WO2017169000A1 - 中継装置、端末装置及び通信方法 - Google Patents

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WO2017169000A1
WO2017169000A1 PCT/JP2017/002222 JP2017002222W WO2017169000A1 WO 2017169000 A1 WO2017169000 A1 WO 2017169000A1 JP 2017002222 W JP2017002222 W JP 2017002222W WO 2017169000 A1 WO2017169000 A1 WO 2017169000A1
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WO
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address
packet
information
node
downstream
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PCT/JP2017/002222
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English (en)
French (fr)
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齋藤 真
寺岡 文男
Original Assignee
ソニー株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/155Ground-based stations
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02Terminal devices
    • H04W88/04Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user

Definitions

  • the present disclosure relates to a relay device, a terminal device, and a communication method.
  • a relay device In a cellular network, a relay device called a relay node has been devised.
  • the relay node is located between the base station and the user terminal and has a function of relaying the wireless communication.
  • a standard related to a relay node is studied in Non-Patent Document 1 below.
  • Non-Patent Document 1 etc. is still short after being proposed and is not sufficient as a technology for utilizing relay nodes. For example, improving the efficiency of information processing related to relay nodes is one of the technologies that are not sufficient.
  • the storage unit that stores the first conversion table of the address information and the transmission destination information or the transmission source information of the packets that are transmitted and received between the upstream node that is the connection destination and the downstream node that is under control thereof are And a control unit that converts and relays based on the first conversion table stored in the unit.
  • the first conversion table is registered in an upstream node that converts the transmission destination information or transmission source information of the relayed packet based on the first conversion table of the stored address information.
  • a terminal device including a control unit that transmits a message to be requested.
  • a communication method including: converting and relaying by a processor based on the stored first conversion table.
  • the first conversion table is registered in an upstream node that converts the transmission destination information or transmission source information of the relayed packet based on the first conversion table of the stored address information.
  • a communication method is provided that includes sending a requesting message by a processor.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a system according to an embodiment of the present disclosure. It is a block diagram which shows an example of a structure of UE which concerns on the embodiment. It is a block diagram which shows an example of a structure of RN which concerns on the same embodiment. It is a block diagram which shows an example of a structure of DeNB which concerns on the embodiment. It is a block diagram which shows an example of a structure of the core network node which concerns on the embodiment. It is a sequence diagram which shows an example of the flow of the connection process performed in the system which concerns on the same embodiment. It is a sequence diagram which shows an example of the flow of the connection process performed in the system which concerns on the same embodiment.
  • nodes having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different reference numerals.
  • a plurality of nodes having substantially the same functional configuration are distinguished as UE1, UE2, and UE3 as necessary.
  • the reference numerals are omitted.
  • UE when it is not necessary to distinguish UE1, UE2, and UE3, they are simply referred to as UE.
  • the same applies to other nodes constituting the cellular network such as P-GW, S-GW, MME, DeNB, and RN.
  • Mobility support protocols can be classified from two viewpoints.
  • the first point of view is whether the protocol is for realizing the movement of a single node (Node Mobility) or the movement of a set of nodes (network) (Network Mobility: NEMO).
  • the second point of view is that the mobile node (or mobile router) is involved in signaling for mobility management and the movement range is the entire Internet (Host-Based Global Mobility) protocol, or the mobile node (or mobile router) Is a viewpoint of whether the protocol is a network-based localized mobility protocol regardless of signaling for mobility management and only in a limited mobility range.
  • the proposed protocol according to the present embodiment is a protocol in which the NEMO and the mobile node are not limited to signaling for mobility management and are only in a limited range.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the system according to this embodiment includes a P-GW (PDN (Packet Data Network) -Gateway), an S-GW (Serving Gateway), an MME (Mobility Management Entity), a DeNB (Donor evolved Node B). ), RN (Relay-Node) and UE (User Equipment).
  • P-GW Packet Data Network
  • S-GW Serving Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • DeNB Donor evolved Node B
  • RN Relay-Node
  • UE User Equipment
  • the UE is a terminal device.
  • the RN is a relay device that relays communication between an upstream node such as DeNB and a downstream node such as UE.
  • the RN may operate as a UE.
  • DeNB is a base station to which RN is connected.
  • the S-GW is a gateway that transmits user data.
  • the P-GW is a gateway that serves as a contact point between the core network and an external PDN, and is a communication control device that assigns IP addresses and the like.
  • the MME performs UE mobility management, authentication, and user data transfer path setting.
  • the system according to the present embodiment may include nodes such as eNB, HSS (Home Subscriber Server), and PCRF (policy and charging rules function).
  • An eNB is a base station to which a UE is connected.
  • the HSS is an entity that manages user information.
  • the PCRF is an entity that determines policy control and charging control rules such as QoS.
  • the solid line connecting each node means wired connection, and the broken line means wireless connection.
  • the P-GW is connected to the IPv6 global Internet (ie, PDN). Further, the P-GW and the S-GW are connected by an S5 / S8 interface.
  • the S-GW and the MME are connected by an S11 interface.
  • the S-GW and DeNB are connected by the S1-U interface.
  • the MME and DeNB are connected by an S1-MME interface.
  • the DeNBs are connected by an X2 interface. Further, the DeNB and the RN are connected by an S1-U interface. Further, the RN and the UE are connected by an E-UTRAN-Uu interface. Further, the RNs are connected by an S1-U interface.
  • a cell formed by RN may also be referred to as a moving cell or a virtual cell.
  • the moving cell is indicated by a broken-line rectangle.
  • a structure in which another moving cell is included in the moving cell such as a moving cell formed by RN2 and a moving cell formed by RN3, is also referred to as a nested structure.
  • a mobile cell on the side of inclusion in the nested structure for example, a mobile cell formed by RN2 or RN3 is also referred to as a nested mobile cell.
  • the direction closer to the PDN is also referred to as upstream, and the direction closer to the UE is also referred to as downstream.
  • RN1 is an upstream node
  • UE3 and UE4 are downstream nodes.
  • the proposed protocol can operate with a cellular phone network as a domain (network range), for example.
  • the domain may have other network configurations.
  • IPv6 address notation used in the system according to the present embodiment will be described.
  • IP D PGW The IPv6 address of the interface downstream of the P-GW is represented as IP D PGW . This IPv6 address is assigned in advance and is unchanged.
  • IPv6 addresses of the upstream and downstream interfaces of the S-GW are represented as IP U SGW and IP D SGW , respectively. This IPv6 address is assigned in advance and is unchanged.
  • IP U DeNB and IP D DeNB The IPv6 addresses of the upstream and downstream interfaces of the DeNB are represented as IP U DeNB and IP D DeNB , respectively. These IPv6 addresses are assigned in advance and are unchanged. Further, the upper 64 bits (prefix) of the IP D DeNB are represented as Pref D DeNB .
  • IP U RN When the RN operates as an eNB, an IPv6 address for connecting to an upstream DeNB via the S1-U interface is represented as IP U RN .
  • the upper 64 bits (prefix) of IP U RN are equal to Pref D DeNB .
  • the lower 64 bits of the IP U RN the (interface ID), expressed as ifid U RN. Ifid U RN is pre-assigned and is unchanged.
  • IP UE RN An IPv6 address used by an application on the RN when the RN operates as a UE is denoted as IP UE RN .
  • the upper 64 bits (prefix) of the IP UE RN are denoted as Pref UE RN, and the lower 64 bits (interface ID) are denoted as if UE RN .
  • the Pref UE RN and ifid UE RN are assigned when the RN is turned on and first connected to the LTE network, and do not change until the power is turned off.
  • the IPv6 prefix (/ 64) assigned to the downstream moving cell is represented as Pref D RN .
  • Pref D RN is assigned when the RN is turned on and is first connected to the LTE network, and does not change until the power is turned off.
  • IP D RN an IPv6 address used when communicating with a device in a downstream moving cell is represented as IP D RN .
  • the upper 64 bits (prefix) of IP D RN are equal to Pref D RN .
  • the lower 64 bits of the IP D RN represents a ifid D RN. Ifid D RN is assigned in advance and is unchanged.
  • IP UE The IP address of the UE is represented as IP UE .
  • the upper 64 bits (prefix) of the IP UE are expressed as Pref UE, and the lower 64 bits (interface ID) are expressed as if UE .
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a UE according to an embodiment of the present disclosure.
  • the UE includes an antenna unit 110, a radio communication unit 120, a storage unit 130, and a control unit 140.
  • Antenna unit 110 The antenna unit 110 radiates a signal output from the wireless communication unit 120 to the space as a radio wave. Further, the antenna unit 110 converts radio waves in space into a signal and outputs the signal to the wireless communication unit 120.
  • the wireless communication unit 120 transmits and receives signals.
  • the radio communication unit 120 receives a downlink signal from the eNB or RN, and transmits an uplink signal to the eNB or RN.
  • Storage unit 130 The storage unit 130 temporarily or permanently stores a program for operating the UE and various data.
  • Control unit 140 provides various functions of the UE.
  • the UE operates based on control by the control unit 140.
  • the operation of the UE based on the control by the control unit 140 will be described in detail later.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an RN according to an embodiment of the present disclosure.
  • the RN includes an antenna unit 210, a wireless communication unit 220, a storage unit 230, and a control unit 240.
  • Antenna unit 210 The antenna unit 210 radiates the signal output from the wireless communication unit 220 to the space as a radio wave. Further, the antenna unit 210 converts a radio wave in the space into a signal and outputs the signal to the wireless communication unit 220.
  • the wireless communication unit 220 transmits and receives signals.
  • the radio communication unit 220 receives a downlink signal from an upstream DeNB or another RN and relays it to a downstream UE or RN.
  • the radio communication unit 220 receives an uplink signal from a downstream UE or RN and relays it to an upstream DeNB or another RN.
  • Storage unit 230 The storage unit 230 temporarily or permanently stores a program for operating the RN and various data.
  • Control unit 240 provides various functions of the RN.
  • the RN operates based on control by the control unit 240.
  • the operation of the RN based on the control by the control unit 240 will be described in detail later.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of the DeNB according to an embodiment of the present disclosure.
  • the DeNB includes an antenna unit 310, a radio communication unit 320, a network communication unit 330, a storage unit 340, and a control unit 350.
  • Antenna unit 310 The antenna unit 310 radiates a signal output from the wireless communication unit 320 as a radio wave to space. Further, the antenna unit 310 converts radio waves in space into a signal and outputs the signal to the wireless communication unit 320.
  • the wireless communication unit 320 transmits and receives signals.
  • the radio communication unit 320 transmits a downlink signal to a downstream UE or RN, and receives an uplink signal from the downstream UE or RN.
  • the network communication unit 330 transmits and receives information.
  • the network communication unit 330 transmits information to other nodes and receives information from other nodes.
  • the other nodes include other DeNBs and core network nodes.
  • Storage unit 340 The storage unit 340 temporarily or permanently stores programs and various data for DeNB operation.
  • Control unit 350 provides various functions of the DeNB.
  • the DeNB operates based on control by the control unit 350.
  • the operation of the DeNB based on the control by the control unit 350 will be described in detail later.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a core network node according to an embodiment of the present disclosure.
  • the core network node includes a network communication unit 410, a storage unit 420, and a control unit 430.
  • the network communication unit 410 transmits and receives information.
  • the network communication unit 410 transmits information to other nodes and receives information from other nodes.
  • the other nodes include other core network nodes, PDNs, and DeNBs.
  • Storage unit 420 The storage unit 420 temporarily or permanently stores a program for operating the core network node and various data.
  • Control unit 430 provides various functions of the core network node.
  • the core network node operates based on control by the control unit 430.
  • the operation of the core network node based on the control by the control unit 430 will be described in detail later.
  • connection process refers to a process in which the UE or RN connects with the DeNB or RN.
  • Each node (for example, DeNB, S-GW, and P-GW) from the base station to the P-GW stores a route table in which transmission destination information is associated with a transfer destination.
  • the routing table includes an entry in which an end point IP address (that is, a destination IP address) is associated with a transfer destination GTP tunnel.
  • Each node relays the received packet using an appropriate GTP tunnel based on the routing table.
  • each node can store is shown below.
  • the MME stores a management table in which identification information of a node (UE or RN) attached to a network, address information, and address information of an upstream node (that is, a connection destination node) of the node are associated with each other.
  • the MME can grasp all RNs and UEs connected to the moving cell using the management table.
  • Conversion table RN stores a conversion table of address information (first conversion table).
  • This conversion table includes information in which address information of a downstream node is associated with address information of an RN corresponding to the downstream node.
  • the address information is information including an IP address and / or a port number.
  • the IP address here is, for example, an IPv6 address.
  • the P-GW also stores an address information conversion table (second conversion table).
  • This conversion table includes information in which the address information of the most downstream node (that is, the UE or the RN operating as the UE) is associated with the address information of the RN corresponding to the most downstream node. By using this conversion table, the P-GW can aggregate packets addressed to the downstream node of the RN into the RN.
  • UE sends a message requesting registration of conversion table in RN which is upstream node of connection destination.
  • the RN also sends a message requesting registration of the conversion table to the P-GW or the RN when the RN exists upstream.
  • This message is also referred to as a NAT registration request (NAT (Network Address Translation) Registration Request) below.
  • NAT registration request Network Address Translation
  • the RN and P-GW can appropriately update the conversion table based on this message.
  • a NAT registration response (NAT Registration Ack) is returned.
  • each RN can store is shown below.
  • the RN receives the assignment of the prefix part of the IP address from the P-GW. This is the same whether the RN is connected to the DeNB or the moving cell.
  • the RN may execute DHCP-PD (Prefix delegation) with the P-GW. Thereby, the RN can receive a prefix assignment.
  • DHCP-PD is described in detail in “O. Troan and R. Droms. IPv6 Prefix Options for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version 6, December 2003. RFC 3633.”.
  • the RN can assign a prefix (eg, IPv6 Prefix / 64) that is a part of the assigned prefix (eg, IPv6 Prefix / 56) to a subordinate node.
  • a prefix eg, IPv6 Prefix / 64
  • IPv6 Prefix / 56 a part of the assigned prefix
  • the RN transmits information indicating the positioning of the mobile cell formed by the RN.
  • the RN controls the transmission timing of the attach request regarding the downstream node that has been attached. For example, the RN collectively transmits an attach request regarding one or more downstream nodes that have been attached to the upstream node.
  • the transmission timing control method is arbitrary. For example, it is conceivable to periodically transmit at predetermined time intervals or to transmit after waiting for a predetermined time from when an attach request from a downstream node is received. Accordingly, the RN can transmit an attach request for a plurality of nodes at a time instead of transmitting an attach request every time a node is connected downstream of the RN. Thereby, the communication load of the network is reduced.
  • connection process to DeNB by RN that has not acquired IPv6 address In this section, connection process to DeNB by RN that has not acquired IPv6 address will be described. As an example, a case is assumed where the power supply of RN1 is turned on in the vicinity of DeNB1. An example of connection processing to DeNB1 by RN1 that has not acquired an IPv6 address in this case will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing an example of the flow of connection processing executed in the system according to the present embodiment.
  • RN1, DeNB1, MME1, S-GW1, and P-GW1 are involved.
  • RN1 forms a moving cell.
  • RN1 establishes a radio channel with DeNB1 (step S102).
  • the RN 1 transmits an RS (Router Solicitation) to all router multicast addresses in the link local (step S104).
  • DeNB1 receives this RS, and transmits RA (Router Advertisement) to the link local IPv6 address of RN1 (step S106).
  • This RA includes Pref D DeNB1 , which is a prefix of the IPv6 address assigned to the downstream interface of DeNB1 .
  • RN1 receives this RA and generates IP U RN1 that is an IPv6 address from Pref D DeNB1 and ifid U RN1 that is the ID of its upstream interface (step S108).
  • the IP U RN1 is used when the RN1 establishes a GTP (General Packet Radio Service) Tunneling Protocol (GPRS) tunnel with the DeNB1.
  • GTP General Packet Radio Service
  • GPRS General Packet Radio Service Tunneling Protocol
  • RN1 transmits an attach request (Attach Request) to DeNB1 (step S110).
  • DeNB1 when receiving this attach request, DeNB1 adds IP D DeNB1 , which is the IPv6 address of its downstream interface, to the received attach request and transfers it to MME1 (step S112).
  • the MME 1 transmits a default bearer request (Create Default Bearer Request) to the S-GW 1 (step S114).
  • the S-GW 1 transfers it to the P-GW 1 (step S116).
  • P-GW 1 allocates Pref UE RN1 and ifid UE RN1 (step S118). Specifically, the P-GW 1 assigns Pref UE RN1 that is an IPv6 prefix of / 64 from its own IPv6 address space. Also, the P-GW1 generates an if UE RN1 that is an interface ID when the RN1 operates as a UE . Also, P-GW1 forms a GTP tunnel with S-GW1, associates the forwarding destination of Pref UE RN1 with this GTP tunnel, and registers it in the routing table (corresponding to the entry in the first row of Table 2A). . The end points of this GTP tunnel are IP D PGW1 , which is the IPv6 address of the downstream interface of P-GW1, and IP U SGW1 , which is the IPv6 address of the upstream interface of S-GW1.
  • the P-GW 1 transmits a default bearer generation response (Create Default Bearer Response) to the S-GW 1 (step S120).
  • This default bearer generation response includes ID RN1 , IP D PGW1 , Pref UE RN1 , if UE RN1 , and IP D DeNB1 .
  • the S-GW1 receives this default bearer generation response, the IP D SGW1 is added to the received default bearer generation response and forwarded to the MME1 (step S122). Further, the S-GW 1 forms a GTP tunnel with the P-GW 1. The end points of this GTP tunnel are IP U SGW1 and IP D PGW1 . Further, the S-GW1 configures a GTP tunnel with the DeNB1, associates the transfer destination of the Pref UE RN1 with this GTP tunnel, and registers it in the routing table (corresponding to the entry in the first row of Table 2B). The end points of this GTP tunnel are IP D SGW1 which is the IPv6 address of the downstream interface of S-GW1, and IP U DeNB1 which is the IPv6 address of the upstream interface of DeNB1 .
  • MME1 when receiving this default bearer generation response, MME1 registers RN1 in its own management table (corresponding to the entry in the first row of Table 3). Next, the MME 1 transmits an attach accept to the DeNB 1 (step S124).
  • This attach accept includes ID RN1 , IP D SGW1 , Pref UE RN1 , and ifid UE RN1 .
  • the DeNB1 When the DeNB1 receives this attach accept, it transfers it to the RN1 (step S126).
  • the DeNB 1 configures a GTP tunnel with the S-GW 1.
  • the end points of this GTP tunnel are IP U DeNB1 which is the IPv6 address of the upstream interface of DeNB1 , and IP D SGW1 which is the IPv6 address of the downstream interface of S-GW1.
  • DeNB1 configures a GTP tunnel with RN1 , associates the transfer destination of Pref UE RN1 with this GTP tunnel, and registers it in the routing table (corresponding to the entry in the first row of Table 2C).
  • IP D DeNB1 which is the IPv6 address of the downstream interface of DeNB1
  • IP U RN1 which is the IPv6 address of the upstream interface of RN1 .
  • RN1 receives this attach accept and obtains if UE RN1 .
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • the RN1 transmits an RS (Router Solicitation) to the P-GW1 in accordance with the IPv6 regulations in order to obtain the IP UE RN1 that is an IPv6 address for operating as a UE (step S128).
  • RS Raster Solicitation
  • the P-GW1 receives this RS and returns an RA (Router Advertisement) to the RN1 (step S130).
  • This RA includes Pref UE RN1 .
  • RN1 receives this RA and obtains Pref UE RN1 . And RN1 produces
  • IP UE RN1 is an IPv6 address used when an application on RN1 communicates.
  • the RN1 executes DHCP-PD with the P-GW1 in order to obtain the prefix of the downstream interface (step S134).
  • the P-GW1 assigns the prefix Pref D RN1 to the RN1.
  • RN1 acquires Pref D RN1 . Then, the RN 1 generates an IPv6 address IP D RN1 from the Pref D RN1 and the ifid D RN1 that is the interface ID of the downstream interface, and assigns it to the downstream interface (step S136).
  • P-GW1 associates the route of Pref D RN1 with the tunnel to S-GW1 and registers it in the route table (corresponding to the entry in the second row of Table 2A).
  • the P-GW 1 transmits a route setup to the S-GW 1 (step S138).
  • This route setup includes Pref UE RN1 and Pref D RN1 .
  • S-GW1 associates the route of Pref D RN1 with the tunnel to DeNB1 and registers it in the route table (corresponding to the entry in the second row of Table 2B).
  • S-GW1 transfers the route setup to DeNB1 (step S140).
  • DeNB1 associates the route of Pref D RN1 with the tunnel to RN1 and registers it in the route table (corresponding to the entry in the second row of Table 2C).
  • P-GW1, S-GW1, and DeNB1 store the route tables shown in Tables 2A, 2B, and 2C, respectively.
  • the MME 1 stores the management table shown in Table 3. The MME grasps all RNs connected in the moving cell by the management table.
  • connection process to RN by UE not acquiring IPv6 address will be described. For example, it is assumed that UE1 is powered on in the vicinity of RN1 after the processing described in section (1.1) above. An example of connection processing to RN1 by UE1 that has not acquired an IPv6 address in this case will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a sequence diagram showing an example of the flow of connection processing executed in the system according to the present embodiment.
  • UE1, RN1, DeNB1, and MME1 are involved.
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • UE1 establishes a radio channel with RN1 (step S202).
  • UE1 transmits an attach request to RN1 (step S204).
  • This attach request includes ID UE1 , which is an identifier of UE1 .
  • RN1 generates ifid UE1 that is an interface ID of UE1 from ID UE1 using, for example, a hash function.
  • RN1 transmits an attach accept to UE1 (step S206).
  • This attach accept includes ifid UE1 .
  • UE1 receives the attach accept, acquires ifid UE1.
  • UE1 transmits RS to RN1 (step S208).
  • RN1 transmits an RA including Pref D RN1 to UE1 (step S210).
  • UE1 receives the RA, and generates IP UE1 that is its IPv6 address from Pref D RN1 and ifid UE1 (step S212).
  • RN1 waits for a certain amount of time (for example, 1 second), and during that time, attach requests regarding UEs connected downstream of RN1 are collectively transmitted to DeNB1 (step S214). Thereby, RN1 can transmit an attach request regarding a plurality of UEs at a time, instead of transmitting an attach request every time a UE connects downstream of RN1.
  • DeNB1 transfers the request to MME1 (step S216).
  • the MME1 when the MME1 receives this attach request, it registers the information of the UE (for example, UE1) connected downstream of the RN1 in the mapping table (corresponding to the entry in the second row of Table 3), and attaches to the DeNB1. Transmit (step S218).
  • This attach accept contains the identifier of the UE connected to RN1 (eg ID UE1 ).
  • step S220 when the DeNB1 receives this attach accept, it transfers it to the RN1 (step S220).
  • connection process to RN by UE having acquired IPv6 address will be described.
  • UE2 connected to another eNB moves to a moving cell provided by RN1.
  • UE2 having an IPv6 address of IP UE2 is assumed to be connected to RN1.
  • IP UE2 does not belong to Pref D RN1 .
  • An example of connection processing to the RN 1 by the UE 2 having acquired the IPv6 address in this case will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a sequence diagram showing an example of the flow of connection processing executed in the system according to the present embodiment.
  • UE2, RN1, DeNB1, MME1, S-GW1, and P-GW1 are involved.
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • UE2 establishes a radio channel with RN1 (step S302).
  • UE2 transmits an attach request to RN1 (step S304).
  • This attach request includes ID UE2 and IP UE2 which are identifiers of UE2 .
  • RN1 detects that UE2 has moved downstream from RN1 from another eNB or RN with the IPv6 address because IP UE2 does not belong to Pref D RN1 . Therefore, RN1 from Pref UE2 and ifid D RN1 a prefix of IP UE2, generates the IPv6 address IP2 D RN1, assigned to the downstream interface.
  • RN1 transmits an attach accept to UE2 (step S306).
  • This attach accept includes if UE2 which is the interface ID of IP UE2 .
  • UE2 receives this attach accept and obtains ifid UE2 .
  • UE2 transmits RS to RN1 (step S308).
  • RN1 transmits RA to UE2 (step S310).
  • UE2 that has received the RA generates IP UE2 from Pref UE2 and ifid UE2, confirms that IP UE2 can be used continuously (step S312).
  • UE2 transmits a NAT registration request to RN1 (step S314).
  • This NAT registration request includes a list of IP UEs 2 and port numbers currently used for communication (here, for the sake of simplicity, it is assumed that there is one port in communication and is represented as Pt1 UE2 ).
  • RN1 when receiving this NAT registration request, assigns a new port number Pt1 RN1 UE2 respect Pt1 UE2, adding a new entry (1 row entry in Table 5) into its address conversion table .
  • RN1 transmits a NAT registration request to P-GW1 (step S316).
  • This NAT registration request includes IP UE2 , Pt1 UE2 , IP UE RN1 , and Pt1 RN1 UE2 .
  • the P-GW 1 when the P-GW 1 receives this NAT registration request, it adds a new entry (entry on the first line in Table 4) to its address translation table. Next, the P-GW1 transmits a NAT registration response to the RN1 (step S318).
  • step S320 when the RN1 receives this NAT registration response, it forwards it to the UE2 (step S320).
  • RN1 waits for a certain amount of time (for example, 1 second) after transmission of RA, and during that time, attach requests regarding UEs connected downstream of RN1 are collectively transmitted to DeNB1 (step S322). Thereby, RN1 can transmit an attach request regarding a plurality of UEs at a time, instead of transmitting an attach request every time a UE connects downstream of RN1.
  • DeNB1 transmits a path switch request to MME1 (step S324).
  • MME1 since the UE (for example, UE2) connected to RN1 already has an IPv6 address, MME1 already stores an entry related to this UE in its management table. Therefore, when MME1 receives this path switch request, it updates the upstream node column of the entry of UE connected downstream of RN1 (for example, the entry of UE2 (the third row entry in Table 3)) in the management table of MME1. To do. Next, the MME 1 transmits a modify bearer request to the S-GW 1 (step S326). This bearer change request includes the ID and IPv6 address (for example, ID UE2 and IP UE2 ) of the UE connected downstream of RN1.
  • This bearer change request includes the ID and IPv6 address (for example, ID UE2 and IP UE2 ) of the UE connected downstream of RN1.
  • the S-GW 1 transfers the request to the P-GW 1 (step S328).
  • P-GW1 releases the GTP tunnel established in the UE (for example, UE2) connected downstream of RN1.
  • the P-GW 1 transmits a modify bearer response to the S-GW 1 (step S330).
  • This bearer change response includes the identifier (for example, ID UE2 ) of the UE connected downstream of RN1.
  • the S-GW 1 transfers it to the MME 1 (step S332).
  • This path switch request response includes the identifier (for example, ID UE2 ) of the UE connected downstream of RN1.
  • DeNB1 transmits an attach accept to RN1 (step S336).
  • This attach accept includes an identifier (for example, ID UE2 ) of the UE connected downstream of RN1.
  • the information amount of the routing table stored in the P-GW, S-GW, and DeNB does not depend on the number of UEs in the moving cell.
  • the same number of address translation table entries as the number of ports in communication with this UE are added to the upstream RN and P-GW.
  • the address conversion tables stored in P-GW1 and RN1 are as shown in Table 4 and Table 5, respectively.
  • MME1 grasps
  • connection process to moving cell by RN not acquiring IPv6 address will be described.
  • the power of RN2 is turned on in the vicinity of RN1 after the processing described in the above section (1.3).
  • An example of connection processing to the moving cell provided by RN1 by RN2 that has not acquired an IPv6 address in this case will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 is a sequence diagram showing an example of the flow of connection processing executed in the system according to the present embodiment.
  • RN2, RN1, DeNB1, MME1, and P-GW1 are involved in this sequence.
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • RN2 establishes a radio channel with RN1 (step S402).
  • the RN 2 transmits the RS to all the link-local router multicast addresses (step S404).
  • RN1 transmits RA to the link local address of RN2 (step S406).
  • RN2 upon receiving this RA, RN2 generates IP U RN2 that is an IPv6 address from Pref D RN1 and ifid U RN2 that is the ID of its upstream interface (step S408).
  • IP U RN2 is equal to IP UE RN2 , which is an IPv6 address used by an application on RN2 .
  • RN2 transmits an attach request to RN1 (step S410).
  • RN1 when receiving this attach request, RN1 adds IP D RN1 and transfers it to DeNB1 (step S412).
  • DeNB1 transfers the request to MME1 (step S414).
  • the MME 1 when receiving this attach request, registers the information of the RN 2 in the management table (corresponding to the entry on the fourth line in Table 3). Then, the MME 1 transmits an attach accept to the DeNB 1 (step S416).
  • This attach accept includes ID RN2 .
  • DeNB1 when DeNB1 receives this attach accept, it transfers it to RN1 (step S418).
  • RN1 transfers it to RN2 (step S420).
  • This attach accept contains if U RN2 .
  • RN2 receives the attach accept and obtains if U RN2 .
  • RN2 transmits RS to RN1 (step S422).
  • RN1 transmits RA to RN2 (step S424).
  • This RA includes Pref D RN1 and IP D PGW1 .
  • IP UE RN2 is an IPv6 address used by an application when RN2 operates as a UE. As a result, IP U RN2 and IP UE RN2 are equal.
  • the RN2 executes DHCP-PD with the P-GW1 in order to acquire the prefix of the downstream interface (step S428).
  • P-GW1 assigns Pref D RN2 as a prefix of the downstream interface of RN2 . Since P-GW1 knows that RN2 is nested, P-GW1 does not change the route information.
  • RN2 acquires Pref D RN2 . Then, RN2 from ifid D RN2 an ID Pref D RN2 and downstream interfaces, generates IP D RN2, allocates downstream interface (step S430).
  • the MME grasps all the RNs connected in the moving cell from the management table.
  • connection process to a nested mobile cell by a UE that has not obtained an IPv6 address will be described.
  • a case is assumed in which the UE 3 is turned on in the vicinity of the RN 2 after the processing described in the above section (1.4).
