WO2023021713A1 - モバイルコアネットワークシステム、センタモバイルコアネットワークシステム、プロキシモバイルコアネットワークシステムおよび無線通信方法 - Google Patents

モバイルコアネットワークシステム、センタモバイルコアネットワークシステム、プロキシモバイルコアネットワークシステムおよび無線通信方法 Download PDF

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WO2023021713A1
WO2023021713A1 PCT/JP2021/030694 JP2021030694W WO2023021713A1 WO 2023021713 A1 WO2023021713 A1 WO 2023021713A1 JP 2021030694 W JP2021030694 W JP 2021030694W WO 2023021713 A1 WO2023021713 A1 WO 2023021713A1
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WO
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core network
network system
mobile core
terminal
information
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Application number
PCT/JP2021/030694
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English (en)
French (fr)
Inventor
悠樹 森
史彦 横田
Original Assignee
富士通株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00Connection management
    • H04W76/20Manipulation of established connections
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/02Inter-networking arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a mobile core network system, a center mobile core network system, a proxy mobile core network system and a wireless communication method.
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • URLLC ultra-reliable and low latency communications
  • mMTC Massive Machine Type Communication
  • a gateway is placed between a terminal and a base station, and the gateway aggregates transmission requests from multiple terminals and transmits them to the base station side, thereby reducing the exchange of control signals and reducing the processing load on the management server.
  • Patent Literature 1 Japanese Patent Literature 1 below.
  • the present invention aims to suppress congestion in the center even if the number of terminals increases.
  • a mobile core network system includes: a center mobile core network system that manages mobility information and session information of a plurality of terminals; a proxy mobile core network system that is connected, manages mobility information and session information of the plurality of terminals under its control, and processes communication between the plurality of terminals under its control and the center mobile core network system;
  • the center mobile core network system is required to connect the proxy mobile core network system as one of the plurality of terminals.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a mobile core network system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the entire mobile core network system.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the center mobile core network system.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the proxy mobile core network system.
  • FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration example of the mobile core network system.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the attach processing of the proxy mobile core network system.
  • FIG. 7 is a flow chart of attach processing of the proxy mobile core network system.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of terminal attachment processing within a site.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of processing when a terminal moves from inside a site to outside the site.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a mobile core network system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the entire mobile core network system.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the center
  • FIG. 10A is a flow chart showing processing when a terminal is attached and moved out of the site.
  • FIG. 10B is a flow chart showing processing when a terminal is attached and moved out of the site.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of processing when a terminal moves from outside the site to inside the site.
  • FIG. 12A is a flowchart showing processing when the terminal moves into the site.
  • Part 1 is a flowchart showing processing when the terminal moves into the site.
  • FIG. 12B is a flowchart showing processing when the terminal moves into the site.
  • FIG. 13 is a comparison diagram of distributed processing of the conventional technology and the embodiment.
  • Embodiments of the disclosed mobile core network system, center mobile core network system, proxy mobile core network system, and wireless communication method will be described in detail below with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of the mobile core network system according to the embodiment.
  • a mobile core network system 100 of the embodiment includes, for example, a center mobile core network system (Center5GC) 101 by 5GC and a proxy mobile core network system (Proxy5GC) 102 .
  • Center5GC center mobile core network system
  • Proxy5GC proxy mobile core network system
  • a large number of terminals (UE: User Equipment) 103 are connected to the center mobile core network system (Center5GC) 101 and the proxy mobile core network system (Proxy5GC) 102, respectively.
  • Center5GC center mobile core network system
  • Proxy5GC proxy mobile core network system
  • wireless communication management (mobility management/session management) of terminal 103 is performed in a multistage configuration using center mobile core network system (Center5GC) 101 and proxy mobile core network system (Proxy5GC) 102 .
  • Center5GC center mobile core network system
  • Proxy5GC proxy mobile core network system
  • This reduces the processing load on the center mobile core network system (Center5GC) 101 due to the concentration of access from a large number of terminals to the center mobile core network system (Center5GC) 101 on the center side, and suppresses congestion.
  • processing related to management of the terminal 103 is distributed and leveled among a plurality of proxy mobile core network systems (Proxy5GC) 102 for each site, for example.
  • proxy mobile core network system Proxy5GC
  • Center5GC center mobile core network system
  • the site-side proxy mobile core network system (Proxy5GC) 102 acts as a virtual UE with respect to the center side, and performs location registration and establishment of a shared session 131 on behalf of the terminal 103 under its control.
  • the site-side proxy mobile core network system (Proxy5GC) 102 performs mobility management and session establishment for the terminals 103 under its control.
  • the terminal 103 communicates via the individual session 132 or the shared session 131 within the site, and communicates via the individual session 132 outside the site, enabling seamless movement within and outside the site.
  • the center mobile core network system (Center5GC) 101 does not manage users within the site, but manages mobility session information individually only when outside the site.
  • a center mobile core network system (Center5GC) 101 is a 5GC system mainly for carriers that provides wide area services.
  • Center 5GC 101 can seamlessly move terminal 103 between Proxy 5GC and Center 5GC by the function of cooperation with proxy mobile core network system (Proxy 5GC) 102 .
  • Proxy 5GC proxy mobile core network system
  • a proxy mobile core network system (Proxy5GC) 102 is a 5GC system that provides services for specific sites. This Proxy5GC102 behaves as a special UE to Center5GC101.
  • Aggregation UE (UE0) 121 is a virtual UE function arranged in Proxy5GC102.
  • the Site5GC 122 is a 5GC system that controls the mobility and services of the UE 103 within the site deployed within the Proxy5GC 102 .
  • a shared session 131 is a session shared by multiple UEs 103 under the control of Proxy5GC 102 .
  • the shared session 131 processes traffic in units of sites (Proxy5GC 102), for example, in units of subnets.
  • the individual session 132 is a session established individually with the Site5GC 122 when the UE103 is inside the site, and with the Center5GC 101 when the UE103 is outside the site.
  • the Center5GC 101 holds connection management information 111, group management information 112, and routing management information 113.
  • the connection management information 111 is management information of the connection state of the UE 103, UE0 indicates Aggregation UE (UE0) 121, UE1 indicates detach (inside site), and UE2 indicates attach (outside site).
  • the group management information 112 is management information that associates the Aggregation UE 121 with the subordinate UE 103.
  • UE1 to UE3 among a plurality of terminals UE103 are member UEs, and are aggregated into one UE0 (121) (corresponding to multistage mobility described later).
  • the routing management information 113 separately holds routing information for individual sessions 132 and routing information for shared sessions 131 .
  • connection management information 141 is connection state management information based on movement of the UE 103 or the like.
  • UE1 and UE3 are located within the site, and UE2 is located outside the site due to detachment.
  • the IP address assignment information 142 is information of an IP address assigned from within the subnet for each terminal UE (103).
  • the mobile core network system 100 of the embodiment has the following 1. ⁇ 4. , and session continuation processing when the terminal UE103 moves.
  • the Proxy5GC 102 attaches to the Center5GC101 as a proxy UE0 representing the terminal UE under its control, and establishes a shared session 131 with the Center5GC101.
  • the shared session 131 subnet has, for example, an address range corresponding to the number of terminals UE103 that the Proxy5GC 102 accommodates under its control.
  • only one shared session 131 is described between Center5GC101 and Proxy5GC102, but it is not limited to this, and a plurality of shared sessions 131 can also be set.
  • Center 5GC 101 recognizes Proxy 5GC 102 under it as virtual terminal UE 0 and communicates with Proxy 5GC 102 by shared session 131 .
  • Center5GC 101 assigns an IP address group for each subnet and updates routing management information 113 for the subnet.
  • the Center5GC 101 establishes a U-plane session for each subnet that bundles a plurality of IP addresses that can be shared by IP addresses within the subnet.
  • the Proxy5GC 102 holds the IP address of the terminal UE 103 under its control and information for identifying inside/outside site in the IP address allocation information 142, and holds the routing information for each terminal UE (UE1, UE3) 103 in the routing management information 143.
  • FIG. 1 shows an example of IP address setting in each unit.
  • the terminal UE (UE2) 103 located outside the site communicates with the Center5GC 101 through an individual session 132 .
  • the mobility management/session processing functions implemented by the center mobile core network system (Center5GC) 101 are also deployed on the Proxy5GC 102 side.
  • the call processing terminates at the Proxy5GC102, and the Proxy5GC102 and the Center5GC101 cooperate to process the data communication that exits to the Center5GC101 side.
  • the Proxy5GC 102 for data communication from the Proxy5GC 102 to the Center5GC (public network) 101, by performing communication via the shared session 131, the number of sessions to be processed on the Center5GC 101 side can be reduced.
  • the IP address group of a plurality of terminals UE 103 can be notified, the routing processing can be consolidated, and the like can be performed.
  • the terminal UE (UE2) 103 has moved from under the control of Proxy5GC102 to under the control of Center5GC101.
  • the Proxy5GC 102 and the Center5GC 101 cooperate with each other to exchange session information, thereby enabling session continuation (continuous use of the IP address before and after the terminal UE 103 moves).
  • only one site's Proxy5GC 102 is placed under one Center 5GC 101, but for example, multiple Proxy5GCs can be placed in different areas.
  • a plurality of Proxy5GC 102 accommodates a plurality of terminals UE 103 respectively.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the entire mobile core network system.
  • Center5GC 101 is connected to a carrier network 201 such as the Internet.
  • a base station 202 is arranged between the Proxy5GC 102 and the terminal UE 103 to wirelessly connect with the terminal UE (103).
  • a Proxy5GC 102 is arranged, for example, for each of a plurality of base stations 202a and 202b corresponding to a predetermined site.
  • one Proxy5GC 102 is arranged, and one shared session 131 is set for each site (Proxy5GC 102) unit (subnet unit).
  • the Center5GC 101 is configured using a general-purpose server group 210.
  • Virtualization infrastructure 211 for example, Openstack, VMware, etc.
  • container infrastructure 212 for example, K8s
  • Center5GC101 is componentized for every function, and has the component of NSSF221, AUSF222, UDM223, and PCF224. It also has AMF 225, SMF 226, and UPF 227 components mainly related to the functionality of the embodiment.
  • the NSSF Network Slice Selection Function
  • AUSF Authentication Server Function
  • a UDM Unified Data Management
  • PCF Policy Control Function
  • An AMF Access and Mobility Management Function 225 performs mobility management such as subscriber authentication/security and location management of the terminal 103 .
  • An SMF Session Management Function
  • An SMF Session Management Function
  • a UPF User Plane Function
  • U-plane processing of user data.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the center mobile core network system.
