JP5609888B2 - 移動通信システム、ゲートウェイ装置、基地局装置、ゲートウェイ装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

移動通信システム、ゲートウェイ装置、基地局装置、ゲートウェイ装置の制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、移動通信システムに関し、特に、移動端末から外部ネットワークへのデータトラフィックをモバイルコアネットワークに流すことなく外部ネットワークにオフロードすることが可能な移動通信システムに関する。
3GPP（3rd Generation Partnership Project）、3GPP2（3rd Generation Partnership Project 2）、WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）フォーラム等では、利用者宅内、オフィス内などに設置可能な小型無線基地局の標準化が行なわれている。この小型無線基地局は、小型無線基地局を所有するユーザによって宅内や小規模オフィス等に設置され、ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）や光ファイバ回線等のブロードバンド回線を用いてコアNWに接続することが想定されている。このような小型無線基地局は、一般的に、フェムト基地局、フェムトセル基地局、又はホーム基地局と呼ばれている。また、小型無線基地局が形成するセルのサイズ（カバーエリア）は、従来のマクロセルに比べて極めて小さい。このため、小型無線基地局が形成するセルは、フェムトセル又はホームセル等と呼ばれている。3GPPは、このような小型無線基地局を Home Node B（HNB）及び Home evolved Node B（HeNB）と定義して標準化作業を進めている。HNBはUTRAN （UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network）向けの小型無線基地局であり、HeNBはLTE（Long Term Evolution）/ EUTRAN (Evolved UTRAN) 向けの小型無線基地局である。
本明細書では、このような小型無線基地局を「ホーム基地局」と呼び、ホーム基地局によって生成されるセルを「フェムトセル」と呼ぶ。なお、3GPPで検討されているUTRAN、E-UTRAN向けのホーム基地局を指す場合には、3GPPでの呼称にならって、HNB若しくはHeNB、又はこれらを総称してH(e)NBと呼ぶ。
多数のホーム基地局がモバイルコアネットワーク（以下ではモバイルコアNWと呼ぶ）に接続され、ホーム基地局を経由して多数の移動端末の通信が行なわれると、コアNWの負荷が増大する。特に移動端末によるインターネットアクセスに関するトラフィックがコアNWの負荷を増大させると予想されている。そこで、3GPPにより作成されたホーム基地局に対する要求条件には、H(e)NB が"Local IP Access（LIPA）機能"をサポートすることが含まれている（非特許文献１を参照）。LIPAは、インターネット及び利用者宅内ネットワークと移動端末の間のトラフィックを、コアNWに転送することなくホーム基地局において利用者宅内ネットワークに直接オフロードする機能である。LIPAは、「local breakout」とも呼ばれる。
図１は、3GPPの移動通信システム（UMTS（Universal Mobile Telecommunications System）／EPS（Evolved Packet System））におけるLIPAの具体例を示している。図１の例では、H(e)NB９１がホームNW３のサブネット３４に接続されている。サブネットは、レイヤ２ブロードキャストが到達する範囲であるブロードキャストドメインを意味する。ホームNW３は、ブロードバンドルータ（BBR）３０を介してIP（Internet Protocol）アクセスネットワーク４に接続されている。
H(e)NB-GW５０は、モバイルコアNW５とIPアクセスNW４の境界に設置されており、モバイルコアNW５内に配置されたデータ転送主体及び制御主体（SGSN／S-GW５１、GGSN／P-GW５２等）とH(e)NB９１の間でユーザデータ及び制御データを中継する。IPアクセスNW４としてインターネット等の公衆ネットワークが使用される場合、H(e)NB-GW５０とH(e)NB９１の間にIPsecトンネル等のセキュアな通信路４１が設定される。
H(e)NB９１に接続している移動端末（UE）２が外部ネットワーク６にアクセスする場合、H(e)NB９１は、移動端末２の送信データをモバイルコアNW５に転送する。一方、移動端末２がホームNW内に配置されたホスト３１やIPアクセスNW４内のホスト４２にアクセスする場合、H(e)NB９１は、LIPA機能によってIPパケットをサブネット３４に分岐する。例えば、H(e)NB９１は、移動端末２の送信IPパケットに付与された宛先アドレスをモニタし、宛先アドレスがホスト３１に対応するアドレスである場合、当該送信パケットをコアNWに接続されたベアラに送信することなく、ホスト３１を宛先に指定したMAC（Media Access Control）フレームを生成してサブネット３４に出力する。
図１において省略表記された用語の正式名称を以下に示す。
SGSN：Serving GPRS (General Packet Radio Service) Support Node
S-GW：Serving Gateway
GGSN：Gateway GPRS Support Node
P-GW：PDN（Packet Data Network）
H(e)NB-GW：H(e)NB Gateway
UE：User Equipment
非特許文献２及び３では、LIPAの実現方式について提案されている。非特許文献２は、ホーム基地局にIP通信のアンカー機能を組み込む方式を提案している。非特許文献３は、ホーム基地局にNAT（Network Address Translation）機能を組み込む方式を提案している。
3GPP TS22.220 v9.1.1 (2009-06)、"Service requirements for Home NodeBs and Home eNodeBs (Release 9)" 3GPP寄書、R2-094053 " Introduction of local breakout from HNB for Gn/Gp SGSN"、pp.49-50、2009年5月、[online]、3GPP、[平成21年8月14日検索]、インターネット＜URL：http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG2_Arch/TSGS2_73_Tallinn/Docs/S2-094053.zip＞ 3GPP寄書、R2-093803 " Local IP access principles for single PDN connection solutions"、 2009年5月、[online]、3GPP、[平成21年8月14日検索]、インターネット＜URL：http://www.3gpp.org/ftp/tsg_sa/WG2_Arch/TSGS2_73_Tallinn/Docs/S2-093803.zip＞
ホーム基地局を企業NWのような大規模なネットワークに配置する場合、図２に示すように、同一LAN上に複数台のホーム基地局が接続される利用形態が想定される。図２の例では、ホームNW３のサブネット３４に、２つのH(e)NB９１Ａ及び９１Ｂが接続されている。図２の例において、移動端末が１のホーム基地局（H(e)NB９１Ａ）から同一LAN上の他のホーム基地局（H(e)NB９１Ｂ）に移動する場合を考える。
この場合、非特許文献２の提案方式では、図２に示した矢印Ｒ１のように、LIPAの経路が冗長になってしまうという問題がある。つまり、H(e)NB９１Ｂに移動した移動端末２がサブネット３４上のホスト３１にアクセスする際のLIPAの経路は、H(e)NB-GW５０との通信路４１Ａ及び４１Ｂを経由する冗長な経路となる。その理由は、移動元のH(e)NB９１ＡにIP通信のアンカー機能があるため、全ての通信がアンカーであるH(e)NB９１Ａを通らなければならないからである。
一方、図２の例において、非特許文献３の提案方式では、矢印Ｒ２によって示すように、サブネット３４上のホスト３１との通信をH(e)NB間移動の前後で継続することができないという問題がある。その理由は、H(e)NB９１Ａ及び９１Bが有するNAT機能をLIPAに使用するために、ホスト３１から移動端末２へ到達可能な宛先IPアドレスが移動端末２のH(e)NB間移動の前後で変化するためである。
例えば、移動端末２がH(e)NB９１Ａに接続している場合、移動端末２からサブネット３４へのIPパケットの送信元IPアドレス、及びサブネット３４から移動端末２へのIPパケットの宛先IPアドレスには、H(e)NB９１ＡのIPアドレスが指定される。しかし、移動端末２が移動してH(e)NB９１Bに接続した場合、サブネット３４から移動端末２へ到達可能な宛先IPアドレスはH(e)NB９１ＢのIPアドレスに変化する。よって、移動端末２がH(e)NB９１Bに移動した場合、H(e)NB９１ＡのIPアドレスを宛先IPアドレスとするIPパケットをホスト３１が送信しても、当該IPパケットは移動端末２に到達しない。このIPアドレスの変化のために、サブネット３４上のホスト３１と移動端末２の間の通信をH(e)NB間移動の前後で継続させることは困難である。
また、IPアドレスの変化だけでなく、MACアドレスが変化することも大きな問題となる。サブネット３４内でのIPパケットの到達性は、レイヤ２によって実現されるためである。IPアドレス及びMACアドレスが変化すると、サブネット３４内の機器が保持するARPテーブルやレイヤ２のフォワーディング・テーブルに変更が反映されるまでに時間を要するため、通信サービスの中断時間が大きくなってしまう。
上述した問題点が生ずる状況は、LIPA機能をサポートするH(e)NB間を移動端末が移動する場合に限られない。例えば、企業等の大規模ユーザの場合、ホームNW（企業NW）に複数のH(e)NB-GWが設置され、H(e)NB-GWがLIPA機能をサポートする場合も考えられる。この場合、移動端末がH(e)NB-GW間を跨って移動する場合にも、上述したのと同様の問題が発生する。
また、LIPA機能をサポートするH(e)NB 又はH(e)NB-GWの配下のフェムトセルからマクロセルへの移動端末の移動が発生した場合にも同様の問題が発生し得る。移動端末がホームNWにアクセスする際のゲートウェイが、H(e)NB 又はH(e)NB-GWからモバイルコアNWに配置されたP-GW／GGSNに変化するためである。
上述した問題点に対処するため、本発明は、外部ネットワークと移動通信システムとの間でレイヤ３パケットを中継するゲートウェイ間を跨って移動端末が移動した場合に、移動端末が外部ネットワークにアクセスするための通信経路が冗長化することを抑制でき、かつ、外部ネットワークにアクセスする際のレイヤ２アドレス及びレイヤ３アドレスの変化を抑えて通信の継続性の向上に寄与できる移動通信システム、ゲートウェイ装置、基地局装置、ゲートウェイ装置の制御方法およびプログラムの提供を目的とする。
ここで、外部ネットワークは、3GPPの場合であれば、ホームNWを含むPDNである。移動通信システムは、3GPPではUMTS又はEPSである。レイヤ３パケットは、例えば、IPパケットである。レイヤ３パケットを中継するゲートウェイは、3GPPの場合であれば、LIPAをサポートするH(e)NB、LIPAをサポートするH(e)NB-GW、又はP-GWである。
