JP5887761B2 - 通信システム、パケット中継装置、ユーザ端末及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システム、パケット中継装置、ユーザ端末及び通信方法に関する。特に、パケットのオフロードを行う通信システム、パケット中継装置、ユーザ端末及び通信方法に関する。

近年、携帯電話等のモバイル端末によるデータの送受信が増加している。とりわけ、スマートフォン等の普及により、インターネット上のサーバにアクセスするデータ通信が増加している。また、モバイル端末は通信事業者が管理するモバイルコアネットワークを介して、インターネット上のサーバと接続する。その際、モバイルコアネットワーク内のノードにおいて、パケットの課金管理を行っている。しかし、通信事業者の持つモバイルコアネットワークの通信容量には、上限がある。

そこで、モバイルコアネットワーク内のノードを経由せず、インターネット上のサーバにパケットを送信するオフロードと呼ばれる技術が、非特許文献１において開示されている。

3GPP TR(Technical Report)23.829、"Local IP Access and Selected IP Traffic Offload (LIPA-SIPTO)"、［online］、［2011年7月20日検索］、インターネット〈URL：http://www.3gpp.org/ftp/specs/html-info/23829.htm>

なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。

上述の非特許文献１で開示された技術を用いれば、モバイルコアネットワークの負荷を低減できる。しかし、通信事業者は、モバイル端末からのパケットを常にオフロードすることはできない。上述のように、モバイル端末の課金管理はモバイルコアネットワーク内のノードで行っているためである。即ち、モバイル端末から送信されるパケットを常にオフロードしてしまうと、送信パケットが課金管理を行っているノードを通過せず、パケットのカウントが行えない。パケットの課金管理が行えないと、通信事業者の課金収入が減少する。

また、この問題を解決するため、オフロードを行うパケットを受信するノード（以下、オフロードポイントと呼ぶ）にパケットをカウントする機能を追加することが考えられる。しかし、すべてのオフロードポイントにパケットカウント機能を追加するとなれば、機器（ノード）の入替えやソフトウェアの更新等、多大なコストが必要になってしまう。

以上のとおり、パケットのオフロードには、解決すべき問題点が存在する。そのため、通信事業者の課金管理と、モバイルコアネットワークの負荷低減と、を両立する通信システム、パケット中継装置、ユーザ端末及び通信方法が、望まれる。

本発明の第１の視点によれば、パケットを送信する第１のノードと、モバイルコアネットワークに含まれ、前記第１のノードが送信するパケットの通信量が予め定めた閾値に到達するか否かを判定し、前記通信量が前記閾値に到達すると、前記第１のノードが送信するパケットのオフロードを指示するトリガ信号を送信する第２のノードと、前記トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、前記モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードし、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信していない場合に、前記モバイルコアネットワークを介して前記パケットを転送する第３のノードと、を備える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、パケットの送受信を行うパケット送受信インターフェイス部と、パケットの転送先を定める経路情報を記憶する記憶部と、前記パケット送受信インターフェイス部で受信するパケットのヘッダ情報を調査し、パケットがオフロードの対象となるか否かの情報を含む情報を出力するパケット調査部と、前記パケット調査部が出力する情報と前記経路情報とに基づいてパケットのカプセル化を行うパケット処理部と、第１のノードにおけるトラフィックオフロードを指示するトリガ信号であって、前記パケットの通信量が予め定めた閾値に到達したと第２のノードにおいて判定された場合に送信される当該トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、モバイルコアネットワークをトラヒックオフロードするように前記記憶部に記憶された前記経路情報を変更する経路情報変更部と、を含むオフロード制御部と、を備えるパケット中継装置が提供される。

本発明の第３の視点によれば、アプリケーションが生成したパケットの送受信を制御するアプリケーションパケット制御部と、パケットの転送先を定める経路情報を記憶する記憶部と、第１のノードにおけるトラフィックオフロードを指示するトリガ信号であって、前記パケットの通信量が予め定めた閾値に到達したと第２のノードにおいて判定された場合に送信される当該トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、モバイルコアネットワークをトラヒックオフロードするように前記記憶部に記憶された前記経路情報を変更する経路情報変更部と、を含むオフロード制御部と、前記経路情報に基づき、前記アプリケーションパケット制御部が生成したパケットを送信するパケット転送部と、を備えるユーザ端末が提供される。

本発明の第４の視点によれば、モバイルコアネットワークを通過するパケットを送信する工程と、前記パケットの通信量をカウントする工程と、前記通信量が予め定めた閾値に到達したと第１のノードにおいて判定されたことに応じて、前記送信するパケットの第２のノードにおけるトラフィックオフロードを指示するトリガ信号を送信する工程と、前記トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、前記送信するパケットをオフロードし、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信していない場合に、前記モバイルコアネットワークを介して前記パケットを転送する工程と、を含む通信方法が提供される。

本発明の各視点によれば、通信事業者の課金管理と、モバイルコアネットワークの負荷低減と、を両立する通信システム、パケット中継装置、ユーザ端末及び通信方法が、提供される。

