特許 5711392 ＰＤＮ−ＧＷ内のＮＡＴ／ＮＡＰＴを伴うシナリオについてのＰＣＣサポートのための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5711392

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年4月30日

(54)【発明の名称】ＰＤＮ−ＧＷ内のＮＡＴ／ＮＡＰＴを伴うシナリオについてのＰＣＣサポートのための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/70 20130101AFI20150409BHJP

   H04L 12/749 20130101ALI20150409BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/70 B

   H04L12/749

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-552110(P2013-552110)

(86)(22)【出願日】2011年2月1日

(65)【公表番号】特表2014-504834(P2014-504834A)

(43)【公表日】2014年2月24日

(86)【国際出願番号】EP2011051356

(87)【国際公開番号】WO2012103931

(87)【国際公開日】20120809

【審査請求日】2013年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】598036300

【氏名又は名称】テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル）

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100128587

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 一騎

(72)【発明者】

【氏名】ロメール，ステファン

(72)【発明者】

【氏名】ガーネイジュ、フレードリク

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６７５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０９６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１１８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２０７７５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Cisco，NAT in EPC[online]， 3GPP TSG-SA WG2♯81 S2-104656，インターネット＜URL:http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG2_Arch/TSGS2_81_Prague/Docs/S2-104656.zip＞，２０１０年１０月 ５日

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６、

Ｈ０４Ｌ １２／００−１２／２６、１２／５０−１２／９５５、

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザ機器（ＵＥ；２）、ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ；４）を備えるゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ；３）、アプリケーション機能（ＡＦ；５）、ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）並びにネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）を含むネットワーク通信システム（１）のための方法であって、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）は、前記ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ；４）並びに前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）と通信し、
前記ユーザ機器（ＵＥ；２）は、ネットワークに接続し、Ｇｘセッションが前記ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ；４）と前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）との間で開始され、
前記ユーザ機器（ＵＥ；２）は、サービスシグナリングが前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）を経由するように、前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）とのサービスセッション（ＳＳ）を開始し、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）と前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）との間で、Ｒｘセッションが生成され、
前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）は、前記サービスセッション（ＳＳ）をハンドリングするために前記ユーザ機器（ＵＥ；２）と前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）との間に位置し、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）は、前記ユーザ機器（ＵＥ；２）の任意のネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）バインディングを認識し、
新たなネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）バインディングが生成され又は古いネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）バインディングが削除される都度、メッセージが前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）へ送信され、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）は、ユーザ機器（ＵＥ；２）へどのポート番号が割当てられるかを決定するために、前記ゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ；３）又は前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）と共通的なアルゴリズムを使用すること、
を特徴とする、方法。

【請求項2】

前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）は、特定のグローバルＩＰアドレスを使用し、ＰＤＮ接続が生成される際に前記ユーザ機器（ＵＥ；２）にポート範囲を予め割当てるように構成されることと、当該特定のグローバルＩＰアドレス及び当該ポート範囲は、前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）へ提供されることと、
前記ゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ；３）は、ＩＰ−ＣＡＮセッションの確立において、前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）へ、前記グローバルＩＰアドレスと共に前記ポート範囲を提供することと、
を特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

ユーザ機器（ＵＥ；２）、ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ；４）を備えるゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ；３）、アプリケーション機能（ＡＦ；５）、ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）並びにネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）を含むネットワーク通信システムであって、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）は、前記ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ；４）並びに前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）と通信し、
前記システムは、前記ユーザ機器（ＵＥ；２）がネットワークに接続する際に、Ｇｘセッションが前記ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ；４）と前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）との間で開始されるように構成され、
前記システムは、サービスシグナリングが前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）を経由するように、前記ユーザ機器（ＵＥ；２）が前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）とのサービスセッション（ＳＳ）を開始するように構成され
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）と前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）との間で、Ｒｘセッションが生成され、
前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）は、前記サービスセッション（ＳＳ）をハンドリングするために前記ユーザ機器（ＵＥ；２）と前記アプリケーション機能（ＡＦ；５）との間に位置し、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）は、前記ユーザ機器（ＵＥ；２）の任意のネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）バインディングを認識し、
新たなネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）バインディングが生成され又は古いネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）バインディングが削除される都度、前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）はメッセージを受信し、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）は、ユーザ機器（ＵＥ；２）へどのポート番号が割当てられるかを決定するために、前記ゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ；３）又は前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）と共通的なアルゴリズムを使用すること、
を特徴とする、ネットワーク通信システム。

