特開 2020-61692 ゲートウェイ装置及び通信制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-61692(P2020-61692A)

(43)【公開日】2020年4月16日

(54)【発明の名称】ゲートウェイ装置及び通信制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 88/16 20090101AFI20200319BHJP

   H04W 84/12 20090101ALI20200319BHJP

   H04W 92/02 20090101ALI20200319BHJP

   H04W 12/06 20090101ALI20200319BHJP

【ＦＩ】

   H04W88/16

   H04W84/12

   H04W92/02

   H04W12/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-192894(P2018-192894)

(22)【出願日】2018年10月11日

(71)【出願人】

【識別番号】516290748

【氏名又は名称】株式会社ＬＴＥ−Ｘ

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 可久

(72)【発明者】

【氏名】中井 裕人

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067AA28

5K067DD11

5K067EE02

5K067EE10

5K067EE16

(57)【要約】

【課題】３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できるゲートウェイ装置を提供する。
【解決手段】非３ＧＰＰネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容し、非３ＧＰＰ端末及び複数のノードを有するコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置であって、制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第１処理ノードと連携して、非３ＧＰＰ端末のユーザを認証する認証部と、第１処理ノードと非３ＧＰＰ端末との間で制御データを中継し、ユーザデータを処理する第２処理ノードと非３ＧＰＰ端末との間でユーザデータを中継する通信部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）ネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容し、前記非３ＧＰＰ端末及び複数のノードを有するコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置であって、
制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第１処理ノードと連携して、前記非３ＧＰＰ端末のユーザを認証する認証部と、
前記第１処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第２処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記ユーザデータを中継する通信部と、
を備え、
前記通信部は、３ＧＰＰ通信方式に従った基地局と前記第１処理ノードとを通信接続するためのインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信する、
ゲートウェイ装置。

【請求項2】

前記コアネットワーク装置は、複数存在し、
前記通信部は、前記インタフェースを介して、前記非３ＧＰＰ端末毎に異なる前記コアネットワーク装置に対して、前記制御データ及び前記ユーザデータを中継する、
請求項１に記載のゲートウェイ装置。

【請求項3】

前記通信部は、前記インタフェースに含まれるハンドオーバーに係るメッセージが省略されたインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信する、
請求項２に記載のゲートウェイ装置。

【請求項4】

前記通信部は、前記３ＧＰＰネットワークに配置された３ＧＰＰ端末と通信し、
前記認証部は、前記第１処理ノードと連携して、前記３ＧＰＰ端末のユーザを認証し、
前記通信部は、前記第１処理ノードと前記３ＧＰＰ端末との間で前記制御データを中継し、前記第２処理ノードと前記３ＧＰＰ端末との間で前記ユーザデータを中継する、
請求項１または２に記載のゲートウェイ装置。

【請求項5】

非３ＧＰＰネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容し、前記非３ＧＰＰ端末及び複数のノードを有するコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置における通信制御方法であって、
制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第１処理ノードと連携して、前記非３ＧＰＰ端末のユーザを認証するステップと、
前記第１処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第２処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記ユーザデータを中継するステップと、
を有し、
前記中継するステップは、３ＧＰＰ通信方式に従った基地局と前記第１処理ノードとを通信接続するためのインタフェースを介して、前記コアネットワーク装置と通信するステップを含む、
通信制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゲートウェイ装置及び通信制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＬＴＥ通信システムにおいて、非３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）無線アクセスを行う非３ＧＰＰ（non-3GPP）端末をＥＰＣ（Evolved Packet Core）に収容するためのコンポーネントとして、ｅＰＤＧ（enhanced Packet DataGateway）が知られている（非特許文献１，２参照）。つまり、ｅＰＤＧは、公衆無線ＬＡＮ（Local Area Network）など、セキュリティ上信頼できない非３ＧＰＰ無線アクセス（Untrusted Non-3GPP IP Access）を収容する場合に、移動端末が接続するゲートウェイとして動作する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】”3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Architecture enhancements for non-3GPP accesses (Release 15)”, 3GPP TS 23.402 V15.0.0 (217-06), P30-P31

【非特許文献2】中村武宏、他５名、”３ＧＰＰ ＬＴＥ／ＳＡＥ標準仕様完成における活動と貢献”、NTT DOCOMO テクニカル・ジャーナル Vol.17 No.2、P36-P45

