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WO2013047200A1 - 通信システム、通信方法及び通信プログラム - Google Patents

通信システム、通信方法及び通信プログラム Download PDF

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WO2013047200A1
WO2013047200A1 PCT/JP2012/073293 JP2012073293W WO2013047200A1 WO 2013047200 A1 WO2013047200 A1 WO 2013047200A1 JP 2012073293 W JP2012073293 W JP 2012073293W WO 2013047200 A1 WO2013047200 A1 WO 2013047200A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tunnel
node
terminal
information
communication system
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/073293
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
西郡 豊
孝法 岩井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2013536150A priority Critical patent/JP5904206B2/ja
Priority to EP12835955.1A priority patent/EP2744298A4/en
Priority to CN201280045413.0A priority patent/CN103814622A/zh
Priority to US14/343,930 priority patent/US9332426B2/en
Publication of WO2013047200A1 publication Critical patent/WO2013047200A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00Network data management
    • H04W8/26Network addressing or numbering for mobility support
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00Connection management
    • H04W76/30Connection release
    • H04W76/32Release of transport tunnels

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a communication method, and a communication program.
  • E-UTRAN is an abbreviation for Evolved UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network, and represents one method of a radio access network.
  • EPC is an abbreviation for Evolved Packet Core, and is a system of a core network that accommodates various wireless access systems and the like.
  • GW is an abbreviation for Gateway, and is a node for connecting different types of networks.
  • a node is a logical expression of devices on a network.
  • UE is an abbreviation for User Equipment and represents a mobile terminal, a wireless terminal, or the like.
  • a tunnel means a virtual communication line realized using encapsulation or the like.
  • Always-On means always-on IP (Internet Protocol) connection.
  • the core network means a portion that does not depend on wireless access in the entire network system.
  • a bearer means a logical packet transmission path set between nodes.
  • GGSN Gateway GPRS (General Packet Radio Service) SupportIP) No.
  • UE By managing addresses in a fixed manner, it was possible to provide a means for establishing a tunnel when a packet addressed to a UE IP address arrives. However, since the UE and the IP address are fixed management, the GGSN that can be used by the UE is limited, and the association information between the target UE and the IP address needs to be set in the GGSN in advance. There was a problem.
  • the SGW Serving Gateway
  • the SGW is a GW for accommodating various radio access networks such as E-UTRAN and performing data transfer with the core network.
  • the S1 bearer means, for example, a bearer between E-UTRAN and SGW.
  • An object of the present invention is to provide a communication system, a communication method, and a communication program that can solve the above-described problems.
  • a first node of the present invention is provided in a communication system that provides mobility of packet data using tunneling, a tunnel control unit that releases a tunnel and deletes tunnel information, and releases the tunnel And a management unit that manages the IP address assigned to the terminal in which the tunnel is set and the subscriber identification information of the terminal in association with each other when the tunnel information is deleted.
  • the communication method of the present invention is a communication method for providing mobility of packet data using tunneling, wherein a tunnel is released and tunnel information is deleted at a first node, and the first node When a tunnel is released and the tunnel information is deleted, the IP address assigned to the terminal in which the tunnel is set is associated with the subscriber identification information of the terminal and managed.
  • the communication program of the present invention is a communication program for providing packet data mobility using tunneling, a process of releasing a tunnel and deleting tunnel information, and a case of releasing the tunnel and deleting the tunnel information.
  • the computer of the first node is caused to execute a process of managing the IP address assigned to the terminal in which the tunnel is set and the subscriber identification information of the terminal in association with each other.
  • the present invention makes it unnecessary to secure resources in SGW or the like after securing mobility and can release a tunnel.
  • FIG. 2 is a sequence diagram for explaining tunnel recovery processing triggered by arrival of an IP packet addressed to a UE in the communication system of FIG. 1. It is a sequence diagram for demonstrating another example of the tunnel recovery process triggered by the IP pocket arrival addressed to UE in the communication system of FIG. It is the figure which showed collectively the characteristic of the communication system of FIG.
  • FIG. 1 is a network configuration diagram showing a communication system 10 as an embodiment of the present invention.
  • the communication system 10 shown in FIG. 1 is a communication system that provides mobility of packet data using tunneling, and includes UE1, eNodeB (E-UTRAN NodeB; also called eNB) 2, MME (Mobility Management Entity) 3, HSS (Home Subscriber Server) 4, SGW5, PGW (Packet Data Network (Gateway) Gateway) 6, and PDN7 are comprised.
  • UE1 E-UTRAN NodeB; also called eNB
  • MME Mobility Management Entity
  • HSS Home Subscriber Server
  • SGW Packet Data Network (Gateway) Gateway) 6
  • PDN7 Packet Data Network (Gateway) Gateway
  • the communication system 10 usually includes a plurality of each component (that is, each node). Further, the communication system 10 is a PCRF (Policy and Policy) that performs DNS (Domain Name Service), QoS (Quality of Service) control, billing control, etc. (not shown) used when the PGW 6 or the like inquires about the IP address of the MME 3, for example. It also includes nodes such as Charging Rules (Functions). Further, the E-UTRAN 8 includes the eNodeB 2 shown in FIG. 1 and a plurality of eNodeBs not shown. Further, a reference point S1-MME is defined between E-UTRAN8 and MME3, and a reference point S1-U is defined between E-UTRAN8 and SGW5.
  • PCRF Policy and Policy
  • the link passing through the reference point S1-MME is used as a control signal interface
  • the link passing through the reference point S1-U is used as a data transfer and control signal interface.
  • a core network that does not depend on radio access is configured using SGW5, PGW6, and the like.
  • UE1 is a mobile terminal that supports E-UTRAN8.
  • the eNodeB 2 is a node such as a radio base station that manages the radio connection, and establishes a tunnel for each bearer with the SGW 5 every time the radio connection with the UE 1 is established. Further, the eNodeB 2 releases the tunnel with the SGW 5 when the wireless connection is released.
  • MME3 is a node that performs authentication and mobility management of UE1.
  • MME3 When MME3 newly accommodates UE1, it registers the location of UE1 in HSS4.
  • the HSS 4 can grasp which MME 3 the UE 1 is accommodated in. That is, in this embodiment, the MME 3 holds the attachment information (Attach information, that is, registration information) of the UE 1 and manages the UE 1 in accordance with 3 gpp (3rd Generation Partnership Project) standard specifications (Non-patent Document 1 etc.).
  • the MME 3 also holds the IP address of the UE 1 in accordance with the 3gpp standard and information (hereinafter referred to as PGW information) regarding the selected PGW 6 that is determined in advance for each UE 1, for example.
  • PGW information IP address of the UE 1 in accordance with the 3gpp standard and information regarding the selected PGW 6 that is determined in advance for each UE 1, for example.
  • the HSS 4 is a node that provides a database for managing subscriber data, and holds information on each MME 3 that manages and accommodates each UE 1 and manages contract information and the like of each UE 1 in accordance with the 3gpp standard rules.
