特許第5883031号(P5883031)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許5883031モバイルIP−CANゲートウェイの機能を提供するための構成および前記IP−CANからトラフィックをオフロードするためのそのような構成の使用
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(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】5883031
(24)【登録日】2016年2月12日
(45)【発行日】2016年3月9日
(54)【発明の名称】モバイルIP−CANゲートウェイの機能を提供するための構成および前記IP−CANからトラフィックをオフロードするためのそのような構成の使用
(51)【国際特許分類】
   H04W 88/16 20090101AFI20160225BHJP
   H04W 80/04 20090101ALI20160225BHJP
【FI】
   H04W88/16
   H04W80/04
【請求項の数】17
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2013-548810(P2013-548810)
(86)(22)【出願日】2012年1月9日
(65)【公表番号】特表2014-509104(P2014-509104A)
(43)【公表日】2014年4月10日
(86)【国際出願番号】EP2012050251
(87)【国際公開番号】WO2012095392
(87)【国際公開日】20120719
【審査請求日】2013年9月5日
(31)【優先権主張番号】11290014.7
(32)【優先日】2011年1月13日
(33)【優先権主張国】EP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】391030332
【氏名又は名称】アルカテル−ルーセント
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100106183
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 弘司
(72)【発明者】
【氏名】ディー’スーザ,プラヴィン
(72)【発明者】
【氏名】フォスター,リンゼー
(72)【発明者】
【氏名】ティエボー,ローラン
(72)【発明者】
【氏名】ヘンドリックス,ウィム
【審査官】 齋藤 浩兵
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2009/114643(WO,A2)
【文献】 特表2011−519195(JP,A)
【文献】 Summary of Key FMC Workshop Findings,3GPP/BBF/ATIS/TISPAN FMC workshop FMC100054,2010年 2月19日,URL,http://www.3gpp.org/ftp/WORKSHOP/2010-02-18_FMC_BBF/Docs/FMC100054.zip
【文献】 3GPP TS 29.061 V10.1.0,2010年12月,pp.56,63-66,URL,http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/29_series/29.061/29061-a10.zip
【文献】 "Local IP Access and Selected IP Traffic Offload(Release 10)",3GPP 23.829 V1.2.0,2010年 8月,URL,http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.829/23829-120.zip
【文献】 "Fix LIPA open issues",3GPP TSG SA WG2 Meeting #79 TD S2-102386,2010年 5月14日,URL,http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG2_Arch/TSGS2_79_Kyoto/Docs/S2-102386.zip
【文献】 "Restructuration of TR 23.829",3GPP TSG SA WG2 Meeting #78 TD S2-101719,2010年 2月26日,URL,http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG2_Arch/TSGS2_78_San_Francisco/Docs/S2-101719.zip
【文献】 "CHANGE REQUEST , LIPA PDN Connection Setup Procedures",3GPP TSG SA WG2 Meeting #80 S2-104396,2010年 9月 3日,URL,http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG2_Arch/TSGS2_80_Brunstad/Docs/S2-104396.zip
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04B 7/24− 7/26
H04W 4/00−99/00
3GPP TSG RAN WG1−4
SA WG1−2
CT WG1
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部IPネットワークとインタフェース接続するモバイルIP−CANゲートウェイの機能を提供するための構成であって、前記構成が、
第1のゲートウェイ・ノードと、
第2のゲートウェイ・ノードと、
前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードの間のインタフェースと
を含み、
前記インタフェースによってリンクされた前記第1のゲートウェイ・ノードと前記第2のゲートウェイ・ノードが、前記モバイルIP−CANおよび前記外部IPネットワークにとって、前記モバイルIP−CANを前記外部IPネットワークとを接続するモバイルIP−CANゲートウェイとして機能するように構成され
前記モバイルIP−CANに配置された前記第1のゲートウェイ・ノードが、第1のトラフィック処理機能と呼ばれる前記モバイルIP−CANゲートウェイのそれらのトラフィック処理機能を提供するように構成され、第1のトラフィック処理機能が前記モバイルIP−CANに向かう前記モバイルIP−CANゲートウェイによる接続を終端させ
