(57)【要約】【課題】ＩｏＴなどの多様な端末を収容する移動通信システムについて、リソースの利用効率を高めることができるデータリンク確立方法及びシステムを提供する。【解決手段】コントロールプレーン制御装置によって無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間に上りリンク及び下りリンクを確立するデータリンク確立方法であって、コントロールプレーン制御装置が、端末からセッション確立要求を受信した際に、無線アクセス網及びユーザプレーン制御装置へ、セッション確立要求のサービス種別に応じて、端末が使用すべき上りリンク及び下りリンクで非対称のトンネルを確立するべく要求する第１のステップと、無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間で、端末に対する上りリンク及び下りリンクで、第１のステップの要求に基づく非対称のトンネルが確立される第２のステップとを有する。【選択図】図２
2018170635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントロールプレーン制御装置によって無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間に上りリンク及び下りリンクを確立するデータリンク確立方法であって、
前記コントロールプレーン制御装置が、端末からセッション確立要求を受信した際に、前記無線アクセス網及び前記ユーザプレーン制御装置へ、前記セッション確立要求のサービス種別に応じて、前記端末が使用すべき上りリンク及び下りリンクで非対称のトンネルを確立するべく要求する第１のステップと、
前記無線アクセス網と前記ユーザプレーン制御装置との間で、前記端末に対する上りリンク及び下りリンクで、第１のステップの要求に基づく非対称のトンネルが確立される第２のステップと
を有することを特徴とするデータリンク確立方法。
【請求項２】
第１のステップの前段で、前記無線アクセス網と前記ユーザプレーン制御装置との間で、上りリンク及び下りリンクそれぞれに、１つの端末のみに紐付け可能な「セッション単位トンネル」と、複数の端末に紐付け可能な「ノード単位トンネル」とを予め確立し、
第２のステップについて、前記コントロールプレーン制御装置が、当該端末に対する上りリンクのトンネルを選択し、前記無線アクセス網が、当該端末に対する下りリンクのトンネルを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載のデータリンク確立方法。
【請求項３】
前記セッション単位トンネルは、端末と無線アクセス網との間に無線ベアラを確立することによって、端末と紐付けられ、
前記ノード単位トンネルは、端末と無線アクセス網との間に無線ベアラを確立することなく、前記セッション確立要求に基づくサービス種別又は前記端末識別子(UEID)によって、無線データリンクに紐付けられる
ことを特徴とする請求項２に記載のデータリンク確立方法。
【請求項４】
第１のステップについて、前記コントロールプレーン制御装置は、前記セッション確立要求のサービス種別に応じて、上りリンク又は下りリンクのいずれか一方にトンネルを割り当てないとすることを、前記無線アクセス網へ要求する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のデータリンク確立方法。
【請求項５】
第１のステップについて、前記コントロールプレーン制御装置は、前記セッション確立要求のサービス種別に応じて、以下のいずれか１つのリンク構成を選択する
（構成１）上りリンクにノード単位トンネルを選択し、下りリンクにセッション単位トンネルを選択する、
（構成２）上りリンクにセッション単位トンネルを選択し、下りリンクにノード単位トンネルを選択する、
（構成３）上りリンクにノード単位トンネルを選択し、下りリンクにトンネルを選択しない、
（構成４）上りリンクにセッション単位トンネルを選択し、下りリンクにトンネルを選択しない、
（構成５）上りリンクにトンネルを選択せず、下りリンクにノード単位トンネルを選択する、又は
（構成６）上りリンクにトンネルを選択せず、下りリンクにセッション単位トンネルを選択する
ことを特徴とする請求項４に記載のデータリンク確立方法。
【請求項６】
第２のステップについて、前記無線アクセス網及び前記コントロールプレーン制御装置は、前記端末に付与される端末識別子に、ＩＰアドレスと、上りリンク用のトンネルＩＤと、下りリンク用のトンネルＩＤとを対応付けたテーブルを作成し、
セッション単位トンネルのトンネルＩＤは、１つの端末でのみ使用され、
ノード単位トンネルのトンネルＩＤは、複数の端末で、所定数（グループサイズ）使用される
ことを特徴とする請求項５に記載のデータリンク確立方法。
【請求項７】
前記コントロールプレーン制御装置は、ＥＰＣ(Evolved Packet Core)におけるＭＭＥ(Mobility Management Entity)、Ｓ−ＧＷ(Serving-Gateway)及びＰ−ＧＷ(PDN(Packet Data Network)-Gateway)のコントロールプレーン制御部と、ＰＣＲＦ(Policy and Charging Rules Function)とを有し、
