(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）プール内の第１のＰＤＮ−ＧＷ内で実行される方法であって、前記ＰＤＮ−ＧＷプールがアクセスポイント名（ＡＰＮ）によりユーザ装置（ＵＥ）デバイスと外部ＰＤＮとの間のデータ接続性を提供するためのものであり、前記第１のＰＤＮ−ＧＷが第２のＰＤＮ−ＧＷに結合され、前記方法が、前記第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態になった後に前記第２のＰＤＮ−ＧＷによって前にサービスされた１つ又は複数のＵＥセッションに関する接続性を前記第１のＰＤＮ−ＧＷが提供できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスを提供するためのものであり、前記方法が、
前記第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入っていることを認識するステップと、
複数の待機ＵＥセッションを活動化するステップであって、前記待機ＵＥセッションが、前記第２のＰＤＮ−ＧＷがアクティブＰＤＮ−ＧＷであったＵＥセッションの同期化コピーであり、前記ＵＥセッションのそれぞれがＵＥデバイス及びネットワーク資源ＩＤ（ＮＲＩ）に関連付けられ、前記ネットワーク資源ＩＤが前記外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットに符合するＡＰＮスライスを識別するステップと、
サービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）にメッセージを送信するステップであって、前記ＳＧＷが前記ＵＥデバイスのうちの１つ又は複数と前記ＰＤＮ−ＧＷプールとの間のデータ接続性を提供するためのものであり、前記メッセージが、前に前記第２のＰＤＮ−ＧＷ行きであったトラフィックを前記ＳＧＷが前記第１のＰＤＮ−ＧＷに向けるという意図で、前記ＳＧＷによってサービスされた１つ又は複数のＵＥデバイスに関連する待機ＵＥセッションを前記第１のＰＤＮ−ＧＷが活動化したことを示すステップとを含み、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷ上の待機ＵＥセッションに関連するそれぞれのＵＥデバイスに通知せずに前記第１のＰＤＮ−ＧＷが前記複数の待機ＵＥセッションを活動化できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスがＰＤＮ−ＧＷプール内で達成される、方法。
【請求項２】
前記ＳＧＷに送信された前記メッセージが複数のＮＲＩを示し、それぞれのＮＲＩが前記ＳＧＷによってサービスされたＵＥデバイスに関連する前記待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数に関連付けられる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ＳＧＷに送信された前記メッセージが、複数のＮＲＩマップ項目に対する更新を示すＮＲＩマップ更新メッセージであり、それぞれのＮＲＩマップ項目が特定のＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷ及び待機ＰＤＮ−ＧＷを示し、前記ＮＲＩマップ更新メッセージが前記待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数に関連するＮＲＩに対応する項目を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第２のＰＤＮ−ＧＷが前記非稼動状態に入るよう命令されていることを前記第１のＰＤＮ−ＧＷが認識し、前記方法が、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷと前記第２のＰＤＮ−ＧＷとの間に一時的データ・トンネルを確立することと、
前記待機ＵＥセッションに対応する前記第２のＰＤＮ−ＧＷからセッション・データを受信することと、
前記ＳＧＷが前記送信されたメッセージに応答したという表示を受信したことに応答して、前記一時的データ・トンネルを閉鎖すること
を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記待機ＵＥセッションの前記ＮＲＩに関連する前記ＡＰＮスライス間の前記データ経路を更新することを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
サービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）内で実行される方法であって、前記ＳＧＷがユーザ装置（ＵＥ）デバイスとパケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）プールとの間のデータ接続性を提供するためのものであり、前記ＰＤＮ−ＧＷプールが外部ＰＤＮと前記ＳＧＷとの間のデータ接続性を提供し、前記ＳＧＷが前記ＰＤＮ−ＧＷプール内の第１のＰＤＮ−ＧＷ及び第２のＰＤＮ−ＧＷに結合され、前記方法が、前記ＰＤＮ−ＧＷプールとＵＥデバイスとの間のトラフィックを前記第１のＰＤＮ−ＧＷから前記第２のＰＤＮ−ＧＷへ前記ＳＧＷが経路変更できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスを提供するためのものであり、前記方法が、
第１のネットワーク資源ＩＤ（ＮＲＩ）マップ項目を含む複数のＮＲＩマップ項目を挿入することにより、ＮＲＩマップを作成するステップであって、前記第１のＮＲＩマップ項目が第１のＮＲＩを前記第１のＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとしての前記第１のＰＤＮ−ＧＷに関連付け、前記第１のＮＲＩが、前記外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットに符合するアクセスポイント名（ＡＰＮ）の第１のスライスに関連付けられ、前記ＵＥデバイスが前記ＡＰＮの前記第１のスライスと通信状態にあるステップと、
ＵＥセッションに関するデータ・トラフィックを前記第１のＰＤＮ−ＧＷに経路指定するステップであって、前記ＵＥセッションが前記ＵＥデバイスと前記ＡＰＮの前記第１のスライスとの間のトラフィックに関するものであるステップと、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入ったことを示すメッセージを受信し、前記メッセージを受信したことに応答して、
前記第１のＮＲＩと前記第１のＮＲＩに関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷとしての前記第２のＰＤＮ−ＧＷとの関連付けを示すように、前記第１のＮＲＩマップ項目を更新し、
前記ＵＥセッションに関するデータ・トラフィックを前記第２のＰＤＮ−ＧＷに経路指定するステップとを含み、
前記アクティブＰＤＮ−ＧＷとして前記第１のＰＤＮ−ＧＷから前記第２のＰＤＮ−ＧＷへの変更を前記ＵＥデバイスに通知せずに前記ＳＧＷが前記ＵＥデバイスからアクティブＰＤＮ−ＧＷへデータ・トラフィックを経路変更できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスが達成される、方法。
【請求項７】
前記第２のＰＤＮ−ＧＷが、前記第１のＮＲＩと前記第１のＮＲＩに関連する前記ＡＰＮ内のスライスと通信しているＵＥデバイスとの間にあるＵＥセッションに関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷになることができることを前記受信したメッセージが更に示す、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ＮＲＩマップの前記作成が、前記第１のＮＲＩを前記第１のＮＲＩに関する待機ＰＤＮ−ＧＷとしての前記第２のＰＤＮ−ＧＷに関連付けることを更に含み、前記第２のＰＤＮ−ＧＷが前記第１のＮＲＩに関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷになることができることを前記受信したメッセージが更に示し、第３のＰＤＮ−ＧＷが前記第１のＮＲＩに関する待機ＰＤＮ−ＧＷとしての責任を負っていることを前記メッセージが更に示す、請求項６記載の方法。
【請求項９】
それぞれのＮＲＩマップ項目を待機ＰＤＮ−ＧＷに関連付けるステップであって、前記第１のＮＲＩマップ項目が前記ＮＲＩに関する前記待機ＰＤＮ−ＧＷとしての前記第２のＰＤＮ−ＧＷに関連付けられ、第２のＮＲＩマップ項目が前記ＮＲＩに関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷとしての前記第１のＰＤＮ−ＧＷに関連付けられるステップと、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷが前記非稼動状態に入ったことを示す前記メッセージを受信したことに応答して、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷが前記ＮＲＩに関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷであることを示すすべてのＮＲＩマップ項目について前記ＮＲＩマップ項目から待機ＰＤＮ−ＧＷを決定し、
それぞれの項目の前記待機ＰＤＮ−ＧＷがその時点で前記項目に関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷであることを示すために、前記第２のＰＤＮ−ＧＷが前記アクティブＰＤＮ−ＧＷであることを示すすべてのＮＲＩマップ項目を更新するステップと
を更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
パケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）プール内のデータ・トンネルにより第２のＰＤＮ−ＧＷに結合すべき第１のＰＤＮ−ＧＷであって、前記ＰＤＮ−ＧＷプールが外部ＰＤＮとユーザ装置（ＵＥ）デバイスとの間のデータ接続性を提供するためのものであり、前記第１のＰＤＮ−ＧＷが、前記第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態になった後に前記第２のＰＤＮ−ＧＷによって前にサービスされた１つ又は複数のＵＥセッションに関するデータ接続性を提供することにより、ＵＥセッション・レジリエンスを提供するためのものであり、前記第１のＰＤＮ−ＧＷが、
プロセッサと、
前記プロセッサに結合され、更にサービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）プール及び１つ又は複数のアクセスポイント名（ＡＰＮ）スライスに結合すべき１つ又は複数のポートのセットであって、それぞれのＡＰＮスライスが前記外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットに符合する、１つ又は複数のポートのセットと、
複数のアクティブＵＥセッション及び複数の待機ＵＥセッションを記憶するために前記プロセッサに結合されたメモリであって、それぞれのアクティブ及び待機ＵＥセッションが、ＵＥデバイス及び前記１つ又は複数のＡＰＮスライスのうちの１つのネットワーク資源ＩＤに関連付けられる、メモリと、
前記複数のアクティブＵＥセッション及び待機ＵＥセッションを維持するために前記メモリに結合されたセッション・レジリエンス・モジュールであって、
前記第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入る時期を認識し、
前記複数の待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数を活動化し、それぞれの活動化された待機ＵＥセッションが前記第２のＰＤＮ−ＧＷに関連付けられ、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷが前記複数の待機ＵＥセッションのうちの前記１つ又は複数を活動化したことを前記ＳＧＷプールに通知する