本発明の第１の態様にかかる移動通信システムは、移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと、前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと、ゲートウェイ装置を含む。前記ゲートウェイ装置は、前記無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記モバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置され、前記外部ネットワークに接続可能なインタフェースを有する。また、前記ゲートウェイ装置は、前記インタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる前記移動端末のレイヤ２アドレスを保持可能に構成されている。さらに、前記ゲートウェイ装置は、前記移動端末から前記外部データネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記インタフェースを介して前記外部データネットワークに送信するよう構成されている。
本発明の第２の態様にかかるゲートウェイ装置は、移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置される。当該ゲートウェイ装置は、前記外部ネットワークに接続可能なインタフェース、アドレス管理部、及び通信制御部を含む。前記アドレス管理部は、前記インタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる移動端末のレイヤ２アドレスを保持することが可能である。また、前記通信制御部は、前記移動端末から前記外部データネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記インタフェースを介して前記外部データネットワークに送信できるよう構成されている。
本発明の第３の態様は、ローカルエリアネットワーク（LAN）を経由してモバイルコアネットワークに接続できるよう構成され、前記LANと移動端末の間、及び前記モバイルコアネットワークと前記移動端末の間でデータを中継する基地局装置に関する。当該基地局装置は、LANインタフェース、無線インタフェース、コアネットワーク通信制御部、ローカルアクセス通信制御部、及びアドレス管理部を含む。前記LANインタフェースは、前記LANにレイヤ２データフレームを送出可能である。前記無線インタフェースは、記移動端末と無線通信を行う。前記コアネットワーク通信制御部は、前記LANインタフェースを経由した前記モバイルコアネットワークとのデータ送受信を制御する。前記ローカルアクセス通信制御部は、前記移動端末と前記LANとの間の前記モバイルコアネットワークを経由しない通信を制御する。前記アドレス管理部は、前記LANインタフェースに付与された前記基地局装置のレイヤ２アドレスとは異なる前記移動端末のレイヤ２アドレスを保持することが可能である。さらに前記ローカルアクセス通信制御部は、前記移動端末から前記LANへの送信データを受信したことに応じて、前記移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記LANインタフェースを介して前記LANに送信するよう構成されている。
本発明の第４の態様は、ゲートウェイ装置の制御方法である。ここで、前記ゲートウェイ装置は、移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置され、前記外部ネットワークに接続可能なインタフェースを有する。本態様にかかる制御方法は、
（ａ）前記第１のインタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる移動端末のレイヤ２アドレスを取得すること；及び
（ｂ）前記移動端末から前記外部データネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記インタフェースを介して前記外部データネットワークに送信すること、
を含む。
本発明の第５の態様は、ゲートウェイ装置に関する制御をコンピュータに実行させるプログラムである。ここで、前記ゲートウェイ装置は、移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置され、前記外部ネットワークに接続可能な第１のインタフェース、及び前記移動端末と通信可能な第２のインタフェースを有する。本態様にかかるプログラムを実行するコンピュータによって行われる前記制御は、
（ａ）前記インタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる移動端末のレイヤ２アドレスを取得すること；及び
（ｂ）前記移動端末から前記外部データネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記外部データネットワークに送信するよう、前記第１のインタフェースを制御すること、
を含む。
上述した本発明の各態様によれば、外部ネットワークと移動通信システムとの間でレイヤ３パケットを中継するゲートウェイ間を跨って移動端末が移動した場合に、移動端末が外部ネットワークにアクセスするための通信経路が冗長化することを抑制でき、かつ、外部ネットワークにアクセスする際のレイヤ２アドレス及びレイヤ３アドレスの変化を抑えることで通信の継続性の向上に寄与できる。
ホーム基地局（H(e)NB）を含む3GPP移動通信システムの構成例と、LIPA（Local IP Access）の通信経路を示す図である。 3GPPで提案されているLIPA実現方式の問題点を説明するためのネットワーク構成図である。 3GPPで提案されているLIPA実現方式の問題点を説明するためのネットワーク構成図である。 本発明の実施の形態１にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 図４に示した移動通信システムのプロトコルスタック図である。 図４に示したホーム基地局（H(e)NB）の構成例を示すブロック図である。 図４に示した移動通信システムにおける移動端末アタッチ処理を示すネットワーク構成図である。 図４に示した移動通信システムにおける移動端末アタッチ処理の具体例を示すシーケンス図である。 図４に示したホーム基地局（H(e)NB）におけるLIPA動作に関するシーケンス図である。 図４に示した移動通信システムにおける、移動端末のホーム基地局（H(e)NB）間移動を示すネットワーク構成図である。 本発明の実施の形態２にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 図１２に示した移動通信システムにおける移動端末アタッチ処理の具体例を示すシーケンス図である。 本発明の実施の形態３にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 図１３に示した移動通信システムにおける移動端末アタッチ処理の具体例を示すシーケンス図である。 本発明の実施の形態４にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態５にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態６にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 図１７に示した移動通信システムにおける移動端末アタッチ処理の具体例を示すシーケンス図である。 図１７に示したホーム基地局ＧＷ（H(e)NB-GW）におけるLIPA動作に関するシーケンス図である。 本発明の実施の形態７にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 図２０に示した移動通信システムにおける、移動端末の移動時の動作を示すネットワーク構成図である。 本発明の実施の形態８にかかる移動通信システムの構成例を示す図である。 IPv6のIIDとMACアドレスの対応関係を示す図（EUI-64形式の例）。
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
＜発明の実施の形態１＞
本実施の形態では、LIPAをサポートするホーム基地局を含む移動通信システムに関して説明する。また、本実施の形態では、移動通信システムが3GPPのUTRAN/EUTRANである場合を例にとって説明する。以下では、始めに、本実施の形態の概要、特にホーム基地局（H(e)NB）１Ａ及び１Ｂの機能および動作について概略的に述べ、その後、具体的な構成例について説明する。
図４は、本実施の形態にかかる移動通信システムの構成例を示している。ホーム基地局（H(e)NB）１Ａ及び１Ｂは、IEEE802.3シリーズ規格等の有線LANインタフェース又はIEEE802.11シリーズ規格等の無線LANインタフェースを有しており、企業LAN等のホームNW３に接続される。H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、BBR３０及びIPアクセスNW４を介してホーム基地局GW（H(e)NB-GW）５０との間で通信可能である。通信路４１Ａ及び４１Ｂは、H(e)NB１Ａ及び１ＢとH(e)NB-GWの間に設定されたIPsecトンネル等の論理的な通信路である。また、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、無線アクセスネットワークに属する機器であり、移動端末（UE）２との間で無線通信を行うためのUTRAN/EUTRANの無線インタフェースを有している。
さらに、本実施の形態にかかるH(e)NB１Ａ及び１Ｂは、LIPAをサポートする。つまり、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、移動端末（UE）２が企業NW内のホスト３１やインターネットにアクセスするためのIPトラフィックを、モバイルコアNW５に転送せずに、ホームNW３にオフロードする。
LIPA環境下でのUE２のH(e)NB間移動に対処するため、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２毎に割り当てられるMAC（Media Access Control）アドレスを保持可能である。ここで、UE２毎に割り当てられるMACアドレスは、H(e)NB１Ａ及び１Ｂが有するLANインタフェースに設定されたH(e)NB１Ａ及び１ＢのMACアドレスとは異なるアドレスであり、UE２の各々に対応付けられたMACアドレスである。なお、MACアドレスとは、IEEE802.3シリーズ規格等の有線LAN及びIEEE802.11シリーズ規格等の無線LANにおいて使用されるレイヤ２アドレスである。図４のサブネット３４では、レイヤ２アドレスとしてMACアドレスが使用される。