  • An example of the connection process to the nested mobile cell provided by the RN 2 by the UE 3 that has not acquired the IPv6 address in this case will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing an example of the flow of connection processing executed in the system according to the present embodiment.
  • UE3, RN2, RN1, DeNB1, and MME1 are involved.
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • UE3 establishes a radio channel with RN2 (step S502).
  • UE3 transmits an attach request to RN2 (step S504).
  • This attach request includes ID UE3 that is an identifier of UE3 .
  • RN2 for example using a hash function to generate a ifid UE3 from ID UE3, transmits an attach accept comprising this UE3 (step S506).
  • UE3 receives this attach accept, acquires ifid UE3.
  • UE3 transmits RS to RN2 (step S508).
  • RN2 transmits RA including Pref D RN2 to UE3 (step S510).
  • UE3 receives this RA, and generates IP UE3 that is an IPv6 address from Pref D RN2 and ifid UE3 (step S512).
  • RN2 waits for a certain amount of time (for example, 1 second), and during that time, attach requests regarding UEs connected downstream of RN2 are collectively transmitted to RN1 (step S514). Accordingly, the RN2 can transmit an attach request for a plurality of UEs at a time, instead of transmitting an attach request every time a UE is connected downstream of the RN2.
  • RN1 transfers the request to DeNB1 (step S516).
  • DeNB1 transfers the request to MME1 (step S518).
  • MME1 registers the information of the UE (for example, UE3) connected downstream of RN2 in the management table (corresponding to the entry in the fifth row in Table 3), and transmits an attach accept to DeNB1.
  • This attach accept includes the identifier (for example, ID UE3 ) of the UE connected to RN2.
  • DeNB1 when DeNB1 receives this attach accept, it transfers it to RN1 (step S522).
  • RN1 forwards it to RN2 (step S524).
  • the MME grasps all UEs connected in the moving cell by the management table.
  • connection process to a nested mobile cell by a UE that has obtained an IPv6 address will be described.
  • UE 4 that has obtained an IPv6 address of IP UE 4 under the control of another eNB or RN has moved to a nested moving cell provided by RN 2.
  • An example of the connection process to the nested mobile cell provided by the RN 2 by the UE 4 having acquired the IPv6 address in this case will be described with reference to FIG.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing an example of the flow of connection processing executed in the system according to the present embodiment.
  • UE4, RN2, RN1, DeNB1, MME1, S-GW1, and P-GW1 are involved.
  • GTP tunnels are respectively configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1.
  • the UE 4 establishes a radio channel with the RN 2 (step S602).
  • UE4 transmits an attach request to RN2 (step S604).
  • This attach request includes ID UE4 and IP UE4 which are identifiers of UE4 .
  • RN2 detects that UE4 has moved downstream from RN2 from another eNB or RN with the IPv6 address because IP UE4 does not belong to Pref D RN2 . Therefore, RN2 from ifid D RN2 an ID Pref UE4 and its downstream interfaces is a prefix of IP UE4, generates the IPv6 address IP2 D RN2, assigned to the downstream interface.
  • RN2 transmits an attach accept to UE2 (step S606).
  • UE4 receives this attach accept, acquires ifid UE4.
  • UE4 transmits RS to RN2 (step S608).
  • RN2 transmits RA including Pref UE4 to UE4 (step S610).
  • the UE 4 when the UE 4 receives the RA, the UE 4 generates an IP UE 4 from the Pref UE 4 and the if UE 4 and confirms that the IP UE 4 is still usable (step S612).
  • This NAT registration request includes a list of IP UE 4 and the port number currently in communication (here, for simplicity of explanation, only one Pt 1 UE 4 is in communication).
  • RN2 upon receiving the NAT registration request, allocates a new port number Pt1 RN2 UE4 respect Pt1 UE4, a new entry in its own address conversion table (first row entry in Table 6) Add.
  • RN2 transmits a NAT registration request to RN1 (step S616).
  • This NAT registration request includes IP UE4 , Pt1 UE4 , IP UE RN2 , and Pt1 RN2 UE4 .
  • RN1 when receiving this NAT registration request, RN1 assigns a new port number Pt1 RN1 UE4 to Pt1 RN2 UE4 , and creates a new entry (entry in the second row of Table 5) in its address translation table. ).
  • RN1 transmits a NAT registration request to P-GW1 (step S618).
  • This NAT registration request includes IP UE4 , Pt1 UE4 , IP UE RN1 , and Pt1 RN1 UE4 .
  • the P-GW 1 when the P-GW 1 receives this NAT registration request, it adds a new entry (entry on the second line in Table 4) to its address translation table. Next, the P-GW 1 transmits a NAT registration response to the RN 1 (Step S620).
  • RN1 receives this NAT registration response and transfers it to RN2 (step S622).
  • the RN 2 forwards it to the UE 4 (step S624).
  • RN2 waits for a certain amount of time (for example, 1 second) after the transmission of RA, and during that time, attach requests regarding UEs connected downstream of RN2 are collectively transmitted to RN1 (step S626). Accordingly, the RN2 can transmit an attach request for a plurality of UEs at a time, instead of transmitting an attach request every time a UE is connected downstream of the RN2.
  • RN1 transfers the request to DeNB1 (step S628).
  • DeNB1 transmits a path switch request to MME1 (step S630).
  • MME1 since the UE that has moved downstream of RN2 already has an IPv6 address, MME1 has already registered information on the moved UE in the management table. Therefore, when MME1 receives this path switch request, it changes the upstream node column of the entry in the management table related to the UE connected to RN2 (for example, the entry related to UE4 (the sixth row entry in Table 3)) to IP D RN2 . Then, a bearer change request is transmitted to S-GW1 (step S632).
  • the S-GW 1 transfers it to the P-GW 1 (step S634).
  • the P-GW 1 when receiving the bearer change request, the P-GW 1 performs release processing when a GTP tunnel related to a UE (for example, UE 4) connected downstream of the RN 2 is established. Then, the P-GW1 transmits a bearer change response to the S-GW1 (step S636).
  • This bearer change response includes the identifier (for example, ID UE4 ) of the UE that has moved downstream of RN2.
  • the S-GW 1 transfers it to the MME 1 (step S638).
  • This path switch request response includes the identifier (for example, ID UE4 ) of the UE that has moved downstream of RN2.
  • DeNB1 transmits an attach accept to RN1 (step S642).
  • This attach accept includes an identifier (for example, ID UE4 ) of the UE that has moved downstream of RN2.
  • RN1 transfers it to RN2 (step S644).
  • the information amount of the routing table stored in the P-GW, S-GW, and DeNB does not depend on the number of UEs in the moving cell.
  • the same number of address translation table entries as the number of ports in communication with this UE are added to the upstream RN and P-GW.
  • MME1 grasps
  • connection process to moving cell by RN having acquired IPv6 address will be described.
  • RN3 that has obtained an IPv6 address under the control of another eNB or RN moves to a moving cell provided by RN1 after the processing described in section (1.6) above.
  • An example of connection processing to the moving cell provided by RN1 by RN3 that has acquired an IPv6 address in this case will be described with reference to FIG.
  • RN3 the application to IP UE RN3 is an IPv6 address to be used, and the IP D RN3 is an IPv6 address of the downstream interface what is already obtained. Further, it is assumed that UE 5 is connected further downstream of RN 3. The UE 5 is assumed to have the IP UE 5 as an IPv6 address. Since the UE 5 has already performed the connection process to the RN 3, the RN 3 knows the ID UE 5 that is the identifier of the UE 5 and the IP UE 5 that is the IPv6 address.
  • FIG. 12 is a sequence diagram showing an example of the flow of connection processing executed in the system according to the present embodiment.
  • RN3, RN1, DeNB1, MME1, S-GW1, and P-GW1 are involved.
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • RN3 establishes a radio channel with RN1 (step S702).
  • the RN 3 transmits an RS to all link-local router multicast addresses (step S704).
  • This RS includes IP UE RN3 .
  • RN3 recognizes that RN3 already has an IP UE RN3 with an IPv6 address, and RN3 connects to Pref UE RN3, which is a prefix of IP UE RN3 , and a moving cell.
  • RN1 from ifid D RN1 is an ID of the downstream interfaces Pref UE RN3 and itself to generate IP3 D RN1 is an IPv6 address, assigns it to the downstream interface.
  • RN3 receives this RA, from ifid U RN3 is the ID of the upstream interfaces Pref UE RN3 and itself generates an IP U RN3 is an IPv6 address (step S 708).
  • RN3 transmits an attach request to RN1 (step S710).
  • This attach request includes ID RN3 and IP UE RN3 which are identifiers of RN3 .
  • RN1 transmits an attach accept to RN3 (step S712).
  • the attach accept includes ifid UE RN3 is an interface ID of the IP UE RN3.
  • RN3 receives this attach accept, acquires ifid UE RN3. Next, RN3 transmits RS to RN1 (step S714).
  • RN1 transmits RA to RN3 (step S716).
  • This RA includes Pref UE RN3 , which is a prefix of IP UE RN3 .
  • RN3 receives this RA, generates IP UE RN3 from Pref UE RN3 and ifid UE RN3, confirms that IP UE RN3 are still available (step S718).
  • RN3 transmits a NAT registration request to RN1 (step S720).
  • This NAT registration request is made up of IP UE RN3 , the port number used by the application on RN3 for communication (for the sake of simplicity, the port number is only one of Pt1 RN3 ), IP UE5 , and UE5 It includes a list of port numbers used in communication (for the sake of simplicity, only one port number is Pt1 UE5 ).
  • RN1 when receiving this NAT registration request, Pt1 RN3 and Pt1 for each UE 5, assign each Pt1 RN1 RN3 and Pt1 RN1 UE 5 as a new port number, a new entry to its own address translation table (Entry in the third row and entry in the fourth row in Table 5) is added.
  • the RN1 transmits a NAT registration request to the P-GW1 (step S722).
  • This NAT registration request includes IP UE RN3 , Pt1 RN3 , IP UE RN1 , Pt1 RN1 RN3 , IP UE5 , Pt1 UE5 , and Pt1 RN1 UE5 .
  • the P-GW 1 when the P-GW 1 receives this NAT registration request, it adds new entries (the third row entry and the fourth row entry in Table 4) to its own address translation table. Next, the P-GW 1 transmits a NAT registration response to the RN 1 (step S724).
  • RN1 forwards it to RN3 (step S726).
  • RN1 waits for a certain amount of time (for example, 1 second) after the transmission of RA, and during that time, attach requests regarding RNs and UEs in a nested mobile cell connected downstream of RN1 are collectively transmitted to DeNB1 (step S728). . Accordingly, RN1 can transmit an attach request for a plurality of nested mobile cells at a time, instead of transmitting an attach request every time a nested mobile cell is connected downstream of RN1.
  • a certain amount of time for example, 1 second
  • the attach request includes an identifier of an RN and a UE (for example, ID RN3 , ID UE5 ), an IPv6 address (for example, IP UE RN3 , IP UE5 ), an IP D RN1 , and a connection to the mobile cell connected to the RN1 .
  • DeNB1 transfers the path switch request to MME1 (step S730).
  • This path switch request includes an identifier of an RN and a UE (eg, ID RN3 , ID UE5 ), an IPv6 address (eg, IP UE RN3 , IP UE5 ), an IP D RN1 , and a mobile cell connected to the RN 1 .
  • MC Flag ON
  • MME1 since the RN and UE that have moved downstream of RN1 already have an IPv6 address, MME1 has already registered information on the UE that is connected to the moved RN and nested mobile cell in the management table. is there. Therefore, when receiving this path switch request, MME1 updates the upstream node column of the management table entry related to the RN and UE in the nested mobile cell connected downstream of RN1 (for example, the column of RN3 and UE5 (Table 3). Entry on line 7 and entry on line 8)). Next, the MME 1 transmits a bearer change request to the S-GW 1 (step S732).
  • the S-GW 1 transfers it to the P-GW 1 (step S734).
  • P-GW1 upon receiving this bearer change request, P-GW1 performs release processing when there is a GTP tunnel related to the most upstream RN (for example, RN3) of the nested mobile cell connected downstream of RN1.
  • P-GW1 transmits a bearer change response to S-GW1 (step S736).
  • This bearer change response includes the identifiers of the RN and UE (for example, ID RN3 and ID UE5 ) in the nested mobile cell connected downstream of RN1.
  • the S-GW 1 transfers it to the MME 1 (step S738).
  • This path switch request response includes the identifiers of RNs and UEs (for example, ID RN3 and ID UE5 ) in the nested mobile cell connected downstream of RN1.
  • the DeNB1 transmits an attach accept to the RN1 (step S742).
  • This attach accept includes the identifiers of RNs and UEs (eg, ID RN3 and ID UE5 ) in the nested mobile cell connected downstream of RN1.
  • the information amount of the routing table stored in the P-GW, S-GW, and DeNB does not depend on the number of RNs and UEs connected in the moving cell.
  • the same number of address translation table entries as the number of ports in communication in the connected nested mobile cell are added to the upstream RN and P-GW.
  • the MME also stores entries for all RNs and UEs connected in the moving cell.
  • Communication processing refers to processing in which the RN or UE that has completed the connection processing communicates with an application on the Internet.
  • the RN converts and relays transmission destination information or transmission source information of a packet transmitted / received between a connection destination upstream node and a downstream node under the control based on a stored conversion table. As a result, the RN can aggregate packets addressed to the downstream node of the RN into the RN.
  • the RN converts the address information of the downstream node in the destination information or the source information included in the packet header.
  • the source information includes, for example, a start point IP address and a start point port number
  • the destination information includes, for example, an end point IP address and an end point port number.
  • the RN identifies whether the packet to be relayed is a packet from the upstream node to the downstream node or a packet from the downstream node to the upstream node. For example, this identification can be performed based on destination information. Then, the RN controls the relay process based on the identification result.
  • the RN converts the source information from the address information of the downstream node to the address information of the RN corresponding to the downstream node. Specifically, the RN converts the IP address of the transmission source information of the packet from the downstream node to the upstream node into the RN IP address. Further, the RN converts the port number of the transmission source information of the packet from the downstream node to the upstream node into the port number of the RN corresponding to the application operating in the most downstream node (that is, the UE or RN at the transmission source end). . As a result, a reply to the packet transmitted from the downstream node connected to the RN can be made to reach the RN.
  • the RN converts destination information from address information of the RN corresponding to the downstream node to address information of the downstream node. Specifically, the RN converts the IP address of the transmission destination information of the packet from the upstream node to the downstream node into the IP address of the downstream node. Further, the RN sets the port number of the transmission destination information of the packet from the upstream node to the downstream node to the port number of the downstream node corresponding to the application operating in the most downstream node (that is, the UE or RN at the transmission destination end). Convert. As a result, the packet transmitted to the downstream node connected to the RN can reach the downstream node.
  • the P-GW converts the transmission destination information or transmission source information of the transmitted / received packet based on the stored conversion table and relays it. More specifically, the P-GW converts destination information of a packet to the UE into address information of an RN upstream of the UE. Also, the P-GW converts the source information converted to the RN address information of the packet from the UE into the UE address information. As a result, the P-GW can aggregate packets transmitted and received by the downstream node connected to the RN into the RN.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the content of a packet header transmitted and received by each node for communication by the UE 1 according to the present embodiment.
  • Each packet header includes the start point IP address srcIP and start point port number srcPort of the packet, the end point IP address dstIP, and the end point port number dstPort.
  • the part which is rewritten during the relay is underlined.
  • UE1 transmits a packet having the header shown in FIG. 13A to RN1.
  • RN1 receives this packet, it recognizes that the communication is from downstream to upstream. Then, the RN 1 searches the address conversion table (Table 5) stored in itself for whether there is an entry whose downstream IP address and downstream port number match the starting point IP address and starting point port number of this packet. Since there is no corresponding entry at this point, RN1 generates a new port number PtRN1 UE1 and adds a new entry (entry on the fifth line in Table 5) to its own address translation table.
  • Table 5 address conversion table
  • this entry sets the start point IP address and the start point port number to the IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE1 . It means rewriting.
  • RN1 performs rewriting based on this entry.
  • the packet header after RN1 relays from downstream to upstream has the contents shown in FIG.
  • This packet reaches the P-GW 1 by route control in LTE, and further reaches an application on the Internet by route control in the Internet.
  • the packet header when the application on the Internet receives and returns the packet has the content shown in FIG.
  • This packet reaches P-GW1 by route control in the Internet, and further reaches RN1 by route control in LTE.
  • RN1 receives this packet, it recognizes that the communication is from upstream to downstream. Then, the RN 1 searches the address conversion table stored therein for whether there is an entry whose upstream IP address and upstream port number match the end point IP address and end point port number of the packet. As a result, the entry on the fifth line in Table 5 is found.
  • This entry indicates that when the destination IP address and the destination port number are IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE1 when the RN1 transfers a packet from upstream to downstream, the destination IP address and the destination port number are transferred to the IP UE1 and Pt1 UE1 . It means rewriting. RN1 performs rewriting based on this entry. As a result, the packet header after RN1 relays from upstream to downstream has the contents shown in FIG. This packet reaches the application on UE1.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the content of a packet header transmitted and received by each node for communication by the UE 1 according to the present embodiment.
  • Each packet header includes the start point IP address srcIP and start point port number srcPort of the packet, the end point IP address dstIP, and the end point port number dstPort.
  • the part which is rewritten during the relay is underlined.
  • UE1 transmits a NAT registration request to RN1.
  • This NAT registration request includes IP UE1 and Pt2 UE1 .
  • RN1 Upon receiving this NAT registration request, RN1 generates a new port number Pt2 RN1 UE1 and adds a new entry (entry on the sixth line in Table 5) to its address translation table.
  • This entry rewrites the destination IP address and destination port number to IP UE1 and Pt2 UE1 when the destination IP address and destination port number are IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE1 when RN1 forwards the packet from upstream to downstream Means that.
  • this entry indicates the start point IP address and the start point port number as IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE1. It means to rewrite.
  • RN1 transmits a NAT registration request to P-GW1.
  • This NAT registration request includes IP UE RN1 , Pt2 RN1 UE1 , IP UE1 and Pt2 UE1 .
  • the P-GW 1 receives this NAT registration request, it adds a new entry (entry on the fifth line in Table 4) to its address translation table.
  • This entry is used when the destination IP address and the destination port number are IP UE1 and Pt2 UE1 when the P-GW1 forwards the packet from upstream (ie, PDN) to downstream (ie, CN). This means that the port number is rewritten to IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE1 .
  • the P-GW1 transfers a packet from the downstream to the upstream when the start point IP address and the start point port number are IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE1 , the start point IP address and the start point port number are set to IP UE1 and It means rewriting to Pt2 UE1 .
  • IP address: IP CN , port number: Pt CN IP address: IP CN , port number: Pt CN
  • Pt2 UE1 application operating on UE1
  • This packet reaches the P-GW 1 by route control in the Internet.
  • P-GW1 rewrites the end point IP address and end point port number from IP UE1 and Pt2 UE1 to IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE1 according to the entry in the fifth row of its own address translation table (Table 4).
  • Table 4 its own address translation table
  • the RN1 When receiving this packet, the RN1 rewrites the end point IP address and the end point port number from the IP UE RN1 and the Pt2 RN1 UE1 to the IP UE1 and the Pt2 UE1 according to the entry in the sixth row of its own address translation table (Table 5). As a result, the packet header has the contents shown in FIG. This packet reaches UE1.
  • the packet header has the content shown in FIG. UE1 transmits this packet to RN1.
  • RN1 Upon receiving this packet, RN1 rewrites the start point IP address and start point port number from IP UE1 and Pt2 UE1 to IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE1 according to the entry in the sixth row of its own address translation table (Table 5). As a result, the packet header has the contents shown in FIG. This packet reaches the P-GW 1 by route control in LTE.
  • the P-GW1 Upon receiving this packet, the P-GW1 changes the start point IP address and the start point port number from the IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE1 to the IP UE1 and Pt2 UE1 according to the entry in the fifth row of its own address translation table (Table 4). rewrite. As a result, the packet header has the contents shown in FIG. This packet reaches an application in the Internet by route control in the Internet.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the contents of a packet header transmitted and received by each node for communication by the UE 2 according to the present embodiment.
  • Each packet header includes the start point IP address srcIP and start point port number srcPort of the packet, the end point IP address dstIP, and the end point port number dstPort.
  • the part which is rewritten during the relay is underlined.
  • the UE2 transmits to RN1 a packet having the header shown in FIG.
  • the RN1 changes the start point IP address and start point port number of this packet from the IP UE2 and Pt1 UE2 to the IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE2 according to the entry in the first row of its own address translation table (Table 5). Rewrite to As a result, the packet header after RN1 relays from downstream to upstream has the contents shown in FIG. This packet reaches the P-GW 1 by route control in LTE.
  • the P-GW1 When the P-GW1 receives this packet, it follows the entries in the first row of its own address translation table (Table 4), and changes the IP address and source port number of this packet from IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE2 to IP UE2 and Rewrite to Pt1 UE2 . As a result, the packet header after P-GW 1 relays has the contents shown in FIG. This packet reaches an application on the Internet by route control in the Internet.
  • Table 4 the entries in the first row of its own address translation table
  • the packet header when the application on the Internet receives and returns this packet has the content shown in FIG. This packet reaches the P-GW 1 by route control in the Internet.
  • P-GW1 rewrites the end point IP address and end point port number of this packet from IP UE2 and Pt1 UE2 to IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE2 according to the entry in the first row of its own address translation table (Table 4).
  • Table 4 the packet header after P-GW 1 relays has the contents shown in FIG. This packet reaches RN1 by route control in LTE.
  • RN1 Upon receiving this packet, RN1 changes the destination IP address and destination port number of this packet from IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE2 to IP UE2 and Pt1 UE2 according to the entry in the first row of its own address translation table (Table 5). Rewrite to As a result, the packet header after RN1 relays has the contents shown in FIG. This packet reaches UE2.
  • the communication process in this case is the same as the communication process in the case where the UE 1 waits for the communication start described in the above section (2.1.2).
  • the entry in the seventh row of Table 5 is added to the address conversion table stored in RN1
  • the entry in the sixth row in Table 4 is added to the address conversion table stored in P-GW1.
  • the communication process in this case is the same as the communication process in the case where the UE 1 starts communication described in the above section (2.1.1). As a result, an entry in the eighth row of Table 5 is added to the address conversion table of RN1.
  • the communication processing in this case is the same as the communication processing in the case where UE1 waits for communication start described in the above section (2.1.2).
  • the entry in the ninth row of Table 5 is added to the address conversion table stored in RN1
  • the entry in the seventh row in Table 4 is added to the address conversion table stored in P-GW1.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the contents of a packet header transmitted and received by each node for communication by the UE 3 according to the present embodiment.
  • Each packet header includes the start point IP address srcIP and start point port number srcPort of the packet, the end point IP address dstIP, and the end point port number dstPort.
  • the part which is rewritten during the relay is underlined.
  • the RN 2 searches the address translation table (Table 6) stored therein for an entry in which the downstream IP address and the downstream port number match the starting point IP address and the starting point port number of the packet. . Since there is no corresponding entry at this time, RN2 generates a new port number Pt1 RN2 UE3 and adds a new entry (entry in the second row of Table 6) to its address translation table.
  • Table 6 the address translation table
  • This entry indicates that when the start point IP address and the start point port number are IP UE3 and Pt1 UE3 when the RN2 transfers the packet from the downstream to the upstream, the start point IP address and the start point port number are transferred to the IP UE RN2 and Pt1 RN2 UE3 . It means rewriting.
  • the destination IP address and the destination port number are IP UE RN2 and Pt1 RN2 UE3 when the RN2 transfers the packet from upstream to downstream, this entry indicates the destination IP address and the destination port number as IP UE3 and Pt1. This means rewriting to UE3 .
  • RN2 performs rewriting based on this entry.
  • the packet header after RN2 relays from downstream to upstream has the contents shown in FIG. This packet reaches RN1.
  • the RN 1 When receiving this packet, the RN 1 searches the address conversion table stored in itself for an entry whose downstream IP address and downstream port number match the start point IP address and start point port number of the packet. Since there is no corresponding entry at this time, RN1 generates a new port number Pt1 RN1 UE3 and adds a new entry (entry on the 10th line in Table 5) to its own address translation table.
  • This entry indicates that when the RN1 transfers a packet from downstream to upstream and the source IP address and source port number are IP UE RN2 and Pt1 RN2 UE3 , the source IP address and source port number are set to IP UE RN1 and Pt1 RN1. This means rewriting to UE3 .
  • the end point IP address and the end point port number are IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE3 when RN1 transfers a packet from upstream to downstream, this entry indicates the end point IP address and end point port number as IP UE RN2 and This means rewriting to Pt1 RN2 UE3 .
  • RN1 performs rewriting based on this entry.
  • the packet header after RN1 relays from downstream to upstream has the contents shown in FIG.
  • This packet reaches the P-GW 1 by route control in LTE, and further reaches an application on the Internet by route control in the Internet.
  • the packet header when the application on the Internet receives and returns this packet has the content shown in FIG.
  • This packet reaches P-GW1 by route control in the Internet, and further reaches RN1 by route control in LTE.
  • the RN1 rewrites the end point IP address and the end point port number from the IP UE RN1 and the Pt1 RN1 UE3 to the IP UE RN2 and the Pt1 RN2 UE3 according to the entry in the 10th line of its own address translation table (Table 5).
  • Table 5 the entry in the 10th line of its own address translation table
  • RN2 Upon receiving this packet, RN2 rewrites the end point IP address and end point port number from IP UE RN2 and Pt1 RN2 UE3 to IP UE3 and Pt1 UE3 according to the entry in the second row of its own address translation table (Table 6). As a result, the packet header after RN2 relays from upstream to downstream has the contents shown in FIG. This packet reaches the application on UE3.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of the contents of a packet header transmitted and received by each node for communication by the UE 3 according to the present embodiment.
  • Each packet header includes the start point IP address srcIP and start point port number srcPort of the packet, the end point IP address dstIP, and the end point port number dstPort.
  • the part which is rewritten during the relay is underlined.
  • UE3 transmits a NAT registration request to RN2.
  • This NAT registration request includes IP UE3 and Pt2 UE3 .
  • RN2 Upon receiving this NAT registration request, RN2 generates a new port number Pt2 RN2 UE3 and adds a new entry (entry on the third line in Table 6) to its address translation table.
  • This entry rewrites the end point IP address and end point port number to IP UE3 and Pt2 UE3 when the end point IP address and end point port number are IP UE RN2 and Pt2 RN2 UE3 when RN2 forwards the packet from upstream to downstream Means that.
  • the entry indicates the start point IP address and the start point port number as IP UE RN2 and Pt2 RN2 UE3. It means to rewrite.
  • RN2 forwards the NAT registration request to RN1.
  • This NAT registration request includes IP UE RN2 , Pt2 RN2 UE3 , IP UE3 , and Pt2 UE3 .
  • RN1 Upon receiving this NAT registration request, RN1 generates a new port number Pt2 RN1 UE3 and adds a new entry (entry on the 11th line in Table 5) to the address translation table stored by itself.
  • the destination IP address and the destination port number are IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE3 when RN1 transfers a packet from upstream to downstream
  • the destination IP address and the destination port number are set to IP U RN2 and Pt2 RN2 UE3. It means to rewrite.
  • the entry indicates the start point IP address and the start point port number as the IP UE RN1 and Pt2. It means rewriting to RN1 UE3 .
  • This NAT registration request includes IP UE RN1 , Pt2 RN1 UE3 , IP UE3 , and Pt2 UE3 .
  • the P-GW 1 receives this NAT registration request, it adds a new entry (entry on the eighth line in Table 4) to the address conversion table stored by itself.
  • This entry indicates that when the end point IP address and the end point port number are IP UE3 and Pt2 UE3 when the packet is transferred by the P-GW1, the end point IP address and the end point port number are rewritten to IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE3. means. Further, this entry means that when the start point IP address and start point port number are IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE3 , the start point IP address and start point port number are rewritten to IP UE3 and Pt2 UE3 .
  • IP address: IP CN , port number: Pt CN IP address: IP CN , port number: Pt CN
  • Pt2 UE3 application operating on UE3
  • This packet reaches the P-GW 1 by route control in the Internet.
  • the P-GW 1 rewrites the end point IP address and end point port number from the IP UE 3 and Pt 2 UE 3 to the IP UE RN 1 and Pt 2 RN 1 UE 3 according to the entry in the eighth line of its own address translation table (Table 4).
  • Table 4 the eighth line of its own address translation table
  • RN1 Upon receiving this packet, RN1 changes the end point IP address and end point port number from IP UE RN1 and Pt2 RN1 UE3 to IP UE RN2 and Pt2 RN2 UE3 according to the entry in the eleventh row of its own address translation table (Table 5). rewrite. As a result, the packet header has the contents shown in FIG. This packet reaches RN2.
  • RN2 Upon receiving this packet, RN2 rewrites the end point IP address and end point port number from IP UE RN2 and Pt2 RN2 UE3 to IP UE3 and Pt2 UE3 in accordance with the entry in the third row of its own address translation table (Table 6). As a result, the packet header has the contents shown in FIG. This packet reaches the application on UE2.
  • RN2 Upon receiving this packet, RN2 rewrites the start point IP address and start point port number from IP UE3 and Pt2 UE3 to IP UE RN2 and Pt2 RN2 UE3 in accordance with the entry in the third row of its own address translation table (Table 6). As a result, the packet header has the contents shown in FIG. This packet reaches RN1.
  • the RN1 Upon receiving this packet, the RN1 changes the start point IP address and the start point port number from the IP UE RN2 and the Pt2 RN2 UE3 to the IP UE RN1 and the Pt2 RN1 UE3 according to the entry in the eleventh line of its own address translation table (Table 5). rewrite. As a result, the packet header has the contents shown in FIG. This packet reaches the P-GW 1 by route control in LTE.
  • the P-GW1 When receiving this packet, the P-GW1 rewrites the start point IP address and the start point port number from the IP UE RN1 and the Pt2 RN1 UE3 to the IP UE3 and the Pt2 UE3 according to the entry in the eighth row of its own address translation table (Table 4). .
  • Table 4 the eighth row of its own address translation table
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the content of a packet header transmitted and received by each node for communication by the UE 4 according to the present embodiment.
