WO2012114527A1 - 中継装置に対するipアドレスの割当方法 - Google Patents

中継装置に対するipアドレスの割当方法 Download PDF

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WO2012114527A1
WO2012114527A1 PCT/JP2011/054401 JP2011054401W WO2012114527A1 WO 2012114527 A1 WO2012114527 A1 WO 2012114527A1 JP 2011054401 W JP2011054401 W JP 2011054401W WO 2012114527 A1 WO2012114527 A1 WO 2012114527A1
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base station
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relay node
relay
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Fujitsu Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00Network arrangements, protocols or services for addressing or naming
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    • H04L61/5061Pools of addresses
    • HELECTRICITY
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    • H04W84/02Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/047Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using dedicated repeater stations

Definitions

  • the present invention relates to a method for assigning an IP address to a relay device.
  • LTE Long Term Evolution
  • eNodeB eNodeB
  • UE User Equipment
  • a relay node Unlike a relay device called a repeater that amplifies radio waves received from a base station and expands a service area, a relay node once terminates various signals including control signals from the base station and wireless terminals, The signal is processed and sent to a wireless terminal or base station. In this way, the relay node operates more intelligently than the repeater.
  • the cell that is the communicable range between the relay node and the wireless terminal is served by the original base station (called “donor base station (Donor eNodeB)”) that the relay node relays (in the communicable range). It is greatly different from a repeater in that it is treated as a cell different from a cell (at least it appears as a different cell from a wireless terminal).
  • a mechanism for assigning an IP address to a relay node located under a relay node connected to a donor base station has not been sufficiently studied.
  • One aspect of the present invention provides a technique capable of efficiently assigning an IP address to a relay device positioned below another relay device in an environment where a plurality of relay devices are connected in multiple stages to a base station. With the goal.
  • One aspect of the present invention relates to a relay device that relays a radio interface between a base station and a radio terminal for providing a cellular phone service, and that can terminate control signals from the base station and the radio terminal.
  • An IP address assignment method The base station assigns a plurality of IP addresses to a first relay device located under the base station itself, The first relay device includes an IP address including assigning at least one of a plurality of IP addresses assigned from the base station to a second relay device located under the first relay device This is an allocation method.
  • an IP address can be efficiently allocated to a relay apparatus positioned below another relay apparatus.
  • FIG. 1 shows an example of an LTE network system, which is an example of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an operation example when the relay node attaches to the LTE network (relay node) in the LTE network as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a protocol stack related to the attachment of the lower relay node shown in FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of assignment of IP address groups when another relay node is attached to a donor base station having a relay node under control.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of an IP address assignment operation when another relay node is attached to one of the relay nodes shown in FIG.
  • FIG. 6 shows an example of assignment of IPv4 IP address groups.
  • FIG. 1 shows an example of an LTE network system, which is an example of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an operation example when the relay node attaches to the LTE network (relay node) in the
  • FIG. 7A is a diagram for explaining interface settings between the donor base station and the MME and between the donor base station and the relay node, and is a diagram for explaining setting of the S1 and S11 interfaces between the relay node and the MME.
  • FIG. 7B is a diagram for describing setting of the S1 and S11 interfaces between the lower relay node and the MME when another relay node is attached to the lower level of the relay node.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation example when a radio terminal (UE) attaches as a subordinate of a relay node in the LTE network illustrated in FIG.
  • FIG. 9 shows a protocol stack for UE attachment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a donor base station.
  • FIG. 11 shows functional blocks realized by executing firmware by the DSP of the baseband processing unit shown in FIG.
  • FIG. 12 shows functional blocks realized by program execution by the CPU of the control unit shown in FIG.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing example of the reception unit in the donor base station.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing example of the transmission unit in the donor base station.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing example of the analysis unit in the donor base station.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating a processing example of the S11AP protocol processing unit included in each protocol processing unit in the donor base station.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a processing example of the IP address assignment control unit in the donor base station.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a processing example of the S1AP protocol processing unit included in each protocol processing unit in the donor base station.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a processing example by the RRC protocol processing unit in each protocol processing unit corresponding to the processing illustrated in FIG.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a processing example of DeNB-Relay connection management by the DeNB-Relay connection management control unit (DR control unit).
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating a processing example of DeNB-UE connection management by the DeNB-UE connection management control unit (DU control unit).
  • FIG. 22 is a flowchart illustrating a processing example of donor base station traffic management by the traffic management unit.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating a processing example of donor base station traffic transfer by the traffic transfer unit.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example of a relay node.
  • FIG. 25 shows functional blocks realized by executing firmware by the DSP of the baseband processing unit shown in FIG.
  • FIG. 26 shows functional blocks realized by program execution by the CPU of the control unit shown in FIG.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating a processing example of the IP address assignment control unit corresponding to the S11 processing unit of the relay node 5.
  • FIG. 28 shows an example of IP address reception processing by the RRC processing unit.
  • FIG. 29 is a flowchart illustrating a processing example of the S1AP protocol processing unit included in each protocol processing unit of the relay node when another relay node is attached to the relay node.
  • FIG. 30 is a flowchart showing a processing example of the self-subordinate relay connection management control unit (lower control unit).
  • FIG. 31 is a flowchart illustrating a processing example of Relay-UE connection management by the Relay-UE connection management control unit (RU control unit).
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating a processing example of the Relay-DeNB connection management control unit.
  • FIG. 33 is a flowchart showing an example of processing of the self-upper relay connection management control unit (upper control unit).
  • FIG. 34 is a flowchart illustrating an example of processing performed by the traffic management unit.
  • FIG. 35 is a flowchart illustrating an example of processing performed by the traffic transfer unit.
  • FIG. 36 is a flowchart illustrating a processing example of the MME 6.
  • FIG. 1 shows an example of an LTE network system, which is an example of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the LTE network is an eUTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Network, hereinafter referred to as “wireless network 1”) that is a radio network that accommodates radio terminals (UEs) and an EPC (Evolved Packet Core: LTE-Core, hereinafter) that is a core network (CN). "Core network 2").
  • the wireless network 1 has a plurality of base stations 3 called “eNodeB (eNB)” (two base stations 3 are illustrated in FIG. 1).
  • eNodeB eNodeB
  • a radio terminal (UE) 4 belonging to (located in) a communication range (cell) of each base station 3 is connected to the base station 3 via a radio link (for example, the base station 3A and the radio terminal in FIG. 1). See 4A).
  • the plurality of base stations 3 can include a donor base station (DeNB) 3 that accommodates a relay device called a relay node (RN) under the control of the base station 3 (see the donor base station 3B in FIG. 1).
  • the donor base station 3B can be directly connected to the wireless terminal 4 via a wireless link in the same manner as the normal base station 3 (3A) (see the wireless terminal 4D in FIG. 1).
  • the donor base station 3B has one or more relay nodes 5 under its control, and can be connected to the relay nodes 5 through a radio link.
  • the relay node 5 has a cell independent from the cell of the donor base station 3B, and can have one or more wireless terminals located in the cell of the relay node 5 under the control of the relay node 5.
  • the relay node 5 can have one or more other relay nodes under its control. Therefore, a multi-hop structure in which three or more relay nodes 5 are cascade-connected to the donor base station 3B can be applied. In other words, the plurality of relay nodes 5 connected in cascade can perform multi-stage relaying (multi-hop relay) between the radio terminal 4 and the donor base station 3B.
  • the relay node 5 is connected to a higher level device (donor base station, higher level relay node) and a lower level device (lower level relay node, wireless terminal) via a radio interface, and relays communication between the higher level device and the lower level device. can do.
  • a relay node 5B is connected to the donor base station 3B, a relay node 5A is connected to the relay node 5B, and a plurality of relay nodes are cascaded to the donor base station 3B.
  • a connected example is shown.
  • the relay node 5 can be connected in multiple stages to the donor base station 3B.
  • the donor base station 3B has the subordinate radio terminal 4 (4D)
  • the relay node 5B has the subordinate radio terminal 4 (4C)
  • the relay node 5A has the subordinate radio terminal 4 (4B). Is shown.
  • each of the donor base station 3B and the relay node 5 can have two or more relay nodes 5 at the same time. Therefore, although not shown, it is possible to form a topology in which a plurality of relay nodes 5 are connected in a tree shape or a tournament shape with the donor base station 3B as a vertex.
  • the relay node 5 can terminate the RRC (Radio Resource Control) protocol and can execute control independent of the donor base station 3B. For example, the relay node 5 can receive a signal to be communicated between the donor base station 3B and the subordinate radio terminal 4, process the received signal as necessary, and send it to the transmitting side. .
  • RRC Radio Resource Control
  • the relay node 5 is seen by the base station 3 when viewed from the wireless terminal 4. On the other hand, the relay node 5 executes an attach process that differs depending on whether the lower-level device is the relay node 5 or the wireless terminal 4.
  • the donor base station 3B can recognize the existence of the relay node 5A, and can also recognize whether the subordinate relay node 5 has another relay node 5 or not.
  • the relay node 5 Since the relay node 5 is installed at the outer edge of the cell of the donor base station 3B (position where the radio wave condition is not good) or outside the cell of the donor base station 3B, the radio terminal 4 is good with the relay node 5A.
  • the relay node 5 relays a signal from the wireless terminal 4 to the donor base station 3B, and the wireless terminal 4 can perform communication using the LTE network.
  • the service area of the donor base station 3B can be expanded, while the wireless quality between the wireless terminal 4 and the donor base station 3B can be improved.
  • Each base station 3 including the donor base station 3B is connected to the core network 2 via an interface called “S1 interface”.
  • the base stations 3 are connected to each other via an interface called “X2 interface”.
  • the core network 2 includes a mobility management entity (MME) 6, a serving gateway (Serving Gateway: SGW) 7, and a packet data network gateway (Packet data network: Gateway) (PGW) 8.
  • MME mobility management entity
  • SGW Serving Gateway
  • PGW packet data network gateway
  • the MME 6 is a control device that handles a network control C-plane.
  • the MME 6 is connected to the base station 3 via an S1-MME interface that is an S1 interface of the C plane.
  • the MME 6 is connected to a device called a home subscriber server (HSS) 9 that handles service control and subscriber data via a C plane interface (S6a).
  • HSS home subscriber server
  • the SGW 7 is a gateway device that handles a U plane (User plane) that is packet data of user data.
  • the SGW 7 is connected to the base station 3 via the S1-U interface that is the S1 interface of the U plane.
  • the SGW 7 is connected to the MME 6 via a C-plane interface called “S11 interface”.
  • the PGW 8 is a gateway device for connecting to an external network such as the Internet.
  • the PGW 8 is connected to the SGW 7 via a C-plane and U-plane interface (S5 GTP or the like).
  • the relay node 5 and the wireless terminal 4 can perform IP communication using an IP address lent (assigned) from the network side.
  • the relay node 5 is connected to the LTE network (the donor base station 3B or the upper relay node 5) through an attach process.
  • the first attach process First Attach
  • an IP address group is assigned to the relay node 5.
  • FIG. 2 shows an operation example when the relay node 5A attaches to the LTE network (relay node 5B) in the LTE network as shown in FIG.
  • the relay node 5A (Relay 1) includes a base station function 51 in which the relay node 5A behaves (functions) as a base station with respect to a wireless terminal (hereinafter also referred to as “UE”) 4;
  • the node 5A uses a UE function 52 that behaves (functions) as a UE with respect to the host device.
  • the relay node 5B located above the relay node 5A has a base station function 51 that functions as a base station for the subordinate relay node 5 (5A) and an S / PGW that functions as an S / PGW for the relay node 5A.
  • the PGW function 53 is used.
  • the donor base station 3B uses a proxy base station function 31 (P. eNB) and a proxy S / PGW function 32 (PS / PGW) that manage proxy transfer processing between the lower apparatus and the upper apparatus.
  • P. eNB proxy base station function
  • PS / PGW proxy S / PGW function 32
  • the sequence shown in FIG. 2 starts when the relay node 5A searches for and captures the cell of the relay node 5B, receives notification information from the relay node 5B, detects the relay node 5B, and starts the attach procedure. Is done. Further, at the start of the sequence of FIG. 2, the S1 interface (S1AP link) and the S11 interface (S11AP link) are already established among the relay node 5B, the donor base station 3B, and the MME 6.
  • the UE function 52 of the relay node 5A sets up an RRC connection with the base station function 51 of the relay node 5B (RRC Connection Setup) (S1).
  • the UE function 52 of the relay node 5A places the NAS (Non Access Stratum) layer attach request message “NAS: Attach A Request” on the “RRC:“ Initial Direct Transfer ”message that is an RRC outgoing message, and relay node 5B. (S2).
  • NAS Non Access Stratum
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity
  • the base station function 51 of the relay node 5B uses the S1 interface set between the relay node 5B and the donor base station 3B to transmit “RRC: Attach Request” received from the relay node 5A to S1AP (S1
  • S1AP message “S1AP: Initial UE Message” based on “Application Protocol” is transferred to the donor base station 3 (S3).
  • the S1AP message “S1AP:“ Initial ”UE“ Message ”including“ RRC: “Attach” Request ”from the relay node 5B is received by the proxy base station function 31 of the donor base station 3.
  • the proxy base station function 31 transfers the S1AP message “S1AP:“ Initial ”UE Message” including “RRC:“ Attach ”Request” to the MME 6 using the proxy function (S4).
  • the MME 6 recognizes that it is First Attach when the IMSI is included in the S1AP message from the donor base station 3B, and starts the authentication procedure. At this time, the MME 6 inquires and acquires the contract information (subscriber data) of the terminal (terminal corresponding to IMSI) related to First Attach with respect to the HSS 9 (S5). Subsequently, the MME 6 performs an authentication process with the UE function 52 of the relay node 5A using the contract information (Authentication: S6).
  • ciphering / integrity is applied to the RRC between the relay node 5A and the relay node 5B and the NAS between the relay node 5A and the MME 6 according to the security start instruction. It is set (S7, S8). Also, ciphering is set in the U plane between the relay node 5A and the relay node 5B and between the relay node 5B and the donor base station 3B (S9). In addition, the location registration of the relay node 5A is performed (S10).
  • the MME 6 recognizes that the terminal related to First Attach is a relay node based on the contract information obtained from the HSS 9, and performs a default bearer establishment procedure for the S / PGW function 53 of the relay node 5B. To decide. At this time, the MME 6 transmits an S11AP message “S1AP: Create Session Request” to the donor base station 3B (S12).
  • the proxy S / PGW 32 of the donor base station 3B transfers “S1AP:“ Create Session ”Request” to the S / PGW function 53 of the relay node 5B by the proxy function (S13).
  • the S / PGW function 53 of the relay node 5B receives “S1AP:“ Create Session Request ”, and recognizes that the terminal related to First“ Attach ”is a relay node (RN) at this time. In this case, the S / PGW function 53 determines an IP address group to be assigned to the terminal related to First Attach by selecting from an IP address list (described later) of the relay node 5B (S14).
  • the S / PGW function 32 performs a response process of transmitting an S11AP message “S11AP:“ Create Session Response ”” including an IP address group to be allocated (S15). “S11AP:“ Create Session Response ”” is relayed by the proxy S / PGW 32 of the donor base station 3B and sent to the MME 6 (S16).
  • MME6 receives “S11AP: Create Session Response”. As a result, the MME 6 determines that the relay node 5B is ready to accept the relay node 5A, and the NAS message “NAS: ttaAttachceptAccept” indicating attachment permission is sent to the S1AP message “S1AP: Initial Context Setup Request” (initial context setting request) (S18). In the “S1AP: Initial Context Setup Request” message, an IP address group (IP address group for RN) assigned to the relay node 5A is placed (S17).
  • IP address group IP address group for RN
  • the base station function 51 constructs the context of the relay node 5A based on “S1AP:“ Initial Context ”Setup“ Request ”including“ NAS: “Attach” Accept ”. Further, the RRC message “RRC: RRC Connection Reconfiguration” carrying the received “NAS: Attach Accept” is transmitted to the relay node 5A (S20).
  • the UE function 52 of the relay node 5A that receives “RRC:“ RRC Connection Reconfiguration ”including“ NAS: “Attach” Accept ”obtains an IP address group included as a parameter in“ RRC: “RRC Connection Reconfiguration” (S21). Subsequently, the UE function 52 sends a response message “RRC: RRC Connection Reconfiguration ⁇ Complete” to the relay node 5B (S22). Since the NAS message cannot be put on this “RRC: RRC Connection Reconfiguration Complete”, the UE function 52 then sends the RRC message “RRC: UL Information Transfer” with the NAS message “NAS: Attach Complete” sent ( S23).
  • the base station function 51 of the relay node 5B transmits the S1AP message “S1AP:“ Initial Context Setup Response ”in response to the reception of“ RRC: “RRC” Connection “Reconfiguration” Complete ”(S24).
  • This “S1AP: Initial Context Setup Response” is proxy-transferred by the proxy base station function 31 of the donor base station 3B and reaches the MME 6 (S25). Thereby, the completion of context construction of the relay node 5A is notified to the MME 6.
  • the base station function 51 of the relay node 5B transmits the NAS message “NAS: Attach Complete” from the relay node 5A on the S1AP message “S1AP: Uplink NAS Transport” (S26).
  • S1AP:“ Uplink ”NAS“ Transport ”including this“ NAS: “Attach” Complete ” is proxy-relayed by the proxy base station function 31 of the donor base station 3B and reaches the MME 6 (S27).
  • the attachment process of the relay node 5A is completed.
  • the relay node 5A allocates one of the acquired IP addresses to the own device, thereby enabling the U-plane IP communication with the donor base station 3B (S30).
  • the relay node 5A can communicate with O & M (Operation & Maintenance) on the network, it requests the O & M to download a setting file and performs settings for operating as a relay node (Node / Configuration). : S28). As a result, the base station function 51 in the relay node 5A is activated.
  • O & M Operaation & Maintenance
  • the base station function 51 of the relay node 5A establishes the S1 interface for the wireless terminal 4 or other relay node 5 attached to the relay node 5A, so that the MME 6 is connected to the relay node 5A via the relay node 5B and the donor base station 3B.
  • An SCTP (Stream Control Transmission Protocol) link is established.
  • the base station function 51 of the relay node 5A sends an S1AP message “S1AP: S1 Setup Request” to the MME 6 to establish the S1 interface (S1 / X2 IF Setup: S29).
  • the relay node 5B terminates the S1 interface between the donor base station 3B and the relay node 5A once in the relay node 5B, transfers the message, and sends it to the other party.
  • the donor base station 3B activates the S1 proxy function in the donor base station 3B to proxy the S1 interface between the relay node 5A and the MME 6. As a result, the S1AP message transmitted / received between the relay node 5A and the MME 6 is transferred to the donor base station 3B.
  • FIG. 3 shows a protocol stack related to the attachment of the lower relay node shown in FIG.
  • the top row shows the protocol stack of the S1-MME interface between the relay node 5B and the MME 6.
  • the next level shows the protocol stack of the S11 interface between the relay node 5B and the MME 6.
  • the next level shows the protocol stack of the S1-MME interface between the relay node 5A and the MME 6.
  • the fourth and fifth stages from the top are the S1-MME interface between the other relay node 5 and the MME 6 and the S1-U interface when another relay node 5 that is a subordinate device of the relay node 5A is attached. Indicates the protocol stack. However, when there is no other relay node 5, there is no S1-MME interface between the donor base station 3B and the MME 6 related to the relay node 5 (see the broken line block, however, the setting is performed).
  • the upper layer of IP does not exist until it becomes necessary (see the dashed block).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of IP address group assignment when another relay node 5D (Relay A2) is attached to a donor base station (DeNB) 3B having a relay node 5C (Relay A1) under control. It is. Relay nodes 5C and 5D correspond to relay node 5B shown in FIG.
  • the donor base station 3B includes an IP address list 35 in which a plurality of IP address groups to be allocated to relay nodes under the control of the donor base station 3B are pooled.
  • the address list 35 includes a first group consisting of IP address groups “IP-A1 to An” (n is a natural number excluding 0), and a first group consisting of IP address groups “IP-B1 to Bn”. A third group of two groups and IP addresses “IP-C1 to Cn” is registered. The assignment state (assigned or unassigned) of each group can be recorded in the IP address list 35.
  • the IP address group “IP-A1 to An” of the first group has already been assigned to the relay node 5C, whereas the second group and thereafter are in an unassigned state. .
  • the relay node 5C can assign one of the IP address groups “IP-A1 to An” assigned to the relay node 5C itself as the IP address of the relay node 5C itself. For example, a representative address (for example, “IP-A1 (IP-AA1)” at the head of the IP address group) can be assigned to the relay node 5C. The remaining IP address group “IP-A2 to An” can be assigned to the relay node 5 located under the relay node 50C itself.
  • the relay node 5C divides the IP address group “IP-A1 to An” to generate a plurality of IP address groups that can be assigned to the subordinate relay node 5.
  • the IP address group “IP-A1 to An” is divided into “IP-AA1 to AAm”, “IP-AB1 to ABm”, “IP-AC1 to ACm”,.
  • IP-AA1 to AAm One of “IP-AA1 to AAm” obtained by dividing “IP-A1” (the leading “IP-AA1”) is used as the IP address of the relay node 5C itself as described above.
  • the relay node 5C stores a plurality of IP address groups obtained by the division in the subordinate relay IP address list 35A (FIG. 5) for assigning the subordinate relay nodes.
  • NAS:“ Attach ”Request” including the IMSI of the relay node 5D is transmitted to the donor base station 3B so that the relay node 5D performs the first attach.
