JPWO2012132010A1 - ゲートウェイ装置、及びゲートウェイ選択方法 - Google Patents

Abstract

第１の網と第２の網との間を結ぶ中間網に夫々含まれる、第１の網とのゲートウェイである複数の第１ゲートウェイと、第２の網とのゲートウェイである複数の第２ゲートウェイとから、第１の網と第２の網とを結ぶユーザデータ用の経路の確立処理を行う一組の第１ゲートウェイ及び第２ゲートウェイを選択する方法であって、経路の確立要求メッセージに基づいて、複数の第１ゲートウェイから一組をなす第１ゲートウェイを選択し、選択された第１ゲートウェイが実装された物理装置に複数の第２ゲートウェイの１つが実装されているときに、この第２ゲートウェイの１つが一組をなす第２ゲートウェイとして選択する。

Description

本発明は、ゲートウェイ装置、及びゲートウェイ選択方法に関する。

携帯電話（セルラーフォン）技術に係る標準化団体である３ＧＰＰ（3^rd Generation Partnership Project）にて、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）と呼ばれる次世代携帯電話の通信規格が検討されている。

ＬＴＥネットワークは、無線端末（User Equipment: ＵＥ）を収容する無線網であるeUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Network)と、コアネットワーク(ＣＮ)であるＥＰＣ(Evolved Packet Core：LTE-Coreとも呼ばれる)とを備える。

無線網（eUTRAN）は、１以上の基地局（ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）と呼ばれる）を有し、基地局にアタッチする無線端末（User Equipment:ＵＥと呼ばれる）をＥＰＣに接続するアクセスネットワークである。

ＥＰＣは、モビリティ・マネジメント・エンティティ(ＭＭＥ)と、サービングゲートウェイ(Serving Gateway:Ｓ−ＧＷ)と、パケットデータネットワークゲートウェイ(Packet data network Gateway：Ｐ−ＧＷ)とを含む。

ＭＭＥは、ネットワーク制御のＣプレーン（Control plane）を扱う制御装置である。ＭＭＥは、ＣプレーンのＳ１インタフェースであるＳ１−ＭＭＥインタフェースを介して基地局と接続される。また、ＭＭＥは、サービス制御や加入者データを扱うホーム加入者サーバ(Home Subscriber Server：ＨＳＳ)と呼ばれる装置とＣプレーンのインタフェース(Ｓ６ａインタフェース）を介して接続される。

Ｓ−ＧＷは、アクセスネットワーク（eUTRAN）とＥＰＣとの間に位置するゲートウェイであり、ユーザデータのパケットデータであるＵプレーン（User plane）を扱う。Ｓ−ＧＷは、ＵプレーンのＳ１インタフェースであるＳ１−Ｕインタフェースを介して基地局と接続される。また、Ｓ−ＧＷ７は、“Ｓ１１インタフェース”と呼ばれるＣプレーンのインタフェースを介してＭＭＥと接続される。

Ｐ−ＧＷは、ＵＥをインターネットのような外部ネットワーク（ユーザパケット網）へ接続するためのゲートウェイである。Ｐ−ＧＷは、Ｃプレーン及びＵプレーンのインタフェース（Ｓ５ ＰＭＩＰなど）を介してＳ−ＧＷと接続される。このように、ＥＰＣは、Ｕプレーンのパケット（ユーザデータ）がＳ−ＧＷ及びＰ−ＧＷの二つのノードを介して中継されるアーキテクチャを備えている。

特開２００４−６４１８２号公報 特開２００４−３５０１８８号公報

現状のＥＰＣでは、或るＵプレーンに対するＳ−ＧＷ及びＰ−ＧＷの選択は、Ｓ−ＧＷ及びＰ−ＧＷと異なる物理装置であるＭＭＥが行っている。ＭＭＥは、Ｓ−ＧＷ及びＰ−ＧＷの選択にあたって、Ｓ−ＧＷ及びＰ−ＧＷの物理配置を考慮しない。

本発明の一態様の目的は、ユーザデータ用の経路の確立処理を行う一組の第１及び第２ゲートウェイとして同一の物理装置に実装された第１及び第２ゲートウェイが選択される技術を提供することである。

本発明の態様の一つは、第１の網とのゲートウェイである複数の第１ゲートウェイと、第２の網とのゲートウェイである複数の第２ゲートウェイとから選択された一組の第１ゲートウェイ及び第２ゲートウェイが前記第１の網と前記第２の網とを結ぶユーザデータ用の経路の確立処理を行う中間網に設置されるゲートウェイ装置であって、
前記複数の第１ゲートウェイの１つと前記複数の第２ゲートウェイの１つとが実装された少なくとも１つの物理装置と、
前記経路の確立要求メッセージを受信する受信部と、
前記確立要求メッセージに基づいて、前記物理装置に実装された前記複数の第１ゲートウェイの１つを前記一組をなす第１ゲートウェイとして選択する第１ゲートウェイ選択部と、
前記物理装置に実装された前記複数の第１ゲートウェイの１つが前記一組をなす第１ゲートウェイとして選択されたときに、前記物理装置に実装された前記複数の第２ゲートウェイの１つを前記一組をなす第２ゲートウェイとして選択する第２ゲートウェイ選択部と
を含むゲートウェイ装置である。

