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JP2010028774A - 移動通信システム、トラヒック転送装置、トラヒック転送方法及びプログラム - Google Patents

移動通信システム、トラヒック転送装置、トラヒック転送方法及びプログラム Download PDF

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JP2010028774A JP2008191305A JP2008191305A JP2010028774A JP 2010028774 A JP2010028774 A JP 2010028774A JP 2008191305 A JP2008191305 A JP 2008191305A JP 2008191305 A JP2008191305 A JP 2008191305A JP 2010028774 A JP2010028774 A JP 2010028774A
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Abstract

【課題】端末機能の追加や無線アクセスベアラ制御の複雑化を伴うことなく、トラヒック種別に応じたルーティングを実現する。
【解決手段】トラヒック転送装置として動作するMAG100が、ユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ300のベアラ種別の識別又は無線アクセスベアラ300内のフローを解析する。そして、MAG100は、無線アクセスベアラ300のベアラ種別又はフロー解析結果に基いて、プロキシモバイルIPクライアントを転送先とするか否かを判断して、トラヒックを転送する。
【選択図】図1

Description

本発明は、移動通信システム、トラヒック転送装置、トラヒック転送方法及びプログラムに関し、特に、ネットワーク側で移動端末の移動を検知し移動管理を行ないIPモビリティを実現する移動通信システム、トラヒック転送装置、トラヒック転送方法及びプログラムに関する。
近年、SAE(System Architecture Evolution)、All−IP NETWORK(AIPN)といった次世代ネットワークの標準化の検討が進められている(非特許文献1、2参照)。
上記ネットワークにおける移動制御方式として、MIPv4、MIPv6に代表される端末側で経路変更の指示を行なう方式と、PMIPv4やPMIPv6(Proxy Mobile IPv6)に代表されるネットワーク側に経路変更機能を備える方式とが提案されている。PMIPv6は、MIPv6(Mobile IPv6;「CMIP」とも呼ばれる。)をベースとし、ネットワーク側で移動端末の移動を検知し移動管理を行う方式であり、移動端末にプロトコル特有の機能追加をせずにIPモビリティを実現できる利点がある(非特許文献3を参照。)。
その他、特許文献1、2に、前者のMIPv6を用いた移動通信システムが開示されている。
再特WO2005/006674号公報 特開2006−222591号公報 3GPP TS 23.401 V8.1.0、2008年3月 3GPP TS 23.402 V8.1.1、2008年3月 S.Gundavelli et al.、「Proxy Mobile IPv6」、http://tools.ietf.org/id/draft-ietf-netlmm-proxymip6-11.txt
非特許文献1、2に記載の移動通信システムの問題点を、IMS(IP−Multimedia Service)を利用する場合を例に挙げて図5〜図8を用いて説明する。
図5は、在圏網600側のモバイルアクセスゲートウェイ(MAG)100からのローカルブレークアウトが選択された場合を表している。この場合、SIP(Session Initioation Protocol)信号(図5の破線)もローカルブレークアウトされることとなり、ホーム網500にあるSIPサーバ501から在圏網600のMAG100まで、信頼性の置けるモバイル中継網701ではなくインターネット700など不特定のネットワークを経由してしまう。このため、音声呼を制御する信号の信頼性が損なわれたり、伝送遅延等による接続サービス時間への影響を与える可能性が高い。
図6は、ホーム網500側のMAG100経由のアクセスが選択された場合を表している。この場合、SIP信号(図6の破線)は信頼できるモバイル中継網701を経由するものの、音声データ(図6の一点鎖線)まで常にホーム網500を経由してしまうことになる。例えば、在圏網の端末401との音声通話であっても必ずホーム網500経由でのP2P間通信が行なわれてしまうため、無意味な伝送遅延による音声品質の劣化等サービス品質への悪影響が懸念される。
上記トラヒックの不適切な転送の問題を克服するため、図7に示すように、無線アクセスベアラ300をデュアルスタックにし、SIP信号(図7の実線)のIPバージョンでのみ端末400側でモバイルIPクライアントを起動し、ホーム網500にあるホームエージェント(HA)506と端末400間でクライアントモバイルIPトンネル507を確立し、SIP信号を必ずホーム網500のHA506を経由させることも考えられる。この場合、端末400側でモバイルIPクライアントを起動する必要があり、端末−ネットワーク間のトラヒックオーバヘッドや端末側にモバイルIPクライアント機能を持たせなければならないため、PMIPの利点が損なわれてしまう。また、HA506からクライアントモバイルIPトンネル507のルーティングは、端末400のIPアドレス宛のユーザトラヒックルーティングであるため、不特定の中継網を経由される可能性が高いという問題点もある。