本発明の一実施形態の概要を説明するための図である。 モバイル端末からの送信パケットをオフロードする通信システムの一例を示す図である。 図２に示すパケット中継ノード２０の内部構成の一例を示す図である。 図２に示すパケットカウント部３０１の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 図５に示すパケット中継ノード２１の内部構成の一例を示す図である。 図６に示すオフロード制御部２０４の動作の一例を示すフローチャートである。 図５に示すパケットカウント部３０２の動作の一例を示すフローチャートである。 トリガ信号を使用しないオフロード制御部２０１で使用する経路情報の一例を示す図である。 トリガ信号を使用するオフロード制御部２０４で使用する経路情報の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 図１１に示すモバイル端末１１の内部構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 図１５に示すパケット中継ノード２３の内部構成の一例を示す図である。 図１６に示すオフロード制御部２０５の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第６の実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 図１８に示すモバイル端末１２の内部構成の一例を示す図である。

初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。

上述のように、モバイル端末の課金管理はモバイルコアネットワーク内のノードで行っており、モバイルコアネットワークの負荷を軽減する目的でパケットのオフロードを行うと、課金管理が行えないという問題がある。そのため、通信事業者の課金管理と、モバイルコアネットワークの負荷低減と、を両立する通信システム、パケット中継装置、ユーザ端末及び通信方法が、望まれる。

そこで、一例として図１に示す通信システムを提供する。図１に示す通信システムは、パケットを送信する第１のノードと、モバイルコアネットワークに含まれ、第１のノードが送信するパケットの通信量が予め定めた閾値に到達すると、第１のノードが送信するパケットのオフロードを指示するトリガ信号を送信する第２のノードと、トリガ信号に基づき、モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードする第３のノードと、を備えている。

図１に示す通信システムでは、第２のノードで通信事業者のモバイルコアネットワークを通過するパケットをカウントすると共に、課金管理を実施する。さらに、第２のノードを通過したパケットが閾値を超えた場合には、外部のネットワークにパケットのオフロードを指示するトリガ信号を出力する。第３のノードでは、トリガ信号に基づいて、第１のノードが送信するパケットを、モバイルコアネットワークを経由する第２のノードに転送せず、モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードする。

このように、モバイルコアネットワークを通過するパケットについて、第１のノード（例えば、ユーザ端末）毎にパケット数をカウントし、通信量が閾値を超えたら外部のネットワーク（例えば、インターネット）にトラフィックオフロードさせる。その結果、通信事業者の課金管理と、モバイルコアネットワークの負荷低減と、が両立できる。

本発明において下記の形態が可能である。

［形態１］上記第１の視点に係る通信システムのとおりである。

［形態２］前記通信システムは、さらに、前記第３のノードが、前記モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードする際に、前記第１のノードが送信するパケットの転送先となる第４のノードを備えることが好ましい。

［形態３］前記通信システムは、前記第１のノードを複数含むと共に、前記第２のノードは、前記複数の第１のノードが送信するパケットそれぞれについて前記モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードするか否かを判断し、前記トリガ信号を出力することが好ましい。

［形態４］前記通信システムは、前記第３のノードは、前記第１のノードが送信するパケットを前記第２のノードに中継するパケット中継装置であり、前記パケット中継装置は、前記トリガ信号を受信することで、前記第１のノードが送信するパケットの転送先に関する経路情報を前記第２のノードから前記第４のノードに変更することが好ましい。

［形態５］前記通信システムは、前記第３のノードは、前記第１のノードが送信するパケットを、前記第２のノードに中継するパケット中継装置であり、前記パケット中継装置は、前記トリガ信号に基づいて、ネットワーク上のアクセスポイントの名前解決を実現する名前解決装置に対し、名前解決の対象を前記第２のノードから前記第４のノードに変更することが好ましい。

［形態６］前記通信システムは、前記パケット中継装置は、前記パケット中継装置を通過するパケットからセッションの開始及び終了を検出することで、セッションの状態を管理し、前記トリガ信号を受信した後のセッションの開始時に前記経路情報の変更を行うことが好ましい。

［形態７］前記通信システムは、前記第１及び第３のノードは同一の機器であるユーザ端末であり、前記ユーザ端末は、前記トリガ信号を受信する前は、パケットの転送先として前記第２のノードを選択し、前記トリガ信号を受信した後は、前記第４のノードを選択することが好ましい。

［形態８］前記通信システムは、前記ユーザ端末は、前記トリガ信号を受信した後、さらに、セッションの開始時に、前記ユーザ端末から送信するパケットの転送先となるノードを、前記第２のノードから前記第４ノードに変更することが好ましい。

［形態９］前記通信システムは、前記第３のノードは、ネットワーク上のアクセスポイントの名前解決を実現する名前解決装置であり、前記名前解決装置は、前記第２のノードに関する名前解決要求に対し、前記第４のノードのアドレスを応答することが好ましい。

