(57)【要約】      （修正有）【課題】コアネットワークで特定したアプリケーション種別を無線ネットワークに通知できる移動通信システムを提供する。【解決手段】PGW200は、eNB30に接続されるUE20が実行するアプリケーション種別を取得し、GREトンネルのトンネルヘッダにApplication Indexを示す情報を含める。また、GREトンネルを設定するとともに、Application Indexを含むトンネルヘッダをSGW100に送信する。SGW100は、GREトンネルを介して、トンネルヘッダに含まれるApplication Indexを取得し、取得したApplication Indexに基づいて、GTP-UトンネルのトンネルヘッダにApplication Indexを示す情報を含める。また、GTP-Uトンネルを設定するとともに、Application Indexを含むトンネルヘッダをeNB30に送信する。【選択図】図６
2015089013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを含む移動通信システムであって、
前記第１ゲートウェイ装置は、
前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記第１トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション制御部と、
前記第１トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記第２ゲートウェイ装置に送信する第１トンネル送信処理部と
を備え、
前記第２ゲートウェイ装置は、
前記第１トンネルを介して、前記トンネルヘッダに含まれる前記アプリケーション種別を取得する第１トンネル受信処理部と、
前記第１トンネル受信処理部によって取得された前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション種別通知部と、
前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信する第２トンネル処理部と
を備える移動通信システム。
【請求項２】
前記アプリケーション制御部は、前記トンネルヘッダに設けられた新たなフィールドに前記アプリケーション種別を示す情報を挿入する請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項３】
前記アプリケーション制御部は、前記トンネルヘッダの予約フィールドに前記アプリケーション種別を示す情報を挿入する請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項４】
前記アプリケーション制御部は、前記トンネルヘッダのトンネル識別用フィールドに前記アプリケーション種別を示す情報を挿入する請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項５】
制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを含む移動通信システムであって、
前記第１ゲートウェイ装置は、
前記第１トンネルを設定する第１トンネル送信処理部と、
前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別をから取得し、前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルの設定を前記第１トンネル送信処理部に指示するアプリケーション制御部と、
前記アプリケーション制御部によって取得されたアプリケーション種別に対応する第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて、他網から受信した所定のアプリケーション種別のデータを中継するデータ中継部と
を備え、
前記第２ゲートウェイ装置は、
前記第１ゲートウェイ装置から前記データが中継された前記第１トンネルと対応づけられた前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション種別通知部と、
前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信する第２トンネル処理部と
を備える移動通信システム。
【請求項６】
前記第１トンネル送信処理部は、それぞれの前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルを予め複数設定し、
前記データ中継部は、予め設定された複数の第１トンネルの中から、前記アプリケーション制御部によって取得された前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて前記データを中継する請求項５に記載の移動通信システム。
【請求項７】
制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを用いた通信制御方法であって、
前記第１ゲートウェイ装置が、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記第１トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、
前記第１ゲートウェイ装置が、前記第１トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記第２ゲートウェイ装置に送信するステップと、
前記第２ゲートウェイ装置が、前記第１トンネルを介して、前記トンネルヘッダに含まれる前記アプリケーション種別を取得するステップと、
前記第２ゲートウェイ装置が、取得した前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、
前記第２ゲートウェイ装置が、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信するステップと