  • Each packet header includes the start point IP address srcIP and start point port number srcPort of the packet, the end point IP address dstIP, and the end point port number dstPort.
  • the part which is rewritten during the relay is underlined.
  • the UE4 transmits to RN1 a packet having the header shown in FIG.
  • the start point IP address and start point port number of the packet are transferred from the IP UE4 and the Pt1 UE4 to the IP UE RN2 and the Pt1 RN2 UE4 according to the entry in the first row of its own conversion table (Table 6). rewrite.
  • Table 6 the first row of its own conversion table
  • RN1 When RN1 receives this packet, it follows the entries in the second row of its own address translation table (Table 5) and changes the IP address and source port number of this packet from IP UE RN2 and Pt1 RN2 UE4 to IP UE RN1 and Pt1. Rewrite to RN1 UE4 . As a result, the packet header after RN1 relays from downstream to upstream has the contents shown in FIG. This packet reaches the P-GW 1 by LTE path control.
  • Table 5 the entries in the second row of its own address translation table
  • the P-GW1 When the P-GW1 receives this packet, it follows the entries in the second row of its own address translation table (Table 4), and changes the IP address and source port number of this packet from IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE4 to IP UE4 and Rewrite to Pt1 UE4 . As a result, the packet header after the P-GW 1 relays from downstream to upstream has the contents shown in FIG. This packet reaches an application on the Internet by route control in the Internet.
  • Table 4 the entries in the second row of its own address translation table
  • the packet header when the application on the Internet receives and returns this packet has the contents shown in FIG. This packet reaches the P-GW 1 by route control in the Internet.
  • the P-GW 1 When the P-GW 1 receives this packet, it changes the destination IP address and destination port number of this packet from the IP UE 4 and Pt 1 UE 4 to the IP UE RN 1 and Pt 1 according to the entry in the second row of its own address translation table (Table 4). Rewrite to RN1 UE4 . As a result, the packet header after the P-GW 1 relays from upstream to downstream has the contents shown in FIG. This packet reaches RN1 by route control in LTE.
  • RN1 Upon receiving this packet, RN1 changes the destination IP address and destination port number of this packet from IP UE RN1 and Pt1 RN1 UE4 to IP UE RN2 and Pt1 according to the entry in the second row of its own address translation table (Table 5). Rewrite to RN2 UE4 .
  • Table 5 the second row of its own address translation table
  • RN2 Upon receiving this packet, RN2 changes the destination IP address and destination port number of this packet from IP UE RN2 and Pt1 RN2 UE4 to IP UE4 and Pt1 UE4 according to the entry in the first row of its own address translation table (Table 6). Rewrite to As a result, the packet header after RN2 relays from upstream to downstream has the contents shown in FIG. This packet reaches the application on UE4.
  • the communication process in this case is the same as the communication process in the case where the UE 3 waits for the communication start described in the section (2.4.2) above.
  • the entry in the fourth row of Table 6 is added to the address conversion table stored in RN2
  • the entry in the twelfth row in Table 5 is added to the address conversion table stored in RN1
  • P-GW1 is stored.
  • An entry on the ninth line of Table 4 is added to the address conversion table.
  • the communication process in this case is the same as the communication process in the case where the UE 2 continues the communication described in the section (2.2.1) above.
  • the communication process in this case is the same as the communication process in the case where the UE 1 waits for the communication start described in the above section (2.1.2).
  • the 13th line entry of Table 5 is added to the address conversion table stored in RN1
  • the 10th line entry in Table 4 is added to the address conversion table stored in P-GW1.
  • the communication process in this case is the same as the communication process in the case where the UE 4 continues the communication described in the above section (2.5.1).
  • the communication process in this case is the same as the communication process in the case where the UE 3 waits for the communication start described in the section (2.4.2) above.
  • the entry of the second row of Table 7 is added to the address conversion table stored in RN3
  • the entry of the 14th row of Table 5 is added to the address conversion table stored in RN1, and P-GW1 is stored.
  • An entry on the 11th line of Table 4 is added to the address conversion table.
  • Intra-S-GW Handover This section describes processing related to intra-S-GW handover. As an example, it is assumed that RN1 performs handover from DeNB1 to DeNB2. An example of a handover process when RN1 hands over from DeNB1 to DeNB2 in a state where UE1, RN2, and UE2 are connected downstream of RN1, will be described with reference to FIG.
  • FIG. 19 is a sequence diagram showing an example of the flow of handover processing executed in the system according to the present embodiment.
  • RN1, DeNB1, DeNB2, MME1, S-GW1, and P-GW1 are involved.
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • DeNB1 determines the handover execution of RN1 to DeNB2 (step S802).
  • DeNB1 transmits a handover request (Handover Request) to DeNB2 (step S804).
  • This handover request includes ID RN1 .
  • DeNB2 transmits a handover request response (Handover Request Ack) to DeNB1 (step S806).
  • This handover request response includes ID RN1 .
  • RN1 establishes a radio channel with DeNB2 (step S808).
  • RN1 transmits the RS to all the link-local router multicast addresses (step S810).
  • DeNB2 receives this RS and transmits RA to the link local address of RN1 (step S812).
  • This RA includes Pref D DeNB2 , which is a prefix of the downstream interface of DeNB2 .
  • RN1 receives this RA, and generates IP2 U RN1 that is an IPv6 address from Pref D DeNB2 and ifid U RN1 (step S814).
  • IP2 U RN1 is used when RN1 establishes a GTP tunnel with DeNB2.
  • RN1 transmits an attach request to DeNB2 (step S816).
  • This attach request includes ID RN1 , IP UE RN1 and Pref D RN1 which are identifiers of RN1 .
  • DeNB 2 transmits a path switch request to MME 1 (step S818).
  • This path switch request includes ID RN1 , IP UE RN1 , Pref D RN1 , and IP D DeNB2 .
  • the MME 1 transmits a bearer change request to the S-GW 1 (step S820).
  • This bearer change request includes ID RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • S-GW1 detects that RN1 has handed over between DeNBs downstream of S-GW1, and releases the GTP tunnel established between S-GW1 and DeNB1.
  • a GTP tunnel is configured between S-GW1 and DeNB2.
  • the end points of this GTP tunnel are IP D SGW1 which is the IPv6 address of the downstream interface of S-GW1, and IP U DeNB2 which is the IPv6 address of the upstream interface of DeNB2 .
  • S-GW1 associates the forwarding destinations of Pref UE RN1 and Pref D RN1 with this GTP tunnel.
  • the S-GW1 transmits a bearer change response to the MME1 (Step S822).
  • This bearer change response includes ID RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • This path switch request response includes ID RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • DeNB2 configures a GTP tunnel between DeNB2 and S-GW1.
  • the end points of this GTP tunnel are IP U DeNB2 and IP D SGW1 .
  • DeNB2 configures a GTP tunnel with RN1.
  • the end points of this GTP tunnel are IP D DeNB2 , which is the IPv6 address of the downstream interface of DeNB2 , and IP U RN1 , which is the IPv6 address of the upstream interface of RN1 .
  • DeNB2 is the transfer destination of Pref UE RN1 and Pref D RN1, associated with GTP tunnel to RN1.
  • DeNB2 transmits an attach accept to RN1 (step S826). This attach accept includes Pref UE RN1 .
  • RN1 transmits an RS to P-GW1 in order to obtain an IPv6 address when operating as a UE (step S828).
  • P-GW1 transmits RA to RN1 (step S830).
  • This RA includes Pref UE RN1 .
  • RN1 receives this RA and confirms that IP UE RN1 is continuously available (step S832).
  • each of the S-GW1 and DeNB2 stores the route tables shown in Table 9A and Table 9B, respectively.
  • the MME 1 stores the management table shown in Table 8. Note that there is no change in the route table and address conversion table stored in the P-GW 1 and the address conversion tables stored in the RN 1, RN 2, and RN 3.
  • Inter-S-GW Handover This section describes processing related to inter-S-GW handover. As an example, it is assumed that RN1 performs handover from DeNB1 to DeNB3. An example of a handover process when RN1 performs handover from DeNB1 to DeNB3 in a state where UE1, RN2, and UE2 are connected downstream of RN1 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 20 is a sequence diagram showing an example of the flow of handover processing executed in the system according to the present embodiment.
  • RN1, DeNB1, DeNB3, MME1, S-GW1, S-GW2, and P-GW1 are involved.
  • GTP tunnels are configured between P-GW1 and S-GW1, between S-GW1 and DeNB1, and between DeNB1 and RN1, respectively.
  • DeNB1 decides to execute handover of RN1 to DeNB3 (step S902).
  • DeNB1 transmits a handover request to DeNB3 (step S904).
  • This handover request includes ID RN1 .
  • DeNB3 transmits a handover request response to DeNB1 (step S906).
  • This handover request response includes ID RN1 .
  • RN1 establishes a radio channel with DeNB3 (step S908).
  • RN1 transmits the RS to all the link-local router multicast addresses (step S910).
  • the DeNB 3 transmits the RA to the link local address of the RN 1 (step S912).
  • This RA includes Pref D DeNB 3 which is a prefix of the downstream interface of DeNB 3 .
  • RN1 receives this RA, and generates IP3 U RN1 that is an IPv6 address from Pref D DeNB3 and ifid U RN1 (step S914).
  • IP3 U RN1 is used when RN1 establishes a GTP tunnel with DeNB3.
  • RN1 transmits an attach request to DeNB3 (step S916).
  • This attach request includes the identifier ID RN1 of RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • DeNB 3 transmits a path switch request to MME 1 (step S918).
  • This path switch request includes ID RN1 , IP UE RN1 , Pref D RN1 and IP D DeNB3 .
  • This bearer change request includes ID RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • the S-GW 2 transfers the request to the P-GW 1 (step S922).
  • P-GW1 detects that RN1 has handed over between S-GW1 and S-GW2, and establishes a GTP tunnel established between P-GW1 and S-GW1.
  • the GTP tunnel established between S-GW1 and DeNB1 is released, and the GTP tunnel is configured between P-GW1 and S-GW2.
  • the end points of this GTP tunnel are IP D PGW1 , which is the IPv6 address of the downstream interface of P-GW1, and IP U SGW2 , which is the IPv6 address of the upstream interface of S-GW2.
  • P-GW1 associates the forwarding destinations of Pref UE RN1 and Pref D RN1 with this GTP tunnel.
  • the P-GW1 transmits a bearer change response to the S-GW2 (Step S924).
  • This bearer change response includes ID RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • the S-GW 2 configures a GTP tunnel between the P-GW 1 and the S-GW 2.
  • the end points of this GTP tunnel are IP U SGW2 which is the IPv6 address of the upstream interface of S-GW2, and IP D PGW1 which is the IPv6 address of the downstream interface of P-GW1.
  • the S-GW 2 configures a GTP tunnel with the DeNB 3.
  • the end points of this GTP tunnel are IP D SGW2 which is the IPv6 address of the downstream interface of S-GW2, and IP U DeNB3 which is the IPv6 address of the upstream interface of DeNB3 .
  • the S-GW 2 associates the forwarding destinations of the Pref UE RN1 and Pref D RN1 with the GTP tunnel to the DeNB 3.
  • the S-GW 2 transfers the bearer change response to the MME 1 (Step S926).
  • This bearer change response includes ID RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • This path switch request response includes ID RN1 , IP UE RN1 , and Pref D RN1 .
  • the DeNB 3 when the DeNB 3 receives this path switch request response, it configures a GTP tunnel between the DeNB 3 and the S-GW 2.
  • the end points of this GTP tunnel are IP U DeNB3 , which is the IPv6 address of the upstream interface of DeNB3 , and IP D SGW2 , which is the IPv6 address of the downstream interface of S-GW2.
  • DeNB3 forms a GTP tunnel with RN1.
  • the end points of this GTP tunnel are IP D DeNB3 which is the IPv6 address of the downstream interface of DeNB3 , and IP U RN1 which is the IPv6 address of the upstream interface of RN1 .
  • the DeNB 3 associates the Pref UE RN1 and the Pref D RN1 transfer destination with the GTP tunnel to the RN1.
  • the DeNB 3 transfers the attach accept to the RN 1 (Step S930). This attach accept contains if UE RN1 .
  • a GTP tunnel is established between RN1 and DeNB3, between DeNB3 and S-GW2, and between S-GW2 and P-GW1.
  • RN1 transmits an RS to P-GW1 in order to obtain an IPv6 address when operating as a UE (step S932).
  • P-GW1 transmits RA to RN1 (step S934).
  • This RA includes Pref UE RN1 .
  • the RN1 receives this RA and confirms that the IP UE RN1 is continuously available (step S936).
  • each of P-GW1, S-GW2, and DeNB3 stores the route tables shown in Table 11A, Table 11B, and Table 11C, respectively.
  • the MME 1 stores the management table shown in Table 10. There is no change in the address conversion table stored in P-GW1, RN1, and RN2.
  • the conversion table entry has a timer field.
  • a timeout time for example, 60 seconds
  • the timer field of each entry is subtracted by the elapsed time every predetermined time (for example, 1 second), and when the value becomes 0 or less, the entry may be deleted.
  • the application waiting for the start of communication on the UE or RN transmits a NAT registration request to the upstream node at every update time (for example, 30 seconds) and receives a NAT registration response.
  • update time for example, 30 seconds
  • FIG. 21 is a sequence diagram showing an example of the flow of address translation table entry maintenance processing executed in the system according to the present embodiment.
  • UE1, RN1, and P-GW1 are involved.
  • UE1 transmits a NAT registration request to RN1 (step S1002).
  • the RN1 transmits a NAT registration request to the P-GW1 (step S1004).
  • the P-GW1 transmits a NAT registration response to the RN1 (step S1006).
  • RN1 transmits a NAT registration response to UE1 (step S1008).
  • P-GW 1 stores the entries in the fifth row of Table 4
  • RN 1 stores the entries in the fifth and sixth rows of Table 5.
  • FIG. 22 and 23 are diagrams showing an example of the architecture of the next-generation network.
  • FIG. 22 shows a bearerless network architecture realized by a so-called pure IP network. In this case, the IP flow plays the role of the bearer. Also in this architecture, by sharing the prefix part, it is possible to realize IP transparency of the UE group connected to the RN without a mechanism such as mobile IP.
  • FIG. 23 shows an architecture in which the control plane and the user plane are separated using the cloud.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of an RN protocol stack according to the present embodiment.
  • the RN has a network layer IP address in addition to the EPC transport layer IP address. Since this RN can also operate as a UE, it may be called URN (User-Equipment-Relay-Node).
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a protocol stack in communication between the UE via the RN and the server on the PDN according to the present embodiment.
  • the RN is connected to the DeNB and communicates with the application server on the PDN via the EPC (S-GW and P-GW). Further, the RN relays radio communication between the subordinate UE and the connected DeNB.
  • (1) Realization of network service when moving For example, when an RN is mounted on a public vehicle such as a bus or a train, the RN provides local content from a server connected to the RN to a passenger's UE. The discontinuity of access associated with movement can be resolved. Also, mobility is realized for services from a DeNB to which the RN is connected or a server connected to an entity on the core network. In particular, a server connected to the RN is effective for a service that requires a low delay time. In addition, when a nested virtual cell formed by a passenger's RN is connected to an RN mounted on a public vehicle, only the passenger's RN performs connection processing, and the connectivity of the nested virtual cell to the network continues. Is done. This avoids a situation in which all UEs perform connection processing to the network when boarding, thereby improving the wireless utilization efficiency.
  • a cognitive radio system is a system that provides an access network using the frequency by using a frequency database that manages an available frequency for each region.
  • a function as an access point (that is, a base station) of a cognitive radio system may be implemented in the RN.
  • the RN can use the location information (such as GPS information or radio base station information) to identify a frequency that can be used at the current position from the frequency database, and provide a virtual cell using the frequency. It becomes. It is also possible to provide a network access service via the RN, or a D2D (Device to Device) communication service between the UE and UE, or between the RN and UE.
  • D2D Device to Device
  • a drone that functions as an RN is also referred to as a king drone below.
  • the king drone may have a function as a cognitive radio system, and may specify an available frequency in a region in flight through communication with a frequency database.
  • the device group connected to the virtual cell may be, for example, a sensor device. For example, regarding agriculture, a geological, temperature, humidity, or maturity sensor or the like may be arranged in a field where crops are grown, and a king drone may fly over the field and assign a network layer IP address to the sensor device group.
  • the king drone may acquire sensor information from the sensor device group every time it flies in the area and relay it to a server on the cloud. Also, for areas where people gather for a limited time such as event venues or beaches, King drones fly over and assign network layer IP addresses to LTE devices in the area to provide services linked to applications on the terminal May be. The king drone may invalidate (that is, collect) the distributed network layer IP address after the period of the event or the like ends.
  • Realization of long-distance wireless connection services Realization of nested virtual cells is expected to expand coverage by so-called multi-hop connection (ie, linking of virtual cells) that connects one hop of RN-UE. Is done.
  • the core network node eg, P-GW, S-GW, MME, etc.
  • the core network node may be realized as any type of server such as a tower server, a rack server, or a blade server.
  • at least a part of the components of the core network node is realized in a module (for example, an integrated circuit module configured by one die or a card or a blade inserted in a slot of the blade server) mounted on the server. May be.
  • the DeNB may be realized as any kind of eNB (evolved Node B) such as a macro eNB or a small eNB.
  • the small eNB may be an eNB that covers a cell smaller than a macro cell, such as a pico eNB, a micro eNB, or a home (femto) eNB.
  • the DeNB may be realized as another type of base station such as Node B or BTS (Base Transceiver Station).
  • the DeNB may include a main body (also referred to as a base station apparatus) that controls radio communication and one or more RRHs (Remote Radio Heads) that are arranged at locations different from the main body.
  • RRHs Remote Radio Heads
  • various types of terminals described later may operate as the DeNB by temporarily or semi-permanently executing the base station function.
  • at least some components of the DeNB may be realized in a base station device or a module for the base station device.
  • the UE and the RN are a smartphone, a tablet PC (Personal Computer), a notebook PC, a portable game terminal, a mobile terminal such as a portable / dongle type mobile router or a digital camera, or an in-vehicle terminal such as a car navigation device. It may be realized as. Further, the UE and the RN may be realized as terminals (also referred to as MTC (Machine Type Communication) terminals) that perform M2M (Machine To Machine) communication. Furthermore, at least some components of the UE and the RN may be realized in a module (for example, an integrated circuit module configured by one die) mounted on these terminals.
  • MTC Machine Type Communication
  • FIG. 26 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a server 700 to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the server 700 includes a processor 701, a memory 702, a storage 703, a network interface 704, and a bus 706.
  • the processor 701 may be a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor), for example, and controls various functions of the server 700.
  • the memory 702 includes a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and stores programs and data executed by the processor 701.
  • the storage 703 may include a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the network interface 704 is a wired communication interface for connecting the server 700 to the wired communication network 705.
  • the wired communication network 705 may be a core network such as EPC (Evolved Packet Core) or a PDN (Packet Data Network) such as the Internet.
  • EPC Evolved Packet Core
  • PDN Packet Data Network
  • the bus 706 connects the processor 701, the memory 702, the storage 703, and the network interface 704 to each other.
  • the bus 706 may include two or more buses with different speeds (eg, a high speed bus and a low speed bus).
  • one or more components included in the core network node (for example, P-GW, S-GW, and MME) described with reference to FIG. May be implemented in the processor 701.
  • a program for causing a processor to function as the one or more components is installed in the server 700, and the processor 701 is The program may be executed.
  • the server 700 may include a module including the processor 701 and the memory 702, and the one or more components may be mounted in the module.
  • the module may store a program for causing the processor to function as the one or more components in the memory 702 and execute the program by the processor 701.
  • the server 700 or the module may be provided as an apparatus including the one or more components, and the program for causing a processor to function as the one or more components may be provided.
  • a readable recording medium in which the program is recorded may be provided.
  • the network communication unit 410 described with reference to FIG. 5 may be implemented in the network interface 704.
  • the storage unit 420 may be implemented in the memory 702 and / or the storage 703.
  • FIG. 27 is a block diagram illustrating a first example of a schematic configuration of an eNB to which the technology according to the present disclosure may be applied.
  • the eNB 800 includes one or more antennas 810 and a base station device 820. Each antenna 810 and the base station apparatus 820 can be connected to each other via an RF cable.
  • Each of the antennas 810 has a single or a plurality of antenna elements (for example, a plurality of antenna elements constituting a MIMO antenna), and is used for transmission and reception of radio signals by the base station apparatus 820.
  • the eNB 800 includes a plurality of antennas 810 as illustrated in FIG. 27, and the plurality of antennas 810 may respectively correspond to a plurality of frequency bands used by the eNB 800, for example. Note that although FIG. 27 illustrates an example in which the eNB 800 includes a plurality of antennas 810, the eNB 800 may include a single antenna 810.
  • the base station apparatus 820 includes a controller 821, a memory 822, a network interface 823, and a wireless communication interface 825.
  • the controller 821 may be a CPU or a DSP, for example, and operates various functions of the upper layer of the base station apparatus 820. For example, the controller 821 generates a data packet from the data in the signal processed by the wireless communication interface 825, and transfers the generated packet via the network interface 823. The controller 821 may generate a bundled packet by bundling data from a plurality of baseband processors, and may transfer the generated bundled packet. In addition, the controller 821 is a logic that executes control such as radio resource control, radio bearer control, mobility management, inflow control, or scheduling. May have a typical function. Moreover, the said control may be performed in cooperation with a surrounding eNB or a core network node.
  • the memory 822 includes RAM and ROM, and stores programs executed by the controller 821 and various control data (for example, terminal list, transmission power data, scheduling data, and the like).
  • the network interface 823 is a communication interface for connecting the base station device 820 to the core network 824.
  • the controller 821 may communicate with the core network node or other eNB via the network interface 823.
  • the eNB 800 and the core network node or another eNB may be connected to each other by a logical interface (for example, an S1 interface or an X2 interface).
  • the network interface 823 may be a wired communication interface or a wireless communication interface for wireless backhaul.
  • the network interface 823 may use a frequency band higher than the frequency band used by the wireless communication interface 825 for wireless communication.
  • the wireless communication interface 825 supports any cellular communication scheme such as LTE (Long Term Evolution) or LTE-Advanced, and provides a wireless connection to terminals located in the cell of the eNB 800 via the antenna 810.
  • the wireless communication interface 825 may typically include a baseband (BB) processor 826, an RF circuit 827, and the like.
  • the BB processor 826 may perform, for example, encoding / decoding, modulation / demodulation, and multiplexing / demultiplexing, and each layer (for example, L1, MAC (Medium Access Control), RLC (Radio Link Control), and PDCP).
  • Various signal processing of Packet Data Convergence Protocol
  • Packet Data Convergence Protocol is executed.
  • the BB processor 826 may have some or all of the logical functions described above instead of the controller 821.
  • the BB processor 826 may be a module that includes a memory that stores a communication control program, a processor that executes the program, and related circuits. The function of the BB processor 826 may be changed by updating the program. Good.
  • the module may be a card or a blade inserted into a slot of the base station apparatus 820, or a chip mounted on the card or the blade.
  • the RF circuit 827 may include a mixer, a filter, an amplifier, and the like, and transmits and receives a radio signal via the antenna 810.
  • the wireless communication interface 825 includes a plurality of BB processors 826 as shown in FIG. 27, and the plurality of BB processors 826 may correspond to a plurality of frequency bands used by the eNB 800, for example.
  • the wireless communication interface 825 includes a plurality of RF circuits 827 as shown in FIG. 27, and the plurality of RF circuits 827 may correspond to, for example, a plurality of antenna elements, respectively.
  • 27 shows an example in which the wireless communication interface 825 includes a plurality of BB processors 826 and a plurality of RF circuits 827, the wireless communication interface 825 includes a single BB processor 826 or a single RF circuit 827. But you can.
  • the eNB 800 illustrated in FIG. 27 one or more components (for example, the control unit 350) included in the DeNB described with reference to FIG. 4 may be implemented in the wireless communication interface 825. Alternatively, at least some of these components may be implemented in the controller 821.
  • the eNB 800 includes a module including a part (for example, the BB processor 826) or all of the wireless communication interface 825 and / or the controller 821, and the one or more components are mounted in the module. Good.
  • the module stores a program for causing the processor to function as the one or more components (in other words, a program for causing the processor to execute the operation of the one or more components). The program may be executed.
  • a program for causing a processor to function as the one or more components is installed in the eNB 800, and the radio communication interface 825 (eg, the BB processor 826) and / or the controller 821 executes the program.
  • the eNB 800, the base station apparatus 820, or the module may be provided as an apparatus including the one or more components, and a program for causing a processor to function as the one or more components is provided. May be.
  • a readable recording medium in which the program is recorded may be provided.
  • the wireless communication unit 320 described with reference to FIG. 4 may be implemented in the wireless communication interface 825 (for example, the RF circuit 827).
  • the antenna unit 310 may be mounted on the antenna 810.
  • the network communication unit 330 may be implemented in the controller 821 and / or the network interface 823.
  • the storage unit 340 may be implemented in the memory 822.
  • FIG. 28 is a block diagram illustrating a second example of a schematic configuration of an eNB to which the technology according to the present disclosure may be applied.
  • the eNB 830 includes one or more antennas 840, a base station apparatus 850, and an RRH 860. Each antenna 840 and RRH 860 may be connected to each other via an RF cable. Base station apparatus 850 and RRH 860 can be connected to each other via a high-speed line such as an optical fiber cable.
  • Each of the antennas 840 has a single or a plurality of antenna elements (for example, a plurality of antenna elements constituting a MIMO antenna), and is used for transmission / reception of radio signals by the RRH 860.
  • the eNB 830 includes a plurality of antennas 840 as illustrated in FIG. 28, and the plurality of antennas 840 may respectively correspond to a plurality of frequency bands used by the eNB 830, for example. Note that although FIG. 28 illustrates an example in which the eNB 830 includes a plurality of antennas 840, the eNB 830 may include a single antenna 840.
  • the base station device 850 includes a controller 851, a memory 852, a network interface 853, a wireless communication interface 855, and a connection interface 857.
  • the controller 851, the memory 852, and the network interface 853 are the same as the controller 821, the memory 822, and the network interface 823 described with reference to FIG.
  • the wireless communication interface 855 supports a cellular communication method such as LTE or LTE-Advanced, and provides a wireless connection to a terminal located in a sector corresponding to the RRH 860 via the RRH 860 and the antenna 840.
  • the wireless communication interface 855 may typically include a BB processor 856 and the like.
  • the BB processor 856 is the same as the BB processor 826 described with reference to FIG. 27 except that the BB processor 856 is connected to the RF circuit 864 of the RRH 860 via the connection interface 857.
  • the wireless communication interface 855 includes a plurality of BB processors 856 as illustrated in FIG.
  • the plurality of BB processors 856 may respectively correspond to a plurality of frequency bands used by the eNB 830, for example.
  • 28 shows an example in which the wireless communication interface 855 includes a plurality of BB processors 856, the wireless communication interface 855 may include a single BB processor 856.
  • connection interface 857 is an interface for connecting the base station device 850 (wireless communication interface 855) to the RRH 860.
  • the connection interface 857 may be a communication module for communication on the high-speed line that connects the base station apparatus 850 (wireless communication interface 855) and the RRH 860.
  • the RRH 860 includes a connection interface 861 and a wireless communication interface 863.
  • connection interface 861 is an interface for connecting the RRH 860 (wireless communication interface 863) to the base station device 850.
  • the connection interface 861 may be a communication module for communication on the high-speed line.
  • the wireless communication interface 863 transmits and receives wireless signals via the antenna 840.
  • the wireless communication interface 863 may typically include an RF circuit 864 and the like.
  • the RF circuit 864 may include a mixer, a filter, an amplifier, and the like, and transmits and receives wireless signals via the antenna 840.
  • the wireless communication interface 863 includes a plurality of RF circuits 864 as illustrated in FIG. 28, and the plurality of RF circuits 864 may correspond to, for example, a plurality of antenna elements, respectively. 28 illustrates an example in which the wireless communication interface 863 includes a plurality of RF circuits 864, the wireless communication interface 863 may include a single RF circuit 864.
  • the eNB 830 illustrated in FIG. 28 one or more components (for example, the control unit 350) included in the DeNB described with reference to FIG. 4 are implemented in the wireless communication interface 855 and / or the wireless communication interface 863. Also good. Alternatively, at least some of these components may be implemented in the controller 851. As an example, the eNB 830 includes a module including a part (for example, the BB processor 856) or the whole of the wireless communication interface 855 and / or the controller 851, and the one or more components are mounted in the module. Good. In this case, the module stores a program for causing the processor to function as the one or more components (in other words, a program for causing the processor to execute the operation of the one or more components). The program may be executed.
  • the module stores a program for causing the processor to function as the one or more components (in other words, a program for causing the processor to execute the operation of the one or more components). The program may be executed.
  • a program for causing a processor to function as the one or more components is installed in the eNB 830, and the wireless communication interface 855 (eg, the BB processor 856) and / or the controller 851 executes the program.
  • the eNB 830, the base station apparatus 850, or the module may be provided as an apparatus including the one or more components, and a program for causing a processor to function as the one or more components is provided. May be.
  • a readable recording medium in which the program is recorded may be provided.
  • the wireless communication unit 320 described with reference to FIG. 4 may be implemented in the wireless communication interface 863 (for example, the RF circuit 864). Further, the antenna unit 310 may be mounted on the antenna 840.
  • the network communication unit 330 may be implemented in the controller 851 and / or the network interface 853.
  • the storage unit 340 may be mounted in the memory 852.
  • FIG. 29 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a smartphone 900 to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the smartphone 900 includes a processor 901, a memory 902, a storage 903, an external connection interface 904, a camera 906, a sensor 907, a microphone 908, an input device 909, a display device 910, a speaker 911, a wireless communication interface 912, one or more antenna switches 915.
  • One or more antennas 916, a bus 917, a battery 918 and an auxiliary controller 919 are provided.
  • the processor 901 may be, for example, a CPU or a SoC (System on Chip), and controls the functions of the application layer and other layers of the smartphone 900.
  • the memory 902 includes a RAM and a ROM, and stores programs executed by the processor 901 and data.