上記図7とは別のアプローチとして、図8に示すように、シグナリング用と音声パケット用とで、パケットデータネットワーク(PDN)を分離して、無線アクセスベアラ300aと無線アクセスベアラ300bをそれぞれ確立し、異なるMAG100、504経由とする方法も考えられる。この場合は、常に異なるPDN用の無線アクセスベアラを設定し、異なるモバイルアンカー配下でのモビリティ&ベアラ制御となるため、複数のモビリティ管理やベアラ制御を行なう必要があり、網/端末双方における処理が煩雑になるという問題点がある。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、PMIPv6(Proxy Mobile IPv6)に代表されるネットワーク側に経路変更機能を備える方式の利点を損なうことなく、トラヒックの選択ルーティングを実現できる移動通信システム、トラヒック転送装置、トラヒック転送方法及びプログラムを提供することにある。
本発明の第1の視点によれば、パケットデータネットワーク(PDN)にアクセスするためにユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラのベアラ種別を識別する手段と、前記ユーザ端末に代わって、ユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントと、前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、所定のベアラ種別を持つトラヒックを転送する手段と、を備えたトラヒック転送装置、あるいは、このトラヒック転送装置を含んだ移動通信システムが提供される。
本発明の第2の視点によれば、パケットデータネットワーク(PDN)にアクセスするためにユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ内のフローを解析する手段と、前記ユーザ端末に代わって、ユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントと、前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、前記解析により識別された特定のトラヒックを転送する手段と、を備えたトラヒック転送装置、あるいは、このトラヒック転送装置を含んだ移動通信システムが提供される。
本発明の第3の視点によれば、上記した移動通信システムにて実施されるトラヒック転送方法が提供される。この方法によれば、トラヒック転送装置が、ユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラのベアラ種別の識別又は無線アクセスベアラ内のフローを解析する。そして、前記トラヒック転送装置が、前記無線アクセスベアラのベアラ種別又はフロー解析結果に基いて、プロキシモバイルIPクライアントを転送先とするか、あるいは、ローカルブレークアウトするかを判断し、トラヒックを転送する制御が行なわれる。
本発明の第4の視点によれば、上記したトラヒック転送装置を構成するコンピュータに実行させるプログラムが提供される。このプログラムは、上記無線アクセスベアラのベアラ種別を識別する手段(あるいはフロー解析手段)と、前記無線アクセスベアラのベアラ種別(あるいはフロー解析結果)に応じて、プロキシモバイルIPクライアントを転送先とするか、あるいは、ローカルブレークアウトするかを判断し、トラヒックを転送する手段として、任意のコンピュータを機能させることができる。
本発明によれば、端末の機能を追加したり、無線アクセスベアラ制御を複雑化することなく、トラヒック種別に応じたルーティングを実現することができる。その理由は、ネットワーク側のトラヒック転送装置に、トラヒック種別を推測させる手段と、該推測結果に基きルーティングを行なう手段とを備えたことにある。
続いて、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの構成を表した図である。図1を参照すると、SIPサーバ501及びホームエージェント/モバイルアンカーポイント(HA/MAP)511が配置されたホーム網500と、パケットデータネットワーク(PDN)、MAG100が配置され端末400、401にサービスを提供する在圏網600と、インターネット700と、モバイル中継網701と、が示されている。
MAG100は、後記するようにPMIPv6クライアントを備え、PMIPv6クライアントを有さない端末400に代わってホーム網500のHA/MAP511との間でIPモビリティを実現する。また、MAG100は、ネットワークノード間でモビリティトンネルを確立するため、モバイル中継網701を経由してホーム網500及び在圏網600間でセキュリティの高いPMIPv6ノード間トンネル510を確立する。更に、本実施形態に係るMAG100は、更に、ベアラ種別判定部を備え、後記するトラヒック転送装置としても動作する。
MAG100及び端末400は同一無線アクセスベアラ300上でのIPv4/v6デュアルスタックをサポートしているものとする。
また、端末400は、常時接続性の高いIMS用SIP信号(図1の破線)に対してはIPv6を適用し、実際に音声呼が発生したときにダイナミックに確立する音声データ(図1の一点鎖線)に対してはIPv4を適用するものとする。
また、以下の説明においては、在圏網600のMAG100のPMIPv6クライアント102とホーム網500のHA/MAP511との間には、モバイル中継網701を介してセキュアなPMIPv6ノード間トンネル510が確立されているものとする。
図2は、本実施形態のMAG100の構成例を表したブロック図である。図2を参照すると、ベアラ種別判定部101と、PMIPv6クライアント102とを備えたMAG100が示されている。
図2の例では、SAEアーキテクチャのS5 GTPモデル(非特許文献1参照)に従い、MAG100が収容する無線アクセスベアラ内にデフォルトベアラ310とDedicatedベアラ311が確立された状態を表している。
