JP4642904B2 - アクセスゲートウェイ装置、基地局装置、通信制御システム及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、次世代３ＧＰＰシステムにおけるアクセスゲートウェイ装置、基地局装置、通信制御システム及び通信制御方法に関する。

現在、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、既存の３ＧＰＰシステム、インターネット（Inter Net）及びＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）等のシステムと接続される次世代３ＧＰＰシステムが検討されている。図１は、次世代３ＧＰＰシステム（Evolved 3GPP System）のネットワーク構成を示す図である（非特許文献１）。

図１に示す次世代３ＧＰＰシステム１０は、他の３ＧＰＰシステム（既存の３ＧＰＰ Ｓｙｓｔｅｍ等）、Ｎｏｎ−３ＧＰＰシステム（ＷＬＡＮシステム等）及びインターネットと接続され、複数のアクセスゲートウェイ（Access Gateway、以下、ＡＣＧＷという）２０−１〜２０−ｎと、このアクセスゲートウェイが収容する複数のenhanced Node B（以下、ｅＮｏｄｅＢという）３０−１〜３０−ｎと、から構成される。

現在３ＧＰＰで議論中ではあるが、基本的にはｅＮｏｄｅＢ３０は、無線端末装置（User Equipment、以下、ＵＥという）を直接収容して、ＵＥとの無線アクセス機能を提供する。ＡＣＧＷ２０は、複数のｅＮｏｄｅＢ３０−１〜３０−ｎを収容し、このｅＮｏｄｅＢ３０−１〜３０−ｎと他のＡＣＧＷ間のパケットの送受信を行い、自局が収容するｅＮｏｄｅＢ間をＵＥが移動する場合のMobility機能などを提供する。例えば、ＡＣＧＷ２０は、自局が収容するｅＮｏｄｅＢ３０−１から３０−２にＵＥが移動した場合、ＵＥの移動元のｅＮｏｄｅＢ３０−１からＵＥの移動先のｅＮｏｄｅＢ３０−２へのパスの切り替えを行う。そして、ＡＣＧＷ２０は、他のＡＣＧＷから受信するデータパケットを、パスを設定したｅＮｏｄｅＢ３０−２に送信し、このｅＮｏｄｅＢ３０−２から送信されるデータパケットを、当該データパケットの送信先ＵＥを収容するｅＮｏｄｅＢと接続する他のＡＣＧＷに送信する。なお、一時的に、ｅＮｏｄｅＢ３０−１から直接ｅＮｏｄｅＢ３０−２へパスが設定され、ＵＥ宛てのデータがｅＮｏｄｅＢ３０−１から直接ｅＮｏｄｅＢ３０−２へ転送される場合もあるが、最終的にはＡＣＧＷ２０が、パスの切り替えを行う。

次に、上述した次世代３ＧＰＰシステムの前提技術であるｅＮｏｄｅＢ間を移動する無線端末装置のMobility制御方式について説明する。図２は、ｅＮｏｄｅＢ間を無線端末装置が移動する場合のMobility制御を模式的に示した図である。なお、ここでは説明を簡単にするために、ｅＮｏｄｅＢを２つ用いて説明する。

ｅＮｏｄｅＢ３０−１に収容されていたＵＥ４０がｅＮｏｄｅＢ３０−２が収容するエリアに移動した場合、ＵＥ４０は、ｅＮｏｄｅＢ３０−２を介して移動要求をＡＣＧＷ２０へ送信する。具体的には、ＵＥ４０は、ｅＮｏｄｅＢ３０から受信する電波強度に基づいて、ｅＮｏｄｅＢ３０−１より電波強度の強いｅＮｏｄｅＢ３０−２間と無線リンクを確立して無線通信を行うために、ｅＮｏｄｅＢ３０−２を介してＡＣＧＷ２０にパスを切り替えるための移動要求を送信する。ＡＣＧＷ２０は、ｅＮｏｄｅＢ３０−２から移動要求を受信し、パス１を利用して送信していたＵＥ４０宛のデータを、パス２を用いて送信するようにパス切り替えを行う。そして、ＡＣＧＷ２０は、移動応答をＵＥ４０へ送信する。このように、システムでは、ｅＮｏｄｅＢ間を移動するＵＥの移動制御が行われる。

次に、図２に示したMobility制御技術について、図３を用いて具体的に説明する。図３は、Mobility制御方式を具体的に説明するための図である。

この次世代３ＧＰＰシステム１０では、ＰｒｏｘｙＭＩＰを用いて、ｅＮｏｄｅＢ３０にＰｒｏｘｙ ＭＡ（Proxy Mobile Agent）を、ＡＣＧＷ２０にＬｏｃａｌ ＨＡ（Local Home Agent）を搭載し、各々のモバイルＩＰ（Mobile Internet Protocol、以下ＭＩＰという）関連処理が行われる。ここで、モバイルＩＰは、自動的に無線端末装置のネットワーク間の移動を検出し、移動後のネットワークにおいても、移動前のネットワークと同様に通信を行えるようにするプロトコルである。

図３に示すように、最初は、ＵＥ４０はｅＮｏｄｅＢ３０−１に収容されているので、ｅＮｏｄｅＢ３０−１とＡＣＧＷ２０間のＩＰトンネル１が構築され、ＡＣＧＷ２０とｅＮｏｄｅＢ３０−１はＵＥ４０宛のデータを、このＩＰトンネル１を利用して送受信している。