  • “NAS: Attach Request” is transferred to the MME 6 by the method described with reference to FIG. 2 ( ⁇ 1> in FIG. 4).
  • the MME 6 inquires the HSS 9 for information (contract information, etc.) corresponding to the IMSI in “NAS:“ Attach ”Request” ( ⁇ 2> in FIG. 4) and obtains the corresponding information ( ⁇ 3> in FIG. 4).
  • the MME 6 When the information obtained from the HSS 9 includes information that the IMSI related to the inquiry is the IMSI for the relay node (when the MME 6 obtains a reply that the IMSI is for the relay node), the MME 6 , It decides to transmit a bearer setting request (“S11AP:“ Create Session Request ”) to the S / PGW function (S / PGW) 33 (FIG. 3) for the relay UE provided in the donor base station 3B ( ⁇ 4>). Then, the MME 6 sends “S11AP:“ Create Session Request ”to the donor base station 3B ( ⁇ 5> in FIG. 4).
  • S11AP “ Create Session Request
  • the S / PGW function 33 for the relay UE of the donor base station 3B receives “S11AP:“ Create Session ”Request”, it refers to the IP address list 35 and selects an unassigned IP address group. For example, the IP address group “IP-B1 to Bn” of the second group is selected. At this time, the assignment state for the second group is changed to assigned.
  • the S / PGW function 33 for the relay UE transmits a message “S11AP:“ Create ”session” Response ”including the selected IP address group to the MME 6 ( ⁇ 6> in FIG. 4).
  • the MME 6 transmits a response message “NAS: Attach Accept” including the IP address group (second group) to the relay node 5D, for example, on the S1AP message “S1AP: Initial Context Setup Request” ( ⁇ 7> in FIG. As a result, the relay node 5D can receive (acquire) the IP address group.
  • NAS Attach Accept
  • S1AP Initial Context Setup Request
  • the relay node 5D itself uses one of the IP address groups “IP-B1 to Bn” (for example, the top address “IP-B1 (IP-BA1)” in the IP address group) as a representative address. ( ⁇ 8> in FIG. 4). Subsequently, the IP address group is divided ( ⁇ 9> in FIG. 4). In the example of FIG. 5, the IP address group “IP-B1 to Bn” is divided into “IP-BA1 to BAm”, “IP-BB1 to BBm”, “IP-BC1 to BCm”,.
  • the relay node 5D uses one of the IP addresses (IP-BA1 to BAn) obtained by dividing the IP address group (IP-B1) assigned to itself (for example, “IP-BA1” at the head) as its own IP address. Can be set as The relay node 5D registers a plurality of IP address groups obtained by the division in the subordinate relay IP address list 35A.
  • an IP address group is assigned to the relay node 5 in consideration of the multi-stage connection of the relay node 5.
  • the relay node 5 having acquired the IP address group can select an IP address to be used by the relay node 5 itself from one of the IP address groups and set it as the IP address of the relay node 5 itself.
  • the remaining IP addresses are pooled in the IP address list 35A to be assigned to relay nodes connected in a lower order.
  • an IP address group assigned to the relay node 5 connected in a lower order can be arranged.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an IP address assignment operation example when the relay node 5E (RelayReB1: equivalent to the relay node 5A in FIG. 2) is attached to the relay node 5C (Relay A1) shown in FIG. It is.
  • the relay node 5E transmits a message “NAS:“ Attach ”Request” including the IMSI of the relay node 5E using the UE function 51 of the relay node 5E in the first attach.
  • “NAS: Attach Request” reaches the MME 6 via the relay node 5C and the donor base station 3B ( ⁇ 1> in FIG. 5).
  • the MME 6 inquires the HSS 9 for information (contract information or the like) corresponding to the IMSI ( ⁇ 2> in FIG. 5), and obtains the corresponding information ( ⁇ 3> in FIG. 5).
  • the MME 6 recognizes from the information obtained from the HSS 9 that the relay node 5E to be attached is the relay node 5 and is located under the relay node 5C, and sets a bearer for assigning an IP address to the relay node 5E.
  • a request message “S11AP:“ Create ”Session“ Request ” is transmitted ( ⁇ 5> in FIG. 5).
  • “S11AP: Create Session Request” is relayed by the proxy S / PGW function 32 of the donor base station 3B ( ⁇ 6> in FIG. 5) and sent to the S / PGW function 53 for the relay UE of the relay node 5C (FIG. 5). ⁇ 7> of 5).
  • the IP address group to be assigned to the relay node 5E is selected from the IP address list 35A provided in the relay node 5C.
  • the IP address group “IP-AB1 to ABn” is selected from the IP address list 35A.
  • the allocation state for the IP address group “IP-AB1 to ABn” is changed to “allocated”.
  • the S / PGW function 53 sends a message “S11AP:“ Create Session Response ”including the selected IP address group to the donor base station 3B ( ⁇ 8> in FIG. 5).
  • the donor base station 3B relays “S11AP:“ Create Session Response ”” and sends it to the MME 6 ( ⁇ 9> in FIG. 5).
  • the MME 6 transmits a response message “NAS: Attach Accept” including the IP address group obtained from “S11AP: Create Session Response” in the S1AP message “S1AP: Initial Context Setup Request”, for example. .
  • “NAS: Attach Accept” reaches the relay node 5E via the donor base station 3B and the relay node 5C ( ⁇ 7> in FIG. 5). As a result, the relay node 5E can receive (acquire) the IP address group “IP-AB1 to ABn”.
  • one of the IP address groups is set as the IP address of the relay node 5E itself. Further, the IP address group is further divided and registered in the IP address list 35A.
  • the relay node 5E performs the same processing as the relay node 5C, the relay node 5C relays the message, and the donor base stations 3B, MME6, and HSS9.
  • a predetermined IP address or a group of IP addresses can be allocated to another relay node from the group of IP addresses allocated to the relay node 5E.
  • FIG. 6 shows an example of assignment of IPv4 IP address groups.
  • the donor base station 3B (its IP address list) has 4096 IP addresses, and 16 IP address groups G1 to G1 each consisting of 256 IP addresses from these IP addresses. G16 is formed.
  • IP address group G2 allocated from donor base station 3B is further divided into 16 IP address groups including 16 IP addresses.
  • One of the 16 IP address groups (G1) is assigned to the relay node 5C.
  • FIG. 6 shows an example in which the IP address group G2 is assigned to the second relay hop (relay node 5E) among the IP address groups G2 to G16 of the relay node 5C.
  • the relay node 5E for example, the head address in the IP address group G2 can be assigned to the relay node 5E, and the rest can be assigned to the relay nodes under its control.
  • the maximum number of relay nodes 5 that can be cascade-connected (multistage connection) to the donor base station 3B is three.
  • the number of cascade connections can be increased by increasing the IP address space (number of IP addresses) registered in the IP address list of the donor base station 3B or by adopting IPv6 addresses.
  • ⁇ S11 interface settings> In the LTE network according to the present embodiment, when the relay node under the donor base station 3B sets the S1 interface for the lower relay node, the MME and the MME are used to control the S / PGW function in the relay node. S11 interface is set.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining interface settings between the donor base station and the MME and between the donor base station and the relay node.
  • FIG. 7A shows various interfaces for connecting the relay node 5 to the MME 6 via the donor base station 3B.
  • the donor base station 3B in order to exchange a NAS signal (NAS message) between the relay node 5 and the MME 6, the donor base station 3B has an RRC connection on the relay node side, while an S1 interface based on S1AP on the MME 6 side. have.
  • the S1 interface (S1AP layer) between the donor base station 3B and the MME 6 is connected by an STCP (Stream Control Transmission Protocol) link.
  • STCP Stream Control Transmission Protocol
  • the SME interface for the relay node 5 is connected between the MME 6 and the relay node 5.
  • DRB Data ⁇ ⁇ ⁇ Radio Bearer
  • An SCTP link is established on this DRB, and an S1AP session is established between the relay node 5 and the donor base station 3B. Thereby, the S1 interface is established.
  • the S1 interface (SCTP link) between the donor base station 3B and the MME 6 is used so that this S1 interface is extended to the MME 6.
  • the DRB setting described above can be started when the donor base station 3B receives the attach completion message “Attach Complete” from the relay node in the attach procedure of the relay node 5.
  • the S1 interface of the donor base station 3B and the S1 interface for the relay node 5 are identified by using different identification IDs (for example, eNB / MME S1AP ID) between the donor base station 3B and the relay node 5. This is performed by the MME 6 using the ID to distinguish the source of the S1AP message. With the identification ID, the donor base station 3B and one or more relay nodes 5 can be uniquely identified. Further, by using the same type of ID as the UE identification ID as the base station / relay node identification ID, the MME 6 uniquely distinguishes the donor base station, relay node, and UE that are the message transmission source. It may be adopted.
  • identification IDs for example, eNB / MME S1AP ID
  • a proxy function (P.eNB, PS / PGW) is provided to perform proxy (proxy) transfer processing of the S1AP message between the relay node 5 and the MME 6.
  • the following configuration is adopted. That is, between the donor base station 3B and the MME 6, an S11 interface that connects the S / PGW function of the donor base station 3B and the MME 6 is established by UDP (User Datagram Protocol).
  • UDP User Datagram Protocol
  • the S11 interface is set between the relay node 5 and the donor base station 3B so that the S11 interface is extended to the relay node 5.
  • the UDP port is set using the DRB used for the construction of the S1 interface between the relay node 5 and the donor base station 3B, and the S11AP identifier S11AP-TEID is transmitted and received.
  • the S11 interface can be set.
  • Such setting of the S11 interface can be performed simultaneously with the setting of the S1 interface beginning with the above-described DRB setting.
  • the S / PGW function in the relay node 5 can communicate with the MME 6 via the donor base station 3B using the constructed S11 interface.
  • an IP address assignment instruction is issued from the MME 6.
  • the relay node 5 can receive an IP address assignment instruction and can assign an IP address to a subordinate relay node.
  • the donor base station 3B can relay the S11AP message between the relay node 5 and the MME 6 using the proxy transfer function.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining the setting of the S1 interface and the S11 interface with the MME 6 when the relay node 5A is attached under the relay node 5B.
  • an RRC link for NAS connection between the relay node 5A and the MME 6 is set between the relay node 5A and the relay node 5B.
  • the relay node 5B receives the attach completion message “Attach Complete” transmitted from the relay node 5A to the MME 6, the setting of the S1 and S11 interfaces between the relay node 5B and the relay node 5A is started. .
  • the relay node 5B performs DRB setting (setting of DRB2 in FIG. 7B) for the default U plane bearer, and notifies the relay node 5A of the completion of DRB setting. Subsequently, the relay node 5A and the relay node 5B establish an SCTP link on the DRB 2 and set a UDP port.
  • the relay node 5B associates the SCTP link between the relay nodes 5A-5B and the upper SCTP link (the SCTP link on the DRB 1 between the relay node 5B and the donor base station 3B).
  • the relay node 5A transmits an “S1 Setup Request” which is an S1AP message to the relay node 5B, and establishes an S1AP session between the two.
  • an S1AP route is established between the relay nodes 5A and 5B.
  • the relay node 5A transmits and receives TE11 for S11AP to and from the relay node 5B. As a result, the S11 interface is set between them. Furthermore, the relay node 5B associates the S1AP route between the relay nodes 5A and 5B with the upper S1AP route. As a result, the S1AP route (S1 interface) from the relay node 5A to the MME 6 is established.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an operation example when the radio terminal (UE) 4 attaches (UE attach) under the control of the relay node 5A in the LTE network as shown in FIG.
  • the relay node 5A (Relay 1) uses a base station function 51 and a UE function 52 provided therein. Further, the relay node 5B (Relay2) uses the proxy base station function 54 provided therein. The donor base station 3B uses the proxy base station function 31 and the S / PGW function 33.
  • the sequence shown in FIG. 8 is started when the UE 4 enters the cell of the relay node 5A, detects the relay node 5A, and starts the attach process.
  • the UE 4 sets an RRC connection with the base station function 51 of the relay node 5A (RRC Connection Setup) (S51). Subsequently, the UE 4 transmits the NAS message “NAS:“ Attach ”Request” to the RRC message “RRC:“ Initial ”Direct“ Transfer ”and transmits it to the relay node 5A (S52). Since the attach process of UE4 at this time corresponds to first attach, the IMSI of UE4 is set in “RRC: Attach Request”.
  • the base station function 51 of the relay node 5A uses the S1 interface set between the relay node 5A and the relay node 5A to send “RRC: Attach Request” received from the UE4 to the S1AP message “S1AP: Initial. It is transferred to “UE Message” and sent to the relay node 5B (S53).
  • the proxy base station function 54 of the relay node 5B transfers all the S1 messages (S1AP messages) from the subordinate relay node 5A to the SCTP link / S1 interface to the donor base station 3B and transfers them (S54).
  • the proxy base station function 31 of the donor base station 3B recognizes the S1 (S1AP) message from the relay node 5A that has arrived via the relay node 5B, and transfers the S1 message to the MME 6 by the proxy function (S55).
  • the MME 6 starts an authentication procedure according to the content of “RRC:“ Attach ”Request” in the S1 message. For example, the MME 6 inquires and acquires the contract information (subscriber data) of the terminal (terminal corresponding to the IMSI) related to Attach IV to the HSS 9 (S56). Subsequently, the MME 6 performs an authentication process with the UE function 52 of the relay node 5A using the contract information (Authentication: S57).
  • NAS encryption (ciphering) and integrity protection are set in the S1AP between the MME 6 and the donor base station 3B according to the security start instruction (S58). Also, encryption is set for the S1AP and PDCP U-plane (PDCP-UP) between the donor base station 3B and the relay node 5B, and S1AP and PDCP-UP between the relay node 5B and the relay node 5A. (S59, S60). Further, encryption and integrity protection are set in the PDCP-C plane (PDCP-CP) between the relay node 5A and the UE 4 (S61). Furthermore, location registration is performed from the MME 6 to the HSS 9 (S62).
  • the MME 6 Based on the contract information obtained from the HSS 9, the MME 6 recognizes that the end of the attachment is UE 4, determines SGW 7 and PGW 8 (S / PGW) that serve this UE 4, and establishes a default bearer (Default Bearer) establishment procedure. / PGW is determined to be performed (S63). Then, the MME 6 transmits an S11AP message “S11AP: Create Session Request” to the S / PGW (S64).
  • the S / PGW Upon receiving “S11AP: Create Session Request”, the S / PGW transmits a response message “S11AP: Create Session Response” including the IP address assigned to the UE 4 (S65).
  • the MME 6 receives “S11AP: Create Session Response” and confirms that the default bearer preparation is complete. Then, “NAS: Attach Accept” is put on “S1-AP: Initial Context Setup Request” and transmitted to the donor base station 3B. “S1-AP: Initial Context Setup Request” including “NAS: Attach Accept” includes the IP address for the UE.
  • S1-AP Initial Context Setup Request
  • NAS Attach Accept
  • S67, S68 Received by the base station function 51 of the relay node 5A.
  • the base station function 51 constructs a context for UE4.
  • the base station function 51 transmits “RRC: RRC Connection Reconfiguration” carrying “NAS: AttachAAccept” to the UE 4 (S69).
  • UE4 receives “NAS: Attach Accept / RRC: RRC Connection Reconfiguration”, acquires the IP address that is a parameter in this message, and sets the IP address as the IP address of UE4 itself (S70).
  • the UE 4 sends a response message “RRC: RRC Connection Reconfiguration Complete” (S71). Since it is impossible to put a NAS message on this “RRC: RRC Connection Reconfiguration Complete”, the UE 4 then sends a “NAS: Attach Complete” message with “RRC: UL Information Transfer” (S71).
  • the relay node 5A When the relay node 5A receives “RRC: RRC Connection Reconfiguration Complete”, the relay node 5A notifies the MME of the completion of the Context construction of the UE 4 with the S1AP message “S1-AP: Initial Context Setup Response”. “S1AP: Initial Context Setup Response” reaches the MME 6 from the relay node 5A via the relay node 5B and the donor base station 3B (S71, S72, S73).
  • the relay node 5A transmits “NAS: Attach Complete” transmitted from the UE 4 by “RRC: UL Information Transfer” to “S1-AP: Uplink NAS Transport” (S74).
  • S1-AP Uplink NAS Transport
  • S75, S76 MME 6
  • the MME 6 receives “NAS: Attach Complete” following “S1AP: Initial Context Setup Response”. Then, the MME 6 sends a message “S1AP: Modify Bearer Request” for instructing the S / PGW to construct the default bearer of the U plane of the UE 4 (S77). When the response message “S11AP:“ Modify ”Bearer” Response ”from the S / PGW is received by the MME 6 (S78). A U-plane default bearer of UE4 is constructed.
  • GTP-U tunnels are set up respectively.
  • PDCP-UP encryption is set between the UE 4 and the relay node 5A, between the relay node 5A and the relay node 5B, and between the relay node 5B and the donor base station 3B.
  • FIG. 9 shows a protocol stack related to UE attachment. Due to the UE attachment, the difference from FIG. 3 is that in the UE attachment, the protocol stack of the S1-MME interface for the UE and the S1-U interface for the UE is shown.
  • RRC is applied between the UE 4 and the relay node 5A for exchanging NAS messages between the UE 4 and the MME 6, and the relay node 5A, the relay node 5B, the donor base station 3B, and the MME 6 S1AP is applied in between.
  • the relay node 5B and the donor base station 3B except for the lowest relay node 5A transfer the NAS message by the proxy base station function.
  • the UE 4 and S / PGW (SGW 7 and PGW 8) are connected by IP, and a GTP-U tunnel is constructed.
  • the donor base station 3B has the S / PGW function 53, and the S / PGW function 53 assigns an UP address to the relay node 5 in units of IP addresses.
  • the IP address group is formed of two or more IP addresses. By assigning the IP address group to the relay node 5, when another relay node 5 is attached under the relay node 5, one of the IP addresses assigned to the relay node 5 is assigned to the other relay node. 5 can be assigned.
  • the relay node 5 creates a subdivided IP address group based on the assigned IP address group, and assigns one of the IP address groups when the lower relay node 5 is attached.
  • the lower relay node 5 can assign an IP address group or an IP address to the lower relay node 5.
  • the S11 interface is also set up with the relay node 5 in order to control the S / PGW function of the relay node 5. Set.
  • the overhead can be reduced as compared with the case where the S11 interface is set when the UE is attached to the relay node 5.
  • the relay node 5 can distinguish S1 messages to lower nodes and distribute S1 messages to corresponding lower nodes.
  • the S1 message from the lower node can be distinguished and transferred to the upper node.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the donor base station 3B.
  • FIG. 10 shows a hardware configuration example of the donor base station 3B.
  • the donor base station 3B includes a transmission path interface 131, an L2 switch (L2SW) 132, a control unit 133, a baseband processing unit 134, and a radio interface 135.
  • L2SW L2 switch
  • Each of these units is realized by one or more hardware or hardware chips such as an electric / electronic circuit, an IC, an LSI, and an ASIC.
  • the wireless interface 135 includes an antenna 136, a broadband amplifier 137, an analog-digital converter (A / D) and a digital-analog converter (D / A) 138, an input / output port (I / O) 139, and the like.
  • the radio interface 135 receives a radio signal from the UE 4 or the relay node 5 located in the cell of the donor base station 3B by the antenna 136, converts it to a digital signal by the A / D converter 138, and passes through the input / output port 139. Input to the L2 switch 132.
  • the radio interface 135 D / A converts the signal from the L2 switch 132, amplifies the signal by the broadband amplifier 137, and radiates it from the antenna 136, thereby transmitting the radio signal to the UE 4 and the relay node 5 in the cell. Can do.
  • the L2 switch 132 performs a switching process of a signal (message) transmitted between the control unit 133, the wireless interface 135, the baseband processing unit 134, and the transmission path interface 131.
  • the baseband processing unit 134 includes a processor such as a digital signal processor (DSP) 134A, and a memory (MEM) 134B that is a storage medium (storage) in which programs and data executed by the DSP 134A are stored, and the DSP 134A includes a memory 134B.
  • DSP digital signal processor
  • MEM memory
  • the baseband processing of the signal input from the L2 switch 132 is performed by executing the program (firmware) stored in the, and the processed signal is output to the L2 switch 132.
  • the transmission path interface 131 is connected to the MME 6 and S / PGW (not shown) via the S1 interface on the IP network 10, and includes other base stations 3 (including the donor base station 3B) via the X2 interface. ) And exchange signals with them.
  • the control unit 133 includes a processor (microprocessor) such as a central processing unit (CPU) 133A and a memory (MEM) 133B that is a storage medium (storage) in which programs and data executed by the CPU 133A are stored. Executes various programs such as message processing, call processing, connection management between devices, and monitoring processing by executing programs stored in the memory 133B.
  • processor microprocessor
  • CPU central processing unit
  • MEM memory
  • the donor base station 3B illustrated in FIG. 10 includes three systems of the radio interface 135 and the baseband processing unit 134, but the number of systems can be set as appropriate with one or more.
  • FIG. 11 shows functional blocks realized by executing firmware by the DSP 134A of the baseband processing unit 134 shown in FIG.
  • the execution of the firmware causes the control unit communication unit 141 that manages communication processing with the control unit 133, the traffic management unit (GTP management unit) 142, and the traffic transfer processing unit (GTP transfer processing unit) 143. Realized.
  • the traffic management unit 142 and the traffic transfer processing unit 143 manage traffic relay (GTP-U tunnel-radio bearer) pair processing between the relay node 5 and the MME 6.