  • Center5GC101 includes the functions of a processing unit 301 , a memory 302 , and communication interfaces 303 and 304 .
  • the processing unit 301 includes a mobility management processing unit 310, a session management processing unit 320, and a U-plane processing unit 330, each of which accesses the memory 302 to perform data processing.
  • the processing unit 301 (mobility management processing unit 310 to U-plane processing unit 330) functions as a communication processing unit that performs communication processing between the terminal 103 under the control of Center5GC101 and Proxy5GC102.
  • the mobility management processing unit 310 includes an attach processing unit 311, a communication data processing unit 312, and a mobility information cooperation unit 313.
  • the communication data processing unit 312 is connected to the communication interface (C plane) 303 , and performs attach processing of the terminal 103 by the attach processing unit 311 .
  • the mobility cooperation unit 313 is connected to the Proxy5GC (UE0) 102 and performs mobility information cooperation between the terminal UE103 and the Proxy5GC (UE0) 102 .
  • the session management processing unit 320 includes an IP address issue processing unit 321, a communication data processing unit 322, a routing information updating unit 323, a session establishment processing unit 324, and a session information linking unit 325.
  • the communication data processing unit 322 outputs the communication data of the terminal UE 103 and Proxy5GC (UE0) 102 to the IP address issue processing unit 321 .
  • the IP address issuance processing unit 321 processes issuance of an IP address to the terminal UE 103 and issuance of an IP address group to the Proxy5GC (UE0) 102 .
  • the routing information update unit 323 adds or deletes routing for the individual session 132 for the terminal UE 103 and Proxy5GC (UE0) 102, and updates the routing information.
  • the session establishment processing unit 324 performs processing for establishing an individual session 132 for the terminal UE 103 and Proxy5GC (UE0) 102 .
  • the session information linking unit 325 is connected to the Proxy5GC (UE0) 102 and links session information between the terminal UE103 and the Proxy5GC (UE0) 102.
  • the U-plane processing unit 330 includes a routing processing unit 331 and a communication data processing unit 332.
  • the routing processing unit 331 performs routing processing for the terminal 103 based on the routing updated by the routing updating unit 323 .
  • the communication data processing unit 332 performs data communication via the communication interface (U plane) 304 based on the routing of the routing processing unit 331 for the terminal 103 after session establishment.
  • the Center 5GC 101 of the embodiment adds an IP address group issuance processing function for the Proxy 5GC (UE0) 102 to the existing IP address issuance function for the IP address issuance processing unit 321 . Also, the routing information updating unit 323 is added with a function of adding/deleting routing for the individual session 132 .
  • Center5GC101 also links mobility information and session information between Center5GC101 and Proxy5GC (UE0) 102 by mobility information linking unit 313 and session information linking unit 325 . This realizes continuous use of the IP address when the terminal UE103 moves inside and outside the site.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the proxy mobile core network system.
  • the Proxy5GC102 has a processing unit 401, a memory 402, and communication interfaces 403 and 404 similar to those of the Center5GC101 shown in FIG.
  • the processing unit 401 (mobility management processing unit 310 to U plane processing unit 330) functions as a communication processing unit that performs communication processing between the terminal 103 under the control of Proxy5GC102 and Center5GC101.
  • a virtual mobile terminal processing unit 405 is provided in the processing unit 401 of the Proxy5GC 102 .
  • the virtual mobile terminal processing unit 405 is a processing unit for the Proxy5GC 102 to attach to the Center 5GC 101 as a virtual terminal UE0 and to establish the shared session 131 .
  • the Proxy5GC 102 can be communicatively connected to the Center 5GC 101 in the same manner as other terminals UE (103).
  • FIG. 5 is a diagram showing a hardware configuration example of the mobile core network system.
  • Center5GC101 mentioned above can use the computer apparatus comprised by the hardware shown in FIG.
  • Proxy5GC 102 can also be configured with the hardware shown in FIG.
  • the Center5GC 101 includes a CPU (Central Processing Unit) 501, a memory 502, a network interface (IF) 503, a recording medium IF 504, and a recording medium 505.
  • a bus 500 connects each unit.
  • the CPU 501 is an arithmetic processing unit that functions as a processing unit (processing unit 301 in FIG. 3) that controls the overall processing of Center5GC101.
  • Memory 502 includes non-volatile memory and volatile memory and corresponds to memory 302 in FIG.
  • the non-volatile memory is, for example, a ROM (Read Only Memory) that stores programs for the CPU 501 .
  • the volatile memory is, for example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), an SRAM (Static Random Access Memory), etc. used as a work area of the CPU 501 .
  • a network IF 503 is an interface that communicates and connects to a network 510 such as a core network, RAN, LAN, WAN, and the Internet.
  • RAN stands for Radio Access Network
  • LAN for Local Area Network
  • WAN Wide Area Network.
  • Center5GC101 communicates with the carrier network 201, Proxy5GC102, and the terminal 103 via this network IF503.
  • the recording medium IF 504 is an interface for reading and writing information processed by the CPU 501 with the recording medium 505 .
  • a recording medium 505 is a recording device that assists the memory 502 .
  • an HDD Hard Disk Drive
  • an SSD Solid State Drive
  • a USB Universal Serial Bus
  • Each function of the processing unit 301 of the Center5GC 101 shown in FIG. 3 can be realized by the CPU 501 executing the program recorded in the memory 502 or the recording medium 505 shown in FIG.
  • the functions of the processing unit 401 of the Proxy5GC 102 shown in FIG. 4 can be realized.
  • the general-purpose server group 210 that constitutes the Center5GC 101 and the Proxy5GC 102 shown in FIG. 2 can be configured using the general-purpose computer device shown in FIG.
  • the hardware configuration shown in FIG. 3 can be similarly applied to the terminal UE103.
  • connection management information 111 Various information (connection management information 111, group management information 112, routing management information 113) held by Center5GC 101 shown in FIG. 3 can be stored and held using the recording medium 505 shown in FIG. Similarly, various information (connection management information 141, IP address allocation information 142, routing management information 143) held by the Proxy5GC 102 shown in FIG. 4 can also be stored and held using the recording medium 505 of FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the attach processing of the proxy mobile core network system.
  • the Proxy5GC102 acts as a proxy UE0 representing the terminal UE103 under its control at the time of system start-up on the site side, requests an attach to the Center5GC101, and the Center5GC101 performs an attach process (step S601).
  • the connection management information 111 of the Center5GC 101 is attached to the Proxy5GC (UE0) 102 .
  • Center5GC101 establishes shared session 131 with Proxy5GC102 (step S602).
  • the Center5GC 101 assigns a plurality of IP addresses (IP address group) for each site.
  • IP address is, for example, 192.168.0.0/24, and "0/24" corresponds to a site unit (subnet unit), and is a session shared by terminals 103 under the control of Proxy5GC102.
  • Center5GC 101 then updates the routing management information 113 for the subnet (eg, 192.168.0.0/24).
  • a site-based (subnet-based) U-plane shared session 131 that bundles a plurality of IP addresses that can be shared by IP addresses within the subnet is established.
  • the Proxy5GC 102 performs attachment to the Center5GC 101 on behalf of the plurality of terminals 103 under its control, and establishes a shared session 131 .
  • FIG. 7 is a flowchart of the attach processing of the proxy mobile core network system. A processing example corresponding to the explanatory diagram of FIG. 6 is shown.
  • Proxy5GC102 transmits an attach processing request to Center5GC101 (step S701)
  • Center5GC101 performs attach processing (step S702).
  • Proxy5GC102 acts as terminal UE0 and transmits a location registration request to Center5GC101 (step S703).
  • Center5GC101 registers the mobility information and session information of Proxy5GC (UE0)102 (step S704).
  • Center 5GC 101 assigns an IP address (IP address group including subnet) for each site (for each Proxy 5GC 102) to Proxy 5GC 102 (step S705).
  • IP address IP address group including subnet
  • the Center 5GC 101 then updates the routing management information 113 (step S706), performs processing for establishing the shared session 131 with the Proxy 5GC 102 (step S707), and terminates the above processing.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of terminal attachment processing within a site. Assume that the terminal UE1 (103) under the control of Proxy5GC102 in the site issues an attach request to Proxy5GC102 as shown in FIG.8 after the process of attaching Proxy5GC102 shown in FIG. In this case, the Proxy5GC 102 performs an attach process for the terminal UE1 (103) (step S801).
  • the Proxy5GC 102 establishes an individual session #1 (132) with the terminal UE1 (103) (step S802).
  • the Proxy5GC 102 assigns the IP address (192.168.0.42/32) of the terminal UE1 (103) from within the subnet of the IP address group (192.168.0.0/24) assigned as the shared session. .
  • the Proxy5GC 102 updates the routing management information 143 for the IP address (eg 192.168.0.42/32).
  • the Proxy5GC 102 establishes an individual session #1 (132) for the target terminal UE1 (103).
  • the Proxy5GC 102 then adds the IP address (192.168.0.42) of the target terminal UE1 (103) as the IP address allocation information 142.
  • FIG. At this time, it indicates that the terminal UE1 (103) with the IP address 192.168.0.42 of the IP address allocation information 142 is in the site (under the Proxy5GC 102).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of processing when a terminal moves from inside a site to outside the site. A case will be described where the terminal UE1 (103) located under the Proxy5GC 102 within the site moves out of the site.
  • the terminal UE1 (103) that has moved out of the site transmits a location registration request to the Center5GC101, and the Center5GC101 performs attach processing for the terminal UE1 (103) (step S901).
  • Center5GC101 acquires mobility information and session information from Proxy5GC102 specified from the group management information 112 .
  • the terminal UE1 (103) is registered under the control of the Proxy5GC (UE0) 102, and the Center5GC 101 inquires of the Proxy5GC (UE0) 102 about the mobility information and session information of the terminal UE1 (103).
  • Center5GC101 establishes an individual session 132 for terminal UE1 (103) using the IP address assigned by Proxy5GC102.
  • the terminal UE1 (103) which has moved out of the site, can continue to use the IP address used when it was located within the site.
  • Center5GC101 updates the routing management information 113 of Center5GC101 for the IP address.
  • the IP address of terminal UE1 (103) can be continuously used as 192.168.0.42/32 (individual session).
  • the Center 5 GC 101 sets a higher priority for the individual session 132 of the terminal UE 1 ( 103 ) than the route of the shared session 131 with the Proxy 5 GC 102 stored in the routing management information 113 .
