JP7262734B2 - Gateway device and communication control method - Google Patents
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Description
本発明は、ゲートウェイ装置及び通信制御方法に関する。 The present invention relates to a gateway device and a communication control method.
従来、LTE通信システムにおいて、非3GPP(Third Generation Partnership Project)無線アクセスを行う非3GPP(non-3GPP)端末をEPC(Evolved Packet Core)に収容するためのコンポーネントとして、ePDG(enhanced Packet DataGateway)が知られている(非特許文献1,2参照)。つまり、ePDGは、公衆無線LAN(Local Area Network)など、セキュリティ上信頼できない非3GPP無線アクセス(Untrusted Non-3GPP IP Access)を収容する場合に、移動端末が接続するゲートウェイとして動作する。 Conventionally, in LTE communication systems, ePDG (enhanced packet data gateway) is known as a component for accommodating non-3GPP (non-3GPP) terminals that perform non-3GPP (Third Generation Partnership Project) radio access in EPC (Evolved Packet Core). (see Non-Patent Documents 1 and 2). In other words, the ePDG operates as a gateway to which mobile terminals connect when accommodating untrusted non-3GPP wireless access (Untrusted Non-3GPP IP Access) such as a public wireless LAN (Local Area Network).
従来のePDGは、EPCにおける他のコアノード(例えば、HSS(Home Subscriber Server)、PGW(PDN Gateway(Packet Data Network Gateway))、PCRF(Policy and Charging Rule Function)、3GPP AAA Server)と通信接続するためのインタフェースを多く有する。また、非3GPP端末が3GPP通信方式に従って通信するネットワーク(3GPPネットワーク(例えばLTEネットワーク))にアクセスしようとすると、必ずトラフィックがePDGを通過するため、多数の非3GPP端末がLTEネットワークにアクセスする場合、ePDGの処理負荷が大きくなる。また、ePDGはEPCにおける他のコアノードと直接連携するので、ePDGのセキュリティを保つことが必要となる。 Conventional ePDG is for communication connection with other core nodes in EPC (for example, HSS (Home Subscriber Server), PGW (PDN Gateway (Packet Data Network Gateway)), PCRF (Policy and Charging Rule Function), 3GPP AAA Server) has many interfaces. In addition, when a non-3GPP terminal attempts to access a network (3GPP network (e.g., LTE network)) that communicates according to the 3GPP communication scheme, the traffic always passes through the ePDG. Therefore, when a large number of non-3GPP terminals access the LTE network, The processing load of ePDG increases. In addition, since the ePDG directly cooperates with other core nodes in the EPC, it is necessary to maintain the security of the ePDG.
つまり、ePDGは、他のコアノードとのインタフェースが多く、コアネットワークに配置されることが前提となっており、ePDGの機能・ネットワーク容量・安全性の要件が高い。非3GPP端末を収容するためのノードとしてePDGを多数利用する場合に、これらの要件を満たすことが困難である。言い換えると、ePDGには、多数の非3GPPが接続されることが想定されていないため、これらの要件を満たすことが困難である。 In other words, the ePDG has many interfaces with other core nodes and is assumed to be arranged in the core network, and the requirements for ePDG functions, network capacity, and security are high. These requirements are difficult to meet when using a large number of ePDGs as nodes to accommodate non-3GPP terminals. In other words, the ePDG is not expected to have a large number of non-3GPP connections, making it difficult to meet these requirements.
本発明は、上述した従来の状況に鑑みてなされたものであり、3GPPネットワークに非3GPP端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できるゲートウェイ装置及び通信制御方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides a gateway device and communication device capable of simplifying functions when accommodating non-3GPP terminals in a 3GPP network, suppressing network load concentration, and ensuring security. Provide a control method.
本発明の一態様は、非3GPP(Third Generation Partnership Project)ネットワークに配置された非3GPP端末を3GPPネットワークに収容し、前記非3GPP端末及び複数のノードを有するコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置であって、制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第1処理ノードと連携して、前記非3GPP端末のユーザを認証する認証部と、前記第1処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第2処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記ユーザデータを中継する通信部と、を備え、前記通信部は、3GPP通信方式に従った基地局と前記第1処理ノードとを通信接続するためのインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信し、前記通信部は、前記インタフェースに含まれる、前記コアネットワーク装置と前記ゲートウェイ装置との間におけるハンドオーバーに係るメッセージが省略されたインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信する、ゲートウェイ装置である。 One aspect of the present invention is a gateway device that accommodates a non-3GPP terminal located in a non-3GPP (Third Generation Partnership Project) network in the 3GPP network and communicates with a core network device having the non-3GPP terminal and a plurality of nodes. an authentication unit that authenticates a user of the non-3GPP terminal in cooperation with a first processing node that is a node that processes control data and cooperates with a management node that manages subscriber information; a second processing node that relays the control data between and the non-3GPP terminal and processes user data and a communication unit that relays the user data between the non-3GPP terminal and the communication unit communicates with the core network device via an interface for communicatively connecting a base station according to the 3GPP communication scheme and the first processing node, and the communication unit is included in the interface, the core network A gateway device that communicates with the core network device via an interface that omits messages related to handover between the device and the gateway device.