固定IP−CANに配置された前記第2のゲートウェイ・ノードが、第2のトラフィック処理機能と呼ばれる前記モバイルIP−CANゲートウェイのそれらのトラフィック処理機能を提供するように構成され、第2のトラフィック処理機能が前記モバイルIP−CANに向かう前記モバイルIP−CANゲートウェイによる接続を終端させない
構成。
【請求項2】
前記モバイルIP−CANが無線アクセス・ネットワークRANを介してアクセスされるパケット・コア・ネットワークを含み、
前記第1のゲートウェイ・ノードが前記RANと同じ場所に配置された、
請求項1に記載の構成。
【請求項3】
前記第1のゲートウェイ・ノードが、Home Node Bと、またはHome eNode Bと、またはENBと、またはUTRANと同じ場所に配置されたローカル・ゲートウェイL−GWを含む、
請求項1または2に記載の構成。
【請求項4】
前記第2のゲートウェイ・ノードが、ブロードバンド・ネットワーク・ゲートウェイBNGを含む、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の構成。
【請求項5】
前記第1のトラフィック処理機能が、GTP−cおよびGTP−uのプロトコルを終端するために、発展型パケット・コアEPCのS5インタフェース上のP−GWにより、または、GPRSコア・ネットワークのGnインタフェース上のGGSNによって実行される機能を含む、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の構成。
【請求項6】
前記第2のトラフィック処理機能が、課金、トラフィック使用量測定、合法的傍受、QoS制御、レート・ポリシ、ダウンリンクAMBR強化、DPIのうちの少なくとも1つの機能を含む、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の構成。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか1項による構成を使用して、モバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするための方法であって、
前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のトラフィック処理機能の一部として加入者識別情報を受信するステップと、
前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードの間の前記インタフェース上の前記第2のゲートウェイ・ノードに、前記加入者識別情報を送信するステップと、
前記加入者識別情報に基づいて、前記第2のゲートウェイ・ノードが、関連する加入者プロフィール情報を取得するステップと、
前記加入者プロフィール情報に基づいて、前記第2のゲートウェイ・ノードが、前記第2のトラフィック処理機能を提供するステップと
を含む、方法。
【請求項8】
前記第2のゲートウェイ・ノードが、割り当てられたIPアドレスを前記第1のゲートウェイ・ノードに提供するステップ
を含む、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
前記第2のゲートウェイ・ノードが、割り当てられたIPアドレスを前記加入者プロフィールに関連付けるIPコンテキストを作成するステップ
を含む、請求項7または8に記載の方法。
【請求項10】
前記第2のゲートウェイ・ノードが、前記第2のゲートウェイ・ノードに関連付けられたAAAサーバから前記加入者プロフィール情報を取得するステップ
を含む、請求項7乃至9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項11】
前記第2のゲートウェイ・ノードに関連付けられたAAAサーバが、前記モバイルIP−CANに関連付けられたPCRFとのインタフェースを介して、前記加入者プロフィール情報を取得するステップ
を含む、請求項7乃至10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項12】
前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のゲートウェイ・ノードにより前記第2のゲートウェイ・ノードに送信されるDHCP要求にIMSIを追加するステップ
を含む、請求項7乃至11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
前記第2のゲートウェイ・ノードが、前記第1のゲートウェイ・ノードから受信されたDHCP要求内の前記IMSIを取り出し、前記IMSIを含むRadiusまたはDiameterの要求をそのAAAサーバに送信するステップ
を含む、請求項7乃至12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
前記トラフィック・オフロードが、前記IP−CANの前記パケット・コア・ネットワークを通過しないユーザ・プレーンのトラフィックを含む、
請求項7乃至13のいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
無線アクセス・ネットワークRANと同じ場所に配置されたローカル・ゲートウェイL−GWの頻繁過ぎる割り当て及び解放を回避するために、前記ローカル・ゲートウェイL−GWが、固定として検出されたUEに、又は、前記ローカル・ゲートウェイL−GWをサポートしようとしている前記RAN内に規定された遅延を超える遅延の間留まったUEにのみ割り当てられる、
請求項7乃至14のいずれか1項に記載の方法。
【請求項16】
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の構成のための第1のゲートウェイ・ノードであって、当該構成を用いてモバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするために、当該第1のゲートウェイ・ノードが、
前記第1のトラフィック処理機能の一部として、加入者識別情報を受信する手段と、
前記加入者識別情報を、前記第1のゲートウェイ・ノードと前記第2のゲートウェイ・ノードとの間の前記インタフェース上の前記第2のゲートウェイ・ノードへ送信する手段と、
を備える、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の構成のための第1のゲートウェイ・ノード。
【請求項17】
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の構成のための第2のゲートウェイ・ノードであって、当該構成を用いてモバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするために、当該第2のゲートウェイ・ノードが、
前記第1のゲートウェイ・ノードから受信した加入者識別情報に基づいて、関連する加入者プロフィール情報を取得する手段と、