本発明の一態様によれば、ユーザデータ用の経路の確立処理を行う一組の第１及び第２ゲートウェイとして同一の物理装置に実装された第１及び第２ゲートウェイが選択される技術を提供するができる。

図１は、本発明の実施形態に係るＬＴＥネットワークを模式的に示す図である。 図２は、図１に示したコア網上に配置されるゲートウェイ装置（ＧＷ装置）を模式的に示す。 図３は、図２に示したＧＷ装置が有する機能を模式的に示す。 図４は、ＧＷ装置の構成例を示す。 図５は、図３、図４に示したＧＷ装置内の処理例を示すフローチャートである。 図６は、セッション確立要求信号に含まれる情報要素を示す表である。 図７は、セッション確立要求信号に含まれる情報要素を示す表である。 図８は、ＡＰＮを考慮したＰＧＷの選択処理による利点を説明する図である。

本発明を実施するための形態

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

図１は、本発明の実施形態に係るＬＴＥネットワークを模式的に示す図である。図１において、ＬＴＥネットワークは、ＥＰＣであるコア網１（中間網）と、ＥＰＣに対するアクセスネットワークである無線網（eUTRAN)２とを含む。コア網１は、外部ネットワーク、例えばパケットネットワーク５と接続される。無線網２は第１の網の例示であり、パケットネットワーク５は第２の網の例示である。

無線網２には、一般に、複数の基地局（ｅＮＢ：図１では、１つの基地局３を例示）が配置される。基地局３は、基地局３の通信範囲（セル）に在圏する無線端末（ＵＥ）４を収容することができる。

コア網１には、Ｃプレーンを扱うＭＭＥ６と、複数のＳ−ＧＷ（ＳＧＷとも表記）７と、複数のＰ−ＧＷ（ＰＧＷとも表記）８と、ドメインネームサーバ（ＤＮＳ）９と、ＨＳＳ１０とが含まれている。ＭＭＥ６は、ＣプレーンのＳ１インタフェースであるＳ１−ＭＭＥインタフェースを介して基地局３と接続される。また、ＭＭＥ６は、ＨＳＳ１０とＣプレーンのインタフェース(Ｓ６ａインタフェース）を介して接続される。

無線端末４は、無線網２、コア網１を介して外部ネットワーク（図１では、パケットネットワーク（パケット網）５）と接続された通信相手（correspondent node: CN）と通信する場合には、基地局３を介してコア網１に対するアタッチ手順を実施する。

アタッチ手順は、無線端末４が、基地局３に対してアタッチ要求メッセージ（Attach Request）を送信することから始まる。アタッチ要求メッセージは、基地局３を介してＭＭＥ６に到達する。ＭＭＥ６は、アタッチ要求に応じて、ＨＳＳ１０との通信を通じた無線端末４の加入者確認（ファーストアタッチ時）、ＨＳＳ１０に対する無線端末４の位置登録を行う。さらに、ＭＭＥ６は、無線端末４と認証手順を行う。その後、ＭＭＥ６と無線端末４との間の通信に対する暗号化手順が実施される。

さらに、ＭＭＥ６は、無線端末４に係るＵプレーンの経路（セッション）の確立処理を実施すべきＰＧＷ８のＩＰアドレスをＤＮＳ９に問い合わせる。このとき、無線端末４の接続先のパケットネットワーク５に応じたＰＧＷ８のＩＰアドレスの問い合わせが行われる。例えば、アタッチ要求に含まれるＡＰＮ（後述）に応じたＰＧＷ８のＩＰアドレスの問い合わせが行われる。問い合わせによって、ＭＭＥ６は、ＰＧＷ８のＩＰアドレスを入手することができる。また、同様に無線端末4の位置情報をキー情報としてＤＮＳ９に問い合わせることにより、セッションの確立を要求すべきＳＧＷ７のＩＰアドレスを取得する。

すると、ＭＭＥ６は、ＳＧＷ７及びＰＧＷ８に対してＵプレーンのセッション（ユーザパケット（ユーザデータ）用の経路）の確立を要求するセッション確立要求メッセージ（セッション確立要求信号：Create Session Request: CSR）を生成する。セッション確立要求信号は、ＭＭＥ６が予めＤＮＳ９より取得したＩＰアドレスを有するゲートウェイ装置（ＧＷ装置）へ送られ、最終的にセッションの確立処理を実行すべき一組のＳＧＷ７及びＰＧＷ８へ到達する。ＳＧＷ７及びＰＧＷ８は、Ｕプレーンのセッションを確立するための処理を夫々行い、基地局３とパケットネットワーク５とを結ぶＵプレーンセッション（Ｕプレーンの経路）を確立する。

ＳＧＷ７及びＰＧＷ８の処理が終了すると、ＭＭＥ６に対し、セッション確立要求信号の応答信号であるCreate Session Responseメッセージが返信される。すると、ＭＭＥ６は、アタッチ要求の応答信号であるAttach Acceptメッセージを無線端末４へ送信する。無線端末４は、Attach Acceptを受信すると、アタッチ手順完了信号であるAttach Completeメッセージを送信する。