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のｅＰＤＧは、ＥＰＣにおける他のコアノード（例えば、ＨＳＳ（Home Subscriber Server）、ＰＧＷ（PDN Gateway（Packet Data Network Gateway））、ＰＣＲＦ（Policy and Charging Rule Function）、３ＧＰＰ ＡＡＡ Ｓｅｒｖｅｒ）と通信接続するためのインタフェースを多く有する。また、非３ＧＰＰ端末が３ＧＰＰ通信方式に従って通信するネットワーク（３ＧＰＰネットワーク（例えばＬＴＥネットワーク））にアクセスしようとすると、必ずトラフィックがｅＰＤＧを通過するため、多数の非３ＧＰＰ端末がＬＴＥネットワークにアクセスする場合、ｅＰＤＧの処理負荷が大きくなる。また、ｅＰＤＧはＥＰＣにおける他のコアノードと直接連携するので、ｅＰＤＧのセキュリティを保つことが必要となる。

【0005】

つまり、ｅＰＤＧは、他のコアノードとのインタフェースが多く、コアネットワークに配置されることが前提となっており、ｅＰＤＧの機能・ネットワーク容量・安全性の要件が高い。非３ＧＰＰ端末を収容するためのノードとしてｅＰＤＧを多数利用する場合に、これらの要件を満たすことが困難である。言い換えると、ｅＰＤＧには、多数の非３ＧＰＰが接続されることが想定されていないため、これらの要件を満たすことが困難である。

【0006】

本発明は、上述した従来の状況に鑑みてなされたものであり、３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できるゲートウェイ装置及び通信制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、非３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）ネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容し、前記非３ＧＰＰ端末及び複数のノードを有するコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置であって、制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第１処理ノードと連携して、前記非３ＧＰＰ端末のユーザを認証する認証部と、前記第１処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第２処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記ユーザデータを中継する通信部と、を備えるゲートウェイ装置である。

【0008】

本発明の一態様は、非３ＧＰＰネットワークに配置された非３ＧＰＰ端末を３ＧＰＰネットワークに収容し、前記非３ＧＰＰ端末及び複数のノードを有するコアネットワーク装置と通信するゲートウェイ装置における通信制御方法であって、制御データを処理するノードであって、加入者情報を管理する管理ノードと連携する第１処理ノードと連携して、前記非３ＧＰＰ端末のユーザを認証し、前記第１処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記制御データを中継し、ユーザデータを処理する第２処理ノードと前記非３ＧＰＰ端末との間で前記ユーザデータを中継する、通信制御方法である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態における非３ＧＰＰ端末を収容するＬＴＥ通信システムの概略構成例を示すブロック図

【図2】多数の非３ＧＰＰ端末を収容するＬＴＥ通信システムの構成例を示すブロック図

【図3】比較例における３ＧＰＰ端末及び非３ＧＰＰ端末を収容するＬＴＥ通信システムの構成例を示すブロック図

【図4】変形例における多数の３ＧＰＰ端末及び非３ＧＰＰ端末を収容するＬＴＥ通信システムの構成例を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0012】

（実施形態）
図１は、実施形態におけるＬＴＥ通信システム５の概略構成例を示す図である。ＬＴＥ通信システム５は、ＵＥ（User Equipment）１０Ａと、ゲートウェイ３０と、制御装置４０と、ＥＰＣ装置５０と、を有する。ゲートウェイ３０は、処理部３１、記憶部３２、及び通信部３３を備える。ＥＰＣ装置５０は、ＰＧＷ５１、ＳＧＷ５３、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）５４、及びＨＳＳ（Home Subscriber Server）５５を備える。ＬＴＥ通信システム５は、非３ＧＰＰ端末をＬＴＥネットワークに収容する。

【0013】

ＵＥ１０Ａは、非３ＧＰＰネットワークＮ１を介して、ゲートウェイ３０と通信する。非３ＧＰＰネットワークＮ１は、ＬＡＮ（例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ）、インターネット、等を含んでよい。ＵＥ１０Ａは、非３ＧＰＰ端末である。非３ＧＰＰ端末は、例えば、ＬＡＮ（例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ）を介して他の通信装置と通信する端末でよい。ＵＥ１０Ａは、ユーザによって所持される。ＵＥ１０Ａは、複数存在してよい。

【0014】

ゲートウェイ３０は、ゲートウェイ３０の配下のＵＥ１０Ａを管理し、ＵＥ１０ＡとＥＰＣ装置５０との間で行われる通信を中継する。ゲートウェイ３０は、例えば、屋外に設置されてもよいし、ビル毎に設置されてもよい。ゲートウェイ３０は、複数存在してよい。複数のゲートウェイ３０の配下それぞれに、１つ以上のＵＥ１０Ａが存在してよい。従来のＬＴＥ通信システムは多数分散された基地局（ｅＮＢ（ｅＮｏｄｅＢ））を管理するメカニズムを有するが、このメカ二ズムを、非３ＧＰＰアクセスを収容するＬＴＥ通信システム５にも活用する。