ように構成されるセッション・レジリエンス・モジュールとを含み、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷ上の待機ＵＥセッションに関連するそれぞれのＵＥデバイスに通知せずに前記第１のＰＤＮ−ＧＷが複数の待機ＵＥセッションを活動化できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスがＰＤＮ−ＧＷプール内で達成される、第１のＰＤＮ−ＧＷ。
【請求項１１】
前記１つ又は複数のポートのセット及び前記セッション・レジリエンス・モジュールと結合されたハートビート・モジュールであって、前記第２のＰＤＮ−ＧＷに状況照会メッセージを送信し、前記第２のＰＤＮ−ＧＷが応答し損なった時に前記セッション・レジリエンス・モジュールに通知するように構成されるハートビート・モジュール
を更に含む、請求項１０記載の第１のＰＤＮ−ＧＷ。
【請求項１２】
前記セッション・レジリエンス・モジュールが、
前記複数の待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数に対応するＵＥセッション・データを前記第２のＰＤＮ−ＧＷから受信し、
前記受信したＵＥセッション・データに応じて前記複数の待機ＵＥセッションのうちの前記１つ又は複数を更新する
ように更に構成される、請求項１０記載の第１のＰＤＮ−ＧＷ。
【請求項１３】
ユーザ装置（ＵＥ）デバイス並びに第１のパケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）及び第２のＰＤＮ−ＧＷからなるＰＤＮ−ＧＷプールに結合すべきサービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）であって、前記ＳＧＷが、前記ＵＥデバイスと前記ＰＤＮ−ＧＷプールとの間のデータ接続性を提供し、前記ＰＤＮ−ＧＷプールと前記ＵＥデバイスとの間のトラフィックを前記第１のＰＤＮ−ＧＷから前記第２のＰＤＮ−ＧＷへ前記ＳＧＷが経路変更できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスを提供するためのものであり、前記ＳＧＷが、
プロセッサと、
前記プロセッサに結合され、１つ又は複数のアクセスポイント名（ＡＰＮ）スライスに結合すべき１つ又は複数のポートのセットであって、それぞれのＡＰＮスライスが外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットに符合する、１つ又は複数のポートのセットと、
ネットワーク資源ＩＤ（ＮＲＩ）をアクティブＰＤＮ−ＧＷに関連付けるＮＲＩマップ項目を記憶するように構成されたＮＲＩマップを記憶するために前記プロセッサに結合されたメモリであって、それぞれのＮＲＩが１つ又は複数のＡＰＮスライスを識別する、メモリと、
前記メモリに結合されたセッション・レジリエンス・モジュールであって、前記セッション・レジリエンス・モジュールが複数のＵＥセッションを維持し、前記ＮＲＩマップを維持するためのものであり、
第１のＮＲＩを前記第１のＮＲＩに関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷとしての前記第１のＰＤＮ−ＧＷに関連付けるために第１のＮＲＩマップ項目を作成し、
前記第１のＮＲＩに関連するデータ・トラフィックを前記第１のＰＤＮ−ＧＷに経路指定し、
前記第１のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入ったという通知を受信し、
前記第１のＮＲＩを前記第１のＮＲＩに関する前記アクティブＰＤＮ−ＧＷとしての前記第２のＰＤＮ−ＧＷに関連付けるために前記第１のＮＲＩマップ項目を更新し、
前記第１のＮＲＩに関連するデータ・トラフィックを前記第２のＰＤＮ−ＧＷに経路指定するように構成される、セッション・レジリエンス・モジュールとを含み、
前記アクティブＰＤＮ−ＧＷとして前記第１のＰＤＮ−ＧＷから前記第２のＰＤＮ−ＧＷへの変更を前記ＵＥデバイスに通知せずに前記ＳＧＷが前記ＵＥデバイスから前記アクティブＰＤＮ−ＧＷへデータ・トラフィックを経路変更できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスが達成される、ＳＧＷ。
【請求項１４】
前記第１のＮＲＩマップ項目が、前記第１のＮＲＩを前記第１のＮＲＩに関する前記待機ＰＤＮ−ＧＷとしての前記第２のＰＤＮ−ＧＷに更に関連付けるためのものである、請求項１３記載のＳＧＷ。
【請求項１５】
前記セッション・レジリエンス・モジュールが、
前記第１のＮＲＩマップ項目に対する更新を示すためのＮＲＩマップ更新メッセージを受信し、
前記ＮＲＩマップ更新メッセージに応答して、前記ＮＲＩマップ更新メッセージに応じて前記第１のＮＲＩマップ項目を更新する
ように更に構成される、請求項１３記載のＳＧＷ。
【請求項１６】
前記ＮＲＩマップ更新メッセージが、前記第２のＰＤＮ−ＧＷが前記アクティブＰＤＮ−ＧＷとして前記第１のＮＲＩに関連付けられることと、第３のＰＤＮ−ＧＷが待機ＰＤＮ−ＧＷとして前記第１のＮＲＩに関連付けられることを示すためのものである、請求項１５記載のＳＧＷ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の諸実施形態は、一般に、電気通信の分野に関し、詳細には、モバイルゲートウェイ・プールに関する。
【背景技術】
【０００２】
第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）は、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）という３Ｇモバイル・システムに関する規格及び技術仕様を設定している。ＬＴＥシステムは、進化型パケット・コア（ＥＰＣ）と呼ばれる主要コンポーネントを備えた進化型パケット・システム（ＥＰＳ）を含む。ＥＰＣは、モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）、サービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）、及びパケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）という３つの主要サブコンポーネントを含む。３ＧＰＰでは、「ＬＴＥ；General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access network (E-UTRAN) access」、ＴＳ２３．４０１バージョン９．５．０リリース９を発行し、ＥＰＳサービス記述を定義している。
【０００３】
ＬＴＥでは、携帯電話などのユーザ装置（ＵＥ）デバイスはＳＧＷと通信し、次にＳＧＷはＰＤＮ−ＧＷと通信する。ＰＤＮ−ＧＷは、ＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）、ボイス・オーバＩＰ（ＶＯＩＰ）、及びモバイル・ブロードバンドなどのインターネット・プロトコル（ＩＰ）サービスと更に通信する。運営者のＩＰサービスは、アクセスポイント名（ＡＰＮ）を有するＵＥデバイスによって識別されるＩＰ−ＰＤＮにより提供される。ＡＰＮとＵＥデバイスとの間の一連の通信は、ＬＴＥモバイル・システムにおいてＵＥデバイスへのデータ接続性を提供し、ＰＤＮ接続という。従って、それぞれのＰＤＮ接続では、ＰＤＮ−ＧＷはＳＧＷをＡＰＮと結合し、ＳＧＷはＵＥデバイスをＰＤＮ−ＧＷと結合する。このシナリオでは、それぞれのＰＤＮ接続（ＵＥセッションともいう）は対応するＰＤＮ接続情報（ＵＥセッション情報ともいう）を有する。
【０００４】
しかし、３ＧＰＰによるＬＴＥの仕様は、ＥＰＣのミッション・クリティカルな面のいくつかに対処していない。例えば、この仕様は地理的冗長性に対処しておらず、１つ又は複数のＰＤＮ−ＧＷ又はＳＧＷが失われる可能性がある。また、この仕様は使用中のメンテナンスに対処しておらず、どのＰＤＮ−ＧＷ又はＳＧＷもメンテナンスのために使用停止にしなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＰＳがＩＰ−ＰＤＮへの音声サービスの完全移行をターゲットにする場合、運営者は冗長性シナリオについてますます憂慮している。１＋１のネットワーク・レベルの解決策が存在するが、使用可能な処理転送容量の５０％が冗長性のみに使用されるので、このような解決策は不必要に費用がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の諸実施形態は、パケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）プール内の第２のＰＤＮ−ＧＷに結合される第１のＰＤＮ−ＧＷ内で実行される、ユーザ装置（ＵＥ）セッション・レジリエンス（session resilience）を提供するための方法を含む。ＰＤＮ−ＧＷプールは、アクセスポイント名によりＵＥデバイスと外部パケット・データ・ネットワークとの間のデータ接続性を提供するためのものである。この方法は、第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態になった後に第２のＰＤＮ−ＧＷによって前にサービスされた１つ又は複数のＵＥセッションに関する接続性を第１のＰＤＮ−ＧＷが提供できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスを提供する。第１のＰＤＮ−ＧＷは、第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入っていることを認識し、複数の待機ＵＥセッションを活動化する。それぞれの待機ＵＥセッションは、第２のＰＤＮ−ＧＷがアクティブＰＤＮ−ＧＷであった同期化ＵＥセッションである。更に、それぞれのＵＥセッションはＵＥデバイス及びネットワーク資源ＩＤに関連付けられ、そのネットワーク資源ＩＤは外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットを表すＡＰＮスライスを識別する。第１のＰＤＮ−ＧＷは、ＵＥデバイスのうちの１つ又は複数とＰＤＮ−ＧＷプールとの間のデータ接続性を提供しているＳＧＷにメッセージを送信する。このメッセージは、ＳＧＷによってサービスされた１つ又は複数のＵＥデバイスに関連する待機ＵＥセッションを第１のＰＤＮ−ＧＷが活動化したことを示している。第１のＰＤＮ−ＧＷは、前に第２のＰＤＮ−ＧＷ行きであったトラフィックをＳＧＷが第１のＰＤＮ−ＧＷに向けるという意図でそのメッセージを送信する。このようにして、第１のＰＤＮ−ＧＷ上の待機ＵＥセッションに関連するそれぞれのＵＥデバイスに通知せずに第１のＰＤＮ−ＧＷが複数の待機ＵＥセッションを活動化できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスはＰＤＮ−ＧＷプール内で達成される。
【０００７】
本発明の諸実施形態は、パケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）プール間のトラフィックを第１のＰＤＮ−ＧＷから第２のＰＤＮ−ＧＷへＳＧＷが経路変更（reroute）できるようにすることにより、ユーザ装置（ＵＥ）セッション・レジリエンスを提供するためにサービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）内で実行される方法を含む。ＳＧＷは第１のＰＤＮ−ＧＷ及び第２のＰＤＮ−ＧＷに結合され、ＳＧＷはＵＥデバイスとＰＤＮ−ＧＷプールとの間のデータ接続性を提供するためのものである。ＰＤＮ−ＧＷプールはＳＧＷと外部ＰＤＮとの間のデータ接続性を提供する。ＳＧＷは、複数のネットワーク資源ＩＤ（ＮＲＩ）マップ項目をＮＲＩマップに挿入することにより、ＮＲＩマップを作成する。第１のＮＲＩマップ項目は、第１のＮＲＩを、第１のＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとしての第１のＰＤＮ−ＧＷに関連付ける。第１のＮＲＩは、外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットを表すアクセスポイント名（ＡＰＮ）の第１のスライスに関連付けられ、ＵＥデバイスはＡＰＮの第１のスライスと通信状態にある。ＳＧＷはＵＥセッションに関するデータ・トラフィックを第１のＰＤＮ−ＧＷに経路指定し、そのＵＥセッションはＵＥデバイスとＡＰＮの第１のスライスとの間のトラフィックに関するものである。ＳＧＷは、第１のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入ったことを示すメッセージを受信する。そのメッセージに応答して、ＳＧＷは、第１のＮＲＩと第１のＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとしての第２のＰＤＮ−ＧＷとの関連付けを示すように第１のＮＲＩマップ項目を更新する。更に応答として、ＳＧＷはＵＥセッションに関するデータ・トラフィックを第２のＰＤＮ−ＧＷに経路指定する。このようにして、そのＵＥデバイスのＵＥセッションに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとして第１のＰＤＮ−ＧＷから第２のＰＤＮ−ＧＷへの変更をＵＥデバイスに通知せずにＳＧＷがＵＥデバイスからアクティブＰＤＮ−ＧＷへデータ・トラフィックを経路変更できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスは達成される。
