JP5888408B2 - 通信システム、経路制御方法及び経路制御装置 - Google Patents

通信システム、経路制御方法及び経路制御装置 Download PDF

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Description

本発明は通信システムに関し、特に通信システム内の経路制御を経路制御装置が行う通信システムに関する。
近年、複数の仮想マシンを１台の物理サーバ上で稼働させることにより、柔軟なシステム構成を実現することが提案されている。このようなシステムでは、稼働中の仮想マシンを止めずに他の物理サーバや、メモリ領域に仮想マシンを移動させるライブマイグレーション技術によって障害回避やシステムの負荷分散等を実現している。
特許文献１には、複数のコンピュータがネットワークを介して接続されたコンピュータシステムにおいて、ネットワークの管理及びコンピュータの管理を一元的に管理するために、ＶＭ管理装置及びオープンフローコントローラを用いてコンピュータシステムを管理する構成が開示されている。オープンフローコントローラは、パケットのＭＡＣアドレスに応じて、通信を行う仮想マシンを切り替えることにより、仮想マシンのマイグレーションに伴うネットワーク側から見た仮想マシンの停止を短縮することができる。
ここで、上述したオープンフローコントローラは、ＯｐｅｎＦｌｏｗコンソーシアムにより標準スペックが策定される技術である。ＯｐｅｎＦｌｏｗを用いたネットワークにおいては、ＯｐｅｎＦｌｏｗコントローラを用いてネットワークを集中制御することによって、ネットワークの運用を簡素化する。さらに、ＯｐｅｎＦｌｏｗを用いたネットワークにおいては、フロー単位で経路制御を行うことにより、柔軟なルーティングを実現することができるため、耐障害性を高めることができる。
特開２０１１−０７０５４９号公報
ここで、ＯｐｅｎＦｌｏｗを用いた制御を行う対象となるネットワークとして、３ＧＰＰ ＥＰＳ（ Evolved Packet System ）アーキテクチャがあげられる。３ＧＰＰの技術仕様書において規定されているＥＰＳは、ＬＴＥ（ Long Term Evolution ）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）、ＧＥＲＡＮ(GSM(登録商標) EDGE Radio Access Network)、およびＷｉＦｉ（登録商標）などに代表されるＮｏｎ−３ＧＰＰアクセスなどで実現される高速無線通信と、ＥＰＣ（ Evolved Packet Core ）で提供される柔軟なコアネットワークとで構成される。３ＧＰＰ ＥＰＳアーキテクチャでは、端末と通信する基地局と、外部網と接続されるゲートウェイ装置（ＰＧＷ： Packet Data Network GW ）との間のユーザデータ伝送路には、モビリティアンカー装置として動作するＳＧＷ（ Serving GW ）が介在する。つまり、ユーザデータは、移動通信装置を示すＵＥと、ＬＴＥに用いられる基地局（ eNB ）、Ｗ−ＣＤＭＡに用いられる基地局装置（ ＲＮＳ ）、もしくは、ＧＥＲＡＮに用いられる基地局装置（ＢＳＳ）と、ＳＧＷと、ＰＧＷとを介して転送される。ここで、ユーザデータ伝送路上に多くの処理装置が配置されると、ＯＰＥＸ及びＣＡＰＥＸ悪化、つまり設備投資および運用コストが過剰になるという問題を引き起こすとともに、ユーザデータの伝送に遅延を生じさせるという問題がある。そこで、柔軟なルーティングを実現することができるＯｐｅｎＦｌｏｗを３ＧＰＰ ＥＰＳアーキテクチャに導入したネットワークの運用が望まれている。
本発明はこのような課題を解決するために、通信ネットワークにおいて柔軟なルーティングを実現することができる通信システム及び経路制御方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様にかかる通信システムは、データ転送装置と、前記データ転送装置から転送されたデータに対して所定のデータ処理を行うゲートウェイと、前記データ転送装置へ仮想中継装置を宛先とするデータが送信された場合に、前記データの宛先を前記ゲートウェイに設定し、前記データを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記データ転送装置を制御する経路制御手段と、を備えるものである。
本発明の第２の態様にかかる経路制御方法は、データ転送装置と、前記データ転送装置から転送されたデータに対して所定のデータ処理を行うゲートウェイとから構成される通信システムの経路制御方法であって、前記データ転送装置へ仮想中継装置を宛先とするデータが送信された場合に、前記データの宛先を前記ゲートウェイに設定し、前記データを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記データ転送装置を制御するものである。
本発明により、通信ネットワークにおいて柔軟なルーティングを実現することができる通信システム及び経路制御方法を提供することができる。
実施の形態１にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態１にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態１にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態１にかかる通信システムに設定されるＥＰＳベアラを説明する図である。 実施の形態１にかかるルーティングテーブルを説明する図である。 実施の形態１にかかるアタッチ処理の流れを示す図である。 実施の形態１にかかるＵＥがRRC Connection Reconfiguration を受信した後の処理の流れを示す図である。 実施の形態１にかかる経路制御処理の流れを示す図である。 実施の形態２にかかるハンドオーバ時の経路制御処理の流れを示す図である。 実施の形態２にかかるハンドオーバ時の経路制御処理の流れを示す図である。 実施の形態２にかかるハンドオーバ時の経路制御処理の流れを示す図である。 実施の形態３にかかるＵＥがＩｄｌｅ状態へ遷移する場合の処理の流れを示す図である。 実施の形態２にかかるＵＥがＳｅｒｖｉｃｅ Ｒｅｑｕｅｓｔを行う場合の処理の流れを示す図である。
