WO2011034175A1 - 通信システムと通信制御方法 - Google Patents

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WO2011034175A1
WO2011034175A1 PCT/JP2010/066215 JP2010066215W WO2011034175A1 WO 2011034175 A1 WO2011034175 A1 WO 2011034175A1 JP 2010066215 W JP2010066215 W JP 2010066215W WO 2011034175 A1 WO2011034175 A1 WO 2011034175A1
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connection
transmission path
network
serving gateway
gateway
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PCT/JP2010/066215
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French (fr)
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祐介 高野
田村 利之
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • H04W28/02Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/06Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information
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    • H04W8/02Processing of mobility data, e.g. registration information at HLR [Home Location Register] or VLR [Visitor Location Register]; Transfer of mobility data, e.g. between HLR, VLR or external networks
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    • H04W92/04Interfaces between hierarchically different network devices
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W80/00Wireless network protocols or protocol adaptations to wireless operation
    • H04W80/04Network layer protocols, e.g. mobile IP [Internet Protocol]

Definitions

  • the present invention is based on the priority claims of Japanese patent applications: Japanese Patent Application No. 2009-217755 (filed on September 18, 2009) and Japanese Patent Application No. 2009-256493 (filed on November 9, 2009). The entire contents of the application are incorporated herein by reference.
  • the present invention relates to communication systems, and more particularly to a system and method for optimizing transmission path resources.
  • LIPA Local IP access
  • SIPTO Select IP traffic offload
  • FIG. 1 is a diagram showing a connection network configuration of LTE (Long Term Evolution) / EPC.
  • a terminal (UE) 1 communicates with a base station (evolved Node-B: eNB) 2 via a wireless transmission path 7.
  • a base station evolved Node-B: eNB
  • eNB evolved Node-B
  • a connection is established in the radio transmission path 7, the S1 transmission path 8, and the S5 transmission path 9, and the terminal (UE) 1 can communicate with the service network 6 (Service Network) 6. It becomes.
  • Service Network Service Network
  • each device secures transmission path resources.
  • a MME (Mobility Management Entity) 3 in FIG. 1 is a control node that manages mobility, and is involved in bearer activation (activation) and deactivation (deactivation). For example, the initial attachment time of the UE and LTE The S-GW for the UE at the time of the inner handover is selected, and user authentication (Authentication) is performed together with an unillustrated HSS (Home Subscriber Server).
  • activation bearer activation
  • deactivation deactivation
  • HSS Home Subscriber Server
  • the S-GW (Serving Gateway) 4 routes and transfers user data packets.
  • the S-GW 4 also functions as a mobility anchor for a user plane during handover between eNBs and a mobility anchor between LTE and another 3GPP.
  • a P-GW (PDN (Packet Data Network) -Gateway) 5 connects an EPC and a service network 6 which is an external packet network.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a problem to be solved by the present invention.
  • an external network Internet / Corporate network
  • Radio Access network Radio Access network: RAN
  • LPGW Local Packet Data Network Gateway
  • the terminal in fact, the terminal ( Even when UE is communicating, no packet flows.
  • the eNB is integrated with LPGW (Local PDN GW), and transfers packets directly from the radio access network to the outside and directly from the external network to the radio access network.
  • the transmission path establishment procedure is the same as that of normal LTE / EPC from the viewpoint of common processing.
  • an object of the present invention is to provide a system and a method that can optimize the use of transmission path resources in mobile communication.
  • Another object of the present invention is to provide a communication system and a communication method capable of optimizing a GBR (guaranteed bit rate) transmission line in EPC for LIPA / SIPTO access.
  • GBR gageed bit rate
  • a node on the core network releases unnecessary transmission path resources according to a connection form of LIPA (Local IP access) or SIPTO (Selected IP traffic offload) according to the connection state of the terminal.
  • LIPA Local IP access
  • SIPTO Select IP traffic offload
  • the present invention provides a system that captures the minimum resources required by the core network when a LIPA / SIPTO connection is recognized.
  • a node on the core network releases unnecessary transmission path resources according to a connection form of LIPA (Local IP access) or SIPTO (Selected IP traffic offload) according to the connection state of the terminal.
  • a communication system is provided.
  • the communication system is directly connected to the external network without catching resources of the interface between the radio control network and the core network, and provides resources to other interfaces arranged in the core network. . More specifically, the S1 interface connecting the radio control network and the core network is controlled so as not to be granted.
  • the S5 / S8 interface required in the core network is controlled so that the minimum required resources are provided.
  • the terminal directly connects to the external packet network from the radio access network without catching the interface resources between the radio access network and the core network, and is distributed to the core network. It is configured to provide resources to the other interfaces that have been made.
  • FIG. 2 is a diagram showing a typical LIPA / SIPTO connection model in which the UE is in an ECM-CONNECTED mode.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a typical paging procedure for a UE in ECM-CONNECTED mode. It is a sequence diagram for demonstrating the signal flow by Embodiment 5 of this invention. It is a sequence diagram for demonstrating the signal flow by Embodiment 5 of this invention. It is a sequence diagram for demonstrating the signal flow by Embodiment 6 of this invention.
  • the MME Mobility Management Entity
  • the S-GW Serving Gateway
  • the base station (eNB) notifies the MME of the capability of packet transfer directly from the radio access network to the external network when establishing the connection of the S1 transmission path between the base station and the MME.
  • the MME receives a connection establishment request from the terminal (UE) to the base station (eNB), and notifies the S-GW of the connection destination network specified in the connection establishment request and the capability of the base station. After selecting the form, the connection form is notified, and the S-GW secures at least the transmission line resource to which the S-GW is connected and the unnecessary transmission line resource corresponding to the connection form notified from the MME. Release.
  • the S-GW sends the connection state of the S-GW to the P-GW (PDN Gateway) connected to the external packet network based on the connection form of the terminal (UE) notified from the MME.
  • P-GW Packet Control Function
  • the P-GW and the S-GW at least optimize the transmission path resource between the P-GW and the S-GW based on the notified connection state.
  • a context release request of a terminal that has entered a non-communication state is transmitted from a base station to the MME, and the MME transmits a transmission path between the MME and the base station to the S-GW.
  • the MME adds a connection state that the terminal is in a non-communication state and sends it to the S-GW, and the S-GW sends a request to the P-GW to
  • the S-GW and the P-GW may notify the terminal that the terminal is in a non-communication state, and may optimize the already secured transmission path resource.
  • an SGSN (Serving GPRS Support Node) notifies a connection state to a GGSN (Gateway GPRS Support Node), and the GGSN is based on the notified connection state, and between the GGSN and the SGSN. You may make it optimize a transmission-line resource.
  • FIG. 2 shows one configuration of a network that directly accesses an external network from a wireless access network.
  • the eNB is integrated with LPGW (Local PDN GW) and has a function of transferring a packet directly from the Radio access network to the outside and directly from the external network to the Radio Access network.
  • LPGW Local PDN GW
  • FIG. 3 is a diagram showing an optimization sequence of the S5 transmission path in one embodiment of the present invention.
  • S1 setup S1 Setup
  • a procedure for registering a terminal in a network and establishing a transmission path are shown.
  • Capability notification when establishing a connection The eNB establishes a connection by setting up S1 which is an interface between the eNB and the MME (S1 Setup), and has the ability to transfer packets directly from the radio access network to the external network. It is given to the signal and notified to the MME (capability notification).
  • S1 setup response (S1 Setup Response) is transmitted from the MME to the eNB.
  • Attach Request A registration from the terminal (UE) to the network and a connection establishment request (Attach Request) are transmitted to the eNB.
  • the eNB notifies the MME of a connection establishment request (Attach Request).
  • the MME When the MME receives a connection establishment request (Attach Request) from the eNB, the MME transmits an authentication information request (Authentication Information Request) to the HSS (Home Subscriber Server) that manages the service profile information, and the authentication information from the HHS The response (Authentication information Answer) is received, an authentication request (Authentication Request) is transmitted to the UE, and an authentication response (Authentication Response) is received from the UE.
  • Authentication Information Request Authentication Information Request
  • HSS Home Subscriber Server
  • the MME determines the S-GW from the connection destination network specified in the connection establishment request and the capability of the eNB received in 1) as shown in FIG. Select the connection type to be notified.
  • the MME connects to the S-GW when the PDN is Internet or Local Access (YES in step S1), and when the eNB can be directly connected to an external network (YES in step S2).
  • the external connection is directly notified (step S4), and if the determination in steps S1 and S3 is NO, the default is notified as the connection form (step S3).
  • connection form selected in the procedure of FIG. 4 to the normal transmission path establishment request and notifies the S-GW.