［形態１０］前記通信システムは、前記第２のノードは、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）のＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）、又は、ＰＧＷ（ＰＤＮ Ｇａｔｅｗａｙ）のいずれか、又は、その組み合わせにより構成されることが好ましい。

［形態１１］前記通信システムは、前記パケット中継装置は、３ＧＰＰのＬ−ＰＧＷ（Ｌｏｃａｌ ＰＤＮ Ｇａｔｅｗａｙ）、Ｌ−ＧＧＳＮ（Ｌｏｃａｌ ＧＧＳＮ）、ＴＯＦ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｏｆｆｌｏａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）、ＳＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）のいずれか、又は、その組み合わせで構成されることが好ましい。

［形態１２］上記第２の視点に係るパケット中継装置のとおりである。

［形態１３］前記パケット中継装置は、さらに、前記オフロード制御部は、前記パケット送受信インターフェイス部で受信するパケットからセッションの開始及び終了を検出することで、セッションの状態を管理するセッション管理部を含み、前記経路情報変更部は、前記トリガ信号を受信した後のセッションの開始時に前記経路情報の変更を行うことが好ましい。

［形態１４］上記第３の視点に係るユーザ端末のとおりである。

［形態１５］前記ユーザ端末は、さらに、前記オフロード制御部は、前記アプリケーションパケット制御部が生成したパケットからセッションの開始及び終了を検出することで、セッションの状態を管理するセッション管理部を含み、前記経路情報変更部は、前記トリガ信号を受信した後のセッションの開始時に前記経路情報の変更を行うことが好ましい。

［形態１６］上記第４の視点に係る通信方法のとおりである。

次に、通信システムの一例について説明する。

図２は、モバイル端末からの送信パケットをオフロードする通信システムの一例を示す図である。

図２に示す通信システムは、モバイル端末１０と、パケット中継ノード２０と、外部パケット網インターフェイスノード３０と、サーバ装置４０と、ゲートウェイ５０と、無線アクセスネットワーク６０と、モバイルコアネットワーク７０と、インターネット８０から構成されている。

図２に示す通信システムでは、モバイル端末１０から無線アクセスネットワーク６０を介して、サーバ装置４０にアクセスが行われる。その際に、モバイルコアネットワーク７０を経由するか否かを選択可能である。ここで、モバイル端末１０から送信されたパケットが、パケット中継ノード２０、外部パケット網インターフェイスノード３０を経由してサーバ装置４０に到達する経路を通常経路とする。さらに、モバイル端末１０から送信されたパケットが、外部パケット網インターフェイスノード３０を経由せず、サーバ装置４０に到達する経路をオフロード経路とする。

モバイル端末１０からインターネット８０上のサーバ装置４０のリソースに対してアクセスする場合には、パケット中継ノード２０が、モバイル端末１０からの送信パケット（リクエストパケット）のヘッダ情報に基づき、インターネット８０上のサーバ装置４０に宛てたものか否かを判断する。さらに、パケット中継ノード２０においてパケットのオフロードが必要であると判断された場合には、モバイル端末１０から送信されたパケットの送信元アドレスをパケット中継ノード２０のアドレスに書き換えた上で、インターネット８０と接続されているオフロード用のゲートウェイ５０にパケットを送信する。送信元アドレスが書き換えられたパケットを受け取ったサーバ装置４０は、返信パケットをパケット中継ノード２０に向けて送信する。

パケット中継ノード２０では、モバイル端末１０からサーバ装置４０へのパケット送信履歴に基づき、サーバ装置４０から受け取ったパケットをモバイル端末１０に送信する。このように、モバイル端末１０とサーバ装置４０間のアクセスにおいて、モバイルコアネットワーク７０を通過させずにパケットの送受信を実現する（オフロードを実行する）。即ち、モバイルコアネットワーク７０の内部に存在するノードを経由することなく、モバイル端末１０はインターネット８０上のサーバ装置４０にアクセスできる。なお、送信パケットのヘッダ情報を書き換えた後は、それ以降の同じサーバ装置４０へのアクセスにはすべて同様の処理を行うことになる。

次に、パケット中継ノード２０について説明する。

パケット中継ノード２０は、モバイル端末１０とサーバ装置４０が行う通信経路の途中に存在し、モバイル端末１０から送信されるパケットのヘッダ情報から外部パケット網インターフェイスノード３０を経由させるか否かを判断する。若しくは、パケットのヘッダ情報に基づかず、予め定めた規則に従って経路制御を行う場合もある。

図３は、パケット中継ノード２０の内部構成の一例を示す図である。

パケット中継ノード２０は、オフロード制御部２０１と、パケット送受信インターフェイス部２０２と、パケット転送部２０３から構成されている。

オフロード制御部２０１は、モバイル端末１０から送信されるパケットの経路制御の実体を担う。オフロード制御部２０１は、パケット調査部２１１と、パケット処理部２２１から構成されている。パケット中継ノード２０を通過するパケットは、パケット送受信インターフェイス部２０２及びパケット転送部２０３を経由して、パケット調査部２１１に送られる。

