JP7374285B1 - 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP7374285B1
JP7374285B1 JP2022173804A JP2022173804A JP7374285B1 JP 7374285 B1 JP7374285 B1 JP 7374285B1 JP 2022173804 A JP2022173804 A JP 2022173804A JP 2022173804 A JP2022173804 A JP 2022173804A JP 7374285 B1 JP7374285 B1 JP 7374285B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core network
base station
information processing
gateway
processing device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022173804A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2024064867A (ja
Inventor
勝広 堀場
慶一 島
大記 渡邊
知也 長谷川
達郎 村田
知明 金谷
泰貴 西野
亮次 平井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SoftBank Corp
Original Assignee
SoftBank Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SoftBank Corp filed Critical SoftBank Corp
Priority to JP2022173804A priority Critical patent/JP7374285B1/ja
Priority to PCT/JP2023/024580 priority patent/WO2024089942A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7374285B1 publication Critical patent/JP7374285B1/ja
Publication of JP2024064867A publication Critical patent/JP2024064867A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/66Arrangements for connecting between networks having differing types of switching systems, e.g. gateways
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/16Gateway arrangements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/04Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/12Interfaces between hierarchically different network devices between access points and access point controllers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/04Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/14Interfaces between hierarchically different network devices between access point controllers and backbone network device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

【課題】既存の基地局に係る設備や運用方式などを変更することなく、様々なコアネットワークと自在に接続できるようにする。【解決手段】基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、第1のコアネットワークとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能し、基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信部と、第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信部とを備える。【選択図】図3

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法およびプログラムに関し、既存の基地局に係る設備や運用方式などを変更することなく、様々なコアネットワークと自在に接続できるようにする情報処理装置、情報処理方法およびプログラムに関する。
Third Generation Partnership Project(3GPP)規格Release15において、移動体通信ネットワークにおけるネットワークスライシングの技術仕様が策定された。これにより、例えば、目的に応じて多数のコアネットワークを構築することも可能となった。
近年、これを背景として、多くの事業者が新たなコアネットワークを構築しようとしている。一方で、新たに移動体通信ネットワークに参入する事業者が、基地局を独自に設置することは現実的とは言えない。このため、基地局シェアリングのように1つの基地局が複数のコアネットワークと接続する利用形態の検討がさかんに行われている。
このような利用形態において、基地局が、多数のコアネットワークと自在に通信できるようにする必要があり、また、端末から受信した信号が、どのコアネットワークへの信号であるかを識別し、対応するコアネットワークへ信号を送信する必要がある。
特許文献1では、端末装置から受信した信号に含まれる識別子に基づいて、送信先のコアネットワークを切り替えることが記載されている。
特開2022-090476
しかしながら、既存の基地局は、多数のコアネットワークの存在を想定せずに設計されたものであり、接続可能なAccess and Mobilty Management Function(AMF)の数が限られている。
また、今後Virtual Mobile Network Operater(VMNO)構想が本格的に実現されていく中で、コアネットワークの通信方式も変化していくことが考えられるが、コアネットワークの仕様に合わせて既存の基地局の機能などを変更することは、通信事業者にとって大きな負担となる。このように、既存の基地局に係る設備や運用方式などを変更することなく、様々なコアネットワークと自在に接続できるようにすることが期待されていた。
本発明の一態様は、既存の基地局に係る設備や運用方式などを変更することなく、様々なコアネットワークと自在に接続できるようにする技術を実現することを目的とする。
本発明の一態様に係る情報処理装置は、基地局に接続される情報処理装置であって、前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能し、前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信部と、前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信部とを備える。
本発明の一態様に係る情報処理方法は、基地局に接続され、前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能する情報処理装置の情報処理方法であって、前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信ステップと、前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信ステップとを含む。
本発明の各態様は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータに上記方法の各ステップを実行させるプログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
本発明の一態様によれば、既存の基地局に係る設備や運用方式などを変更することなく、様々なコアネットワークと自在に接続できるようにする技術を実現することができる。
多数のコアネットワークにより基地局を供給する5G通信ネットワークの構成を説明する図である。 本実施形態における5G通信システムの構成を説明する図である。 N1N2ゲートウェイ41の構成例を示す図である。 基地局21とCN―1との間でのNGAPトンネル確立に係る処理の例を説明する図である 基地局21とCN-2との間でのNGAPトンネル確立に係る処理の例を説明する図である。 同一の基地局を経由する複数の異なるUEの要求に応じたコアネットワークの選択の例を説明する図である。 それぞれ異なる基地局を経由した複数の異なるUEの要求に応じたコアネットワークの選択の例を説明する図である。 各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータの構成例を示す図である。
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。最初に、従来の技術の問題点について説明する。
3GPP規格Release15において、移動体通信ネットワークにおけるネットワークスライシングの技術仕様が策定された。ネットワークスライシングは、物理的なインターフェースに縛られずに、5GのVMNOにより運用される多数のコアネットワークの構築を可能とする。これにより、例えば、目的に応じて多数のコアネットワークを構築することも可能となった。