を備える通信制御方法。
【請求項８】
制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを用いた通信制御方法であって、
前記第１ゲートウェイ装置が、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルを設定するステップと、
前記第１ゲートウェイ装置が、取得したアプリケーション種別に対応する第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて、他網から受信した所定のアプリケーション種別のデータを中継するステップと、
前記第２ゲートウェイ装置が、前記第１ゲートウェイ装置から前記データが中継された前記第１トンネルと対応づけられた前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、
前記第２ゲートウェイ装置が、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信するステップと
を備える通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線区間における輻輳状況に応じて特定の通信の優先制御を実行する移動通信システム及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
3rd Generation Partnership Project（3GPP）では、Serving Gateway（SGW）とPacket Data Network Gateway（PGW）との間におけるシグナリングとして、GPRS Tunneling Protocol（GTP）またはProxy Mobile IP（PMIP）を用い得ることが規定されている。
【０００３】
図１は、PMIPを用いる場合におけるコアネットワーク内での呼設定に伴う通信シーケンスを示す。このような通信シーケンスは、3GPP TS23.402において規定されている（非特許文献１参照）。図１に示すように、SGWおよびPGWは、Mobility Management Entity（MME）及びPolicy and Charging Rules Function（PCRF）とともに、移動局（UE）のアタッチ手順を実行する（S10）。次いで、SGWは、各PDNコネクション用のトンネルに対して、当該トンネルの下り方向のエンドポイントの識別子であるGeneric Routing Encapsulation(GRE) Keyを割り当てる（S20）。
【０００４】
さらに、SGWは、PMIPに従ってProxy Binding Update（PBU）メッセージをPGWに送信（S30）し、PGWは、受信したPBUメッセージに含まれるMN Network Access ID（MN MAI）, Lifetime, Access Point Name（APN）及び下り方向のGRE Keyなどに基づいて、各PDNコネクション用のトンネルに対して、当該トンネルの上り方向のGRE Keyを割り当てる（S40）。また、PGWは、PBUに対する応答であるProxy Binding Acknowledgement（PBA）メッセージをSGWに送信する（S50）。PBAメッセージには上り方向のGRE Keyなどが含まれる。
【０００５】
SGW及びPGWは、相互に交換したGRE Keyに基づいて、アタッチ手順を実行したUEについて、SGWとPGWとの間にGREに従ったトンネル（GREトンネル）をPDN毎に設定する（S60）。
【０００６】
図２は、SGWとPGWとの間にGREトンネルが設定された場合における通信路の概略構成図である。図２に示すように、無線基地局（eNB）とSGWとの間には、GTP-Uに従ったGTP-U（ユーザプレーン）トンネルが設定される。GTP-Uトンネルは、同一のUEと設定される各EPSベアラと対応付けられる。また、SGWとPGWとの間には、GREトンネルが設定される。GREトンネルは、同一のUEと設定される全てのEPSベアラ（PDN毎）と対応付けられる。GREトンネルは、3GPPにおいて規定されるS5/S8インタフェースに準拠しており、PMIPに従って設定される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】3GPP TS 23.402 V9.12.0, Clause 4 Architecture Model and Concepts, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Architecture enhancements for non-3GPP accesses (Release 9)、3GPP、２０１２年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したPMIPに従ったGREトンネルには、次のような問題がある。すなわち、Long Term Evolution（LTE）などの移動通信システムでは、コアネットワーク（例えば、PGWやSGW）からアプリケーション種別を取得し、無線区間（UE〜eNB間など）の輻輳状況に応じて、無線基地局（eNB）が特定の通信を優先して疎通させるQoS制御などを実行することが規定されている。UE〜eNB間では、基本的にアプリケーション種別（例えば、ウェブブラウジング、動画像再生、ソーシャルネットワーキングサービス（SNS）を単位としてEPSベアラが設定されている。より具体的には、アプリケーションが提供するサービス種別、実際のアプリケーション名またはアプリケーションの通信種別を識別する情報、例えば、QoS関連情報、IPフローの情報、パケット種別または通信優先度などを示す情報を単位としてEPSベアラが設定されている。
【０００９】