H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２に関するLIPA通信のために、対応するUE２のMACアドレスを用いて、当該MACアドレスに対応付けられたIPアドレスの取得を行う。また、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２のLIPA通信に関するIPパケットがペイロードに格納されたMACフレームの送受信を行う。H(e)NB１Ａ及び１Ｂからホスト３１に向けて送信されるIPパケットの送信元アドレスには、対応するUE２のIPアドレスが設定される。また、このIPパケットをペイロードに含むホスト３１宛てのMACフレームの送信元アドレスには、対応するUE２のMACアドレスが設定される。
H(e)NB１Ａ及び１Ｂが移動端末毎のMACアドレスを取得する方法には様々なバリエーションが存在する。例えば、UE２からのアタッチ要求に応じた認証処理、位置登録処理、又はベアラ設定処理の際に、モバイルコアNW５からH(e)NB１（１Ａ又は１Ｂ）にUE２のMACアドレスを供給してもよい。この場合、モバイルコアNW５は、加入者識別子（IMSI：International Mobile Subscriber Identity）等とともに、UE２のMACアドレスを加入者情報の１つとして管理しておけばよい。
また、例えば、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２からMACアドレスを取得してもよい。この場合、UE２に格納されたIC（Integrated Circuit）カードに、IMSI、UEの個体識別番号（IMEI：International Mobile Equipment Identity）等とともにMACアドレスを格納しておけばよい。
また、例えば、H(e)NB１Ａ及び１Ｂ内のメモリに、UE２のMACアドレスをIMSI、IMEI等と関連づけて予め記録させておいてもよい。非特許文献１にも記載されているように、一般的なH(e)NBは、CSG（Closed Subscriber Group）と呼ばれる予め定められた加入者又はUEのグループに限定してサービスを提供する利用形態をサポートする。よって、CSGリストをH(e)NBに設定する際に、UE毎のMACアドレスの設定も併せて行えばよい。
また、UE２のMACアドレスに対応するUE２のIPアドレスを取得する方法にも様々なバリエーションがある。つまり、UE２毎に一意に（ユニークに）発行されたMACアドレスに対応づけてUE２毎のIPアドレスが生成されればよく、様々な既存のIPアドレス割り当て手法を応用することができる。具体的には、UE２のIPアドレスの取得には、外部のアドレスサーバに問い合わせるステートフルな設定方法と、UE２のMACアドレスに基づいて自立的にIPアドレスを生成するステートレスな設定方法がともに利用可能である。
例えば、UE２のIPアドレスの取得のために、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）等のIPアドレス割り当てプロトコルを利用してもよい。この場合、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２のMACアドレスを含むIPアドレス割り当て要求（例えばDHCP要求）をアドレスサーバ（例えばDHCPサーバ）に送信し、アドレスサーバからUE２用のIPアドレスの割り当てを受ければよい。DHCPサーバ等のアドレスサーバは、MACアドレス及びIPアドレスを関連付けて管理しており、IPアドレスの使用期限（リース期間）を設定している。UE２のMACアドレスに同一のIPアドレスが割り当てられた状態を維持するため、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、リース期間が切れる前にリース期間の延長要求（例えばユニキャストのDHCP要求）を行えばよい。このような動作は、DHCP等のアドレス割り当てプロトコルにおいて一般的に採用されている。
また、UE２のIPアドレスの取得のために、IPv6（Internet Protocol version 6）のステートレス・アドレス自動設定（Stateless Address Autoconfiguration）等を利用してもよい。この場合、UE２のMACアドレスとサブネット３４のIPアドレス体系（つまり、ネットワークプリフィックス）から、UE２のIPアドレスを一意に生成できる。よって、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２のMACアドレスとサブネット３４のIPアドレス体系から、一意に定まるUE２のIPアドレスを自立的に生成することができる。
以上に述べたように、本実施の形態では、UE２がH(e)NB１ＡからH(e)NB１Bに移動した場合、H(e)NB１Bは、H(e)NB１Ａが取得したのと同一のUE２のMACアドレスを取得する。また、H(e)NB１Bは、UE２のMACアドレスから一意に決定されるIPアドレスを取得する。そして、H(e)NB１Bは、取得したUE２のMACアドレス及びIPアドレスを用いてホスト３１とのLIPA通信を行う。これにより、ホスト３１とのLIPA通信を行っているUE２がH(e)NB１AからH(e)NB１Bに移動した場合であっても、移動先のH(e)NB１Bは移動元のH(e)NB１A が使用していたのと同じUE２のMACアドレスを使用してLIPA通信を継続することができる。また、移動元のH(e)NB１Ａがアンカーとなる必要がないため、通信経路が冗長となることを回避できる。
続いて以下では、図４〜９を用いて、本実施の形態にかかる移動通信システムの構成例および動作について詳細に説明する。図４の例では、モバイルコアNW５に配置された加入者管理部５４によって管理される加入者情報５５の中にUE２のMACアドレスが含まれている。また、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２のMACアドレスに対応するIPアドレスを、ホームNW３に配置されたDHCPサーバ３２から取得する。
加入者管理部５４は、3GPPの移動通信システム（UMTS及びEPS）におけるHLR（Home Location Register）及びHSS（Home Subscriber Server）に相当する。HLR/HSS５４は、加入者情報を管理する。加入者情報は、UE２及びその利用者の認証、並びに各種サービスの制御のために利用される基礎的な情報を含む。例えば、加入者情報には、IMSI、IMEI、契約APN（Access Point Name）、静的IPv4アドレス／IPv6プレフィックス等が含まれる。
移動管理部５３は、SGSN/S-GW５１、GGSN/P-GW５２、並びにH(e)NB１Ａ及び１Ｂとの間で制御インタフェースを接続しており、UE２のモビリティ管理と、セッション管理（ベアラ管理）を行う。移動管理部５３は、3GPPの移動通信システム（UMTS及びEPS）におけるMME（Mobility Management Entity）に相当する。
SGSN/S-GW５１は、ホーム基地局（H(e)NB）１Ａ及び１Ｂを含むRAN（UTRAN/ EUTRAN）とモバイルコアNW５の間でユーザデータの転送プレーン（Uプレーン）を接続している。SGSN/S-GW５１は、RANとモバイルコアNW５の間でユーザパケットのルーティング及び転送を行う。
GGSN/P-GW５２は、モバイルコアNW５と外部ネットワーク６との接続点である。GGSN/P-GW５２は、モバイルコアNW５と外部ネットワーク６の間でユーザパケットのルーティング及び転送を行う。
なお、図４に示す各構成要素、特にモバイルコアNW５内の構成要素は、物理的な装置単位を示すものではなく、機能的な主体を示しているに過ぎない。例えば、SGSN/S-GW５１およびGGSN/P-GW５２は別個のルータ装置として実現してもよいし、１つのルータ装置として集約することも可能である。
図５は、本実施の形態にかかる移動通信システムのプロトコルスタックを示している。UE２及びホスト３１の間の通信は、H(e)NB１Ａ内のLIPA機能７００によって中継される。
図６は、H(e)NB１Ａ及び１Ｂの構成例を示すブロック図である。図６において、UTRAN／EUTRAN無線インタフェース（無線IF）１０は、UE２と無線通信を行うための通信インタフェースである。LANインタフェース（LAN-IF）１１は、ホームNW３に接続するための有線LAN又は無線LANインタフェースである。
転送処理部１２は、無線IF１０によって受信されるIPパケットフローを監視し、モバイルコアNW５のSSGN/S-GW５１に転送するIPパケットとLIPAのためにホームNW３にオフロードするIPパケットを分離する。SSGN/S-GW５１に転送すべきIPパケットはコアNW通信制御部１３に供給され、ホームNW３にオフロードされるIPパケットはLIPA通信制御部１４に供給される。
コアNW通信制御部１３は、H(e)NB-GW５０との間の通信路４１（４１Ａ又は４１Ｂ）の設定、モバイルコアNW５との間のベアラ設定、制御パケット及びユーザパケットの転送処理を行う。また、コアNW通信制御部１３は、UE２のアタッチに伴う認証処理および位置更新を要求するため、UE２のIMSIをモバイルコアNW５に送信する。そして、コアNW通信制御部１３は、加入者情報５５においてUE２のIMSI（例えばIMSI1）に対応づけて管理されているUE２のMACアドレス（例えばMAC1）を受信する。コアNW通信制御部１３が受信したUE２のMACアドレスは、アドレス管理部１５に供給される。
アドレス管理部１５は、UE２のMACアドレスとIPアドレスを関連付けて保持する。なお、アドレス管理部１５は、複数のUE２について、UE２毎のMACアドレス及びIPアドレスを保持可能である。アドレス管理部１５は、コアNW通信制御部１３によって取得されたUE２のMACアドレスに対応するIPアドレスを取得するため、DHCP要求を生成してLAN-IF１１より送出する。アドレス管理部１５は、UE２のIPアドレスを含むDHCP応答をサブネット３４に配置されたDHCPサーバ３２から受信する。
LIPA通信制御部１４は、外部ネットワークの１つであるホームNW３との接続点であるため、ホームNW３と移動通信システム（UMTS/EPS）の間でユーザパケットを中継するGGSN/P-GW機能を有する。また、LIPA通信制御部１４は、NAT（Network Address Translation）機能を有する。LIPA通信制御部１４が行うNAT動作は、移動通信システム内のH(e)NB-UE間コネクションにおいて使用されるUE２のIPアドレスと、アドレス管理部１５によってDHCPサーバ３２より取得されたUE２のIPアドレス（ホームNW３のアドレス体系に適合したIPアドレス）との変換である。また、LIPA通信制御部１４は、UE２の送信IPパケットがペイロードに格納されたMACフレームの宛先アドレスにUE２のMACアドレスを設定するように、LAN-IF１０を制御する。
図６では、ＬＩＰＡ通信制御部１４がNATを行う構成例を示した。しかしながら、LIPA通信制御部１４は、NATを行わないようにすることも可能である。具体的には、GGSN/P-GW機能を担うLIPA通信制御部１４とUE２の間のGPRS/EPSベアラの設定時又は設定更新時に、UE２側のベアラ終端点に対応付けられるIPアドレスとしてDHCPサーバ３２から割り当てられたIPアドレスを使用すればよい。これにより、LIPA通信のIPパケット用に無線通信システム内で使用されるUE２のIPアドレスと、ホームNW３で使用されるUE２のIPアドレスが一致するため、LIPA通信制御部１４におけるNATは不要となる。