  • the storage 903 can include a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the external connection interface 904 is an interface for connecting an external device such as a memory card or a USB (Universal Serial Bus) device to the smartphone 900.
  • the camera 906 includes, for example, an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and generates a captured image.
  • the sensor 907 may include a sensor group such as a positioning sensor, a gyro sensor, a geomagnetic sensor, and an acceleration sensor.
  • the microphone 908 converts sound input to the smartphone 900 into an audio signal.
  • the input device 909 includes, for example, a touch sensor that detects a touch on the screen of the display device 910, a keypad, a keyboard, a button, or a switch, and receives an operation or information input from a user.
  • the display device 910 has a screen such as a liquid crystal display (LCD) or an organic light emitting diode (OLED) display, and displays an output image of the smartphone 900.
  • the speaker 911 converts an audio signal output from the smartphone 900 into audio.
  • the wireless communication interface 912 supports any cellular communication method such as LTE or LTE-Advanced, and performs wireless communication.
  • the wireless communication interface 912 may typically include a BB processor 913, an RF circuit 914, and the like.
  • the BB processor 913 may perform, for example, encoding / decoding, modulation / demodulation, and multiplexing / demultiplexing, and performs various signal processing for wireless communication.
  • the RF circuit 914 may include a mixer, a filter, an amplifier, and the like, and transmits and receives radio signals via the antenna 916.
  • the wireless communication interface 912 may be a one-chip module in which the BB processor 913 and the RF circuit 914 are integrated.
  • the wireless communication interface 912 may include a plurality of BB processors 913 and a plurality of RF circuits 914 as illustrated in FIG. 29 shows an example in which the wireless communication interface 912 includes a plurality of BB processors 913 and a plurality of RF circuits 914, the wireless communication interface 912 includes a single BB processor 913 or a single RF circuit 914. But you can.
  • the wireless communication interface 912 may support other types of wireless communication methods such as a short-range wireless communication method, a proximity wireless communication method, or a wireless LAN (Local Area Network) method in addition to the cellular communication method.
  • a BB processor 913 and an RF circuit 914 for each wireless communication method may be included.
  • Each of the antenna switches 915 switches the connection destination of the antenna 916 among a plurality of circuits (for example, circuits for different wireless communication systems) included in the wireless communication interface 912.
  • Each of the antennas 916 includes a single or a plurality of antenna elements (for example, a plurality of antenna elements constituting a MIMO antenna), and is used for transmission / reception of a radio signal by the radio communication interface 912.
  • the smartphone 900 may include a plurality of antennas 916 as illustrated in FIG. Note that although FIG. 29 illustrates an example in which the smartphone 900 includes a plurality of antennas 916, the smartphone 900 may include a single antenna 916.
  • the smartphone 900 may include an antenna 916 for each wireless communication method.
  • the antenna switch 915 may be omitted from the configuration of the smartphone 900.
  • the bus 917 connects the processor 901, the memory 902, the storage 903, the external connection interface 904, the camera 906, the sensor 907, the microphone 908, the input device 909, the display device 910, the speaker 911, the wireless communication interface 912, and the auxiliary controller 919 to each other.
  • the battery 918 supplies electric power to each block of the smartphone 900 shown in FIG. 29 via a power supply line partially shown by a broken line in the drawing.
  • the auxiliary controller 919 operates the minimum necessary functions of the smartphone 900 in the sleep mode.
  • the smartphone 900 illustrated in FIG. 29 one or more components (the control unit 140 or the control unit 240) included in the UE described with reference to FIG. 2 or the RN described with reference to FIG. It may be implemented at interface 912. Alternatively, at least some of these components may be implemented in the processor 901 or the auxiliary controller 919. As an example, the smartphone 900 includes a module including a part (for example, the BB processor 913) or the whole of the wireless communication interface 912, the processor 901, and / or the auxiliary controller 919, and the one or more components in the module. May be implemented.
  • the module stores a program for causing the processor to function as the one or more components (in other words, a program for causing the processor to execute the operation of the one or more components).
  • the program may be executed.
  • a program for causing a processor to function as the one or more components is installed in the smartphone 900, and the wireless communication interface 912 (eg, the BB processor 913), the processor 901, and / or the auxiliary controller 919 is The program may be executed.
  • the smartphone 900 or the module may be provided as a device including the one or more components, and a program for causing a processor to function as the one or more components may be provided.
  • a readable recording medium in which the program is recorded may be provided.
  • the wireless communication unit 120 or the wireless communication unit 220 described with reference to FIG. 2 or FIG. 3 is implemented in the wireless communication interface 912 (for example, the RF circuit 914). Also good. Further, the antenna unit 110 or the antenna unit 210 may be mounted on the antenna 916. Further, the storage unit 130 or the storage unit 230 may be mounted in the memory 902.
  • FIG. 30 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a car navigation device 920 to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • the car navigation device 920 includes a processor 921, a memory 922, a GPS (Global Positioning System) module 924, a sensor 925, a data interface 926, a content player 927, a storage medium interface 928, an input device 929, a display device 930, a speaker 931, and wireless communication.
  • the interface 933 includes one or more antenna switches 936, one or more antennas 937, and a battery 938.
  • the processor 921 may be a CPU or SoC, for example, and controls the navigation function and other functions of the car navigation device 920.
  • the memory 922 includes RAM and ROM, and stores programs and data executed by the processor 921.
  • the GPS module 924 measures the position (for example, latitude, longitude, and altitude) of the car navigation device 920 using GPS signals received from GPS satellites.
  • the sensor 925 may include a sensor group such as a gyro sensor, a geomagnetic sensor, and an atmospheric pressure sensor.
  • the data interface 926 is connected to the in-vehicle network 941 through a terminal (not shown), for example, and acquires data generated on the vehicle side such as vehicle speed data.
  • the content player 927 reproduces content stored in a storage medium (for example, CD or DVD) inserted into the storage medium interface 928.
  • the input device 929 includes, for example, a touch sensor, a button, or a switch that detects a touch on the screen of the display device 930, and receives an operation or information input from the user.
  • the display device 930 has a screen such as an LCD or an OLED display, and displays a navigation function or an image of content to be reproduced.
  • the speaker 931 outputs the navigation function or the audio of the content to be played back.
  • the wireless communication interface 933 supports any cellular communication method such as LTE or LTE-Advanced, and performs wireless communication.
  • the wireless communication interface 933 may typically include a BB processor 934, an RF circuit 935, and the like.
  • the BB processor 934 may perform, for example, encoding / decoding, modulation / demodulation, and multiplexing / demultiplexing, and performs various signal processing for wireless communication.
  • the RF circuit 935 may include a mixer, a filter, an amplifier, and the like, and transmits and receives a radio signal via the antenna 937.
  • the wireless communication interface 933 may be a one-chip module in which the BB processor 934 and the RF circuit 935 are integrated.
  • the wireless communication interface 933 may include a plurality of BB processors 934 and a plurality of RF circuits 935 as shown in FIG. 30 shows an example in which the wireless communication interface 933 includes a plurality of BB processors 934 and a plurality of RF circuits 935, the wireless communication interface 933 includes a single BB processor 934 or a single RF circuit 935. But you can.
  • the wireless communication interface 933 may support other types of wireless communication methods such as a short-range wireless communication method, a proximity wireless communication method, or a wireless LAN method in addition to the cellular communication method.
  • a BB processor 934 and an RF circuit 935 may be included for each communication method.
  • Each of the antenna switches 936 switches the connection destination of the antenna 937 among a plurality of circuits included in the wireless communication interface 933 (for example, circuits for different wireless communication systems).
  • Each of the antennas 937 has a single or a plurality of antenna elements (for example, a plurality of antenna elements constituting a MIMO antenna), and is used for transmission / reception of a radio signal by the radio communication interface 933.
  • the car navigation device 920 may include a plurality of antennas 937 as shown in FIG. Note that FIG. 30 illustrates an example in which the car navigation apparatus 920 includes a plurality of antennas 937, but the car navigation apparatus 920 may include a single antenna 937.
  • the car navigation device 920 may include an antenna 937 for each wireless communication method.
  • the antenna switch 936 may be omitted from the configuration of the car navigation device 920.
  • the battery 938 supplies power to each block of the car navigation device 920 shown in FIG. 30 through a power supply line partially shown by broken lines in the drawing. Further, the battery 938 stores electric power supplied from the vehicle side.
  • the car navigation apparatus 920 includes a module including a part (for example, the BB processor 934) or the whole of the wireless communication interface 933 and / or the processor 921, and the one or more components are mounted in the module. May be.
  • the module stores a program for causing the processor to function as the one or more components (in other words, a program for causing the processor to execute the operation of the one or more components).
  • the program may be executed.
  • a program for causing a processor to function as the one or more components is installed in the car navigation device 920, and the wireless communication interface 933 (eg, the BB processor 934) and / or the processor 921 executes the program. May be.
  • the car navigation apparatus 920 or the module may be provided as an apparatus including the one or more components, and a program for causing a processor to function as the one or more components may be provided. Good.
  • a readable recording medium in which the program is recorded may be provided.
  • the wireless communication unit 120 or the wireless communication unit 220 described with reference to FIG. 2 or 3 is implemented in the wireless communication interface 933 (for example, the RF circuit 935). May be. Further, the antenna unit 110 or the antenna unit 210 may be mounted on the antenna 937. Further, the storage unit 130 or the storage unit 230 may be mounted in the memory 922.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as an in-vehicle system (or vehicle) 940 including one or more blocks of the car navigation device 920 described above, an in-vehicle network 941, and a vehicle side module 942. That is, the in-vehicle system (or vehicle) 940 may be provided as a device including the control unit 140 or the control unit 240.
  • the vehicle-side module 942 generates vehicle-side data such as vehicle speed, engine speed, or failure information, and outputs the generated data to the in-vehicle network 941.
  • the RN stores a conversion table of address information, and stores transmission destination information or transmission source information of packets transmitted / received between the upstream node of the connection destination and the downstream node under the connection. Convert and relay based on the table. As a result, the RN can aggregate packets transmitted and received by a downstream node connected to the RN into the RN, and the efficiency of information processing regarding the RN is realized.
  • the RN stores an address conversion table.
  • the information amount of the routing table stored in the DeNB, S-GW, and P-GW does not depend on the number of UEs or RNs in the moving cell.
  • these nodes only store entries in the first and second rows of Tables 2A, 2B, and 2C.
  • the number of UEs or RNs in the moving cell does not contribute to an increase in the amount of information managed by the DeNB, S-GW, and P-GW.
  • it is assumed that an RN or UE for which an IPv6 address has been acquired is often connected to a moving cell, so such a property is important. In this way, the efficiency of information processing regarding RN is realized.
  • Storing the address conversion table by the RN also contributes to efficient information processing related to handover.
  • the RN when the RN is handed over between the DeNBs, only the handed over RN needs to perform signaling, and the downstream UE or RN signaling is unnecessary. Therefore, signaling traffic at the time of RN handover does not increase depending on the number of UEs or RNs in the moving cell.
  • the RN since the RN performs signaling independently of the number of UEs connected to the RN at the time of handover of a mobile cell configured with the RN, it is possible to greatly reduce UE signaling. This can be expected to improve the efficiency of radio resources and shorten the delay time until the start of communication. And this can support the reduction in delay in New Radio Network Technology (RAT) in the 5G era, which will be studied in the future.
  • RAT New Radio Network Technology
  • DeNB Downlink Packet Control Function
  • S-GW1 transmits route information to DeNB2 in order to update the route table of DeNB2.
  • the transmitted route information is constant regardless of the number of UEs or RNs connected to the moving cell of the RN to be handed over. Specifically, only information related to entries in the first and second rows of Tables 2A, 2B, and 2C is transmitted. As a result, the number of entries in the routing table updated at the time of RN handover can be suppressed to at most two in each node of P-GW, S-GW, and DeNB.
  • P-GW stores an address conversion table. As a result, an application operating on the RN or UE in the moving cell can wait for the start of communication.
  • the RN can collectively make a request for attaching UEs or RNs connected to the moving cell. Thereby, the number of signaling packets can be reduced.
  • the proposed protocol is a protocol that conforms to the 3GPP architecture. That is, the functional sharing of P-GW, S-GW, MME, eNB, DeNB, RN, and UE is maintained, the interface defined between these nodes is maintained, and the message sequence defined between these nodes is maintained. Is maintained. In the proposed protocol, since the tunneling is not used other than the tunneling used by 3GPP, the header overhead does not increase.
  • nested mobile cells are realized by using DHCP-PD.
  • a UE that has already acquired an IPv6 address can continue communication even after connecting to a moving cell.
  • a control unit that converts and relays transmission destination information or transmission source information of a packet transmitted and received between a connection destination upstream node and a subordinate downstream node based on the first conversion table stored in the storage unit
  • a relay device comprising: (2) The relay device according to (1), wherein the control unit converts the address information of the downstream node from the transmission destination information or the transmission source information.
  • the first conversion table includes information in which address information of the downstream node is associated with address information of the relay device corresponding to the downstream node.
  • the control unit converts the port number of the transmission source information of the packet from the downstream node to the upstream node into the port number of the relay device according to the application operating at the most downstream node.
  • the relay device according to any one of (6).
  • the control unit identifies whether the packet to be relayed is a packet from the upstream node to the downstream node or a packet from the downstream node to the upstream node, any of (1) to (7)
  • the destination information or source information of the packet is converted by a P-GW (Packet Data Network Gateway) based on the second conversion table of address information stored in the P-GW, (1) to (8) )
  • the relay device according to any one of the above.
  • the relay device (10) The relay device according to (9), wherein the second conversion table includes information in which address information of the most downstream node is associated with address information of the relay device corresponding to the most downstream node. (11) The relay device according to any one of (9) and (10), wherein the control unit transmits a message requesting registration of the second conversion table to the P-GW. (12) Each node from the base station to the P-GW stores a routing table in which the transmission destination information and the transfer destination are associated with each other, and relays the packet based on the routing table. (1) to (11) The relay device according to any one of the above.
  • the MME stores a management table in which identification information of a node attached to a network, address information, and address information of an upstream node of the node are associated with each other, according to any one of (1) to (12).
  • Relay device (14) The relay device according to any one of (1) to (13), wherein the control unit receives assignment of an IP address prefix from the P-GW when an IP address is not acquired. (15) The relay device according to any one of (1) to (14), wherein the control unit transmits information indicating a position of a moving cell formed by the relay device. (16) The relay device according to any one of (1) to (15), wherein the control unit controls transmission timing of an attach request related to the downstream node that has been attached.
  • the said control part is a relay apparatus as described in said (16) which transmits the attachment request regarding the one or more said downstream nodes which have been attached to the said upstream node collectively.
  • a control unit that transmits a message requesting registration of the first conversion table to an upstream node that converts transmission destination information or transmission source information of a packet to be relayed based on the first conversion table of stored address information.
  • a terminal device comprising: (19) Storing a first conversion table of address information; Relaying the destination information or source information of a packet transmitted and received between the upstream node of the connection destination and the downstream node under the control by the processor based on the stored first conversion table; Including a communication method.
  • the processor transmits a message requesting registration of the first conversion table to the upstream node that converts the transmission destination information or the transmission source information of the packet to be relayed based on the first conversion table of the stored address information.
  • a message requesting registration of the first conversion table to the upstream node that converts the transmission destination information or the transmission source information of the packet to be relayed based on the first conversion table of the stored address information.
  • UE terminal device RN relay device eNB DeNB base station P-GW, S-GW, MME Core network node 110 Antenna unit 120 Wireless communication unit 130 Storage unit 140 Control unit 210 Antenna unit 220 Wireless communication unit 230 Storage unit 240 Control unit 310 Antenna unit 320 Wireless communication unit 330 Network communication unit 340 Storage unit 350 Control unit 410 Network communication unit 420 Storage unit 430 Control unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

【課題】リレーノードに関する情報処理を効率化する仕組みを提供する。 【解決手段】アドレス情報の第1の変換表を記憶する記憶部と、接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を前記記憶部に記憶された前記第1の変換表に基づいて変換して中継する制御部と、を備える中継装置。

Description

中継装置、端末装置及び通信方法
 本開示は、中継装置、端末装置及び通信方法に関する。
 セルラーネットワークにおいて、リレーノードと呼ばれる中継装置が考案されている。リレーノードは、基地局とユーザ端末との間に位置して、その無線通信をリレーする機能を有する。例えば、3GPPにおいては、下記非特許文献1においてリレーノードに関する規格が検討されている。
3GPP TS 36.300 Release 12 V12.8.0 (2016-01)Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2
 上記非特許文献1などで提案されている技術は、提案されてからまだ日が浅く、リレーノードを活用するための技術として十分であるとはいいがたい。例えば、リレーノードに関する情報処理の効率化も、十分でない技術のひとつである。
 本開示によれば、アドレス情報の第1の変換表を記憶する記憶部と、接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を前記記憶部に記憶された前記第1の変換表に基づいて変換して中継する制御部と、を備える中継装置が提供される。
 また、本開示によれば、中継するパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶されたアドレス情報の第1の変換表に基づいて変換する上流ノードに、前記第1の変換表の登録を要求するメッセージを送信する制御部、を備える端末装置が提供される。
 また、本開示によれば、アドレス情報の第1の変換表を記憶することと、接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶された前記第1の変換表に基づいてプロセッサにより変換して中継することと、を含む通信方法が提供される。
 また、本開示によれば、中継するパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶されたアドレス情報の第1の変換表に基づいて変換する上流ノードに、前記第1の変換表の登録を要求するメッセージをプロセッサにより送信すること、を含む通信方法が提供される。
 以上説明したように本開示によれば、リレーノードに関する情報処理を効率化する仕組みが提供される。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係るシステムの概略的な構成の一例を示す図である。 同実施形態に係るUEの構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係るRNの構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係るDeNBの構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係るコアネットワークノードの構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るUEによる通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。 同実施形態に係るUEによる通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。 同実施形態に係るUEによる通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。 同実施形態に係るUEによる通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。 同実施形態に係るUEによる通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。 同実施形態に係るUEによる通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行されるハンドオーバ処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行されるハンドオーバ処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 同実施形態に係るシステムにおいて実行されるアドレス変換表エントリの維持処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 次世代ネットワークのアーキテクチャの一例を示す図である。 次世代ネットワークのアーキテクチャの一例を示す図である。 同実施形態に係るRNのプロトコルスタックの一例を示す図である。 同実施形態に係るRNを経由するUEとPDN上のサーバとの通信におけるプロトコルスタックの一例を示す図である。 サーバの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 eNBの概略的な構成の第1の例を示すブロック図である。 eNBの概略的な構成の第2の例を示すブロック図である。 スマートフォンの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 カーナビゲーション装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有するノードに、異なる符号を付して区別する場合がある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数のノードを、必要に応じてUE1、UE2及びUE3のように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数のノードの各々を特に区別する必要が無い場合、符号を省略する。例えば、UE1、UE2及びUE3を特に区別する必要がない場合には、単にUEと称する。このことは、P-GW、S-GW、MME、DeNB、及びRNといった、セルラーネットワークを構成する他のノードに関しても同様である。
 なお、説明は以下の順序で行うものとする。
  1.はじめに
  2.構成例
   2.1.システムの構成例
   2.2.UEの構成例
   2.3.RNの構成例
   2.4.DeNBの構成例
   2.5.コアネットワークノードの構成例
  3.技術的特徴
   3.1.接続処理
   3.2.通信処理
   3.3.ハンドオーバ処理
   3.4.アドレス変換表エントリの管理
   3.5.変形例
   3.6.補足
  4.ユースケース
  5.応用例
  6.まとめ
 <<1.はじめに>>
 表1に、既存のモビリティサポートプロトコルをまとめた表を示す。モビリティサポートプロトコルは2つの視点で分類可能である。1つ目の視点は、ノード単体の移動を実現する(Node Mobility)プロトコルか、あるいはノードの集合(ネットワーク)の移動を実現する(Network Mobility:NEMO)プロトコルかという視点である。2つ目の視点は、移動ノード(又は移動ルータ)が移動管理のためのシグナリングに関わり、かつ移動範囲がインターネット全体である(Host-Based Global Mobility)プロトコルか、あるいは移動ノード(又は移動ルータ)は移動管理のためのシグナリングに関わらず、かつ移動範囲が限定された範囲のみ(Network-Based Localized Mobility)のプロトコルかという視点である。
 本実施形態に係る提案プロトコルは、NEMO且つ移動ノードは移動管理のためのシグナリングに関わらず、かつ移動範囲が限定された範囲のみであるプロトコルである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 なお、表1における各プロトコルは、それぞれ下記の文献に詳細に説明されている。
 [1] C. Perkins. IP Mobility Support for IPv4, Revised, November 2010. RFC 5944.
 [2] V. Devarapalli, R. Wakikawa, A. Petrescu, and P. Thubert. Network Mobility (NEMO) Basic Support Protocol, January 2005. RFC 3963.
 [3] C. Perkins, D. Johnson, and J. Arkko. Mobility Support in IPv6, July 2011. RFC 6275.
 [4] K. Lueng, G. Dommety, V. Narayanan, and A. Petrescu. Network Mobility (NEMO) Extensions for Mobile IPv4, April 2008. RFC 5177.
 [5] S. Gundavelli, K. Lueng, V. Devarapalli, K. Chowdhury, and B. Patil. Proxy Mobile IPv6, August 2008. RFC 5213.
 [6] I. Soto, C.J. Bernardos, M. Calderon, A. Banchs, and A. Azcorra. Nemo-Enabled Localized Mobility Support for Internet Access in Automotive Scenarios. IEEE Communications Magazine, Vol. 47, No. 5, pp. 152-159, 2009.
 [7] K. Lueng, G. Dommety, P. Yegani, and K. Chowdhury. WiMAX Forum / 3GPP2 Proxy Mobile IPv4, February 2010. RFC 5563.
 [8] Z. Yan, S. Zhang, H. Zhou, H. Zhang, and I. You. Network Mobility Support in PMIPv6 Network. In Proceedings of 3rd International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN2011), 2011.
 [9] R. Wakikawa and S. Gundavelli. IPv4 Support for Proxy Mobile IPv6, May 2010. RFC 5844.
 [10] J. H. Lee, T. Ernst, and N. Chilamlurti. Performance Analysis of PMIPv6-Based NEtwork MObility for Intelligent Transportation Systems. IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 61, No. 1, January 2012.
 [11] T. Arita and F. Teraoka. PNEMO: A Network-Based Localized Mobility Management Protocol for Mobile Networks. Journal of Information Processing, Vol. 20, No. 2, February 2012.
 [12] X. Zhou, J. Korhonen, C. Williams, S. Gundavelli, and CJ. Bernardos. Prefix Delegation Support for Proxy Mobile IPv6, March 2014. RFC 7148.