パケット調査部２１１では、予め定められた規則に基づいて、パケット中継ノード２０を通過するパケットがオフロードの対象となるか否かを判断する。その際の判断は、各パケットのヘッダ情報に基づく。判断結果は、パケット処理部２２１に出力される。

パケット処理部２２１では、パケット調査部２１１における判断結果に基づきパケットのカプセル化又はデカプセル化等の処理を実行する。その後、パケット処理部２２１で処理したパケットを、パケット転送部２０３及びパケット送受信インターフェイス部２０２を介して外部ノードに送出する。

次に、外部パケット網インターフェイスノード３０について説明する。

外部パケット網インターフェイスノード３０は、モバイル端末１０に対して、モバイルコアネットワーク７０の外部にあるサーバ装置４０へのネットワーク接続を提供する。外部パケット網インターフェイスノード３０には、パケットカウント部３０１が含まれており、パケットカウント部３０１において課金管理を行う。同時に、外部パケット網インターフェイスノード３０からインターネット８０上のサーバ装置４０に対して、パケットの送信が行われる。

図４は、パケットカウント部３０１の動作の一例を示すフローチャートである。

パケットカウント部３０１では、パケットを受け付けたか否かを判断し（ステップＳ０１）、パケットを受け付けた場合には、パケット数をカウントする（ステップＳ０２）。通信事業者は、カウントしたパケット数に基づいて課金管理を行う。

このように、モバイル端末１０から送信されたパケットの課金管理は、外部パケット網インターフェイスノード３０において実現している。そのため、モバイル端末１０から送信されたパケットが、通常経路でサーバ装置４０に中継される場合には、通信事業者の課金管理に支障がでることはない。しかし、モバイルコアネットワーク７０の負荷を低減させる目的で、オフロード経路でパケットがサーバ装置４０に中継される場合には、外部パケット網インターフェイスノード３０を経由しないので、課金管理が行えない。

なお、図２に示す通信システムにおいては、パケット中継ノード２０にオフロード制御部２０１が含まれている場合を説明したが、モバイル端末１０においてオフロード制御部２０１に相当する機能を実施させてもよい。

その場合、モバイル端末１０の内部のオフロード制御部において、パケット毎又はセッション毎に、通常の経路である外部パケット網インターフェイス３０を経由するか、又は、インターネット８０と接続されているオフロード用のゲートウェイ５０に、パケットを送信するか判断する。

オフロード用のゲートウェイ５０にパケットを送信する際には、オフロード用のゲートウェイ５０にパケットを中継させるように宛先アドレスを書き換える。即ち、モバイル端末１０にオフロード制御部が含まれていても、インターネット８０上のサーバ装置４０に対して、モバイルコアネットワーク７０を経由せずにアクセスできる。

ここで、第３世代携帯電話（３Ｇ）システムや、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システム等の３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で定められたシステムにおいては、パケット中継ノードは以下の論理ノード、即ち、ＳＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）、ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）、Ｌ−ＰＧＷ（Ｌｏｃａｌ ＰＤＮ Ｇａｔｅｗａｙ）、Ｌ−ＧＧＳＮ（Ｌｏｃａｌ ＧＧＳＮ）、又は、ＴＯＦ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｏｆｆｌｏａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）のいずれか、又は、その組み合わせで構成される。さらに、外部パケット網インターフェイスノードは、以下の論理ノード、ＧＧＳＮ（Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）、又は、ＰＧＷ（ＰＤＮ Ｇａｔｅｗａｙ）のいずれか、又は、その組み合わせで構成される。このことは、以下の実施形態すべてに共通する。

［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

図５は、本実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。

図５に示す通信システムは、モバイル端末１０と、パケット中継ノード２１と、外部パケット網インターフェイスノード３１と、サーバ装置４０と、ゲートウェイ５０と、無線アクセスネットワーク６０と、モバイルコアネットワーク７０と、インターネット８０から構成されている。図５において、図２と同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。モバイル端末１０は、図２に示す通信システムと同様に、サーバ装置４０にアクセスする。

外部パケット網インターフェイスノード３１には、パケットカウント部３０２が含まれている。パケットカウント部３０２は、外部パケット網インターフェイスノード３１を通過するパケットの個数又はバイト数をカウントする。さらに、通過するパケットのカウント値が予め定められた閾値に達するとパケット中継ノード２１に対してトリガ信号を出力する。なお、パケットカウント部３０２におけるパケットのカウントはモバイル端末毎に行う。即ち、無線アクセスネットワーク６０には複数のモバイル端末が接続可能であり、複数のモバイル端末のそれぞれについてパケットのカウントを行い、それぞれのモバイル端末に対応したトリガ信号を出力する。

