JPWO2013161243A1 - 制御ノード、制御ノードに実装される方法、プログラム、及び移動局 - Google Patents

Abstract

制御ノード（１６）は、制御部（１０）を含む。制御部（１０）は、外部ネットワーク（１７）からの第１の要求に応答して、コアネットワーク（１５）に配置されたコアネットワークノードに新規コネクション要求を送信するよう動作する。この新規コネクション要求は、コアネットワーク（１５）に対して、移動局（１１）と外部ネットワーク（１７）の間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする。

Description

本発明は、移動通信システムに関し、特に、移動局がセルラ無線アクセスネットワーク（radio access network（RAN））及びコアネットワークを介して外部ネットワーク（e.g. packet data network（PDN））と通信するためのコネクションの設定に関する。

Third Generation Partnership Project（3GPP） Release 8以降は、PDNコネクションを設定する手順、及び既存のPDNコネクションに個別ベアラを追加する手順として、以下の４つの手順を規定している。

（１）移動局（以下、User Equipment（UE））主導で最初のPDNコネクション（デフォルトベアラを含む）を設定する。3GPP Release 8以降では、コアネットワークへのUEのアタッチの際に、デフォルトベアラを含むデフォルトPDNコネクションが設定される。したがって、3GPP Release 8以降では、最初のPDNコネクションを設定する手順は、初期アタッチ手順に相当する。具体的には、この手順は、3GPP TS 23.401 V11.0.0 (2011-12) §5.3.2 "Attach procedure" に記載されている。

（２）ネットワーク主導で既存のPDNコネクションにベアラ（個別ベアラ）を追加する。コアネットワークは、外部サーバからの要求に応じて、追加の個別ベアラの設定を開始してもよい。この手順は、3GPP TS 23.401 V11.0.0 (2011-12) §5.4.1 "Dedicated bearer activation"に記載されている。また、3GPP TS 23.203 V11.4.0 (2011-12) §7.4.2 "IP CAN Session Modification; PCRF initiated"もこの手順について記載している。

（３）UE主導で既存のPDNコネクションに個別ベアラを追加する。この手順は、3GPP TS 23.401 V11.0.0 (2011-12) §5.4.5 "UE requested bearer resource modification" に記載されている。

（４）UE主導で既存PDNコネクションに加えて新たなPDNコネクションを設定する。つまり、UEの要求に基づいて、コアネットワークとUEの間にマルチプルPDNコネクションが設定される。この手順は、3GPP TS 23.401 V11.0.0 (2011-12) §5.10.2 "UE requested PDN connectivity"に記載されている。

ここで、「UE主導」とは、PDNコネクション又は追加ベアラの設定が、UEからコアネットワークに送信された要求（メッセージ）によってトリガーされることを意味する。一方、「ネットワーク主導」とは、外部ネットワーク若しくはアプリケーション機能（e.g. アプリケーションサービスプロバイダ、サードパーティのアプリケーションサーバ、SIPサーバ）からの要求に応じて、又はコアネットワークの自発的な決定に応じて、コアネットワークがPDNコネクション又は追加ベアラの設定を開始することを意味する。

また、3GPPのPDNコネクションは、UEと外部ネットワーク（i.e. PDN）の間のアソシエーションである。PDNコネクションは、UEのIPアドレス（IPv4アドレス又はIPv6 prefix）によって表される。PDNは、IPネットワークであり、例えば、インターネット、インターネットサービスプロバイダ、企業のイントラネットワーク等である。UE 及びパケットコアネットワークは、PDNを識別するために、Access Point Name（APN）を用いる。Evolved Packet System（EPS）では、UEのIPアドレス（IPv4アドレス又はIPv6 Prefix）とAPNの組に対して１つのPDNコネクションが設定される。１つのPDNコネクションは、QoSパラメタが異なる複数のEvolved Packet System（EPS）ベアラを含んでもよい。つまり、１つのPDNコネクションにおいて、デフォルトEPSベアラに追加して個別EPSベアラを設定できる。EPSベアラを記述する設定情報は、EPSベアラコンテキストと呼ばれる。Universal Mobile Telecommunications System（UMTS）においても、１つのPDNコネクションに対して追加のGeneral Packet Radio Service（GPRS）ベアラを設定できる。GPRSベアラを記述する設定情報は、Packet Data Protocol（PDP）コンテキストと呼ばれる。

ベアラは、ユーザーデータパケットを転送するための論理的な通信路である。例えば、evolved packet system（EPS）ではEPSベアラが設定され、UMTSではGPRSベアラが設定される。EPSベアラは、無線ベアラ（UEとeNBの間）、S1ベアラ（eNBとserving gateway（S-GW）の間）、及びS5/S8ベアラ（S-GWとPacket Data Network Gateway（P-GW）の間）を含む。無線ベアラは、無線リンクである。S1ベアラ及びS5/S8ベアラは、GPRS Tunneling Protocol（GTP）トンネルである。GTPトンネルを転送されるユーザーデータパケットは、トンネリングプロトコル（e.g. IPsec）を用いて暗号化される。

3GPP TS 23.401 V11.0.0 (2011-12) "General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access (Release 11)" 3GPP TS 23.203 V11.4.0 (2011-12) "Policy and charging control architecture (Release 11)"