  • Center5GC101 adds the information of the individual session 132 of the terminal UE1 (103) above the route information (IP address) of the shared session 131 with the Proxy5GC102 in the routing management information 113 shown in FIG.
  • the Center 5 GC 101 sets a higher priority to information positioned higher in the routing management information 113 .
  • the Center5GC 101 preferentially communicates with the terminal UE1 (103).
  • the routing information (routing management information 143) of the IP address of the terminal UE1 (103) is deleted, and the terminal UE1 (103) in the IP address allocation information 142 is updated to outside the site.
  • Figs. 10A and 10B are flow charts showing the process when a terminal is attached and moved outside the site. 9 shows an example of processing corresponding to the attach processing of the terminal UE1 (103) within the site shown in FIG. 8 and the movement of the terminal UE1 (103) from within the site to outside the site shown in FIG.
  • the terminal UE1 (103) within the site requests the Proxy5GC 102 for an attach process (step S1001).
  • the Proxy5GC 102 performs attach processing for the terminal UE1 (103) (step S1002).
  • the terminal UE1 (103) transmits a location registration request to the Proxy5GC 102 (step S1003), and the Proxy5GC 102 registers mobility information and session information of the terminal UE1 (103) (step S1004).
  • step S1005 when the terminal UE1 (103) moves from inside the site to outside the site (step S1005), the terminal UE1 (103) transmits a location registration request to Center5GC101 (step S1006).
  • the Center5GC 101 receives the location registration request from the terminal UE1 (103) (step S1007), and determines whether or not the terminal UE1 (103) has been attached (step S1008). As a result of the determination, if attached (step S1008: Yes), the Center5GC 101 performs normal (existing) location registration of the terminal UE1 (103) (step S1009).
  • step S1008 determines whether the terminal UE1 (103) is a multistage mobility target (intensive UE set in the group management information 112) (step S1010). As a result of determination, if the moved terminal UE1 (103) is not a target for multistage mobility (step S1010: No), the Center5GC 101 rejects the location registration of the terminal UE1 (103) (step S1011).
  • step S1010 determines whether the determination result of step S1010 is multistage mobility target (step S1010: Yes).
  • Center5GC101 identifies Proxy5GC102 to which terminal UE1 (103) belongs from group management information 112 (step S1012).
  • Proxy5GC102 searches for mobility information and session information, and updates the information of terminal UE1 (103) that has moved (step S1013).
  • the Proxy5GC 102 changes the terminal UE1 (103) of the connection management information 141 to detach, deletes the information of the terminal UE1 (103) from the routing management information 143, and changes the terminal UE1 (103) of the IP address allocation information 142 to the site. change outside.
  • Center5GC101 acquires mobility information and session information from Proxy5GC102 (step S1014). For example, the IP address in use by the terminal UE1 (103) is acquired.
  • the Center5GC101 determines whether or not the terminal UE1 (103) has been attached with the Proxy5GC102 (step S1015). As a result of the determination, if not attached (step S1015: No), the Center5GC 101 rejects the location registration of the terminal UE1 (103) (step S1016).
  • step S1015 determines whether the Proxy5GC 102 has already attached (step S1015: Yes). If the determination result of step S1015 is that the Proxy5GC 102 has already attached (step S1015: Yes), the Center5GC 101 performs an attach process for the terminal UE1 (103) (step S1017).
  • the Center 5GC 101 determines whether or not the session of the terminal UE1 (103) is being established in the Proxy5GC 102 (step S1018). As a result of determination, if the session is not being established (step S1018: No), the Center5GC 101 terminates the above processing.
  • step S1018 if the session of the terminal UE1 (103) is being established by the Proxy5GC 102 (step S1018: Yes), the Center5GC 101 performs processing for establishing the individual session 132 of the terminal UE1 (103) (step S1019). The Center5GC 101 then terminates the above processing.
  • step S1019 for example, the Center 5GC 101 receives the IP address assigned by the Proxy 5GC 102 to the terminal UE1 (103) outside the site, and establishes a session to continuously use the IP address.
  • the Center 5GC 101 changes the terminal UE1 (103) in the connection management information 111 to attach, and assigns the IP address used by the terminal UE1 in the routing management information 113.
  • the Center5GC101 sets a higher priority for the individual session 132 of the terminal UE1 (103) than the route of the shared session 131 with the Proxy5GC102.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of processing when a terminal moves from outside the site to inside the site.
  • the terminal UE1 (103) located outside the site under the control of Center5GC101
  • Proxy5GC102 within the site will be described with reference to FIG.
  • the terminal UE1 (103) that has moved into the site transmits a location registration request to the Proxy5GC102. Then, the Proxy5GC 102 receives the location registration request of the terminal UE1 (103) and performs an attach process for the terminal UE1 (103) (step S1101). At this time, Proxy5GC102 acquires mobility information and session information from Center5GC101 of a higher rank. At this time, the Proxy5GC 102 obtains from the connection management information 111 of the Center5GC 101 that the terminal UE1 (103) is detached.
  • the Proxy5GC 102 performs processing for establishing an individual session for the terminal UE1 (103) (step S1102).
  • Proxy5GC102 establishes an individual session 132 with terminal UE1 (103) using the IP address (192.168.0.42/32) assigned by Center5GC101.
  • the IP address of terminal UE1 (103) can continue to be used as 192.168.0.42/32.
  • the routing information (192.168.0.42/32) of the individual session of the terminal UE1 (103) is deleted from the routing management information 113.
  • the route of the individual session #1 (192.168.0.42/32) is updated as the routing management information 143 for the IP address of the terminal UE1 (103).
  • the terminal UE1 (103) in the IP address assignment information 142 of the Proxy5GC 102 is updated from outside the site to inside the site.
  • FIG. 12A and 12B are flowcharts showing the processing when the terminal moves into the site.
  • FIG. 11 shows a processing example corresponding to movement of the terminal UE1 (103) from outside the site shown in FIG. 11 to inside the site.
  • terminal UE1 (103) outside the site moves inside the site (under a certain Proxy5GC102) (step S1201).
  • the terminal UE1 (103) transmits a location registration request to the Proxy5GC 102 (step S1202).
  • the Proxy5GC 102 receives the location registration request from the terminal UE1 (103) (step S1203), and determines whether or not the terminal UE1 (103) has been attached (step S1204). As a result of the determination, if attached (step S1204: Yes), the Proxy5GC 102 performs normal (existing) location registration of the terminal UE1 (103) (step S1205).
  • step S1204 determines whether the terminal UE1 (103) is a multistage mobility target (step S1206). As a result of the determination, if the moved terminal UE1 (103) is not a target for multistage mobility (step S1206: No), the Proxy5GC 102 rejects the location registration of the terminal UE1 (103) (step S1207).
  • step S1206 determines whether the determination result of step S1206 is multistage mobility target (step S1206: Yes).
  • Proxy5GC 102 identifies Center5GC 101 connected above itself (step S1208).
  • Center5GC101 searches the mobility information and session information of the corresponding terminal UE1 (103) according to the notification from Proxy5GC102, and updates the information of the moved terminal UE1 (103) (step S1209).
  • the Center5GC 101 changes the terminal UE1 (103) in the connection management information 111 to attached, and deletes the individual session information for the terminal UE1 (103) from the routing management information 113.
  • Proxy5GC102 acquires mobility information and session information from Center5GC101 (step S1210). For example, the IP address in use by the terminal UE1 (103) is acquired.
  • the Proxy5GC 102 determines whether or not the terminal UE1 (103) has been attached by the Center5GC 101 (step S1211). As a result of the determination, if not attached (step S1211: No), the Proxy5GC 102 rejects the location registration of the terminal UE1 (103) (step S1212).
  • step S1211 determines whether the Center5GC101 has already attached (step S1211: Yes). If the determination result of step S1211 indicates that the Center5GC101 has already attached (step S1211: Yes), the Proxy5GC102 performs the attach process for the terminal UE1 (103) (step S1213).
  • the Proxy5GC 102 determines whether or not the session of the terminal UE1 (103) is being established with the Center5GC 101 (step S1214). As a result of determination, if the session is not being established (step S1214: No), the Proxy5GC 102 terminates the above processing.
  • step S1214 if the session of the terminal UE1 (103) is being established in the Center5GC 101 (step S1214: Yes), the Proxy5GC 102 performs the process of establishing the individual session 132 of the terminal UE1 (103) (step S1215). Then, the Proxy5GC 102 terminates the above processing.
  • step S1215 for example, the Proxy5GC 102 uses the IP address assigned by the Center 5GC 101 to the terminal UE1 (103) that has moved into the site, establishes a session in which the IP address is continuously used, and ends the above processing.
  • the Proxy5GC 102 additionally updates the information (IP address) of the individual session #1 for the communication of the terminal UE1 (103) in the routing management information 143, and changes the terminal UE1 in the connection management information 141 to attach. Also, the terminal UE1 (103) in the IP address allocation information 142 is changed from outside the site to inside the site.
  • FIG. 13 is a comparison diagram of distributed processing according to the conventional technology and the embodiment.
  • FIG. 13(a) shows a system example in which a large number of terminals UE103 are connected to an existing 5GC 101
  • FIG. 13(b) shows a system example in which multiple Proxy5GCs 102 are arranged under the Center 5GC 101 of the embodiment.
  • the 5GC 101 processes 10 million sessions. In this case, 10 million sessions must be processed by one logical node (5GC101).
  • the session disconnection performance is 6000000 (sessions/min) due to the restart of the terminal UE 103 or the like, session disconnection will take more than one minute, which will affect the communication service.
  • each Proxy5GC102 will perform distributed processing of one million units (one million sessions), and Center5GC101 will perform distributed processing of ten sessions.
  • the session disconnection performance is 6000000 (sessions/min) due to the restart of the terminal UE 103, etc.
  • the session disconnection can be completed in about 10 seconds. It can be small compared to technology.
  • the number of processing sessions can be suppressed compared to the conventional technology, the processing performance of each logical node can be leveled, and the processing can be stabilized.
  • concentration of processing load on one Center 5 GC 101 can be suppressed.
  • the mobile core network system 100 includes a center mobile core network system that manages mobility information and session information of a plurality of terminals, and is connected to the center mobile core network system and has a plurality of terminals under its control.
  • a proxy mobile core network system that is connected and manages mobility information and session information of a plurality of terminals under its control, and processes communication between a plurality of terminals under its control and the center mobile core network system.
  • the center mobile core network system connects the proxy mobile core network system as one terminal among a plurality of terminals.