ベアラ種別判定部101は、無線アクセスベアラ300内のベアラ種別を識別し、各ベアラ種別とPDN601及びユーザ毎のポリシーに基づき、トラヒックの転送先を変更する動作を行なう。図2の例では、ベアラ種別判定部101は、デフォルトベアラ310内のユーザトラヒックを、IMS SIP用のシグナリングと判断し、PMIPv6クライアント102に転送する。ベアラ種別判定部101は、Dedicatedベアラ311内のトラヒックを音声データと判断し、PDN601にローカルブレークアウト転送する。なお、上記したベアラ種別(デフォルトベアラ/Dedicatedベアラ)は、GTP(GPRS Tunneling Protocol)のトンネルヘッダに付与されるトンネルID(TEID;Tunnel Endpoint ID)により判別することができる。
PMIPv6クライアント102は、PMIPv6クライアントを有さない端末400に代わって動作するPMIPv6用のクライアントである。PMIPv6クライアント102は、転送されたデフォルトベアラ310内のユーザトラヒックをPMIPv6ノード間トンネル510を介してSIPサーバ501に転送する。
以上本実施形態の構成を述べたが、図2のPMIPv6クライアント102やデフォルトベアラ310、Dedicatedベアラ311は、本発明の一具体例として挙げたものであり、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な説明は省略する。
続いて本実施形態の動作について、図1を参照して詳細に説明する。以下、端末400から端末401に対してSIPサーバ501を介して音声通話を行なう例を挙げる。まず、端末400はモバイルアクセスネットワーク200にアタッチする際に、PDN601アクセス用の無線アクセスベアラ300内にデフォルトベアラ310を確立し、IMS用のIPv6 SIP信号(図1の破線)に割り当てる。
ベアラ種別判定部101は、ベアラ種別を判定する。ここでは、デフォルトベアラ310内のトラヒックであるため、IMS SIP用のシグナリングと判断され、ベアラ種別判定部101は、デフォルトベアラ310とPMIPv6クライアント102を接続する。
PMIPv6クライアント102は、デフォルトベアラ310の確立を受け、PDN601を介さず、ユーザのホーム網500に配備されているHA/MAP511との間でPMIPv6ノード間トンネル510を確立する。
なお、上記したPMIPv6ノード間トンネル510は、モバイル事業者間合意によりモバイル中継網701を通すポリシーが確立されているものとする。そのため、ホーム網500と端末400間は、常に、安全なネットワークを経由してSIP信号を送受信することができるようになる。
その後、端末400は、SIPサーバ501を経由して、SIP信号(図1の破線)によりIMS呼を確立する際、IPv4の音声データ(図1の一点鎖線)通信用にDedicatedベアラ311を確立する。
ベアラ種別判定部101は、Dedicatedベアラ311内のトラヒックについてをPDN601に転送し、音声データのローカルブレークアウトを実現する。
また、ベアラ種別判定部101は、受信トラヒックをデフォルトベアラ310又はDedicatedベアラ311に転送する。その際に、ベアラ種別判定部101は、PMIPv6経由で受信すべきパケット(IPv6)と、PDN601経由で受信すべきパケット(IPv4)とのルールチェックを行ない、ルール違反のパケット受信を防止する機能を有するものとする。
以上説明したように、本実施形態では、ローカルブレークアウトトラヒックとPMIPv6対応トラヒックとを混在することを許容し、トラヒック種別に応じた最適なルーティングが可能となる。
また、上述したように、単一のPDN宛の無線アクセスベアラ300のみを使用しているので、モバイルアクセスネットワーク200での無線アクセスベアラ制御を複雑にする必要はない。
また、本実施形態では、SIP信号などのホーム網500経由のトラヒックを、MIPv4、MIPv6等のクライアントベースモバイルIPのユーザパケットルーティングロジックにせずに、プロキシモバイルIP(PMIP)を適用しているため、ホームノードと在圏ノードとのノード間ルーティングロジックでルーティングし、セキュアなモバイル中継網701を利用できる。
更に、本実施形態では、上述のように、プロキシモバイルIP(PMIP)を利用しているため、端末400にモバイルIP機能を搭載する必要が無く、端末機能を単純化できると共に、モバイルアクセスネットワーク200内の端末400−MAG網間のシグナリング信号やデータオーバヘッドを削減できるという利点もある。
[第2の実施形態]
続いて、SAEアーキテクチャのS5 IETFモデル等、MAG100が収容する無線アクセスベアラ300内にベアラ種別が無い場合を想定した本発明の第2の実施形態について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る移動通信システムの構成を表した図である。上記した第1の実施形態の構成との相違点は、無線アクセスベアラ300内にベアラ種別が無い点である。以下、第1の実施形態の構成との相違点であるMAG100の詳細構成について図4を参照して詳細に説明する。
図4は、本実施形態のMAG100の構成例を表したブロック図である。図4を参照すると、フロー解析部110と、PMIPv6クライアント102とを備えたMAG100が示されている。
フロー解析部110は、無線アクセスベアラ300内のユーザトラヒックを解析し、解析によって得られた転送パケットのプロトコル種別(IPv6/v4)とPDN601及びユーザ毎のポリシーに基づき、トラヒックの転送先を変更する動作を行なう。図4の例では、フロー解析部110は、IPv6トラヒックを、IMS SIP用のシグナリングと判断し、PMIPv6クライアント102に転送する。また。ベアラ種別判定部101は、IPv4トラヒックを音声データと判断し、PDN601にローカルブレークアウト転送する。なお、転送パケットのプロトコル種別(IPv6/v4)は、IPパケットヘッダやUDPヘッダのポート番号等の情報を解析することにより得ることができる。