前記加入者プロフィール情報に基づいて、前記第2のトラフィック処理機能を提供する手段と、
を備える、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の構成のための第2のゲートウェイ・ノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、通信ネットワークおよびシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
具体的にはモバイル通信ネットワークおよびシステムなどの通信ネットワークおよびシステムの説明は、具体的には、例えば3GPP(第3世代パートナーシップ・プロジェクト)などの標準化団体によって発行された技術仕様書などの文献に見いだすことができる。
【0003】
そのようなシステムでは、端末またはユーザ機器UEは、アクセス・ネットワークを介して通信サービスにアクセスできる。
【0004】
アクセス・ネットワークの一例は、UEと外部IPネットワークの間のIP接続を提供することを含むIP接続サービスを提供する、IP接続アクセス・ネットワーク(IP−CAN)である。外部IPネットワークの例には、公共のインターネット、イントラネット、事業者のIPネットワーク...などが含まれる。3GPPのIP−CANの例には、(3GPPのTS23.060で詳細に規定された)GPRSおよび(3GPPのTS23.401で詳細に規定された)発展型パケット・システムEPSが含まれる。通常、IP接続サービスは、無線アクセス・ネットワーク(例えば、GERAN/UTRAN、E−UTRAN)を介してアクセスされるパケット・コア・ネットワーク(例えば、GPRSコア・ネットワーク、発展型パケット・コアEPC)によって提供される。パケット・コア・ネットワーク・ノードは、特に、外部IPネットワークとインタフェースし、いくつかの機能を提供するゲートウェイ(例えば、GPRSコア・ネットワーク内のGGSN、発展型パケット・コアEPC内のP−GW)を含み、機能の一部は(加入者データベース、課金エンティティ、ポリシ制御エンティティ...などの)他のネットワーク・エンティティとの相互作用を必要とする。
【0005】
そのようなネットワークおよびシステムの標準化は、特に、新しい技術および/または機能を導入するために進化している。
【0006】
そのような新しい技術の一例は、UTRAN用の3GPPのTS25.467およびE−UTRAN用の3GPPのTS36.300で詳細に規定された、フェムトセルである。フェムトセル技術は、UTRAN用のHNB(Home Node B)またはE−UTRAN用のHeNBと呼ばれる、新しい設備を導入する。H(e)NBは、(E)UTRAN無線インタフェースを介して3GPPのUEを、ブロードバンIPバックホールを使用するモバイル事業者のネットワークに接続する顧客構内設備である。
【0007】
そのような新しい機能の一例は、データ・トラフィックのより最適化されたルーティングまたは処理を可能にするトラフィック・オフロードである。一例は、GPRS(3GPPのTS23.060)およびEPC(3GPPのTS23.401)に導入されたLIPA(ローカルIPアクセス)機能である。LIPA機能により、ユーザ・プレーンがH(e)NBサブシステムを除くモバイル事業者のネットワークを通過せずに、H(e)NBを介して接続されたIP対応UEが同じ住宅/企業IPネットワーク内の他のIP対応エンティティにアクセスすることが可能になる。別の例は、アクセス・ネットワークへのそのUEの接続ポイントに近いネットワーク・ノードで、事業者がある特定のタイプのトラフィックをオフロードすることを可能にする、SIPTO(選択トラフィック・オフロード)機能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
例えばトラフィック・オフロードなどのそのような機能を改善して、特に事業者および/またはユーザにより多くの利点をもたらす必要がある。本発明の実施形態は、特にそのような必要性に対処する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
一態様において、一実施形態では、モバイルIP−CANゲートウェイの機能を提供するための構成により上記その他の目標が達成され、前記構成は、
− 第1のゲートウェイ・ノード、第2のゲートウェイ・ノード、および前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードの間のインタフェースを含み、
− 前記インタフェースによってリンクされた前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードは、モバイルIP−CANおよび外部IPネットワークには、前記モバイルIP−CANを前記IPネットワークとインタフェースするモバイルIP−CANゲートウェイのように見え、
− 前記モバイルIP−CANに配置された前記第1のゲートウェイ・ノードは、第1のトラフィック処理機能と呼ばれる前記モバイルIP−CANゲートウェイのそれらのトラフィック処理機能を提供し、第1のトラフィック処理機能は前記モバイルIP−CANに向かう前記モバイルIP−CANゲートウェイのインタフェースの終端に関係し、
− 固定IP−CANに配置された前記第2のゲートウェイ・ノードは、第2のトラフィック処理機能と呼ばれる前記モバイルIP−CANゲートウェイのそれらのトラフィック処理機能を提供し、第2のトラフィック処理機能は前記モバイルIP−CANに向かう前記モバイルIP−CANゲートウェイのインタフェースの終端に関係しない。
【0010】
別の態様において、一実施形態では、そのような構成を使用してモバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするための方法により上記その他の目標が達成され、前記方法は、
− 前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のトラフィック処理機能の一部として加入者識別情報を受信すること、
− 前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードの間の前記インタフェース上の前記第2のゲートウェイ・ノードに、前記加入者識別情報を送信すること、
− 前記加入者識別情報に基づいて、前記第2のゲートウェイ・ノードが関連する加入者プロフィール情報を取得すること、
− 前記加入者プロフィール情報に基づいて、前記第2のゲートウェイ・ノードが前記第2のトラフィック処理機能を提供すること
を含む。
【0011】
他の態様において、上記その他の目標は、そのような構成用のエンティティおよび/またはそのような方法を実行するためのエンティティによって達成され、前記エンティティは、(例えばローカル・ゲートウェイL−GWなどの)第1のゲートウェイ・ノード、(例えばBNGなどの)第2のゲートウェイ・ノード、そのような第2のゲートウェイ・ノードに関連付けられたAAAサーバなどの、第1のゲートウェイ・ノードおよび/または第2のゲートウェイ・ノードと相互作用するエンティティ...などを含む。