Attach Completeを受信したＭＭＥ６は、ＳＧＷ７及びＰＧＷ８へ無線端末４のデフォルトベアラの構築を指示するため、Modify Bearer Requestを送る。ＳＧＷ７及びＰＧＷ８は、Modify Bearer Request に応じた処理を行った後、応答信号“Modify Bearer Response”をＭＭＥ６に返す。その後、無線端末４とＳＧＷ７及びＰＧＷ８との間に、Ｕプレーンのデフォルトベアラが構築される。これによって、無線端末４とパケットネットワーク５との間にＵプレーンの経路が確立され、無線端末４とパケットネットワーク５に接続されたＣＮとの間でＩＰ通信可能となる。

本実施形態では、上記のようなアタッチ手順において、Ｕプレーンの経路確立処理を実施するＳＧＷ７及びＰＧＷ８として、同一物理装置上に実装されたＳＧＷ７及びＰＧＷ８（図１におけるＳＧＷ７Ａ及びＰＧＷ８Ａ）が選択される。

図２は、図１に示したコア網１上に配置されるゲートウェイ装置（ＧＷ装置）を模式的に示す。図２において、ＧＷ装置１１は、“ブレード”と呼ばれる複数の物理装置（以下、ブレード１２と称する）を収容するシャーシを有している。各ブレード１２には、ＳＧＷ７としての機能と、ＰＧＷ８としての機能とを夫々実現する電気・電子回路（ハードウェア）が実装されている。

ハードウェアは、プログラムやプログラムの実行に際して使用されるデータを記憶したストレージ、及びストレージに記憶されたプログラムを実行するプロセッサ（例えば、Central Processing Unit(CPU)（Micro Processing Unit(MPU)とも呼ばれる），Digital Signal Processor (DSP))を含み、ＳＧＷ７及びＰＧＷ８の機能の一部がソフトウェア処理によって実現されるようにすることもできる。

また、ＧＷ装置１１は、図示しない通信インタフェースで受信される信号（メッセージ）を各ブレード１２に振り分ける負荷分散装置（ロード・バランサ（ＬＢ））１３を含む。

上記のアタッチ手順で説明したセッション確立要求信号は、ＬＢ１３に到達する。セッション確立要求信号は、Ｕプレーン経路の確立処理を行うべきＰＧＷ８のＩＰアドレス（図２の例：＠Ｐ＃２）を含む。

セッション確立要求信号を受け取ったＬＢ１３は、セッション確立要求信号に含まれるＰＧＷ８のＩＰアドレス（指定アドレス）を有するＰＧＷ８（図２ではＰＧＷ８Ａ）が実装されたブレード１２にセッション確立要求信号を送信する（振り分ける）。

セッション確立要求信号が送信されたブレード１２では、最初に、ＳＧＷ７（７Ａ）がセッション確立要求信号を受信する。ＳＧＷ７Ａは、同一の物理装置（ブレード１２）上に実装されたＰＧＷ８（ＰＧＷ８Ａ）にセッション確立要求信号を転送する。セッション確立要求信号を受信したＳＧＷ７及びＰＧＷ８は、パケットネットワーク５へのＵプレーン経路を確立するための処理を夫々実行する。処理が終了すると、ＳＧＷ７Ａ又はＰＧＷ８Ａは、セッション確立要求信号に対する応答信号（Create Session Response）をＭＭＥ６へ送信する。このように、本実施形態におけるＧＷ装置１１では、同一の物理装置上に実装されたＳＧＷ７及びＰＧＷ８がＵプレーンセッションを確立するようにＳＧＷ７及びＰＧＷ８の選択が行われる。

図３は、図２に示したＧＷ装置１１が有する機能を模式的に示す。図３において、ＧＷ装置１１は、複数の呼処理部１２ａと、振分部１３ａとを備えている。各呼処理部１２ａ及び振分部１３ａは夫々独立した物理装置として扱われる。

呼処理部１２ａは、図２に示すブレード１２に相当し、ＳＧＷ７としての機能を実現するＳＧＷ処理部７ａと、ＰＧＷ８としての機能を実現するＰＧＷ処理部８ｂとを備えている。

振分部１３ａは、図２に示したＬＢ１３と通信インタフェースとしての機能を有している。振分部１３ａは、通信インタフェースとしての機能を司る信号送受信処理部（送受信部、通信部）１５と、振分処理部１６とを備えている。

振分処理部１６は、ＧＷ装置１１が備える複数のＳＧＷ処理部７ａ（ＳＧＷ７）の負荷を考慮したＳＧＷ選択機能を有している。さらに、振分処理部１６は、ＧＷ装置１１が有するＰＧＷ８のＩＰアドレスや、ＧＷ装置１１が有するＰＧＷ８が収容するアクセスポイントのアクセスポイントネーム（ＡＰＮ）を考慮したＳＧＷ選択機能（代替ＰＧＷ選択機能）をさらに有している。

また、振分部１３ａは、ＳＧＷ装置管理部１７と、ＳＧＷ輻輳管理部１８と、アクセスポイントネーム（ＡＰＮ）収容情報管理部１９と、ＰＧＷアドレス管理部２０と、ＰＧＷ装置管理部２１と、ＰＧＷ輻輳管理部２２とを備えている。