その他の構成及び動作は、上記した第1の実施形態と同等である。以上のとおり、ベアラ種別の代わりにIPバージョン等に基いて、トラヒックの転送先を判断する機能を持たせることで、トラヒック種別に応じた最適なルーティングが可能となる。
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、MAG100内にPMIPv6クライアント102を設けるものとして説明したが、PMIPv4クライアントとForeign Agent(FA)で構成することもできる。
また、上記した実施形態では、モビリティプロトコルとしてPMIPv6を用いた例を挙げて説明したが、その他のモビリティプロトコルにも適用可能である。
その他、本発明は、現在、3GPP(Third Generation Partnership Project)で標準化が進められているLTE(Long Term Evolution)用モバイルコアネットワークSAE/EPC(System Architecture Evolution/Evolved Packet Core)や、3GPP2で標準化が進められているUMB(Ultra Mobile Broadband)用モバイルコアネットワークIP−CAN(Internet Protocol−Connectivity Access Network)等で利用することができる。
本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムの構成を表した図である。 本発明の第1の実施形態のモバイルアクセスゲートウェイ(MAG)の構成を表したブロック図である。 本発明の第2の実施形態に係る移動通信システムの構成を表した図である。 本発明の第2の実施形態のモバイルアクセスゲートウェイ(MAG)の構成を表したブロック図である。 トラヒック転送機能を持たない移動通信システムの問題点を説明するための図である。 トラヒック転送機能を持たない移動通信システムの問題点を説明するための図である。 トラヒック転送機能を持たない移動通信システムの問題点を説明するための図である。 トラヒック転送機能を持たない移動通信システムの問題点を説明するための図である。
符号の説明
100 MAG
101 ベアラ種別判定部
102 PMIPv6クライアント
110 フロー解析部
200 モバイルアクセスネットワーク
300、300a、300b 無線アクセスベアラ
310 デフォルトベアラ
311 Dedicatedベアラ
400、401 端末
500 ホーム網
501 SIPサーバ
504 MAG
505、601 PDN(パケットデータネットワーク)
506 HA(ホームエージェント)
507 クライアントモバイルIPトンネル(CMIPトンネル)
510 PMIPv6ノード間トンネル
511 HA/MAP(ホームエージェント/モバイルアンカーポイント)
600 在圏網
700 インターネット
701 モバイル中継網

Claims (21)

  1. パケットデータネットワークにアクセスするためにユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別する手段と、
    前記ユーザ端末に代わって、ユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントと、
    前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、所定のベアラ種別を持つトラヒックを転送する手段と、
    を備えた移動通信システム。
  2. 前記無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別する手段及び前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、所定のベアラ種別を持つトラヒックを転送する手段に代えて、
    前記無線アクセスベアラ内のフローを解析する手段と、
    前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、前記解析により識別された特定のトラヒックを転送する手段と、
    を備える請求項1に記載の移動通信システム。
  3. GTP(GPRS Tunneling Protocol)のトンネルヘッダに付与されるトンネルID(TEID)により前記無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別し、
    デフォルトベアラを経由するトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項1に記載の移動通信システム。
  4. 前記解析の結果、IPv6であると識別されたトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項2に記載の移動通信システム。
  5. 前記プロキシモバイルIPクライアントは、ホーム網のモビリティアンカーポイントとの間に、予め定めたポリシに基いた経路によるIPデータ転送ルートを確立するよう設定されている請求項1乃至4いずれか一に記載の移動通信システム。
  6. モバイルアクセスゲートウェイ(MAG)が、前記トラヒック転送装置として動作する請求項1乃至5いずれか一に記載の移動通信システム。
  7. パケットデータネットワークにアクセスするためにユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別する手段と、