【0012】
ここで、本発明の実施形態による装置および/または方法のいくつかの実施形態が、ほんの一例として、添付図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】例えばLIPA機能などの機能が回避できるいくつかの欠点を有する、モバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするための実現可能な解決策を示すように意図された図である。
図2】本発明の実施形態が回避できるいくつかの欠点を有する、例えばLIPA機能を使用するモバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするための実現可能な解決策を示すように意図された図である。
図3】例えば図2に示されたような解決策のそのような欠点を示すように意図された図である。
図4】本発明の実施形態により、モバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするために使用される、モバイルIP−CANゲートウェイの機能を提供するための構成を示すように意図された図である。
図5】本発明の実施形態により、例えば図4に示されたような構成の中で交換される何らかの信号通知を示すように意図された図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
モバイル・データ・トラフィックの非常に急速な増加に伴って、事業者はそのようなトラフィックに関連するコスト/ビットを削減する方法を探し求めている。特に、事業者は以下を達成するために、3gpp無線を介して送信され、主にインターネットに向けられたトラフィックをオフロードする方法(例えばSIPTO)を探し求めている。
1)要件−1):トランスポート/コア・ネットワークのコストを最小化することが可能な場合、事業者のコアIPネットワークを通過して集中型PGW/GGSNに向かうモバイル・データを回避/最小化する。
2)要件−2):PGW/GGSNのコストを最小化し、場合により、そのようなモバイル・データ・トラフィックを処理するPGW/GGSNの使用を回避する。
3)要件−3):有線ユーザのIPトラフィックと同じIPレベルのエンティティがモバイル・データ・トラフィックを処理することを可能にする。これにより、固定−モバイル集中事業者(有線と無線のどちらのサービスもサポートする事業者)が、
・いわゆる四重奏サービスを提供し、
・ピアツーピア、ペアレント・コントロール、(より小さい遅延とより低いコストでダウンロードするための)コンテンツ・キャッシング、ヘッダ強化、コンテンツ・サイズ変更、...をローカルにサポートするノードを、ファイアウォール(FW)/NATなどのIP機能の(有線ユーザと無線ユーザの間で)共通のサポートに加える
ことが可能になる。
【0015】
要件−3)は良質の有線サービス基盤も有するモバイル事業者のみに当てはまる。
【0016】
要件−1)は(より小さい)非集中型PGW/GGSNを集合ネットワーク内に配置することによって実現される。しかしながら、より多くの(より小さい)PGW/GGSNを置くと、大きいデータ・センタのプーリング効果が削減され、そのようなモバイル・データ・トラフィックを処理するノードに関連するCAPEXを増加させる可能性があるので、そのような配置は要件−2)を満たさない。
【0017】
この解決策は図1に示される。
【0018】
このような理由で、3gppは、LIPA/SIPTO機能、および、特に以下の主要な特徴を有する(23.401および23.060で規定された)RAN機能内のLIPAを規定した。
・RAN(3gppのRel10におけるH(e)NB)と同じ場所に配置されたローカルGW(L−GW)は、PGW/GGSNとして動作する(すなわちコアに向かうS5/Gnを終端させる)。
・モバイル・データのユーザ・プレーンは、
− RANがERAN/LTEに対応する場合HENB機能と同じ場所に配置されたPGWとの間、
− RANがUTRAN/W−CDMAに対応する場合HNB(RNC)機能と同じ場所に配置されたPGW/GGSNとの間
のRAN内でローカルに交換されるので、RANを除く事業者のネットワークを通過しない。
・モバイル・データ・アクセスの制御は、(LTE用)MME/(UTRAN用)SGSNの中に留まる。
・(PDN接続/PDPコンテキストがUE向けに(再)確立されるべき場合)MME/SGSNは、
− S1/luを介してRANから受信されたL−GWアドレス
− HSS/HLRから受信されたLIPA用のAPN権限
に基づいてL−GWを割り当てて、このPDN接続/PDPコンテキスト向けにPGW/GGSN機能をサポートする。
・L−GWのホストとして働くRANのサービス領域からUEが移動すると、PDN接続/PDPコンテキストが解放される。
【0019】
この解決策は図2に示される。
【0020】
このアーキテクチャは以下を可能にする。
1)データはRAN内でローカルに交換されるので、モバイル・データ・トラフィックは事業者の基幹回線を超えて事業者の集中型データ・センタに向かう必要がない。これにより伝送コストが削減され、要件−1)が満たされる。
2)これ以上PGW/GGSNノードがない(PGW/GGSN機能がRANに統合される)ので、PGW/GGSNのコストが削減される。これにより要件−2)が満たされる。
【0021】
一方、それは以下の欠点を有する。
・3gppのRel10で現在規定されているアーキテクチャは、RAN内のLIPAをサポートするが、RAN内のSIPTOをサポートしない。
・PGW/GGSN機能は、以下のいずれかにつながるRANによって実現されなければならい。
−実際は非常に異なる可能性があるRANノード(ENB、フェムト3Gセル、かなり中央のRNC)内で再び行われるべき複合ソフトウェア/ハードウェア。さらに、RANはRANノード上のPGW/GGSNのさまざまなインタフェースを露出/終端させることにつながり、課金、法的傍受(LI)、...を扱うノードについてスケーリング問題をもたらす可能性がある。
−または、L−GWが既存のPGW/GGSN機能の最小限のサブセットのみをサポートする場合の重要な機能の喪失。
・したがって、以下の機能はL−GWによってサポートされる可能性がなく、オフロードされるモバイル・データ・トラフィックに適用されない。オフライン課金、オンライン課金、時間/日/月毎に無線を介して送信されるトラフィックの最大量に関する契約制限を実現するトラフィック/使用量測定、法的傍受(LI)、バックホールを介したダウンリンクAMBR強化&IP QoS、ディープ・パケット・インスペクション(DPI)、...
