要求が「マルチ接続」に関することの指示とを含む。
ステップ9において、SGW238は、セッション作成要求を、既存のAPNに対する「マルチ接続」指示とともに、PGW222に通信する。既存のPDN接続のために使用されているものと同一PGW222が、マルチ接続の形成を実装するために使用される。PGW222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識別すると、PGW222は、SGWとの新しいGTPトンネルを作成するのではなく、既存のSGWGTPトンネルを使用する。セッション作成要求メッセージは、PGW222に、適切なポリシーおよび課金が実施されるように、PCRF294に追加のTWANアクセスを通知するように促す。
セッション作成要求メッセージの通信は、PGW222が、必ずしも、アクセスネットワークの変更についての指示を受信する必要はないので、随意であり得ることを理解されたい。代替実施形態では、SGW238は、SGW238とPCRF294との間の新しいインターフェースを介して、直接、PCRF294に、アクセスネットワークの変更を通知し得る。このシナリオでは、PCRF294は、必要に応じて、PGW222を更新し得る。
ステップ10において、動的ポリシーおよび課金制御(PCC)が実装されている場合、PGW222は、QoSおよび課金ルールを読み出すために、TWAN212セッション確立をポリシーおよび課金ルール機能(PCRF)294に通信する。「マルチ接続」指示が含まれるので、PGW222は、施行されるべきポリシーおよび課金ルールを取得するために、PCRF294とともにPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行する。PGW222は、次いで、これらのルールを施行し得る。動的PCCが実装されていない場合、そのようなルールは、PGW222において事前構成され得る。
ステップ11において、PGW222は、S5インターフェースを経由して、GTPv2−Cセッション作成応答メッセージをSGW238に通信する。メッセージは、例えば、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、および割り当てられたUEIPアドレスを含み得る。メッセージはさらに、UEのために以前に割り当てられたIPアドレスを含む。
ステップ12において、SGW238は、拡張されたS11’インターフェースを経由して、GTPv2−Cベースのセッション作成応答メッセージをMME234に通信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、およびUEのために以前に割り当てられたIPアドレスを含む。
ステップ13において、MME234は、拡張されたS1−MME’インターフェース235を経由して、GTPv2−Cベースのセッション作成応答メッセージをISW GW290に通信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、およびUEのために以前に割り当てられたIPアドレス262を含む。例示的実施形態では、メッセージはさらに、TWANまたはHeNB接続のいずれかを経由してデータをルーティングすることを選択することにおいて、ISW GW290によって使用され得る、マルチ接続アクセスルーティングポリシーを含み得る。
ステップ14において、ISW GW290は、新しく提案されたS1aインターフェース292を経由して、GTPv2−Cベースのセッション作成応答メッセージをTWAN212内のWLAN AN210機能に通信する。メッセージは、GTPトンネル情報、ベアラパラメータ、およびUEのために以前に割り当てられたIPアドレス262を含む。このステップが完了すると、ISW GW290とWLAN AN210との間のGTPトンネルが、確立される。
ステップ15において、WLAN AN210は、SWwインターフェースを経由して、WLCPベースのプロトコルを介して、成功したPDN接続確立をUE262に通信する。例示的実施形態では、通信は、以前に割り当てられたUEIPアドレスを含む。
ステップ16において、TWAN212は、ISW GW290およびSGW238を介して、UE262とPGW222との間でパケットをルーティングすることが可能である。
ステップ17において、UE262は、TWAN212またはHeNB230のいずれかを経由して、ISW GW238を介して、PDN222にパケットをルーティングし得る。同様に、ISW GW290は、TWAN212またはHeNB230のいずれかを経由して、UE262にパケットをルーティングし得る。
(ISWゲートウェイを介したEPCへのHeNB接続性)
図4−9に関連した上記の議論は、主として、TWANを介して開始されるPDN222への接続に焦点を当てた。しかしながら、開示されるシステムおよび方法は、HeNB/LTEアクセスネットワークを介して開始される接続にも適用される。
(ISW GWを使用し、HeNBを介した、初期EPCアタッチメント)
開示されるシステムおよび方法において、LTE(H)eNBアクセスネットワークを介した初期アタッチが、実質的に既存の3GPP規格に定義されるように実施される。(H)eNBを介した初期アタッチは、ベースラインEPCアーキテクチャならびにプロトコルとともに、標準MME234およびSGW238を利用する。しかしながら、統合されたスモールセルおよびWi−Fiアクセスのための開示されるシステムおよび方法において、既存の処理からの1つの違いは、初期LTEアクセスのためにISW対応SGW238を割り当てるMME234の能力である。MME234は、この情報を、S6aインターフェースを介してHSS270によって提供される拡張された情報の一部として認識する。
(TWANからHeNBへのUE開始ISW GW内ハンドオーバー)
HeNB/LTE接続からTWAN接続へのSGW内ハンドオーバーのためのプロセスが、図9に関連して上で説明された。開示されるシステムおよび方法は同様に、TWAN接続からHeNB/LTE接続へのハンドオーバーをサポートするように適合される。図11A−Cは、TWAN接続からLTE接続へのハンドオーバプロシージャに関連して実施される、例示的処理を提示する。
3GPP規格は、2つの形態のシステム内LTEハンドオーバー(例えば、あるeNB通信経路から別のeNB通信経路へのハンドオーバー)、すなわち、1)S1ベースのハンドオーバーと、2)X2ベースのハンドオーバーとをサポートする。ハンドオーバーが実施され、異なるSGWが送信元eNBおよび標的eNBにサービス提供している場合、要求されるSGW「再配置」プロシージャも、規定される。LTE内ハンドオーバーは、典型的には、ネットワークによって開始され、通常、(H)eNBに報告されるUE測定値に基づく。