ここで、ＵＥ４０がｅＮｏｄｅＢ３０−２へ移動しようとした場合、ＵＥ４０は、電波強度情報（Measurement Report）をｅＮｏｄｅＢ３０−１に送信して移動要求を通知する（ステップＳ１）。この電波強度情報には、ＵＥ４０及びｅＮｏｄｅＢ３０−１の電波強度情報と、ＵＥ４０及びｅＮｏｄｅＢ３０−２の電波強度情報と、が含まれる。そして、ｅＮｏｄｅＢ３０−１はＵＥ４０からの電波強度情報を受信すると、移動先のｅＮｏｄｅＢ３０−２とリソース確保（Resource Reservation）などの情報交換（Exchange Information）を行い、ｅＮｏｄｅＢ３０−２がＵＥ４０を受け入れ可能かどうか確認する（ステップＳ２）。この情報交換は、通常ＡＣＧＷ２０を介して行われるが、例えば、ｅＮｏｄｅＢ間が物理回線で接続されている場合には直接行うことも可能である。そして、ｅＮｏｄｅＢ３０−２がＵＥ４０を受け入れ可能な場合、ｅＮｏｄｅＢ３０−１は、ＵＥ４０に対してハンドオーバ要求メッセージ（Handover Request）を送信する（ステップＳ３）。ハンドオーバ要求メッセージ、つまり、ｅＮｏｄｅＢ３０−２への移動要求を受信したＵＥ４０は、移動先ｅＮｏｄｅＢ３０−２との無線リンクの確立（Radio Bearer Setup）を行い（ステップＳ４）、無線リンクの確立後、ｅＮｏｄｅＢ３０−２に移動完了メッセージ（HO Complete）を送信する（ステップＳ５）。

そして、ｅＮｏｄｅＢ３０−２は位置登録要求メッセージ（MIP Registration Request）をＡＣＧＷ２０に送信し（ステップＳ６）、この位置登録要求メッセージを受信したＡＣＧＷ２０は内部で持つルーティングテーブル（Routing Table）を変更する。つまり、ＡＣＧＷ２０は、ルーティングテーブルでＩＰパケットの送信先ＩＰアドレスがＵＥ４０のＩＰアドレスと一致した場合は、ＣｏＡ（Care of Address）をｅＮｏｄｅＢ３０−１からｅＮｏｄｅＢ３０−２に変更し、データパケットのＩＰカプセリングを行ってＵＥ４０側に送信する。

そして、ＡＣＧＷ２０は、位置登録取消メッセージ（MIP Registration Revocation）をｅＮｏｄｅＢ３０−１に送信して（ステップＳ７）、移動元であるｅＮｏｄｅＢ３０−１のリソースを開放する。そして、ｅＮｏｄｅＢ３０−１は位置登録取消応答メッセージ（MIP Registration Revocation Acknowledgement）をＡＣＧＷ２０に送信する（ステップＳ８）。また、ＡＣＧＷ２０は、位置登録応答メッセージ（MIP Registration Reply）をｅＮｏｄｅＢ３０−２に送信する（ステップＳ９）。以上の処理によって、他のＡＣＧＷから送信される移動後ＵＥ４０宛パケットは、ＡＣＧＷ２０によってｅＮｏｄｅＢ３０−２へ転送されることになる。

次に、上述したMobility技術を前提としてＩＥＴＦ ＲＦＣ３１５４に開示されている
制御を適用した場合の方式を、従来の着信制御（Ｐａｇｉｎｇ）技術として、図４に示す（非特許文献２）。

まず、ＵＥ４０はＩｄｌｅ状態であり、ネットワーク側はそのＵＥ４０のトラッキングエリア（Tracking Area）を把握している。ここで、トラッキングエリアは、ＡＣＧＷがｅＮｏｄｅＢを収容するエリアのことである。ＡＣＧＷ２０は、このトラッキングエリア内のｅＮｏｄｅＢが収容する無線端末装置の情報を把握している。ここでは、ＡＣＧＷ２０は、例えば、図４で示すようにｅＮｏｄｅＢ３０−１,ｅＮｏｄｅＢ３０−２,・・・ｅＮｏｄｅＢ３０−ｎのどこかにＵＥ４０が存在することを把握している。

ＵＥ４０宛データのＩＰパケットを受信したＡＣＧＷ等のエンティティ（図示せず）は、そのパケットの宛先ＵＥ４０のトラッキングエリアを収容するＡＣＧＷ２０に着呼要求メッセージ（Paging Request）を送信する（ステップＳ１１）。ここで、ＩＰパケットを一旦終端するエンティティは、例えば、ＡＣＧＷ２０とインターネット等で接続される別の装置でもよい。すなわち、データパケットを受信したＡＣＧＷ２０は、コアネットワーク（例えば、通信システム間で構成されるネットワーク）のデータベースを参照して、受信したデータパケットのＩＰアドレスから宛先ＵＥ４０を収容するｅＮｏｄｅＢを収容する装置（ここでは、ＡＣＧＷ２０）を見つけ出し、当該装置に対してＵＥ４０宛てのデータを受信したことを通知する着呼要求メッセージを送信する。

そして、着呼要求メッセージを受信したＡＣＧＷ２０は、自身のページング（Paging）処理を行い、着呼要求メッセージをＵＥ４０のトラッキングエリア内にある全てのｅＮｏｄｅＢ３０に送信する（ステップＳ１２）。ＵＥ４０を実際に収容しているｅＮｏｄｅＢ（ここではｅＮｏｄｅＢ３０−２）は、ＵＥ４０との無線リンクが確立した後（ステップＳ１３）、着呼応答メッセージ（Paging Reply）をＡＣＧＷ２０に送信する（ステップＳ１４）。ＡＣＧＷ２０は、その着呼応答メッセージを受信し、ＩＰパケットの終端エンティティ、つまり、ＩＰパケットの発信元の装置に送信する（ステップＳ１５）。