本発明の一態様は、非3GPPネットワークに配置された非3GPP端末を3GPPネットワークに収容し、前記非3GPP端末及び複数のノードを有するコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置における通信制御方法であって、制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第1処理ノードと連携して、前記非3GPP端末のユーザを認証するステップと、前記第1処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第2処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記ユーザデータを中継するステップと、を有し、前記中継するステップは、3GPP通信方式に従った基地局と前記第1処理ノードとを通信接続するためのインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信するステップを含み、前記インタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信するステップは、前記インタフェースに含まれる、前記コアネットワーク装置と前記ゲートウェイ装置との間におけるハンドオーバーに係るメッセージが省略されたインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信するステップを含む、通信制御方法である。 One aspect of the present invention is a communication control method in a gateway device that accommodates a non-3GPP terminal arranged in a non-3GPP network in a 3GPP network and communicates with a core network device having the non-3GPP terminal and a plurality of nodes, authenticating a user of the non-3GPP terminal in cooperation with a first processing node that is a node that processes control data and cooperates with a management node that manages subscriber information; relaying the control data between a 3GPP terminal and relaying the user data between a second processing node that processes user data and the non-3GPP terminal, wherein the relaying comprises: communicating with the core network device via an interface for communicatively connecting a base station according to the 3GPP communication scheme and the first processing node; communicating with the core network device via the interface; a step of communicating with the core network device via an interface included in the interface in which a message related to handover between the core network device and the gateway device is omitted; be.
本発明によれば、3GPPネットワークに非3GPP端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the function at the time of accommodating a non-3GPP terminal in a 3GPP network can be simplified, network load concentration can be suppressed, and security can be ensured.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、実施形態におけるLTE通信システム5の概略構成例を示す図である。LTE通信システム5は、UE(User Equipment)10Aと、ゲートウェイ30と、制御装置40と、EPC装置50と、を有する。ゲートウェイ30は、処理部31、記憶部32、及び通信部33を備える。EPC装置50は、PGW51、SGW53、MME(Mobility Management Entity)54、及びHSS(Home Subscriber Server)55を備える。LTE通信システム5は、非3GPP端末をLTEネットワークに収容する。
(embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration example of an
UE10Aは、非3GPPネットワークN1を介して、ゲートウェイ30と通信する。非3GPPネットワークN1は、LAN(例えば無線LAN、有線LAN)、インターネット、等を含んでよい。UE10Aは、非3GPP端末である。非3GPP端末は、例えば、LAN(例えば無線LAN、有線LAN)を介して他の通信装置と通信する端末でよい。UE10Aは、ユーザによって所持される。UE10Aは、複数存在してよい。
UE 10A communicates with