近年、これを背景として、多くの事業者が新たなコアネットワークを構築しようとしている。一方で、新たに移動体通信ネットワークに参入する事業者が、基地局を独自に設置することは現実的とは言えない。このため、基地局シェアリングのように1つの基地局が複数のコアネットワークと接続する利用形態の検討がさかんに行われている。
図1は、多数のコアネットワークにより基地局を供給する5G通信ネットワークの構成を説明する図である。
図1の例では、5G通信ネットワークを構成するコアネットワーク100I、コアネットワーク100X、・・・コアネットワーク100Yが示されている。コアネットワーク100Iは、IoTに係る利用が想定されるコアネットワークであり、例えば、端末間での通話などには用いられない。
コアネットワーク100Xは、例えば、事業者であるX社が運用するコアネットワークであり、一般的な5G通信ネットワークにおけるコアネットワークとして機能する。
コアネットワーク100Yは、例えば、事業者であるY社が運用するコアネットワークであり、一般的な5G通信ネットワークにおけるコアネットワークとして機能する。
図1の例では、5G通信ネットワークを構成する複数の基地局21が示されている。実際には、数万の基地局21が存在する。基地局21のそれぞれは、図中の楕円により示されるセルであって、所定の無線通信領域であるセル内に位置する複数の端末であるUE(User Equipment)11と通信する。例えば、1つの基地局21は、同時に数百台のUE11と通信する。
基地局21がコアネットワークと接続される場合、コアネットワーク内のNetwork Function(NF)の1つであるAMFと接続される。例えば、コアネットワーク100Iには、AMF110Iが設けられており、コアネットワーク100Aには、AMF110Xが設けられており、・・・コアネットワーク100Yには、AMF110Yが設けられている。
図1に示されるように、複数の基地局21のそれぞれが、AMF110I、AMF110X、・・・AMF110Yと接続される。なお、基地局21のそれぞれは、各AMFと、3GPPの標準規格であるTS.23.501で規定されるN2インターフェースによって接続され、UE11のそれぞれは、各AMFとN1インターフェースによって接続される。N2インターフェースでは、基地局21とAMFとの間でSCTP(Stream Control Transmission Protocol)アソシエーションを確立することとされている。
しかしながら、既存の基地局21は、多数のコアネットワークの存在を想定せずに設計されたものであり、接続可能なAMFの数は限られている。例えば、既存の基地局21では、保持できるSCTPアソシエーションの数が32または64である。そのため、基地局21のそれぞれを多数のコアネットワークと接続するために基地局21の設備を増強することが考えられる。一方で、広範な地域に設置される数万の基地局21のそれぞれについて、例えば、設備の増強を行うなどの対策はあまりにもコストがかかる。
また、N2インターフェースで指定されるSCTPは、ステートフルプロトコルであるため、セッション管理を行う必要があり、例えば、所定のシステムプロシージャなどに係る処理を予め決められた時間内に完了させる必要がある。このようなセッション管理が行われる場合、例えば、災害時などに1つのAMFにアクセスが集中することなどにより、輻輳を発生させやすい。このため、基地局とコアネットワーク間での通信をよりスケーラブルに行えるようにする技術が期待されていた。
このように、VMNO構想を実現させるにあたり、コアネットワークの通信方式が変化していくことが予想される。また、そのような状況の中で、既存の基地局を、様々なコアネットワークと接続させる技術が期待されていた。
<第一実施形態>
(ネットワーク構成)
図2は、本実施形態における5G通信システムの構成を説明する図である。図2の例では、5G通信ネットワークを構成するコアネットワーク100I、コアネットワーク100A、・・・コアネットワーク100Bが示されている。
図1を参照して説明したように、コアネットワーク100Iは、IoTに係る利用が想定されるコアネットワークであり、例えば、端末間での通話などには用いられない。コアネットワーク100Iには、AMF110Iが設けられている。
図1を参照して説明したように、コアネットワーク100Aは、例えば、事業者であるA社が運用するコアネットワークであり、一般的な5G通信ネットワークにおけるコアネットワークとして機能する。コアネットワーク100Aには、AMF110Aが設けられている。
コアネットワーク100Bは、例えば、事業者であるB社が運用するコアネットワークであり、例えば、非常に安価な通信料金で利用可能なコアネットワークとして機能する。コアネットワーク100Bは、例えば、運用コストを抑制するために、一部に、3GPP標準規格に規定された方式とは異なる独自の通信方式を採用している。一例として、コアネットワーク100Bでは、TS.23.501で規定されるNFが設けられておらず、TS.23.502で規定されるシステムプロシージャのそれぞれに係る処理が、独自の方式で実行される。
また、一例として、コアネットワーク100Bは、N2インターフェースで指定されるSCTPに代えてステートレスなプロトコルを採用している。このため、コアネットワーク100Bには、AMFに代えてAPI(Application Programming Interface)ゲートウェイ120Bが設けられている。APIゲートウェイ120Bは、一例として、B社が作成したAPIを用いたソフトウェアで構成され、SCTPアソシエーションの確立は行なわず、リクエストに応じてTS.23.502で規定されるシステムプロシージャのそれぞれに係る処理を開始する。なお、B社が作成したAPIは、公開されているものとする。
図2の例では、APIゲートウェイを有するコアネットワークとしてコアネットワーク100Bのみが示されているが、他にもAPIゲートウェイを有するコアネットワークがあってもよい。例えば、J社が作成したAPIを用いたソフトウェアで構成されたAPIゲートウェイ120Jを有するコアネットワーク100J、K社が作成したAPIを用いたソフトウェアで構成されたAPIゲートウェイ120Kを有するコアネットワーク100K、などがあってもよい。
なお、コアネットワーク100I、コアネットワーク100A、コアネットワーク100B・・・などを個々に区別する必要がない場合、適宜、まとめてコアネットワーク100と称することとする。また、同様に、AMFについても、適宜、まとめてAMF110と称し、APIゲートウェイについても、適宜、まとめてAPIゲートウェイ120と称することとする。
図2では、図1と同様に、5G通信ネットワークを構成する複数の基地局21が示されている。実際には、数万の基地局21が存在する。基地局21のそれぞれは、図中の楕円により示されるセルであって、所定の無線通信領域であるセル内に位置する複数の端末であるUE11と通信する。例えば、1つの基地局21は、同時に数百台のUE11と通信する。
図2の例では、図1の場合とは異なり、各基地局21が、N1N2ゲートウェイ41を介して各コアネットワークと接続されている。N1N2ゲートウェイ41は、N1インターフェースおよびN2インターフェースによる通信を中継する装置である。すなわち、UE11は、基地局21を介してコアネットワーク100に接続され、基地局21は、N1N2ゲートウェイ41を介してコアネットワークに接続される。
なお、N1N2ゲートウェイ41は、基地局21と比較して、保持できるSCTPアソシエーションの数が大幅に拡充されている。N1N2ゲートウェイ41は、例えば、数百のSCTPアソシエーションを保持できるように構成される。
図2では、図1とは異なり、複数の基地局21に対応して設置されたN1N2ゲートウェイ41のそれぞれが、AMF110I、AMF110A、・・・APIゲートウェイ120Bと接続される。なお、基地局21のそれぞれは、N1N2ゲートウェイ41と、3GPPの標準規格であるTS.23.501で規定されるN2インターフェースによって接続され、UE11のそれぞれは、各AMFまたはAPIゲートウェイとN1インターフェースによって接続される。
図2では、1つの基地局21に対応して1つのN1N2ゲートウェイ41が設置される例が示されているが、所定の条件を満たす場合、複数の基地局21に対応して1つのN1N2ゲートウェイ41が設置されるようにしてもよい。
(N1N2ゲートウェイの構成)
図3は、N1N2ゲートウェイ41の構成例を示す図である。同図に示されるように、N1N2ゲートウェイ41は、第1ステートフル通信部51、ステートレス通信部52、第2ステートフル通信部53、制御部54、および記憶部55を有している。
N1N2ゲートウェイ41は、基地局21に接続される情報処理装置であって、基地局21とコアネットワーク100Bとを接続するN2インターフェース、および基地局を経由してコアネットワーク100Bに接続されるUEと、コアネットワーク100Bとを接続するN1インターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能し、基地局21とステートフルプロトコルで通信する第1ステートフル通信部51と、コアネットワーク100Bとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信部52とを備える。
また、N1N2ゲートウェイ41は、コアネットワーク100Iまたはコアネットワーク100Aとステートフルプロトコルで通信する第2ステートフル通信部53をさらに備え、基地局21とコアネットワーク100Iまたはコアネットワーク100Aとを接続するインターフェース、および基地局21を経由してコアネットワーク100Iまたはコアネットワーク100Aに接続されるUE11と、100Iまたはコアネットワーク100Aとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能する。
ここで、ステートフルプロトコルは、例えば、SCTPである。ステートレスプロトコルは、通信が独立した要求と応答の組から成るように、それぞれの要求をそれ以前の要求とは無関係のトランザクションとして扱う通信プロトコルである。すなわち、セッションに関する情報を保持せず、状態を管理しない任意の通信プロトコルが採用され得る。具体的には、ステートレスプロトコルは、例えば、RPC(Remote Procedure Call)、またはMQ(Message Queue)である。また、ステートレスプロトコルは、Hypertext Transfer Protocol(HTTP)であってもよい。