  • a traffic monitoring / cell state monitoring unit 144 that monitors traffic and cell state by executing firmware, a secret setting / release unit 145 that performs secret setting and release setting of information, and a radio that performs processing related to the radio layer
  • the layer processing unit 146 is realized.
  • FIG. 12 shows functional blocks realized by program execution by the CPU 133A of the control unit 133 shown in FIG.
  • the control unit 133 functions as an apparatus including a message processing unit 151 including a reception unit 161, a transmission unit 162, an analysis unit 163, and each protocol processing unit 164.
  • the control unit 133 includes a call processing unit 152 that performs call processing for the UE 4 and the relay node 5, an IP address allocation control unit 153 that performs IP address allocation control for the relay node 5, and an IP address group. And functions as a device having an IP address pool 154 corresponding to the IP address list 35.
  • the control unit 133 causes the resource management unit 155, the DeNB-UE connection management control unit 156 to perform connection management and control between the donor base station 3B and the UE 4, the donor base station 3B, and the relay node 5 It functions as a device including a DeNB-Relay connection management control unit 157 that performs connection management and control with each other, and each device processing unit monitoring control unit 158.
  • FIGS. 11 and 12 can be realized using one or more general-purpose or dedicated hardware chips.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing example of the reception unit 161.
  • the processing of the reception unit 161 illustrated in FIG. 13 is started after the initial setting in the donor base station 3B, for example. However, the processing of the receiving unit 161 may be started by another trigger.
  • the receiving unit 161 checks the head of a reception queue (not shown) (step S101).
  • the data received by the wireless interface 135 and the transmission path interface 131 (FIG. 10) is stored (attached) in the reception queue.
  • Data stored in the reception queue is subjected to processing such as transport layer header removal, or processing such as assigning an interface ID attached to the reception queue, and has a message format.
  • the reception unit 161 determines whether or not data (message) is stored at the head of the reception queue (step S102). At this time, if there is no message (N in S102), the process returns to step S101. On the other hand, if there is a message (Y in S102), the process proceeds to the next step S103.
  • step S103 the message is extracted from the head of the reception queue and transferred to the analysis unit 163 (step S104). Thereafter, the process returns to step S101.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing example of the transmission unit 162.
  • the processing of the transmission unit 162 illustrated in FIG. 14 is started after the initial setting in the donor base station 3B, for example. But the process of the transmission part 162 may be started by another trigger.
  • the transmission unit 162 checks the head of a transmission queue (not shown) (step S111).
  • messages from the analysis unit 163 and each protocol processing unit 164 are stored (attached) in the transmission queue.
  • the message includes an identifier (ID) that can distinguish the destination interface (transmission path interface 131, wireless interface (wireless bearer) 135).
  • the transmission unit 162 determines whether or not a message is stored at the head of the transmission queue (step S112). At this time, if there is no message (N in S112), the process returns to step S111. On the other hand, if there is a message, the process proceeds to the next step S113.
  • step S113 the transmission unit 162 takes out the message from the head of the transmission queue and transfers the message to the interface corresponding to the ID included in the message (step S114). Thereafter, the process returns to step S111.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing example of the analysis unit 163. The process illustrated in FIG. 15 is started after the initial setting in the donor base station 3B, for example. However, the process of FIG. 15 may be started by another trigger.
  • the analysis unit 163 receives a message from the reception unit 161 (step S121). Next, the analysis unit 163 analyzes the message protocol (step S122). Next, the analysis unit 163 determines the protocol type of the message (step S123).
  • step S124 If “S1AP”, the process proceeds to step S125. If “S1AP”, the process proceeds to step S130.
  • step S124 when the protocol type is RRC, the RRC protocol process is executed by each protocol processing unit 164 (FIG. 15). Thereafter, the process returns to step S121.
  • the analysis unit 163 extracts the session ID in the S1AP message from the message.
  • the session ID is an identifier (ID) for distinguishing S1AP sessions, and is a unique identifier for each donor base station.
  • the analysis unit 163 determines whether or not the session ID is a relay target (step S126). At this time, if the session ID is not a relay target (N in S126), the S1AP protocol process is executed by each protocol processing unit 164 (step S127). Thereafter, the process returns to step S121.
  • the analysis unit 163 refers to a transfer conversion table (not shown) and rewrites the message according to the setting contents in the transfer conversion table (step S128). Thereafter, the analysis unit 163 attaches (stores) the rewritten message to the transmission queue (step S129), and returns the process to step S121.
  • GTP-TEID is an identifier (ID) for distinguishing S11AP sessions, and is a unique identifier for each donor base station.
  • the analysis unit 163 determines whether the GTP-TEID is a relay target (step S131). At this time, if the GTP-TEID is not a relay target (N in S131), the S11AP protocol process is executed by each protocol processing unit 164 (step S132). Thereafter, the process returns to step S121.
  • the analysis unit 163 refers to a transfer conversion table (not shown) and rewrites the message according to the setting contents in the transfer conversion table (step S133). Thereafter, the analysis unit 163 attaches (stores) the rewritten message to the transmission queue (step S134), and returns the process to step S121.
  • the analysis unit 163 determines the protocol type, and determines whether the S1AP message and the S11AP message are to be relayed based on the session ID or GTP-TEID. And is stored in the transmission queue.
  • the transfer conversion table describes the conversion contents of messages corresponding to session IDs and GTP-TEIDs.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of processing (subroutine of S132 (FIG. 15)) of the S11AP protocol processing unit (S11 processing unit) included in each protocol processing unit 164 (FIG. 12).
  • the protocol processing unit receives a message and analyzes the message (step S141) to determine the message type (step S142).
  • step S147 If the message is “Create Session Request”, the process proceeds to step S143. If the message is other than “Create Session Request”, other message processing is executed (step S147).
  • step S143 the S11AP protocol processing unit determines whether “Create Session Request” includes an IP address request. At this time, if the IP address request is not included (N in S143), the process proceeds to Step SS146.
  • the S11AP protocol processing unit requests an IP address group from the IP address allocation control unit 153 (FIG. 12) (step S144). That is, the S11AP protocol processing unit sends an IP address group acquisition request message to the IP address allocation control unit 153.
  • the S11AP protocol processing unit receives the IP address group from the IP address assignment control unit 153 (step S145), and performs processing for other parameters in the message (step S146).
  • the S11AP protocol processing unit determines whether or not there is an error relating to the message or processing for the message (step S148).
  • the S11AP protocol processing unit If there is no error (N in S148), the S11AP protocol processing unit generates a normal response message “Create Session Response” (step S149). At this time, the S11AP protocol processing unit adds a parameter including an IP address group to the response message.
  • the S11AP protocol processing unit attaches (stores) the response message “Create Session Response” to the transmission queue of the transmission unit 162, and returns the process to step S141.
  • step S148 if it is determined in step S148 that there is an error (Y in S148), the S11AP protocol processing unit generates an error response message “Create Session Reject” (step S151) and sends it to the IP address allocation control unit 153. Cancel is transmitted (step S152). Then, the S11AP protocol processing unit stores “Create Session Reject” in the transmission queue, and returns the process to step S141.
  • the S11AP protocol processing unit determines whether or not an IP address request is included in the S11AP message, and if included, obtains an IP address group from the IP address assignment control unit, and obtains this IP address. Attach a reply message containing a group to the send queue.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a processing example of the IP address assignment control unit 153 (FIG. 12).
  • the IP address assignment control unit 153 creates an IP address pool 154 (IP address list 35) (step S161).
  • IP address pool 154 IP address list 35
  • a plurality of IP addresses that are initially registered in the IP address pool 154 are determined in advance.
  • the IP addresses of a plurality of IPs in the initial state are held as initial data in the IP address pool 154.
  • the IP address allocation control unit 153 determines the number of IP addresses to be allocated (IP address allocation number) in response to one IP address request.
  • the number of IP addresses is determined in advance, and the IP address assignment control unit 153 can determine the number by adopting the predetermined (set) number of IP addresses.
  • the IP address assignment control unit 153 generates a plurality of IP address groups from the plurality of IP addresses by dividing the plurality of IP addresses in the initial state by the number of IP address assignments (step S162).
  • the number of divisions for a plurality of IP addresses in the initial state may be set in advance, and the IP address assignment control unit 153 may generate a plurality of IP address groups from the plurality of IP addresses based on the number of divisions.
  • the IP address assignment control unit 153 assigns an unassigned flag to all IP addresses in the IP address pool 154 (step S163).
  • the unassigned flag may be assigned for each IP address or may be assigned for each IP address group.
  • “unassigned” is indicated when the flag is off, and “allocated” is indicated when the flag is on.
  • the reverse may be possible.
  • steps S161 to S163 described above are processes at the time of initial setting of the IP address pool 154.
  • step S163 ends, the IP address allocation control unit 153 transitions to a state of waiting for a message from the S11AP protocol processing unit.
  • step S164 the IP address allocation control unit 153 analyzes the message received from the S11AP protocol processing unit, and determines the message type (step S165). At this time, if the message type is an IP address group acquisition request, the process proceeds to step S166, and if the message type is an IP address group cancel, the process proceeds to step S168.
  • step S166 the IP address allocation control unit 153 acquires one of the IP addresses that are not allocated from the IP address pool 154. Subsequently, the IP address allocation control unit 153 sets a flag for the acquired IP address group to ON (allocated) (step S167). Thereafter, the process returns to step S164 to enter a standby state for the next message.
  • step S168 the IP address assignment control unit 153 sets the flags corresponding to all the IP addresses to be canceled to OFF (unassigned). Thereafter, the process returns to step S164 to enter a standby state for the next message.
  • FIG. 18 shows an S1AP protocol processing unit (hereinafter referred to as an S1 processing unit) included in each protocol processing unit 164 (FIG. 12) of the donor base station 3B when the relay node 5 is attached to the donor base station 3B. It is a flowchart which shows the example of the process (The subroutine (FIG. 15) of step S127).
  • the S1 processing unit is in a message waiting state, performs analysis when receiving a message (step S171), and determines a message type (step S172). At this time, if the message type is “Initial Context Setup Request”, the S1 processing unit advances the process to step S173. On the other hand, if the message type is a message other than “Initial Context Setup Request”, processing for other messages is executed (step S178).
  • step S173 the S1 processing unit instructs the context construction by transmitting the relay node related parameter to the DeNB-Relay connection management control unit 157 (denoted as DR control unit 157 in FIG. 12).
  • step S174 the S1 processing unit receives a completion response from the DR control unit 157. Then, the S1 processing unit transfers the NAS message “Attach Accept” to the RRC protocol processing unit (also referred to as RRC processing unit) in each protocol processing unit 164 (step S175).
  • RRC protocol processing unit also referred to as RRC processing unit
  • the S1 processing unit waits for a message from the RRC processing unit (step S176). Note that the actual processing of step S176 is processed as a response of “Initial Context Setup Setup Request” determined through message reception and analysis processing in steps S171 and S172.
  • the S1 processing unit determines whether there is an error in processing related to the message content and the message (step S179). At this time, if there is no error (N in S179), the S1 processing unit creates a response message “Initial Context Setup Setup Response” to “Initial Context Setup Request” (step S180) and stores it in the transmission queue of the transmission unit 162. (Step S181). Thereafter, the process returns to step S171.
  • the S1 processing unit determines whether there is an error (Y in S179). If there is an error (Y in S179), the S1 processing unit generates an error response message “Initial Context Setup Reject” (step S182) and stores it in the transmission queue (step S181).
  • FIG. 18 shows processing when the relay node 5 is attached (at the time of relay attachment).
  • the process in which the relay node related parameter is transmitted to the DR control unit 157 in step S173 is the same as the DeNB-UE connection management control unit 156 (also referred to as the DU control unit 156). )
  • the process of instructing context construction is the same as the processing at the time of relay attachment.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a processing example by the RRC protocol processing unit (RRC processing unit) in each protocol processing unit corresponding to the processing shown in FIG.
  • RRC processing unit RRC protocol processing unit
  • the RRC processing unit is in a message waiting state, performs analysis when receiving a message (step S191), and determines a message type (step S192). At this time, if the message is not a NAS message from the S1AP processing unit, other message processing is performed (step S199).
  • the RRC processing unit shall transmit“ Attach Request ”with the RRC message“ RRC Connection Reconfiguration ”from the related parameters included therein. Is determined (step S193).
  • the RRC processing unit creates “RRC Connection Reconfiguration” carrying “Attach Request” (step S194), and attaches the message to the transmission queue of the transmission unit 162 (step S195).
  • the RRC processing unit waits to receive “RRC Connection Reconfiguration Complete”, which is a response message of “RRC Connection Reconfiguration” (step S196). Actually, it is performed by waiting for the reception of “RRC Connection Reconfiguration Complete” to be determined by the message reception and analysis processing in step S191 and the message type determination processing (step S192).
  • step S197 When “RRC Connection Reconfiguration Complete” is received (step S197), the RRC processing unit notifies the S1 processing unit that RRC Connection Reconfiguration has been completed along with the parameters in “RRC Connection Reconfiguration Complete” (step S197). S198). Thereafter, the process returns to step S191.
  • step S176 when the error response message “RRC Connection Reconfiguration Failure” is received, the RRC processing unit notifies the S1 processing unit of the error.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a processing example of DeNB-Relay connection management performed by the DeNB-Relay connection management control unit (DR control unit) 156.
  • DR control unit DeNB-Relay connection management control unit
  • the process shown in FIG. 20 is started when the DR control unit 156 receives a context creation parameter from the S1 processing unit (step S201).
  • the DR control unit 156 creates a context for the relay node. Subsequently, the DR control unit 156 creates a transfer conversion table for the S1AP message (step S203). Furthermore, the DR control unit 156 also creates a transfer conversion table for the S11AP message (step S204).
  • the DR control unit 156 transmits the U plane related parameters to the traffic management unit 142 (FIG. 11) (step S205), and ends the process.
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating a processing example of DeNB-UE connection management by the DeNB-UE connection management control unit (DU control unit) 157.
  • DU control unit DeNB-UE connection management control unit
  • the process shown in FIG. 21 is started when the DU control unit 157 receives a context creation parameter from the S1 processing unit (step S211).
  • the DU control unit 157 creates a context for the UE. Then, the DU control unit 157 transmits the U plane related parameters to the traffic management unit 142 (FIG. 11) (step S213), and ends the process.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a processing example of donor base station traffic management by the traffic management unit 142 (FIG. 11).
  • the traffic management unit 142 starts processing by receiving the U-plane related parameter from the DR control unit 157 (step S221).
  • the traffic management unit 142 creates a transfer conversion table for U-plane traffic (GTP-U) (step S222). Thereafter, the process ends.
  • FIG. 23 is a flowchart showing a processing example of donor base station traffic transfer by the traffic transfer unit.
  • the processing in FIG. 23 is started when the traffic transfer unit 143 receives U-plane traffic (step S231).
  • the traffic transfer unit 143 performs, for the received U-plane traffic, a header replacement process for data (packets) in the traffic based on the transfer conversion table created by the traffic management unit 142 (step S232). Then, the U plane traffic whose header has been replaced is transmitted (step S233). As a result, the U-plane traffic can be transferred to a desired destination.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example of the relay node 5.
  • FIG. 24 shows a hardware configuration example of the relay node 5.
  • the relay node 5 includes an L2 switch (L2SW) 202, a control unit 204, a baseband processing unit 203, and a wireless interface 201.
  • L2SW L2 switch
  • the relay node 5 includes an L2 switch (L2SW) 202, a control unit 204, a baseband processing unit 203, and a wireless interface 201.
  • L2SW L2 switch
  • the wireless interface 201 includes an antenna 206, a broadband amplifier 207, an analog-digital converter (A / D) and a digital-analog converter (D / A) 208, an input / output port (I / O) 209, and the like.
  • the radio interface 201 receives a radio signal from the UE 4, another relay node 5, and the donor base station 3 ⁇ / b> B located in the cell of the relay node 5 by the antenna 206, converts the radio signal to a digital signal by the A / D converter 208, The data is input to the L2 switch 202 via the input / output port 209.
  • the radio interface 201 performs D / A conversion on the signal from the L2 switch 202, amplifies the signal by the broadband amplifier 207, and radiates it from the antenna 206, whereby the radio signal is transmitted to the UE 4, the relay node 5, the donor base station in the cell. Can be sent to 3B.
  • the L2 switch 202 performs switching processing of signals transmitted between the control unit 204, the wireless interface 201, the baseband processing unit 203, and the transmission path interface 131.
  • the baseband processing unit 203 includes a processor such as the DSP 203A and a memory (MEM) 203B that is a storage medium (storage) in which a program and data executed by the DSP 203A are stored, and a program (DSP) stored in the memory 203B ( Firmware) is executed, baseband processing of the signal input from the L2 switch 202 is performed, and the processed signal is output to the L2 switch 202.
  • a processor such as the DSP 203A and a memory (MEM) 203B that is a storage medium (storage) in which a program and data executed by the DSP 203A are stored, and a program (DSP) stored in the memory 203B ( Firmware) is executed, baseband processing of the signal input from the L2 switch 202 is performed, and the processed signal is output to the L2 switch 202.
  • MEM memory
  • the control unit 204 includes a processor (microprocessor) such as a central processing unit (CPU) 204A, and a memory (MEM) 204B that is a storage medium (storage) in which programs and data executed by the CPU 204A are stored. Executes various programs such as message processing, call processing, connection management between devices, and monitoring processing by executing programs stored in the memory 204B.
  • the control unit 204 is connected to a USIM card (Universal Subscriber Identity Module Card) 205 in which the IMSI is stored.
  • USIM card Universal Subscriber Identity Module Card
  • FIG. 25 shows functional blocks realized by executing firmware by the DSP 203A of the baseband processing unit 203 shown in FIG.
  • FIG. 25 as a block that controls the terminal (UE) function of the relay node 5, a control unit communication unit 211 (211A) that controls communication processing with the control unit 133, a traffic monitoring and cell state monitoring unit 214 (214A), and A cell search control unit 215 that controls cell search, a secret setting / cancellation unit 216 (216A) that performs secret setting and setting cancellation of information, and a radio layer processing unit 217 (217A) that controls radio layer processing. It has been.
  • control unit communication unit 211 (211B), the traffic management (GTP management) unit 212, and the traffic transfer (GTP transfer processing) unit 213 are used as blocks that control the base station function and the S / PGW function of the relay node 5.
  • a traffic monitoring and cell state monitoring unit 214 (214A), a concealment setting / releasing unit 216 (216B), and a wireless layer processing unit 217 (217B) are provided.
  • FIG. 26 shows functional blocks realized by executing a program (software) by the CPU of the control unit shown in FIG.
  • the functional blocks realized by the control unit 204 can also be divided into a block group that manages a terminal (UE) function and a block group that manages a base station function and an S / PGW function.
  • UE terminal
  • S / PGW S / PGW
  • a connection management control unit (also referred to as a host control unit) 232 and an apparatus processing unit monitoring control unit 233 are provided.
  • the message processing unit 221 (221B), the call processing unit 227, the IP address allocation control unit 228, and the IP address pool 229 are grouped as blocks that control the base station function and the S / PGW function.
  • the message processing unit 221 (221A, 221B) includes a reception unit 223, a transmission unit 224, an analysis unit 225, and each protocol processing unit 226.
  • the blocks 221, 227, 230, 231 and 234, 232 and 235, and 233 connected by a double line are actually integrated functions.
  • FIGS. 25 and 26 can be realized using one or more general-purpose or dedicated hardware chips.
  • IP address group assignment processing by relay node 5 ⁇ IP address group assignment processing by relay node 5 will be described.
  • the processing of the S11 processing unit relating to the assignment of the IP address group shown in FIG. 16 is the same as the S11 processing unit in each protocol processing unit 226 (226B) in the base station function and S / PGW function of the relay node 5 shown in FIG. It is the same as the process. Therefore, the description is omitted.
  • FIG. 27 is a flowchart showing a processing example of the IP address assignment control unit 228 (FIG. 26) corresponding to the S11 processing unit of the relay node 5.
  • the IP address assignment control unit 228 is assigned from the RRC protocol processing unit (RRC processing unit) in each protocol processing unit 226B from the IP address group (donor base station 3B or upper relay node 5). IP address group) is received (step S251).
  • the IP address allocation control unit 228 determines the number of IP addresses to be allocated (IP address allocation number) in response to one IP address request.
  • the number of IP addresses can be determined by adopting an IP address determined in advance.
  • the IP address assignment control unit 228 generates a plurality of IP address groups by dividing the plurality of IP addresses forming the received IP address group by the number of IP address assignments (step S252).
  • the division number for the received IP address group may be set in advance, and the IP address assignment control unit 228 may generate a plurality of IP address groups from the IP address group by the division number.
  • the IP address assignment control unit 228 registers a plurality of IP address groups in the IP address pool 229 (IP address list 35A), and assigns an unassigned flag to all the registered IP addresses (step S253). At this time, the unassigned flag may be assigned for each IP address or may be assigned for each IP address group. In the present embodiment, “unassigned” is indicated when the flag is off, and “allocated” is indicated when the flag is on. However, the reverse may be possible.
  • steps S251 to S253 described above are processes at the time of initial setting of the IP address pool 229 accompanying the first attachment of the relay node 5.
  • step S253 ends, the IP address allocation control unit 228 transitions to a state of waiting for a message from the S11 processing unit.
  • step S254 the IP address allocation control unit 228 analyzes the message received from the S11 processing unit, and determines the message type (step S255). At this time, if the message type is an IP address group acquisition request, the process proceeds to step S256, and if the message type is an IP address group cancel, the process proceeds to step S258.