システム間LTEハンドオーバーに関して、現在の3GPP規格に従って、システム間ハンドオーバー(例えば、TWAN接続からeNB接続へのハンドオーバー)が、UEによって開始される。本明細書に開示されるシステムおよび方法では、HeNB/WLANハンドオーバーは、S1aインターフェース292を利用し得る。
例示的シナリオでは、PDN接続は、UEとTWANとの間のWLANリンク、TWANとISW GWとの間のGTPトンネル、ISW GWとSGWとの間のGTPトンネル、およびSGWとPGWとの間の別のGTPトンネルの連結を介してすでに存在すると仮定され得る。例示的実施形態では、ハンドオーバプロシージャは、ISW GWからUEへのトンネルの一部をHeNBを介した新しいトンネル部分と置換するが、既存のトンネル(例えば、SGWおよびPGWに向けたGTPトンネル)の一部を再使用する。
HeNB接続が確立されると、MMEは、関連付けられたTWAN接続を解放し、それによって、TWANからHeNBへのハンドオーバーを完了する。しかしながら、本開示におけるISW GW内最適化に基づいて、SGWおよびPGWに向けたGTPトンネルは、再使用される。
図11A−Cは、TWAN212からHeNB230へのISW GW内ハンドオーバーに関連付けられる、例示的処理のフロー図を描写する。
図11Aを参照すると、ステップ1において、UE262は、前述のように、TWAN212を使用して、ISW GW290を介して、PGW222に接続する。例示的実施形態では、接続は、以下の連結から成る:1)UEとTWANとの間のSWwインターフェースを経由したWLANリンク、2)TWANとISW GWとの間の新しく提案されたS1aインターフェースを経由したGTPトンネル、3)ISW GWとSGW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、4)SGWとPGWとの間のS5インターフェースを経由したGTPトンネル。UE262のTWAN−ISW GW−SGW接続情報は、HSS270内に記憶され得る。
ステップ2において、UE262は、その現在のPDN222接続をTWAN212からHeNB230に転送(すなわち、ハンドオーバ)することを決定または選択する。例示的実施形態では、UE262は、一連のアクションを決定するために、アクセスネットワーク発見および選択機能(ANDSF)ポリシーを使用し得る。
ステップ3において、UE262は、アタッチ要求メッセージを生成し、HeNB230を通してMME234に通信する。例示的実施形態では、メッセージは、アタッチタイプおよびアクセスポイント名(APN)を含む。APNは、TWAN212内のPDN222接続に対応する可能ないくつかのAPNのうちの任意の1つであり得る。メッセージはさらに、要求が「ハンドオーバー」のためのものであることの指示を含み得る。メッセージは、HeNB230によって、ISW GW290を介して、MME234にルーティングされる。
ステップ4において、MME234は、HSS270にコンタクトし、UE262を認証する。
ステップ5において、認証に成功した後、MME234は、HSS270から場所更新プロシージャおよび加入者データ読み出しを実施する。要求がハンドオーバーのためのものである場合、MME234に伝達されるPGW222アドレスは、MMEのPDN加入コンテキスト内に記憶される。MME234は、HSS270から得られた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。例示的実施形態では、HSS270は、MME234およびSGW238を「ISW対応」として識別する情報を含み得る。代替として、UE262が、TWAN212に認証されている間、UE262は、更新された加入者情報をMME234に送信するためにHSS272をトリガし得る。
図11Bを参照すると、ステップ6−10は、他のネットワーク要素にシステム間イベントを知らせるように動作する。この通知処理は、例えば、接続を経由して通信されるデータに対して適切な当事者に課金することに関連して有用であり得る。
ステップ6において、MME234は、APN、SGW、およびPGWを選択する。HeNB230がTWAN212と同じSGW238によってサービス提供される場合、MME234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「ハンドオーバー」指示を含む)メッセージを生成し、選択されたSGW238に通信する。
ステップ7において、SGW238は、セッション作成要求(「ハンドオーバ」指示)メッセージをPGW222に通信する。既存のPDN222接続のSGW間ハンドオーバーが実施されているシナリオでは、同じPGW222が、使用される。したがって、PGW222がシステム間「ハンドオーバー」指示を伴うセッション作成要求メッセージと、TWANとの既存のセッションによるものと同じAPNを確認すると、PGW228は、SGWとの新しいGTPトンネルを作成するのではなく、既存のGTPトンネルを使用する。メッセージは、PCRF294が、適切なポリシーおよび課金が実施されるように、アクセスの変更が通知される結果をもたらす。
ステップ8において、「ハンドオーバー」指示が含まれるので、PGW222は、施行されるべきポリシーおよび課金ルールを取得するために、PCRF294とともにPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行する。
ステップ9において、PGW222は、SGW238にセッション作成応答メッセージで応答する。例示的実施形態では、メッセージは、TWAN212アクセスのためにUE262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。メッセージは、TWAN212を通してPDN接続のために割り当てられた課金IDも含み得る。
ステップ10において、SGW238は、MME234にセッション作成応答メッセージを返す。メッセージは、例えば、UEのIPアドレスを含む。
図11Cを参照すると、ステップ11において、MME234は、ISW GW290を通した初期コンテキスト要求を介して、HeNB230とSGW238との間のアクセスベアラ確立を開始する。これは、UE262とHeNB230との間の無線ベアラ確立をもたらす。
ステップ12において、HeNB230は、ISW GW290を介して、初期コンテキスト設定応答をMME234に通信する。