ｅＮｏｄｅＢ３０−２は、自身の位置登録処理、つまり、着呼要求元のＡＣＧＷ２０に設定されるＩＰアドレスを登録し、ＡＣＧＷ２０とのＩＰトンネルを確立するために、位置登録要求メッセージ（MIP Registration Request）をＡＣＧＷ２０に送信する（ステップＳ１６）。位置登録要求メッセージを受信したＡＣＧＷ２０は、ルーティングテーブル（Routing Table）を変更する。ここで、宛先ＩＰアドレスがＵＥ４０のＩＰアドレスであるＩＰパケットは、ＣｏＡがｅＮｏｄｅＢ３０−２のＩＰアドレスのＩＰトンネルへ送信するように変更される。そして、ＡＣＧＷ２０は、位置登録応答メッセージ（MIP Registration Reply）をｅＮｏｄｅＢ３０−２へ送信する（ステップＳ１７）。

以上の処理により、Ｐａｇｉｎｇ処理と位置登録処理が完了し、ＵＥ４０宛の着信ＩＰパケットがＵＥ４０まで届けられるようになる。

図５に、上述した着信制御を行うＡＣＧＷ２０及びｅＮｏｄｅＢ３０の機能構成を示す。まず、ＡＣＧＷ２０の機能構成について説明する。ＡＣＧＷ２０は、ＩＰレイヤ（Layer）処理部２１と、ページング処理（Paging Process）部２２と、Ｐｒｏｘｙ ＭＩＰ Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ（ＭＩＰ ＨＡ）処理部２３と、から構成される。

ＡＣＧＷ２０のＩＰレイヤ処理部２１は、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットのカプセル化を解き、パケットを受信する。特に、ＩＰレイヤ処理部２１は、他のＡＣＧＷからの自局が収容するｅＮｏｄｅＢ３０内の無線端末装置への着呼要求メッセージ及びｅＮｏｄｅＢ３０からの着呼応答メッセージを受信して、ページング処理部２２に出力する。また、ＩＰレイヤ処理部２１は、ｅＮｏｄｅＢ３０からの位置登録要求メッセー
ジを受信して、ＭＩＰ ＨＡ処理部２３に出力する。

また、ＩＰレイヤ処理部２１は、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットをカプセル化して、パケットを送信する。特に、ＩＰレイヤ処理部２１は、ページング処理部２２から入力される着呼要求メッセージ（ＰＲ）及びＭＩＰ ＨＡ処理部２３から入力される位置登録応答メッセージ（ＭＲＲｌｙ）を、ｅＮｏｄｅＢ３０に送信する。

ページング処理部２２は、ＩＰレイヤ処理部２１から入力される他のＡＣＧＷからの着呼要求メッセージに基づいて、ページング処理、つまり、着呼要求メッセージ内から宛先の無線端末装置の着呼を確認できるだけの情報をページ単位で一旦記憶する。そして、ページング処理部２２は、着呼要求の宛先の無線端末装置を収容するｅＮｏｄｅＢに転送するために、この着呼要求メッセージをＩＰレイヤ処理部２１に出力する。

ＭＩＰ ＨＡ処理部２３は、ＩＰレイヤ処理部２１から入力される位置登録要求メッセージを受信し、自身の位置登録処理を行う。つまり、ＭＩＰ ＨＡ処理部２３は、位置登録要求元とのパスを確立させるために、位置登録要求メッセージに含まれる無線端末装置のＩＰアドレスが着呼要求先の宛先の無線端末装置のＩＰアドレスと一致する場合に、宛先の無線端末装置のＩＰアドレスをホームアドレス（Home Address）に、位置登録要求元のｅＮｏｄｅＢ３０に設定されるＩＰアドレスをＣｏＡとして登録し、ｅＮｏｄｅＢ３０に送信する位置登録応答メッセージを生成し、ＩＰレイヤ処理部２１に出力する。

次に、ｅＮｏｄｅＢ３０の機能構成について説明する。ｅＮｏｄｅＢ３０は、ＩＰレイヤ処理部３１と、ページング処理部３２と、Ｐｒｏｘｙ ＭＩＰ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｇｅｎｔ（ＭＩＰ ＭＡ）処理部３３と、から構成される。

ｅＮｏｄｅＢ３０のＩＰレイヤ処理部３１は、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットのカプセル化を解き、パケットを受信する。特に、ＩＰレイヤ処理部３１は、ＡＣＧＷ２０のページング処理部２２から着呼要求メッセージを受信し、ページング処理部３２に出力する。

また、ＩＰレイヤ処理部３１は、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットをカプセル化して、パケットを送信する。特に、ＩＰレイヤ処理部３１は、ページング処理部３２から入力される着呼応答メッセージ（ＰＲｌｙ）及びＭＩＰ ＨＡ処理部３３から入力される位置登録要求メッセージ（ＭＲＲｅｑ）を受信し、ＡＣＧＷ２０に送信する。

ページング処理部３２は、ＩＰレイヤ処理部３１から入力される着呼要求メッセージを受信し、ページング処理、つまり、着呼要求メッセージ内から宛先の無線端末装置の着呼を確認できるだけの情報をページ単位で一旦記憶する。そして、ページング処理部３２は、この着呼要求に応答する着呼応答メッセージを生成してＩＰレイヤ処理部３１に出力するとともに、ＭＩＰ ＭＡ処理部３３に対して、トリガー（Ｔｒｉｇｇｅｒ）をかける。