(第1ステートフル通信部)
N1N2ゲートウェイ41は、基地局21との通信の際には、第1ステートフル通信部51を用いて通信を行う。これにより、基地局21とAMFとの間でSCTPアソシエーションが確立され、基地局21は、N2インターフェースによるメッセージの送受信を行うことになる。また、基地局21を介して各コアネットワークと通信するUE11もN1インターフェースによるメッセージの送受信を行うことになる。
なお、複数の基地局21に対応して1つのN1N2ゲートウェイ41が設置される場合、第1ステートフル通信部51は、複数の基地局と通信することになる。
(ステートレス通信部)
N1N2ゲートウェイ41は、コアネットワーク100Bとの通信の際には、ステートレス通信部52を用いて通信を行う。上述したように、コアネットワーク100Bには、AMFに代わり、N1N2ゲートウェイ41との通信を中継するAPIゲートウェイ120Bが設けられている。すなわち、APIゲートウェイ120Bでは、ステートレスプロトコルが採用され、SCTPアソシエーションの確立が行われないので、N1N2ゲートウェイ41は、基地局21とコアネットワーク100Bとの間の通信をステートレスプロトコルに変換する。
(第2ステートフル通信部)
一方、N1N2ゲートウェイ41は、コアネットワーク100Iまたはコアネットワーク100Aとの通信の際には、第2ステートフル通信部53を用いて通信を行う。すなわち、AMF110IおよびAMF110Aとの間では、N2インターフェースによるメッセージの送受信が行われるので、N1N2ゲートウェイ41は、これらのAMFとの間でSCTPアソシエーションを確立する。
(記憶部)
N1N2ゲートウェイ41は、通信相手がコアネットワーク100I、コアネットワーク100A、・・・コアネットワーク100Bのいずれであるのかを、基地局21から送信されるメッセージに基づいて識別する。一例として、N1N2ゲートウェイ41は、基地局21から送信されるメッセージに含まれる事業者識別子であるPLMN(Public Land Mobile Network)-IDに基づいて通信相手を識別する。
N1N2ゲートウェイ41は、通信相手のアドレスと、PLMN-IDとを対応付けるテーブルなどの情報を、予め記憶部55に記憶している。例えば、B社のPLMN-IDと、コアネットワーク100BのAPIゲートウェイ120Bのアドレスとを対応付けた情報が予め記憶部55に記憶される。また、例えば、A社のPLMN-IDと、コアネットワーク100AのAMF110Aのアドレスとを対応付けた情報が予め記憶部55に記憶される。
(制御部)
制御部54は、上述した各機能ブロックを制御して基地局21または各コアネットワークとの通信において必要となる処理を実行する。制御部54は、例えば、記憶部55に記憶する情報を生成する処理、記憶部に記憶された情報の読み出す処理などの実行を制御する。また、制御部54は、例えば、第1ステートフル通信部51、ステートレス通信部52、または第2ステートフル通信部53を介して受信した情報の送信先を特定する処理などの実行を制御する。
(通信処理の流れ)
次に、図2を参照して上述した本実施形態における5G通信システムにおける各種の通信処理の流れについて、図4、図5、図6、および図7を参照して説明する。なお、各図において、基地局は、gNBと表記されている。また、各図におけるCN-1は、例えば、コアネットワーク100Iまたはコアネットワーク100Aのように、N2インターフェースによるメッセージの送受信を行うAMF110が設けられたコアネットワークを表している。各図におけるCN-2は、例えば、コアネットワーク100Bのように、ステートレスプロトコルを採用したAPIゲートウェイ120が設けられたコアネットワークを表している。
なお、図4、図5、図6、および図7の各図において、N1N2ゲートウェイ41が基地局21との間で通信する場合、第1ステートフル通信部51による通信が行われ、AMF110との間で通信する場合、第2ステートフル通信部53による通信が行われる。また、N1N2ゲートウェイ41がAMF110との間での通信する場合、ステートレス通信部52による通信が行われる。
(AMFを有するコアネットワークとのNGAPトンネル確立)
図4は、基地局21とCN―1(例えば、コアネットワーク100I、コアネットワーク100A)との間でのNGAP(Next Generation Application Protocol)トンネル確立に係る処理の例を説明する図である。
ステップS2001およびステップS4001において、基地局21およびN1N2ゲートウェイ41は、両者の間のSCTPアソシエーションを確立する。これに伴い、N1N2ゲートウェイ41は、SCTPのポート番号3850を記憶する。
ステップS2002において、基地局21は、NGAPトンネルの確立を要求するメッセージであるNGsetupRequestをN1N2ゲートウェイ41に送信し、ステップS4002でこれが受信される。
ステップS4003において、N1N2ゲートウェイ41は、SCTPエンドポイントと基地局の識別子(gNB ID)とを対応付けて記憶する。ここでは、NGsetupRequestに含まれる基地局21の識別子と、基地局側エンドポイントであるSCTPのポート番号3850が対応付けられる。
ステップS4003およびステップS5001において、N1N2ゲートウェイ41およびCN-1のAMF110は、両者の間のSCTPアソシエーションを確立する。これに伴い、N1N2ゲートウェイ41は、SCTPのポート番号3860を記憶する。
ステップS4004において、N1N2ゲートウェイ41は、CN-1のPLMN-IDとCN-1側のSCTPエンドポイントとを対応付けて記憶する。ここでは、NGsetupRequestに含まれるCN-1を運用する事業者のPLMN-IDと、コアネットワーク側エンドポイントであるSCTPのポート番号3860が対応付けられる。また、2つのエンドポイントであるポート番号3850とポート番号3860とが対応付けられて記憶される。
なお、ここでは、一例としてSCTPのポート番号をエンドポイントとして利用する例について説明したが、エンドポイントはSCTPのポート番号に限られるものではない。要は、基地局とコアネットワークとのそれぞれに、どのようにして接続できるかを特定できるものであればよい。
ステップS4005において、N1N2ゲートウェイ41は、NGSetupRequestをAMF110に送信し、ステップS5002でこれが受信される。
ステップS5003において、AMF110は、ステップS5002で受信したNGSetupRequestに対する応答のメッセージであるNGSetupResponseを、N1N2ゲートウェイ41に送信し、ステップS4006でこれが受信される。
ステップS4007において、N1N2ゲートウェイ41は、ステップS4006で受信したNGSetupResponseを、基地局21に送信する。このとき、例えば、基地局側のエンドポイントであるポート番号3850を指定してNGSetupResponseが送信され、ステップS2003でこれが受信される。
このようにして、AMF110を有するコアネットワークと、基地局21との間のNGAPトンネルが確立される。図4を参照して上述した処理は、従来の5G通信システムにおいて行われていたコアネットワークと、基地局21との間のNGAPトンネル確立に係るメッセージの送受信を、N1N2ゲートウェイ41が中継していることになる。このため、基地局21からみると、あたかも従来と同様に、CN-1との間でNGAPトンネルが確立されたようにみえる。
(APIゲートウェイを有するコアネットワークとのNGAPトンネル確立)
図5は、基地局21とCN-2(例えば、コアネットワーク100B)との間でのNGAPトンネル確立に係る処理の例を説明する図である。
ステップS2101およびステップS4101において、基地局21およびN1N2ゲートウェイ41は、両者の間のSCTPアソシエーションを確立する。
ステップS2102において、基地局21は、NGSetupRequestをN1N2ゲートウェイ41に送信し、ステップS4102でこれが受信される。
ステップS4103において、N1N2ゲートウェイ41は、SCTPエンドポイントと基地局の識別子とを対応付けて記憶する。ここでは、NGSetupRequestに含まれる基地局21の識別子と、基地局側のエンドポイントであるSCTPのポート番号が対応付けられる。
なお、ここでは、一例としてSCTPのポート番号をエンドポイントとして利用する例について説明したが、エンドポイントはSCTPのポート番号に限られるものではない。要は、基地局に、どのようにして接続できるかを特定できるものであればよい。
ステップS4104において、N1N2ゲートウェイ41は、ステップS4101で受信したNGSetupRequestに対する応答として、NGSetupResponseを基地局21に送信し、ステップS2103でこれが受信される。
このようにして、APIゲートウェイ120を有するコアネットワークと、基地局21との間のNGAPトンネル確立が行われる。APIゲートウェイ120は、ステートレスプロトコルを採用しているので、N1N2ゲートウェイ41は、APIゲートウェイ120との間でSCTPアソシエーションを確立することができない。このため、N1N2ゲートウェイ41は、APIゲートウェイ120に代わって、NGSetupResponseを基地局21に送信する。この場合もやはり、基地局21からみると、あたかも従来と同様に、CN-2との間でNGAPトンネルが確立されたようにみえる。
なお、例えば、図4のステップS2001、ステップS4001、ステップS2002、ステップS4002の処理が既に実行されている場合、ステップS2101、ステップS4101、ステップS2102、ステップS4102およびステップS4103の処理は不要である。すなわち、一度、N1N2ゲートウェイ41との間でSCTPアソシエーションが確立されると、基地局21は、当該SCTPアソシエーションを用いてNGSetupRequestを送信するものとする。例えば、CN-1との間でのNGAPトンネル確立に係る処理が完了した後、CN-2、CN-3、・・・との間でのNGAPトンネル確立の際には、基地局21は、N1N2ゲートウェイ41との間で新たなSCTPアソシエーションを確立しない。
