(57)【要約】【課題】通信装置のＵプレーン処理機能を柔軟に増減可能な通信システム、通信装置、制御方法および制御装置を提供する。【解決手段】ネットワークに論理パス（５０）を設定して通信を行う通信システムは、論理パスのコントロールプレーン（３０）と、コントロールプレーンからの要求に応じて論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器（１０）を通信機器リソースから選択し、選択された通信機器にユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定する制御装置（２０）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムであって、
前記論理パスのコントロールプレーンと、
前記コントロールプレーンからの要求に応じて、前記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器を通信機器リソースから選択し、選択された通信機器に前記ユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定する制御装置と
を備える通信システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記通信システムの通信状況に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記論理パスの種別に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１または２の通信システム。
【請求項４】
前記制御装置は、端末がアクセスするデータ網に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記制御装置は、ＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ゲートウェイに応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記制御装置は、端末がアタッチする基地局の位置に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの制御装置であって、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて、前記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器を通信機器リソースから選択する手段と、
選択された通信機器に前記ユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定する手段と
を備える制御装置。
【請求項８】
前記通信システムの通信状況に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記論理パスの種別に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項７または８の制御装置。
【請求項１０】
端末がアクセスするデータ網に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
ＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ゲートウェイに応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１に記載の制御装置。
【請求項１２】
端末がアタッチする基地局の位置に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１３】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの制御方法であって、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて、前記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器を通信機器リソースから選択し、
選択された通信機器に前記ユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定する
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
前記通信システムの通信状況に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１３に記載の制御方法。
【請求項１５】
前記論理パスの種別に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１３または１４の制御方法。
【請求項１６】
端末がアクセスするデータ網に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１７】
ＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ゲートウェイに応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する
ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１８】
端末がアタッチする基地局の位置に応じて、前記ユーザプレーン処理を実行する通信機器を、前記通信機器リソースから選択する。
ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１９】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの制御装置に、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて、前記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器を通信機器リソースから選択する処理と、
選択された通信機器に前記ユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定する処理と
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２０】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの通信装置であって、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて通信装置リソースから通信装置を選択する機能を有する制御装置と、通信コネクションを確立する手段と、
前記通信コネクションを介して前記制御装置から通知された動作ルールに従って、記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する手段と
を備える通信装置。
【請求項２１】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの通信装置であって、
前記論理パスの終端処理を実行可能な第一の手段と、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて制御装置から通知される動作ルールに従って、前記終端処理に関連する情報を前記第一の手段と交換可能な第二の手段と
を備える通信装置。
【請求項２２】
前記第二の手段は、パケットを転送するための通信インターフェースを介して、前記第一の手段と前記終端処理に関連する情報を交換する
ことを特徴とする請求項２１の通信装置。
【請求項２３】
前記第二の手段は、パケットを転送するための通信インターフェースを介したパケット転送に伴って前記終端処理に関連する情報を交換する
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の通信装置。
【請求項２４】
前記第二の手段は、前記終端処理に関連する情報を、パケットのメタデータとして前記第一の手段と交換する
ことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２５】
前記第二の手段は、前記終端処理に関する前記論理パスを識別するための情報に基づいてパケットを識別し、識別されたパケットが属する論理パスに関する情報を前記第一の手段と交換する
ことを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２６】
前記第一の手段は、前記第二の手段から受信した前記終端処理に関連する情報を用いて、前記第二の手段から転送されたパケットをカプセル化する
ことを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２７】
前記第一の手段は、デカプセル化したパケットと、当該パケットが属する前記論理パスに関する情報とを、前記第二の手段に送信する
ことを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２８】
前記第一の手段は、複数の対向装置毎に前記論理パスの終端処理を実行する
ことを特徴とする請求項２１乃至２７のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２９】
前記第一の手段は、前記論理パスの対向装置毎に設けられる
ことを特徴とする請求項２１乃至２７のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項３０】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムにおける通信方法であって、
前記論理パスの終端処理を論理パス終端モジュールにより実行し、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて制御装置から通知される動作ルールに従って、前記終端処理に関連する情報を前記論理パス終端モジュールと交換する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項３１】
パケットを転送するための通信インターフェースを介して、前記論理パス終端モジュールと前記終端処理に関連する情報を交換する
ことを特徴とする請求項３０の通信方法。
【請求項３２】
パケットを転送するための通信インターフェースを介したパケット転送に伴って前記終端処理に関連する情報を交換する
ことを特徴とする請求項３０または３１に記載の通信方法。
【請求項３３】
前記終端処理に関連する情報を、パケットのメタデータとして前記論理パス終端モジュールと交換する
ことを特徴とする請求項３０乃至３２のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項３４】
前記終端処理に関する前記論理パスを識別するための情報に基づいてパケットを識別し、識別されたパケットが属する論理パスに関する情報を前記論理パス終端モジュールと交換する