コアNW通信制御部１３、LIPA通信制御部１４及びアドレス管理部１５によって行われるMACアドレス及びIPアドレスの取得を含む処理は、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ等の半導体処理装置を用いて実現してもよい。また、これらの処理は、無線IF１０又はLAN-IF１１が実行する少なくとも一部の処理（例えば、ベースバンド信号処理）と共通のＡＳＩＣ、ＤＳＰによって実現してもよい。
また、コアNW通信制御部１３、LIPA通信制御部１４及びアドレス管理部１５により行われる処理は、マイクロプロセッサ等のコンピュータに１又は複数のプログラムを実行させることによって実現してもよい。このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
次に、UE２が移動通信システムに初期接続（初期アタッチ）して、ホスト３１との間でLIPAによるデータ送受信を行うまでの動作の具体例について図７を参照して説明する。
＜手続き（１）＞
UE２がH(e)NB１Ａに接続し、モバイルコアNW５との接続認証手順を開始する。認証にはUE２のIMSI（IMSI1とする）が使われる。
＜手続き（２）＞
UE２の認証処理がモバイルコアNW５とH(e)NB１Ａとの間で行なわれる。HLR/HSS５４は、IMSI1を使ってUE２を認証する。認証が成功した場合、HLR/HSS５４は、加入者情報５５においてIMSI1に対応付けられているMACアドレス（MAC1とする）をH(e)NB１Ａに送信する。
＜手続き（３）＞
H(e)NB１ＡのコアNW通信制御部１３はUE２に対応するMACアドレス（MAC1）をアドレス管理部１５に通知する。アドレス管理部１５は、UE２の管理情報としてMACアドレス（MAC1）をIMSI（IMSI1）と関連付けて記録する。
＜手続き（４）＞
H(e)NB１Aのアドレス管理部１５は、UE２のMACアドレス（MAC1）に対応するIPアドレスを取得するために、LAN-IF１１を介してDHCP要求を送信する。DHCPサーバ３２は MACアドレス（MAC1）に対応するIPアドレス（IP1とする）を含むDHCP応答を送信する。アドレス管理部１５は、DHCP応答に含まれるIPアドレス（IP1）をUE２の管理情報として記録する。
＜手続き（５）＞
UE２とホスト３１とが通信を開始する。UE２からホスト３１へのパケット送信を行う場合、H(e)NB１ＡのLIPA機能によって、ホームＮＷ３に適合したIPパケット及びMACフレームが生成される。つまり、送信元IPアドレスとしてUE２のIPアドレス（IP1）が指定され、送信元MACアドレスとしてUE２のMACアドレス（MAC1）が使用される。一方、ホスト３１からUE２へのパケット送信を行う場合、ホスト３１は、IP1を宛先IPアドレスとしたIPパケットを生成し、MAC1を宛先MACアドレスとしたMACフレームを生成する。H(e)NB１ＡのLAN-IF１１は、ホスト３１から送出されたMACフレームを受信する。そして、LIPA通信機能部１４は、ホスト３１からのIPパケットに付与されている宛先アドレスを移動通信システム内でのUE２のIPアドレスに変換した後に、無線IF１０を経由してUE２に送信する。
なお、上述の手続き（４）において、アドレス管理部１５は、DHCPサーバ３２から取得したUE２のIPアドレスをペイロードに含むとともに、UE２のMACアドレスが送信元アドレスに指定されたブロードキャストパケット又はマルチキャストパケットをサブネット３４に送出してもよい。これにより、サブネット３４に接続されたレイヤ２スイッチ（不図示）等が保持しているフォワーディング・テーブルがいち早く更新されるため、UE２の移動時におけるサービス中断時間を短縮することができる。
例えば、UE２のIPアドレスがIPv4アドレスである場合、アドレス管理部１５は、宛先をブロードキャストアドレスとしたARP（Address Resolution Protocol）リプライを送信すればよい。また、UE２のIPアドレスがIPv6アドレスである場合、アドレス管理部１５は、Neighbor Advertisement パケットをマルチキャストアドレス宛てに送信すればよい。
図８は、図７を用いて説明したUE２のアタッチ手順の具体例を示すシーケンス図である。図８は、EPSの場合、つまりH(e)NB１ＡがHeNBである場合の例である。ステップＳ１０１では、UE２がHeNB１Ａにアタッチ要求を送信する。アタッチ要求は、UE２のIMSI（IMSI1）又は、一時的に割り当てられた識別子（GUTI（Globally Unique Temporary Identity）、TMSI（Temporary Mobile Subscriber Identity）等）を含む。ステップＳ１０２では、HeNB１ＡがMME５３にアタッチ要求を転送する。ステップＳ１０３及びＳ１０４では、ＭＭＥ５３の主導により、UE２、ＭＭＥ５３、HSS５４の間でユーザ認証が行われる。
ステップＳ１０５では、MME５３がHSS５４に位置更新要求を送信する。位置更新要求は、UE２を識別するためのIMSI（IMSI1）を含む。HSS５４は、UE２の位置更新処理を行うとともに、加入者情報５５に保持されているUE２に関する情報をMME５３に送信する（ステップＳ１０６）。MME５３に送信されるUE２に関する加入者情報は、IMSI1に対応付けられたUE２のMACアドレス（MAC１）を含む。
MME５３は、HSS５４から受信したUE２の加入者情報を参照して適切なP-GW及びS-GWを選択し、選択したP-GW及びS-GWとの間でデフォルトベアラ設定を行う。その後、MME５３は、アタッチ受付（コンテキスト設定要求）メッセージをHeNB１Ａに送信する（ステップＳ１０２）。アタッチ受付メッセージは、APNのIPアドレス情報、GUTI、デフォルトベアラ識別子等の既存の情報に加えて、UE２のMACアドレス（MAC1）を含む。
アタッチ受付（コンテキスト設定要求）メッセージを受信したHeNB１Ａは、UE２との間で無線ベアラ設定を行う（ステップＳ１０８）。さらに、ステップＳ１０９において、HeNB１Ａは、UE２のMACアドレス（MAC1）に対応するIPアドレスの割り当てを求めるためにDHCP要求メッセージをホームNW３（サブネット３４）に送信する。DHCP要求はDHCPサーバ３２によって受信される。ステップＳ１１０では、HeNB１Ａは、DHCPサーバ３２から送信されたUE２のIPアドレス（IP1）を含むDHCP応答を受信する（ステップＳ１１０）。最後に、ステップＳ１１１では、HeNB１Ａは、UE２のLIPA用のMACアドレス（MAC1）をLAN内（サブネット３４内）に報知する。この報知は、上述したように、ARPリプライ又はNeighbor Advertisement パケットをサブネット３４に送信することにより行えばよい。
図９は、図７を用いて説明したUE２のLIPA通信手順の具体例を示すシーケンス図である。図９は、EPSの場合、つまりH(e)NB１ＡがHeNBである場合の例である。ステップＳ２０１では、UE２は、HeNB１Ａとの間に設定されている無線ベアラにホスト３１宛てのＩＰパケットを送信する。
ステップＳ２０２では、HeNB１Ａは、UE２から受信したホスト３１宛てIPパケットの送信元IPアドレスをDHCPサーバ３２から得たアドレス（IP1）に変換する。そして、ステップＳ２０３では、HeNB１Ａは、送信元アドレス変換後のホスト３１宛てIPパケットをペイロードに含み、送信元MACアドレスとしてUE２のMACアドレス（MAC1）が設定されたMACフレームをサブネット３４に送信する。
ステップＳ２０４では、ホスト３１がUE２宛てIPパケットをペイロードに含むMACフレームを送信する。このとき、UE２宛てIPパケットの宛先IPアドレスにはUE２のIPアドレス（IP1）が設定されている。また、ホスト３１が送出するMACフレームの宛先MACアドレスにはUE２のMACアドレス（MAC1）が設定されている。
ステップＳ２０５では、HeNB１Ａがホスト３１から送信されたUE２宛てのMACフレームを受信し、UE２宛てIPパケットを取り出す。そして、HeNB１Ａは、UE２宛てIPパケットの宛先IPアドレスをEPS内におけるUE２のIPアドレス（無線ベアラの終端点に対応付けられたUE２のIPアドレス）に変換する。ステップＳ２０６では、HeNB１Ａは、宛先IPアドレス変換後のIPパケットをUE２との間に設定された無線ベアラに送信する。なお、既に述べたように、HeNB１ＡとUE２の間のGPRS/EPSベアラのUE２側の終端点に対応付けられるIPアドレスとしてDHCPサーバ３２から割り当てられたIPアドレス（IP1）を使用する場合、ステップＳ２０２及びＳ２０５におけるNATは不要である。
続いて以下では、UE２がH(e)NB１ＡからH(e)NB１Ｂに移動した場合について説明する。図１０は、UE２がH(e)NB１Ｂに移動した状態を示す図である。UE２がH(e)NB１Ｂに移動した場合、図７を用いて説明したのと同様の手続き（１）〜（５）が実行される。これにより、移動先のH(e)NB１Ｂは、移動元のH(e)NB１Ａが取得していたのと同じUE２のMACアドレス（MAC1）及びIPアドレス（IP1）を取得できる。このため、移動先のH(e)NB１Ｂは、ホスト３１とUE２の間のLIPA通信を、移動元のH(e)NB１Ａと同じMACアドレス（MAC1）及びIPアドレス（IP1）を用いて継続的に行うことができる。また、移動元のH(e)NB１Ａがアンカーとなる必要がないため、通信経路が冗長となることを回避できる。
また、本実施の形態によれば、企業等を含む通信サービス利用者側におけるUE２へのIPアドレス割当ての管理が容易になるという利点もある。通常、企業等の通信サービス利用者がUE２に割り当てられるIPアドレスの管理を希望する場合、企業NW側に認証サーバを設置し、UE２のIPアドレスの割り当てを行う必要がある。これに対して、本実施の形態では、通信サービス利用者のNWに認証サーバを設置しなくても、利用者側でIPアドレス割当ての管理を行うことができる。その理由は、モバイルコアNW５側とホームNW３（企業NW等）側との間で、レイヤ２（MACレイヤ）管理とレイヤ３（IPレイヤ）管理を分担できるためである。つまり、モバイルコアNW５でのUE２の認証の結果、UE２に一意なMACアドレス（MAC１）の利用が許可され、IP層から上位はホームNW３（企業NW等）で制御可能になるからである。
なお、上述の具体例では、UE２の通信相手がサブネット３４上のホスト３１である場合を示した。しかしながら通信相手は、ホームNW３の他のサブネット（不図示）に接続されたホストであってもよい。また、通信相手は、ホームNW３にH(e)NBを介して接続されている他の移動端末であってもよい。また、通信相手は、BBR３０を介してアクセス可能なIPアクセスNW４（インターネット等）に存在するホストであってもよい。
また、上述した具体例では、DHCPサーバ３２がH(e)NB１Ａ及び１Ｂと同じサブネット３４に存在する場合について説明した。しかしながら、DHCPサーバ３２は、H(e)NB１Ａ及び１Ｂとは異なるサブネット（不図示）に存在してもよい。この場合、DHCPリレー・エージェント機能を有するホストをサブネット３４に配置し、サブネット３４とDHCPサーバ３２との間でDHCP要求及びDHCP応答を中継させればよい。
＜発明の実施の形態２＞
本実施の形態では、上述した実施の形態１で述べた具体例から、UE２のMACアドレス（MAC1）を保持する主体を変更した例について説明する。本実施の形態では、UE２のMACアドレス（MAC1）をUE２自身が保持しており、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、MACアドレス（MAC1）をUE２から取得する。H(e)NB１Ａ及び１ＢによるMACアドレス（MAC１）の取得は、UE２のアタッチ要求受信時、認証完了時、ベアラ設定時等のUE２との間の制御データの送受信が発生するタイミングで行えばよい。
