JPWO2018003480A1 - 通信制御装置、ユーザ装置及び通信制御方法 - Google Patents

通信制御装置、ユーザ装置及び通信制御方法 Download PDF

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Abstract

コアネットワークでの処理負荷を抑制しつつ、特定のコンテンツに関するパケットをより確実にローカルネットワーク（ローカルサーバ）に振り向ける（オフロードする）ことができる通信制御装置、ユーザ装置及び通信制御方法を提供する。CP機能（30）は、外部ネットワーク（50）と対応する経路切り替え点であるAnchor-1、またはローカルネットワーク（60）と対応する経路切り替え点であるAnchor-2を介してコアネットワーク内において設定されるUE（100）用の経路を制御する。CP機能（30）は、UE（100）とAnchor-1との間に設定されたDefault Bearerに加えて、UE（100）とAnchor-2との間にDedicated Bearerを設定することを、UE（100）及びSGW（42）に要求する。また、CP機能（30）は、ローカルネットワーク（60）に送信すべきトラフィックを識別可能なUL TFTをUE（100）に送信する。

Description

本発明は、ユーザ装置とコアネットワークとの間において設定される経路を制御する通信制御装置及び通信制御方法、並びに当該経路を用いて通信を実行するユーザ装置に関する。
3rd Generation Partnership Project（3GPP）は、Long Term Evolution（LTE）の更なる高速化を目的としてLTE-Advanced（以下、LTE-Advancedを含めてLTEという）を仕様化している。また、3GPPでは、さらに、5G（5th generation mobile communication system）などと呼ばれるLTEの後継システムの仕様が検討されている。
このような後継システムの仕様の検討では、コンテンツ配信ネットワーク（CDN）に一形態として、ユーザ装置（UE）がアクセスする特定のコンテンツ（例えば、動画コンテンツ）を配信可能なローカルネットワークをコアネットワーク内に設けることが考えられている。ローカルネットワークには、コアネットワークの外部ネットワーク（典型的にはインターネット）上に保存されている当該コンテンツをキャッシュするローカルサーバなどが設けられる。
当該ローカルネットワークは、ネットワークトポロジー的に無線アクセスネットワーク（RAN）に近い位置に設けられるため、コンテンツの取得要求に対する応答性の向上、及びコアネットワーク内のトラフィック削減（いわゆるトラフィックオフロード）を図り得る。
また、当該後継システムの仕様の検討では、UEとコアネットワークとの間において設定されている経路の切り替え点であるアンカーポイントを動的に変更することが提案されている（例えば、非特許文献１）。アクセス対象のコンテンツが外部ネットワーク上に保存されている場合、UEが当該コンテンツにアクセスを開始した時点では、外部ネットワークに近い位置に設けられたアンカーポイント（セントラルアンカーポイントなどと呼ばれる）を経由した経路が用いられる。
このような状態から、当該コンテンツをキャッシュしているローカルネットワークにUEをアクセスさせるため、ローカルネットワークに近いコアネットワーク内のエンティティ、具体的には、ユーザプレーン（UP）機能を提供する通信装置であるServing Gateway（SGW）から当該経路を分岐する方法が提案されている（例えば、非特許文献２）。具体的には、コアネットワーク内の当該エンティティは、UEが送信するパケットの内容を監視するDeep Packet Inspection（DPI）を実行し、該当のパケットをローカルネットワークに振り向ける。
Mobility on Demand architecture aspects, SA WG2 Meeting #114, S2-161471、3GPP、2016年4月 Solution for Session Continuity, SA WG2 Meeting #115, S2-163005、3GPP、2016年5月
しかしながら、コアネットワーク内の当該エンティティ（UP機能）がUE毎にDPIを実行する方式においては、コアネットワークでの処理負荷が極めて高くなることが懸念される。
また、当該エンティティがDPIの結果に応じて該当のパケットをローカルネットワークに振り向けるためには、UEとコアネットワークとの間において設定されている経路上に位置する当該エンティティが、ネットワークトポロジー的にローカルネットワーク（ローカルサーバ）に近い位置に設けられ、当該エンティティからローカルネットワークへのルーティング経路が短くなることが必要である。このため、UEとコアネットワークとの間において設定されている経路と、ローカルネットワークの位置との関係によっては、該当のパケットをローカルネットワークに振り向けることが適切でない場合がある。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、コアネットワークでの処理負荷を抑制しつつ、特定のコンテンツに関するパケットをより確実にローカルネットワーク（ローカルサーバ）に振り向ける（オフロードする）ことができる通信制御装置、ユーザ装置及び通信制御方法の提供を目的とする。
本発明の一態様に係る通信制御装置（CP機能30）は、コアネットワークの外部に設けられる外部ネットワーク（外部ネットワーク50）と対応する第１経路切り替え点（アンカーポイントA1）、または前記コアネットワーク内に設けられたローカルネットワーク（ローカルネットワーク60）と対応する第２経路切り替え点（アンカーポイントA2）を介して前記コアネットワーク内において設定されるユーザ装置（UE100）用の経路を制御する。前記通信制御装置は、前記ユーザ装置と前記第１経路切り替え点との間に設定された第１経路（Default Bearer）に加えて、前記ユーザ装置と前記第２経路切り替え点との間に第２経路（Dedicated Bearer）を設定することを、前記ユーザ装置及び前記第２経路切り替え点を構成する通信装置に要求する設定要求（例えば、Bearer Setup Request及びRRCメッセージ）を送信する設定要求送信部（設定要求送信部320）と、前記第２経路を介して前記ローカルネットワークに送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報（UL TFT）を前記ユーザ装置に送信する識別情報送信部（識別情報送信部330）とを備える。