ことを特徴とする請求項３０乃至３３のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項３５】
前記終端処理に関連する情報を用いて、パケットをカプセル化する
ことを特徴とする請求項３０乃至３４のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項３６】
複数の対向装置毎に前記論理パスの終端処理を実行する
ことを特徴とする請求項３０乃至３５のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項３７】
前記論理パス終端モジュールは、前記論理パスの対向装置毎に設けられる
ことを特徴とする請求項３０乃至３５のいずれか１項に記載の通信方法。
【請求項３８】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムであって、
通信装置と、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて、前記通信装置に動作ルールを通知可能な制御装置と、を備え、
前記通信装置は、
前記論理パスの終端処理を実行可能な第一の手段と、
前記制御装置から通知される動作ルールに従って、前記終端処理に関連する情報を前記第一の手段と交換可能な第二の手段と、を備える
ことを特徴とする通信システム。
【請求項３９】
ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの通信装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
前記論理パスの終端処理と、
前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて制御装置から通知される動作ルールに従って、前記終端処理に関連する情報を前記第一の手段と交換する処理と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置間で論理パスを通してデータ通信を行う通信システムに係り、特にその通信装置、制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の無線通信システムでは、無線端末が無線基地局と接続し、コアネットワークを経由してインターネットにアクセスすることができる。その際、無線端末は、接続した無線基地局とコアネットワークに設けられたゲートウェイ装置との間に確立された通信路（ベアラ）を介してパケット通信を行う。無線基地局およびゲートウェイ装置は、ベアラを提供するため、パケットをカプセル化することによってトンネルを構築する。データパケットを転送するトンネルは、パケットのアウタヘッダに設定されたトンネル識別情報により識別される。【０００３】
たとえば、非特許文献１に記載されたＥ−ＵＴＲＡＮ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）を用いたＥＰＳ(Evolved Packet System)では、無線端末ＵＥ（User Equipment）がＰ−ＧＷ(Packet Data Network Gateway)との間に生成されたＥＰＳベアラを通してパケット通信を行うことができる。このＥＰＳベアラにおいて、無線基地局（eNodeB）とＳ−ＧＷ（Serving GW）との間、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷとの間でそれぞれ終端されデータパケットを転送する論理パスはＧＴＰ−Ｕ(GRPS Tunneling Protocol for User plane)トンネルと呼ばれ、パケットのアウタヘッダのＴＥＩＤ（Tunnel Endpoint Identifier）により識別される。【０００４】
上述したような通信システムにおいて、モバイルトラフィックが増大した場合には、Ｓ−ＧＷやＰ−ＧＷを必要に応じて追加することにより対応することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】3GPP TR 23.401 V12.0.0“General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access”、[平成２５年５月２０日検索]インターネット<http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23401.htm>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＬＴＥ(Long Term Evolution)では常時ＩＰ接続となったために、無線端末ＵＥがモバイルネットワークにアクセスすると、自動的にＰ−ＧＷとの接続が確立される。すなわち、無線端末ＵＥは、モバイルネットワークにアクセスした段階でＰ−ＧＷとの間にベアラが構築され、それが維持される。このために、トラフィック転送用Ｕプレーン（U-plane）処理がユーザトラフィックの増大に伴って増大するのに対して、ベアラ管理用のＣプレーン(C-plane)処理の比率は相対的に小さくなる。【０００７】
上述したように、モバイルトラフィックの増大にはＧＷ（ゲートウェイ装置）を追加することにより対応する。したがって、Ｃプレーン処理とＵプレーン処理とを一体化したＧＷ（ゲートウェイ装置）の場合、Ｕプレーン処理負荷の増大に対処するためにＧＷを追加すると、Ｃプレーン処理能力が過剰となり、ＧＷの処理効率が全体として劣化するという問題が発生する。【０００８】