ゲートウェイ30は、ゲートウェイ30の配下のUE10Aを管理し、UE10AとEPC装置50との間で行われる通信を中継する。ゲートウェイ30は、例えば、屋外に設置されてもよいし、ビル毎に設置されてもよい。ゲートウェイ30は、複数存在してよい。複数のゲートウェイ30の配下それぞれに、1つ以上のUE10Aが存在してよい。従来のLTE通信システムは多数分散された基地局(eNB(eNodeB))を管理するメカニズムを有するが、このメカ二ズムを、非3GPPアクセスを収容するLTE通信システム5にも活用する。
The
ゲートウェイ30は、ePDGの機能の一部を有し、LTE通信を行うためのEPC装置50にゲートウェイ30配下のUE10Aを収容する基地局として動作してよい。ただし、ePDGと異なり、EPC装置50のPGW51やHSS55とは直接接続されず、EPC装置50のMME54及びSGW53と連携して、UE10Aのユーザの認証機能、制御データ及びユーザデータの中継機能、等を実現する。
The
ゲートウェイ30は、LTE通信に係る認証処理とデータの中継処理を行う。この場合、ゲートウェイ30は、EPC装置50における加入者情報を管理するMME54及びHSS55と連携して、UE10Aのユーザを認証する。また、ゲートウェイ30は、UE10Aからの通信データ(例えば制御データ又はユーザデータ)をSGW53、PGW51、SGi(EPC上位のネットワーク)、等に中継し、又は、SGW53、PGW51、SGiからの通信データを、UE10Aに中継する。この場合、ゲートウェイ30は、UE10A及びMME54との間で制御データを中継してよい。また、ゲートウェイ30は、UE10A及びSGW53との間でユーザデータを中継してよい。
The
ゲートウェイ30の処理部31は、プロセッサ(例えばCPU(Central Processing Unit))がメモリに保持されたプログラムを実行することで、各種機能を実現する。ゲートウェイ30の記憶部32は、例えばROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)や各種ストレージ(例えばHDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive))を有してよく、各種情報、データ、プログラムを保持する。ゲートウェイ30の通信部33は、UE10AやEPC装置50との間で通信(有線通信又は無線通信)する。
The
処理部31は、EPC装置50の少なくとも一部のノードと連携して、UE10Aのユーザを認証する。処理部31は、通信部33を介して、制御データやユーザデータを中継する。
The
図1に示すように、ゲートウェイ30は、非3GPP端末としてのUE10Aと通信し、3GPP端末と通信しない。したがって、ゲートウェイ30は、3GPP端末と通信するための通信インタフェースを有しなくてよい。
As shown in FIG. 1,
EPC装置50は、LTEのコアネットワークに配置される装置であり、LTEプロトコルに従って、ゲートウェイ30と通信する。EPC装置50のPGW51、SGW53、MME54、及びHSS55の各ノードは、論理ノードでもよいし、物理ノードでもよい。つまり、1つの装置(サーバ)に機能が集約されてもよいし、複数の個別の装置(サーバ)に機能が分散されてもよい。また、EPC装置50は、PCRFのノードを備えてよい。なお、EPC装置50は、この構成には限定されず、他の付随的な要素を含むことができる。
The
MME54とHSS55とは、PCRFとともに、制御データであるCプレーンデータを処理する。SGW53及びPGW51は、ユーザデータであるUプレーンデータを処理する。したがって、例えば、外部ネットワーク(EPC装置50よりも上流側)からUE10AへのUプレーンデータつまりUプレーンのトラフィックは、外部ネットワークからEPC装置50に到達すると、PGW51、SGW53、及びゲートウェイ30を介して、UE10Aへ伝送される。
The
MME54は、移動制御などを提供するノードであり、位置登録、ページング、ハンドオーバー等の移動制御、及びベアラ(データの通信経路)の確立又は削除を行う。なお、LTE通信システム5に3GPP端末が含まれない場合、MME54は、ハンドオーバーの機能を有しなくてよい。
The MME 54 is a node that provides mobility control and the like, and performs location registration, paging, mobility control such as handover, and establishment or deletion of bearers (data communication paths). Note that if the
HSS55は、LTEにおける加入者管理データベースを有するノードであり、加入者の契約情報、認証情報、位置情報等の管理を行う。MME54は、HSS55から通知される認証情報に基づき、ユーザ認証を実施する。 The HSS 55 is a node having a subscriber management database in LTE, and manages subscriber contract information, authentication information, location information, and the like. MME54 implements user authentication based on the authentication information notified from HSS55.
SGW53は、ゲートウェイ30に接続され、非3GPPアクセスを収容し、UE10AやPGW51へデータを伝送するゲートウェイである。
The SGW 53 is a gateway that is connected to the