  • the MME notifies the connection form in a session creation request (Create Session Request).
  • the S-GW that has received a session creation request (Create Session Request) from the MME transmits a session creation request (Create Session Request) to the LPGW.
  • the S-GW that has received the response (Create Session Response) of the session creation request from the LPGW returns a response (Create Session Response) to the MME.
  • the MME notifies the eNB of the initial context setup (Initial Context Setup), and the eNB transmits an attach accept (Attach Accept) to the Attach Request from the terminal of 2).
  • the eNB sends an initial context set response (Initial Context Setup Response) to the initial context setup (Initial Context Setup) from the MME to the MME, and the MME sends a bearer modification request (Modify Bearer Request) to the S-GW. .
  • the S-GW secures S1 transmission line and S5 transmission line resources considering the connection form as shown in FIG. 5 (5 in FIG. 3) transmission line. optimisation).
  • GBR Guard Bit Rate
  • Non-GBR non-bandwidth guaranteed type
  • no bandwidth is secured in any of the direct external connection, idle state, and normal state.
  • connection service is a service that guarantees the bandwidth by connecting directly from the wireless access network to the external network, it is not necessary to secure S-GW resources that normally need to be secured (GBR, Non-GBR: bandwidth guarantee) None), it is possible to allocate the corresponding communication path resources to other connections, and network resources can be optimized.
  • FIG. 6 shows a state of the transmission path when the terminal (UE) performs registration (Attach) to the network and secures the transmission path, and then enters an idle state (Idle state: non-communication state). At this time, the resources of the wireless transmission path and the S1 transmission path are released.
  • the UE In the idle state, the UE is in a power saving state and does not transmit / receive packets.
  • the context of the terminal (UE) is not stored in the eNB. However, in this case as well, communication packets do not flow on the S5 transmission path, but resources are secured, and optimal use of these resources is required.
  • FIG. 7 shows a procedure for releasing the S1 transmission path in the UE idle state (non-communication state) when the GTPv2 (GPRS (General Packet Radio Service) Tunneling Protocol) protocol is applied to the S5 interface.
  • GTPv2 General Packet Radio Service
  • the procedure for releasing the S1 transmission path will be described with reference to FIG.
  • a UE context release request (UE Context Release Request) is transmitted from the eNB to the MME.
  • Connection state notification When the MME receives a UE context release request from the eNB, the MME requests the S-GW to delete the information related to the S1 transmission path (Modify Bearer Request). ). At this time, the MME adds a connection state that the UE is in a non-communication state to the normal deletion request, and transmits a signal to the S-GW.
  • the S-GW notifies the MME of a response (Modify Bearer Response).
  • the MME transmits a UE context release command (UE Context Release Command) to the eNB.
  • ENB transmits radio resource control connection release (RRC (Radio Resource Control) Connection Release) to the UE. Thereafter, the eNB transmits a UE context release completion (UE Context Release Complete) to the MME. Thereby, the S1 transmission path / radio transmission path resource is released.
  • RRC Radio Resource Control
  • FIG. 8 shows the same procedure of FIG. 7 when the PMIP (Proxy Mobile IP) protocol is applied to the S5 interface.
  • a UE context release request (UE Context Release Request) is transmitted from the eNB to the MME.
  • Connection state notification Upon receiving a UE context release request from the eNB, the MME requests the S-GW to delete information on the S1 transmission path (bearer modification request; Modify Bearer Request). ). At this time, the MME adds a connection state that the UE is in a non-communication state to the normal deletion request, and transmits a signal to the S-GW.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a network configuration to which the third embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 9 shows a connection network configuration of 3G (third generation) mobile communication.
  • RNC Radio Network Controller
  • NB Node B
  • SGSN Serving GPRS Support Node
  • the Gn transmission line 16 between the Iu transmission line 15, SGSN, and GGSN (Gateway GPRS Support Node) is established, and the terminal (UE) 1 can communicate with a service network (Service Network) 6 ′ that is an external network It becomes.
  • Service Network Service Network
  • each device secures transmission path resources.
  • the state of the transmission path when the terminal (UE) is registered in the network and the transmission path is secured and then enters an idle state (non-communication state) is shown. At this time, the resources of the wireless transmission path and the Iu transmission path are released. However, even in this case, a communication packet does not flow on the Gn transmission path 16, but a resource is secured, and optimal use of this resource is required.
  • FIG. 11 shows a procedure for releasing the Iu transmission path in the idle state (non-communication state) of the terminal (UE) shown in FIG.
  • Connection status notification (Update PDP context Request)
  • the SGSN notifies the GGSN that the UE is in a non-communication state using a signal for requesting a transmission path change.
  • the SGSN and the GGSN optimize Gn transmission line resources for UEs that are in a non-communication state.
  • the SGSN receives a response (Update PDP context Response) from the GGSN that has optimized the Gn transmission line resource
  • the SGSN optimizes the Gn transmission line resource, and then sends an Iu release command (Iu Release Command) to the RNC / NB.
  • the RNC / NB disconnects the UE radio and returns an Iu Release Complete to the SGSN.
  • the radio transmission path between the UE and the RNC / NB and the Iu transmission path between the RNC / NB and the SGSN are released.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, a connection network configuration from normal 3GPP (UTRAN (Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Terrestrial Radio Access Network)) to EPC is shown.
  • 3GPP Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Terrestrial Radio Access Network
  • the radio transmission path 14 the Iu transmission path 15, the S4 transmission path 10, and the S5 transmission path 9 are established, and the terminal 1 ′ Communication with (Service Network) 6 becomes possible.
  • each device secures transmission path resources in order to secure communication quality such as QoS.
  • FIG. 13 shows the state of the transmission path when the terminal (UE) 1 ′ registers in the network and secures the transmission path and then enters an idle state (non-communication state).
  • the present invention makes it possible to optimize a GBR (Guaranteed Bit Rate) transmission line in EPC for LIPA / SIPTO access.
  • GBR Guard Bit Rate
  • a communication system that captures the minimum necessary resources is provided.
  • the communication system according to the present invention is directly connected to an external network and installed in the core network without acquiring (catching) an interface resource between the radio control network and the core network (EPC network). Provide resources to other interfaces.
  • the S1 interface connecting between the radio control network and the core network is not assigned.
  • the S5 / S8 interface required in the core network is controlled so that the minimum required resources are provided.
  • the present invention can be applied to many solutions for LIPA / SIPTO type communication captured in TR23.8xy (Local IP Access and Selected IP Traffic Offload).
  • FIG. 14 shows a typical LIPA / SIPTO connection model with a UE in ECM-CONNECTED mode.
  • LP-GW Local PDN Gateway
  • H H
  • a common problem at the moment is that the allocated S1 bearer and S5 / S8 bearer are not used for traffic generated in (H) eNB.
  • resources allocated to S1 bearers and S5 / S8 bearers may be wasted for LIPA / SIPTO connections.
  • This can happen because a local P-GW (Local PDN) where the entire user traffic (ie user traffic between the user and the service network) is within or near the (H) eNB and EPC user plane nodes. It is because it passes through Gateway. That is because S-GW (serving gateway) (and possibly P-GW depending on the solution) is not involved in such LIPA / SIPTO traffic.
  • S1 bearer is not used for LIPA / SIPTO connection during ECM-CONNECTED mode.
  • S5 / S8 bearer is not used for LIPA / SIPTO connection during ECM-CONNECTED mode.
  • FIG. 15 shows a case where a downlink (DL) packet reaches the LP-GW while the UE is in the ECM-IDLE mode.
  • S5 / S8 bearer is used for LIPA / SIPTO connection during ECM-IDLE mode.
  • Non-GBR bearer For GBR connection, a non-GBR bearer (Non-GBR bearer) is established on the S5 / S8 interface, and no bearer is established on the S1 interface. The improvements are shown below.
  • the HeNB uses the LIPA / SIPTO configuration to the MME through the S1 SETUP procedure (1: S1 SETUP message in FIG. 16 includes LP-GW configuration information) and / or ATTACH request / TA update procedure (2 in FIG. 16). Report about. Based on this information, the MME can determine whether to use the S1 bearer or the S5 / S8 bearer.
  • the HeNB upon receiving an ATTACH request from the UE, the HeNB transmits the connection information in the ATTACH request to the MME (2 in FIG. 16), and then user authentication (3 in FIG. 16). Is done.
  • the MME determines whether S1 and GBR S5 / S8 are necessary based on the available information. In this case, it is not necessary because of the LIPA configuration.
  • the MME determines that the S5 / S8 bearer is not used because of the LIPA / SIPTO connection, the MME requests a session opening request (Non-GBR) to be established for the S5 / S8 interface (Non-GBR).