図１１は、本実施の形態にかかる移動通信システムの構成およびUEアタッチ時の手順を示すネットワーク構成図である。例えば、UE２は、図７を用いて説明した手続き（１）にてH(e)NB１Ａに送信するアタッチ要求メッセージにMACアドレス（MAC1）を含めればよい。H(e)NB１Ａが有するアドレス管理部１５は、例えば、UE２からのMACアドレス受信、UE２の認証完了、又はモバイルコアNW５によるUE２のアタッチ受付の完了を契機として、LIPA通信のためにMACアドレス（MAC1）を記録すればよい。
図１２は、UE２アタッチ時の動作の具体例を示すシーケンス図である。図１２の例では、H(e)NB１Ａは、モバイルコアNW５によるUE２のアタッチ完了を契機として、UE２に対応するMACアドレスとしてMAC1を記録する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０１〜Ｓ３０７までは、図８に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０７と概ね同じである。ただし、ステップＳ３０１のアタッチ要求には、UE２のMACアドレス（MAC１）が含まれている点が異なる。また、モバイルコアNW５側の加入者情報５５にMACアドレス（MAC１）が予め記録されていないために、ステップＳ３０６で送信される加入者情報およびステップＳ３０７において送信されるアタッチ受付（コンテキスト設定要求）メッセージにUE２のMACアドレスが含まれていない点が異なる。
図１２のステップＳ３０９〜Ｓ３１２は、図８に示したステップＳ１０８〜Ｓ１１１と同様とすればよい。
＜発明の実施の形態３＞
本実施の形態では、上述した実施の形態１及び２の変形例について説明する。上述の実施の形態２にかかるH(e)NB１Ａ及び１Ｂが有するアドレス管理部１５は、実施の形態１と同様に、UE２のMACアドレスおよびIPアドレスをIMSIと関連付けて保持すればよい。しかしながら、UE２のMACアドレス及びIPアドレスをH(e)NB１Ａ及び１Ｂにて管理するためには、IMSIに替えて他の情報を用いることができる。つまり、移動通信システム内にてUE２を一意に識別可能な他の情報を使用することができる。例えば、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２の端末識別子（IMEI：International Mobile Equipment Identifier）をUE２のMACアドレス及びIPアドレスとの対応付けに使用してもよい。
以下では、UE２のMACアドレス及びIPアドレスとの対応付けにIMEIを使用するよう、実施の形態２を変形した例を示す。図１３は、本実施の形態にかかる移動通信システムの構成およびUEアタッチ時の手順を示すネットワーク構成図である。UE２は、図７を用いて説明した手続き（１）にて送信するアタッチ要求メッセージに、IMSI（IMSI１）及びMACアドレス（MAC1）に加えて、自身のIMEI（IMEI1とする）を含めればよい。H(e)NB１Ａが有するアドレス管理部１５は、例えば、UE２からのMACアドレス受信、UE２の認証完了、又はモバイルコアNW５によるUE２のアタッチ受付の完了を契機として、LIPA通信のためにMACアドレス（MAC1）を記録すればよい。このとき、アドレス管理部１５は、MACアドレス（MAC1）との対応付けにUE２のIMEI（IMEI1）を使用する。
図１４は、UE２アタッチ時の動作の具体例を示すシーケンス図である。ステップＳ４０１では、UE２は、UE２のIMEI（IMEI1）を含むアタッチ要求メッセージを送信する。その後の、ステップＳ４０２〜Ｓ４１２は、図１２に示したステップＳ３０２〜Ｓ３１２と概ね同様とすればよい。ただし、ステップＳ４０８においてアドレス管理部１５がMACアドレス（MAC１）を記録する際の対応付けにUE２のIMEI（IMEI1）を使用する点が異なる。
なお、図１３及び１４の具体例は、発明の実施の形態２の変形として説明したが、発明の実施の形態１を同様に変更してもよいことは勿論である。
＜発明の実施の形態４＞
本実施の形態では、上述した発明の実施の形態１で説明した具体例から、移動端末（UE）の認証に関する機能の配置を変更した例について説明する。大企業が移動通信サービスを利用する場合、企業NWに配置された認証サーバをモバイルコアNWに接続し、企業NW内の認証サーバから移動端末にIPアドレスを割り当てる方式が用いられている。図３は、移動端末の認証を企業NWの認証サーバを用いて行う場合の構成例を示している。なお、図３は、本実施の形態に関する図ではなく、企業NW内にホーム基地局を設置する場合に生じる問題点を説明するために本願発明者が作成した図である。
図３の例では、企業NW（ホームNW３）のサブネット３６に配置されたRADIUS（Remote Authentication Dial In User Service）サーバ等の認証サーバ３７が、ルータ３５を介してモバイルコアNW５に接続されている。認証サーバ３７は、社員が利用する端末の情報３８（以下、社員情報３８と呼ぶ）を保持している。認証サーバ３７は、モバイルコアNW５からの要求に応じて、UE２の認証を行い、認証に成功したUE２のIMSI（IMSI1）に対応付けられたIPアドレス（IP1）をモバイルコアNW５に送信する。モバイルコアNW５は、認証サーバ３７からの応答に含まれるIPアドレス（IP1）を、P-GW52とUE２に設定されるUE２側の終端点のIPアドレスとして使用する。
図３のように認証サーバ３７からUE２にIPアドレスを割り当てた場合、UE２とサブネト３４上のホスト３１の間の通信は、図３の矢印Ｒ４に示すように、モバイルコアNW５及び企業の基幹網を経由して行われる。つまり、UE２は、ホーム基地局（H(e)NB９１Ａ）を介して直接サブネット３４上のホスト３１と通信することはできない（図３の矢印Ｒ３）。このため、通信経路が冗長となる。
一方、図１５は、本願発明の思想を適用したH(e)NB１を企業NWに配置する場合のNW構成例を示している。図１５の認証サーバ３７は、社員情報３８として移動端末（UE）とMACアドレスとの対応関係を管理する。UE２のアタッチを行ってUE２とホスト３１との間でのLIPA通信が開始されるまでの手続きは、図７を用いて説明した手続（１）〜（５）と概ね同じである。ただし、手続き（２）における認証処理が異なる。つまり、図１５の例では、HLR/HSS５４から認証サーバ３７に認証要求が転送され、認証サーバ３７によってUE２の認証が行われる。認証が成功した場合、認証サーバ３７は、社員情報３８にてUE２のIMSI（IMSI1）に対応付けられたMACアドレス（MAC1）をHLR/HSS５４に送信する。
本実施の形態では、モバイルコアNW５と企業側の認証サーバ３７との連携によるUE２の認証手順において、UE２のMACアドレスの払い出しを行う。そして、H(e)NB１Ａ及び１Ｂは、UE２に一意に割り当てられたMACアドレス（MAC１）を用いて、サブネット３４のIPアドレス体系に適合したUE２用のIPアドレス（IP１）を取得する。これにより、H(e)NB１Ａ及び１Ｂが接続されているサブネット３４に適合したIPアドレス（IP１）をUE２に割り当てることが容易となり、LIPAによるホスト３１へのアクセスが可能となり、UE２のH(e)NB間移動時の通信の継続性を向上できる。
＜発明の実施の形態５＞
マクロセルに接続した移動端末からのIPパケットを、加入契約等で予め定められたH(e)NBのアンカーGW機能（SSGN/P-GW機能）まで転送することで、ホームNW３（企業NW等）内のサーバ等のホスト３１と移動端末との間でIP通信を行う機能の検討が行われている。この機能は、「Remote IP Access」と呼ばれている。上述した実施の形態１〜３で述べた移動端末のMACアドレスを利用してIPアドレスの取得・生成を行う手法は、Remote IP Access（以下ではRIPAと呼ぶ）の際にH(e)NBのアンカーGW機能が移動端末用のIPアドレスを取得・生成する際にも利用することができる。
図１６は、RIPAをサポートする移動通信システムの構成例を示している。なお、図１６の例では、UE２がRIPAを行うためのAPNとしてLIPA機能をもつH(e)NB１が指定されているものとする。このAPNの指定は、加入者情報（契約情報）５５に記録しておけばよい。MME５３は、加入者情報５５に含まれている契約APN情報に基づいてUE２とH(e)NB１のゲートウェイ機能（GGSN/P-GW機能）との間のベアラ設定を開始する。
H(e)NB１に接続してLIPA通信を行っていたUE２がマクロセル（UTRAN／EUTRAN７）へハンドオーバした場合を考える。UE２がUTRAN／EUTRAN７経由でユーザNWにアクセスする場合（つまり、RIPAを行う場合）、UE２は、マクロセル（UTRAN／EUTRAN７）に接続し、RIPAを行うためのAPN（Access Point Name）の指定を含むコネクションの設定要求をUTRAN／EUTRAN７に送信する（図１６の丸付き数字１）。このときRIPA用のAPNはLIPA用のAPNと同一であり、例えば、「LIPA」と指定される。UE２からのコネクション設定要求は、MME５３に転送される。
MME５３は、HSS５４との間でUE２の認証処理を行う（図１６の丸付き数字２）。加入者情報５５では、UE２（IMSI１）に対するLIPAのアンカーGW（GGSN/P-GW）としてH(e)NB１が登録されている。このため、MME５３は、UE２とH(e)NB１との間のベアラ設定を開始する。このベアラ設定の際に、H(e)NB１に対して、UE２のMACアドレス（MAC1）が通知される。H(e)NB１のアドレス管理部１５は、UE２のMACアドレス（MAC1）を記録する（図１６の丸付き数字３）。
H(e)NB１においてアンカーGW機能（SSGN/P-GW機能）を担うLIPA通信制御部１４は、UE２のMACアドレス（MAC1）を含むDHCP要求をサブネット３４に送信し、DHCPサーバ３２からUE２用のIPアドレス（IP1）の割り当てを受ける（図１６の丸付き数字１４）。
UE２がホスト３１にアクセスする場合、図１５の丸付き数字５が付された矢印に示す経路が使用される。H(e)NB１とホスト３１との間で送受信されるMACフレーム及びIPパケットに、UE２のMACアドレス（MAC1）及びIPアドレス（IP１）が使用される点は、実施の形態１〜４で述べたLIPAを場合と同様である。
本実施の形態によれば、UE２がフェムトセル（H(e)NB１）からマクロセル（UTRAN/EUTRAN７）へハンドオーバした場合に、ハンドオーバの前後で同一のMACアドレス及びIPアドレスを用いて、UE２とホスト３１との間の通信を継続できる。また、これとは逆に、マクロセル（UTRAN/EUTRAN７）経由でユーザNW3へのRIPAを行っていたUE２が、フェムトセル（H(e)NB１）にハンドーバした場合にも、UE２とホスト３１との間の通信を同一のMACアドレス及びIPアドレスを用いて継続できる。
＜発明の実施の形態６＞
