(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための方法であって、
スレーブ動作モードにおいて、主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップと、
主ＳＧＷの障害に応答して、マスタ動作モードに入るステップと
を含み、前記マスタ動作モードが、
前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受けることと、
ＵＥに関連付けられた制御またはデータプレーンのトラフィックの受信に応答して、ＵＥが活動している状態にあることをＭＭＥに報知するように構成されたダウンリンクデータ通知（ＤＤＮ）メッセージを生成することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記スレーブ動作モードが、他のネットワーク要素によって前記予備ＳＧＷが選択されるのを避けるように構成されたルートデータを広告することをさらに含み、前記マスタ動作モードが、他のネットワーク要素によって前記予備ＳＧＷが選択されるように促すように構成された好ましいルートデータを広告することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マスタ動作モードが、前記ＭＭＥから受信したダウンリンクトンネルエンドポイント識別子（ＤＬ  ＴＥＩＤ）情報を使用して、ＵＥセッションに対するデータプレーンサポートを再確立することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ＵＥセッション状態情報が、主ＳＧＷによってサポートされる複数の移動デバイスのそれぞれの識別を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ＵＥに関連付けられたセッション状態情報が、対応するＣｒｅａｔｅ  Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｅｖｅｎｔ、Ｄｅｌｅｔｅ  Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｅｖｅｎｔ、Ｃｒｅａｔｅ  Ｂｅａｒｅｒ  ＥｖｅｎｔおよびＤｅｌｅｔｅ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｅｖｅｎｔのうちの１つまたは複数に応答して受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ＵＥに関連付けられたセッション状態情報が、所定の間隔または所定数の加入者イベント後に受信される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記予備ＳＧＷが、前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスＩＰアドレスと競合しないローカルＩＰアドレスの組に関連付けられ、前記スレーブモードの前記予備ＳＧＷが、前記予備ＳＧＷのＩＰアドレスのローカルな組のみを管理し、前記マスタモードの前記予備ＳＧＷが、ローカルＩＰアドレスの両方の組を管理する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）の予備として機能するように構成されたＳＧＷで使用するための装置であって、装置が、
予備ＳＧＷを管理するように構成されたプロセッサを備え、プロセッサが、予備ＳＧＷをスレーブ動作モードおよびマスタ動作モードの一方で動作させ、
前記スレーブ動作モードの前記予備ＳＧＷが、主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信し、主ＳＧＷの障害に応答して、マスタ動作モードに入り、
前記マスタ動作モードの前記予備ＳＧＷが、前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、ＵＥに関連付けられた制御またはデータプレーンのトラフィックの受信に応答して、ＵＥが活動している状態にあることをＭＭＥに報知するように構成されたダウンリンクデータ通知（ＤＤＮ）メッセージを生成する、装置。
【請求項９】
プロセッサによって実行されたときに、主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための方法を実施するソフトウェア命令を含むコンピュータ記憶媒体であって、方法が、
スレーブ動作モードにおいて、主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップと、
主ＳＧＷの障害に応答して、マスタ動作モードに入るステップと
を含み、前記マスタ動作モードが、
前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受けることと、
ＵＥに関連付けられた制御またはデータプレーンのトラフィックの受信に応答して、ＵＥが活動している状態にあることをＭＭＥに報知するように構成されたダウンリンクデータ通知（ＤＤＮ）メッセージを生成することと
を含む、コンピュータ記憶媒体。
【請求項１０】
主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための方法をコンピュータが実施するように、コンピュータの動作を適合させるソフトウェア命令を処理するようにコンピュータが動作可能である、コンピュータプログラムであって、方法が、
スレーブ動作モードにおいて、主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信するステップと、
主ＳＧＷの障害に応答して、マスタ動作モードに入るステップと
を含み、前記マスタ動作モードが、
前記主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受けることと、
ＵＥに関連付けられた制御またはデータプレーンのトラフィックの受信に応答して、ＵＥが活動している状態にあることをＭＭＥに報知するように構成されたダウンリンクデータ通知（ＤＤＮ）メッセージを生成することと
を含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、ＧＥＯ−ＲＥＤＵＮＤＡＮＣＥ  ＩＮ  Ａ  ＳＥＲＶＩＮＧ  ＧＡＴＥＷＡＹと題された、２０１１年３月１８日出願の米国仮特許出願第６１／４５４，３２８号の優先権を主張するものであり、この文献は全体が引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本特許出願は、ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＳＥＳＳＩＯＮ  ＲＥＳＴＯＲＡＴＩＯＮ  ＡＴ  ＧＥＯ−ＲＥＤＵＮＤＡＮＴ  ＧＡＴＥＷＡＹＳと題された、同時出願の米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号ＡＬＵ／８０９３５０）およびＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＦＡＩＬＯＶＥＲ  ＨＡＮＤＬＩＮＧ  ＡＴ  ＧＥＯ−ＲＥＤＵＮＤＡＮＴ  ＧＡＴＥＷＡＹＳと題された、同第＿＿＿＿＿＿＿号（代理人整理番号ＡＬＵ／８０９４３１）に関するものであり、この両文献とも全体が引用により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本発明は一般に、ネットワークリソースを管理すること関し、より詳細には、サービングゲートウェイ（Ｓｅｒｖｉｎｇ  Ｇａｔｅｗａｙ）（ＳＧＷ）などのシステムルータに関連付けられた動作を構成することに関するが、これに限定されるわけではない。
【背景技術】
【０００４】
ロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（ＬＴＥ）ネットワークが例示の無線ネットワークは、１つまたは複数のｅＮｏｄｅＢと通信する移動電話または他のユーザ機器（ＵＥ）のグループを含んでいてもよく、ｅＮｏｄｅＢは１つまたは複数のサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）と通信し、ＳＧＷはパケットデータネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）と通信し、ＰＧＷはＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）アクセスネットワークまたはコアネットワークなどの固定ネットワークと通信する。さらに、ＬＴＥネットワークは、モビリティマネジメントエンティティ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｅｎｔｉｔｉｅｓ）（ＭＭＥ）、ポリシーおよび課金ルール機能（Ｐｏｌｉｃｙ  ａｎｄ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｒｕｌｅｓ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＰＣＲＦ）、ネットワーク管理システム（ＮＭＳ）などのさまざまなネットワーク要素を含む。