  • the SGW 5 is a node that guarantees the arrival of the IP packet to the UE 1 by holding a tunnel between the SGW 5 and the PGW 6 and between the radio apparatuses such as the UE 1 in units of bearers.
  • the PGW 6 is a node serving as an anchor point for providing the mobility of the UE 1 to the PDN 7, pays out the IP address to the UE 1, and transfers the IP packet addressed to the UE 1 to the tunnel established together with the SGW 5. Also, the PGW 6 has an IP address and unique identification information assigned to an IMSI (International Mobile Subscriber Identity: mobile phone or other communication terminal such as a mobile phone or an IC (Integrated Circuit) card for the communication terminal of the UE 1 to which the IP address is assigned. ) And MSISDN (Mobile Station International Subscriber Directory Number) and the like (ie, a correspondence table between the IP address of the UE 1 and the subscriber identification information).
  • IMSI International Mobile Subscriber Identity: mobile phone or other communication terminal such as a mobile phone or an IC (Integrated Circuit) card for the communication terminal of the UE 1 to which the IP address is assigned.
  • MSISDN Mobile Station International Subscriber Directory Number
  • the PGW 6 of the present embodiment dynamically selects and pays out an IP address to the UE 1 when the UE 1 is initially attached / bearer is established, and holds the association between the UE 1 and the IP address as the association information. Therefore, it is not necessary to register the IP address of UE1 in advance.
  • the PDN 7 is an IP-based packet network such as IMS (IP Multimedia Subsystem).
  • IMS IP Multimedia Subsystem
  • the tunnel between the SGW 5 and the PGW 6 is always maintained, so that the PGW 6 has the IP address assigned to the UE 1, subscriber identification information such as the IMSI and MSISDN of the UE 1, and the tunnel information between the PGW 6 and the SGW 5 (ie, Data and resources used to establish and maintain the tunnel).
  • the PGW 6 can release the tunnel between the PGW 6 and the SGW 5 by holding information that associates the IP address with subscriber identification information such as the IMSI and MSISDN of the UE 1.
  • the PGW 6 when the tunnel is released, the PGW 6 holds only information for associating the IP address with subscriber identification information such as the IMSI and MSISDN of the UE 1, and does not hold the tunnel information between the PGW 6 and the SGW 5.
  • the PGW 6 since the PGW 6 holds association information (that is, correspondence table) between the IP address and subscriber identification information such as IMSI and MSISDN of the UE 1, the SGW 5 not only releases the tunnel related to the UE 1, All information including the IP address, subscriber identification information, and the like related to UE1 can be released.
  • association information that is, correspondence table
  • the PGW 6 when the tunnel between the PGW 6 and the SGW 5 is released, the PGW 6 holds association information between the IP address and subscriber identification information such as the IMSI and MSISDN of the UE 1.
  • the MME 3 holds the IP address and PGW information of the UE 1 to be accommodated according to the 3gpp standard. Therefore, for example, when the MME 3 receives an outgoing call from the UE 1, that is, a service request for S1 recovery (Service Request) via the eNodeB 2, the bearer establishment process is performed using the IP address and the PGW information of each UE 1 held by the MME 3.
  • PGW 6 joins its own IP address and UE 1 's IMSI, MSISDN, etc.
  • subscriber identification information such as IMSI is derived from the IP address that is the destination of the incoming packet, and the UE 1 is accommodated in the HSS 4 using the derived subscriber identification information
  • the bearer establishment process can be performed using the IP address and the PGW information of each UE 1 held by the MME 3. That is, at this time, the tunnel recovery can be triggered by the S1 recovery in the same manner as at the time of transmission from the UE1.
  • the communication system 10 of the present embodiment only the association information between the IP address dynamically issued by the PGW 6 and the subscriber identification information such as IMSI and MSISDN of the UE 1 is stored, and between the SGW 5 and the PGW 6 When the tunnel and the related information are released and deleted, it is possible to allow outgoing from UE1 and incoming to UE1. Therefore, the necessary resources of the core network composed of PGW 6 and SGW 5 can be minimized, and the resources can be effectively used.
  • attachment (Attach; registration process to a network) and bearer establishment operation of UE1 are in accordance with 3gpp standard specifications, description is omitted. Attach processing is in accordance with item 5.3.2 “Attach procedure” of 3gpp TS23.401 (Non-Patent Document 1).
  • the eNodeB 2 sends an S1 UE context release request to the MME 3 when the radio resource release process is started with the UE 1 for various reasons exemplified in the 3gpp standard specifications such as the UE 1 is not used for a predetermined time or more.
  • a Context Release Request message (hereinafter, “message” is omitted) is transmitted (S101).
  • the context means information used for communication paths and communication control.
  • the MME 3 that has received this transmits a bearer access release request (Release Access Bearers Request) to the SGW 5 and performs only the tunnel release between the SGW 5 and the eNodeB 2.
  • a bearer deletion request (Delete Bearer Request) is transmitted from the MME 3 to the SGW 5 (S102).
  • the MME 3 uses the “retain flag” newly adopted in the present embodiment in the bearer deletion request (Delete Bearer Request). (Hold flag) ”is set.
  • the SGW 5 that has received the bearer deletion request with the retention flag (Delete Bearer Request) transmits a bearer deletion request with the retention flag (Delete Bearer Request) to the PGW 6 (S103), and then releases the tunnel and releases the resources related to the UE1. Processing is performed (S104).
  • the PGW 6 that has received the bearer deletion request (Delete Barerer Request) with the holding flag holds only the association information between the IP address of the UE 1 and subscriber identification information such as IMSI (hereinafter referred to as IMSI), and the SGW 5
  • IMSI subscriber identification information
  • S105 The tunnel is released and other resources are released (S105).
  • the SGW 5 and the PGW 6 release all the tunnels with the UE 1
  • the SGW 5 releases all the resources related to the UE 1
  • the PGW 6 holds only the correspondence between the IP address of the UE 1 and the IMSI It becomes.
  • the resources of the PCRF are also released along with the release processing of the SGW 5 and PGW 6.
  • the MME 3 retains the IP address and PGW information of the UE 1 to be accommodated in accordance with the 3gpp standard rules even after the tunnel is released.
  • a bearer deletion response (Delete Bearer Response) is sent from the PGW 6 to the SGW 5 in accordance with the 3gpp standard specification (S106).
  • a delete bearer response (Delete Bearer Response) is sent from the SGW 5 to the MME 3 (S107).
  • an S1 UE context release command is sent from the MME 3 to the eNodeB 2 (S108).
  • the eNodeB 2 transmits an RRC connection release (RRC Connection Release) to the UE 1 (S109).
  • ACK Acknowledgment
  • eNodeB2 deletes the context of UE1 and transmits S1 UE context release completion to MME3 (S110).
  • the MME 3 transmits a session creation request (Create Session Request) to the SGW 5 and newly performs a tunnel establishment process (S204).
  • the MME 3 makes an initial (or request) session creation request (Create Session Request) in order to cause the UE 1 to issue the same IP address as the tunnel deleted in the radio resource release process described with reference to FIG.