上述した発明の実施の形態１〜５では、ホーム基地局（H(e)NB）がLIPA機能を持つ場合について説明した。しかしながら、ホーム基地局GW（H(e)NB-GW）にLIPA機能を持たせることも検討されている。また、企業等の大規模ユーザのために、ホーム基地局GW（H(e)NB-GW）をユーザNW（ホームNW３）に配置することも検討されている。ホーム基地局（H(e)NB）がUEに一意に割り当てられたMACアドレスを用いてLIPA通信を行うという実施の形態１〜５で述べた技術思想は、ホーム基地局GW（H(e)NB-GW）がLIPA機能を持つ場合にも適用可能である。本実施の形態では、LIPAをサポートするホーム基地局GW（H(e)NB-GW）がホームNW３に配置された移動通信システムに関して説明する。
図１７は、大規模な企業NWの構成例を示している。図１７の例は、企業NW（ホームNW３）の基幹サブネット３６に、２つのH(e)NB-GW５０Ａ及び５０Ｂが配置されている。H(e)NB-GW５０Ａは、サブネット３４Ａに接続されたH(e)NB１Ａ及び１Ｂを管理する。また、H(e)NB-GW５０Ｂは、サブネット３４Ｂに接続されたH(e)NB１Ｃ及び１Ｄを管理する。
さらに、図１７のH(e)NB-GW５０Ａ及び５０Ｂは、実施の形態１〜５で述べたH(e)NB１（１Ａ及び１Ｂ）と同等のLIPA通信機能を有する。つまり、H(e)NB-GW５０Ａ及び５０Ｂは、UE２に一意に割り当てられたMACアドレスを取得して保持することが可能であり、UE２のMACアドレスを用いてLIPA通信を行う。
これにより、UE２のH(e)NB間移動によってLIPA通信を行う際のゲートウェイがH(e)NB-GW５０Ａから５０Ｂに変化した場合であっても、H(e)NB-GW５０Ｂは、H(e)NB-GW５０ＡがLIPA通信に使用していたのと同じUE２のMACアドレス及びIPアドレスを継続して利用できる。
また、本実施の形態によれは、企業の基幹サブネット３６に配置されたH(e)NB-GWからLIPA通信を行う場合に、企業NW（ホームNW３）への接続が許可されたUEをいずれかのH(e)NB-GWに予め関連付けておく必要がない。このよう関連付けの事前設定が必要となると企業ＮＷ内の管理が煩雑になるという問題がある。これに対して、本実施の形態はこのような事前設定（UEとH(e)NB-GWの関連付け）を必要としないため、管理が容易である。
なお、図１７は、H(e)NB-GW５０Ａ及び５０ＢとH(e)NB１Ａ〜１Ｄとの間にIPsec等のセキュアな通信路４１Ａ〜４１Ｄを設定する例を示している。しかしながら、企業ＮＷ内の通信であるH(e)NB-GW５０Ａ及び５０ＢとH(e)NB１Ａ〜１Ｄの間は、IPsec等による暗号化を行わなくてもよい。IPsec等のセキュアな通信路を設定するか否かは、モバイルオペレータ及び利用者（企業）のセキュリティ規約に基づいて適宜定めればよい。一方、企業NW（ホームNW３）とモバイルコアNW５の間の通信を暗号化するために、モバイルコアNW側に、H(e)NB-GW５０Ａ及び５０Ｂと対になるセキュリティ・ゲートウェイを設置してもよい。また、モバイルコアNW５にセキュリティ・ゲートウェイを設置し、このセキュリティ・ゲートウェイと企業NWのルータ３５Ｂとの間でIPsec通信路等のセキュアな通信路を設定してもよい。
図１８は、本実施の形態におけるUE２のアタッチ手順の具体例を示すシーケンス図である。ステップＳ５０１〜Ｓ５０８は、図８に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０８と同様である。ステップＳ５０９では、MME５３からH(e)NB１Ａに送信されるアタッチ受付メッセージをH(e)NB-GW５０Ａが監視し、アタッチ受付メッセージに含まれるUE２のMACアドレス（MAC1）を取得する。その後、H(e)NB-GW５０Ａは、UE２のIPアドレス取得（ステップＳ５１０〜Ｓ５１１）を行い、UE２のMACアドレスをLAN（サブネット３４）内に報知する（ステップＳ５１２）。ステップＳ５１０〜Ｓ５１２は、動作主体がH(e)NB-GW５０Ａである点を除いて、図８のステップＳ１０９〜Ｓ１１１と同様である。
図１９は、本実施の形態におけるUE２のLIPA通信手順の具体例を示すシーケンス図である。図１９のステップＳ６０１〜Ｓ６０６は、ホームNW３とのゲートウェイとして動作する主体がH(e)NB１ＡではなくH(e)NB-GW５０Ａである点を除いて、図９のステップＳ２０１〜Ｓ２０６と同様である。
＜発明の実施の形態７＞
本実施の形態にかかる移動通信システムの構成例を図２０に示す。本実施の形態では、移動端末（UE２）がホーム基地局（H(e)NB１）からマクロセル（UTRAN／EUTRAN７）に移動した場合に、移動端末（UE２）が外部ネットワーク（ホームNW３）にアクセスする際のMACアドレス及びIPアドレスの変化を抑制する例について説明する。ホーム基地局（H(e)NB１）とマクロセル基地局（UTRAN／EUTRAN７）間でのUE２の移動が起こると、外部ネットワーク（ホームNW３）へのゲートウェイがホーム基地局（H(e)NB１）からモバイルコアNW５の外部NW-GW（GGSN/P-GW５２）に変更される。本実施の形態によれば、このようなゲートウェイの変更が発生する場合のサービス中断時間の短縮に寄与し、UE２と外部ネットワーク（ホームNW３）間の通信の継続性を向上できる。
図２０では、ホームNW３とGGSN/P-GW５２の間が、レイヤ２ネットワーク（L2-NW）８により接続されている。L2-NW８は、レイヤ２のブロードキャストフレームが到達可能なネットワークを意味している。つまり、LIPAをサポートするH(e)NB-GW５１Ａ及びモバイルコアNW５内のGGSN/P-GW５２は、同一のサブネット３６に属する。L2-NW８には、広域イーサネット（登録商標）サービス等の商用のレイヤ２接続サービスを利用してもよい。
図２０では、UE２は、ホームNW３に配置されたH(e)NB１に接続している。この場合、H(e)NB-GW５０ＡのLIPA機能によって、UE２は、ホームNW３内のサーバ３９等のホストにモバイルコアNW５を経由せずに直接的にアクセスできる。UE２のアタッチ処理手順、LIPA通信に関する処理手順は、実施の形態６で述べたのと同様とすればよい。
図２１は、UE２がH(e)NB１からマクロセル（UTRAN／EUTRAN７）に移動した場合の動作を示す。始めに、UE２は、UTRAN／EUTRAN７のマクロセル基地局に接続する（図２１の丸付き数字１）。次に、UE２の認証処理が行われる。認証が成功した場合、他の実施の形態で説明したのと同様に、MME５３は、UE２に割り当てられたMACアドレス（MAC１）を取得する（図２１の丸付き数字２）。
続いて、MME５３は、UE２に割り当てられたMACアドレス（MAC1）をGGSN/P-GW５２に通知する（図２１の丸付き数字３）。GGSN/P-GW５２は、MME５３から通知されたUE２のMACアドレス（MAC1）を記録する。GGSN/P-GW５２は、UE２のMACアドレス（MAC1）を使って企業Ａのネットワーク（ホームNW３）のDHCPサーバ３２に問い合わせる。そして、GGSN/P-GW５２は、UE２のMACアドレス（MAC1）に対応付けられたIPアドレス（IP1）をDHCPサーバ３２から取得する（図２１の丸付き数字４）。この後、GGSN/P-GW５２は、サブネット３６に設置されたレイヤ２スイッチ（不図示）のフォワーディング・テーブルをいち早く更新するため、ARPリプライ又はNeighbor Advertisement パケットを送信してもよい。
GGSN/P-GW５２は、上述した実施の形態１〜６で説明したH(e)NB１及びH(e)NB-GW５０Ａ等と同様に、UE２のMACアドレス（MAC1）を使用して、UE２とホームNW３間の通信を行う。つまり、GGSN/P-GW５２は、UE２からの送信IPパケットをサブネット３６に転送する際に、UE２のMACアドレス（MAC1）が宛先MACアドレスに設定されたMACフレームを生成し、これをL2-NW８を介してサブネット３６に送信する。また、GGSN/P-GW５２は、UE２のMACアドレス（MAC1）が宛先MACアドレスに設定されたMACフレームをサブネット３６から受信し、UE２宛てIPパケットを取り出す。そして、GGSN/P-GW５２は、UE２宛てIPパケットの宛先IPアドレスを必要に応じて変換し、UE２宛てIPパケットをUE２に到達可能なベアラに送信する。
本実施の形態によれば、ホーム基地局からマクロセル基地局への移動端末の移動に起因して、外部ネットワーク（ホームNW３）へのゲートウェイがホーム基地局GW（H(e)NBGW５０）からモバイルコアNW５の外部NW-GW（GGSN/P-GW５２）に変更された場合であっても、UE２がホームNW３にアクセスする際のMACアドレス及びIPアドレスの変化が発生しない。このため、本実施の形態は、ゲートウェイの変更が発生する場合のサービス中断時間の短縮に寄与し、UE２と外部ネットワーク（ホームNW３）間の通信の継続性を向上できる。
なお、MME５３がUE２のMACアドレスをGGSN/P-GW５２に通知する際に（図２１の丸付き数字３）、UE２のIPアドレス（IP1）を併せて通知してもよい。この場合、GGSN/P-GW５２によるDHCPサーバ３２への問い合わせを省略してもよい。MME５３は、認証サーバ３７からの応答によって、UE２のMACアドレス（MAC1）と共にIPアドレス（IP1）を受信すればよい。
企業NW（ホームNW３）内のH(e)NB１に接続しているUE２の企業ビル内や敷地内での移動に伴ってH(e)NB１のカバーエリアを外れてしまうと、UE２がマクロセル基地局に接続してしまう場合がある。移動前のUE２が、基幹サブネット３６に設置されたH(e)NB-GW５０ＡのLIPA機能によってホームNW３内のサーバ３９と通信していた場合、サーバ３９との通信経路はGGSN/P-GW５２経由に切り替わる。このとき、モバイルコアNW５とホームNW３との間がレイヤ３接続（IPレイヤ接続）している場合は、IPアドレスの変化によってUE２とサーバ３９との通信が途切れてしまうという問題が生じる。
これに対して、本実施の形態で述べたように、モバイルコアNW５とホームNW３との間をレイヤ２で接続し、移動前後のゲートウェイ（つまりH(e)NB-GW５０ＡおよびGGSN/P-GW５２）の間でUE２のMACアドレスを共通的に利用することで、フェムトセル−マクロセル間の移動を容易に円滑に行うことができる。
なお、本実施の形態に関する上述の説明では、H(e)NB-GW５０がLIPA機能を有する場合について述べた。しかしながら、本実施の形態は、実施の形態１〜５等で説明したH(e)NBがLIPA機能を有する場合にも当然に適用可能である。
＜発明の実施の形態８＞
上述した実施の形態１〜６では、ホーム基地局（H(e)NB）１又はホーム基地局GW（H(e)NB-GW）５０が、UE２のMACアドレスを取得する例について述べた。しかしながら、ホーム基地局（H(e)NB）１は、MACアドレスを直接的に取得するのではなく、UE２のMACアドレスを一意に生成可能なインタフェース識別子を取得し、当該インタフェース識別子からUE２のMACアドレスを生成してもよい。このようなインタフェース識別子の１つに、IPv6のインタフェース識別子（IID：Interface Identifier）がある。IPv6のIIDは、IPv6ホストにIPv6アドレスを割り当てるために使用される。ネットワークプレフィックスとIIDを結合することで、IPv6アドレスが生成される。
本実施の形態にかかる移動通信システムの構成例を図２２に示す。図２２の構成例では、上述した図４の構成から、加入者情報５５の内容が変更されている。図２２に示した加入者情報５５では、UE２のMACアドレスの代わりにUE２のIIDが含まれている。図２２のH(e)NB１Ａは、発明の実施の形態１で述べたMACアドレスの取得手順と同様の手順で、加入者管理部５４からUE２のIIDを受信する。そして、H(e)NB１Ａは、受信したUE２のIIDからUE２のMACアドレスを生成する。