本件発明者は、machine type communication（MTC）サービスに適した移動通信システムの改良について検討した。MTCは、machine-to-machine（M2M）ネットワーク又はセンサネットワークとも呼ばれる。MTCを移動通信システムに収容する場合、典型的には、機械（e.g. 自動販売機、ガスメータ、電気メータ、自動車、鉄道車両）及びセンサ（e.g. 環境、農業、交通等に関するセンサ）に3GPP通信機能（i.e. 移動局の機能）が配置される。3GPPは、MTCのために機械及びセンサに実装される移動局を"MTCデバイス"と定義している。MTCデバイスは、セルラRANを介してモバイルオペレータのコアネットワークに接続するとともに、"MTCユーザと通信を行う。MTCユーザは、外部ネットワークに配置され、MTCアプリケーションを有する。MTCユーザに実装されたMTCアプリケーションは、MTCデバイスに実装されたMTCアプリケーションと通信する。MTCユーザは、アプリケーションサーバ（Application Server（AS））とも呼ばれる。

3GPPは、非特許文献１に示されているように、MTCデバイスとMTCユーザの間のアプリケーションレイヤにおけるend-to-end通信の実現シナリオとして、ダイレクトモデル、インダイレクトモデル、及びハイブリッドモデルの３つを規定している。ダイレクトモデルでは、MTCユーザは、モバイルオペレータネットワークに直接的に接続することで、MTCデバイスと直接的なユーザープレーン（データプレーン）通信を行う。

これに対して、インダイレクトモデルでは、MTCユーザは、サービス能力サーバ（Services Capability Server（SCS））が提供するサービスを介して非直接的にモバイルオペレータネットワークに接続することで、MTCデバイスと非直接的なユーザープレーン通信を行うとともに、コントロールプレーンでの付加サービス（e.g. MTCデバイスのトリガリング）を利用する。インダイレクトモデルでは、SCSは、コアネットワークと通信を行い、コアネットワークを介してMTCデバイスと通信を行う。さらに、SCSは、MTCユーザにユーザープレーン及びデータプレーンのインタフェース（e.g. application program interface（API））を提供する。SCSは、MTCサーバ、M2Mサービスプラットフォーム、M2Mサービスサーバ、又はMTCサービスサーバと呼ばれる場合もある。SCSは、モバイルオペレータによってコアネットワークと一元的に管理されるモデルと、モバイルオペレータによらず１又は複数のMTCユーザによって管理されるモデルの両方が想定されている。後者のモデルの場合、SCSとMTCユーザは結合されてもよい。言い換えると、SCSの機能は、MTCユーザの機能と一体的に配置されてもよい。

ハイブリッドモデルは、上述したダイレクトモデルとインダイレクトモデルを組み合わせたモデルである。つまり、ハイブリッドモデルでは、MTCユーザは、MTCデバイスとのユーザープレーン通信のためにオペレータネットワークに直接的に接続するとともに、コントロールプレーンでの付加サービスを利用するためにSCSを利用する。

MTCサービスにおいては、human-to-human（H2H）サービスとは異なり、MTCユーザが強い管理権限を持つ利用形態が多いと予想される。なぜなら、多くの利用形態において、MTCデバイスは、MTCユーザによる監視対象であるためである。したがって、MTCサービスにおいては、MTCデバイス側からではなく、MTCユーザ側からの要求に応じてコアネットワークが新規PDNコネクションを設定できることが望ましい。しかしながら、3GPP Release 8以降は、ネットワーク主導で既存PDNコネクションに加えて新たなPDNコネクションを設定する手順を規定していない。このため、外部ネットワーク（e.g. MTCユーザ）は、UE（e.g. MTCデバイス）との新規PDNコネクションの設定をコアネットワークに要求することができない。

なお、上述したように、3GPP Release 8以降は、ネットワーク主導で既存のPDNコネクションに個別ベアラを追加する手順を規定している。しかしながら、例えば、外部ネットワークがIPv4 PDNコネクションを用いてIPv4通信を行なっているUEとの間で新たにIPv6通信を開始する場合、既存のIPv4 PDNコネクションに追加ベアラを設定することはできない。この場合、既存のIPv4 PDNコネクションに加えて新たにIPv6 PDNコネクションを設定する必要がある。しかしながら、外部ネットワークは、新規のIPv6 PDNコネクションをコアネットワークに要求することはできない。

本発明は、上述した発明者の知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明は、UEと外部ネットワークの間の既存のコネクション（e.g. PDNコネクション）に加えて新たなコネクションをネットワーク主導で設定することに寄与する制御ノード、制御ノードに実装される方法、プログラム、及び移動局の提供を目的とする。

第１の態様では、制御ノードは制御部を含む。前記制御部は、外部ネットワークからの第１の要求に応答して、コアネットワークに配置されたコアネットワークノードに新規コネクション要求を送信するよう動作する。前記新規コネクション要求は、前記コアネットワークに対して、移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする。

第２の態様では、制御ノードに実装される方法は、外部ネットワークからの第１の要求に応答して、コアネットワークに配置されたコアネットワークノードに新規コネクション要求を送信することを含む。前記新規コネクション要求は、前記コアネットワークに対して、移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする。

第３の態様では、制御ノードに実装される方法をコンピュータに行わせるためのプログラムが提供される。前記方法は、外部ネットワークからの第１の要求に応答して、コアネットワークに配置されたコアネットワークノードに新規コネクション要求を送信するよう制御することを含む。前記新規コネクション要求は、前記コアネットワークに対して、移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする。