    前記ユーザ端末に代わって、ユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントと、
    前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、所定のベアラ種別を持つトラヒックを転送する手段と、
    を備えたトラヒック転送装置。
  8. 前記無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別する手段及び前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、所定のベアラ種別を持つトラヒックを転送する手段に代えて、
    前記無線アクセスベアラ内のフローを解析する手段と、
    前記プロキシモバイルIPクライアントに対し、前記解析により特定されたトラヒックを転送する手段と、
    を備える請求項7に記載のトラヒック転送装置。
  9. GTP(GPRS Tunneling Protocol)のトンネルヘッダに付与されるトンネルID(TEID)により前記無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別し、
    デフォルトベアラを経由するトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項7に記載のトラヒック転送装置。
  10. 前記解析の結果、IPv6であると識別されたトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項8に記載のトラヒック転送装置。
  11. 前記プロキシモバイルIPクライアントは、ホーム網のモビリティアンカーポイントとの間に、予め定めたポリシに基いた経路によるIPデータ転送ルートを確立するよう設定されている請求項7乃至10いずれか一に記載のトラヒック転送装置。
  12. モバイルアクセスゲートウェイ(MAG)としても動作する請求項7乃至11いずれか一に記載のトラヒック転送装置。
  13. パケットデータネットワークに接続されたトラヒック転送装置が、ユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別し、
    前記ユーザ端末に代わってユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントに対し、前記トラヒック転送装置が、所定のベアラ種別を持つトラヒックを転送するトラヒック転送方法。
  14. GTP(GPRS Tunneling Protocol)のトンネルヘッダに付与されるトンネルID(TEID)により前記無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別し、
    デフォルトベアラを経由するトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項13に記載のトラヒック転送方法。
  15. パケットデータネットワークに接続されたトラヒック転送装置が、ユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ内のフローを解析し、
    前記ユーザ端末に代わってユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントに対し、前記トラヒック転送装置が、前記解析により識別された特定のトラヒックを転送するトラヒック転送方法。
  16. 前記解析の結果、IPv6であると識別されたトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項15に記載のトラヒック転送方法。
  17. 前記プロキシモバイルIPクライアントが、ホーム網のモビリティアンカーポイントとの間に、予め定めたポリシに基いた経路によるIPデータ転送ルートを確立するステップを含む請求項13乃至16いずれか一に記載のトラヒック転送方法。
  18. パケットデータネットワークに接続されたトラヒック転送装置が、ユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別する処理と、
    前記ユーザ端末に代わってユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントに対し、所定のベアラ種別を持つトラヒックを転送する処理と、
    を移動通信システムのトラヒック転送装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。
  19. GTP(GPRS Tunneling Protocol)のトンネルヘッダに付与されるトンネルID(TEID)により前記無線アクセスベアラ内のトラヒックのベアラ種別を識別し、
    デフォルトベアラを経由するトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項18に記載のプログラム。
  20. パケットデータネットワークに接続されたトラヒック転送装置が、ユーザ端末との間に確立された無線アクセスベアラ内のフローを解析する処理と、
    前記ユーザ端末に代わってユーザ端末の移動管理を行なうプロキシモバイルIPクライアントに対し、前記解析により識別された特定のトラヒックを転送する処理と、
    を移動通信システムのトラヒック転送装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。
  21. 前記解析の結果、IPv6であると識別されたトラヒックを前記プロキシモバイルIPクライアントに転送する請求項20に記載のプログラム。
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