 <<2.構成例>>
 <2.1.システムの構成例>
 図1は、本開示の一実施形態に係るシステムの概略的な構成の一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係るシステムは、P-GW(PDN(Packet Data Network)-Gateway)、S-GW(Serving Gateway)、MME(Mobility Management Entity)、DeNB(Donor evolved Node B)、RN(Relay-Node)及びUE(User Equipment)を含む。
 UEは、端末装置である。RNは、DeNB等の上流ノードとUE等の下流ノードとの通信を中継する中継装置である。RNは、UEとして動作する場合もある。DeNBは、RNが接続される基地局である。S-GWは、ユーザデータの伝送を行うゲートウェイである。P-GWは、コアネットワークと外部のPDNとの接点となるゲートウェイであり、IPアドレスの割り当て等を行う通信制御装置である。MMEは、UEの移動管理、認証、及びユーザデータの転送経路の設定等を行う。
 その他、本実施形態に係るシステムは、eNB、HSS(Home Subscriber Server)、及びPCRF(policy and charging rules function)等のノードを含み得る。eNBは、UEが接続される基地局である。HSSは、ユーザ情報を管理するエンティティである。PCRFは、QoS等のポリシー制御及び課金制御ルールを決定するエンティティである。
 各々のノードを結ぶ実線は有線接続を意味し、破線は無線接続を意味する。図1に示すように、P-GWは、IPv6グローバルインターネット(即ち、PDN)に接続される。また、P-GWとS-GWとは、S5/S8インタフェースにより接続される。また、S-GWとMMEとは、S11インタフェースにより接続される。また、S-GWとDeNBとは、S1-Uインタフェースにより接続される。また、MMEとDeNBとは、S1-MMEインタフェースにより接続される。また、DeNB同士は、X2インタフェースにより接続される。また、DeNBとRNとは、S1-Uインタフェースにより接続される。また、RNとUEとは、E-UTRAN-Uuインタフェースにより接続される。また、RN同士は、S1-Uインタフェースにより接続される。
 RNにより形成されるセルは、移動セル又は仮想セルとも称され得る。図1においては、移動セルは破線の矩形で示されている。RN2により形成される移動セル及びRN3により形成される移動セルのように、移動セル内に他の移動セルが含まれる構造を、入れ子構造とも称する。そして、入れ子構造における包含される側の移動セル、例えばRN2又はRN3により形成される移動セルを、入れ子移動セルとも称する。
 また、よりPDNに近い方向を上流とも称し、よりUEに近い方を下流とも称する。例えば、RN2にとって、RN1は上流ノードであり、UE3及びUE4は下流ノードである。
 提案プロトコルは、図1に示すように、例えば携帯電話網をドメイン(ネットワークの範囲)として動作し得る。もちろん、ドメインは他のネットワーク構成であってもよい。
 以下、本実施形態に係るシステムにおいて用いる、IPv6アドレスの表記法について説明する。
 P-GWの下流のインタフェースのIPv6アドレスをIP PGWと表す。このIPv6アドレスは予め割り当てられており、不変である。
 S-GWの上流と下流のインタフェースのIPv6アドレスを、それぞれIP SGW、IP SGWと表す。このIPv6アドレスは予め割り当てられており、不変である。
 DeNBの上流と下流のインタフェースのIPv6アドレスを、それぞれIP DeNB、IP DeNBと表す。これらのIPv6アドレスは予め割り当てられており、不変である。また、IP DeNBの上位64ビット(prefix)をPref DeNBと表す。
 RNがeNBとして動作する場合の、S1-Uインタフェースで上流のDeNBと接続するためのIPv6アドレスをIP RNと表す。IP RNの上位64ビット(prefix)は、Pref DeNBと等しくなる。また、IP RNの下位64ビット(インタフェースID)を、ifid RNと表す。ifid RNは予め割り当てられており、不変である。
 RNがUEとして動作する場合の、RN上のアプリケーションが使用するIPv6アドレスをIPUE RNと表す。IPUE RNの上位64ビット(prefix)をPrefUE RNと表し、下位64ビット(インタフェースID)をifidUE RNと表す。PrefUE RN及びifidUE RNは、RNが電源ONになり、最初にLTEネットワークに接続したときに割り当てられ、電源がOFFになるまで変化しない。
 RNが移動するルータとして動作する場合の、下流の移動セルに割り当てるIPv6プリフィクス(/64)をPref RNと表す。Pref RNは、RNが電源ONになり、最初にLTEネットワークに接続したときに割り当てられ、電源がOFFになるまで変化しない。RNが、移動するルータとして動作する場合に下流の移動セル内の機器と通信する際に使用するIPv6アドレスを、IP RNと表す。IP RNの上位64ビット(prefix)は、Pref RNと等しくなる。IP RNの下位64ビットをifid RNと表す。ifid RNは、予め割り当てられており、不変である。
 UEのIPアドレスを、IPUEと表す。IPUEの上位64ビット(prefix)をPrefUEと表し、下位64ビット(インタフェースID)をifidUEと表す。
 <2.2.UEの構成例>
 続いて、図2を参照して、本開示の一実施形態に係るUEの構成の一例を説明する。図2は、本開示の一実施形態に係るUEの構成の一例を示すブロック図である。図2を参照すると、UEは、アンテナ部110、無線通信部120、記憶部130及び制御部140を備える。
 (1)アンテナ部110
 アンテナ部110は、無線通信部120により出力される信号を電波として空間に放射する。また、アンテナ部110は、空間の電波を信号に変換し、当該信号を無線通信部120へ出力する。
 (2)無線通信部120
 無線通信部120は、信号を送受信する。例えば、無線通信部120は、eNB又はRNからのダウンリンク信号を受信し、eNB又はRNへのアップリンク信号を送信する。
 (3)記憶部130
 記憶部130は、UEの動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
 (4)制御部140
 制御部140は、UEの様々な機能を提供する。UEは、制御部140による制御に基づき動作する。制御部140による制御に基づくUEの動作については、後に詳しく説明する。
 <2.3.RNの構成例>
 続いて、図3を参照して、本開示の一実施形態に係るRNの構成の一例を説明する。図3は、本開示の一実施形態に係るRNの構成の一例を示すブロック図である。図3を参照すると、RNは、アンテナ部210、無線通信部220、記憶部230及び制御部240を備える。
 (1)アンテナ部210
 アンテナ部210は、無線通信部220により出力される信号を電波として空間に放射する。また、アンテナ部210は、空間の電波を信号に変換し、当該信号を無線通信部220へ出力する。
 (2)無線通信部220
 無線通信部220は、信号を送受信する。例えば、無線通信部220は、上流のDeNB又は他のRNからのダウンリンク信号を受信し、下流のUE又はRNに中継する。また、例えば、無線通信部220は、下流のUE又はRNからアップリンク信号を受信し、上流のDeNB又は他のRNに中継する。
 (3)記憶部230
 記憶部230は、RNの動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
 (4)制御部240
 制御部240は、RNの様々な機能を提供する。RNは、制御部240による制御に基づき動作する。制御部240による制御に基づくRNの動作については、後に詳しく説明する。
 <2.4.DeNBの構成例>
 続いて、図4を参照して、本開示の一実施形態に係るDeNBの構成の一例を説明する。図4は、本開示の一実施形態に係るDeNBの構成の一例を示すブロック図である。図4を参照すると、DeNBは、アンテナ部310、無線通信部320、ネットワーク通信部330、記憶部340及び制御部350を備える。
 (1)アンテナ部310
 アンテナ部310は、無線通信部320により出力される信号を電波として空間に放射する。また、アンテナ部310は、空間の電波を信号に変換し、当該信号を無線通信部320へ出力する。
 (2)無線通信部320
 無線通信部320は、信号を送受信する。例えば、無線通信部320は、下流のUE又はRNへのダウンリンク信号を送信し、下流のUE又はRNからのアップリンク信号を受信する。
 (3)ネットワーク通信部330
 ネットワーク通信部330は、情報を送受信する。例えば、ネットワーク通信部330は、他のノードへの情報を送信し、他のノードからの情報を受信する。例えば、上記他のノードは、他のDeNB及びコアネットワークノードを含む。
 (4)記憶部340
 記憶部340は、DeNBの動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
 (5)制御部350
 制御部350は、DeNBの様々な機能を提供する。DeNBは、制御部350による制御に基づき動作する。制御部350による制御に基づくDeNBの動作については、後に詳しく説明する。
 <2.5.コアネットワークノードの構成例>
 続いて、図5を参照して、本開示の一実施形態に係るコアネットワークノードの構成の一例を説明する。ここでのコアネットワークノードとは、例えばP-GW、S-GW及びMME等を含む。図5は、本開示の一実施形態に係るコアネットワークノードの構成の一例を示すブロック図である。図5を参照すると、コアネットワークノードは、ネットワーク通信部410、記憶部420及び制御部430を備える。
 (1)ネットワーク通信部410
 ネットワーク通信部410は、情報を送受信する。例えば、ネットワーク通信部410は、他のノードへの情報を送信し、他のノードからの情報を受信する。例えば、上記他のノードは、他のコアネットワークノード、PDN、及びDeNBを含む。
 (2)記憶部420
 記憶部420は、コアネットワークノードの動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
 (3)制御部430
 制御部430は、コアネットワークノードの様々な機能を提供する。コアネットワークノードは、制御部430による制御に基づき動作する。制御部430による制御に基づくコアネットワークノードの動作については、後に詳しく説明する。
 <<3.技術的特徴>>
 <3.1.接続処理>
 まず、本実施形態に係るシステムの、接続処理に関する技術的特徴を説明する。ここでの接続処理とは、UE又はRNがDeNB又はRNにより接続する処理を指す。
  ・経路表
 基地局からP-GWまでの各ノード(例えば、DeNB、S-GW、及びP-GW)は、送信先情報と転送先とを対応付けた経路表を記憶する。例えば、経路表は、終点IPアドレス(即ち、宛先IPアドレス)と転送先のGTPトンネルとを対応付けたエントリを含む。各ノードは、経路表に基づいて、受信したパケットを適切なGTPトンネルを用いて中継する。
 一例として、各ノードが記憶し得る経路表の例を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  ・管理表
 MMEは、ネットワークにアタッチしたノード(UE又はRN)の識別情報、アドレス情報、及び当該ノードの上流ノード(即ち、接続先のノード)のアドレス情報を対応付けた管理表を記憶する。MMEは、管理表により、移動セルに接続するすべてのRN及びUEを把握することができる。
 一例として、MME1が記憶し得る管理表の例を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  ・変換表
 RNは、アドレス情報の変換表(第1の変換表)を記憶する。この変換表は、下流ノードのアドレス情報と当該下流ノードに対応するRNのアドレス情報とを対応付けた情報を含む。なお、アドレス情報は、IPアドレス及び/又はポート番号を含む情報である。ここでのIPアドレスは、例えばIPv6アドレスである。RNは、この変換表を用いることで、RNの下流ノード宛てのパケットを、RNに集約させることが可能となる。
 P-GWも、アドレス情報の変換表(第2の変換表)を記憶する。この変換表は、最下流ノード(即ち、UE又はUEとして動作するRN)のアドレス情報と、当該最下流ノードに対応するRNのアドレス情報とを対応付けた情報を含む。P-GWは、この変換表を用いることで、RNの下流ノード宛てのパケットを、RNに集約させることが可能となる。
 UEは、接続先の上流ノードであるRNにおける変換表の登録を要求するメッセージを送信する。また、RNも、P-GW又は上流にRNが存在する場合はRNに、変換表の登録を要求するメッセージを送信する。本メッセージを、以下では、NAT登録リクエスト(NAT(Network Address Translation) Registration Request)とも称する。RN及びP-GWは、本メッセージに基づいて、変換表を適切に更新することが可能となる。NAT登録リクエストへの回答として、NAT登録応答(NAT Registration Ack)が回答される。
 一例として、各RNが記憶し得る変換表の例を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
  ・DHCP-PD
 RNは、IPアドレスを未取得の場合、P-GWからIPアドレスのプリフィックス部分の割り当てを受ける。このことは、RNがDeNBに接続する場合も移動セルに接続する場合も同様である。RNは、P-GWとの間で、DHCP-PD(Prefix delegation)を実行してもよい。これにより、RNは、プリフィクスの割り当てを受けることができる。なお、DHCP-PDに関しては、「O. Troan and R. Droms. IPv6 Prefix Options for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version 6, December 2003. RFC 3633.」において詳細に説明されている。
 RNは、割り当てられたプリフィックス(例えば、IPv6 Prefix/56)の一部となるプリフィックス(例えば、IPv6 Prefix/64)を、配下のノードに割り当て得る。これにより、RN及びRNの配下のノードが共通するプリフィックスを有することとなるので、経路表の簡略化が可能となる。
  ・位置付けを示す情報
 RNは、RNが形成する移動セルの位置付けを示す情報を送信する。この情報は、例えば、RNが最上流であることを示す情報(例えばMCTOP Flag=ON)、又は入れ子移動セルを形成すること(例えば、MCNEST Flag=ON)を示す情報である。この情報は、例えばアタッチリクエストに含めて送信される。
  ・アタッチリクエストの送信
 RNは、アタッチしてきた下流ノードに関するアタッチリクエストの送信タイミングを制御する。例えば、RNは、アタッチしてきたひとつ以上の下流ノードに関するアタッチリクエストをまとめて上流ノードに送信する。送信タイミングの制御方法は任意である。例えば、所定時間ごとに周期的送信したり、下流ノードからのアタッチリクエストを受信したときから所定時間待機後に送信したりすることが考えられる。これにより、RNは、RNの下流にノードが接続するごとにアタッチリクエストを送信するのではなく、複数台のノードに関するアタッチリクエストを一度に送信することが可能となる。これにより、ネットワークの通信負荷が軽減される。
 以下、図1に示したネットワーク構成例を前提に、接続処理の流れを詳細に説明する。
 (1.1)IPv6アドレスを未取得のRNによるDeNBへの接続処理
 本節では、IPv6アドレスを未取得のRNによるDeNBへの接続処理について説明する。一例として、DeNB1の近傍でRN1の電源がオンになった場合を想定する。この場合の、IPv6アドレスを未取得のRN1によるDeNB1への接続処理の一例を、図6を参照して説明する。
 図6は、本実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、RN1、DeNB1、MME1、S-GW1、及びP-GW1が関与する。RN1は、移動セルを形成する。
 まず、RN1は、DeNB1と無線回線を確立する(ステップS102)。
 次いで、RN1は、リンクローカルの全てのルータマルチキャストアドレス宛に、RS(Router Solicitation)を送信する(ステップS104)。
 次に、DeNB1は、このRSを受信し、RN1のリンクローカルのIPv6アドレス宛に、RA(Router Advertisement)を送信する(ステップS106)。このRAは、DeNB1の下流インタフェースに割り当てられたIPv6アドレスのプレフィクスである、Pref DeNB1を含む。
 次いで、RN1は、このRAを受信し、Pref DeNB1と自身の上流インタフェースのIDであるifid RN1から、IPv6アドレスであるIP RN1を生成する(ステップS108)。IP RN1は、RN1がDeNB1との間にGTP(GPRS(General Packet Radio Service) Tunneling Protocol)トンネルを確立する際に使用される。
 次に、RN1は、DeNB1にアタッチリクエスト(Attach Request)を送信する(ステップS110)。このアタッチリクエストは、RN1の識別子であるIDRN1、IP RN1、及びRN1が移動セルの最上流のRNであることを示す情報(たとえばMCTOP Flag=ON)を含む。
 次いで、DeNB1は、このアタッチリクエストを受信すると、受信したアタッチリクエストに自身の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB1を追加して、MME1に転送する(ステップS112)。
 次に、MME1は、このアタッチリクエストを受信すると、S-GW1にデフォルトベアラ生成リクエスト(Create Default Bearer Request)を送信する(ステップS114)。このデフォルトベアラ生成リクエストは、IDRN1、IP RN1、IP DeNB1、及びRN1が移動セルの最上流のRNであることを示す情報(たとえばMCTOP Flag=ON)を含む。
 次いで、S-GW1は、このデフォルトベアラ生成リクエストを受信すると、P-GW1に転送する(ステップS116)。
 次に、P-GW1は、このデフォルトベアラ生成リクエストを受信すると、PrefUE RN1及びifidUE RN1を割当てる(ステップS118)。詳しくは、P-GW1は、自身が持つIPv6アドレススペースから、/64のIPv6プリフィクスであるPrefUE RN1を割り当てる。また、P-GW1は、RN1がUEとして動作する際のインタフェースIDであるifidUE RN1を生成する。また、P-GW1は、S-GW1との間にGTPトンネルを構成し、PrefUE RN1の転送先をこのGTPトンネルに関連付け、経路表に登録する(表2Aの1行目のエントリに相当)。このGTPトンネルの端点は、P-GW1の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP PGW1、及びS-GW1の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW1である。
 次いで、P-GW1は、S-GW1にデフォルトベアラ生成レスポンス(Create Default Bearer Response)を送信する(ステップS120)。このデフォルトベアラ生成レスポンスは、IDRN1、IP PGW1、PrefUE RN1、ifidUE RN1、及びIP DeNB1を含む。
 次に、S-GW1は、このデフォルトベアラ生成レスポンスを受信すると、受信したデフォルトベアラ生成レスポンスにIP SGW1を追加して、MME1に転送する(ステップS122)。また、S-GW1は、P-GW1との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、IP SGW1及びIP PGW1である。さらに、S-GW1は、DeNB1との間にGTPトンネルを構成し、PrefUE RN1の転送先をこのGTPトンネルに関連付け、経路表に登録する(表2Bの1行目のエントリに相当)。このGTPトンネルの端点は、S-GW1の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW1、及びDeNB1の上流インタフェースのIPv6 アドレスであるIP DeNB1である。
 次いで、MME1は、このデフォルトベアラ生成レスポンスを受信すると、RN1を自身の管理表に登録する(表3の1行目のエントリに相当)。次に、MME1は、DeNB1にアタッチアクセプト(Attach Accept)を送信する(ステップS124)。このアタッチアクセプトは、IDRN1、IP SGW1、PrefUE RN1、及びifidUE RN1を含む。
 次いで、DeNB1は、このアタッチアクセプトを受信すると、RN1に転送する(ステップS126)。また、DeNB1は、S-GW1との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、DeNB1の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB1、及びS-GW1の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW1である。さらに、DeNB1は、RN1との間にGTPトンネルを構成し、PrefUE RN1の転送先をこのGTPトンネルに関連付け、経路表に登録する(表2Cの1行目のエントリに相当)。このGTPトンネルの端点は、DeNB1の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB1、及びRN1の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP RN1である。RN1は、このアタッチアクセプトを受信して、ifidUE RN1を取得する。
 以上の処理の結果、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成される。
 次に、RN1は、UEとして動作するためのIPv6アドレスであるIPUE RN1を取得するために、IPv6の規定に従ってP-GW1にRS(Router Solicitation)を送信する(ステップS128)。
 次いで、P-GW1は、このRSを受信し、RN1にRA(Router Advertisement)を返送する(ステップS130)。このRAは、PrefUE RN1を含む。
 次に、RN1は、このRAを受信し、PrefUE RN1を取得する。そして、RN1は、このプリフィクスとifidUE RN1から、IPUE RN1を生成する(ステップS132)。ここで、IPUE RN1は、RN1上のアプリケーションが通信するときに使用するIPv6アドレスである。
 次いで、RN1は、下流インタフェースのプリフィクスを取得するため、P-GW1との間でDHCP-PDを実行する(ステップS134)。これにより、P-GW1は、プリフィクスPref RN1をRN1に割り当てる。
 DHCP-PDの結果、RN1は、Pref RN1を取得する。そして、RN1は、Pref RN1と下流インタフェースのインタフェースIDであるifid RN1とから、IPv6アドレスIP RN1を生成し、下流のインタフェースに割り当てる(ステップS136)。
 他方、P-GW1は、Pref RN1の経路をS-GW1へのトンネルに関連付け、経路表に登録する(表2Aの2行目のエントリに相当)。次に、P-GW1は、S-GW1にルートセットアップ(Route Setup)を送信する(ステップS138)。このルートセットアップは、PrefUE RN1及びPref RN1を含む。
 次いで、S-GW1は、ルートセットアップを受信すると、Pref RN1の経路をDeNB1へのトンネルに関連付け、経路表に登録する(表2Bの2行目のエントリに相当)。次に、S-GW1は、DeNB1にルートセットアップを転送する(ステップS140)。DeNB1は、ルートセットアップを受信すると、Pref RN1の経路をRN1へのトンネルに関連付け、経路表に登録する(表2Cの2行目のエントリに相当)。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW1、及びDeNB1は、それぞれ表2A、表2B、及び表2Cに示す経路表を記憶することとなる。一方、MME1は、表3に示す管理表を記憶することとなる。MMEは、移動セル内に接続するすべてのRNを、管理表により把握する。
 (1.2)IPv6アドレスを未取得のUEによるRNへの接続処理
 本節では、IPv6アドレスを未取得のUEによるRNへの接続処理について説明する。例えば、上記(1.1)節で説明した処理後に、RN1の近傍でUE1の電源がオンになった場合を想定する。この場合の、IPv6アドレスを未取得のUE1によるRN1への接続処理の一例を、図7を参照して説明する。
 図7は、本実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、UE1、RN1、DeNB1、及びMME1が関与する。図7に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、UE1は、RN1と無線回線を確立する(ステップS202)。
 次いで、UE1は、アタッチリクエストをRN1に送信する(ステップS204)。このアタッチリクエストは、UE1の識別子であるIDUE1を含む。RN1は、例えばハッシュ関数を利用してIDUE1からUE1のインタフェースIDであるifidUE1を生成する。
 次に、RN1は、UE1にアタッチアクセプトを送信する(ステップS206)。このアタッチアクセプトは、ifidUE1を含む。
 次いで、UE1は、このアタッチアクセプトを受信して、ifidUE1を取得する。次に、UE1は、RN1にRSを送信する(ステップS208)。
 次に、RN1は、このRSを受信すると、UE1にPref RN1を含むRAを送信する(ステップS210)。
 次いで、UE1は、RAを受信し、Pref RN1及びifidUE1から、自身のIPv6アドレスであるIPUE1を生成する(ステップS212)。
 次に、RN1は、ある程度の時間(例えば1秒)待ち、その間にRN1の下流に接続したUEに関するアタッチリクエストをまとめてDeNB1に送信する(ステップS214)。これにより、RN1は、RN1の下流にUEが接続するごとにアタッチリクエストを送信するのではなく、複数台のUEに関するアタッチリクエストを一度に送信することが可能となる。このアタッチリクエストは、RN1に接続したUEの識別子(例えばIDUE1)、IPv6アドレス(例えばIPUE1)、IP RN1、及び移動セルへのUE接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次いで、DeNB1は、このアタッチリクエストを受信すると、MME1に転送する(ステップS216)。
 次に、MME1は、このアタッチリクエストを受信すると、RN1の下流に接続したUE(例えばUE1)の情報をマッピング表に登録し(表3の2行目のエントリに相当)、DeNB1にアタッチアクセプトを送信する(ステップS218)。このアタッチアクセプトはRN1 に接続したUE の識別子(例えばIDUE1) を含む。
 次いで、DeNB1は、このアタッチアクセプトを受信すると、RN1に転送する(ステップS220)。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW1、及びDeNB1が記憶する経路表に変更はない。即ち、P-GW、S-GW、及びDeNBが記憶する経路表の情報量は、移動セル内のUEの数に依存しない。一方、MMEは、移動セル内に接続している全てのUEを、管理表により把握する。
 (1.3)IPv6アドレスを取得済みのUEによるRNへの接続処理
 本節では、IPv6アドレスを取得済みのUEによるRNへの接続処理について説明する。一例として、他のeNBに接続していたUE2が、RN1が提供する移動セルに移動してきた場合を想定する。より具体的には、上記(1.2)節で説明した処理後に、RN1にIPUE2というIPv6アドレスを有しているUE2が接続する場合を想定する。なお、IPUE2は、Pref RN1には属さない。この場合の、IPv6アドレスを取得済みのUE2によるRN1への接続処理の一例を、図8を参照して説明する。
 図8は、本実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、UE2、RN1、DeNB1、MME1、S-GW1、及びP-GW1が関与する。図8に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、UE2は、RN1と無線回線を確立する(ステップS302)。
 次いで、UE2は、RN1にアタッチリクエストを送信する(ステップS304)。このアタッチリクエストは、UE2の識別子であるIDUE2及びIPUE2を含む。RN1は、このアタッチリクエストを受信すると、IPUE2がPref RN1に属さないので、UE2がIPv6アドレスを有したまま他のeNB又はRNからRN1の下流に移動してきたことを検知する。そこで、RN1は、IPUE2のプリフィクスであるPrefUE2及びifid RN1から、IPv6アドレスIP2 RN1を生成し、下流インタフェースに割り当てる。
 次に、RN1は、アタッチアクセプトをUE2に送信する(ステップS306)。このアタッチアクセプトは、IPUE2のインタフェースIDであるifidUE2を含む。
 次いで、UE2は、このアタッチアクセプトを受信し、ifidUE2を取得する。次に、UE2は、RN1にRSを送信する(ステップS308)。
 次いで、RN1は、このRSを受信すると、RAをUE2に送信する(ステップS310)。このRAは、PrefUE2、及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次に、このRAを受信したUE2は、PrefUE2及びifidUE2からIPUE2を生成し、IPUE2が継続して使用可能であることを確認する(ステップS312)。
 次いで、UE2は、RN1にNAT登録リクエストを送信する(ステップS314)。このNAT登録リクエストは、IPUE2及び現在通信で使用しているポート番号のリスト(ここでは説明を簡単にするため、通信中のポートは1つであるものとし、Pt1UE2と表す)を含む。
 次に、RN1は、このNAT登録リクエストを受信すると、Pt1UE2に対して新たなポート番号Pt1RN1 UE2を割当て、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表5の1行目のエントリ)を加える。次いで、RN1は、NAT登録リクエストをP-GW1に送信する(ステップS316)。このNAT登録リクエストは、IPUE2、Pt1UE2、IPUE RN1、及びPt1RN1 UE2を含む。
 次に、P-GW1は、このNAT登録リクエストを受信すると、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表4の1行目のエントリ)を加える。次いで、P-GW1は、RN1にNAT登録応答を送信する(ステップS318)。
 次に、RN1は、このNAT登録応答を受信すると、UE2に転送する(ステップS320)。
 次いで、RN1は、RAの送信後、ある程度の時間(例えば1秒)待ち、その間にRN1の下流に接続したUEに関するアタッチリクエストを、まとめてDeNB1に送信する(ステップS322)。これにより、RN1は、RN1の下流にUEが接続するごとにアタッチリクエストを送信するのではなく、複数台のUEに関するアタッチリクエストを一度に送信することが可能となる。このアタッチリクエストは、RN1に接続したUEの識別子(例えばIDUE2)、IPv6アドレス(例えばIPUE2)、IP RN1、及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次に、DeNB1は、このアタッチリクエストを受信すると、パススイッチリクエスト(Path Switch Request)をMME1に送信する(ステップS324)。このパススイッチリクエストは、RN1に接続したUEの識別子(例えばIDUE2)、IPv6アドレス(例えばIPUE2)、IP RN1、及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次いで、MME1は、RN1に接続したUE(例えばUE2)が既にIPv6アドレスを有しているので、既に自身の管理表にこのUEに関するエントリを記憶している。そこで、MME1は、このパススイッチリクエストを受信すると、MME1の管理表においてRN1の下流に接続したUEのエントリ(例えばUE2のエントリ(表3の3行目のエントリ))の上流ノードの欄を更新する。次に、MME1は、S-GW1にベアラ変更リクエスト(Modify Bearer Request)を送信する(ステップS326)。このベアラ変更リクエストは、RN1の下流に接続したUEのID及びIPv6アドレス(例えば、IDUE2及びIPUE2)を含む。
 次に、S-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、P-GW1に転送する(ステップS328)。
 次いで、P-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、RN1の下流に接続したUE(例えばUE2)にGTPトンネルが確立されていればそれを解放する。次に、P-GW1は、ベアラ変更レスポンス(Modify Bearer Response)をS-GW1に送信する(ステップS330)。このベアラ変更レスポンスは、RN1の下流に接続したUEの識別子(例えばIDUE2)を含む。
 次いで、S-GW1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、MME1に転送する(ステップS332)。
 次に、MME1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、パススイッチリクエスト応答(Path Switch Request Ack)をDeNB1に送信する(ステップS334)。このパススイッチリクエスト応答は、RN1の下流に接続したUEの識別子(例えばIDUE2)を含む。
 次いで、DeNB1は、このパススイッチリクエスト応答を受信すると、アタッチアクセプトをRN1に送信する(ステップS336)。このアタッチアクセプトは、RN1の下流に接続したUEの識別子(例えばIDUE2)を含む。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW1、及びDeNB1が記憶する経路表に変化はない。即ち、P-GW、S-GW、及びDeNBが記憶する経路表の情報量は、移動セル内のUEの数に依存しない。一方、アドレス取得済のUEが移動セルに接続すると、上流のRNとP-GWにはこのUEにおいて通信中のポートの数と同数のアドレス変換表エントリが追加される。P-GW1、及びRN1が記憶するアドレス変換表は、それぞれ表4及び表5に示した通りである。また、MME1は移動セル内に接続しているすべてのUEを、管理表により把握する。
 (1.4)IPv6アドレスを未取得のRNによる移動セルへの接続処理
 本節では、IPv6アドレスを未取得のRNによる移動セルへの接続処理について説明する。例えば、上記(1.3)節で説明した処理後に、RN1の近傍でRN2の電源がオンになった場合を想定する。この場合の、IPv6アドレスを未取得のRN2による、RN1が提供する移動セルへの接続処理の一例を、図9を参照して説明する。
 図9は、本実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、RN2、RN1、DeNB1、MME1、及びP-GW1が関与する。図9に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、RN2は、RN1と無線回線を確立する(ステップS402)。
 次いで、RN2は、リンクローカルの全てのルータマルチキャストアドレス宛にRSを送信する(ステップS404)。
 次に、RN1は、このRSを受信すると、RN2のリンクローカルアドレス宛にRAを送信する(ステップS406)。このRAは、Pref RN1、及びRN1が移動セル内に存在する旨を表す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次いで、RN2は、このRAを受信すると、Pref RN1及び自身の上流インタフェースのIDであるifid RN2から、IPv6アドレスであるIP RN2を生成する(ステップS408)。後述するように、IP RN2は、RN2上のアプリケーションが使用するIPv6アドレスであるIPUE RN2と等しくなる。
 次に、RN2は、RN1にアタッチリクエストを送信する(ステップS410)。このアタッチリクエストは、RN2の識別子であるIDRN2、IP RN2、及びRN2が入れ子状態であることを示す情報(例えばMCNEST Flag=ON)を含む。
 次いで、RN1は、このアタッチリクエストを受信すると、IP RN1を加えてDeNB1に転送する(ステップS412)。
 次に、DeNB1は、このアタッチリクエストを受信すると、MME1に転送する(ステップS414)。
 次いで、MME1は、このアタッチリクエストを受信すると、RN2の情報を管理表に登録する(表3の4行目のエントリに相当)。そして、MME1は、DeNB1にアタッチアクセプトを送信する(ステップS416)。このアタッチアクセプトは、IDRN2を含む。
 次に、DeNB1は、このアタッチアクセプトを受信すると、RN1に転送する(ステップS418)。
 次いで、RN1は、このアタッチアクセプトを受信すると、RN2に転送する(ステップS420)。このアタッチアクセプトは、ifid RN2を含む。
 次に、RN2は、アタッチアクセプトを受信し、ifid RN2を取得する。次いで、RN2は、RN1にRSを送信する(ステップS422)。
 次に、RN1は、このRSを受信すると、RN2にRAを送信する(ステップS424)。このRAは、Pref RN1及びIP PGW1を含む。
 次いで、RN2は、このRAを受信すると、Pref RN1及びifid RN2からIPUE RN2を生成する(ステップS426)。IPUE RN2は、RN2がUEとして動作する際、アプリケーションが使用するIPv6アドレスである。結果的に、IP RN2とIPUE RN2とは等しくなる。
 次に、RN2は、下流インタフェースのプリフィクスを取得するため、P-GW1との間でDHCP-PDを実行する(ステップS428)。その際、RN2は、入れ子状態であることを示す情報(例えばMCNEST Flag=ON)が、P-GW1に送信される。P-GW1は、RN2の下流インタフェースのプリフィクスとしてPref RN2を割り当てる。P-GW1は、RN2が入れ子状態であることが分かるので、経路情報を変更しない。
 DHCP-PDの結果、RN2は、Pref RN2を取得する。そして、RN2は、Pref RN2及び下流インタフェースのIDであるifid RN2から、IP RN2を生成し、下流のインタフェースに割り当てる(ステップS430)。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW1、及びDeNB1が記憶する経路表に変化はない。即ち、P-GW、S-GW、及びDeNBが記憶する経路表の情報量は、移動セル内に接続する入れ子のRNの数に依存しない。一方、MMEは、移動セル内に接続したすべてのRNを、管理表により把握する。
 (1.5)IPv6アドレスを未取得のUEによる入れ子移動セルへの接続処理
 本節では、IPv6アドレスを未取得のUEによる入れ子移動セルへの接続処理について説明する。例えば、上記(1.4)節で説明した処理後に、RN2の近傍でUE3の電源がオンになった場合を想定する。この場合の、IPv6アドレスを未取得のUE3による、RN2が提供する入れ子移動セルへの接続処理の一例を、図10を参照して説明する。
 図10は、本実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、UE3、RN2、RN1、DeNB1、及びMME1が関与する。図10に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、UE3は、RN2と無線回線を確立する(ステップS502)。
 次いで、UE3は、アタッチリクエストをRN2に送信する(ステップS504)。このアタッチリクエストは、UE3の識別子であるIDUE3を含む。
 次に、RN2は、例えばハッシュ関数を用いてIDUE3からifidUE3を生成し、これを含むアタッチアクセプトをUE3に送信する(ステップS506)。
 次いで、UE3は、このアタッチアクセプトを受信し、ifidUE3を取得する。次に、UE3は、RN2にRSを送信する(ステップS508)。
 次に、RN2は、このRSを受信すると、UE3にPref RN2を含むRAを送信する(ステップS510)。
 次いで、UE3は、このRAを受信し、Pref RN2及びifidUE3からIPv6アドレスであるIPUE3を生成する(ステップS512)。
 次に、RN2は、ある程度の時間(例えば1秒)待ち、その間にRN2の下流に接続したUEに関するアタッチリクエストをまとめてRN1に送信する(ステップS514)。これにより、RN2は、RN2の下流にUEが接続するごとにアタッチリクエストを送信するのではなく、複数台のUEに関するアタッチリクエストを一度に送信することが可能となる。このアタッチリクエストは、RN2に接続したUEの識別子(例えばIDUE3)、IPv6アドレス(例えばIPUE3)、IP RN2、及び移動セルへのUE接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次いで、RN1は、このアタッチリクエストを受信すると、DeNB1に転送する(ステップS516)。