【請求項4】

前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）は、特定のグローバルＩＰアドレスを使用し、ＰＤＮ接続が生成される際に前記ユーザ機器（ＵＥ；２）にポート範囲を予め割当てるように構成されることと、当該特定のグローバルＩＰアドレス及び当該ポート範囲は、前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）へ提供されることと、
前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）には、前記ゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ；３）によって、ＩＰ−ＣＡＮセッションの確立において、前記グローバルＩＰアドレスと共に前記ポート範囲が提供されることと、
を特徴とする、請求項３に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザ機器（user equipment）と、ポリシー及び課金実施機能（Policy and Charging Enforcement Function）を備えるゲートウェイと、アプリケーション機能と、ポリシー及び課金制御機能（Policy and Charging Control Function）と、ネットワーク及びポートアドレス変換部と、を含むネットワーク通信のための方法及びシステムに関する。ポリシー及び課金制御機能は、ポリシー及び課金実施機能及びアプリケーション機能と通信する。ユーザ機器はネットワークへ接続し、その後、ポリシー及び課金実施機能とポリシー及び課金制御機能との間のＧｘセッションが開始される。そして、ユーザ機器は、サービスシグナリングがアプリケーション機能を経由するように、アプリケーション機能との間のサービスセッションを開始する。Ｒｘセッションは、ポリシー及び課金制御機能とアプリケーション機能との間に生成される。ネットワーク及びポートアドレス変換部は、サービスセッションをハンドリングするために、ユーザ機器とアプリケーション機能との間に位置する。

【0002】

［略語］
本出願では、以下の略語が使用される。
ＡＦ Application Function
ＡＶＰ Attribute-value pair
ＢＮＧ Broadband Network Gateway
ＧＷ GateWay
ＩＭＳ IP Multimedia Subsystem
ＩＭＳＩ International Mobile Subscriber Identity
ＩＰ−ＣＡＮ IP Connectivity Access Network
ＮＡＰＴ Network and Port Address Translator
ＮＡＴ Network Address Translator
ＮＡＴ４４ IPv4 - IPv4 NAT
ＰＣＣ Policy and Charging Control
ＰＣＥＦ Policy and Charging Enforcement Function
ＰＣＲＦ Policy and Charging Control Function
Ｐ−ＣＳＣＦ Proxy Call Session Control Function
ＰＤＮ Packet Data Network
ＰＤＮ ＧＷ Packet Data Network Gateway
ＵＥ User Equipment
ＵＲＩ Uniform Resource Identifier
３ＧＰＰ 3rd Generation Partnership Project
Ｒｘ Reference Point between a PCRF and an AF
Ｇｘ Reference Point between a PCEF and a PCRF

【背景技術】

【0003】

利用可能なパブリックＩＰｖ４アドレスの急速な枯渇化に伴い、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）及び事業者のコミュニティにおいて、パブリックＩＰｖ４アドレスの不足に起因する影響を低減する技法についての注目が再確認されてきた。それら技法は、ＩＰｖ６の配備と共に、プライベートＩＰｖ４アドレス及びＮＡＴ（Network Address Translator）又はＮＡＰＴ（Network and Port Address Translator）の使用を含む。

【0004】

３ＧＰＰにおけるＩＰｖ６への移行についての最近の議論では、ＩＰｖ４の枯渇化の問題は大きな注目を受けており、複数の事業者及びベンダがＮＡＴ４４の使用に関する議論を提起した。ＮＡＴ並びにポリシー及び課金制御（ＰＣＣ）を使用する際の配備のシナリオ及び問題の説明は、ＴＲ２３．９７５において文書化されている。しかしながら、これまでのところ、識別された問題についての新しい解決策を提供することについて３ＧＰＰが何らかの規範的な作業をすべきか否かは決定されていない。