そこで、本発明の目的は、通信装置のＵプレーン処理機能を柔軟に増減可能な通信システム、通信装置、制御方法および制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による通信システムは、ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムであって、前記論理パスのコントロールプレーンと、前記コントロールプレーンからの要求に応じて、前記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器を通信機器リソースから選択し、選択された通信機器に前記ユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定する制御装置と、を備える。
本発明による制御装置は、ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの制御装置であって、前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて、前記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器を通信機器リソースから選択する手段と、選択された通信機器に前記ユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定する手段と、を備える。
本発明による制御方法は、ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの制御方法であって、前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて、前記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する通信機器を通信機器リソースから選択し、選択された通信機器に前記ユーザプレーン処理に関する動作ルールを設定することを特徴とする。
本発明による通信装置は、ネットワークに論理パスを設定して通信を行う通信システムの通信装置であって、前記論理パスのコントロールプレーンからの要求に応じて通信機器リソースから通信機器を選択する機能を有する制御装置と、通信コネクションを確立する手段と、前記通信コネクションを介して前記制御装置から通知された動作ルールに従って、記論理パスによるデータ伝送に関するユーザプレーン処理を実行する手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、通信装置のＵプレーン処理機能を柔軟に増減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の第１実施形態による通信システムの概略的構成図である。
【図２】図２は本発明の第１実施形態による通信装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の第１実施形態による制御装置の概略的構成を示すブロック図である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態による通信システムの動作を示すシーケンス図である。
【図５】図５は本発明の第２実施形態による通信システムの概略的構成図である。
【図６】図６は本発明の第２実施形態による通信装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図７】図７は本発明の第２実施形態による制御装置の概略的構成を示すブロック図である。
【図８】図８は本発明の第２実施形態による通信システムの動作を示すシーケンス図である。
【図９】図９は本発明の第２実施形態による通信装置の第１例の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は本発明の第２実施形態による通信装置の第２例の機能的構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は本発明の第２実施形態による通信装置をソフトウエアにより実現する構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は本発明の第１実施例による通信システムの機能構成を示すシステム構成図である。
【図１３】図１３は第１実施例に採用されるオープンフロー技術を説明するための模式的なネットワーク図である。
【図１４】図１４は図１３におけるフローテーブルに格納されるエントリの構成を模式的に示すフォーマット図である。
【図１５】図１５は第１実施例による通信システムの一例の機能構成を示すシステム構成である。
【図１６】図１６は図１５に示す通信システムにおけるＰ−ＧＷによるデフォルトベアラ構築手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１７】図１７は図１５に示す通信システムにおけるＰ−ＧＷによるデフォルトベアラ解放手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１８】図１８は図１５に示す通信システムにおけるＰ−ＧＷによる専用ベアラ構築手順の一例を示すシーケンス図である。