【０００５】
サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）が（たとえば、ネットワーク切断、電源障害、または部分的な障害に基づいて誘発された挙動によって）ネットワーク内の他のノードとの接続を失う障害シナリオにおいては、予備ＳＧＷが動作を引き継がなければならない。これは、ユーザ／加入者の期待をある程度満たし続けながらリソース利用の過度な急上昇を避けるために、インテリジェントな方式で達成されるべきである。
【０００６】
主ＳＧＷに障害が生じたとき、障害が生じたＳＧＷに向かうパケットのすべてが廃棄される。また、ＭＭＥは、障害が生じたＳＧＷに関連付けられた経路管理状態を失い、そのすべてのアクティブなセッションのクリーンアップを必要とする。これによって、アクティブなＵＥは、予備ＳＧＷまたは代替ＳＧＷを介してネットワークに再接続することになる。同様に、ＰＧＷはＳＧＷに対するその経路管理状態を失い、ＩＭＳサブシステムに対するセッション状態をクリーンアップすることになる（すべてのＵＥがＰＧＷではアクティブであり、ネットワークに入っていく）。アクティブなＵＥを再接続し、それらの状態をＰＧＷおよびＩＭＳサブシステムに復元することになる。
【０００７】
しかしながら、ＵＥの大部分は任意の所与の瞬間においてアイドル状態なので、主ＳＧＷ障害時に、ＭＭＥは、アイドル状態のＵＥのセッションをクリーンアップするためにそれらに接触しようとはしない。これは、アイドル状態のＵＥセッションをクリーンアップする第１段階が、アイドル状態のＵＥのそれぞれをページングすることであり、これには法外なコストがかかるためである。アイドル状態のＵＥがクリーンアップされない場合、いずれのネットワークエンティティもそれが現在ネットワークのどこに位置しているのか分からないので、ネットワークで開始される呼がそのＵＥに到達する方法はない。さらに、ＩＭＳサブシステムは、ＵＥを発見することができず、いずれのエンティティも、ＵＥに自らを再識別するように積極的に促すことはない。種々のタイマ次第で、ＵＥが最大１、２時間の間到達できなくなるため、その結果は重大である。これはユーザには受け入れられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術の種々の欠陥は、地理的冗長対として構成されたものなどの、主サービスゲートウェイ（ＳＧＷ）に関連付けられた予備ＳＧＷを管理するための本発明の方法、システムおよび装置によって対処される。一実施形態は、スレーブモードにおいて、主ＳＧＷから、対応するＵＥセッション状態情報の少なくとも部分を定期的に受信し、主ＳＧＷの障害に応答して、マスタ動作モードに入り、主ＳＧＷに関連付けられたＩＰアドレスおよび経路の管理を引き受け、ＵＥに関連付けられた制御またはデータプレーンのトラフィックの受信に応答して、ＵＥが活動している状態にあることをＭＭＥに報知するように構成されたダウンリンクデータ通知（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｄａｔａ  Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（ＤＤＮ）メッセージを生成するように動作する予備ＳＧＷを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付の図面とともに検討することによって、容易に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の恩恵にあずかる例示的な通信システムを示す図である。
【図２】図１の通信システムでの使用に適した、例示的なサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）のルータアーキテクチャを示す図である。
【図３】一実施形態による、セッション状態バックアップ方法の流れ図である。
【図４】一実施形態による、レジリエントなセッションの状態復元方法の流れ図である。
【図５】アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ１１またはＳ５上の入来制御信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図である。
【図６】アクティブなＵＥに対する、Ｓ１１またはＳ５上の入来制御信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図である。
【図７】アクティブなＵＥに対する、Ｓ１−ｕ上の入来データ信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図である。
【図８】アクティブなＵＥに対する、Ｓ１１またはＳ５上の入来制御信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図である。
【図９】アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ５上の入来データ信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図である。
【図１０】さまざまな実施形態に関連して本明細書に記載する機能を実施する際の使用に適した汎用コンピュータの高位ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、可能な範囲で、同一の参照符号は各図面に共通する同一の要素を指すように使用されている。
【００１２】
本発明を、主として、アクティブな加入者およびアイドル状態の加入者の両方が、障害が生じたＳＧＷから予備ＳＧＷに遷移するようなサービスゲートウェイ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｇａｔｅｗａｙ）（ＳＧＷ）冗長性を有するロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（ＬＴＥ）ネットワークに関して説明する。
【００１３】
４Ｇ  ＬＴＥ無線ネットワーク内で管理機能およびバックアップ機能を提供することに関して主に本明細書に示し、説明しているが、本明細書に示し、説明している管理機能およびバックアップ機能は、他のタイプの無線ネットワーク（たとえば、２Ｇネットワーク、３Ｇネットワーク、ＷｉＭＡＸなど）、有線ネットワークまたは無線ネットワークと有線ネットワークの組み合わせの中で使用され得ることが理解されよう。したがって、ＬＴＥネットワークに関して本明細書に記載した種々のネットワーク要素、リンクおよび他の機能的エンティティは、他のさまざまなタイプの無線および有線ネットワークに関連付けられた対応するネットワーク要素、リンクおよび他の機能的エンティティを識別するものとして広く解釈することができる。
【００１４】
本発明の一部は、無線ネットワークの劇的に増加するサイズによって、特に、既存の解決策では適切に対処されないネットワーク管理の具体的な問題が生じるという本発明者らの認識に根ざしている。具体的には、既存の解決策がうまく規模設計されず、加入者機器が、種々の定常状態（アイドル状態またはアクティブ状態など）に、または種々の遷移状態（呼のフロー間を進行中、アイドル状態とアクティブ状態の間を移動中、あるｅＮｏｄｅＢから別のｅＮｏｄｅＢへのハンドオーバー中、専用ベアラ（ｂｅａｒｅｒ）を作成中、ＰＤＮセッションを破棄中、など）に置かれ得るという現実に対処することができないことが本発明者らによって認識されていた。さらに、加入者トラフィックは、スタディ（ｓｔｕｄｙ）状態または遷移状態のいずれか１つにある加入者に向かっているか、またはそこから流れていることがある。
【００１５】
図１は、一実施形態による、管理およびバックアップ／保護機能を備える例示的な無線通信システムを示す。具体的には、図１は、複数のユーザ機器（ＵＥ）１０２、ロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（ＬＴＥ）ネットワーク１１０、ＩＰネットワーク１３０、およびネットワーク管理システム（ＮＭＳ）１４０を備える例示的な無線通信システム１００を示す。ＬＴＥネットワーク１１０は、ＵＥ  １０２とＩＰネットワーク１３０の間の通信をサポートする。ＭＳ  １４０は、ＬＴＥネットワーク１１０に対する種々の管理機能をサポートするように構成される。ＬＴＥネットワークの構成および動作は当業者によって理解されよう。
【００１６】
例示的なＵＥ  １０２は、ＬＴＥネットワーク１１０などの無線ネットワークにアクセスすることが可能な無線ユーザデバイスである。ＵＥ  １０２は、ベアラセッション（複数可）を支える制御信号方式をサポートすることが可能である。ＵＥ  １０２は、移動電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、タブレットデバイスまたは任意の他の無線ユーザデバイスであってもよい。
【００１７】