  • the IP address assigned to UE1 at the time of the previous bearer establishment is set as designated IP address information.
  • a session creation request (Create Session Request) sent by MME3 in S204 (and SGW5 in the next S205) IMSI is set as UE information.
  • the SGW 5 that has received the session creation request (Create Session Request) from the MME 3 performs tunnel establishment processing, and transmits a session creation request (Create Session Request) with an IP address to the PGW 6 (S205).
  • the PGW 6 confirms whether the designated IP address and IMSI set in the received signal are the same as the correspondence table of the IP address and IMSI held by the PGW 6, and if both are the same, determines that the tunnel restoration processing is performed, The tunnel establishment process is performed again using the IP address specified in the signal (S206). Thereafter, the PGW 6 transmits a session creation response (Create Session Response) to the session creation request (Create Session Request) in S205 (S207).
  • the SGW 5 that has received the session creation response (Create Session Response) from the PGW 6 transmits a session creation response (Create Session Response) to the MME 3 (S208).
  • the MME 3 that has received the session creation response (Create Session Response) from the SGW 5 in S208 transmits an initial context setup request (Initial Context Setup Request) to the eNodeB 2 in accordance with the 3gpp standard specification (S209). Thereafter, in accordance with the 3gpp standard, first, the eNodeB 2 performs a radio bearer establishment process with the UE 1 (S210).
  • the eNodeB 2 transmits an initial context setup completion (Initial Context Setup Complete) to the MME 3 (S211).
  • MME3 transmits a bearer update request (Modify Bearer Request) to SGW5 (S212), and SGW5 transmits a bearer update response (Modify Bearer Response) to MME3 (S213).
  • tunnel recovery processing triggered by the arrival of an IP packet addressed to UE1 will be described with reference to FIG.
  • the basis of this operation is item 5.3.4.3 “Network Triggered Service Request” of 3gpp TS23.401.
  • the IP packet addressed to the UE 1 reaches the SGW 5 using the maintained tunnel, and the SGW 5 sends the IP packet to the MME 3. Send incoming notifications.
  • the PGW 6 that has received the IP packet (downlink data: Downlink Data) addressed to the UE 1 from the PDN 7 (S301) corresponds to the IP address and the IMSI.
  • the IMSI of the destination of the IP packet is extracted with reference to the table (S302).
  • the PGW 6 inquires of the HSS 4 about the MME 3 accommodating the UE 1 using the IMSI as a key (S303), and receives the FQDN (Fully Qualified Domain Name) of the MME 3 from the HSS 4 (S304).
  • the PGW 6 makes an inquiry about the IP address of the SGW 5 to the predetermined DNS 20 using the FQDN of the MME 3 (S305).
  • the PGW 6 obtains the IP address of the SGW 5 from the DNS 20 (S306), in order to identify the target bearer as well as the IP address currently stipulated in the 3gpp standard specification in the downlink data notification (Down Link Data Notification) IMSI, APN (Access Point Name), and PGW address (that is, IP address of PGW 6) are additionally set and transmitted (S307).
  • the SGW 5 that has received the downlink data notification (Down Link Data Notification) from the PGW 6 transmits to the MME 3 a downlink data notification (Down Link Data Notification) in which the IMSI, APN, and PGW addresses are additionally set in the 3 gpp standard specification (S308).
  • the MME 3 that has received the downlink data notification (Down Link Data Notification) from the SGW 5 selects the SGW 5 as the connection destination based on the APN, PGW address, and the like (S309).
  • the SGW 5 at this time may not be the SGW 5 used at the time of establishing the first time (or the previous time) bearer.
  • the MME 3 performs the session in which the IP address assigned to the first (or previous) UE 1 is set as the designated IP address information in the same manner as the processing in S204 of the bearer recovery processing for starting UE 1 described with reference to FIG.
  • a creation request (Create Session Request) is transmitted (S310). Thereafter, in the same manner as in S205 to S208 of FIG.
  • the SGW 5 that has received the session creation request (Create Session Request) from the MME 3 performs tunnel establishment processing, and sends a session creation request with IP address (Create Session Request) to the PGW 6. Transmit (S311).
  • the PGW 6 confirms whether the designated IP address and IMSI set in the received signal are the same as the correspondence table of the IP address and IMSI held by the PGW 6, and if both are the same, determines that the tunnel restoration processing is performed, The tunnel establishment process is performed again using the IP address specified in the signal (S312). Thereafter, the PGW 6 transmits a session creation response (Create Session Response) to the session creation request (Create Session Request) in S311 (S313).
  • the SGW 5 that has received the session creation response (Create Session Response) from the PGW 6 transmits a session creation response (Create Session Response) to the MME 3 (S314).
  • the MME 3 that has received the session creation response (Create Session Response) from the SGW 5 transmits paging (that is, a signal for calling the UE 1 in a standby state) to the registered UE 1 through the eNodeB 2 after the tunnel recovery ( S315 to S316).
  • paging that is, a signal for calling the UE 1 in a standby state
  • the paging here follows the 3gpp standard.
  • core network resources can be saved with respect to the number of UEs 1 accommodated.
  • an IP address and a subscriber ID are dynamically assigned. It is possible to effectively use the resources of the core network by managing it in a bundle.
  • the MME 3 in order to enable Always-On, that is, outgoing and incoming calls, when the S1 is restored from the UE1, the MME 3 establishes a tunnel specified by the IP address and PGW specified before the tunnel release.
  • PGW 6 holds only the correspondence information between the IP address and UE1, and can link to HSS4 to send an incoming notification to MME3 that accommodates UE1. Establishment can be carried out.
  • Always-On can be realized even in a state where tunnel release is performed, as in the 3gpp standard.
  • the PGW 6 is dynamically selected at the time of initial attach / bearer establishment, and the PGW 6 dynamically issues an IP address, and then holds the association between the UE 1 and the IP address.
  • the fixed IP address can be made unnecessary, and the UE 1 can select the optimum PGW 6 every time a new bearer is established, and the procedure for setting the association information between the UE 1 and the IP address in advance is unnecessary. It becomes.
  • the present embodiment has the following effects.
  • the first effect is that the SGW 5 and the PGW 6 can release the tunnel without affecting the outgoing and incoming calls from the UE 1, so that the resources of the SGW 5 and the PGW 6 can be made efficient.
  • the second effect is that the SGW 5 is reselected every time S1 is restored and the tunnel is restored, so that it is not affected by the failure of the SGW 5 when S1 is released.
  • FIG. 1 The basic configuration of this embodiment is as shown in FIG. 1 as in the above embodiment, but the operation in tunnel recovery processing triggered by the arrival of an IP packet addressed to UE1 is different.
  • Another method of tunnel recovery processing triggered by the arrival of an IP packet addressed to UE1 in this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the effect obtained from the present embodiment is the same as the effect of the above embodiment.