第４の態様では、セルラ無線アクセスネットワーク及びコアネットワークを介して外部ネットワークと通信する移動局は、制御部を含む。前記制御部は、前記セルラ無線アクセスネットワークを介した前記コアネットワークからの要求に基づいて、前記移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定するよう動作する。前記要求は、前記外部ネットワークから前記コアネットワークへの新規コネクション要求に応答して生成される。

上述した各態様によれば、UEと外部ネットワークの間の既存のコネクション（e.g. PDNコネクション）に加えて新たなコネクションをネットワーク主導で設定することに寄与する制御ノード、制御ノードに実装される方法、プログラム、及び移動局を提供できる。

実施の形態１に係る移動通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る制御ノードに実装される方法の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る移動通信ネットワークの他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る移動通信ネットワークの他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る移動通信ネットワークの他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の一例を示すシーケンス図である。 実施の形態１に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の一例を示すシーケンス図である。 実施の形態１に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の一例を示すシーケンス図である。 実施の形態２に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の一例を示すシーケンス図である。 実施の形態３に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の一例を示すシーケンス図である。

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、同一又は対応する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＞
図１は、本実施の形態に係る移動通信ネットワークの構成例を示している。図１の構成例において、UE１１は、セルラRAN１４及びコアネットワーク１５を介して外部ネットワークとしてのPDN１７と通信する。UE１１とPDN１７の間のパケットデータ転送のために、UE１１とコアネットワーク１５の間にコネクション（e.g. PDNコネクション）が設定される。モバイルオペレータドメイン１８は、一般的に、モバイルオペレータによって管理運用されるネットワーク範囲を示している。

さらに、本実施の形態に係る移動通信ネットワークは、制御ノード１６を含む。制御ノード１６は、制御部１０を有する。制御部１０は、コアネットワーク１５及びPDN１７との間でシグナリングを行うよう構成されている。制御部１０は、PDN１７（具体的にはPDN１７に配置されたノード）からの要求に応答して、コアネットワーク１５に配置されたコアネットワークノード（e.g. P-GW、Mobility Management Entity（MME）、Gateway GPRS Support Node（GGSN）、又はServing GPRS Support Node（SGSN））に新規コネクション要求を送信するよう動作する。

新規コネクション要求は、コアネットワーク１５に対して、UE１１とPDN１７の間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする。つまり、コアネットワーク１５、セルラRAN１４、及びUE１１は、制御ノード１６からの新規コネクション要求に応じてシグナリングを行うことにより、UE１１とPDN１７の間の通信に使用される追加の新規コネクションを設定する。具体的に述べると、UE１１は、制御部１１０を有する。制御部１１０は、セルラRAN１４を介したコアネットワーク１５からの要求に基づいて、UE１１とPDN１７の間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定するよう動作する。

新規コネクション及び既存コネクションの各々は、少なくとも１つのベアラを含む。既に述べたように、ベアラは、ユーザーデータパケットを転送するための論理的な通信路である。また、新規コネクションは、既存コネクションにおけるUE１１のアドレスとは異なるUE１１のアドレスによって表される。言い換えると、新規コネクションにおいて、UE１１は、既存コネクションにおけるアドレスとは異なるアドレスによって識別される。

一例として、本実施の形態に係る移動通信ネットワークがEPC及びE-UTRANを含むEPSである場合を考える。この場合、新規コネクション及び既存コネクションの各々は、PDNコネクションに相当し、少なくとも１つのEPSベアラを含む。新規PDNコネクションは、既存PDNコネクションにおけるUE１１のIPアドレスとは異なるUE１１のIPアドレスによって表される。ただし、新規PDNコネクションと既存PDNコネクションは、同じPDN１７に関するPDNコネクションであるから、PDN１７に対応する同じAPNに関して設定される。新規PDNコネクションは、既存PDNコネクションのIPバージョンとは異なるIPバージョンによって識別されてもよい。例えば、既存PDNコネクションIPv4コネクションである場合に、新規PDNコネクションはIPv6コネクションであってもよい。

なお、図１に示された制御部１０を有する制御ノード１６は、コントロールプレーンのノードとされてもよい。つまり、ユーザーデータパケット転送は、コアネットワーク１５に含まれるゲートウェイノード（e.g. P-GW、Gateway GPRS Support Node（GGSN））とPDN１７の間で制御ノード１６を介さずに行われてもよい。

図２は、制御部１０の動作の具体例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、制御部１０は、UE１１との既存コネクションを有するPDN１７から要求を受信する。ステップＳ１０２では、制御部１０は、PDN１７からの要求に応じて、コアネットワークノード（e.g. P-GW、MME、GGSN、又はSGSN）に新規コネクション要求を送信する。

上述したように、図１の例では、制御部１０を有する制御ノード１６は、PDN１７からの要求に応答して、コアネットワーク１５に配置されたコアネットワークノード（e.g. P-GW、MME、GGSN、又はSGSN）に新規コネクション要求を送信する。新規コネクション要求に応答して、コアネットワーク１５、セルラRAN１４、及びUE１１は、UE１１とPDN１７の間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定する。つまり、図１の例は、UE１１とPDN１７の間の新規コネクションをネットワーク主導で設定することができる。