また、ここでは、N1N2ゲートウェイ41自身が、NGAPトンネルを終端する例について説明したが、APIゲートウェイ120およびCN-2がNGAPトンネルを終端するようにしてもよい。この場合、N1N2ゲートウェイ41は、NGSetupRequestおよびNGSetupResponseを単に転送すればよい。
(UEへの無線リンクの割り当て)
この後、単数または複数のUE11が基地局21およびN1N2ゲートウェイ41経由で各コアネットワークと通信することになる。この際、基地局21は、基地局21自身が接続可能なコアネットワーク(例えば、CN-1、CN-2、CN-3、・・・)をUE11に報知する。UE11は、基地局21との間で無線リンクを確立する際に、接続先のコアネットワーク(例えば、CN-1)を指定する。
5G通信システムにおける無線通信方式であるNR(New Radio)のフレームには、主要無線パラメータを通知する物理報知チャネルとしてPBCH(Physical Broadcast Channel)が設けられている。UE11は、初期アクセスを行うときに、PBCHに含まれる情報を検出する。これにより、UE11は、SIB(System Information Block)1を受信するために必要となるシステムパラメータも取得する。
基地局21は、基地局21自身が接続可能なコアネットワークに対応するPLMN-IDをSIB1に含めて無線信号を送信する。これにより、例えば、基地局21自身が接続可能なCN-1、CN-2、CN-3、・・・のそれぞれに対応するPLMN-IDがUE11に報知されることになる。
UE11は、例えば、基地局21との間で無線リンクを確立する際にUE11自身と接続されるべきコアネットワークであるCN-1のPLMN-ID(例えば、22f640)を送信する。一例として、UE11は、PRACH(Physical Random Access Channel)とともに、CN-1のPLMN-IDを基地局21に送信してもよい。
UE11との間で無線リンクが確立された後、基地局21は、UE11との間の無線リンクに固有のIDであるRAN-UE-NGAP-IDを付与する。例えば、複数のUEであって、UE11-1、UE11-2、UE11-3、およびUE11-4が、基地局21との間でそれぞれ無線リンクW、無線リンクX、無線リンクY、および無線リンクZを確立しているものとする。この場合、例えば、無線リンクWには、RAN-UE-NGAP-IDとして「100」が付与され、無線リンクXには、RAN-UE-NGAP-IDとして「200」が付与される。無線リンクYおよび無線リンクZには、RAN-UE-NGAP-IDとして、それぞれ「300」および「400」が付与される。
なお、実際には、無線リンクW乃至無線リンクZのそれぞれは、例えば、それぞれ異なる周波数帯などとして識別される。
このようにすることで、基地局21は、RAN-UE-NGAP-IDにより各UEを識別することが可能になる。また、基地局21は、各無線リンクの確立の際に、接続すべきコアネットワークのPLMN-IDを通知されているので、RAN-UE-NGAP-IDとPLMN-IDとを対応付けて記憶するようにしてもよい。
上述したように、UEへの無線リンクの割り当てが行われることにより、基地局21は、N1N2ゲートウェイ41との間で1つのSCTPセッションを保持するだけで、多数のコアネットワークと通信することが可能となる。すなわち、コアネットワークからUEに送信されるメッセージにRAN-UE-NGAP-IDが含まれるようにすれば、基地局21は、無線リンクを特定することで、当該メッセージをUEに送信することが可能となる。このようにすることで、SCTPのポート番号を参照することなく、メッセージを送信すべきUEが特定されるようにすることが可能となるので、1つのSCTPセッションを使って複数のUEと複数のコアネットワークとを接続することが可能となる。
(UEの要求に応じたコアネットワークの選択(その1))
上述したように、N1N2ゲートウェイ41は、複数のコアネットワークに接続され、基地局21に接続されるUE11を適切なコアネットワークと通信させる。図6は、本実施形態における5G通信システムにおいて、UEの要求に応じたコアネットワークの選択であって、同一の基地局を経由する複数の異なるUEの要求に応じたコアネットワークの選択の例を説明する図である。
図6では、基地局21-1が、N1N2ゲートウェイ41に接続されており、CN―1およびCN-2が基地局21-1を共有しているものとする。すなわち、図6の例では、1つのN1N2ゲートウェイ41に対して、1つの基地局21-1が接続される。そして、基地局21―1を介して通信するUEのうち、UE11-1は、CN-1に接続されるものとし、UE11-2は、CN-2に接続されるものとする。また、各UEからメッセージが送信される前に、図3および図4を参照して上述したNGAPトンネル確立が完了しているものとする。
(基地局21-1を経由したUE11―1とCN-1との接続)
最初に、UE11―1の要求に応じてコアネットワーク(CN-1)の選択が行われる例について説明する。
ステップS1211において、UE11―1は、NASメッセージを基地局21-1に送信し、ステップS2201でこれが受信される。このとき、例えば、TS.23.502で規定される複数のシステムプロシージャのうちの、1つのシステムプロシージャの開始要求がNASメッセージとして送信される。なお、このときNASメッセージは、予め確立された無線リンクWを介して送信されるものとする。
例えば、Registration、PDU Session Establishment、PDU Session Releaseなどのシステムプロシージャの開始が要求される。なお、このNASメッセージには、CN-1のPLMN-ID(22f640)が含まれている。
ステップS2202において、基地局21-1は、ステップS2201で受信したNASメッセージを含むNGAPメッセージを生成して、N1N2ゲートウェイ41に送信し、ステップS4201でこれが受信される。このNGAPメッセージには、CN-1のPLMN-IDと、無線リンクWのRAN-UE-NGAP-ID(100)が含まれている。
ステップS4202において、N1N2ゲートウェイ41は、転送先を特定する。上述したように、N1N2ゲートウェイ41は、通信相手のアドレスと、PLMN-IDとを対応付けるテーブルなどの情報を、予め記憶部55に記憶している。従って、CN-1のPLMN-IDに対応けられたCN-1のAMF110のアドレスが特定される。アドレスは、例えば、IPアドレスであってもよい。
また、例えば、通信相手とSCTPアソシエーションが確立されている場合、SCTPポート番号が特定されるようにしてもよい。この場合、基地局側のSCTPエンドポイントとコアネットワーク側のSCTPエンドポイントも対応付けられて記憶される。
ステップS4203において、N1N2ゲートウェイ41は、ステップS4201で受信したNGAPメッセージを、AMF110に送信し、ステップS5201でこれが受信される。
ステップS6201において、CN―1のNFs111は、UE11-1からの開始要求に対応するシステムプロシージャに係る処理を実行する。NFs111には、複数のNFが含まれており、これら複数のNFをまとめてNFsと記している。例えば、ステップS1211でPDU Session Establishmentの開始が要求された場合、NFs111のSMF(Session Management Function)、PCF(Policy Control Function)などのNFによって、PDU Session Establishmentに係る処理が実行される。
システムプロシージャが完了すると、ステップS5201において、AMF110は、ステップS5201で受信したNGAPメッセージに対する応答として、NASメッセージを含むNGAPメッセージを生成してN1N2ゲートウェイ41に送信する。ステップS4204で、N1N2ゲートウェイ41によりこれが受信される。このNGAPメッセージには、無線リンクWのRAN-UE-NGAP-ID(100)が含まれている。
ステップS4205において、N1N2ゲートウェイ41は、ステップS4204で受信したNGAPメッセージを、基地局21に送信し、ステップS2203でこれが受信される。
ステップS2204において、基地局21は、ステップS2203で受信したNGAPメッセージに含まれるNASメッセージを、UE11-1に送信する。このとき、基地局21は、NGAPメッセージに含まれるRAN-UE-NGAP-IDを参照することで、無線リンクWを介してUE11-1にNASメッセージを送信する。
このように、UE11―1の要求に応じてコアネットワーク(CN-1)の選択が行われる。
(基地局21-1を経由したUE11―2とCN-2との接続)
次に、UE11―2の要求に応じてコアネットワーク(CN-2)の選択が行われる例について説明する。
ステップS1221において、UE11-2は、NASメッセージを基地局21-1に送信し、ステップS2211でこれが受信される。このとき、例えば、TS.23.502で規定される複数のシステムプロシージャのうちの、1つのシステムプロシージャの開始要求がNASメッセージとして送信される。なお、このときNASメッセージは、予め確立された無線リンクXを介して送信されるものとし、CN-2のPLMN-ID(44f002)を含むものとする。
ステップS2212において、基地局21-1は、ステップS2211で受信したNASメッセージを含むNGAPメッセージを生成して、N1N2ゲートウェイ41に送信し、ステップS4211でこれが受信される。このNGAPメッセージには、CN-1のPLMN-ID(44f002)と、無線リンクXのRAN-UE-NGAP-ID(200)とが含まれている。