ステップ13において、MME234は、ISW GW290を介して、ベアラ削除要求をTWAN212に通信することによって、TWAN212リソース割り当て非アクティブ化を開始する。TWAN212は、WLCPベースのPDN切断要求メッセージを利用して、UE−TWAN接続を解放する。
ステップ14において、UE262は、WLCPベースのPDN切断承認メッセージを介して、TWAN212に解放を肯定応答し、WLAN接続を解放する。TWAN212は、ISW GW290を介して、ベアラ削除応答をMME234に送信することによって、TWAN接続の解放を示す。
(既存のTWANとのHeNBを介したISW GW内マルチ接続)
いくつかの事例では、TWAN接続を介するPDNへの既存の通信経路を有するUEが、HeNB接続を介する別の通信経路をPDNに追加することが所望され得る。接続を既存の通信経路に追加するプロセスは、「マルチ接続」生成と称され得る。
例示的シナリオでは、マルチ接続は、UE262が、HeNB230を介してアタッチし、TWAN212を介してすでに接続されているPDN222と接続を確立するときに確立され得る。例示的実施形態では、MME234は、HeNB230接続のために、UEのTWAN212接続によって使用されているものと同じSGW238を割り当てる。例示的シナリオでは、HSSベースのポリシーが、両接続を経由して特定のIPデータフローをハンドリングするために採用され得る。
例示的シナリオでは、ISW GW290は、同じPDNへのTWAN212接続を介して、UE262にすでにサービス提供している。HeNB230接続が確立されると、UE262は、両接続を維持し、ローカルに記憶されたポリシー、信号条件等に応じて、特定のアップリンクIPトラフィックフローの伝送をTWAN212またはHeNB230のいずれかに割り当てる。特定の接続、すなわち、TWANまたはHeNBは、パケットごとに変化し得るが、特定のアクセス接続が、典型的には、条件が許す限り、安定した期間にわたって使用されるであろうことが予期される。例示的実施形態では、MME234は、ISW GW290によって提供されるポリシーに基づいて、受信されたアップリンクIPパケットのための通信経路を記録し、同じ通信経路を介して、関連付けられたダウンリンクパケットを伝送する(例えば、対応する5タプルに基づいて)。別の実施形態では、MME提供ポリシーがない場合、ISW GW290は、例えば、負荷バランス等のそれ自身の基準に基づいて、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。MME234およびISW GW290は、TWANとPDNの接続プロシージャの一部として、アクセスルーティングポリシーを前もって受信している場合がある。
図12A−Cは、両TWAN212およびHeNB230の両方を介してマルチ接続を形成するステップに関連付けられる例示的処理を描写するフロー図を提示する。
図12Aを参照すると、示されるように、ステップ1において、UE262は、TWAN212およびISW GW290を介して、PGW222との確立されたデータ接続を有する。接続は、以下の連結から成る:1)UEとTWANとの間のSWwインターフェースを経由したWLANリンク、2)TWANとISW GWとの間の新しく提案されたS1aインターフェースを経由したGTPトンネル、3)ISW GWとSGW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、4)SGWとPGWとの間のS5インターフェースを経由したGTPトンネル。UE262のTWAN−ISW GW−SGW接続情報は、HSS270内に記憶され得る。
ステップ2において、UE262は、HeNB230を発見し、既存のPDN222へのマルチアクセス接続を確立することを決定または選択する。UE262は、マルチポイント接続を形成することを決定することにおいて、ANDSFポリシーに依拠し得る。
ステップ3において、UE262は、アタッチ要求メッセージをMME234に送信する。メッセージは、例えば、アタッチタイプおよびAPNを含み得る。既存のPDN222へのマルチアクセス接続の場合、「マルチ接続」アタッチのための新しい指示が、通信される。「マルチ接続」アタッチに対して、UE262は、TWAN212内の既存のPDN接続に対応するAPNのうちの任意の1つを含む。メッセージは、HeNB230によって、ISW GW290を介して、MME234にルーティングされる。
ステップ4において、MME234は、HSS270にコンタクトし、UE262を認証する。
ステップ5において、認証に成功した後、MME234は、場所更新プロシージャを実施し、加入者データをHSS270から読み出す。MME234に伝達されるPGW222アドレスは、MMEのPDN加入コンテキスト内に記憶される。MME234は、HSS270から読み出された加入者データを介して、UEのTWAN PDN接続に関する情報を受信する。
図12Bを参照すると、ステップ6−10は、他のネットワーク要素にシステム間イベントを通知するように動作する。この通知処理は、例えば、接続を経由して通信されるデータに対して適切な当事者に課金することに関連して有用であり得る。
ステップ6において、MME234は、APN、SGW、およびPGWを選択する。HeNB230がTWAN212と同じSGW238によってサービス提供されることができる場合、MME234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、「マルチ接続」指示、指示)メッセージを生成し、選択されたSGW238に通信する。
ステップ7において、SGW238は、セッション作成要求(「マルチ接続」指示)メッセージをPGW222に通信する。既存のPDNへのISW GW290内マルチアクセス接続が実施されているシナリオでは、同じPGW222が、使用される。したがって、PGW222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と、TWANとの既存のセッションによるものと同じAPNを識別すると、PGW222は、SGW238との新しいものを作成するのではなく、既存のGTPトンネルを使用する。メッセージは、PCRF294が、適切なポリシーおよび課金が実施されるように、アクセスの変更が通知される結果をもたらす。
ステップ8において、「マルチ接続」指示が含まれるため、PGW222は、施行されるべきポリシーおよび課金ルールを取得するために、PCRF294とともにPCEF開始IP−CANセッション修正プロシージャを実行する。