前記ユーザプレーン制御装置は、ＥＰＣにおけるＳ−ＧＷ及びＰ−ＧＷのユーザプレーン制御部を有する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のデータリンク確立方法。
【請求項８】
前記コントロールプレーン制御装置は、５ＧＳ(5 Generation System)におけるＡＭＦ(Access and Mobility Management Function)と、ＳＭＦ(Session Management Function)と、ＰＣＦ(Policy Control Function)とを有し、
前記ユーザプレーン制御装置は、５ＧＳにおけるＵＰＦ(User Plane Function)を有する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のデータリンク確立方法。
【請求項９】
コントロールプレーン制御装置によって無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間に上りリンク及び下りリンクを確立するシステムであって、
前記コントロールプレーン制御装置は、端末からセッション確立要求を受信した際に、前記無線アクセス網及び前記ユーザプレーン制御装置へ、前記セッション確立要求のサービス種別に応じて、前記端末が使用すべき上りリンク及び下りリンクで非対称のトンネルを確立するべく要求するものであり、
前記無線アクセス網と前記ユーザプレーン制御装置との間で、前記端末に対する上りリンク及び下りリンクで、第１のステップの要求に基づく非対称のトンネルが確立される
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＴＥ(Long Term Evolution)／ＥＰＣ(Evolved Packet Core)、又は、５ＧＳ(5 Generation System)のようなコアネットワーク内に、ユーザデータのリンクを確立する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、移動通信システムにおける概略的な構成図である。
【０００３】
移動通信システム内では、概念的に以下の４つの機能に分類される。
ＲＡＮ(Radio Access Network)    ：無線アクセスネットワーク
ＵＰＦ(User Plane Function)     ：ユーザプレーン制御装置
ＣＰＦ(Control Plane Function)  ：コントロールプレーン制御装置
ＰＣＦ(Policy Control Function) ：ポリシ制御装置
移動通信システムは、ユーザ所持のスマートフォンや携帯電話機、タブレットのようなＵＥ(User Equipment)（端末）間の通信を実現する。
【０００４】
ＲＡＮは、多数の基地局となるｅＮＢ(e-Node B)によって構成され、ＵＥと通信する。
ＵＰＦは、ＲＡＮとパケットデータ網との間で、ユーザデータを中継する。
ＣＰＦは、ＵＥの移動管理やセッション管理、ＰＣＦと連携した端末認証、及び、ＵＰＦに対するパケット転送制御を実行する。
ＰＣＦは、ＣＰＦに対してポリシ情報を通知する。
【０００５】
「ＥＰＣ」の場合（例えば非特許公報１参照）、ＣＰＦは、ＭＭＥ(Mobility Management Entity)、Ｓ−ＧＷ(Serving-Gateway)及びＰ−ＧＷ(PDN(Packet Data Network)-Gateway)のコントロールプレーン制御部と、ＰＣＲＦ(Policy and Charging Rules Function)とを有する。ＵＰＦは、ＥＰＣにおけるＳ−ＧＷ及びＰ−ＧＷのユーザプレーン制御部を有する。
【０００６】
また、「５ＧＳ」の場合（例えば非特許公報２参照）、ＣＰＦは、ＡＭＦ(Access and Mobility Management Function)と、ＳＭＦ(Session Management Function)と、ＰＣＦ(Policy Control Function)とを有する。
【０００７】
パケットデータ網がThe Internetとなる場合、移動通信システムには、ＩｏＴ(Internet of Things)に基づく様々なセンサ端末が接続するようになる。その端末数は、人間の数に近いスマートフォンの数よりも、数百倍にもなることが想定される。このような大量の端末を収容する移動通信システムを実現するためには、ネットワーク内のリソース（通信帯域、シーケンス量、演算量、メモリ量）の利用効率を高める必要がある。
【０００８】
通信頻度が少ない端末（例えば１日に１回程度）や、移動性が低い又は無い端末に対して、従来のスマートフォンのような高機能端末と同等のリソースを割り当てた場合、リソースの利用効率は低下することとなる。特に、センサ端末の場合、電源が接続されていないケースも多く、消費電力を低く抑える必要もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】3GPP TS 23.401、「General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access」、[online]、［平成２９年３月４日検索］、インターネット＜URL: http://www.qtc.jp/3GPP/Specs/23401-800.pdf＞