  • the PGW 6 that has received the downlink data (Downlink Data) addressed to the UE 1 from the PDN 7 (S401) extracts the destination IMSI of the downlink data from the correspondence table between the IP address and the IMSI held by the PGW 6 (S402). Thereafter, the PGW 6 inquires of the MME 3 attached to the HSS 4 (S403).
  • HSS4 which received the inquiry of attached MME3 transmits an incoming call notification with respect to MME3 which accommodates the said UE1 (S404).
  • the HSS 4 gives the IMSI, APN, IP address, and PGW address information to the incoming call notification so that the MME 3 determines the corresponding bearer.
  • the MME 3 receives the incoming notification, the MME 3 transmits an incoming notification response to the HSS 4 (S405).
  • the MME 3 transmits a session creation request (Create Session Request) in which the IP address assigned to the first (or previous) UE 1 is set as designated IP address information to the SGW 5 (S406).
  • the SGW 5 that has received the session creation request (Create Session Request) from the MME 3 performs tunnel establishment processing, and transmits a session creation request (Create Session Request) with an IP address to the PGW 6 (S408).
  • the PGW 6 confirms whether the designated IP address and IMSI set in the received signal are the same as the correspondence table of the IP address and IMSI held by the PGW 6, and if both are the same, determines that the tunnel restoration processing is performed, The tunnel establishment process is performed again using the IP address specified in the signal (S408).
  • the PGW 6 transmits a session creation response (Create Session Response) in response to the session creation request (Create Session Request) in S407 (S409).
  • the SGW 5 that has received the session creation response (Create Session Response) from the PGW 6 transmits a session creation response (Create Session Response) to the MME 3 (S410).
  • the MME 3 that has received the session creation response (Create Session Response) from the SGW 5 transmits paging (that is, a signal for calling the UE 1 in a standby state) to the registered UE 1 through the eNodeB 2 after the tunnel recovery ( S411 to S412).
  • paging that is, a signal for calling the UE 1 in a standby state
  • the paging here follows the 3gpp standard.
  • a service request process (Service Request Procedure) for starting the UE1 is performed (S413).
  • the communication system 100 (corresponding to the communication system 10 in FIG. 1) as an embodiment of the present invention is a communication system that provides mobility of packet data using tunneling.
  • the communication system 100 includes a first node (corresponding to the PGW 6 in FIG. 1) 101 having the following functions. That is, the first node 101 releases the tunnel and deletes the tunnel information 102 (tunnel control unit), and when the tunnel is released and the tunnel information is deleted, the terminal to which the tunnel is set (FIG. 1). And a function 103 (management unit) that manages the IP address assigned to the UE 1 and the subscriber identification information of the terminal in association with each other.
  • a function 103 management unit
  • the embodiment of the present invention is not limited to the above.
  • the configuration shown in FIG. 1 is an example, and two or more components shown in FIG. It is possible to appropriately make changes such as dividing into two.
  • the table storing the association information between the UE1 and the subscriber identification information included in the PGW 6 is built in a computer device constituting the PGW 6 or the like, or integrated outside the PGW 6 via a communication line or a predetermined interface. Alternatively, it can be distributed.
  • the communication system of the present invention includes one or more computers and one or more programs executed by the computers, and the programs are transmitted via a computer-readable recording medium or communication line. Can be distributed.
  • Terminal corresponds to UE1.
  • the “first node” corresponds to the PGW 6.
  • the “second node” corresponds to SGW5.
  • the “third node” corresponds to MME3.
  • the “fourth node” corresponds to HSS4.