次に、パケット中継ノード２１とパケットカウント部３０２について説明する。

初めに、パケット中継ノード２１の内部構造及び動作について説明する。

図６は、パケット中継ノード２１の内部構成の一例を示す図である。

パケット中継ノード２１は、パケット送受信インターフェイス部２０２と、パケット転送部２０３と、オフロード制御部２０４から構成されている。パケット送受信インターフェイス部２０２及びパケット転送部２０３については、図３を用いて説明を行ったので、更なる説明は省略する。

オフロード制御部２０４は、パケット調査部２１１と、パケット処理部２２１と、記憶部２３１と、経路情報変更部２４１から構成されている。パケット調査部２１１とパケット処理部２２１については、図３を用いて説明を行ったので、更なる説明は省略する。

記憶部２３１は、モバイル端末１０から送信されるパケットの宛先とその宛先に基づいてパケットを送信する物理インターフェイスと、の関係を示す経路情報を格納する。記憶部２３１に記憶する経路情報については後述する。

経路情報変更部２４１は、外部パケット網インターフェイスノード３１が出力するトリガ信号に基づいて、記憶部２３１に格納されている経路情報を変更する。

次に、オフロード制御部２０４の動作について説明する。

図７は、オフロード制御部２０４の動作の一例を示すフローチャートである。

オフロード制御部２０４の初期状態では、パケットの処理は何も行われていないものとする。

ステップＳ１１では、パケット中継ノード２１（オフロード制御部２０４）においてモバイル端末１０からサーバ装置４０に向けた上りパケットを受け付けたか否かの判断をする。上りパケットを受け付けた場合には、ステップＳ１２に遷移する。上りパケットを受け付けていない場合には、ステップＳ１１を再度実行し、処理を継続する。

ステップＳ１２では、過去の一定期間内に、モバイル端末１０からのパケット（トラフィック）をオフロードさせることを目的としたトリガ信号を受信しているか否かを確認する。過去の一定期間内にトリガ信号を受信している場合には、ステップＳ１３に遷移する。過去の一定期間内にトリガ信号を受信していない場合には、ステップＳ１４に遷移する。

ステップＳ１３では、モバイル端末１０からの上りパケットをオフロードする。

ステップＳ１４では、記憶部２３１に格納されている経路情報を参照してパケットの送信処理を行う。

次に、パケットカウント部３０２の動作について説明する。

図８は、パケットカウント部３０２の動作の一例を示すフローチャートである。

パケットカウント部３０２の初期状態では、パケットカウント部３０２が送受信しているパケットはなく、かつ、モバイル端末１０が送信するパケットのオフロードを目的としたトリガ信号を送信していないものとする。

ステップＳ２１では、モバイル端末１０からの送信されたパケットを受信しているか否か判断する。パケットを受信している場合には、ステップＳ２２に遷移する。パケットを受信していない場合には、ステップＳ２１を再度実行し、処理を継続する。

ステップＳ２２では、モバイル端末１０から受信したパケット数をカウントする。その後、ステップＳ２３に遷移する。

ステップＳ２３では、ステップＳ２２でのカウント値が閾値に到達したか否かを判断する。閾値に到達している場合には、ステップＳ２４に遷移する。閾値に到達していない場合には、ステップＳ２１に遷移し、処理を継続する。

ステップＳ２４では、モバイル端末１０から送信されたパケットが予め定められた閾値に到達した旨を示すトリガ信号を出力する。

次に、記憶部２３１に格納されている経路情報について説明する。

図９は、トリガ信号を使用しないオフロード制御部２０１で使用する経路情報の一例を示す図である。図１０は、トリガ信号を使用するオフロード制御部２０４で使用する経路情報の一例を示す図である。

図９に示す経路情報には、宛先アドレスと、ネットマスクと、ネクストホップと、インターフェイス番号と、プロトコルと、メトリックの情報が含まれている。さらに、図１０に示す経路情報には、端末ＩＤ、オフロードフラグが追加されている。

図１０に追加した端末ＩＤによって、同じ宛先のパケットであっても、モバイル端末毎にパケットをオフロードするか否かの判断を行うことができる。即ち、同じ宛先のパケットであっても、パケットを送信しているモバイル端末が異なれば、あるモバイル端末についてはオフロードを行い、他のモバイル端末についてはオフロードを行わないといった経路制御が可能になる。

例えば、図１０において、端末ＩＤとして「Ａ」を持つモバイル端末は定額料金プランの上限まで通信を行い、パケットカウント部３０２からトリガ信号を受信した状態であるとする。この場合、宛先アドレスが７３．６．１．０の場合において、パケットを送出するインターフェイスは２に変更される（図１０の上から３段目）。つまり、トリガ信号を受信するまでは、オフロードの対象ではなかった宛先アドレスがオフロードの対象に変更される（オフロードフラグが１に設定される）。

さらに、宛先アドレスが８０．１２２．０．０の場合において、新たな経路情報が追加され、トリガ信号を受信するまでは独立した宛先アドレスとして扱われなかったものが、無条件にオフロードの対象に設定される場合もある。この場合は、経路情報にオフロードフラグが１に設定されると同時に、新たな行が追加される（図１０の上から５行目）。