ＳＧＷ装置管理部１７は、ＧＷ装置１１が備える複数のＳＧＷ７（ＳＧＷ処理部７ａによって実現されるＳＧＷ）の運用情報を管理する。運用情報として、各ＳＧＷ７の稼働又は非稼働を示す情報が管理される。ＳＧＷ装置管理部１８は、ＧＷ装置１１が備える複数のＳＧＷ７（ＳＧＷ処理部７ａ）の輻輳情報を管理する。輻輳情報として、各ＳＧＷ７の輻輳の有無を示す情報が管理される。

ＡＰＮ収容情報管理部１９は、パケットネットワーク５（図１、図２）とのアクセスポイントを収容するＰＧＷ８（ＰＧＷ処理部８ａによって実現されるＰＧＷ）のＩＰアドレスを管理する。ＡＰＮとは、無線端末４の接続先であるパケットネットワーク５とのアクセスポイントに付与された論理的な名称である。例えば、ＡＰＮ収容情報管理部１９は、ＡＰＮとＡＰＮを有するアクセスポイントを収容するＰＧＷ８の識別情報とを関連づけた情報を管理する。情報は、ＡＰＮとＰＧＷ８の識別情報とを関連づけて格納するテーブルにおいて管理されることができる。

ＰＧＷアドレス管理部２０は、ＧＷ装置１１が備える複数のＰＧＷ８のＩＰアドレスを管理する。ＩＰアドレスは、テーブル又はリストによって管理することができる。

ＰＧＷ装置管理部２１は、ＧＷ装置１１が備える複数のＰＧＷ８の運用情報を管理する。運用情報として、各ＰＧＷ８の稼働又は非稼働（停止：例えば、障害発生中、あるいはメンテナンスにて休止中）を示す情報が管理される。ＰＧＷ装置管理部２２は、ＧＷ装置１１が備える複数のＰＧＷ８の輻輳情報を管理する。輻輳情報として、各ＰＧＷ８の輻輳の有無を示す情報が管理される。

図４は、ＧＷ装置１１の構成例を示す。図４には、複数のブレード２４を収容するシャーシを備え、ブレード２４間を結ぶ内部通信用ＨＵＢ２５と備えたブレードサーバであるＧＷ装置１１が例示されている。各ブレード２４には、図３に示した振分部１３ａと、呼処理部１２ａの一つとを実現するための電気・電子回路（ハードウェア）が実装されている。

ハードウェアは、ソフトウェア処理を実行するストレージ及びプロセッサを含むことができる。換言すれば、図３に示した各機能ブロックは、専用又は汎用のハードウェア（ＩＣ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣのような電気・電子回路）、或いはストレージ及びプロセッサによるソフトウェア処理、或いはハードウェア処理及びソフトウェア処理の組合せによって実現可能である。

また、図４において、各ブレード２４は、物理リンクを介してルータ２６と接続されており、ルータ２６を介してＭＭＥ６やパケットネットワーク５のアクセスポイント（ＡＰ）２７と接続される。ルータ２６は、振分部１３ａと接続されている。 複数のブレード２４の何れか１つの振分部１３ａが専らＭＭＥ６からのセッション確立要求信号を受信し、当該ブレード２４の振分部１３ａが、図５に示す処理を実行する振分部１３ａを負荷が分散されるように決定する構成の採用が一般的だが、これに限定しない。

なお、振分部１３ａが各ブレード２４に実装されるのではなく、複数のブレード２４の少なくとも１つのみが振分部１３ａを有する構成が採用されても良い。この場合、振分部１３ａが実装されたブレードが呼処理部１２ａを含まないブレードであっても良い。このように、ＧＷ装置１１が単一の振分部１３ａを有する場合には、振分部１３ａを有するブレード２４がＭＭＥ６と接続され、ＭＭＥ６からのＧＷ装置１１向けのセッション確立要求信号は、専ら当該ブレード２４にて受信される。

図５は、図３、図４に示したＧＷ装置１１内の処理例を示すフローチャートである。図５に示す処理は、振分部１３ａの振分処理部１６が信号送受信処理部１５を介してセッション確立要求信号を受信することによって開始される。なお、図５では、ＰＧＷアドレス管理部２０、ＰＧＷ装置管理部２１及びＰＧＷ輻輳管理部２２をまとめて、“ＰＧＷ管理部”という表記を用いている。

図６及び図７は、セッション確立要求信号に含まれる情報要素を示す表である。図５に示す振分処理部１６の処理において、図６に示す“PGW S5/S8 Address for Control Plane or PMIP”は、接続が要求されるＰＧＷ８のアドレス情報（ＩＰアドレス）を示し、図５におけるステップＳ１（ＰＧＷ判定）において使用される。また、図６に示す“Access Point Name (APN)”は、コネクション確立先のネットワーク（パケットネットワーク５）の論理名を示し、図５におけるステップＳ７（ＡＰＮ判定）において使用される。

図５に戻って、最初に、振分処理部１６は、ＰＧＷ判定処理を行う（ステップＳ１）。すなわち、振分処理部１６は、セッション確立要求信号に含まれるＰＧＷ８のＩＰアドレス（指定ＰＧＷアドレス）を有するＰＧＷ８がＧＷ装置１１（シャーシ）内に存在するかを判定する。具体的には、振分処理部１６は、指定ＰＧＷアドレスをＰＧＷアドレス管理部２０に渡す。