  • step S256 the IP address allocation control unit 228 acquires one of the IP addresses that are not allocated from the IP address pool 229. Subsequently, the IP address allocation control unit 228 sets a flag for the acquired IP address group to ON (allocated) (step S257). Thereafter, the process returns to step S254 to enter a standby state for the next message.
  • step S258 the IP address assignment control unit 228 sets off (unassigned) flags corresponding to all the IP addresses to be canceled. Thereafter, the process returns to step S257 to enter a standby state for the next message.
  • the relay node 5 can assign an IP address group to the other relay nodes 5 under its control.
  • the number of IP addresses included in each IP address group may be 1. In this case, only the IP address used by the subordinate relay node 5 may be transmitted to the subordinate relay node 5.
  • IP address reception processing Next, an IP address reception process for receiving an IP address from the donor base station 3B or the upper relay node 5 will be described.
  • the IP address reception process is performed by the RRC protocol processing unit (RRC processing unit) included in each protocol processing unit 226B in the relay node 5.
  • RRC processing unit included in each protocol processing unit 226B in the relay node 5.
  • FIG. 28 shows an example of IP address reception processing by the RRC processing unit.
  • the RRC processing unit when receiving the message, analyzes the message (step S261) and determines the message type (step S262).
  • step S263 If the message is “RRC Connection Reconfiguration”, the process proceeds to step S263, and if it is any other message, the process corresponding to the message is executed (step S271).
  • the RRC processing unit extracts an IP address group included in “RRC Connection Reconfiguration”.
  • a flag is assigned to one of the IP address groups (for example, the head IP address) included in “RRC ⁇ ConnectionIPReconfiguration”.
  • the IP address to which the flag is assigned indicates that the IP address group is determined to be the IP address to be used by the subordinate relay node 5 itself, which is determined by the assignment source of the IP address group (donor base station 3B or upper relay node 5). For this reason, the RRC processing unit sets the IP address to which the flag is assigned as the IP address of the relay node 5 itself.
  • the RRC processing unit transmits the remaining IP address to the IP address allocation control unit 228 (step S264).
  • the remaining IP addresses are used for assignment to other relay nodes 5 located below the relay node 5.
  • the RRC processing unit transfers the NAS message “Attach Accept” to the NAS protocol processing unit (included in each protocol processing unit 226B) (step S265).
  • the RRC processing unit performs processing related to other parameters included in “RRC Connection Reconfiguration” (step S266).
  • the RRC processing unit determines whether or not there is an error related to the message and message processing (step S267). If there is no error (N in S267), the RRC processing unit generates a normal response message “RRC Connection Reconfiguration Complete” (step S268) and attaches (stores) it to the transmission queue of the transmission unit 224 (step S269). .
  • step S270 the RRC processing unit generates an error response message “RRC Connection Reconfiguration Failure” (step S270) and stores it in the transmission queue (step S269). After step S269 ends, the process returns to step S261.
  • the relay node 5 sets one of the IP addresses received from the donor base station 3B or the relay node 5 which is a higher-level device as the IP address of the relay node 5 itself, and the rest is the subordinate relay node 5 This is sent to the IP address assignment control unit 228 to register it in the IP address pool 229 for assignment to the IP address pool.
  • FIG. 29 shows each protocol processing unit 226B (FIG. 29) of the relay node 5B when another relay node 5 (eg, the relay node 5A in FIG. 3) is attached to the relay node 5 (eg, the relay node 5B in FIG. 3).
  • S1AP protocol process part S1 process part
  • step S173A is provided instead of step S173 of FIG.
  • the S1 processing unit instructs the context construction by transmitting the relay node related parameters to the self-relay Relay connection management control unit (lower control unit) 234.
  • step S173A is the same as the processing in FIG. Also, the processing by the RRC processing unit is executed in accordance with the processing of step S175 in FIG. 29, but the content of the processing is the same as the processing of the RRC processing unit shown in FIG.
  • FIG. 29 also shows processing in the relay node 5B when the relay node 5A is attached.
  • the process in step S173A sends a related parameter of UE4 to the Relay-UE connection management control unit (RU control unit) 235 to instruct the context construction. Except for this point, the process at the time of UE attachment is the same as the process at the time of relay attachment.
  • RU control unit Relay-UE connection management control unit
  • FIG. 30 is a flowchart showing a processing example of the own-relay Relay connection management control unit (lower control unit) 234 (FIG. 26).
  • step S281 the lower-level control unit 234 receives a context creation parameter from the S1AP protocol processing unit (S1 processing unit) (step S281).
  • the lower control unit 234 creates a context for the lower relay node 5. Subsequently, the lower-level control unit 234 creates an S1AP message transfer conversion table (step S283). Further, the lower-level control unit 234 also creates a transfer conversion table for the S11AP message (step S284).
  • the lower control unit 234 transmits the U plane related parameters to the traffic management unit 212 (FIG. 25) (step S285), and ends the process.
  • FIG. 31 is a flowchart showing a processing example of Relay-UE connection management by the Relay-UE connection management control unit (RU control unit) 235 (FIG. 26).
  • RU control unit Relay-UE connection management control unit
  • the processing shown in FIG. 31 is started when the RU control unit 235 receives a context creation parameter from the S1AP protocol processing unit (S1 processing unit) (step S291).
  • the RU control unit 235 creates a context for the UE (related parameters for U plane management). Then, the RU control unit 235 transmits the U plane related parameters to the traffic management unit 212 (FIG. 25) (step S293), and ends the process.
  • FIG. 32 is a flowchart showing a processing example of the Relay-DeNB connection management control unit (RD control unit) 231 (FIG. 26).
  • RD control unit Relay-DeNB connection management control unit
  • an attach procedure (relay attach procedure) to the donor base station 3B in a format in which the relay node 5 is UE is executed.
  • the RD control unit 231 manages each radio bearer by recognizing the higher level apparatus as the donor base station 3B by relay attachment (step S302).
  • FIG. 33 is a flowchart showing a processing example of the self-upper relay connection management control unit (upper control unit) 232 (FIG. 26).
  • an attach procedure (relay attach procedure) to the higher-order relay node 5 in a format in which the relay node 5 is set to UE is executed.
  • the host controller 232 recognizes the relay device 5 as a relay node 5 by relay attachment, and manages each radio bearer (step S312).
  • FIG. 34 is a flowchart illustrating an example of processing performed by the traffic management unit 212 (FIG. 25).
  • the traffic management unit 212 starts the processing by receiving the U-plane related parameter from the lower control unit 234 (step S321).
  • the traffic management unit 212 creates a transfer conversion table for U-plane traffic (GTP-U) (step S322). Thereafter, the process ends.
  • FIG. 35 is a flowchart showing a processing example of relay node traffic transfer by the traffic transfer unit 213. The processing in FIG. 35 is started when the traffic transfer unit 213 receives U-plane traffic (step S331).
  • the traffic transfer unit 213 performs a header replacement process on the data (packet) in the traffic based on the transfer conversion table created by the traffic management unit 212 for the received U-plane traffic (step S332). Then, the U plane traffic whose header has been replaced is transmitted (step S333). As a result, the U-plane traffic can be transferred to a desired destination.
  • FIG. 36 is a flowchart showing a processing example of the MME 6 when the relay node 5 is attached. The process in FIG. 36 is started when the MME 6 receives the NAS message “Attach Request” (step S341).
  • the MME 6 takes out the device identification ID included in the “Attach Request” (step S342), and determines whether the device identification ID is IMSI (step S343). If the device identification ID is not IMSI (N in S343), it is recognized that the attached device is not the first attach, and the existing terminal attach process is executed (step S356).
  • step S343 an IMSI inquiry is transmitted to the HSS 9 (FIGS. 1 and 10) (step S344).
  • the MME 6 determines whether the device having the IMSI is the relay node 5 (step S346). For this determination, information (for example, device type information) indicating whether the device having the IMSI is the relay node 5 or the UE 4 included in the IMSI correspondence information can be used.
  • step S346 If the device having the IMSI is not the relay node 5 (N in S346), the process proceeds to step S356. On the other hand, when the device having the IMSI is the relay node 5 (Y in S346), the existing terminal authentication and security-related processing is executed (step S347). As a result, the processing relating to S5 to S10 shown in FIG. 3 is executed.
  • the MME 6 transmits a bearer setting request message “Create Session Request” to the donor base station 3B that relayed the “Attach Request” (step S348).
  • the MME 6 receives a response message “Create Session Response” including the IP address group from the donor base station 3B (Step S349), and assigns a flag to one of the received IP address groups, thereby changing the IP address group.
  • the IP address used by the receiving relay node 5 is clearly indicated (step S350).
  • the MME 6 puts the IP address group, “Attach Accept”, S1AP-ID (S1AP interface identifier), and GTP-TEID (S11AP interface identifier) in the S1AP message “Initial Context Setup Request”. It transmits to 3B (step S351).
  • the MME 6 receives a response message “Initial Context Setup Response” from the donor base station 3B (step S352), and further receives a response message “Attach Accept” of “Attach Accept” (step S353).
  • the MME 6 receives “S1 Setup Request” from the relay node 5 (step S354). Then, the MME 6 registers the relay node 5 in the device management table held by itself (step S355). Identification information (IP address, S1AP-ID and GTP-TEID) related to the relay node 5 and the like are registered in the device management table. Identification information related to the donor base station 3B is also registered in the device management table.
  • the MME 6 can recognize the donor base station 3B and the relay node 5. Further, when the information of the relay node 5 under the control of the donor base station 3B is included in the device management table, the MME 6 can also recognize the topology of the relay node 5 below the donor base station 3B.
  • relay node 5 (relay node 5B) under the control of the donor base station 3B and the relay node 5A under the control of the relay node 5B have the same configuration.
  • the relay node 5 under the control of another relay node 5 has a configuration for having the relay node 5 under its own control.
  • the relay node 5 that is located at the end and is not assigned an IP address to be assigned from the upper relay node 5 to the subordinate relay node 5 (For example, a configuration related to S11 interface setting for receiving an IP address assignment instruction from the MME 6).
  • the upper relay node 5 receives a notification that the lower relay node 5 is a relay node 5 that cannot be subordinate to the lower relay node 5.
  • a single IP address may be assigned.