なお、宛先アドレスが外部ネットワークに属するものか否かの判断は、パケット中継ノード２２が受信した上りパケットに含まれるヘッダ情報から判断可能である。

本実施形態において説明した通信システムは、通信事業者が定額制の料金プランを採用し、モバイルコアネットワーク７０を使用してパケット通信を行っている場合に適用できる。つまり、モバイル端末から送信されるパケット数が、定額料金に相当する上限値に達した際に、以降のパケットをモバイルコアネットワーク７０以外の外部にオフロードが可能になる。

以上のように、本実施形態に係る通信システムでは、パケットカウント部３０２からオフロード制御部２０４に対してトリガ信号を出力し、このトリガ信号に基づいてオフロードする。その結果、通信事業者が予め設定したパケット数の上限に達するまでは、モバイルコアネットワーク７０内のパケットカウント部３０２で課金管理を実現し、上限に達した後は外部のネットワークにトラフィックオフロードすることで、モバイルコアネットワーク７０の負荷を低減させることができる。さらに、パケットカウント部３０２に相当する装置を新たに増設する必要はなく、オフロードを実現するためのコストが上昇することはない。

［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１１は、本実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。図１１において図５と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。図１１に示す通信システムと図５に示す通信システムの相違点は、パケットカウント部３０２から出力されるトリガ信号をモバイル端末１１で受け付ける点である。即ち、モバイル端末１１にオフロード制御部２０４に相当する機能を内蔵する。

図１２は、モバイル端末１１の内部構成の一例を示す図である。

モバイル端末１１は、パケット送受信インターフェイス部４０１と、パケット転送部４０２と、オフロード制御部４０３と、アプリケーションパケット制御部４０４から構成されている。

さらに、オフロード制御部４０３は、経路情報変更部４１１と、記憶部４２１から構成されている。

アプリケーションパケット制御部４０４では、モバイル端末１２の内部に実装されたアプリケーションで使用するパケットの送受信を制御する。アプリケーションパケット制御部４０４で生成したパケットはパケット転送部４０２に送られる。

また、経路情報変更部４１１では、パケットカウント部３０２が出力するトリガ信号に基づいて、記憶部４２１に記憶された経路情報を変更する。より具体的な動作については、第１の実施形態において図７を用いて説明した経路情報変更部２４１の動作と相違する点はないので、その説明を省略する。

パケット転送部４０２では、記憶部４２１に記憶された経路情報に基づいてパケットの送信先を定める。

図１１に示す通信システムにおいても、パケットカウント部３０２においてパケットのカウント及び課金管理を行い、モバイル端末１１（内部のオフロード制御部４０３）がトリガ信号に基づきオフロードを実行する。

このように、経路制御を行うオフロード制御部及び経路制御を行うための経路情報がモバイル端末１２内部に存在するため、他のネットワーク側の装置に依存することなく、パケットの宛先変更によるオフロードが可能になる。

［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１３は、本実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。図１３において図５と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。図１３に示す通信システムと図５に示す通信システムの相違点は、パケット中継ノード２１ではなく、名前解決装置９０がパケットカウント部３０２からのトリガ信号を受け付けるという点である。

名前解決装置９０は、トリガ信号を受信した後は、パケット中継ノード２１から外部パケット網インターフェイスノード３１についての名前解決要求に対する応答において、外部パケット網インターフェイスノード３１のアドレスではなく、オフロード用のゲートウェイ５０のアドレスを返答する。

その結果、名前解決装置９０がトリガ信号を受信した後の外部パケット網インターフェイスノード３１に対する送信パケットは、オフロード用のゲートウェイ５０に向けられることになる。従って、モバイル端末１０からの送信パケットをオフロードすることが可能になる。

［第４の実施形態］
続いて、第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１４は、本実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。図１４において図１３と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。図１４に示す通信システムと図１３に示す通信システムの相違点は、パケット中継ノード２２が、パケットカウント部３０２の出力するトリガ信号を受信する点である。

トリガ信号を受信したパケット中継ノード２２は、名前解決装置９０に送信する名前解決要求を、外部パケット網インターフェイスノード３１に対する要求からオフロード用のゲートウェイ５０に対する要求に変更する。その結果、モバイル端末１０からの送信パケットをオフロードすることが可能になる。

［第５の実施形態］
続いて、第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１５は、本実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。図１５において図５と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。図１５に示す通信システムと図５に示す通信システムの相違点は、パケット中継ノード２３の内部構成及び動作である。

図１６は、パケット中継ノード２３の内部構成の一例を示す図である。

パケット中継ノード２３は、パケット送受信インターフェイス部２０２と、パケット転送部２０３と、オフロード制御部２０５から構成されている。パケット送受信インターフェイス部２０２及びパケット転送部２０３については、図６を用いて既に説明したので、更なる説明は省略する。