  • Create Session Request (..., S5 / S8 to be Non-GBR)) is sent to S-GW (5 in FIG. 16).
  • the MME retains the original GBR attribute (assigned GBR attributes) so that it can later establish the requested original GBR bearer on the S5 / S8 interface ( 16) of FIG.
  • the S-GW requests the LP-GW to establish a non-GBR bearer for the S5 / S8 and S5 / S8 interfaces (Create Session Request (..., S5 / S8 to be NON-GBR)) (7 in FIG. 16).
  • the LP-GW assigns a non-GBR bearer attribute (8: Assign Non-GBR bearer attributes in FIG. 16).
  • the LP-GW returns a response (Create Session Response) to the S-GW (7 in FIG. 16), and the S-GW returns a response (Create Session Response) to the MME (5 in FIG. 16).
  • the MME may request that the initial context setup message (Initial context setup / ATTCH Accept () 8) indicate that the S1 bearer should not be established. No S1 bearer) is sent to the HeNB (9 in FIG. 16). As a result, the S1 bearer is not assigned (11 in FIG. 16).
  • FIG. 17 shows a case where the eNodeB decides to start the S1 release (S1 UE Context Release Rquest) procedure through the LIPA / SIPTO connection.
  • S1 release S1 UE Context Release Rquest
  • FIG. 17 shows a case where the eNodeB decides to start the S1 release (S1 UE Context Release Rquest) procedure through the LIPA / SIPTO connection.
  • S1 release S1 UE Context Release Rquest
  • the MME receives the S1 UE context release message from the HeNB (1: S1 UE Context Release Rquest in FIG. 17), whether the S5 / S8 should be optimized based on the available information and the operator policy Can be determined. In this case, it is optimized for LIPA.
  • the MME makes an access bearer release request (3: Release access bearers Request (..., S5 / S8 to be Non-GBR)) to the S-GW, and the S-GW indicates to the LP-GW that a non-GBR bearer should be established for the S5 / S8 interface (Modify Bearer request (Modify Bearer request ( (S5 / S8 to be Non-GBR)) (4 in FIG. 17).
  • the LP-GW releases the GBR-related resources of S5 / S8 (5 in FIG. 17).
  • the LP-GW returns a bearer modification response (Modify Bearer Response) to the S-GW (4 in FIG. 17).
  • the S-GW releases the GBR-related resources, and the access bearer release response (Release access access) to the MME. (bearers Response) is returned (3 in FIG. 17).
  • the HeNB When the HeNB receives a UE context release command message (9: UE Context release command in Fig. 17) from the MME, the HeNB does not release the radio bearer (10 in Fig. 17). This is because the HeNB knows that the S1 UE context release procedure has been initiated for the LIPA / SIPTO connection. In other cases, the radio bearer is released. The HeNB notifies the MME of the UE context release completion (9 in FIG. 17: UE Context release complete).
  • the following improvements can bring many benefits to the 3G operator.
  • the proposed improvement is because it helps operators minimize network costs by optimizing EPC resource allocation.
  • the S5 / S8 or Gn / Gp bearer can also be optimized by downgrading to a non-GBR bearer. For example, if idle mode mobility to a non-LIPA / SIPTO macro eNodeB makes it necessary for the UE to establish a non-LIPA / SIPTO connection on the S5 / S8 or Gn / Gp reference point GBR bearers are re-established because S5 / S8 or Gn / Gp bearers cannot be deleted in the same way as S1 / Iu bearers because when the UE is in ECM-IDLE mode, This is because it can be used for arrival of DL (Down Link) packets.
  • DL Down Link
  • FIG. 18 shows a signal flow of the reestablishment procedure by the GBR bearer when a DL (Down Link) packet arrives.
  • the underlined location corresponds to the improved location.
  • the DL packet arrives from LP-GW to S-GW via non-GBR bearer (1 in FIG. 18).
  • the S-GW transmits a DL data notification request (Downlink Data Notification request) to the MME (2 in FIG. 18), and the MME causes the eNodeB to page (3 in FIG. 18).
  • the eNodeB transmits a service request to the MME to the UE (4 in FIG. 18).
  • the MME transmits a UE context setup request (UE Context setup request) to the eNodeB (5 in FIG. 18), and a radio bearer is established between the UE and the eNodeB (6 in FIG. 18).
  • the eNodeB notifies the MME of the UE context setup completion (UE Context setup response) (5 in FIG. 18).
  • the MME sends a modify bearer request (Modify Bearer request (..., S5 / S8 to the GBR)) to S-GW with S5 / S8 as the GBR bearer (7 in FIG. 18).
  • the GW sends a modify bearer request (Modify Bearer request (..., S5 / S8 to the GBR)) to the LP-GW (8 in FIG. 18).
  • the LP-GW allocates GBR resources to S5 / S8 (9 in FIG. 18), and transmits a bearer modification response (Modify Bearer response) to the S-GW (8 in FIG. 18).