例えば、EUI-64（Extended Universal Identifier - 64bit）形式を利用する場合、64ビット長のIIDから48ビット長のMACアドレスを一意に生成可能である。64ビット長のIIDと46ビット長のMACアドレスとの対応関係を図２３に示す。
＜その他の実施の形態＞
上述した発明の実施の形態１〜７では、3GPPのUMTS及びEPSに本発明を適用する場合について説明した。しかしながら、本発明の適用先は、UMTS及びEPSに限定されるものではない。例えば、Local IP Accessをサポートする3GPP2のホーム基地局に本発明を適用してもよい。また、Local IP AccessをサポートするWiMAXのホーム基地局に本発明を適用してもよい。WiMAXの場合は移動端末がMACアドレスを持っている。このため、実施の形態２で述べたのと同様の手順でホーム基地局が移動端末からMACアドレスを取得して記録すればよい。
また、発明の実施の形態１〜７では、ホームNW３のレイヤ３にIPv4又はIPv6を使用し、ホームNW３のレイヤ２にIEEE802.3シリーズ規格等の有線LAN又はIEEE802.11シリーズ規格等の無線LANを使用する場合について説明した。言い換えると、ホームNW３のレイヤ３アドレスとしてIPv4アドレス又はIPv6アドレスを使用し、ホームNW３のレイヤ２アドレスとしてMACアドレスを使用する場合について説明した。しかしながら、本願発明は、他のレイヤ２及びレイヤ３の組み合わせに対しても適用可能である。
また、上述した各実施の形態は、適宜組み合わせることも可能である。さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨の範囲において種々の変更が可能である。
上述した実施の形態によれば、以下に述べるような利点も得ることができる。
（１）複数台のホーム基地局をホームNW（企業NW等）に設置する場合、移動端末がホーム基地局から他の基地局に移動したとしても、移動前のホーム基地局への依存性がなく、レイヤ３通信が継続される。
（２）ホームNWの管理者は、モバイルオペレータに依存することなく、移動端末に対してレイヤ３アドレスを割り当てる権限を持つことができる。このため、ホームNWの管理者は、ネットワーク管理が行ないやすくなる。
（３）上述の実施の形態で説明したホーム基地局やホーム基地局GWを用いると、3GPP、3GPP2、WiMAXなどの通信装置を装備したノートブックPC（Personal Computer）等が通信する場合に、無線LANで通信している場合と同じようにホームNWにアクセスすることができる。
この出願は、２００９年１０月１３日に出願された日本出願特願２００９−２３６２２８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。
１、１Ａ〜１Ｄ ホーム基地局（H(e)NB）
２ 移動端末（UE）
３ ホームネットワーク
４ IPアクセスネットワーク
５ モバイルコアネットワーク
６ 外部ネットワーク
７ 無線アクセスネットワーク（UTRAN/EUTRAN）
８ レイヤ２ネットワーク（L2-NW）
１０ UTRAN/EUTRAN無線インタフェース
１１ LANインタフェース
１２ 転送処理部
１３ コアNW通信制御部
１４ LIPA通信制御部
１５ アドレス管理部
３０ ブロードバンドルータ
３１ ホスト
３２ DHCPサーバ
３３ ネットワーク情報
３４ サブネット（ブロードキャストドメイン）
３５ ルータ
３６ サブネット（ブロードキャストドメイン）
３７ 認証サーバ
３８ 社員情報
３９ サーバ
４１、４１Ａ〜４１Ｄ 通信路（IPsecトンネル）
５０ ホーム基地局GW（H(e)NB-GW）
５１ RAN-GW（SGSN/S-GW）
５２ 外部NW-GW（GGSN/P-GW）
５３ 移動管理部（MME）
５４ 加入者管理部（HLR/HSS）
５５ 加入者情報

Claims (41)

  1. 移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと、
    前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと、
    前記無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記モバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置され、前記外部ネットワークに接続可能なインタフェースを有するゲートウェイ装置と、
    を備える移動通信システムであって、
    前記ゲートウェイ装置は、
    前記インタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる前記移動端末のレイヤ２アドレスを保持可能に構成され、
    前記移動端末から前記外部ネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記インタフェースを介して前記外部ネットワークに送信するよう構成されている、
    移動通信システム。
  2. 前記ゲートウェイ装置は、さらに、前記移動端末のレイヤ２アドレスが宛先に指定された受信レイヤ２データフレームを前記外部ネットワークから受信したことに応じて、前記受信レイヤ２データフレームに含まれるデータを対応する移動端末に送信するよう構成されている、請求項１に記載の移動通信システム。
  3. 前記送信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが送信元に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記受信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが宛先に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記移動端末のレイヤ３アドレスは、前記外部ネットワークで使用されるレイヤ３アドレス体系に適合しており、前記ゲートウェイ装置のレイヤ３アドレスとは異なる前記移動端末に対応付けられたレイヤ３アドレスである、請求項２に記載の移動通信システム。
  4. 前記移動端末のレイヤ２アドレスは、前記無線通信のレイヤ２では使用されず、前記外部ネットワークのレイヤ２で使用されるアドレスである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  5. 前記移動端末のレイヤ２アドレスは、前記モバイルコアネットワークから供給される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  6. 前記ゲートウェイ装置は、前記モバイルコアネットワークにおける前記移動端末の認証処理、又は前記モバイルコアネットワークへの前記移動端末の位置登録処理に付随して、前記モバイルコアネットワークから前記移動端末のレイヤ２アドレスを取得する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  7. 前記モバイルコアネットワークは、前記移動端末と前記ゲートウェイ装置との対応関係が予め定められていることを条件として、前記移動端末のレイヤ２アドレスを前記ゲートウェイ装置に供給する、請求項６に記載の移動通信システム。
  8. 前記移動端末のレイヤ２アドレスは、前記移動端末から供給される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  9. 前記ゲートウェイ装置は、前記外部ネットワークに配置されたアドレスサーバに対して前記移動端末のレイヤ２アドレスを送信することによって、前記アドレスサーバから前記移動端末のレイヤ３アドレスを取得するよう構成されている、請求項４並びに請求項４に従属する請求項５〜８のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  10. 前記ゲートウェイ装置は、前記移動端末のレイヤ２アドレス及び前記外部ネットワークのレイヤ３アドレス体系に基づいて、前記移動端末のレイヤ３アドレスを生成するよう構成されている、請求項４並びに請求項４に従属する請求項５〜８のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  11. 前記ゲートウェイ装置は、前記移動端末から前記外部ネットワークへの送信データに含まれるレイヤ３データパケットに付与されている送信元アドレスを前記移動端末のレイヤ３アドレスに変換することで、前記送信レイヤ２データフレームを生成する、請求項４に記載の移動通信システム。
  12. 前記外部ネットワークはローカルエリアネットワーク（LAN）であって、
    前記ゲートウェイ装置は、前記無線アクセスネットワークに配置されるとともに、前記LANを経由して前記モバイルコアネットワークに接続できるよう構成されたホーム基地局である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  13. 前記ゲートウェイ装置は、UTRAN又はEUTRANにおける H(e)NB-GWである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  14. 前記ゲートウェイ装置は、UTRANにおけるGGSN又はEUTRANにおけるP-GWであって、前記モバイルコアネットワークに配置される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の移動通信システム。
  15. 移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置されるゲートウェイ装置であって、
    前記外部ネットワークに接続可能なインタフェースと、
    前記インタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる移動端末のレイヤ２アドレスを保持することが可能なアドレス管理手段と、
    前記移動端末から前記外部ネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記インタフェースを介して前記外部ネットワークに送信できるよう構成された通信制御手段と、
    を備える、ゲートウェイ装置。
  16. 前記通信制御手段は、さらに、前記移動端末のレイヤ２アドレスが宛先に指定された受信レイヤ２データフレームを前記外部ネットワークから受信したことに応じて、前記受信レイヤ２データフレームに含まれるデータを対応する移動端末に送信できるよう構成されている、請求項１５に記載のゲートウェイ装置。
  17. 前記移動端末のレイヤ２アドレスは、前記無線通信のレイヤ２では使用されず、前記外部ネットワークのレイヤ２で使用されるアドレスである、請求項１５又は１６に記載のゲートウェイ装置。
  18. 前記送信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが送信元に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記受信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが宛先に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記移動端末のレイヤ３アドレスは、前記外部ネットワークで使用されるレイヤ３アドレス体系に適合しており、前記ゲートウェイ装置のレイヤ３アドレスとは異なる前記移動端末に対応付けられたレイヤ３アドレスである、請求項１６又は請求項１６に従属する請求項１７に記載のゲートウェイ装置。