【０００８】
本発明の諸実施形態は、パケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）プール内のデータ・トンネルにより第２のＰＤＮ−ＧＷに結合すべき第１のＰＤＮ−ＧＷを含む。ＰＤＮ−ＧＷプールは、外部ＰＤＮとユーザ装置（ＵＥ）デバイスとの間のデータ接続性を提供するためのものである。第１のＰＤＮ−ＧＷは、第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態になった後に第２のＰＤＮ−ＧＷによって前にサービスされた１つ又は複数のＵＥセッションに関するデータ接続性を提供することにより、ＵＥセッション・レジリエンスを提供するためのものである。第１のＰＤＮ−ＧＷは、プロセッサと、プロセッサに結合され、更にサービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）プール及び１つ又は複数のアクセスポイント名（ＡＰＮ）スライスに結合された１つ又は複数のポートのセットとを含み、それぞれのＡＰＮスライスは外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットを表す。プロセッサに結合されたメモリは、複数のアクティブＵＥセッションを記憶し、複数の待機ＵＥセッションを記憶するためのものである。それぞれのアクティブ及び待機ＵＥセッションは、ＵＥデバイス及び１つ又は複数のＡＰＮスライスのうちの１つのネットワーク資源ＩＤに関連付けられるものである。第１のＰＤＮ−ＧＷは、複数のアクティブＵＥセッション及び待機ＵＥセッションを維持するためにメモリに結合されたセッション・レジリエンス・モジュールを更に含む。セッション・レジリエンス・モジュールは、第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入る時期を認識するように構成される。第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入る時期を認識したことに応答して、第１のＰＤＮ−ＧＷは複数の待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数を活動化するためのものであり、それぞれの活動化された待機ＵＥセッションは第２のＰＤＮ−ＧＷに関連付けられるものである。第１のＰＤＮ−ＧＷは、第１のＰＤＮ−ＧＷが複数の待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数を活動化したことをＳＧＷプールに更に通知するように構成される。このようにして、第１のＰＤＮ−ＧＷ上の待機ＵＥセッションに関連するそれぞれのＵＥデバイスに通知せずに第１のＰＤＮ−ＧＷが複数の待機ＵＥセッションを活動化できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスは達成される。
【０００９】
本発明の諸実施形態は、ユーザ装置（ＵＥ）デバイス並びに第１のパケット・データ・ネットワーク・ゲートウェイ（ＰＤＮ−ＧＷ）及び第２のＰＤＮ−ＧＷからなるＰＤＮ−ＧＷプールに結合すべきサービング・ゲートウェイを含む。ＳＧＷは、ＵＥデバイスとＰＤＮ−ＧＷプールとの間のデータ接続性を提供し、ＰＤＮ−ＧＷプールとＵＥデバイスとの間のトラフィックを第１のＰＤＮ−ＧＷから第２のＰＤＮ−ＧＷへＳＧＷが経路変更できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスを提供するためのものである。ＳＧＷは、プロセッサと、プロセッサに結合され、１つ又は複数のアクセスポイント名（ＡＰＮ）スライスに結合すべき１つ又は複数のポートのセットとを含み、それぞれのＡＰＮスライスは外部ＰＤＮ内のインターネット・プロトコル・アドレスのサブセットを表す。ＳＧＷは、ネットワーク資源ＩＤ（ＮＲＩ）をアクティブＰＤＮ−ＧＷに関連付けるＮＲＩマップ項目を記憶するように構成されたＮＲＩマップを記憶するためにプロセッサに結合されたメモリを更に含み、それぞれのＮＲＩは１つ又は複数のＡＰＮスライスを識別する。ＳＧＷはメモリに結合されたセッション・レジリエンス・モジュールを更に含む。セッション・レジリエンス・モジュールは、複数のＵＥセッションを維持し、ＮＲＩマップを維持するためのものである。セッション・レジリエンス・モジュールは、第１のＮＲＩを、第１のＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとしての第１のＰＤＮ−ＧＷに関連付けるために第１のＮＲＩマップ項目を作成するように構成される。セッション・レジリエンス・モジュールは、第１のＮＲＩに関連するデータ・トラフィックを第１のＰＤＮ−ＧＷに経路指定するように更に構成され、第１のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入ったという通知を受信するように構成される。セッション・レジリエンス・モジュールは、第１のＮＲＩを、第１のＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとしての第２のＰＤＮ−ＧＷに関連付けるために第１のＮＲＩマップ項目を更新するように更に構成され、第１のＮＲＩに関連するデータ・トラフィックを第２のＰＤＮ−ＧＷに経路指定するように構成される。このようにして、そのＵＥデバイスのＵＥセッションに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとして第１のＰＤＮ−ＧＷから第２のＰＤＮ−ＧＷへの変更をＵＥデバイスに通知せずにＳＧＷがＵＥデバイスからアクティブＰＤＮ−ＧＷへデータ・トラフィックを経路変更できるようにすることにより、ＵＥセッション・レジリエンスは達成される。
【００１０】
本発明は、同様の参照番号が同様の要素を示している添付図面の各図において、限定としてではなく一例として示されている。
【００１１】
本発明の諸実施形態を例示するために使用される以下の説明及び添付図面を参照することにより、本発明を最も良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式レジリエンシー方式（pooled resiliency scheme）を実現するＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式レジリエンシー方式を実現するＳＧＷプール１０３を示すブロック図である。
【図２】本発明の諸実施形態によりＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとして第１のＰＤＮ−ＧＷから第２のＰＤＮ−ＧＷに切り替えるための方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の諸実施形態によりＰＤＮ−ＧＷの故障に応答するＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。
【図４】本発明の諸実施形態によりサービスのためにＰＤＮ−ＧＷが機能停止したことに応答するＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。
【図５】本発明の諸実施形態により図３又は図４に示されている動作が実行された後の結果としてのＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。
【図６】本発明の諸実施形態により非アクティブＰＤＮ−ＧＷを呼び出すＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。
【図７】本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式セッション・レジリエンスを提供するためにＰＤＮ、ＳＧＷプール、及び複数のＰＤＮ−ＧＷ（分解組立図には１つが示されている）を含むシステムを示すブロック図である。
【図８】本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式セッション・レジリエンスを提供するためにＰＤＮ−ＧＷ、ＵＥデバイス、及び１つ又は複数のＳＧＷのセット（分解組立図には１つが示されている）を含むシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明では、本発明をより完全に理解するために、資源分割／共用／重複の実現例、システム・コンポーネントのタイプ及び相互関係、統合の選択肢に関する多数の具体的な詳細が明記されている。しかし、このような具体的な詳細なしに本発明の諸実施形態を実践できることは言うまでもない。その他の事例では、この説明の理解を曖昧にしないために、周知の回路、構造、及び技法は詳細に示されていない。当業者であれば、含まれている説明により、過度の実験なしに適切な機能を実現できるであろう。
【００１４】
本明細書において「ある実施形態」、「一実施形態」、「一実施形態例」などに言及する場合、記載されている実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含む可能性があるが、すべての実施形態が必ずしもその特定の特徴、構造、又は特性を含むわけではないことを示す。その上、このような表現は必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性が一実施形態に関して記載されている場合、明示的に記載されているかどうかにかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態に関して実施することは当業者の知識の範囲内であると思われる。
【００１５】
以下の説明及び特許請求の範囲では、「結合された（coupled）」及び「接続された（connected）」という用語とともにその派生語を使用する可能性がある。これらの用語は互いに同義語として意図されているわけではないことを理解されたい。「結合された」という用語は、互いに物理的又は電気的に直接接触している場合もあればそうではない場合もある２つ又はそれ以上の要素が互いに協力又は相互作用することを示すために使用する。「接続された」という用語は、互いに結合されている２つ又はそれ以上の要素の間の通信の確立を示すために使用する。
【００１６】
本発明の諸実施形態は、ＰＤＮ−ＧＷプール及びＳＧＷプールにおける冗長性によりＵＥセッション・レジリエンスを提供する。それぞれのプールについて、本発明の諸実施形態は、地理的なＮ＋Ｍの冗長性を提供し、ＰＤＮ−ＧＷ及びＳＧＷの使用中のメンテナンスを可能にする。１つのプール内のＮ＋Ｍの冗長性は、進行中のＵＥセッションに関するサービスに影響を及ぼさずにＭ個までのプール要素の喪失を許容する（後述する方法を使用して中間セッション回復が行われる）。ＰＤＮ接続が作成されると、それぞれのプール要素は、そのＰＤＮ接続に対応するＵＥセッション情報を記憶する。一実施形態では、ＵＥセッション情報は、ＰＤＮ接続にサービスしているＳＧＷ及びＰＤＮ−ＧＷを識別する情報とともに、ＰＤＮからＵＥデバイスに割り当てられたＩＰアドレスで構成される。地理的なＮ＋Ｍの冗長性により、所与のプール要素（ＰＤＮ−ＧＷ又はＳＧＷ）によってサービスされたすべてのＰＤＮ接続（ＵＥデバイスとＰＤＮとの間の接続、ＵＥセッションとも呼ばれる）は残りのプール要素に対して均等に分散された対応するＵＥセッション情報のバックアップ・レプリカを有することができる。使用中のメンテナンス（使用中のソフトウェア・アップグレードを含む）は、進行中のＵＥセッションに影響を及ぼさずにプール要素を使用中又は使用停止にすることによって行われる。地理的冗長性はこの目的に使用することができるが、一般にバックアップ・ノードへの暗黙のフェイルオーバが不必要な混乱を引き起こし、このため、より円滑なメカニズムをメンテナンスに使用する必要がある。