【図１９】図１９は図１５に示す通信システムにおけるＰ−ＧＷによる専用ベアラ解放手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２０】図２０は本発明の第２実施例による通信システムの機能構成を示すシステム構成図である。
【図２１】図２１は第２実施例による通信システムの一例の機能構成を示すシステム構成である。
【図２２】図２２は図２１に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによるデフォルトベアラ構築手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２３】図２３は図２１に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによるデフォルトベアラ解放手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２４】図２４は図２１に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによる専用ベアラ構築手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２５】図２５は図２１に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによる専用ベアラ解放手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２６】図２６は図２１に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによるＳ１コネクション解放手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２７】図２７は図２１に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによるＵＥトリガサービス要求手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２８】図２８は図２１に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによるＮＷトリガサービス要求手順の一例を示すシーケンス図である。
【図２９】図２９は本発明の第３実施形態による通信システムの概略的構成図である。
【図３０】図３０は本発明の第４実施形態による通信システムの一例を示す概略的構成図である。
【図３１】図３１は図３０に示す通信システムのトランスポートネットワークの一例を示す構成図である。
【図３２】図３２は図３０に示す通信システムにおけるＵプレーン用Ｓ−ＧＷの構成例を示すブロック図である。
【図３３】図３３は図３０に示す通信システムにおけるＳ−ＧＷによるデフォルトベアラ構築手順の一例を示すシーケンス図である。
【図３４】図３４は本発明の第４実施形態による通信システムの他の例を示す概略的構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態によるシステムは、Ｃプレーン処理機能を有する通信装置とＵプレーン処理機能を有する通信装置が分離した構成を有する。制御装置が、Ｃプレーン処理機能を有する通信装置からの要求に応じて、Ｕプレーン処理機能を動的に制御する。よって、本発明は、Ｕプレーン処理機能を柔軟に増減することが可能となる。以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明する。
【００１３】
１．第１実施形態
１．１）  システム構成
図１は、第１実施形態のシステム構成の例を示す。本発明の第１実施形態による通信システムは、データトラフィックの処理を実行するＵプレーン用通信装置１０と、制御装置２０と、Ｃプレーン用通信装置３０と、通信装置１０と通信する通信装置４０と、を含む。Ｕプレーン用通信装置１０と通信装置４０との間に論理パス５０が生成されるものとする。
【００１４】
通信システムは、複数のＵプレーン用通信装置１０を有することができる。通信システムは、例えば、Ｕプレーン処理機能を有する複数の通信装置１０をプールしている。制御装置２０は、通信装置１０のプール（複数の通信装置１０からなる通信機器リソース）から、Ｃプレーン用通信装置３０からの要求に応じて、Ｕプレーンとして動作させる通信装置１０を選択してもよい。
【００１５】
制御装置２０は、例えば、通信システムの通信状況に応じて、Ｕプレーンとして動作させる通信装置１０を選択してもよい。一例として、制御装置２０は、通信システムの負荷が所定のしきい値よりも高くなった場合、既にＵプレーン機能として動作している通信装置１０ではなく、新たな通信装置１０を選択し、Ｕプレーンとして動作させる。また、例えば、制御装置２０は、通信システムの負荷が所定のしきい値よりも低くなった場合、既にＵプレーン機能として動作している通信装置１０を選択する。
【００１６】
制御装置２０は、例えば、論理パス５０の種別に応じて、Ｕプレーンとして動作させる通信装置１０を選択することもできる。制御装置２０は、例えば、パケットのヘッダに含まれるポート番号等を参照し、パケットに関するサービスを識別し、当該サービスの種別に応じて論理パス５０の種別を識別する。例えば、制御装置２０は、論理パス５０の種別毎に、異なる通信装置１０を選択する。
【００１７】