  19. 前記通信制御手段は、前記モバイルコアネットワークにおける前記移動端末の認証処理、又は前記モバイルコアネットワークへの前記移動端末の位置登録処理に付随して、前記モバイルコアネットワークから前記移動端末のレイヤ２アドレスを取得する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  20. 前記アドレス管理手段は、前記外部ネットワークに配置されたアドレスサーバに対して前記インタフェースを介して前記移動端末のレイヤ２アドレスを送信することによって、前記アドレスサーバから前記移動端末のレイヤ３アドレスを取得するよう構成されている、請求項１８または請求項１８に従属する請求項１９に記載のゲートウェイ装置。
  21. 前記アドレス管理手段は、前記移動端末のレイヤ２アドレス及び前記外部ネットワークのレイヤ３アドレス体系に基づいて、前記移動端末のレイヤ３アドレスを生成するよう構成されている、請求項１８または請求項１８に従属する請求項１９に記載のゲートウェイ装置。
  22. 前記ゲートウェイ装置は、UTRAN又はEUTRANにおける H(e)NB-GWである、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  23. 前記ゲートウェイ装置は、UTRANにおけるGGSN又はEUTRANにおけるP-GWであって、前記モバイルコアネットワークに配置される、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載のゲートウェイ装置。
  24. ローカルエリアネットワーク（LAN）を経由してモバイルコアネットワークに接続できるよう構成され、前記LANと移動端末の間、及び前記モバイルコアネットワークと前記移動端末の間でデータを中継する基地局装置であって、
    前記LANにレイヤ２データフレームを送出可能なLANインタフェースと、
    前記移動端末と無線通信を行う無線インタフェースと、
    前記LANインタフェースを経由した前記モバイルコアネットワークとのデータ送受信を制御するコアネットワーク通信制御手段と、
    前記移動端末と前記LANとの間の前記モバイルコアネットワークを経由しない通信を制御するローカルアクセス通信制御手段と、
    前記LANインタフェースに付与された前記基地局装置のレイヤ２アドレスとは異なる前記移動端末のレイヤ２アドレスを保持することが可能なアドレス管理手段と、
    を備え、
    前記ローカルアクセス通信制御手段は、
    前記移動端末から前記LANへの送信データを受信したことに応じて、前記移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記LANインタフェースを介して前記LANに送信するよう構成されている、
    基地局装置。
  25. 前記ローカルアクセス通信制御手段は、さらに、前記移動端末のレイヤ２アドレスが宛先に指定された受信レイヤ２データフレームを前記LANインタフェースを介して受信したことに応じて、前記受信レイヤ２データフレームに含まれるデータを前記無線インタフェースを介して前記移動端末に送信するよう構成されている、請求項２４に記載の基地局装置。
  26. 前記送信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが送信元に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記受信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが宛先に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記移動端末のレイヤ３アドレスは、前記LANで使用されるレイヤ３アドレス体系に適合しており、前記基地局装置のレイヤ３アドレスとは異なる前記移動端末に対応付けられたレイヤ３アドレスである、請求項２５に記載の基地局装置。
  27. 前記移動端末のレイヤ２アドレスは、前記無線通信のレイヤ２では使用されず、前記LANのレイヤ２で使用されるアドレスである、請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の基地局装置。
  28. 前記移動端末のレイヤ２アドレスは、前記モバイルコアネットワークから供給される、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の基地局装置。
  29. コアネットワーク通信制御手段は、前記モバイルコアネットワークにおける前記移動端末の認証処理、又は前記モバイルコアネットワークへの前記移動端末の位置登録処理に付随して、前記モバイルコアネットワークから前記移動端末のレイヤ２アドレスを取得する、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の基地局装置。
  30. 前記移動端末のレイヤ２アドレスは、前記移動端末から供給される、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の基地局装置。
  31. 前記アドレス管理手段は、前記移動端末の割り当てられたインタフェース識別子を取得し、前記インタフェース識別子を用いて前記移動端末のレイヤ２アドレスを生成する、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の基地局装置。
  32. 前記アドレス管理手段は、前記LANインタフェースを介してアドレスサーバに前記移動端末のレイヤ２アドレスを送信することによって、前記アドレスサーバから前記移動端末のレイヤ３アドレスを取得する、請求項２７並びに請求項２７に従属する請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の基地局装置。
  33. 前記アドレス管理手段は、前記移動端末のレイヤ２アドレス及び前記LANのレイヤ３アドレス体系に基づいて、前記移動端末のレイヤ３アドレスを生成する、請求項２７並びに請求項２７に従属する請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の基地局装置。
  34. 前記ローカルアクセス通信制御手段は、前記移動端末から前記LANへの送信データに含まれるレイヤ３データパケットに付与されている送信元アドレスを前記移動端末のレイヤ３アドレスに変換することで、前記送信レイヤ２データフレームを生成する、請求項２７に記載の基地局装置。
  35. 前記LANインタフェースは、ブロードキャストアドレスまたはマルチキャストアドレスが宛先に指定され、前記移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定されたレイヤ２データフレームを前記LANに送信する、請求項２４〜３４のいずれか１項に記載の基地局装置。
  36. ゲートウェイ装置の制御方法であって、
    前記ゲートウェイ装置は、移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置され、前記外部ネットワークに接続可能なインタフェースを備え、
    前記方法は、
    （ａ）前記インタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる移動端末のレイヤ２アドレスを取得すること、及び
    （ｂ）前記移動端末から前記外部ネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記インタフェースを介して前記外部ネットワークに送信すること、
    を備える、制御方法。
  37. （ｃ）前記移動端末のレイヤ２アドレスが宛先に指定された受信レイヤ２データフレームを前記外部ネットワークから受信したことに応じて、前記受信レイヤ２データフレームに含まれるデータを対応する移動端末に送信すること、
    をさらに備える、請求項３６に記載の制御方法。
  38. 前記送信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが送信元に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記受信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが宛先に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記移動端末のレイヤ３アドレスは、前記外部ネットワークで使用されるレイヤ３アドレス体系に適合しており、前記ゲートウェイ装置のレイヤ３アドレスとは異なる前記移動端末に対応付けられたレイヤ３アドレスである、請求項３７に記載の制御方法。
  39. ゲートウェイ装置に関する制御をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記ゲートウェイ装置は、移動端末との間で無線通信を行う無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの境界又は前記無線アクセスネットワークに接続されたモバイルコアネットワークと外部ネットワークとの境界に配置され、前記外部ネットワークに接続可能な第１のインタフェース、及び前記移動端末と通信可能な第２のインタフェースを備え、
    前記制御は、
    （ａ）前記第１のインタフェースに付与された前記ゲートウェイ装置のレイヤ２アドレスとは異なる移動端末のレイヤ２アドレスを取得すること、及び
    （ｂ）前記移動端末から前記外部ネットワークへの送信データを受信したことに応じて、対応する移動端末のレイヤ２アドレスが送信元に指定された送信レイヤ２データフレームを前記外部ネットワークに送信するよう、前記第１のインタフェースを制御すること、
    を備える、プログラム。
  40. （ｃ）前記移動端末のレイヤ２アドレスが宛先に指定された受信レイヤ２データフレームを前記外部ネットワークから受信したことに応じて、前記受信レイヤ２データフレームに含まれるデータを対応する移動端末に送信するよう、前記第２のインタフェースを制御すること、
    をさらに備える、請求項３９に記載のプログラム。
  41. 前記送信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが送信元に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記受信レイヤ２データフレームは、前記移動端末のレイヤ３アドレスが宛先に指定されたレイヤ３データパケットをペイロードに含み、
    前記移動端末のレイヤ３アドレスは、前記外部ネットワークで使用されるレイヤ３アドレス体系に適合しており、前記ゲートウェイ装置のレイヤ３アドレスとは異なる前記移動端末に対応付けられたレイヤ３アドレスである、請求項４０に記載のプログラム。
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