オフロード制御部２０５には、パケット調査部２１１と、パケット処理部２２１と、記憶部２３１と、経路情報変更部２４１と、セッション管理部２５１が含まれている。図１６において図６と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。

セッション管理部２５１は、パケット中継ノード２３及びその内部に存在するオフロード制御部２０５を通過するすべてのパケットのセッション情報を管理する。セッション管理部２５１は、オフロード制御部２０５が受信した各パケットについて、それぞれのパケットがどのセッションに属しているか判断する。経路情報変更部２４１は、セッション管理部２５１における判断結果とトリガ信号に基づいて、記憶部２３１に記憶されている経路情報を変更する。より具体的には、パケットカウント部３０２が出力するトリガ信号を受信した後に確立したセッションに限りオフロードの対象とする。

パケット中継ノード２３に入力されたパケットは、パケット送受信インターフェイス２０２及びパケット転送部２０３を介してパケット調査部２１１に送られる。

パケット調査部２１１は、受信したパケットのヘッダ情報を確認し、その結果をセッション管理部２５１に送信する。

セッション管理部２５１は、パケット調査部２１１から送信された受信パケットに関する情報に基づいて、受信パケットが属するセッションを判断する。セッション管理部２５１は、受信パケットが属するセッションに関する情報を経路情報変更部２４１に送信する。

経路情報変更部２４１は、受信パケットが属するセッションに関する情報に基づいて、パケットカウント部３０２から受信したトリガ信号を受信した後に確立したセッションに属するパケットのみをオフロードの対象となるように記憶部２３１の経路情報を変更する。

パケット処理部２２１は、記憶部２３１の経路情報に基づいて、パケット調査部２１１を経由して受け付けた各パケットに対して行う処理を決定する。

次に、オフロード制御部２０５の動作について説明する。

図１７は、オフロード制御部２０５の動作の一例を示すフローチャートである。

オフロード制御部２０５の初期状態は、パケットカウント部３０２はトリガ信号を出力しておらず、かつ、モバイル端末１０からのパケットも受信していないものとする。

ステップＳ３１において、パケット送受信インターフェイス部２０２を介してオフロード制御部２０５に上りパケットが入力されたか否かを判断する。上りパケットが入力されていれば、ステップＳ３２に遷移する。上りパケットが入力されていなければ、ステップＳ３１の処理を継続する。

ステップＳ３２では、オフロード制御部２０５において、過去にトリガ信号を受信しているか否かを判断する。トリガ信号を受信している場合には、ステップＳ３３に遷移する。トリガ信号を受信していない場合には、ステップＳ３５に遷移する。

ステップＳ３３では、オフロード制御部２０５で受け付けたパケットの属するセッションが、トリガ信号を受信後に確立されたものか否かを判断する。トリガ信号を受信後に確立されたセッションである場合には、ステップＳ３４に遷移する。トリガ信号を受信後に確立されたセッションではない場合には、ステップＳ３５に遷移する。

ステップＳ３４では、経路情報変更部２４１によって変更された経路情報に基づいて（又は、新たに経路情報を生成して）パケットをオフロードする。

ステップＳ３５では、記憶部２３１に格納されている変更前の経路情報を参照してパケットの送信処理を行う。より具体的には、受信パケットを外部パケット網インターフェイスノード３１に送信する（オフロードしない）。

このように、セッション管理部２５１によって、各パケットが属するセッションに基づいて、オフロードを実施するか否かを決定することによって、モバイル端末１０からモバイルコアネットワーク７０へのセッションを切断することなくオフロードを実施することができる。

以上のように、外部パケット網インターフェイスノード３１を通過するパケットの閾値を越えた旨のトリガ信号を受信した後に確立されたパケットに限りオフロードの対象とし、トリガ信号を受信した際に既に確立したセッションに属するパケットについては、オフロードの対象から除外する。その結果、モバイル端末１０から見て、通信の切断を意識することなく、パケットのオフロードが実現できる。

［第６の実施形態］
続いて、第６の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１８は、本実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。図１８において図１１と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。図１８に示す通信システムと図１１に示す通信システムの相違点は、モバイル端末１２の内部構成及び動作である。

図１９は、モバイル端末１２の内部構成の一例を示す図である。図１９において図１２と同一構成要素には、同一の符号を表し、その説明を省略する。モバイル端末１２とモバイル端末１１の内部構成の相違点は、オフロード制御部４０５の内部構成である。

オフロード制御部４０５は、経路情報変更部４１１及び記憶部４２１に加えて、セッション管理部４３１を備えている。セッション管理部４３１は、第５の実施形態において説明したセッション管理部２５１と同様に、受信したパケットが属するセッションに基づいて記憶部４２１に記憶されている経路情報を変更する。