【0005】

ＰＣＣを使用する際、ネットワーク内のＮＡＴ／ＮＡＰＴの存在は、ある問題を引き起こす。それら問題の１つは、ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）内のＲｘセッションとＧｘセッションとの間のセッションバインディングが、ユーザ機器（ＵＥ）とアプリケーション機能（ＡＦ）との間にＮＡＴ／ＮＡＰＴがある場合には期待されるようには動作しないことである。

【0006】

よって、ＵＥとＡＦとの間にＮＡＴ／ＮＡＰＴが存在する場合の、Ｒｘセッション及びＧｘセッションの間のセッションバインディングに伴う上記問題を解決する方法についてのニーズが存在する。
Ciscoによる“NAT in EPC”（3GPP TD S2-104656，3GPP TSG SA WG2 Meeting #81）は、請求項１のプリアンブルに係るシステムを教示しているが、上述した問題を伴う。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、上で識別した問題についての解決策を見出し、それにより、ＵＥとＡＦとの間にＮＡＴ／ＮＡＰＴが存在する場合にＲｘセッション及びＧｘセッションを期待されるように動作させることである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

基本的なアイディアは、ＰＣＲＦにＵＥのＮＡＴバインディングを認識させることである。

【0009】

本発明の第１の観点によれば、ユーザ機器（ＵＥ）、ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ）を備えるゲートウェイ（例えば、ＧＧＳＮ又はＰＤＮ ＧＷである）、アプリケーション機能（ＡＦ）、ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）並びにネットワークアドレス変換部（ＮＡＰＴ）を含むネットワーク通信システムのための方法が提供され、前記ＰＣＲＦは、前記ＰＣＥＦ及び前記ＡＦと通信する。前記ユーザ機器は、ネットワークに接続し、その後、Ｇｘセッションが前記ポリシー及び課金実施機能と前記ポリシー及び課金制御機能との間で開始される。前記ＵＥは、サービスシグナリングが前記アプリケーション機能を経由するように前記ＡＦとのサービスセッション（ＳＳ）を開始する。前記ＰＣＲＦと前記ＡＦとの間で、Ｒｘセッションが生成される。ＮＡＰＴは、前記ＳＳをハンドリングするために前記ＵＥと前記ＡＦとの間に位置し、前記ＰＣＲＦは前記ＵＥの任意のＮＡＴバインディングを認識するようになる。

【0010】

本方法は、さらに、前記ＮＡＴの外部においてＩＰアドレス及びポートが割当てられ／割当て解除される都度、メッセージが前記ＰＣＲＦへ送信されるというステップを含んでもよい。ＮＡＴがＧＷと共設されるケースでは、グローバルＩＰアドレス及びポート情報がＧＷによってＧｘを介してＰＣＲＦへ提供される。スタンドアローン型のＮＡＴのケースでは、当該情報は、ＮＡＴ機能とＰＣＲＦとの間の新たなインタフェース上で、ＮＡＴにより提供される。

【0011】

本方法は、さらに、ＰＤＮ接続が生成される際に前記ＮＡＴの外部に前記ＧＷ／ＮＡＴがポート範囲を予め割当てるステップと、前記ＰＤＮ ＧＷがＩＰ−ＣＡＮセッションの確立において前記ＰＣＲＦへグローバルＩＰアドレスと共に前記ポート範囲を提供するステップと、を含んでもよい。この手法では、ＰＣＲＦがグローバルＩＰアドレスと共にＵＥに割り当てられ得る全てのポートを知得し、当該情報に基づいて適切なセッションバインディングを作成することができる。

【0012】

本方法は、さらに、前記ＮＡＴの外部におけるＵＥへどのポート番号が割当てられるかを決定するための共通的なアルゴリズムを前記ＧＷ／ＮＡＴ及び前記ＰＣＲＦが使用するステップを含んでもよい。そうすることにより、ＰＣＲＦへシグナリングされなければならないのはグローバルＩＰアドレスのみとなり、これは既存のＧｘプロトコルを使用すれば可能である。