ＰＧＷアドレス管理部２０は、図５に示すような、シャーシ内に実装された各ブレードの識別情報（ブレード番号）と各ブレード２４に実装されたＰＧＷ８のＩＰアドレスとを関連づけて格納したテーブルＴ１を有している。ＰＧＷアドレス管理部２０は、指定ＰＧＷアドレスと同一のＩＰアドレスがテーブルＴ１中に登録されていれば、対応するブレード番号を振分処理部１６に返信し、指定ＰＧＷアドレスが登録されていなければ、対応ブレード番号なしを示す情報を振分処理部１６に返信する。

振分処理部１６は、ＰＧＷアドレス管理部２０から返信された情報を元に、指定ＰＧＷアドレスを有するＰＧＷ８がシャーシ内に存在するか否かを判定する（ステップＳ２）。

すなわち、ＰＧＷアドレス管理部２０からの返信情報がブレード番号を示す場合には（ステップＳ２；ＹＥＳ）、振分処理部１６は、処理をステップＳ３に進める。これに対し、返信情報がブレード番号なしを示す場合には（ステップＳ２；ＮＯ）、振分処理部１６は処理をステップＳ５に進める。

ステップＳ３では、ＰＧＷ選択処理が行われる。すなわち、振分処理部１６は、ＰＧＷアドレス管理部２０から得たブレード番号をＰＧＷ装置管理部２１及びＰＧＷ輻輳管理部２２の夫々に渡す。

ＰＧＷ装置管理部２１は、図５に示すような、ブレード番号と、各ブレードに実装されたＰＧＷ８の稼働中（ＯＮ：１）又は休止中又は障害中（ＯＦＦ：０）を示す情報（ＯＮ／ＯＦＦ情報）とを関連づけて格納したテーブルＴ２を有している。ＰＧＷ装置管理部２１は、ブレード番号に対応するＯＮ／ＯＦＦの識別情報をテーブルＴ２から読み出し、振分処理部１６に返信する。なお、ＰＧＷ装置管理部２１は、シャーシ内の各ＰＧＷ８のＯＮ／ＯＦＦを監視し、監視結果に応じてテーブルＴ１のＯＮ／ＯＦＦ情報を更新する。

ＰＧＷ輻輳管理部２２は、図５に示すような、ブレード番号と、各ブレードに実装されたＰＧＷ８の輻輳の有無（有：１、無：０）を示す輻輳情報を関連づけて格納したテーブルＴ３を有している。ＰＧＷ８での輻輳状態の管理は、輻輳の有無だけではなく、各ブレードにおける相対的な輻輳の程度も含めても良い。ＰＧＷ輻輳管理部２１は、ブレード番号に対応する輻輳の有無を示す情報をテーブルＴ３から読み出し、振分処理部１６に返信する。なお、ＰＧＷ輻輳管理部２２は、シャーシ内の各ＰＧＷ８の輻輳の有無を監視し、監視結果に応じてテーブルＴ２の輻輳情報を更新する。

振分処理部１６は、ＰＧＷ装置管理部２１及びＰＧＷ輻輳管理部２２からの返信が、指定ＰＧＷアドレスを有するＰＧＷ８（指定ＰＧＷ）の稼働中（in service:ＯＮ“１”）であり、且つ輻輳無し（“０”）を示す場合（ステップＳ４；ＯＫ）には、処理をステップＳ５に進め、そうでない場合（ステップＳ４；ＮＧ）には、処理をステップＳ９に進める。

ステップＳ５では、振分処理部１６は、指定ＰＧＷと同一の装置（ブレード２４）上に実装されたＳＧＷ７を選択する。このとき、振分処理部１６は、選択されたＳＧＷ７の“稼働中（in service）”及び“輻輳無し(no congestion)”を確認する（ＳＧＷ確認処理を行う）ことができる。すなわち、振分処理部１６は、ＰＧＷアドレス管理部２０から得たブレード番号をＳＧＷ装置管理部２１及びＳＧＷ輻輳管理部２２に渡す。

ＳＧＷ装置管理部２１及びＳＧＷ輻輳管理部２２は、テーブルＴ２，ｔ３と同一のデータ構造を有するテーブル（図示は省略）を夫々有している、但し、各テーブルに登録される運用情報、輻輳情報は、各ブレード２４に実装されたＳＧＷ７の運用情報、輻輳情報である。ＳＧＷ装置管理部２１及びＳＧＷ輻輳管理部２２は、運用の監視、輻輳の監視を夫々行い、各テーブルの更新を行う。

ＳＧＷ装置管理部２１及びＳＧＷ輻輳管理部２２は、ブレード番号に応じた運用情報及び輻輳情報を振分処理部１６に返信する。振分処理部１６は、返信内容が、ＳＰＧ７の“稼働中”且つ“輻輳無し”を示す場合に、選択されたＳＰＧ７に対してセッション確立要求信号を送信する（ステップＳ６）。そうでない場合には、振分処理部１６は、処理をステップＳ９に進める。

ステップＳ６が終了すると、図５に示した振分処理部１６の処理は終了し、次のセッション確立要求信号の受信を契機として、ステップＳ１以降の処理が実行される。

ところで、ステップＳ２において“ＮＯ”の判定が行われた場合には、指定ＰＧＷがシャーシ（ＧＷ装置１１）内に無いことを意味する。この場合、振分処理部１６は、ＡＰＮ判定を行う（ステップＳ７）。