例示的なＬＴＥネットワーク１１０は、実例として、２つのｅＮｏｄｅＢ  １１１１および１１１２（まとめてｅＮｏｄｅＢ  １１１）、２つのサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）１１２１および１１２２（まとめてＳＧＷ  １１２）、パケットデータネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）１１３、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）１１４、ならびにポリシーおよび課金ルール機能（ＰＣＲＦ）１１５を備える。ｅＮｏｄｅＢ  １１１は、ＵＥ  １０２用の無線アクセスインターフェースを提供する。ＳＧＷ  １１２、ＰＧＷ  １１３、ＭＭＥ  １１４、およびＰＣＲＦ  １１５、ならびに分かりやすくするために省略された他の構成要素は、協働して、ＩＰを使用して終端間のサービス供給をサポートする進化型パケットコア（Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｃｏｒｅ）（ＥＰＣ）ネットワークを実現する。
【００１８】
ｅＮｏｄｅＢ  １１１はＵＥ  １０２に対する通信をサポートする。図１に示されるように、各ｅＮｏｄｅＢ  １１１はそれぞれの複数のＵＥ  １０２をサポートする。ｅＮｏｄｅＢ  １１１とＵＥ  １０２の間の通信は、ＵＥ  １０２のそれぞれに関連付けられたＬＴＥ−Ｕｕインターフェースを使用してサポートされる。
【００１９】
ＳＧＷ  １１２は、実例として、ＳＧＷ  １１２とｅＮｏｄｅＢ  １１１の間のそれぞれのＳ１−ｕインターフェースを使用して、ｅＮｏｄｅＢ  １１１に対する通信をサポートする。Ｓ１−ｕインターフェースは、ハンドオーバー中の、ベアラごとのユーザプレーントンネリングおよびｅＮｏｄｅＢ間の経路切り替えをサポートする。
【００２０】
図１に示されるように、ＳＧＷ  １１２１はｅＮｏｄｅＢ  １１１１に対する通信をサポートし、ＳＧＷ  １１２２はｅＮｏｄｅＢ  １１１２に対する通信をサポートする。さまざまな保護／バックアップの実施形態において、ＳＧＷ  １１２１はｅＮｏｄｅＢ  １１１２に対する通信をサポートすることも可能であり、ＳＧＷ  １１２２はｅＮｏｄｅＢ  １１１１に対する通信をサポートすることも可能である。
【００２１】
ＰＧＷ  １１３は、実例として、ＰＧＷ  １１３とＳＧＷ  １１２の間のそれぞれのＳ５／Ｓ８インターフェースを使用して、ＳＧＷ  １１２に対する通信をサポートする。Ｓ５インターフェースは、ＰＧＷ  １１３とＳＧＷ  １１２の間の通信におけるユーザプレーントンネリングおよびトンネル管理、ＵＥの移動性によるＳＧＷ再配置などの機能を提供する。Ｓ５インターフェースの公衆移動体ネットワーク（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｌａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＰＬＭＮ）変形であり得るＳ８インターフェースは、ビジターＰＬＭＮ（ＶＰＬＭＮ）内のＳＧＷとホームＰＬＭＮ（ＨＰＬＭＮ）内のＰＧＷとの間にユーザおよび制御プレーン接続をもたらすＰＬＭＮ間インターフェースを提供する。ＰＧＷ  １１３は、ＳＧｉインターフェースを介したＬＴＥネットワーク１１０とＩＰネットワーク１３０の通信を容易にする。
【００２２】
ＭＭＥ  １１４は、ＵＥ  １０２の移動性を支える移動管理機能を提供する。ＭＭＥ  １１４は、実例として、ＭＭＥ  １１４とｅＮｏｄｅＢ  １１１の間の通信用の制御プレーンプロトコルを提供するそれぞれのＳ１−ＭＭＥインターフェースを使用して、ｅＮｏｄｅＢ  １１１をサポートする。
【００２３】
ＰＣＲＦ  １１５は動的管理機能を提供し、サービスプロバイダはこの機能によって、ＬＴＥネットワーク１１０を介して提供されるサービスに関するルールおよびＬＴＥネットワーク１１０を介して提供されるサービスに対する課金に関するルールを管理することができる。
【００２４】
図１に関して本明細書に示し、説明しているように、ＬＴＥネットワーク１１０の各要素は、要素間のインターフェースを介して通信する。ＬＴＥネットワーク１１０に関して記載されるインターフェースは、セッションと呼ばれることもある。ＬＴＥネットワーク１１０は進化型パケットシステム／ソリューション（Ｅｖｏｌｖｅｄ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｓｙｓｔｅｍ／Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）（ＥＰＳ）を含む。一実施形態において、ＥＰＳは、ＥＰＳノード（たとえば、ｅＮｏｄｅＢ  １１１、ＳＧＷ  １１２、ＰＧＷ  １１３、ＭＭＥ  １１４、およびＰＣＲＦ  １１５）ならびにＥＰＳに関する相互接続性（たとえば、Ｓ＊インターフェース、Ｇ＊インターフェースなど）を含む。ＥＰＳに関するインターフェースは、本明細書においてＥＰＳに関する経路と呼ばれることがある。
【００２５】
ＩＰネットワーク１３０は１つまたは複数のパケットデータネットワークを含み、これを介してＵＥ  １０２はコンテンツ、サービスなどにアクセスすることができる。
【００２６】
ＭＳ  １４０は、ＬＴＥネットワーク１１０を管理するための管理機能を提供する。ＭＳ  １４０は、任意の適切な様式でＬＴＥネットワーク１１０と通信することができる。一実施形態において、たとえば、ＭＳ  １４０は、ＩＰネットワーク１３０を横断しない通信経路１４１を介してＬＴＥネットワーク１１０と通信することができる。一実施形態において、たとえば、ＭＳ  １４０は、ＩＰネットワーク１３０によってサポートされる通信経路１４２を介してＬＴＥネットワーク１１０と通信することができる。通信経路１４１および１４２は、任意の適切な通信機能を使用して実装されてもよい。ＭＳ  １４０は、図１０に関して後述するような汎用コンピューティングデバイスまたは特定用途のコンピューティングデバイスとして実装されてもよい。
【００２７】
図２は、図１の通信システムでの使用に適した、例示的なサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）のルータアーキテクチャを示す。具体的には、図１は、図１に関して既に示したＳＧＷ  １１２などのＳＧＷとして動作するルータ２００を示す。ルータ２００は、図１に関して既に示したネットワーク１１０などのネットワーク１１０を介して種々のネットワーク要素（図示せず）と通信する。ＳＧＷ  ２００に関して本明細書に示した具体的なトポロジは、基本的なＳＧＷ機能を維持したまま修正され得ることが当業者にはことが理解されよう。
【００２８】
ＳＧＷ  ２００は、複数の入出力（Ｉ／Ｏ）カード２１０−１、２１０−２から２１０−Ｎまで（まとめてＩ／Ｏカード２１０）、スイッチファブリック２２０および制御モジュール２３０を含むものとして示されている。制御モジュール２３０は、Ｉ／Ｏカード２１０およびスイッチファブリック２２０の動作を、それぞれの制御信号ＣＯＮＴによって制御する。制御モジュール２３０は、本明細書に述べるように種々のＳＧＷ機能も実行する。
【００２９】
Ｉ／Ｏカード２１０のそれぞれは、ネットワーク１１０とスイッチファブリック２２０の間でパケットを運搬するように作用する複数の入口ポート、出口ポート、コントローラなど（図示せず）を含む。Ｉ／Ｏカード２１０の特定の入口ポートで受信されたパケットは、同じＩ／Ｏカード２１０または異なるＩ／Ｏカード２１０の出口ポートを介して、スイッチファブリック２２０に運搬されてもよく、またはネットワーク１１０に戻されてもよい。Ｉ／Ｏカード２１０を介したパケットのルーティングは制御モジュール２３０によって提供されるルーティングデータによる標準的な方法で達成される。
【００３０】
スイッチファブリック２２０は、電気、光学、電気光学、ＭＥＭＳなどの任意の標準的なスイッチファブリックを含み得る。
【００３１】
制御モジュール２３０は、ＳＧＷの種々の動作機能および管理機能に関する構成データ、ルーティングデータ、ポリシー情報およびその他の情報を、図１に関して既に論じたネットワーク管理システム（ＮＭＳ）１４０などのネットワークマネージャ（図示せず）から受信する。制御モジュール２３０はまた、動作機能および管理機能に関する構成データ、状態データ、警報データ、性能データおよびその他の情報をネットワークマネージャに提供する。
【００３２】
制御モジュール２３０は、Ｉ／Ｏモジュール２３１、プロセッサ２３２およびメモリ２３３を備える。メモリ２３３は、ＳＧＷマネージャ２３３ＳＧＷＭ、バックアップおよび復元マネージャ２３ＢＡＲＭ、セッションデータ２３３ＳＤ、ルータデータ２３３ＲＤならびにその他の機能／データ２３３Ｏを提供するためのソフトウェアモジュール、インスタンス化されたオブジェクトなどを含むものとして示されている。制御モジュール２３０は、図９に関して後述するような汎用コンピューティングデバイスまたは特定用途のコンピューティングデバイスとして実装されてもよい。
【００３３】
ＳＧＷマネージャ２３３ＳＧＷＭは、当業者に知られており、かつ本明細書にさらに記載される種々のサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）機能を管理するように動作する。
【００３４】