  • the proxy mobile core network system performs processing related to communication of a plurality of terminals, access concentration to the center mobile core network system can be prevented, and the center mobile core network system processing load can be reduced. Also, for example, by arranging a plurality of proxy mobile core network systems for each site, processing can be distributed and leveled among the proxy mobile core network systems. Then, the mobile core network system can cope with an increase in the number of sessions processed due to communication connections of a large number of terminals, and can suppress the congestion state of the center mobile core network system.
  • the proxy mobile core network system terminates call control of multiple terminals under its control, and processes data communication to the center mobile core network system in cooperation with the center mobile core network in a shared session.
  • the proxy mobile core network system shares the function of call control for many terminals within the site.
  • data communication to the center mobile core network system through the proxy mobile core network system is processed in cooperation with the proxy side and center side mobile core network systems, enabling efficient communication management of a large number of terminals. It will be possible to divide the functions and share them.
  • the proxy mobile core network system performs data communication with terminals in individual sessions. Also, the center mobile core network system sets an IP address including a subnet for each shared session with the proxy mobile core network system. By using these individual sessions and shared sessions, communication between systems can be made efficient, and a large number of terminals can be efficiently managed.
  • the proxy mobile core network system and the center mobile core network system send and receive session information of the terminal that has moved. to continue the session. For example, the proxy mobile core network system and the center mobile core network system continue to use the IP address of the terminal before it moved. As a result, even when the terminal moves inside or outside the site, the session can be continued, and an increase in communication processing can be suppressed to prevent congestion.
  • the proxy mobile core network system manages the mobility information and session information of the terminals under its control, and communicates in individual sessions.
  • the center mobile core network system does not manage the terminals under the proxy mobile core network system, but manages the mobility information and session information of the terminals directly under the control of the proxy mobile core network system, and communicates in individual sessions.
  • the center mobile core network system and the proxy mobile core network system can efficiently manage the terminals required for each.
  • the center mobile core network system includes connection management information indicating the connection status of terminals under its control, information on a proxy mobile core network system set as one of the terminals, and information on terminals under this proxy mobile core network system. and routing management information indicating routing information of the plurality of terminals under its control.
  • the proxy mobile core network system includes connection management information indicating the connection status of subordinate terminals, IP address assignment information indicating IP addresses of subordinate terminals, and routing management information indicating routing information of subordinate terminals. have. When the terminal moves, the proxy mobile core network system and the center mobile core network system transmit and receive the session information of the moved terminal to continue the session.
  • the center mobile core network system may set a high communication priority of the routing information corresponding to the terminal that has become subordinate due to the movement among the routing management information. In this way, by updating and holding the information related to the connection between the center mobile core network system and the proxy mobile core network system and the status of the terminals under each system, it is possible to flexibly cope with the connection status that changes with time, such as the movement of terminals. management.
  • the terminal wireless communication method described in the embodiment of the present invention can be realized by causing a processor such as a server to execute a program prepared in advance.
  • This method is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, flexible disk, CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disk), flash memory, etc., and read from the recording medium by a computer. It is executed by The method may also be distributed over a network such as the Internet.
  • UE 100 mobile core network system 101 center mobile core network system (Center5GC) 102 Proxy Mobile Core Network System (Proxy5GC) 103 terminal (UE) 111, 141 connection management information 112 group management information 113, 143 routing management information 131 shared session 132 individual session 142 IP address allocation information 201 carrier network 202 base station 210 general-purpose server group 211 virtualization base 212 container base 301, 401 processing unit 302 , 402 memory 303, 304, 403, 404 communication interface 310 mobility management processing unit 320 session management processing unit 330 U-plane processing unit 405 virtual mobile terminal processing unit 501 CPU 502 memory 503 network interface 505 recording medium 510 network

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Abstract

モバイルコアネットワークシステム(100)は、センタモバイルコアネットワークシステム(101)に多段接続され、サイト内の配下の複数の端末(UE)のモビリティ情報とセッション情報を管理する複数のプロキシモバイルコアネットワークシステム(102)を有する。プロキシモバイルコアネットワークシステム(102)は、配下に複数の端末(UE)が接続され、配下の複数の端末(UE)のモビリティ情報およびセッション情報を管理し、配下の複数の端末(UE)とセンタモバイルコアネットワークシステム(101)との間の通信を処理する。センタモバイルコアネットワークシステム(101)は、プロキシモバイルコアネットワークシステム(102)を複数の端末(UE)のうちの1つの端末(UE0)として接続する。

Description

モバイルコアネットワークシステム、センタモバイルコアネットワークシステム、プロキシモバイルコアネットワークシステムおよび無線通信方法
 本発明は、モバイルコアネットワークシステム、センタモバイルコアネットワークシステム、プロキシモバイルコアネットワークシステムおよび無線通信方法に関する。
 5Gで規定される通信方式では、様々な種類の通信が多数接続され、主要なサービスとしてeMBB、URLLC、mMTCといった要件が求められている。eMBB(enhanced Mobile BroadBand)は高速大容量の無線通信、URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)は超高信頼低遅延通信を示す。mMTC(Massive Machine Type Communication)は大規模IoT(Internet of Things)等の超大量端末同時接続である。