【0013】

本発明の他の観点によれば、ユーザ機器（ＵＥ）、ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ）を備えるゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ）、アプリケーション機能（ＡＦ）、ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ；６）並びにネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ；７）を含むネットワーク通信システムが提供され、前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）は、前記ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ）並びに前記アプリケーション機能（ＡＦ）と通信する。前記ユーザ機器（ＵＥ）がネットワークに接続する際にＧｘセッションが前記ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ）と前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）との間で開始されるように、本システムは構成される。さらに、サービスシグナリングが前記アプリケーション機能（ＡＦ）を経由するように前記ユーザ機器（ＵＥ）が前記アプリケーション機能（ＡＦ）とのサービスセッション（ＳＳ）を開始するように、本システムは構成される。前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）と前記アプリケーション機能（ＡＦ）との間で、Ｒｘセッションが生成される。ネットワーク及びポートアドレス変換部（ＮＡＰＴ）は、前記サービスセッション（ＳＳ）をハンドリングするために前記ユーザ機器（ＵＥ）と前記アプリケーション機能（ＡＦ）との間に位置する。前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）は、前記ユーザ機器（ＵＥ）の任意のネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ）バインディングを認識する。

【0014】

本システムは、前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）が前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ）の外部においてＩＰアドレス及びポートが割当てられ／割当て解除される都度メッセージを受信するように構成されてもよい。

【0015】

前記ゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ）及びネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ）がゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ；３）のＰＤＮ接続の生成の際に前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ）の外部にポート範囲を予め割当てるように構成されるように、本システムは構成されてもよい。前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）には、前記ゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ）によって、ＩＰ−ＣＡＮセッションの確立において、グローバルＩＰアドレスと共に前記ポート範囲が提供される。

【0016】

前記ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ）の外部におけるユーザ機器（ＵＥ；２）へどのポート番号が割当てられるかを決定するための共通的なアルゴリズムを前記ゲートウェイ（ＧＧＳＮ；ＰＤＮ ＧＷ）、ネットワークアドレス変換部（ＮＡＴ）並びに前記ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）が使用するように構成されるように、本システムは構成されてもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、その利点の中でもとりわけ、ＰＣＥＦとＡＦとの間のＮＡＴ／ＮＡＰＴの存在下でＰＣＣのサポートのための解決策を呈示する。

【0018】

さらに、本発明は、一般的なＡＦと共に動作し、アプリケーション及びＡＦによるＮＡＴの認識という前提を要しない。

【0019】

本発明は、スタンドアローンのＮＡＰＴ及びＧＷと共設されるＮＡＰＴの双方と共に動作する。

【0020】

ＧＷと共設されるＮＡＴについて、本解決策は、既存のインタフェースを再利用し、シグナリングの負荷への影響は小さい／無い。

【0021】

本発明は、ＰＤＮ接続のためのポート範囲を動的に増加させ又は減少させる余地を可能にする。

【0022】

全ての解決策を、共設型のＮＡＴ又はスタンドアローンのＮＡＴと共に使用することができる。共設型のケースでは、シグナリングは、Ｇｘ上になるであろう。スタンドアローンのＮＡＴでは、シグナリングは、ＮＡＴとＰＣＲＦとの間の新たなインタフェース上になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来技術の第１の観点に係るネットワーク通信システムを概略的に示している。

【図2】従来技術の第２の観点に係るネットワーク通信システムを概略的に示している。

【図3】本発明の第１の観点についての呼フローを概略的に示している。

【図4】本発明の第２の観点についての呼フローを概略的に示している。

【図5】本発明の第３の観点についての呼フローを概略的に示している。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１〜図５において、同様の特徴のために同じ参照番号が使用される。

【0025】

前に述べたように、ポリシー及び課金制御（ＰＣＣ）を使用する際、ネットワーク内のＮＡＴ／ＮＡＰＴの存在が、ある問題を引き起こす。それら問題の１つは、ＵＥとＡＦとの間にＮＡＴ／ＮＡＰＴが存在する場合に、ＰＣＲＦ内のＲｘセッションとＧｘセッションとの間のセッションバインディングが期待されるようには動作しないことである。