なお、上述した制御ノード１６の機能（つまり、制御部１０）は、コアネットワーク１５内に配置されてもよい。例えば、制御部１０は、コアネットワーク１５に含まれるゲートウェイノードに配置されてもよい。ゲートウェイノードは、PDN１７とのゲートウェイとして動作し、ユーザーデータ転送のためにUE１１との間に設定されるベアラを終端する。例えばEPSの場合、ゲートウェイノードは、EPSベアラを終端するP-GWである。また、UMTSの場合、ゲートウェイノードは、GPRSベアラを終端するGGSNである。図３は、本実施の形態に係る移動通信ネットワークがEPSである場合に、制御部１０がP-GW１５３に配置される例を示している。図３の例では、P-GW１５３は、PDN１７からの要求に応答して、コアネットワーク１５に配置されたコアネットワークノード（e.g. S-GW又はMME）に新規コネクション要求を送信する。この新規コネクション要求に基づいて、P-GW１５３とUE１１の間に新規PDNコネクションが設定される。

また、本実施の形態に係る移動通信ネットワークがMTCサービスを提供する場合、図１に示した制御ノード１６はサービス能力サーバ（Services Capability Server（SCS））であってもよい。図４は、制御部１０がSCS１６Ａに配置される例を示している。SCS１６Ａは、PDN１７の具体例であるMTCユーザ（又はMTCアプリケーション）１７Ａにインタフェースを提供する。SCS１６Ａは、MTCユーザ１７Ａからの要求に応答して、コアネットワーク１５に配置されたコアネットワークノード（e.g. P-GW、MME、GGSN、SGSN、又はMTC Interworking Function（MTC-IWF））に新規コネクション要求を送信する。この新規コネクション要求に基づいて、コアネットワーク１５に含まれるゲートウェイノード（e.g. P-GW又はGGSN）とUE１１の間に新規コネクションが設定される。UE１１の具体例であるMTCデバイス１１ＡとMTCユーザ１７Ａは、既存コネクション又は新規コネクションを経由してユーザーデータパケットを送受信することができる。

SCS１６Ａは、新規コネクション要求をMTC-IWF１５４に送信してもよい。MTC-IWF１５４は、コアネットワーク内の制御ノードとSCS１６Ａが相互作用（interworking）するための機能を提供する。つまり、MTC-IWF１５４は、オペレータネットワーク（e.g. コアネットワーク１５）が有する機能を起動するために、SCS１６Ａとのインタフェースで使用されるシグナリングプロトコルを転送又はトランスレートする。

なお、上述した図４は、MTCのインダイレクトモデルに対応する。本実施の形態は、MTCのハイブリッドモデル又はダイレクトモデルにも適用できる。図５は、MTCのハイブリッドモデルの具体例を示している。図５の例では、MTCユーザ１７Ａは、ユーザープレーン（UP）のインタフェースによって直接的にコアネットワーク１５に接続し、コントロールプレーン（CP）のインタフェースによってSCS１６Ａに接続する。図４の例で説明したのと同様に、SCS１６Ａは、MTCユーザ１７Ａからの要求に応答して、コアネットワーク１５に配置されたコアネットワークノード（e.g. P-GW、MME、GGSN、SGSN、又はMTC Interworking Function（MTC-IWF））に新規コネクション要求を送信する。

また、図４及び５に示されたMTCのインダイレクトモデル又はハイブリッドモデルでは、制御部１０は、MTC-IWFを有するノードに配置されてもよい。上述したように、MTC-IWFは、コアネットワーク内の制御ノードとSCS１６Ａが相互作用（interworking）するための機能を提供する。MTC-IWFは、例えば、MME、加入者データを管理するHome Subscriber Server（HSS）、及び課金情報を管理するCharge Data Function（CDF）等と通信する。一例として、SCS１６Ａが１又は複数のMTCユーザによって管理されるモデルを考える。このモデルでは、SCS１６Ａがモバイルオペレータドメイン１８の外部に配置される。このモデルでは、制御部１０を有するMTC-IWFは、外部ネットワークとしてのSCS１６Ａからの要求に応答して、コアネットワーク１５に配置されたコアネットワークノード（e.g. MME又はSGSN）に新規コネクション要求を送信するとよい。

本実施の形態がMTCのダイレクトモデルに適用される場合、図３に示したのと同様に、制御部１０はP-GW１５３に配置されてもよい。P-GW１５３は、MTCユーザ１７Ａからの要求に応答して、コアネットワーク１５に配置されたコアネットワークノード（e.g. S-GW又はMME）に新規コネクション要求を送信すればよい。この新規コネクション要求に基づいて、P-GW１５３とUE１１の間に新規PDNコネクションが設定される。

既に述べたように、MTCサービスにおいては、MTCユーザ１７Ａが強い管理権限を持つ利用形態が多いと予想される。したがって、MTCサービスにおいては、MTCデバイス１１Ａ側からではなく、MTCユーザ１７Ａ側からの要求に応じてコアネットワーク１５が新規PDNコネクションを設定できることが望ましい。しかしながら、3GPP Release 8以降は、ネットワーク主導で既存PDNコネクションに加えて新たなPDNコネクションを設定する手順を規定していない。これに対して、本実施の形態は、MTCユーザ１７Ａからの要求に応じて、MTCユーザ１７ＡとMTCデバイス１１Ａの通信のために新規PDNコネクションを設定することができる。したがって、本実施の形態は、MTCサービスを提供する移動通信ネットワークに好適である。