【００１７】
図１Ａに示されている実施形態により、一般的な戦略を更に理解することができる。図１Ａは、本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式レジリエンシー方式を実現するＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。
【００１８】
同図の上部には、複数のＰＤＮ１９０が３つのクラウドとして示されている。ＰＤＮはＰＤＮ−ＧＷに結合され、図１Ａでは、ＡＰＮ１０１として割り当てられる第１のＰＤＮはＰＤＮ−ＧＷプール１０２に結合される。ＡＰＮは典型的に、ネットワークＩＤと任意選択の運営者ＩＤという２つの部分からなる。ＡＰＮのネットワークＩＤは、ＵＥデバイス１０６がＰＤＮ接続により結合しているＰＤＮを識別し、典型的なＡＰＮネットワークＩＤは、汎用パケット無線サービス、インターネット、及びマルチメディア・メッセージング・サービスなど、ＵＥデバイス１０６によって要求されるＩＰサービスに符合する。図１Ａの例では、ＡＰＮ１０１は複数のＩＰアドレス１０．０．０．１〜１０．０．０．１４４を含むＰＤＮに割り当てられ、ＡＰＮ１０１は１６個のＡＰＮスライス１０１ａ〜１０１ｐにスライスされる。それぞれのＡＰＮスライス１０１ａ〜１０１ｐは、１つのネットワーク資源ＩＤ（ＮＲＩ）に割り当てられ、ＰＤＮ内の複数のＩＰアドレスのサブセットを包含する。複数のＡＰＮスライスは同じＮＲＩに割り当てることができ、これは完全に構成可能である。図１Ａでは、模範的なＡＰＮスライス割り当ては以下の通りである。
１．ＡＰＮ１０１ａ及び１０１ｂはＮＲＩ１に割り当てられる。
２．ＡＰＮ１０１ｃはＮＲＩ２に割り当てられる。
３．ＡＰＮ１０１ｄはＮＲＩ３に割り当てられる。
４．ＡＰＮ１０１ｅはＮＲＩ４に割り当てられる。
５．ＡＰＮ１０１ｆはＮＲＩ５に割り当てられる。
６．ＡＰＮ１０１ｇ〜１０１ｉはＮＲＩ６に割り当てられる。
７．ＡＰＮ１０１ｊはＮＲＩ７に割り当てられる。
８．ＡＰＮ１０１ｋはＮＲＩ８に割り当てられる。
９．ＡＰＮ１０１ｌ〜１０１ｍはＮＲＩ９に割り当てられる。
１０．ＡＰＮ１０１ｎはＮＲＩ１０に割り当てられる。
１１．ＡＰＮ１０１ｏはＮＲＩ１１に割り当てられる。
１２．ＡＰＮ１０１ｐはＮＲＩ１２に割り当てられる。
【００１９】
上述の通り、ＡＰＮ１０１はデータ接続１１０によりＰＤＮ−ＧＷプール１０２に結合される。模範的なＰＤＮ−ＧＷプール１０２は４つのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄを含むが、他の実施形態ではそれより少ないか又は多いＰＤＮ−ＧＷを使用することができる。従って、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄには、ＩＰアドレス１０．０．１．１０、１０．０．１．２０、１０．０．１．３０、及び１０．０．１．４０が割り当てられる。一実施形態では、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄは任意選択でデータ接続１２０Ａ〜１２０Ｆにより他のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄのそれぞれに結合される。
【００２０】
図１Ａでは、それぞれのＰＤＮ−ＧＷは複数のアクティブＵＥセッションにサービスしている。例えば、ＵＥデバイス１０６がＡＰＮ１０１として識別されたＰＤＮとのＰＤＮ接続を形成する場合、そのＵＥデバイスはＮＲＩのうちの１つでＩＰアドレスに結合される。例えば、ＵＥデバイスがＮＲＩ１でＩＰアドレスと結合される場合、そのＵＥデバイスは、ＮＲＩ１に関するアクティブ・セッションにサービスしているＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ上でアクティブＵＥセッションを有することになる。アクティブ及び待機のＰＤＮ−ＧＷ上のそれぞれのＮＲＩについて、そのＮＲＩにサービスしているアクティブ及び待機の両方のセッションが数多く存在する可能性があるので、ＵＥセッションは図１Ａには示されていない。
【００２１】
それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２ＤはＡＰＮ１０１内の３つのＮＲＩに関するアクティブＵＥセッションにサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、ＮＲＩ１、ＮＲＩ２、及びＮＲＩ８に結合されたアクティブＵＥセッションにサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂは、ＮＲＩ３、ＮＲＩ４、及びＮＲＩ１０に結合されたＵＥセッションにサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃは、ＮＲＩ５、ＮＲＩ６、及びＮＲＩ１１に結合されたＵＥセッションにサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｄは、ＮＲＩ７、ＮＲＩ９、及びＮＲＩ１２に結合されたＵＥセッションにサービスしている。それぞれのＰＤＮ−ＧＷはＮＲＩに割り当てられたそれより多いか又は少ないＡＰＮスライスにサービスできることを理解されたい。更に、それぞれのＰＤＮ−ＧＷは、同じＮＲＩに割り当てられ、それぞれが異なるＵＥデバイスに対応する、複数のＵＥセッションにサービスすることができる。
【００２２】
また、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄは、それぞれが他のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄの１つによってサービスされたアクティブＵＥセッションに対応する、複数の待機ＵＥセッションにもサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、ＮＲＩ４、ＮＲＩ５、及びＮＲＩ７に結合された待機ＵＥセッションにサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂは、ＮＲＩ１、ＮＲＩ１１、及びＮＲＩ１２に結合された待機ＵＥセッションにサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃは、ＮＲＩ２、ＮＲＩ３、及びＮＲＩ９に結合された待機ＵＥセッションにサービスしている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｄは、ＮＲＩ６、ＮＲＩ８、及びＮＲＩ１０に結合された待機ＵＥセッションにサービスしている。従って、図１Ａの実施形態では、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄは、３つの異なるＮＲＩに結合された待機ＵＥセッションにサービスしている。これらの待機ＵＥセッションのそれぞれは、他のＰＤＮ−ＧＷの１つによってサービスされているアクティブＵＥセッションに対応する。
【００２３】
時間が経過するにつれて、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄは、そのＰＤＮ−ＧＷがサービスしている待機ＵＥセッションに符合するセッション情報を受信する。待機ＵＥセッションが作成されると、これらのセッションは対応するアクティブＵＥセッションと同期して維持され、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２がＰＤＮ−ＧＷの故障を処理する準備が整うようになっている。一実施形態では、この情報はデータ接続１２０Ａ〜１２０ＤによりＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄ間で通信される。これらのデータ接続１２０Ａ〜１２０Ｄは、２つのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄの間の専用リンクである場合もあれば、ＵＥセッション情報の通信が既存の通信チャネルを妨害しないようにＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄを結合する２次ネットワーク・トポロジである場合もある。データ接続１２０Ａ〜１２０Ｄは、リンクがセッション情報の同期に専用のものにすることができるか又はセッション情報も伝達する汎用データ接続にすることができることを示すために点線で示されている。
【００２４】
ＰＤＮ−ＧＷプール１０２はデータ接続１１１によりＳＧＷプール１０３に更に結合される。模範的なＳＧＷプール１０３は３つのＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃからなるが、他の実施形態ではそれより少ないか又は多いＳＧＷを使用することができる。それぞれのＳＧＷ１０３Ａ〜１０３ＣはＵＥデバイス１０６のうちの１つ又は複数をＰＤＮ−ＧＷプール１０２と結合し、従って、それぞれのＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃは複数のＵＥセッションにサービスする。ＳＧＷ１０３Ａは、ＮＲＩ１、ＮＲＩ２、ＮＲＩ４、及びＮＲＩ１１に結合されたＵＥデバイスに関するＵＥセッションを有する。ＳＧＷ１０３Ｂは、ＮＲＩ３、ＮＲＩ５、ＮＲＩ６、ＮＲＩ７、及びＮＲＩ１２に結合されたＵＥデバイスに関するＵＥセッションを有する。ＳＧＷ１０３Ｃは、ＮＲＩ５、ＮＲＩ８、ＮＲＩ９、ＮＲＩ１０、及びＮＲＩ１２に結合されたＵＥデバイスに関するＵＥセッションを有する。それぞれのＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃは、少なくともそれぞれのＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷを示すＮＲＩマップ項目を含むＮＲＩマップを有する。他の実施形態では、ＮＲＩマップ項目は、図１ＡのＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃ内に点線の楕円形で示されているようにそれぞれのＮＲＩに関する待機ＰＤＮ−ＧＷを更に識別する。一実施形態では、それぞれのＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃはデータ接続１２４Ａ〜１２４Ｃにより他のＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃのそれぞれと結合される。ＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃはデータ接続１２５Ａ〜１２５Ｃにより１つ又は複数の基地局１０５に結合され、その基地局１０５はＳＧＷ１０３Ａ〜１０３ＣをＵＥデバイス１０６と更に結合する。ＵＥデバイス１０６のそれぞれは、ＡＰＮ１０１のスライスの１つに常駐するＩＰアドレスに関連付けられる。
【００２５】