  • the present invention can be used, for example, for communication that provides mobility of packet data using tunneling.
  • the present invention makes it unnecessary to secure resources in SGW or the like after securing mobility and can release a tunnel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

 モビリティを確保した上でSGW等におけるリソースの確保を不要とし、トンネルを解放することができる通信システムを提供する。トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信システムに設けられた第1のノードは、トンネルを解放しトンネル情報を削除するトンネル制御部と、トンネルを解放しトンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する管理部とを備えている。

Description

通信システム、通信方法及び通信プログラム
 本発明は、通信システム、通信方法及び通信プログラムに関する。
 E-UTRAN(用語の説明は後述。以下、本段落において同様)に係る規格である非特許文献1等に記載されているEPCでは、各GWがトンネルを維持したままのAlways-Onが前提となっている。そのため、コアネットワークのリソースは、移動端末等であるUEが確立するベアラ数分必要となっていた。この為、コアネットワークのトンネル解放時には、UEからの発信の度にトンネルの確立およびIPアドレスのアサインが行われるので、UEに払い出すIPアドレスが毎回変更される可能性があった。また、コアネットワークのトンネル解放時の着信はUEへ通知することが出来なかった。
 上記段落において、E-UTRANは、Evolved UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Networkの略語であり、無線アクセスネットワークの一方式を表す。EPCは、Evolved Packet Coreの略語であり、種々の無線アクセスシステム等を収容するコアネットワークの一方式である。GWは、Gateway(ゲートウェイ)の略語であり、種類の異なるネットワーク間を接続するためのノードである。ここでノードとはネットワーク上の装置の論理的な表現である。UEは、User Equipmentの略語であり、移動端末や無線端末等を表す。また、トンネルとは、カプセル化等を用いて実現された仮想的な通信回線を意味する。Always-Onとは、常時IP(Internet Protocol)接続を意味する。コアネットワークとは、ネットワークシステム全体の中で無線アクセスに依存しない部分を意味する。ベアラとは、ノード間に設定される論理的なパケット伝送経路を意味する。
 一方、非特許文献2等に記載されている他の無線アクセスネットワークの一方式であるUTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)においては、GGSN(Gateway GPRS(General Packet Radio Service) Support Node)がUEとIPアドレスとを固定的に管理する事でUEのIPアドレス宛のパケット着信を契機にトンネルを確立する手段を提供する事が出来た。しかし、UEとIPアドレスとは固定管理であったため、UEが利用可能なGGSNが限定される点および事前に対象のUEとIPアドレスとの関連付けの情報をGGSNに設定しておく必要がある点で課題があった。
3gpp Technical Specification TS 23.401 V10.4.0 (2011-06)、「3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access (Release 10)」 3gpp Technical Specification TS 25.401 V10.2.0 (2011-06)、「3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; UTRAN overall description (Release 10)」
 上述したE-UTRANやUTRANを用いたネットワークシステムにおいては、モビリティ(すなわち移動性)提供の為のトンネルをUE毎に設定し、着信の為に当該トンネルを維持する必要があった。この為、ネットワーク設備を多く設置する必要があった。また、通信中でないS1ベアラ解放時においてもSGW(Serving Gateway)のリソースを確保した状態を前提としていたため、SGW障害時にはベアラ復旧ができなくなるという課題があった。ここで、SGWはE-UTRAN等の種々の無線アクセスネットワークを収容し、コアネットワークとの間でデータ転送を行うためのGWである。また、S1ベアラとは、例えばE-UTRANとSGW間のベアラを意味する。
 本発明の目的は上述した課題を解決することができる通信システム、通信方法及び通信プログラムを提供することにある。
 上記課題を解決するため本発明の第1のノードは、トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信システムに設けられ、トンネルを解放しトンネル情報を削除するトンネル制御部と、前記トンネルを解放し前記トンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する管理部とを備える。
 また、本発明の通信方法は、トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信方法であって、第1のノードにおいて、トンネルを解放しトンネル情報を削除し、前記第1のノードにおいて、前記トンネルを解放し前記トンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する。
 また、本発明の通信プログラムは、トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信プログラムであって、トンネルを解放しトンネル情報を削除する過程と、前記トンネルを解放し前記トンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する過程とを第1のノードのコンピュータに実行させる。
 本発明は、モビリティを確保した上でSGW等におけるリソースの確保を不要とし、トンネルを解放することができる。
本発明の一実施形態としての通信システムを説明するためのネットワーク構成図である。 図1の通信システムにおけるベアラ確立後の無線リソース解放時の動作を説明するためのシーケンス図である。 図1の通信システムにおけるUE起動のベアラ復旧処理時の動作を説明するためのシーケンス図である。 図1の通信システムにおけるUE宛のIPパケット着信を契機としたトンネル復旧処理を説明するためのシーケンス図である。 図1の通信システムにおけるUE宛のIPポケット着信を契機としたトンネル復旧処理の別の例を説明するためのシーケンス図である。 図1の通信システムの特徴をまとめて示した図である。
 以下、図面を参照して本発明に係る通信システムの一実施形態について説明する。図1には、本発明の一実施形態としての通信システム10を表すネットワーク構成図が示されている。図1に示した通信システム10は、トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信システムであって、UE1、eNodeB(E-UTRAN NodeB;eNBとも呼ばれる)2、MME(Mobility Management Entity)3、HSS(Home Subscriber Server)4、SGW5、PGW(PDN(Packet Data Network) Gateway)6、およびPDN7を含んで構成されている。
 なお、通信システム10は、通常、各構成要素(すなわち各ノード)を複数備えている。また、通信システム10は、例えばPGW6等がMME3のIPアドレス等を問い合わせる際に用いられる図示していないDNS(Domain Name System)、QoS(Quality of Service)制御、課金制御等を行うPCRF(Policy and Charging Rules Function)等のノードも含んでいる。また、図1に示したeNodeB2と、図示していない複数のeNodeBとを含んでE-UTRAN8が構成されている。さらに、E-UTRAN8とMME3間に基準点S1-MMEが定義され、E-UTRAN8とSGW5間に基準点S1-Uが定義されている。また、基準点S1-MMEを通るリンクは制御信号インターフェースとして用いられ、基準点S1-Uを通るリンクはデータ転送および制御信号インターフェースとして用いられる。また、通信システム10では、SGW5、PGW6等を用いて無線アクセスに依存しないコアネットワークが構成されている。
 図1において、UE1はE-UTRAN8をサポートする移動端末である。
 eNodeB2は無線接続を管理する無線基地局等のノードであり、UE1との無線接続の確立を実施する度にSGW5との間でベアラ毎のトンネルを確立する。また、eNodeB2は無線接続の解放を契機にSGW5との間のトンネルを解放する。