続いて以下では、PDN１７からの要求に基づいてネットワーク主導で新規コネクションを生成するためのシグナリングの具体例について説明する。図６のシーケンス図は、本実施の形態に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の第１の例を示している。なお、図６の例はEPSに関して記載されており、図６のコアネットワーク１５は、MME１５１、S-GW１５２、及びP-GW１５３を含む。

ステップＳ２０１では、PDN１７は、制御ノード１６に新規コネクション要求を送信する。この新規コネクション要求は、例えば、UE１１を示すUEIDと、新規コネクションに要求されるQoSポリシの指定を含む。PDN１７は、例えば、UE１１とのアプリケーションレイヤでの通信に適用するQoSポリシの変更を決定したことに応じて、新規コネクション要求を送信してもよい。また、PDN１７は、UE１１との間でIPv4（IPv6）通信を行なっている間にIPv6（IPv4）通信の開始を決定したことに応じて、新規コネクション要求を送信してもよい。

ステップＳ２０２では、制御ノード１６（つまり制御部１０）は、PDN１７が新規コネクションを要求する権限を有するか否かを認証する。制御ノード１６は、当該認証を他のノード（e.g. ポリシーサーバ、又はPolicy and Charging Rules Function （PCRF））と連携して行なってもよい。

PDN１７が新規コネクション要求の権限を有することを認証できた場合、制御ノード１６は、コアネットワーク１５に新規コネクション要求を送信する（ステップＳ２０３）。新規コネクション要求は、コアネットワーク１５に対して新規PDNコネクションの生成を要求する。制御ノード１６は、例えば、ベアラの終端点を管理するP-GW１５３に対して新規コネクション要求を送信すればよい。当該新規コネクション要求は、UE１１の識別子（UEID）と、PDN１７から通知されたQoSポリシの指定を含む。新規コネクション要求は、アプリケーションレイヤのQoSポリシではなく、QoSポリシに対応するEPSベアラのQoSパラメタを含んでもよい。EPSベアラのQoSパラメタは、例えば、QoS Class Identifier（QCI）、Allocation and Retention Priority（ARP）、Guaranteed Bit Rate（GBR）、及びMaximum Bit Rate（MBR）のうち少なくとも１つを含む。

コアネットワーク１５のP-GW１５３は、SCS１６からの新規コネクション要求を、MME１５１に、又はS-GW１５２を介してMME１５１に送信する。MME１５１は、新規PDNコネクションのベアラ生成のために、S-GW１５２及びP-GW１５３とシグナリングを行う。具体的には、MME１５１は、3GPP TS 23.401 V11.0.0の§5.10.2"UE requested PDN connectivity"に規定されている手順と同様に、S-GW１５２に対してセッション生成要求（Create Session Request）を送信すればよい。

ステップＳ２０４では、コアネットワーク１５（e.g. MME１５１）は、セルラRAN１４にベアラセットアップ要求を送信する。当該ベアラセットアップ要求は、UEに送信される情報として、新規PDNコネクションに関する情報、並びにパケットフィルタ設定（e.g. TFT）及びEPSベアラのQoSパラメタ等を含むセッション管理情報を含んでもよい。新規PDNコネクションに関する情報は、例えば、新規PDNコネクションのAPN、PDNタイプ（i.e. IPv4又はIPv6）、UE１１に付与されるPDNアドレス（i.e. IPアドレス）等を含む。具体的には、ベアラセットアップ要求は、3GPP TS 23.401 V11.0.0の§5.10.2"UE requested PDN connectivity"に規定されたPDN Connectivity Acceptメッセージと同様のメッセージを含んでもよい。

ステップＳ２０５では、セルラRAN１４の無線リソース管理エンティティ（e.g. eNB）は、再構成要求（e.g. RRC Connection Reconfigurationメッセージ）をUE１１に送信する。再構成要求は、コアネットワーク１５（e.g. MME１５１）から通知された新規PDNコネクションに関する情報を含む。UE１１は、再構成要求に従って、新規PDNコネクションに関するIPアドレス設定と無線ベアラ設定を行うとともに、パケットフィルタ（e.g. TFT）を調整することによって新規PDNコネクションのベアラにデータパケットフローをマッピングする。

ステップＳ２０６〜Ｓ２０８では、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５の要求に対する応答が送信される。具体的に述べると、ステップＳ２０８では、制御ノード１６（制御部１０）は、ステップＳ２０３の新規コネクション要求に応答してコアネットワーク１５（e.g. P-GW１５３）から送信される新規コネクション承認メッセージを受信する。当該承認メッセージは、追加された新規PDNコネクションのEPSベアラを用いて転送されるデータパケットを特定するためのフロー特定情報を含む。フロー特定情報は、例えば、新規PDNコネクションにおけるUE１１のIPアドレスを含む。また、フロー特定情報は、P-GW１５３において新規PDNコネクションのEPSベアラに振り分けられるデータパケットのヘッダに含まれるべき (i) ベアラ識別子 (ii)ポート番号、(iii) プロトコル番号、(iv) Type of Service（TOS）フィールド、のうち少なくとも１つを含んでもよい。

ステップＳ２０９では、制御ノード１６は、ステップＳ２０１の新規コネクション要求に応答して新規コネクション承認メッセージをPDN１７に送信する。このメッセージは、追加された新規PDNコネクションのEPSベアラを用いて転送されるデータパケットを特定するためのフロー特定情報を含む。