ステップ9において、PGW222は、SGW238にセッション作成応答メッセージで応答する。例示的実施形態では、メッセージは、TWAN212アクセスのためにUE262に割り当てられたIPアドレスまたはプリフィックスを含む。メッセージはまた、TWAN212を通してPDN接続のために割り当てられた課金IDを含み得る。
ステップ10において、SGW238は、MME234にセッション作成応答メッセージを返す。メッセージは、例えば、UE262のIPアドレスを含む。
図12Cを参照すると、ステップ11において、MME234は、ISW GW290を通した初期コンテキスト要求を介して、HeNB230とSGW238との間のアクセスベアラ確立を開始する。これは、UE262とHeNB230との間の無線ベアラ確立をもたらす。
ステップ12において、HeNB230は、ISW GW290を介して、初期コンテキスト設定応答をMME234に送信する。
ステップ13において、UE262は、TWAN212またはHeNB230のいずれかを経由して、ISW GW290を介してPDNにパケットをルーティングする。同様に、ISW GW290は、TWAN212またはHeNB230のいずれかを経由して、UE262にパケットをルーティングする。
(ISW GWを介した信頼されていないWLANとの3GPPインターワーキング)
前述の例示的実施形態では、WLANは、信頼されているWLANであるものとして説明されている。しかしながら、代替実施形態は、信頼されていないWLANを含み得ることが理解されるであろう。
図13は、信頼されていないWLAN1310を含む、例示的システム実施形態のネットワーク略図を描写する。示されるように、信頼されていないWLAN1310は、ePDG1312およびISW GW290を介して、EPC214にアクセスし得る。ePDG1312は、信頼されていないUE262とPDN GW222との間の中間エンティティとして動作する。ePDG1312は、IPSecトンネルを通して、UE262と通信する。ePDG1312は、GTP−Uトンネルプロトコルを使用して、S2bインターフェースを経由して、PDN GW222と通信する。
インターフェースS1bは、ePDG1312とISW GW290との間に位置付けられる。例示的実施形態では、S1bインターフェースを経由して通信される制御およびデータプレーンは、それぞれ、GTPv2−CおよびGTP−Uプロトコルである。制御プレーンに関して、以前に提案されたS1aインターフェースと同様に、「セッション作成要求/応答」メッセージは、S1bインターフェースを経由して転送され、TWAN212における使用のために上で説明されたものと同じ情報を伝達する(WLAN AN210からISW GW290に)。ユーザプレーンに関して、GTPトンネルが、ISW GW290とePDG1312との間に確立される。標準的IPSecトンネルが、標準的IKEv2プロトコルを使用して、ePDG1312とUE262との間に確立され得る。
以下のチャートは、信頼されているWLANを備えている実施形態と信頼されていないWLANを備えている実施形態との間の類似性および差異をハイライトする。チャートは、プロトコル、インターフェース、およびメッセージに関して、信頼されているWLANと信頼されていないWLANとの間の類似性を例証する。例示的実施形態に示されるように、UE認証プロシージャが、TWAN実施形態では、EAPプロシージャを使用して実施される一方、IKEv2プロシージャが、信頼されていないWLAN実施形態のために使用される。信頼されていないWLAN実施形態に関して、UE262は、IKEv2を経由して、EAPメッセージをePDG1312に送信することを理解されたい。ePDGは、IKEv2を経由して、UEから受信されるEAPメッセージを抽出し、それらを3GPP AAAサーバ218に送信する。
以下のチャートに記載のように、UE接続の確立に関して、WLCPプロトコルが、信頼されているWLANを備えている例示的実施形態において使用される一方、IKEv2プロトコルが、信頼されていないWLANを備えている実施形態では、UEとePDGとの間のIPSecトンネルを確立するために使用される。
コアネットワーク接続に関して、信頼されているWLANおよび信頼されていないWLANを備えている実施形態は、類似様式で動作する。両事例では、S1aおよびS1bインターフェースは、同一「セッション作成要求/応答」メッセージを搬送し、同一GTP−Uデータトンネリングプロトコルを適用する。
図14は、信頼されていないWLANを採用するある実施形態において、初期接続を確立することに関連付けられる例示的処理を描写するフロー図である。処理は、信頼されているWLANが使用される場合の初期接続の確立に関連する図8に関連して上で説明されたものに類似する。ハンドオーバーの実施およびマルチPDN接続の確立は、類似方式において拡張されることができる。
図14を参照すると、ステップ1において、TS33.402(その内容は、参照することによって全体として本明細書に組み込まれる)に定義されたIKEv2アクセス認証プロシージャが、UE262と3GPP EPC214との間で使用される。
ステップ2において、UE262は、IKEv2トンネル確立プロシージャを開始する。UEがIPsecトンネルを形成するために必要なePDG IPアドレスが、TS23.402の第4.5.4項(その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に規定されたDNSクエリを介して、発見される。UE262は、IKEv2を介して、APNを提供することによって、特定のPDN222への接続性を要求する。3GPP AAAサーバ218は、TS23.402の第4.5.1項[2]に説明されるように、PDN GW情報をePDG1312に返す。
ステップ3において、ePDG1312は、「セッション作成要求」メッセージを生成し、ISW GW290に通信することによって、セッションを開始する。ステップ3から12は、図8に関連して上で説明されたステップ4−13に類似する。処理は、S−GW238からISW GW290を通して、PDN GW222とePDG1312との間のGTP−Uトンネルの確立をもたらす(ステップ9、11、および12参照)。
ステップ13において、ePDG1312は、外部AAAサーバ218との認証および承認が成功したことをUE262に通信する。
ステップ14において、ePDG1312は、IKEv2構成ペイロード内のIPアドレスを伴う最終IKEv2メッセージを生成し、UE262に通信する。IPSecトンネルは、ここで、UE262とePDG1312との間に確立される。さらに、UE262からPDN GW222へのIP接続が、確立される。