バックアップおよび復元マネージャ２３ＢＡＲＭは、さまざまな実施形態に関して本明細書に記載するバックアップおよび復元機能を管理するように動作する。たとえば、そのようなバックアップおよび復元機能は、ＳＧＷが主またはアクティブなＳＧＷとして動作しているか、補助または予備ＳＧＷとして動作しているか、あるいはその両方として動作しているかに応じて異なっていてもよい。一般に、さまざまな実施形態では、アクティブなＳＧＷによってサポートされる加入者用のユーザ機器または移動デバイスに関連付けられたセッション関連データの一部または全部を、予備ＳＧＷで輸送および格納することが企図されており、それによって、アクティブ状態およびアイドル状態のセッションの両方の素早い復元が上記の加入者にもたらされ得る。
【００３５】
セッションデータ２３３ＳＤは、加入者用のユーザ機器または移動デバイスに関連付けられたセッションデータを含む。ＳＧＷが主またはアクティブなＳＧＷとして動作している場合、セッションデータ２３３ＳＤは、主またはアクティブなＳＧＷによって加入者用のユーザ機器または移動デバイスを外へサポートする情報を含んでいてもよい。ＳＧＷが補助または予備ＳＧＷとして動作している場合、セッションデータ２３３ＳＤは、予備ＳＧＷによってサポートされる１つまたは複数の主またはアクティブなＳＧＷに関連付けられたセッションデータの部分を含んでいてもよい。
【００３６】
ルーティングデータ２３３ＲＤは、ＳＧＷの基本的なルーティング機能に関して、適切な出口ポートにルーティングされるべき入口ポートで受信されたパケットまたはトラフィックフローを処理するような、ＳＧＷによって処理されるべきパケットまたはトラフィックフローに関連付けられたルーティング情報を含む。ルーティングデータ２３３ＲＤは、ルーティングテーブル、保護または障害復旧情報などを含んでいてもよい。
【００３７】
その他の機能／データ２３３Ｏは、標準ＳＧＷ動作ならびに明示的には他の管理またはデータエンティティに属さないさまざまな実施形態によるＳＧＷ動作に対して、本明細書に記載の種々の機能を実行するように作用するプログラム、機能、データ構造などを含む。
予備ＳＧＷの選択および地理的冗長対の形成
ＭＭＥは、ＳＧＷの障害を、障害が生じたそのＳＧＷに隣接するノードまたはネットワーク要素によって知らされてもよい。これらの隣接するノードまたはネットワーク要素は独立に修正動作を行って、既に割り当てられている予備ＳＧＷ、ＭＭＥによって識別される予備ＳＧＷ、または何らかの他のルーティング手段を介して、接続を再度確立する。
【００３８】
さまざまな実施形態において、特定の予備ＳＧＷは、実例としてネットワーク管理システム（ＮＭＳ）によって、ネットワーク内の１つまたは複数の主またはアクティブなＳＧＷに割り当てられる。選択される予備ＳＧＷは、主またはアクティブなＳＧＷに地理的に最も近接しているＳＧＷであってもよい。さらに、主またはアクティブなＳＧＷには、他の主またはアクティブなＳＧＷに対する予備ＳＧＷとして作用し得るものがあってもよい。
【００３９】
さまざまな実施形態において、特定の予備ＳＧＷは、主またはアクティブなＳＧＷに障害が生じた後に選択される。これらの実施形態において、予備ＳＧＷは、障害が生じたＳＧＷまでの地理的な近接度、ＤＮＳ応答基準、経路管理確認基準、セッションローディング、および種々の他の基準の一部または全部を含む種々の基準に基づいて選択され得る。さまざまな実施形態において、予備ＳＧＷは、ＭＭＥによってたとえば特定のＭＭＥにとって利用可能なＳＧＷのプールから選択され、このＳＧＷのプールは、プールされたＳＧＷのうちの１つに障害が生じた場合に予備ＳＧＷを提供するために編成されたものである。
【００４０】
一実施形態において、ＳＧＷ  １１２は、ＳＧＷの地理的冗長対を形成するために使用できるように地理的に互いに近接している。一般に、特定のｅＮｏｄｅＢ  １１１のＵＥ  １０２からのトラフィックおよびデータフローは主として、特定のＳＧＷを介してＰＧＷ  １１３にルーティングされるものであり、特定のＳＧＷは、ｅＮｏｄｅＢからの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷとして機能する。すなわち、このＳＧＷの一方がワーキングノードまたは主ノードとして構成され、他方が保護ノードまたは予備ノードとして構成される。通常の動作状態（すなわち、障害なし）において、ワーキングノードは、実例としては複数のｅＮｏｄｅＢからの呼のフローおよびデータフローを処理するように動作し、保護ノードは、ワーキングノードに障害が生じた場合に、そのワーキングノードの予備として機能するように動作する。
【００４１】
一実施形態において、第１のＳＧＷ  １１２１は、第１のｅＮｏｄｅＢ  １１１１からの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷとして動作し、第２のＳＧＷ  １１２２は、第１のｅＮｏｄｅＢ  １１１１からの音声およびデータトラフィックに対する補助または予備ＳＧＷとして動作する。
【００４２】
一実施形態において、第２のＳＧＷ  １１２２は、第２のｅＮｏｄｅＢ  １１１２からの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷとして動作し、第１のＳＧＷ  １１２１は、第２のｅＮｏｄｅＢ  １１１２からの音声およびデータトラフィックに対する補助または予備ＳＧＷとして動作する。
【００４３】
一実施形態において、第１および第２のＳＧＷ  １１２は、それらの１つ（または複数）のそれぞれのｅＮｏｄｅＢからの音声およびデータトラフィックに対する主またはワーキングＳＧＷ、ならびに他方のＳＧＷに関連付けられた１つ（または複数）のｅＮｏｄｅＢからの音声およびデータトラフィックに対する補助または予備ＳＧＷとして動作する。
【００４４】
本明細書において論じるさまざまな実施形態は、主ワーキングＳＧＷの障害に応答して、上記のＵＥ  １０２に関連付けられたセッション、音声およびデータトラフィック、ならびにその他のさまざまな管理情報またはコンテキストを迅速に復元することを対象とする。特に、ＳＧＷ間の素早く効率的な保護／バックアップ機能を実現するために、さまざまな実施形態では、加入者に大きな影響を感じさせずに予備ＳＧＷへの素早い遷移を可能にするために、ユーザ機器に関連付けられたセッション状態情報の冗長な格納にいくつかの段階が企図されている。具体的には、セッション状態情報の冗長性によって、ＭＭＥ  １１４およびＰＧＷ  １１３の両方ともアイドル状態の加入者ＵＥに対して状態情報を維持することが可能になり、その結果、アクティブなセッションが迅速に再確立され、加入者の感じ方が向上され得る。
予備ＳＧＷにおけるユーザセッションのレジリエントな復元
障害が生じたかまたは生じつつあるＳＧＷ  １１２から予備ＳＧＷ  １１２に移動させる、ＵＥ  １０２および／またはｅＮｏｄｅＢ  １１１の「移送」サポートに関して、ユーザセッションの完全な存続が必ずしも実現可能ではないことがある。しかしながら、本明細書において論じるさまざまな実施形態は、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間の低い同期オーバーヘッドを維持しつつ、オンデマンドのサービス復元を利用するサービスの高速復元を容易にするように構成されている。
【００４５】
オンデマンドのサービス復元では、予備ＳＧＷはアクティビティを要求しているセッションのみを処理する。アクティブ状態で使用されているＳＧＷには、即座の復元を要求しない多くのアイドル状態のセッションが存在し得る。ある期間にこれらのセッションがアクティブになり、その時点で、それらのセッションを再接続することが必要になる。このジャストインタイムの復元手法によって、ネットワークはアクティブではないセッションのための信号送信オーバーヘッドによる過負荷を受けなくなる。
【００４６】
低い同期オーバーヘッドでは、データ同期動作、主ＳＧＷとその予備ＳＧＷの間のセッション状態の更新などが最小限に維持される。典型的には、アクティブなＳＧＷと、アクティブ状態に移行中、アイドル状態に移行中、またはあるｅＮｏｄｅＢから別のｅＮｏｄｅＢにハンドオーバー中のセッションの追跡などの種々の機能を対象とするＭＭＥとの間に、大きなトラフィックが存在する。これらのアクティビティは、極めて頻繁に生じるため、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間でこれらの変更をすべて伝えることは大きな負荷となる。一般に、さまざまな実施形態は、障害時にアクティブなＳＧＷに存在していたセッションの知識のみを利用する。
【００４７】
本明細書に記載の種々の方法および技法は、主ＳＧＷの障害に応答して、予備ＳＧＷを介して主ＳＧＷ上のユーザセッションの制御プレーンおよびデータプレーンの両方を復元することができる機構を提供する。本明細書に記載のセッション復元機構のさまざまな実施形態は、３つの要素、すなわち、（１）ＩＰアドレス存続処理（ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ）、（２）経路管理継続、および（３）セッション復元、に対処する。
【００４８】
ＩＰアドレス存続処理は、予備ＳＧＷへの移送処理の間、予備ＳＧＷに接続されたネットワーク要素が、障害が生じたＳＧＷのＩＰアドレス（複数可）に確実に引き続きアクセスできるようにする処理である。
【００４９】
いくつかの実施形態において、ＩＰアドレス存続処理は、ＶＲＲＰ（層２手法）またはエニーキャストＩＰアドレス（層３手法）などを使用して、仮想ＩＰアドレスを用いて実施される。