ステップＳ２１０では、PDN１７は、UE１１との間で新規PDNコネクションを用いたデータ通信を行う。

次に、図７に示された第２の例に関するシーケンス図について説明する。図７は、図６の変形例であり、移動通信ネットワークがMTCサービスを提供するケースを示している。図６の例はMTCのインダイレクトモデル（図４）に対応しており、制御部１０はSCS１６Ａに配置されている。また、UE１１はMTCデバイス１１Ａとされ、PDN１７はMTCユーザ１７Ａとされている。図７のステップＳ３００では、MTCユーザ１７Ａは、アプリケーションレイヤにおいてMTCデバイス１１Ａに適用されるQoSポリシの変更を決定する。ステップＳ３０１では、MTCユーザ１７Ａは、SCS１６ＡにQoS変更要求を送信する。このQoS変更要求は、MTCデバイス１１Ａを示すUEIDと、変更後の新たなQoSポリシの指定を含む。

ステップＳ３０２では、SCS１６Ａは、MTCユーザ１７ＡからのQoS変更要求に応じて、新規PDNコネクションの要否について判定する。さらに、SCS１６Ａは、MTCユーザ１７Ａが新規コネクションを要求する権限を有するか否かを認証する。新規PDNコネクションが必要であることを判定し、且つMTCユーザ１７Ａが新規コネクション要求の権限を有することを認証できた場合、SCS１６Ａは、コアネットワーク１５に新規コネクション要求を送信する（ステップＳ３０３）。ダイレクトモデル及びハイブリッドモデルでは、SCS１６Ａは、ベアラの終端点を管理するP-GW１５３と通信することができる。したがって、SCS１６Ａは、MTC-IWF１５４を介さずにP-GW１５３に対して直接的に新規コネクション要求を送信してもよい。図７のステップＳ２０４〜Ｓ２０８における動作・処理は、図６に示された対応するステップ群と同様である。

ステップＳ３０９では、SCS１６Ａは、ステップＳ３０１のQoS変更要求に応答してQoS変更通知をMTCユーザ１７に送信する。この通知は、追加された新規PDNコネクションのEPSベアラを用いて転送されるデータパケットを特定するためのフロー特定情報を含む。図７のステップＳ２１０における動作・処理は、図６に示された対応するステップと同様である。

図８は、本実施の形態に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクション設定手順の第３の例を示している。第２の例（図７）では、SCS１６Ａが、新規コネクション設定権限に関する認証（Ｓ３０２）を行う例を示した。しかしながら、この認証機能は、MTC-IWF１５４に配置されてもよい。図８は、MTC-IWF１５４を介したシグナリングによって新規コネクションを生成する手順を示す。

図８のステップＳ３００、Ｓ３０１、Ｓ２０４〜Ｓ２０７、Ｓ３０９、及びＳ２１０は、図７に示した対応するステップ群と同様である。ステップＳ４０２では、SCS１６Ａは、MTCユーザ１７ＡからのQoS変更要求に応じて、新規PDNコネクションの要否について判定する。新規PDNコネクションが必要であることを判定した場合、SCS１６Ａは、MTC-IWF１５４に新規コネクション要求を送信する。

MTC-IWF１５４は、SCS１６Ａが新規コネクション設定を要求する権限を有するか否かを認証する（ステップＳ４０３）。MTC-IWF１５４は、当該認証を他のノード（e.g. ポリシーサーバ、又はPolicy and Charging Rules Function （PCRF））と連携して行なってもよい。SCS１６Ａが権限を有することを認証した場合、MTC-IWF１５４は、コアネットワーク１５のノードに対してベアラ生成要求を転送する（ステップＳ４０４）。MTC-IWF１５４は、例えば、ベアラの終端点を管理するP-GW１５３に対してベアラ生成要求を転送すればよい。また、MTC-IWF１５４は、MME１５１にベアラ生成要求を転送してもよい。

ステップＳ４０８では、MTC-IWF１５４は、ステップＳ４０４の新規コネクション要求に応答してコアネットワーク１５（e.g. P-GW１５３又はMME１５１）から送信される新規コネクション承認メッセージを受信する。そして、ステップＳ４０９では、MTC-IWF１５４は、新規コネクション承認メッセージをSCS１６Ａに転送する。

＜実施の形態２＞
本実施の形態では、上述した実施の形態１の変形について説明する。本実施の形態に係る移動通信ネットワークは、新規コネクションに対して既存コネクションとは異なる課金ポリシを適用できるよう構成される。例えば、移動通信ネットワークは、新規PDNコネクションの通信料金を無料にしてもよい。また、移動通信ネットワークは、新規PDNコネクションの通信料金を既存コネクションの通信料金より低額又は高額にしてもよい。また、移動通信ネットワークは、新規コネクションの課金先を既存コネクションの課金先と異ならせてもよい。

図９のシーケンス図は、本実施の形態に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の具体例を示している。図９は、図６の変形例であり、ステップＳ５０１を除く他のステップＳ２０１〜Ｓ２１０における動作・処理は、図６に示された対応するステップと同様である。

ステップＳ５０１では、制御ノード１６（制御部１０）は、新規PDNコネクションに既存PDNコネクションとは異なる課金ルールを適用するために、コアネットワーク１５のPCRF１５５と通信する。これにより、PCRF１５５は、制御ノード１６との通信に基づいて、新規PDNコネクションに関する課金ルールをP-GW１５３に適用する。そして、P-GW１５３は、設定された課金ルールに基づいて、課金情報を管理するCharge Data Function（CDF）と通信する。