 MME3はUE1の認証および移動管理を行うノードである。MME3は新規にUE1を収容する際にHSS4にUE1の位置登録を実施する。その結果、HSS4はUE1がどのMME3に収容されているかを把握することが出来るようになる。すなわち、本実施形態において、MME3はUE1のアタッチ情報(Attach情報、すなわち登録情報)を保持し、3gpp(3rd Generation Partnership Project)標準規定(非特許文献1等)に従い、UE1の管理を実施する。MME3は、また、3gpp標準規定に従いUE1のIPアドレス、および、例えば予めUE1毎に決められている選択済みPGW6に関する情報(以下、PGW情報と称する)も保持している。
 HSS4は、加入者データを管理するためのデータベースを提供するノードであり、3gpp標準規定に従い、各UE1を管理および収容する各MME3の情報を保持すると共に、各UE1の契約情報等を管理する。
 SGW5は、SGW5とPGW6間およびUE1等の無線装置との間で、ベアラ単位でトンネルを保持することで、UE1へのIPパケットの到達を保証するノードである。
 PGW6は、PDN7に対するUE1のモビリティ提供のアンカーポイントとなるノードであり、UE1へのIPアドレスの払い出しを実施し、UE1宛のIPパケットをSGW5と共に確立したトンネルに転送する。また、PGW6は、IPアドレスと当該IPアドレスが割り当てられているUE1のIMSI(International Mobile Subscriber Identity;携帯電話等の通信端末や通信端末用のIC(Integrated Circuit)カード等に割り当てられる一意の識別情報)やMSISDN(Mobile Station International Subscriber Directory Number)等の加入者識別情報とを対応付ける情報(すなわちUE1のIPアドレスと加入者識別情報との対応表)を格納する記憶装置を有している。また、本実施形態のPGW6は、UE1の初回アタッチ/ベアラ確立時にUE1に対してIPアドレスを動的に選択して払い出し、UE1とIPアドレスとの対応付けを上記の対応付け情報として保持する。したがって、UE1のIPアドレスを予め登録しておく必要がない。
 PDN7は、IMS(IP Multimedia Subsystem)等のIPベースのパケットネットワークである。
 3gpp標準規定ではSGW5とPGW6間のトンネルが常時維持されるので、PGW6は、UE1に払いだしたIPアドレスおよびUE1のIMSIやMSISDN等の加入者識別情報、ならびにPGW6とSGW5間のトンネル情報(すなわちトンネルを確立および維持するために用いられるデータおよびリソース)を保持する。しかし、本実施形態では、PGW6がIPアドレスと当該UE1のIMSIやMSISDN等の加入者識別情報とを対応付ける情報を保持することで、PGW6とSGW5間のトンネルを解放することを可能とする。すなわち、本実施形態では、トンネル解放時に、PGW6がIPアドレスと当該UE1のIMSIやMSISDN等の加入者識別情報とを対応付ける情報のみを保持し、PGW6とSGW5間のトンネル情報は保持しない。
 また、PGW6がIPアドレスと当該UE1のIMSIやMSISDN等の加入者識別情報との対応付け情報(すなわち対応表)を保持しているので、SGW5は当該UE1に関連するトンネル解放のみでなく、当該UE1に係るIPアドレス、加入者識別情報等を含む全ての情報を解放可能となる。
 上述したように本実施形態では、PGW6とSGW5間のトンネルを解放する際に、PGW6がIPアドレスとUE1のIMSIやMSISDN等の加入者識別情報との対応付け情報を保持する。また、MME3は、3gpp標準規定に従い、収容するUE1のIPアドレスとPGW情報とを保持する。したがって、例えば、UE1からの発信、すなわちS1復旧のサービス要求(Service Request)をeNodeB2を介してMME3が受信した場合、MME3が保持する各UE1のIPアドレスとPGW情報とを用いてベアラ確立処理を実施することで、PGW情報が示すPGW6が保持している当該IPアドレスとUE1の加入者識別情報との対応付け情報を用いて、SGW5およびPGW6間のトンネルの復旧を行うことが可能となる。なお、図1ではSGW5を1台のみ示しているが、トンネル復旧の際に用いられるSGW5と、トンネル解放前に用いられていたSGW5とは必ずしも一致していなくてよい。
 また、PGW6とSGW5間のトンネルが解放済みである場合に、PDN7からUE1宛の着信パケットがPGW6に届いた場合には、PGW6が、自らが保持するIPアドレスとUE1のIMSIやMSISDN等の加入者識別情報との対応付け情報に基づいて、当該着信パケットが宛先とするIPアドレスからIMSI等の加入者識別情報を導出し、導出した加入者識別情報を用いてHSS4に対して当該UE1を収容しているMME3を問合せることで、MME3に対し着信通知を投げることが可能となる。この時点で、MME3が保持する各UE1のIPアドレスとPGW情報とを用いてベアラ確立処理を実施することができるようになる。すなわち、この時点においてUE1からの発信時と同様にS1復旧を契機としたトンネル復旧が可能となる。
 このようにして、本実施形態の通信システム10では、PGW6が動的に払い出したIPアドレスとUE1のIMSI、MSISDN等の加入者識別情報との対応付け情報のみを記憶し、SGW5およびPGW6間のトンネルおよび関連情報を解放および削除した場合にUE1からの発信およびUE1への着信を可能とすることができる。よって、PGW6やSGW5等からなるコアネットワークの必要リソースを最小限に抑えることが出来、リソースの有効活用が可能となる。
 次に、図2~図5を参照して、図1を参照して説明した通信システム10の動作例について説明する。なお、UE1のアタッチ(Attach;ネットワークへの登録処理)およびベアラ確立動作は3gpp標準規定に従うため、説明は省略する。アタッチ処理は3gpp TS23.401(非特許文献1)の項目5.3.2「Attach procedure」に従う。
 まず、あるUE1に対して3gpp標準規定に従ったベアラ確立動作がすでに行われていたことを前提として、ベアラ確立後に無線リソースを解放する場合の動作について図2を用いて説明する。ここでの無線リソース解放時の動作は3gpp TS23.401の項目5.3.5「S1 release procedure」の動作を基本とする。
 例えばUE1が所定時間以上使用されていない等の3gpp標準規定に例示されている種々の理由から生じたUE1との無線リソース解放処理起動を契機に、eNodeB2はMME3に対してS1 UEコンテキスト解放要求(Context Release Request)メッセージ(以下、「メッセージ」の記載を省略する)を送信する(S101)。なお、コンテキストとは、通信経路および通信制御に用いられる情報を意味する。3gpp標準規定に従った動作では、これを受けたMME3が、SGW5に対し、ベアラアクセス解放要求(Release Access Bearers Request)を送信してSGW5とeNodeB2との間のトンネル解放のみを実施する。本実施形態では、3gpp標準規定と異なり、MME3からSGW5に対して、ベアラ削除要求(Delete Bearer Request)を送信する(S102)。この時MME3は無線リソースの解放を契機としたトンネル解放処理であることをSGW5およびPGW6に伝えるために、ベアラ削除要求(Delete Bearer Request)に本実施形態で新規に採用したフラグである“保持フラグ(Hold flag)”を設定する。
 保持フラグの付いたベアラ削除要求(Delete Bearer Request)を受信したSGW5は、PGW6に保持フラグの付いたベアラ削除要求(Delete Bearer Request)を送信し(S103)、次いでトンネル解放およびUE1に係るリソース解放処理を実施する(S104)。
 保持フラグの付いたベアラ削除要求(Delete Berarer Request)を受信したPGW6は、UE1のIPアドレスとIMSI等の加入者識別情報(以下、IMSIと表記する)との対応付け情報のみを保持し、SGW5とのトンネル解放および他のリソースの解放を実行する(S105)。
 上記処理の結果、SGW5とPGW6は、当該UE1とのトンネルを全て解放し、SGW5は当該UE1に関するリソースを全て解放し、PGW6は当該UE1のIPアドレスとIMSIとの対応のみを保持している状態となる。なお、PCRF利用時はSGW5およびPGW6の解放処理に伴ってPCRFのリソースも解放される。また、上述したように、MME3は、トンネル解放後も、3gpp標準規定に従い、収容するUE1のIPアドレスとPGW情報とを保持する。
 以降、3gpp標準規定に従って、PGW6からSGW5へベアラ削除応答(Delete Bearer Response)が送られる(S106)。次いで、SGW5からMME3へベアラ削除応答(Delete Bearer Response)が送られる(S107)。次に、MME3からeNodeB2へ、S1 UEコンテキスト解放コマンドが送られる(S108)。ここで、RRC(Radio Resource Control)接続が解放されていない場合には、eNodeB2がUE1に、RRC接続解放(RRC Connection Release)を送信する(S109)。UE1から確認応答(ACK:Acknowledgment)を受信すると、eNodeB2はUE1のコンテキストを削除し、S1 UEコンテキスト解放完了をMME3へ送信する(S110)。
 次に、UE1起動のベアラ復旧処理時の動作を図3を用いて説明する。本動作は3gpp TS23.401の項目5.3.4.1「UE triggered Service Request」の動作を基本とする。