(例示的コンピューティング環境)
図15Aは、例えば、HeNBネットワーク230またはWLAN AN110を実装するために使用され得るようなUE262または無線基地局等の例示的無線通信デバイス30の系統図である。図15Aに示されるように、デバイス30は、プロセッサ32と、送受信機34と、伝送/受信要素36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/インジケータ42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、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。例示的実施形態では、ディスプレイ/タッチパッド/インジケータ42は、ユーザインターフェースの一部として動作する、1つ以上のインジケータを備え得る。デバイス30は、実施形態と一致したままで、前述の要素の任意の副次的組み合わせを含み得ることを理解されたい。図15Aのデバイス30は、上記に議論されるようなシステム間移動性システムおよび方法のためのサービングゲートウェイ拡張を使用するデバイスであり得る。
プロセッサ32は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、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、1つ以上の特定用途向け集積回路(ASIC)、1つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)回路、任意の他のタイプおよび数の集積回路(IC)、状態マシン等であり得る。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/またはデバイス30が無線環境で動作することを可能にする任意の他の機能性を実施し得る。プロセッサ32は、伝送/受信要素36に結合され得る、送受信機34に結合され得る。図15A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にともに統合され得ることを理解されたい。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/または通信を実施し得る。プロセッサ32は、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実施し得る。
伝送/受信要素36は、eNode−B、Home eNode−B、Wi−Fiアクセスポイント等に信号を伝送するように、および/またはそれら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を理解されたい。
加えて、伝送/受信要素36は、単一の要素として図15Aに描写されているが、デバイス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、デバイス30は、MIMO技術を採用し得る。したがって、ある実施形態では、デバイス30は、無線信号を伝送および受信するための2つ以上の伝送/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。上記に留意されるように、デバイス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、デバイス30が、例えば、UTRAおよびIEEE802.11等の複数のRATを介して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、そこにデータを記憶し得る。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のデバイス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、そこにデータを記憶し得る。
プロセッサ30は、電源48から電力を受容し得、デバイス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、デバイス30に電力供給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、デバイス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に結合され得る。デバイス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用いて場所情報を取得し得ることを理解されたい。
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に結合され得る。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)ラジオユニット、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15Bは、本明細書に説明されるシステムおよび方法を実装するために使用され得る例示的コンピューティングシステム90のブロック図を描写する。例えば、コンピューティングシステム1000は、例えば、本明細書等に参照されるISW GW290、MME234、SGW238、WLAN210、TWAP260、PGW222、および3GPP AAAサーバ218として動作するデバイスを実装するために使用され得る。コンピュータシステム90は、コンピュータまたはサーバを備え得、主として、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もしくはアクセスされる。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、中央処理ユニット(CPU)91内で実行され得る。多くの公知のワークステーション、サーバ、およびパーソナルコンピュータにおいて、中央処理ユニット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。他の機械において、中央処理ユニット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を補助する、主要CPU91とは異なる随意のプロセッサである。CPU91および/またはコプロセッサ81は、例えば、ISW GW290、MME234、SGW238、WLAN210、TWAP260、PGW222、および3GPP AAAサーバ218に関連して論じられるものを含む、前述のような開示されるシステム間移動性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経路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、アドレスを送信するためのアドレスライン、ならびに割り込みを送信するため、およびシステムバスを動作させるための制御ラインを含む。