【0026】

図１は、ネットワーク通信システム１を概略的に例示しており、ネットワーク通信システム１は、ユーザ機器（ＵＥ）２、ポリシー及び課金実施機能（ＰＣＥＦ）４を備えるゲートウェイ（ＧＷ）３、アプリケーション機能（ＡＦ）５、ポリシー及び課金制御機能（ＰＣＲＦ）６並びにネットワーク及びアドレス変換（ＮＡＴ）機能７を含み、ＮＡＴ機能７はこの場合にはネットワーク及びポートアドレス変換部（ＮＡＰＴ）であり、ＰＣＲＦ６は、ＰＣＥＦ４及びＡＦ５と通信する。図１において、ＮＡＴ機能７は、ＧＷ３と共設される。ＧＷ３は、例えば、ＧＧＳＮ又はＰＤＮ ＧＷであってよい。ネットワーク通信システムが３Ｇ標準を使用する場合、ＧＧＳＮが使用され得る。ネットワークが４Ｇ標準（又は３ＧＰＰ ＬＴＥ若しくは３ＧＰＰ ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ）を使用する場合、ＰＤＮゲートウェイが使用され得る。図１において、ＰＣＥＦ４もまた、ＧＷ３と共設される。ＧＷ３は、ＩＰ−ＣＡＮセッションのＧｘの確立の間に、ＰＣＲＦ６へのＰＤＮ接続ＩＰ＠１に割当てられるものとしてのＩＰアドレスをＵＥ２へ提供する。ＵＥ２がサービスセッション（ＳＳ）を開始し、当該サービスシグナリングがＡＦ５を経由する場合、ＡＦ５は、しかしながら、ＩＰ＠１を見るのではなく、ＮＡＴ機能７により提供される変換後のＩＰアドレスＩＰ＠２と、ＮＡＴ機能７により提供される変換後のポートＰ２とをむしろ見ることになるであろう。ＡＦ５は、恐らくは、ＰＣＲＦ６へＰ２を提供し得る。ＰＣＲＦ６は、セッションバインディングを実行するためには使用可能ではなく、即ち、ＩＰアドレスＩＰ＠１を使用中の対応するＩＰ−ＣＡＮセッションに、ＩＰ＠２についてのＲｘリクエストを関連付けられないであろう。図１は、ＩＰネットワークであるＰＤＮ８をも概略的に例示しており、ＰＤＮ８では、サービスが提供され、ＳＳのためのユーザプレーンのトラフィック９もまた提供される。

【0027】

図２は同様のケースを例示しており、ＮＡＴ機能７はスタンドアローンでＧＷ３の外部にあり、ＡＦ５はＮＡＴボックス７の外部に位置する。ＰＣＥＦ４は、依然としてＧＷ３と共設される。図１に関連して説明したものと同様の問題が、この構成についても存在する。図２もまた、ＩＰネットワークであるＰＤＮ８を概略的に例示しており、ＰＤＮ８では、サービスが提供され、ＳＳのためのユーザプレーンのトラフィック９もまた提供される。

【0028】

ＮＡＴに伴う問題への１つの“解決策”は、そもそもの問題を回避することである。例えば、ＧＷとＡＦとの間にＮＡＴが存在しないようにＡＦを配置すれば、ＰＣＣの適用に伴う課題は存在しない。この配備は、事業者により配備されるアプリケーションについては合理的であり得るが、例えば事業者のネットワークの外部にＡＦが位置するサードパーティのアプリケーションについては適切でないであろう。

【0029】

他の解決策は、アプリケーション及びＡＦを“ＮＡＴ認識型（NAT aware）”にすることである。これは、３ＧＰＰ ＩＭＳのために仕様化されたタイプの解決策である。この解決策は、ＡＦがプライベートアドレスとパブリックアドレスとの間のＮＡＴバインディングを認識している（aware of）ことを前提とする。そして、ＡＦ、例えばＩＭＳについてのＰ−ＣＳＣＦは、Ｒｘを介してＰＣＲＦへ、プライベートＩＰアドレスＩＰ＠１を提供することができる。ＰＣＲＦは、通常通りセッションバインディングを実行することができる。このアプローチの欠点は、それがアプリケーション及びＡＦに要件を課すことである。これは、ＩＭＳなどの、３ＧＰＰにより定義され事業者により制御されるアプリケーションにとっては合理的であり得るが、一般的なアプリケーションにとってはあまり現実的でない。