【非特許文献２】3GPP TS 23.799、「Study on Architecture for Next Generation System」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
リソースの利用効率を高めるために、端末の接続期間だけ、その端末の通信関連情報（UE Context）を記憶するコアネットワークの技術がある。この技術は、端末の通信が終了した際に、そのUE Contextを完全に消去するために、ネットワークのリソースの利用効率が高い。
【００１１】
しかしながら、端末は常に、UE Contextが無い状態から通信開始シーケンスを実行しなければならず、通信毎に、ネットワークへの登録（Attach）や認証といった処理シーケンスが必要となる。この処理シーケンスには、複雑な信号処理や高い計算量が必要となり、端末にとって消費電力が高くなる。そのために、バッテリで動作するようなセンサ端末では、採用されにくい。
また、ネットワークがUE Contextを記憶しておくこともできるが、メモリ量のリソースの利用効率は低下することとなる。
更に、UE Contextを生成するための制御信号を少なくすることによって、シーケンス量及び演算量の観点からリソースの利用効率を高めることも考えられるが、端末が通信を開始する毎に、ネットワークがUE Contextを生成する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、ＩｏＴなどの多様な端末を収容する移動通信システムについて、リソースの利用効率を高めることができるデータリンク確立方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、コントロールプレーン制御装置によって無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間に上りリンク及び下りリンクを確立するデータリンク確立方法であって、
コントロールプレーン制御装置が、端末からセッション確立要求を受信した際に、無線アクセス網及びユーザプレーン制御装置へ、セッション確立要求のサービス種別に応じて、端末が使用すべき上りリンク及び下りリンクで非対称のトンネルを確立するべく要求する第１のステップと、
無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間で、端末に対する上りリンク及び下りリンクで、第１のステップの要求に基づく非対称のトンネルが確立される第２のステップと
を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明における他の実施形態によれば、
第１のステップの前段で、無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間で、上りリンク及び下りリンクそれぞれに、１つの端末のみに紐付け可能な「セッション単位トンネル」と、複数の端末に紐付け可能な「ノード単位トンネル」とを予め確立し、
第２のステップについて、コントロールプレーン制御装置が、当該端末に対する上りリンクのトンネルを選択し、無線アクセス網が、当該端末に対する下りリンクのトンネルを選択することも好ましい。
【００１５】
本発明における他の実施形態によれば、
セッション単位トンネルは、端末と無線アクセス網との間に無線ベアラを確立することによって、端末と紐付けられ、
ノード単位トンネルは、端末と無線アクセス網との間に無線ベアラを確立することなく、セッション確立要求に基づくサービス種別又は端末識別子(UEID)によって、無線データリンクに紐付けられることも好ましい。
【００１６】
本発明における他の実施形態によれば、
第１のステップについて、コントロールプレーン制御装置は、セッション確立要求のサービス種別に応じて、上りリンク又は下りリンクのいずれか一方にトンネルを割り当てないとすることを、無線アクセス網へ要求することも好ましい。
【００１７】
本発明における他の実施形態によれば、
第１のステップについて、コントロールプレーン制御装置は、セッション確立要求のサービス種別に応じて、以下のいずれか１つのリンク構成を選択する
（構成１）上りリンクにノード単位トンネルを選択し、下りリンクにセッション単位トンネルを選択する、
（構成２）上りリンクにセッション単位トンネルを選択し、下りリンクにノード単位トンネルを選択する、
（構成３）上りリンクにノード単位トンネルを選択し、下りリンクにトンネルを選択しない、
（構成４）上りリンクにセッション単位トンネルを選択し、下りリンクにトンネルを選択しない、
（構成５）上りリンクにトンネルを選択せず、下りリンクにノード単位トンネルを選択する、又は
（構成６）上りリンクにトンネルを選択せず、下りリンクにセッション単位トンネルを選択する
ことも好ましい。
【００１８】
本発明における他の実施形態によれば、
第２のステップについて、無線アクセス網及びコントロールプレーン制御装置は、端末に付与される端末識別子に、ＩＰアドレスと、上りリンク用のトンネルＩＤと、下りリンク用のトンネルＩＤとを対応付けたテーブルを作成し、