本発明の一態様に係るユーザ装置は、コアネットワークの外部に設けられる外部ネットワークと対応する第１経路切り替え点、または前記コアネットワーク内に設けられたローカルネットワークと対応する第２経路切り替え点を介して、前記コアネットワークとの経路を設定する。前記ユーザ装置は、前記ユーザ装置と前記第１経路切り替え点との間に設定された第１経路に加えて、前記ユーザ装置と前記第２経路切り替え点との間に第２経路を設定する経路設定部（経路設定部130）と、前記ローカルネットワークに送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報に基づいて、前記第２経路を介して送信するトラフィックを振り分ける振り分け部（振り分け部140）とを備える。
本発明の一態様に係る通信制御方法は、コアネットワークの外部に設けられる外部ネットワークと対応する第１経路切り替え点、または前記コアネットワーク内に設けられたローカルネットワークと対応する第２経路切り替え点を介して前記コアネットワーク内において設定されるユーザ装置用の経路を制御するものである。前記通信制御方法は、通信制御装置が、前記ユーザ装置と前記第１経路切り替え点との間に設定された第１経路に加えて、前記ユーザ装置と前記第２経路切り替え点との間に第２経路を設定することを、前記ユーザ装置及び前記第２経路切り替え点を構成する通信装置に要求する設定要求を送信するステップと、前記通信制御装置が、前記第２経路を介して前記ローカルネットワークに送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報を前記ユーザ装置に送信するステップとを含む。
図１は、無線通信システム10の全体概略構成図である。 図２は、CP機能30の機能ブロック構成図である。 図３は、UE100の機能ブロック構成図である。 図４は、UE100とコアネットワーク（CP機能30及びUP機能40）との間におけるベアラまたはセッション設定に関する全体通信シーケンスを示す図である。 図５は、UE100とコアネットワークとの間に設定されるベアラの構成例を示す図である。 図６は、（a）及び（b）は、ローカルネットワーク60がアンカーポイントA2を構成するSGW42と同一構内に設置されている場合、及びローカルネットワーク60がSGW42と同一構内に設置されていない場合におけるベアラの構成例を示す図である。 図７は、UE100によるDefault Bearer及びDedicated Bearerへのトラフィック振り分け動作の説明図である。 図８は、CP機能30及びUE100のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。
（１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム10の全体概略構成図である。無線通信システム10は、Long Term Evolution（LTE）の後継システムである「5G」に従った無線通信システムである。なお、無線通信システム10は、FRA（Future Radio Access）或いは次世代システム（NextGen）などと呼ばれてもよい。
図１に示すように、無線通信システム10は、無線アクセスネットワーク20、コアネットワーク制御プレーン機能30（以下、CP機能30）、コアネットワークユーザプレーン機能40（以下、UP機能40）及びユーザ装置100（以下、UE100）を含む。また、無線通信システム10、具体的には、UP機能40には、外部ネットワーク50が接続される。
無線アクセスネットワーク20は、例えば、3rd Generation Partnership Project（3GPP）において規定される無線アクセス技術（RAT）に従った無線ネットワークであり、無線基地局200（以下、BS200）を含む。
無線アクセスネットワーク20には、CP機能30及びUP機能40が接続される。CP機能30及びUP機能40は、無線通信システム10のコアネットワークを形成し、制御プレーン機能及びユーザプレーン機能を提供する。つまり、無線通信システム10のコアネットワークでは、UE100及びBS200などの制御を実現する制御プレーンの機能と、ユーザデータの送受信などを実現するユーザプレーンの機能とが明確に分離された形態（CUPS: C/U plane separation）が採用されている。
CP機能30及びUP機能40は、それぞれ、Serving Gateway（SGW）、PDN Gateway（PGW）及びTraffic Detection Function（TDF）などによって構成することができる。但し、CP機能30及びUP機能40は、他の名称で表現される通信制御装置または通信装置（またはこれらの組み合わせ）によって構成されてもよい。
本実施形態では、CP機能30は、UE100の移動性の管理、及びUE100用の経路を制御する制御エンティティ（不図示）を含む。UP機能40は、PGW41（PGW-U）及びSGW42（SGW-U）を含む。
外部ネットワーク50は、コアネットワークの外部に設けられ、UP機能40に接続される。代表的な外部ネットワーク50の例は、インターネットであるが、外部ネットワーク50の種類は、特に限定されず、無線通信システム10のオペレータなどによって提供されるプライベートのネットワークでも構わない。
ローカルネットワーク60は、コアネットワーク内に設けられ、UP機能40に接続される。ローカルネットワーク60は、無線通信システム10のオペレータなどによって準備されるネットワークであり、外部ネットワーク50上に存在するコンテンツの一部をキャッシュしたり、UE100に対して特定のサービスを提供したりする機能を有する。
UE100及びBS200は、3GPPにおいて規定される無線通信技術に従った無線通信を実行する。また、UE100は、CP機能30による制御に基づいて、UP機能40内に設けられたアンカーポイントA1またはアンカーポイントA2を介した経路を設定する。
具体的には、UE100は、アンカーポイントA1またはアンカーポイントA2を経由した論理的な通信経路であるベアラを設定する。
アンカーポイントA1（第１経路切り替え点）は、コアネットワーク内、具体的には、PGW41に設けられ、外部ネットワーク50と対応する。つまり、外部ネットワーク50と通信を実行する場合、アンカーポイントA1を経由するベアラが設定される。
アンカーポイントA2（第２経路切り替え点）は、コアネットワーク内、具体的には、SGW42に設けられ、ローカルネットワーク60と対応する。つまり、ローカルネットワーク60と通信を実行する場合、アンカーポイントA2を経由するベアラが設定される。
外部ネットワーク50には、外部サーバ51が設けられる。外部サーバ51としては、インターネット上に設けられる各種サーバ（メールサーバ、ウェブサーバなど）が挙げられるが、本実施形態では、特に、動画などのコンテンツを保持しているサーバなどを意図している。