ＭＩＰ ＭＡ処理部３３は、ページング処理部３２からのトリガーに従い、自身の位置登録処理、つまり、位置登録要求先とのパスを確立させるために、着呼要求メッセージに含まれる宛先の無線端末装置のＩＰアドレスと、ＣｏＡとして着呼要求元のＡＣＧＷ２０に設定されるＩＰアドレスを登録し、自局に設定されるＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージ（MIP Registration Request）をＩＰレイヤ処理部３１に出力する。
３ＧＰＰ ＲＡＮ＃４９ Contribution R2-052900 ＩＥＴＦ ＲＦＣ３１５４ 「Requirements and Functional Architecture for an IP Host Alerting Protocol」 ＩＥＴＦ ＲＦＣ３３４４ 「IP Mobility Support for IPv4」 ＩＥＴＦ ＲＦＣ３７７５ 「Mobility Support in IPv6」

一般的に、位置登録処理の負荷を低減すること、すなわち、位置登録トラヒックを削減することは重要な課題として認識されている。

しかしながら、従来技術では、ｅＮｏｄｅＢ３０−２は、着呼応答メッセージ（Paging
Reply）を送信し、その後に、位置登録要求メッセージ（MIP Registration Request）をＡＣＧＷ２０に送信している。つまり、この着呼応答メッセージと位置登録要求メッセージは、互いに重複する情報を含んでいるのにも関わらず、ほぼ同じ送信タイミングで同じ宛先に別々に送信されているので、トラヒック処理の負荷を大きくしている。また、重複する情報を別々に送信しているので、システムを構成する装置のＣＰＵにとって無駄な負荷をかけてしまっている。さらに、着呼応答メッセージと位置登録要求メッセージを別々に送信することにより、回線の使用帯域を増大させてしまう問題もある。

本発明の目的は、位置登録処理に係るトラヒック量を低減させるとともに、ＣＰＵの処理負荷を低減させ、かつ、回線の使用帯域を低減させる通信制御システム、アクセスゲートウェイ装置、基地局装置及び通信制御方法を提供することである。

本発明のアクセスゲートウェイ装置は、無線端末装置への着呼要求メッセージを自局が収容する基地局装置に送信する送信手段と、前記基地局装置から送信され、前記着呼要求メッセージに対して自局が前記無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージと当該着呼応答メッセージの送信元に設定されるＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージとが結合された結合パケットをそれぞれのメッセージに分離する分離手段と、前記位置登録要求メッセージに基づいて前記基地局装置に設定されるＩＰアドレスを登録する位置登録手段と、を有する構成を採る。

また、本発明の基地局装置は、アクセスゲートウェイ装置から送信される無線端末装置の着呼要求メッセージを受信する受信手段と、自局が前記無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージを生成する着呼応答手段と、前記着呼要求メッセージの送信元の前記アクセスゲートウェイ装置に設定されるＩＰアドレスを登録し、自局に設定されるＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージを生成する位置登録要求手段と、前記着呼応答メッセージと前記位置登録要求メッセージとを結合して結合パケットを生成するパケット結合手段と、前記アクセスゲートウェイ装置に前記結合パケットを送信する送信手段と、を有する構成を採る。

本発明によれば、着呼応答と位置登録要求を併せて行うことにより、位置登録処理に係るトラヒック量を低減させるとともに、装置のＣＰＵ負荷を低減させ、かつ、回線の使用帯域を低減させることができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図６は、本発明の一実施の形態に係る通信制御システム１００における着信制御方式を模式的に示す図である。図６に示す通信制御システム１００は、アクセスゲートウェイ（ＡＧＣＷ）装置２００と、このアクセスゲートウェイ装置２００が収容する複数のｅＮｏｄｅＢ３００−１〜３００−ｎと、このｅＮｏｄｅＢが収容する無線端末装置（ＵＥ）４００と、で構成される。なお、本実施の形態では、説明を簡単にするために、ｅＮｏｄｅＢを２つ用いて説明する。

図６で示すＵＥ４００はＩｄｌｅ状態であり、ネットワーク側はそのＵＥ４００のトラッキングエリア（Tracking Area）を把握している。ここで、トラッキングエリア（または、ロケーションエリアと呼ぶ場合もある）は、アクセスゲートウェイ装置がｅＮｏｄｅＢを収容するエリアを指している。そして、アクセスゲートウェイ装置は、このトラッキングエリア内のｅＮｏｄｅＢが収容する無線端末装置に関する情報を把握することができる。例えば、図６に示す場合であれば、アクセスゲートウェイ装置２００は、ｅＮｏｄｅＢ３００−１及び３００−２のどこかにＵＥ４００が存在することを把握している。

そして、ＵＥ４００宛データのＩＰパケットを一端終端した、例えば、アクセスゲートウェイ装置等のエンティティは、そのパケットの宛先ＵＥ４００のトラッキングエリアを収容するアクセスゲートウェイ装置２００に着呼要求メッセージ（Paging Request）を送信する（ステップＳ１０１）。ここで、エンティティは、例えば、インターネット等で接続する別の装置でもよいが、本実施の形態ではアクセスゲートウェイ装置２００と接続する他のアクセスゲートウェイ装置として説明する。すなわち、データパケットを受信した他のアクセスゲートウェイ装置は、コアネットワーク（例えば、通信システム間で構成されるネットワーク）のデータベースを参照して、受信したデータパケットの送信先ＩＰアドレスから宛先ＵＥ４００を収容するｅＮｏｄｅＢを収容する装置（ここでは、アクセスゲートウェイ装置２００）を見つけ出し、当該アクセスゲートウェイ装置２００に対してＵＥ４００宛てのデータを受信したことを通知する着呼要求メッセージを送信する。

そして、着呼要求メッセージを受信したアクセスゲートウェイ装置２００は、自身に必要なページング（Paging）処理を行ない、つまり、着呼要求メッセージ内から宛先の無線端末装置の着呼を確認できるだけの情報をページ単位で一旦記憶し、着呼要求メッセージをＵＥ４００のトラッキングエリア内にある全てのｅＮｏｄｅＢ３００に送信する（ステップＳ１０２）。