【0015】

ゲートウェイ３０は、ｅＰＤＧの機能の一部を有し、ＬＴＥ通信を行うためのＥＰＣ装置５０にゲートウェイ３０配下のＵＥ１０Ａを収容する基地局として動作してよい。ただし、ｅＰＤＧと異なり、ＥＰＣ装置５０のＰＧＷ５１やＨＳＳ５５とは直接接続されず、ＥＰＣ装置５０のＭＭＥ５４及びＳＧＷ５３と連携して、ＵＥ１０Ａのユーザの認証機能、制御データ及びユーザデータの中継機能、等を実現する。

【0016】

ゲートウェイ３０は、ＬＴＥ通信に係る認証処理とデータの中継処理を行う。この場合、ゲートウェイ３０は、ＥＰＣ装置５０における加入者情報を管理するＭＭＥ５４及びＨＳＳ５５と連携して、ＵＥ１０Ａのユーザを認証する。また、ゲートウェイ３０は、ＵＥ１０Ａからの通信データ（例えば制御データ又はユーザデータ）をＳＧＷ５３、ＰＧＷ５１、ＳＧｉ（ＥＰＣ上位のネットワーク）、等に中継し、又は、ＳＧＷ５３、ＰＧＷ５１、ＳＧｉからの通信データを、ＵＥ１０Ａに中継する。この場合、ゲートウェイ３０は、ＵＥ１０Ａ及びＭＭＥ５４との間で制御データを中継してよい。また、ゲートウェイ３０は、ＵＥ１０Ａ及びＳＧＷ５３との間でユーザデータを中継してよい。

【0017】

ゲートウェイ３０の処理部３１は、プロセッサ（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit））がメモリに保持されたプログラムを実行することで、各種機能を実現する。ゲートウェイ３０の記憶部３２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）や各種ストレージ（例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive））を有してよく、各種情報、データ、プログラムを保持する。ゲートウェイ３０の通信部３３は、ＵＥ１０ＡやＥＰＣ装置５０との間で通信（有線通信又は無線通信）する。

【0018】

処理部３１は、ＥＰＣ装置５０の少なくとも一部のノードと連携して、ＵＥ１０Ａのユーザを認証する。処理部３１は、通信部３３を介して、制御データやユーザデータを中継する。

【0019】

図１に示すように、ゲートウェイ３０は、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａと通信し、３ＧＰＰ端末と通信しない。したがって、ゲートウェイ３０は、３ＧＰＰ端末と通信するための通信インタフェースを有しなくてよい。

【0020】

ＥＰＣ装置５０は、ＬＴＥのコアネットワークに配置される装置であり、ＬＴＥプロトコルに従って、ゲートウェイ３０と通信する。ＥＰＣ装置５０のＰＧＷ５１、ＳＧＷ５３、ＭＭＥ５４、及びＨＳＳ５５の各ノードは、論理ノードでもよいし、物理ノードでもよい。つまり、１つの装置（サーバ）に機能が集約されてもよいし、複数の個別の装置（サーバ）に機能が分散されてもよい。また、ＥＰＣ装置５０は、ＰＣＲＦのノードを備えてよい。なお、ＥＰＣ装置５０は、この構成には限定されず、他の付随的な要素を含むことができる。

【0021】

ＭＭＥ５４とＨＳＳ５５とは、ＰＣＲＦとともに、制御データであるＣプレーンデータを処理する。ＳＧＷ５３及びＰＧＷ５１は、ユーザデータであるＵプレーンデータを処理する。したがって、例えば、外部ネットワーク（ＥＰＣ装置５０よりも上流側）からＵＥ１０ＡへのＵプレーンデータつまりＵプレーンのトラフィックは、外部ネットワークからＥＰＣ装置５０に到達すると、ＰＧＷ５１、ＳＧＷ５３、及びゲートウェイ３０を介して、ＵＥ１０Ａへ伝送される。

【0022】

ＭＭＥ５４は、移動制御などを提供するノードであり、位置登録、ページング、ハンドオーバー等の移動制御、及びベアラ（データの通信経路）の確立又は削除を行う。なお、ＬＴＥ通信システム５に３ＧＰＰ端末が含まれない場合、ＭＭＥ５４は、ハンドオーバーの機能を有しなくてよい。

【0023】

ＨＳＳ５５は、ＬＴＥにおける加入者管理データベースを有するノードであり、加入者の契約情報、認証情報、位置情報等の管理を行う。ＭＭＥ５４は、ＨＳＳ５５から通知される認証情報に基づき、ユーザ認証を実施する。