 UE1からのサービス要求(Service Request)が、eNodeB2を介してMME3で受信されると(S201~S202)、UE1、MME3およびHSS4間でUE1の認証処理が実施される(S203)。ここで、3gpp標準規定のベアラ復旧動作では、S203での認証処理の後、SGW5およびPGW6に関連トンネルリソースが残っているため、図3のS204~S208を飛ばして、初期コンテキストセットアップ要求(S209)を行う。そして、無線ベアラ確立(S210)および初期コンテキストセットアップ完了(S211)の後、MME3からSGW5に対してベアラ更新要求(Modify Bearer Request)を送信する(S212)。この処理に従えば、eNodeB2のトンネル情報をSGW5に渡すのみで、UE1起動のベアラ復旧処理を行うことができた。
 これに対して本実施形態ではSGW5およびPGW6はリソースを解放済みであるため、MME3からセッション作成要求(Create Session Request)をSGW5に送信し、新たにトンネル確立処理を実施する(S204)。この時、MME3は図2を参照して説明した無線リソース解放処理において削除したトンネルと同じIPアドレスをUE1に対して払い出させるために、セッション作成要求(Create Session Request)に、最初の(または前回の)ベアラ確立時にUE1に払い出されたIPアドレスを指定IPアドレス情報として設定する。なお、セッション作成要求(Create Session Request)を送信する際の3gpp標準規定の処理と同様に、MME3がS204で(およびSGW5が次のS205で)送信するセッション作成要求(Create Session Request)には、UE情報としてIMSIが設定される。
 MME3からセッション作成要求(Create Session Request)を受信したSGW5はトンネル確立処理を実施し、PGW6にIPアドレス付きのセッション作成要求(Create Session Request)を送信する(S205)。PGW6は受信した信号に設定された指定IPアドレスとIMSIとが自身が保持するIPアドレスとIMSIの対応表と同一であるかどうかを確認し、両者が同一であればトンネル復旧処理と判定し、信号に指定されたIPアドレスを再度用いてトンネル確立処理を実施する(S206)。その後PGW6は、S205でのセッション作成要求(Create Session Request)に対するセッション作成応答(Create Session Response)を送信する(S207)。
 PGW6からセッション作成応答(Create Session Response)を受信したSGW5は、MME3にセッション作成応答(Create Session Response)を送信する(S208)。S208でSGW5からセッション作成応答(Create Session Response)を受信したMME3は、3gpp標準規定に従って、初期コンテキストセットアップ要求(Initial Context Setup Request)をeNodeB2に対して送信する(S209)。以降、3gpp標準規定に従って、まず、eNodeB2がUE1との間で無線ベアラ確立処理(Radio Bearer Establishment)を実施する(S210)。次に、eNodeB2がMME3に初期コンテキストセットアップ完了(Initial Context Setup Complete)を送信する(S211)。次に、MME3がSGW5にベアラ更新要求(Modify Bearer Request)を送信し(S212)、SGW5がMME3にベアラ更新応答(Modify Bearer Response)を送信する(S213)。
 なお、PCRF利用時はSGW5およびPGW6のトンネル復旧処理に伴ってPCRFのリソースも復旧される。
 次に、UE1宛のIPパケット着信を契機としたトンネル復旧処理を図4を用いて説明する。この動作の基本は、3gpp TS23.401の項目5.3.4.3「Network Triggered Service Request」となる。なお、3gpp標準規定の動作では、PGW6およびSGW5間のトンネルが維持されたままであるため、維持されているトンネルを使用してUE1宛のIPパケットはSGW5まで到達し、SGW5がMME3に対しIPパケット着信通知を送信する。これに対して本実施形態ではSGW5およびPGW6はリソースを解放済みであるため、PDN7からUE1宛のIPパケット(下りデータ;Downlink Data)を受信したPGW6は(S301)、IPアドレスとIMSIとの対応表を参照してIPパケットの宛先のIMSIを抽出する(S302)。その後、PGW6がHSS4に対してIMSIをキーに当該UE1を収容するMME3を問い合わせ(S303)、HSS4からMME3のFQDN(Fully Qualified Domain Name)を受信する(S304)。その後、PGW6は、MME3のFQDNを用いてSGW5のIPアドレスの問い合わせを所定のDNS20に対して実施する(S305)。PGW6は、DNS20からSGW5のIPアドレスを得られた後は(S306)、下りデータ通知(Down Link Data Notification)に現在3gpp標準規定に定められているIPアドレスだけでなく、対象ベアラを特定するために、IMSI、APN(Access Point Name)、およびPGWアドレス(すなわちPGW6のIPアドレス)を追加設定して送信する(S307)。PGW6から下りデータ通知(Down Link Data Notification)を受信したSGW5は、IMSI、APNおよびPGWアドレスを3gpp標準規定に追加設定した下りデータ通知(Down Link Data Notification)をMME3へ送信する(S308)。
 SGW5から下りデータ通知(Down Link Data Notification)を受信したMME3は、APN、PGWアドレス等に基づいて接続先のSGW5を選択する(S309)。この時のSGW5は、初回(または前回)ベアラ確立時に使用していたSGW5でなくてもよい。次に、MME3は、図3を参照して説明したUE1起動のベアラ復旧処理のS204の処理と同様にして、初回(または前回)UE1に払いだしたIPアドレスを指定IPアドレス情報として設定したセッション作成要求(Create Session Request)を送信する(S310)。以降、図3のS205~208と同様にして、MME3からセッション作成要求(Create Session Request)を受信したSGW5はトンネル確立処理を実施し、PGW6にIPアドレス付きのセッション作成要求(Create Session Request)を送信する(S311)。PGW6は受信した信号に設定された指定IPアドレスとIMSIとが自身が保持するIPアドレスとIMSIの対応表と同一であるかどうかを確認し、両者が同一であればトンネル復旧処理と判定し、信号に指定されたIPアドレスを再度用いてトンネル確立処理を実施する(S312)。その後PGW6は、S311でのセッション作成要求(Create Session Request)に対するセッション作成応答(Create Session Response)を送信する(S313)。PGW6からセッション作成応答(Create Session Response)を受信したSGW5は、MME3にセッション作成応答(Create Session Response)を送信する(S314)。
 次に、SGW5からセッション作成応答(Create Session Response)を受信したMME3は、トンネル復旧後に、登録済みのUE1へ向けて、eNodeB2を介してページング(すなわち待機状態のUE1を呼び出す信号)を送信する(S315~S316)。ここでのページングは3gpp標準規定に従う。
 上述したように、本実施形態においては、アタッチし、ベアラ確立済みのUE1が、S1を解放した契機で、すなわちUE1が基準点S1-UおよびS1-MMEを通る接続を解放したことを契機として、SGW5およびPGW6間のトンネルを解放し、関連するリソースを解放し削除する。その結果、収容するUE1の数に対しコアネットワークのリソースを節約することが出来る。
 すなわち、本実施形態においては、トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供するネットワークにおいて、トンネルを解放しトンネル情報を削除した場合に、IPアドレスと加入者ID(加入者識別情報)とを動的に括りつけ管理することで、コアネットワークのリソースが有効活用出来るようになる。
 また、Always-Onすなわち発着信を可能とするため、UE1からのS1復旧時にMME3がトンネル解放前のIPアドレスおよびPGW指定のトンネル確立を実施する。UE1宛のパケット着信時は、PGW6がIPアドレスとUE1の対応付け情報のみを保持し、HSS4と連携することでUE1を収容するMME3へ着信通知を送信することが出来、パケット着信を契機にトンネル確立を実施できる。その結果、トンネル解放を実施している状態においても、3gpp標準規定と同様にAlways-Onを実現可能となる。
 また、PGW6は初回アタッチ/ベアラ確立時に動的に選択され、かつPGW6が動的にIPアドレスを払い出した上で、UE1とIPアドレスとの対応付けを保持する。そうすることで、固定IPアドレスを不要とする事ができ、UE1はベアラ新規確立の度に最適なPGW6の選択が可能となり、事前にUE1とIPアドレスとの関連付けの情報を設定する手順も不要となる。
 以上説明したように、本実施形態においては、以下に記載するような効果を奏する。
 第1の効果はUE1からの発信および着信に影響をあたえることなく、SGW5とPGW6とがトンネルを解放することが出来るため、SGW5およびPGW6のリソースを効率化出来ることである。