 ここで、mMTCの大量端末同時接続を実現するには、通信制御を行うセンタでは、輻輳制御やセッション処理数増加への対応が必要となる。
 従来、例えば、端末と基地局との間にゲートウェイを配置し、ゲートウェイが複数の端末の送信要求を集約して基地局側に送信することで、制御信号のやり取りを減らし管理サーバの処理負担を軽減する技術がある(例えば、下記特許文献1参照。)。
特開2014-209676号公報
 しかしながら、従来技術では、mMTCで多数の端末が再開やイベント等(再起動等を含む)による一斉アタッチや切断等が生じた場合、センタに処理負担がかかり、輻輳状態が生じた。現状のmMTCでは、1つのモバイルコア機能(センタ)に処理すべき端末数やセッション数が集中することになる。また、特許文献1の技術を5GC(5G mMTC)に適用してローカル5G側にゲートウェイを設けただけでは、ローカル5Gエリアからキャリアネットワーク(公衆網)等へのハンドオーバーに対しIPアドレスの継続性を維持できない。
 一つの側面では、本発明は、端末数が増大してもセンタの輻輳を抑制できることを目的とする。
 本発明の一側面によれば、モバイルコアネットワークシステムは、複数の端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理するセンタモバイルコアネットワークシステムと、前記センタモバイルコアネットワークシステムに接続され、配下に前記端末が複数接続され、配下の複数の前記端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理し、配下の複数の前記端末と前記センタモバイルコアネットワークシステムとの間の通信を処理するプロキシモバイルコアネットワークシステムと、を含み、前記センタモバイルコアネットワークシステムは、前記プロキシモバイルコアネットワークシステムを複数の前記端末のうちの1つの端末として接続することを要件とする。
 本発明の一態様によれば、端末数が増大してもセンタの輻輳を抑制できるという効果を奏する。
図1は、実施の形態にかかるモバイルコアネットワークシステムの説明図である。 図2は、モバイルコアネットワークシステム全体の構成例を示す図である。 図3は、センタモバイルコアネットワークシステムの機能ブロック図である。 図4は、プロキシモバイルコアネットワークシステムの機能ブロック図である。 図5は、モバイルコアネットワークシステムのハードウェア構成例を示す図である。 図6は、プロキシモバイルコアネットワークシステムのアタッチ処理の説明図である。 図7は、プロキシモバイルコアネットワークシステムのアタッチ処理のフローチャートである。 図8は、サイト内での端末のアタッチ処理の説明図である。 図9は、サイト内からサイト外への端末の移動時の処理の説明図である。 図10Aは、端末のアタッチおよびサイト外への移動時の処理を示すフローチャートである。(その1) 図10Bは、端末のアタッチおよびサイト外への移動時の処理を示すフローチャートである。(その2) 図11は、サイト外からサイト内への端末の移動時の処理の説明図である。 図12Aは、端末のサイト内への移動時の処理を示すフローチャートである。(その1) 図12Bは、端末のサイト内への移動時の処理を示すフローチャートである。(その2) 図13は、従来技術と実施の形態の分散処理の対比図である。
(実施の形態)
 以下に図面を参照して、開示のモバイルコアネットワークシステム、センタモバイルコアネットワークシステム、プロキシモバイルコアネットワークシステムおよび無線通信方法の実施の形態を詳細に説明する。
 図1は、実施の形態にかかるモバイルコアネットワークシステムの説明図である。実施の形態のモバイルコアネットワークシステム100は、例えば、5GCによるセンタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101と、プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102とを含む。
 センタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101と、プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102には、それぞれ多数の端末(UE:User Equipment)103が通信接続される。
 実施の形態では、端末103の無線通信管理(モビリティ管理・セッション管理)をセンタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101と、プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102とを用いた多段構成で行う。これにより、センタ側のセンタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101への多数の端末のアクセス集中によるセンタモバイルコアネットワークシステム101の処理負担を軽減し、輻輳を抑制する。また、端末103の管理にかかる処理を例えば、サイトごとの複数のプロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102間で分散させて平準化させる。
 なお、図1の例では、便宜上、プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102を一つのみ記載してある。実際には、プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102は複数配置され、一つのセンタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101に接続される。
 また、サイト側のプロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102は、センタ側に対して仮想的なUEとして振る舞い、配下の端末103を代表して位置登録や共用セッション131の確立を実施する。
 また、サイト側のプロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102は、配下の端末103のモビリティ管理やセッション確立を実施する。
 端末103は、サイト内では個別セッション132、あるいは共用セッション131を介して通信し、サイト外では個別セッション132を介して通信することで、サイト内外をシームレスに移動可能である。
 センタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101は、サイト内のユーザは管理せず、サイト外時のみ個別にモビリティ・セッション情報を管理する。
 図1を用いて各部の構成を説明する。センタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101は、広域のサービスを提供する主としてキャリア向けの5GCシステムである。Center5GC101は、プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102との連携機能により、Proxy5GCとCenter 5GC間で端末103はシームレスに移動できる。
 プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)102は、特定のサイトに対するサービスを提供する5GCシステムである。このProxy5GC102は、Center5GC101に対しては特殊なUEとして振る舞う。
 Proxy5GC102内には、アグリゲーション(Aggregation)UE(UE0)121と、サイト(Site)5GC122の機能が配置される。Aggregation UE(UE0)121は、Proxy5GC102内に配置される仮想的なUE機能である。Site5GC122は、Proxy5GC102内に配備されるサイト内のUE103のモビリティやサービスを制御する5GCシステムである。
 共用セッション131は、Proxy5GC102配下の複数のUE103で共用するセッションである。共用セッション131は、サイト(Proxy5GC102)単位、例えばサブネット単位のトラヒックを処理する。
 個別セッション132は、UE103がサイト内にいるときはSite5GC122との間、また、UE103がサイト外にいるときはCenter5GC101との間で個別に確立するセッションである。
 Center5GC101は、接続管理情報111、グループ管理情報112、ルーティング管理情報113、を保持する。接続管理情報111は、UE103の接続状態の管理情報であり、UE0はAggregation UE(UE0)121を示し、UE1はデタッチ(サイト内)、UE2はアタッチ(サイト外)を示す。
 グループ管理情報112は、Aggregation UE121と配下のUE103とを対応付けた管理情報である。図1の例では、複数の端末UE103のうち、UE1~3がメンバUEであり、一つのUE0(121)に集約されている(後述する多段モビリティに相当)ことが示されている。
 ルーティング管理情報113は、個別セッション132用のルーティング情報と、共用セッション131用のルーティング情報を個別に保持する。
 また、Proxy5GC102は、接続管理情報141、IPアドレス割り当て情報142、ルーティング管理情報143を保持する。接続管理情報141は、UE103の移動等に基づく接続状態の管理情報である。図1の例では、UE1,UE3はサイト内に位置し、UE2はデタッチによりサイト外に位置していることを示す。IPアドレス割り当て情報142は、端末UE(103)毎にサブネット内から払い出すIPアドレスの情報である。
 実施の形態のモバイルコアネットワークシステム100は、以下の1.~4.に示すアタッチ、および端末UE103の移動時のセッション継続の処理を行う。
(1.プロキシ5GCのアタッチ)
 Proxy5GC102は、システム立ち上げ時に、配下の端末UEを代表したプロキシUE0として、Center5GC101にアタッチを実施し、Center5GC101との間で共用セッション131を確立する。
 共用セッション131のサブネットは、例えば、Proxy5GC102が配下に収容する端末UE103の数に対応したアドレス範囲を有する。なお、図1の例では、Center5GC101とProxy5GC102との間には一つの共用セッション131のみを記載したが、これに限らず、複数の共用セッション131を設定することもできる。
(2.サイト内でのUE103のアタッチ)
 次に、サイト内のProxy5GC102配下の端末UE103がProxy5GC102にアタッチ処理を実施すると、Proxy5GC102が端末UE103に対する個別セッション132を確立する。
(3.サイト内からサイト外への端末UE103の移動)
 サイト内のProxy5GC102配下からサイト外への端末UE(UE2)103の移動時においては、サイト外に移動した端末UE103がCenter5GC101に対し位置登録を実施する。そして、Center5GC101は、Proxy5GC102で割り当てられていたIPアドレスを継続使用する個別セッション132を確立する。
(4.サイト外からサイト内への端末UE103の移動)
 サイト外のCenter5GC101配下からサイト内のProxy5GC102直下への端末UE103の移動時においては、サイト内に移動した端末UE103がProxy5GC102に対し位置登録を実施する。そして、Proxy5GC102は、Center5GC101で割り当てられていたIPアドレスを継続使用する個別セッション132を確立する。これら各処理1.~4.の詳細は後述する。
 図1に示す構成例において、Center5GC101は、配下のProxy5GC102を仮想的な端末UE0として認識し、Proxy5GC102との間は共用セッション131で通信を行う。Center5GC101は、サブネット単位のIPアドレス群を払い出し、サブネットに対するルーティング管理情報113を更新する。Center5GC101は、サブネット内のIPアドレスで共用可能な複数のIPアドレスを束ねたサブネット単位のUプレーンのセッションを確立する。
 Proxy5GC102配下の複数の端末UE103(UE1,UE3)は、Proxy5GC102との間の個別セッション132により通信を行う。Proxy5GC102は、IPアドレス割り当て情報142に配下の端末UE103のIPアドレスとサイト内/外を識別する情報を保持し、ルーティング管理情報143に端末UE(UE1,UE3)103毎のルーティング情報を保持する。図1には、各部におけるIPアドレスの設定例を記載してある。
 また、サイト外に位置する端末UE(UE2)103は、Center5GC101との間で個別セッション132により通信を行う。
 上記構成のモバイルコアネットワークシステム100では、センタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)101が実施するモビリティ管理・セッション処理機能をProxy5GC102側にも配備している。これにより、呼処理はProxy5GC102にて終端し、Center5GC101側へ抜けるデータ通信についてはProxy5GC102とCenter5GC101とが連携して処理を行う。
 そして、Proxy5GC102からCenter5GC(公衆網)101に抜けるデータ通信については、共用セッション131を介した通信を行うことで、Center5GC101側で処理すべきセッション数を低減することができる。例えば、複数の端末UE103のIPアドレス群の通知、ルーティング処理の集約の活用等が行える。
 さらに、端末UE(UE2)103がProxy5GC102配下からCenter5GC101配下に移動したとする。この場合Proxy5GC102およびCenter5GC101が相互に連携してセッション情報を交換することで、セッション継続(端末UE103移動前後でのIPアドレスの継続利用)を可能とする。
 図1の構成例では、一つのCenter5GC101の配下に一つのサイトのProxy5GC102の配置のみを示したが、例えば、異なるエリア別に複数のProxy5GCを配置することができる。複数のProxy5GC102は、それぞれ複数の端末UE103を収容する。このようなシステム構成により、モバイルコアネットワークシステム100が収容する端末UE103の数が増大しても、Proxy5GC102が端末UE103を収容するため、Center5GC101のみにセッションの処理負担が集中することを防ぐことができる。また、Center5GC101とProxy5GC102とで分散処理でき、通信サービスの平準化および安定化を図ることができる。