ローカルネットワーク60には、ローカルサーバ61が設けられる。ローカルサーバ61は、UE100に対して、無線通信システム10のオペレータによる特定のサービスを提供する機能、及び外部サーバ51に保持されている動画などのコンテンツをキャッシュする機能を有する。ローカルサーバ61がキャッシュするコンテンツは、UE100がアクセスするコンテンツの頻度などに応じて選択される。
（２）無線通信システムの機能ブロック構成
次に、無線通信システム10の機能ブロック構成について説明する。具体的には、CP機能30及びUE100の機能ブロック構成について説明する。
（２．１）CP機能30
図２は、CP機能30の機能ブロック構成図である。図２に示すように、CP機能30は、経路制御部310、設定要求送信部320及び識別情報送信部330を備える。本実施形態において、CP機能30は、通信制御装置を構成する。
CP機能30は、CN-CP（Core Network-Control Plane）と呼ばれてもよい。CP機能30は、移動制御エンティティ及びSGW-C/PGW-Cなどのネットワークノードが単独で存在する形態を縮退させたものであり、CUPSなど、次世代システム（NextGen）のコンセプトをさらに押し進めた構成となっている。
経路制御部310は、UE100用の経路を制御する。具体的には、経路制御部310は、UE100とコアネットワークとの間に設定される論理的な通信経路であるベアラの設定及び削除を制御する。
経路制御部310は、アンカーポイントA1またはアンカーポイントA2（図１参照）を経由するベアラ、具体的には、Default Bearer及びDedicated Bearerの設定及び削除を制御する。Default Bearerは、デフォルトで設定されるベアラであり、Dedicated Bearerは必要に応じて設定することができる。
経路制御部310は、UE100からのハンドオーバの要求、またはUE100の通信状態など基づいて、当該ベアラの設定または削除を設定要求送信部320に指示する。
設定要求送信部320は、UE100またはUP機能40に対して、ベアラの設定または削除を要求する設定要求を送信する。
具体的には、設定要求送信部320は、経路制御部310からの指示に基づいて、Bearer Setup RequestまたはSession Management RequestをUE100に送信する。また、設定要求送信部320は、経路制御部310からの指示に基づいて、Create Bearer RequestまたはCreate Session Requestを無線アクセスネットワーク20に送信する。
また、設定要求送信部320は、後述するように、識別情報送信部330からの指示に基づいて、ローカルネットワーク60に送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報（UL TFT）を含む設定要求を送信することができる。
設定要求送信部320は、UE100とアンカーポイントA1との間にDefault Bearer（第１経路）が設定されている場合において、当該Default Bearerに加えて、UE100とローカルネットワーク60との間にDedicated Bearer（第２経路）を設定することを要求する設定要求を送信することができる。
すなわち、設定要求送信部320は、UE100とアンカーポイントA1との間に設定されたDefault Bearer（第１経路）に加えて、UE100とアンカーポイントA2との間にDedicated Bearer（第２経路）を設定することをUE100に要求することができる。同様に、設定要求送信部320は、アンカーポイントA2を構成するSGW42（通信装置）に当該設定要求を送信することができる。
また、設定要求送信部320は、外部ネットワーク50と送受信されるトラフィックをローカルネットワーク60にオフロードすることを示すオフロード識別子を含む設定要求をSGW42に送信することができる。例えば、設定要求送信部320は、外部サーバ51によって保持されているコンテンツ（動画コンテンツなど）の一部を、ローカルネットワーク60に設けられているローカルサーバ61にキャッシュ（コピー）した場合、UE100とアンカーポイントA2との間にDedicated Bearerを設定させることによって、本来、外部ネットワーク50と送受信されるトラフィックをローカルネットワーク60にオフロードすることができる。
また、設定要求送信部320は、Default Bearer上にアンカーポイントA2が位置しない場合、UE100に対して、UE100とアンカーポイントA2との間に新たなセッションを設定させる設定要求、具体的には、上述したSession Management Requestを送信することができる。
なお、ここで言う「セッション」とは、具体的には、3GPP TR23.799に記載される「PDUセッション」を意味しており、UE100と外部ネットワーク50などのIPネットワークとの間における通信情報の伝送に用いられる論理的な経路（association）である。
同様に、設定要求送信部320は、Default Bearer上にアンカーポイントA2が位置しない場合、アンカーポイントA2を構成するSGW42に対して、UE100とアンカーポイントA2との間に新たなセッションを設定させる設定要求、具体的には、上述したCreate Session Requestを送信することができる。
識別情報送信部330は、Dedicated Bearerを介してローカルネットワーク60に送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報をUE100に送信する。具体的には、識別情報送信部330は、上りリンクにおけるトラフィックフローのテンプレートであるUL TFTを含む設定要求の送信を設定要求送信部320に指示する。
UL TFTは、ローカルネットワーク60に送信するトラフィックフロー、例えば、ローカルサーバ61にキャッシュされているコンテンツの種別などが、スカラー値として表現される。勿論、UL TFTは、トラフィックフローの種別や内容などを具体的に定義するものであってもよい。
このように、UL TFTは、UE100が特定のトラフィックフロー、つまり、特定のパケットをDefault Bearerではなく、Dedicated Bearerに振り分けるために用いられるパケットフィルタリングの情報によって構成される。
（２．２）UE100
図３は、UE100の機能ブロック構成図である。図３に示すように、UE100は、制御メッセージ受信部110、識別情報受信部120、経路設定部130及び振り分け部140を備える。
制御メッセージ受信部110は、無線アクセスネットワーク20から送信された制御メッセージを受信する。具体的には、制御メッセージ受信部110は、無線リソース制御レイヤ（RRCレイヤ）におけるメッセージ（RRCメッセージ）を受信する。特に、本実施形態では、制御メッセージ受信部110は、ベアラ（Default Bearer及びDedicated Bearer）の設定及び削除に関するRRCメッセージを受信する。