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明は、ＯｐｅｎＦｌｏｗ、ＶＸＬＡＮ、ＮＶＧＲＥ、ＤＯＶＥ、Ｃｉｓｃｏ ＮＥＸＵＳ、Ｊｕｎｉｐｅｒ ＱＦａｂｒｉｃ（登録商標）等に適用することが可能である。下記の実施の形態においては、主にＯｐｅｎＦｌｏｗを用いた例について説明する。はじめに、本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成例について説明する。図１の通信システムは、データ転送装置１１と、ゲートウェイ１２と、経路制御装置１３とを備えている。
データ転送装置１１は、例えばＭＡＣレイヤ等に基づいてデータを転送するスイッチや、ＩＰアドレス等に基づいてデータを転送するルータ等であってもよい。
ゲートウェイ１２は、データ転送装置から転送されたデータに対して所定のデータ処理を行う。データ転送装置から転送されたデータとは、例えば、パケットデータ等であってもよい。所定のデータ処理には、例えば、パケットデータの送信元アドレスを用いた認証処理や、パケットデータの格納処理、データを表示装置へ表示させる表示処理等、様々な処理が含まれる。さらに、データ処理には、受信したデータを他の装置へ転送するデータ転送処理が含まれてもよい。
経路制御装置１３は、データ転送装置１１に対して仮想中継装置１４を宛先とするデータが送信された場合に、宛先をゲートウェイ１２に設定し、データを仮想中継装置１４へ転送させることなく送信されたデータをゲートウェイ１２へ経路変更させるようにデータ転送装置１１を制御する。
仮想中継装置１４について以下に説明する。例えば、ゲートウェイ間のデータ転送を行う際に、必ず中継装置を介してデータ転送を行う場合がある。また、ゲートウェイと中継装置との間には、ルータ等のデータ転送装置が１つもしくは複数配置されてもよい。このような場合、ゲートウェイは、宛先アドレスとして中継装置を設定する。中継装置は、自装置宛てのアドレスが設定されたデータを受信し、他のゲートウェイへ転送する。
ここで、ネットワークの再設計を行う際に、ＯＰＥＸ及びＣＡＰＥＸの削減等を目的として中継装置を削除することがある。もしくは、中継装置の機能を他のゲートウェイや制御装置等へ搭載することにより、中継装置が不要となる場合がある。ネットワークの設計変更に伴い、ゲートウェイの宛先アドレスを中継装置から他の装置へ変更しようとした場合、複数のゲートウェイにおいてアドレス変更作業を実施する必要があり、ネットワーク管理者等に負担が生じる。そのため、ゲートウェイにおける宛先アドレスには、既存の中継装置のアドレスを設定したままにし、ルータ等のデータ転送装置のルーティングテーブルを変更することにより、宛先アドレスとして中継装置のアドレスが設定されたデータを、他のゲートウェイへ経路変更することができる。
つまり、仮想中継装置とは、ネットワーク上に実際には存在しない中継装置であってもよい。さらに、ゲートウェイに宛先アドレスとして仮想中継装置を設定し、ルータ等のデータ転送装置のルーティングテーブルを更新することによりゲートウェイの設定変更等を行うことなくゲートウェイ間の経路変更を可能とする。また、ゲートウェイが、宛先アドレスとして必ず中継装置を設定するように規定されているネットワークにおいても、本発明は有効である。
以上説明したように、図１の通信システムにおいて経路制御装置を用いることにより、ルータ等のデータ転送装置１１におけるルーティング制御を行うことが可能となる。これにより、データ転送装置１１へ宛先アドレスを仮想中継装置とするデータが送信された場合においても、経路制御装置が宛先アドレスをゲートウェイへ変更させるようにデータ転送装置１１を制御することができる。これにより、宛先アドレスとして仮想中継装置が設定されている場合に、実際に中継装置を用いることなく、ゲートウェイへデータを転送することができる。これにより、中継装置を削減することができるため、ネットワークを管理するオペレータにおいてＯＰＥＸ及びＣＡＰＥＸを削減することができる。
続いて、図２を用いて本発明の実施の形態１にかかる通信システムの詳細な構成例について説明する。図２の通信システムは、ＲＡＮ（Radio Access Network）２０とＥＰＣ３０（Evolved Packet Core）とから構成されている。ＲＡＮ２０及びＥＰＣ３０は、３ＧＰＰ技術仕様書に規定されている構成である。ＲＡＮ２０は、無線アクセスを介してユーザと接続されるネットワークである。ＥＰＣ３０は、多様なアクセス網を共通的に収容するシステムである。
ＲＡＮ２０は、ｅＮＢ２１と、Ｒｏｕｔｅｒ２２と、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）２３と、ＦＣ（Flow Controller）２４とを備えている。ＥＰＣ３０は、Ｒｏｕｔｅｒ３１と、ＰＧＷ３２と、Ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｒｖｅｒ３３とを備えている。またＭＭＥ２３と、ＦＣ２４とは連携して動作しており、さらに、ＦＣ２４は、ｐＳＧＷ（仮想ＳＧＷ）２５の機能も有する。ＭＭＥ２３とＦＣ２４とは同一の装置を用いて構成されてもよく、別々の装置を用いて構成されてもよい。
ＦＣ２４とＭＭＥ２３を同一の装置として構成された場合には、ＦＣ２４が提供するフロー制御とＭＭＥ２３が提供するモビリティ制御を同一装置内で連携することで処理の高速化が図れ、経路制御によるサービス性の劣化（サービスの瞬断など）を防ぐ事が可能となる。