制御装置２０は、例えば、端末がアクセスするデータ網の種別（インターネットや、ＩＭＳ（IP Multimedia Subsystem）等）に応じて、Ｕプレーンとして動作させる通信装置１０を選択してもよい。制御装置２０は、例えば、データ網毎に、異なる通信装置１０を選択する。なお、制御装置２０は、例えば、ＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）ゲートウェイに応じて、Ｕプレーンとして動作させる通信装置１０を選択してもよい。
【００１８】
制御装置２０は、例えば、端末がアタッチする基地局の位置に応じて、Ｕプレーンとして動作させる通信装置１０を選択することも可能である。
【００１９】
通信システムは、Ｕプレーン処理機能を有する通信装置１０をプールしてもよい。また、通信システムは、汎用的な複数の通信装置１０をプールし、各通信装置１０にＶＭ（Virtual Machine）等のソフトウェアにより、Ｕプレーン処理機能を構築してもよい。例えば、通信システムのオペレータが、通信装置１０に、Ｕプレーン処理機能を有するソフトウェアを構築する。また、制御装置２０が、オペレータからの指示に応じて、Ｕプレーン処理機能を有するソフトウェアを通信装置１０に構築してもよい。
【００２０】
制御装置２０は、Ｃプレーン用通信装置３０からの要求に応じて、通信装置１０のＵプレーン処理機能を制御する。
【００２１】
Ｃプレーン用通信装置３０は、Ｕプレーン用通信装置１０の論理パス５０（例えば、ベアラ）の設定／変更／解放等のベアラ管理機能を有し、制御装置２０に対してＵプレーンの論理パス５０の設定を要求する。
【００２２】
図２は、Ｕプレーン用通信装置１０の構成例を示す。制御インターフェース１１１は、所定の制御プロトコルに従って、制御装置２０からの指示（動作ルール）を受信する。制御プロトコルは、例えば、ＯｐｅｎＦｌｏｗ，Ｉ２ＲＳ（Interface to the Routing System）、ＦｏｒＣＥＳ（Forwarding and Control Element Separation）等を用いることが可能である。但し、上述したプロトコルは例示であり、他の制御プロトコルを用いることも可能である。
【００２３】
制御部１１０は、制御装置２０からの指示に従って、Ｕプレーン処理機能として動作する。制御部１１０は、例えば、通信装置４０との間で送受信されるパケットをカプセル化・デカプセル化する機能を有する。つまり、制御部１１０は、通信装置４０との間で確立される論理パス５０の終端機能を有する。制御部１１０は、例えば、制御インターフェース１１１を介して、制御装置２０から、論理パス５０を識別するための識別情報を含む指示を受信する。制御部１１０は、当該指示に従って、受信した識別情報に基づいてパケットをカプセル化する。また、制御部１１０は、当該指示に従って、識別情報に対応するパケットをデカプセル化する。図２では、制御部１１０が論理パス５０を終端するケースで説明したが、論理パス５０が縦列的に多段に構築された場合であれば、デカプセル化処理とカプセル化処理を組み合わせて処理するのではなく、アウタヘッダに含まれる情報を変換しても良い。ここで変換する情報としては、例えば、アウタヘッダに含まれる送信元および宛先IPアドレスやTunneling Endpoint Identifier（TEID）などの論理パスを識別するための情報が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２４】
制御部１１０は、通信装置４０の生存を確認するエコーメッセージの送受信処理、パケット（即ち、論理パス５０）のシーケンス番号管理等を行う。
【００２５】
図３は、制御装置２０の構成例を示す。制御装置２０は、通信部２０１、２０２と、制御部２０６を有する。
【００２６】
通信部２０２は、Ｃプレーン用通信装置３０から、Ｕプレーンの論理パス５０の設定要求を受信する。
【００２７】
制御部２０６は、Ｃプレーン用通信装置３０から受信した設定要求に応じて、Ｕプレーン処理機能を実行させる通信装置１０を選択する。制御部２０６は、選択した通信装置１０に対して、Ｃプレーン用通信装置３０からの要求に対して構築する論理パス５０の識別情報を含む指示を、通信部２０１を介して送信する。例えば、制御部２０６は、選択した通信装置１０に、受信した識別情報に基づいてパケットをカプセル化すること、および、識別情報に対応するパケットをデカプセル化することを指示する。もしくは、論理パス５０が縦列的に多段に構築された場合であれば、アウタヘッダに含まれる情報の変換処理を指示しても良い。
【００２８】
１．２)  動作
図４は、第１実施形態の動作例を示す。
【００２９】
Ｃプレーン用通信装置３０は、他の装置から、セッション生成要求を受信する（動作Ｓ１）。セッション生成要求を受信すると、Ｃプレーン用通信装置３０は、制御装置２０に対して、Ｕプレーンの論理パス５０の設定要求を送信する（動作Ｓ２）。
【００３０】
制御装置２０は、論理パス５０の設定要求を受信すると、Ｕプレーン用通信装置１０の選択、選択された通信装置１０が設定する論理パス５０の識別情報（例えば、ＴＥＩＤ（Tunnel Endpoint ID））の割当を実行する（動作Ｓ３）。制御装置２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージをＣプレーン用通信装置３０へ返す（動作Ｓ４）。Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージを受け取ったＣプレーン用通信装置３０は、Ｕプレーンリソース（セッション）設定要求メッセージを制御装置２０へ送信する（動作Ｓ５）。
【００３１】