ＵＥ４００を実際に収容しているｅＮｏｄｅＢ（ここではｅＮｏｄｅＢ３００−２）は、ＵＥ４００との無線リンクが確立した後（ステップＳ１０３）、ページング（Paging）処理を行い着呼応答メッセージを生成し、かつ、位置登録処理を行い位置登録要求メッセージを生成する。そして、ｅＮｏｄｅＢ３００−２は、着呼応答メッセージ（Paging Reply）と位置登録要求メッセージ（MIP Registration Request）を１つのパケットに結合して、アクセスゲートウェイ装置２００に送信する（ステップＳ１０４）。すなわち、ｅＮ
ｏｄｅＢ３００−２は、従来別々に行っていた着呼応答と位置登録要求とを１つの動作にまとめて行う。

そして、アクセスゲートウェイ装置２００は、その結合パケットを受信して、パケットの結合を解き、つまり、結合パケットから着呼応答メッセージと位置登録要求メッセージとにメッセージを分離して、ページング処理と位置登録処理を行う。すなわち、アクセスゲートウェイ装置２００は、自局に保持するルーティングテーブル（Routing Table）のホームアドレス及びＣｏＡを変更する。ここでは、ホームアドレスが宛先ＵＥ４０のＩＰアドレスに、ＣｏＡがＵＥ４００を収容するｅＮｏｄｅＢ３００−２のＩＰアドレスになるように変更される。そして、アクセスゲートウェイ装置２００は、着呼応答メッセージ（Paging Reply）をＩＰパケット終端エンティティ（例えば、着呼要求メッセージの送信元のアクセスゲートウェイ装置）に送信するとともに（ステップＳ１０５）、位置登録応答メッセージ（MIP Registration Reply）をｅＮｏｄｅＢ３００−２に送信する（ステップＳ１０６）。

以上の処理により、ページング処理と位置登録処理が完了し、ＵＥ４００宛の着信ＩＰパケットがＵＥ４００まで届けられるようになる。

次に、上述したネットワークを構成するアクセスゲートウェイ装置２００及びｅＮｏｄｅＢ３００の構成を説明する。まず、アクセスゲートウェイ装置２００の構成について説明する。

図７は、アクセスゲートウェイ装置２００の一構成例を示す機能ブロック図である。図７に示すアクセスゲートウェイ装置２００は、送受信部２０１と、ＩＰレイヤ処理部２０２と、ページング処理（Paging Process）部２０３と、パケット分離部２０４と、モバイルＩＰ位置登録部２０５と、から主に構成される。

送受信部２０１は、他のアクセスゲートウェイ装置等から送信されるＩＰパケットを受信して、ＩＰレイヤ処理部２０２に出力する。また、送受信部２０１は、ＩＰレイヤ処理部２０２から入力されるＩＰパケットを、自局の収容する基地局装置等に送信する。

ＩＰレイヤ処理部２０２は、送受信部２０１から入力されるＩＰパケットを、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットのカプセル化を解き、ページング処理部２０３及びパケット分離部２０４に出力する。特に、ＩＰレイヤ処理部２０２は、他のＡＣＧＷからの自局が収容する基地局装置３００内の無線端末装置への着呼要求メッセージを含むパケットを受信した場合には、この着呼要求メッセージをページング処理部２０３に出力し、基地局装置３００からの結合パケットを受信した場合には、パケット分離部２０４に出力する。

また、ＩＰレイヤ処理部２０２は、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットをカプセル化して、カプセル化したパケットを送受信部２０１に出力する。特に、ＩＰレイヤ処理部２０２は、ページング処理部２０３から入力される着呼要求メッセージ（ＰＲ）及びＭＩＰ位置登録部２０５から入力される位置登録応答メッセージ（ＭＲＲｌｙ）を送受信部２０１に出力する。

ページング処理部２０３は、ＩＰレイヤ処理部２０２から入力される他のアクセスゲートウェイ装置等からの着呼要求メッセージに基づいて、自身のＰａｇｉｎｇ処理を行う。すなわち、ページング処理部２０３は、着呼要求メッセージ内から宛先の無線端末装置の着呼を確認できるだけの情報をページ単位で一旦記憶する。そして、ページング処理部２０３は、着呼要求の宛先の無線端末装置を収容する基地局装置に転送するために着呼要求
メッセージをＩＰレイヤ処理部２０２に出力する。

また、ページング処理部２０３は、パケット分離部２０４から入力される基地局装置３００からの着呼応答メッセージを受信し、この着呼応答メッセージに含まれる無線端末装置のＩＰアドレスと、着呼要求時に一旦記憶した情報から宛先の無線端末装置のＩＰアドレスが一致するか否か確認する。ここで、ＩＰアドレスが一致した場合、後述する位置登録要求メッセージに含まれる、当該無線端末装置を収容する基地局装置のＩＰアドレスが、ＣｏＡとしてルーティングテーブルに登録される。

パケット分離部２０４は、ＩＰレイヤ処理部２０２から入力される基地局装置３００からの結合パケットを着呼応答メッセージ（Paging Reply）と位置登録要求メッセージ（MIP Registration Request）に分離し、着呼応答メッセージをページング処理部２０３に、位置登録要求メッセージをＭＩＰ位置登録部２０５に出力する。