【0024】

ＳＧＷ５３は、ゲートウェイ３０に接続され、非３ＧＰＰアクセスを収容し、ＵＥ１０ＡやＰＧＷ５１へデータを伝送するゲートウェイである。

【0025】

ＰＧＷ５１は、外部ネットワーク（ＰＤＮ）との接続点において、ＵＥ１０ＡへのＩＰアドレスの割り当てやパケット転送等を行うゲートウェイである。ＰＧＷ５１は、ＰＣＲＦと連携することで、ＰＣＲＦが有するポリシ（ポリシ制御情報）に従って、動作してよい。ＰＧＷ５１は、ＰＣＲＦが有するポリシに従って、各ベアラを介して通信される通信量や通信速度を制御してよい。

【0026】

ＰＣＲＦは、ユーザデータ転送のＱｏＳ（Quality of Service；パケットの優先転送等、通信の品質の制御）及び課金の為の制御を行うノードである。ＰＣＲＦが決定したＱｏＳ値は、ＰＧＷ５１に通知される。ＰＧＷ５１は、通知されたＱｏＳ値に従って、Ｕプレーンデータに対してＱｏＳ制御を実施する。ＱｏＳ値は、例えば、ポリシの制御情報に含まれる設定値でよい。

【0027】

ＥＰＣ装置５０は、処理部、記憶部、通信部、を有する。ＥＰＣ装置５０の各ノードが論理ノードである場合には、１つの装置に処理部、記憶部、及び通信部が設けられてよい。ＥＰＣ装置５０の各ノードが物理ノードである場合、各ノードに処理部、記憶部、及び通信部が設けられてよい。

【0028】

ＥＰＣ装置５０の処理部は、プロセッサ（例えばＣＰＵ）がメモリに保持されたプログラムを実行することで、各種機能を実現する。ＥＰＣ装置５０の記憶部は、例えばＲＯＭやＲＡＭや各種ストレージ（例えばＨＤＤ、ＳＳＤ）を有してよく、各種情報、データ、プログラムを保持する。ＥＰＣ装置５０の通信部は、ゲートウェイ３０や外部ネットワークにおける各種装置との間で通信（有線通信又は無線通信）する。ＥＰＣ装置５０による通信は、ＬＴＥ通信を含む。ＬＴＥ通信は、ＶｏＬＴＥ通信を含んでよい。

【0029】

図２は、多数の非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａを収容するＬＴＥ通信システム５の構成例を示すブロック図である。

【0030】

図２に示すＬＴＥ通信システム５では、非３ＧＰＰネットワークＮ１の一例としての無線ＬＡＮにおいて通信を管理するＡＰ（Access Point）２０が配置されている。つまり、ＵＥ１０Ａとゲートウェイ３０との通信を、ＡＰ２０が中継している。図１のＬＴＥ通信システム５においても、ＡＰ２０が配置されてよい。

【0031】

図２では、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａを収容するゲートウェイ３０が、ＥＰＣ装置５０の配下に多数配置されて管理するアーキテクチャとなっている。ゲートウェイ３０は、数的分散、地理的分散も可能である。ゲートウェイ３０とＥＰＣ装置５０との間のインタフェースには、ＬＴＥ通信システムの一般的な基地局としてのｅＮＢを収容する場合と同一のＳ１インタフェースを用いてよい。この場合、Ｓ１インタフェースが有するメッセージ群のうち、Ｓ１ＡＰ（S1 Application Protocol）のハンドオーバーに係るメッセージを省略したインタフェースを用いることができる。

【0032】

Ｓ１ＡＰプロトコルの詳細については、以下の参考非特許文献１に記載されている。
（参考非特許文献１：”3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Access Network E-UTRAN); S1 Application Protocol (S1AP) (Release 8)”、 3GPP TS 36.413 V8.0.0 (2007-12)、 P22-P27, P44-P50）

【0033】

Ｓ１ＡＰは、HANDOVER REQUIRED, HANDOVER COMAND, HANDOVER PREPARATION FAILURE, HANDOVER REQUEST, HANDOVER REQUEST ACKNOWLEDGE, HANDOVER FAILURE, HANDOVER NOTIFY, HANDOVER CANCEL, HANDOVER CANCEL ACKNOWLEDGE等のハンドオーバーに係るメッセージを含む。ゲートウェイ３０は、ハンドオーバーを実施しない場合、ｅＮＢと比較すると、これらのハンドオーバーに係るメッセージに対応しなくてよい。具体的には、ゲートウェイ３０は、ｅＮＢの一部の機能を有しつつ、ハンドオーバーに係るメッセージを送受する機能を有しなくてよい。

【0034】

また、ＬＴＥ通信システム５は、非３ＧＰＰ端末を収容するが、３ＧＰＰ端末を収容するＬＴＥ通信システムに近いアーキテクチャを、非３ＧＰＰネットワークＮ１の管理に対して適用する。