  • the S11AP link setting between relay nodes may be omitted.
  • Wireless network eUTRAN 2 ... Core network 3A ... Base station (eNodeB) 3B ... Donor-eNodeB (base station) 4 ... Wireless terminal (UE) 5.
  • Relay node (RN) (relay device) 6 ... MME (high-level device, control device) 7 ... SGW 8 ... PGW 9 ... HSS 31 ... Donor base station proxy base station function 32 ... Donor base station proxy S / PGW function 33 ... Donor base station S / PGW function 35, 35A ... IP address list 51 ... Relay node base station function 52 ... Relay node UE function 53 ... Relay node S / PGW function 54 ... Relay node proxy S / PGW functions 164, 226 ... Each protocol processing unit 153 228... IP address allocation control unit 154, 229... IP address pool

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Abstract

セルラーフォンサービスを提供するための基地局と無線端末との間の無線インタフェースを中継する、基地局および無線端末からの制御信号を終端可能な中継装置に対するIPアドレスの割当方法であって、基地局が、基地局自身の配下に位置する第1の中継装置に対して複数のIPアドレスを割り当て、第1の中継装置が、配下に位置する第2の中継装置に対して、基地局から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも1つを割り当てることを含む。

Description

中継装置に対するIPアドレスの割当方法
 本発明は、中継装置に対するIPアドレスの割当方法に関する。
 移動通信システムの分野では、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(3rd 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。
 3GPPでは、LTEに関して、サービスエリアの拡大や品質向上を図る方策の一つとして、基地局(“eNodeB(eNB)”と呼ばれる)と無線端末("User Equipment(UE)"と呼ばれる)間のインタフェース中継を行う中継装置(“リレーノード”と呼ばれる)が検討されている。
 リレーノードは、基地局から受信される電波を増幅してサービスエリアを広げるいわゆるリピータと呼ばれる中継装置とは異なり、基地局及び無線端末からの制御信号を含む各種信号をいったん終端し、中継相手(無線端末又は基地局)に信号を加工して送る。このように、リレーノードは、リピータよりもインテリジェントに動作する。
 したがって、リレーノードと無線端末との通信可能範囲であるセルは、リレーノードが中継を行う本来の基地局(“ドナー基地局(Donor eNodeB)”と呼ばれる)がサービスしている(通信可能範囲である)セルと異なるセルとして扱われる(少なくとも無線端末からは異なるセルとして見える)のが、リピータと大きく異なっている。
3GPP TR 36.806 V9.0.0(2010-03)(Release 9)
 現状における3GPPでは、ドナー基地局に対して、リレーノードを直列に多段接続する(マルチホップ構造を適用する)場合における、詳細な仕様について十分な議論がされていないのが実情である。
 例えば、ドナー基地局に接続するリレーノードの配下に位置するリレーノードに対してIPアドレスを割り当てるための仕組みについては十分な検討がなされていない。
 本発明の一態様は、基地局に対して複数の中継装置が多段接続される環境において、他の中継装置の下位に位置する中継装置に効率的にIPアドレスを割り当て可能な技術を提供することを目的とする。
 本発明の態様の一つは、セルラーフォンサービスを提供するための基地局と無線端末との間の無線インタフェースを中継する、前記基地局および前記無線端末からの制御信号を終端可能な中継装置に対するIPアドレスの割当方法であって、
 前記基地局は、前記基地局自身の配下に位置する第1の中継装置に対して複数のIPアドレスを割り当て、
 前記第1の中継装置は、当該第1の中継装置の配下に位置する第2の中継装置に対して、前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも1つを割り当てる
ことを含むIPアドレスの割当方法である。
 本発明の態様の一つによれば、基地局に対して複数の中継装置が多段接続される環境において、他の中継装置の下位に位置する中継装置に効率的にIPアドレスを割り当てることができる。
図1は、本発明の実施形態に係る通信システムの例示である、LTEネットワークシステムの例を示す。 図2は、図1に図示したようなLTEネットワークにおける、リレーノードがLTEネットワーク(リレーノード)にアタッチする場合の動作例を示す。 図3は、図2に示した下位リレーノードのアタッチに係るプロトコルスタックを示す。 図4は、リレーノードを配下に持つドナー基地局に対して、他のリレーノードがアタッチした場合におけるIPアドレス群の割り当て例を示す説明図である。 図5は、図4に示したリレーノードの1つに対して、他のリレーノードがアタッチした場合におけるIPアドレス割り当て動作例を説明する図である。 図6は、IPv4のIPアドレス群の割り当て例を示す。 図7Aは、ドナー基地局とMME間、及びドナー基地局とリレーノード間におけるインタフェース設定を説明する図であり、リレーノードとMMEとの間のS1及びS11インタフェースの設定を説明する図である。 図7Bは、リレーノードの下位に他のリレーノードがアタッチした場合における下位リレーノードとMMEとの間のS1及びS11インタフェースの設定を説明する図である。 図8は、図1に図示したLTEネットワークにおいて、リレーノードの配下として無線端末(UE)がアタッチする場合の動作例について説明する図である。 図9は、UEアタッチに係るプロトコルスタックを示す。 図10は、ドナー基地局の構成例を示す図である。 図11は、図10に示したベースバンド処理部のDSPによるファームウェアの実行によって実現される機能ブロックを示す。 図12は、図10に示した制御部のCPUによるプログラム実行によって実現される機能ブロックを示す。 図13は、ドナー基地局における、受信部の処理例を示すフローチャートである。 図14は、ドナー基地局における、送信部の処理例を示すフローチャートである。 図15は、ドナー基地局における、分析部の処理例を示すフローチャートである。 図16は、ドナー基地局における、各プロトコル処理部に含まれるS11APプロトコル処理部の処理例を示すフローチャートである。 図17は、ドナー基地局における、IPアドレス割当制御部の処理例を示すフローチャートである。 図18は、ドナー基地局における、各プロトコル処理部に含まれるS1APプロトコル処理部の処理例を示すフローチャートである。 図19は、図18に示した処理に対応する、各プロトコル処理部内のRRCプロトコル処理部による処理例を示すフローチャートである。 図20は、DeNB-Relay接続管理制御部(DR制御部)によるDeNB-Relay接続管理の処理例を示すフローチャートである。 図21は、DeNB-UE接続管理制御部(DU制御部)によるDeNB-UE接続管理の処理例を示すフローチャートである。 図22は、トラフィック管理部によるドナー基地局トラフィック管理の処理例を示すフローチャートである。 図23は、トラフィック転送部によるドナー基地局トラフィック転送の処理例を示すフローチャートである。 図24は、リレーノードの構成例を示す図である。 図25は、図24に示したベースバンド処理部のDSPによるファームウェアの実行によって実現される機能ブロックを示す。 図26は、図24に示した制御部のCPUによるプログラム実行によって実現される機能ブロックを示す。 図27は、リレーノード5のS11処理部に対応するIPアドレス割当制御部)の処理例を示すフローチャートである。 図28は、RRC処理部によるIPアドレス受信処理の例を示す。 図29は、リレーノードに対して他のリレーノードがアタッチした場合における、リレーノードの各プロトコル処理部に含まれるS1APプロトコル処理部の処理例を示すフローチャートである。 図30は、自-下Relay接続管理制御部(下位制御部)の処理例を示すフローチャートである。 図31は、Relay-UE接続管理制御部(RU制御部)によるRelay-UE接続管理の処理例を示すフローチャートである。 図32は、Relay-DeNB接続管理制御部の処理例を示すフローチャートである。 図33は、自-上Relay接続管理制御部(上位制御部)の処理例を示すフローチャートである。 図34は、トラフィック管理部による処理例を示すフローチャートである。 図35は、トラフィック転送部による処理例を示すフローチャートである。 図36は、MME6の処理例を示すフローチャートである。
 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。実施形態の説明は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
 〔第1実施形態〕
 <LTEネットワーク構成>
 図1は、本発明の実施形態に係る通信システムの例示である、LTEネットワークシステムの例を示す。LTEネットワークは、無線端末(UE)を収容する無線網であるeUTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Network、以下「無線網1」)とコアネットワーク(CN)であるEPC(Evolved Packet Core:LTE-Core、以下「コア網2」)とを備える。
 無線網1は、“eNodeB(eNB)”と呼ばれる複数の基地局3を有する(図1には、2つの基地局3を例示)。各基地局3の通信可能範囲(セル)に属する(在圏する)無線端末(UE)4は、基地局3と無線リンクを介して接続される(例えば、図1における基地局3A及び無線端末4Aを参照)。
 複数の基地局3は、基地局3の配下としてリレーノード(RN)と呼ばれる中継装置を収容する、ドナー基地局(DeNB)3を含むことができる(図1のドナー基地局3B参照)。ドナー基地局3Bは、通常の基地局3(3A)と同様に、無線リンクを介して無線端末4と直接に接続されることができる(図1の無線端末4Dを参照)。
 また、ドナー基地局3Bは、1以上のリレーノード5を配下に持ち、リレーノード5と無線リンクを通じて接続されることができる。リレーノード5は、ドナー基地局3Bのセルから独立したセルを有し、リレーノード5のセルに在圏する1以上の無線端末を配下に持つことができる。一方、リレーノード5は、1以上の他のリレーノードを配下に持つこともできる。従って、3以上のリレーノード5が、ドナー基地局3Bに対してカスケード接続されたマルチホップ構造を適用することができる。換言すれば、カスケード接続された複数のリレーノード5は、無線端末4とドナー基地局3Bとの間で信号を多段中継(マルチホップ中継)することができる。
 リレーノード5は、上位装置(ドナー基地局、上位側のリレーノード)及び下位装置(下位側のリレーノード、無線端末)と無線インタフェースで接続され、上位装置と下位装置との間の通信を中継することができる。
 図1の例示では、ドナー基地局3Bには、リレーノード5Bが接続されており、リレーノード5Bには、リレーノード5Aが接続されており、ドナー基地局3Bに対して複数のリレーノードがカスケード接続された例が示されている。このように、実施形態に係るLTEネットワークでは、ドナー基地局3Bに対し、リレーノード5を多段接続することができる。そして、ドナー基地局3Bが配下の無線端末4(4D)を有し、リレーノード5Bが配下の無線端末4(4C)を有し、リレーノード5Aが配下の無線端末4(4B)を有する様子が図示されている。
 上記したように、ドナー基地局3B、及びリレーノード5のそれぞれは、同時に2以上のリレーノード5を配下に持つことができる。従って、図示していないが、複数のリレーノード5が、ドナー基地局3Bを頂点としてツリー形、或いはトーナメント形に接続されたトポロジを形成することが可能である。
 リレーノード5は、RRC(Radio Resource Control)プロトコルを終端することができ、ドナー基地局3Bから独立した制御を実行できる。例えば、リレーノード5は、ドナー基地局3B及び配下の無線端末4のそれぞれから両者間で通信すべき信号を受信し、必要に応じて受信信号に加工を施し、送信側へ送出することができる。
 無線端末4から見て、リレーノード5は基地局3に見える。一方、リレーノード5は、下位装置がリレーノード5か無線端末4かによって異なるアタッチ処理を実行する。ドナー基地局3Bは、リレーノード5Aの存在を認識し、配下のリレーノード5が他のリレーノード5を有するか否かも認識することができる。
 リレーノード5がドナー基地局3Bのセルの外縁(電波状況が良好でない位置)、或いは、ドナー基地局3Bのセル外に設置されることで、無線端末4は、リレーノード5Aとの間で良好な電波環境で通信を行い、リレーノード5は、ドナー基地局3Bへ無線端末4からの信号を中継し、無線端末4がLTEネットワークを用いた通信を行うことができる。これによって、ドナー基地局3Bのサービスエリアの拡大を図る一方で、無線端末4とドナー基地局3B間の無線品質の向上を図ることができる。
 ドナー基地局3Bを含む各基地局3は、“S1インタフェース”と呼ばれるインタフェースを介してコア網2と接続される。一方、基地局3間は、“X2インタフェース”と呼ばれるインタフェースを介して相互に接続される。
 コア網2は、モビリティ・マネジメント・エンティティ(MME)6と、サービング・ゲートウェイ(Serving Gateway:SGW)7と、パケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ(Packet data network Gateway:PGW)8とを含む。
 MME6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。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、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)9と呼ばれる装置とCプレーンのインタフェース(S6a)を介して接続される。
 SGW7は、ユーザデータのパケットデータであるUプレーン(User plane)を扱うゲートウェイ装置である。SGW7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3と接続される。また、SGW7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MME6と接続される。
 PGW8は、インターネットのような外部ネットワークへ接続するためのゲートウェイ装置である。PGW8は、Cプレーン及びUプレーンのインタフェース(S5 GTPなど)を介してSGW7と接続される。
 LTEネットワークでは、IP(Internet Protocol)をベースとした通信が行われる。上記したS1インタフェース、X2インタフェースはIP網10上に構築される。このため、基地局3,リレーノード5,無線端末4のそれぞれはIPアドレスを有することが要求される。
 図1に例示するLTEネットワークでは、リレーノード5及び無線端末4は、網側から貸し出される(割り当てられる)IPアドレスを用いてIP通信を行うことができる。
 <リレーアタッチ(Relay Attach)における動作例>
 リレーノード5は、アタッチ処理を経て、LTEネットワーク(ドナー基地局3B、又は上位側のリレーノード5)に接続される。リレーノード5の最初のアタッチ処理(First Attach)において、当該リレーノード5に対して、IPアドレス群が割り当てられる。
 図2は、図1に図示したようなLTEネットワークにおける、リレーノード5AがLTEネットワーク(リレーノード5B)にアタッチする場合の動作例を示す。
 図2において、リレーノード5A(Relay1)は、リレーノード5Aが無線端末(以下、“UE”と表記することもある)4に対して基地局として振る舞う(機能する)基地局機能51と、リレーノード5Aが上位装置に対してUEとして振る舞う(機能する)UE機能52とを用いる。
 また、リレーノード5Aの上位に位置するリレーノード5B(Relay2)は、配下のリレーノード5(5A)に対する基地局として機能する基地局機能51と、リレーノード5Aに対するS/PGWとして機能するS/PGW機能53とを用いる。
 また、ドナー基地局3Bは、下位装置と上位装置との間のプロキシ転送処理を司るプロキシ基地局機能31(P.eNB)及びプロキシS/PGW機能32(P.S/PGW)とを用いる。
 図2に示すシーケンスは、リレーノード5Aが、リレーノード5Bのセルを探索して捕捉し、リレーノード5Bからの報知情報を受信してリレーノード5Bを検知し、アタッチ手順を開始することによって開始される。また、図2のシーケンスの開始時点で、リレーノード5B,ドナー基地局3B,及びMME6間における、S1インタフェース(S1APリンク)及びS11インタフェース(S11APリンク)は確立済みである。
 最初に、リレーノード5AのUE機能52は、リレーノード5Bの基地局機能51との間で、RRCコネクションを設定する(RRC Connection Setup)(S1)。
 続いて、リレーノード5AのUE機能52は、RRCの発信メッセージである“RRC: Initial Direct Transfer”メッセージにNAS(Non Access Stratum)レイヤのアタッチ要求メッセージ“NAS: Attach Request”を載せてリレーノード5Bに送信する(S2)。
 このときのリレーノード5Aのアタッチ処理は、ファーストアタッチに相当するため、“RRC: Attach Request”には、リレーノード5Aの識別番号であるIMSI(International Mobile Subscriber Identity)が設定される。
 リレーノード5Bの基地局機能51は、リレーノード5Bとドナー基地局3Bとの間に設定されているS1インタフェースを用いて、リレーノード5Aから受信される“RRC: Attach Request”を、S1AP(S1 Application Protocol)に基づくS1APメッセージ“S1AP: Initial UE Message”に載せ替えてドナー基地局3へ送る(S3)。
 リレーノード5Bからの“RRC: Attach Request”を含むS1APメッセージ“S1AP: Initial UE Message”は、ドナー基地局3のプロキシ基地局機能31で受信される。プロキシ基地局機能31は、プロキシ機能を用いて、“RRC: Attach Request”を含むS1APメッセージ“S1AP: Initial UE Message”をMME6へ転送する(S4)。
 MME6は、ドナー基地局3BからのS1APメッセージにIMSIが含まれていることによって、First Attachであることを認識し、認証手順を起動する。このとき、MME6は、HSS9に対し、First Attach に係る端末(IMSIに対応する端末)の契約情報(加入者データ)を問い合わせ、取得する(S5)。続いて、MME6は、契約情報を用いてリレーノード5AのUE機能52との間で認証処理を行う(Authentication:S6)。
 認証成功後、セキュリティ開始指示によって、リレーノード5Aとリレーノード5Bとの間のRRC、及びリレーノード5AとMME6との間のNASに対し、サイファリング(暗号化)及びインテグリティ(Ciphering/Integrity)が設定される(S7,S8)。また、リレーノード5Aとリレーノード5Bとの間、及びリレーノード5Bとドナー基地局3Bとの間のUプレーンにサイファリングが設定される(S9)。また、リレーノード5Aの位置登録(Location Registration)が行われる(S10)。
 MME6は、HSS9から入手した契約情報に基づき、First Attachに係る端末がリレーノードであることを認識し、デフォルトベアラ(Default Bearer)確立手順をリレーノード5BのS/PGW機能53に対して行うことを決定する。このとき、MME6は、S11APメッセージ“S1AP: Create Session Request”をドナー基地局3Bへ送信する(S12)。
 ドナー基地局3BのプロキシS/PGW32は、プロキシ機能によって、“S1AP: Create Session Request”をリレーノード5BのS/PGW機能53に転送する(S13)。
 リレーノード5BのS/PGW機能53は、“S1AP: Create Session Request”を受信し、この時点でFirst Attachに係る端末がリレーノード(RN)であることを認識する。この場合、S/PGW機能53は、First Attachに係る端末に割り当てるIPアドレス群を、リレーノード5Bが有するIPアドレスリスト(後述)から選択することによって、決定する(S14)。
 S/PGW機能32は、割り当て対象のIPアドレス群を含むS11APメッセージ“S11AP: Create Session Response”を送信する応答処理を行う(S15)。“S11AP: Create Session Response”は、ドナー基地局3BのプロキシS/PGW32で中継され、MME6に送られる(S16)。
 MME6は“S11AP: Create Session Response”を受信する。これによって、MME6は、リレーノード5Bによるリレーノード5Aの受け入れ準備完了と判断し、アタッチ許可を示すNASメッセージ“NAS: Attach Accept”をS1APメッセージ“S1AP: Initial Context Setup Request”(初期コンテキスト設定要求)に載せて送信する(S18)。“S1AP: Initial Context Setup Request”メッセージには、リレーノード5Aに割り当てられるIPアドレス群(RN用のIPアドレス群)が載せられる(S17)。
 “NAS: Attach Accept”を含む“S1AP: Initial Context Setup Request”は、ドナー基地局3Bのプロキシ基地局機能31で中継され、リレーノード5Bの基地局機能51で受信される。
 基地局機能51は、“NAS: Attach Accept”を含む“S1AP: Initial Context Setup Request”に基づき、リレーノード5Aのコンテキストを構築する。また、受信された“NAS: Attach Accept”を載せたRRCメッセージ“RRC: RRC Connection Reconfiguration”をリレーノード5Aへ送信する(S20)。
 “NAS: Attach Accept”を含む“RRC: RRC Connection Reconfiguration”を受信するリレーノード5AのUE機能52は、“RRC: RRC Connection Reconfiguration”にパラメータとして含まれたIPアドレス群を得る(S21)。続いて、UE機能52は、応答メッセージである“RRC: RRC Connection Reconfiguration Complete”をリレーノード5Bに送る(S22)。この“RRC: RRC Connection Reconfiguration Complete”にNASメッセージを載せることはできないため、UE機能52は、その後に、RRCメッセージ“RRC: UL Information Transfer”にNASメッセージ“NAS: Attach Complete”を載せて送る(S23)。
 リレーノード5Bの基地局機能51は、“RRC: RRC Connection Reconfiguration Complete”の受信に応じて、S1APメッセージ“S1AP: Initial Context Setup Response”を送信する(S24)。この“S1AP: Initial Context Setup Response”は、ドナー基地局3Bのプロキシ基地局機能31によってプロキシ転送され、MME6に到達する(S25)。これによって、リレーノード5Aのコンテキスト構築完了がMME6に通知される。
 また、リレーノード5Bの基地局機能51は、リレーノード5AからのNASメッセージ“NAS: Attach Complete”をS1APメッセージ“S1AP: Uplink NAS Transport”に載せて送信する(S26)。この“NAS: Attach Complete”を含む“S1AP: Uplink NAS Transport”は、ドナー基地局3Bのプロキシ基地局機能31によってプロキシ中継され、MME6に到達する(S27)。
 MME6が“S1AP: Initial Context Setup Response”の受信に続いて“NAS: Attach Complete”を受信することによって、リレーノード5Aのアタッチ処理が完了する。この時点で、リレーノード5Aは、取得したIPアドレス群の一つを自装置に割り当てることによって、UプレーンのIP通信をドナー基地局3Bとの間で実行可能な状態となる(S30)。
 その後、リレーノード5Aは、網上のO&M(Operation & Maintenance)との通信が可能になるので、O&Mに対して設定ファイルのダウンロードを要求し、リレーノードとして動作するための設定を行う(Node Configuration:S28)。これによって、リレーノード5A内の基地局機能51が起動する。
 リレーノード5Aの基地局機能51は、リレーノード5Aにアタッチする無線端末4、又は他のリレーノード5のためのS1インタフェースを設定するため、リレーノード5B及びドナー基地局3B経由でMME6に対してSCTP(Stream Control Transmission Protocol)リンクを確立させる。さらにリレーノード5Aの基地局機能51は、S1APメッセージ“S1AP: S1 Setup Request”をMME6に送り、S1インタフェースを確立させる(S1/X2 IF Setup: S29)。
 リレーノード5Bは、ドナー基地局3Bとリレーノード5Aとの間のS1インタフェースについては、一旦リレーノード5B内で終端し、メッセージを載せ替えて相手に送る。
 ドナー基地局3Bは、ドナー基地局3B内のS1プロキシ機能を起動させて、リレーノード5AとMME6との間のS1インタフェースをプロキシ処理する。これによって、リレーノード5AとMME6との間で送受信されるS1APメッセージがドナー基地局3Bで転送される状態となる。
 <リレーノードに係るプロトコルスタック>
 図3は、図2に示した下位リレーノードのアタッチに係るプロトコルスタックを示す。最上段は、リレーノード5BとMME6との間のS1-MMEインタフェースのプロトコルスタックを示す。次の段(上から2段目)は、リレーノード5BとMME6との間におけるS11インタフェースのプロトコルスタックを示す。次の段(上から3段目)は、リレーノード5AとMME6との間におけるS1-MMEインタフェースのプロトコルスタックを示す。