【００５０】
いくつかの実施形態において、ＩＰアドレス存続処理は、アクティブなＳＧＷおよび予備ＳＧＷに同じＩＰアドレスを広告させることによって実施され、ここで、アクティブなＳＧＷは、極めて好ましい尺度（ｍｅｔｒｉｃ）でＩＰアドレスを広告し、予備ＳＧＷは、好ましくないかまたは「有害な」尺度でＩＰアドレスを広告する。これらの実施形態において、広告ＩＰアドレスの中から選択する任意のネットワーク要素は、極めて好ましいアドレスであるという理由で、アクティブなＳＧＷのアドレスを常に選択する。アクティブなＳＧＷに障害が生じ、唯一の有効なＩＰアドレスが予備ＳＧＷによって広告されるものであるとき、ネットワーク要素は、予備ＳＧＷがすべてのデータプレーンおよび制御プレーンのトラフィックを送ることを選択する。
【００５１】
経路管理継続は、障害が生じたＳＧＷに対する経路管理をもつネットワーク要素が、予備ＳＧＷへの移送処理によって、確実に継続性を維持させる処理である。いくつかの実施形態において、アクティブなＳＧＷが、種々の他のネットワーク要素（たとえば、ＭＭＥ、ｅＮｏｄｅＢ、ＰＧＷ）との定期的な経路管理関係に加わる。各経路管理インスタンスは、Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔに含めて送信されるＲｅｓｔａｒｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒによって識別される。この数が変わる場合、それは、（リブートのため、またはネットワーク要素を停止し、バックアップした管理行動のために）ネットワーク要素が再始動させられたことを意味する。
【００５２】
予備ＳＧＷが引き継ぐとき、予備ＳＧＷは経路管理Ｅｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔを受信し、応答性良くＥｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙを送信する。さらに、予備ＳＧＷはＥｃｈｏ  ＲｅｑｕｅｓｔおよびフィールドＥｃｈｏ  Ｒｅｐｌｙを送信する。ピアごとに、予備ＳＧＷはアクティブなＳＧＷにおいて受信したＲｅｓｔａｒｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒを知ることになる。このように、あるピアからのＲｅｓｔａｒｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒが変わる場合、予備ＳＧＷは、そのピアに関連付けられたセッションを応答性良くクリーンアップすることができる。さまざまな実施形態において、予備ＳＧＷがＥｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔを送信するとき、アクティブなＳＧＷが送信していたＲｅｓｔａｒｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒも送信することになる。このように、アクティブなＳＧＷのピアは、セッションをクリーンアップしない。
【００５３】
レジリエントなセッション復元は、ダウンしているかまたはアクティブでないセッションを識別し、識別されたセッションを、予備ＳＧＷを介してできるだけ早く復元する処理である。レジリエントなセッション復元において、アクティブなＳＧＷは、ＵＥセッションに関連付けられた制御プレーンおよびデータプレーンの両方とも予備ＳＧＷが復元できるように、各ＵＥに関する十分な情報を運搬する。これは、予備ＳＧＷが、アクティブなＳＧＷのＵＥを認識するだけでなく、それらのＵＥに対する制御メッセージを処理し、さらにはそれらのＵＥに対するデータプレーンのトラフィックを転送することを意味する。
【００５４】
実例としてＬＴＥネットワークに関して、レジリエントなセッション復元は、１０ｍｓ以内でＵＥのアクティブな処理時間を提供すると同時に、主ＳＧＷが失われたことでネットワーク要素が受ける影響を最小限にすることができる。さまざまな技法によって、主ＳＧＷと予備ＳＧＷの間の同期オーバーヘッドは低くなり、アイドル状態のＵＥの処理に変更することはなくなり、アクティブ状態およびアイドル状態のＵＥのＵＥ  ＩＰアドレスが維持され、かつ課金セッションが維持される。
【００５５】
レジリエントなセッション復元段階は、セッションにアクティビティが存在するときはいつでも実行される。目的は、ＵＥへのダウンリンク経路を確立するための情報を回復することである。これは、セッションの信号送信および維持に関わるネットワーク要素が、それらのピアと通信できるように、そのセッションを継続し続けることを示唆する。ＵＥのセッション状態は一般に、そのダウンリンクトンネルエンドポイント識別子（ＤＬ  ＴＥＩＤ）は別として、一定であることに留意されたい。事実上、アイドル状態のＵＥのセッション状態は、ＵＥのセッション状態の比較的不変の部分である。したがって、ＵＥをアイドルモードに維持することによって、主な復元労力はダウンリンクＴＥＩＤに向けられる。
【００５６】
アクティブなＳＧＷの障害シナリオの後、データプレーンであるか制御プレーンであるかにかかわらず、すべてのトラフィックは予備ＳＧＷにルーティングされる。データトラフィックが予備ＳＧＷのＳ５−ｕインターフェースに到着するとき、そのデータトラフィックは、予備ＳＧＷのデータプレーンにおいてプログラム化されているトンネルエンドポイント識別子（ｔｕｎｎｅｌ  ｅｎｄｐｏｉｎｔ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）（ＴＥＩＤ）を有するトンネルに到着することになる。ＵＥ状態がアイドルモードとして維持されるので、ＳＧＷの通常の挙動は、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｄａｔａ  Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎメッセージを送信して、ＭＭＥに、ＵＥをページングし、ダウンリンクＴＥＩＤおよびｅＮｏｄｅＢをＵＥに戻すように通知することである。ＵＥが実際にアイドルモードにある場合、ＭＭＥはＵＥをページングし、ダウンリンク経路を再度確立する。ＵＥがアクティブである場合、ＭＭＥはＵＥをページングする必要はないが、代わりに、ＳＧＷに、ＵＥが接続されているｅＮｏｄｅＢに対する既存のダウンリンクＴＥＩＤを提供する。予備ＳＧＷのＳ１−ｕインターフェースに到着したデータでは、アップリンクデータ経路が既にプログラム化されており、データ転送が完了され得る。この動作は、アクティブなＵＥおよびアイドル状態のＵＥの両方にとって利用可能であることに留意されたい。ダウンリンクリターントラフィックは、既に検討したようにＤｏｗｎｌｉｎｋ  Ｄａｔａ  Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎをトリガする。
【００５７】
制御メッセージがＳ５−ｃインターフェースに到着する場合、予備ＳＧＷはメッセージを転送する。ＭＭＥがＭｏｄｉｆｙ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔを送信しない場合、ＳＧＷは、ＵＥがアクティブな状態であったことを認識し、かつ、ＭＭＥにダウンリンクＴＥＩＤとともにＭｏｄｉｆｙ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔの送信をトリガさせるために、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｄａｔａ  ＮｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎをＭＭＥに送信する。ＵＥがアイドル状態だった場合、ＭＭＥはＭｏｄｉｆｙ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｒｅｑｕｅｓｔを自動的に送信する。制御メッセージがＭＭＥから到着する場合、それは、ＵＥをアイドル状態でなくす（ＳＧＷは何もしなくてよい）か、アイドルモードＴＡＵを送信するか（ＳＧＷは何もしなくてよい）、またはＵＥにアイドル状態でなくなるように要求する呼のフローである（ＳＧＷはそのメッセージを破棄し、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｄａｔａ  Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎを送信して、Ｍｏｄｉｆｙ  Ｂｅａｒｅｒ  ＲｅｑｕｅｓｔをＭＭＥから引き出す）。
【００５８】
さまざまな実施形態において、予備ＳＧＷ上で既にプログラム化されたものと、予備ＳＧＷがバックアップしているＵＥとの間で衝突が確実に起こらないようにするために、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷによって使用されるＴＥＩＤ空間は互いに交わらない。
【００５９】