ｅＮＢ２１は、無線方式として、３ＧＰＰにおいて規定されているＬＴＥ方式を用いて通信端末と通信を行う基地局である。通信端末は、携帯電話端末等の移動通信端末や、ＭＴＣ（Machine Type Communication）に用いられる端末を含む。Ｒｏｕｔｅｒ２２及びＲｏｕｔｅｒ３１は、ＩＰアドレス及びその他の識別子を用いて隣接する装置との間でデータを転送する。その他の識別子とは、例えばＴＥＩＤ（Tunnel Endpoint Identifier）等であってもよい。ＴＥＩＤは、装置間に設定されるベアラーのエンドポイントとなる装置を識別するＩＤである。つまり、ＴＥＩＤは、ベアラーの両端となる装置を識別するＩＤである。例えば、ｅＮＢ及びＳＧＷ間、ＳＧＷ及びＰＧＷ間もしくはｅＮＢ及びＰＧＷ間にＴＥＩＤを用いたベアラーが設定されてもよい。Ｒｏｕｔｅｒ２２及びＲｏｕｔｅｒ３１は、ＩＰアドレスと転送先の装置とを関連付けたルーティングテーブルを用いてデータの転送処理を実行してもよい。
ＭＭＥ２３は、無線方式として３ＧＰＰにおいて規定されているＬＴＥ方式を用いて通信を行う通信端末のモビリティ管理、セッション管理及びサービス管理を行う。
ＦＣ２４は、ｅＮＢ２１とＰＧＷ３２との間の伝送経路をフロー単位で決定し、決定した経路をＲｏｕｔｅｒ２２及び３１へ通知する。Ｒｏｕｔｅｒ２２は、ＦＣ２５より通知された経路情報に従ってデータ転送を行う。ここで、フローとは、Ｌ１（物理ポート等）、Ｌ２（ＭＡＣ）、Ｌ３（ＩＰ）、Ｌ４（ポート番号）の各レイヤの任意のアドレスもしくは、Ｌ１（物理ポート等）、Ｌ２（ＭＡＣ）、Ｌ３（ＩＰ）、Ｌ４（ポート番号）の各レイヤの任意のアドレスおよびフロー制御のための識別子の組み合わせで特定される通信トラヒックである。さらに、フロー単位とは、ＩＰアドレス及びＴＥＩＤにより定まるＥＰＳベアラー毎もしくは複数のＥＰＳベアラーの組み合わせ等であってもよい。さらに、フロー単位とは、加入者（ＵＥ）毎もしくはサービス毎等であってもよい。
ＦＣ２４は、特定のルールに従って各レイヤのアドレスもしくは識別子を組み合わせることによって通信トラヒックを特定する。ＦＣ２４において決定された経路であって、Ｒｏｕｔｅｒ２２及びＲｏｕｔｅｒ３１へ通知する経路情報をルーティングポリシーと称する。
ＰＧＷ３２は、ＥＰＣ３０とＥｘｔｅｒｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋに配置されているＳｅｒｖｉｃｅ ｓｅｒｖｅｒ３３との間のインタフェース機能を有する論理ノードである。つまり、ＥＰＣ３０内の通信装置とＳｅｒｖｉｃｅ ｓｅｒｖｅｒ３３との間におけるデータの送受信は、ＰＧＷ３２を介しておこなわれる。
Ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｒｖｅｒ３３は、Ｅｘｔｅｒｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ内に配置されているサーバ装置であって、例えば、Ｗｅｂサーバや、動画データを保持するストレージ装置等であってもよい。
次に、図２の通信システム内のデータの流れについて説明する。ｅＮＢ２１は、ユーザが発信したユーザトラヒック（UL Traffic）を、Ｒｏｕｔｅｒ２２を介してＰＧＷ３２へ送信する。Ｒｏｕｔｅｒ２２は、宛先アドレスと転送先の装置とが関連付けられているルーティングテーブルを用いて、ｅＮＢ２１から送信されたユーザトラヒックを、ＰＧＷ３２へ転送する。
ここで、ｐＳＧＷは、３ＧＰＰ標準で規定される論理ノードであるＳＧＷであるが、実際に装置としては、着信動作を実現するため、便宜上ＭＭＥに内在している。ただし、図２で示す様にｐＳＧＷは、ｅＮＢとＰＧＷ間で送受信されるユーザデータは扱わない。
続いて、図３を用いて図２とは異なる通信システムの詳細な構成例について説明する。図３の通信システムは、図２の通信システムにおけるｅＮＢ２１を、ＲＮＣ４１へ置き換え、ＭＭＥ２３をＳＧＳＮ４２へ置き換えた構成であり、その他の構成は図２と同様である。ＲＮＣ４１は、主に３Ｇシステムにおいて用いられる基地局を制御する。例えば、ＲＮＣ４１は、基地局間におけるハンドオーバ制御等を行う。ＳＧＳＮ４２は、３Ｇシステムに用いられる無線アクセスシステムと接続され、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ及びＣ−Ｐｌａｎｅデータのデータ処理を行う。図３のＲＮＣ４１及びＳＧＳＮ４２以外の構成は、図２と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、図３において、ＲＮＣの代わりにＢＳＣ（Base Station Controller）を用いて、いわゆる２Ｇシステムへ本発明を適用することも可能である。
続いて、図４を用いて図２の通信システムに設定されるＥＰＳベアラについて説明する。はじめに、本発明を適用しない場合のＥＰＳベアラについて説明する。本発明を適用しない場合、ｅＮＢ２１とｐＳＧＷ２５との間、さらに、ｐＳＧＷ２５とＰＧＷ３２との間に、それぞれＥＰＳベアラが設定される。ｅＮＢ２１とｐＳＧＷ２５との間のＥＰＳベアラは、ＴＥＩＤとしてＰ及びＱが設定される。ＴＥＩＤ−Ｐは、ｐＳＧＷ２５に設定されるＴＥＩＤ値であり、ＴＥＩＤ−Ｑは、ｅＮＢ２１に設定されるＴＥＩＤ値である。ｅＮＢ２１は、ｐＳＧＷ２５宛のＵｐｌｉｎｋトラヒック（UL traffic）を、ＴＥＩＤ−Ｐが設定されたＥＰＳベアラを用いて送信する。さらに、ｐＳＧＷ２５は、ｅＮＢ２１宛のＤｏｗｎｌｉｎｋトラヒック（DL traffic）を、ＴＥＩＤ−Ｑが設定されたＥＰＳベアラを用いて送信する。
Ｒｏｕｔｅｒ２２は、図５に示すＩＰアドレスと装置との対応表（もしくはルーティングテーブル）に従ってデータを転送する。つまり、ＩＰアドレスとしてIP add #AとｐＳＧＷ２５とが対応付けられ、IP add #BとＰＧＷ３２とが対応付けられ、IP add #CとｅＮＢ２１とが対応付けられている。