ステップS4212において、N1N2ゲートウェイ41は、転送先を特定する。上述したように、N1N2ゲートウェイ41は、通信相手のアドレスと、PLMN-IDとを対応付けるテーブルなどの情報を、予め記憶部55に記憶している。従って、CN-2のPLMN-IDに対応けられたCN-2のAPIゲートウェイ120のアドレスが特定される。アドレスは、例えば、IPアドレスであってもよい。
ステップS4213において、N1N2ゲートウェイ41は、ステップS4211で受信したNGAPメッセージとともに、基地局21-1の識別子をAPIゲートウェイ120に送信する。この際、N1N2ゲートウェイ41は、NGAPトンネル確立において(図5のステップS4103)記憶したSCTPエンドポイントと基地局の識別子とを対応付けた情報に基づいて基地局21-1の識別子を特定する。
CN-2は、ステートレスプロトコルを採用したコアネットワークであるため、N1N2ゲートウェイ41には、コアネットワーク側のSCTPエンドポイントが記憶されていない。すなわち、従来の5G通信システムにおいては、基地局とコアネットワークのAMFとの間でSCTPアソシエーションが常に維持されるので、コアネットワークは、メッセージを送信すべき基地局をSCTPアソシエーションにより特定することができる。しかし、N1N2ゲートウェイ41とCN-2との間では、SCTPアソシエーションが維持されない。
このため、CN-2から送信されるメッセージが基地局21-1に届くようにするために、基地局21-1から送信されるメッセージとともに、基地局21-1の識別子が送信される。すなわち、基地局21-1と通信する第1ステートフル通信部51が、基地局21-1からCN-2に送信されるNGAPメッセージを受信した場合、ステートレス通信部52は、NGAPメッセージとともに、基地局21-1の識別子を示す情報をCN-2に送信する。このようにすることで、基地局21とCN-2とをステートフルプロトコルによって接続することなく、5G通信システムを構成することができる。
ステップS7201において、CN-2のAPIゲートウェイ120により、このNGAPメッセージが受信される。
ステップS8201において、CN-2のBackend121は、UE11-2からの開始要求に対応するシステムプロシージャに係る処理を実行する。Backend121は、UE11―2からシステムプロシージャの開始が要求されると、例えば、当該システムプロシージャの開始から完了までに必要となる処理をコンピュータに実行させるプログラムのインスタンスを生成する。このプログラムは、関数であってもよい。
例えば、1つのUEからRegistrationの開始が要求された場合、Registrationの関数に対応するインスタンスfn-1-Regが1つ生成される。そして、別のUEからRegistrationの開始が要求された場合、Registrationの関数に対応する別のインスタンスfn-2-Regが1つ生成される。
また、例えば、1つのUEからPDU Session Establishmentの開始が要求された場合、インスタンスfn-1-PSEが1つ生成される。そして、別のUE11からPDU Session Establishmentの開始が要求された場合、別のインスタンスfn-2-PSEが1つ生成される。
このように、複数のUEのそれぞれに対応して、複数のシステムプロシージャのそれぞれに対応するインスタンスが生成される。
また、CN-2のBackend121では、インスタンスが生成される際に、都度、計算資源が割り当てられる。ここで、計算資源は、コンピュータのプロセッサおよびメモリに係る資源を意味する。
さらに、CN-2のBackend121では、システムプロシージャに係る処理を実行する際に、データベースに記憶されているUEの状態を参照する。データベースには、各UEの状態が予め記憶されている。そして、システムプロシージャが完了すると、UEの状態が更新される。更新されたUEの状態は、データベースに記憶される。そして、完了したシステムプロシージャに対応するインスタンスは消去され、その分の計算資源が解放される。
このように、CN-2のBackend121は、CN-1のNFs111とは異なる方式でシステムプロシージャに係る処理を実行する。
システムプロシージャが完了すると、ステップS7202において、APIゲートウェイ120は、ステップS7201で受信したNGAPメッセージに対する応答として、NASメッセージを含むNGAPメッセージを生成してN1N2ゲートウェイ41に送信する。このとき、ステップS7201で受信した基地局21―1の識別子が、NGAPメッセージとともに送信される。ステップS4214で、N1N2ゲートウェイ41によりこれが受信される。また、このNGAPメッセージには、無線リンクXのRAN-UE-NGAP-ID(200)が含まれている。
ステップS4215において、N1N2ゲートウェイ41は、基地局側エンドポイントを特定する。このとき、ステップS4214でNGAPメッセージとともに受信された基地局21―1の識別子により、NGAPメッセージを送信すべき基地局が特定され、当該識別子に対応付けられたSCTPエンドポイントが特定される。この際、N1N2ゲートウェイ41は、NGAPトンネル確立において記憶したSCTPエンドポイントと基地局の識別子とを対応付けた情報に基づいてSCTPエンドポイントを特定する。
なお、図6の例の場合、N1N2ゲートウェイ41に接続される基地局21-1は1つであるため、NGAPメッセージを送信すべき基地局が、基地局21-1であることは自明である。このような場合、ステップS4215の処理は省略されるようにしてもよい。
ステップS4216において、N1N2ゲートウェイ41は、基地局21-1に、ステップS4214で受信したNGAPメッセージを送信し、ステップS2213でこれが受信される。
ステップS2214において、基地局21は、ステップS2213で受信したNGAPメッセージに含まれるNASメッセージを、UE11-2に送信する。このとき、基地局21は、NGAPメッセージに含まれるRAN-UE-NGAP-IDを参照することで、無線リンクXを介してUE11-2にNASメッセージを送信する。
このように、UE11―2の要求に応じてコアネットワーク(CN-2)の選択が行われる。
図6を参照して説明したように、本実施形態における5G通信システムでは、同じ基地局に接続された複数のUEのそれぞれを、適切なコアネットワークと通信させることができる。この際、コアネットワークの数に係らず、基地局は、N1N2ゲートウェイとの間でSCTPアソシエーションを1つだけ確立すればよい。
(UEの要求に応じたコアネットワークの選択(その2))
N1N2ゲートウェイ41が接続するコアネットワークが全てステートレスプロトコルを採用したAPIゲートウェイを有するコアネットワークである場合、複数の基地局が1つのN1N2ゲートウェイ41に接続されるようにすることができる。換言すれば、N1N2ゲートウェイ41がコアネットワークとステートフルプロトコルで接続されない場合、複数の基地局が1つのN1N2ゲートウェイ41に接続されるようにすることができる。
図7は、本実施形態における5G通信システムにおいて、UEの要求に応じたコアネットワークの選択であって、それぞれ異なる基地局を経由した複数の異なるUEの要求に応じたコアネットワークの選択の例を説明する図である。
図7では、基地局21-1および基地局21-2が同一のN1N2ゲートウェイ41に接続されているものとする。そして、基地局21―1を介して通信するUE11-2は、CN-2に接続されるものとし、基地局21―2を介して通信するUE11-3も、CN-2に接続されるものとする。また、各UEからメッセージが送信される前に、図3および図4を参照して上述したNGAPトンネル確立が完了しているものとする。
(基地局21-1を経由したUE11―2とCN-2との接続)
最初に、基地局21-1に接続されるUE11―2の要求に応じてコアネットワーク(CN-2)の選択が行われる例について説明する。
ステップS1321において、UE11-2は、NASメッセージを基地局21-1に送信し、ステップS2301でこれが受信される。このとき、例えば、TS.23.502で規定される複数のシステムプロシージャのうちの、1つのシステムプロシージャの開始要求がNASメッセージとして送信される。なお、このときNASメッセージは、予め確立された無線リンクYを介して送信されるものとし、CN-2のPLMN-ID(44f002)を含むものとする。
ステップS2302において、基地局21-1は、ステップS2301で受信したNASメッセージを含むNGAPメッセージを生成して、N1N2ゲートウェイ41に送信し、ステップS4301でこれが受信される。このNGAPメッセージには、CN-2のPLMN-ID(44f002)と、無線リンクYのRAN-UE-NGAP-ID(300)とが含まれている。
ステップS4302において、N1N2ゲートウェイ41は、転送先を特定する。上述したように、N1N2ゲートウェイ41は、通信相手のアドレスと、PLMN-IDとを対応付けるテーブルなどの情報を、予め記憶部55に記憶している。従って、CN-1のPLMN-IDに対応けられたCN-2のAPIゲートウェイ120のアドレスが特定される。アドレスは、例えば、IPアドレスであってもよい。
ステップS4303において、N1N2ゲートウェイ41は、ステップS4301で受信したNGAPメッセージとともに、基地局21-1の識別子をAPIゲートウェイ120に送信する。この際、N1N2ゲートウェイ41は、NGAPトンネル確立において記憶したSCTPエンドポイントと基地局の識別子とを対応付けた情報に基づいて基地局21-1の識別子を特定する。
ステップS7301において、CN-2のAPIゲートウェイ120により、このNGAPメッセージが受信される。
ステップS8301において、CN-2のBackend121は、UE11-2からの開始要求に対応するシステムプロシージャに係る処理を実行する。上述したように、CN-2のBackend121は、CN-1のNFs111とは異なる方式でシステムプロシージャに係る処理を実行する。