【0030】

また別の解決策は、ＵＥのＩＰアドレスとは異なる、Ｇｘ及びＲｘインタフェースの双方にわたって利用可能な何らかの識別子に基づいて、セッションバインディングを実行することである。例えば、Ｇｘメッセージ及びＲｘメッセージにおいて利用可能な加入者アイデンティティに基づいてセッションバインディングを実行することが可能であり得る。この解決策に伴う問題は、ＡＦにとって加入者アイデンティティが常に利用可能とは限らないことである。また、ＡＦが加入者アイデンティティを認識しておりＲｘ上でそれを提供するとしても、それは例えばＵＲＩのようなアプリケーションレイヤのアイデンティティであるかも知れず、Ｇｘ上で使用されるアクセスレイヤアイデンティティ、即ちＩＭＳＩとは異なる。

【0031】

ＮＡＴがＧＷと共設される場合に選択可能な他の可能性は、ＧＷ内のＰＣＥＦ機能がＮＡＴ内のＮＡＴバインディングの状態へのアクセスを有することである。これは、ＧＷにおいて内部的に解決される。そして、ＰＣＲＦは、プライベートＩＰアドレスＩＰ＠２の代わりに、Ｇｘを介してＰＣＲＦへパブリックＩＰアドレスＩＰ＠２を提供することができる。このアプローチに伴う問題は、パブリックＩＰアドレスとプライベートＩＰアドレスとの間の１対１のマッピングが存在する場合にのみそれが動作する点である。ＮＡＰＴが使用される場合、パブリックＩＰアドレスＩＰ＠２は、多くのＵＥの間で共有され、ＰＣＲＦ内のセッションバインディングは不明瞭になる。

【0032】

本発明は、上述した問題に対する、関連するが異なる解決策を提案する、基本的なアイディアは、ＰＣＲＦにＵＥのＮＡＴバインディングを認識させることである。

【0033】

図３は、本発明の第１の観点についての呼フローを概略的に示している。ここでは、ネットワーク通信システム１の異なるエンティティが、図１及び図２と同じエンティティを参照する同じ番号を有する垂直のラインによって示されている。参照番号３／７は、図１に見られるように、ＮＡＴ機能７がゲートウェイ３と共設されることを示している。ＮＡＴ機能７及びゲートウェイ３は、図２に見られるように分離されてもよい。これは、本発明の全ての観点についてその通りである。ＰＣＲＦ６は、新たなＮＡＴ７バインディングが生成され又は古いＮＡＴ７バインディングが削除される都度、ＰＣＲＦ６へメッセージが送信されることによって、ＮＡＴ７バインディングを認識するようになされる。ＮＡＴ７がＧＷ３と共設されるケースでは、この情報はＧｘ上でＧＷ３により送信される。スタンドアローン型のＮＡＴ７のケースでは、当該情報は、ＮＡＴ機能７とＰＣＲＦ６との間の新たなインタフェース上でＮＡＴ７により送信される。そして、ＰＣＲＦ６は、Ｒｘの承認（Rx authorization）において受信されるＩＰアドレス及びポート情報に基づいて、正確なＧｘセッションでセッションバインディングを実行することができる。

【0034】

図３におけるアイテムＩ〜ＩＶは、次の通りである：
Ｉ：ＰＤＮ接続／ＰＤＰコンテキストが確立されている。ＵＥのＩＰアドレス“Ｐ１”が割り当てられている。
ＩＩ：ＩＰ−ＣＡＮセッションがＵＥのＩＰアドレス“ＩＰ＠１”と共に確立されている。
ＩＩＩ：ＮＡＴバインディングを生成：（ＩＰ＠１，Ｐ１）←→（ＩＰ＠２，Ｐ２）
ＩＶ：ＰＣＲＦは、セッションバインディングを作成し、正確なＩＰ−ＣＡＮセッションへＲｘの承認をバインディングすることができる。

【0035】

アイテムＩ〜ＩＶは、本発明が意図した通りに実行されるために、必須ではなく好適に取り入れられる。アイテムＩ及びＩＩは、ＩＰ接続ごとに１回のみ発生する。アイテムＩＩＩ及びＩＶは、ＩＰ接続ごとに１回よりも多く起こり得る。