PGW51は、外部ネットワーク(PDN)との接続点において、UE10AへのIPアドレスの割り当てやパケット転送等を行うゲートウェイである。PGW51は、PCRFと連携することで、PCRFが有するポリシ(ポリシ制御情報)に従って、動作してよい。PGW51は、PCRFが有するポリシに従って、各ベアラを介して通信される通信量や通信速度を制御してよい。
The
PCRFは、ユーザデータ転送のQoS(Quality of Service;パケットの優先転送等、通信の品質の制御)及び課金の為の制御を行うノードである。PCRFが決定したQoS値は、PGW51に通知される。PGW51は、通知されたQoS値に従って、Uプレーンデータに対してQoS制御を実施する。QoS値は、例えば、ポリシの制御情報に含まれる設定値でよい。
The PCRF is a node that controls QoS (Quality of Service; communication quality control such as packet priority transfer) for user data transfer and charging. The QoS value determined by the PCRF is notified to the
EPC装置50は、処理部、記憶部、通信部、を有する。EPC装置50の各ノードが論理ノードである場合には、1つの装置に処理部、記憶部、及び通信部が設けられてよい。EPC装置50の各ノードが物理ノードである場合、各ノードに処理部、記憶部、及び通信部が設けられてよい。
The
EPC装置50の処理部は、プロセッサ(例えばCPU)がメモリに保持されたプログラムを実行することで、各種機能を実現する。EPC装置50の記憶部は、例えばROMやRAMや各種ストレージ(例えばHDD、SSD)を有してよく、各種情報、データ、プログラムを保持する。EPC装置50の通信部は、ゲートウェイ30や外部ネットワークにおける各種装置との間で通信(有線通信又は無線通信)する。EPC装置50による通信は、LTE通信を含む。LTE通信は、VoLTE通信を含んでよい。
The processing unit of the
図2は、多数の非3GPP端末としてのUE10Aを収容するLTE通信システム5の構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an
図2に示すLTE通信システム5では、非3GPPネットワークN1の一例としての無線LANにおいて通信を管理するAP(Access Point)20が配置されている。つまり、UE10Aとゲートウェイ30との通信を、AP20が中継している。図1のLTE通信システム5においても、AP20が配置されてよい。
In the
図2では、非3GPP端末としてのUE10Aを収容するゲートウェイ30が、EPC装置50の配下に多数配置されて管理するアーキテクチャとなっている。ゲートウェイ30は、数的分散、地理的分散も可能である。ゲートウェイ30とEPC装置50との間のインタフェースには、LTE通信システムの一般的な基地局としてのeNBを収容する場合と同一のS1インタフェースを用いてよい。この場合、S1インタフェースが有するメッセージ群のうち、S1AP(S1 Application Protocol)のハンドオーバーに係るメッセージを省略したインタフェースを用いることができる。
In FIG. 2, the architecture is such that a large number of
S1APプロトコルの詳細については、以下の参考非特許文献1に記載されている。
(参考非特許文献1:”3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Access Network E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP) (Release 8)”、 3GPP TS 36.413 V8.0.0 (2007-12)、 P22-P27, P44-P50)
Details of the S1AP protocol are described in Reference 1 below.
(Reference Non-Patent Document 1: ``3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Access Network E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP) (Release 8)'', 3GPP TS 36.413 V8.0.0 (2007 -12), P22-P27, P44-P50)
S1APは、HANDOVER REQUIRED, HANDOVER COMAND, HANDOVER PREPARATION FAILURE, HANDOVER REQUEST, HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE, HANDOVER FAILURE, HANDOVER NOTIFY, HANDOVER CANCEL, HANDOVER CANCEL ACKNOWLEDGE等のハンドオーバーに係るメッセージを含む。ゲートウェイ30は、ハンドオーバーを実施しない場合、eNBと比較すると、これらのハンドオーバーに係るメッセージに対応しなくてよい。具体的には、ゲートウェイ30は、eNBの一部の機能を有しつつ、ハンドオーバーに係るメッセージを送受する機能を有しなくてよい。
S1AP includes handover related messages such as HANDOVER REQUIRED, HANDOVER COMAND, HANDOVER PREPARATION FAILURE, HANDOVER REQUEST, HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE, HANDOVER FAILURE, HANDOVER NOTIFY, HANDOVER CANCEL, HANDOVER CANCEL ACKNOWLEDGE. The