システムプロシージャが完了すると、ステップS7302において、APIゲートウェイ120は、ステップS7301で受信したNGAPメッセージに対する応答として、NASメッセージを含むNGAPメッセージを生成してN1N2ゲートウェイ41に送信する。このとき、ステップS7301で受信した基地局21―1の識別子が、NGAPメッセージとともに送信される。ステップS4304で、N1N2ゲートウェイ41によりこれが受信される。また、このNGAPメッセージには、無線リンクYのRAN-UE-NGAP-ID(300)が含まれている。
ステップS4305において、N1N2ゲートウェイ41は、基地局側エンドポイントを特定する。このとき、ステップS4304でNGAPメッセージとともに受信された基地局21―1の識別子により、NGAPメッセージを送信すべき基地局が特定され、当該識別子に対応付けられたSCTPエンドポイントが特定される。この際、N1N2ゲートウェイ41は、NGAPトンネル確立において記憶したSCTPエンドポイントと基地局の識別子とを対応付けた情報に基づいてSCTPエンドポイントを特定する。
ステップS4306において、N1N2ゲートウェイ41は、基地局21-1に、ステップS4304で受信したNGAPメッセージを送信し、ステップS2303でこれが受信される。
ステップS2304において、基地局21-1は、ステップS2302で受信したNGAPメッセージに含まれるNASメッセージを、UE11-2に送信する。このとき、基地局21-1は、NGAPメッセージに含まれるRAN-UE-NGAP-IDを参照することで、無線リンクYを介してUE11-2にNASメッセージを送信する。
このように、UE11―2の要求に応じてコアネットワーク(CN-2)の選択が行われる。
(基地局21-2を経由したUE11―3とCN-2との接続)
次に、基地局21-2に接続されるUE11―3の要求に応じてコアネットワーク(CN-2)の選択が行われる例について説明する。
ステップS1331において、UE11-3は、NASメッセージを基地局21-2に送信し、ステップS2321でこれが受信される。このとき、例えば、TS.23.502で規定される複数のシステムプロシージャのうちの、1つのシステムプロシージャの開始要求がNASメッセージとして送信される。なお、このときNASメッセージは、予め確立された無線リンクZを介して送信されるものとし、CN-2のPLMN-ID(44f002)を含むものとする。
ステップS2322において、基地局21-2は、ステップS2321で受信したNASメッセージを含むNGAPメッセージを生成して、N1N2ゲートウェイ41に送信し、ステップS4321でこれが受信される。このNGAPメッセージには、CN-2のPLMN-ID(44f002)と、無線リンクZのRAN-UE-NGAP-ID(400)とが含まれている。
ステップS4322において、N1N2ゲートウェイ41は、転送先を特定する。上述したように、N1N2ゲートウェイ41は、通信相手のアドレスと、PLMN-IDとを対応付けるテーブルなどの情報を、予め記憶部55に記憶している。従って、CN-1のPLMN-ID(44f002)に対応けられたCN-2のAPIゲートウェイ120のアドレスが特定される。アドレスは、例えば、IPアドレスであってもよい。
ステップS4323において、N1N2ゲートウェイ41は、ステップS4321で受信したNGAPメッセージとともに、基地局21-2の識別子をAPIゲートウェイ120に送信する。この際、N1N2ゲートウェイ41は、NGAPトンネル確立において記憶したSCTPエンドポイントと基地局の識別子とを対応付けた情報に基づいて基地局21-2の識別子を特定する。
ステップS7311において、CN-2のAPIゲートウェイ120により、このNGAPメッセージが受信される。
ステップS8311において、CN-2のBackend121は、UE11-2からの開始要求に対応するシステムプロシージャに係る処理を実行する。上述したように、CN-2のBackend121は、CN-1のNFs111とは異なる方式でシステムプロシージャに係る処理を実行する。
システムプロシージャが完了すると、ステップS7312において、APIゲートウェイ120は、ステップS7311で受信したNGAPメッセージに対する応答として、NASメッセージを含むNGAPメッセージを生成してN1N2ゲートウェイ41に送信する。このとき、ステップS7311で受信した基地局21―2の識別子が、NGAPメッセージとともに送信される。ステップS4324で、N1N2ゲートウェイ41によりこれが受信される。また、このNGAPメッセージには、無線リンクZのRAN-UE-NGAP-ID(400)が含まれている。
ステップS4325において、N1N2ゲートウェイ41は、基地局側エンドポイントを特定する。このとき、ステップS4324でNGAPメッセージとともに受信された基地局21―2の識別子により、NGAPメッセージを送信すべき基地局が特定され、当該識別子に対応付けられたSCTPエンドポイントが特定される。この際、N1N2ゲートウェイ41は、NGAPトンネル確立において記憶したSCTPエンドポイントと基地局の識別子とを対応付けた情報に基づいてSCTPエンドポイントを特定する。
ステップS4326において、N1N2ゲートウェイ41は、基地局21-2に、ステップS4324で受信したNGAPメッセージを送信し、ステップS2323でこれが受信される。
ステップS2324において、基地局21-2は、ステップS2322で受信したNGAPメッセージに含まれるNASメッセージを、UE11-3に送信する。このとき、基地局21-2は、NGAPメッセージに含まれるRAN-UE-NGAP-IDを参照することで、無線リンクZを介してUE11-3にNASメッセージを送信する。
このように、UE11―3の要求に応じてコアネットワーク(CN-2)の選択が行われる。
(第一実施形態の効果)
上述したように、N1N2ゲートウェイを導入することにより、既存の基地局を利用して様々なコアネットワークとの接続が可能となる。すなわち、N1N2ゲートウェイを介してコアネットワークと通信することにより、例えば、ステートレスプロトコルを採用するコアネットワークとの通信が可能となる。
また、今後採用させ得るコアネットワークの仕様を全て予測することは難しい。N1N2ゲートウェイを導入することにより、基地局の設備や機能を変更することなく、コアネットワークの仕様を柔軟に変化させていくことも可能となる。すなわち、既存の基地局21が、保持すべきSCTPアソシエーションの数を増やすことなく、多数のコアネットワークとの接続が可能となる。
さらに、N1N2ゲートウェイとAPIゲートウェイとによるセッション管理では、基地局とAMFとの間で行われるSCTPセッション管理が不要になる。すなわち、あたかも、APIゲートウェイをサーバとし、N1N2ゲートウェイをクライアントとしたWEBアプリケーションのような通信を実現することができる。WEBアプリケーションでは、WEBサーバへのアクセスエンドポイントは論理的に一つで、サーバもクライアントも通信中しかTCPセッション維持しない。N1N2ゲートウェイを導入することで、基地局とコアネットワークとの間の接続を、WEBアプリケーションのように拡張性の高い形態とすることが可能となる。
このように本実施形態によれば、既存の基地局に係る設備や運用方式などを変更することなく、多数のコアネットワークと自在に接続できるようにする技術を実現することが可能となる。
<第二実施形態>
(APIゲートウェイのバリエーション)
上述したように、APIゲートウェイ120Bは、例えば、コアネットワーク100Bの通信事業者(B社)が作成したAPIを用いたソフトウェアで構成され、SCTPアソシエーションの確立は行わない。
例えば、図2のコアネットワーク100BとN1N2ゲートウェイ41との間でMQによる通信が行われる場合、APIゲートウェイ120は、例えば、2つキューを有するようにしてもよい。例えば、N1N2ゲートウェイ41から送信されるメッセージを蓄積するupLinkMQ151およびN1N2ゲートウェイ41に送信するメッセージを蓄積するdownLinkMQ161が、APIゲートウェイ120に設けられるようにしてもよい。
なお、upLinkMQ151およびdownLinkMQ161を適宜MQ151およびMQ161と称することにする。すなわち、コアネットワーク100は、N1N2ゲートウェイ41から送信されるメッセージを第1のメッセージキュー(MQ151)に蓄積して非同期に処理し、N1N2ゲートウェイ41に送信するメッセージを第2のメッセージキュー(MQ161)に蓄積して非同期に処理する。
この場合、N1N2ゲートウェイ41の記憶部55には、PLMN-IDとupLinkMQ151およびdownLinkMQ161のIPアドレスとを対応付ける情報が記憶されることになる。
このようにすることで、例えば、コアネットワーク内でのピーク時の処理負荷を分散させることができる。このため、例えば、計算資源を増やすことなく、輻輳の発生を低減させることができる。
また、APIゲートウェイ120に、upLinkMQ151およびdownLinkMQ161を、複数のシステムプロシージャのそれぞれに対応させて設けられるようにしてもよい。例えば、Registration用のupLinkMQ151―1およびdownLinkMQ161―1、PDU Session Establishment用のupLinkMQ151―2およびdownLinkMQ161―2、・・・のように各MQが設けられてもよい。
例えば、コアネットワーク内で処理されるシステムプロシージャの中で、特定のシステムプロシージャを優先して処理したい場合などは、各システムプロシージャに対応するupLinkMQ151およびdownLinkMQ161を設けるようにすればよい。このようにすることで、例えば、システムプロシージャの優先度を簡単に設定することが可能となる。
さらに、例えば、既存のAMF110に機能を追加することにより、APIゲートウェイ120が構成されるようにしてもよい。
<第三実施形態>
(N1N2ゲートウェイ接続のバリエーション)
上述した実施形態においては、基地局21が常にN1N2ゲートウェイ41を介してコアネットワークに接続される例について説明した。しかし、例えば、AMF110を有するコアネットワークとの接続は、N1N2ゲートウェイ41を介さずに行われるようにしてもよい。