一実施形態では、図１Ａは、データ接続１２２によりＰＤＮ−ＧＷプール１０２に結合され、データ接続１２３によりＳＧＷプール１０３に結合されたＭＭＥ１１５を更に含む。このＭＭＥには、アイドルＵＥデバイスを追跡し、ＵＥデバイス到達可能性手順（reachability procedure）を実行する責任がある。３ＧＰＰ  ＴＳ２３．４０１により、ＭＭＥはそれぞれのＰＤＮ接続についてＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃのうちの１つとＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄのうちの１つを割り当てる。本発明の諸実施形態では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２ＤはＮＲＩに対応し、従って、ＭＭＥは責任のあるＰＤＮ−ＧＷを規定する、ＰＤＮ接続に関するＮＲＩを割り当てる。任意選択で、ＭＭＥは、ＮＲＩ１〜１２に関するアクティブ又は待機ＰＤＮ−ＧＷとしてＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄを割り当てるセッション・レジリエンス・モジュール１１６を含む。セッション・レジリエンス・モジュール１１６は更に、どのＰＤＮ−ＧＷがアクティブＰＤＮ−ＧＷとして機能しており、どのＰＤＮ−ＧＷが所与のＮＲＩに関する待機ＰＤＮ−ＧＷとして機能しているかをそれぞれのＳＧＷに通知するために、ＮＲＩマップ項目情報をＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃに送信する。更に、セッション・レジリエンス・モジュール１１６は、ＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入っていることに応答して、所与のＮＲＩについてアクティブＰＤＮ−ＧＷから待機ＰＤＮ−ＧＷに切り替えるために、ＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃに指示を送信する。追加の一実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール１１６は、そのＵＥセッションについて、更新されたＵＥセッション情報をＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄのうちの１つから待機ＰＤＮ−ＧＷに送信する責任がある。任意選択で、ＭＭＥ１１５は、状況照会メッセージをＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄに送信し、あるＰＤＮ−ＧＷが状況照会メッセージに応答し損なった場合にセッション・レジリエンス・モジュール１１６に通知する、ハートビート・モジュール１１７も含む。いくつかの実施形態はＭＭＥ１１５を含むが、本発明の代替の諸実施形態では、ＭＭＥ動作は他のエンティティによって実行される（例えば、ＰＤＮ−ＧＷのうちの１つ、ＳＧＷのうちの１つ、１つのＰＤＮ−ＧＷと１つのＳＧＷの間で分散される、ＰＤＮ−ＧＷのうちの複数にわたって分散される、ＳＧＷのうちの複数にわたって分散される、ＳＧＷのうちの複数にわたって分散される）。
【００２６】
図１Ａでは、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ及びそれぞれのＳＧＷは、対応する要素の上に角括弧に入れて示されている１つのＩＰアドレスに関連付けられる。例えば、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＡはそのＩＰアドレスとして１０．０．１．１０に関連付けられる。しかし、本発明の他の実施形態では、それぞれのＮＲＩはＰＤＮ−ＧＷプール内の１つのＩＰアドレスを有する。この実施形態では、それぞれのＮＲＩに関するＵＥセッションにサービスしているＰＤＮ−ＧＷは、そのＮＲＩのＩＰアドレスについて指定されたデータ・トラフィックを受信する。いずれの場合でも、ＰＤＮ−ＧＷプールは、それぞれの対応するＮＲＩ内のＩＰアドレスに関する次のホップとしてアクティブＰＤＮ−ＧＷ  ＩＰアドレスを示す経路指定情報プロトコル（ＲＩＰ）情報をエクスポートする。それぞれのＰＤＮ−ＧＷに単一のＩＰアドレスを使用する一実施形態では、ＲＩＰ情報は、それぞれの対応するＮＲＩ内のＩＰアドレスに関する次のホップとして待機ＰＤＮ−ＧＷ  ＩＰアドレスを更に示す。アクティブと待機の両方のＰＤＮ−ＧＷを含む実施形態では、アクティブＰＤＮ−ＧＷに関連するメトリック（又は、通信コスト、ホップ数、ネットワーク遅延、経路コストなど、そのメトリックに関連する統計データ）は、トラフィックがアクティブＰＤＮ−ＧＷに経路指定されることを保証するために待機ＰＤＮ−ＧＷに関連するメトリックよりかなり小さい。
【００２７】
図１Ａでは、ＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｄ内のＮＲＩマップは、対応する英字Ａ〜ＤによってそれぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄを識別する。一実施形態では、ＮＲＩマップは、そのＰＤＮ−ＧＷのＩＰアドレス、例えば、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂに関する１０．０．１．２０によってそれぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄを識別する。それぞれのＮＲＩがＰＤＮ−ＧＷプール内の１つのＩＰアドレスを有する諸実施形態では、ＮＲＩマップでＮＲＩ  ＩＰアドレスを使用して、どのＩＰアドレス・トラフィックが所与のＮＲＩに向けられるかを示す。更に、図面では英字によって識別されたようにそれぞれのＰＤＮ−ＧＷ及びＳＧＷを示しているが、その他の諸実施形態では任意の数の異なるＩＤタイプを使用する（例えば、識別のためにそれぞれのプール要素に対して負ではないプール要素ＩＤを割り当てる）ことができる。それぞれのプール要素に複数のＩＰアドレスを使用する諸実施形態では、ＰＤＮ−ＧＷプール及びＳＧＷプールは、どのＩＰアドレスがそれぞれのプール要素及びＮＲＩに対応するかを示すプール要素ＩＤマップを維持する。
【００２８】
ＰＤＮとＵＥデバイスとの間の接続であるＰＤＮ接続が最初に作成される場合、いくつかの選択を実行しなければならない。ＭＭＥは、最初にＰＤＮ接続にサービスするためのＳＧＷを選択し、ＧＴＰ−Ｃセッション作成要求をそのＳＧＷに送信し、ＳＧＷのうちの１つがすでに同じＵＥデバイスのための１つ又は複数のＰＤＮ接続を供給している場合、これらのＰＤＮ接続と同じＳＧＷが使用される。そうではない場合、使用可能なＳＧＷの全域ですべてのＰＤＮ接続のバランスを取るために任意のＳＧＷを優先して使用することができる。
【００２９】
更に、あるＰＤＮ−ＧＷがＰＤＮ接続要求（ＧＴＰ−Ｃセッション作成要求とも呼ばれる）を受信すると、そのＰＤＮ−ＧＷが選択されたＡＰＮのＡＰＮスライスに関連する１つ又は複数のＮＲＩにサービスしている場合、ＰＤＮ−ＧＷは関連のＮＲＩのうちの１つを選択し、ＰＤＮ接続のためにそのＮＲＩ内のＩＰアドレスを割り振る。そのＰＤＮ−ＧＷが選択されたＡＰＮのスライスに関連するＮＲＩにサービスしていない場合、ＰＤＮ−ＧＷには２つのオプションがある。１つ目は、ＰＤＮ−ＧＷは、事前構成されたＡＰＮスライス・マップを使用して、使用すべきＮＲＩを決定し、ＰＤＮ接続のために関連のＩＰアドレスを割り振ることができる。２つ目は、ＰＤＮ−ＧＷは、ＰＤＮ−ＧＷのうちのもう１つのＰＤＮ−ＧＷがＡＰＮ内のＮＲＩにサービスしているかどうかを判断し、そのＰＤＮ−ＧＷにＰＤＮ接続要求を転送することができる。
【００３０】
一実施形態では、ＳＧＷ選択及びＰＤＮ−ＧＷ選択が行われると、典型的なＰＤＮ接続は以下のステップを実行する。第１に、ＧＴＰ−Ｃセッション作成要求がＭＭＥから選択されたＳＧＷに送信される。ＧＴＰ−Ｃセッション作成要求は選択されたＳＧＷから選択されたＰＤＮ−ＧＷに送信される。ＰＤＮ−ＧＷは、そのＵＥセッションに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷになり、それがアクティブＰＤＮ−ＧＷとして動作することになることを示し、そのＰＤＮ−ＧＷのＩＰアドレスを含むＧＴＰ−Ｃセッション作成応答で選択されたＳＧＷに応答する。また、選択されたＰＤＮ−ＧＷは、対応するＮＲＩに関する待機ＰＤＮ−ＧＷにＧＴＰ−Ｃセッション作成要求を転送し、待機ＰＤＮ−ＧＷは、それが待機ＰＤＮ−ＧＷとして動作することになることを示し、そのＰＤＮ−ＧＷのＩＰアドレスを含むＧＴＰセッション応答を選択されたＳＧＷに転送する。選択されたＳＧＷは、アクティブＰＤＮ−ＧＷのＩＰアドレスと待機ＰＤＮ−ＧＷのＩＰアドレスをＮＲＩマップ項目に記録する。次に、選択されたＳＧＷはＧＴＰ−Ｃセッション作成応答をＭＭＥに送信する。
【００３１】
これらの方法及び実施形態は、ＰＤＮ−ＧＷ上でアクティブ及び待機ＵＥセッションを維持することと、ＳＧＷ上で関連のＮＲＩマップを維持することに関連して記載されている。しかし、当業者であれば、代替の諸実施形態によってＳＧＷ上でのアクティブ及び待機ＵＥセッション並びにＰＤＮ−ＧＷ上での関連のＮＲＩマップの維持が可能になることを認識するであろう。このような場合、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２で達成されるものと同じセッション・レジリエンスが同様の方法及び実施形態によってＳＧＷプール１０３で達成されるであろう。例えば、図１Ｂは、本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式レジリエンシー方式を実現するＳＧＷプール１０３を示すブロック図である。ＰＤＮ−ＧＷではなく、それぞれのＳＧＷが複数のアクティブＵＥセッション及び複数の待機セッションにサービスしていることを除いて、この図は本質的に図１Ａと同一である。図１Ａと同様に、それぞれのＮＲＩは２つのＳＧＷによってサービスされる。１つのＳＧＷはＮＲＩに関するアクティブＳＧＷとして動作し、もう１つのＳＧＷはそのＮＲＩに関する待機ＳＧＷとして動作する。更に、図１ＡのＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃに関連して同様に記載されているように、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄは、少なくともそれぞれのＮＲＩに関するアクティブＳＧＷを示すＮＲＩマップ項目を含むＮＲＩマップを有する。他の実施形態では、ＮＲＩマップ項目は、図１ＢのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ〜１０２Ｄ内に点線の楕円形で示されているようにそれぞれのＮＲＩに関する待機ＳＧＷを更に識別する。従って、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２と同様にＳＧＷプール１０３でセッション・レジリエンスを提供することができる。
【００３２】
図２は、本発明の諸実施形態によりＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとして第１のＰＤＮ−ＧＷから第２のＰＤＮ−ＧＷに切り替えるための方法を示すフローチャートである。この図は特定の実現例次第で任意選択の諸ステップを含み、このようなステップは点線の枠で示されている。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａなどの第１のＰＤＮ−ＧＷは、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃなどの第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入っていることを認識する（ブロック２００）。この場合、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃは１つ又は複数のアクティブＵＥセッションにサービスしており、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２ＡはアクティブＵＥセッションのうちの少なくとも１つに関する待機ＰＤＮ−ＧＷとして動作している。第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａはいくつかの方法で非稼動状態に入ったことを認識することができる。一実施形態では、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが非稼動状態に入っていることをそれに通知するメッセージを受信する。他の実施形態では、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２が依然としてアクティブ状態であることを定期的に検証するハートビート・メカニズム又はその他のこのようなメカニズムを含み、従って、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが非稼動状態に入る時期を認識することができる。非稼動状態は、ＰＤＮ−ＧＷが何らかの故障を経験したために発生する場合もあれば、ＰＤＮ−ＧＷがメンテナンスのために意図的に取り外されているために発生する場合もある。
【００３３】