【0035】

例えば、非３ＧＰＰネットワークＮ１（例えば無線ＬＡＮ）が敷設された拠点と同じ拠点にｅＰＤＧを配置することは困難であり得る。一方、ゲートウェイ３０は、ｅＮＢ（ｅＮｏｄｅＢ）と同様に、遠隔地や３ＧＰＰネットワーク（例えばＬＴＥネットワークＮ２）と管理者と異なる施設に配置され得る。

【0036】

また、ゲートウェイ３０の台数の増減に対して、ＥＰＣ装置５０の各ノードやリンクは、柔軟に対応可能である。例えば、ＵＥ１０Ａの端末数が増えることに伴うトラフィック増に応じて、ノードやリンクを増加したり、ゲートウェイ３０に接続されるＵＥ１０Ａの端末数が増える特定時間帯において、ノードの機能の増強やリンクの設定を増加したりすることが考えられる。例えば、社内拠点のユースケースでは、日中時間帯では有効に動作するゲートウェイ３０の数を増やし、夜時間帯では有効に動作するゲートウェイ３０の数を減らしてよい。また、拠店数が増加した場合に、ゲートウェイ３０の数が増加してよい。

【0037】

このように、ＬＴＥ通信システム５は、ゲートウェイ３０の数を増減させても、ｅＰＤＧの数を増やさなくて済む。したがって、ＬＴＥ通信システム５は、ＵＥ１０Ａの増加に伴ってｅＰＤＧとＨＳＳ及びＰＧＷとの連携を増加させるためのＨＳＳ及びＰＧＷ側の連携情報の増加を抑制でき、手間を低減でき、設計を簡素化できる。また、ＬＴＥ通信システム５は、ｅＰＤＧ用のＨＳＳに保持される加入者管理データベースに加入者情報を追加登録することも不要となり、設計を簡素化できる。したがって、ＬＴＥ通信システム５は、ゲートウェイ３０の数を増減に対する柔軟性を向上できる。

【0038】

図３は、比較例における３ＧＰＰ端末及び非３ＧＰＰ端末を収容するＬＴＥ通信システム５Ｘの構成例を示すブロック図である。図３では、３ＧＰＰ端末はＵＥ１０Ｂで示され、非３ＧＰＰ端末はＵＥ１０Ａで示されている。

【0039】

ＬＴＥ通信システム５Ｘは、多数の基地局（ここではｅＮＢ３０Ｘ）及び端末（ここでは３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ｂ）の管理を想定したアーキテクチャを有する。そのため、ＬＴＥ通信システム５Ｘは、ＬＴＥ通信に係る処理負荷を分散して処理するアーキテクチャを有する。一方、ＬＴＥ通信システム５ＸにおけるｅＰＤＧ６０Ｘは、ｅＰＤＧ６０Ｘがオフローディングを目的として後に追加された機能（ノード）であるので、ＬＴＥネットワークＮ２を管理するＬＴＥ通信システム本来のデザインとは異なる一極集中型の機能部となっている。つまり、ｅＰＤＧ６０Ｘは、ＬＴＥ通信システム５Ｘにおける分散処理のメリットを享受していない。

【0040】

図３では、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａにおいて通信要求が発生すると、ＡＰ２０等を介して、通信データがｅＰＤＧ６０Ｘを通る。また、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ｂにおいて通信要求が発生すると、ｅＮＢ３０Ｘ、ＭＭＥ５４Ｘ、ＳＧＷ５３Ｘ、ＨＳＳ５５Ｘ、ＰＧＷ５１Ｘ、等を介して、通信データがｅＰＤＧ６０Ｘを通る。ＬＴＥ通信システム５Ｘでは、ＬＴＥネットワークＮ２と非３ＧＰＰネットワークＮ１との境界に、ｅＰＤＧ６０Ｘが配置されている。

【0041】

よって、ＬＴＥネットワークＮ２と非３ＧＰＰネットワークＮ１をまたぐ通信では、全ユーザのトラフィックがｅＰＤＧ６０Ｘに集中することになる。また、参考非特許文献２に示されているように、ｅＰＤＧ６０Ｘは、Ｓ２ｂインタフェース、ＳＷｕインタフェース、ＳＷｎインタフェース、ＳＷｍインタフェース、Ｇｘｂインタフェース、等を有する必要があり、必要となるインタフェースが多数存在する。また、ｅＰＤＧ６０Ｘは、ＨＳＳ５５Ｘの加入者データベースのように高いセキュリティレベルが要求されるノードと接続されるため、セキュリティの担保が必要となる。また、ｅＰＤＧ６０Ｘは、他のノードと連携せずにＨＳＳ５５Ｘと連携するために、ＭＭＥ５４Ｘが有するＨＳＳ５５Ｘとの連携機能を有している。よって、ＬＴＥ通信システム５Ｘでは、ＭＭＥ５４の機能（例えばユーザを認証するための認証機能）が重複して設けられている。