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に結合されるメモリデバイスは、ランダムアクセスメモリ(RAM)82および読み取り専用メモリ(ROM)93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、容易に修正されることができない記憶されたデータを含む。RAM82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か、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分離し、ユーザプロセスからシステムプロセスを分離する、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、それ自身のプロセス仮想アドレス空間によってマッピング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ができない。
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通信することに関与する、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、PDN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を含み得る。ある実施形態では、ネットワークアダプタ97は、システム間移動性システムおよび方法のための開示されるサービングゲートウェイ拡張に関するデータを受信および伝送し得る。
故に、出願人は、統合される無線ネットワークにおけるシステム間移動性のための例示的システムおよび方法を開示した。ISW GWは、移動性管理エンティティ(MME)およびサービングゲートウェイ(SGW)と統合され、3GPPアクセスネットワークおよびTWANの両方とのインターフェースを有する。ISW GWは、LTEネットワークおよびTWANの両方のための共通制御ゲートウェイおよび共通ユーザゲートウェイとして動作する。ユーザ機器(UE)は、ISW GWを用いることによって、LTEネットワークまたはTWANのいずれかを通して、パケットデータネットワーク(PDN)の能力にアクセスすることが可能である。さらに、ISW GWは、UEとPDNとの間の既存の通信接続がLTEネットワークまたはTWANのうちの一方から他方にハンドオーバーされことを提供する。なおさらに、ISW GWは、1つはLTEネットワークを介して、1つはTWANを介して、UEとパケットネットワークとの間の2つの通信経路の同時維持をサポートする。
開示されるシステムおよび方法は、種々の利益をもたらし得る。例えば、通信性能は、ネットワークのエッジの近くでシステム間移動性プロシージャの実行を可能にすることによって改良される。通信待ち時間は、コアネットワークの深い、すなわち、PGWに向かう信号通信プロシージャの必要性を最小化することによって短縮される。これは、特に、MNOが共通地理的エリア内でスモールセルおよびWi−Fiアクセスの両方を採用するとき、有益であり得る。スケーラビリティも、PGW処理負荷を減らすことによって、例えば、MMEおよびSGWにいくつかのシステム間移動性を分散させることによって改良される。
1つはLTEを介し、1つはWi−Fiを介する同時接続を確立する能力は、移動性のロバスト性を改良し、ハンドオーバーのピンポンを低減させる。PDNへの代替経路が、ハンドオーバー設定の遅延を招くことなく、必要に応じて利用可能にされることができる。これは、スモールセルおよびWi−Fiアクセスポイントの限定されたカバレッジを考慮すると、一般的な事象であり得る、プライマリデータパスが劣化したときのセッション中断を低減させることによって、ユーザ体験を改良する。
例証的実施形態が開示されたが、潜在的な実施形態の範囲は、明示的に立案されるものに限定されないことを理解されたい。例えば、システムは、「信頼されている」WLANアクセスネットワーク(TWAN)を主に参照して説明されたが、想定される実施形態は、「信頼されていない」WLANを採用する実施形態にも及ぶ。さらに、開示される実施形態は、開示される実施形態は、特定のプロトコルおよびメッセージフォーマットに限定されず、むしろ、任意の好適なプロトコルおよびフォーマッティングを採用し得ることを理解されたい。なおさらに、開示される実施形態は、ISW GWを参照するが、ISW GWに関連付けられた機能性が、例えば、HeNB GWまたはMME等の別の構成要素の中に組み込まれ得ることを理解されたい。
本明細書に説明される種々の技法は、ハードウェアまたはソフトウェア、もしくは適切である場合、両方の組み合わせに関連して実装され得ることを理解されたい。したがって、本明細書に説明される主題の方法および装置、またはそれらのある側面もしくは部分は、フロッピディスケット、CD−ROM、ハードドライブ、または任意の他の機械読み取り可能な記憶媒体等の有形媒体で具現化されるプログラムコード(すなわち、命令)の形態をとり得、プログラムコードがコンピュータ等の機械にロードされ、それによって実行されると、機械は、本明細書に説明される主題を実践するための装置になる。プログラムコードが媒体上に記憶される場合、当該プログラムコードが、当該アクションを集合的に実施する1つ以上の媒体上に記憶される場合、すなわち、1つ以上の媒体が、まとめて、アクションを実施するコードを含む場合であり得るが、2つ以上の媒体がある場合、コードの任意の特定の部分が任意の特定の媒体上に記憶されるという要件はない。プログラマブルコンピュータ上のプログラムコード実行の場合、コンピューティングデバイスは、概して、プロセッサ、(揮発性および不揮発性メモリおよび/または記憶要素を含む)プロセッサによって読み取り可能なである記憶媒体、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスを含む。1つ以上のプログラムは、例えば、API、再利用可能制御等の使用を通して、本明細書に説明される主題に関連して説明されるプロセッサを実装または利用し得る。そのようなプログラムは、好ましくは、コンピュータシステムと通信するように、高レベル手続き型またはオブジェクト指向プログラミング言語で実装される。しかしながら、プログラムは、所望であれば、アセンブリまたは機械言語で実装することができる。いずれの場合でも、言語は、コンパイラ型またはインタープリタ型言語であり得、ハードウェア実装と組み合わせられ得る。