ｐＳＧＷ２５とＰＧＷ３２との間のＥＰＳベアラは、ＴＥＩＤとしてＯ及びＮが設定される。ＴＥＩＤ−Ｏは、ＰＧＷ３２に設定されるＴＥＩＤ値であり、ＴＥＩＤ−Ｎは、ｐＳＧＷ２５に設定されるＴＥＩＤ値である。ｐＳＧＷ２５は、ＰＧＷ３２宛のUL trafficを、ＴＥＩＤ−Ｏが設定されたＥＰＳベアラを用いて送信する。さらに、ＰＧＷ３２は、ｐＳＧＷ２５宛のDL trafficを、ＴＥＩＤ−Ｎが設定されたＥＰＳベアラを用いて送信する。さらに、Ｒｏｕｔｅｒ３１は、図５に示すＩＰアドレスと装置との対応表（もしくはルーティングテーブル）に従ってデータを転送する。
次に、本発明を適用した場合のＥＰＳベアラについて説明する。図４においては、ＭＭＥ２３とＦＣ２４とｐＳＧＷ２５とが同一の装置として構成されている。本発明を適用した場合、ｅＮＢ２１とＰＧＷ３２との間にＥＰＳベアラが設定される。ｅＮＢ２１とＰＧＷ３２との間のＥＰＳベアラは、ＴＥＩＤとしてＯ及びＱが設定される。
ｅＮＢ２１とＰＧＷ３２との間のＥＰＳベアラにおける動作について説明する。ｅＮＢ２１は、UL traffic を送信する場合、本発明が適用されない場合と同様に、宛先ＩＰアドレスをIP add #A 、ＴＥＩＤをＰとしてデータをＲｏｕｔｅｒ２２へ送信する。ここで、Ｒｏｕｔｅｒ２２は、宛先ＩＰアドレスとしてIP add #A、宛先ＴＥＩＤとしてＴＥＩＤ−Ｐ が設定されているデータについては、宛先ＩＰアドレスをＰＧＷ３２と対応付けられているIP add #B 、宛先ＴＥＩＤとしてＴＥＩＤ−Ｏへ変更する。このようにすることにより、ｐＳＧＷ２５を経由することなく、ｅＮＢ２１とＰＧＷ３２とにおいて終端するＥＰＳベアラが設定される。
ＰＧＷ３２からｅＮＢ２１へ送信されるDL traffic についても同様に、ＰＧＷ３２は、宛先ＩＰアドレスをIP add #A 、ＴＥＩＤをＮとしてデータをＲｏｕｔｅｒ３１へ送信する。Ｒｏｕｔｅｒ３１は、宛先ＩＰアドレスとしてIP add #A、宛先ＴＥＩＤとしてＴＥＩＤ−Ｎが設定されているデータについては、宛先ＩＰアドレスをｅＮＢ２１に対応付けられているIP add #C 、宛先ＴＥＩＤとしてＴＥＩＤ−Ｑへ変更する。Ｒｏｕｔｅｒ３１は、宛先ＩＰアドレスを変更したデータをｅＮＢ２１へ送信する。
続いて、図６を用いて本発明の実施の形態１にかかる、ＵＥ（User Equipment）のアタッチ処理の流れについて説明する。ＵＥは、３ＧＰＰのシステムにおいて用いられる移動通信装置等を示す呼称である。また、本図においては、ＭＭＥ２３、ＦＣ２４及びｐＳＧＷ２５は、同一装置を用いて構成されているとする。この装置をコンボノードと称する。はじめに、ＵＥは、移動通信ネットワークへの登録を要求するために、ＡＴＴＡＣＨ信号をコンボノード（ＭＭＥ２３）へ送信する（Ｓ１１）。ここで、コンボノード（ＭＭＥ２３）とは、コンボノードにおけるＭＭＥ２３の機能を用いることを示している。以下に記載するコンボノード（ＦＣ２４）及びコンボノード（ｐＳＧＷ２５）についても同様である。次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ＡＴＴＡＣＨ信号を送信したＵＥに関して、認証処理等を実行する（Authentication/Security procedure ;Ｓ１２）。次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ＵＥの加入者情報等を取得するために、ＨＳＳ（Home Subscriber Server）に対してUpdate Location request を送信する（Ｓ１３）。ＨＳＳは、Update Location request への応答信号としてUpdate Location Ackを送信する（Ｓ１４）。Update Location Ack には、ＵＥが接続するＡＰＮ（Access Point Name）に関する情報が含まれている。
次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ＡＰＮ情報に基づいて、ＳＧＷ及びＰＧＷのアドレス解決処理を行う（Ｓ１５）。具体的には、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、通知されたＡＰＮに対応するＰＧＷのアドレスを抽出する。また、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、同じ装置内において搭載されているｐＳＧＷ２５のアドレスも抽出する。
次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ＰＧＷ３２との間においてＥＰＳベアラを確立するために、ＰＧＷ３２へCreate session request を送信する（Ｓ１６）。Create session request には、ｐＳＧＷ２５に設定されているIP add #A とＴＥＩＤ−Ｎとが含まれる。ＰＧＷ３２は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へCreate session request への応答信号としてCreate session Response を送信する（Ｓ１７）。Create session Response には、ＰＧＷ３２に設定されているIP add #B とＴＥＩＤ−Ｏとが含まれる。
次に、コンボノード（ＦＣ２４）は、Ｒｏｕｔｅｒ２２に対してRouting policy update を送信する（Ｓ１８）。Routing policy update には、宛先ＩＰアドレスとしてIP add #A が設定されており、さらにＴＥＩＤ−Ｐが設定されたデータが送信された場合、宛先ＩＰアドレスをIP add #B 、ＴＥＩＤをＴＥＩＤ−Ｏに変更してデータを転送することが規定されている。Ｒｏｕｔｅｒ２２は、通知されたルーティイングポリシーを反映すると、コンボノード（ＦＣ２４）へ、Routing policy update ack を送信する（Ｓ１９）。