  • the S-GW allocates a GBR resource to S5 / S8 (10 in FIG. 18), and transmits a bearer modification response to the MME (7 in FIG. 18).
  • the EPC bearer configuration is S5 / S8 bearer (GBR), S1 bearer (GBR), and radio bearer.
  • LIPA local IP access
  • SIPTO selected IP traffic offload
  • traffic offloading must be done on or above the RNC node.
  • An H (e) NB that supports LIPA must be able to provide intranet access to a home based network.
  • EPC resource allocation for LIPA / SIPTO traffic should be minimal. It should also be possible not to establish S1 / Iu bearers for locally generated LIPA / SIPTO traffic in the macro or home (e) NB.
  • LIPA / SIPTO connection LIPA / SIPTO service
  • S5 / S8 interface S5 / S8 reference point
  • e) NB Home (e)
  • Node B Home (e)

Abstract

 伝送路資源の使用の最適化を図ることができる通信システム、方法を提供する。端末の接続状態に応じて、コア・ネットワーク上のノードが、LIPA(Local IP access)あるいはSIPTO(Selected IP traffic offload)の接続形態により不要な伝送路資源の解放を行う。

Description

通信システムと通信制御方法
[関連出願についての記載]
 本発明は、日本国特許出願:特願2009-217755(2009年9月18日出願)、特願2009-256493号(2009年11月9日出願)の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。本発明は、通信システムに関し、特に、伝送路資源を最適化するためのシステムと方法に関する。
 ユーザーの通信量の増加などを背景に、現在、3GPP(Third Generation Partnership Project)標準化では、
・LIPA(Local IP access)、
・SIPTO(Selected IP traffic offload)
等のように、ユーザトラフィックをEPC(Evolved Packet Core)側に取り込まずに、端末(User Equipment:UE)の在圏する無線アクセス(Radio access)網から、直接、外部網にアクセスさせる技術が検討されている。LIPA/SIPTOは、無線基地局、無線制御装置、又は、簡易構造型無線装置、例えばフェムト(Femto)基地局を、外部網に、直接接続するための接続機構を提供する。
 以下に本願発明者達による分析を与える。今後予測されるLIPAやSIPTOのような特殊なアクセス方法と、通常のアクセス方法が混在する中で、効率的にネットワーク資源を活用することが必要となってくる。
 図1は、LTE(Long Term Evolution)/EPCの接続ネットワーク構成を示す図である。端末(UE)1は、無線伝送路7を介して、基地局(evolved Node-B:eNB)2と通信する。端末(UE)1が通信する場合、無線伝送路7、S1伝送路8、S5伝送路9での接続が確立され、端末(UE)1はサービス・ネットワーク(Service Network)6との通信が可能となる。このとき、提供するサービスによってはQoS(Quality Of Service)等、通信品質を確保するために、各装置は、伝送路資源を確保している。
 図1のMME(Mobility Management Entity)3は、モビリティを管理するコントロールノードであり、ベアラーのアクティベート(活性化)、ディアクティベート(非活性化)に関与し、例えばUEの初期アタッチ時点、及び、LTE内ハンドオーバー時点でのUE用のS-GWの選択を行うとともに、不図示のHSS(Home Subscriber Server)とともにユーザー認証(Authentication)を行う。
 S-GW(Serving Gateway)4は、ユーザデータパケットをルーティングして転送する。またS-GW4は、eNB間ハンドオーバー中のユーザープレーン用のモビィティアンカー、及び、LTEと他の3GPP間のモビィティアンカーとしても機能する。P-GW(PDN(Packet Data Network)-Gateway)5は、EPCと外部パケット網であるサービス・ネットワーク6との接続を行う。
 図2は、本発明が解決する課題を説明するための図である。図2を参照すると、無線アクセス網(Radio Access網:RAN)から、直接、外部網(Internet/Corporate network)へアクセスするネットワーク構成の1つが示されている。図2に示した構成では、無線アクセス網から、LPGW(Local Packet data network GateWay)を介して直接、外部網へパケットが転送されるため、S1伝送路およびS5伝送路上には、実際、端末(UE)が通信を行っている場合であっても、パケットが流れない。図2において、eNBは、LPGW(Local PDN GW)と一体となっており、直接、無線アクセス網から外部へ、外部網から直接、無線アクセス網へパケットを転送する。
 図2の構成においては、通常のLTE/EPC接続構成の派生として、処理の共通化の観点から、伝送路確立の手順は、通常のLTE/EPCと同一となる。
 したがって、図2の構成において、S1伝送路、S5伝送路の最適な資源の活用、つまり、S-GWの管理する伝送路資源の最適化が課題となる。
 また、LIPA/SIPTO接続の場合、全てのユーザートラヒックは、LIPA/SIPTO互換の装置から、直接に、即ち、オペレータのネットワークを介することなく、外部ネットワークに接続されるため、ユーザー通信を実現するために必要なネットワーク資源を、オペレータが供与することは不要になり、大きなコスト上のメリットとなる。しかしながら、LIPA/SIPTO互換の装置から、他の基地局に、加入者が移動することが考えられるため、外部ネットワークとの通常の接続に必要な資源が、オペレータ・ネットワーク(EPCネットワーク)に割当てられている。すなわち、LIPA/SIPTOアクセスのためのEPCにおいてGBR(Guaranteed Bit Rate)(保証ビットレート)伝送路を最適化することを可能とし、LIPA/SIPTO接続のコストメリットを、最大限に、確保することを可能とすることが求められている。
 したがって、本発明の目的は、移動体通信において、伝送路資源の使用の最適化を可能とするシステムと方法を提供することにある。
 本発明の他の目的は、LIPA/SIPTOアクセスのためのEPCにおいてGBR(保証ビットレート)伝送路を最適化することを可能とする通信システム及び通信方法を提供することにある。
 本発明においては、移動体通信において、接続形態に応じて、不要な資源を解放することによって、伝送路資源の使用を最適化する。本発明によれば、端末の接続状態に応じて、コア・ネットワーク上のノードが、LIPA(Local IP access)あるいはSIPTO(Selected IP traffic offload)の接続形態により不要な伝送路資源の解放を行う、通信方法が提供される。
 本発明によれば、LIPA/SIPTO接続を認識した際にコア・ネットワークが必要な最小の資源をキャプチャするシステムが提供される。本発明によれば、端末の接続状態に応じて、コア・ネットワーク上のノードが、LIPA(Local IP access)あるいはSIPTO(Selected IP traffic offload)の接続形態により不要な伝送路資源の解放を行う、通信システムが提供される。通信システムは、無線制御ネットワークとコア・ネットワークとの間のインタフエースの資源をキャッチすることなく、外部ネットワークに直接に接続され、該コア・ネットワークに配された他のインタフエースに資源を供与する。 より詳細には、無線制御ネットワークとコア・ネットワークとの間を接続するS1インタフエースは、供与されないように制御される。コア・ネットワークにおいて必要とされるS5/S8インタフエースは、必要な最小の資源が供給されるように制御される。
 本発明によれば、無線アクセス網と前記コア・ネットワークとの間のインタフエースの資源をキャッチすることなく、端末は前記無線アクセス網から外部パケット網に直接に接続し、該コア・ネットワークに配された他のインタフエースに資源を供与する構成とされる。
 本発明によれば、伝送路資源の使用の最適化を図ることができる。
 本発明によれば、LIPA/SIPTOアクセスのためのEPCにおいてGBR(保証ビットレート)伝送路を最適化し、LIPA/SIPTO接続のコストメリットを最大限に確保することを可能とする。
LTE/EPC移動ネットワークの構成を示す図である。 Radio Access網から直接外部接続する網構成を示す図である。 本発明の実施形態1におけるS5伝送路の最適化シーケンスを示す図である。 本発明の実施形態1におけるMMEでの通知内容選択を説明する図である。 本発明の実施形態1における資源の確保の例を示す図である。 本発明の実施形態2における端末がIdle状態の場合の伝送路を示す図である。 本発明の実施形態2におけるS5伝送路の最適化手順(S5 GTPv2)を示す図である。 本発明の実施形態2の変形例おけるS5伝送路の最適化手順(S5 MPIV)を示す図である。 本発明の実施形態3における3GPP移動体ネットワークを示す図である。 本発明の実施形態3における端末がIdle状態の場合の伝送路を示す図である。 本発明の実施形態3におけるS5伝送路の最適化手順(S5 GTPv2)を示す図である。 本発明の実施形態4におけるUTRANからEPC接続時のネットワーク構成を示す図である。 本発明の実施形態4におけるUTRANからEPC接続時かつ端末がIdle状態時の伝送路を示す図である。 UEをECM-CONNECTEDモードとした典型的なLIPA/SIPTO接続モデルを示す線図である。 ECM-CONNECTEDモードとしたUEへの典型的なページング手順を示す線図である。 本発明の実施態様5によるシグナル・フローを説明するためのシーケンス線図である。 本発明の実施態様5によるシグナル・フローを説明するためのシーケンス線図である。 本発明の実施態様6によるシグナル・フローを説明するためのシーケンス線図である。