すなわち、振分処理部１６は、セッション確立要求信号中のＡＰＮを入手し、ＡＰＮ収容情報管理部１９に渡す。ＡＰＮ収容情報管理部１９は、ＡＰＮと、ＡＰＮを有するＡＰ２７を収容する（ＡＰ２７と接続された）ＰＧＷ８を実装するブレード番号とを関連づけて格納したテーブルＴ４を有している。

ＡＰＮ収容情報管理部１９は、ＡＰＮに対応するブレード番号を読み出して振分処理部１６に返信する。ＡＰＮに対応するブレード番号が無ければ、ブレード番号なしを示す情報を振分処理部１６に返信する。

振分処理部１６は、ＡＰＮを持つＡＰを収容するＰＧＷ８（“ＡＰＮを収容するＰＧＷ”と表記）がシャーシ（ＧＷ装置１１）内に存在するか否かを判定する（ステップＳ８）。

このとき、振分処理部１６は、ＡＰＮ収容情報管理部１９からブレード番号を受け取った場合（ステップＳ８；ＹＥＳ）には、処理をステップＳ３に進める。これに対し、“ブレード番号無し”の返信を振分処理部１６が受け取った場合には（ステップＳ８；ＮＯ）には、処理がステップＳ９に進む。ステップＳ３〜Ｓ６の処理は上述したので、説明を省略する。このように、セッション確立要求信号で指定されたＰＧＷ８がシャーシ外（他のゲートウェイ装置に実装されている）である場合であっても、同一のＡＰＮを収容するＰＧＷ８がシャーシ内にある場合には、そのＰＧＷ８が選択されるような代替選択処理が実行される。

ステップＳ９に処理が進んだ場合には、振分処理部１６は、従来のＳＧＷ選択（ＧＷ装置１１が備える複数のＳＧＷ処理部７ａ（ＳＧＷ７）の負荷を考慮したＳＧＷ選択）処理を行う。例えば、振分処理部１６は、所定の負荷分散方式（例えば、ラウンドロビン方式）に従って、シャーシ内におけるＳＧＷ７の一つを選択する。

但し、ステップＳ９において、ステップＳ５で説明したＳＧＷ確認処理を行い、選択したＳＧＷ７が“稼働中”且つ“輻輳無し”であることを確認することができる。もし、選択したＳＧＷ７が“稼働中”且つ“輻輳無し”でなければ、振分処理部１６は、シャーシ内における“稼働中”且つ“輻輳無し”である他のＳＰＧ７を選択する。その後、処理がステップＳ６に進む。

なお、ＧＷ装置１１は、指定ＰＧＷがＯＦＦ又は輻輳によって使用（選択）できない場合の代替ＰＧＷとなるＰＧＷ８が実装されたブレード２４（代替ブレード）を予め用意しておくことができる。このような代替ＰＧＷの情報は、例えば、ＰＧＷ装置管理部２１（テーブルＴ２）及びＰＧＷ輻輳管理部２２（テーブルＴ３）の少なくとも１方に、代替ＰＧＷが実装されたブレード２４のブレード番号を保持することで管理できる。この場合、ステップＳ４において指定ＰＧＷに対する“ＮＧ”の判定がなされたときには、以下のような代替選択処理が行われる。すなわち、代替ＰＧＷ（を収容したブレード番号）に対する運用情報及び輻輳情報を得るためのステップＳ３の処理が再実施される。これによって、代替ＰＧＷの運用情報及び輻輳情報が振分処理部１６に通知（返信）される。そして、代替ＰＧＷに係るステップＳ４の処理が再実施される。このような代替選択処理によって、処理がステップＳ５に進むように変更することができる。

上述したような代替ＰＧＷに係る情報をテーブルＴ２及びＴ３の少なくとも一方を保持する構成の代わりに、以下の構成を採用することもできる。すなわち、ステップＳ４において“ＮＧ”との判定がなされた場合には、処理がステップＳ７に進む。このようにすれば、指定ＰＧＷが輻輳中及び停止中の少なくとも一方であるときに、指定ＰＧＷが収容するＡＰＮと同一のＡＰＮを有する代替ＰＧＷを選択するための代替選択処理が実行される。

代替選択処理が実行される条件は、単に輻輳がある（輻輳中である）ことではなく、輻輳の程度が所定閾値を越えたことを条件としても良い。すなわち、ＰＧＷ輻輳管理部２２が、各ブレード２４のＰＧＷの輻輳の程度と閾値とを管理し、振分処理部１６が、ステップＳ４において、判定対象のＰＧＷに関して、輻輳の程度が閾値を越えるか否かを以てＯＫかＮＧかを判断する。ＯＫであれば、処理がステップＳ５に進む。ＮＧであれば、上記したように代替ＰＧＷに係るステップＳ３の実行、或いは、ステップＳ７以降の処理が実行される。