【0022】
この欠点は図3に示される。
【0023】
一実施形態では、RAN内のLIPA/SIPTOが、RAN内のL−GWと有線IPサービス用に配備済みのBNGとの間で分離されたPGW/GGSN機能で配備されることが提案される。
・RAN内のSIPTOの場合、RAN内のLIPAと同じ機能が使用される。
− RANと同じ場所に配置されたローカルGW(L−GW)は、PGW/GGSNとして動作する(すなわちコアに向かうS5/Gnを終端させる)。
− モバイル・データのユーザ・プレーンは、
・RANがERAN/LTEに対応する場合ENB機能と同じ場所に配置されたPGWとの間、
・RANがUTRAN/W−CDMAに対応する場合RNC機能と同じ場所に配置されたPGW/GGSNとの間
のRAN内でローカルに交換されるので、RANを除くモバイル事業者のネットワークを通過しない。
− モバイル・データ・アクセスの制御は、(LTE用)MME/(UTRAN用)SGSNの中に留まる。
− (PDN接続/PDPコンテキストがUE向けに(再)確立されるべき場合)MME/SGSNは、
・S1/luを介してRANから受信されたL−GWアドレス
・HSS/HLRから受信されたLIPA用またはSIPTO用のAPN権限
に基づいてL−GWを割り当てて、このPDN接続/PDPコンテキスト向けにPGW/GGSN機能をサポートする。
− L−GWのホストとして働くRANのサービス領域からUEが移動すると、PDN接続/PDPコンテキストが解放される。
− RAN内のSIPTOは、HNB/HENBではないRANノード全体にわたって提供することができる。その場合、L−GWの頻繁過ぎる割り当て/解放を回避するために、MME/SGSNは、RAN内のSIPTOをかなり固定されたユーザのみに適用するアルゴリズムを実装することができる。一例として、MME/SGSNは、規定値より大きい間UEがRAN内に留まるのを待って、このUE用のPDN接続/PDPコンテキスト向けのPGW/GGSNとして、LGWをそのRAN内に割り当てることができる。
・RAN内のLIPAまたはSIPTOの場合
− RANと同じ場所に配置されたローカルGW(L−GW)は、GTP−C(S5/Gn)を終端し、無線インタフェースの終端とは関係しないトラフィック機能用のBNGに従う、主に信号通知するゲートウェイである。
− ユーザ用のPDN接続の作成/PDPコンテキストの起動と同時に、L−GWは、ユーザの識別情報(IMSI)を含むように修正され、L−GWのアドレスも含むDHCP要求を介して、BNGからIPアドレスを要求する。BNGは、ユーザの識別情報(IMSI)に関連付けられた加入者情報とL−GWのアドレスのどちらも活用して、関連したIPアドレスをこのユーザに割り当てる。
− BNGがL−GWのアドレスを考慮に入れるIPアドレスをUEに割り当てたので、UEを対象とするダウンリンク・トラフィックは、自然にRANノード内のL−GWを介してルーティングされる。
− UEからのアップリンク・トラフィックも、BNGを介して(RAN内の)L−GWによって転送される。これは、BNGがRANノードのバックホール・リンクを終端させるので、または、RANノードのIPルーティング・テーブルの適正な構成(モバイル・コア・ノード(SGW、SGSN、GGSN、...)を対象としないトラフィック用の適正なトンネリングの使用)に起因して保証される。
− BNGは、無線インタフェースの終端とは関係しないトラフィック機能:オフライン課金、オンライン課金、時間/日/月毎に無線を介して送信されるトラフィックの最大量に関する契約制限を実現するトラフィック/使用量測定、法的傍受(LI)、バックホールを介したダウンリンクAMBR強化&IP QoSを提供する。
− BNGは、(ユーザId(IMSI)がL−GWによりBNGに通信されるので)ユーザの加入に基づいて、無線インタフェースの終端とは関係しないトラフィック機能を提供する。
− PDN接続/PDPコンテキストが解放されると、LGWはDHCPの解放によりこの情報をBNGに通信する。
【0024】
この解決策は図4に示される。
【0025】
この解決策:
1.L−GWを可能な限り単純に保つ。
2.配備済みのBNGを活用して、L−GWによっては実現されないパケット処理機能(課金、LI、...)をサポートする。
3.共通有線−無線IPサービス:ファイアウォール(FW)/NAT、ローカルにピアツーピアをサポートするノード、ペアレント・コントロール、(より小さい遅延とより低い伝送コストでダウンロードするための)コンテンツ・キャッシング、ヘッダ強化、コンテンツ・サイズ変更、...の配備を容易にする。
4.1つのBNGは多くのL−GW(多くのRANノード)をサービスできるので、事業者の加入者データベース/課金/法的傍受とインタフェースするノードの数を制限する。
【0026】
一実施形態では、以下のポイントを提供することができる。
・L−GWからBNGに送信されるDHCP要求の中へのIMSIの追加
・BNGからAAAに送信されるAAA要求の中へのIMSIの追加
・BNGのAAAサーバは、モバイル(IMSI)加入者に関連付けられた加入者データを取得する。これは、モバイルPCRFへのインタフェースを有するか、またはモバイルPCRFと同じ場所に配置された、BNGのAAAサーバをもつことによって実現することができる。
【0027】
注記:
・この説明において、単語「RAN」は、実際の配置が主に(Node−BとRNCの機能が同じ場所に配置された)ENBおよび3G−UTRANメトロ/フェムトセルを対象とする、任意の無線アクセス・ネットワークを意味する。
・この説明において、表現「MME/SGSN」は、MEの役割、SGSNの役割、または両方をサポートするノードを意味する。