また、LTE通信システム5は、非3GPP端末を収容するが、3GPP端末を収容するLTE通信システムに近いアーキテクチャを、非3GPPネットワークN1の管理に対して適用する。
Also, although the
例えば、非3GPPネットワークN1(例えば無線LAN)が敷設された拠点と同じ拠点にePDGを配置することは困難であり得る。一方、ゲートウェイ30は、eNB(eNodeB)と同様に、遠隔地や3GPPネットワーク(例えばLTEネットワークN2)と管理者と異なる施設に配置され得る。
For example, it may be difficult to deploy the ePDG at the same site where the non-3GPP network N1 (eg, wireless LAN) is installed. On the other hand, the
また、ゲートウェイ30の台数の増減に対して、EPC装置50の各ノードやリンクは、柔軟に対応可能である。例えば、UE10Aの端末数が増えることに伴うトラフィック増に応じて、ノードやリンクを増加したり、ゲートウェイ30に接続されるUE10Aの端末数が増える特定時間帯において、ノードの機能の増強やリンクの設定を増加したりすることが考えられる。例えば、社内拠点のユースケースでは、日中時間帯では有効に動作するゲートウェイ30の数を増やし、夜時間帯では有効に動作するゲートウェイ30の数を減らしてよい。また、拠店数が増加した場合に、ゲートウェイ30の数が増加してよい。
Each node and link of the
このように、LTE通信システム5は、ゲートウェイ30の数を増減させても、ePDGの数を増やさなくて済む。したがって、LTE通信システム5は、UE10Aの増加に伴ってePDGとHSS及びPGWとの連携を増加させるためのHSS及びPGW側の連携情報の増加を抑制でき、手間を低減でき、設計を簡素化できる。また、LTE通信システム5は、ePDG用のHSSに保持される加入者管理データベースに加入者情報を追加登録することも不要となり、設計を簡素化できる。したがって、LTE通信システム5は、ゲートウェイ30の数を増減に対する柔軟性を向上できる。
Thus, the
図3は、比較例における3GPP端末及び非3GPP端末を収容するLTE通信システム5Xの構成例を示すブロック図である。図3では、3GPP端末はUE10Bで示され、非3GPP端末はUE10Aで示されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of an
LTE通信システム5Xは、多数の基地局(ここではeNB30X)及び端末(ここでは3GPP端末としてのUE10B)の管理を想定したアーキテクチャを有する。そのため、LTE通信システム5Xは、LTE通信に係る処理負荷を分散して処理するアーキテクチャを有する。一方、LTE通信システム5XにおけるePDG60Xは、ePDG60Xがオフローディングを目的として後に追加された機能(ノード)であるので、LTEネットワークN2を管理するLTE通信システム本来のデザインとは異なる一極集中型の機能部となっている。つまり、ePDG60Xは、LTE通信システム5Xにおける分散処理のメリットを享受していない。
The
図3では、非3GPP端末としてのUE10Aにおいて通信要求が発生すると、AP20等を介して、通信データがePDG60Xを通る。また、3GPP端末としてのUE10Bにおいて通信要求が発生すると、eNB30X、MME54X、SGW53X、HSS55X、PGW51X、等を介して、通信データがePDG60Xを通る。LTE通信システム5Xでは、LTEネットワークN2と非3GPPネットワークN1との境界に、ePDG60Xが配置されている。
In FIG. 3, when a communication request occurs in the
よって、LTEネットワークN2と非3GPPネットワークN1をまたぐ通信では、全ユーザのトラフィックがePDG60Xに集中することになる。また、参考非特許文献2に示されているように、ePDG60Xは、S2bインタフェース、SWuインタフェース、SWnインタフェース、SWmインタフェース、Gxbインタフェース、等を有する必要があり、必要となるインタフェースが多数存在する。また、ePDG60Xは、HSS55Xの加入者データベースのように高いセキュリティレベルが要求されるノードと接続されるため、セキュリティの担保が必要となる。また、ePDG60Xは、他のノードと連携せずにHSS55Xと連携するために、MME54Xが有するHSS55Xとの連携機能を有している。よって、LTE通信システム5Xでは、MME54の機能(例えばユーザを認証するための認証機能)が重複して設けられている。
Therefore, in communication across the LTE network N2 and the non-3GPP network N1, all user traffic is concentrated on the
言い換えると、ePDG60Xは、図3から理解できるように、MME54Xと連携していない。MME54Xは、UE10Aのユーザを認証するためにHSS55Xと連携する機能を有する。ePDG60Xは、MME54Xが有するユーザ認証機能をePDGを再実装するような形式となっている。つまり、MME54Xは、UE10Bのユーザを認証するためにHSS55Xと連携する機能を有する。よって、ePDG60Xの数を増やす場合、多数のePDG60XのためのMME54Xに相当するノードを多数作成して管理する必要があった。
In other words, the
これに対し、LTE通信システム5は、ゲートウェイ30を有することで、非3GPP端末としてのUE10Aを収容する場合に、MME54のユーザ認証のための連携機能(認証連携機能)を有するePDG60Xを別途用意する必要がなく、MME54の機能を重複して実装する必要がなく、LTE通信するための機能を簡素化できる。
On the other hand, the