【0036】

図４は、本発明の第２の観点についての呼フローを概略的に示している。この代替手段において、ＮＡＴ機能７は、特定のグローバルＩＰアドレスを使用し、ＰＤＮ接続が生成される際にＵＥ２のためにあるポート範囲を予め割り当てる。グローバルＩＰアドレス及びポート範囲は、ＵＥに割り当て得るＩＰアドレス及びポートをＰＣＲＦ６に認識させるために、ＰＣＲＦ６へ提供される。ポート範囲の代わりに、ＧＷ３は、ＰＤＮ接続のためにどのポート範囲を使用すべきかを決定することをＰＣＲＦ６に可能とするためのインデックスを、ＰＣＲＦ６へ提供することもできる。

【0037】

ＰＣＲＦ６は、ＩＰアドレス及びポート番号を含むＲｘ承認リクエストを受信すると、当該ＩＰアドレス及びポートを当該Ｇｘセッションのために提供されたＩＰアドレス及びポート範囲と照合することにより、セッションバインディングを実行する。グローバルＩＰアドレスが複数のＵＥ２により共有され得るとしても、予め確保される各ポート範囲は、１つの特定のＵＥ２にのみ割り当てられる。

【0038】

ポート範囲を、ＰＤＮ接続及びＩＰ−ＣＡＮセッションが確立された後に起こり得る初回のＮＡＴ７バインディングの生成の際に予め確保することもできる。但し、原理は上述したものと同じである。

【0039】

また、ＧＷ／ＮＡＴ ３／７は、ＰＤＮ接続（ＩＰ−ＣＡＮセッション）のライフタイムの間に、ＰＣＲＦ６へ追加的なポート範囲及び／又は修正されたポート範囲を提供することにより、ポート範囲を更新することもできる。また、ＧＷ／ＮＡＴ ３／７は、割り当てられたポート範囲を減少させてＰＣＲＦ６へ通知することもできる。

【0040】

図４におけるアイテムＩ〜Ｖは、次の通りである：
Ｉ：ＰＤＮ接続／ＰＤＰコンテキストが確立されている。ＵＥのＩＰアドレス“Ｐ１”が割り当てられている。
ＩＩ：ＮＡＴがパブリックＩＰアドレス（ＩＰ＠２）及びポート範囲（Ｘ…Ｙ）を予め割り当てる。
ＩＩＩ：ＩＰ−ＣＡＮセッションがＵＥのＩＰアドレス“ＩＰ＠１”と共に確立されている。ＮＡＴバインディング情報は、ＩＰ＠２及びポート範囲Ｘ…Ｙを含む。
ＩＶ：ＮＡＴバインディングを生成。ポートは、予め割り当てられたポート範囲から選択される：（ＩＰ＠１，Ｐ１）←→（ＩＰ＠２，Ｐ２）
Ｖ：ＰＣＲＦは、セッションバインディングを作成し、正確なＩＰ−ＣＡＮセッションへのＲｘの承認をバインディングすることができる。

【0041】

アイテムＩ〜Ｖは、本発明が意図した通りに実行されるために、必須ではなく好適に取り入れられる。アイテムＩ、ＩＩ及びＩＩＩは、ＩＰ接続ごとに１回のみ発生する。アイテムＩＶ及びＶは、ＩＰ接続ごとに１回よりも多く起こり得る。

【0042】

図５は、本発明の第３の観点についての呼フローを概略的に示している。現行のＧｘインタフェースに影響を与えないアプローチは、ＧＷ／ＮＡＴ ３／７及びＰＣＲＦ６が、ＮＡＴ７の外部におけるＵＥ２にどのポート番号が割り当てられるかを決定するための共通のアルゴリズムを使用することである。そうすることで、ＰＣＲＦ６へシグナリングされなければならないのはグローバルＩＰアドレスのみとなり、これは既存のＧｘプロトコルを使用して可能である。

【0043】

ＧＷ３は、特定のＰＤＮ接続にどのポート番号が許容されるかを決定するための当該共通のアルゴリズムを使用する。ＮＡＴ機能７は、そのＰＤＮ接続のためにＮＡＴ７バインディングを生成し、当該共通のアルゴリズムによって生成されるポート番号群（port numbers）のみが使用され得る。同様に、ＰＣＲＦ６もまた当該共通のアルゴリズムを使用して、所与のＰＤＮ接続にどのポート番号が許容されるかを決定する。