制御装置２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）設定要求メッセージを受信すると、識別情報に基づくパケットのカプセル化・デカプセル化を指示する（動作Ｓ６）。制御装置２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）設定応答メッセージをＣプレーン用通信装置３０へ返す（動作Ｓ７）。Ｕプレーンリソース（セッション）設定応答メッセージを受信したＣプレーン用通信装置３０は、セッション生成要求を送信した他の装置に対して、セッション生成応答メッセージを送信する（動作Ｓ８）。
【００３２】
１．３  効果）
本発明の第１実施形態は、Ｃプレーン処理機能を有する通信装置とＵプレーン処理機能を有する通信装置とが分離した構成を有する。制御装置が、Ｃプレーン処理機能を有する通信装置からの要求に応じて、Ｕプレーン処理機能を動的に制御する。よって、本実施形態によれば、Ｕプレーン処理機能を柔軟に増減することが可能となる。
【００３３】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態は、上述の第１実施形態で言及された技術を適用することが可能である。第１実施形態では、制御装置２０がＯｐｅｎＦｌｏｗ，Ｉ２ＲＳ，ＦｏｒＣＥＳ等の制御プロトコルを用いて通信装置１０を制御し、通信装置１０にＵプレーン処理機能を実行させる。
【００３４】
これに対して、第２実施形態では、通信装置１０において、Ｕプレーン処理機能が、制御装置２０の制御により実行する機能と、通信装置１０が自ら実行する機能と、に分離される。通信装置１０がＵプレーン処理機能を分離することで、制御装置２０は、より容易に通信装置１０にＵプレーン処理機能を実行させることが可能となる。
【００３５】
通信装置１０は、論理パス（例えばベアラ）の終端処理を実行可能な機能と、論理ポートを通してパケットを送受信するパケット転送機能と、を分離して備える。制御装置２０は、パケットが適切な論理パスを通して送受信されるように通信装置１０のパケット転送機能を制御する。通信装置１０では論理パスの設定や削除等の管理が論理パス管理機能により実行されるので、制御装置２０はＵプレーン処理機能をより容易に増減することができる。
２．１）システム構成
図５に示すように、本発明の第２実施形態による通信システムは、データトラフィックの処理を実行するＵプレーン用通信装置１０と、制御装置２０と、Ｃプレーン用通信装置３０と、通信装置１０と通信する通信装置４０と、を含み、Ｕプレーン用通信装置１０と通信装置４０との間に論理パス５０が生成されるものとする。
【００３６】
Ｕプレーン用通信装置１０は、論理パス５０の生成、削除等の管理を行う論理パスモジュール１１とパケットの転送を行うパケット転送部１２とが機能的に分離して設けられ、パケット転送部１２の１つの論理ポートＰＬに１つの論理パスモジュール１１を構築することができる。論理パスモジュール１１は、論理パス５０の終端処理を実行可能である。パケット転送部１２の論理ポートＰＬの数は、例えば、トラフィックの増減に応じて決定される。また、例えば、論理ポートＰＬの数は、Ｕプレーン用通信装置１０の処理能力に応じて決定される。パケット転送部１２は、後述するように、制御装置２０からの制御情報に従ってデータパケットに対する処理を実行する機能を有する。パケット転送部１２は、制御装置２０から通知される動作ルールに従って、論理パスモジュール１１が実行する論理パスの終端処理に関する情報（例えば、ベアラの識別情報等）を、論理パスモジュール１１と交換することが可能である。論理パスモジュール１１は、対向する通信装置４０との間に論理パス５０を生成し、論理パス５０を変更し、あるいは解放すると共に、対向通信装置４０の状態を検知するためにエコーメッセージＥｃｈｏを交換する機能を有する。
【００３７】
制御装置２０は、Ｕプレーン用通信装置１０のポート情報やパケット転送ルールを管理し、Ｃプレーン用通信装置３０から受信したデータトラフィック転送用の指示に従って、Ｕプレーン用通信装置１０のパケット転送部１２に対してパケット転送用制御情報を送信する。
【００３８】
Ｃプレーン用通信装置３０は、Ｕプレーン用通信装置１０のベアラの設定／変更／解放等のベアラ管理機能を有し、制御装置２０に対してパケット転送部１２でのトラフィック転送を指示する。
【００３９】
なお、論理パスモジュール１１の作成／削除等の管理機能、論理パスモジュール１１とパケット転送部１２の論理ポートＰＬとの紐付け等の機能を別個の制御装置により実現してもよい。
【００４０】
＜Ｕプレーン用通信装置＞
図６に示すように、論理パスモジュール１１は、論理パス５０の他端にある通信装置４０を管理する論理パス管理部１０１と論理パスのカプセル化機能部１０２およびデカプセル化機能部１０３と、を有する。
【００４１】
論理パス管理部１０１は、通信装置４０の生存を確認するエコーメッセージの送受信処理やパケットのシーケンス番号管理等を行う。カプセル化機能部１０２は、パケット転送部１２から入力したデータパケットと論理パス５０を識別する識別情報を含むメタデータとに基づいたカプセル化を実行し、論理パス５０に属するパケットとして送信する。なお、カプセル化時に、パケットのヘッダにＱｏＳ(Quality of Service)情報をマーキングしてもよい。デカプセル化機能部１０３は、論理パス５０に属するパケットを受信すると、受信パケットをデカプセル化し、デカプセル化されたデータパケットをパケット転送部１２へ出力すると共に、アウタヘッダに含まれる論理パス５０の識別情報をメタデータとしてパケット転送部１２へ出力する。
【００４２】