・PGW/GGSN機能をRAN内のL−GWとBNGの間で分割することは、その他の発展型パケット・コア(MME/SGSN/SGW/HSS)に対して透過である。
・BNGは、RANが3GであるかもしくはLTEであるか、または、オフロードがフェムトから来るのかもしくはマクロRANから来るのかを知らない可能性がある。
・L−GWをもつRAN内のSIPTOをサポートするために、MMEまたはSGSNは、RAN内のLIPAのサポート用と同様の論理回路をもたなければならない。すなわち、RANから(S1またはluを介した)MMEまたはSGSNへの信号通知における、RANによって公示されたローカルGWの存在を考慮に入れなければならない。これは、SIPTOに適格なPDN接続またはPDPコンテキストの場合、MMEまたはSGSNは、RAN内のL−GWがこのPDN接続またはPDPコンテキストをサービスするPGWまたはGGSNとして選ばれることを実現できることを意味する。これは、また、RAN内のSIPTOをサポートするために、HNB/HENB以外のRANノードは、(lu/S1を介して)コアに送信される信号通知によりL−GWの能力を公示できることを意味する。
【0028】
A.(PGW/GGSNとして動作する)L−GWが、IPv4アドレスを必要とするPDPコンテキストの開始/PDNセッションの作成の要求を受信するケース
一実施形態では、以下のステップを提供することができる。
1.RANノード内のL−GWは、3gppLIPA機能毎にPDPコンテキストの開始/PDNセッションの作成の要求を受信する。この要求は、要求されたPDPタイプ(IPV4またはIPv6またはIPv4とIPv6の両方がこのPDN接続に関連付けられる)だけでなく、対象モバイルのIMSIを含むGTP−c(S5/Gn)メッセージに対応する。この要求は、3gppのRel8/Rel9/Rel10の仕様を完全に順守する。下記の説明は、UEがPGW/GGSNからIPV4アドレスを要求するケースに対応する。他のケースは後で説明される。
2.L−GWは、要求内のIMSIを取り出し、そのリンク上のこのIMSIを含むDHCP要求をBNGに向けて送信する。DHCP要求のタイプは、PDPタイプ(IPV4/V6に対する要求)に依存する。言い換えれば、一実施形態では、IMSIはL−GWからBNGに送信されるDHCP要求に追加される。3gppの29.061で規定されたRadiusアカウンティング・メッセージ内のPGW/GGSNによって送信されたパラメータなどの他のパラメータも要求に追加することができる。
3.BNGは、DHCP要求内のIMSIを取り出し、IMSIを含むRadius要求をそのAAAサーバに送信する。
4.AAAサーバは、IMSIに基づいて、AAAサーバがRadius回答内のBNGに送信する有線ユーザ・プロフィールに変換する(モバイル)ユーザ・プロフィールを取得する。このユーザ・プロフィールのいくつかのパラメータは、PLMNのすべてのモバイル・ユーザに対して同じである場合があり、いくつかのパラメータはモバイル・ユーザの加入者に特有である場合がある。
5.BNGは、IPアドレスがユーザに割り当てられたことに注意する(すなわち、L−GWから来るDHCP要求をサービスする)。このIPアドレスの範囲は、AAAサーバから受信されたユーザ・プロフィール、および/またはDHCP要求内で受信されたL−GWアドレスに依存する。このIPアドレスの割り当ては、ローカルに遂行されるか、または外部DHCPサーバのサービスを使用することができる。
6.BNGは、割り当てられたIPアドレスを提供することにより、L−GWでDHCPプロトコルを終了する。BNGは、割り当てられたIPアドレスをAAAサーバから受信された加入者プロフィールと関連付けるIPコンテキストを作成する。このコンテキストは、課金、LI、QoS制御(AMBRの強化)、DPI...機能を制御して、このIPアドレスをもつトラフィックに適用する。
7.LGWは、PDPコンテキストの開始/PDNセッションの作成の要求(GTP−c(S5/Gn))に回答し、UEに割り当てられるIPアドレスを提供する。
8.次いで、BNGは、そのAAAサーバから受信されたユーザ加入者情報に基づいて、無線インタフェースの終端とは関係しないトラフィック機能:オフライン課金、オンライン課金、時間/日/月毎に無線を介して送信されるトラフィックの最大量に関する契約制限を実現するトラフィック/使用量測定、法的傍受(LI)、バックホールを介したダウンリンクAMBR強化&IP QoSを提供する。BNGは、DHCP要求内で受信された他のパラメータ(3gppの29.061で規定されたRadiusアカウンティング・メッセージ内のPGW/GGSNによって送信されたパラメータ)を使用して、これらの作業を完遂する(例えば、オンライン課金/オフライン課金/モバイル・コアとの法的傍受関連の対話を発行する)ことができる。
【0029】
これらのステップは図5に示される。
【0030】
他のケース(UEがDHCPを介したIPv4アドレス、IPv6を要求する)
B.UEがDHCPを介してそれ自体のIPv4アドレスを要求するケース
一実施形態では、以下のステップを提供することができる。
【0031】
UEがPGW/GGSNから直接IPアドレスを取得しないが、DHCPを使用する(DHCPクライアントがUE内にある)場合、L−GWは、BNGと連絡をとらずにPDPコンテキストの開始要求(*)に直接回答する。次いで、L−GWは、UEとBNGの間の(RFC2131およびRFC1542に準拠する)DHCPリレーとして動作する。L−GW内のDHCPリレーは、BNGに送信されるDHCP要求にIMSIを追加する必要がある。この場合、BNGの挙動は、L−GWがDHCPクライアントとして動作するか、またはDHCPリレーとして動作するかには依存しない。