本実施形態では、CP機能30から無線アクセスネットワーク20に送信されるBearer Setup Request（またはSession Management Request）、と無線アクセスネットワーク20（BS200）からUE100に送信されるRRCメッセージによって、UE100に送信される「設定要求」が構成される。
識別情報受信部120は、無線アクセスネットワーク20から送信されたRRCメッセージに含まれる識別情報、具体的には、UL TFTを受信する。上述したように、CP機能30は、スカラー値などで表現されるUL TFTの内容を含むRRCメッセージを受信する。
経路設定部130は、制御メッセージ受信部110が受信した制御メッセージに基づいて、UE100とコアネットワークとの間に、論理的な通信経路であるベアラを設定する。
具体的には、経路設定部130は、UE100と、UP機能40（PGW41）との間にベアラを設定する。より具体的には、経路設定部130は、UE100と、アンカーポイントA1との間にDefault Bearer（第１経路）を設定する。
また、経路設定部130は、UE100と、UP機能40（SGW42）との間にベアラを設定する。具体的には、UE100と、アンカーポイントA2との間にDedicated Bearer（第２経路）を設定する。
経路設定部130は、Default Bearerが既に設定されている場合において、Default Bearerに加えて、Dedicated Bearerを設定することができる。具体的には、経路設定部130は、無線アクセスネットワーク20から送信される制御メッセージに基づいて、Default Bearerに加えてDedicated Bearerを設定する。
振り分け部140は、UE100がコアネットワークに向けて送信するトラフィック、具体的にはパケットを、Default BearerまたはDedicated Bearerの何れかに振り分ける。
より具体的には、振り分け部140は、識別情報受信部120が受信した識別情報（UL TFT）に基づいて、Dedicated Bearerを介して送信すべきトラフィックを識別する。これにより、ローカルネットワーク60に送信すべきトラフィックを識別することが可能となる。
振り分け部140は、当該識別情報に基づいてDedicated Bearerを介して送信するトラフィック（パケット）を振り分ける。つまり、振り分け部140は、ローカルネットワーク60に送信するトラフィックフローのテンプレート（UL TFT）に基づいて、Dedicated Bearerを介して送信するトラフィックを振り分ける。
（３）無線通信システムの動作
次に、無線通信システム10の動作について説明する。具体的には、UE100とコアネットワークとの間におけるベアラまたはセッション設定の動作について説明する。
（３．１）全体通信シーケンス
図４は、UE100とコアネットワーク（CP機能30及びUP機能40）との間におけるベアラまたはセッション設定に関する全体通信シーケンスを示す。
図４に示すように、UE100は、コアネットワークを経由した通信を開始するため、PDU Session Establishment RequestをCP機能30に送信する。PDU Session Establishment Requestには、外部ネットワーク50の種別を識別するData Network Name (DNN)が含まれる（S1）。
CP機能30（CN-CP）は、PDU Session Establishment Requestに含まれる情報、例えば、DNN、UE100の加入者情報またはモビリティを示す情報に基づいて、アンカーポイントを選択する（S2）。ここでは、CP機能30は、アンカーポイントA1（図中では、Anchor-1と表記）を選択する。
CP機能30は、アンカーポイントA1を構成するPGW41とセッションを生成し、該当するトラフィック（IPパケット）の転送ルール（forwarding rules）をPGW41に提供する（S3）。具体的には、CP機能30は、UE100がアクセスするアプリケーションまたはサーバ、及び宛先IPアドレスの情報などを提供する。
CP機能30は、PDU Session Establishment Requestに対する応答であるPDU Session Establishment AcceptをUE100に送信する（S4）。
UE100は、PDU Session Establishment Acceptを受信すると、アンカーポイントA1との間にDefault Bearerを設定し、上り方向及び下り方向のトラフィック（IPパケット）の送受信を開始する（S5）。
上述したように、アンカーポイントA1は、外部ネットワーク50と対応するアンカーポイントであり、Default Bearerは、UE100と外部ネットワーク50とのIPパケットの転送に用いられる。
PGW41は、UE100が送受信するトラフィックの特徴を示す情報（トラフィック情報）を、定期的またはイベント発生時にCP機能30に提供する（S6）。例えば、PGW41は、UE100がアクセスしている宛先またはサーバに関する情報をCP機能30に提供する。
CP機能30は、PGW41から提供されたトラフィック情報に基づいて、他のアンカーポイントを用いたベアラを設定すべきか否かを判定する（S7）。具体的には、CP機能30は、UE100がアクセスしているコンテンツの中に、ネットワークトポロジー的に、よりUE100に近い位置に設けられたアンカーポイントを経由すべきコンテンツが存在するか否かを判定する。
より具体的には、CP機能30は、UE100がアクセスしているコンテンツの種別に基づいて、当該コンテンツが、外部ネットワーク50上の外部サーバ51だけでなく、ローカルネットワーク60上のローカルサーバ61にもキャッシュされているか否かを判定する。CP機能30は、当該コンテンツがローカルサーバ61にもキャッシュされている場合、ローカルネットワーク60と対応するアンカーポイントA2を経由したベアラを設定する必要があると判定する。
ここでは、CP機能30は、アンカーポイントA2を経由したベアラを設定する必要があると判定し、UE100とアンカーポイントA2との間にDedicated Bearerを設定することを決定する。
CP機能30は、UE100にDedicated Bearerを設定させるため、Bearer Setup Requestを無線アクセスネットワーク20に送信する（S8）。上述したように、Bearer Setup Requestには、UL TFTが含まれる。UL TFTは、例えば、スカラー値で表現することができ、Dedicated Bearerを介して送信すべきトラフィックと関連付けられる。