 本発明の実施形態について説明する。本発明では、伝送路確立の際に、MME(Mobility Management Entity)が、端末(UE)の接続形態を、S-GW(Serving Gateway)へ通知し、それに応じてS-GWが伝送路資源の確保を適切に行うことにより、伝送路資源の最適化を行う。
 本発明の一形態において、基地局(eNB)が、基地局とMME間のS1伝送路のコネクション確立時に、無線アクセス網から、直接、外部網へパケット転送ができるかどうかの能力をMMEへ通知し、MMEは、端末(UE)からの基地局(eNB)へのコネクション確立要求を受け、コネクション確立要求で指定された接続先ネットワークと前記基地局の能力とから、S-GWへ通知する接続形態を選択した上で、前記接続形態を通知し、S-GWは、MMEから通知された前記接続形態に対応して、少なくとも前記S-GWが接続する伝送路資源の確保、不要伝送路資源の解放を行う。
 本発明の別の形態において、S-GWは、MMEから通知された端末(UE)の接続形態を基にS-GWの接続状態を、外部パケットネットワークと接続するP-GW(PDN Gateway)へ通知し、前記P-GW、前記S-GWは、は、通知された接続状態を基にして、少なくとも、前記P-GW、S-GW間の伝送路資源の最適化を行う。
 本発明の別の形態において、非通信状態となった端末のコンテキスト解放要求を、基地局から前記MMEに送信され、前記MMEは前記S-GWに対して、前記MMEと基地局間の伝送路に関する情報の削除を要求し、その際、前記MMEは、端末が非通信状態であるという接続状態を追加して、前記S-GWへ送信し、前記S-GWは、P-GWに対し、端末が非通信状態となったことを通知し、前記S-GW、P-GWは、既に確保した伝送路資源の最適化を行うようにしてもよい。
 本発明の別の形態においては、SGSN(Serving GPRS Support Node)が接続状態をGGSN(Gateway GPRS Support Node)に通知し、前記GGSNは通知された接続状態を基にして、前記GGSNとSGSN間の伝送路資源の最適化を行うようにしてもよい。
 前述したように、図2には、無線アクセス網から、直接、外部網へアクセスするネットワークの構成の1つを示している。図2を参照すると、eNBは、LPGW(Local PDN GW)と一体となっており、直接、Radio access網から外部へ、外部網から直接Radio Access網へパケットを転送する機能を持つ。
<実施形態1>
 図3は、本発明の一実施形態におけるS5伝送路の最適化シーケンスを示す図である。図3を参照すると、S1セットアップ(S1 Setup)手順および、端末のネットワークへの登録と伝送路確立を行う手順が示されている。
1)コネクション確立時における能力通知 
 eNBは、該eNBとMME間のインターフェースであるS1のセットアップ(S1 Setup)により、コネクションの確立を行うとともに、無線アクセス網から、直接、外部網へパケット転送ができるかどうかの能力を、通常の信号に付与して、MMEへ通知する(能力通知)。
 通知を受けたMMEは、eNBの能力を保持する。MMEからeNBに、S1セットアップの応答(S1 Setup Response)が送信される。
2)Attach Request(アタッチ要求)
 端末(UE)からのネットワークへの登録と、コネクション確立要求(Attach Request)をeNBに送信する。eNBは、コネクション確立要求(Attach Request)をMMEへ通知する。
 MMEは、eNBからのコネクション確立要求(Attach Request)を受けると、サービスプロファイル情報を管理するHSS(Home Subscriber Server)に対して、認証情報の要求(Authentication Information Request)を送信し、HHSから認証情報の回答(Authentication information Answer)を受け取り、UEに対して、認証要求(Authentication Request)を送信し、UEから、認証応答(Authentication Response)を受け取る。
3)通知内容の選択
 MMEは、認証処理(Authentication)を実行後、コネクション確立要求で指定された接続先ネットワークと、1)で受けたeNBの能力から、図4に示すように、S-GWへ通知する接続形態を選択する。
 図4に示すように、MMEは、PDNがInternetかLocal Accessの場合(ステップS1のYES)、さらに、eNBが直接外部網に接続可能な場合(ステップS2のYES)、S-GWへ接続形態として直接外部接続を通知し(ステップS4)、ステップS1、S3の判定でNOの場合、接続形態としてデフォルトを通知する(ステップS3)。
4)接続形態の通知
 MMEは、図4の手順で選択した接続形態を、通常の伝送路確立要求に付与して、S-GWへ通知する。すなわち、MMEは、セッション作成要求(Create Session Request)にて、接続形態を通知する。
 MMEからのセッション作成要求(Create Session Request)を受けたS-GWは、LPGWに対して、セッション作成要求(Create SessionRequest)を送信する。LPGWからのセッション作成要求の応答(Create Session Response)を受けたS-GWは、MMEに応答(Create Session Response)を返す。
 MMEは、eNBに対して、初期コンテキストセットアップ(Initial Context Setup)を通知し、eNBは、2)の端末からのAttach Requestに対して、アタッチアクセプト(Attach Accept)を送信する。
 eNBは、MMEからの初期コンテキストセットアップ(Initial Context Setup)に対する初期コンテキストセット応答(Initial Context Setup Response)を、MMEに送信し、MMEは、ベアラ修正要求(Modify Bearer Request)をS-GWに送信する。
5)S-GWは、最終的に接続手順が完了する際に、図5に示すように、接続形態を考慮したS1伝送路、S5伝送路資源の確保を行う(図3の5)伝送路最適化)。
 図5に示す例ではて、ベアラ種別として、直接外部接続、アイドル状態、通常状態がある。
 GBR(Guaranteed Bit Rate:保証ビットレート)として、直接外部接続、アイドル状態、通常状態では、それぞれ、帯域確保無し、最低帯域確保、要求帯域の確保が行われる。
 Non-GBR(非帯域保証型)として、直接外部接続、アイドル状態、通常状態のいずれも帯域は確保されない。
 無線アクセス網から直接に外部網へ接続し、接続サービスが、帯域を保障するサービスである場合、通常確保が必要なS-GWのリソースの確保は必要ではなく(GBR、Non-GBR:帯域保証無し)、その分の通信路資源を、他の接続に当てることが可能となり、ネットワーク資源の最適化が可能となる。
<実施形態2>
 次に、本発明の第2の実施形態を説明する。図6は、端末(UE)がネットワークへの登録(Attach)を行い、伝送路を確保後に、アイドル状態(Idle状態:非通信状態)になった時の伝送路の状態を示している。無線伝送路およびS1伝送路のリソースは、このとき、解放される。なお、アイドル状態は、UEは電源節約状態でパケットの送受信は行わない。アイドル状態では、端末(UE)のコンテキストはeNBには格納されない。しかし、この場合においても、S5伝送路上には、通信パケットが流れない状態であるが、資源が確保された状態であり、この資源の最適な利用が必要とされる。
 図7は、S5インタフエースに、GTPv2(GPRS(General Packet radio Service) Tunneling Protocol)プロトコルを適用した場合のUEのアイドル状態(非通信状態)によるS1伝送路の解放手順を示している。図7を参照して、S1伝送路の解放手順を説明する。UEコンテキスト解放要求(UE Context Release Request)がeNBからMMEに送信される。
1)接続状態通知
 MMEは、eNBからの、UEコンテキスト解放要求(UE Context Release Request)を受けると、S-GWに対して、S1伝送路に関する情報の削除を要求するベアラ修正要求(Modify Bearer Request)。この際、MMEは、通常の削除要求に、UEの非通信状態であるという接続状態を追加して、S-GWへ信号を送信する。
2)接続状態通知
 MMEからのベアラ修正要求(Modify Bearer Request)を受けたS-GWは、P-GWに対し、端末(UE)が非通信状態となったことを通知する。
3)S5最適化
 S-GW、P-GWは、図5に示すように、条件に応じて、既に確保したS5伝送路資源の最適化を行う。
 S-GWは、応答(Modify Bearer Response)をMMEに通知する。MMEは、UEコンテキスト解放コマンド(UE Context Release Command)を、eNBに送信する。
 eNBは、無線資源制御接続解放(RRC(Radio Resource Control) Connection Release)をUEに送信する。その後、eNBは、UEコンテキスト解放完了(UE Context Release Complete)をMMEに送信する。これにより、S1伝送路/無線伝送路資源の解放が行われる。
 次に、本実施形態の変形例について説明する。図8は、S5インタフェースにPMIP(Proxy Mobile IP)プロトコルを適用した場合の図7の同一手順を示している。UEコンテキスト解放要求(UE Context Release Request)が、eNBからMMEに送信される。
1)接続状態通知
 MMEは、eNBからのUEコンテキスト解放要求(UE Context Release Request)を受けると、S-GWに対して、S1伝送路に関する情報の削除を要求する(ベアラ修正要求;Modify Bearer Request)。この際、MMEは、通常の削除要求に、UEの非通信状態であるという接続状態を追加して、S-GWへ信号を送信する。
2)接続状態通知
 MMEからのベアラ修正要求(Modify Bearer Request)を受けたS-GWは、P-GWに対し、PMIP信号でUEが非通信状態となったことを通知する。
3)S5最適化
 P-GW、S-GWは、既に確保したS5伝送路資源の最適化を行う。これ以降の手順は図7と同一であるため説明は省略する。
 <実施形態3>