 図2は、モバイルコアネットワークシステム全体の構成例を示す図である。Center5GC101は、インターネット等のキャリア網201に接続される。また、図1では省略したが、Proxy5GC102と端末UE103との間には、基地局202が配置され、端末UE(103)との間を無線接続する。
 Proxy5GC102は、例えば、所定サイトに対応した複数の基地局202a,202b毎に配置される。図2の例ではProxy5GC102を1台配置した例であり、この一つのサイト(Proxy5GC102)単位(サブネット単位)に一つの共用セッション131を設定する。
 Center5GC101は、汎用サーバ群210を用いて構成される。汎用サーバ群210上で動作する仮想化基盤211(例えばOpenstackやVMware等)、コンテナ基盤212(例えばK8s等)の基盤機能により、各モバイルコア機能が仮想的に複数サーバ上で動作する。Center5GC101は機能毎にコンポーネント化され、NSSF221、AUSF222、UDM223、PCF224のコンポーネントを有する。また、主に実施の形態の機能に関連するAMF225、SMF226、UPF227のコンポーネントを有する。
 NSSF(Network Slice Selection Function)221はスライス毎のSMF226の選択を行う。AUSF(AUthentication Server Function)222はsubscriber認証用サーバの機能である。UDM(Unified Data Management)223はsubscriber関連情報を保持する、PCF(Policy Control Function)224はポリシー制御を行う。
 AMF(Access and Mobility Management Function)225はsubscriber認証・セキュリティ、端末103の位置管理等のモビリティ管理を行う。SMF(Session Management Function)226はセッション管理を行う。UPF(User Plane Function)227はユーザデータのパケット転送(Uプレーン処理)を行う。
 図3は、センタモバイルコアネットワークシステムの機能ブロック図である。Center5GC101の内部機能を示す。Center5GC101は、処理部301、メモリ302,通信インターフェース303,304の機能を含む。処理部301は、モビリティ管理処理部310、セッション管理処理部320、Uプレーン処理部330を含み、それぞれメモリ302にアクセスしてデータ処理を行う。処理部301(モビリティ管理処理部310~Uプレーン処理部330)は、Center5GC101配下の端末103およびProxy5GC102との間の通信処理を行う通信処理部として機能する。
 モビリティ管理処理部310は、アタッチ処理部311、通信データ処理部312、モビリティ情報連携部313を含む。通信データ処理部312は、通信インターフェース(Cプレーン)303に接続され、アタッチ処理部311により端末103のアタッチ処理を行う。また、モビリティ連携部313はProxy5GC(UE0)102と接続され、端末UE103およびProxy5GC(UE0)102との間のモビリティ情報の連携を行う。
 セッション管理処理部320は、IPアドレス払出処理部321、通信データ処理部322、ルーティング情報更新部323、セッション確立処理部324、セッション情報連携部325を含む。通信データ処理部322は端末UE103およびProxy5GC(UE0)102の通信データをIPアドレス払出処理部321に出力する。IPアドレス払出処理部321は、端末UE103へのIPアドレスの払出、およびProxy5GC(UE0)102に対するIPアドレス群の払出を処理する。
 ルーティング情報更新部323は、端末UE103およびProxy5GC(UE0)102に対する個別セッション132向けのルーティングの追加や削除等を行い、ルーティング情報を更新する。セッション確立処理部324は、端末UE103およびProxy5GC(UE0)102に対する個別セッション132の確立の処理を行う。
 セッション情報連携部325は、Proxy5GC(UE0)102と接続され、端末UE103およびProxy5GC(UE0)102との間のセッション情報の連携を行う。
 Uプレーン処理部330は、ルーティング処理部331、通信データ処理部332を含む。ルーティング処理部331は、ルーティング更新部323による更新後のルーティングに基づく端末103のルーティング処理を行う。また、通信データ処理部332は、セッション確立後の端末103について、ルーティング処理部331のルーティングに基づき通信インターフェース(Uプレーン)304を介したデータ通信を行う。
 実施の形態のCenter5GC101は、IPアドレス払出処理部321について、既存のIPアドレス払出の機能にProxy5GC(UE0)102用のIPアドレス群の払出処理機能を付加している。また、ルーティング情報更新部323について、個別セッション132用のルーティングの追加・削除の機能を付加している。
 また、Center5GC101は、モビリティ情報連携部313とセッション情報連携部325により、Center5GC101とProxy5GC(UE0)102間のモビリティ情報とセッション情報の連携を行う。これにより、端末UE103のサイト内外の移動時におけるIPアドレスの継続利用を実現する。
 図4は、プロキシモバイルコアネットワークシステムの機能ブロック図である。Proxy5GC102は、図3に示したCenter5GC101と同様の処理部401、メモリ402、通信インターフェース403,404を有し、それぞれの内部機能は、図3と同じ符号を付してある。処理部401(モビリティ管理処理部310~Uプレーン処理部330)は、Proxy5GC102配下の端末103およびCenter5GC101との間の通信処理を行う通信処理部として機能する。
 そして、Proxy5GC102の処理部401には、仮想移動端末処理部405が設けられる。仮想移動端末処理部405は、Proxy5GC102がCenter5GC101に対する仮想的な端末UE0としてアタッチや共用セッション131の確立を行うための処理部である。これにより、Center5GC101に対しProxy5GC102を他の複数の端末UE(103)と同様に通信接続可能になる。
 図5は、モバイルコアネットワークシステムのハードウェア構成例を示す図である。上述したCenter5GC101は、図5に示すハードウェアで構成されたコンピュータ装置を用いることができる。Proxy5GC102についても、同様に図5で示すハードウェアで構成できる。
 例えば、Center5GC101は、CPU(Central Processing Unit)501、メモリ502、ネットワークインターフェース(IF)503、記録媒体IF504、記録媒体505、を含む。500は各部を接続するバスである。
 CPU501は、Center5GC101の全体の処理を司る処理部(図3の処理部301)として機能する演算処理装置である。メモリ502は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含み、図3のメモリ302に相当する。不揮発性メモリは、例えば、CPU501のプログラムを格納するROM(Read Only Memory)である。揮発性メモリは、例えば、CPU501のワークエリアとして使用されるDRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)等である。
 ネットワークIF503は、コアネットワーク、RAN、LAN、WAN、インターネットなどのネットワーク510に通信接続するインターフェースである。RANはRadio Access Network、LANはLocal Area Network、WANはWide Area Networkの略である。このネットワークIF503を介して、Center5GC101は、キャリア網201、Proxy5GC102、端末103と通信接続する。
 記録媒体IF504は、CPU501が処理した情報を記録媒体505との間で読み書きするためのインターフェースである。記録媒体505は、メモリ502を補助する記録装置である。記録媒体505は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)や、SSD(Solid State Drive)、USB(Universal Serial Bus)フラッシュドライブ等を用いることができる。
 図5に示したメモリ502または記録媒体505に記録されたプログラムをCPU501が実行することにより、図3に示したCenter5GC101の処理部301の各機能を実現することができる。
 同様に、図5に示した構成により、図4に示したProxy5GC102の処理部401の機能を実現できる。ここで、図2に示したCenter5GC101およびProxy5GC102を構成する汎用サーバ群210は、図5に示した汎用のコンピュータ装置を用いて構成できる。また、図3に示したハードウェア構成は、端末UE103についても同様に適用できる。
 また、図3に示したCenter5GC101が保持する各種情報(接続管理情報111、グループ管理情報112、ルーティング管理情報113)は、図5の記録媒体505を用いて記憶保持できる。同様に、図4に示したProxy5GC102が保持する各種情報(接続管理情報141、IPアドレス割り当て情報142、ルーティング管理情報143)についても、図5の記録媒体505を用いて記憶保持できる。
(モバイルコアネットワークのアタッチおよびセッション継続の処理の詳細)
 次に、モバイルコアネットワークシステム100のCenter5GC101、およびProxy5GC102が連携して上述の1.~4.に示したアタッチ、および端末UE103の移動時のセッション継続の処理の詳細について説明する。
(1.プロキシ5GCのアタッチ処理)
 図6は、プロキシモバイルコアネットワークシステムのアタッチ処理の説明図である。Proxy5GC102は、サイト側のシステム立ち上げ時に、配下の端末UE103を代表したプロキシUE0として振る舞い、Center5GC101にアタッチを要求し、Center5GC101はアタッチ処理を実施する(ステップS601)。この際、Center5GC101の接続管理情報111は、Proxy5GC(UE0)102がアタッチとなる。
 これにより、Center5GC101は、Proxy5GC102との間で共用セッション131を確立する(ステップS602)。この際、Center5GC101は、サイト単位での複数のIPアドレス(IPアドレス群)を払い出す。IPアドレスは、例えば、192.168.0.0/24であり、「0/24」がサイト単位(サブネット単位)に相当し、Proxy5GC102配下の端末103で共用するセッションである。そして、Center5GC101は、サブネットに対するルーティング管理情報113を更新する(例えば、192.168.0.0/24)。
 これにより、Center5GC101とProxy5GC102との間は、サブネット内のIPアドレスで共用可能な複数のIPアドレスを束ねたサイト単位(サブネット単位)のUプレーンの共用セッション131が確立される。この際、Proxy5GC102は、配下の複数の端末103を代表してCenter5GC101に対するアタッチを実施し、共用セッション131を確立する。
 図7は、プロキシモバイルコアネットワークシステムのアタッチ処理のフローチャートである。図6の説明図に対応した処理例を示す。Proxy5GC102がCenter5GC101に対しアタッチ処理要求を送信すると(ステップS701)、Center5GC101は、アタッチ処理を実施する(ステップS702)。
 Proxy5GC102は、端末UE0として振る舞いCenter5GC101に位置登録要求を送信する(ステップS703)。Center5GC101は、Proxy5GC(UE0)102のモビリティ情報とセッション情報を登録する(ステップS704)。次に、Center5GC101は、サイト単位(Proxy5GC102単位)のIPアドレス(サブネットを含むIPアドレス群)をProxy5GC102に払い出す(ステップS705)。
 そして、Center5GC101は、ルーティング管理情報113を更新し(ステップS706)、Proxy5GC102との間の共用セッション131の確立処理を行い(ステップS707)、以上の処理を終了する。
(2.サイト内でのUE103のアタッチ)
 図8は、サイト内での端末のアタッチ処理の説明図である。図6に示したProxy5GC102のアタッチ処理後、図8に示すように、サイト内のProxy5GC102配下の端末UE1(103)がProxy5GC102にアタッチ要求したとする。この場合、Proxy5GC102は、端末UE1(103)のアタッチ処理を実施する(ステップS801)。
 Proxy5GC102は、端末UE1(103)との間の個別セッション#1(132)を確立する(ステップS802)。Proxy5GC102は、共用セッションとして払い出されたIPアドレス群(192.168.0.0/24)のサブネット内から端末UE1(103)のIPアドレス(192.168.0.42/32)を払い出す。また、Proxy5GC102は、IPアドレスに対するルーティング管理情報143を更新する(例えば、192.168.0.42/32)。
 そして、Proxy5GC102は、対象の端末UE1(103)に対する個別セッション#1(132)を確立する。そして、Proxy5GC102は、IPアドレス割り当て情報142として、対象の端末UE1(103)のIPアドレス(192.168.0.42)を追加する。この際、IPアドレス割り当て情報142のIPアドレス192.168.0.42の端末UE1(103)がサイト内(Proxy5GC102配下)にいることを示す。
(3.サイト内からサイト外への端末UE103の移動)
 図9は、サイト内からサイト外への端末の移動時の処理の説明図である。サイト内のProxy5GC102配下に位置している端末UE1(103)がサイト外へ移動した場合について説明する。
 この場合、サイト外に移動した端末UE1(103)がCenter5GC101に対し位置登録要求を送信し、Center5GC101が端末UE1(103)のアタッチ処理を実施する(ステップS901)。Center5GC101は、グループ管理情報112から特定したProxy5GC102からモビリティ情報とセッション情報を取得する。