セッション単位トンネルのトンネルＩＤは、１つの端末でのみ使用され、
ノード単位トンネルのトンネルＩＤは、複数の端末で、所定数（グループサイズ）使用されることも好ましい。
【００１９】
本発明における他の実施形態によれば、
コントロールプレーン制御装置は、ＥＰＣ(Evolved Packet Core)におけるＭＭＥ(Mobility Management Entity)、Ｓ−ＧＷ(Serving-Gateway)及びＰ−ＧＷ(PDN(Packet Data Network)-Gateway)のコントロールプレーン制御部と、ＰＣＲＦ(Policy and Charging Rules Function)とを有し、
ユーザプレーン制御装置は、ＥＰＣにおけるＳ−ＧＷ及びＰ−ＧＷのユーザプレーン制御部を有する
ことも好ましい。
【００２０】
本発明における他の実施形態によれば、
コントロールプレーン制御装置は、５ＧＳ(5 Generation System)におけるＡＭＦ(Access and Mobility Management Function)と、ＳＭＦ(Session Management Function)と、ＰＣＦ(Policy Control Function)とを有し、
ユーザプレーン制御装置は、５ＧＳにおけるＵＰＦ(User Plane Function)を有する
ことも好ましい。
【００２１】
本発明によれば、コントロールプレーン制御装置によって無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間に上りリンク及び下りリンクを確立するシステムであって、
コントロールプレーン制御装置は、端末からセッション確立要求を受信した際に、無線アクセス網及びユーザプレーン制御装置へ、セッション確立要求のサービス種別に応じて、端末が使用すべき上りリンク及び下りリンクで非対称のトンネルを確立するべく要求するものであり、
無線アクセス網とユーザプレーン制御装置との間で、端末に対する上りリンク及び下りリンクで、第１のステップの要求に基づく非対称のトンネルが確立される
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のデータリンク確立方法及びシステムによれば、ＩｏＴなどの多様な端末を収容する移動通信システムについて、リソースの利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】移動通信システムにおける概略的な構成図である。
【図２】本発明における上下非対称のトンネルの種類を表す説明図である。
【図３】ＲＡＮ、ＵＰＦ、ＣＰＦが保持する上下非対称のトンネルを表すテーブルである。
【図４】事前確立されたトンネルから上下非対称のトンネルを選択するシーケンス図である。
【図５】セッション確立要求時に、上下非対称のトンネルを確立するシーケンス図である。
【図６】上りリンクにノード単位トンネルを用い、下りリンクにセッション単位トンネルを用いてユーザデータを通信するシーケンス図である。
【図７】上りリンクにセッション単位トンネルを用い、下りリンクにノード単位トンネルを用いてユーザデータを通信するシーケンス図である。
【図８】上りリンクにノード単位トンネルを、下りリンクにセッション単位トンネルを事前確立するシーケンス図である。
【図９】上りリンクにセッション単位トンネルを、下りリンクにノード単位トンネルを事前確立するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
本発明のデータリンク確立方法及びシステムは、コントロールプレーン制御装置（ＣＰＦ）によって無線アクセス網（ＲＡＮ）とユーザプレーン制御装置（ＵＰＦ）との間に、非対称の上りリンク及び下りリンクを確立するものである。
ここで、ＲＡＮとＵＰＦとの間では、上りリンク及び下りリンクそれぞれについて、「セッション単位トンネル」、「ノード単位トンネル」又は「トンネル無し」を確立することができる。
「セッション単位トンネル」とは、上りリンク又は下りリンクについて、１つのＵＥのみに紐付けられたセッションをいう。
「ノード単位トンネル」とは、上りリンク又は下りリンクについて、複数のＵＥに紐付けられたセッションをいう。
【００２６】
図２は、本発明における上下非対称のトンネルの種類を表す説明図である。
【００２７】
ＣＰＦは、ＵＥからのセッション確立要求のサービス種別に応じて、以下のいずれか１つのリンク構成を選択する。本発明によれば、上下非対称のトンネルが構築される。
（構成１）上りリンクにノード単位トンネルを選択し、下りリンクにセッション単位トンネルを選択する。
（構成２）上りリンクにセッション単位トンネルを選択し、下りリンクにノード単位トンネルを選択する。
（構成３）上りリンクにノード単位トンネルを選択し、下りリンクにトンネルを選択しない。
（構成４）上りリンクにセッション単位トンネルを選択し、下りリンクにトンネルを選択しない。
（構成５）上りリンクにトンネルを選択せず、下りリンクにノード単位トンネルを選択する。
（構成６）上りリンクにトンネルを選択せず、下りリンクにセッション単位トンネルを選択する。
これら構成１〜６によれば、ＩｏＴのような多様なＵＥに対して、そのパケットデータの送受信特性に応じて、上下非対称のトンネルを割り当てることができる。