ＰＤＮ−ＧＷがメンテナンスのために意図的に取り外されている場合、グレースフル・スイッチオーバ（graceful switchover）によりアクティブＰＤＮ−ＧＷから待機ＰＤＮ−ＧＷへのＵＥセッションのハンドオフを制御可能に開始することが望ましい。このシナリオでは、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ及び第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃから一時的データ・トンネルを確立することができる（ブロック２１０）。このようなシナリオでは、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃ（このＰＤＮ−ＧＷはアクティブ状態から非稼動状態になる）は、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａに移動するアクティブＵＥセッションに関連するすべてのトラフィックを一時的データ・トンネルにより第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａに転送することができる。このようにして、ＰＤＮ−ＧＷ及びＳＧＷが第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃから第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａに切り替わる間、ＵＥデバイス（複数も可）はサービス中断を経験しない。更に、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａが最新のセッション情報を有することを保証するために、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃから第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａに移動するすべてのＵＥセッションに関するＵＥセッション情報を第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃから受信することになる（ブロック２２０）。この情報は、対応する待機ＵＥセッションに関するセッション情報を更新するために使用される。
【００３４】
ＰＤＮ−ＧＷの故障又は意図的な取り外しの場合、この方法は、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａが複数の待機ＵＥセッションを活動化することに続く。活動化された待機ＵＥセッションのそれぞれは、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃによってサービスされ、前にアクティブであったＵＥセッションに符合する（ブロック２３０）。第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａが複数の待機ＵＥセッションを活動化したことを示すメッセージがＳＧＷに送信される（ブロック２４０）。一実施形態では、ＳＧＷは新しいＮＲＩマップを示すメッセージを受信し、従って、どのＵＥセッションを第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃから第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａにリダイレクトしなければならないかを判断する。他の実施形態では、ＳＧＷは第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが非稼動状態に入ったことを示すメッセージを受信し、ＳＧＷは、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃによって前にサービスされたすべてのＵＥセッションに関する待機ＰＤＮ−ＧＷ（複数も可）に切り替えることにより反応することが期待される。他の実施形態では、ＳＧＷは、アクティブＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃから待機ＰＤＮ−ＧＷ（複数も可）（例えば、１０２Ａ）に切り替わらなければならない複数のＮＲＩを示すメッセージを受信し、ＳＧＷは、これらのＮＲＩに対応するＵＥセッションを、これらのＵＥセッションについて前にアクティブであったＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃから新たにアクティブになったＰＤＮ−ＧＷ（複数も可）（例えば、１０２Ａ）に切り替えることが期待される。更に他の実施形態では、ＳＧＷは、ＳＧＷがＧＴＰ経路を故障したＰＤＮ−ＧＷまで撤退しなければならないことを示すメッセージを、待機ＵＥセッションを活動化したＰＤＮ−ＧＷから受信する。グレースフル・スイッチオーバのシナリオでは、第２のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃは、ＳＧＷが所与の期間後にスイッチオーバするか又はＳＧＷがスイッチオーバを完了したという何らかの表示を受信することを期待し、その期間又は表示に応答して、一時的データ・トンネルは閉鎖される（ブロック２５０）。
【００３５】
この方法は、システム内のＵＥデバイスの数にかかわらずスケーリングが良好であるので、特に有利である。第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入ると、待機ＰＤＮ−ＧＷ（複数も可）への切り替えをＳＧＷに通知するためにそれぞれのＵＥデバイスに関する個別のメッセージをそれぞれのＳＧＷに送信する必要はない。むしろ、ＳＧＷプール内で影響を受けるそれぞれのＳＧＷは、それぞれのＵＥデバイスがＰＤＮ接続に関する変更を経験せずに、待機ＰＤＮ−ＧＷ（複数も可）への切り替えをシームレスに処理する。従って、本発明の諸実施形態は、既存のＵＥセッションに影響せずに１つ又は複数のＰＤＮ−ＧＷまたはＳＧＷが失われる可能性がある場合、セッション・レジリエンシー及び地理的冗長性を提供することにより、ＥＰＣのミッション・クリティカルな面に対処する。更に、本発明の諸実施形態はＮ＋Ｍの冗長性を可能にするので、実現例次第でＰＤＮ−ＧＷプール１０２及びＳＧＷプール１０３の全域に冗長性が拡散されるにつれて、使用可能な処理転送容量の浪費が少なくなる。
【００３６】
図３は、本発明の諸実施形態によりＰＤＮ−ＧＷの故障に応答するＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが故障したこと（ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃを貫通する太い×によって同図に示されている）に応答して発生する複数のポイント／動作並びに変更表示を含むことを除いて、この図は図１Ａと同一である。ポイント１は、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが非稼動状態に入ったことを示している。同図に示されている例はハードウェア・クラッシュであるが、どのような予期せぬ故障でもＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが故障モードに入る可能性がある。この実施形態では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃは、ＮＲＩ５、６、及び１１に結合されたＵＥセッションにサービスしている。ポイント２ａ及び２ｂでは、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃの故障がＭＭＥ１５内のハートビート・モジュール１１７によって検出される（２ａによって示される通り）か又はＰＤＮ−ＧＷプールで検出される（２ｂによって示される通り）。ポイント３は、それぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｄが対応するＵＥセッションを待機状態からアクティブ状態に移動させることを示しており、これは、ＮＲＩの周りの枠と、ＮＲＩが待機からアクティブに移動されたことを示す矢印と、ＰＤＮ−ＧＷの待機セクション内のＮＲＩを貫通する×で示されている。示されている例では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＡはＰＤＮ−ＧＷ１０２ＣのためのＮＲＩ５に関する待機ＵＥセッション（複数も可）にサービスしていて、これらのセッションをアクティブ状態に移動させ、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＢはＰＤＮ−ＧＷ１０２ＣのためのＮＲＩ１１に関する待機ＵＥセッション（複数も可）にサービスしていて、これらのセッションをアクティブ状態に移動させ、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＤはＰＤＮ−ＧＷ１０２ＣのためのＮＲＩ６に関する待機ＵＥセッション（複数も可）にサービスしていて、これらのセッションをアクティブ状態に移動させる。ポイント４では、残りのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｄは、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが前に待機ＵＥセッションにサービスしていたＮＲＩについて新しい待機ＵＥセッション（複数も可）（同図には下線で示されている）を作成することにより、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃの待機ＵＥセッション（複数も可）の責任を引き継ぐ。示されている例では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＡはＮＲＩ３及び１１に関する新しい待機ＵＥセッションを作成し、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＢはＮＲＩ６及び９に関する新しい待機ＵＥセッションを作成し、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＤはＮＲＩ２及び５に関する新しい待機ＵＥセッションを作成する。ポイント５は、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃの故障のためにＮＲＩマップに対して必要な変更について、ＳＧＷプール１０３が新しいＮＲＩマップ又は表示のいずれかを受信することを示している。アクティブＰＤＮ−ＧＷとして前にＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃを示していたすべてのＮＲＩマップ項目は、対応するＮＲＩのために新たに活動化されたＵＥセッションにサービスしているＰＤＮ−ＧＷを示すように更新しなければならない。示されている例では、アクティブＰＤＮ−ＧＷは、ＮＲＩ５、６、及び１１に符合するすべての項目について更新しなければならない。一実施形態では、Ｎ��ＩマップはＮＲＩマップ項目内の待機ＰＤＮ−ＧＷも含み、待機ＰＤＮ−ＧＷとしてＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃを示す項目は、これらの待機ＵＥセッションに関する責任を引き継いだＰＤＮ−ＧＷ（即ち、対応するＮＲＩのために新しい待機ＵＥセッションを作成したＰＤＮ−ＧＷ）を示すように更新しなければならない。図３では、更新されたＮＲＩマップ項目は、新しいＰＤＮ−ＧＷがそのＮＲＩマップによって示されることを示すために、太字及び下線で示されている。
【００３７】
それぞれのＮＲＩがＰＤＮ−ＧＷプール内の１つのＩＰアドレスを有するという諸実施形態では、ポイント５は異なるやり方で動作する。具体的には、ＮＲＩに関連するＩＰアドレスは変化しないので、ＮＲＩマップ項目を更新することは不要である。むしろ、それぞれのＰＤＮ−ＧＷは１つのＮＲＩに符合する待機ＵＥセッションを活動化するので、そのＰＤＮ−ＧＷはそのＮＲＩのＩＰアドレス向けのＳＧＷ及びＰＤＮからのトラフィックを受信し始める。これらの実施形態では、必要なことはＳＧＷがＮＲＩ及びそのＮＲＩのＩＰアドレスとの関連付けを維持することがすべてであるので、ＳＧＷがアクティブ／待機ＮＲＩマップを維持することは不要である。一実施形態では、それぞれのＵＥセッションは、そのＵＥセッションにサービスしているＰＤＮ−ＧＷのＩＰアドレスを含む。この実施形態では、ＵＥセッション内のＩＰアドレスはＮＲＩのＩＰアドレスであり、ＮＲＩにサービスしているＰＤＮ−ＧＷの故障時にはそのＩＰアドレスが他のＰＤＮ−ＧＷによってサービスされるので、ＮＲＩマップは一切不要である。この実施形態では、ＰＤＮ接続は、ＰＤＮ−ＧＷ固有のＩＰアドレスではなく、ＮＲＩのＩＰアドレスに関連付けられる。