しかしながら、GREトンネルの場合、同一のUEと設定される「全て」のEPSベアラと対応付けられており、EPSベアラ毎のアプリケーション種別を通知することが難しい。また、GREトンネルのヘッダには、アプリケーション種別を通知するためのフィールドも何ら規定されておらず、アプリケーション種別を通知する手段がない。つまり、PMIPは、制御プレーンのシグナリングであり、GTP-Uのようなユーザプレーンと同様のシグナリングを実現することが難しい。
【００１０】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ゲートウェイ装置間において制御プレーンにおけるプロトコルが用いられる場合でも、コアネットワークで特定したアプリケーション種別を無線ネットワークに正確に通知し得る移動通信システム及び通信制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを含む移動通信システムであって、前記第１ゲートウェイ装置は、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記第１トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション制御部と、前記第１トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記第２ゲートウェイ装置に送信する第１トンネル送信処理部とを備え、前記第２ゲートウェイ装置は、前記第１トンネルを介して、前記トンネルヘッダに含まれる前記アプリケーション種別を取得する第１トンネル受信処理部と、前記第１トンネル受信処理部によって取得された前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション種別通知部と、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信する第２トンネル処理部とを備えることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを含む移動通信システムであって、前記第１ゲートウェイ装置は、前記第１トンネルを設定する第１トンネル送信処理部と、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルの設定を前記第１トンネル送信処理部に指示するアプリケーション制御部と、前記アプリケーション制御部によって取得されたアプリケーション種別に対応する第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて、他網から受信した所定のアプリケーション種別のデータを中継するデータ中継部とを備え、前記第２ゲートウェイ装置は、前記第１ゲートウェイ装置から前記データが中継された前記第１トンネルと対応づけられた前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション種別通知部と、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信する第２トンネル処理部とを備えることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを用いた通信制御方法であって、前記第１ゲートウェイ装置が、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション取得し、前記第１トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、前記第１ゲートウェイ装置が、前記第１トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記第２ゲートウェイ装置に送信するステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第１トンネルを介して、前記トンネルヘッダに含まれる前記アプリケーション種別を取得するステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、取得した前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信するステップとを備えることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第４の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを用いた通信制御方法であって、前記第１ゲートウェイ装置が、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルを設定するステップと、前記第１ゲートウェイ装置が、取得したアプリケーション種別に対応する第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて、他網から受信した所定のアプリケーション種別のデータを中継するステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第１ゲートウェイ装置から前記データが中継された前記第１トンネルと対応づけられた前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信するステップとを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の特徴によれば、ゲートウェイ装置間において制御プレーンにおけるプロトコルが用いられる場合でも、コアネットワークで特定したアプリケーション種別を無線ネットワークに正確に通知し得る移動通信システム及び通信制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来例に係るPMIPを用いる場合におけるコアネットワーク内での呼設定に伴う通信シーケンスを示す図である。