【0042】

言い換えると、ｅＰＤＧ６０Ｘは、図３から理解できるように、ＭＭＥ５４Ｘと連携していない。ＭＭＥ５４Ｘは、ＵＥ１０Ａのユーザを認証するためにＨＳＳ５５Ｘと連携する機能を有する。ｅＰＤＧ６０Ｘは、ＭＭＥ５４Ｘが有するユーザ認証機能をｅＰＤＧを再実装するような形式となっている。つまり、ＭＭＥ５４Ｘは、ＵＥ１０Ｂのユーザを認証するためにＨＳＳ５５Ｘと連携する機能を有する。よって、ｅＰＤＧ６０Ｘの数を増やす場合、多数のｅＰＤＧ６０ＸのためのＭＭＥ５４Ｘに相当するノードを多数作成して管理する必要があった。

【0043】

これに対し、ＬＴＥ通信システム５は、ゲートウェイ３０を有することで、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａを収容する場合に、ＭＭＥ５４のユーザ認証のための連携機能（認証連携機能）を有するｅＰＤＧ６０Ｘを別途用意する必要がなく、ＭＭＥ５４の機能を重複して実装する必要がなく、ＬＴＥ通信するための機能を簡素化できる。

【0044】

また、ＬＴＥ通信システム５Ｘでは、ＬＴＥ通信システム５Ｘに加入する契約者数を基に、ｅＰＤＧ６０Ｘの必要台数を予測し、予測結果を基にｅＰＤＧ６０Ｘの設置台数を固定的に定められ、運用途中でｅＰＤＧ６０Ｘの数が変更されることを想定していなかった。そのため、契約者数の増減に応じたｅＰＤＧ６０Ｘの数を増減に対する柔軟性を有していない。

【0045】

これに対し、本実施形態のＬＴＥ通信システム５によれば、ＨＳＳ５５、ＰＧＷ５１、ゲートウェイ３０、ＡＰ２０、ＵＥ１０Ａ、等を集約したアーキテクチャとなっている。更に、ＬＴＥ通信システム５は、ｅＰＤＧ６０Ｘに代わり、認証機能及び中継機能をゲートウェイ３０が有する構成である。また、ＬＴＥ通信システム５では、ゲートウェイ３０とＭＭＥ５４及びＳＧＷ５３とが連携し、このＭＭＥ５４及びＳＧＷ５３がＨＳＳ５５及びＰＧＷ５１と連携することで、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＡをＬＴＥ通信システム５のＬＴＥネットワークＮ２に収容可能である。よって、ＬＴＥ通信システム５は、ｅＰＤＧ６０Ｘとは異なり、ＰＧＷ５１とＨＳＳ５５と直接連携するためのインタフェースを備えることが不要である。よって、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＡをＬＴＥ通信システム５に収容するための機能が簡素化できる。

【0046】

また、ＬＴＥ通信システム５は、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａを収容するゲートウェイ３０とＥＰＣ装置５０とが通信するために、既存のＳ１インタフェース（Ｓ１ＡＰ）を用いることができる。よって、ＬＴＥ通信システム５は、ゲートウェイ３０とＥＰＣ装置５０とが通信するためのインタフェースを新たに生成することを不要にできる。

【0047】

また、ＬＴＥ通信システム５では、ゲートウェイ３０が、ハンドオーバーに係る機能を有しなくてよい。非３ＧＰＰネットワークＮ１における装置（例えばＡＰ２０）においてハンドオーバーに係る処理が行われるか、又はハンドオーバーに係る処理が不要であるためである。ハンドオーバーの処理は他の処理と比較して処理負荷が大きいので、省略可能であることは有益である。

【0048】

また、ｅＰＤＧ６０ＸがＭＭＥ５４Ｘの機能を有することとは異なり、ゲートウェイ３０とは別途設けられたＥＰＣ装置５０のＭＭＥ５４がＨＳＳ５５と連携することで、ゲートウェイ３０は、認証連携機能を実装することが不要となる。

【0049】

また、ゲートウェイ３０は、ＬＴＥ通信システム５Ｘにオフローディング用に配置されたｅＰＤＧ６０Ｘとは異なり、ＬＴＥ通信システム５の分散処理の機能を利用でき、ＵＥ１０Ａの端末数に応じて設置数を増減可能である。よって、ゲートウェイ３０に非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａとの間の通信トラフィックが集中することを抑制できる。

【0050】

また、ゲートウェイ３０は、加入者情報を扱うＨＳＳ５５やＰＣＲＦとは直結されないので、加入者情報を安全に扱える。

【0051】

また、ＬＴＥ通信システム５は、ＥＰＣ装置５０を用いて非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａを管理する場合、管理に用いるノードの機能を低減でき、各ノードを通過するトラフィックを分散できる。