例えば、図2に示されるコアネットワーク100Iおよびコアネットワーク100Aと通信する場合、基地局21は、N1N2ゲートウェイ41を介さずに、直接コアネットワーク100Iおよびコアネットワーク100Aと通信するようにしてもよい。このようにすることで、既存の設備をより有効に活用することができる。
<ソフトウェアによる実現例>
上述したN1N2ゲートウェイ141は、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、N1N2ゲートウェイ141としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。この場合、N1N2ゲートウェイ141は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも1つの制御装置(例えばプロセッサ)と少なくとも1つの記憶装置(例えばメモリ)を有するコンピュータを備えている。このようなコンピュータの一例を図8に示す。
コンピュータ500は、少なくとも1つのプロセッサ501と、少なくとも1つのメモリ502と、を備えている。メモリ502には、コンピュータ500をN1N2ゲートウェイ141として動作させるためのプログラム520が記録されている。コンピュータ500において、プロセッサ501は、このプログラム520をメモリ502から読み取って実行することにより、N1N2ゲートウェイ141の各機能が実現される。
プロセッサ501としては、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphic Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、MPU(Micro Processing Unit)、FPU(Floating point number Processing Unit)、PPU(Physics Processing Unit)、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。
メモリ502としては、例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。
なお、コンピュータ500は、プログラム520を実行時に展開したり、各種データを一時的に記憶したりするためのRAM(Random Access Memory)を更に備えていてもよい。また、コンピュータ500は、他の装置との間でデータを送受信するための通信インターフェースを更に備えていてもよい。また、コンピュータ500は、キーボードやマウス、ディスプレイやプリンタなどの入出力機器を接続するための入出力インターフェースを更に備えていてもよい。
また、コンピュータ500をN1N2ゲートウェイ141として動作させるためのプログラム520は、コンピュータ500が読み取り可能な、一時的でない有形の記録媒体530に記録することができる。このような記録媒体530としては、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、又はプログラマブルな論理回路などを用いることができる。コンピュータ500は、このような記録媒体530を介してプログラム520を取得することができる。
また、コンピュータ500をN1N2ゲートウェイ141として動作させるためのプログラム520は、伝送媒体を介して伝送することができる。このような伝送媒体としては、例えば、通信ネットワーク、又は放送波などを用いることができる。コンピュータ500は、このような伝送媒体を介してプログラム520を取得することもできる。
また、N1N2ゲートウェイ141の各機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。
以上説明してきた本発明の各態様によれば、上述した作用効果を奏することにより、持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「産業と具術革新の基盤をつくろう」の達成に貢献できる。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
また、以上説明してきた本発明の各態様が奏する作用効果は、国連が提唱する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「産業と技術革新の基盤をつくろう」等の達成に貢献するものである。
また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る情報処理装置は、基地局に接続される情報処理装置であって、前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能し、前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信部と、前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信部とを備える。
本発明の態様2に係る情報処理装置は、上記の態様1において、前記第1のコアネットワークは、前記情報処理装置との通信を中継する中継部を有し、前記中継部のアドレスと、前記第1のコアネットワークの事業者識別子とを対応付けた情報を記憶する記憶部をさらに備える。
本発明の態様3に係る情報処理装置は、上記の態様2において、前記中継部は、前記情報処理装置から送信されるメッセージを第1のメッセージキューに蓄積して非同期に処理し、前記情報処理装置に送信するメッセージを第2のメッセージキューに蓄積して非同期に処理する。
本発明の態様4に係る情報処理装置は、上記の態様2または3において、前記中継部は、前記第1のコアネットワークの通信事業者が提供するAPIを用いたソフトウェアで構成される。
本発明の態様5に係る情報処理装置は、上記の態様1乃至4のいずれかにおいて、前記第1のステートフル通信部が、複数の基地局と通信する。
本発明の態様6に係る情報処理装置は、上記の態様5において、前記第1のステートフル通信部が、前記基地局から前記第1のコアネットワークに送信されるNGAPメッセージを受信した場合、前記ステートレス通信部は、前記NGAPメッセージとともに、前記基地局の識別子を示す情報を前記第1のコアネットワークに送信する。
本発明の態様7に係る情報処理装置は、上記の態様2乃至4のいずれかにおいて、第2のコアネットワークとステートフルプロトコルで通信する第2のステートフル通信部をさらに備え、前記基地局と第2のコアネットワークとを接続するインターフェース、および前記基地局を経由して第2のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第2のコアネットワークとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとしてさらに機能する。
本発明の態様8に係る情報処理装置は、上記の態様7において、前記記憶部は、前記第2のコアネットワークのAMFのアドレスと、前記第2のコアネットワークの事業者識別子とを対応付けた情報をさらに記憶する。
本発明の態様9に係る情報処理装置は、上記の態様1乃至8のいずれかにおいて、前記ステートフルプロトコルは、SCTPであり、前記ステートレスプロトコルは、RPC、またはMQである。
本発明の態様10に係る情報処理方法は、基地局に接続され、前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能する情報処理装置の情報処理方法であって、前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信ステップと、前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信ステップとを含む。
本発明の態様11に係るプログラムは、コンピュータを、基地局に接続される情報処理装置であって、前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェースの少なくともいずれかのインターフェースとして機能し、前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信部と、前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信部とを備える情報処理装置として機能させる。
11 UE
21 基地局
41 N1N2ゲートウェイ
51 第1ステートフル通信部
52 ステートレス通信部
53 第2ステートフル通信部
54 制御部
55 記憶部
100 コアネットワーク
110 AMF
120 APIゲートウェイ

Claims (11)

  1. 基地局に接続される情報処理装置であって、
    前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および
    前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェース
    の少なくともいずれかのインターフェースとして機能し、
    前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信部と、
    前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信部とを備える
    情報処理装置。
  2. 前記第1のコアネットワークは、
    前記情報処理装置との通信を中継する中継部を有し、
    前記中継部のアドレスと、前記第1のコアネットワークの事業者識別子とを対応付けた情報を記憶する記憶部をさらに備える
    請求項1に記載の情報処理装置。
  3. 前記中継部は、
    前記情報処理装置から送信されるメッセージを第1のメッセージキューに蓄積して非同期に処理し、
    前記情報処理装置に送信するメッセージを第2のメッセージキューに蓄積して非同期に処理する
    請求項2に記載の情報処理装置。
  4. 前記中継部は、前記第1のコアネットワークの通信事業者が提供するAPI(Application Programming Interface)を用いたソフトウェアで構成される
    請求項2に記載の情報処理装置。