 第2の効果はS1復旧の度にSGW5を再選択してトンネルを復旧するため、S1解放時のSGW5の障害に起因した影響を受けなくなることである。
 次に、図5を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態の基本的構成は上記実施形態と同様に図1に示した通りであるが、UE1宛のIPパケット着信を契機としたトンネル復旧処理における動作が異なっている。本実施形態におけるUE1宛のIPパケット着信を契機としたトンネル復旧処理の別の手法を図5を用いて説明する。本実施形態から得られる効果は上記実施形態の効果と同一である。
 PDN7からUE1宛ての下りデータ(Downlink Data)を受信したPGW6は(S401)、自身が保持するIPアドレスとIMSIとの対応表から下りデータの宛先IMSIを抽出する(S402)。その後PGW6は、HSS4にアタッチ済みMME3の問い合わせを実施する(S403)。
 アタッチ済みMME3の問い合わせを受信したHSS4は、当該UE1を収容しているMME3に対して着信通知を送信する(S404)。この時、HSS4は、MME3が該当ベアラを判断するために、IMSI、APN、IPアドレス、PGWアドレスの情報を着信通知に付与する。着信通知を受信したMME3は、HSS4に対して着信通知応答を送信する(S405)。以降、図4のS310~S316と同様にして、MME3は、初回(または前回)UE1に払いだしたIPアドレスを指定IPアドレス情報として設定したセッション作成要求(Create Session Request)をSGW5宛てに送信する(S406)。次に、MME3からセッション作成要求(Create Session Request)を受信したSGW5はトンネル確立処理を実施し、PGW6にIPアドレス付きのセッション作成要求(Create Session Request)を送信する(S408)。PGW6は受信した信号に設定された指定IPアドレスとIMSIとが自身が保持するIPアドレスとIMSIの対応表と同一であるかどうかを確認し、両者が同一であればトンネル復旧処理と判定し、信号に指定されたIPアドレスを再度用いてトンネル確立処理を実施する(S408)。その後PGW6は、S407でのセッション作成要求(Create Session Request)に対するセッション作成応答(Create Session Response)を送信する(S409)。PGW6からセッション作成応答(Create Session Response)を受信したSGW5は、MME3にセッション作成応答(Create Session Response)を送信する(S410)。
 次に、SGW5からセッション作成応答(Create Session Response)を受信したMME3は、トンネル復旧後に、登録済みのUE1へ向けて、eNodeB2を介してページング(すなわち待機状態のUE1を呼び出す信号)を送信する(S411~S412)。ここでのページングは3gpp標準規定に従う。
 UE1がページングを受信すると(S412)、以降、UE1起動のサービス要求処理(Service Request Procedure)が実施される(S413)。
 なお、上記実施形態の特徴をまとめると図6に示すようになる。すなわち、本発明の一実施形態としての通信システム100(図1の通信システム10に対応する)は、トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信システムである。そして、通信システム100は、以下の機能を有する第1のノード(図1のPGW6に対応する)101を備えている。すなわち、第1のノード101は、トンネルを解放しトンネル情報を削除する機能102(トンネル制御部)と、トンネルを解放しトンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末(図1のUE1に対応する)に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する機能103(管理部)とを有している。
 なお、上記各実施形態は、E-UTRAN8に適用した場合で説明したが、UTRANやWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等他の移動体ネットワークにおいても適用可能である。
 なお、本発明の実施形態は上記のものに限定されず、例えば図1に示した構成は一例であって、図1に示した2以上の構成要素を統合したり、1つの構成要素を複数に分割したりする変更を適宜行うことができる。また、PGW6が有するUE1と加入者識別情報との対応付け情報を記憶したテーブルは、PGW6等を構成するコンピュータ装置に内蔵したり、通信回線や所定のインターフェースを介してPGW6の外部に統合してあるいは分散して設けるようにしたりすることができる。また、本発明の通信システムは、1または複数のコンピュータとそのコンピュータで実行される1または複数のプログラムとを構成要素とするものであり、そのプログラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体や通信回線を介して流通させることが可能である。
 また、請求の範囲の記載と、上記実施形態の構成との対応は次の通りである。「端末」はUE1に対応している。「第1のノード」はPGW6に対応している。「第2のノード」はSGW5に対応している。「第3のノード」はMME3に対応している。「第4のノード」はHSS4に対応している。
 以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲に限定されるものではない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが、当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
 この出願は、2011年9月30日に出願された日本出願特願2011-216103号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
 本発明は、例えば、トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信に利用可能である。本発明は、モビリティを確保した上でSGW等におけるリソースの確保を不要とし、トンネルを解放することができる。
1 UE
2 eNodeB
3 MME
4 HSS
5 SGW
6 PGW
7 PDN
8 E-UTRAN

Claims (10)

  1.  トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信システムに設けられた第1のノードであって、
     トンネルを解放しトンネル情報を削除するトンネル制御部と、
     前記トンネルを解放し前記トンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する管理部と
     を備える第1のノード。
  2.  請求項1に記載の前記第1のノードを備える通信システム。
  3.  前記第1のノードとの間で前記トンネルが設定される第2のノードであって、前記トンネルが解放された場合に当該トンネルの情報と前記トンネルに接続される端末の情報とを解放する第2のノードを備える請求項2に記載の通信システム。
  4.  前記第2のノードは、前記トンネルの復旧処理の度に再選択される請求項3に記載の通信システム。
  5.  前記第1のノードが、所定のパケットデータネットワークに対する前記端末のモビリティ提供のアンカーポイントとなるノードである請求項2から4のいずれか1項に記載の通信システム。
  6.  前記端末を収容する第3のノードであって、前記端末からの発信を契機として前記解放されたトンネルを復旧する場合に、前記トンネルの解放前に前記端末に対して割り当てられていたIPアドレスと前記第1のノードを指定する情報とを用いて前記トンネルの復旧処理を実施する第3のノードを備える請求項2から5のいずれか1項に記載の通信システム。
  7.  前記第1のノードが、前記第3のノードから通知されたIPアドレスであって前記トンネルの解放前に前記端末に対して割り当てられていたIPアドレスを再度利用して前記端末に対してIPアドレスを払い出す請求項6に記載の通信システム。
  8.  前記端末が収容されている前記第3のノードを把握する第4のノードを備え、
     前記第1のノードが、前記端末に対して設定されていた前記トンネルの解放後に当該端末に対して着信があった場合に、当該端末を収容している前記第3のノードを前記第4のノードに対して問い合わせることで、前記トンネルの復旧処理を実施する請求項6又は7に記載の通信システム。
  9.  トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信方法であって、
     第1のノードにおいて、トンネルを解放しトンネル情報を削除し、
     前記第1のノードにおいて、前記トンネルを解放し前記トンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する通信方法。
  10.  トンネリングを用いてパケットデータのモビリティを提供する通信プログラムであって、
     トンネルを解放しトンネル情報を削除する過程と、
     前記トンネルを解放し前記トンネル情報を削除した場合に、当該トンネルが設定されていた端末に割り当てられていたIPアドレスと当該端末の加入者識別情報とを対応付けて管理する過程とを
     第1のノードのコンピュータに実行させる通信プログラム。
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