 次に本発明の第3の実施形態を説明する。図9は、本発明の第3の実施形態が適用されるネットワーク構成を説明する図である。図9には、3G(第3世代)移動体通信の接続ネットワーク構成が示されている。端末(UE)1’が通信をする場合、図9に示すように、無線伝送路14、RNC(Radio Netwrok Controller:無線ネットワーク制御装置)/NB(NodeB)と、SGSN(Serving GPRS Support Node)間のIu伝送路15、SGSN、GGSN(Gateway GPRS Support Node)間のGn伝送路16が確立され、端末(UE)1は、外部網であるサービス・ネットワーク(Service Network)6’との通信が可能となる。このとき、提供するサービスによっては、QoS(Quality of Service)等通信品質を確保するため、各装置は、伝送路資源を確保している。
 図10を参照すると、端末(UE)がネットワークへの登録を行い、伝送路が確保された後に、アイドル状態(非通信状態)になった時の伝送路の状態を示している。無線伝送路、および、Iu伝送路のリソースは、このとき、解放される。しかし、この場合においても、Gn伝送路16上には、通信パケットが流れないが、資源が確保された状態であり、この資源の最適な利用が必要とされる。
 図11は、図10に示した端末(UE)のアイドル状態(非通信状態)によるIu伝送路の解放手順を示している。
1)Release Request(解放要求)
 RNCは、SGSNに対し、Iu伝送路に関する情報の削除を要求する。
2)接続状態通知(Update PDP context Request)
 SGSNは、伝送路変更を要求する信号を用いてUEが非通信状態となったことをGGSNへ通知する。
3)Gn最適化
 SGSNと、GGSNは、非通信状態となったUEに対するGn伝送路資源の最適化を行う。SGSNは、Gn伝送路資源の最適化を行ったGGSNから応答(Update PDP context Response)を受けると、Gn伝送路資源の最適化を行い、その後、RNC/NBにIu解放コマンド(Iu Release Command)を送信する。RNC/NBはUEの無線を切断し、SGSNにIu解放完了(Iu Release Complete)を返す。この結果、UEとRNC/NB間の無線伝送路、RNC/NBとSGSN間のIu伝送路は解放される。
 <実施形態4>
 次に本発明の第4の実施形態を説明する。図12は、本発明の第4の実施形態を説明する図である。図12を参照すると、通常の3GPP(UTRAN(UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) Terrestrial Radio Access Network))からEPCへの接続ネットワーク構成が示されている。
 端末(UE)1’が通信をする場合、図12に示すように、無線伝送路14、Iu伝送路15、S4伝送路10、S5伝送路9が確立され、端末1’は、サービス・ネットワーク(Service Network)6との通信が可能となる。このとき、提供するサービスによっては、QoS等通信品質を確保するため、各装置は、伝送路資源を確保している。
 図13を参照すると、端末(UE)1’がネットワークへの登録を行い、伝送路を確保後に、アイドル状態(非通信状態)になった時の伝送路の状態を示している。
 無線伝送路およびIu伝送路のリソースは、このとき解放される。しかし、この場合においても、SGSN(RNC11、S-GW4とIu伝送路15、S4伝送路10を介して接続し、MMEと接続する)と、S-GW間のS4伝送路10、S-GWとP-GW間のS5伝送路9上には、通信パケットが流れないが、資源が確保された状態である。
 この場合においても、本発明に従い、端末(UE)の通信状態を、各装置へ通知することにより、S4伝送路、S5伝送路の資源を最適化することが可能である。
 以上、各実施形態を説明したが、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。本発明はローミング(業者間接続)にも適用できることは勿論である。なお、上記したS5(伝送路)は、ローミング(業者間接続)の場合、S8(伝送路)と称呼される。
<実施形態5>
 本発明は、LIPA/SIPTOアクセスのためのEPCにおいて、GBR(Guaranteed Bit Rate)伝送路を最適化することを可能とする。
 本発明によれば、コア・ネットワークは、LIPA/SIPTO接続を認識した際に、必要な最小の資源をキャプチャする通信システムが提供される。本発明による通信システムは、無線制御ネットワークとコア・ネットワーク(EPCネットワーク)との間のインタフエースの資源を取得(キャッチ)することなく、外部ネットワークに直接接続され、該コア・ネットワーク内にインストールされた他のインタフエースに資源を供与する。無線制御ネットワークとコア・ネットワークとの間を接続するS1インタフエースは、割当てられない。コア・ネットワークにおいて必要とされるS5/S8インタフエースは、必要な最小の資源が供給されるように制御される。
 本発明は、TR23.8xy(Local IP Access and Selected IP Traffic Offload)においてキャプチャされたLIPA/SIPTO型の通信のための多くのソリューションに適用可能である。
 以下において、UEは、ECM-CONNECTEDモードになっているとする。図14は、ECM-CONNECTEDモードのUEとの典型的なLIPA/SIPTO接続モデルを示している。LP-GW(Local PDN Gateway)は、ソリューションに従って、(H)eNBと共在(co-locate)しても、またそれと論理的に分離されていてもよい。
 図14に示すように、当面する共通の問題は、割当てが行われたS1ベアラやS5/S8ベアラは、(H)eNBで発生したトラヒックのために使用されない、ということである。換言すれば、S1ベアラや、S5/S8ベアラに割当てられた資源は、LIPA/SIPTO接続にとって無駄になることがある。これが起り得るのは、ユーザートラヒック全体(即ちユーザーとサービス・ネットワークとの間のユーザートラヒック)が(H)eNB及びEPCユーザー・プレーンノードの内部、又はその近くにあるローカルなP-GW(Local PDN Gateway)を通っているためである。即ち、S-GW (サービング・ゲートウエイ)(並びに、おそらく、ソリューションに依存してP-GW)が、そうしたLIPA/SIPTOトラヒックに関与していないためである。
 S1ベアラは、ECM-CONNECTEDモードの間、LIPA/SIPTO接続のためには使用されない。
 S5/S8ベアラは、ECM-CONNECTEDモードの間、LIPA/SIPTO接続のためには使用されない。
 これは、EPCに消費される資源が多くないため、非GBRベアラにとっては重要な問題ではない。しかし、GBRベアラにとっては、3Gオペレータの場合、資源の非効率的な使用は、大きな問題となろう。
 次に、UEがECM-IDLEモードになっているとする。図15に、UEがECM-IDLEモードになっている間に、下りリンク(DL)パケットがLP-GWに到達した場合を示す。 
 UEがトラッキングエリアに位置される可能性のため、同一のトラッキングエリアに位置される全部のマクロeNB及びHeNBに対してページングを行わねばならない。これは、3GPP TS23.401/TS23.060に規定されている、通常の場合と同様にして、S-GW、及び、MMEがページングの手順に関与することを意味している。このロジックでは、S5/S8 EPCベアラは、図15に示すように、ページングの手順において使用される。
 S5/S8ベアラは、ECM-IDLEモードの間、LIPA/SIPTO接続のために使用される。
 以下に、図16に示したシグナル・フローにおいてのいくつかの可能な改善(アンダーラインにて示す)について説明する。図16において、アンダーラインを付した改善は、前記の問題点の解決の助けになる。
 EPCベアラの問題点の解決のために、2つの方策が示される。下記の(A)に示した第一の方策は、UEがEPCにアタッチした時にEPC最適化がなされることを提案する。また、下記の(B)は、要求されたEPCベアラが確立された後にEPC最適化がなされる場合の解決を示す。
 この手順において、S1解放手順が用いられ、EPCの最適化のために改善される。 
 最後に、下記の(C)は、ページングのシナリオと、最適化されたEPCベアラがどのようにして再確立されるか、を示す。
(A)(最初のアタッチ(Initial Attach)手順においての)S5/S8最適化の方策1 
 LP-GWがeNBと共在するか、eNBに論理的に非常に近い場合の、最初のアタッチ手順の一般的なシグナル・フローについて以下に説明する。
 GBR接続のために、非GBRベアラ(Non-GBR bearer)は、S5/S8インタフェース上に確立され、S1インタフェース上にはベアラは確立されない。改善を以下に示す。
 HeNBは、S1SETUP手順(図16の1:S1SETUPメッセージにLP-GW コンフィギュレーション情報を含む)、及び/又は、ATTACH request /TA update手順(図16の2)によって、MMEに、LIPA/SIPTOコンフィギュレーションについて通報する。MMEは、この情報に基いて、S1ベアラ又はS5/S8ベアラを使用するか否かの決定を行うことができる。図16において、UEからのATTACH requestを受け、HeNBは、ATTACH requestに接続間連情報を含めてMMEに送信し(図16の2)、その後、ユーザ認証(User Authetication)(図16の3)が行われる。MMEは入手可能な情報に基づき、S1とGBR S5/S8の必要の有無を判定する。この場合、LIPAコンフィギュレーションのため不要である。
 LIPA/SIPTO接続のため、S5/S8ベアラが使用されないとMMEが判定した場合、MMEは、S5/S8インタフェースについて、非GBRベアラ(Non-GBR)が確立されるべきことを示すセッシヨン開設要求(Create Session Request(.., S5/S8 to be Non-GBR))を、S-GWに送出する(図16の5)。
 この場合、MMEは、後に、S5/S8インタフェース上に、要求された元のGBRベアラを確立し得るように、もとのGBR属性(割当てられたGBR属性(designated GBR attributes))を保持する(図16の6)。
 S-GWは、LP-GWに、S5/S8、S5/S8インタフェースについて非GBRベアラの確立要求を行い(Create Session Request(…, S5/S8 to be NON-GBR))(図16の7)、LP-GWは、非GBRベアラ属性を割当てる(図16の8:Assign Non-GBR bearer attributes)。LP-GWはS-GWに応答(Create Session Responce)を返し(図16の7)、S-GWはMMEに応答(Create Session Responce)を返す(図16の5)。