【００２８】
「サービス種別」とは、接続先のデータ網を表す。例えばＡＰＮ(Access Point Name)やＤＮＮ(Data Network Name)に相当する。尚、加入者属性や端末属性に紐づくスライス識別子等の情報要素を更に含むものであってもよい。
【００２９】
また、ＲＡＮは、セッション単位トンネルに紐付くＵＥとの間では、無線ベアラを確立し、ノード単位トンネルに紐付くＵＥとの間では、無線ベアラを確立する必要もない。
無線ベアラとは、物理レイヤ、ＭＡＣ(Medium Access Control)レイヤ、ＲＬＣ(Radio Link Control)レイヤ、ＰＤＣＰ(Packet Data Convergence Protocol)レイヤによって確立される。
【００３０】
無線ベアラを必要としない無線データ通信では、ＵＥを特定するために、例えばＵＥＩＤを用いる。ＵＥＩＤとは、制御信号で使われるＧＵＴＩ(Globally Unique Temporary Identity)のようなＰＬＭＮ(Public Land Mobile Network)ＩＤ、ＣＰＦの装置情報（例えばＥＰＣではMME Group ID、MME Code）及びＴＭＳＩ(Temporary Mobile Subscriber Identity)等によって構成されるものである。
【００３１】
更に、ＵＥとパケットデータ網との間の通信は、IPベースであるが、トンネルは、ペイロード部を隠蔽することができる。そのために、Non-IPベースのＵＥとデータ網との間の通信を対象にしてもよい。IP通信における通信用ＩＤは、ＩＰアドレスであるが、Non-IP通信における通信用ＩＤは、多様なものを想定でき、例えば以下のようなものがある。
Ethernetであれば、ＭＡＣアドレス。
ＳＭＳ(Short Messege Service)であれば、ＭＳＩＳＤＮ(Mobile Station International Subscriber Directory Number)。
オペレータ内閉域網であれば、ＵＥとＣＰＦ間の制御信号で利用するＩＭＳＩ、ＵＥＩＤの再利用
以下では、ＵＥとパケットデータ網との間の通信における実施形態について説明している。
【００３２】
図３は、ＲＡＮ、ＵＰＦ、ＣＰＦが保持する上下非対称のトンネルを表すテーブルである。
【００３３】
ＲＡＮ、ＵＰＦ、ＣＰＦは、ＵＥに付与されるＩＰアドレス毎に、上りリンク用のトンネルＩＤと、下りリンク用のトンネルＩＤとを対応付けたテーブルを作成する。
【００３４】
図３によれば、上りトンネル及び下りトンネルの４つの組が確立されている。ＲＡＮ、ＵＰＦ及びＣＰＦは、ＵＰ（上り）トンネルＩＤとＤＬ（下り）トンネルＩＤとを対応付けて記憶する。
（組１：ＵＬトンネルＩＤ  ＤＬトンネルＩＤ）
（            １                １        ）
組１は、上りのセッション単位トンネルに、ＵＬトンネルＩＤ＝１を割り当て、下りのセッション単位トンネルに、ＤＬトンネルＩＤ＝１を割り当てた、上下対称のトンネルの組を表す。
（組２：ＵＬトンネルＩＤ  ＤＬトンネルＩＤ）
（            ２                ２        ）
（            ２                ３        ）
（            ２                ４        ）
組２は、上りのノード単位トンネルに、ＵＬトンネルＩＤ＝２を割り当て、下りのセッション単位トンネルに、ＤＬトンネルＩＤ＝２、３、４を割り当てた、上下非対称のトンネルの組を表す。
（組３：ＵＬトンネルＩＤ  ＤＬトンネルＩＤ）
（            ３                ５        ）
組３は、上りのセッション単位トンネルに、ＵＬトンネルＩＤ＝３を割り当て、下りのセッション単位トンネルに、ＤＬトンネルＩＤ＝５を割り当てた、上下対称のトンネルの組を表す。
（組４：ＵＬトンネルＩＤ  ＤＬトンネルＩＤ）
（            ４                ６        ）
（            ５                ６        ）
組４は、上りのノード単位トンネルに、ＵＬトンネルＩＤ＝４、５を割り当て、下りのセッション単位トンネルに、ＤＬトンネルＩＤ＝６を割り当てた、上下非対称のトンネルの組を表す。
【００３５】
本発明は、以下の２つのステップで、上下非対称のトンネルを確立する。
（Ｓ１：上下非対称のトンネル確立の要求）
ＵＥは、セッション確立要求をＣＰＦへ送信する。ＣＰＦは、ＵＥからセッション確立要求を受信した際に、ＲＡＮ及びＵＰＦへ、セッション確立要求のサービス種別に応じて、ＵＥが使用すべき上りリンク及び下りリンクで非対称のトンネルを確立するべく要求する。
尚、ＣＰＦは、セッション確立要求のサービス種別に応じて、上りリンク又は下りリンクのいずれか一方にトンネルを割り当てないとすることを、ＲＡＮ及びＵＰＦへ要求することもできる。
【００３６】
（Ｓ２：上下非対称のトンネルの確立）
ＲＡＮとＵＰＦとの間で、ＵＥに対する上りリンク及び下りリンクで、Ｓ１の要求に基づく非対称のトンネルが確立される。
また、ＣＰＦが、ＵＥに対する上りリンクのトンネルを選択し、ＲＡＮが、当該ＵＥに対する下りリンクのトンネルを選択する。