【図２】従来例に係るSGWとPGWとの間にGREトンネルが設定された場合における通信路の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る移動通信システム10の全体概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係るSGW100の機能ブロック構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係るPGW200の機能ブロック構成図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るGTP-Uトンネル及びGREトンネルの構成例を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るGREトンネルのトンネルヘッダへのApplication Indexの割り当て例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るIP拡張ヘッダへのApplication Indexの割り当て例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るApplication Indexに応じた複数のGREトンネルを予め設定する通信シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１８】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
［第１実施形態］
（１）移動通信システムの全体概略構成
図３は、本発明の第１実施形態に係る移動通信システム10の全体概略構成図である。図３に示すように、移動通信システム10は、Long Term Evolution（LTE）に準拠しており、移動局20（以下、UE20）、無線基地局30（以下、eNB30）、Mobility Management Entity 40（以下、MME40）、Policy and Charging Rules Function 50（以下、PCRF50）、Serving Gateway 100（以下、SGW100）及びPacket Data Network Gateway 200（以下、PGW200）を含む。
【００２０】
UE20は、eNB30とLTEに従った無線通信を実行する。MME40は、eNB30を収容し、モビリティ制御やベアラ制御機能などを提供する。PCRF50は、ユーザデータ転送のQuality of Service（QoS）制御及び課金のための制御を実行する。本実施形態において、PCRF50は、ポリシー・課金ルール装置を構成する。
【００２１】
SGW100は、3GPP（LTE）のアクセスシステムを収容する在圏パケット交換機である。PGW200は、PCRF50と連携し、QoS制御やベアラ設定制御などを実行する。本実施形態において、PGW200は第１ゲートウェイ装置を構成し、SGW100は第２ゲートウェイ装置を構成する。
【００２２】
SGW100は、ユーザプレーンにおけるプロトコル、具体的には、GPRS Tunneling Protocol（GTP）-U（第２プロトコル）に従ってeNB30とGTP-Uトンネル（第２トンネル）を設定する。また、PGW200は、制御プレーンにおけるプロトコル、具体的には、Proxy Mobile IP（PMIP、第１プロトコル）に従ってSGW100とGREトンネル（第１トンネル）を設定する。
【００２３】
GTP-Uトンネル及びGREトンネルには、UE20と設定されるEPSベアラが割り当てられるとともに、当該トンネルを介してPGW200からApplication Index、具体的には、PGW200が特定するアプリケーション種別情報がeNB30へと通知される。アプリケーション種別情報は、実際のアプリケーション名を示す情報、実際のアプリケーション名を特定するためのインデックス情報、ウェブブラウジング、動画像再生、ソーシャルネットワーキングサービス（SNS）といったアプリケーションが提供するサービス種別の情報、またはアプリケーションの通信種別を識別する情報として、例えば、QCIなどのQoS関連情報、IPフローの情報、パケット種別や、通信優先度など、もしくはこれらを統合的に表現するインデックスなどを示す情報であってもよい。
【００２４】
（２）移動通信システムの機能ブロック構成
次に、移動通信システム10の機能ブロック構成について説明する。具体的には、SGW100及びPGW200の機能ブロック構成について説明する。なお、説明の便宜上、PGW200、SGW100の順に説明する。
【００２５】
（２．１）PGW200
図４は、PGW200の機能ブロック構成図である。図４に示すように、PGW200は、GREトンネル処理部201、データ中継部203、アプリケーション制御部205及びPMIPシグナリング部207を備える。
【００２６】
GREトンネル処理部201は、SGW100と設定するGREトンネルに関する処理を実行する。具体的には、GREトンネル処理部201は、SGW100とGREトンネルを設定するとともに、アプリケーション制御部205の指示に基づいてApplication Index（アプリケーション種別）をGREトンネルのトンネルヘッダに含める。つまり、GREトンネル処理部201は、アプリケーション種別を含むトンネルヘッダをSGW100に送信する。本実施形態において、GREトンネル処理部201は、第１トンネル送信処理部を構成する。
【００２７】
データ中継部203は、GREトンネルを介してUE20が送受信するデータを中継する。具体的には、データ中継部203は、当該トンネル上に設定されたEPSベアラを用いてUE20から送信されたユーザデータなどを他網（不図示）に中継するとともに、他網から送信されたUE20宛てのユーザデータなどを、当該EPSベアラを用いてSGW100に中継する。
【００２８】