 LIPA/SIPTO接続によりS1ベアラが使用されないと、MMEが判定した場合、MMEは、S1ベアラを確立すべきでないことを示した最初のコンテクストセットアップメッセージ(Initial context setup/ATTCH Accept()..., No S1 bearer)を、HeNBに送出する(図16の9)。この結果、S1ベアラは割当てられない(図16の11)。
 (B) (S1解放手順によってトリガーされる) S5/S8最適化方策2 
 S5/S8最適化についてのS1解放手順のための一般的なシグナル・フローについて以下に説明する。この方策では、全ての必要な伝送路が、EPC最適化のためのS1解放手順に依存して一度確立されることを提案する。
 図17は、LIPA/SIPTO接続により、S1解放(S1 UE Context Release Rquest)手順を開始することを、eNodeBが決定する場合を示す。本発明による改善点を以下に示す。図17において、アンダーラインを付した箇所が本発明による改善点である。
 - MMEは、HeNBからS1 UEコンテクスト解放メッセージ(図17の1:S1 UE Context Release Rquest)を受信した時、S5/S8を最適化すべきか否かを、入手可能な情報及びオペレータのポリシーに基いて判定することができる。この場合、LIPAのため、最適化される。
 - LIPA/SIPTO接続のため、S5/S8ベアラを最適化することをMMEが決定した場合、MMEは、アクセスベアラ解放要求(図17の3:Release access bearers Request (..., S5/S8 to be Non-GBR))をS-GWに送り、S-GWは、LP-GWに、非GBRベアラをS5/S8インタフェースのために確立すべきことを示した、ベアラ修正要求(Modify Bearer request(..., S5/S8 to be Non-GBR))を送出する(図17の4)。LP-GWは、S5/S8のGBR関連資源を解放する(図17の5)。LP-GWは、S-GWにベアラ修正応答(Modify Bearer Responce)を返し(図17の4)、これを受けてS-GWはGBR関連資源を解放し、MMEにアクセスベアラ解放応答(Release access bearers Responce)を返す(図17の3)。
 - HeNBがMMEから、UEコンテクスト解放コマンド・メッセージ(図17の9:UE Context release command)を受信した時、HeNBは、無線ベアラを解放しない(図17の10)。それは、S1 UEコンテクスト解放手順がLIPA/SIPTO接続のために開始されたことをHeNBが知っているからである。その他の場合、無線ベアラは解放される。HeNBはMMEに、UEコンテクスト解放完了を通知する(図17の9:UE Context release complete)。
 本発明によれば、以下の改善点は、3Gオペレータに多くの利益をもたらし得る。提案された改善点は、EPCの資源割当てを最適化することによって、オペレータがネットワークコストを最小にすることを助けるからである。
 - S1/Iuベアラ資源は、LIPA/SIPTOトラヒックのために除去し/縮減することができる。これが可能となるのは、ローカルに発生した全てのLIPA/SIPTOトラヒックは、S1/Iuベアラを通過するのではないため、いかなるベアラ資源も必要としないからでる。
 LIPA/SIPTO接続のためにGBRベアラを使用する場合、非GBRベアラへの格下げ(downgrading)によって、S5/S8又はGn/Gpベアラも最適化することができる。例えば、非LIPA/SIPTO マクロeNodeBへのアイドルモード・モビリティ(idle mode mobilityにより、UEが、非LIPA/SIPTO接続を確立することが必要になった場合、S5/S8又はGn/Gp基準点上でのGBRベアラが再確立される。S5/S8又はGn/Gpベアラは、S1/Iuベアラと同じ仕方で削除できない。その理由は、UEがECM-IDLEモードにある場合に、これらのベアラを、DL(Down Link)パケットの到来のために使用し得るためである。
 図18は、DL(Down Link)パケットが到来した場合の、GBRベアラが再確立手順のシグナル・フローを示す。図18において、アンダーラインを施した箇所が改善箇所に対応する。
 LP-GWからS-GWに非GBRベアラを介してDLパケットが到着する(図18の1)。S-GWはMMEにDLデータ通知要求(Downlink Data Notification request)を送信し(図18の2)、MMEはeNodeBにページングさせる(図18の3)。次に、eNodeBはUEに、MMEにサービス要求を送信する(図18の4)。MMEは、eNodeBにUEコンテクストセットアップ要求(UE Context setup request)を送信し(図18の5)、UEとeNodeB間で無線ベアラが確立する(図18の6)。その後、eNodeBは、MMEにUEコンテクストセットアップ完了(UE Context setup responce)を通知する(図18の5)。
 MMEは、S-GWに対して、S5/S8をGBRベアラとするベアラ修正要求(Modify Bearer request(..., S5/S8 to be the GBR))を送信し(図18の7)、S-GWはLP-GWにベアラ修正要求(Modify Bearer request(..., S5/S8 to be the GBR))を送信する(図18の8)。LP-GWは、S5/S8にGBR資源を割当て(図18の9)、ベアラ修正応答(Modify Bearer responce)をS-GWに送信する(図18の8)。S-GWは、S5/S8にGBR資源を割当て(図18の10)、ベアラ修正応答をMMEに送信する(図18の7)。この結果、EPCベアラ・コンフィギュレーションは、S5/S8ベアラ(GBR)、S1ベアラ(GBR)、無線ベアラとなる。
 以上に述べた改善点を、TR23.8xy(Local IP Access and Selected IP Traffic Offload)に取入れることを提案する。
 Home(e)NodeBサブシステムのためのローカルIPアクセス(LIPA)と選択されたIPトラフィックオフロード(SIPTO)のためのソリューションは、TS22.220に記載されたサービス要求を満たさねばならない。
 Home(e)NodeBサブシステムのためのSIPTOのためのソリューションは、3GPP TS 22.101に記載されたサービス要求を満たさねばならない。
 マクロ(3G及びLTE)のためのSIPTOのためのソリューションは、次の構造(アーキテクチャー)上の要求を満たさねばならない。
 - ユーザの関与なしにトラフィックオフロードを行うことが可能でなければならない。
 - UTRANのためには、トラフィックオフロードは、RNCノード上又はその上方で行わねばならない。
  - トラフィックオフロードの導入による既存のネットワーク実体及び手順へのインパクトは最少とすべきである。
 LIPAをサポートするH(e)NBは、家庭向け(home based)のネットワークへのイントラネット型アクセスを提供し得るものでなければならない。
 家庭向けのネットワークが他の私的なネットワークまたは公共的なインターネットへのルートを提供するならば、これらのネットワークはLIPAを介してアクセス可能とすることができる。 
 LIPA/SIPTOトラヒックのためのEPCの資源割当ては最小とすべきである。マクロ又はホーム(e)NBにおいてローカルに発生したLIPA/SIPTOトラヒックのためのS1/Iuベアラを確立させないことも可能でなければならない。
 - LIPA/SIPTO接続のためにGBRベアラを使用する場合、割当てられる資源を減少させるか、非GBRベアラに格下げすることによって、S5/S8又はGn/Gpベアラを最適化することが可能でなければならない。
 LIPA/SIPTOトラヒックがもはやローカルに発生しなくなった場合、例えば、マクロセルへのアイドル・モード・モビリティ(idle mode mobility)の場合、S5/S8又はGn/Gp基準点の上方のGBRベアラの全部の資源を再確立するべきである。
 本明細書中において使用した用語及び定義を以下に列記する。各式において左側の項と右側の項との意味は同じである。
LIPA/SIPTO接続=LIPA/SIPTOサービス 
S5/S8インタフエース= S5/S8基準点
eNB=eNodeB =enhanced Node B (改善されたノードB)
H(e)NB =Home(e)Node B =Home(e)NodeB and Home enhanced Node B
HeNB = Home enhanced Node B
page(ページ) = paging(ページング) = paging(ページング)手順
 なお、本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
1、1’ UE(端末)
2 eNB
3 MME(Mobility Management Entity)
4 S-GW(Serving Gateway)
5 P-GW(PDN Gateway)
6、6’ Service Network
7 無線ベアラ
8 S1ベアラ
9 S5伝送路
10 S4伝送路
11 RNC/NB
12 SGSN
13 GGSN
14 無線伝送路
15 Iuベアラ
16 Gn伝送路

Claims (26)

  1.  端末の接続状態に応じて、コア・ネットワーク上のノードが、LIPA(Local IP access)あるいはSIPTO(Selected IP traffic offload)の接続形態により不要な伝送路資源の解放を行う、ことを特徴とする通信システム。
  2.  モビリティの管理を行うモビリティ・マネージメント装置(MME:Mobility Management Entity)が、前記LIPAあるいは前記SIPTOの接続形態となった事を、パケットの転送を行うサービング・ゲートウェイ(S-GW:Serving Gateway)へ通知し、
     前記サービング・ゲートウェイは、前記接続形態の通知に基づき、不要な伝送路資源の解放を行い、伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
  3.  基地局が、前記基地局と前記モビリティ・マネージメント装置(MME)間の伝送路のコネクション確立時に、前記基地局を含む無線アクセス網から、直接外部へパケット転送ができるか否かの能力を、前記モビリティ・マネージメント装置へ通知し、