また、LTE通信システム5Xでは、LTE通信システム5Xに加入する契約者数を基に、ePDG60Xの必要台数を予測し、予測結果を基にePDG60Xの設置台数を固定的に定められ、運用途中でePDG60Xの数が変更されることを想定していなかった。そのため、契約者数の増減に応じたePDG60Xの数を増減に対する柔軟性を有していない。
In addition, in the
これに対し、本実施形態のLTE通信システム5によれば、HSS55、PGW51、ゲートウェイ30、AP20、UE10A、等を集約したアーキテクチャとなっている。更に、LTE通信システム5は、ePDG60Xに代わり、認証機能及び中継機能をゲートウェイ30が有する構成である。また、LTE通信システム5では、ゲートウェイ30とMME54及びSGW53とが連携し、このMME54及びSGW53がHSS55及びPGW51と連携することで、非3GPP端末としてのUE10AをLTE通信システム5のLTEネットワークN2に収容可能である。よって、LTE通信システム5は、ePDG60Xとは異なり、PGW51とHSS55と直接連携するためのインタフェースを備えることが不要である。よって、非3GPP端末としてのUE10AをLTE通信システム5に収容するための機能が簡素化できる。
In contrast, according to the
また、LTE通信システム5は、非3GPP端末としてのUE10Aを収容するゲートウェイ30とEPC装置50とが通信するために、既存のS1インタフェース(S1AP)を用いることができる。よって、LTE通信システム5は、ゲートウェイ30とEPC装置50とが通信するためのインタフェースを新たに生成することを不要にできる。
Also, the
また、LTE通信システム5では、ゲートウェイ30が、ハンドオーバーに係る機能を有しなくてよい。非3GPPネットワークN1における装置(例えばAP20)においてハンドオーバーに係る処理が行われるか、又はハンドオーバーに係る処理が不要であるためである。ハンドオーバーの処理は他の処理と比較して処理負荷が大きいので、省略可能であることは有益である。
Also, in the
また、ePDG60XがMME54Xの機能を有することとは異なり、ゲートウェイ30とは別途設けられたEPC装置50のMME54がHSS55と連携することで、ゲートウェイ30は、認証連携機能を実装することが不要となる。
Also, unlike the
また、ゲートウェイ30は、LTE通信システム5Xにオフローディング用に配置されたePDG60Xとは異なり、LTE通信システム5の分散処理の機能を利用でき、UE10Aの端末数に応じて設置数を増減可能である。よって、ゲートウェイ30に非3GPP端末としてのUE10Aとの間の通信トラフィックが集中することを抑制できる。
In addition, unlike the
また、ゲートウェイ30は、加入者情報を扱うHSS55やPCRFとは直結されないので、加入者情報を安全に扱える。
Further, since the
また、LTE通信システム5は、EPC装置50を用いて非3GPP端末としてのUE10Aを管理する場合、管理に用いるノードの機能を低減でき、各ノードを通過するトラフィックを分散できる。
Also, when managing the
(変形例)
図4は、変形例における3GPP端末及び非3GPP端末を収容するLTE通信システム5Aの構成例を示すブロック図である。図2では、非3GPP端末としてのUE10AがLTE通信システム5内で通信することを例示したが、図4では、非3GPP端末としてのUE10Aとともに、3GPP端末としてのUE10BがLTE通信システム5A内で通信することを例示する。また、SGW53は、通信端末にUE10AとともにUE10Bが含まれるので、3GPPアクセスを収容してよい。
(Modification)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of an
UE10Aにおいて通信要求が発生した場合、UE10Aは、AP20を介して、ゲートウェイ30Aとの間で通信データを通信する。この場合、ゲートウェイ30Aは、LTE通信システム5のゲートウェイ30と同様の機能を有する。UE10Bは、AP20を介さずに、ゲートウェイ30Aとの間で通信データを通信する。つまり、ゲートウェイ30Aは、LTE通信システム5XのeNB30Xと同様の機能も有する。なお、UE10Bが接続されることがあるので、UE10Bと通信するための通信インタフェースは省略されずに設けられる。
When a communication request occurs in the
また、ゲートウェイ30A、通信接続先(例えば通信先や通信元)が非3GPP端末としてのUE10Aであり、3GPP端末としてのUE10Bを含まないか否かを判定してよい。ゲートウェイ30Aは、通信接続先が3GPP端末であるか非3GPP端末であるかを、例えば通信接続先がゲートウェイ30Aに接続する通信方式(例えばLTE通信等の3GPP通信方式、無線LAN通信等の非3GPP通信方式)を参照して判定してよい。ゲートウェイ30は、通信接続先に3GPP端末を含まないと判定した場合に、ハンドオーバーに係る機能を省略し、通信接続先に3GPP端末を含むと判定した場合に、ハンドオーバーに係る機能を省略しないように、ハンドオーバーに係る機能を切り替えてもよい。これにより、LTE通信システム5Aは、ハンドオーバーの必要時にハンドオーバーを実現しつつ、ハンドオーバーの不要時に処理負荷を軽減できる。
Also, the
なお、ハンドオーバーに係る機能を省略することは、S1APのハンドオーバーに係るメッセージを送信しないこと、受信しないこと、受信するが無効化すること、受信するが分析しないこと、等を含んでよい。 Note that omitting handover-related functions may include not transmitting, not receiving, receiving but disabling, receiving but not analyzing, etc., S1AP handover-related messages.