一般に復元手順は、以下のような、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間でやり取りされる情報を使用する。（１）経路管理Ｒｅｓｔａｒｔ  ＣｏｕｎｔｅｒおよびアクティブなＳＧＷに知られている各ピアのＩＰアドレス、ならびに（２）アクティブなＳＧＷに知られているすべてのＵＥセッション状態情報、ただし、種々のｅＮｏｄｅＢに対するダウンリンクＴＥＩＤは除く。
【００６０】
図３は、一実施形態による、セッション状態バックアップ方法の流れ図を示す。この方法は、図１−２に関して前述したＳＧＷ  １１２などの、主ＳＧＷで使用されるように構成された部分と、予備ＳＧＷで使用されるように構成された部分とを含む。
【００６１】
一般に、図３の方法３００は、ダウンしているかまたはアクティブでないセッションを識別し、識別されたセッションを、予備ＳＧＷを介してできるだけ早く復元するなどの少なくとも限られた行動を予備ＳＧＷがとれるようにするために、アクティブなＳＧＷによってサポートされる各ＵＥ  １０２に関する十分な情報を予備ＳＧＷに格納するように構成されている。アクティブなＳＧＷは、ＵＥセッションに関連付けられた制御プレーンおよびデータプレーンの両方を予備ＳＧＷが復元できるようにするために、各ＵＥに関する十分な情報を運搬する。このように、ＵＥセッションの信号送信および維持に関わる種々のネットワーク要素が、セッションを存続中であるとみなし続け、したがって、それらのピアと通信する。
【００６２】
ステップ３１０において、少なくとも１つの代替または予備ＳＧＷが主ＳＧＷに対して決定される。すなわち、ネットワーク内の主またはアクティブなＳＧＷとして動作するＳＧＷの１つまたは複数に対して、少なくとも１つの予備ＳＧＷが決定される。枠３１５を参照すると、予備ＳＧＷは、主および／または予備ＳＧＷに関連付けられた位置、構成、容量またはその他の要因に対して決定され得る。この決定は、近傍の各ＳＧＷの中での発見、構成または最適化処理などに関して、ＳＧＷ間のネゴシエーションによってなされ得る。この決定は、図１に関して既に記載したネットワークマネージャ１４０などのネットワークマネージャによってもなされ得る。他のエンティティおよび／または決定方法が使用されてもよい。
【００６３】
さまざまな実施形態において、主ＳＧＷに対する代替または予備ＳＧＷの決定は、以下の選択基準の１つまたは複数に基づいて自動的に実行される：ＤＮＳ応答時間、経路管理確認時間、セッションローディングなど。さまざまな実施形態において、この基準は、新規の呼セットアップ用の新規の主ＳＧＷを選択するためにＭＭＥも使用する。
【００６４】
ステップ３２０において、アクティブなＳＧＷおよび予備ＳＧＷが必要に応じて初期化され、各ＳＧＷの中で主および予備の役割が割り当てられ、主ＳＧＷと予備ＳＧＷの通信が確立され、少なくとも主ＳＧＷがそのＩＰアドレスを広告し始める。
【００６５】
枠３２５を参照すると、ステップ３２０における処理が、イベントを運搬するためのＳＧＷ間の通信プロトコル（ＩＳＣＰ）で、アクティブなＳＧＷと予備ＳＧＷの間で確立される必要があるＳＧＷ間の通信チャネル（ＩＳＣＣ）を確立すること、１つまたは複数の使用されるべきＩＰ存続処理機構を定義すること、主ＳＧＷから予備ＳＧＷに運搬される関連イベントを定義すること、アクティブなＳＧＷが使用するトンネルエンドポイント識別子（ＴＥＩＤ）の範囲を決定すること、ピアアドレスおよびリスタートカウンタ情報を共有すること、などのうちの一部または全部を含む。
【００６６】
さまざまな実施形態において、初期化中にアクティブなＳＧＷは自らを識別し、予備ＳＧＷの識別を要求する。適切に構成されたＳＧＷ間にピアの存在が確認された後、アクティブなＳＧＷは、これからアクティブな役割を担うことを宣言する。ピアの存在が認められたとき、アクティブなＳＧＷは、そのＩＰアドレスをＳ１−ｕ、Ｓ１１、Ｓ５−ｃおよびＳ５−ｕインターフェースに広告し始める。通常の動作において、アクティブなＳＧＷは、Ｓ１１、Ｓ５−ｃ、Ｓ５−ｕおよびＳ１−ｕインターフェース上でＩＰアドレスを「所有する」。また、アクティブなＳＧＷは、使用する予定のＴＥＩＤ範囲を共有し、したがって、予備ＳＧＷはその範囲の使用を控えることができる。
【００６７】
さまざまな実施形態において、アクティブなＳＧＷは、予備ＳＧＷと、ＳＧＷ用のローカルなＲｅｓｔａｒｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒを共有し、ここで、１つだけのＲｅｓｔａｒｔ  ＣｏｕｎｔｅｒがＳＧＷ内のすべてのプロトコルについて維持される。いくつかの実施形態において、アクティブなＳＧＷは、アクティブなＳＧＷが通信するピアごとにピアＩＰアドレスとＲｅｓｔａｒｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒの対を共有する。これらの実施形態において、ピアが定期的に変わる（ｇｏ）と、アクティブなＳＧＷはこの情報を予備ＳＧＷに伝える。この情報は、安定したネットワークにおいては通常変化しない。
【００６８】
ステップ３３０において、主ＳＧＷが、主ＳＧＷによってサポートされる移動デバイスに関連付けられたセッション状態情報を、少なくとも１つの対応する予備ＳＧＷに送信する。すなわち、それがＵＥ関連のメッセージを処理すると、アクティブなＳＧＷは、ＵＥに対するセッション状態の関連イベントを識別し、この情報を予備ＳＧＷに伝える。
【００６９】
枠３３５を参照すると、セッション状態情報が、所定の秒数または分数の後といった所定の間隔で送信され得る。セッション状態情報は、１つまたは所定の数の関連加入者イベントの発生後にも送信され得る。関連加入者イベントは、実例として、Ｃｒｅａｔｅ  Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｅｖｅｎｔ、Ｃｒｅａｔｅ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｅｖｅｎｔ、Ｄｅｌｅｔｅ  Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｅｖｅｎｔ、および／またはＤｅｌｅｔｅ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｅｖｅｎｔを含む。一般に、セッション復元の実施形態のための関連加入者イベントは、以下の例に示されるような、ユーザセッションの生成または消去をもたらす任意のイベントを含む：
Ｃｒｅａｔｅ  Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｅｖｅｎｔ：新規のセッションが作成されるとき、新規の制御ＴＥＩＤがＰＧＷに対するＳ５インターフェースに割り当てられる。これがＵＥ用の最初のセッションである場合、新規の制御ＴＥＩＤはＭＭＥに対するＳ１１インターフェースに割り当てられる。Ｃｒｅａｔｅイベントの完了時に、既定のベアラ用のデータプレーンＴＥＩＤがＳ５−ｕ上のＳＧＷに出入りし、ｅＮｏｄｅＢからＳ１−ｕインターフェース上のＳＧＷに入るトラフィックにも割り当てられる。
【００７０】
Ｃｒｅａｔｅ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｅｖｅｎｔ：新規の専用ベアラが作成されるとき、ＳＧＷに出入りし、Ｓ１−ｕインターフェース上のＳＧＷに入るトラフィックに、新規のデータプレーンＳ５−ｕのＴＥＩＤが割り当てられる。
【００７１】
Ｄｅｌｅｔｅ  Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｅｖｅｎｔ：セッションが削除されるとき、そのセッションは予備ＳＧＷから削除され、データプレーンから破棄される必要がある。
【００７２】
Ｄｅｌｅｔｅ  Ｂｅａｒｅｒ  Ｅｖｅｎｔ：専用ベアラが削除されるとき、そのベアラコンテキストは予備ＳＧＷから削除され、転送プレーンから破棄される必要がある。
【００７３】
変更の頻度は、ＰＤＮセッションおよび専用ベアラのセットアップ／解体の頻度に基づく。しかしながら、これは、セッションおよびベアラの状態を修正するＳＧＷに到着するイベントほどの頻度ではない。状態情報は主として、セッションが存在している間に大きく変わることはないＵＥのセッション状態を含む。
【００７４】
いくつかの実施形態において、アクティブなＳＧＷに実際に障害が生じてしまったと予備ＳＧＷが不正確な判定してしまうことを避けるために、運搬する関連イベントがあまりない場合は、アクティブなＳＧＷは定期的に動作状態継続（ｋｅｅｐ  ａｌｉｖｅ）メッセージを予備ＳＧＷに送信する。
【００７５】
ステップ３４０において、各予備ＳＧＷにおいて、予備ＳＧＷによってサポートされる１つまたは複数の主ＳＧＷから送信されるセッション状態情報が格納される。枠３４５を参照すると、一実施形態において、格納されたセッションデータは、ＵＥセッション用の制御プレーンおよびデータプレーンを再形成するのに十分である。
【００７６】
図４は、一実施形態による、セッション状態復元方法の流れ図を示す。具体的には、図４は、図３に関して既に説明したようなセッション状態情報を記憶したＬＴＥネットワークにおける代替または予備ＳＧＷなどの、代替または予備ゲートウェイとして動作するゲートウェイで使用されるように構成された方法４００を示す。
【００７７】
ステップ４１０において、実例として、図３に関して既に説明したような方法３００のステップ３１０−３２５に従って、予備ＳＧＷとして動作するＳＧＷなどのゲートウェイが初期化され、主ＳＧＷへの通信経路が確立される。