 上から4段目、5段目は、リレーノード5Aの下位装置となる他のリレーノード5がアタッチする場合における、他のリレーノード5とMME6間のS1-MMEインタフェース、及びS1-Uインタフェースのプロトコルスタックを示す。尤も、他のリレーノード5が存在しない場合には、当該リレーノード5に係るドナー基地局3BとMME6との間のS1-MMEインタフェースは存在しない(破線のブロックを参照。但し、設定は実施される)。また、S/PGW(SGW7及びSGW8)と、ドナー基地局3Bのプロキシ基地局機能31との間のS1-Uインタフェースに係るプロトコルスタック、及び、ドナー基地局3B,リレーノード5B及びリレーノード5A間におけるIPの上位レイヤ(GTP-U,UDP)も必要になるまで存在しない(破線のブロックを参照)。
 <IPアドレスの割り当て例>
 次に、本実施形態に係るLTEネットワークにおけるIPアドレスの割り当て例について説明する。図4は、リレーノード5C(Relay A1)を配下に持つドナー基地局(DeNB)3Bに対して、他のリレーノード5D(Relay A2)がアタッチした場合におけるIPアドレス群の割り当て例を示す説明図である。リレーノード5C,5Dは、図4に示したリレーノード5Bに相当する。
 図4において、ドナー基地局3Bは、ドナー基地局3B自身の配下のリレーノードに対して割り当てる複数のIPアドレス群がプールされたIPアドレスリスト35を備えている。図5に示す例では、アドレスリスト35には、IPアドレス群“IP-A1~An”(nは0を除く自然数)からなる第1グループ、IPアドレス群“IP-B1~Bn”からなる第2グループ、IPアドレス群“IP-C1~Cn”からなる第3グループ・・・が登録されている。IPアドレスリスト35に対し、各グループの割り当て状態(割り当て済み、又は未割り当て)を記録することができる。
 図4に示す例では、第1グループのIPアドレス群“IP-A1~An”は、リレーノード5Cに対して既に割り当て済みであるのに対し、第2グループ以降は、未割り当ての状態である。
 リレーノード5Cは、リレーノード5C自身に割り当てられたIPアドレス群“IP-A1~An”の一つをリレーノード5C自身のIPアドレスとして割り当てることができる。例えば、代表アドレス(例えばIPアドレス群の先頭の“IP-A1(IP-AA1)”)がリレーノード5Cに対し割り当てられるようにすることができる。残りのIPアドレス群“IP-A2~An”は、リレーノード50C自身の配下に位置するリレーノード5に割り当てることができる。
 ここで、リレーノード5Cは、IPアドレス群“IP-A1~An”を分割して、配下のリレーノード5に割り当て可能な複数のIPアドレス群を生成する。図4の例では、IPアドレス群“IP-A1~An”が、“IP-AA1~AAm”,“IP-AB1~ABm”,“IP-AC1~ACm”・・・に分割されている。“IP-A1”を分割した“IP-AA1~AAm”のうちの一つは(先頭の“IP-AA1”)は、上記したようにリレーノード5C自身のIPアドレスとして使用される。
 リレーノード5Cは、分割により得た複数のIPアドレス群を配下のリレーノードに割り当てるための配下リレー用のIPアドレスリスト35A(図5)に格納する。
 ここで、リレーノード5Dがファーストアタッチを行うべく、ドナー基地局3Bにリレーノード5DのIMSIを含むNASメッセージ“NAS: Attach Request”を送信したとする。“NAS: Attach Request”は、図2を用いて説明した手法で、MME6に転送される(図4の<1>)。
 MME6は、“NAS: Attach Request”中のIMSIに対応する情報(契約情報等)をHSS9に問い合わせ(図4の<2>)、対応する情報を入手する(図4の<3>)。
 MME6は、HSS9から入手された情報に、問い合わせに係るIMSIがリレーノード用のIMSIである旨の情報が含まれている場合(IMSIがリレーノード用である旨の回答を得た場合)には、ベアラ設定要求(“S11AP: Create Session Request”)をドナー基地局3Bが備えるリレーUE用のS/PGW機能(S/PGW)33(図3)へ送信することを決定する(図4の<4>)。そして、MME6は、“S11AP: Create Session Request”をドナー基地局3Bへ送る(図4の<5>)。
 ドナー基地局3BのリレーUE用のS/PGW機能33では、“S11AP: Create Session Request”を受信すると、IPアドレスリスト35を参照し、未割り当てのIPアドレス群を選択する。例えば、第2グループのIPアドレス群“IP-B1~Bn”が選択される。このとき、第2グループに対する割り当て状態が割り当て済みに変更される。
 リレーUE用のS/PGW機能33は、選択したIPアドレス群を含むメッセージ“S11AP: Create session Response”をMME6に送信する(図4の<6>)。
 MME6は、IPアドレス群(第2グループ)を含む“NAS: Attach Request”の応答メッセージ“NAS: Attach Accept"を例えばS1APメッセージ“S1AP: Initial Context Setup Request”に載せてリレーノード5Dへ送信する(図4の<7>)。これによって、リレーノード5Dは、IPアドレス群を受領(獲得)することができる。
 その後、リレーノード5Dは、IPアドレス群“IP-B1~Bn”の1つ、(例えば、IPアドレス群中の先頭アドレス“IP-B1(IP-BA1)”)を代表アドレスとしてリレーノード5D自身に割り当てる(図4の<8>)。続いて、IPアドレス群を分割する(図4の<9>)。図5の例では、IPアドレス群“IP-B1~Bn”は、“IP-BA1~BAm”,“IP-BB1~BBm”,“IP-BC1~BCm”・・・に分割される。また、リレーノード5Dは、自身に割り当てたIPアドレス群(IP-B1)を分割したIPアドレス(IP-BA1~BAn)の1つ(例えば、先頭の“IP-BA1”)を自身のIPアドレスとして設定可能である。リレーノード5Dは、分割により得られた複数のIPアドレス群を配下リレー用のIPアドレスリスト35Aに登録する。
 以上のように、本実施形態では、リレーノード5が多段接続されることを考慮して、リレーノード5に対してIPアドレス群を割り当てる。IPアドレス群を入手したリレーノード5は、IPアドレス群の一つから、リレーノード5自身が使用すべきIPアドレスを選択し、リレーノード5自身のIPアドレスとして設定することができる。残りのIPアドレス群は、下位接続されるリレーノードに割り当てるためにIPアドレスリスト35Aにプールされる。このとき、下位接続されるリレーノード5に割り当てるIPアドレス群を整理することもできる。
 図5は、図4に示したリレーノード5C(Relay A1)に対して、リレーノード5E(Relay B1:図2のリレーノード5Aに相当)がアタッチした場合におけるIPアドレス割り当て動作例を説明する図である。
 図5において、リレーノード5Eは、ファーストアタッチにあたり、リレーノード5Eが有するUE機能51を用いて、リレーノード5EのIMSIを含むメッセージ“NAS: Attach Request”を送信する。“NAS: Attach Request”は、リレーノード5C及びドナー基地局3B経由でMME6に到達する(図5の<1>)。MME6は、HSS9に対してIMSIに対応する情報(契約情報等)の問い合わせを行い(図5の<2>)、対応する情報を入手する(図5の<3>)。
 MME6は、HSS9から得た情報より、アタッチに係るリレーノード5Eがリレーノード5であること、及びリレーノード5Cの配下に位置することを認識し、リレーノード5Eに対するIPアドレス割り当てのためのベアラ設定要求メッセージ“S11AP: Create Session Request”を送信する(図5の<5>)。“S11AP: Create Session Request”は、ドナー基地局3BのプロキシS/PGW機能32で中継され(図5の<6>)、リレーノード5CのリレーUE用のS/PGW機能53に送られる(図5の<7>)。
 リレーノード5CのS/PGW機能53は、“S11AP: Create Session Request”を受信すると、リレーノード5Cが備えるIPアドレスリスト35Aからリレーノード5Eに割り当てるべきIPアドレス群を選択する。図5に示す例では、IPアドレスリスト35AからIPアドレス群“IP-AB1~ABn”が選択される。このとき、IPアドレス群“IP-AB1~ABn”に対する割り当て状態が「割り当て済み」に変更される。
 S/PGW機能53は、選択したIPアドレス群を含むメッセージ“S11AP: Create Session Response”をドナー基地局3Bに送る(図5の<8>)。ドナー基地局3Bは、“S11AP: Create Session Response”を中継し、MME6に送る(図5の<9>)。
 MME6は、“S11AP: Create Session Response”から得られるIPアドレス群を含む“NAS: Attach Request”の応答メッセージ“NAS: Attach Accept"を例えばS1APメッセージ“S1AP: Initial Context Setup Request”に載せて送信する。“NAS: Attach Accept”は、ドナー基地局3B及びリレーノード5Cを経てリレーノード5Eへ到達する(図5の<7>)。これによって、リレーノード5Eは、IPアドレス群“IP-AB1~ABn”を受領(獲得)することができる。
 その後は、図4において説明したリレーノード5Dと同様に、IPアドレス群の1つをリレーノード5E自身のIPアドレスとして設定する。また、IPアドレス群をさらに分割して、IPアドレスリスト35Aに登録する。
 その後、リレーノード5Eに他のリレーノード5がアタッチした場合には、リレーノード5Eがリレーノード5Cと同様の処理を行い、リレーノード5Cはメッセージの中継を行い、ドナー基地局3B,MME6及びHSS9が図5と同様の動作を行うことで、リレーノード5Eに割り当てられたIPアドレス群から所定のIPアドレス又はIPアドレス群を他のリレーノードに割り当てることができる。
 図6は、IPv4のIPアドレス群の割り当て例を示す。図6において、ドナー基地局3B(のIPアドレスリスト)は、4096個のIPアドレスを有しており、これらの複数のIPアドレスからそれぞれ256個のIPアドレスからなる16個のIPアドレス群G1~G16が形成されている。
 リレーホップ1段目、すなわち、ドナー基地局3Bの直接の配下のリレーノード5Cには、ドナー基地局3Bにおける複数のIPアドレス群の1つが割り当てられる(図6の例では、G2)。リレーノード5Cでは、ドナー基地局3Bから割り当てられたIPアドレス群G2がさらに16個のIPアドレスを含む16個のIPアドレス群に分割される。そして、16個のIPアドレス群の一つ(G1)がリレーノード5Cに割り当てられている。
 さらに、図6には、リレーホップ2段目(リレーノード5E)に対し、リレーノード5Cが有するIPアドレス群G2~G16のうち、IPアドレス群G2が割り当てられた例が示されている。リレーノード5Eでは、IPアドレス群G2中の例えば先頭アドレスをリレーノード5E用に割り当て、残りを自身の配下のリレーノードに対して割り当てることができる。
 図6に示す例では、ドナー基地局3Bに対してカスケード接続(多段接続)できるリレーノード5の最大数は3である。しかしながら、ドナー基地局3Bが有するIPアドレスリストに登録されるIPアドレス空間(IPアドレス数)の増大、或いはIPv6アドレスの採用によって、カスケード接続数を増加することができる。
 <S11インタフェースの設定>
 本実施形態に係るLTEネットワークでは、ドナー基地局3Bの配下のリレーノードが下位のリレーノードのためにS1インタフェースを設定する場合には、リレーノード内のS/PGW機能の制御のためにMMEとのS11インタフェースを設定する。
 図7Aは、ドナー基地局とMME間、及びドナー基地局とリレーノード間におけるインタフェース設定を説明する図である。図7Aには、リレーノード5をドナー基地局3B経由でMME6に接続するための各種インタフェースが示されている。
 図7Aにおいて、NAS信号(NASメッセージ)をリレーノード5とMME6との間でやりとりするために、ドナー基地局3Bは、リレーノード側においてRRCコネクションを有する一方で、MME6側にS1APに基づくS1インタフェースを有している。ドナー基地局3BとMME6とのS1インタフェース(S1APレイヤ)はSTCP(Stream Control Transmission Protocol)リンクで接続される。
 一方、ドナー基地局3Bとリレーノード5との間には、RRCレイヤ間を結ぶSRB1(Signaling Radio Bearer 1)が設定されるとともに、NASメッセージを転送するためのSRB2(Signaling Radio Bearer 2)が設定される。そして、ドナー基地局3BのRRCとS1AP間では、NASメッセージの載せ替えが行われる。これによって、リレーノード5は、MME6との間でアタッチに係るNASメッセージを送受信することができる。
 また、MME6とリレーノード5との間がリレーノード5用のS1インタフェースで結ばれる。このため、リレーノード5とドナー基地局3Bとの間には、無線ベアラとして、例えばDRB(Data Radio Bearer)が設定される。このDRB上にSCTPリンクが設定され、リレーノード5とドナー基地局3Bとの間にS1APセッションが設定される。これによって、S1インタフェースが確立される。
 このS1インタフェースがMME6まで延長されるように、ドナー基地局3BとMME6との間のS1インタフェース(SCTPリンク)が使用される。上記したDRBの設定は、リレーノード5のアタッチ手順において、ドナー基地局3Bがリレーノードからアタッチ完了メッセージ“Attach Complete ”を受信したことを契機に開始することができる。
 ドナー基地局3BのS1インタフェースと、リレーノード5用のS1インタフェースとの区別は、ドナー基地局3Bとリレーノード5との間で異なる識別用ID(例えばeNB/MME S1AP ID)を用い、識別用IDを用いてMME6がS1APメッセージの送信元を区別することによって行われる。識別用IDによって、ドナー基地局3B及び1以上のリレーノード5をユニークに識別できる。また、基地局/リレーノードの識別用IDとしてUE識別用IDと同種類のIDが使用されることによって、MME6がメッセージ送信元のドナー基地局、リレーノード、及びUEをユニークに区別する構成が採用されても良い。
 ドナー基地局3B内には、プロキシ機能(P.eNB、P.S/PGW)が設けられ、リレーノード5とMME6との間のS1APメッセージの代行(プロキシ)転送処理を行う。
 さらに、リレーノード5内のS/PGW機能とMME6とをS11インタフェースで結ぶため、以下の構成が採用される。すなわち、ドナー基地局3BとMME6との間には、ドナー基地局3Bが有するS/PGW機能とMME6とを結ぶS11インタフェースがUDP(User Datagram Protocol)で確立されている。このS11インタフェースがリレーノード5まで延長されるように、リレーノード5とドナー基地局3Bとの間にS11インタフェースが設定される。
 例えば、図7Aに示すように、リレーノード5とドナー基地局3Bとの間のS1インタフェースの構築に用いたDRBを用いて、UDPポートを設定し、さらに、S11AP用の識別子S11AP-TEIDを送受信することで、S11インタフェースを設定することができる。このようなS11インタフェースの設定は、上記したDRBの設定にはじまるS1インタフェースの設定と同時に行うことができる。
 リレーノード5内のS/PGW機能は、構築されたS11インタフェースを用いて、ドナー基地局3B経由でMME6とやりとりすることができる。特に、IPアドレスの割当指示は、MME6から発行される。リレーノード5とMME5との間にS11APルートが確立されることで、リレーノード5がIPアドレスの割当指示を受け取り、配下のリレーノードにIPアドレスを割り当てることができるようになる。
 ドナー基地局3Bは、プロキシ転送機能を用いて、リレーノード5とMME6との間のS11APメッセージを中継することができる。
 図7Bは、リレーノード5Bの配下にリレーノード5Aがアタッチした場合における、MME6とのS1インタフェース及びS11インタフェースの設定を説明する図である。
 リレーノード5Aがリレーノード5Bにアタッチする手順においては、リレーノード5Aとリレーノード5Bとの間でリレーノード5AとMME6とをNAS接続するためのRRCリンクが設定される。
 また、リレーノード5AがMME6に向けて送信したアタッチ完了メッセージ“Attach Complete”をリレーノード5Bが受信した場合に、リレーノード5Bとリレーノード5Aとの間のS1及びS11インタフェースの設定が開始される。
 すなわち、リレーノード5Bは、デフォルトUプレーンベアラのためのDRB設定(図7BのDRB2の設定)を行い、DRB設定完了をリレーノード5Aに通知する。続いて、リレーノード5Aとリレーノード5Bとは、DRB2上にSCTPリンクを確立するとともに、UDPポートを設定する。
 続いて、リレーノード5Bは、リレーノード5A-5B間のSCTPリンクと上位のSCTPリンク(リレーノード5Bとドナー基地局3Bとの間のDRB1上のSCTPリンク)とを関連づける。
 そして、リレーノード5Aは、S1APメッセージたる“S1 Setup Request”をリレーノード5Bに送信し、S1APセッションを両者間で確立する。これによって、リレーノード5A,5B間にS1APルートが確立する。
 さらに、リレーノード5Aは、S11AP用のTEIDをリレーノード5Bとの間で送受信する。これによって、両者間にS11インタフェースが設定された状態となる。さらに、リレーノード5Bは、リレーノード5A,5B間のS1APルートと上位S1APルートとを関連づけする。これによって、リレーノード5AからMME6へのS1APルート(S1インタフェース)が確立された状態となる。
 <UEアタッチ(UE Attach)の動作例>
 図8は、図1に図示したようなLTEネットワークにおいて、リレーノード5Aの配下として無線端末(UE)4がアタッチする場合(UEアタッチ)の動作例について説明する図である。
 図3において、リレーノード5A(Relay1)は、自身が備える基地局機能51と、UE機能52とを用いる。また、リレーノード5B(Relay2)は、自身が備えるプロキシ基地局機能54を用いる。また、ドナー基地局3Bは、プロキシ基地局機能31及びS/PGW機能33を用いる。
 図8に示すシーケンスは、UE4がリレーノード5Aのセルに入り、リレーノード5Aを検知してアタッチ処理を開始することによって開始される。
 最初に、UE4は、リレーノード5Aの基地局機能51との間で、RRCコネクションを設定する(RRC Connection Setup)(S51)。続いて、UE4は、RRCメッセージ“RRC: Initial Direct Transfer”にNASメッセージ“NAS: Attach Request”を載せてリレーノード5Aに送信する(S52)。このときのUE4のアタッチ処理は、ファーストアタッチに相当するため、“RRC: Attach Request”には、UE4のIMSIが設定される。
 リレーノード5Aの基地局機能51は、リレーノード5Aとリレーノード5Aとの間に設定されているS1インタフェースを用いて、UE4から受信される“RRC: Attach Request”を、S1APメッセージ“S1AP: Initial UE Message”に載せ替えてリレーノード5Bに送る(S53)。
 リレーノード5Bのプロキシ基地局機能54は、配下のリレーノード5AからのS1メッセージ(S1APメッセージ)の全てを、ドナー基地局3BへのSCTPリンク/S1インタフェースに載せ替えて転送する(S54)。
 ドナー基地局3Bのプロキシ基地局機能31は、リレーノード5B経由で到達したリレーノード5AからのS1(S1AP)メッセージを認識し、プロキシ機能によって当該S1メッセージをMME6へ転送する(S55)。
 MME6は、S1メッセージ中の“RRC: Attach Request”の内容に応じて認証手順を起動する。例えば、MME6は、HSS9に対し、Attach に係る端末(IMSIに対応する端末)の契約情報(加入者データ)を問い合わせ、取得する(S56)。続いて、MME6は、契約情報を用いてリレーノード5AのUE機能52との間で認証処理を行う(Authentication:S57)。
 認証成功後、セキュリティ開始指示によって、MME6とドナー基地局3Bの間のS1APにNASの暗号化(サイファリング)及びインテグリティ保護が設定される(S58)。また、ドナー基地局3Bとリレーノード5Bとの間のS1AP及びPDCPのUプレーン(PDCP-UP)、及びリレーノード5Bとリレーノード5Aの間のS1AP及びPDCP-UPに対して暗号化が設定される(S59、S60)。さらに、リレーノード5AとUE4との間のPDCP-Cプレーン(PDCP-CP)に暗号化及びインテグリティ保護が設定される(S61)。さらに、MME6からHSS9に位置登録がなされる(S62)。
 MME6は、HSS9から入手した契約情報よりアタッチに係る案末がUE4であると認識し、このUE4をサービスするSGW7及びPGW8(S/PGW)を決定し、デフォルトベアラ(Default Bearer)確立手順をS/PGWに対して行うことを決定する(S63)。そして、MME6は、S11APメッセージ“S11AP: Create Session Request"をS/PGWに送信する(S64)。
 S/PGWは、“S11AP: Create Session Request"を受信すると、UE4に割り当てられるIPアドレスを含む応答メッセージ“S11AP:Create Session Response”を送信する(S65)。
 MME6は、“S11AP:Create Session Response”を受信してデフォルトベアラ準備完了を確認する。その後、“NAS:Attach Accept”を“S1-AP:Initial Context Setup Request”に載せてドナー基地局3Bに送信する。この“NAS:Attach Accept”を含む“S1-AP:Initial Context Setup Request”にはUE用のIPアドレスが含まれる。
 “NAS:Attach Accept”を含む“S1-AP:Initial Context Setup Request”は、ドナー基地局3Bのプロキシ基地局機能31、及びリレーノード5Bのプロキシ基地局機能54によって転送され(S67、S68)、リレーノード5Aの基地局機能51で受信される。すると、基地局機能51は、UE4用のコンテキスト(Context)を構築する。基地局機能51は、UE4に対し、“NAS:Attach Accept”が載せられた“RRC:RRC Connection Reconfiguration”を送信する(S69)。
 UE4は、“NAS:Attach Accept/RRC:RRC Connection Reconfiguration”を受信し、このメッセージ中のパラメータであるIPアドレスを獲得し、当該IPアドレスをUE4自身のIPアドレスとして設定する(S70)。UE4は、応答メッセージ“RRC:RRC Connection Reconfiguration Complete”を送る(S71)。この“RRC:RRC Connection Reconfiguration Complete”にNASメッセージを載せることは不可であるため、その後、UE4は、“RRC:UL Information Transfer”で“NAS:Attach Complete”メッセージを送る(S71)。
 リレーノード5Aは、“RRC:RRC Connection Reconfiguration Complete”を受信すると、S1APメッセージ“S1-AP:Initial Context Setup Response”でUE4のContext構築完了をMMEに通知する。“S1AP:Initial Context Setup Response”は、リレーノード5Aから、リレーノード5B及びドナー基地局3Bを経由してMME6に到達する(S71,S72,S73)。
 また、リレーノード5Aは、UE4から“RRC:UL Information Transfer”によって送信された“NAS:Attach Complete”を“S1-AP:Uplink NAS Transport”に載せ替えて送信する(S74)。“NAS:Attach Complete”を含む“S1-AP:Uplink NAS Transport”は、リレーノード5A及びドナー基地局3Bで中継され、MME6に到達する(S75,S76)。
 MME6は、“S1AP:Initial Context Setup Response”に続き、“NAS:Attach Complete”を受信する。すると、MME6は、S/PGWに対し、UE4のUプレーンのデフォルトベアラの構築を指示するためのメッセージ“S1AP: Modify Bearer Request"を送る(S77)。S/PGWからの応答メッセージ“S11AP: Modify Bearer Response”がMME6に受信されると(S78)。UE4のUプレーンデフォルトベアラが構築される。
 UE4のUプレーンデフォルトベアラとして、リレーノード5Bのプロキシ機能によってリレーノード5Bとリレーノード5Aとの間、リレーノード5Bとドナー基地局3Bとの間、ドナー基地局3BとS/PGWとの間に、GTP-Uトンネルがそれぞれ設定される。さらに、UE4とリレーノード5A間、リレーノード5Aとリレーノード5Bとの間、リレーノード5Bとドナー基地局3Bとの間に対し、PDCP-UPの暗号化が設定される。これによって、UE4のUプレーンのIPコネクティビティが確立される。
 図9は、UEアタッチに係るプロトコルスタックを示す。UEアタッチにより、図3との相違は、UEアタッチでは、UE用のS1-MMEインタフェースと、UE用のS1-Uインタフェースのプロトコルスタックが図示されていることである。
 UE用S1-MMEインタフェースは、UE4とMME6とのNASメッセージのやりとりのために、UE4とリレーノード5Aとの間ではRRCが適用され、リレーノード5A、リレーノード5B、ドナー基地局3B、及びMME6の間ではS1APが適用される。最下位のリレーノード5Aを除くリレーノード5B及びドナー基地局3Bは、プロキシ基地局機能によってNASメッセージの転送を行う。
 UE用S1-Uインタフェースは、UE4とS/PGW(SGW7及びPGW8)との間がIPで接続され、GTP-Uトンネルが構築されている。
 <作用効果>
 本実施形態によると、ドナー基地局3Bは、S/PGW機能53を有しており、S/PGW機能53がリレーノード5に対するUPアドレスの割り当てをIPアドレス群単位で行う。IPアドレス群は、2以上のIPアドレスで形成される。IPアドレス群がリレーノード5に割り当てられることによって、当該リレーノード5の配下に他のリレーノード5がアタッチした場合に、当該リレーノード5に割り当てられたIPアドレスの一つを、他のリレーノード5に割り当てることができる。
 また、本実施形態では、リレーノード5は、割り当てられたIPアドレス群を元に細分化したIPアドレス群を作成し、下位のリレーノード5のアタッチ時にIPアドレス群の一つを割り当てる。これによって、下位のリレーノード5が、さらに下位のリレーノード5に対し、IPアドレス群又はIPアドレスを割り当てることができる。