 グループ管理情報112には、Proxy5GC(UE0)102の配下に端末UE1(103)が登録されており、Center5GC101は、Proxy5GC(UE0)102に端末UE1(103)のモビリティ情報とセッション情報を問い合わせる。
 そして、Center5GC101は、Proxy5GC102で割り当てられていたIPアドレスによる端末UE1(103)の個別セッション132を確立する。これにより、サイト外に移動した端末UE1(103)は、サイト内に位置していたときのIPアドレスを継続使用できる。
 Center5GC101は、IPアドレスに対するCenter5GC101のルーティング管理情報113を更新する。図9の例では、端末UE1(103)のIPアドレスは192.168.0.42/32(個別セッション)として継続使用できる。
 この際、Center5GC101は、ルーティング管理情報113に記憶されているProxy5GC102との間の共用セッション131の経路よりも端末UE1(103)の個別セッション132の優先度を高く設定する。
 例えば、Center5GC101は、図9に示すルーティング管理情報113において、Proxy5GC102との間の共用セッション131の経路の情報(IPアドレス)の上段に、端末UE1(103)の個別セッション132の情報を追加する。Center5GC101は、ルーティング管理情報113で上段に位置する情報ほど優先度を高く設定する。これにより、Center5GC101は端末UE1(103)との間の通信を優先的に実施する。
 また、Proxy5GC102側では、端末UE1(103)のIPアドレスのルーティング情報(ルーティング管理情報143)を削除し、IPアドレス割り当て情報142の端末UE1(103)をサイト外に更新する。
 図10A,図10Bは、端末のアタッチおよびサイト外への移動時の処理を示すフローチャートである。図8に示したサイト内での端末UE1(103)のアタッチ処理、および図9に示したサイト内からサイト外への端末UE1(103)の移動に対応した処理例を示す。
 はじめに、図10Aに示すように、サイト内(Proxy5GC102配下)の端末UE1(103)は、Proxy5GC102にアタッチ処理要求する(ステップS1001)。Proxy5GC102は、端末UE1(103)のアタッチ処理を実施する(ステップS1002)。端末UE1(103)は、Proxy5GC102に位置登録要求を送信し(ステップS1003)、Proxy5GC102は、端末UE1(103)のモビリティ情報とセッション情報を登録する(ステップS1004)。
 この後、端末UE1(103)がサイト内からサイト外へ移動すると(ステップS1005)、端末UE1(103)は、Center5GC101に位置登録要求を送信する(ステップS1006)。
 Center5GC101は、端末UE1(103)からの位置登録要求を受信し(ステップS1007)、端末UE1(103)がアタッチ済みであるか否かを判断する(ステップS1008)。判断結果、アタッチ済みであれば(ステップS1008:Yes)、Center5GC101は、端末UE1(103)の通常(既存)の位置登録を実施する(ステップS1009)。
 一方、ステップS1008の判断結果がアタッチ済みでなかったとする(ステップS1008:No)。この場合、図10Bに示すように、Center5GC101は、端末UE1(103)が多段モビリティ対象(グループ管理情報112で設定された集約UE)であるか否かを判断する(ステップS1010)。判断結果、移動した端末UE1(103)が多段モビリティ対象でなければ(ステップS1010:No)、Center5GC101は、端末UE1(103)の位置登録を拒否する(ステップS1011)。
 一方、ステップS1010の判断結果が多段モビリティ対象であれば(ステップS1010:Yes)、Center5GC101は、グループ管理情報112から端末UE1(103)が属するProxy5GC102を特定する(ステップS1012)。
 そして、Center5GC101からの通知により、Proxy5GC102は、モビリティ情報とセッション情報を検索し、移動した端末UE1(103)の情報を更新する(ステップS1013)。例えば、Proxy5GC102は、接続管理情報141の端末UE1(103)をデタッチに変更し、ルーティング管理情報143から端末UE1(103)の情報を削除し、IPアドレス割り当て情報142の端末UE1(103)をサイト外に変更する。
 この後、Center5GC101は、モビリティ情報とセッション情報をProxy5GC102から取得する(ステップS1014)。例えば、端末UE1(103)が使用中のIPアドレスを取得する。
 Center5GC101は、端末UE1(103)がProxy5GC102でアタッチ済みであるか否かを判断する(ステップS1015)。判断結果、アタッチ済みでなければ(ステップS1015:No)、Center5GC101は、端末UE1(103)の位置登録を拒否する(ステップS1016)。
 一方、ステップS1015の判断結果が、Proxy5GC102でアタッチ済みであれば(ステップS1015:Yes)、Center5GC101は、端末UE1(103)のアタッチ処理を行う(ステップS1017)。
 Center5GC101は、Proxy5GC102で端末UE1(103)のセッションが確立中であるか否かを判断する(ステップS1018)。判断結果、セッション確立中でなければ(ステップS1018:No)、Center5GC101は、以上の処理を終了する。
 一方、端末UE1(103)のセッションがProxy5GC102で確立中であれば(ステップS1018:Yes)、Center5GC101は、端末UE1(103)の個別セッション132の確立の処理を実施する(ステップS1019)。そして、Center5GC101は、以上の処理を終了する。ステップS1019では、例えば、Center5GC101は、サイト外の端末UE1(103)について、Proxy5GC102が割り当てていたIPアドレスを受信し、IPアドレスを継続利用するセッションを確立する。
 例えば、Center5GC101は、接続管理情報111の端末UE1(103)をアタッチに変更し、ルーティング管理情報113で端末UE1が使用するIPアドレスを割り当てる。この更新の際、Center5GC101は、Proxy5GC102との間の共用セッション131の経路よりも端末UE1(103)の個別セッション132の優先度を高く設定する。
(4.サイト外からサイト内への端末UE103の移動)
 図11は、サイト外からサイト内への端末の移動時の処理の説明図である。図9の説明でサイト外(Center5GC101配下)に位置した端末UE1(103)がサイト内のProxy5GC102配下に移動した場合について説明する。
 サイト内に移動した端末UE1(103)は、Proxy5GC102に対し位置登録要求を送信する。そして、Proxy5GC102は、端末UE1(103)の位置登録要求を受けて端末UE1(103)のアタッチ処理を実施する(ステップS1101)。この際、Proxy5GC102は、上位のCenter5GC101からモビリティ情報とセッション情報を取得する。この際、Proxy5GC102は、Center5GC101の接続管理情報111で端末UE1(103)がデタッチであることを取得する。
 そして、Proxy5GC102は、端末UE1(103)に対する個別セッション確立の処理を行う(ステップS1102)。この際、Proxy5GC102は、Center5GC101が割り当てていたIPアドレス(192.168.0.42/32)により端末UE1(103)との間の個別セッション132を確立する。図11の例では、端末UE1(103)のIPアドレスは192.168.0.42/32として継続使用できる。
 また、Center5GC101側では、ルーティング管理情報113から端末UE1(103)の個別セッションのルーティング情報(192.168.0.42/32)を削除する。Proxy5GC102側では、端末UE1(103)のIPアドレスに対するルーティング管理情報143として個別セッション#1(192.168.0.42/32)の経路を更新する。また、Proxy5GC102のIPアドレス割り当て情報142の端末UE1(103)をサイト外からサイト内に更新する。
 図12A,図12Bは、端末のサイト内への移動時の処理を示すフローチャートである。図11に示したサイト外からサイト内への端末UE1(103)の移動に対応した処理例を示す。
 はじめに、図12Aに示すように、サイト外(Center5GC101配下)の端末UE1(103)がサイト内(あるProxy5GC102配下)に移動したとする(ステップS1201)。この場合、端末UE1(103)は、Proxy5GC102に位置登録要求を送信する(ステップS1202)。
 Proxy5GC102は、端末UE1(103)からの位置登録要求を受信し(ステップS1203)、端末UE1(103)がアタッチ済みであるか否かを判断する(ステップS1204)。判断結果、アタッチ済みであれば(ステップS1204:Yes)、Proxy5GC102は、端末UE1(103)の通常(既存)の位置登録を実施する(ステップS1205)。
 一方、ステップS1204の判断結果がアタッチ済みでなければ(ステップS1204:No)、Proxy5GC102は、端末UE1(103)が多段モビリティ対象であるか否かを判断する(ステップS1206)。判断結果、移動した端末UE1(103)が多段モビリティ対象でなければ(ステップS1206:No)、Proxy5GC102は、端末UE1(103)の位置登録を拒否する(ステップS1207)。
 一方、ステップS1206の判断結果が多段モビリティ対象であれば(ステップS1206:Yes)、Proxy5GC102は、自身の上位に接続されたCenter5GC101を特定する(ステップS1208)。
 そして、Center5GC101は、Proxy5GC102からの通知により、該当する端末UE1(103)のモビリティ情報とセッション情報を検索し、移動した端末UE1(103)の情報を更新する(ステップS1209)。例えば、Center5GC101は、接続管理情報111の端末UE1(103)をアタッチに変更し、ルーティング管理情報113から端末UE1(103)用の個別セッションの情報を削除する。
 この後、Proxy5GC102は、モビリティ情報とセッション情報をCenter5GC101から取得する(ステップS1210)。例えば、端末UE1(103)が使用中のIPアドレスを取得する。
 次に、図12Bに示すように、Proxy5GC102は、端末UE1(103)がCenter5GC101でアタッチ済みであるか否かを判断する(ステップS1211)。判断結果、アタッチ済みでなければ(ステップS1211:No)、Proxy5GC102は、端末UE1(103)の位置登録を拒否する(ステップS1212)。
 一方、ステップS1211の判断結果が、Center5GC101でアタッチ済みであれば(ステップS1211:Yes)、Proxy5GC102は、端末UE1(103)のアタッチ処理を行う(ステップS1213)。
 Proxy5GC102は、Center5GC101で端末UE1(103)のセッションが確立中であるか否かを判断する(ステップS1214)。判断結果、セッション確立中でなければ(ステップS1214:No)、Proxy5GC102は、以上の処理を終了する。
 一方、端末UE1(103)のセッションがCenter5GC101で確立中であれば(ステップS1214:Yes)、Proxy5GC102は、端末UE1(103)の個別セッション132の確立の処理を実施する(ステップS1215)。そして、Proxy5GC102は、以上の処理を終了する。ステップS1215では、例えば、Proxy5GC102は、サイト内に移動した端末UE1(103)について、Center5GC101が割り当てていたIPアドレスを使用し、IPアドレスを継続利用するセッションを確立し、以上の処理を終了する。
 例えば、Proxy5GC102は、ルーティング管理情報143の端末UE1(103)通信用の個別セッション#1の情報(IPアドレス)を追加更新し、接続管理情報141の端末UE1をアタッチに変更する。また、IPアドレス割り当て情報142の端末UE1(103)をサイト外からサイト内に変更する。
 図13は、従来技術と実施の形態の分散処理の対比図である。図13(a)は既存の5GC101に多数の端末UE103が接続されたシステム例を示し、図13(b)は実施の形態のCenter5GC101配下にProxy5GC102を多重配置したシステム例を示す。
 図13(a)に示す従来技術において、端末UE103が1000万台だとすると、5GC101は1000万セッションを処理する。この場合、1000万セッションを1論理ノード(5GC101)で処理する必要がある。ここで、端末UE103の再起動等によりセッション断性能が6000000(session/min)と仮定すると、セッション断に1分以上かかることとなり、通信サービスに影響が生じる。
 これに対し、図13(b)に示す実施の形態では、図13(a)と同様に1000万台の端末UE103が存在し、Center5GC101配下に10のProxy5GC102を配置した構成である。一つのProxy5GC102あたり100万台の端末UE103を配置した場合、Proxy5GC102はそれぞれ100万台(100万セッション)を分散処理することになり、Center5GC101は10セッションを分散処理することになる。
 ここで、図13(a)同様に、端末UE103の再起動等によりセッション断性能が6000000(session/min)であるとすると、セッション断に10秒程度で済むため、通信サービスへの影響を従来技術に比して小さくすることができる。これにより、Center5GC101およびProxy5GC102のいずれにおいても従来技術と比べて処理セッション数を抑制でき、各論理ノードでの処理性能を平準化でき、また処理の安定化を図ることができるようになる。また、実施の形態によれば、端末UE103が増大しても1つのCenter5GC101への処理負担の集中を抑制できる。
 上述した実施の形態では、5G通信を例としてCenter5GCとProxy5GCを多重配置したシステムを説明した。これに限らず、例えば、LTE(Long Term Evolution)等で使用するEPC(Evolved Packet Core)等のシステムにも同様に適用することができる。