＜実施の形態３＞
本実施の形態では、上述した実施の形態１の変形について説明する。本実施の形態では、制御部１０は、新規コネクションを用いるアプリケーションプログラムの起動要求をUE１１に送信するよう動作する。これにより、UE１１の制御部１１０は、新規コネクションを用いるアプリケーションプログラムを特定することができる。言い換えると、UE１１は、新規コネクションのベアラに流すべきパケットフローを特定することができる。したがって、UE１１は、新規コネクションのベアラに対するパケットフィルタを適切に設定することができる。

図１０のシーケンス図は、本実施の形態に係る移動通信ネットワークにおける新規コネクションの設定手順の具体例を示している。図１０は、図７の変形例であり、移動通信ネットワークがMTCサービスを提供するケースを示している。図１０のステップＳ６０１、Ｓ６０９、及びＳ６１０を除く他のステップにおける動作・処理は、図７に示された対応するステップと同様である。

ステップＳ６０１では、MTCユーザ１７Ａは、制御部１０を有するSCS１６ＡにQoS変更要求を送信する。このQoS変更要求は、MTCデバイス１１Ａを示すUEID、及び変更後の新たなQoSポリシの指定を含む。さらに、このQoS変更要求は、新たなQoSポリシが適用されるアプリケーションプログラムの識別情報（以下、アプリケーションID）を含む。

ステップＳ６０９では、SCS１６Ａは、MTCデバイス１１Ａに対して、新規コネクションを用いるアプリケーションプログラムを示す通知を送信する。ステップＳ６０９の通知は、例えば、アプリケーションプログラムの識別情報（アプリケーションID）を含む。

ステップＳ６１０では、MTCデバイス１１Ａは、SCS１６Ａから通知されたアプリケーションIDに対応するアプリケーションプログラムを起動し、当該アプリケーションプログラムによって送受信されるデータパケットを新規PDNコネクションのベアラにマッピングするようパケットフィルタを設定する。

なお、図１０は一例に過ぎない。例えば、本実施の形態で説明したアプリケーションプログラムの起動要求をUE１１に送信する動作は、図８に示した手順に追加されてもよい。また、本実施の形態に係る動作は、MTCのダイレクトモデルに適用されてもよい。さらに、本実施の形態で説明したアプリケーションプログラムの起動要求をUE１１に送信する動作は、MTCサービスを提供する場合だけでなく通常のUE１１に対して行われてもよい。

＜その他の実施の形態＞
上述した実施の形態１〜３は、適宜組み合わせて用いられてもよい。

実施の形態１〜３で述べた制御部１０、制御部１１０、制御ノード１６、SCS１６Ａ、UE１１、MTCデバイス１１Ａ、及びコアネットワーク１５のノード（e.g. MME１５１、P-GW１５３）により行われる処理は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を含む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、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、Micro Processing Unit（MPU）等と呼ばれる少なくとも１つのコンピュータを含むシステムにプログラムを実行させることによって実現してもよい。具体的には、本明細書においてフローチャート及びシーケンス図を用いて説明したアルゴリズムをコンピュータシステムに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを作成し、当該プログラムをコンピュータシステムに供給すればよい。

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）、Compact Disc Read Only Memory（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、Programmable ROM（ＰＲＯＭ）、Erasable PROM（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、Random Access Memory（ＲＡＭ））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。

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を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

この出願は、２０１２年４月２６日に出願された日本出願特願２０１２−１０１６３４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。

１０ 制御部
１１ 移動局（User Equipment（UE））
１１Ａ MTCデバイス
１１Ｂ MTCゲートウェイ・デバイス
１２ ローカルデバイス
１３ パーソナル／ローカルエリアネットワーク
１４ セルラ無線アクセスネットワーク
１５ コアネットワーク
１６ 制御ノード
１６Ａ サービス能力サーバ（Services Capability Server（SCS））
１７ パケットデータネットワーク（PDN）
１７Ａ MTCユーザ
１８ モバイルオペレータドメイン
１１０ 制御部
１５１ Mobility management entity（MME）
１５２ Serving gateway（S-GW）
１５３ Packet data Network gateway（P-GW）
１５４ MTC interworking function（MTC-IWF）
１５５ Policy and Charging Rules Function（PCRF）

Claims (33)