なお、Default Bearer上にアンカーポイントA2が位置しない場合、CP機能30は、Bearer Setup Requestに代えて、Session Management Requestを無線アクセスネットワーク20に送信する。Default Bearer上にアンカーポイントA2が位置しない場合におけるDedicated Bearerの設定については、さらに後述する。
無線アクセスネットワーク20は、Bearer Setup Request（またはSession Management Request）を受信すると、Dedicated Bearerを設定するため、RRCレイヤにおける再構成をUE100と実行する（S9）。具体的には、無線アクセスネットワーク20及びUE100は、RRCメッセージ（RRC Connection Reconfiguration及びRRC Connection Reconfiguration Completeなど）を送受信することによって、RRCレイヤにおける構成（ベアラの設定状態）を変更する。
無線アクセスネットワーク20は、RRCレイヤにおける再構成が完了すると、Bearer Setup Requestに対する応答であるBearer Setup ResponseをCP機能30に送信する（S10）。
なお、Dedicated Bearerの設定に伴って新たなセッションを設定する必要がある場合、つまり、Session Management Requestに基づいてDedicated Bearerを設定する場合、UE100は、Session Management Responseを無線アクセスネットワーク20に送信する（S11）。また、無線アクセスネットワーク20は、UE100からSession Management Responseを受信すると、当該Session Management ResponseをCP機能30に転送する（S12）。
CP機能30は、ステップS7においてアンカーポイントA2を経由したベアラを設定する必要があると判定したことに基づいて、Create Bearer RequestをSGW42に送信する（S13）。
なお、Default Bearer上にアンカーポイントA2が位置しない場合、CP機能30は、Create Bearer Requestに代えて、Create Session RequestをSGW42に送信する。
Create Bearer Requestには、外部ネットワーク50向けのトラフィックをローカルネットワーク60にオフロードすることを示すオフロード識別子（Offload flag）及びローカルネットワーク60に送信すべきトラフィックを識別する識別情報（UL TFT）が含まれる。同様に、Create Session RequestにもOffload flag及びUL TFTが含まれる。
SGW42は、Create Bearer Request（またはCreate Session Request）に基づいて、UE100と、Dedicated Bearerを設定する（S14）。Dedicated Bearerは、UE100とアンカーポイントA2との間に設定される。
SGW42は、Dedicated Bearerの設定が完了すると、Create Bearer Response（またはCreate Session Response）をCP機能30に送信する。
この結果、UE100は、Dedicated Bearerを介して、ローカルネットワーク60上のローカルサーバ61と、上り方向及び下り方向のトラフィック（IPパケット）の送受信を開始する（S15）。なお、ローカルネットワーク60にオフロードされない他のトラフィックについては、引き続きDefault Bearerを介して送受信される。
（３．２）ベアラ構成例
次に、上述した通信シーケンスが実行された結果、設定されるDefault Bearer及びDedicated Bearerの構成例について説明する。
図５は、UE100とコアネットワークとの間に設定されるベアラの構成例を示す。図５に示すように、Default Bearerは、UE100とUP機能40を構成するUP-2との間に設定される。UE100は、外部サーバ51と上り方向及び下り方向のIPパケットを送受信する。なお、図５に示すUP-1〜UP-3は、UP機能40を構成するネットワークノード（通信装置）である。UP-1〜UP-3は、論理的なノードでもよく、複数のSGWまたはPGW、或いはSGW/PGWの組み合わせによって構成されてもよい。例えば、UP-2は、上述したPGW41と対応してもよい。
UP-2に設けられるアンカーポイント、具体的には、セントラルアンカーポイントと呼ばれるアンカーポイントA1は、UEに対するIPアドレスとして、「IP@1」を割り当てる。なお、「IP@1」は、説明上便宜的に表記したものであり、実際には、IPv4またはIPv6に沿ったIPアドレスが割り当てられる。このようなDefault Bearerが設定された状態において、Dedicated Bearerが、UE100とUP-3との間に設定される。上述したように、Dedicated Bearerは、Bearer Setup RequestまたはSession Management RequestがUE100に送信されることによって設定されるが、Default Bearerに追加する形態によってDedicated Bearerが設定されるため、Default Bearerと同一のPDNコネクションを利用することができる。これにより、Dedicated Bearer、つまり、ローカルネットワーク60と対応するアンカーポイントA2から見た、UE100宛てのIPアドレスも「IP@1」を維持することができる。
図６（a）及び（b）は、ローカルネットワーク60がアンカーポイントA2を構成するSGW42と同一構内に設置されている場合、及びローカルネットワーク60がSGW42と同一構内に設置されていない場合におけるベアラの構成例を示す。
図６（a）では、ローカルネットワーク60がアンカーポイントA2を構成するSGW42と同一構内に設置、具体的には、ローカルネットワーク60がSGW42にco-locateされているため、Dedicated Bearerも、Default Bearerと同様に、SGW42において設定される。
一方、図６（b）では、ローカルネットワーク60がアンカーポイントA2を構成するSGW42と同一構内に設置されていないため、Dedicated Bearerは、ローカルネットワーク60と同一構内に設置されるローカルUPノード43において設定される。ローカルUPノード43は、SGWなどのネットワークノードによって構成される。
なお、ここでは、同一構内とは、S-Uインターフェースなどのプロトコルスタックを介さずに、主に下位レイヤによる処理によってIPパケットの転送が可能なネットワーク内を意図している。
（３．３）UE100におけるトラフィック振り分け動作