次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ｅＮＢ２１に対して、Initial Context Setup Request/Attach Accept を送信する（Ｓ２０）。Initial Context Setup Request/Attach Accept には、ｐＳＧＷ２５に関する情報として、ｐＳＧＷ２５に設定されるIP add #A 及びＴＥＩＤ−Ｐとが含まれている。
次に、ｅＮＢ２１は、ＵＥに対して、RRC Connection Reconfiguration を通知する（Ｓ２１）。
続いて、図７を用いてＵＥがRRC Connection Reconfiguration を受信した後の処理の流れについて説明する。図６のステップＳ２１において、ＵＥがRRC Connection Reconfiguration を受信した後、ＵＥは、ｅＮＢ２１に対してRRC Connection Reconfiguration Complete を送信する（Ｓ２２）。次に、ｅＮＢ２１は、コンボノード（ＭＭＥ２３）に対して、Initial Context Setup Response を送信する（Ｓ２３）。Initial Context Setup Response には、ｅＮＢ２１に設定されるIP add #C 及びＴＥＩＤ−Ｑが含まれている。
次に、コンボノード（ＦＣ２４）は、Ｒｏｕｔｅｒ３１に対してRouting policy update を送信する。Routing policy update には、宛先ＩＰアドレスとしてIP add #A が設定おり、さらにＴＥＩＤ−Ｎが設定されたデータが送信された場合、宛先ＩＰアドレスをIP add #C 、ＴＥＩＤをＴＥＩＤ−Ｑに変更してデータを転送することが規定されている。Ｒｏｕｔｅｒ３１は、通知されたルーティングポリシーを反映すると、コンボノード（ＦＣ２４）へ、Routing policy update ack を送信する（Ｓ２５）。
以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかるコンボノードを用いることにより、ＵＥのアタッチ手順に、Ｒｏｕｔｅｒ２２及び３１のルーティングポリシーの変更処理を含めることができる。つまり、アタッチ手順において、コンボノード（ＦＣ２４）は、Ｒｏｕｔｅｒ２２及び３１にｅＮＢ２１及びＰＧＷ３２のＩＰアドレス及びＴＥＩＤを通知された場合に、Ｒｏｕｔｅｒ２２及び３１に対して、ｐＳＧＷ２５を宛先とするデータを、ＰＧＷ３２もしくはｅＮＢ２１へ直接転送させるようにルーティングポリシーを変更させることができる。
さらに、ＭＭＥ２３、ＦＣ２４及びｐＳＧＷ２５を同一装置で実現する、もしくは、ＭＭＥ２３、ＦＣ２４及びｐＳＧＷ２５を連携して動作させることにより、ＭＭＥ２３とｐＳＧＷ２５との間で送受信される信号を省略することができる。例えば、ＭＭＥ２３は、ｅＮＢ２１からDL traffic を受信するためのアドレス情報（ＩＰアドレス及びＴＥＩＤ）を取得した場合、ｐＳＧＷ２５に対して取得した情報を通知する信号を省略することができる。例えば、省略される信号には、３ＧＰＰ技術仕様書に規定されているアタッチ手順におけるModify Bearer Request 及びModify Bearer Response がある。
続いて、図８を用いて経路制御処理の流れについて、図６及び図７とは異なる例について説明する。はじめに、ＵＥは、外部ネットワークのＳｅｒｖｉｃｅ ｓｅｒｖｅｒ３３へ接続するために、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、PDN Connectivity Request を送信する（Ｓ３１）。PDN Connectivity Request には、ＡＰＮに関する情報が含まれている。
ステップＳ３２〜４２は、図６におけるステップＳ１５〜Ｓ２１及び図７におけるステップ２２〜２５と同一であるため詳細な説明を省略する。
（実施の形態２）
続いて、図９を用いてハンドオーバ時の経路制御処理の流れについて説明する。図９は、Ｓ１を用いたハンドオーバ時（S1 based HO）の経路制御処理の流れについて示している。Ｓ１は、ｅＮＢとＭＭＥとの間のインタフェースである。本図においては、ｅＮＢ２１が移動元のｅＮＢ（Source eNB）であり、ｅＮＢ５１が移動先のｅＮＢ（Target eNB）である。
はじめに、ｅＮＢ２１は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、Handover required を送信する（Ｓ５１）。次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、移動先のｅＮＢであるｅＮＢ５１へHandover request を送信する（Ｓ５２）。Handover request には、ｐＳＧＷ２５に設定されたIP add #A 及びＴＥＩＤ−Ｐ情報が含まれている。次に、ｅＮＢ５１は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、Handover request ack を送信する（Ｓ５３）。Handover request ack には、ｅＮＢ５１に設定されたIP add #D 及びＴＥＩＤ−Ｒ情報が含まれている。
ここで、ｅＮＢ５１に接続されるルータがＲｏｕｔｅｒ２２とは異なるＲｏｕｔｅｒ５２である場合、コンボノード（ＦＣ２４）は、Ｒｏｕｔｅｒ５２に対して、Routing policy update を送信する（Ｓ５４）。Routing policy update には、宛先ＩＰアドレスとしてIP add #A が設定おり、さらにＴＥＩＤ−Ｐが設定されたデータが送信された場合、宛先ＩＰアドレスをIP add #B 、ＴＥＩＤをＴＥＩＤ−Ｏに変更してデータを転送することが規定されている。Ｒｏｕｔｅｒ５２は、通知されたルーティイングポリシーを反映すると、コンボノード（ＦＣ２４）へ、Routing policy update ack を送信する（Ｓ５５）。