【００３８】
ＮＲＩあたり１つのＩＰアドレスではなく、ＰＤＮ−ＧＷあたり単一のＩＰアドレスを使用する諸実施形態では、この方法は、それぞれのＡＰＮスライスへの経路を更新することによって継続する。ポイント６では、新しいＡＰＮスライス経路（例えば、ＲＩＰ情報）はＰＤＮ−ＧＷプールから適用可能なＰＤＮにエクスポートされ、故障したＰＤＮ−ＧＷによって前にサービスされていたＮＲＩのそれぞれに関する次のホップとしてＰＤＮ−ＧＷ  ＩＰアドレスを示す。待機ＰＤＮ−ＧＷを含む諸実施形態では、待機ＰＤＮ−ＧＷに関するＲＩＰ情報は前にエクスポートされており、必要なことは、新たにアクティブになったＰＤＮ−ＧＷが経路指定アルゴリズムにより優先されるように、待機ＰＤＮ−ＧＷ経路のメトリックを低下させ、前にアクティブであったＰＤＮ−ＧＷのメトリックを上昇させることがすべてである。新しい待機ＵＥセッションを作成すると、それぞれのＮＲＩ及びそのＮＲＩに関する待機ＰＤＮ−ＧＷとして引き継いでいるＰＤＮ−ＧＷについて新しいＲＩＰ情報が生成される。このＲＩＰ情報は、新たにアクティブになったＲＩＰ情報より高いメトリックと、前にアクティブであったＲＩＰ情報より低いメトリックでエクスポートされる。
【００３９】
図４は、本発明の諸実施形態によりサービスのためにＰＤＮ−ＧＷが機能停止したことに応答するＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。サービスのためにＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが機能停止したこと（ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃを貫通する点線の×によって同図に示されている）に応答して発生する複数のポイント／動作並びに変更表示を含むことを除いて、この図は図１Ａと同一である。この図では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃはポイント１で（例えば、サービス更新のために）機能停止している。ポイント２は、それぞれがＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃに対応する待機ＵＥセッションにサービスしているので、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃと他のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｄのそれぞれとの間で一時的データ・トンネルが確立されることを示している。この一時的データ・トンネルは、データ接続１２０Ｄ（１０２Ａと１０２Ｃとの間）、１２０Ｂ（１０２Ｂと１０２Ｃとの間）、及び１２０Ｃ（１０２Ｃと１０２Ｄとの間）により示されている。これらのデータ接続は、このようなデータ接続が一時的データ・トンネルとして動作していることを示すために太い実線で示されている。この時間中にＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃ向けのＡＰＮ１０１から到着するデータが、そのデータの送信側であるＮＲＩに関するアクティブ・サービスを引き継いでいるＰＤＮ−ＧＷに転送されることを除いて、ポイント３、４、５、及び６は図３に関連して記載されたものと同じである。このようにして、ＮＲＩからのデータは、ポイント６でＲＩＰが更新される前に、適切なＰＤＮ−ＧＷに到着する。ＳＧＷプール１０３からの情報は、対応するＮＲＩのために新たにアクティブになったＰＤＮ−ＧＷに転送せずにそのＮＲＩに送信される場合もあれば、ポイント５でＮＲＩマップが更新されるまで、そのＮＲＩのために新たにアクティブになったＰＤＮ−ＧＷに転送される場合もある。このようにして、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃの停止は、ＵＥデバイス１０６にとって透明に、しかもサービス中断を被らずに行われる。ポイント７は、すべての対応するＵＥセッションが活動化され、新しい待機ＵＥセッションが作成され、ＲＩＰ情報がＡＰＮにエクスポートされた後に、一時的データ・トンネルが除去され、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが停止されることを示している。
【００４０】
図５は、本発明の諸実施形態により図３及び図４に示されている動作が実行された後の結果としてのＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが非アクティブ（非稼動状態）であることを除いて、図５は図１Ａと同一である。図５では、稼動中のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｄのそれぞれは、活動化されたＵＥセッション及び新たに作成された待機ＵＥセッションに対応する追加のアクティブ及び待機ＵＥセッション（図３及び図４に記載されている通り）を有する。
【００４１】
図６は、本発明の諸実施形態により非アクティブＰＤＮ−ＧＷを呼び出す（例えば、新しいＰＤＮ−ＧＷを追加するか、非稼動状態に入ったＰＤＮ−ＧＷを交換するか、又は非稼動状態に入ったＰＤＮ−ＧＷを復旧する）ことに応答するＰＤＮ−ＧＷプール１０２を示すブロック図である。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが非稼動状態から稼動状態に移行し、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃの稼動状態に応答して発生する複数のポイント／動作並びに変更表示を含むことを除いて、図６は図５と同一である。ポイント１で、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃは、稼動状態になり、ＰＤＮ−ＧＷ１０２への参加に使用可能になる。応答として、どのＮＲＩについてＰＤＮ−ＧＷ１０２ＣがアクティブＰＤＮ−ＧＷとして責任を取るかが判断され（従って、ＵＥセッションがこれらのＮＲＩに関連付けられる）、それとともに、待機ＵＥセッションをサポートする諸実施形態では、どのＮＲＩについてＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが待機ＰＤＮ−ＧＷとして責任を取るかが判断される（従って、ＵＥセッションがこれらのＮＲＩに関連付けられる）。異なる実施形態では、これらの判断を行うエンティティが異なる可能性がある（例えば、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２である場合もあれば、ＭＭＥ１１５のセッション・レジリエンス・モジュール１１６である場合もある）。図６では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２ＣはＮＲＩ１、３、及び９に関するアクティブＰＤＮ−ＧＷになり、ＮＲＩ４、６、及び１０に関する待機ＰＤＮ−ＧＷになると判断される。ポイント２では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃがアクティブ又は待機ＰＤＮ−ＧＷとして何らかの責任を負っているＮＲＩに関するアクティブ及び／又は待機ＰＤＮ−ＧＷであるそれぞれのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２Ｄの間で一時的データ・トンネルが確立される。これらの一時的データ・トンネルは、前に図４に記載されているように確立される。ポイント３では、決定されたアクティブ及び待機セッションがＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ、１０２Ｂ、及び１０２ＤからＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃに移動される。ポイント４では、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが対応するＮＲＩに関するアクティブ又は待機責任を負っていることを示すために、図３に関連して記載されているようにＮＲＩマップ項目が更新される。ポイント５では、図３のポイント６に関連して記載されているようにＡＰＮスライス経路が更新される。ポイント６では、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２への稼動状態の参加者としてＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃを呼び出して、一時的データ・トンネルが除去され、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２が終了する。ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃが呼び出されている間、第１のアクティブＰＤＮ−ＧＷからＰＤＮ−ＧＷ１０２に移動しているＵＥセッションに符合するデータは、図４に関連して記載されているものと同じ方法で一時的データ・トンネルによりＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｃに転送される。
【００４２】
図７は、本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式セッション・レジリエンスを提供するためにＰＤＮ、ＳＧＷプール、及び複数のＰＤＮ−ＧＷ（分解組立図には１つが示されている）を含むシステムを示すブロック図である。図１ＡからのＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａなどの第１のＰＤＮ−ＧＷは１つ又は複数のＰＤＮ１９０に結合され、それぞれのＰＤＮには１つのＡＰＮと複数のＩＰアドレスが割り当てられる。それぞれのＡＰＮは、ＡＰＮスライス１０１Ａ〜１０１Ｐなどの複数のＡＰＮスライスにスライスされ、そのＡＰＮスライスには、そのＰＤＮに関する複数のＩＰアドレスのサブセットが割り当てられる。第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂ〜１０２Ｄなどの１つ又は複数の他のＰＤＮ−ＧＷに更に結合され、ＳＧＷプール１０３に結合される。第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、複数のポート７１５Ａ〜７１５Ｚと、複数のポート７１５Ａ〜７１５Ｚに結合される１つのセッション・レジリエンス・モジュール７１６と、１つのプロセッサ７２０と、１つのメモリ７３０とを含む。プロセッサ７２０（シングル又はマルチコア、マルチコアの場合は対称又は非対称コア）は、ＣＩＳＣ、ＲＩＳＣ、ＶＬＩＷ、又はハイブリッド・アーキテクチャなど、任意のタイプのアーキテクチャのものにすることができる。また、プロセッサ７２０は、メモリ管理ユニット及びメイン・メモリ・バス・インターフェース（複数も可）など、様々な他のコンポーネントも含むことができる。更に、プロセッサ７２０は、同じチップ内の１つ又は複数のダイ上に実現することができる。この実施形態はシングルプロセッサＰＤＮ−ＧＷに関して記載されているが、他の実施形態はマルチプロセッサＰＤＮ−ＧＷである。メモリ７３０及びデータ・トラフィックは１つ又は複数の機械可読媒体を表している。従って、機械可読媒体は機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形式の情報を提供（即ち、記憶及び／又は送信）する任意のメカニズムを含む。例えば、機械可読媒体は、機械可読記憶媒体（例えば、磁気ディスク、光ディスク、ランダム・アクセス・メモリ、読み取り専用メモリ、フラッシュ・メモリ・デバイス）、機械可読通信媒体（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など、電気、光、音響、又はその他の形の伝搬信号）などにすることができる。
【００４３】