【0052】

（変形例）
図４は、変形例における３ＧＰＰ端末及び非３ＧＰＰ端末を収容するＬＴＥ通信システム５Ａの構成例を示すブロック図である。図２では、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＡがＬＴＥ通信システム５内で通信することを例示したが、図４では、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａとともに、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＢがＬＴＥ通信システム５Ａ内で通信することを例示する。また、ＳＧＷ５３は、通信端末にＵＥ１０ＡとともにＵＥ１０Ｂが含まれるので、３ＧＰＰアクセスを収容してよい。

【0053】

ＵＥ１０Ａにおいて通信要求が発生した場合、ＵＥ１０Ａは、ＡＰ２０を介して、ゲートウェイ３０Ａとの間で通信データを通信する。この場合、ゲートウェイ３０Ａは、ＬＴＥ通信システム５のゲートウェイ３０と同様の機能を有する。ＵＥ１０Ｂは、ＡＰ２０を介さずに、ゲートウェイ３０Ａとの間で通信データを通信する。つまり、ゲートウェイ３０Ａは、ＬＴＥ通信システム５ＸのｅＮＢ３０Ｘと同様の機能も有する。なお、ＵＥ１０Ｂが接続されることがあるので、ＵＥ１０Ｂと通信するための通信インタフェースは省略されずに設けられる。

【0054】

また、ゲートウェイ３０Ａ、通信接続先（例えば通信先や通信元）が非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａであり、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ｂを含まないか否かを判定してよい。ゲートウェイ３０Ａは、通信接続先が３ＧＰＰ端末であるか非３ＧＰＰ端末であるかを、例えば通信接続先がゲートウェイ３０Ａに接続する通信方式（例えばＬＴＥ通信等の３ＧＰＰ通信方式、無線ＬＡＮ通信等の非３ＧＰＰ通信方式）を参照して判定してよい。ゲートウェイ３０は、通信接続先に３ＧＰＰ端末を含まないと判定した場合に、ハンドオーバーに係る機能を省略し、通信接続先に３ＧＰＰ端末を含むと判定した場合に、ハンドオーバーに係る機能を省略しないように、ハンドオーバーに係る機能を切り替えてもよい。これにより、ＬＴＥ通信システム５Ａは、ハンドオーバーの必要時にハンドオーバーを実現しつつ、ハンドオーバーの不要時に処理負荷を軽減できる。

【0055】

なお、ハンドオーバーに係る機能を省略することは、Ｓ１ＡＰのハンドオーバーに係るメッセージを送信しないこと、受信しないこと、受信するが無効化すること、受信するが分析しないこと、等を含んでよい。

【0056】

このように、ＬＴＥ通信システム５は、３ＧＰＰ端末及び非３ＧＰＰ端末の双方のＬＴＥ通信に対応しつつ、非３ＧＰＰ端末をＬＴＥネットワークＮ２に収容する場合の部分的なトラフィックの集中を抑制でき、セキュリティを容易に担保でき、必要なノード数を低減できる。

【0057】

以上のように、本実施形態のゲートウェイ３０（ゲートウェイ装置の一例）は、非３ＧＰＰネットワークＮ１に配置されたＵＥ１０Ａ（非３ＧＰＰ端末の一例）をＬＴＥネットワークＮ２（３ＧＰＰネットワークの一例）に収容し、ＵＥ１０Ａ及び複数のノードを有するＥＰＣ装置５０（コアネットワーク装置の一例）と通信する。ゲートウェイ３０は、処理部３１（認証部の一例）及び通信部３３を備える。処理部３１は、ＭＭＥ５４と連携して、ＵＥ１０Ａのユーザを認証する。ＭＭＥ５４は、制御データを処理するノードであって、ＨＳＳ５５と連携する第１処理ノードの一例である。ＨＳＳ５５は、加入者情報を管理する管理ノードの一例である。通信部３３は、ＭＭＥ５４とＵＥ１０Ａとの間で制御データを中継し、ＳＧＷ５３とＵＥ１０Ａとの間でユーザデータを中継する。ＳＧＷ５３は、ユーザデータを処理する第２処理ノードの一例である。通信部３３は、ｅＮＢとＭＭＥ５４とを通信接続するためのＳ１インタフェース（インタフェースの一例）を介して、ＥＰＣ装置５０と通信してよい。ｅＮＢは、ＬＴＥ通信方式（３ＧＰＰ通信方式の一例）に従った基地局の一例である。