次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ハンドオーバの実行を指示するためｅＮＢ２１へHandover command を送信する（Ｓ５６）。さらに、ｅＮＢ２１は、ＵＥへHandover command を送信する（Ｓ５７）。
次に、ｅＮＢ５１は、ＵＥがｅＮＢ５１に管理されるエリアへハンドオーバしたことを通知するためにコンボノード（ＭＭＥ２３）へ、Handover Notify を送信する（Ｓ５８）。次に、コンボノード（ＦＣ２４）は、Ｒｏｕｔｅｒ３１へRouting policy update を送信する（Ｓ５９）。Routing policy update には、宛先ＩＰアドレスとしてIP add #A が設定されておりさらにＴＥＩＤ−Ｎが設定されたデータが送信された場合、宛先ＩＰアドレスをIP add #D 、ＴＥＩＤをＴＥＩＤ−Ｒに変更してデータを転送することが規定されている。Ｒｏｕｔｅｒ３１は、通知されたルーティングポリシーを反映すると、コンボノード（ＦＣ２４）へ、Routing policy update ack を送信する（Ｓ６０）。
以上説明したように、図９に説明する経路制御処理の流れを用いることにより、ハンドオーバが実行されることにより、在圏するｅＮＢが変更された場合においても、ＦＣ２４を用いてＲｏｕｔｅｒ３１及びＲｏｕｔｅｒ５２の経路を制御することにより、ｅＮＢ５１とＰＧＷ３２との間にＥＰＳベアラを設定することができる。
ここで、図１０を用いて、ＭＭＥが変更される場合のハンドオーバ時（S1 based HO MME change）の経路制御処理の流れについて説明する。はじめに、ｅＮＢ２１は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、Handover required を送信する（Ｓ６１）。ここで、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ハンドオーバに伴いＵＥの管理を他のＭＭＥ５３へ変更する場合、コンボノード（ＭＭＥ５３）へ、Forward relocation request を送信する（Ｓ６２）。Forward relocation request を受信したコンボノードは、ＭＭＥ５３、ＦＣ５４及びｐＳＧＷ５５を同一装置とする装置である。Forward relocation request には、OpenFlow ルールが含まれている。OpenFlow ルールは、Ｒｏｕｔｅｒ２２及び３１において適用されているデータパケットの制御ルールである。例えば、OpenFlow ルールは、ＦＣ２４がＲｏｕｔｅｒ２２及び３１へ通知したルーティングポリシーであってもよい。
ステップＳ６３〜Ｓ６６は、図９のステップＳ５２〜Ｓ５５と同様であるため詳細な説明を省略する。ステップＳ６６の後、コンボノード（ＭＭＥ５３）は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へForward relocation response を送信する（Ｓ６７）。
ステップＳ６８〜Ｓ７０は、図９のステップＳ５６〜Ｓ５８と同様であるため詳細な説明を省略する。ステップＳ７０の後、コンボノード（ＭＭＥ５３）は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へForward relocation complete Notification を通知する（Ｓ７１）。コンボノード（ＭＭＥ２３）は、コンボノード（ＭＭＥ５３）へForward relocation complete Ack を送信する（Ｓ７２）。ステップＳ７３及びＳ７４は、図９のステップＳ５９及びＳ６０と同様であるため詳細な説明を省略する。
次に、図１１を用いて、Ｘ２インタフェースを用いたハンドオーバ時（X2 based HO）の経路制御処理の流れについて説明する。Ｘ２インタフェースは、３ＧＰＰにおいて規定されているｅＮＢ間のインタフェースである。X2 based HO は、移動元ｅＮＢであるｅＮＢ２１へDL traffic が送信された場合に、ｅＮＢ２１は、DL traffic を移動先ｅＮＢであるｅＮＢ５１へ送信する。このような状態において、ｅＮＢ５１は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、Path Switch request を送信する（Ｓ８１）。Path Switch request には、ｅＮＢ５１に設定されたIP add #D 及びＴＥＩＤ−Ｒ情報が含まれている。次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、Path Switch request への応答信号として、ｅＮＢ５１へPath Switch request Ack を送信する。
ステップＳ８３及びＳ８４は、図９のステップＳ５４及びＳ５５と同様であるため詳細な説明を省略。さらに、ステップＳ８５及びＳ８６は、図９のステップＳ５９及びＳ６０と同様であるため詳細な説明を省略する。
（実施の形態３）
続いて、図１２を用いてＵＥがＩｄｌｅ状態へ遷移する場合等の処理の流れについて説明する。はじめに、ＵＥがＩｄｌｅ状態へ遷移等することにより、通信システムとＵＥとの間のコネクションを解放する場合、ｅＮＢ２１は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、S1-AP：S1 UE Context Release request を送信する（Ｓ９１）。次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ｅＮＢ２１へS1-AP：S1 UE Context Release Command を送信する（Ｓ９２）。次に、ｅＮＢ２１は、ＵＥへRRC Connection Release を送信する（Ｓ９３）。次に、ｅＮＢ２１は、ＵＥとのリソースを解放したことを通知するために、コンボノード（ＭＭＥ２３）へS1-AP：S1 UE Context Release Complete を送信する（Ｓ９４）。