【００３７】
ここで、Ｓ１の前段で、事前にトンネルを確立するものであってもよい。例えば図３のような上下非対称のトンネルの組を、事前に確立しておく。
（Ｓ０：上下非対称のトンネルの事前確立）
ＲＡＮとＵＰＦとの間で、上りリンク及び下りリンクそれぞれに、上下非対称のトンネルを予め確立する。この場合、Ｓ１について、ＣＰＦは、事前確立のトンネルの中から選択する。
【００３８】
図４は、事前確立されたトンネルから上下非対称のトンネルを選択するシーケンス図である。
【００３９】
（Ｓ４０）ＲＡＮとＵＰＦとの間で、事前にトンネルが確立されているとする。ここでは例えば、図３の組２のトンネルが、事前に確立されているとする。
（組２：ＵＬトンネルＩＤ  ＤＬトンネルＩＤ）
（            ２                ２        ）
（            ２                ３        ）
（            ２                ４        ）
【００４０】
（Ｓ４１）ＵＥは、ＲＡＮへの登録（アタッチ）完了後に、セッション確立要求（サービス種別）を、ＲＡＮへ送信する。
（Ｓ４２）ＲＡＮは、ＵＥから受信したセッション確立要求を、ＣＰＦへ転送する。
（Ｓ４３）ＣＰＦは、受信したセッション確立要求のサービス種別に紐づくＵＬトンネルを選択する。サービス種別に応じて、上りリンクについて、セッション単位トンネルか又はノード単位トンネルかを選択する。そして、ＵＬトンネルＩＤ（＝２）を選択すると共に、ＩＰアドレスも決定する。
ここで、ＵＬトンネルＩＤ＝２には、３つのセッション単位トンネルのＤＬトンネルＩＤが対応付けられている。そのために、３個のＤＬトンネルＩＤそれぞれに、ＩＰアドレスも付与する。
更に、当該ＵＥについて登録（アタッチ）完了時に、割り当て済のＵＥＩＤと、ＩＰアドレス、ＵＬトンネルＩＤ及びＤＬトンネルＩＤとの組を紐づける。
尚、ＣＰＦは、基地局−ＭＭＥ間のUEに紐付くIDであるUE-S1AP-IDを含む制御信号を受信することによって、ＵＥＩＤを特定する。
（Ｓ４４）そして、ＣＰＦは、ＤＬトンネル確立要求を、ＲＡＮへ送信する。ＤＬトンネル確立要求には、ＵＬトンネルＩＤ＝２と共に、ＵＥＩＤ及びサービス種別も含められる。このとき、ＵＰＦには、事前に、ＩＰアドレスとＵＬトンネルＩＤ＝２とが対応付けられているので、ＣＰＦは、ＵＰＦへ、何ら制御信号を送信しない。
（Ｓ４５）ＲＡＮは、受信したＤＬトンネル確立要求に含まれるサービス種別に紐づくＤＬトンネルＩＤを選択する。ここでは、ＵＬトンネルＩＤ＝２の中から、ＤＬトンネルＩＤ＝３を選択したとする。
（Ｓ４６）そして、ＲＡＮは、ＤＬトンネル確立応答（ＤＬトンネルＩＤ＝３）を、ＣＰＦへ返信する。
（Ｓ４７）これによって、ＣＰＦは、ＵＬトンネルＩＤ＝２とＤＬトンネルＩＤ＝３とが対応付けられたトンネルが確立されたと認識する。
（Ｓ４８）そして、ＣＰＦは、セッション確立応答をＲＡＮへ返信する。セッション確立応答には、サービス種別とＩＰアドレスとが含まれる。
（Ｓ４９）ＲＡＮは、ＣＰＦから受信したセッション確立応答を、ＵＥへ返信する。
これによって、ＵＥは、パケットデータ網との間で、上りリンクと下りリンクで非対称のトンネルを中継したユーザデータの送受信が可能となる。
【００４１】
また、ＲＡＮは、設定されたルール等に従い、本手順で上りのノード単位トンネルをデフォルトトンネルとして設定してもよい。デフォルトトンネルについては、例えば、ユーザデータ転送時に当該ユーザデータについて無線データリンクにトンネルと紐づけられた情報要素が含まれていない場合に、ＲＡＮは、当該ユーザデータを破棄するのではなくデフォルトトンネルを選択してユーザデータを転送する。
【００４２】
設定ルールとしては、デフォルトトンネルとして設定する対向ＵＰＦに割り当てられたＵＥのＩＰアドレスと、無線データリンクにトンネルと紐づけられた情報要素が含まない動作をするＵＥ（特定ＵＥ）に割り当てるＩＰアドレスとを一致させる条件にすることが望ましい。
例えば、ＲＡＮは確立可能なノード単位トンネルを１つのみとするルールを設定し、ＣＰＦにおいて特定ＵＥに許容するサービス種別を、その唯一のノード単位トンネルのものとすることでデフォルトトンネルを利用する。
又は、ＲＡＮは１つのサービス種別について複数のノード単位トンネルを確立可能で、尚且つ最初に確立されたノード単位トンネルをデフォルトトンネルとするルールを設定し、ＣＰＦにおいてセッション確立要求に含まれる当該サービス種別について、更にセッション確立要求にＵＥの端末能力が含まれていれば、端末能力に応じて特定ＵＥに対しては最初に確立されたノード単位トンネルに紐づくＩＰアドレスを払い出すようにすることでデフォルトトンネルを利用する。
【００４３】
図５は、セッション確立要求時に、上下非対称のトンネルを確立するシーケンス図である。
【００４４】
図５によれば、図４と比較して、ＲＡＮとＵＰＦとの間に、事前にトンネルが確立されていない。そのために、図４のシーケンスのままでは、ＵＰＦは、ＣＰＦによって決定されたＵＬトンネルＩＤを知らない。以下では、図４と比較して相違するシーケンスのみを説明する。
【００４５】
（Ｓ５３１）ＣＰＦは、受信したセッション確立要求のサービス種別に紐づくＵＬトンネルを決定する。そして、ＵＬトンネルＩＤ（＝２）を選択すると共に、ＩＰアドレスを１個決定する。