 以上説明した実施の形態によれば、モバイルコアネットワークシステム100は、複数の端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理するセンタモバイルコアネットワークシステムと、センタモバイルコアネットワークシステムに接続され、配下に端末が複数接続され、配下の複数の端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理し、配下の複数の端末とセンタモバイルコアネットワークシステムとの間の通信を処理するプロキシモバイルコアネットワークシステムと、を含む。センタモバイルコアネットワークシステムは、プロキシモバイルコアネットワークシステムを複数の端末のうちの1つの端末として接続する。これにより、例えば、プロキシモバイルコアネットワークシステムが複数の端末の通信にかかる処理を行うため、センタモバイルコアネットワークシステムへのアクセス集中を防ぎ、センタモバイルコアネットワークシステム処理負担を軽減できるようになる。また、例えば、プロキシモバイルコアネットワークシステムをサイトごとに複数配置することで、プロキシモバイルコアネットワークシステム間で処理を分散させ平準化させることもできる。そして、モバイルコアネットワークシステムは、大量の端末の通信接続によるセッション処理数の増大に対応し、センタモバイルコアネットワークシステムの輻輳状態を抑制できるようになる。
 また、プロキシモバイルコアネットワークシステムは、配下の複数の端末の呼制御を終端処理し、センタモバイルコアネットワークシステムへのデータ通信を、共用セッションでセンタモバイルコアネットワークと連携して処理する。これにより、プロキシモバイルコアネットワークシステムがサイト内での多数の端末の呼制御の機能を分担して受け持つ。また、プロキシモバイルコアネットワークシステムを通過してセンタモバイルコアネットワークシステムへのデータ通信についてはプロキシ側とセンタ側のモバイルコアネットワークシステムが連携して処理することで、多数の端末の通信管理を効率的に機能分けして分担できるようになる。
 ここで、プロキシモバイルコアネットワークシステムは、端末との間のデータ通信は個別セッションで行う。また、センタモバイルコアネットワークシステムは、プロキシモバイルコアネットワークシステムとの間の共用セッションごとにサブネットを含むIPアドレスを設定する。これら個別セッションおよび共用セッションを用いることで、システム間での通信を効率化し、多数の端末を効率的に管理できるようになる。
 また、端末がプロキシモバイルコアネットワークシステムの配下と、センタモバイルコアネットワークシステムの配下との間で移動した場合、プロキシモバイルコアネットワークシステムとセンタモバイルコアネットワークシステムは、移動した端末のセッション情報を送受信してセッション継続を行う。例えば、プロキシモバイルコアネットワークシステムとセンタモバイルコアネットワークシステムは、端末の移動前のIPアドレスを継続して使用する。これにより、端末がサイト内外で移動した場合においても、セッションを継続でき、通信処理の増加を抑制して輻輳を防ぐことができる。
 また、プロキシモバイルコアネットワークシステムは、配下の端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理し、個別セッションで通信を行う。センタモバイルコアネットワークシステムは、プロキシモバイルコアネットワークシステムの配下の端末を管理せず、移動により直接配下となった端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理し、個別セッションで通信を行う。これにより、センタモバイルコアネットワークシステムおよびプロキシモバイルコアネットワークシステムは、それぞれで必要な端末の管理を効率的に行えるようになる。
 また、センタモバイルコアネットワークシステムは、配下の端末の接続状態を示す接続管理情報と、端末の一つとして設定されたプロキシモバイルコアネットワークシステムの情報と、当該プロキシモバイルコアネットワークシステムの配下の端末の情報と、を示すグループ管理情報と、配下の複数の前記端末のルーティング情報を示すルーティング情報を示すルーティング管理情報と、を有する。また、プロキシモバイルコアネットワークシステムは、配下の端末の接続状態を示す接続管理情報と、配下の端末のIPアドレスを示すIPアドレス割り当て情報と、配下の端末のルーティング情報を示すルーティング管理情報と、を有する。そして、端末の移動時に、プロキシモバイルコアネットワークシステムとセンタモバイルコアネットワークシステムは、移動した端末のセッション情報を送受信してセッション継続を行う。この際、センタモバイルコアネットワークシステムは、ルーティング管理情報のうち、移動により配下となった端末に該当するルーティング情報の通信の優先度を高く設定してもよい。このように、センタモバイルコアネットワークシステムとプロキシモバイルコアネットワークシステムとの接続に関する情報、それぞれの配下の端末の状態を更新保持することで、刻時変化する端末の移動等の接続状態に柔軟に対応した管理を行えるようになる。
 以上のことから、実施の形態によれば、5GC等のモバイルコアネットワークシステムにおいて端末との間の超高速通信、超遅延性、超多接続等の要求を満たす通信管理が行えるようになる。
 なお、本発明の実施の形態で説明した端末の無線通信方法は、予め用意されたプログラムをサーバ等のプロセッサに実行させることにより実現することができる。本方法は、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また本方法は、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。
 100 モバイルコアネットワークシステム
 101 センタモバイルコアネットワークシステム(Center5GC)
 102 プロキシモバイルコアネットワークシステム(Proxy5GC)
 103 端末(UE)
 111,141 接続管理情報
 112 グループ管理情報
 113,143 ルーティング管理情報
 131 共用セッション
 132 個別セッション
 142 IPアドレス割り当て情報
 201 キャリア網
 202 基地局
 210 汎用サーバ群
 211 仮想化基盤
 212 コンテナ基盤
 301,401 処理部
 302,402 メモリ
 303,304,403,404 通信インターフェース
 310 モビリティ管理処理部
 320 セッション管理処理部
 330 Uプレーン処理部
 405 仮想移動端末処理部
 501 CPU
 502 メモリ
 503 ネットワークインターフェース
 505 記録媒体
 510 ネットワーク

Claims (14)

  1.  複数の端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理するセンタモバイルコアネットワークシステムと、
     前記センタモバイルコアネットワークシステムに接続され、配下に前記端末が複数接続され、配下の複数の前記端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理し、配下の複数の前記端末と前記センタモバイルコアネットワークシステムとの間の通信を処理するプロキシモバイルコアネットワークシステムと、を含み、
     前記センタモバイルコアネットワークシステムは、前記プロキシモバイルコアネットワークシステムを複数の前記端末のうちの1つの端末として接続することを特徴とするモバイルコアネットワークシステム。
  2.  前記プロキシモバイルコアネットワークシステムは、
     配下の複数の前記端末の呼制御を終端処理し、前記センタモバイルコアネットワークシステムへのデータ通信を共用セッションで前記センタモバイルコアネットワークシステムと連携して処理することを特徴とする請求項1に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  3.  前記プロキシモバイルコアネットワークシステムは、
     前記端末との間のデータ通信を個別セッションで行うことを特徴とする請求項2に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  4.  前記センタモバイルコアネットワークシステムは、
     前記プロキシモバイルコアネットワークシステムとの間の前記共用セッションごとにサブネットを含むIPアドレスを設定することを特徴とする請求項2に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  5.  前記端末が前記プロキシモバイルコアネットワークシステムの配下と、前記センタモバイルコアネットワークシステムの配下との間で移動した場合、
     前記プロキシモバイルコアネットワークシステムと前記センタモバイルコアネットワークシステムは、移動した前記端末のセッション情報を送受信してセッション継続を行うことを特徴とする請求項1に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  6.  前記プロキシモバイルコアネットワークシステムと前記センタモバイルコアネットワークシステムは、前記端末の移動前のIPアドレスを継続して使用することを特徴とする請求項5に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  7.  前記プロキシモバイルコアネットワークシステムは、
     配下の前記端末の前記モビリティ情報および前記セッション情報を管理し、個別セッションを介して通信を行い、
     前記センタモバイルコアネットワークシステムは、
     前記プロキシモバイルコアネットワークシステムの配下の前記端末を管理せず、移動により直接配下となった前記端末の前記モビリティ情報および前記セッション情報を管理し、個別セッションを介して通信を行うことを特徴とする請求項1に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  8.  前記センタモバイルコアネットワークシステムは、
     配下の複数の前記端末の接続状態を示す接続管理情報と、
     前記プロキシモバイルコアネットワークシステムの情報と、当該プロキシモバイルコアネットワークシステムの配下の前記端末の情報と、を示すグループ管理情報と、
     配下の複数の前記端末のルーティング情報を含むルーティング管理情報と、を記憶する記憶部を備え、
     前記プロキシモバイルコアネットワークシステムは、
     配下の複数の前記端末の接続状態を示す接続管理情報と、
     配下の複数の前記端末のIPアドレスを示すIPアドレス割り当て情報と、
     配下の複数の前記端末のルーティング情報を管理するルーティング管理情報と、を記憶する記憶部を備え、
     前記端末の移動時に、前記プロキシモバイルコアネットワークシステムと前記センタモバイルコアネットワークシステムは、移動した前記端末のセッション情報を送受信してセッション継続を行うことを特徴とする請求項5に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  9.  前記センタモバイルコアネットワークシステムは、
     前記ルーティング管理情報のうち、移動により配下となった前記端末に該当するルーティング情報の通信の優先度を高く設定することを特徴とする請求項8に記載のモバイルコアネットワークシステム。
  10.  複数の端末と、配下に複数の端末が接続されるプロキシモバイルコアネットワークシステムと通信を行うセンタモバイルコアネットワークシステムであって、
     前記プロキシモバイルコアネットワークシステムの情報と、当該プロキシモバイルコアネットワークシステムの配下の前記端末の情報と、を示すグループ管理情報を記憶する記憶部と、
     前記グループ管理情報に基づき、前記プロキシモバイルコアネットワークシステムを、複数の前記端末のうちの1つの端末として接続処理を行う処理部と、
     を備えることを特徴とするセンタモバイルコアネットワークシステム。
  11.  前記記憶部は、
     配下の複数の前記端末の接続状態を示す接続管理情報と、
     配下の複数の前記端末のルーティング情報を含むルーティング管理情報と、を含み、
     前記処理部は、前記グループ管理情報、前記接続管理情報および前記ルーティング管理情報に基づき、配下の前記端末および前記プロキシモバイルコアネットワークシステムの配下の前記端末との通信を処理する、
     ことを特徴とする請求項10に記載のセンタモバイルコアネットワークシステム。
  12.  複数の端末と通信を行うセンタモバイルコアネットワークシステムとの接続を処理するプロキシモバイルコアネットワークシステムであって、
     配下の前記端末の接続情報を記憶する記憶部と、
     前記センタモバイルコアネットワークシステムに対して複数の前記端末のうちの1つの端末として接続処理を行う処理部と、を備えることを特徴とするプロキシモバイルコアネットワークシステム。
  13.  前記記憶部は、
     配下の複数の前記端末の接続状態を示す接続管理情報と、
     配下の複数の前記端末のIPアドレスを示すIPアドレス割り当て情報と、
     配下の複数の前記端末のルーティング情報を含むルーティング管理情報と、を含み、
     前記接続管理情報、前記IPアドレス割り当て情報および前記ルーティング管理情報に基づき、配下の複数の前記端末とセンタモバイルコアネットワークシステムとの通信を処理する処理部を備えることを特徴とする請求項12に記載のプロキシモバイルコアネットワークシステム。
  14.  複数の端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理するセンタモバイルコアネットワークシステムの配下に、前記端末を複数接続する無線通信方法であって、
     前記センタモバイルコアネットワークシステムと、複数の前記端末との間にプロキシモバイルコアネットワークシステムを配置し、
     前記プロキシモバイルコアネットワークシステムは、配下に接続される複数の前記端末のモビリティ情報およびセッション情報を管理し、配下の複数の前記端末と前記センタモバイルコアネットワークシステムとの間の通信を処理し、
     前記センタモバイルコアネットワークシステムは、前記プロキシモバイルコアネットワークシステムを、複数の前記端末のうちの1つの端末として接続することを特徴とする無線通信方法。
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