図７は、UE100によるDefault Bearer及びDedicated Bearerへのトラフィック振り分け動作の説明図である。図７に示すように、UE100は、CP機能30から無線アクセスネットワーク20（BS200）を介して送信されたUL TFT（図中の三角形参照）を保持する。
UE100は、内部に保持しているUL TFTに基づいて、ローカルネットワーク60向けのトラフィックをDedicated Bearerに振り分ける。具体的には、UL TFTによって特定種類のトラフィック（例えば、特定の動画コンテンツ配信サーバに対するコンテンツ配信要求、制御など）が指定されている場合、UE100は、送信するIPパケットのフィルタリング、つまり、当該IPパケットの内容を監視し、該当するトラフィックに関するIPパケットをDedicated Bearerに振り分ける。
一方、UE100は、UL TFTによって指定されていないトラフィックに関するIPパケットをDefault Bearerに振り分ける。
（４）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、CP機能30は、Default Bearerに加えてUE100と、アンカーポイントA2との間にDedicated Bearerをさせることができる。アンカーポイントA2は、ローカルネットワーク60と対応しており、UE100は、外部ネットワーク50向けのDefault Bearerの設定を維持しつつ、ローカルネットワーク60向けのDedicated Bearerを設定できる。また、CP機能30は、ローカルネットワーク60に送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報（UL TFT）をUE100に送信する。
このため、UE100は、ローカルネットワーク60にキャッシュされているコンテンツなどについては、Default Bearerを経由して外部ネットワーク50にアクセスする必要がなく、コアネットワーク内に設けられたローカルネットワーク60にアクセスすることが可能となる。
これにより、コアネットワークでの処理負荷を抑制しつつ、動画など、特定のコンテンツに関するパケットをより確実にローカルネットワーク60（ローカルサーバ61）に振り向ける（オフロードする）ことができる。
なお、非特許文献2に開示されている方法では、上述したように、コアネットワークにおいて、基本的に全てのUEを対象としてDeep Packet Inspection（DPI）を実行する（UL-CLと呼ばれている）必要があるため、コアネットワークでの処理負荷が極めて高くなることが懸念される。
また、本実施形態では、Default Bearer上にアンカーポイントA2が位置しない場合でもSession Management Requestなどを用いることによって、UE100宛ての同一IPアドレス（IP@1）を利用しつつ、Dedicated Bearerを設定することができるが、非特許文献１に開示されている方法では、このような場合、DPIを実行したIPパケットをローカルネットワーク60に振り分けるためには、当該ネットワークノード間（SGW42〜ローカルUPノード43）に所定のインターフェース、具体的には、S1-Uが実装されている必要があり、また、経路を最適化もできない。
また、本実施形態では、同一のPDNコネクション上において、Default Bearer及びDedicated Bearerが設定されるため、ローカルネットワーク60に特定のトラフィックをオフロードする場合などに、新たなIPアドレスを必要としない。つまり、本実施形態では、新たなPDNコネクションは設定されず、Default Bearer及びDedicated Bearer用として単一のUEのIPアドレスが用いられる。また、設定されているPDNコネクションを一度解放して、再度新たなPDNコネクションを設定する必要がないため、UE100とコアネットワークとの通信が中断することもない。
本実施形態では、CP機能30は、外部ネットワーク50と送受信されるトラフィックをローカルネットワーク60にオフロードすることを示すオフロード識別子（Offload flag）を含む設定要求（Create Bearer RequestまたはCreate Session Request）を、アンカーポイントA2を構成するSGW42に送信することができる。
このため、SGW42は、Dedicated Bearerが特定のトラフィックをローカルネットワーク60にオフロードするために用いられることを認識することができる。なお、SGW42がこのような状態を認識することによって、Dedicated Bearerに何らかの障害が発生した場合でもDefault Bearerを利用できるとの判定が可能となり、オフロードなど他のトラフィックに関するIPパケットの転送処理を継続するなどの対応も実現し得る。
本実施形態では、CP機能30は、Default Bearer上にアンカーポイントA2が位置しない場合、UE100及びSGW42に対して、UE100とSGW42との間に新たなセッション（PDUセッション）を設定させる設定要求（Session Management Request、Create Session Request）を送信することができる。
このため、ローカルネットワーク60と対応するアンカーポイントA2を構成する通信装置（ネットワークノード）が、Default Bearerの経路上に位置しない場合でも、設定されているDefault Bearerと組み合わせられるDedicated Bearerを、当該セッションを用いて設定することができる。
本実施形態では、CP機能30は、ローカルネットワーク60に送信するトラフィックフローのテンプレート（UL TFT）をUE100に送信することができる。UL TFTは、UE100が特定のパケットをDedicated Bearerに振り分けるために用いられるパケットフィルタリングの情報によって構成されている。
また、本実施形態では、UE100は、CP機能30からの設定要求に基づいてDefault Bearer及びDedicated Bearerを設定する。さらに、UE100は、CP機能30からのUL TFTに基づいて、Dedicated Bearerを介して送信するトラフィックを振り分ける。具体的には、UE100は、UL TFTに基づいて、Dedicated Bearerを介して送信するトラフィックを振り分ける。
このため、UE100は、UE100の通信状態、またはローカルネットワーク60に保持されているコンテンツの種別などに基づいて、Dedicated Bearerに振り分けるべきトラフィックを適切かつ動的に選択し得る。
（５）その他の実施形態
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