【００７８】
ステップ４２０において、予備ゲートウェイが、主ＳＧＷの障害が指示されるまでの間、アクティブなＳＧＷによってサポートされるＵＥに関するＵＥ状態情報を受信し、格納する。枠４２５を参照すると、主ＳＧＷの障害は、明確な障害指示、近傍ノードの存続状態指示器のタイムアウト、ピアカウンタのタイムアウトなどによって指示され得る。そのような指示は、主ＳＧＷの実際の障害または主ＳＧＷに関連付けられた維持状態もしくは主ＳＧＷに関連付けられた過負荷状態などの何らかの他の状態によることもある。
【００７９】
ステップ４３０において、主ＳＧＷ障害の後、予備ゲートウェイが、障害が生じた主ゲートウェイのＩＰアドレスおよび経路管理の義務を引き受ける。さらに、障害が生じたＳＧＷに関連付けられたＵＥは、アイドル状態に維持される。枠４３５を参照すると、予備ゲートウェイは、制御プレーンおよびデータプレーンのトラフィックおよびパケットが予備ゲートウェイにルーティングされるように、好ましい基準でＩＰアドレスの広告を開始することができる。
【００８０】
ステップ４４０において、ＵＥセッションに関連付けられたデータプレーンまたは制御プレーントラフィックが予備ＳＧＷ（すなわち、予備ＳＧＷのトリガされたＩｎｇｒｅｓｓ  Ｄａｔａ  ＰｌａｎｅまたはＩｎｇｒｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｌａｎｅ）に到着したとき、予備ＳＧＷは、Ｓ１−ｕダウンリンク（ＤＬ）経路を復元するために、ＭＭＥ用のダウンリンクデータ通知（ＤＤＮ）ＩＭＳＩメッセージを応答性良く生成する。枠４４５を参照すると、予備ＳＧＷは、ネットワークで生成された制御プレーンまたはデータプレーンのトラフィック、ＵＥが生成したデータプレーンのトラフィック、Ｓ１１上の制御メッセージ、Ｓ１−ｕまたはＳ５−ｕ上のデータトラフィックなどに応答して、ＤＤＮ（ＩＭＳＩ）メッセージを生成する。
【００８１】
ＤＤＮ（ＩＭＳＩ）メッセージに応答して、ＭＭＥは、ＵＥがアイドルモードの場合に、（ａ）ＩＭＳＩページング機能を実施すること、（ｂ）ＵＥを切り離すと同時に、選択された再接続コードを提供すること、および（ｃ）ＩＭＳＩ接続を実施することによって、アイドルモードのＵＥを処理するように動作する。ＭＭＥは、（ａ）切り離しを実施すること、および（ｂ）ＩＭＳＩ接続を実施することによって、アクティブまたは接続モードのＵＥを処理するように動作する。さらに、予備ＳＧＷは、ＰＣＲＦおよびＩＭＳを介して応答性良くＵＥの状態異常をクリーンアップしたＰＧＷにＤｅｌｅｔｅ  Ｓｅｓｓｉｏｎ  Ｒｅｑｕｅｓｔを転送する。ＵＥはアイドル状態に維持される（ステップ４３０による）ので、ＭＭＥはＵＥを切り離し、再接続することで、それによってサポートされるセッションのデータプレーンおよび１２プレーンの完全性を維持する。
【００８２】
レジリエントなセッションの状態復元のさまざまな実施形態が、図５−１０に関連して以下でより詳細に示される。本明細書に示された種々の図は、例示的な実施形態を表しているに過ぎず、本明細書において論じたさまざまな教示と矛盾せずに修正され得ることが当業者には理解されよう。これらの図５−１０のそれぞれは、実例として図１−４に関連して本明細書に記載したような異なるレジリエントなセッションの状態復元シナリオにおける、ＵＥ  １０２と（たとえば、ｅＮｏｄｅＢ  １１１を介して）、ＭＭＥ  １１４と、予備ＳＧＷ  １１２と、ＰＧＷ  １１３との間でやり取りされる種々の信号を示す。
【００８３】
図５は、アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ１１またはＳ５上の入来制御信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図を示す。
【００８４】
図６は、アクティブなＵＥに対する、Ｓ１１またはＳ５上の入来制御信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図を示す。
【００８５】
図７は、アクティブなＵＥに対する、Ｓ１−ｕ上の入来データ信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図を示す。
【００８６】
図８は、アクティブなＵＥに対する、Ｓ１１またはＳ５上の入来制御信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図を示す。
【００８７】
図９は、アイドル状態のＵＥに対する、Ｓ５上の入来データ信号に応答してレジリエントなセッションの状態復元を実現する方法の流れ図を示す。
【００８８】
したがって、状態情報はマスタＳＧＷ／ノードとスレーブＳＧＷ／ノードの間で同期される。一般に、状態情報は、セッションが作成または削除されるときに同期される。同期は他の時間に行ってもよい。ＳＧＷ間で同期される状態データは一般に、利用可能な、または作成もしくは削除されたセッションのＤＬ  ＴＥＩＤに関連付けられたＵＥデータを含む。同期されるデータは、比較的安定したＵＥセッションのデータ、すなわち、ＵＥがネットワークとやり取りするときに時間の経過に伴ってあまり変化しないデータとなる傾向があるが、ＤＬ  ＴＥＩＤは、ＵＥがｅＮｏｄｅＢ、基地局などの間を移動するときなど、時間の経過に伴って変化する。種々の実施形態はある機構を提供し、それによってＤＬ  ＴＥＩＤは、２つのＳＧＷ間またはノード間のＵＥフェイルオーバーの後に回復される。このように、ＤＬ  ＴＥＩＤおよび／または他の動的データの同期を避けることによって、２つのＳＧＷ間またはノード間の状態復元処理に関連付けられたリソースの利用は最小化される。
【００８９】
フェイルオーバーは、あらかじめ定義された数の誤り、設備保全、壊損または何らかの他の理由の発生によってトリガされ得る。フェイルオーバーイベントの発生時に、スレーブＳＧＷまたはノードが、障害が生じたマスタＳＧＷまたはノードによって以前にサポートされていたＵＥセッションに関連付けられたアドレスおよび経路管理の責任を獲得する。ＤＬ  ＴＥＩＤは同期されないので、スレーブＳＧＷまたはノードコントローラは、各ＵＥがアイドル状態にあると仮定する。
【００９０】
特定のＵＥに関連付けられた制御プレーンまたはデータプレーンのトラフィックを受信したことに応答して、スレーブＳＧＷまたはノードは、ＭＭＥにＵＥをそのアイドル状態から復帰させるように構成されたダウンリンクデータ通知（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｄａｔａ  Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（ＤＤＮ）メッセージを送信する。ＵＥが実際にアイドル状態にある場合、ＭＭＥは、ＵＥを発見するかまたはページングし、ＵＥを、データプレーンのトラフィックの制御プレーンに適切に応答できるようにする。ＵＥがアイドル状態にない場合、ＭＭＥは、スレーブＳＧＷまたはノードに応答を行って、ＵＥがアイドル状態にないことを示すとともに、ＵＥに関連付けられたＤＬ  ＴＥＩＤを提供する。この情報を受信したとき、スレーブＳＧＷまたはノードは、ＵＥをアクティブであるとみなし、ＤＬ  ＴＥＩＤを使用して、データプレーンのトラフィックに対するＵＥ関連の制御プレーンをサポートする。スレーブＳＧＷまたはノードは、ＵＥがＭＭＥによってページングされるか、またはその他の形でネットワークに機能的に再接続されるまで、必要に応じてデータをバッファに入れる。種々のプロトコルのバックプレッシャー機構が、必要に応じて起動して、セッションに関連するデータをトライし、保存する。一般に、レジリエントなセッションの状態復元は、障害の前後で接続を保存するための機構である。
【００９１】
本明細書に記載のさまざまな実施形態では、一般に、主ＳＧＷに関連付けられたセッション状態情報および／または他の情報が、フェイルオーバー機構の実施に使用するための予備ＳＧＷに格納されることが企図されている。しかしながら、さまざまな実施形態において、そのような情報は、複数の予備ＳＧＷおよび／またはＳＧＷではない１つまたは複数のネットワーク要素に格納されてもよい。主ＳＧＷに関連付けられた格納されたセッション状態情報および／または他の情報は、フェイルオーバー機構の一部として予備ＳＧＷによって取り出される。
【００９２】
さまざまな実施形態は、レジリエントなセッション復元処理を加速させるための１つまたは複数の追加機構を使用するように修正される。セッション復元処理を加速させるためのある機構は、予備ＳＧＷが引き継いだことを示すためにＳＧＷからＭＭＥに送信される最初のいくつかのＥｃｈｏ  Ｒｅｑｕｅｓｔ上のあらかじめ定義されたＩＥを使用することを含む。ＭＭＥは、Ｓ５−ｕ上のデータプレーン通知、またはＳ１１およびＳ５−ｃ上の制御メッセージを待つ代わりに、アクティブなセッションのダウンリンクＴＥＩＤの復元を応答性良く加速させる。セッション復元処理を加速させるためのある機構は、予備ＳＧＷが、アクティブなセッションをそれらのダウンリンクＴＥＩＤとともに前もって取り込み始め、予備ＳＧＷをより速く動作状態にできるように、これらのセッションのリストをアクティブなＳＧＷから予備ＳＧＷに定期的に送ることを含む。これらの機構およびその他の機構は、セッション復元処理を向上または加速させるために、個別にまたは任意の組み合わせで使用されてもよい。