ＭＩＰ位置登録部２０５は、Ｐｒｏｘｙ ＭＩＰ Ｈｏｍｅ Ａｇｅｎｔ（ＭＩＰ ＨＡ）機能を有し、ＭＩＰ関連処理を行う。特に、ＭＩＰ位置登録部２０５は、パケット分離部２０４から入力される位置登録要求メッセージに基づいて、自身の位置登録処理、つまり、着呼要求先の無線端末装置及び位置登録要求元の基地局装置のＩＰアドレスを登録する。すなわち、ＭＩＰ位置登録部２０５は、位置登録要求メッセージに基づいて、無線端末装置４００に設定されるＩＰアドレスが着呼宛先の無線端末装置のＩＰアドレスと一致する場合、この無線端末装置のＩＰアドレスをホームアドレスとして、基地局装置３００のＩＰアドレスをＣｏＡとして登録する。このＣｏＡは、図示しないテーブル等に記憶され、後述するＩＰトンネルに設定されるアドレスとなる。実際にトンネル内に設置されるルーターは、パケット内の基地局装置３００に設定されるＩＰアドレス、つまり、ＣｏＡに従い転送先を識別し、パケットを転送する。そして、ＭＩＰ位置登録部２０５は、位置登録応答メッセージ（MIP Registration Reply）をＩＰレイヤ処理部２０２に出力する。これにより、アクセスゲートウェイ装置２００と位置登録要求元の基地局装置３００間のパス、つまり、ＩＰトンネルが確立される。

次に、ｅＮｏｄｅＢの構成について説明する。図８は、ｅＮｏｄｅＢ３００の一構成例を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、ｅＮｏｄｅＢ３００の一例として、基地局装置を例に説明する。

図８に示す基地局装置３００は、送受信部３０１と、ＩＰレイヤ処理部３０２と、ページング処理部３０３と、モバイルＩＰ（ＭＩＰ）位置登録部３０４と、パケット結合部３０５と、から主に構成される。

送受信部３０１は、アクセスゲートウェイ装置２００から送信されるＩＰパケットを受信して、ＩＰレイヤ処理部３０２に出力する。また、送受信部３０１は、ＩＰレイヤ処理部３０２から入力されるＩＰパケットを、アクセスゲートウェイ装置２００に送信する。

ＩＰレイヤ処理部３０２は、送受信部３０１から入力されるＩＰパケットを、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットのカプセル化を解き、ページング処理部３０３及びＭＩＰ位置登録部３０４に出力する。特に、ＩＰレイヤ処理部３０２は、アクセスゲートウェイ装置２００から送信される自局が収容する無線端末装置への着呼要求メッセージを含むパケットを受信した場合には、この着呼要求メッセージをページング処理部３０３に出力し、アクセスゲートウェイ装置２００から送信される着呼応答メッセージ及び位置登録応答メッセージを含むパケットを受信した場合には、この着呼応答メッセージ及び位置登録応答メッセージをＭＩＰ位置登録部３０４に出力する。

また、ＩＰレイヤ処理部３０２は、自身に設定されたＩＰアドレスを用いてパケットをカプセル化して、カプセル化したパケットを送受信部３０１に出力する。特に、ＩＰレイヤ処理部３０２は、パケット結合部３０５で結合されるパケットを送受信部３０１に出力する。

ページング処理部３０３は、ＩＰレイヤ処理部３０２から入力されるアクセスゲートウェイ装置２００からの着呼要求メッセージを受信し、この着呼要求先の無線端末装置を自局が収容し、無線リンクが確立できるか否かを判断する。ここで、無線端末装置を収容している場合には、ページング処理部３０３は、無線リンクが確立できると判断し、ＭＩＰ位置登録部３０４に対してトリガーをかけると共に、着呼要求メッセージに対して自局が無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージ（Paging Reply）を生成して、パケット結合部３０５に出力する。なお、無線端末装置を収容していない場合には、ページング処理部３０３は、着呼応答メッセージを作成しない。

ＭＩＰ位置登録部３０４は、Ｐｒｏｘｙ ＭＩＰ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｇｅｎｔ機能を有し、ＭＩＰ関連処理を行う。特に、ＭＩＰ位置登録部３０４は、ページング処理部３０３からのトリガーに従い、自身の位置登録処理、つまり、着呼要求先の無線端末装置及び着呼要求元のアクセスゲートウェイ装置２００の位置を登録する。すなわち、ＭＩＰ位置登録部３０４は、着呼要求先である無線端末装置４００に設定されるＩＰアドレスと、着呼要求元であるアクセスゲートウェイ装置２００に設定されるＩＰアドレスとを登録し、自局に設定されるＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージ（MIP Registration
Request）を生成して、パケット結合部３０５に出力する。この位置登録要求は、アクセスゲートウェイ装置２００とのパス、つまり、ＩＰトンネルを確立するために行われ、アクセスゲートウェイ装置２００および基地局装置３００が互いに設定されるＩＰアドレスを登録することにより、ＩＰトンネルが確立される。

パケット結合部３０５は、ページング処理部３０３から入力される着呼応答メッセージとＭＩＰ位置登録部３０４から入力される位置登録要求メッセージとを、例えば、図９に示すような１つのパケットに結合し、ＩＰレイヤ処理部３０２に出力する。これにより、着呼応答処理と位置登録要求処理を１つにまとめることができるので、位置登録処理に係るトラヒック量を低減させるとともに、ＣＰＵの処理負荷及び回線の使用帯域を低減させることができる。

ここで、パケット結合部３０５で生成される結合パケットについて説明する。図９は、パケット結合部３０５で生成される結合パケットの一構成例である。ここでは、例えば、Ｐｉｎｇ（Packet Inter Network Groper）で使用されるＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）のタイプとして新規にＰａｇｉｎｇを規定しているが、結合パケットはこのタイプのパケットに限定されるものではない。すなわち、着呼応答メッセージ及び位置登録要求メッセージを１つに結合させるパケットであれば、結合パケットとして適用可能である。