a.(*)L−GWは、3gppの23.060[および23.401]の以下の文章に従ってPGW/GGSNとして動作する。UEは、プロトコル構成オプションの構成要素内のネットワークに、RFC2131で規定されたDHCPv4で、IPv4アドレスを取得したいと示すことができる。その場合、GGSN[PGW]は、PDPコンテキストの開始手順の一部として、IPv4アドレスをUEに提供しないが、PDPアドレスを0.0.0.0としてセットする。PDPコンテキストの確立手順が完了した後、UEは、DHCPv4を使用することにより、IPv4アドレス割り当てを開始する。
b.L−GWの挙動に関しては、L−GW内のDHCPリレーは、BNGに送信されるDHCP要求にIMSIを追加する必要がある。3gppの29.061で規定されたRadiusアカウンティング・メッセージ内のPGW/GGSNによって送信されたパラメータなどの他のパラメータもDHCP要求に追加することができる。
【0032】
これらの精度は別として、このケースは、特に黒丸3.、4.、5.、6.、および8.について、上記のケースAと同様に働く。
【0033】
C.UEが、無国籍アドレス自動構成(SLAAC)を介して、IPv6アドレスを取得することを要求するケース
一実施形態では、以下のステップを提供することができる。
【0034】
この場合、L−GWは、DHCPv6信号通知でUEのSLAAC信号通知をBNGにマップする。L−GWが(SGW/SGSNから)PDNセッションの作成/PDPコンテキストの開始を受信すると、L−GWは、これをBNGへのDHCPv6要求に変換する。このDHCPv6要求は、少なくとも(*)UEのIMSIを含む。L−GWが、(L−GWがDHCPクライアントとして動作するDHCPv6信号通知を介して)BNGによりIPv6プレフィックスを割り当てると、L−GWは、UEへのIPv6プレフィックス割り当ての残りの手順に関与する。すなわち、割り当てられたプレフィックスを含むGTP−c信号通知(PDPコンテキストの開始/PDNセッションの作成)を介してSGW/SGSNに回答し、次いで、割り当てられたプレフィックスを含むRA(ルータ公示)をUEに送信する。
(*).3gppの29.061で規定されたRadiusアカウンティング・メッセージ内のPGW/GGSNによって送信されたパラメータなどの他のパラメータもDHCP要求に追加することができる。
【0035】
これらの精度は別として、このケースは、特に黒丸3.、4.、5.、6.、および8.について、上記のケースAと同様に働く。
【0036】
一態様において、一実施形態では、モバイルIP−CANゲートウェイの機能を提供するための構成が提供され、前記構成は、
− 第1のゲートウェイ・ノードと、第2のゲートウェイ・ノードと、前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードの間のインタフェースとを含み、
− 前記インタフェースによってリンクされた前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードは、モバイルIP−CANおよび外部IPネットワークには、前記モバイルIP−CANを前記IPネットワークとインタフェースするモバイルIP−CANゲートウェイのように見え、
− 前記モバイルIP−CANに配置された前記第1のゲートウェイ・ノードは、第1のトラフィック処理機能と呼ばれる前記モバイルIP−CANゲートウェイのそれらのトラフィック処理機能を提供し、第1のトラフィック処理機能は前記モバイルIP−CANに向かう前記モバイルIP−CANゲートウェイのインタフェースの終端に関係し、
− 固定IP−CANに配置された前記第2のゲートウェイ・ノードは、第2のトラフィック処理機能と呼ばれる前記モバイルIP−CANゲートウェイのそれらのトラフィック処理機能を提供し、第2のトラフィック処理機能は前記モバイルIP−CANに向かう前記モバイルIP−CANゲートウェイのインタフェースの終端に関係しない。
【0037】
一実施形態では、
− 前記モバイルIP−CANは、無線アクセス・ネットワークRANを介してアクセスされるパケット・コア・ネットワークを含み、
− 前記第1のゲートウェイ・ノードは、前記RANと同じ場所に配置される。
【0038】
一実施形態では、
− 前記第1のゲートウェイ・ノードは、Home Node Bと、またはHome eNode Bと、またはENBと、またはUTRANと同じ場所に配置されたローカル・ゲートウェイL−GWを含む。
【0039】
一実施形態では、
− 前記第2のゲートウェイ・ノードは、ブロードバンド・ネットワーク・ゲートウェイBNGを含む。
【0040】
一実施形態では、
− 前記第1のトラフィック処理機能は、GTP−cおよびGTP−uのプロトコルを終端するために、発展型パケット・コアEPCのS5インタフェース上のP−GWにより、または、GPRSコア・ネットワークのGnインタフェース上のGGSNによって実行される機能を含む。
【0041】
一実施形態では、
− 前記第2のトラフィック処理機能は、課金、トラフィック使用量測定、合法的傍受、QoS制御、レート・ポリシ、ダウンリンクAMBR強化、DPIのうちの少なくとも1つの機能を含む。
【0042】
別の態様において、そのような構成を使用して、モバイルIP−CANからトラフィックをオフロードするための方法が提供され、一実施形態では、前記方法は、