【００９３】
主ＳＧＷと予備ＳＧＷの間での状態情報の同期、ならびにそのような同期の頻度は、ネットワークトポロジ、利用可能なリソース、復旧の望ましい速さなどの種々の要因に依存する。
【００９４】
一例として、汎用パケット無線システム（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍ）（ＧＰＲＳ）トンネリングプロトコルまたはＧＴＰを利用するＬＴＥネットワークに適合されるようなシステムは、種々のセッションまたはＵＥに関連付けられたＧＤＰ情報、経路管理情報およびＲｆ（課金セッション）関連情報に関する状態情報の一部または全部を同期させることができる。
【００９５】
状態に関するＧＴＰ情報は、実例として、アップリンク／ダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）完全修飾トンネルエンドポイント識別子（ＦＴＥＩＤ）、Ｓ１１およびＳ５−ｃ用の制御ＦＴＥＩＤ、Ｓ１−ｕおよびＳ５−ｕ用のデータＦＴＥＩＤ、ＵＬＩなどを含み得る。状態に関する経路管理情報は、実例として、Ｓ１１、Ｓ１−ｕおよびＳ５用のＲｅｓｔａｒｔ  Ｃｏｕｎｔｅｒなどを含み得る。状態に関するＲＦ情報は、実例として、元の状態、ＲＡＴなど（ＡＰＮ当たり概ね５１２Ｂ）を含み得る。
【００９６】
同期／更新頻度は、事前に決められている、定期的な性質をもつ、かつ／または種々のネットワークイベントに関連していてもよい。
【００９７】
さまざまな実施形態において、セッションが作成かつ／または破棄されるとき、主ＳＧＷと予備ＳＧＷは同期され、たとえば、セッション作成イベント用の８つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、セッション破棄イベント用の６つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、およびセッション作成／破棄イベント用の２つのＩＭＣＰメッセージを同期する。
【００９８】
さまざまな実施形態において、ベアラが作成かつ／または破棄されるとき、主ＳＧＷと予備ＳＧＷは同期され、たとえば、より良い（ｂｅｔｔｅｒ）作成イベント用の６つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、ベアラ破棄イベント用の６つのＧＴＰ／ＲＦメッセージ、およびベアラ作成／破棄イベント用の２つの同期メッセージを同期する。
【００９９】
さまざまな実施形態において、主予備ＳＧＷは、ＭＭＥ再配置のようなネットワーク構成イベントに応答して同期され、たとえば、ＭＭＥ再配置イベント用の４つのＧＴＰ／Ｒｆメッセージおよび２つの同期メッセージを同期する。
【０１００】
さまざまな実施形態において、２重のＩＰアドレスが、Ｓ１１およびＳ５上で使用され、ここで、１つのアドレスはローカルで、１つのアドレスは予備である（ｏｎｅ  ａｄｄｒｅｓｓｅｓ  ｌｏｃａｌ  ｉｎ  ｏｎｅ  ａｄｄｒｅｓｓｅｓ  ｂａｃｋｕｐ）。ローカルＩＰアドレスは、予備ＳＧＷにおける既存のセッションを保持するために使用され、一方で予備ＩＰアドレスは、新規のセッション、障害が生じたかまたは生じつつある主ＳＧＷから移送されるセッション、障害が生じたかまたは生じつつある主ＳＧＷに関連付けられた制御トラフィックなどに使用される。具体的には、予備ＳＧＷへのＩＰアドレス割り当てでさえ２つの部分（同じ大きさであってもなくてもよい）に分割され、ここで第１の部分は、予備ＳＧＷにおける既存のデータおよび制御プレーンのトラフィックに使用され、第２の部分は、障害が生じたかまたは生じつつあるＳＧＷに関連付けられたデータおよび制御プレーンのトラフィックに使用される。このように、セッションのサポートが主ＳＧＷから予備ＳＧＷに移動するので、衝突は避けられる。すなわち、アクティブなＳＧＷになろうとしている予備ＳＧＷは、アクティブなＳＧＷのＩＰアドレス束を利用する。このように、競合が避けられ、セッションのサポートは、ＳＧＷ間をそれらのＩＰアドレスに対してバンドル単位で移送され得る。さまざまな実施形態において、障害の抑制が採用され、ある他の実施形態ではそれは採用されない。
【０１０１】
したがって、２つ（以上）のサービスゲートウェイ（ＳＧＷ）またはノードは、地理的冗長対として動作することができ、主／予備もしくはワーキング／保護ゲートウェイまたはノードと称されることがある。主もしくはワーキングＳＧＷまたはノードがマスタモードで動作する一方、予備もしくは保護ＳＧＷ（複数可）またはノード（複数可）はスレーブモードで動作する。主またはワーキングＳＧＷの障害の際に、予備または保護ＳＧＷ（複数可）がマスタモードで動作を開始する。この状況において、ＵＥおよびそれらのセッションはスレーブ（複数可）に「フェイルオーバー」される。障害が生じた主またはワーキングＳＧＷ／ノードが再び動作状態になるとき、新規セッションを予備または保護ＳＧＷから主またはワーキングＳＧＷ／ノードに戻すかまたはフェイルオーバーで返す必要があり得る。
【０１０２】
マスタ動作モードにおいて、マスタＳＧＷ／ノードは、トラフィックを送信しようとする任意のノードがマスタをそのトラフィック用のルートとして選択するように、スレーブ（複数可）ＳＧＷによって広告されるルートデータよりも好ましいルートデータを広告する。これを確実に生じさせるために、スレーブＳＧＷはたとえば、「有害な」ルートデータ、すなわち、その高いコストまたは何らかの他のマイナス要因のために（ｄｏ  ｔｏ）使用には決して選択されないルートデータを広告することができる。
【０１０３】
図１０は、さまざまな実施形態に関連して本明細書に記載する機能を実施する際の使用に適した汎用コンピュータの高位ブロック図を示す。特に、汎用コンピュータに関して本明細書において論じたアーキテクチャおよび機能は、種々の図に関して本明細書において論じたさまざまなスイッチング要素および通信要素またはノード、すなわち、ＵＥ  １０２、ｅＮｏｄｅＢ  １１１、ＳＧＷ  １１２、ＰＧＷ  １１３、ＭＭＥ  １１４、ＰＣＲＦ  １１５、およびネットワーク管理システム１４０のそれぞれで使用するために適合される。説明した汎用コンピュータに関して本明細書において論じた機能の一部は、さまざまなネットワーク要素もしくはノード、および／またはネットワーク内の要素を構成し、管理するように動作するネットワーク操作センタ（ＮＯＣ）もしくはネットワーク管理システム（ＮＭＳ）において実施され得ることが理解されよう。
【０１０４】
図１０に示されるように、システム１０００は、プロセッサ要素１００２（たとえば、ＣＰＵ）と、たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）などのメモリ１００４と、パケット処理モジュール１００５と、種々の入力／出力デバイス１００６（たとえば、テープ駆動機構、フロッピー（登録商標）ドライブ、ハードディスクまたはコンパクトディスクドライブ、受信機、送信機、スピーカ、ディスプレイ、出力ポート、およびユーザ入力デバイス（キーボード、キーパッド、マウスなど）が含まれるが、これらには限定されない記憶デバイス）とを備える。
【０１０５】
図１０に示されたコンピュータ１０００は、本明細書に記載の機能的要素および／または本明細書に記載の機能的要素の部分を実装するのに適した汎用アーキテクチャおよび機能を設けていることが理解されよう。本明細書に示し、説明している機能は、たとえば汎用コンピュータ、１つもしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または任意のその他のハードウェア等価物を使用して、ソフトウェアおよび／またはハードウェアにおいて実施され得る。
【０１０６】
ソフトウェア方法として本明細書において論じたステップの一部は、ハードウェア内で、たとえば、種々の方法ステップを実施するためにプロセッサと協働する回路構成として実施され得ることが企図されている。本明細書に記載の機能／要素の部分は、コンピュータ命令が、コンピュータによって処理されたとき、本明細書に記載の方法および／または技法が呼び出されるか、あるいはその他の形で提供されるように、コンピュータの動作を適合させる、コンピュータプログラム製品として実施されてもよい。本発明の方法を呼び出す命令は、固定または取り外し可能な媒体に格納され得るか、データストリームを介してブロードキャストもしくは他の信号を載せる媒体内で送信され得るか、有形の媒体を介して送信され得るか、かつ／または命令に従って動作するコンピューティングデバイス内のメモリに格納され得る。
【０１０７】
上記は本発明の種々の実施形態を対象とするが、本発明のその他の実施形態およびさらなる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。したがって、本発明の適切な範囲は、添付の特許請求の範囲に従って決定されるべきである。
【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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【図１０】
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