アプリケーション制御部205は、UE20が実行するアプリケーション（例えば、ウェブブラウジング、動画像再生、ソーシャルネットワーキングサービス（SNS））に関する制御を実行する。具体的には、アプリケーション制御部205は、eNB30に接続されるUE20が実行するアプリケーション種別を取得する。具体的には、アプリケーション制御部205は、通信のIPパケットの情報（Source IPアドレス、Port番号、利用アプリケーション層プロトコルの情報）を解析することで、アプリケーション種別を特定する。また、アプリケーション制御部205はパケットの内容を特定する能力を持ったTraffic Detection Function（TDF）、Deep Packet Inspection（DPI）といった装置と連携してアプリケーション種別を特定してもよい。
【００２９】
アプリケーション制御部205は、GREトンネル（第１トンネル）のトンネルヘッダにアプリケーション種別を示す情報を含める。
【００３０】
より具体的には、アプリケーション制御部205は、当該トンネルヘッダに設けられた新たなフィールドにApplication Indexを示す情報を挿入することができる。また、アプリケーション制御部205は、当該トンネルヘッダの予約フィールド（Reserved1(Optional)）にApplication Indexを示す情報を挿入することや、当該トンネルヘッダのトンネル識別用フィールド（Key(Optional)）にApplication Indexを示す情報を挿入することもできる。
【００３１】
PMIPシグナリング部207は、PMIPに従った制御プレーンにおけるシグナリングを実行する。具体的には、PMIPシグナリング部207は、PDN毎にPMIPに従ったシグナリングを実行し、GREトンネルのトンネルヘッダを用いて、当該トンネルのエンドポイントを示す情報であるGRE Keyや、シーケンス番号などを通知する。
【００３２】
また、PMIPシグナリング部207は、アプリケーション制御部205からの指示に基づいて、上述したApplication Indexを示す情報をトンネルヘッダの所定位置に割り当てる。
【００３３】
（２．２）SGW100
図５は、SGW100の機能ブロック構成図である。図５に示すように、SGW100は、GTPトンネル処理部101、データ中継部103、GREトンネル処理部105、アプリケーション種別通知部107及びPMIPシグナリング部109を備える。
【００３４】
GTPトンネル処理部101は、eNB30と設定するGTP-Uトンネルに関する処理を実行する。具体的には、GTPトンネル処理部101は、eNB30とGTP-Uトンネル（第２トンネル）を設定する。GTP-Uトンネルは、同一のUE20と設定される各EPSベアラと対応付けられる。
【００３５】
また、GTPトンネル処理部101は、GTP-Uトンネルを介してeNB30にUE20が実行するApplication Indexを通知する。具体的には、GTPトンネル処理部101は、PGW200から通知されるApplication IndexをGTP-Uトンネルのトンネルヘッダに含める。すなわち、GTPトンネル処理部101は、Application Indexを含むトンネルヘッダをeNB30に送信する。本実施形態において、GTPトンネル処理部101は、第２トンネル処理部を構成する。
【００３６】
データ中継部103は、GTP-Uトンネル及びGREトンネルを介して、UE20が送受信するデータを中継する。具体的には、データ中継部103は、当該トンネル上に設定されたEPSベアラを用いてUE20が送受信するユーザデータや制御データを中継する。
【００３７】
GREトンネル処理部105は、PGW200と設定するGREトンネルに関する処理を実行する。具体的には、GREトンネル処理部105は、PGW200とGREトンネル（第１トンネル）を設定する。GREトンネルは、同一のUE20と設定される全てのEPSベアラと対応付けられる。
【００３８】
また、GREトンネル処理部105は、GREトンネルのトンネルヘッダに含まれるApplication IndexをPGW200から取得する。なお、トンネルヘッダの具体的な構成例については後述する。
【００３９】
アプリケーション種別通知部107は、PGW200から受信したApplication Indexに基づいて、UE20が実行するアプリケーションの種別をeNB30に通知する。具体的には、アプリケーション種別通知部107は、GREトンネル処理部105によって取得されたApplication Indexに基づいて、GTP-UトンネルのトンネルヘッダにApplication Indexを示す情報を含める。
【００４０】
PMIPシグナリング部109は、PMIPに従った制御プレーンにおけるシグナリングを実行する。具体的には、PMIPシグナリング部109は、PDN毎にPMIPに従ったシグナリングを実行し、GREトンネルのトンネルヘッダに含まれる当該トンネルのエンドポイントを示す情報であるGRE Keyや、シーケンス番号などを取得する。
【００４１】
（３）移動通信システムの動作
次に、上述した移動通信システム10の動作について説明する。具体的には、GTP-Uトンネル及びGREトンネルの設定に関わるeNB30、SGW100及びPGW200の動作概略と、GREトンネルのトンネルヘッダにおけるApplication Indexの割り当て例について説明する。
【００４２】
（３．１）動作概略
図６は、本実施形態に係るGTP-Uトンネル及びGREトンネルの構成例を示す。本実施形態では、GREトンネルの既存のトンネルヘッダを拡張することによって、Application IndexがGREトンネル経由でPGW200に通知される。
【００４３】
図６に示すように、eNB30とSGW100との間では、GTP-Uトンネルが複数設定される。GTP-Uトンネルは、同一のUE20と設定される各EPSベアラと対応付けられており、各GTP-Uトンネルのヘッダには、Application Index（図中のIndex、以下同）が含まれている。図６に示す例では、アプリケーション#1のApplication Indexが”1”であり、アプリケーション#2のApplication Indexが”2”であることが示されている。
【００４４】