図９に示す結合パケット５００は、ＩＰヘッダ（Header）５０１と、ページングヘッダ（Paging Header）５０２と、ペイロード（Payload）５０３と、から構成される。そして、通常オプションヘッダとして使用される場所に、ページングヘッダ（ほぼペイロードと同じ情報）５０２として着呼応答メッセージを入れ込み、このページングヘッダ５０２の後のペイロード部分５０３に位置登録要求メッセージ（MIP Registration Request）を入れ込む。これにより、着呼応答メッセージと位置登録要求メッセージを１つのパケットに結合することができる。

次に、他のアクセスゲートウェイ装置等から、アクセスゲートウェイ装置２００が自局
のトラッキングエリア内の無線端末装置が宛先となる着呼要求を受けた場合のアクセスゲートウェイ装置２００及び基地局装置３００の動作について、図１０のシーケンス図を用いて説明する。

ステップＳ１００１では、アクセスゲートウェイ装置２００の送受信部２０１が他のアクセスゲートウェイ装置から着呼要求メッセージを含むパケットを受信し、ＩＰレイヤ処理部２０２は、自身に設定されるＩＰアドレスを用いてカプセル化を解いて、ページング処理部２０３に着呼要求メッセージを出力する。

ステップＳ１００２では、ページング処理部２０３は、着呼要求メッセージに基づいてページング処理を行う。ここで、着呼要求メッセージに含まれる宛先の無線端末装置のＩＰアドレス等の情報が、一端ページ単位記憶される。

ステップＳ１００３では、送受信部２０１は、着呼要求メッセージを基地局装置（ｅＮｏｄｅＢ）３００に送信する。そして、基地局装置３００の送受信部３０１は、この着呼要求メッセージを受信し、ＩＰレイヤ処理部３０２は、自身に設定されるパケットを用いてカプセル化を解き、ページング処理部３０３に着呼要求メッセージを出力する。

ステップＳ１００４では、ページング処理部３０３は、着呼要求対象の無線端末装置を自局が収容し、無線リンクが確立できるか否かを判断する。そして、自局が着呼要求対象の無線端末装置を収容している場合には、無線端末装置４００との無線リンクが確立される。

ステップＳ１００５では、ページング処理部３０３は、ＭＩＰ位置登録部３０４に対してトリガーをかけると共に、自局が無線端末装置を収容していることを示す着呼応答メッセージを生成して、パケット結合部３０５に出力する。

ステップＳ１００６では、ＭＩＰ位置登録部３０４は、自身の位置登録処理を行い、つまり、着呼要求先の無線端末装置のＩＰアドレス及び着呼要求元のアクセスゲートウェイ装置２００のＩＰアドレスに設定されたＩＰアドレスを登録し、自局に設定されるＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージを生成して、パケット結合部３０５に出力する。

ステップＳ１００７では、パケット結合部３０５は、ページング処理部３０３で生成された着呼応答メッセージとＭＩＰ位置登録部３０４で生成された位置登録要求メッセージとを、例えば図９に示すような１つのパケットに結合し、ステップＳ１００８では、送受信部３０１は、この結合パケットをアクセスゲートウェイ装置２００に送信する。すなわち、着呼応答と位置登録要求が併せて行われる。

ステップＳ１００８では、送受信部２０１は、パケット結合部３０５で結合された結合パケットを受信し、ＩＰレイヤ処理部２０２はカプセル化を解き、パケット分離部２０４に出力する。

ステップＳ１００９では、パケット分離部２０４は、この結合パケットから着呼応答メッセージと位置登録要求メッセージとを分離し、着呼応答メッセージをページング処理部２０３に、位置登録要求メッセージをＭＩＰ位置登録部２０５にそれぞれ出力する。

ステップＳ１０１０では、ページング処理部２０３は、パケット分離部２０４で分離された着呼応答メッセージの端末ＩＰアドレスと、ステップＳ１００２で記憶した着呼要求メッセージの端末ＩＰアドレスが一致しているかを確認し、着呼応答メッセージをＩＰレ
イヤ処理部２０２及び送受信部２０１を介して、他のアクセスゲートウェイ装置に送信する。

ステップＳ１０１１では、ＭＩＰ位置登録部２０５は、パケット分離部２０４で分離された位置登録要求メッセージに基づいて着呼要求の宛先の無線端末装置及び位置登録要求元の基地局装置位置登録処理を行い、位置登録応答メッセージを生成する。すなわち、ステップＳ１００３で受信した着呼要求メッセージの宛先の無線端末装置４００のＩＰアドレスと、ステップＳ１００８で受信した着呼応答メッセージの無線端末装置４００のＩＰアドレスとが一致している場合には、ＭＩＰ位置登録部２０５は、無線端末装置４００を収容する基地局装置３００のＩＰアドレスを、ＣｏＡとしてルーティングテーブルに登録する。

ステップＳ１０１２では、ＩＰレイヤ処理部２０２は、ＭＩＰ位置登録部２０５で生成された位置登録応答メッセージをパケット化し、送受信部２０１は、このパケットを基地局装置３００に送信する。これにより、アクセスゲートウェイ装置２００と基地局装置３００とのＩＰトンネルが確立し、無線端末装置４００宛のデータの送受信が行われる。