 次に、DeNB1は、このアタッチリクエストを受信すると、MME1に転送する(ステップS518)。
 次いで、MME1は、このアタッチリクエストを受信すると、RN2の下流に接続したUE(例えばUE3)の情報を管理表に登録し(表3の5行目のエントリに相当)、DeNB1にアタッチアクセプトを送信する(ステップS520)。このアタッチアクセプトは、RN2に接続したUEの識別子(例えばIDUE3)を含む。
 次に、DeNB1は、このアタッチアクセプトを受信すると、RN1に転送する(ステップS522)。
 次いで、RN1は、このアタッチアクセプトを受信すると、RN2に転送する(ステップS524)。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW1、及びDeNB1の記憶する経路表に変更はない。即ち、P-GW、S-GW、及びDeNBが記憶する経路表の情報量は、移動セル内のUEの数に依存しない。一方、MMEは移動セル内に接続しているすべてのUEを、管理表により把握する。
 (1.6)IPv6アドレスを取得済みのUEによる入れ子移動セルへの接続処理
 本節では、IPv6アドレスを取得済みのUEによる入れ子移動セルへの接続処理について説明する。例えば、上記(1.5)節で説明した処理後に、他のeNB又はRNの配下でIPUE4というIPv6アドレスを得たUE4が、RN2が提供する入れ子移動セルに移動してきた場合を想定する。この場合の、IPv6アドレスを取得済みのUE4による、RN2が提供する入れ子移動セルへの接続処理の一例を、図11を参照して説明する。
 図11は、本実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、UE4、RN2、RN1、DeNB1、MME1、S-GW1、及びP-GW1が関与する。図11に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、UE4は、RN2と無線回線を確立する(ステップS602)。
 次いで、UE4は、アタッチリクエストをRN2に送信する(ステップS604)。このアタッチリクエストは、UE4の識別子であるIDUE4及びIPUE4を含む。RN2は、このアタッチリクエストを受信すると、IPUE4がPref RN2には属さないので、UE4がIPv6アドレスを有したまま他のeNB又はRNからRN2の下流に移動してきたことを検知する。そこで、RN2は、IPUE4のプリフィクスであるPrefUE4及び自身の下流インタフェースのIDであるifid RN2から、IPv6アドレスIP2 RN2を生成し、下流インタフェースに割り当てる。
 次に、RN2は、UE2にアタッチアクセプトを送信する(ステップS606)。このアタッチアクセプトは、IPUE4のインタフェースIDであるifidUE4、IP RN2、及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC flag=ON)を含む。
 次いで、UE4は、このアタッチアクセプトを受信し、ifidUE4を取得する。次に、UE4は、RN2にRSを送信する(ステップS608)。
 次に、RN2は、このRSを受信すると、UE4にPrefUE4を含むRAを送信する(ステップS610)。
 次いで、UE4は、RAを受信すると、PrefUE4及びifidUE4からIPUE4を生成し、IPUE4が引き続き使用可能であることを確認する(ステップS612)。
 次に、UE4は、移動セル内への接続であることを認識し、RN2にNAT登録リクエストを送信する(ステップS614)。このNAT登録リクエストは、IPUE4及び現在通信しているポート番号のリスト(ここでは説明を簡単にするため、通信中のポートはPt1UE4の1つのみとする)を含む。
 次いで、RN2は、このNAT登録リクエストを受信すると、Pt1UE4に対して新たなポート番号であるPt1RN2 UE4を割当て、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表6の1行目のエントリ)を加える。次に、RN2は、NAT登録リクエストをRN1に送信する(ステップS616)。このNAT登録リクエストは、IPUE4、Pt1UE4、IPUE RN2、及びPt1RN2 UE4を含む。
 次に、RN1は、このNAT登録リクエスト を受信すると、Pt1RN2 UE4に対して新たなポート番号であるPt1RN1 UE4を割当て、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表5の2行目のエントリ)を加える。次に、RN1は、NAT登録リクエストをP-GW1に送信する(ステップS618)。このNAT登録リクエストは、IPUE4、Pt1UE4、IPUE RN1、及びPt1RN1 UE4を含む。
 次いで、P-GW1は、このNAT登録リクエストを受信すると、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表4の2行目のエントリ)を加える。次に、P-GW1は、RN1にNAT登録応答を送信する(ステップS620)。
 次に、RN1は、このNAT登録応答を受信すると、RN2に転送する(ステップS622)。
 次いで、RN2は、このNAT登録応答を受信すると、UE4に転送する(ステップS624)。
 次に、RN2は、RAの送信後ある程度の時間(例えば1秒)待ち、その間にRN2の下流に接続したUEに関するアタッチリクエストをまとめてRN1に送信する(ステップS626)。これにより、RN2は、RN2の下流にUEが接続するごとにアタッチリクエストを送信するのではなく、複数台のUEに関するアタッチリクエストを一度に送信することが可能となる。このアタッチリクエストは、RN2に接続したUEの識別子(例えばIDUE4)、IPv6アドレス(例えばIPUE4)、IP RN2、及び移動セルへのUE接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次いで、RN1は、このアタッチリクエストを受信すると、DeNB1に転送する(ステップS628)。
 次に、DeNB1は、このアタッチリクエストを受信すると、パススイッチリクエストをMME1に送信する(ステップS630)。このパススイッチリクエストは、RN2に接続したUEの識別子(例えばIDUE4)、IPv6 アドレス(例えばIPUE4)、IP RN2、及び移動セルへのUE接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 ここで、RN2の下流に移動したUEは既にIPv6アドレスを有しているので、MME1は移動したUEに関する情報をすでに管理表に登録済みである。そこで、MME1は、このパススイッチリクエストを受信すると、RN2に接続したUEに関する管理表のエントリ(例えばUE4に関するエントリ(表3の6行目のエントリ))の上流ノードの欄をIP RN2に変更し、S-GW1にベアラ変更リクエストを送信する(ステップS632)。このベアラ変更リクエストは、RN2に接続したUEの識別子(例えばIDUE4)、IPv6アドレス(例えばIPUE4)、及び移動セルへのUE接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次いで、S-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、P-GW1に転送する(ステップS634)。
 次に、P-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、RN2の下流に接続したUE(例えばUE4)に関するGTPトンネルが確立されている場合、その解放処理を行う。そして、P-GW1は、S-GW1にベアラ変更レスポンスを送信する(ステップS636)。このベアラ変更レスポンスは、RN2の下流に移動したUEの識別子(例えばIDUE4)を含む。
 次いで、S-GW1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、MME1に転送する(ステップS638)。
 次に、MME1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、DeNB1にパススイッチリクエスト応答を送信する(ステップS640)。このパススイッチリクエスト応答は、RN2の下流に移動したUEの識別子(例えばIDUE4)を含む。
 次いで、DeNB1は、このパススイッチリクエスト応答を受信すると、RN1にアタッチアクセプトを送信する(ステップS642)。このアタッチアクセプトは、RN2の下流に移動したUEの識別子(例えばIDUE4)を含む。
 次に、RN1は、このアタッチアクセプトを受信すると、RN2に転送する(ステップS644)。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW1、及びDeNB1の記憶する経路表に変更はない。即ち、P-GW、S-GW、及びDeNBの記憶する経路表の情報量は、移動セル内のUEの数に依存しない。一方、アドレス取得済のUEが入れ子の移動セルに接続すると、上流のRN及びP-GWには、このUEにおいて通信中のポートの数と同数のアドレス変換表のエントリが追加される。また、MME1は、移動セル内に接続しているすべてのRN及びUEを、管理表により把握する。
 (1.7)IPv6アドレスを取得済みのRNによる移動セルへの接続処理
 本節では、IPv6アドレスを取得済みのRNによる移動セルへの接続処理について説明する。例えば、上記(1.6)節で説明した処理後に、他のeNB又はRNの配下でIPv6アドレスを得たRN3が、RN1が提供する移動セルに移動してきた場合を想定する。この場合の、IPv6アドレスを取得済みのRN3による、RN1が提供する移動セルへの接続処理の一例を、図12を参照して説明する。
 なお、RN3は、アプリケーションが使用するIPv6アドレスであるIPUE RN3、及び下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP RN3を取得済であるものとする。また、RN3のさらに下流にはUE5が接続しているものとする。UE5は、IPv6アドレスとしてIPUE5を有しているものとする。UE5は、すでにRN3への接続処理を行ったため、RN3はUE5の識別子であるIDUE5及びIPv6アドレスであるIPUE5を把握している。
 図12は、本実施形態に係るシステムにおいて実行される接続処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、RN3、RN1、DeNB1、MME1、S-GW1、及びP-GW1が関与する。図12に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、RN3は、RN1と無線回線を確立する(ステップS702)。
 次いで、RN3は、リンクローカルの全てのルータマルチキャストアドレス宛にRSを送信する(ステップS704)。このRSは、IPUE RN3を含む。
 次に、RN1は、このRSを受信すると、RN3がすでにIPv6アドレスであるIPUE RN3を有していることを認識し、RN3にIPUE RN3のプリフィクスであるPrefUE RN3及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含むRAを送信する(ステップS706)。また、RN1は、PrefUE RN3及び自身の下流インタフェースのIDであるifid RN1から、IPv6アドレスであるIP3 RN1を生成し、これを下流インタフェースに割り当てる。
 次いで、RN3は、このRAを受信し、PrefUE RN3及び自身の上流インタフェースのIDであるifid RN3から、IPv6アドレスであるIP RN3を生成する(ステップS708)。
 次に、RN3は、RN1にアタッチリクエストを送信する(ステップS710)。このアタッチリクエストは、RN3の識別子であるIDRN3及びIPUE RN3を含む。
 次いで、RN1は、このアタッチリクエストを受信すると、RN3にアタッチアクセプトを送信する(ステップS712)。このアタッチアクセプトは、IPUE RN3のインタフェースIDであるifidUE RN3を含む。
 次に、RN3は、このアタッチアクセプトを受信し、ifidUE RN3を取得する。次いで、RN3は、RN1にRSを送信する(ステップS714)。
 次いで、RN1は、このRSを受信すると、RN3にRAを送信する(ステップS716)。このRAは、IPUE RN3のプリフィクスであるPrefUE RN3を含む。
 次に、RN3は、このRAを受信すると、PrefUE RN3及びifidUE RN3からIPUE RN3を生成し、IPUE RN3が引き続き使用可能であることを確認する(ステップS718)。
 次いで、RN3は、RN1にNAT登録リクエストを送信する(ステップS720)。このNAT登録リクエストは、IPUE RN3、RN3上のアプリケーションが通信で使用しているポート番号(説明を簡単にするため、ポート番号はPt1RN3の1つのみとする)、IPUE5、及びUE5が通信で使用しているポート番号のリスト(説明を簡単にするため、ポート番号はPt1UE5の1つのみとする)を含む。
 次に、RN1は、このNAT登録リクエストを受信すると、Pt1RN3及びPt1UE5の各々に対して、新たなポート番号としてそれぞれPt1RN1 RN3及びPt1RN1 UE5を割当て、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表5の3行目のエントリ及び4行目のエントリ)を追加する。次に、RN1は、P-GW1にNAT登録リクエストを送信する(ステップS722)。このNAT登録リクエストは、IPUE RN3、Pt1RN3、IPUE RN1、Pt1RN1 RN3、IPUE5、Pt1UE5、及びPt1RN1 UE5を含む。
 次いで、P-GW1は、このNAT登録リクエストを受信すると、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表4の3行目のエントリ及び4行目のエントリ)を追加する。次に、P-GW1は、RN1にNAT登録応答を送信する(ステップS724)。
 次に、RN1は、このNAT登録応答を受信すると、RN3に転送する(ステップS726)。
 次いで、RN1は、RAの送信後、ある程度の時間(例えば1秒)待ち、その間にRN1の下流に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEに関するアタッチリクエストをまとめてDeNB1に送信する(ステップS728)。これにより、RN1は、RN1の下流に入れ子の移動セルが接続するごとにアタッチリクエストを送信するのではなく、複数台の入れ子移動セルに関するアタッチリクエストを一度に送信することが可能となる。このアタッチリクエストは、RN1に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEの識別子(例えばIDRN3、IDUE5)、IPv6アドレス(例えばIPUE RN3、IPUE5)、IP RN1、及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次に、DeNB1は、このアタッチリクエストを受信すると、パススイッチリクエストをMME1に転送する(ステップS730)。このパススイッチリクエストは、RN1に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEの識別子(例えばIDRN3、IDUE5)、IPv6アドレス(例えばIPUE RN3、IPUE5)、IP RN1、及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 ここで、RN1の下流に移動したRN及びUEは、既にIPv6アドレスを有しているので、MME1は、移動したRN及び入れ子移動セルに接続しているUEに関する情報をすでに管理表に登録済みである。そこで、MME1は、このパススイッチリクエストを受信すると、RN1の下流に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEに関する管理表エントリの上流ノードの欄を更新する(例えばRN3及びUE5の欄(表3の7行目のエントリ及び8行目のエントリ))。次に、MME1は、S-GW1にベアラ変更リクエストを送信する(ステップS732)。このベアラ変更リクエストは、RN1に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEの識別子(例えばIDRN3、IDUE5)、IPv6アドレス(例えばIPUE RN3、IPUE5)、及び移動セルへの接続であることを示す情報(例えばMC Flag=ON)を含む。
 次いで、S-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、P-GW1に転送する(ステップS734)。
 次に、P-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、RN1の下流に接続した入れ子移動セルの最上流のRN(例えばRN3)に関するGTPトンネルが存在する場合は解放処理を行う。次に、P-GW1は、S-GW1にベアラ変更レスポンスを送信する(ステップS736)。このベアラ変更レスポンスは、RN1の下流に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEの識別子(例えばIDRN3及びIDUE5)を含む。
 次いで、S-GW1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、MME1に転送する(ステップS738)。
 次に、MME1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、DeNB1にパススイッチリクエスト応答を送信する(ステップS740)。このパススイッチリクエスト応答は、RN1の下流に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEの識別子(例えばIDRN3及びIDUE5)を含む。
 次いで、DeNB1は、このパススイッチリクエスト応答を受信すると、RN1にアタッチアクセプトを送信する(ステップS742)。このアタッチアクセプトは、RN1の下流に接続した入れ子移動セル内のRN及びUEの識別子(例えばIDRN3及びIDUE5)を含む。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW1、及びDeNB1が記憶する経路表に変化はない。即ち、P-GW、S-GW、及びDeNBの記憶する経路表の情報量は、移動セル内に接続するRN及びUEの数に依存しない。一方、アドレス取得済の移動セルが入れ子として移動セル内に接続すると、上流のRN及びP-GWには、接続した入れ子移動セルにおいて通信中のポートの数と同数のアドレス変換表エントリが追加される。また、MMEは、移動セル内に接続したすべてのRN及びUEに関するエントリを記憶する。
 <3.2.通信処理>
以下では、本実施形態に係るシステムの、通信処理に関する技術的特徴を説明する。ここでの通信処理とは、上記接続処理を終えたRN又はUEが、インターネット上のアプリケーションと通信する処理を指す。
 ・アドレス変換
 RNは、接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶された変換表に基づいて変換して中継する。これにより、RNは、RNの下流ノード宛てのパケットを、RNに集約させることが可能となる。
 より詳しくは、RNは、パケットヘッダに含まれる送信先情報又は送信元情報のうち前記下流ノードの前記アドレス情報を変換する。なお、送信元情報は、例えば始点IPアドレス及び始点ポート番号を含み、送信先情報は、例えば終点IPアドレス及び終点ポート番号を含む。RNは、中継するパケットが上流ノードから下流ノードへのパケットであるか、下流ノードから上流ノードへのパケットであるかを識別する。例えば、この識別は、送信先情報に基づいて行われ得る。そして、RNは、この識別結果に基づいて、中継処理を制御する。
 例えば、RNは、下流から上流へ中継されるパケットに関しては、送信元情報を、下流ノードのアドレス情報から、当該下流ノードに対応するRNのアドレス情報に変換する。具体的には、RNは、下流ノードから上流ノードへのパケットの送信元情報のIPアドレスを、RNのIPアドレスに変換する。また、RNは、下流ノードから上流ノードへのパケットの送信元情報のポート番号を、最下流ノード(即ち、送信元終端のUE又はRN)で動作するアプリケーションに応じたRNのポート番号に変換する。これにより、RNに接続する下流ノードから送信されたパケットへの返信を、RNに到達させることが可能となる。
 例えば、RNは、上流から下流へ中継されるパケットに関しては、送信先情報を、下流ノードに対応するRNのアドレス情報から、当該下流ノードのアドレス情報に変換する。具体的には、RNは、上流ノードから下流ノードへのパケットの送信先情報のIPアドレスを、下流ノードのIPアドレスに変換する。また、RNは、上流ノードから下流ノードへのパケットの前記送信先情報のポート番号を、最下流ノード(即ち、送信先終端のUE又はRN)で動作するアプリケーションに応じた下流ノードのポート番号に変換する。これにより、RNに接続する下流ノードへ送信されたパケットを、当該下流ノードに到達させることが可能となる。
 P-GWは、送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶された変換表に基づいて変換して中継する。より詳しくは、P-GWは、UEへのパケットの送信先情報を、UEの上流のRNのアドレス情報に変換する。また、P-GWは、UEからのパケットの、RNのアドレス情報に変換された送信元情報を、UEのアドレス情報に変換する。これにより、P-GWは、RNに接続する下流ノードにより送受信されるパケットを、RNに集約させることが可能となる。
 以下、図1に示したネットワーク構成例を前提に、通信処理の流れを詳細に説明する。
 (2.1)UE1の通信処理
 以下では、IPv6アドレスを未取得のUEがRNに接続した後に行われる通信処理について説明する。一例として、UE1の通信処理を説明する。
 (2.1.1)UE1が通信を開始する場合
 本節では、UE1が通信を開始する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(1.7)節で説明した処理後に、UE1のアプリケーション(ポート番号:Pt1UE1)が、インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)と通信を開始する場合を想定する。以下、図13を参照しながら、具体的に説明する。
 図13は、本実施形態に係るUE1による通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。各々のパケットヘッダには、パケットの始点IPアドレスsrcIP及び始点ポート番号srcPort、並びに終点IPアドレスdstIP及び終点ポート番号dstPortが含まれる。本図では、中継途中に書き替えられる部分に下線が付されている。
 UE1は、RN1へ、図13(a)に示すヘッダを持つパケットを送信する。RN1はこのパケットを受信すると、下流から上流への通信であることを認識する。そして、RN1は、自身が記憶するアドレス変換表(表5)内に、下流IPアドレス及び下流ポート番号が、このパケットの始点IPアドレス及び始点ポート番号と一致するエントリがあるかを検索する。この時点では該当するエントリは存在しないので、RN1は、新たなポート番号PtRN1 UE1を生成し、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表5の5行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、RN1が下流から上流にパケットを転送する際に始点IPアドレス及び始点ポート番号がIPUE1及びPt1UE1である場合は、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt1RN1 UE1に書き換えることを意味する。RN1は、本エントリに基づいた書き替えを行う。この結果、RN1が下流から上流へ中継したあとのパケットヘッダは、図13(b)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によってP-GW1に到達し、さらにインターネット内の経路制御によってインターネット上のアプリケーションに到達する。
 インターネット上のアプリケーションが上記パケットを受信し、返信する際のパケットヘッダは、図13(c)に示す内容になる。このパケットは、インターネット内の経路制御によってP-GW1に到達し、さらにLTE内の経路制御によってRN1に到達する。RN1は、このパケットを受信すると、上流から下流への通信であることを認識する。そして、RN1は、自身が記憶するアドレス変換表内に、上流IPアドレス及び上流ポート番号がパケットの終点IPアドレス及び終点ポート番号に一致するエントリがあるかを検索する。この結果、表5の5行目のエントリが見つかる。
 このエントリは、RN1が上流から下流にパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE RN1及びPt1RN1 UE1である場合は、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE1及びPt1UE1に書き換えることを意味する。RN1は、本エントリに基づいた書き替えを行う。この結果、RN1が上流から下流へ中継したあとのパケットヘッダは、図13(d)に示す内容になる。このパケットは、UE1上のアプリケーションに到達する。
 (2.1.2)UE1が通信開始待ちをする場合
 本節では、UE1が通信開始待ちをする場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.1.1)節で説明した処理後に、UE1上のアプリケーション(ポート番号:Pt2UE1)が、インターネット上のアプリケーションからの通信開始待ちになった場合を想定する。以下、図14を参照しながら、具体的に説明する。
 図14は、本実施形態に係るUE1による通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。各々のパケットヘッダには、パケットの始点IPアドレスsrcIP及び始点ポート番号srcPort、並びに終点IPアドレスdstIP及び終点ポート番号dstPortが含まれる。本図では、中継途中に書き替えられる部分に下線が付されている。
 UE1は、RN1にNAT登録リクエストを送信する。このNAT登録リクエストは、IPUE1及びPt2UE1を含む。RN1は、このNAT登録リクエストを受信すると、新たなポート番号Pt2RN1 UE1を生成し、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表5の6行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、RN1が上流から下流にパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE RN1及びPt2RN1 UE1である場合、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE1及びPt2UE1に書き換えることを意味する。また、このエントリは、RN1が下流から上流にパケットを転送する際に始点IPアドレス及び始点ポート番号がIPUE1及びPt2UE1である場合、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE1に書き換えることを意味する。
 次に、RN1は、P-GW1にNAT登録リクエストを送信する。このNAT登録リクエストは、IPUE RN1、Pt2RN1 UE1、IPUE1、及びPt2UE1を含む。P-GW1は、このNAT登録リクエストを受信すると、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表4の5行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、P-GW1が上流(即ち、PDN)から下流(即ち、CN)にパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE1及びPt2UE1である場合、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE1に書き換えることを意味する。また、このエントリは、P-GW1が下流から上流にパケットを転送する際に始点IPアドレス及び始点ポート番号がIPUE RN1及びPt2RN1 UE1である場合、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE1及びPt2UE1に書き換えることを意味する。
 インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)は、UE1上で動作するアプリケーション(ポート番号:Pt2UE1)と通信を開始する場合、図14(a)に示すヘッダを持つパケットを送信する。このパケットはインターネット内の経路制御によりP-GW1に到達する。
 P-GW1は、自身のアドレス変換表(表4)の5行目のエントリに従い、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE1及びPt2UE1からIPUE RN1及びPt2RN1 UE1に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図14(b)に示す内容になる。LTE内の経路制御により、このパケットはRN1に到達する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の6行目のエントリに従い、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE1からIPUE1及びPt2UE1に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図14(c)に示す内容になる。このパケットは、UE1に到達する。
 UE1がこのパケットを受信して返信する際、パケットヘッダは、図14(d)に示す内容になる。UE1は、このパケットをRN1へ送信する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の6行目のエントリに従い、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE1及びPt2UE1からIPUE RN1及びPt2RN1 UE1に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図14(e)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によりP-GW1に到達する。
 P-GW1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表4)の5行目のエントリに従い、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE1からIPUE1及びPt2UE1に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図14(f)に示す内容になる。このパケットは、インターネット内の経路制御によりインターネット内のアプリケーションに到達する。
 (2.2)UE2の通信処理
 以下では、IPv6アドレスを取得済みのUEがRNに接続した後に行われる通信処理について説明する。一例として、UE2の通信処理を説明する。
 (2.2.1)UE2が通信を継続する場合
 本節では、UE2が通信を継続する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.1.2)節で説明した処理後に、UE2上のアプリケーション(ポート番号Pt1UE2)が、インターネット上のアプリケーション(IPv6アドレス:IPCN、ポート番号:Pt1CN)と通信を継続する場合を想定する。以下、図15を参照しながら、具体的に説明する。
 図15は、本実施形態に係るUE2による通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。各々のパケットヘッダには、パケットの始点IPアドレスsrcIP及び始点ポート番号srcPort、並びに終点IPアドレスdstIP及び終点ポート番号dstPortが含まれる。本図では、中継途中に書き替えられる部分に下線が付されている。
 UE2は、RN1へ、図15(a)に示すヘッダを持つパケットを送信する。RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の1行目のエントリに従い、このパケットの始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE2及びPt1UE2からIPUE RN1及びPt1RN1 UE2に書き換える。この結果、RN1が下流から上流へ中継したあとのパケットヘッダは、図15(b)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によりP-GW1に到達する。
 P-GW1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表4)の1行目のエントリに従い、このパケットの始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt1RN1 UE2からIPUE2及びPt1UE2に書き換える。この結果、P-GW1が中継したあとのパケットヘッダは、図15(c)に示す内容になる。このパケットはインターネット内の経路制御によりインターネット上のアプリケーションに到達する。
 インターネット上のアプリケーションがこのパケットを受信し、返信する際のパケットヘッダは、図15(d)に示す内容になる。このパケットは、インターネット内の経路制御によりP-GW1に到達する。
 P-GW1は、自身のアドレス変換表(表4)の1行目のエントリに従い、このパケットの終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE2及びPt1UE2からIPUE RN1及びPt1RN1 UE2に書き換える。この結果、P-GW1が中継したあとのパケットヘッダは、図15(e)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によりRN1に到達する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の1行目のエントリに従い、このパケットの終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN1及びPt1RN1 UE2からIPUE2及びPt1UE2に書き換える。この結果、RN1が中継したあとのパケットヘッダは、図15(f)に示す内容になる。このパケットは、UE2に到達する。
 (2.2.2)UE2が通信開始待ちをする場合
 本節では、UE2が通信開始待ちをする場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.2.1)節で説明した処理後に、RN2上のアプリケーション(ポート番号:Pt2UE2)が、インターネット上のアプリケーションからの通信開始待ちになった場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.1.2)節で説明した、UE1が通信開始待ちをする場合の通信処理と同様である。その結果、RN1が記憶するアドレス変換表には、表5の7行目のエントリが追加され、P-GW1が記憶するアドレス変換表には、表4の6行目のエントリが追加される。
 (2.3)RN2の通信処理
 以下では、IPv6アドレスを未取得のRNが、他のRNにより提供される移動セルに接続した後に行われる通信処理について説明する。一例として、RN2の通信処理を説明する。
 (2.3.1)RN2が通信を開始する場合
 本節では、RN2が通信を開始する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.2.2)節で説明した処理後に、RN2上のアプリケーション(ポート番号:Pt1RN2)が、インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)と通信を開始する場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.1.1)節で説明した、UE1が通信を開始する場合の通信処理と同様である。その結果、RN1のアドレス変換表には、表5の8行目のエントリが追加される。
 (2.3.2)RN2が通信開始待ちをする場合
 本節では、RN2が通信待ちを開始する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.3.1)節で説明した処理後に、RN2上のアプリケーション(ポート番号:Pt2RN2)が、インターネット上のアプリケーションからの通信開始待ちになった場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.1.2)節で説明したUE1が通信開始待ちをする場合の通信処理と同様である。その結果、RN1が記憶するアドレス変換表には表5の9行目のエントリが追加され、P-GW1が記憶するアドレス変換表には表4の7行目のエントリが追加される。
 (2.4)UE3の通信処理
 以下では、IPv6アドレスを未取得のUEが、入れ子移動セルに接続した後に行われる通信処理について説明する。一例として、UE3の通信処理を説明する。
 (2.4.1)UE3が通信を開始する場合
 本節では、UE3が通信を開始する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.3.2)節で説明した処理後に、UE3上のアプリケーション(ポート番号:Pt1UE3)が、インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)と通信を開始する場合を想定する。以下、図16を参照しながら、具体的に説明する。
 図16は、本実施形態に係るUE3による通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。各々のパケットヘッダには、パケットの始点IPアドレスsrcIP及び始点ポート番号srcPort、並びに終点IPアドレスdstIP及び終点ポート番号dstPortが含まれる。本図では、中継途中に書き替えられる部分に下線が付されている。
 UE3は、図16(a)に示すヘッダを持つパケットを送信する。RN2は、このパケットを受信すると、自身が記憶するアドレス変換表(表6)内に、下流IPアドレス及び下流ポート番号がパケットの始点IPアドレス及び始点ポート番号と一致するエントリが存在するか検索する。この時点では該当するエントリは存在しないので、RN2は、新たなポート番号Pt1RN2 UE3を生成し、自身のアドレス変換表に新たなエントリ(表6の2行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、RN2が下流から上流にパケットを転送する際に始点IPアドレス及び始点ポート番号がIPUE3及びPt1UE3である場合は、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN2及びPt1RN2 UE3に書き換えることを意味する。また、このエントリは、RN2が上流から下流にパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE RN2及びPt1RN2 UE3である場合は、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE3及びPt1UE3に書き換えることを意味する。
 RN2は、本エントリに基づいた書き替えを行う。この結果、RN2が下流から上流へ中継したあとのパケットヘッダは、図16(b)に示す内容になる。このパケットは、RN1に到達する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身が記憶するアドレス変換表から、下流IPアドレス及び下流ポート番号がパケットの始点IPアドレスと始点ポート番号と一致するエントリを検索する。この時点では該当するエントリは存在しないので、RN1は、新たなポート番号Pt1RN1 UE3を生成し、自身のアドレス変換表に新しいエントリ(表5の10行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、RN1が下流から上流にパケットを転送する際に始点IPアドレス及び始点ポート番号がIPUE RN2及びPt1RN2 UE3である場合は、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt1RN1 UE3に書き換えることを意味する。また、このエントリは、RN1が上流から下流にパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE RN1及びPt1RN1 UE3である場合は、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN2及びPt1RN2 UE3に書き換えることを意味する。
 RN1は、本エントリに基づいた書き替えを行う。この結果、RN1が下流から上流へ中継したあとのパケットヘッダは、図16(c)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によってP-GW1に到達し、さらにインターネット内の経路制御によってインターネット上のアプリケーションに到達する。
 インターネット上のアプリケーションがこのパケットを受信し、返信する際のパケットヘッダは、図16(d)に示す内容になる。このパケットは、インターネット内の経路制御によりP-GW1に到達し、さらにLTE内の経路制御によってRN1に到達する。