例えば、上述した実施形態では、UL TFTを含む設定要求（例えば、Bearer Setup Request及びRRCメッセージ）が送信されていたが、UL TFTは、当該設定要求とは別に、単独の情報として送信されてもよい。
さらに、上述した実施形態では、アンカーポイントA1がPGW41によって構成されていたが、アンカーポイントA1は、UP機能40を構成する通信装置であれば、必ずしもPGWでなくてもよい。
また、上述した実施形態の説明に用いたブロック図（図２及び図３）は、機能ブロック図を示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／またはソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／または論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／または論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／または間接的に（例えば、有線及び／または無線）で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
さらに、上述したCP機能30（具体的には、CP機能30を構成する通信制御装置）及びUE100は、本発明の無線通信方法の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図８は、CP機能30及びUE100のハードウェア構成の一例を示す図である。図８に示すように、CP機能30及びUE100は、プロセッサ1001、メモリ1002、ストレージ1003、通信装置1004、入力装置1005、出力装置1006及びバス1007などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。
CP機能30及びUE100の各機能ブロック（図２及び図３参照）は、当該コンピュータ装置の何れかのハードウェア要素、または当該ハードウェア要素の組み合わせによって実現される。
プロセッサ1001は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ1001は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（CPU）で構成されてもよい。
メモリ1002は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM（Read Only Memory）、EPROM（Erasable Programmable ROM）、EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM）、RAM（Random Access Memory）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ1002は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ1002は、上述した実施形態に係る方法を実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。
ストレージ1003は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD-ROM（Compact Disc ROM）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク（例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray（登録商標）ディスク）、スマートカード、フラッシュメモリ（例えば、カード、スティック、キードライブ）、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ1003は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ1002及び／またはストレージ1003を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
通信装置1004は、有線及び／または無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。
入力装置1005は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置1006は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど）である。なお、入力装置1005及び出力装置1006は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。
また、プロセッサ1001及びメモリ1002などの各装置は、情報を通信するためのバス1007で接続される。バス1007は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。
また、情報の通知は、上述した実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、DCI（Downlink Control Information）、UCI（Uplink Control Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、RRCシグナリング、MAC（Medium Access Control）シグナリング、報知情報（MIB（Master Information Block）、SIB（System Information Block））、その他の信号またはこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、RRCシグナリングは、RRCメッセージと呼ばれてもよく、例えば、RRC Connection Setupメッセージ、RRC Connection Reconfigurationメッセージなどであってもよい。
さらに、入出力された情報は、特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報は削除されてもよい。入力された情報は他の装置へ送信されてもよい。
上述した実施形態におけるシーケンス及びフローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。
また、上述した実施形態において、CP機能30によって行われるとした特定動作は、他のネットワークノード（装置）によって行われることもある。また、複数の他のネットワークノードの組み合わせによってCP機能30の機能が提供されても構わない。