例示的実施形態は、1つ以上の独立型コンピュータシステムもしくはデバイスの文脈において本明細書に説明される主題の側面を利用することを参照し得るが、本明細書に説明される主題は、そのように限定されず、むしろ、ネットワークまたは分散型コンピューティング環境等の任意のコンピューティング環境に関連して実装され得る。なおさらに、本明細書に説明される主題の側面は、複数の処理チップまたはデバイスで、またはそれらにわたって実装され得、記憶が、同様に複数のデバイスにわたって影響を受けてもよい。そのようなデバイスは、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバ、ハンドヘルドデバイス、スーパーコンピュータ、または自動車および航空機等の他のシステムに統合されるコンピュータを含み得る。
以下は、上での説明で出現し得るサービスレベル技術に関する頭字語のリストである。
AAA 認証、承認、および課金
ANDSF アクセスネットワーク発見および選択機能
ANQP アクセスネットワーククエリプロトコル
AP アクセスポイント
APN アクセスポイント名
CAPWAP 無線アクセスポイントの制御およびプロビジョニング
DHCP 動的ホスト構成プロトコル
EAP 拡張認証プロトコル
EAP−AKA EAP認証およびキー一致
EAP−AKA’ EAPAKA「主要」
EAPoL LANを経由したEAP
EPC 進化型パケットコア
ePDG 進化型パケットデータゲートウェイ
GPRS 汎用パケット無線サービス
GTP GPRSトンネリングプロトコル
HeNB ホーム進化型ノードB
HSS ホーム加入システム
IETF インターネット技術標準化委員会
IKEv2 インターネットキーエクスチェンジプロトコルバージョン2
IMSI 移動加入者識別番号
IP インターネットプロトコル
ISW 統合されたスモールセルおよびWi−Fi
ISWN 統合されたスモールセルおよびWi−Fiネットワーク
LTE ロングタームエボリューション
MAC 媒体アクセス制御
MAPCON マルチアクセスPDN接続
MCN モバイルコアネットワーク
MME 移動性管理エンティティ
MNO 携帯電話ネットワークオペレータ
NAS 非アクセス層
OAM 動作、管理、および保守
PCRF ポリシーおよび課金ルール機能
PDN パケットデータネットワーク
PGW PDNゲートウェイ
PMIP プロキシモバイルIP
QoE 体感品質
QoS サービス品質
RAT 無線アクセス技術
RRC 無線リソース制御
SaMOG GTPを経由したS2a移動性
SCF スモールセルフォーラム
SCTP ストリーム制御トランスポートプロトコル
SGW サービングゲートウェイ
SNMP シンプルネットワーク管理プロトコル
TEID トンネリング端点識別子
TWAG 信頼されているWLANアクセスゲートウェイ
TWAN 信頼されているWLANアクセスネットワーク
TWAP 信頼されているWLAN AAAプロキシ
UDP ユーザデータグラムプロトコル
UE ユーザ機器
USIM UMTS加入者識別モジュール
WBA ワイヤレスブロードバンドアライアンス
WFA Wi−Fiアライアンス
WLAN 無線ローカルエリアネットワーク
WLC 無線LANコントローラ
WLCP 無線LAN制御プロトコル
本主題は、構造的特徴および/または方法の行為に特有の言語で説明されたが、添付される請求項で定義される主題は、必ずしも、上記に説明される具体的特徴または行為に限定されないことを理解されたい。むしろ、上記に説明される具体的特徴および行為は、請求項を実装する例示的形態として開示される。

Claims (20)

  1. プロセッサとメモリとを備えているネットワーク装置であって、前記メモリは、コンピュータ実行可能な命令を記憶し、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、通信ネットワークにおける統合されたスモールセルおよびWiFi(ISW)ゲートウェイを実装し、前記ISWゲートウェイは、
    第1のインターフェースを介して信頼されている無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)アクセスノードから、セッション作成要求メッセージを受信することであって、前記セッション作成要求メッセージは、ユーザ機器(UE)セッションのホーム進化型ノードB(HeNB)から信頼されているWLANへのハンドオーバーに関連付けられており、前記セッション作成要求メッセージは、前記ハンドオーバーの指標と、アクセスポイント名(APN)と、前記UEに関連付けられている識別子と、無線アクセス技術(RAT)タイプとを含む、ことと、
    第2のインターフェースを介して制御プレーンエンティティに前記セッション作成要求メッセージを送信することであって、前記セッション作成要求メッセージは、前記ハンドオーバーの指標と、前記APNと、前記UEに関連付けられている前記識別子と、前記RATタイプとを含む、ことと、
    前記第2のインターフェースを介して前記制御プレーンエンティティから、セッション作成応答メッセージを受信することであって、前記セッション作成応答メッセージは、汎用パケット無線サービス(GPRS)トンネリングプロトコル(GTP)トンネル情報とベアラパラメータとを含む、ことと、
    前記第1のインターフェースを介して前記信頼されているWLANアクセスノードに前記セッション作成応答メッセージを送信することであって、前記セッション作成応答メッセージは、前記GTPトンネル情報と前記ベアラパラメータとを含む、ことと
    を含む動作を行うように構成されている、ネットワーク装置。
  2. 前記第1のインターフェースは、前記信頼されているWLANと前記ISWゲートウェイとの間の通信をサポートするように構成されており、
    前記第2のインターフェースは、前記ISWゲートウェイと前記制御プレーンエンティティとの間の通信をサポートするように構成されている、請求項1に記載の装置。
  3. 前記セッション作成要求メッセージは、サービスセット識別子(SSID)または基本サービスセット識別子(BSSID)のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載の装置。
  4. 前記ハンドオーバーは、前記UEが、既存の接続を前記HeNBから前記信頼されているWLANにハンドオーバーすることを決定することによって開始される、請求項1に記載の装置。