また、ステップＳ３及びＳ４における振分処理部１６の処理は、以下のような処理に置換可能である。すなわち、振分処理部１６は、ブレード番号をＰＧＷ装置管理部２１のみに渡し、“ＯＮ”の返信を受け取った場合に、ブレード番号をＰＧＷ輻輳管理部２２に渡す。一方、ＰＧＷ装置管理部２１から“ＯＦＦ”の返信を受け取った場合には、振分処理部１６は、ＰＧＷ輻輳管理部２２にブレード番号を渡すことなく処理をステップＳ９に進める。ブレード番号をＰＧＷ輻輳管理部２２に渡した場合には、振分処理部１６は、ＰＧＷ輻輳管理部２２からの返信（輻輳の有無）に応じてステップＳ４の判定を行う。このような処理の置換は、ステップＳ５における選択されたＳＧＷ７に対する確認処理においても同様に適用可能である。

図５に示したＧＷ装置１１の処理によれば、セッション確立要求信号中の指定ＰＧＷアドレスを有するＰＧＷ８の実装ブレード上に実装されたＳＧＷ７が選択される。これによって、Ｕプレーンのセッション確立処理が、同一ブレード２４上のＳＧＷ７及びＰＧＷ８で行われ、Ｕプレーンのパケット通信が同一ブレード２４上のＳＧＷ７及びＰＧＷ８を介して実行される。この場合、ＳＧＷ７とＰＧＷ８間の通信は同一の物理装置内の直接的な通信となる。

したがって、異なるブレード２４間、或いは異なるＧＷ装置１１（シャーシ）間に跨ってＳＧＷ７及びＰＧＷ８が選択される場合、すなわち、ＳＧＷ７とＰＧＷ８との通信が内部通信用ＨＵＢ２５、或いはＧＷ装置１１外のルータ２６のような中継装置を介して行われる場合に比べて、伝送遅延を抑えることができ、スループットの向上を図ることができる。また、ＧＷ装置１１内において、ブレード２４間に跨る通信を回避することで、各ブレード２４が持つ有効帯域を十分に活用したＵプレーンセッションを確立することができる。

また、ＧＷ装置１１の処理によれば、ＡＰＮを考慮したＰＧＷ８の選択処理（ステップＳ７，Ｓ８）が実行される。図８は、ＡＰＮを考慮したＰＧＷ８の選択処理による利点を説明する図である。

図８に示すように、或るパケットネットワーク（パケット網）５（ＡＰＮ“Ｘ”）に対し、アクセスポイント（ＡＰ）２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを介して夫々接続されたＰＧＷ＃１，ＰＧＷ＃２，ＰＧＷ＃３をコア網１が有していると仮定する。また、ＰＧＷ＃２は、図３，図４に示したようなＧＷ装置１１に備えられていると仮定する。

図８において、指定ＰＧＷアドレスとしてＰＧＷ＃１のＩＰアドレスが指定されたセッション確立要求信号がＧＷ装置１１で受信された場合、図５のステップＳ２では、指定ＰＧＷ（ＰＧＷ＃１）はＧＷ装置１１（シャーシ）外であると判定される。

このとき、ステップＳ７及びＳ８が存在しないと仮定すると、ＧＷ装置１１では、所定の負荷分散方式（ルール）に従って、ＧＷ装置１１中のＳＧＷ７の１つがステップＳ９にて選択され、セッション確立要求信号は、選択されたＳＧＷ７に送信される（Ｓ６）。

選択されたＳＧＷ７は、指定ＰＧＷアドレスを有するＧＷ装置１１（シャーシ）外のＰＧＷ＃１へセッション確立要求信号を転送する。従って、異なるＧＷ装置間に跨るＵプレーンの経路（図８の破線矢印参照）が確立されてしまう。

これに対し、ステップＳ７及びＳ８の処理によれば、ＡＰＮ“Ｘ”を有するＡＰ２７Ｂを収容するＰＧＷ＃２を持つブレード２４がＧＷ装置１１内にあることが判明する。従って、ＰＧＷ＃１の代わりにＰＧＷ＃２を選択し、且つＰＧＷ＃２が実装されたブレード２４上のＳＧＷ７を選択すれば、Ｕプレーンのセッションを同一のブレード上２４に生成することができる（図８の実線矢印参照）。これによって、伝送遅延を抑え、スループットの向上を図ることができる。

本実施形態に係るＧＷ装置及びゲートウェイの選択方法によれば、同一の物理装置に実装された一組のＳＧＷ７及びＰＧＷ８が選択される。これによって、ＳＧＷ７とＰＧＷ８との間の通信制御の簡略化、容易化、ＳＧＷ７とＰＧＷ８とを結ぶ外部ネットワーク上の障害や輻輳からの回避、伝送遅延の抑制による確立処理のトータル時間の短縮化、パケット転送のスループット向上のような利点を得ることができる。

なお、上記実施形態では、第１の網である無線網（eUTRAN）と第２の網であるパケット網との中間網（コア網：ＥＰＣ）について例示した。第１の網、第２の網は、無線網やパケット網に限定されない。本実施形態にて説明した第１ゲートウェイ及び第２ゲートウェイの選択手法は、第１の網と第２の網との中間網において、１組の第１ゲートウェイ及び第２ゲートウェイがユーザデータの経路を確立するようなネットワークシステムについて広く適用可能である。