【0044】

ＰＣＲＦ６は、ＩＰアドレス及びポート番号を含むＲｘ承認リクエストを受信すると、当該ＩＰアドレス及びポートを、ＩＰ−ＣＡＮセッションのためにＧＷ３により提供されたＩＰアドレス、及び共通のアルゴリズムに従って許容されるポート番号群と照合することにより、セッションバインディングを実行する。グローバルＩＰアドレスが複数のＵＥ２により共有され得るとしても、共通のアルゴリズムによって生成されるポート番号群は、ある特定のＰＤＮ接続についてのみ使用される。

【0045】

例えば、アルゴリズムの一例は、単調増加するカウンタ／ウィンドウに基づいてポート範囲を生成することである。特定のＩＰアドレスについてＩＰ−ＣＡＮセッションが生成される度に、ＧＷ／ＮＡＴ ３／７及びＰＣＲＦ６は、このカウンタを１つ増加させる。カウンタの値が既にアクティブなＩＰ−ＣＡＮセッションにより使用されていれば、ＧＷ３及びＰＣＲＦ６は、アクティブなＰＤＮ接続により使用されない次の値を選択する。一例として、各ＰＤＮ接続についてＮ個のポートという最大数が利用可能とされる場合、ＰＤＮ接続に割当てられるカウンタの値をＸとすると、ポート範囲は、Ｎ×Ｘ…２５６×（Ｎ＋１）−１とすることができる。カウンタは、Ｘ＝２５６に達すると、ゼロへリセットされる。

【0046】

Ｇｘプロトコルの仕様にやはりインパクトを有しない他の例は、既存のＡＶＰを再利用して、ＰＤＮ接続のために選択されたポート範囲についてＰＣＲＦ６へ通知することである。例えば、変化するＩＤの下位８ビットが適切なポート範囲についてのインデックスとして使用され得る一方で、全体としての３２ビットは変化するＩＤを構成することになる。

【0047】

図５におけるアイテムＩ〜ＶＩは、次の通りである：
Ｉ：ＰＤＮ接続／ＰＤＰコンテキストが確立されている。ＵＥのＩＰアドレス“Ｐ１”が割り当てられている。
ＩＩ：ＮＡＴがパブリックＩＰアドレス（ＩＰ＠２）を予め割り当てる。
ＩＩＩ：ＩＰ−ＣＡＮセッションがＵＥのＩＰアドレスＩＰ＠２と共に確立されている。
ＩＶ：ＰＣＲＦが共通のアルゴリズムを用いて当該ＩＰ−ＣＡＮセッションのために使用され得るポートの値を決定し得る。
Ｖ：ＮＡＴバインディングを生成。ポートは、共通のアルゴリズムを用いて選択される：（ＩＰ＠１，Ｐ１）←→（ＩＰ＠２，Ｐ２）
ＶＩ：ＰＣＲＦは、ＵＥのＩＰアドレス（ＩＰ＠２）を認識しており、当該ＵＥにＮＡＴによりどのポート値が割当てられるかを判定することができるため、セッションバインディングを作成し、正確なＩＰ−ＣＡＮセッションへＲｘの承認をバインディングすることができる。

【0048】

アイテムＩ〜ＶＩは、本発明が意図した通りに実行されるために、必須ではなく好適に取り入れられる。アイテムＩ〜ＩＶは、ＩＰ接続ごとに１回のみ発生する。アイテムＶ及びＶＩは、ＩＰ接続ごとに１回よりも多く起こり得る。

【0049】

当然ながら、本発明の範囲内で、他のアルゴリズムもまた可能である。

【0050】

図５に示した解決策は、図５に示した解決策がＧｘへの影響無くＮＡＴを伴うＰＣＣ動作を可能にする既定の方法として使用されるという意味において、図４に示した解決策と組み合わせられてもよい。そして、ＰＤＮ接続のライフタイムの間にＵＥに割当てられたポート範囲を更新する必要がある場合、ＧＷは、ポート範囲についての明示的なシグナリングを伴う図４に示した解決策を使用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】