このように、本実施の形態によれば、アクセスゲートウェイ装置２００は、無線端末装置への着呼要求メッセージを基地局装置３００に送信し、基地局装置３００は、この着呼要求メッセージを受信し、自局が無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージを生成し、この着呼要求メッセージの送信元のアクセスゲートウェイ装置に設定されるＩＰアドレスを登録し、自局に設定されるＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージを生成する。そして、基地局装置３００は、着呼応答メッセージと位置登録要求メッセージとを結合して結合パケットを生成して、アクセスゲートウェイ装置２００に送信する。アクセスゲートウェイ装置２００は、基地局装置３００から送信された結合パケットから着呼応答メッセージと位置登録要求メッセージとに分離して、位置登録要求メッセージに基づいて基地局装置２００に設定されるＩＰアドレスを登録する。これにより、位置登録処理に係るトラヒック量を低減させるとともに、ＣＰＵの処理負荷を低減させ、かつ、回線の使用帯域を低減させることができる。

なお、ＭＩＰの動作は、上記実施の形態で説明した動作に限定されず、本発明は、例えば、ＭＩＰｖ４、ＭＩＰｖ６、ＨＭＩＰなどでも適用可能である。また、ページング（Paging）動作及び位置登録動作は、上記実施の形態で説明した動作に限定されない。また、本発明は、ＭＩＰを使用することに限定されず、ＭＩＰと同様な機能を持つプロトコルであれば適用可能である。

本発明のアクセスゲートウェイ装置、基地局装置、通信制御システム及び通信制御方法は、位置登録処理に係るトラヒック量を低減させるとともに、ＣＰＵの処理負荷を低減させ、かつ、回線の使用帯域を低減させる効果を有し、次世代３ＧＰＰシステムにおける通信制御システムとして有用である。

次世代３ＧＰＰシステムのネットワーク構成を示す図 Mobility制御を説明するための模式図 図２で説明したMobility制御を具体的に説明するための図 Mobility制御における従来の着信制御方式を説明するための図 従来のｅＮｏｄｅＢ及びＡＣＧＷの構成を示す図 本発明の実施の形態に係る通信制御システムにおける着信制御方式を模式的に説明する図 本発明の実施の形態に係るアクセスゲートウェイ装置の一構成を示す機能ブロック図 本発明の実施の形態に係る基地局装置の一構成を示す機能ブロック図 本発明の実施の形態に係る結合パケットの一例を示す図 本発明の実施の形態に係る通信制御システムの動作を説明するシーケンス図

Claims (4)

1. 無線端末装置への着呼要求メッセージを自局が収容する基地局装置に送信する送信手段と、
   前記基地局装置から送信され、前記着呼要求メッセージに対して前記基地局装置が前記無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージと当該着呼応答メッセージの前記基地局装置を示すＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージとが結合された結合パケットをそれぞれのメッセージに分離する分離手段と、
   前記位置登録要求メッセージに基づいて前記基地局装置を示すＩＰアドレスを登録する位置登録手段と、を有するアクセスゲートウェイ装置。
2. アクセスゲートウェイ装置から送信される無線端末装置への着呼要求メッセージを受信する受信手段と、
   自局が前記無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージを生成する着呼応答手段と、
   前記着呼要求メッセージの前記アクセスゲートウェイ装置を示すＩＰアドレスを登録し、自局のＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージを生成する位置登録要求手段と、
   前記着呼応答メッセージと前記位置登録要求メッセージとを結合して結合パケットを生成するパケット結合手段と、
   前記アクセスゲートウェイ装置に前記結合パケットを送信する送信手段と、を有する基地局装置。
3. 複数の基地局装置と、前記基地局装置を収容するアクセスゲートウェイ装置と、を有し、前記複数の基地局装置のいずれかに収容される無線端末装置との通信を制御する通信制御システムであって、
   前記アクセスゲートウェイ装置は、
   前記無線端末装置への着呼要求メッセージを前記基地局装置に送信する送信手段と、
   前記基地局装置から送信され、前記着呼要求メッセージに対して前記基地局装置が前記無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージと当該着呼応答メッセージの前記基地局装置を示すＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージとが結合された結合パケットをそれぞれのメッセージに分離する分離手段と、
   前記位置登録要求メッセージに基づいて前記基地局装置を示すＩＰアドレスを登録する位置登録手段と、を有し、
   前記基地局装置は、
   前記アクセスゲートウェイ装置から送信される前記着呼要求メッセージを受信する受信手段と、
   自局が前記無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージを生成する着呼応答手段と、
   前記着呼要求メッセージの前記アクセスゲートウェイ装置を示すＩＰアドレスを登録し、自局のＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージを生成する位置登録要求手段と、
   前記着呼応答メッセージと前記位置登録要求メッセージとを結合して結合パケットを生成するパケット結合手段と、
   前記アクセスゲートウェイ装置に前記結合パケットを送信する送信手段と、を有する通信制御システム。
4. 複数の基地局装置と、前記基地局装置を収容するアクセスゲートウェイ装置と、を有し、前記複数の基地局装置のいずれかに収容される無線端末装置との通信を制御する通信制御システムの通信制御方法あって、
   前記アクセスゲートウェイ装置が、前記無線端末装置への着呼要求メッセージを前記基地局装置に送信する送信工程と、
   前記基地局装置が、前記着呼要求メッセージを受信して、自局が前記無線端末装置を収容することを示す着呼応答メッセージを生成する着呼応答工程と、
   前記着呼要求メッセージの前記アクセスゲートウェイ装置を示すＩＰアドレスを登録し、自局のＩＰアドレスの登録を要求する位置登録要求メッセージを生成する位置登録要求工程と、
   前記着呼応答メッセージと前記位置登録要求メッセージとを結合して結合パケットを生成して、前記アクセスゲートウェイ装置に送信するパケット結合工程と、
   前記アクセスゲートウェイ装置が、前記基地局装置から送信された結合パケットを前記着呼応答メッセージと前記位置登録要求メッセージに分離する分離工程と、
   前記位置登録要求メッセージに基づいて前記基地局装置を示すＩＰアドレスを登録する位置登録工程と、を有する通信制御方法。

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