【0058】

これにより、ゲートウェイ３０は、ＵＥ１０ＡをＬＴＥネットワークＮ２に収容する場合に、ＭＭＥ５４の認証連携機能を有するｅＰＤＧ６０Ｘを別途用意することを不要にでき、ＭＭＥ５４の機能を重複して実装することを不要にでき、ＬＴＥ通信するための機能を簡素化できる。また、ゲートウェイ３０は、通信接続先がＡＰ２０やＥＰＣ装置５０のＭＭＥ５４やＳＧＷ５３に集約でき、ｅＰＤＧ６０Ｘを備える場合と比較して、ゲートウェイ３０が有するインタフェースの数を低減できる。また、ゲートウェイ３０は、ＨＳＳ５５やＰＣＲＦが有する加入者情報やポリシ情報等の重要な情報に直接接続することを回避できるので、ゲートウェイ３０のセキュリティを高くしなくても、ＬＴＥ通信システム５全体のセキュリティを維持できる。また、ゲートウェイ３０は、既存の通信インタフェースを利用してＥＰＣ装置５０側で通信でき、新たな通信インタフェースを設けることが不要となり、ＵＥ１０ＡをＬＴＥネットワークＮ２に収容可能なＬＴＥ通信システム５を容易に構築できる。

【0059】

このように、ゲートウェイ３０は、ＬＴＥネットワークＮ２等の３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できる。

【0060】

また、通信部３３は、Ｓ１インタフェースに含まれるハンドオーバーに係るメッセージが省略されたインタフェースを介して、ＥＰＣ装置５０と通信してよい。

【0061】

これにより、ゲートウェイ３０は、簡略化した既存の通信インタフェースを利用してＥＰＣ装置５０側と通信でき、ハンドオーバーに係る比較的処理負荷の大きい処理を不要にできる。

【0062】

また、通信部３３は、ＬＴＥネットワークＮ２に配置されたＵＥ１０Ｂ（３ＧＰＰ端末の一例と通信してよい。処理部３１は、ＭＭＥ５４と連携して、ＵＥ１０Ｂのユーザを認証してよい。通信部３３は、ＭＭＥ５４とＵＥ１０Ｂとの間で制御データを中継し、ＭＭＥ５４とＵＥ１０Ｂとの間でユーザデータを中継してよい。

【0063】

これにより、ゲートウェイ３０Ａは、非３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０Ａだけでなく、３ＧＰＰ端末としてのＵＥ１０ＢともＬＴＥ通信可能である。したがって、ゲートウェイ３０Ａは、簡易な構成で、ネットワーク負荷を軽減して、セキュリティを確保して、３ＧＰＰ端末及び非３ＧＰＰ端末の双方の通信が可能なＬＴＥ通信システム５Ａの構築を支援できる。

【0064】

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0065】

上記実施形態では、ＥＰＣ装置５０は、１つであることを主に例示したが、複数存在してよい。この場合、ＵＥ１０Ａ毎に異なるＥＰＣ装置５０に接続され、データ中継が行われてもよい。例えば、第１のゲートウェイ３０の通信部３３が、第１のＥＰＣ装置５０ＡのＭＭＥ５４と第１のＵＥ１０Ａとの間で制御データを中継し、第１のＥＰＣ装置５０ＡのＳＧＷ５３と第１のＵＥ１０Ａとの間でユーザデータを中継し、第２のゲートウェイ３０の通信部３３が、第２のＥＰＣ装置５０ＡのＭＭＥ５４と第２のＵＥ１０Ａとの間で制御データを中継し、第２のＥＰＣ装置５０ＡのＳＧＷ５３と第２のＵＥ１０Ａとの間でユーザデータを中継してよい。

【0066】

つまり、通信部３３は、Ｓ１インタフェースを介して、ＵＥ１０Ａ毎に異なるＥＰＣ装置５０に対して、制御データ及びユーザデータを中継してよい。これにより、ゲートウェイ３０は、３ＧＰＰネットワークを利用するための契約等に従って、同一ゲートウェイ配下の端末であっても、契約内容やＵＥ１０Ａの設定等に応じて異なるＥＰＣ装置５０（例えばＳＧＷ-ＰＧＷ-ＳＧｉの系）に対して通信内容を中継できる。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、３ＧＰＰネットワークに非３ＧＰＰ端末を収容する際の機能を簡素化し、ネットワーク負荷の集中を抑制し、セキュリティを確保できるゲートウェイ装置及び通信制御方法等に有用である。

【符号の説明】

【0068】

５，５Ａ ＬＴＥ通信システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ ＵＥ
２０ ＡＰ
３０，３０Ａ ゲートウェイ
３１ 処理部
３２ 記憶部
３３ 通信部
５０，５０Ｘ ＥＰＣ装置
５１，５１Ｘ ＰＧＷ
５３，５３Ｘ ＳＧＷ
５４，５４Ｘ ＭＭＥ
５５，５５Ｘ ＨＳＳ
Ｎ１ 非３ＧＰＰネットワーク
Ｎ２ ＬＴＥネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】