このように、LTE通信システム5は、3GPP端末及び非3GPP端末の双方のLTE通信に対応しつつ、非3GPP端末をLTEネットワークN2に収容する場合の部分的なトラフィックの集中を抑制でき、セキュリティを容易に担保でき、必要なノード数を低減できる。
In this way, the
以上のように、本実施形態のゲートウェイ30(ゲートウェイ装置の一例)は、非3GPPネットワークN1に配置されたUE10A(非3GPP端末の一例)をLTEネットワークN2(3GPPネットワークの一例)に収容し、UE10A及び複数のノードを有するEPC装置50(コアネットワーク装置の一例)と通信する。ゲートウェイ30は、処理部31(認証部の一例)及び通信部33を備える。処理部31は、MME54と連携して、UE10Aのユーザを認証する。MME54は、制御データを処理するノードであって、HSS55と連携する第1処理ノードの一例である。HSS55は、加入者情報を管理する管理ノードの一例である。通信部33は、MME54とUE10Aとの間で制御データを中継し、SGW53とUE10Aとの間でユーザデータを中継する。SGW53は、ユーザデータを処理する第2処理ノードの一例である。通信部33は、eNBとMME54とを通信接続するためのS1インタフェース(インタフェースの一例)を介して、EPC装置50と通信してよい。eNBは、LTE通信方式(3GPP通信方式の一例)に従った基地局の一例である。
As described above, the gateway 30 (an example of a gateway device) of the present embodiment accommodates the
これにより、ゲートウェイ30は、UE10AをLTEネットワークN2に収容する場合に、MME54の認証連携機能を有するePDG60Xを別途用意することを不要にでき、MME54の機能を重複して実装することを不要にでき、LTE通信するための機能を簡素化できる。また、ゲートウェイ30は、通信接続先がAP20やEPC装置50のMME54やSGW53に集約でき、ePDG60Xを備える場合と比較して、ゲートウェイ30が有するインタフェースの数を低減できる。また、ゲートウェイ30は、HSS55やPCRFが有する加入者情報やポリシ情報等の重要な情報に直接接続することを回避できるので、ゲートウェイ30のセキュリティを高くしなくても、LTE通信システム5全体のセキュリティを維持できる。また、ゲートウェイ30は、既存の通信インタフェースを利用してEPC装置50側で通信でき、新たな通信インタフェースを設けることが不要となり、UE10AをLTEネットワークN2に収容可能なLTE通信システム5を容易に構築できる。
As a result, when the
このように、ゲートウェイ30は、LTEネットワークN2等の3GPPネットワークに非3GPP端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できる。
In this way, the
また、通信部33は、S1インタフェースに含まれるハンドオーバーに係るメッセージが省略されたインタフェースを介して、EPC装置50と通信してよい。
Further, the
これにより、ゲートウェイ30は、簡略化した既存の通信インタフェースを利用してEPC装置50側と通信でき、ハンドオーバーに係る比較的処理負荷の大きい処理を不要にできる。
As a result, the
また、通信部33は、LTEネットワークN2に配置されたUE10B(3GPP端末の一例と通信してよい。処理部31は、MME54と連携して、UE10Bのユーザを認証してよい。通信部33は、MME54とUE10Bとの間で制御データを中継し、MME54とUE10Bとの間でユーザデータを中継してよい。
Further, the
これにより、ゲートウェイ30Aは、非3GPP端末としてのUE10Aだけでなく、3GPP端末としてのUE10BともLTE通信可能である。したがって、ゲートウェイ30Aは、簡易な構成で、ネットワーク負荷を軽減して、セキュリティを確保して、3GPP端末及び非3GPP端末の双方の通信が可能なLTE通信システム5Aの構築を支援できる。
This allows the
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Various embodiments have been described above with reference to the drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, and these also belong to the technical scope of the present invention. Understood.
上記実施形態では、EPC装置50は、1つであることを主に例示したが、複数存在してよい。この場合、UE10A毎に異なるEPC装置50に接続され、データ中継が行われてもよい。例えば、第1のゲートウェイ30の通信部33が、第1のEPC装置50AのMME54と第1のUE10Aとの間で制御データを中継し、第1のEPC装置50AのSGW53と第1のUE10Aとの間でユーザデータを中継し、第2のゲートウェイ30の通信部33が、第2のEPC装置50AのMME54と第2のUE10Aとの間で制御データを中継し、第2のEPC装置50AのSGW53と第2のUE10Aとの間でユーザデータを中継してよい。
Although one
つまり、通信部33は、S1インタフェースを介して、UE10A毎に異なるEPC装置50に対して、制御データ及びユーザデータを中継してよい。これにより、ゲートウェイ30は、3GPPネットワークを利用するための契約等に従って、同一ゲートウェイ配下の端末であっても、契約内容やUE10Aの設定等に応じて異なるEPC装置50(例えばSGW-PGW-SGiの系)に対して通信内容を中継できる。
That is, the
本発明は、3GPPネットワークに非3GPP端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できるゲートウェイ装置及び通信制御方法等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a gateway device, a communication control method, etc. that can simplify functions when accommodating non-3GPP terminals in a 3GPP network, suppress network load concentration, and ensure security.