 また、ドナー基地局3Bは、下位のリレーノード5との間でS1インタフェースを設定するときに、リレーノード5が有するS/PGW機能の制御のために、リレーノード5との間でS11インタフェースも設定する。これによって、リレーノード5に対するUEアタッチ時にS11インタフェースを設定する場合よりもオーバヘッドを小さくできる。
 さらに、リレーノード5は、下位ノードへのS1メッセージを区別し、S1メッセージを対応する下位ノードへ振り分けることができる。また、下位ノードからのS1メッセージを区別して、上位ノードへ転送することもできる。
 <ドナー基地局の構成例>
 図10は、ドナー基地局3Bの構成例を示す図である。図10は、ドナー基地局3Bのハードウェア構成例を示し、ドナー基地局3Bは、伝送路インタフェース131,L2スイッチ(L2SW)132,制御部133,ベースバンド処理部134,無線インタフェース135を備える。これらの各部は、電気・電子回路、IC、LSI、ASICのような1以上のハードウェア又はハードウェアチップによって実現される。
 無線インタフェース135は、アンテナ136,広帯域増幅器137,アナログ-ディジタル変換器(A/D)及びディジタル-アナログ変換器(D/A)138,入出力ポート(I/O)139などを備える。無線インタフェース135は、ドナー基地局3Bのセルに在圏するUE4やリレーノード5からの無線信号をアンテナ136で受信し、A/D変換器138でディジタル信号に変換し、入出力ポート139を経てL2スイッチ132に入力する。また、無線インタフェース135は、L2スイッチ132からの信号をD/A変換し、広帯域増幅器137で増幅し、アンテナ136から放射することによって、無線信号をセル内のUE4やリレーノード5に送信することができる。
 L2スイッチ132は、制御部133,無線インタフェース135,ベースバンド処理部134,伝送路インタフェース131の間を伝送される信号(メッセージ)のスイッチング処理を行う。
 ベースバンド処理部134は、ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)134Aのようなプロセッサと、DSP134Aが実行するプログラムやデータが格納された記憶媒体(ストレージ)であるメモリ(MEM)134Bを含み、DSP134Aがメモリ134Bに格納されたプログラム(ファームウェア)を実行することによって、L2スイッチ132から入力される信号のベースバンド処理を行い、処理後の信号をL2スイッチ132に出力する。
 伝送路インタフェース131は、IP網10上のS1インタフェースを介してMME6やS/PGW(図示せず)に接続される一方で、X2インタフェースを介して他の基地局3(ドナー基地局3Bを含む)に接続され、これらとの間で信号をやりとりする。
 制御部133は、中央演算処理装置(CPU)133Aのようなプロセッサ(マイクロプロセッサ)と、CPU133Aが実行するプログラムやデータが格納された記憶媒体(ストレージ)であるメモリ(MEM)133Bを含み、CPU133Aがメモリ133Bに格納されたプログラムを実行することによって、メッセージ処理、呼処理、装置間の接続管理、監視処理のような各種制御を行う。
 なお、図10に例示したドナー基地局3Bは、3系統の無線インタフェース135及びベースバンド処理部134を有しているが、系統の数は1以上で適宜設定可能である。
 図11は、図10に示したベースバンド処理部134のDSP134Aによるファームウェアの実行によって実現される機能ブロックを示す。
 図11において、ファームウェアの実行によって、制御部133との通信処理を司る対制御部通信部141と、トラフィック管理部(GTP管理部)142と、トラフィック転送処理部(GTP転送処理部)143とが実現される。
 トラフィック管理部142及びトラフィック転送処理部143は、リレーノード5とMME6との間のトラフィック中継(GTP-Uトンネル-無線ベアラ)対処理を司る。
 また、ファーウェアの実行によって、トラフィックやセル状態を監視するトラフィック監視/セル状態監視部144と、情報の秘匿設定及び解除設定を行う秘匿設定・解除部145と、無線レイヤに係る処理を司る無線レイヤ処理部146とが実現される。
 図12は、図10に示した制御部133のCPU133Aによるプログラム実行によって実現される機能ブロックを示す。プログラムの実行によって、制御部133は、受信部161,送信部162,分析部163,各プロトコル処理部164を含むメッセージ処理部151を備えた装置として機能する。
 さらに、プログラムの実行によって、制御部133は、UE4やリレーノード5の呼処理を行う呼処理部152と、リレーノード5に対するIPアドレスの割当制御を行うIPアドレス割当制御部153と、IPアドレス群が格納された、IPアドレスリスト35に相当するIPアドレスプール154とを備えた装置として機能する。
 また、プログラムの実行によって、制御部133は、リソース管理部155と、ドナー基地局3BとUE4との接続管理及び制御を行うDeNB-UE接続管理制御部156と、ドナー基地局3Bとリレーノード5との接続管理及び制御を行うDeNB-Relay接続管理制御部157と、装置各処理部監視制御部158とを含む装置として機能する。
 なお、図11及び図12に示した各機能ブロックのそれぞれは、1以上の汎用又は専用のハードウェアチップを用いて実現可能である。
 <ドナー基地局における処理>
 以下、ドナー基地局3Bにおける処理として、少なくとも図3、図8に示したシーケンスを実施するための処理について説明する。
 《メッセージ処理部》
 最初に、ドナー基地局(DeNB)3Bのメッセージ処理部151(図12)に含まれる受信部161,送信部162,及び分析部163のそれぞれにおける動作例について説明する。
 《受信部》
 図13は、受信部161の処理例を示すフローチャートである。図 13に図示する受信部161の処理は、例えば、ドナー基地局3Bにおける初期設定終了後に開始される。もっとも、受信部161の処理は他のトリガによって開始されるようにしても良い。
 最初に、受信部161は、図示しない受信キューの先頭をチェックする(ステップS101)。ここに、受信キューには、無線インタフェース135及び伝送路インタフェース131(図10)で受信されたデータが格納(アタッチ)される。受信キューに格納されるデータは、トランスポート層のヘッダ除去のような処理、或いは、受信キューにアタッチしたインタフェースのID付与、のような処理が施され、メッセージとしての形式を有している。
 次に、受信部161は、受信キューの先頭にデータ(メッセージ)が格納されているか否かを判定する(ステップS102)。このとき、メッセージがなければ(S102のN)、処理がステップS101に戻る。これに対し、メッセージがあれば(S102のY)、処理が次のステップS103に移る。
 ステップS103では、受信キューの先頭からメッセージが取り出され、分析部163に転送される(ステップS104)。その後、処理がステップS101に戻る。
 《送信部》
 図14は、送信部162の処理例を示すフローチャートである。図14に図示する送信部162の処理は、例えば、ドナー基地局3Bにおける初期設定終了後に開始される。もっとも、送信部162の処理は他のトリガによって開始されるようにしても良い。
 最初に、送信部162は、図示しない送信キューの先頭をチェックする(ステップS111)。ここに、送信キューには、分析部163及び各プロトコル処理部164(図12)からのメッセージが格納(アタッチ)される。メッセージには、送信先のインタフェース(伝送路インタフェース131,無線インタフェース(無線ベアラ)135)を区別可能な識別子(ID)が含まれている。
 次に、送信部162は、送信キューの先頭にメッセージが格納されているか否かを判定する(ステップS112)。このとき、メッセージがなければ(S112のN)、処理がステップS111に戻る。これに対し、メッセージがあれば、処理が次のステップS113に移る。
 ステップS113では、送信部162は、送信キューの先頭からメッセージを取り出し、メッセージに含まれるIDに応じたインタフェースにメッセージを転送する(ステップS114)。その後、処理がステップS111に戻る。
 《分析部》
 図15は、分析部163の処理例を示すフローチャートである。図15に図示する処理は、例えば、ドナー基地局3Bにおける初期設定終了後に開始される。もっとも、図15の処理は他のトリガによって開始されるようにしても良い。
 最初に、分析部163は、受信部161からメッセージを受信する(ステップS121)。次に、分析部163は、メッセージのプロトコルを分析する(ステップS122)。次に、分析部163は、メッセージのプロトコル種別を判別する(ステップS123)。
 このとき、プロトコル種別が“RRC”であれば、処理がステップS124に進み、“S1AP”であれば処理がステップS125に進み、“S11AP”であれば処理がステップS130に進む。
 処理がステップS124に進んだ場合(プロトコル種別がRRCである場合)には、RRCプロトコル処理が各プロトコル処理部164(図15)によって実行される。その後、処理がステップS121に戻る。
 処理がステップS125に進んだ場合(プロトコル種別がS1APである場合)には、分析部163は、S1APメッセージ中のセッションIDをメッセージから抜き出す。セッションIDは、S1APのセッションを区別する識別子(ID)で、ドナー基地局単位でユニークな識別子である。
 続いて、分析部163は、セッションIDが中継対象か否かを判定する(ステップS126)。このとき、セッションIDが中継対象でなければ(S126のN)、各プロトコル処理部164によってS1APプロトコル処理が実行される(ステップS127)。その後、処理がステップS121に戻る。
 これに対し、セッションIDが中継対象であれば(S126のY)、分析部163は、図示しない転送変換表を参照し、転送変換表中の設定内容に従って、メッセージを書き換える(ステップS128)。その後、分析部163は、書き換えられたメッセージを送信キューにアタッチ(格納)し(ステップS129)、処理をステップS121に戻す。
 処理がステップS130に進んだ場合(プロトコル種別がS11APである場合)には、分析部163は、S11APメッセージからGTP-TEIDを抜き出す。ここに、GTP-TEIDは、S11APのセッションを区別する識別子(ID)であり、ドナー基地局単位でユニークな識別子である。
 続いて、分析部163は、GTP-TEIDが中継対象か否かを判定する(ステップS131)。このとき、GTP-TEIDが中継対象でなければ(S131のN)、各プロトコル処理部164によってS11APプロトコル処理が実行される(ステップS132)。その後、処理がステップS121に戻る。
 これに対し、GTP-TEIDが中継対象であれば(S131のY)、分析部163は、図示しない転送変換表を参照し、転送変換表中の設定内容に従って、メッセージを書き換える(ステップS133)。その後、分析部163は、書き換えられたメッセージを送信キューにアタッチ(格納)し(ステップS134)、処理をステップS121に戻す。
 このように、分析部163によって、プロトコル種別が判別されるとともに、S1APメッセージ及びS11APメッセージがセッションID又はGTP-TEIDによって中継対象か否かが判定され、中継対象である場合には、転送変換表によって書き換えられ、送信キューに格納される。転送変換表には、セッションIDやGTP-TEIDに対応するメッセージの変換内容が記載されている。
 《ドナー基地局によるIPアドレス群割当処理》
 次に、ドナー基地局3BによるIPアドレス群割当処理例について説明する。図16は、各プロトコル処理部164(図12)に含まれるS11APプロトコル処理部(S11処理部)の処理(S132のサブルーチン(図15))の例を示すフローチャートである。
 図16の処理が開始されると、最初に、プロトコル処理部は、メッセージを受信し、メッセージを分析する(ステップS141)ことによって、メッセージ種別を判別する(ステップS142)。
 このとき、メッセージが“Create Session Request”であれば、処理がステップS143に進み、“Create Session Request”以外のメッセージであれば、他のメッセージ処理が実行される(ステップS147)。
 ステップS143では、S11APプロトコル処理部は、“Create Session Request”がIPアドレス要求を含むか否かを判定する。このとき、IPアドレス要求が含まれていなければ(S143のN)、処理がステップSS146に進む。
 これに対し、IPアドレス要求が含まれていれば(S143のY)、S11APプロトコル処理部は、IPアドレス割当制御部153(図12)に対し、IPアドレス群を要求する(ステップS144)。すなわち、S11APプロトコル処理部は、IPアドレス群取得要求メッセージをIPアドレス割当制御部153に送る。
 その後、S11APプロトコル処理部は、IPアドレス割当制御部153からIPアドレス群を受信し(ステップS145)、メッセージ中の他のパラメータに対する処理を行う(ステップS146)。
 次に、S11APプロトコル処理部は、メッセージ又はメッセージに対する処理に関するエラーがあるか否かを判定する(ステップS148)。
 エラーが無ければ(S148のN)、S11APプロトコル処理部は、正常応答メッセージ“Create Session Response”を生成する(ステップS149)。このとき、S11APプロトコル処理部は、応答メッセージに対して、IPアドレス群を含むパラメータを付加する。
 その後、S11APプロトコル処理部は、応答メッセージ“Create Session Response”を送信部162の送信キューにアタッチ(格納)し、処理をステップS141に戻す。
 一方、ステップS148において、エラーありと判定された場合(S148のY)には、S11APプロトコル処理部は、エラー応答メッセージ“Create Session Reject”を生成し(ステップS151)、IPアドレス割当制御部153にキャンセルを送信する(ステップS152)。そして、S11APプロトコル処理部は、送信キューに“Create Session Reject”を格納し、処理をステップS141に戻す。
 このようにして、S11APプロトコル処理部は、S11APメッセージにIPアドレス要求が含まれているかを判定し、含まれている場合には、IPアドレス割当制御部からIPアドレス群を得て、このIPアドレス群を含んだ応答メッセージを送信キューにアタッチする。
 図17は、IPアドレス割当制御部153(図12)の処理例を示すフローチャートである。最初に、IPアドレス割当制御部153は、IPアドレスプール154(IPアドレスリスト35)を作成する(ステップS161)。IPアドレスプール154に最初に登録される複数のIPアドレスは予め決められている。初期状態の複数のIPのIPアドレスは、IPアドレスプール154において初期データとして保持される。
 次に、IPアドレス割当制御部153は、1回のIPアドレス要求に応じて割り当てるIPアドレス数(IPアドレス割当数)を決定する。IPアドレス数を予め設定によって決めておき、IPアドレス割当制御部153は、その予め決められた(設定された)IPアドレス数を採用することで、決定することができる。IPアドレス割当制御部153は、初期状態の複数のIPアドレスをIPアドレス割当数で割ることによって、複数のIPアドレスから複数のIPアドレス群を生成する(ステップS162)。
 なお、初期状態の複数のIPアドレスに対する分割数が予め設定され、IPアドレス割当制御部153が分割数で複数のIPアドレスから複数のIPアドレス群を生成する様にしても良い。
 IPアドレス割当制御部153は、IPアドレスプール154の全てのIPアドレスに未割り当てフラグを付与する(ステップS163)。このとき、未割り当てフラグは、IPアドレス毎に付与されても良く、IPアドレス群毎に付与されても良い。本実施形態では、フラグがオフのときに「未割り当て」を示し、オンのときに「割当済み」を示す。但し、逆であっても良い。
 以上のステップS161~S163の処理は、IPアドレスプール154の初期設定時における処理である。ステップS163が終了すると、IPアドレス割当制御部153は、S11APプロトコル処理部からのメッセージを待機する状態に遷移する。
 ステップS164では、S11APプロトコル処理部から受信されるメッセージをIPアドレス割当制御部153は分析し、メッセージ種別を判定する(ステップS165)。このとき、メッセージ種別がIPアドレス群取得要求であれば、処理がステップS166に進み、メッセージ種別がIPアドレス群キャンセルであれば、処理がステップS168に進む。
 ステップS166では、IPアドレス割当制御部153は、IPアドレスプール154から未割り当て状態のIPアドレス群の一つを取得する。続いて、IPアドレス割当制御部153は、取得されたIPアドレス群に対するフラグをオン(割当済み)にセットする(ステップS167)。その後処理がステップS164に戻り、次のメッセージの待機状態となる。
 ステップS168では、IPアドレス割当制御部153は、キャンセル対象のIPアドレスの全てに対応するフラグをオフ(未割り当て)にセットする。その後、処理がステップS164に戻り、次のメッセージの待機状態となる。
 《ドナー基地局のアタッチ関連処理》
 次に、ドナー基地局3Bのアタッチ関連処理の例について説明する。図18は、ドナー基地局3Bに対してリレーノード5がアタッチした場合における、ドナー基地局3Bの各プロトコル処理部164(図12)に含まれるS1APプロトコル処理部(以下、S1処理部と表記することもある)の処理(ステップS127のサブルーチン(図15))の例を示すフローチャートである。
 図18において、S1処理部は、メッセージの待機状態にあり、メッセージを受信すると分析を行い(ステップS171)、メッセージ種別を判定する(ステップS172)。このとき、メッセージ種別が“Initial Context Setup Request”であれば、S1処理部は処理をステップS173に進める。これに対し、メッセージ種別が“Initial Context Setup Request”以外のメッセージであれば、他のメッセージに対する処理が実行される(ステップS178)。
 ステップS173では、S1処理部は、リレーノード関連パラメータをDeNB-Relay接続管理制御部157(図12、DR制御部157と表記)へ送信することによってコンテキスト構築を指示する。
 ステップS174では、S1処理部は、DR制御部157から完了応答を受信する。すると、S1処理部は、NASメッセージ“Attach Accept”を各プロトコル処理部164内のRRCプロトコル処理部(RRC処理部とも表記)へ転送する(ステップS175)。
 S1処理部は、RRC処理部からのメッセージを待つ(ステップS176)。なお、実際のステップS176の処理は、ステップS171及びS172におけるメッセージ受信及び分析処理を経て判定される“Initial Context Setup Request”の応答として処理される。
 S1処理部は、RRC処理部からのメッセージを受信すると(ステップS177)、メッセージ内容及びメッセージに係る処理のエラーがあるか否かを判定すする(ステップS179)。このとき、エラーがなければ(S179のN)、S1処理部は、“Initial Context Setup Request”に対する応答メッセージ“Initial Context Setup Response”を作成し(ステップS180)、送信部162の送信キューに格納する(ステップS181)。その後、処理がステップS171に戻る。
 これに対し、エラーがあれば(S179のY)、S1処理部はエラー応答メッセージ“Initial Context Setup Reject”を生成し(ステップS182)、送信キューに格納する(ステップS181)。
 なお、図18には、リレーノード5のアタッチ時(リレーアタッチ時)における処理が示されている。これに対し、UE4のアタッチ時における処理では、ステップS173における、リレーノード関連パラメータがDR制御部157に送信される処理が、関連パラメータをDeNB-UE接続管理制御部156(DU制御部156とも表記)に送信し、コンテキスト構築を指示する処理に置き換わる。ステップS173以外の処理は、リレーアタッチ時の処理と同様である。
 図19は、図18に示した処理に対応する、各プロトコル処理部内のRRCプロトコル処理部(RRC処理部)による処理例を示すフローチャートである。
 図19において、RRC処理部は、メッセージの待機状態にあり、メッセージを受信すると分析を行い(ステップS191)、メッセージ種別を判定する(ステップS192)。このとき、メッセージがS1AP処理部からのNASメッセージでなければ、他のメッセージ処理が行われる(ステップS199)。
 これに対し、メッセージがS1AP処理部からのNASメッセージ“Attach Request”であれば、RRC処理部は、これに含まれる関連パラメータから、“Attach Request”をRRCメッセージ“RRC Connection Reconfiguration”で送信することを決定する(ステップS193)。
 続いて、RRC処理部は、“Attach Request”を載せた“RRC Connection Reconfiguration”を作成し(ステップS194)、送信部162の送信キューに当該メッセージをアタッチする(ステップS195)。
 その後、RRC処理部は、“RRC Connection Reconfiguration”の応答メッセージである“RRC Connection Reconfiguration Complete”の受信待ち状態となる(ステップS196)。実際には、ステップS191のメッセージ受信及び分析処理、並びにメッセージ種別判別処理(ステップS192)によって、“RRC Connection Reconfiguration Complete”の受信が判別されるのを待つことによって行われる。
 “RRC Connection Reconfiguration Complete”が受信されると(ステップS197)、RRC処理部は、S1処理部に対し、RRC Connection Reconfigurationが完了したことを、“RRC Connection Reconfiguration Complete”中のパラメータとともに通知する(ステップS198)。その後、処理がステップS191に戻る。
 なお、ステップS176におけるメッセージ待ち状態において、エラー応答メッセージである“RRC Connection Reconfiguration Failure”が受信された場合には、RRC処理部は、S1処理部にエラーを通知する。
 《ドナー基地局の接続管理》
 次に、ドナー基地局3Bにおける接続管理の処理例について説明する。図20は、DeNB-Relay接続管理制御部(DR制御部)156によるDeNB-Relay接続管理の処理例を示すフローチャートである。
 図20に示す処理は、DR制御部156がS1処理部よりコンテキスト作成パラメータを受信することによって開始される(ステップS201)。
 次のステップS202では、DR制御部156は、リレーノード用のコンテキストを作成する。続いて、DR制御部156は、S1APメッセージの転送変換表を作成する(ステップS203)。さらに、DR制御部156は、S11APメッセージの転送変換表も作成する(ステップS204)。
 そして、DR制御部156は、Uプレーンの関連パラメータをトラフィック管理部142(図11)に送信し(ステップS205)、処理を終了する。
 図21は、DeNB-UE接続管理制御部(DU制御部)157によるDeNB-UE接続管理の処理例を示すフローチャートである。
 図21に示す処理は、DU制御部157がS1処理部よりコンテキスト作成パラメータを受信することによって開始される(ステップS211)。
 次のステップS212では、DU制御部157は、UE用のコンテキストを作成する。そして、DU制御部157は、Uプレーンの関連パラメータをトラフィック管理部142(図11)に送信し(ステップS213)、処理を終了する。
 《ドナー基地局のトラフィック管理及び転送》
 次に、ドナー基地局3Bにおけるトラフィック管理及び転送に係る処理例について説明する。図22は、トラフィック管理部142(図11)によるドナー基地局トラフィック管理の処理例を示すフローチャートである。
 トラフィック管理部142は、Uプレーン関連パラメータをDR制御部157から受信することによって処理を開始する(ステップS221)。トラフィック管理部142は、Uプレーントラフィック(GTP-U)の転送変換表を作成する(ステップS222)。その後、処理が終了する。
 図23は、トラフィック転送部によるドナー基地局トラフィック転送の処理例を示すフローチャートである。図23の処理は、トラフィック転送部143がUプレーンのトラフィックを受信することによって開始される(ステップS231)。
 トラフィック転送部143は、受信したUプレーンのトラフィックに対し、トラフィック管理部142で作成された転送変換表に基づき、トラフィック中のデータ(パケット)に対するヘッダの付け替え処理を行う(ステップS232)。そして、ヘッダの付け替えが終わったUプレーントラフィックを送信する(ステップS233)。これによって、Uプレーンのトラフィックを所望の宛先へ転送することができる。
 <リレーノードの構成例>
 図24は、リレーノード5の構成例を示す図である。図24は、リレーノード5のハードウェア構成例を示す。リレーノード5は、L2スイッチ(L2SW)202,制御部204,ベースバンド処理部203,無線インタフェース201を備える。これらの各部は、電気・電子回路、IC、LSI、ASICのような1以上のハードウェア又はハードウェアチップによって実現される。
 無線インタフェース201は、アンテナ206,広帯域増幅器207,アナログ-ディジタル変換器(A/D)及びディジタル-アナログ変換器(D/A)208,入出力ポート(I/O)209などを備える。無線インタフェース201は、リレーノード5のセルに在圏するUE4,他のリレーノード5,ドナー基地局3Bからの無線信号をアンテナ206で受信し、A/D変換器208でディジタル信号に変換し、入出力ポート209を経てL2スイッチ202に入力する。また、無線インタフェース201は、L2スイッチ202からの信号をD/A変換し、広帯域増幅器207で増幅し、アンテナ206から放射することによって、無線信号をセル内のUE4,リレーノード5,ドナー基地局3Bに送信することができる。
 L2スイッチ202は、制御部204,無線インタフェース201,ベースバンド処理部203,伝送路インタフェース131間を伝送される信号のスイッチング処理を行う。
 ベースバンド処理部203は、DSP203Aのようなプロセッサと、DSP203Aが実行するプログラムやデータが格納された記憶媒体(ストレージ)であるメモリ(MEM)203Bを含み、DSP203Aがメモリ203Bに格納されたプログラム(ファームウェア)を実行することによって、L2スイッチ202から入力される信号のベースバンド処理を行い、処理後の信号をL2スイッチ202に出力する。
 制御部204は、中央演算処理装置(CPU)204Aのようなプロセッサ(マイクロプロセッサ)と、CPU204Aが実行するプログラムやデータが格納された記憶媒体(ストレージ)であるメモリ(MEM)204Bを含み、CPU204Aがメモリ204Bに格納されたプログラムを実行することによって、メッセージ処理、呼処理、装置間の接続管理、監視処理のような各種制御を行う。制御部204には、IMSIが格納されたUSIMカード(Universal Subscriber Identity Module Card)205が接続されている。
 図25は、図24に示したベースバンド処理部203のDSP203Aによるファームウェアの実行によって実現される機能ブロックを示す。