     前記モビリティ・マネージメント装置(MME)は、端末(UE)からの前記基地局へのコネクション確立要求を受け、コネクション確立要求で指定された接続先ネットワークと、前記基地局の能力情報とから、前記サービング・ゲートウェイへ通知する接続形態を選択した上で、前記接続形態を通知し、
     前記サービング・ゲートウェイは、通知された前記接続形態に対応して、少なくとも前記サービング・ゲートウェイが接続する伝送路資源の確保、及び不要伝送路資源の解放を行う、ことを特徴とする請求項2記載の通信システム。
  4.  前記サービング・ゲートウェイは、前記モビリティ・マネージメント装置から通知された端末(UE)の接続形態を基に、前記サービング・ゲートウェイの接続状態を、外部パケット網と接続するパケットデータネットワーク・ゲートウェイ(P-GW:PDN Gateway)へ通知し、
     前記パケットデータネットワーク・ゲートウェイ、前記サービング・ゲートウェイは、前記接続状態を基にして、少なくとも、前記パケットデータネットワーク・ゲートウェイと前記サービング・ゲートウェイ間の伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項2記載の通信システム。
  5.  非通信状態となった前記端末のコンテキスト解放要求が、前記基地局から前記モビリティ・マネージメント装置に送信され、
     前記モビリティ・マネージメント装置は、前記サービング・ゲートウェイに対して、前記モビリティ・マネージメント装置と前記基地局間の伝送路に関する情報の削除を要求し、その際、前記モビリティ・マネージメント装置は、前記端末が非通信状態であるという接続状態を追加して、前記サービング・ゲートウェイへ送信し、
     前記サービング・ゲートウェイは、前記パケットデータネットワーク・ゲートウェイに対し、前記端末が非通信状態となったことを通知し、
     前記サービング・ゲートウェイ、前記パケットデータネットワーク・ゲートウェイは、既に確保した伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項3記載の通信システム。
  6.  SGSN(Serving GPRS Support Node)が接続状態を、GGSN(Gateway GPRS Support Node)に通知し、
     前記GGSNは、通知された接続状態を基にして、前記GGSNとSGSN間の伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
  7.  無線ネットワーク制御装置(RNC)及び前記サービング・ゲートウェイとそれぞれ伝送路を介して接続し、前記モビリティ・マネージメント装置(MME)に接続するSGSN(Serving GPRS Support Node)が、前記SGSNと前記サービング・ゲートウェイ間の伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項2乃至5のいずか1項に記載の通信システム。
  8.  前記無線アクセス網と、前記コア・ネットワークとの間のインタフエースの資源を確保することなく、端末は前記無線アクセス網から前記外部パケット網に直接に接続され、前記コア・ネットワークにインストールされた他のインタフエースに対して資源を供与する、ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
  9.  前記コア・ネットワークは、前記LIPA(Local IP access)/SIPTO(Selected IP traffic offload)接続形態を認識した時に、必要な最小の資源の割当てを行うように制御する、ことを特徴とする請求項8記載の通信システム。
  10.  前記LIPA/SIPTO接続形態において、ユーザトラヒックは、基地局内又はその近傍に配されたローカルパケットデータネットワーク(Local Packet Data network)を通り、
     前記コア・ネットワーク中の少なくとも一のサービング・ゲートウェイを含むEPC(Evolved Packet Core)ユーザプレーン・ノードは、前記トラヒックに関与しない、ことを特徴とする請求項9記載の通信システム。
  11.  無線アクセス網と前記コア・ネットワークとの間の接続に用いられるS1インタフエースは、前記LIPA/SIPTO接続には用いられないように制御される、ことを特徴とする請求項10記載の通信システム。
  12.  前記コア・ネットワークに必要とされるS5/S8インタフエースには、前記LIPA/SIPTO接続形態において、必要最小限の資源が供与される、ことを特徴とする請求項8記載の通信システム。
  13.  GBR(Guaranteed Bit Rate)ベアラが前記LIPA/SIPTO接続のために用いられる場合、S5/S8又はGn/Gpベアラは、割当てられる資源を減少させるか又は非GBRベアラへの降格によって最適化可能とした、ことを特徴とする請求項8記載の通信システム。
  14.  端末の接続状態に応じて、コア・ネットワーク上のノードが、LIPA(Local IP access)あるいはSIPTO(Selected IP traffic offload)の接続形態により不要な伝送路資源の解放を行う、ことを特徴とする通信制御方法。
  15.  モビリティの管理を行うモビリティ・マネージメント装置(MME:Mobility Management Entity)が、前記LIPAあるいは前記SIPTOの接続形態となった事を、パケットの転送を行うサービング・ゲートウェイ(S-GW:Serving Gateway)へ通知し、
     前記サービング・ゲートウェイは、前記接続形態の通知に基づき、不要な伝送路資源の解放を行い、伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項14記載の通信制御方法。
  16.  基地局が、前記基地局と前記モビリティ・マネージメント装置(MME)間の伝送路のコネクション確立時に、前記基地局を含む無線アクセス網から直接外部へパケット転送ができるかどうかの能力を前記モビリティ・マネージメント装置へ通知し、
     前記モビリティ・マネージメント装置(MME)は、端末(UE)からの前記基地局へのコネクション確立要求を受け、コネクション確立要求で指定された接続先ネットワークと、前記基地局の能力から、前記サービング・ゲートウェイへ通知する接続形態を選択した上で、前記接続形態を通知し、
     前記サービング・ゲートウェイは、前記接続形態に対応して、少なくとも前記サービング・ゲートウェイが接続する伝送路資源の確保、不要伝送路資源の解放を行う、ことを特徴とする請求項15記載の通信制御方法。
  17.  前記サービング・ゲートウェイは、前記モビリティ・マネージメント装置から通知された端末(UE)の接続形態を基に、前記サービング・ゲートウェイの接続状態を、外部パケット網と接続するパケットデータネットワーク・ゲートウェイ(P-GW:PDN Gateway)へ通知し、
     前記パケットデータネットワーク・ゲートウェイ、前記サービング・ゲートウェイ、通知された接続状態を基にして、少なくとも、前記パケットデータネットワーク・ゲートウェイと前記サービング・ゲートウェイ間の伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項15記載の通信制御方法。
  18.  非通信状態となった端末のコンテキスト解放要求が、前記基地局から前記モビリティ・マネージメント装置に送信され、
     前記モビリティ・マネージメント装置は前記サービング・ゲートウェイに対して、前記モビリティ・マネージメント装置と基地局間の伝送路に関する情報の削除を要求し、その際、前記モビリティ・マネージメント装置は、前記端末が非通信状態であるという接続状態を追加して、前記サービング・ゲートウェイへ送信し、
     前記サービング・ゲートウェイは、パケットデータネットワーク・ゲートウェイに対し、前記端末が非通信状態となったことを通知し、
     前記サービング・ゲートウェイ、パケットデータネットワーク・ゲートウェイは、既に確保した伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項16記載の通信制御方法。 
  19.  SGSN(Serving GPRS Support Node)が接続状態をGGSN(Gateway GPRS Support Node)に通知し、
     前記GGSNは通知された接続状態を基にして、前記GGSNとSGSN間の伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項14記載の通信制御方法。
  20.  無線ネットワーク制御装置(RNC)及び前記サービング・ゲートウェイ(S-GW)とそれぞれ伝送路を介して接続し、前記モビリティ・マネージメント装置(MME)接続するSGSN(Serving GPRS Support Node)が、前記SGSNと前記サービング・ゲートウェイ間の伝送路資源の最適化を行う、ことを特徴とする請求項14乃至18のいずれか1項に記載の通信制御方法。
  21.  無線アクセス網と前記コア・ネットワークとの間のインタフエースの資源をキャッチすることなく、端末は前記無線アクセス網から外部パケット網に直接に接続し、該コア・ネットワークに配された他のインタフエースに資源を供与する、ことを特徴とする請求項14記載の通信制御方法。
  22.  前記LIPA/SIPTO接続形態を認識した時に、前記コア・ネットワークが必要な最小の資源の割当てを行うように制御を行う、ことを特徴とする請求項21記載の通信制御方法。
  23.  前記LIPA/SIPTO接続において、ユーザトラヒックは、基地局内又はその近傍に配されたローカルパケットデータネットワークを通り、該コア・ネットワーク中の少なくとも一のサービング・ゲートウェイを含むEPC(Evolved Packet Core) ユーザプレーンノードは該トラヒックに含まれない、ことを特徴とする請求項21記載の通信制御方法。
  24.  無線アクセス網と前記コア・ネットワークとの間の接続に用いられるS1インタフエースは、前記LIPA/SIPTO接続には用いられないように制御される、ことを特徴とする請求項21記載の通信制御方法。
  25.  前記コア・ネットワークに必要とされるS5/S8インタフエースには、前記LIPA/SIPTO接続形態において最小の必要な資源が供与される、ことを特徴とする請求項21記載の通信制御方法。
  26.  GBRベアラは前記LIPA/SIPTO接続のために用いられる場合、S5/S8又はGn/Gpベアラは、割当てられる資源を減少させるか又は非GBRベアラへの降格によって最適化可能とした、ことを特徴とする請求項21記載の通信制御方法。
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