また、SGW100とPGW200との間では、単一のGREトンネルが設定される。GREトンネルは、同一のUE20と設定される全てのEPSベアラと対応付けられている。このため、PGW200は、アプリケーション#1のデータをSGW100に中継する場合、GREトンネルのトンネルヘッダのApplication Indexを”1”に設定する。同様に、PGW200は、アプリケーション#2のデータをPGW200に中継する場合、GREトンネルのトンネルヘッダのApplication Indexを”2”に設定する。
【００４５】
（３．２）Application Indexの割り当て例
図７（ａ）〜（ｃ）は、GREトンネルのトンネルヘッダへのApplication Indexの割り当て例を示す。なお、当該トンネルヘッダのフォーマットは、RFC 2784において規定されている。
【００４６】
図７（ａ）は、トンネルヘッダの新たなフィールドにApplication Indexを割り当てる例を示す。図７（ａ）に示すように、トンネルヘッダに設けられた新たなフィールド（図中の５段目のフィールド）にApplication Indexが割り当てられる。図７（ａ）では、4ビットが割り当てられているが、ビット数は、想定されるApplication Indexの数に応じて変更して構わない（以下の例でも同様）。
【００４７】
図７（ｂ）は、トンネルヘッダの予約フィールド（Reservied1(Optional)）にApplication Indexを割り当てる例を示す。図７（ｂ）に示すように、Reservied1(Optional)フィールドのうちの4ビットがApplication Indexに割り当てられている。
【００４８】
図７（ｃ）は、トンネルヘッダのトンネル識別用フィールド（Key(Optional)）にApplication Indexを割り当てる例を示す。図７（ｃ）に示すように、従来、Key(Optional)フィールドには、GRE Key用として32ビットが割り当てられているが、GRE Key用を28ビットに削減し、4ビットがApplication Indexに割り当てられている。
【００４９】
また、図８に示すように、GREと同時利用できる別のIP拡張ヘッダ、（例えば、”http://datatracker.ietf.org/doc/draft-quinn-sfc-nsh”に規定されているGREと同時利用できる別のIP拡張ヘッダ）にApplication Indexを割り当てる形で応用してもよい。
【００５０】
（４）作用・効果
本実施形態によるApplication Indexの通知方式によれば、既存のGREトンネルのトンネルヘッダの所定位置にApplication Indexを示す情報が割り当てられるため、既存のPMIPに従ったシグナリングを活用でき、新たなシグナリングを規定する必要がない。特に、図７（ｃ）に示した割り当て例の場合、IETFによる当該RFCの改訂も必要なく、3GPP内での規定のみで実現できる。
【００５１】
すなわち、このようなApplication Indexの通知方式によれば、ゲートウェイ装置（SGW100〜PGW200間）において制御プレーンにおけるプロトコル（PMIP）が用いられる場合でも、コアネットワークで特定したアプリケーション種別を無線ネットワークに正確に通知し得る。
【００５２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下、上述した第１実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分については、その説明を適宜省略する。
【００５３】
本実施形態では、Application Index毎に異なるGREトンネルを設定することによって、Application Indexのコアネットワーク（PCRF50など）への通知を実現する。
【００５４】
（１）移動通信システムの機能ブロック構成
本実施形態に係るSGW100及びPGW200も、第１実施形態に係るSGW100及びPGW200と同様の機能ブロック構成（図４及び図５参照）を有する。
【００５５】
（１．１）PGW200
本実施形態に係るPGW200の場合、GREトンネル処理部105は、それぞれのApplication Indexに対応づけられたGREトンネルを予め複数設定する。
【００５６】
また、アプリケーション制御部205は、eNB30に接続されるUE20が実行するApplication IndexをPCRF50から取得し、Application Indexに対応づけられたGREトンネルの設定をGREトンネル処理部105に指示する。
【００５７】
データ中継部203は、アプリケーション制御部205によって取得されたApplication Indexに対応するGREトンネルを選択し、選択したGREトンネルを用いて、他網（不図示）から受信した所定のアプリケーション種別のデータを中継する。具体的には、データ中継部203は、予め設定された複数のGREトンネルの中から、アプリケーション制御部205によって取得されたApplication Indexに対応づけられたGREトンネルを選択し、選択したGREトンネルを用いて当該データを中継する。
【００５８】
（１．２）SGW100
本実施形態に係るSGW100の場合、アプリケーション種別通知部107は、PGW200からデータが中継されたGREトンネルと対応づけられたApplication Indexに基づいて、GTP-UトンネルのトンネルヘッダにApplication Indexを示す情報を含める。
【００５９】
また、GTPトンネル処理部101は、GTP-Uトンネルを設定するとともに、Application Indexを含むトンネルヘッダをeNB30に送信する。
【００６０】
（２）移動通信システムの動作
次に、本実施形態に係る移動通信システム10の動作について説明する。具体的には、eNB30、SGW100及びPGW200によるGTP-Uトンネル及びGREトンネルの設定に伴う通信シーケンスについて説明する。
【００６１】