 RN1は、自身のアドレス変換表(表5)の10行目のエントリに従い、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN1及びPt1RN1 UE3からIPUE RN2及びPt1RN2 UE3に書き換える。その結果、RN1が上流から下流へ中継したあとのパケットヘッダは、図16(e)に示す内容になる。このパケットは、RN2に到達する。
 RN2は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表6)の2行目のエントリに従い、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN2及びPt1RN2 UE3からIPUE3及びPt1UE3に書き換える。この結果、RN2が上流から下流へ中継したあとのパケットヘッダは、図16(f)に示す内容になる。このパケットは、UE3上のアプリケーションに到達する。
 (2.4.2)UE3が通信開始待ちをする場合
 本節では、UE3が通信開始待ちをする場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.4.1)節で説明した処理後に、UE3上のアプリケーション(ポート番号:Pt2UE3)が、インターネット上のアプリケーションからの通信開始待ちになった場合を想定する。以下、図17を参照しながら、具体的に説明する。
 図17は、本実施形態に係るUE3による通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。各々のパケットヘッダには、パケットの始点IPアドレスsrcIP及び始点ポート番号srcPort、並びに終点IPアドレスdstIP及び終点ポート番号dstPortが含まれる。本図では、中継途中に書き替えられる部分に下線が付されている。
 UE3は、RN2にNAT登録リクエストを送信する。このNAT登録リクエストは、IPUE3及びPt2UE3を含む。RN2は、このNAT登録リクエストを受信すると、新たなポート番号Pt2RN2 UE3を生成し、自身のアドレス変換表に新しいエントリ(表6の3行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、RN2が上流から下流へパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE RN2及びPt2RN2 UE3である場合、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE3及びPt2UE3に書き換えることを意味する。また、このエントリは、RN2が下流から上流にパケットを転送する際に始点IPアドレス及び始点ポート番号がIPUE3及びPt2UE3である場合、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN2及びPt2RN2 UE3に書き換えることを意味する。
 次に、RN2は、RN1にNAT登録リクエストを転送する。このNAT登録リクエストは、IPUE RN2、Pt2RN2 UE3、IPUE3、及びPt2UE3を含む。RN1は、このNAT登録リクエストを受信すると、新たなポート番号Pt2RN1 UE3を生成し、自身が記憶するアドレス変換表に新しいエントリ(表5の11行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、RN1が上流から下流にパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE RN1及びPt2RN1 UE3である場合、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIP RN2及びPt2RN2 UE3に書き換えることを意味する。また、このエントリは、RN1が下流から上流にパケットを転送する際に始点IPアドレス及び始点ポート番号がIP RN2及びPt2RN2 UE3である場合、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE3に書き換えることを意味する。
 次いで、RN1は、P-GW1にNAT登録リクエストを転送する。このNAT登録リクエストはIPUE RN1、Pt2RN1 UE3、IPUE3、及びPt2UE3を含む。P-GW1は、このNAT登録リクエストを受信すると、自身が記憶するアドレス変換表に新しいエントリ(表4の8行目のエントリ)を加える。
 このエントリは、P-GW1がパケットを転送する際に終点IPアドレス及び終点ポート番号がIPUE3及びPt2UE3である場合、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE3に書き換えることを意味する。また、このエントリは、始点IPアドレス及び始点ポート番号がIPUE RN1及びPt2RN1 UE3である場合、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE3及びPt2UE3に書き換えることを意味する。
 インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)は、UE3上で動作するアプリケーション(ポート番号:Pt2UE3)と通信を開始する場合、図17(a)に示すヘッダを持つパケットを送信する。このパケットは、インターネット内の経路制御によりP-GW1に到達する。
 P-GW1は、自身のアドレス変換表(表4)の8行目のエントリに従い、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE3及びPt2UE3からIPUE RN1及びPt2RN1 UE3に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図17(b)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によりRN1に到達する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の11行目のエントリに従い、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE3からIPUE RN2及びPt2RN2 UE3に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図17(c)に示す内容になる。このパケットは、RN2に到達する。
 RN2は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表6)の3行目のエントリに従い、終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN2及びPt2RN2 UE3からIPUE3及びPt2UE3に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図17(d)に示す内容になる。このパケットは、UE2上のアプリケーションに到達する。
 UE3がこのパケットを受信して返信する際、パケットヘッダは、図17(e)に示す内容になる。このパケットは、RN2に到達する。
 RN2は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表6)の3行目のエントリに従い、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE3及びPt2UE3からIPUE RN2及びPt2RN2 UE3に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図17(f)に示す内容になる。このパケットは、RN1に到達する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の11行目のエントリに従い、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN2及びPt2RN2 UE3からIPUE RN1及びPt2RN1 UE3に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図17(g)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によってP-GW1に到達する。
 P-GW1は、このパケットを受信すると自身のアドレス変換表(表4)の8行目のエントリに従い、始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt2RN1 UE3からIPUE3及びPt2UE3に書き換える。この結果、パケットヘッダは、図17(h)に示す内容になる。このパケットは、インターネット内の経路制御によりインターネット内のアプリケーションに到達する。
 (2.5)UE4の通信処理
 以下では、IPv6アドレスを取得済みのUEが、入れ子移動セルに接続した後に行われる通信処理について説明する。一例として、UE4の通信処理を説明する。
 (2.5.1)UE4が通信を継続する場合
 本節では、UE4が通信を継続する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.4.2)節で説明した処理後に、UE4上のアプリケーション(ポート番号:Pt1UE4)が、インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)と通信を継続する場合を想定する。以下、図18を参照しながら、具体的に説明する。
 図18は、本実施形態に係るUE4による通信のために各ノードが送受信するパケットヘッダの内容の一例を示す図である。各々のパケットヘッダには、パケットの始点IPアドレスsrcIP及び始点ポート番号srcPort、並びに終点IPアドレスdstIP及び終点ポート番号dstPortが含まれる。本図では、中継途中に書き替えられる部分に下線が付されている。
 UE4は、RN1へ、図18(a)に示すヘッダを持つパケットを送信する。RN2は、このパケットを受信すると、自身の変換表(表6)の1行目のエントリに従い、このパケットの始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE4及びPt1UE4からIPUE RN2及びPt1RN2 UE4 に書き換える。この結果、RN2が下流から上流へ中継したあとのパケットヘッダは、図18(b)に示す内容になる。このパケットは、RN1に到達する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の2行目のエントリに従い、このパケットの始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN2及びPt1RN2 UE4からIPUE RN1及びPt1RN1 UE4に書き換える。この結果、RN1が下流から上流へ中継したあとのパケットヘッダは、図18(c)に示す内容になる。このパケットはLTEの経路制御によりP-GW1に到達する。
 P-GW1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表4)の2行目のエントリに従い、このパケットの始点IPアドレス及び始点ポート番号をIPUE RN1及びPt1RN1 UE4からIPUE4及びPt1UE4に書き換える。この結果、P-GW1が下流から上流へ中継したあとのパケットヘッダは、図18(d)に示す内容になる。このパケットはインターネット内の経路制御により、インターネット上のアプリケーションに到達する。
 インターネット上のアプリケーションがこのパケットを受信し、返信する際のパケットヘッダは、図18(e)に示す内容になる。このパケットはインターネット内の経路制御によりP-GW1に到達する。
 P-GW1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表4)の2行目のエントリに従い、このパケットの終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE4及びPt1UE4からIPUE RN1及びPt1RN1 UE4に書き換える。この結果、P-GW1が上流から下流へ中継したあとのパケットヘッダは、図18(f)に示す内容になる。このパケットは、LTE内の経路制御によりRN1に到達する。
 RN1は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表5)の2行目のエントリに従い、このパケットの終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN1及びPt1RN1 UE4からIPUE RN2及びPt1RN2 UE4に書き換える。この結果、RN1が上流から下流へ中継したあとのパケットヘッダは、図18(g)に示す内容になる。このパケットはRN2に到達する。
 RN2は、このパケットを受信すると、自身のアドレス変換表(表6)の1行目のエントリに従い、このパケットの終点IPアドレス及び終点ポート番号をIPUE RN2及びPt1RN2 UE4からIPUE4及びPt1UE4に書き換える。この結果、RN2が上流から下流へ中継したあとのパケットヘッダは、図18(h)に示す内容になる。このパケットは、UE4上のアプリケーションに到達する。
 (2.5.2)UE4が通信開始待ちをする場合
 本節では、UE4が通信開始待ちをする場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.5.1)節で説明した処理後に、UE4上のアプリケーション(ポート番号:Pt2UE4)が、インターネット上のアプリケーションからの通信開始待ちになった場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.4.2)節で説明した、UE3が通信開始待ちをする場合の通信処理と同様である。その結果、RN2が記憶するアドレス変換表には表6の4行目のエントリが追加され、RN1が記憶するアドレス変換表には表5の12行目のエントリが追加され、P-GW1が記憶するアドレス変換表には表4の9行目のエントリが追加される。
 (2.6)RN3の通信処理
 以下では、IPv6アドレスを取得済みのRNが、他のRNにより提供される移動セルに接続した後に行われる通信処理について説明する。一例として、RN3の通信処理を説明する。
 (2.6.1)RN3が通信を継続する場合
 本節では、RN3が通信を継続する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.5.2)節で説明した処理後に、RN3上のアプリケーション(ポート番号:Pt1RN3)が、インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)と通信を継続する場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.2.1)節で説明した、UE2が通信を継続する場合の通信処理と同様である。
 (2.6.2)RN3が通信開始待ちをする場合
 本節では、RN3が通信開始待ちをする場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.6.1)節で説明した処理後に、RN3上のアプリケーション(ポート番号:Pt2RN3)が、インターネット上のアプリケーションからの通信開始待ちになった場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.1.2)節で説明した、UE1が通信開始待ちをする場合の通信処理と同様である。その結果、RN1が記憶するアドレス変換表には表5の13行目のエントリが追加され、P-GW1が記憶するアドレス変換表には表4の10行目のエントリが追加される。
 (2.7)UE5の通信処理
 以下では、UEの接続先のRNが他のRNにより提供される移動セルに移動した場合に行われる通信処理について説明する。一例として、UE5の通信処理を説明する。
 (2.7.1)UE5が通信を継続する場合
 本節では、UE5が通信を継続する場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.6.2)節で説明した処理後に、RN5上のアプリケーション(ポート番号:Pt1RN5)が、インターネット上のアプリケーション(IPアドレス:IPCN、ポート番号:PtCN)と通信を継続する場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.5.1)節で説明した、UE4が通信を継続する場合の通信処理と同様である。
 (2.7.2)UE5が通信開始待ちをする場合
 本節では、UE5が通信開始待ちをする場合の通信処理について説明する。例えば、上記(2.7.1)節で説明した処理後に、RN5上のアプリケーション(ポート番号:Pt2UE5)が、インターネット上のアプリケーションからの通信開始待ちになった場合を想定する。
 この場合の通信処理は、上記(2.4.2)節で説明した、UE3が通信開始待ちをする場合の通信処理と同様である。その結果、RN3が記憶するアドレス変換表には表7の2行目のエントリが追加され、RN1が記憶するアドレス変換表には表5の14行目のエントリが追加され、P-GW1が記憶するアドレス変換表には表4の11行目のエントリが追加される。
 <3.3.ハンドオーバ処理>
 (3.1)S-GW内ハンドオーバ
 本節では、S-GW内ハンドオーバに係る処理について説明する。一例として、RN1が、DeNB1からDeNB2にハンドオーバする場合を想定する。RN1の下流にUE1、RN2及びUE2が接続している状態で、RN1がDeNB1からDeNB2にハンドオーバする際のハンドオーバ処理の一例を、図19を参照して説明する。
 図19は、本実施形態に係るシステムにおいて実行されるハンドオーバ処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、RN1、DeNB1、DeNB2、MME1、S-GW1、及びP-GW1が関与する。図19に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、DeNB1は、RN1のDeNB2へのハンドオーバ実行を決定する(ステップS802)。
 次いで、DeNB1は、DeNB2にハンドオーバリクエスト(Handover Request)を送信する(ステップS804)。このハンドオーバリクエストは、IDRN1を含む。
 次に、DeNB2は、DeNB1にハンドオーバリクエスト応答(Handover Request Ack)を送信する(ステップS806)。このハンドオーバリクエスト応答は、IDRN1を含む。
 次いで、RN1は、DeNB2と無線回線を確立する(ステップS808)。
 次に、RN1は、リンクローカルの全てのルータマルチキャストアドレス宛にRSを送信する(ステップS810)。
 次いで、DeNB2は、このRSを受信し、RN1のリンクローカルアドレス宛にRAを送信する(ステップS812)。このRAは、DeNB2の下流インタフェースのプリフィクスであるPref DeNB2を含む。
 次に、RN1は、このRAを受信し、Pref DeNB2及びifid RN1からIPv6アドレスであるIP2 RN1を生成する(ステップS814)。IP2 RN1は、RN1がDeNB2との間にGTPトンネルを確立する際に使用される。
 次いで、RN1は、DeNB2にアタッチリクエストを送信する(ステップS816)。このアタッチリクエストは、RN1の識別子であるIDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次に、DeNB2は、このアタッチリクエストを受信すると、MME1にパススイッチリクエストを送信する(ステップS818)。このパススイッチリクエストは、IDRN1、IPUE RN1、Pref RN1、及びIP DeNB2を含む。
 次いで、MME1は、パススイッチリクエストを受信すると、S-GW1にベアラ変更リクエストを送信する(ステップS820)。このベアラ変更リクエストは、IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次に、S-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、RN1がS-GW1の下流のDeNB間でハンドオーバしたことを検知し、S-GW1とDeNB1との間に確立したGTPトンネルを解放し、S-GW1とDeNB2との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、S-GW1の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW1、及びDeNB2の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB2である。そして、S-GW1は、PrefUE RN1及びPref RN1の転送先をこのGTPトンネルに関連付ける。そして、S-GW1は、ベアラ変更レスポンスをMME1に送信する(ステップS822)。このベアラ変更レスポンスは、IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次いで、MME1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、管理表を更新する(表8の1行目のエントリが更新対象)。そして、MME1は、DeNB2にパススイッチリクエスト応答を送信する(ステップS824)。このパススイッチリクエスト応答は、IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次に、DeNB2は、このパススイッチリクエスト応答を受信すると、DeNB2とS-GW1との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、IP DeNB2及びIP SGW1である。さらに、DeNB2は、RN1との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、DeNB2の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB2、及びRN1の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP RN1である。さらに、DeNB2は、PrefUE RN1及びPref RN1の転送先を、RN1へのGTPトンネルに関連付ける。次に、DeNB2は、アタッチアクセプトをRN1に送信する(ステップS826)。このアタッチアクセプトは、PrefUE RN1を含む。
 以上の処理の結果、RN1とDeNB2との間、及びDeNB2とS-GW1との間にGTPトンネルが確立する。他方、S-GW1とP-GW1との間のGTPトンネルは維持される。
 次いで、RN1は、このアタッチアクセプトを受信すると、UEとして動作する際のIPv6アドレスを取得するため、P-GW1にRSを送信する(ステップS828)。
 次に、P-GW1は、このRSを受信すると、RN1にRAを送信する(ステップS830)。このRAは、PrefUE RN1を含む。
 次いで、RN1は、このRAを受信し、IPUE RN1が継続して利用可能であることを確認する(ステップS832)。
 以上説明した処理の結果、S-GW1及びDeNB2の各々は、表9A及び表9Bにそれぞれ示す経路表を記憶するようになる。また、MME1は、表8に示す管理表を記憶するようになる。なお、P-GW1が記憶する経路表及びアドレス変換表、並びにRN1、RN2、及びRN3が記憶するアドレス変換表には変化はない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 (3.2)S-GW間ハンドオーバ
 本節では、S-GW間ハンドオーバに係る処理について説明する。一例として、RN1が、DeNB1からDeNB3にハンドオーバする場合を想定する。RN1の下流にUE1、RN2及びUE2が接続している状態で、RN1がDeNB1からDeNB3にハンドオーバする際のハンドオーバ処理の一例を、図20を参照して説明する。
 図20は、本実施形態に係るシステムにおいて実行されるハンドオーバ処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、RN1、DeNB1、DeNB3、MME1、S-GW1、S-GW2、及びP-GW1が関与する。図20に示す通り、P-GW1とS-GW1との間、S-GW1とDeNB1との間、及びDeNB1とRN1との間に、それぞれGTPトンネルが構成されている。
 まず、DeNB1は、RN1のDeNB3へのハンドオーバ実行を決定する(ステップS902)。
 次いで、DeNB1は、DeNB3にハンドオーバリクエストを送信する(ステップS904)。このハンドオーバリクエストは、IDRN1を含む。
 次に、DeNB3は、DeNB1にハンドオーバリクエスト応答を送信する(ステップS906)。このハンドオーバリクエスト応答は、IDRN1を含む。
 次いで、RN1は、DeNB3と無線回線を確立する(ステップS908)。
 次に、RN1は、リンクローカルの全てのルータマルチキャストアドレス宛にRSを送信する(ステップS910)。
 次いで、DeNB3は、このRSを受信すると、RN1のリンクローカルアドレス宛にRAを送信する(ステップS912)。このRAは、DeNB3の下流インタフェースのプリフィクスであるPref DeNB3を含む。
 次に、RN1は、このRAを受信し、Pref DeNB3及びifid RN1からIPv6アドレスであるIP3 RN1を生成する(ステップS914)。IP3 RN1は、RN1がDeNB3との間にGTPトンネルを確立する際に使用される。
 次いで、RN1は、DeNB3にアタッチリクエストを送信する(ステップS916)。このアタッチリクエストは、RN1の識別子IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次に、DeNB3は、このアタッチリクエストを受信すると、MME1にパススイッチリクエストを送信する(ステップS918)。このパススイッチリクエストは、IDRN1、IPUE RN1、Pref RN1、及びIP DeNB3を含む。
 次いで、MME1は、このパススイッチリクエストを受信すると、S-GW2にベアラ変更リクエストを送信する(ステップS920)。このベアラ変更リクエストは、IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次に、S-GW2は、このベアラ変更リクエストを受信すると、P-GW1に転送する(ステップS922)。
 次いで、P-GW1は、このベアラ変更リクエストを受信すると、RN1がS-GW1とS-GW2との間でハンドオーバしたことを検知し、P-GW1とS-GW1との間に確立したGTPトンネル及びS-GW1とDeNB1との間に確立したGTPトンネルを解放し、P-GW1とS-GW2との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、P-GW1の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP PGW1、及びS-GW2の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW2である。そして、P-GW1は、PrefUE RN1及びPref RN1の転送先をこのGTPトンネルに関連付ける。そして、P-GW1は、ベアラ変更レスポンスをS-GW2に送信する(ステップS924)。このベアラ変更レスポンスは、IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次に、S-GW2は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、P-GW1とS-GW2との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、S-GW2の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW2、及びP-GW1の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP PGW1である。さらに、S-GW2は、DeNB3との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、S-GW2の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW2、及びDeNB3の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB3である。さらに、S-GW2は、PrefUE RN1及びPref RN1の転送先を、DeNB3へのGTPトンネルに関連付ける。次に、S-GW2は、ベアラ変更レスポンスをMME1に転送する(ステップS926)。このベアラ変更レスポンスは、IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次いで、MME1は、このベアラ変更レスポンスを受信すると、管理表を更新する(表10の1行目のエントリが更新対象)。そして、MME1は、DeNB3にパススイッチリクエスト応答を送信する(ステップS928)。このパススイッチリクエスト応答は、IDRN1、IPUE RN1、及びPref RN1を含む。
 次に、DeNB3は、このパススイッチリクエスト応答を受信すると、DeNB3とS-GW2との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、DeNB3の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB3、及びS-GW2の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP SGW2である。さらに、DeNB3は、RN1との間にGTPトンネルを構成する。このGTPトンネルの端点は、DeNB3の下流インタフェースのIPv6アドレスであるIP DeNB3、及びRN1の上流インタフェースのIPv6アドレスであるIP RN1である。さらに、DeNB3は、PrefUE RN1及びPref RN1転送先を、RN1へのGTPトンネルに関連付ける。次に、DeNB3は、アタッチアクセプトをRN1に転送する(ステップS930)。このアタッチアクセプトは、ifidUE RN1を含む。
 以上の処理の結果、RN1とDeNB3との間、DeNB3とS-GW2との間、及びS-GW2とP-GW1との間に、GTPトンネルが確立する。
 次いで、RN1は、このアタッチアクセプトを受信すると、UEとして動作する際のIPv6アドレスを取得するため、P-GW1にRSを送信する(ステップS932)。
 次に、P-GW1は、このRSを受信すると、RN1にRAを送信する(ステップS934)。このRAは、PrefUE RN1を含む。
 次いで、RN1は、このRAを受信し、IPUE RN1が継続して利用可能であることを確認する(ステップS936)。
 以上説明した処理の結果、P-GW1、S-GW2、及びDeNB3の各々は、表11A、表11B、及び表11Cに示す経路表をそれぞれ記憶するようになる。また、MME1は、表10に示す管理表を記憶するようになる。なお、P-GW1、RN1、及びRN2が記憶するアドレス変換表には変化はない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 <3.4.アドレス変換表エントリの管理>
 上記表4~表7に示したように、変換表のエントリはタイマフィールドを持つ。タイマフィールドには、当該エントリが作成されたとき、あるいはアクセスされたときに、タイムアウト時間(例えば60秒)が設定される。そして、所定時間(例えば1秒)ごとに各エントリのタイマフィールドは経過した時間分減算され、値が0以下になった場合、そのエントリは削除されてもよい。
 また、UE又はRN上で通信開始待ちになっているアプリケーションは、更新時間(例えば30秒)ごとにNAT登録リクエストを上流ノードに送信し、NAT登録応答を受信する。このメッセージ交換により、通信開始待ちのためのアドレス変換表エントリが削除されないようにすることが可能である。この場合のシーケンスを、図21に示した。
 図21は、本実施形態に係るシステムにおいて実行されるアドレス変換表エントリの維持処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、UE1、RN1、及びP-GW1が関与する。図21に示すように、まず、UE1はNAT登録リクエストをRN1に送信する(ステップS1002)。次いで、RN1は、NAT登録リクエストをP-GW1に送信する(ステップS1004)。次に、P-GW1は、NAT登録応答をRN1に送信する(ステップS1006)。次いで、RN1は、NAT登録応答をUE1に送信する(ステップS1008)。
 例えば、上記(2.1.2)節の通信後には、P-GW1は表4の5行目のエントリを記憶し、RN1は表5の5行目と6行目のエントリを記憶する。この状態で、UE1がRN1から切断すると、タイムアウト時間後には、これら3つのエントリは削除される。このようにして、移動セルから切断したUE又はRNのためのアドレス変換表エントリが削除される。
 <3.5.変形例>
 上記説明した提案プロトコルは、既存の3GPPのEPCに準拠しない次世代のネットワークのアーキテクチャにも適用可能である。そのようなアーキテクチャについて、図22及び図23を参照して説明する。
 図22及び図23は、次世代ネットワークのアーキテクチャの一例を示す図である。図22では、いわゆるピュアIPネットワークにより実現されるベアラレスなネットワークのアーキテクチャを示している。この場合、ベアラの役割をIPフローが担うこととなる。本アーキテクチャにおいても、プレフィクス部分を共通化することで、モバイルIP等の仕組みが無くても、RNに接続されるUE群のIP透過性が実現可能となる。図23は、制御プレーンとユーザプレーンとが、クラウドを利用して分離されるアーキテクチャを示している。
 <3.6.補足>
 図24は、本実施形態に係るRNのプロトコルスタックの一例を示す図である。図24に示すように、RNは、EPCトランスポート層IPアドレスに加えて、ネットワーク層IPアドレスを有する。このRNは、UEとしての動作も可能であることから、URN(User-Equipment-Relay-Node)と称される場合がある。
 図25は、本実施形態に係るRNを経由するUEとPDN上のサーバとの通信におけるプロトコルスタックの一例を示す図である。図25に示すように、RNは、DeNBに接続されて、EPC(S-GW及びP-GW)を経由してPDN上のアプリケーションサーバと通信を行う。また、RNは、配下のUEと接続先のDeNBとの無線通信を中継する。
 <<4.ユースケース>>
 上述した提案プロトコルは、多様なユースケースに適用され得る。
  (1)移動時のネットワークサービスの実現
 例えば、バス又は電車等の公共の乗り物にRNが搭載される場合、RNは、ローカルコンテンツをRNに接続されているサーバから乗客のUEに提供することで、移動に伴うアクセスの非連続性等が解消可能である。また、RNが接続しているDeNB、又はコアネットワーク上のエンティティに接続されたサーバからのサービスに関しても、移動透過性が実現される。特に低遅延時間が求められるサービスには、RNに接続されたサーバが有効である。また、公共の乗り物に搭載されたRNに、乗客のRNにより形成される入れ子仮想セルが接続する場合、乗客のRNのみが接続処理を行うだけで、入れ子仮想セルのネットワークへの接続性は継続される。これにより、乗車時すべてのUEがネットワークへの接続処理を行う事態が回避されるので、無線利用効率の改善が実現される。
  (2)UEが密集している環境での無線利用効率の向上
 例えば、繁華街又はイベント開催時などの、UEの密度が著しく高い環境下においては、UEがRN機能を具備して、周囲の他のUEの移動透過性を実現することで、
無線利用効率の向上が実現され、より多くのUEを収容可能となる。
  (3)セキュリティシステムへの応用
 例えば、移動する乗り物に搭載されたRNにカメラが接続されることで、高度なセキュリティシステムを移動環境にも提供可能となる。例えば、撮像画像がRNに接続されたサーバに蓄積及びデータ解析され、必要に応じてRNがコアネットワーク内のエンティティ又はクラウド上の計算リソースとの通信を行うことで、高度なセキュリティシステムが実現される。
  (4)コグニティブ無線システムのダイナミックな運用サービスの実現
 コグニティブ無線システムとは、地域ごとの利用可能な周波数を管理する周波数データベースを利用することで、当該周波数を利用したアクセス網を提供するシステムである。例えば、RNに、コグニティブ無線システムのアクセスポイント(即ち、基地局)としての機能が実装されることが考えられる。その場合、RNは、ロケーション情報(GPS情報又は無線基地局情報等)を利用して周波数データベースから現在位置で利用可能な周波数を特定し、当該周波数を利用して仮想セルを提供することが可能となる。また、RN経由でネットワークアクセスサービス、若しくはUE-UE間、RN-UE間でのD2D(Device to device)通信サービスの提供も可能となる。
  (5)ドローン技術によるダイナミックな運用サービスの実現
 ドローンに、仮想セルを提供するRNとしての機能を実装することで、飛行地域の各種デバイス群向けの無線サービスの提供が可能となる。RNとして機能するドローンを、以下ではキングドローンとも称する。キングドローンは、コグニティブ無線システムとしての機能を有していてもよく、飛行中の地域における利用可能な周波数を周波数データベースとの通信により特定してもよい。仮想セルに接続するデバイス群は、例えばセンサデバイスであってもよい。例えば、農業に関して、農作物を育てる畑に地質、温度、湿度又は熟成度センサ等が配置され、キングドローンが畑の上空を飛行して、センサデバイス群にネットワーク層IPアドレスを割り当ててもよい。そして、キングドローンは、当該地域を飛行する度にセンサデバイス群からセンサ情報を取得して、クラウド上のサーバへリレーしてもよい。また、イベント会場又は海水浴場等の期間限定で人が集まる地域に関して、キングドローンが上空を飛行して当該地域のLTEデバイスにネットワーク層IPアドレスを割当てて、端末上のアプリケーションと連携したサービスを提供してもよい。キングドローンは、イベント等の期間が終了後、配布したネットワーク層IPアドレスの無効化(即ち、回収)を行ってもよい。
  (6)車載センサシステムの実現
 車にRNとしての機能を搭載することで、車内又は車外モニタリング用の各種センサ(路面センサ又はレーダー等)により取得されたセンサ情報を収集し、車内で蓄積及び解析することが可能となる。また、RNは、必要に応じてクラウド上のサーバへ接続し、ビッグデータ等と連携したより高度な解析処理を行ってもよい。仮想セルの移動透過性を実現する事で、車での移動時においても、車、RN又はセンサへのこの解析サービスのフィードバックを行うことが可能となる。
  (7)長距離無線接続サービスの実現
 入れ子構造の仮想セルの実現により、RN-UEのワンホップを数珠つなぎにする、いわゆるマルチホップ接続(即ち、仮想セルの数珠つなぎ)により、カバレッジの拡大が期待される。
 <<5.応用例>>
 本開示に係る技術は、様々な製品へ応用可能である。例えば、コアネットワークノード(例えばP-GW、S-GW及びMME等)は、タワーサーバ、ラックサーバ、又はブレードサーバなどのいずれかの種類のサーバとして実現されてもよい。また、コアネットワークノードの少なくとも一部の構成要素は、サーバに搭載されるモジュール(例えば、1つのダイで構成される集積回路モジュール、又はブレードサーバのスロットに挿入されるカード若しくはブレード)において実現されてもよい。
 また、例えば、DeNBは、マクロeNB又はスモールeNBなどのいずれかの種類のeNB(evolved Node B)として実現されてもよい。スモールeNBは、ピコeNB、マイクロeNB又はホーム(フェムト)eNBなどの、マクロセルよりも小さいセルをカバーするeNBであってよい。その代わりに、DeNBは、NodeB又はBTS(Base Transceiver Station)などの他の種類の基地局として実現されてもよい。DeNBは、無線通信を制御する本体(基地局装置ともいう)と、本体とは別の場所に配置される1つ以上のRRH(Remote Radio Head)とを含んでもよい。また、後述する様々な種類の端末が一時的に又は半永続的に基地局機能を実行することにより、DeNBとして動作してもよい。さらに、DeNBの少なくとも一部の構成要素は、基地局装置又は基地局装置のためのモジュールにおいて実現されてもよい。
 また、例えば、UE及びRNは、スマートフォン、タブレットPC(Personal Computer)、ノートPC、携帯型ゲーム端末、携帯型/ドングル型のモバイルルータ若しくはデジタルカメラなどのモバイル端末、又はカーナビゲーション装置などの車載端末として実現されてもよい。また、UE及びRNは、M2M(Machine To Machine)通信を行う端末(MTC(Machine Type Communication)端末ともいう)として実現されてもよい。さらに、UE及びRNの少なくとも一部の構成要素は、これら端末に搭載されるモジュール(例えば、1つのダイで構成される集積回路モジュール)において実現されてもよい。
  <5.1.コアネットワークノードに関する応用例>
 図26は、本開示に係る技術が適用され得るサーバ700の概略的な構成の一例を示すブロック図である。サーバ700は、プロセッサ701、メモリ702、ストレージ703、ネットワークインタフェース704及びバス706を備える。
 プロセッサ701は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はDSP(Digital Signal Processor)であってよく、サーバ700の各種機能を制御する。メモリ702は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)を含み、プロセッサ701により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ703は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。