  5. 前記セッション作成応答メッセージは、前記UEのための割り当てられたインターネットプロトコル(IP)アドレスをさらに含む、請求項4に記載の装置。
  6. 前記信頼されているWLANは、前記ハンドオーバーが成功したことを示すものを前記UEに送信する、請求項4に記載の装置。
  7. 前記セッション作成要求メッセージは、5G−GUTIまたは5G−S−TMSIのうちの1つに送信される、請求項1に記載の装置。
  8. プロセッサとメモリとを備えているネットワーク装置であって、前記メモリは、コンピュータ実行可能な命令を記憶し、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、通信ネットワークにおける統合されたスモールセルおよびWiFi(ISW)ゲートウェイを実装し、前記ISWゲートウェイは、
    第1のインターフェースを介して信頼されている無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)アクセスノードから、セッション作成要求メッセージを受信することであって、前記セッション作成要求メッセージは、ホーム進化型ノードB(HeNB)および信頼されているWLAN接続の両方を使用するユーザ機器(UE)によるパケットデータネットワーク(PDN)へのマルチ接続に関連付けられており、前記セッション作成要求メッセージは、前記マルチ接続の指標と、アクセスポイント名(APN)と、前記UEに関連付けられている識別子と、無線アクセス技術(RAT)タイプとを含む、ことと、
    第2のインターフェースを介して制御プレーンエンティティに前記セッション作成要求メッセージを送信することであって、前記セッション作成要求メッセージは、前記マルチ接続の指標と、前記APNと、前記UEに関連付けられている前記識別子と、前記RATタイプとを含む、ことと、
    前記第2のインターフェースを介して前記制御プレーンエンティティから、セッション作成応答メッセージを受信することであって、前記セッション作成応答メッセージは、汎用パケット無線サービス(GPRS)トンネリングプロトコル(GTP)トンネル情報とベアラパラメータとを含む、ことと、
    前記第1のインターフェースを介して前記信頼されているWLANアクセスノードに前記セッション作成応答メッセージを送信することであって、前記セッション作成応答メッセージは、前記GTPトンネル情報と前記ベアラパラメータとを含む、ことと
    を含む動作を行うように構成されている、ネットワーク装置。
  9. 前記第1のインターフェースは、前記信頼されているWLANと前記ISWゲートウェイとの間の通信をサポートするように構成されており、
    前記第2のインターフェースは、前記ISWゲートウェイと前記制御プレーンエンティティとの間の通信をサポートするように構成されている、請求項8に記載の装置。
  10. 前記セッション作成要求メッセージは、サービスセット識別子(SSID)または基本サービスセット識別子(BSSID)のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項8に記載の装置。
  11. 前記マルチ接続は、前記UEが、既存の接続を前記HeNBから前記信頼されているWLANにマルチ接続することを決定することによって開始される、請求項8に記載の装置。
  12. 前記セッション作成応答メッセージは、前記UEのための割り当てられたインターネットプロトコル(IP)アドレスをさらに含む、請求項11に記載の装置。
  13. 前記信頼されているWLANは、前記マルチ接続が成功したことを示すものを前記UEに送信する、請求項11に記載の装置。
  14. 前記セッション作成要求メッセージは、5G−GUTIまたは5G−S−TMSIのうちの1つに送信される、請求項8に記載の装置。
  15. プロセッサとメモリとを備えているネットワーク装置であって、前記メモリは、コンピュータ実行可能な命令を記憶し、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、通信ネットワークにおける統合されたスモールセルおよびWiFi(ISW)ゲートウェイを実装し、前記ISWゲートウェイは、
    第1のインターフェースを介して信頼されている無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)アクセスノードから、セッション作成要求メッセージを受信することであって、前記セッション作成要求メッセージは、パケットデータネットワーク(PDN)または進化型パケットコア(EPC)のうちの1つへのユーザ機器(UE)による初期接続に関連付けられている、ことと、
    第2のインターフェースを介して制御プレーンエンティティに前記セッション作成要求メッセージを送信することと、
    前記第2のインターフェースを介して前記制御プレーンエンティティから、セッション作成応答メッセージを受信することであって、前記セッション作成応答メッセージは、汎用パケット無線サービス(GPRS)トンネリングプロトコル(GTP)トンネル情報とベアラパラメータとを含む、ことと、
    前記第1のインターフェースを介して前記信頼されているWLANアクセスノードに前記セッション作成応答メッセージを送信することであって、前記セッション作成応答メッセージは、前記GTPトンネル情報と前記ベアラパラメータとを含む、ことと
    を含む動作を行うように構成されている、ネットワーク装置。
  16. 前記第1のインターフェースは、前記信頼されているWLANと前記ISWゲートウェイとの間の通信をサポートするように構成されており、
    前記第2のインターフェースは、前記ISWゲートウェイと前記制御プレーンエンティティとの間の通信をサポートするように構成されている、請求項15に記載の装置。
  17. 前記セッション作成要求メッセージは、サービスセット識別子(SSID)または基本サービスセット識別子(BSSID)をさらに含む、請求項15に記載の装置。
  18. 前記信頼されているWLANは、前記初期接続が成功したことを示すものを前記UEに送信する、請求項15に記載の装置。
  19. 前記セッション作成応答メッセージは、前記UEのための割り当てられたインターネットプロトコル(IP)アドレスをさらに含む、請求項15に記載の装置。
  20. 前記セッション作成要求メッセージは、5G−GUTIまたは5G−S−TMSIのうちの1つに送信される、請求項15に記載の装置。
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