図９は、Application Indexに応じた複数のGREトンネルを予め設定する通信シーケンスを示す。図９に示すように、SGW100は、PMIPに従って、Proxy Binding Update（PBU）メッセージをPGW200に送信し、PGW200は、PBUに対する応答であるProxy Binding Acknowledgement（PBA）メッセージをSGW100に送信する（S1〜S4）。
【００６２】
ここで、SGW100及びPGW200は、Application Indexに応じた複数のGREトンネルを予め設定する。具体的には、Application Indexが”0”に対応するPBU/PBAメッセージを送受信し、GREトンネル#1が設定される（S1, S2）。同様に、Application Indexが”1”に対応するPBU/PBAメッセージを送受信し、GREトンネル#2が設定される（S3, S4）。
【００６３】
つまり、GREトンネル#1は、Application Index=0用であり、GREトンネル#2は、Application Index=1用である。また、PBUには、Application Indexを示す情報が含まれてもよい（図中の楕円で囲んだ部分を参照）。但し、このような情報は必須ではない。Application Indexを示す情報が含まれていない場合、SGW100及びPGW200は、Application Index毎に対応するGREトンネルに割り当てられるGRE Keyの情報を事前に交換しておけばよい。
【００６４】
このように、本実施形態では、eNB30とSGW100とのGTP-Uトンネルを介して設定されるEPSベアラ#1のApplication Indexに関わらず、予め異なるApplication Indexに応じた複数のGREトンネルが設定される。なお、予め設定される複数のGREトンネルは、全てのApplication Index分について設定してもよいし、一部のApplication Index分について設定してもよい。
【００６５】
（３）作用・効果
本実施形態によるApplication Indexの通知方式によれば、Application Index毎に異なるGREトンネルが設定され、当該GREトンネルを介してUE20宛てのデータ及びUE20からのデータ（ユーザデータ及び制御データ）が中継されるため、用いられるGREトンネルによってApplication Indexを通知することができる。このため、Application Indexを通知するために制御プレーンにおけるPMIPのシグナリングに依存する必要がなく、また、GREトンネルのユーザプレーンにも依存しない。
【００６６】
SGW100及びPGW200では、Application Indexに応じたGREトンネルの設定やデータのGREトンネルへのマッピングが必要となるものの、このようなApplication Indexの通知方式によれば、ゲートウェイ装置（SGW100〜PGW200間）において制御プレーンにおけるプロトコル（PMIP）が用いられる場合でも、コアネットワークで特定したアプリケーション種別を無線ネットワークに正確に通知し得る。
【００６７】
［その他の実施形態］
上述したように、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
【００６８】
例えば、上述した本発明の実施形態では、GTP-Uトンネル及びGREトンネルを例として説明したが、本発明の適用範囲は、GTP-U及びGREプロトコルに限定されるものではない。eNB30〜SGW100間のトンネルがユーザプレーンのプロトコルに従ったものであり、SGW100〜PGW200間のトンネルが制御プレーンのプロトコルに従ったものである場合には、本発明を適用し得る。
【００６９】
また、上述した実施形態では、SGW100及びPGW200を例として説明したが、本発明を適用し得るゲートウェイ装置は、SGW及びPGWに限定されない。例えば、無線LANをPGWに収容するS2a参照点を収容するTWAN、もしくは同じく無線LANをPGWに収容するS2b参照点を収容するePDGが上述したSGWと同等の機能を提供してもよい。
【００７０】
なお、本発明は、以下のように表現されてもよい。本発明の第１の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコル（PMIP）に従って第２ゲートウェイ装置（SGW100）と第１トンネル（GREトンネル）を設定する第１ゲートウェイ装置（PGW200）と、ユーザプレーンにおける第２プロトコル（GTP-U）に従って無線基地局（eNB30）と第２トンネル（GTP-Uトンネル）を設定する前記第２ゲートウェイ装置とを含む移動通信システム（移動通信システム10）であって、前記第１ゲートウェイ装置は、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別（Application Index）を取得し、前記第１トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション制御部（アプリケーション制御部205）と、前記第１トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記第２ゲートウェイ装置に送信する第１トンネル送信処理部（GREトンネル処理部201）とを備え、前記第２ゲートウェイ装置は、前記第１トンネルを介して、前記トンネルヘッダに含まれる前記アプリケーション種別を取得する第１トンネル受信処理部（GREトンネル処理部105）と、前記第１トンネル受信処理部によって取得された前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション種別通知部（アプリケーション種別通知部107）と、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信する第２トンネル処理部（GTPトンネル処理部101）とを備えることを要旨とする。