１・・・コア網（ＥＰＣ）（中間網）
２・・・無線網（eUTRAN）
３・・・基地局（ｅＮＢ）
４・・・無線端末（ＵＥ）
５・・・パケットネットワーク（パケット網）
６・・・ＭＭＥ
７・・・Ｓ−ＧＷ（第１ゲートウェイ）
７ａ・・・Ｓ−ＧＷ処理部
８・・・Ｐ−ＧＷ（第２ゲートウェイ）
８ａ・・・Ｐ−ＧＷ処理部
９・・・ＤＮＳ
１０・・・ＨＳＳ
１１・・・ＧＷ装置
１２，２４・・・ブレード
１２ａ・・・呼処理部
１３・・・負荷分散装置（ＬＢ）
１３ａ・・・振分部
１５・・・信号送受信処理部
１６・・・振分処理部
１７・・・Ｓ−ＧＷ装置管理部
１８・・・Ｓ−ＧＷ輻輳管理部
１９・・・ＡＰＮ収容情報管理部
２０・・・Ｐ−ＧＷアドレス管理部
２１・・・Ｐ−ＧＷ装置管理部
２２・・・Ｐ−ＧＷ輻輳管理部

Claims (12)

1. 第１の網とのゲートウェイである複数の第１ゲートウェイと、第２の網とのゲートウェイである複数の第２ゲートウェイとから選択された一組の第１ゲートウェイ及び第２ゲートウェイが前記第１の網と前記第２の網とを結ぶユーザデータ用の経路の確立処理を行う中間網に設置されるゲートウェイ装置であって、
   前記複数の第１ゲートウェイの１つと前記複数の第２ゲートウェイの１つとが実装された少なくとも１つの物理装置と、
   前記経路の確立要求メッセージを受信する受信部と、
   前記確立要求メッセージに基づいて、前記物理装置に実装された前記複数の第１ゲートウェイの１つを前記一組をなす第１ゲートウェイとして選択する第１ゲートウェイ選択部と、
   前記物理装置に実装された前記複数の第１ゲートウェイの１つが前記一組をなす第１ゲートウェイとして選択されたときに、前記物理装置に実装された前記複数の第２ゲートウェイの１つを前記一組をなす第２ゲートウェイとして選択する第２ゲートウェイ選択部と
   を含むゲートウェイ装置。
2. 前記確立要求メッセージは、前記一組をなす第１ゲートウェイの指定情報と、前記第２の網を特定するための特定情報とを含み、
   前記第１ゲートウェイ選択部は、前記物理装置に実装された前記第１ゲートウェイの１つが前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイに該当しないが、前記特定情報から特定される前記第２の網と接続された第１ゲートウェイに該当するときに、前記物理装置に実装された前記複数の第１ゲートウェイの１つを前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイの代わりに選択する代替選択処理を行う
   請求項１に記載のゲートウェイ装置。
3. 前記第１ゲートウェイ選択部は、前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイが前記ゲートウェイ装置と異なる他のゲートウェイ装置に実装されているときに前記代替選択処理を行う
   請求項２に記載のゲートウェイ装置。
4. 前記第１ゲートウェイ選択部は、前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイが輻輳中である、又は輻輳の程度が所定閾値を越えたときに前記代替選択処理を行う
   請求項２に記載のゲートウェイ装置。
5. 前記第１ゲートウェイ選択部は、前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイが停止中であるときに前記代替選択処理を行う
   請求項２に記載のゲートウェイ装置。
6. 前記第１の網が無線網であり、前記第２の網がパケット網である
   請求項１に記載のゲートウェイ装置。
7. 第１の網と第２の網との間を結ぶ中間網に夫々含まれる、前記第１の網とのゲートウェイである複数の第１ゲートウェイと、前記第２の網とのゲートウェイである複数の第２ゲートウェイとから、前記第１の網と前記第２の網とを結ぶユーザデータ用の経路の確立処理を行う一組の第１ゲートウェイ及び第２ゲートウェイを選択する方法であって、
   前記経路の確立要求メッセージに基づいて、前記複数の第１ゲートウェイから前記一組をなす第１ゲートウェイを選択し、
   前記選択された第１ゲートウェイが実装された物理装置に前記複数の第２ゲートウェイの１つが実装されているときに、前記第２ゲートウェイの１つを前記一組をなす第２ゲートウェイとして選択する
   ことを含むゲートウェイの選択方法。
8. 前記確立要求メッセージは、前記一組をなす第１ゲートウェイの指定情報と、前記パケット網を特定するための特定情報とを含み、
   前記物理装置に実装された第１ゲートウェイが前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイに該当しないが、前記特定情報から特定される前記パケット網と接続された第１ゲートウェイに該当するときに、前記物理装置に実装された第１ゲートウェイを前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイの代わりに選択する代替選択処理を行う
   請求項７に記載のゲートウェイの選択方法。
9. 前記代替選択処理は、前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイが前記ゲートウェイ装置と異なる他のゲートウェイ装置に実装されているときに行われる
   請求項８に記載のゲートウェイの選択方法。
10. 前記代替選択処理は、前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイが輻輳中である、又は輻輳の程度が所定閾値を越えたときに行われる
    請求項８に記載のゲートウェイの選択方法。
11. 前記代替選択処理は、前記指定情報によって指定された第１ゲートウェイが停止中であるときに行われる
    請求項８に記載のゲートウェイの選択方法。
12. 前記第１の網が無線網であり、前記第２の網がパケット網である
    請求項７に記載のゲートウェイの選択方法。

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