そのため、モバイル端末１０からモバイルコアネットワーク７０へのセッションを切断することなくオフロードを実施することができる。

なお、引用した上記の非特許文献の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１０、１１、１２ モバイル端末
２０、２１、２２、２３ パケット中継ノード
３０、３１ 外部パケット網インターフェイスノード
４０ サーバ装置
５０ ゲートウェイ
６０ 無線アクセスネットワーク
７０ モバイルコアネットワーク
８０ インターネット
９０ 名前解決装置
２０１、２０４、２０５、４０３、４０５ オフロード制御部
２０２、４０１ パケット送受信インターフェイス部
２０３、４０２ パケット転送部
２１１ パケット調査部
２２１ パケット処理部
２３１、４２１ 記憶部
２４１、４１１ 経路情報変更部
２５１、４３１ セッション管理部
３０１、３０２ パケットカウント部
４０４ アプリケーションパケット制御部

Claims (10)

1. パケットを送信する第１のノードと、
   モバイルコアネットワークに含まれ、前記第１のノードが送信するパケットの通信量が予め定めた閾値に到達するか否かを判定し、前記通信量が前記閾値に到達すると、前記第１のノードが送信するパケットのオフロードを指示するトリガ信号を送信する第２のノードと、
   前記トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、前記モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードし、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信していない場合に、前記モバイルコアネットワークを介して前記パケットを転送する第３のノードと、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. さらに、前記第３のノードが、前記モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードする際に、前記第１のノードが送信するパケットの転送先となる第４のノードを備える請求項１の通信システム。
3. 前記第１のノードを複数含むと共に、前記第２のノードは、前記複数の第１のノードが送信するパケットそれぞれについて前記モバイルコアネットワークをトラフィックオフロードするか否かを判断し、前記トリガ信号を出力する請求項１又は２の通信システム。
4. 前記第３のノードは、前記第１のノードが送信するパケットを前記第２のノードに中継するパケット中継装置であり、
   前記パケット中継装置は、前記トリガ信号を受信することで、前記第１のノードが送信するパケットの転送先に関する経路情報を前記第２のノードから前記第４のノードに変更する請求項２の通信システム。
5. 前記第３のノードは、前記第１のノードが送信するパケットを、前記第２のノードに中継するパケット中継装置であり、
   前記パケット中継装置は、前記トリガ信号に基づいて、ネットワーク上のアクセスポイントの名前解決を実現する名前解決装置に対し、名前解決の対象を前記第２のノードから前記第４のノードに変更する請求項２の通信システム。
6. 前記パケット中継装置は、前記パケット中継装置を通過するパケットからセッションの開始及び終了を検出することで、セッションの状態を管理し、前記トリガ信号を受信した後のセッションの開始時に前記経路情報の変更を行う請求項４の通信システム。
7. 前記第１及び第３のノードは同一の機器であるユーザ端末であり、
   前記ユーザ端末は、前記トリガ信号を受信する前は、パケットの転送先として前記第２のノードを選択し、前記トリガ信号を受信した後は、前記第４のノードを選択する請求項２の通信システム。
8. パケットの送受信を行うパケット送受信インターフェイス部と、
   パケットの転送先を定める経路情報を記憶する記憶部と、前記パケット送受信インターフェイス部で受信するパケットのヘッダ情報を調査し、パケットがオフロードの対象となるか否かの情報を含む情報を出力するパケット調査部と、前記パケット調査部が出力する情報と前記経路情報とに基づいてパケットのカプセル化を行うパケット処理部と、第１のノードにおけるトラフィックオフロードを指示するトリガ信号であって、前記パケットの通信量が予め定めた閾値に到達したと第２のノードにおいて判定された場合に送信される当該トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、モバイルコアネットワークをトラヒックオフロードするように前記記憶部に記憶された前記経路情報を変更する経路情報変更部と、を含むオフロード制御部と、
   を備えることを特徴とするパケット中継装置。
9. アプリケーションが生成したパケットの送受信を制御するアプリケーションパケット制御部と、
   パケットの転送先を定める経路情報を記憶する記憶部と、第１のノードにおけるトラフィックオフロードを指示するトリガ信号であって、前記パケットの通信量が予め定めた閾値に到達したと第２のノードにおいて判定された場合に送信される当該トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、モバイルコアネットワークをトラヒックオフロードするように前記記憶部に記憶された前記経路情報を変更する経路情報変更部と、を含むオフロード制御部と、
   前記経路情報に基づき、前記アプリケーションパケット制御部が生成したパケットを送信するパケット転送部と、
   を備えることを特徴としたユーザ端末。
10. モバイルコアネットワークを通過するパケットを送信する工程と、
    前記パケットの通信量をカウントする工程と、
    前記通信量が予め定めた閾値に到達したと第１のノードにおいて判定されたことに応じて、前記送信するパケットの第２のノードにおけるトラフィックオフロードを指示するトリガ信号を送信する工程と、
    前記トリガ信号を過去の一定時間内に受信しているか否かを判定し、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信している場合に、前記送信するパケットをオフロードし、当該過去の一定時間内に当該トリガ信号を受信していない場合に、前記モバイルコアネットワークを介して前記パケットを転送する工程と、
    を含むことを特徴とする通信方法。

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