なお、本明細書で説明した用語及び／または本明細書の理解に必要な用語については、同一のまたは類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／またはシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、「システム」及び「ネットワーク」という用語は、互換的に使用されてもよい。
さらに、上述したパラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。
BS200（基地局）は、１つまたは複数（例えば、３つ）のセル（セクタとも呼ばれる）を収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局RRH：Remote Radio Head）によって通信サービスを提供することもできる。
「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、及び／または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」「eNB」、「セル」、及び「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed station）、NodeB、eNodeB（eNB）、アクセスポイント（access point）、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。
UE100は、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
また、「含む（including）」、「含んでいる（comprising）」、及びそれらの変形の用語は、「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書或いは特許請求の範囲において使用されている用語「または（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
なお、日本国特許出願第2016-129795号（2016年6月30日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
上述した通信制御装置、ユーザ装置及び通信制御方法によれば、コアネットワークでの処理負荷を抑制しつつ、特定のコンテンツに関するパケットをより確実にローカルネットワーク（ローカルサーバ）に振り向ける（オフロードする）ことができる。
10 無線通信システム
20 無線アクセスネットワーク
30 CP機能
40 UP機能
41 PGW
42 SGW
43 ローカルUPノード
50 外部ネットワーク
51 外部サーバ
60 ローカルネットワーク
61 ローカルサーバ
100 UE
110 制御メッセージ受信部
120 識別情報受信部
130 経路設定部
140 振り分け部
200 BS
310 経路制御部
320 設定要求送信部
330 識別情報送信部
1001 プロセッサ
1002 メモリ
1003 ストレージ
1004 通信装置
1005 入力装置
1006 出力装置
1007 バス
A1, A2 アンカーポイント

Claims (7)

  1. コアネットワークの外部に設けられる外部ネットワークと対応する第１経路切り替え点、または前記コアネットワーク内に設けられたローカルネットワークと対応する第２経路切り替え点を介して前記コアネットワーク内において設定されるユーザ装置用の経路を制御する通信制御装置であって、
    前記ユーザ装置と前記第１経路切り替え点との間に設定された第１経路に加えて、前記ユーザ装置と前記第２経路切り替え点との間に第２経路を設定することを、前記ユーザ装置及び前記第２経路切り替え点を構成する通信装置に要求する設定要求を送信する設定要求送信部と、
    前記第２経路を介して前記ローカルネットワークに送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報を前記ユーザ装置に送信する識別情報送信部とを備える通信制御装置。
  2. 前記設定要求送信部は、前記外部ネットワークと送受信されるトラフィックを前記ローカルネットワークにオフロードすることを示すオフロード識別子を含む前記設定要求を前記通信装置に送信する請求項１に記載の通信制御装置。
  3. 前記設定要求送信部は、前記第１経路上に前記第２経路切り替え点が位置しない場合、前記ユーザ装置、及び前記第２経路切り替え点を構成する前記通信装置に対して、前記ユーザ装置と前記第２経路切り替え点との間に新たなセッションを設定させる前記設定要求を送信する請求項１に記載の通信制御装置。
  4. 前記識別情報送信部は、前記ローカルネットワークに送信するトラフィックフローのテンプレートを前記ユーザ装置に送信し、
    前記テンプレートは、前記ユーザ装置が特定のパケットを前記第２経路に振り分けるために用いられるパケットフィルタリングの情報によって構成される請求項１に記載の通信制御装置。
  5. コアネットワークの外部に設けられる外部ネットワークと対応する第１経路切り替え点、または前記コアネットワーク内に設けられたローカルネットワークと対応する第２経路切り替え点を介して、前記コアネットワークとの経路を設定するユーザ装置であって、
    前記ユーザ装置と前記第１経路切り替え点との間に設定された第１経路に加えて、前記ユーザ装置と前記第２経路切り替え点との間に第２経路を設定する経路設定部と、
    前記ローカルネットワークに送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報に基づいて、前記第２経路を介して送信するトラフィックを振り分ける振り分け部とを備えるユーザ装置。
  6. 前記振り分け部は、前記ローカルネットワークに送信するトラフィックフローのテンプレートに基づいて、前記第２経路を介して送信するトラフィックを振り分ける請求項５に記載のユーザ装置。
  7. コアネットワークの外部に設けられる外部ネットワークと対応する第１経路切り替え点、または前記コアネットワーク内に設けられたローカルネットワークと対応する第２経路切り替え点を介して前記コアネットワーク内において設定されるユーザ装置用の経路を制御する通信制御方法であって、
    通信制御装置が、前記ユーザ装置と前記第１経路切り替え点との間に設定された第１経路に加えて、前記ユーザ装置と前記第２経路切り替え点との間に第２経路を設定することを、前記ユーザ装置及び前記第２経路切り替え点を構成する通信装置に要求する設定要求を送信するステップと、
    前記通信制御装置が、前記第２経路を介して前記ローカルネットワークに送信すべきトラフィックを識別可能な識別情報を前記ユーザ装置に送信するステップとを含む通信制御方法。
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