更に、当該ＵＥについて登録（アタッチ）完了時に、割り当て済のＵＥＩＤと、ＩＰアドレス及びＵＬトンネルＩＤとの組を紐づける。
（Ｓ５３２）このとき、ＵＰＦは、事前にトンネルを生成していないために、ＵＬトンネルＩＤについて認識していない。そのために、ＣＰＦは、ＵＰＦへ、ＵＬトンネルＩＤ通知を送信する。ＵＬトンネルＩＤ通知には、選択されたＵＬトンネルＩＤ（＝２）とＩＰアドレスとを対応付けて含める。
これによって、ＵＰＦは、ＵＬトンネルＩＤとＩＰアドレスとが対応付けられたトンネルを生成する。
【００４６】
（Ｓ５７１）ＣＰＦは、ＵＬトンネルＩＤ＝２とＤＬトンネルＩＤ＝３とが対応付けられたトンネルが確立されたと認識する。
（Ｓ５７２）このとき、ＵＰＦは、ＤＬトンネルＩＤについても認識していない。そのために、ＣＰＦは、ＵＰＦへ、ＤＬトンネルＩＤ通知を送信する。ＤＬトンネルＩＤ通知には、選択されたＵＬトンネルＩＤ（＝３）を含める。
これによって、ＵＰＦは、ＵＬトンネルＩＤと、ＤＬトンネルＩＤと、ＩＰアドレスとが対応付けられたトンネルを認識する。
【００４７】
図６は、上りリンクにノード単位トンネルを用い、下りリンクにセッション単位トンネルを用いてユーザデータを通信するシーケンス図である。
【００４８】
（Ｓ６１１）ＵＥは、ＲＡＮとの間で、無線ベアラが確立されていないとする。このとき、ＵＥは、ＲＡＮへ、無線ベアラを確立することなく、ＵＬデータパケットを直接送信する。ＵＬデータパケットには、サービス種別（を判断できる情報要素）が含められる。
（Ｓ６１２）ＲＡＮは、無線ベアラ無しでＵＬデータパケットを受信した場合、そのサービス種別に紐づくノード単位トンネルを選択する。尚、ＵＬデータパケットがサービス種別を含んでいない場合、デフォルトトンネルを選択する。
ＲＡＮは、ＵＬデータパケットにＵＬノードトンネルＩＤのヘッダを付与し、選択したノード単位トンネルを中継して、ＵＰＦへ送信する。
（Ｓ６１３）ＵＰＦは、ノード単位トンネルによって受信したＵＬデータパケットから、ＵＬノードトンネルＩＤのヘッダを除去する。
そして、ＵＰＦは、ＵＬデータパケットの送信元ＩＰアドレスが、ノード単位トンネルに紐づけられたＩＰアドレスか否かを判定する。真と判定された場合、ＵＬデータパケットを、パケットデータ網へ送信する。
尚、ＵＰＦは、ＵＬデータパケットの内容情報をＣＰＦへ送信することによって、ＣＰＦからのデータパケットの妥当性チェックを受けるものであってもよい。
【００４９】
（Ｓ６２１）ＵＰＦは、パケットデータ網から、ＤＬデータパケットを受信する。ＵＰＦは、ＤＬデータパケットの宛先アドレスに紐づくセッション単位トンネルを選択する。
尚、ＵＰＦは、ＤＬデータパケットの内容情報をＣＰＦへ送信することによって、ＣＰＦからのデータパケットの妥当性チェックを受けるものであってもよい。
（Ｓ６２２）ＵＰＦは、選択されたセッション単位トンネルを介して、ＲＡＮへ、ＤＬデータパケットを送信する。このとき、ＤＬデータパケットに、ＤＬセッショントンネルＩＤのヘッダを付与する。
（Ｓ６２３）ＲＡＮは、ＤＬデータパケットからＤＬセッショントンネルＩＤのヘッダを除去し、そのＤＬセッショントンネルＩＤからＵＥを特定する。
ＲＡＮは、特定したＵＥに対して無線ベアラが確立されていない場合、そのＵＥのＵＥＩＤによってページングを送信する。
ＲＡＮは、ページングに応答したＵＥに対して、無線ベアラを確立する。セッション単位トンネルは、ＲＡＮとＵＥとの間で無線ベアラを確立することによって、ＵＥと紐付けられる。
そして、ＲＡＮは、確立した無線ベアラを介して、ＵＥへ、ＤＬデータパケットを送信する。
【００５０】
図７は、上りリンクにセッション単位トンネルを用い、下りリンクにノード単位トンネルを用いてユーザデータを通信するシーケンス図である。
【００５１】
（Ｓ７１１）ＵＥは、ＲＡＮとの間で、無線ベアラが確立されているとする。ＵＥは、無線ベアラを介して、ＵＬデータパケットをＲＡＮへ送信する。
（Ｓ７１２）ＲＡＮは、無線ベアラに紐付くセッション単位トンネルを選択する。そして、ＲＡＮは、ＵＬデータパケットに、ＵＬセッショントンネルＩＤのヘッダを付与し、選択したセッション単位トンネルを中継して、ＵＰＦへ送信する。
（Ｓ７１３）ＵＰＦは、セッション単位トンネルによって受信したＵＬデータパケットから、ＵＬセッショントンネルＩＤのヘッダを除去する。
そして、ＵＰＦは、ＵＬデータパケットの送信元ＩＰアドレスが、セッション単位トンネルに紐づけられたＩＰアドレスか否かを判定する。真と判定された場合、ＵＬデータパケットを、パケットデータ網へ送信する。
尚、ＵＰＦは、ＵＬデータパケットの内容情報をＣＰＦへ送信することによって、ＣＰＦからのデータパケットの妥当性チェックを受けるものであってもよい。
【００５２】
（Ｓ７２１）ＵＰＦは、パケットデータ網から、ＤＬデータパケットを受信する。ＵＰＦは、ＤＬデータパケットの宛先アドレスに紐づくノード単位トンネルを選択する。
尚、ＵＰＦは、ＤＬデータパケットの内容情報をＣＰＦへ送信することによって、ＣＰＦからのデータパケットの妥当性チェックを受けるものであってもよい。
（Ｓ７２２）ＵＰＦは、ＤＬデータパケットにＤＬノードトンネルＩＤのヘッダを付与し、ノード単位トンネルを介して、ＲＡＮへ、ＤＬデータパケットを送信する。