− 前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のトラフィック処理機能の一部として加入者識別情報を受信すること、
− 前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のゲートウェイ・ノードと第2のゲートウェイ・ノードの間の前記インタフェース上の前記第2のゲートウェイ・ノードに、前記加入者識別情報を送信すること、
− 前記加入者識別情報に基づいて、前記第2のゲートウェイ・ノードが、関連する加入者プロフィール情報を取得すること、
− 前記加入者プロフィール情報に基づいて、前記第2のゲートウェイ・ノードが、前記第2のトラフィック処理機能を提供すること
を含む。
【0043】
一実施形態では、前記方法は、
− 前記第2のゲートウェイ・ノードが、割り当てられたIPアドレスを前記第1のゲートウェイ・ノードに提供すること
を含む。
【0044】
一実施形態では、前記方法は、
− 前記第2のゲートウェイ・ノードが、割り当てられたIPアドレスを前記加入者プロフィールに関連付けるIPコンテキストを作成すること
を含む。
【0045】
一実施形態では、前記方法は、
− 前記第2のゲートウェイ・ノードが、前記第2のゲートウェイ・ノードに関連付けられたAAAサーバから前記加入者プロフィール情報を取得すること
を含む。
【0046】
一実施形態では、前記方法は、
− 前記第2のゲートウェイ・ノードに関連付けられたAAAサーバが、前記モバイルIP−CANに関連付けられたPCRFとのインタフェースを介して、前記加入者プロフィール情報を取得すること
を含む。
【0047】
一実施形態では、前記方法は、
− 前記第1のゲートウェイ・ノードが、前記第1のゲートウェイ・ノードにより前記第2のゲートウェイ・ノードに送信されるDHCP要求にIMSIを追加すること
を含む。
【0048】
一実施形態では、前記方法は、
− 前記第2のゲートウェイ・ノードが、前記第1のゲートウェイ・ノードから受信されたDHCP要求内のIMSIを取り出し、IMSIを含むRadiusまたはDiameterの要求をそのAAAサーバに送信すること
を含む。
【0049】
一実施形態では、
− 前記トラフィック・オフロードは、前記IP−CANのパケット・コア・ネットワークを通過しないユーザ・プレーンのトラフィックを含む。
【0050】
一実施形態では、
− ローカル・ゲートウェイL−GWの頻繁過ぎる割り当て/解放を回避するために、ローカル・ゲートウェイL−GWは、固定として検出されたUEに、例えば、ローカル・ゲートウェイL−GWをサポートしようとしているRAN内に規定された遅延を超える遅延の間留まったUEにのみ割り当てられる。
【0051】
他の態様は、そのような構成用のエンティティおよび/またはそのような方法を実行するためのエンティティに関し、前記エンティティは、(例えばローカル・ゲートウェイL−GWなどの)第1のゲートウェイ・ノード、(例えばBNGなどの)第2のゲートウェイ・ノード、そのような第2のゲートウェイ・ノードに関連付けられたAAAサーバなどの第1のゲートウェイ・ノードおよび/または第2のゲートウェイ・ノードと相互作用するエンティティ、...などを含む。
【0052】
そのようなエンティティの詳細な実装は、当業者にいかなる特殊な問題も起こさず、したがって、当業者に対して、上記になされたよりもさらに完全に開示される必要はない。
【0053】
当業者は、さまざまな上記の方法のステップが、プログラミングされたコンピュータによって実行できることを容易に認識する。本明細書において、いくつかの実施形態は、プログラム記憶装置、例えばデジタル・データ記憶媒体も包含するものであり、それらはマシン可読またはコンピュータ可読であり、命令のマシン実行可能またはコンピュータ実行可能なプログラムを符号化し、前記命令は前記上述された方法のステップの一部または全部を実行する。プログラム記憶装置は、例えば、デジタル・メモリ、磁気ディスクおよび磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光学式可読デジタル・データ記憶媒体であり得る。実施形態は、上述された方法の前記ステップを実行するようにプログラムされたコンピュータも包含するものである。
【0054】
PGW:3gppの23.401で規定されたようなパケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ
GGSN:3gppの23.060で規定されたようなゲートウェイGPRSサポート・ノード
NAT:例えば、端末がプライベートIPアドレスを割り当てられるとき必要なネットワーク・アドレス変換
CAPEX:資本支出
LIPA/SIPTO:ローカルIPアクセス/選択IPトラフィック・オフロード
RAN:UTRANまたは(LTEとも呼ばれる)ERANなどの無線アクセス・ネットワーク
ENB:3gppの36.300で規定されたような(LTEの有効範囲をサービスする)発展型Node−B
MME:3gppの23.401で規定されたようなモビリティ管理エンティティ
SGSN:3gppの23.060で規定されたようなサービングGPRSサポート・ノード
AMBR:総合最大ビット・レート
BNG:BBF(ブロードバンド・フォーラム)のWT−101文書で規定されたようなブロードバンド・ネットワーク・ゲートウェイ
DHCP:RFC2131などのIETFのRFCによって規定された動的ホスト構成プロトコル
IMSI:3gppの23.003で規定されたような国際移動電話加入者識別番号
PCRF:3GPPの23.203で規定されたようなポリシおよび課金ルール機能
図1
図2
図3
図4
図5