5,5A LTE通信システム
10,10A,10B UE
20 AP
30,30A ゲートウェイ
31 処理部
32 記憶部
33 通信部
50,50X EPC装置
51,51X PGW
53,53X SGW
54,54X MME
55,55X HSS
N1 非3GPPネットワーク
N2 LTEネットワーク
5,5A
20 APs
30,
53, 53X SGW
54, 54X MME
55,55X HSS
N1 non-3GPP network N2 LTE network
Claims (5)
制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第1処理ノードと連携して、前記非3GPP端末のユーザを認証する認証部と、
前記第1処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第2処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記ユーザデータを中継する通信部と、
を備え、
前記通信部は、3GPP通信方式に従った基地局と前記第1処理ノードとを通信接続するためのインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信し、
前記通信部は、前記インタフェースに含まれる、前記コアネットワーク装置と前記ゲートウェイ装置との間におけるハンドオーバーに係るメッセージが省略されたインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信する、
ゲートウェイ装置。 A gateway device that accommodates a non-3GPP terminal located in a non-3GPP (Third Generation Partnership Project) network in a 3GPP (registered trademark) network and communicates with a core network device having the non-3GPP terminal and a plurality of nodes,
an authentication unit that authenticates a user of the non-3GPP terminal in cooperation with a first processing node that is a node that processes control data and cooperates with a management node that manages subscriber information;
a communication unit that relays the control data between the first processing node and the non-3GPP terminal, and relays the user data between the second processing node that processes user data and the non-3GPP terminal;
with
The communication unit communicates with the core network device via an interface for communication connection between a base station conforming to the 3GPP communication scheme and the first processing node ,
The communication unit communicates with the core network device via an interface, which is included in the interface and omits messages related to handover between the core network device and the gateway device,
gateway device.
前記コアネットワーク装置は、EPC装置であり、the core network device is an EPC device,
前記第1処理ノードは、MMEであり、the first processing node is an MME;
前記第2処理ノードは、SGWであり、the second processing node is an SGW;
前記管理ノードは、HSSである、the management node is an HSS;
請求項1に記載のゲートウェイ装置。The gateway device according to claim 1.
前記通信部は、前記インタフェースを介して、前記非3GPP端末毎に異なる前記コアネットワーク装置に対して、前記制御データ及び前記ユーザデータを中継する、
請求項1又は2に記載のゲートウェイ装置。 a plurality of the core network devices,
The communication unit relays the control data and the user data to the core network device, which differs for each non-3GPP terminal, via the interface.
The gateway device according to claim 1 or 2 .
前記認証部は、前記第1処理ノードと連携して、前記3GPP端末のユーザを認証し、
前記通信部は、前記第1処理ノードと前記3GPP端末との間で前記制御データを中継し、前記第2処理ノードと前記3GPP端末との間で前記ユーザデータを中継する、
請求項1~3のいずれか1項に記載のゲートウェイ装置。 The communication unit communicates with a 3GPP terminal located in the 3GPP network,
The authentication unit authenticates a user of the 3GPP terminal in cooperation with the first processing node,
The communication unit relays the control data between the first processing node and the 3GPP terminal, and relays the user data between the second processing node and the 3GPP terminal.
The gateway device according to any one of claims 1 to 3 .
制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第1処理ノードと連携して、前記非3GPP端末のユーザを認証するステップと、
前記第1処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第2処理ノードと前記非3GPP端末との間で前記ユーザデータを中継するステップと、
を有し、
前記中継するステップは、3GPP通信方式に従った基地局と前記第1処理ノードとを通信接続するためのインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信するステップを含み、
前記インタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信するステップは、
前記インタフェースに含まれる、前記コアネットワーク装置と前記ゲートウェイ装置との間におけるハンドオーバーに係るメッセージが省略されたインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信するステップを含む、
通信制御方法。 A communication control method in a gateway device that accommodates a non-3GPP terminal arranged in a non-3GPP network in a 3GPP network and communicates with a core network device having the non-3GPP terminal and a plurality of nodes,
authenticating a user of the non-3GPP terminal in cooperation with a first processing node that is a node that processes control data and that cooperates with a management node that manages subscriber information;
relaying the control data between the first processing node and the non-3GPP terminal and relaying the user data between a second processing node processing user data and the non-3GPP terminal;
has
The step of relaying includes a step of communicating with the core network device via an interface for communication connection between a base station conforming to the 3GPP communication scheme and the first processing node,
communicating with the core network device via the interface,
communicating with the core network device via an interface included in the interface in which a message related to handover between the core network device and the gateway device is omitted;
Communication control method.
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3GPP architecture framework proposal for Next Generation Network Architecture with Access Independent Core,3GPP TSG-SA WG2#113AH S2-161351,2016年03月03日 |
3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; System Architecture for 5G system; Stage2 (Release 15)[online],3GPP TS 23.501 V15.3.0 (2018-09),2018年09月,https://www.3gpp.org/ftp//Specs/archive/23_series/23.501/23501-f30.zip |
NB-IOT - Architecture overview,3GPP TSG-RAN WG2#91bis R2-154514,2015年09月29日 |
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