【００７１】
本発明の第１の特徴において、前記アプリケーション制御部は、前記トンネルヘッダに設けられた新たなフィールドに前記アプリケーション種別を示す情報を挿入してもよい。
【００７２】
本発明の第１の特徴において、前記アプリケーション制御部は、前記トンネルヘッダの予約フィールドに前記アプリケーション種別を示す情報を挿入してもよい。
【００７３】
本発明の第１の特徴において、前記アプリケーション制御部は、前記トンネルヘッダのトンネル識別用フィールドに前記アプリケーション種別を示す情報を挿入してもよい。
【００７４】
本発明の第２の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを含む移動通信システムであって、前記第１ゲートウェイ装置は、前記第１トンネルを設定する第１トンネル送信処理部と、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルの設定を前記第１トンネル送信処理部に指示するアプリケーション制御部と、前記アプリケーション制御部によって取得されたアプリケーション種別に対応する第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて、他網から受信した所定のアプリケーション種別のデータを中継するデータ中継部（データ中継部203）とを備え、前記第２ゲートウェイ装置は、前記第１ゲートウェイ装置から前記データが中継された前記第１トンネルと対応づけられた前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるアプリケーション種別通知部と、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信する第２トンネル処理部とを備えることを要旨とする。
【００７５】
本発明の第２の特徴において、前記第１トンネル送信処理部は、それぞれの前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルを予め複数設定し、前記データ中継部は、予め設定された複数の第１トンネルの中から、前記アプリケーション制御部によって取得された前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて前記データを中継してもよい。
【００７６】
本発明の第３の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを用いた通信制御方法であって、前記第１ゲートウェイ装置が、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記第１トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、前記第１ゲートウェイ装置が、前記第１トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記第２ゲートウェイ装置に送信するステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第１トンネルを介して、前記トンネルヘッダに含まれる前記アプリケーション種別を取得するステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、取得した前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信するステップとを備えることを要旨とする。
【００７７】
本発明の第４の特徴は、制御プレーンにおける第１プロトコルに従って第２ゲートウェイ装置と第１トンネルを設定する第１ゲートウェイ装置と、ユーザプレーンにおける第２プロトコルに従って無線基地局と第２トンネルを設定する前記第２ゲートウェイ装置とを用いた通信制御方法であって、前記第１ゲートウェイ装置が、前記無線基地局に接続される移動局が実行するアプリケーション種別を取得し、前記アプリケーション種別に対応づけられた第１トンネルを設定するステップと、前記第１ゲートウェイ装置が、取得したアプリケーション種別に対応する第１トンネルを選択し、選択した前記第１トンネルを用いて、他網から受信した所定のアプリケーション種別のデータを中継するステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第１ゲートウェイ装置から前記データが中継された前記第１トンネルと対応づけられた前記アプリケーション種別に基づいて、前記第２トンネルのトンネルヘッダに前記アプリケーション種別を示す情報を含めるステップと、前記第２ゲートウェイ装置が、前記第２トンネルを設定するとともに、前記アプリケーション種別を含む前記トンネルヘッダを前記無線基地局に送信するステップとを備えることを要旨とする。
【００７８】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７９】
10…移動通信システム
20…UE
30…eNB
40…MME
50…PCRF
100…SGW
101…GTPトンネル処理部
103…データ中継部
105…GREトンネル処理部
107…アプリケーション種別通知部
109…PMIPシグナリング部
200…PGW
201…GREトンネル処理部
203…データ中継部
205…アプリケーション制御部
207…PMIPシグナリング部
【図１】
2015089013.tif 000003
【図２】
2015089013.tif 000004
【図３】
2015089013.tif 000005
【図４】
2015089013.tif 000006
【図５】
2015089013.tif 000007
【図６】
2015089013.tif 000008
【図７】
2015089013.tif 000009
【図８】
2015089013.tif 000010
【図９】
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