  5. 前記第1のステートフル通信部が、複数の基地局と通信する
    請求項1に記載の情報処理装置。
  6. 前記第1のステートフル通信部が、前記基地局から前記第1のコアネットワークに送信されるNGAP(Next Generation Application Protocol)メッセージを受信した場合、
    前記ステートレス通信部は、前記NGAPメッセージとともに、前記基地局の識別子を示す情報を前記第1のコアネットワークに送信する
    請求項5に記載の情報処理装置。
  7. 第2のコアネットワークとステートフルプロトコルで通信する第2のステートフル通信部をさらに備え、
    前記基地局と第2のコアネットワークとを接続するインターフェース、および
    前記基地局を経由して第2のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第2のコアネットワークとを接続するインターフェース
    の少なくともいずれかのインターフェースとしてさらに機能する
    請求項2に記載の情報処理装置。
  8. 前記記憶部は、
    前記第2のコアネットワークのAMF(Access and Mobility Management Function)のアドレスと、前記第2のコアネットワークの事業者識別子とを対応付けた情報をさらに記憶する
    請求項7に記載の情報処理装置。
  9. 前記ステートフルプロトコルは、SCTP(Stream Control Transmission Protocol)であり、
    前記ステートレスプロトコルは、RPC(Remote Procedure Call)、またはMQ(Message Queue)である
    請求項1に記載の情報処理装置。
  10. 基地局に接続され、
    前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および
    前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェース
    の少なくともいずれかのインターフェースとして機能する情報処理装置の情報処理方法であって、
    前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信ステップと、
    前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信ステップと
    を含む情報処理方法。
  11. コンピュータを、
    基地局に接続される情報処理装置であって、
    前記基地局と第1のコアネットワークとを接続するインターフェース、および
    前記基地局を経由して第1のコアネットワークに接続される端末装置と、前記第1のコアネットワークとを接続するインターフェース
    の少なくともいずれかのインターフェースとして機能し、
    前記基地局とステートフルプロトコルで通信する第1のステートフル通信部と、
    前記第1のコアネットワークとステートレスプロトコルで通信するステートレス通信部とを備える情報処理装置として機能させる
    プログラム。
JP2022173804A 2022-10-28 2022-10-28 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム Active JP7374285B1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022173804A JP7374285B1 (ja) 2022-10-28 2022-10-28 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム
PCT/JP2023/024580 WO2024089942A1 (ja) 2022-10-28 2023-07-03 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022173804A JP7374285B1 (ja) 2022-10-28 2022-10-28 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP7374285B1 true JP7374285B1 (ja) 2023-11-06
JP2024064867A JP2024064867A (ja) 2024-05-14

Family

ID=88645857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022173804A Active JP7374285B1 (ja) 2022-10-28 2022-10-28 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7374285B1 (ja)
WO (1) WO2024089942A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120263067A1 (en) 2010-01-13 2012-10-18 Pantech Co., Ltd. Apparatus and method for configuring component carrier in wireless communication system
JP2019519170A (ja) 2016-06-22 2019-07-04 大唐移▲動▼通信▲設▼▲備▼有限公司 S1apシグナリング伝送方法及び装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120263067A1 (en) 2010-01-13 2012-10-18 Pantech Co., Ltd. Apparatus and method for configuring component carrier in wireless communication system
JP2019519170A (ja) 2016-06-22 2019-07-04 大唐移▲動▼通信▲設▼▲備▼有限公司 S1apシグナリング伝送方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024064867A (ja) 2024-05-14
WO2024089942A1 (ja) 2024-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3780679A1 (en) Roaming support for next generation slice architecture
KR101170983B1 (ko) 기지국 제어기에서 집중식 셀 호밍 및 부하 밸런싱
EP2291961B1 (en) Method and apparatus for adaptive dynamic call setup based on real-time network resource availability
US8031719B2 (en) System, node, and method optimizing data connections for packet services
CN107409062B (zh) 移动网络功能的升级
JP2020516135A (ja) 通信方法およびデバイス
US20120263036A1 (en) Mechanism for wireless access networks to throttle traffic during congestion
JP2021518684A (ja) アクセストラフィックステアリング、スイッチング、及び/又は、分割動作のための装置及び方法
CN110022266A (zh) 负载传输的控制方法及装置
JP2022519387A (ja) 無線通信システムでサービスをフレキシブルに提供する方法及び装置
WO2019064542A1 (ja) 通信システム、基地局装置、端末装置、および通信方法
CN102594875A (zh) 内容分发的方法、装置及接入网设备
CN110431866B (zh) 控制面连接管理方法和装置
JP6449921B2 (ja) 端末装置およびd2dリソース管理方法
CN112771994A (zh) 3gpp(第三代合作伙伴计划)upf(用户平面功能)和边缘计算应用程序服务器的关联
JP7374285B1 (ja) 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム
CN102571963A (zh) 内容分发的方法、装置和接入网设备
KR100578304B1 (ko) 무선 접속망을 가지는 이동통신 시스템과 그의 호처리부하 제어방법
TW202418862A (zh) 資訊處理裝置、資訊處理方法及程式
CN114158093B (zh) 通信方法、网元、通信***及存储介质
CN102143157A (zh) 数据传输方法、设备和通信***
CN109803451A (zh) 一种会话创建方法及装置
JP6623268B1 (ja) 制御プレーン機器、プログラム、システム及び情報処理装置
Kirsal et al. Performance analysis of handovers to provide a framework for vertical handover policy management in heterogeneous enviroments
KR20220053383A (ko) Nf 서비스 연동 지원장치 및 nf 서비스 연동 지원방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230926

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231024

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7374285

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150