（Ｓ７２３）ＲＡＮは、受信したＤＬデータパケットから、ＤＬノードトンネルＩＤのヘッダを除去する。また、ＲＡＮは、受信したＤＬデータパケットの宛先ＩＰアドレスから、ＵＥＩＤを特定する。
そして、ＲＡＮは、ＵＥとの間で無線ベアラを確立することなく、特定したＵＥＩＤによってＤＬデータパケットを送信する。
【００５３】
図８は、上りリンクにノード単位トンネルを、下りリンクにセッション単位トンネルを事前確立するシーケンス図である。
【００５４】
（Ｓ８１）ＰＣＦが、トンネル生成要求をＣＰＦへ送信する。トンネル生成要求には、サービス種別と、トンネル種別と、グループサイズとが含められる。
「トンネル種別」とは、上りトンネル種別及び下りトンネル種別それぞれについて、セッション単位トンネル又はノード単位トンネルを設定する。本発明によれば、上りトンネル種別及び下りトンネル種別を非対称に設定することができる。勿論、いずれか一方のトンネルを「無し」と設定することもできる。
「グループサイズ」とは、一括して生成するトンネルの数を表す。セション単位トンネルの場合その本数、及び、グループ単位トンネルの場合そのＵＥ数である。
図８によれば、以下のように設定したとする。
上りトンネル種別＝ノード単位トンネル
グループサイズ＝３
下りトンネル種別＝セッション単位トンネル
【００５５】
（Ｓ８２）ＣＰＦは、上りトンネル種別＝ノード単位トンネルであり、グループサイズ＝３であることから、１個のＵＬトンネルＩＤ＝２を割り当て、３個のＩＰアドレスを付与する。
（Ｓ８３）ＣＰＦは、トンネル確立要求を、ＲＡＮへ送信する。トンネル確立要求には、ＵＬトンネルＩＤ＝２及びグループサイズ＝３が含められる。
（Ｓ８４）ＲＡＮは、１個のＵＬトンネルＩＤ＝２に対して、３個のＤＬトンネルＩＤ＝２、３、４を割り当てる。ここでは、ＵＬトンネルＩＤ＝２の１個ノード単位トンネルと、ＤＬトンネルＩＤ＝２、３、４の３個のセッション単位トンネルとを割り当てる。
（Ｓ８５）そして、ＲＡＮは、トンネル確立応答をＣＰＦへ返信する。トンネル確立応答には、３個のＤＬトンネルＩＤ＝２、３、４が含められる。
（Ｓ８６）次に、ＣＰＦは、ＵＰＦへ、セッション確立要求を送信する。ここでは、ＣＰＦ及びＲＡＮによって選択された、ＵＬトンネルＩＤ、ＤＬトンネルＩＤ及びＩＰアドレスの対応付けの組が、ＵＰＦへ送信される。
（Ｓ８７）セッション確立要求を受信したＵＰＦは、トンネルを設定する。
（Ｓ８８）そして、ＵＰＦは、セッション確立応答を、ＣＰＦへ送信する。
（Ｓ８９）これによって、ＣＰＦは、トンネルの生成が完了し、トンネル生成応答をＰＣＦへ返信する。
【００５６】
図９は、上りリンクにセッション単位トンネルを、下りリンクにノード単位トンネルを事前確立するシーケンス図である。
【００５７】
（Ｓ９１）ＰＣＦが、トンネル生成要求をＣＰＦへ送信する。図９によれば、以下のように設定したとする。
上りトンネル種別＝セッション単位トンネル
下りトンネル種別＝ノード単位トンネル
グループサイズ＝２
【００５８】
（Ｓ９２）ＣＰＦは、上りトンネル種別＝セッション単位トンネルであることから、２個のＵＬセッショントンネルＩＤ＝４、５を割り当て、２個のＩＰアドレスを付与する。
（Ｓ９３）ＣＰＦは、トンネル確立要求を、ＲＡＮへ送信する。トンネル確立要求には、ＵＬセッショントンネルＩＤ＝４、５及びグループサイズ＝２が含められる。
（Ｓ９４）ＲＡＮは、２個のＵＬトンネルＩＤに対して、１個のＤＬノードトンネルＩＤ＝６を割り当てる。ここでは、ＵＬトンネルＩＤ＝４、５の２個のセッション単位トンネルに対して、ＤＬトンネルＩＤ＝６の１個のノード単位トンネルを割り当てる。
（Ｓ９５）そして、ＲＡＮは、トンネル確立応答をＣＰＦへ返信する。トンネル確立応答には、１個のＤＬトンネルＩＤ＝６が含められる。
（Ｓ９６）次に、ＣＰＦは、ＵＰＦへ、セッション確立要求を送信する。ここでは、ＣＰＦ及びＲＡＮによって選択された、ＵＬトンネルＩＤ、ＤＬトンネルＩＤ及びＩＰアドレスの対応付けの組が、ＵＰＦへ送信される。
（Ｓ９７）セッション確立要求を受信したＵＰＦは、トンネルを設定する。
（Ｓ９８）そして、ＵＰＦは、セッション確立応答を、ＣＰＦへ送信する。
（Ｓ９９）これによって、ＣＰＦは、トンネルの生成が完了し、トンネル生成応答をＰＣＦへ返信する。
【００５９】
以上、詳細に説明したように、本発明のデータリンク確立方法及びシステムによれば、ＩｏＴなどの多様な端末を収容する移動通信システムについて、リソースの利用効率を高めることができる。
【００６０】
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【符号の説明】
【００６１】
１  ＵＥ
２  ＲＡＮ
３  ＵＰＦ
４  ＣＰＦ
５  ＰＣＦ
【図１】
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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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【図９】
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