 図25において、リレーノード5の端末(UE)機能を司るブロックとして、制御部133との通信処理を司る対制御部通信部211(211A)と、トラフィック監視及びセル状態監視部214(214A)と、セルの探索制御を司るセル探索制御部215と、情報の秘匿設定及び設定解除を行う秘匿設定・解除部216(216A)と、無線レイヤ処理を司る無線レイヤ処理部217(217A)とが備えられている。
 一方、リレーノード5の基地局機能及びS/PGW機能を司るブロックとして、対制御部通信部211(211B)と、トラフィック管理(GTP管理)部212と、トラフィック転送(GTP転送処理)部213と、トラフィック監視及びセル状態監視部214(214A)と、秘匿設定・解除部216(216B)と、無線レイヤ処理部217(217B)とが備えられている。
 なお、図25において、二重線で結ばれた各ブロック211,214,216及び217は、実際は一体の機能である。
 図26は、図24に示した制御部のCPUによるプログラム(ソフトウェア)実行によって実現される機能ブロックを示す。制御部204によって実現される機能ブロックも、端末(UE)機能を司るブロック群と、基地局機能及びS/PGW機能を司るブロック群とに分けることができる。
 端末機能を司るブロック群として、メッセージ処理部221(221A)と、呼処理部227と、リソース管理部230と、Relay-DeNB接続管理制御部(RD制御部とも表記)231と、自-上Relay接続管理制御部(上位制御部とも表記)232と、装置各処理部監視制御部233とが備えられる。
 一方、基地局機能及びS/PGW機能を司るブロック群として、メッセージ処理部221(221B)と、呼処理部227と、IPアドレス割当制御部228と、IPアドレスプール229(IPアドレスリスト35に相当)と、リソース管理部230と、自-下Relay接続管理制御部(下位制御部とも表記)234と、Relay-UE接続管理制御部(RU制御部とも表記)235と、装置各処理部監視制御部233とが備えられる。
 メッセージ処理部221(221A,221B)は、受信部223,送信部224,分析部225,及び各プロトコル処理部226を備えている。なお、図26において、二重線で結ばれた各ブロック221,227,230,231と234,232と235,及び233は、実際は一体の機能である。
 なお、図25及び図26に示した各機能ブロックのそれぞれは、1以上の汎用又は専用のハードウェアチップを用いて実現可能である。
 <リレーノードにおける処理>
 以下、リレーノード5における処理として、少なくとも図3、図8に示したシーケンスを実施するための処理について説明する。
 《メッセージ処理部における処理》
 リレーノード5のメッセージ処理部221(221A,221B)に含まれる受信部223,送信部224,分析部225の処理は、図13,図14,図15に示した受信部161,送信部162,分析部163の処理とほぼ同様であるので説明を省略する。
 《リレーノードによるIPアドレス群割当処理》
 次に、リレーノード5によるIPアドレス群割当処理例について説明する。図16に示したIPアドレス群の割当に係るS11処理部の処理は、図26に示したリレーノード5の基地局機能及びS/PGW機能における各プロトコル処理部226(226B)中のS11処理部の処理と同じである。このため、説明を省略する。
 図27は、リレーノード5のS11処理部に対応するIPアドレス割当制御部228(図26)の処理例を示すフローチャートである。図27において、最初に、IPアドレス割当制御部228は、各プロトコル処理部226B中のRRCプロトコル処理部(RRC処理部)からIPアドレス群(ドナー基地局3B、又は上位リレーノード5から割り当てられたIPアドレス群)を受信する(ステップS251)。
 次に、IPアドレス割当制御部228は、1回のIPアドレス要求に応じて割り当てるIPアドレス数(IPアドレス割当数)を決定する。IPアドレス数は、予め設定によって決められたものを採用することで決定することができる。IPアドレス割当制御部228は、受信されたIPアドレス群をなす複数のIPアドレスをIPアドレス割当数で割ることによって、複数のIPアドレス群を生成する(ステップS252)。
 なお、受信されたIPアドレス群に対する分割数が予め設定され、IPアドレス割当制御部228が分割数でIPアドレス群から複数のIPアドレス群を生成する様にしても良い。
 IPアドレス割当制御部228は、複数のIPアドレス群をIPアドレスプール229(IPアドレスリスト35A)に登録し、登録された全てのIPアドレスに未割り当てフラグを付与する(ステップS253)。このとき、未割り当てフラグは、IPアドレス毎に付与されても良く、IPアドレス群毎に付与されても良い。本実施形態では、フラグがオフのときに「未割り当て」を示し、オンのときに「割当済み」を示す。但し、逆であっても良い。
 以上のステップS251~S253の処理は、リレーノード5のファーストアタッチに伴うIPアドレスプール229の初期設定時における処理である。ステップS253が終了すると、IPアドレス割当制御部228は、S11処理部からのメッセージを待機する状態に遷移する。
 ステップS254では、S11処理部から受信されるメッセージをIPアドレス割当制御部228は分析し、メッセージ種別を判定する(ステップS255)。このとき、メッセージ種別がIPアドレス群取得要求であれば、処理がステップS256に進み、メッセージ種別がIPアドレス群キャンセルであれば、処理がステップS258に進む。
 ステップS256では、IPアドレス割当制御部228は、IPアドレスプール229から未割り当て状態のIPアドレス群の一つを取得する。続いて、IPアドレス割当制御部228は、取得されたIPアドレス群に対するフラグをオン(割当済み)にセットする(ステップS257)。その後処理がステップS254に戻り、次のメッセージの待機状態となる。
 ステップS258では、IPアドレス割当制御部228は、キャンセル対象のIPアドレスの全てに対応するフラグをオフ(未割り当て)にセットする。その後、処理がステップS257に戻り、次のメッセージの待機状態となる。
 上記のような処理によって、リレーノード5は、配下の他のリレーノード5に対してIPアドレス群を割り当てることができる。なお、受信されたIPアドレス群をIPアドレス割当数で割った結果、各IPアドレス群が備えるIPアドレス数が1となることもある。この場合、配下のリレーノード5に対して、当該配下のリレーノード5が使用するIPアドレスのみが配下のリレーノード5に対して送信されることもある。
 《リレーノードのIPアドレス受信処理》
 次に、ドナー基地局3B又は上位のリレーノード5からIPアドレスを受信するIPアドレス受信処理について説明する。IPアドレス受信処理は、リレーノード5における、各プロトコル処理部226Bに含まれるRRCプロトコル処理部(RRC処理部)によって行われる。
 図28は、RRC処理部によるIPアドレス受信処理の例を示す。図28において、RRC処理部は、メッセージを受信すると、メッセージの分析を行い(ステップS261)、メッセージ種別を判定する(ステップS262)。
 メッセージが“RRC Connection Reconfiguration”であれば、処理がステップS263に進み、それ以外のメッセージであれば、当該メッセージに応じた処理が実行される(ステップS271)。
 ステップS263では、RRC処理部は、“RRC Connection Reconfiguration”に含まれるIPアドレス群を抜きだす。ここに、“RRC Connection Reconfiguration”に含まれているIPアドレス群の一つ(例えば、先頭のIPアドレス)には、フラグが付与されている。フラグが付与されたIPアドレスは、IPアドレス群の割当元(ドナー基地局3B又は上位のリレーノード5)において決定された、配下のリレーノード5自身が使用すべきIPアドレスであることを示す。このため、RRC処理部は、フラグが付与されたIPアドレスをリレーノード5自身のIPアドレスとして設定する。
 続いて、RRC処理部は、残りのIPアドレスをIPアドレス割当制御部228に送信する(ステップS264)。残りのIPアドレスは、リレーノード5の下位に位置する他のリレーノード5に割り当てるために使用される。
 次に、RRC処理部は、NASメッセージ“Attach Accept”をNASプロトコル処理部(各プロトコル処理部226Bに含まれる)に転送する(ステップS265)。
 続いて、RRC処理部は、“RRC Connection Reconfiguration”に含まれる他のパラメータに関する処理を行う(ステップS266)。
 そして、RRC処理部は、メッセージ及びメッセージ処理に関するエラーがあるか否かを判定する(ステップS267)。エラーがない場合(S267のN)には、RRC処理部は、正常応答メッセージ“RRC Connection Reconfiguration Complete”を生成し(ステップS268)、送信部224の送信キューにアタッチ(格納)する(ステップS269)。
 これに対し、エラーがある場合(S267のY)には、RRC処理部は、エラー応答メッセージ“RRC Connection Reconfiguration Failure”を生成し(ステップS270)、送信キューに格納する(ステップS269)。ステップS269の終了後は、処理がステップS261に戻る。
 このようにして、リレーノード5は、上位装置であるドナー基地局3B又はリレーノード5から受信されたIPアドレスの1つをリレーノード5自身のIPアドレスとして設定し、残りを配下のリレーノード5に割り当てるためのIPアドレスプール229に登録すべく、IPアドレス割当制御部228に送る。
 《リレーノードのアタッチ関連処理》
 次に、リレーノード5のアタッチ関連処理の例について説明する。図29は、リレーノード5(例えば図3のリレーノード5B)に対して他のリレーノード5(例えば図3のリレーノード5A)がアタッチした場合における、リレーノード5Bの各プロトコル処理部226B(図26)に含まれるS1APプロトコル処理部(S1処理部)の処理の例を示すフローチャートである。
 図29に示す処理は、図18に示した処理とほぼ同様である。但し、図18のステップS173の代わりにステップS173Aが設けられている点で、図18の処理と異なる。図29のステップS173Aの処理では、S1処理部は、リレーノード関連パラメータを自-下Relay接続管理制御部(下位制御部)234へ送信することによってコンテキスト構築を指示する。
 ステップS173Aを除く他のステップは、図18の処理と同様であるので説明を省略する。また、図29のステップS175の処理に応じて、RRC処理部による処理が実行されるが、処理の内容は図19に示したRRC処理部の処理と同様であるので説明を省略する。
 また、図29には、リレーノード5Aのアタッチ時におけるリレーノード5Bにおける処理が示されている。これに対し、UE4のアタッチ時における処理では、ステップS173Aにおける処理がUE4の関連パラメータをRelay-UE接続管理制御部(RU制御部)235に送信することによって、コンテキスト構築を指示する。この点を除いて、UEアタッチ時の処理はリレーアタッチ時の処理と同じである。
 《リレーノードの接続管理》
 次に、リレーノード5における接続管理の処理例について説明する。図30は、自-下Relay接続管理制御部(下位制御部)234(図26)の処理例を示すフローチャートである。
 図30に示す処理は、下位制御部234がS1APプロトコル処理部(S1処理部)よりコンテキスト作成パラメータを受信することによって開始される(ステップS281)。
 次のステップS282では、下位制御部234は、下位のリレーノード5用のコンテキストを作成する。続いて、下位制御部234は、S1APメッセージの転送変換表を作成する(ステップS283)。さらに、下位制御部234は、S11APメッセージの転送変換表も作成する(ステップS284)。
 そして、下位制御部234は、Uプレーンの関連パラメータをトラフィック管理部212(図25)に送信し(ステップS285)、処理を終了する。
 図31は、Relay-UE接続管理制御部(RU制御部)235(図26)によるRelay-UE接続管理の処理例を示すフローチャートである。
 図31に示す処理は、RU制御部235がS1APプロトコル処理部(S1処理部)よりコンテキスト作成パラメータを受信することによって開始される(ステップS291)。
 次のステップS292では、RU制御部235は、UE用のコンテキスト(Uプレーンの管理用の関連パラメータ)を作成する。そして、RU制御部235は、Uプレーンの関連パラメータをトラフィック管理部212(図25)に送信し(ステップS293)、処理を終了する。
 図32は、Relay-DeNB接続管理制御部(RD制御部)231(図26)の処理例を示すフローチャートである。図32における最初のステップS301では、リレーノード5をUEとした形式でのドナー基地局3Bに対するアタッチ手順(リレーアタッチ手順)が実行される。RD制御部231は、リレーアタッチによって、上位装置がドナー基地局3Bと認識して、各無線ベアラを管理する(ステップS302)。
 図33は、自-上Relay接続管理制御部(上位制御部)232(図26)の処理例を示すフローチャートである。図33における最初のステップS311では、リレーノード5をUEとした形式での上位リレーノード5に対するアタッチ手順(リレーアタッチ手順)が実行される。上位制御部232は、リレーアタッチによって、上位装置がリレーノード5と認識して、各無線ベアラを管理する(ステップS312)。
 《リレーノードのトラフィック管理及び転送》
 次に、リレーノード5におけるトラフィック管理及び転送に係る処理例について説明する。図34は、トラフィック管理部212(図25)による処理例を示すフローチャートである。
 トラフィック管理部212は、Uプレーン関連パラメータを下位制御部234から受信することによって処理を開始する(ステップS321)。トラフィック管理部212は、Uプレーントラフィック(GTP-U)の転送変換表を作成する(ステップS322)。その後、処理が終了する。
 図35は、トラフィック転送部213によるリレーノードトラフィック転送の処理例を示すフローチャートである。図35の処理は、トラフィック転送部213がUプレーンのトラフィックを受信することによって開始される(ステップS331)。
 トラフィック転送部213は、受信したUプレーンのトラフィックに対し、トラフィック管理部212で作成された転送変換表に基づき、トラフィック中のデータ(パケット)に対するヘッダの付け替え処理を行う(ステップS332)。そして、ヘッダの付け替えが終わったUプレーントラフィックを送信する(ステップS333)。これによって、Uプレーンのトラフィックを所望の宛先へ転送することができる。
 《MMEのアタッチ処理》
 次に、MME6のアタッチ処理に係る処理について説明する。図 36は、リレーノード5のアタッチ時におけるMME6の処理例を示すフローチャートである。図36における処理は、MME6がNASメッセージ“Attach Request”を受信することによって開始される(ステップS341)。
 MME6は、“Attach Request”に含まれる装置識別IDを取り出し(ステップS342)、装置識別IDがIMSIか否かを判定する(ステップS343)。装置識別IDがIMSIでない場合(S343のN)には、アタッチした装置がファーストアタッチでないと認識し、既存の端末アタッチ処理を実行する(ステップS356)。
 これに対し、装置識別IDがIMSIである場合(S343のY)には、HSS9(図1、図10)に対してIMSIの問い合わせを送信する(ステップS344)。
 MME6は、問い合わせに対する情報(IMSI対応情報、契約情報等を含む)をHSS9から受信すると(ステップS345)、IMSIを有する装置がリレーノード5か否かを判定する(ステップS346)。この判定には、IMSI対応情報に含まれる、IMSIを有する装置がリレーノード5かUE4かを示す情報(例えば、装置種別情報)を使用することができる。
 IMSIを有する装置がリレーノード5でない場合(S346のN)には、処理がステップS356に進む。これに対し、IMSIを有する装置がリレーノード5である場合(S346のY)には、既存の端末用認証及びセキュリティ関連処理が実行される(ステップS347)。これによって、図3に示したS5~S10に係る処理が実行される。
 次に、MME6は、ベアラ設定要求メッセージ“Create Session Request”を“Attach Request”を中継したドナー基地局3Bに送信する(ステップS348)。
 その後、MME6は、ドナー基地局3BからIPアドレス群を含む応答メッセージ“Create Session Response”を受信し(ステップS349)、受信したIPアドレス群の一つにフラグを付与することによって、IPアドレス群を受領するリレーノード5が使用するIPアドレスを明示する(ステップS350)。
 次に、MME6は、S1APメッセージ“Initial Context Setup Request”にIPアドレス群,“Attach Accept",S1AP-ID(S1APインタフェースの識別子),及びGTP-TEID(S11APインタフェースの識別子)を載せてドナー基地局3Bに送信する(ステップS351)。
 その後、MME6は、ドナー基地局3Bから応答メッセージ“Initial Context Setup Response”を受信し(ステップS352)、さらに、“Attach Accept"の応答メッセージ“Attach Complete”を受信する(ステップS353)。
 その後、MME6は、リレーノード5から“S1 Setup Request”を受信する(ステップS354)。すると、MME6は、リレーノード5を、自身が保有する装置管理表に登録する(ステップS355)。装置管理表には、リレーノード5に係る識別情報(IPアドレス,S1AP-ID及びGTP-TEID)などが登録される。装置管理表には、ドナー基地局3Bに係る識別情報も登録される。
 これによって、MME6は、ドナー基地局3B及びリレーノード5を認識することができる。また、装置管理表に、ドナー基地局3Bの配下のリレーノード5の情報が含まれることによって、ドナー基地局3B以下のリレーノード5のトポロジをMME6が認識することもできる。
 <その他>
 上記実施形態において、ドナー基地局3Bの配下となるリレーノード5(リレーノード5B)とリレーノード5Bの配下となるリレーノード5Aとは同一の構成を有するケースについて説明した。もっとも、他のリレーノード5の配下となるリレーノード5が、自身の配下のリレーノード5を持つための構成を備えることは必須要件ではない。
 すなわち、ドナー基地局5を頂点(ルート)とする複数のリレーノードのトポロジにおいて、末端に位置し、上位リレーノード5から配下のリレーノード5に割り当てるべきIPアドレスが付与されないリレーノード5は、配下のリレーノードを持つための構成(例えば、MME6からのIPアドレス割当指示を受け取るためのS11インタフェース設定に係る構成)を有していなくても良い。
 この場合、上位リレーノード5は、例えばMME6からのIPアドレス割当指示において、下位のリレーノード5が配下を持つことができないリレーノード5である旨の通知を受け取り、そのような下位リレーノード5に対して単一のIPアドレスが割り当てられるようにしても良い。単一のIPアドレスが割り当てられる場合には、リレーノード間におけるS11APリンク設定が省略されるようにしても良い。
1・・・無線網(eUTRAN)
2・・・コア網
3A・・・基地局(eNodeB)
3B・・・ドナー基地局(Doner-eNodeB)(基地局)
4・・・無線端末(UE)
5・・・リレーノード(RN)(中継装置)
6・・・MME(上位装置、制御装置)
7・・・SGW
8・・・PGW
9・・・HSS
31・・・ドナー基地局のプロキシ基地局機能
32・・・ドナー基地局のプロキシS/PGW機能
33・・・ドナー基地局のS/PGW機能
35,35A・・・IPアドレスリスト
51・・・リレーノードの基地局機能
52・・・リレーノードのUE機能
53・・・リレーノードのS/PGW機能
54・・・リレーノードのプロキシS/PGW機能
164,226・・・各プロトコル処理部
153,228・・・IPアドレス割当制御部
154,229・・・IPアドレスプール

Claims (16)

  1.  セルラーフォンサービスを提供するための基地局と無線端末との間の無線インタフェースを中継する、前記基地局および前記無線端末からの制御信号を終端可能な中継装置に対するIPアドレスの割当方法であって、
     前記基地局は、前記基地局自身の配下に位置する第1の中継装置に対して複数のIPアドレスを割り当て、
     前記第1の中継装置は、当該第1の中継装置の配下に位置する第2の中継装置に対して、前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも1つを割り当てる
    ことを含むIPアドレスの割当方法。
  2.  前記基地局は、上位装置からのIPアドレス割当指示に応じて、前記第1の中継装置に対するIPアドレスの割り当てを行い、
     前記第1の中継装置の前記基地局に対する接続手順において、前記第1の中継装置が前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも1つを前記第2の中継装置に割り当てるIPアドレス割当指示を前記第1の中継装置が前記上位装置から受け取るための経路を確立する
    請求項1に記載のIPアドレスの割当方法。
  3.  前記IPアドレス割当指示を前記第1の中継装置が前記上位装置から受け取るための経路は、前記基地局が前記上位装置から前記IPアドレス割当指示を受け取るための経路を前記第1の中継装置まで延長するような、前記第1の中継装置と前記第2の中継装置との間のインタフェース設定により確立され、
     前記基地局は、前記上位装置から送信され且つ前記経路上を転送される、前記第1の中継装置向けの前記IPアドレス割当指示を中継する
    請求項2に記載のIPアドレスの割当方法。
  4.  前記第2の中継装置の前記第1の中継装置に対する接続手順において、前記第2の中継装置が前記第1の中継装置から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも1つを前記他の中継装置に割り当てるIPアドレス割当指示を前記第2の中継装置が前記上位装置から受け取るための経路を確立する
    請求項2又は3に記載のIPアドレスの割当方法。
  5.  前記IPアドレス割当指示を前記第2の中継装置が前記上位装置から受け取るための経路は、前記第1の中継装置が前記上位装置から前記IPアドレス割当指示を受け取るための経路を前記第2の中継装置まで延長するような、前記第1の中継装置と前記第2の中継装置との間のインタフェース設定により確立され、
     前記基地局及び前記第1の中継装置は、前記上位装置から送信され且つ前記経路上を転送される、前記第2の中継装置向けの前記IPアドレス割当指示を中継する
    請求項3に記載のIPアドレスの割当方法。
  6.  前記第1の中継装置は、前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスの一つを前記第1の中継装置自身のIPアドレスとして使用し、残りのIPアドレスを前記第2の中継装置を含む前記第1の中継装置の配下に位置する他の中継装置への割当用に保持する
    請求項1から5の何れか1項に記載のIPアドレスの割当方法。
  7.  前記第2の中継装置は、前記第1の中継装置から複数のIPアドレスが割り当てられた場合に、当該複数のIPアドレスの一つを前記第2の中継装置自身のIPアドレスとして使用し、残りのIPアドレスを前記第2の中継装置自身の配下に位置する他の中継装置への割当用に保持する
    請求項1から6の何れか1項に記載のIPアドレスの割当方法。
  8.  前記第1の中継装置は、前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスのうち、上位装置によって指定されたIPアドレスを自身のIPアドレスとして使用する
    請求項6に記載のIPアドレスの割当方法。
  9.  前記第2の中継装置は、前記第1の中継装置から割り当てられた複数のIPアドレスのうち、上位装置によって指定されたIPアドレスを自身のIPアドレスとして使用する
    請求項7に記載のIPアドレスの割当方法。
  10.  前記第1の中継装置は、前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスを、2以上のIPアドレス群に分割し、前記IPアドレス群の1つを前記第2の中継装置に割り当てる
    請求項1から9の何れか1項に記載のIPアドレスの割当方法。
  11.  前記第2の中継装置は、前記第1の基地局から割り当てられた複数のIPアドレスを、2以上のIPアドレス群に分割し、前記IPアドレス群の1つを配下の他の中継装置に割り当てる
    請求項1から10の何れか1項に記載のIPアドレスの割当方法。
  12.  セルラーフォンサービスを提供するための基地局と無線端末との間の無線インタフェースを中継する、前記基地局および前記無線端末からの制御信号を終端可能な中継装置であって、
     前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスを保持する保持部と、
     中継装置の配下に他の中継装置が接続されるときに、当該他の中継装置に対して前記保持部に保持された複数のIPアドレスの少なくとも一つを割り当てる制御部と
    を含む中継装置。
  13.  前記保持部は、前記基地局が上位装置からのIPアドレス割当指示に応じて前記中継装置に割り当てた複数のIPアドレスを保持し、
     前記制御部は、前記中継装置の前記基地局に対する接続手順において、前記中継装置が前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも1つを前記他の中継装置に割り当てるIPアドレス割当指示を前記中継装置が前記上位装置から受け取るための経路を確立する
    請求項12に記載の中継装置。
  14.  前記保持部は、前記中継装置の上位に位置する他の中継装置に接続されているときに、前記上位の他の中継装置から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも一部を保持し、
     前記制御部は、前記中継装置の下位に他の中継装置が接続されるときに、前記保持部に保持されたIPアドレスの少なくとも一つを前記下位の他の中継装置に割り当てる
    請求項12又は13に記載の中継装置。
  15.  セルラーフォンサービスを提供するための基地局と無線端末との間の無線インタフェースを中継する、前記基地局および前記無線端末からの制御信号を終端可能な中継装置が接続される前記基地局であって、
     複数のIPアドレスを保持する保持部と、
     前記中継装置に対して前記保持部に保持された複数のIPアドレスのうち、2以上のIPアドレスを割り当てる制御部と
    を含む基地局。
  16.  前記制御部は、上位装置からのIPアドレス割当指示に応じて、前記2以上のIPアドレスを前記中継装置に割り当て、
     前記制御部は、前記中継装置の前記基地局に対する接続手順において、前記中継装置が前記基地局から割り当てられた複数のIPアドレスの少なくとも1つを他の中継装置に割り当てるIPアドレス割当指示を前記中継装置が前記上位装置から受け取るための経路を前記中継装置との間で確立し、
     前記上位装置から送信され、前記経路上を転送される前記中継装置向けのIPアドレス割当指示を中継する
    請求項15に記載の基地局。
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