次に、コンボノード（ＦＣ２４）は、ｅＮＢ２１へRouting policy update を送信する（Ｓ９５）。Routing policy update には、コンボノード（ＦＣ２４）からＲｏｕｔｅｒ２２へ通知したルーティングポリシーを削除することが規定されている。Ｒｏｕｔｅｒ２２は、ルーティングポリシーの削除を行った場合、コンボノード（ＦＣ２４）へRouting policy update ack を送信する（Ｓ９６）。次に、コンボノード（ＦＣ２４）は、Ｒｏｕｔｅｒ３１へRouting policy update を送信する（Ｓ９７）。Routing policy update には、コンボノード（ＦＣ２４）からＲｏｕｔｅｒ３１へ通知したルーティングポリシーを削除することが規定されている。Ｒｏｕｔｅｒ３１は、ルーティングポリシーの削除を行った場合、コンボノード（ＦＣ２４）へRouting policy update ack を送信する（Ｓ９８）。
以上説明したように、図１２における処理を実行することによって、ｅＮＢ２１から送信されたS1-AP：S1 UE Context Release request をコンボノードにおいて受信することができる。コンボノードは、ＭＭＥ２３及びｐＳＧＷ２５が同一の装置に含まれる。そのため、ＭＭＥ２３は、ｐＳＧＷ２５に対してベアラの削除を要求する信号を送信する必要がなくなる。これにより、通信ネットワーク上の信号数を削減することができる。
（実施の形態４）
続いて、図１３を用いて、Ｅｘｔｅｒｎａｌ ｎｅｔｗｏｒｋからＵＥに対してDL trafficが到達した事にＮＷ ｉｎｉｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ処理の流れについて説明する。はじめに、コンボノード（ＭＭＥ２３及びｐＳＧＷ２５）は、ＰＧＷ３２からＤｏｗｎｌｉｎｋ Ｕｓｅｒ Ｄａｔａ又は端末に通知が必要な制御信号を受信する。（Ｓ１０１）。次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ｅＮＢ２１へＰａｇｉｎｇ信号を送信する（Ｓ１０２）。さらに、ｅＮＢ２１もＵＥへＰａｇｉｎｇ信号を送信する（Ｓ１０３）。
次に、ＵＥは、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、Service Request を送信する（Ｓ１０４）。ここで、関連するノードにおいて、ＵＥの認証等の処理が実行される（Ｓ１０５）。次に、コンボノード（ＦＣ２４）は、Ｒｏｕｔｅｒ２２に対してRouting policy update を送信する（Ｓ１０６）。Routing policy update には、宛先ＩＰアドレスとしてIP add #A が設定おりさらにＴＥＩＤ−Ｐが設定されたデータが送信された場合、宛先ＩＰアドレスをIP add #B 、ＴＥＩＤをＴＥＩＤ−Ｏに変更してデータを転送することが規定されている。Ｒｏｕｔｅｒ２２は、通知されたルーティイングポリシーを反映すると、コンボノード（ＦＣ２４）へ、Routing policy update ack を送信する（Ｓ１０７）。
次に、コンボノード（ＭＭＥ２３）は、ｅＮＢ２１へS1-AP：Initial Context Setup Request を送信する。S1-AP：Initial Context Setup Request には、ｐＳＧＷ２５に設定されているIP add #A 及びＴＥＩＤ−Ｐ情報が含まれている。次に、ｅＮＢ２１は、ＵＥへRadio bearer establishment を送信する（Ｓ１０９）。
次に、ｅＮＢ２１は、コンボノード（ＭＭＥ２３）へ、S1-AP：Initial Context Setup Complete を送信する（Ｓ１１０）。S1-AP：Initial Context Setup Complete には、ｅＮＢ２１に設定されているIP add #C 及びＴＥＩＤ−Ｑ情報が含まれている。ステップＳ１１１及びＳ１１２は、図８のステップＳ４１及びＳ４２と同様であるため詳細な説明を省略する。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１２年４月２７日に出願された日本出願特願２０１２−１０２７４２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。
１１ データ転送装置
１２ ゲートウェイ
１３ 経路制御装置
１４ 仮想中継装置
２０ ＲＡＮ
２１ ｅＮＢ
２２ Ｒｏｕｔｅｒ
２３ ＭＭＥ
２４ ＦＣ
２５ ｐＳＧＷ
３０ ＥＰＣ
３１ Ｒｏｕｔｅｒ
３２ ＰＧＷ
３３ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｒｖｅｒ
４１ ＲＮＣ
４２ ＳＧＳＮ
５１ ｅＮＢ
５２ Ｒｏｕｔｅｒ
５３ ＭＭＥ
５４ ＦＣ
５５ ｐＳＧＷ

Claims (14)

  1. データ転送装置と、
    前記データ転送装置から転送されたデータに対して所定のデータ処理を行うゲートウェイと、
    前記データ転送装置へ仮想中継装置を宛先とするデータが送信された場合に、前記データの宛先を前記ゲートウェイに設定し、前記データを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記データ転送装置を制御する経路制御手段と、を備える通信システム。
  2. 移動通信装置の移動管理を行う移動管理装置と、
    前記移動通信装置が在圏するエリアを管理する基地局もしくは前記基地局を管理する基地局管理装置と接続される第１のデータ転送装置と、
    前記ゲートウェイと接続される第２のデータ転送装置と、をさらに備え、
    前記経路制御手段は、
    前記移動通信装置から送信され前記仮想中継装置を宛先とするデータが前記第１のデータ転送装置へ送信された場合、前記データの宛先を前記ゲートウェイに設定し、