1. 外部ネットワークからの第１の要求に応答して、コアネットワークに配置されたコアネットワークノードに新規コネクション要求を送信するよう動作する制御部を備え、
   前記新規コネクション要求は、前記コアネットワークに対して、移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする、
   制御ノード。
2. 前記新規コネクションは、前記既存コネクションを表す前記移動局の第１のアドレスとは異なる前記移動局の第２のアドレスによって表される、請求項１に記載の制御ノード。
3. 前記新規コネクションは、前記既存コネクションのIPバージョンとは異なるIPバージョンによって識別される、請求項１又は２に記載の制御ノード。
4. 前記新規コネクション要求は、前記新規コネクションのベアラに割り当てられるQoSパラメタの指定を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御ノード。
5. 前記新規コネクション要求は、前記新規コネクションのタイプの指定を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御ノード。
6. 前記第１の要求は、前記移動局にアプリケーションレイヤにおいて適用されるQoSポリシの追加又は変更を示し、
   前記制御ノードは、前記QoSポリシに対応するベアラのQoSパラメタの指定を含む、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御ノード。
7. 前記制御部は、さらに、前記第１の要求に応答して、前記外部ネットワークが新規PDNコネクション生成に関する権限を有するか否かを認証するよう動作し、
   前記制御部は、前記外部ネットワークが前記権限を有することを認証できたことを条件として、前記コアネットワークノードに前記新規コネクション要求を送信するよう動作する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御ノード。
8. 前記制御部は、さらに、前記新規コネクション要求に応答して前記コアネットワークから送信され、前記新規コネクションを用いて転送されるデータパケットを特定するための特定情報を含む第１の通知を受信するよう動作する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御ノード。
9. 前記制御部は、さらに、前記第１の通知の受信に応答して、前記特定情報を前記外部ネットワークに通知するよう動作する、請求項８に記載の制御ノード。
10. 前記制御部は、さらに、前記新規コネクションに前記既存コネクションとは異なる課金ルールを適用するために、前記コアネットワークの課金ルール機能と通信するよう動作する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御ノード。
11. 前記制御部は、さらに、前記新規コネクションを用いるアプリケーションプログラムの起動要求を前記移動局に送信するよう動作する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の制御ノード。
12. 前記制御ノードは、Packet-Data-Network Gatewayであり、
    前記コアネットワークノードは、Serving Gateway又はMobility Management Entityである、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の制御ノード。
13. 前記コアネットワークノードはPacket-Data-Network Gateway又はMobility Management Entityである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の制御ノード。
14. 前記移動局は、Machine Type Communication（MTC）デバイスであり、
    前記外部ネットワークは、前記コアネットワーク及びセルラ無線アクセスネットワークを介して前記MTCデバイスと通信するMTCノードを含む、
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の制御ノード。
15. 制御ノードに実装される方法であって、
    外部ネットワークからの第１の要求に応答して、コアネットワークに配置されたコアネットワークノードに新規コネクション要求を送信することを備え、
    前記新規コネクション要求は、前記コアネットワークに対して、移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする、
    方法。
16. 前記新規コネクションは、前記既存コネクションを表す前記移動局の第１のアドレスとは異なる前記移動局の第２のアドレスによって表される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記新規コネクションは、前記既存コネクションのIPバージョンとは異なるIPバージョンによって識別される、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 前記新規コネクション要求は、前記新規コネクションのベアラに割り当てられるQoSパラメタの指定を含む、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記新規コネクション要求は、前記新規コネクションのタイプの指定を含む、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記第１の要求は、前記移動局にアプリケーションレイヤにおいて適用されるQoSポリシの追加又は変更を示し、
    前記制御ノードは、前記QoSポリシに対応するベアラのQoSパラメタの指定を含む、
    請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記第１の要求に応答して、前記外部ネットワークが新規PDNコネクション生成に関する権限を有するか否かを認証することをさらに備え、
    前記送信することは、前記外部ネットワークが前記権限を有することを認証できたことを条件として、前記コアネットワークノードに前記新規コネクション要求を送信することを含む、
    請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記新規コネクション要求に応答して前記コアネットワークから送信され、前記新規コネクションを用いて転送されるデータパケットを特定するための特定情報を含む第１の通知を受信することをさらに備える、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記第１の通知の受信に応答して、前記特定情報を前記外部ネットワークに通知することをさらに備える、請求項２２に記載の方法。
24. 前記新規コネクションに前記既存コネクションとは異なる課金ルールを適用するために、前記コアネットワークの課金ルール機能と通信することをさらに備える、請求項１５〜２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記新規コネクションを用いるアプリケーションプログラムの起動要求を前記移動局に送信することをさらに備える、請求項１５〜２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記制御ノードは、Packet-Data-Network Gatewayであり、
    前記コアネットワークノードは、Serving Gateway又はMobility Management Entityである、
    請求項１５〜２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記コアネットワークノードはPacket-Data-Network Gateway又はMobility Management Entityである、請求項１５〜２５のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記移動局は、Machine Type Communication（MTC）デバイスであり、
    前記外部ネットワークは、前記コアネットワーク及びセルラ無線アクセスネットワークを介して前記MTCデバイスと通信するMTCノードを含む、
    請求項１５〜２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 制御ノードに実装される方法をコンピュータに行わせるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体であって、
    前記方法は、外部ネットワークからの第１の要求に応答して、コアネットワークに配置されたコアネットワークノードに新規コネクション要求を送信するよう制御することを備え、
    前記新規コネクション要求は、前記コアネットワークに対して、移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定することをトリガーする、
    コンピュータ可読媒体。
30. セルラ無線アクセスネットワーク及びコアネットワークを介して外部ネットワークと通信する移動局であって、
    前記セルラ無線アクセスネットワークを介した前記コアネットワークからの要求に基づいて、前記移動局と前記外部ネットワークの間のパケットデータ転送のための新規コネクションを既存コネクションに加えて設定するよう動作する制御部を備え、
    前記要求は、前記外部ネットワークから前記コアネットワークへの新規コネクション要求に応答して生成される、
    移動局。
31. 前記新規コネクションは、前記既存コネクションを表す前記移動局の第１のアドレスとは異なる前記移動局の第２のアドレスによって表される、請求項３０に記載の移動局。
32. 前記新規コネクションは、前記既存コネクションのIPバージョンとは異なるIPバージョンによって識別される、請求項３０又は３１に記載の移動局。
33. 前記制御部は、さらに、前記新規コネクションを用いるアプリケーションプログラムの起動要求を受信するよう動作する、請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の移動局。

Images