 ネットワークインタフェース704は、サーバ700を有線通信ネットワーク705に接続するための有線通信インタフェースである。有線通信ネットワーク705は、EPC(Evolved Packet Core)などのコアネットワークであってもよく、又はインターネットなどのPDN(Packet Data Network)であってもよい。
 バス706は、プロセッサ701、メモリ702、ストレージ703及びネットワークインタフェース704を互いに接続する。バス706は、速度の異なる2つ以上のバス(例えば、高速バス及び低速バス)を含んでもよい。
 図26に示したサーバ700において、図5を参照して説明したコアネットワークノード(例えばP-GW、S-GW及びMME等)に含まれる1つ以上の構成要素(例えば、制御部430)は、プロセッサ701において実装されてもよい。一例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)がサーバ700にインストールされ、プロセッサ701が当該プログラムを実行してもよい。別の例として、サーバ700は、プロセッサ701及びメモリ702を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムをメモリ702に記憶し、当該プログラムをプロセッサ701により実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてサーバ700又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるための上記プログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
 また、図26に示したサーバ700において、例えば、図5を参照して説明したネットワーク通信部410は、ネットワークインタフェース704において実装されてもよい。また、記憶部420は、メモリ702及び/又はストレージ703において実装されてもよい。
  <5.2.基地局に関する応用例>
 (第1の応用例)
 図27は、本開示に係る技術が適用され得るeNBの概略的な構成の第1の例を示すブロック図である。eNB800は、1つ以上のアンテナ810、及び基地局装置820を有する。各アンテナ810及び基地局装置820は、RFケーブルを介して互いに接続され得る。
 アンテナ810の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、基地局装置820による無線信号の送受信のために使用される。eNB800は、図27に示したように複数のアンテナ810を有し、複数のアンテナ810は、例えばeNB800が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図27にはeNB800が複数のアンテナ810を有する例を示したが、eNB800は単一のアンテナ810を有してもよい。
 基地局装置820は、コントローラ821、メモリ822、ネットワークインタフェース823及び無線通信インタフェース825を備える。
 コントローラ821は、例えばCPU又はDSPであってよく、基地局装置820の上位レイヤの様々な機能を動作させる。例えば、コントローラ821は、無線通信インタフェース825により処理された信号内のデータからデータパケットを生成し、生成したパケットをネットワークインタフェース823を介して転送する。コントローラ821は、複数のベースバンドプロセッサからのデータをバンドリングすることによりバンドルドパケットを生成し、生成したバンドルドパケットを転送してもよい。また、コントローラ821は、無線リソース管理(Radio Resource Control)、無線ベアラ制御(Radio Bearer Control)、移動性管理(Mobility Management)、流入制御(Admission Control)又はスケジューリング(Scheduling)などの制御を実行する論理的な機能を有してもよい。また、当該制御は、周辺のeNB又はコアネットワークノードと連携して実行されてもよい。メモリ822は、RAM及びROMを含み、コントローラ821により実行されるプログラム、及び様々な制御データ(例えば、端末リスト、送信電力データ及びスケジューリングデータなど)を記憶する。
 ネットワークインタフェース823は、基地局装置820をコアネットワーク824に接続するための通信インタフェースである。コントローラ821は、ネットワークインタフェース823を介して、コアネットワークノード又は他のeNBと通信してもよい。その場合に、eNB800と、コアネットワークノード又は他のeNBとは、論理的なインタフェース(例えば、S1インタフェース又はX2インタフェース)により互いに接続されてもよい。ネットワークインタフェース823は、有線通信インタフェースであってもよく、又は無線バックホールのための無線通信インタフェースであってもよい。ネットワークインタフェース823が無線通信インタフェースである場合、ネットワークインタフェース823は、無線通信インタフェース825により使用される周波数帯域よりもより高い周波数帯域を無線通信に使用してもよい。
 無線通信インタフェース825は、LTE(Long Term Evolution)又はLTE-Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、アンテナ810を介して、eNB800のセル内に位置する端末に無線接続を提供する。無線通信インタフェース825は、典型的には、ベースバンド(BB)プロセッサ826及びRF回路827などを含み得る。BBプロセッサ826は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、各レイヤ(例えば、L1、MAC(Medium Access Control)、RLC(Radio Link Control)及びPDCP(Packet Data Convergence Protocol))の様々な信号処理を実行する。BBプロセッサ826は、コントローラ821の代わりに、上述した論理的な機能の一部又は全部を有してもよい。BBプロセッサ826は、通信制御プログラムを記憶するメモリ、当該プログラムを実行するプロセッサ及び関連する回路を含むモジュールであってもよく、BBプロセッサ826の機能は、上記プログラムのアップデートにより変更可能であってもよい。また、上記モジュールは、基地局装置820のスロットに挿入されるカード若しくはブレードであってもよく、又は上記カード若しくは上記ブレードに搭載されるチップであってもよい。一方、RF回路827は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ810を介して無線信号を送受信する。
 無線通信インタフェース825は、図27に示したように複数のBBプロセッサ826を含み、複数のBBプロセッサ826は、例えばeNB800が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。また、無線通信インタフェース825は、図27に示したように複数のRF回路827を含み、複数のRF回路827は、例えば複数のアンテナ素子にそれぞれ対応してもよい。なお、図27には無線通信インタフェース825が複数のBBプロセッサ826及び複数のRF回路827を含む例を示したが、無線通信インタフェース825は単一のBBプロセッサ826又は単一のRF回路827を含んでもよい。
 図27に示したeNB800において、図4を参照して説明したDeNBに含まれる1つ以上の構成要素(例えば、制御部350)は、無線通信インタフェース825において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、コントローラ821において実装されてもよい。一例として、eNB800は、無線通信インタフェース825の一部(例えば、BBプロセッサ826)若しくは全部、及び/又はコントローラ821を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがeNB800にインストールされ、無線通信インタフェース825(例えば、BBプロセッサ826)及び/又はコントローラ821が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてeNB800、基地局装置820又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
 また、図27に示したeNB800において、図4を参照して説明した無線通信部320は、無線通信インタフェース825(例えば、RF回路827)において実装されてもよい。また、アンテナ部310は、アンテナ810において実装されてもよい。また、ネットワーク通信部330は、コントローラ821及び/又はネットワークインタフェース823において実装されてもよい。また、記憶部340は、メモリ822において実装されてもよい。
 (第2の応用例)
 図28は、本開示に係る技術が適用され得るeNBの概略的な構成の第2の例を示すブロック図である。eNB830は、1つ以上のアンテナ840、基地局装置850、及びRRH860を有する。各アンテナ840及びRRH860は、RFケーブルを介して互いに接続され得る。また、基地局装置850及びRRH860は、光ファイバケーブルなどの高速回線で互いに接続され得る。
 アンテナ840の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、RRH860による無線信号の送受信のために使用される。eNB830は、図28に示したように複数のアンテナ840を有し、複数のアンテナ840は、例えばeNB830が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図28にはeNB830が複数のアンテナ840を有する例を示したが、eNB830は単一のアンテナ840を有してもよい。
 基地局装置850は、コントローラ851、メモリ852、ネットワークインタフェース853、無線通信インタフェース855及び接続インタフェース857を備える。コントローラ851、メモリ852及びネットワークインタフェース853は、図27を参照して説明したコントローラ821、メモリ822及びネットワークインタフェース823と同様のものである。
 無線通信インタフェース855は、LTE又はLTE-Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、RRH860及びアンテナ840を介して、RRH860に対応するセクタ内に位置する端末に無線接続を提供する。無線通信インタフェース855は、典型的には、BBプロセッサ856などを含み得る。BBプロセッサ856は、接続インタフェース857を介してRRH860のRF回路864と接続されることを除き、図27を参照して説明したBBプロセッサ826と同様のものである。無線通信インタフェース855は、図28に示したように複数のBBプロセッサ856を含み、複数のBBプロセッサ856は、例えばeNB830が使用する複数の周波数帯域にそれぞれ対応してもよい。なお、図28には無線通信インタフェース855が複数のBBプロセッサ856を含む例を示したが、無線通信インタフェース855は単一のBBプロセッサ856を含んでもよい。
 接続インタフェース857は、基地局装置850(無線通信インタフェース855)をRRH860と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース857は、基地局装置850(無線通信インタフェース855)とRRH860とを接続する上記高速回線での通信のための通信モジュールであってもよい。
 また、RRH860は、接続インタフェース861及び無線通信インタフェース863を備える。
 接続インタフェース861は、RRH860(無線通信インタフェース863)を基地局装置850と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース861は、上記高速回線での通信のための通信モジュールであってもよい。
 無線通信インタフェース863は、アンテナ840を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース863は、典型的には、RF回路864などを含み得る。RF回路864は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ840を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース863は、図28に示したように複数のRF回路864を含み、複数のRF回路864は、例えば複数のアンテナ素子にそれぞれ対応してもよい。なお、図28には無線通信インタフェース863が複数のRF回路864を含む例を示したが、無線通信インタフェース863は単一のRF回路864を含んでもよい。
 図28に示したeNB830において、図4を参照して説明したDeNBに含まれる1つ以上の構成要素(例えば、制御部350)は、無線通信インタフェース855及び/又は無線通信インタフェース863において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、コントローラ851において実装されてもよい。一例として、eNB830は、無線通信インタフェース855の一部(例えば、BBプロセッサ856)若しくは全部、及び/又はコントローラ851を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがeNB830にインストールされ、無線通信インタフェース855(例えば、BBプロセッサ856)及び/又はコントローラ851が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてeNB830、基地局装置850又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
 また、図28に示したeNB830において、例えば、図4を参照して説明した無線通信部320は、無線通信インタフェース863(例えば、RF回路864)において実装されてもよい。また、アンテナ部310は、アンテナ840において実装されてもよい。また、ネットワーク通信部330は、コントローラ851及び/又はネットワークインタフェース853において実装されてもよい。また、記憶部340は、メモリ852において実装されてもよい。
  <5.3.端末装置に関する応用例>
 (第1の応用例)
 図29は、本開示に係る技術が適用され得るスマートフォン900の概略的な構成の一例を示すブロック図である。スマートフォン900は、プロセッサ901、メモリ902、ストレージ903、外部接続インタフェース904、カメラ906、センサ907、マイクロフォン908、入力デバイス909、表示デバイス910、スピーカ911、無線通信インタフェース912、1つ以上のアンテナスイッチ915、1つ以上のアンテナ916、バス917、バッテリー918及び補助コントローラ919を備える。
 プロセッサ901は、例えばCPU又はSoC(System on Chip)であってよく、スマートフォン900のアプリケーションレイヤ及びその他のレイヤの機能を制御する。メモリ902は、RAM及びROMを含み、プロセッサ901により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ903は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。外部接続インタフェース904は、メモリーカード又はUSB(Universal Serial Bus)デバイスなどの外付けデバイスをスマートフォン900へ接続するためのインタフェースである。
 カメラ906は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子を有し、撮像画像を生成する。センサ907は、例えば、測位センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び加速度センサなどのセンサ群を含み得る。マイクロフォン908は、スマートフォン900へ入力される音声を音声信号へ変換する。入力デバイス909は、例えば、表示デバイス910の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、キーパッド、キーボード、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス910は、液晶ディスプレイ(LCD)又は有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイなどの画面を有し、スマートフォン900の出力画像を表示する。スピーカ911は、スマートフォン900から出力される音声信号を音声に変換する。
 無線通信インタフェース912は、LTE又はLTE-Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース912は、典型的には、BBプロセッサ913及びRF回路914などを含み得る。BBプロセッサ913は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、RF回路914は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ916を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース912は、BBプロセッサ913及びRF回路914を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース912は、図29に示したように複数のBBプロセッサ913及び複数のRF回路914を含んでもよい。なお、図29には無線通信インタフェース912が複数のBBプロセッサ913及び複数のRF回路914を含む例を示したが、無線通信インタフェース912は単一のBBプロセッサ913又は単一のRF回路914を含んでもよい。
 さらに、無線通信インタフェース912は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線LAN(Local Area Network)方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのBBプロセッサ913及びRF回路914を含んでもよい。
 アンテナスイッチ915の各々は、無線通信インタフェース912に含まれる複数の回路(例えば、異なる無線通信方式のための回路)の間でアンテナ916の接続先を切り替える。
 アンテナ916の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、無線通信インタフェース912による無線信号の送受信のために使用される。スマートフォン900は、図29に示したように複数のアンテナ916を有してもよい。なお、図29にはスマートフォン900が複数のアンテナ916を有する例を示したが、スマートフォン900は単一のアンテナ916を有してもよい。
 さらに、スマートフォン900は、無線通信方式ごとにアンテナ916を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ915は、スマートフォン900の構成から省略されてもよい。
 バス917は、プロセッサ901、メモリ902、ストレージ903、外部接続インタフェース904、カメラ906、センサ907、マイクロフォン908、入力デバイス909、表示デバイス910、スピーカ911、無線通信インタフェース912及び補助コントローラ919を互いに接続する。バッテリー918は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図29に示したスマートフォン900の各ブロックへ電力を供給する。補助コントローラ919は、例えば、スリープモードにおいて、スマートフォン900の必要最低限の機能を動作させる。
 図29に示したスマートフォン900において、図2を参照して説明したUE又は図3を参照して説明したRNに含まれる1つ以上の構成要素(制御部140又は制御部240)は、無線通信インタフェース912において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、プロセッサ901又は補助コントローラ919において実装されてもよい。一例として、スマートフォン900は、無線通信インタフェース912の一部(例えば、BBプロセッサ913)若しくは全部、プロセッサ901、及び/又は補助コントローラ919を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがスマートフォン900にインストールされ、無線通信インタフェース912(例えば、BBプロセッサ913)、プロセッサ901、及び/又は補助コントローラ919が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてスマートフォン900又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
 また、図29に示したスマートフォン900において、例えば、図2又は図3を参照して説明した無線通信部120又は無線通信部220は、無線通信インタフェース912(例えば、RF回路914)において実装されてもよい。また、アンテナ部110又はアンテナ部210は、アンテナ916において実装されてもよい。また、記憶部130又は記憶部230は、メモリ902において実装されてもよい。
 (第2の応用例)
 図30は、本開示に係る技術が適用され得るカーナビゲーション装置920の概略的な構成の一例を示すブロック図である。カーナビゲーション装置920は、プロセッサ921、メモリ922、GPS(Global Positioning System)モジュール924、センサ925、データインタフェース926、コンテンツプレーヤ927、記憶媒体インタフェース928、入力デバイス929、表示デバイス930、スピーカ931、無線通信インタフェース933、1つ以上のアンテナスイッチ936、1つ以上のアンテナ937及びバッテリー938を備える。
 プロセッサ921は、例えばCPU又はSoCであってよく、カーナビゲーション装置920のナビゲーション機能及びその他の機能を制御する。メモリ922は、RAM及びROMを含み、プロセッサ921により実行されるプログラム及びデータを記憶する。
 GPSモジュール924は、GPS衛星から受信されるGPS信号を用いて、カーナビゲーション装置920の位置(例えば、緯度、経度及び高度)を測定する。センサ925は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ及び気圧センサなどのセンサ群を含み得る。データインタフェース926は、例えば、図示しない端子を介して車載ネットワーク941に接続され、車速データなどの車両側で生成されるデータを取得する。
 コンテンツプレーヤ927は、記憶媒体インタフェース928に挿入される記憶媒体(例えば、CD又はDVD)に記憶されているコンテンツを再生する。入力デバイス929は、例えば、表示デバイス930の画面上へのタッチを検出するタッチセンサ、ボタン又はスイッチなどを含み、ユーザからの操作又は情報入力を受け付ける。表示デバイス930は、LCD又はOLEDディスプレイなどの画面を有し、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの画像を表示する。スピーカ931は、ナビゲーション機能又は再生されるコンテンツの音声を出力する。
 無線通信インタフェース933は、LTE又はLTE-Advancedなどのいずれかのセルラー通信方式をサポートし、無線通信を実行する。無線通信インタフェース933は、典型的には、BBプロセッサ934及びRF回路935などを含み得る。BBプロセッサ934は、例えば、符号化/復号、変調/復調及び多重化/逆多重化などを行なってよく、無線通信のための様々な信号処理を実行する。一方、RF回路935は、ミキサ、フィルタ及びアンプなどを含んでもよく、アンテナ937を介して無線信号を送受信する。無線通信インタフェース933は、BBプロセッサ934及びRF回路935を集積したワンチップのモジュールであってもよい。無線通信インタフェース933は、図30に示したように複数のBBプロセッサ934及び複数のRF回路935を含んでもよい。なお、図30には無線通信インタフェース933が複数のBBプロセッサ934及び複数のRF回路935を含む例を示したが、無線通信インタフェース933は単一のBBプロセッサ934又は単一のRF回路935を含んでもよい。
 さらに、無線通信インタフェース933は、セルラー通信方式に加えて、近距離無線通信方式、近接無線通信方式又は無線LAN方式などの他の種類の無線通信方式をサポートしてもよく、その場合に、無線通信方式ごとのBBプロセッサ934及びRF回路935を含んでもよい。
 アンテナスイッチ936の各々は、無線通信インタフェース933に含まれる複数の回路(例えば、異なる無線通信方式のための回路)の間でアンテナ937の接続先を切り替える。
 アンテナ937の各々は、単一の又は複数のアンテナ素子(例えば、MIMOアンテナを構成する複数のアンテナ素子)を有し、無線通信インタフェース933による無線信号の送受信のために使用される。カーナビゲーション装置920は、図30に示したように複数のアンテナ937を有してもよい。なお、図30にはカーナビゲーション装置920が複数のアンテナ937を有する例を示したが、カーナビゲーション装置920は単一のアンテナ937を有してもよい。
 さらに、カーナビゲーション装置920は、無線通信方式ごとにアンテナ937を備えてもよい。その場合に、アンテナスイッチ936は、カーナビゲーション装置920の構成から省略されてもよい。
 バッテリー938は、図中に破線で部分的に示した給電ラインを介して、図30に示したカーナビゲーション装置920の各ブロックへ電力を供給する。また、バッテリー938は、車両側から給電される電力を蓄積する。
 図30に示したカーナビゲーション装置920において、図2を参照して説明したUE又は図3を参照して説明したRNに含まれる1つ以上の構成要素(制御部140又は制御部240)は、無線通信インタフェース933において実装されてもよい。あるいは、これらの構成要素の少なくとも一部は、プロセッサ921において実装されてもよい。一例として、カーナビゲーション装置920は、無線通信インタフェース933の一部(例えば、BBプロセッサ934)若しくは全部及び/又はプロセッサ921を含むモジュールを搭載し、当該モジュールにおいて上記1つ以上の構成要素が実装されてもよい。この場合に、上記モジュールは、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラム(換言すると、プロセッサに上記1つ以上の構成要素の動作を実行させるためのプログラム)を記憶し、当該プログラムを実行してもよい。別の例として、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムがカーナビゲーション装置920にインストールされ、無線通信インタフェース933(例えば、BBプロセッサ934)及び/又はプロセッサ921が当該プログラムを実行してもよい。以上のように、上記1つ以上の構成要素を備える装置としてカーナビゲーション装置920又は上記モジュールが提供されてもよく、プロセッサを上記1つ以上の構成要素として機能させるためのプログラムが提供されてもよい。また、上記プログラムを記録した読み取り可能な記録媒体が提供されてもよい。
 また、図30に示したカーナビゲーション装置920において、例えば、図2又は図3を参照して説明した無線通信部120又は無線通信部220は、無線通信インタフェース933(例えば、RF回路935)において実装されてもよい。また、アンテナ部110又はアンテナ部210は、アンテナ937において実装されてもよい。また、記憶部130又は記憶部230は、メモリ922において実装されてもよい。
 また、本開示に係る技術は、上述したカーナビゲーション装置920の1つ以上のブロックと、車載ネットワーク941と、車両側モジュール942とを含む車載システム(又は車両)940として実現されてもよい。即ち、制御部140又は制御部240を備える装置として車載システム(又は車両)940が提供されてもよい。車両側モジュール942は、車速、エンジン回転数又は故障情報などの車両側データを生成し、生成したデータを車載ネットワーク941へ出力する。
 <<6.まとめ>>
 以上、図1~図30を参照して、本開示の一実施形態について詳細に説明した。上記説明したように、RNは、アドレス情報の変換表を記憶し、接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶された変換表に基づいて変換して中継する。これにより、RNは、RNに接続する下流ノードにより送受信されるパケットを、RNに集約させることが可能となり、RNに関する情報処理の効率化が実現される。
 以下、提案プロトコルの効果を詳しく説明する。
 RNは、アドレス変換表を記憶する。これにより、DeNB、S-GW、及びP-GWが記憶する経路表の情報量が、移動セル内のUE又はRNの台数に依存しなくなる。具体的には、これらのノードは、表2A、表2B、表2Cの1行目及び2行目のエントリを記憶するのみである。換言すると、移動セル内のUE又はRNの数は、DeNB、S-GW、及びP-GWが管理する情報量の増加に寄与しない。実際のユースケースでは、IPv6アドレス取得済みのRN又はUEが移動セルに接続してくる場合が多いと想定されるので、このような性質は重要である。このようにして、RNに関する情報処理の効率化が実現される。
 また、RNがアドレス変換表を記憶することは、ハンドオーバに関する情報処理の効率化にも寄与する。
 例えば、RNがDeNB間でハンドオーバした際、ハンドオーバしたRNのみがシグナリングを行えばよく、その下流のUE又はRNのシグナリングは不要である。そのため、移動セル内のUE又はRNの数によって、RNのハンドオーバ時のシグナリングトラフィックが増えない。
 さらに、RNで構成される移動セルのハンドオーバ時に、RNに接続されているUEの数に依存せず、RNだけがシグナリングを行うため、UEのシグナリングを大幅に削減することが可能である。これにより、無線資源の効率化、並びに通信開始までの遅延時間の短縮が期待できる。そして、このことは、今後検討が進む5G時代のNew Radio Network Technology (RAT)における低遅延化を、サポートすることが可能である。
 また、RNのハンドオーバ時の、DeNB、S-GW、及びP-GWがノード間で交換する情報量を抑制することも可能である。例えば、RN1がDeNB1からDeNB2にハンドオーバする場合、DeNB2の経路表を更新するために、S-GW1はDeNB2に経路情報を送信する。送信される経路情報は、ハンドオーバするRNの移動セルに接続するUE又はRNの数によらず一定である。具体的には、表2A、表2B、表2Cの1行目及び2行目のエントリに関する情報のみが送信される。これにより、RNのハンドオーバ時に更新される経路表のエントリ数を、P-GW、S-GW、及びDeNBの各ノードにおいて高々2つに抑制することが可能となる。
 P-GWは、アドレス変換表を記憶する。これにより、移動セル内のRN又はUE上で動作するアプリケーションが、通信開始待ちをすることが可能となる。
 RNは、移動セルに接続したUE又はRNのアタッチリクエストを、まとめて行うことが可能である。これにより、シグナリングパケットの個数を削減することが可能となる。
 また、提案プロトコルは、3GPPのアーキテクチャに適合したプロトコルである。即ち、P-GW、S-GW、MME、eNB、DeNB、RN、及びUEの機能分担が維持され、これらのノード間で定められたインタフェースが維持され、これらのノード間で定められたメッセージシーケンスが維持される。そして、提案プロトコルでは、3GPPが使用しているトンネリング以外にはトンネリングを使用しないので、ヘッダオーバーヘッドは増加しない。
 また、DHCP-PDの利用により、入れ子移動セルが実現される。そして、すでにIPv6アドレスを取得済みのUEは、移動セルに接続後も通信を継続することが可能である。
 以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
 また、本明細書においてフローチャート及びシーケンス図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
 アドレス情報の第1の変換表を記憶する記憶部と、
 接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を前記記憶部に記憶された前記第1の変換表に基づいて変換して中継する制御部と、
を備える中継装置。
(2)
 前記制御部は、前記送信先情報又は前記送信元情報のうち前記下流ノードの前記アドレス情報を変換する、前記(1)に記載の中継装置。
(3)
 前記第1の変換表は、前記下流ノードのアドレス情報と当該下流ノードに対応する前記中継装置のアドレス情報とを対応付けた情報を含む、前記(1)又は(2)に記載の中継装置。
(4)
 前記制御部は、前記上流ノードから前記下流ノードへのパケットの前記送信先情報のIPアドレスを、前記下流ノードのIPアドレスに変換する、前記(2)又は(3)に記載の中継装置。
(5)
 前記制御部は、前記上流ノードから前記下流ノードへのパケットの前記送信先情報のポート番号を、最下流ノードで動作するアプリケーションに応じた前記下流ノードのポート番号に変換する、前記(2)~(4)のいずれか一項に記載の中継装置。
(6)
 前記制御部は、前記下流ノードから前記上流ノードへのパケットの前記送信元情報のIPアドレスを、前記中継装置のIPアドレスに変換する、前記(2)~(5)のいずれか一項に記載の中継装置。
(7)
 前記制御部は、前記下流ノードから前記上流ノードへのパケットの前記送信元情報のポート番号を、最下流ノードで動作するアプリケーションに応じた前記中継装置のポート番号に変換する、前記(2)~(6)のいずれか一項に記載の中継装置。
(8)
 前記制御部は、中継するパケットが前記上流ノードから前記下流ノードへのパケットであるか、前記下流ノードから前記上流ノードへのパケットであるかを識別する、前記(1)~(7)のいずれか一項に記載の中継装置。
(9)
 前記パケットの送信先情報又は送信元情報は、P-GW(Packet Data Network Gateway)によりP-GWが記憶するアドレス情報の第2の変換表に基づいて変換される、前記(1)~(8)のいずれか一項に記載の中継装置。
(10)
 前記第2の変換表は、最下流ノードのアドレス情報と、当該最下流ノードに対応する前記中継装置のアドレス情報とを対応付けた情報を含む、前記(9)に記載の中継装置。
(11)
 前記制御部は、前記第2の変換表の登録を要求するメッセージをP-GWへ送信する、前記(9)又は(10)のいずれか一項に記載の中継装置。
(12)
 基地局からP-GWまでの各ノードは、前記送信先情報と転送先とを対応付けた経路表を記憶し、前記経路表に基づいて前記パケットを中継する、前記(1)~(11)のいずれか一項に記載の中継装置。
(13)
 MMEは、ネットワークにアタッチしたノードの識別情報、アドレス情報、及び前記ノードの上流ノードのアドレス情報を対応付けた管理表を記憶する、前記(1)~(12)のいずれか一項に記載の中継装置。
(14)
 前記制御部は、IPアドレスを未取得の場合、P-GWからIPアドレスのプリフィックスの割り当てを受ける、前記(1)~(13)のいずれか一項に記載の中継装置。
(15)
 前記制御部は、前記中継装置が形成する移動セルの位置付けを示す情報を送信する、前記(1)~(14)のいずれか一項に記載の中継装置。
(16)
 前記制御部は、アタッチしてきた前記下流ノードに関するアタッチリクエストの送信タイミングを制御する、前記(1)~(15)のいずれか一項に記載の中継装置。
(17)
 前記制御部は、アタッチしてきたひとつ以上の前記下流ノードに関するアタッチリクエストをまとめて前記上流ノードに送信する、前記(16)に記載の中継装置。
(18)
 中継するパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶されたアドレス情報の第1の変換表に基づいて変換する上流ノードに、前記第1の変換表の登録を要求するメッセージを送信する制御部、
を備える端末装置。
(19)
 アドレス情報の第1の変換表を記憶することと、
 接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶された前記第1の変換表に基づいてプロセッサにより変換して中継することと、
を含む通信方法。
(20)
 中継するパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶されたアドレス情報の第1の変換表に基づいて変換する上流ノードに、前記第1の変換表の登録を要求するメッセージをプロセッサにより送信すること、
を含む通信方法。
 UE  端末装置
 RN  中継装置
 eNB、DeNB  基地局
 P-GW、S-GW、MME  コアネットワークノード
 110 アンテナ部
 120 無線通信部
 130 記憶部
 140 制御部
 210 アンテナ部
 220 無線通信部
 230 記憶部
 240 制御部
 310 アンテナ部
 320 無線通信部
 330 ネットワーク通信部
 340 記憶部
 350 制御部
 410 ネットワーク通信部
 420 記憶部
 430 制御部

Claims (20)

  1.  アドレス情報の第1の変換表を記憶する記憶部と、
     接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を前記記憶部に記憶された前記第1の変換表に基づいて変換して中継する制御部と、
    を備える中継装置。
  2.  前記制御部は、前記送信先情報又は前記送信元情報のうち前記下流ノードの前記アドレス情報を変換する、請求項1に記載の中継装置。
  3.  前記第1の変換表は、前記下流ノードのアドレス情報と当該下流ノードに対応する前記中継装置のアドレス情報とを対応付けた情報を含む、請求項1に記載の中継装置。
  4.  前記制御部は、前記上流ノードから前記下流ノードへのパケットの前記送信先情報のIPアドレスを、前記下流ノードのIPアドレスに変換する、請求項2に記載の中継装置。
  5.  前記制御部は、前記上流ノードから前記下流ノードへのパケットの前記送信先情報のポート番号を、最下流ノードで動作するアプリケーションに応じた前記下流ノードのポート番号に変換する、請求項2に記載の中継装置。
  6.  前記制御部は、前記下流ノードから前記上流ノードへのパケットの前記送信元情報のIPアドレスを、前記中継装置のIPアドレスに変換する、請求項2に記載の中継装置。
  7.  前記制御部は、前記下流ノードから前記上流ノードへのパケットの前記送信元情報のポート番号を、最下流ノードで動作するアプリケーションに応じた前記中継装置のポート番号に変換する、請求項2に記載の中継装置。
  8.  前記制御部は、中継するパケットが前記上流ノードから前記下流ノードへのパケットであるか、前記下流ノードから前記上流ノードへのパケットであるかを識別する、請求項1に記載の中継装置。
  9.  前記パケットの送信先情報又は送信元情報は、P-GW(Packet Data Network Gateway)によりP-GWが記憶するアドレス情報の第2の変換表に基づいて変換される、請求項1に記載の中継装置。
  10.  前記第2の変換表は、最下流ノードのアドレス情報と、当該最下流ノードに対応する前記中継装置のアドレス情報とを対応付けた情報を含む、請求項9に記載の中継装置。
  11.  前記制御部は、前記第2の変換表の登録を要求するメッセージをP-GWへ送信する、請求項9に記載の中継装置。
  12.  基地局からP-GWまでの各ノードは、前記送信先情報と転送先とを対応付けた経路表を記憶し、前記経路表に基づいて前記パケットを中継する、請求項1に記載の中継装置。
  13.  MMEは、ネットワークにアタッチしたノードの識別情報、アドレス情報、及び前記ノードの上流ノードのアドレス情報を対応付けた管理表を記憶する、請求項1に記載の中継装置。
  14.  前記制御部は、IPアドレスを未取得の場合、P-GWからIPアドレスのプリフィックスの割り当てを受ける、請求項1に記載の中継装置。
  15.  前記制御部は、前記中継装置が形成する移動セルの位置付けを示す情報を送信する、請求項1に記載の中継装置。
  16.  前記制御部は、アタッチしてきた前記下流ノードに関するアタッチリクエストの送信タイミングを制御する、請求項1に記載の中継装置。
  17.  前記制御部は、アタッチしてきたひとつ以上の前記下流ノードに関するアタッチリクエストをまとめて前記上流ノードに送信する、請求項16に記載の中継装置。
  18.  中継するパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶されたアドレス情報の第1の変換表に基づいて変換する上流ノードに、前記第1の変換表の登録を要求するメッセージを送信する制御部、
    を備える端末装置。
  19.  アドレス情報の第1の変換表を記憶することと、
     接続先の上流ノードと配下の下流ノードとの間で送受信されるパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶された前記第1の変換表に基づいてプロセッサにより変換して中継することと、
    を含む通信方法。
  20.  中継するパケットの送信先情報又は送信元情報を、記憶されたアドレス情報の第1の変換表に基づいて変換する上流ノードに、前記第1の変換表の登録を要求するメッセージをプロセッサにより送信すること、
    を含む通信方法。
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