一実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール７１６はプロセッサ７２０内のサブモジュールであり、他の諸実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール７１６はプロセッサ７２０に結合された個別のモジュールである。セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、ＰＤＮ接続の開始時に第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２ＡがアクティブＰＤＮ−ＧＷとしてサービスしているＵＥセッションに対応する情報を受信するように構成される。セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、アクティブＵＥセッション情報を記憶し、そのＵＥセッション情報によって表されるＵＥセッションに関する待機ＰＤＮ−ＧＷとして動作している１つ又は複数の他のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂ〜１０２Ｄのうちの１つにアクティブＵＥセッション情報を定期的に送信するように構成される。一実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ上でアクティブＵＥセッションを記憶し維持するアクティブＵＥセッション・モジュール７１６Ａを含む。他の実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール７１６はメモリ７３０に結合され、アクティブＵＥセッション情報はメモリ７３０に記憶される。
【００４４】
セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａが待機ＰＤＮ−ＧＷとして機能しているＵＥセッションに対応する情報を受信するように更に構成される。第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、そのＵＥセッションに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷである他のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂ〜１０２Ｄのうちの１つからＵＥセッション情報を受信する。他のＰＤＮ−ＧＷのうちの対応する１つが非稼動状態に入った場合に第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａが待機ＵＥセッションを活動化できるように、この情報は待機ＵＥセッションとして第１のＰＤＮ−ＧＷ上で同期して保持される。一実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａ上で待機ＵＥセッションを記憶し維持する待機ＵＥセッション・モジュール７１６Ｂを含む。他の実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール７１６はメモリ７３０に結合され、待機ＵＥセッション情報はメモリ７３０に記憶される。
【００４５】
セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、第２のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入る時期を認識し、これに応答して、それぞれが第２のＰＤＮ−ＧＷ上のＵＥセッションに関連する複数の待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数を活動化するように更に構成される。更に、セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａが複数の待機ＵＥセッションのうちの１つ又は複数を活動化したことをＳＧＷプール１０３に通知するように構成される。セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方の組み合わせで実現することができる。
【００４６】
他のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入っていることをＭＭＥがＰＤＮ−ＧＷに通知していない場合などの一実施形態では、第１のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、複数のポート７１５Ａ〜７１５Ｚに結合されるハートビート・モジュール７１７を更に含む。ハートビート・モジュール７１７は、１つ又は複数の他のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂ〜１０２Ｄに状況照会メッセージを送信し、１つ又は複数の他のＰＤＮ−ＧＷ１０２Ｂ〜１０２Ｄのうちの１つが状況照会メッセージに応答しない時にセッション・レジリエンス・モジュール７１６に通知するように構成される。応答し損なったことに応答して、セッション・レジリエンス・モジュール７１６は、故障したＰＤＮ−ＧＷ上でアクティブＵＥセッションに関連する任意の待機ＵＥセッションを活動化することができる。他のＰＤＮ−ＧＷが非稼動状態に入っていることをＭＭＥがＰＤＮ−ＧＷに通知している一実施形態では、ＭＭＥはハートビート機能を実行し、ＰＤＮ−ＧＷは複数のポート７１５Ａ〜７１５Ｚのうちの１つによりＭＭＥに結合されるであろう。当然のことながら、ＰＤＮ−ＧＷ１０２Ａは、本発明を曖昧にするのを回避するために示されていない様々な他のコンポーネントを含む。
【００４７】
図８は、本発明の諸実施形態によりＮ＋Ｍプール式セッション・レジリエンスを提供するためにＰＤＮ−ＧＷ、ＵＥデバイス、及び１つ又は複数のＳＧＷのセット（分解組立図には１つが示されている）を含むシステムを示すブロック図である。ＳＧＷ１０３Ａなどの第１のＳＧＷは１つ又は複数の基地局１０５に結合され、その基地局は更に第１のＳＧＷ１０３Ａを１つ又は複数のＵＥデバイス１０６と結合する。第１のＳＧＷはＰＤＮ−ＧＷプール１０２に更に結合され、任意選択で１つ又は複数の他のＳＧＷ１０３Ｂ〜１０３Ｃに結合される。第１のＳＧＷ１０３Ａは、複数のポート８１５Ａ〜８１５Ｚと、複数のポート８１５Ａ〜８１５Ｚに結合される１つのセッション・レジリエンス・モジュール８１８と、１つのプロセッサ８２０と、１つのメモリ８３０とを含む。プロセッサ８２０（シングル又はマルチコア、マルチコアの場合は対称又は非対称コア）は、ＣＩＳＣ、ＲＩＳＣ、ＶＬＩＷ、又はハイブリッド・アーキテクチャなど、任意のタイプのアーキテクチャのものである。また、プロセッサ８２０は、メモリ管理ユニット及びメイン・メモリ・バス・インターフェース（複数も可）など、様々な他のコンポーネントも含むことができる。更に、プロセッサ８２０は、同じチップ内の１つ又は複数のダイ上に実現することができる。この実施形態はシングルプロセッサＳＧＷに関して記載されているが、他の実施形態はマルチプロセッサＳＧＷである。メモリ８３０は更に機械可読記憶媒体を表している。
【００４８】
一実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール８１８はプロセッサ８２０内のサブモジュールであり、他の実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール８１８はプロセッサ８２０に結合された個別のモジュールである。セッション・レジリエンス・モジュール８１８は、複数のＵＥセッションを維持し、１つのＮＲＩマップを維持するように構成される。図１〜図６に関連して記載されているように、ＮＲＩマップは複数のＮＲＩマップ項目を含む。それぞれのＮＲＩマップ項目は、ＳＧＷによってサービスされた１つ又は複数のＵＥセッションに関係し、その１つ又は複数のＵＥセッションに関連するＮＲＩについてＰＤＮ−ＧＷプール１０２内のアクティブＰＤＮ−ＧＷを指定する情報を含む。一実施形態では、ＮＲＩマップ項目は、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２内の待機ＰＤＮ−ＧＷを対応するＮＲＩに関連付ける情報を更に含む。しかし、それぞれのＮＲＩに個別のＩＰアドレスが割り当てられる諸実施形態では、待機ＰＤＮ−ＧＷが１つのＮＲＩに関するアクティブＰＤＮ−ＧＷになる場合に同じアドレスが使用されるので、ＮＲＩマップ項目が待機ＰＤＮ−ＧＷ情報を含むことは不要である。一実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュール８１８はＮＲＩマップ項目をメモリ８３０に記憶し、他の諸実施形態は、ＮＲＩアップ項目が記憶されるセッション・レジリエンス・モジュール内のメモリを含む。セッション・レジリエンス・モジュール８１８は、それぞれのＵＥセッションに関するトラフィックを、そのＵＥセッションの対応するＮＲＩについてＮＲＩマップに指定されたアクティブＰＤＮ−ＧＷに経路指定するように構成される。セッション・レジリエンス・モジュールは、ＰＤＮ−ＧＷプール１０２内の複数のＰＤＮ−ＧＷのうちの１つが非稼動状態に入ったという通知を受信し、それに応答して、前に非稼動状態のＰＤＮ−ＧＷに向けられていたトラフィックをＰＤＮ−ＧＷプール１０２内の他のＰＤＮ−ＧＷに経路指定し始めるように更に構成される。ＮＲＩマップがそれぞれのＮＲＩについて待機ＰＤＮ−ＧＷを指定する情報を含む諸実施形態では、セッション・レジリエンス・モジュールは、前にアクティブＰＤＮ−ＧＷとして非稼動状態のＰＤＮ−ＧＷを指定していたＮＲＩマップ項目に関するアクティブＰＤＮ−ＧＷとして待機ＰＤＮ−ＧＷを指定するようにＮＲＩマップ項目を更新する。このようにして、非稼動状態のＰＤＮ−ＧＷの通知を受信すると、セッション・レジリエンス・モジュールは、非稼動状態のＰＤＮ−ＧＷに関連するＵＥセッションのために待機ＰＤＮ−ＧＷに切り替わることができる。更に、セッション・レジリエンス・モジュールは、１つ又は複数のＮＲＩに関するアクティブ及び／又は待機ＰＤＮ−ＧＷを示すＮＲＩマップ更新メッセージを受信するように構成される。ＮＲＩマップ更新メッセージを受信したことに応答して、セッション・レジリエンス・モジュール８１８は対応するＮＲＩマップ項目を更新する。セッション・レジリエンス・モジュール８１８は、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方の組み合わせで実現することができる。
【００４９】
ＳＧＷプール１０３内のそれぞれのＳＧＷがアクティブ及び待機ＵＥセッションにサービスしている一実施形態（図１Ｂに示されているものなど）では、第１のＳＧＷ１０３Ａは、複数のポート８１５Ａ〜８１５Ｚに結合されるハートビート・モジュール８１９を更に含む。ハートビート・モジュール８１９は、ＳＧＷプール１０３内の１つ又は複数のＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃに状況照会メッセージを送信し、その１つ又は複数のＳＧＷ１０３Ａ〜１０３Ｃのうちの１つが状況照会メッセージに応答しない時にセッション・レジリエンス・モジュール８１８に通知するように構成される。応答し損なったことに応答して、セッション・レジリエンス・モジュール８１８は、故障したＳＧＷに関連するＮＲＩについて１つ又は複数の待機ＵＥセッションを活動化することができる。他のＳＧＷが非稼動状態に入っていることをＭＭＥがＳＧＷに通知している一実施形態では、ＭＭＥはハートビート機能を実行し、ＳＧＷは複数のポート８１５Ａ〜８１５Ｚのうちの１つによりＭＭＥに結合されるであろう。当然のことながら、ＳＧＷ１０３Ａは、本発明を曖昧にするのを回避するために示されていない様々な他のコンポーネントを含む。
【００５０】
代替の諸実施形態
各図のフローダイアグラムは本発明の特定の諸実施形態によって実行される動作の特定の順序を示しているが、このような順序は模範的なものであることを理解されたい（例えば、代替の諸実施形態は、異なる順序でこれらの動作を実行すること、特定の動作を組み合わせること、特定の動作に重複することなどを行う場合もある）。
【００５１】
いくつかの実施形態に関して本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明が記載された諸実施形態に限定されず、特許請求の範囲の精神及び範囲内の変更及び改変により実践できることを認識するであろう。従って、この説明は、限定ではなく例示的なものと見なすべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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