    前記ゲートウェイから送信され前記仮想中継装置を宛先とするデータが前記第２のデータ転送装置へ送信された場合、前記宛先を前記基地局もしくは前記基地局管理装置に設定しデータを転送させる、請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記移動通信装置から前記移動管理装置に対して、前記移動通信装置の登録要求が通知された場合に、
    前記経路制御手段は、
    前記移動通信装置から送信される前記仮想中継装置を宛先とするユーザデータの宛先を前記ゲートウェイに設定し、前記ユーザデータを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記第１のデータ転送装置を制御する、請求項２に記載の通信システム。
  4. 前記移動通信装置から前記移動管理装置に対して、前記ゲートウェイと接続されている外部ネットワークへの接続要求が通知された場合に、
    前記経路制御手段は、
    前記移動通信装置から送信される前記仮想中継装置を宛先とするユーザデータの宛先を前記ゲートウェイに設定し、前記ユーザデータを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記第１のデータ転送装置を制御する、請求項２又は３に記載の通信システム。
  5. 前記移動通信装置が現在在圏するエリアを管理する第１の基地局と、
    前記移動通信装置の移動先のエリアを管理する第２の基地局と、をさらに備え、
    前記移動通信装置が前記第１の基地局から前記第２の基地局へ移動することに伴い前記第１の基地局から前記移動管理装置に対してハンドオーバ要求が通知された場合に、
    前記経路制御手段は、
    前記ゲートウェイから送信され、前記仮想中継装置を宛先とするデータが前記第２のデータ転送装置へ送信された場合に、宛先を前記第２の基地局へ設定しデータを転送させる、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。
  6. 前記第２の基地局は、前記第１及び第２のデータ転送装置とは異なる第３のデータ転送装置と接続され、
    前記移動通信装置が前記第１の基地局から前記第２の基地局へ移動することに伴い前記第１の基地局から前記移動管理装置に対してハンドオーバ要求が通知された場合に、
    前記経路制御手段は、
    前記移動通信装置から送信され、前記仮想中継装置を宛先とするデータが前記第３のデータ転送装置へ送信された場合に、宛先を前記ゲートウェイへ設定しデータを転送させる、請求項５に記載の通信システム。
  7. 前記経路制御手段は、
    前記データ転送装置において転送するデータをフロー単位で経路制御を行うフローコントローラ-である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の通信システム。
  8. 前記ゲートウェイは、３ＧＰＰ技術仕様書において規定されているＰＧＷ又は基地局である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の通信システム。
  9. 前記仮想中継装置は、３ＧＰＰ技術仕様書において規定されているＳＧＷの機能を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の通信システム。
  10. データ転送装置と、前記データ転送装置から転送されたデータに対して所定のデータ処理を行うゲートウェイとから構成される通信システムの経路制御方法であって、
    前記データ転送装置へ仮想中継装置を宛先とするデータが送信された場合に、前記データの宛先を前記ゲートウェイに設定し、前記データを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記データ転送装置を制御する経路制御方法。
  11. 移動通信装置から前記移動通信装置の移動管理を行う移動管理装置へ前記移動通信装置の登録要求が通知された場合、
    前記ゲートウェイのアドレス情報を特定し、
    前記前記データ転送装置へ仮想中継装置を宛先アドレスとするデータが送信された場合に、前記データの宛先アドレスを特定した前記ゲートウェイのアドレスに設定し、前記データを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記データ転送装置を制御する、請求項１０に記載の経路制御方法。
  12. 移動通信装置から前記移動通信装置の移動管理を行う移動管理装置へ前記ゲートウェイと接続されている外部ネットワークへの接続要求が通知された場合、
    前記ゲートウェイのアドレス情報を特定し、
    前記前記データ転送装置へ仮想中継装置を宛先アドレスとするデータが送信された場合に、前記データの宛先アドレスを特定した前記ゲートウェイのアドレスに設定し、前記データを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記データ転送装置を制御する、請求項１０に記載の経路制御方法。
  13. 移動通信装置が現在在圏するエリアを管理する第１の基地局から前記移動通信装置の移動先のエリアを管理する第２の基地局へ前記移動通信装置が移動し、さらに前記ゲートウェイから送信され、前記仮想中継装置を宛先とするデータが前記データ転送装置へ送信された場合、
    前記データ転送装置へ送信されたデータの宛先を前記第２の基地局へ設定しデータを転送する、請求項１０に記載の経路制御方法。
  14. データ転送装置へ仮想中継装置を宛先とするデータが送信された場合に、前記データの宛先を、前記データ転送装置から転送されたデータに対して所定のデータ処理を行うゲートウェイに設定し、前記データを前記仮想中継装置へ転送させることなく前記ゲートウェイへ転送させるように前記データ転送装置を制御する経路制御手段を備える経路制御装置。
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