パケット転送部１２は制御装置２０からのパケット転送ルールに従ってパケット転送を実行する。パケット転送部１２は、パケットの転送ルールに従って、パケット転送と共に、論理パスモジュール１１と、論理パスの終端処理に関する情報を交換することが可能である。またパケット転送部１２は、論理パスモジュール１１を論理ポートＰＬとして物理ポートと同様に管理する。すなわち、論理ポートＰＬからパケットを受信する場合、デカプセル化されたデータパケットと共に、当該パケットが属した論理パス５０の識別情報をメタデータとして受け取る。なお、後述するように、１つの論理パスモジュールで複数の対向通信装置と通信可能な場合は、論理ポートＰＬを通して対向通信装置のＩＰアドレスも一緒に受け取る。
【００４３】
逆に、論理ポートＰＬにパケットを転送する場合には、パケット転送部１２は論理パスモジュール１１へデータパケットと共に論理パス識別情報をメタデータとして一緒に渡す。１つの論理パスモジュールで複数の対向通信装置と通信可能な場合は、論理ポートＰＬを通して対向通信装置のＩＰアドレスも一緒に渡す。
【００４４】
＜制御装置＞
図７に示すように、制御装置２０はＣプレーン用通信装置３０とＵプレーン用通信装置１０との間に介在し、Ｃプレーン用通信装置３０からのデータトラフィック転送用の指示をＵプレーン用通信装置１０のパケット転送部１２に対するパケット転送ルールとして送信する。
【００４５】
制御装置２０は、Ｕプレーン用通信装置１０と通信するための通信部２０１と、Ｃプレーン用通信装置３０と通信するための通信部２０２とを有し、さらに、経路・アクション計算部２０３、パケット転送管理部２０４、パケット転送ルール管理部２０５、および制御部２０６を有する。
【００４６】
経路・アクション計算部２０３は、Ｃプレーン用通信装置３０からの情報に基づいてパケット転送ルールを生成し、通信部２０１を通してＵプレーン用通信装置１０へ送信する。Ｕプレーン用通信装置１０のパケット転送部１２を制御するパケット転送ルールについては後述する。
【００４７】
パケット転送管理部２０４は、Ｕプレーン用通信装置１０のパケット転送部１２が有する能力やポート情報を管理する。論理パス５０に紐付いた論理ポートＰＬの情報には、論理パスモジュール１１に割り当てられたＩＰアドレスが含まれる。なお、１つの論理パスモジュールで複数の対向通信装置と通信可能な場合には対応通信装置４０のＩＰアドレスも含まれる。
【００４８】
パケット転送ルール管理部２０５は、Ｕプレーン用通信装置１０のパケット転送部１２に設定したパケット転送ルールを管理すると共に、加入者を識別可能な情報やベアラ識別情報も管理する。
【００４９】
なお、制御装置２０には、Ｕプレーン用通信装置を管理する機能が備えられてもよい。たとえば、Ｕプレーン用通信装置の選択、Ｕプレーン用通信装置における論理パスモジュールの対向通信装置単位での論理パス識別情報の割当／解放等の管理、ベアラ識別情報の管理など、あるいは通信装置１０がＰ−ＧＷであればＵＥのＩＰアドレスの割当／解放の管理を一緒に行うこともできる。ただし、このＵプレーン用通信装置を管理する機能はＣプレーン用通信装置３０などの別装置に設けられてもよい。
【００５０】
１．２）動作
以下、図８を参照しながら、あるパケットフローに属する各パケットの転送処理について説明する。
【００５１】
図８に示すように、論理パスモジュール１１は、対向通信装置４０にエコー要求メッセージを送信し、それに対するエコー応答メッセージを受信するか否かによって対向通信装置４０の生存を確認する。また、対向通信装置４０からエコー要求メッセージを受信すると、それに対するエコー応答メッセージを送信する。
【００５２】
パケット転送部１２は、あるデータパケットを受信すると、そのヘッダ情報とパケット転送ルールとを照合し、通信装置４０へ転送すべきパケットフローであると判断すると、当該パケットを論理パス５０が設定されている論理ポートＰＬを通して論理パスモジュール１１へ転送する。その際、データパケットと共に、論理パス５０を識別する識別情報を含むメタデータを論理パスモジュール１１へ渡す。対向通信装置が複数あれば、メタデータに送信すべき対向通信装置のＩＰアドレスも含める。
【００５３】
論理パスモジュール１１は、パケット転送部１２から入力したデータパケットのシーケンス番号およびメタデータに基づいて当該データパケットのカプセル化を実行し、論理パス５０に属するパケットとして送信する。以下同様に、同じフローのデータパケットを受信する毎にカプセル化して送信する。また、論理パスでシーケンス番号を使用する際にはシーケンス番号の付与も行う。
【００５４】
論理パスモジュール１１は、入力したデータパケットのヘッダ情報から論理パス５０を識別すると、当該データパケットをデカプセル化し、デカプセル化されたデータパケットをパケット転送部１２へ出力すると共に、論理パス５０の識別情報を含むメタデータをパケット転送部１２へ出力する。論理パスモジュール１１に紐づいた対向通信装置が複数あれば、データパケットを受信した対向通信装置のＩＰアドレスもメタデータに含める。パケット転送部１２は、メタデータの論理パス識別情報（および対向通信装置のＩＰアドレス）とパケット転送ルールとを照合することで当該データパケットを転送すべきポートを特定し転送する。
【００５５】
２．３）効果
上述したように、本発明の第２実施形態によれば、制御装置２０が、Ｃプレーン用通信装置３０からのトラフィック転送指示に従ってパケット転送ルールをＵプレーン用通信装置１０のパケット転送部１２へ登録し、それによりパケット転送部１２がパケットを対向通信装置に対応した論理パスを通して転送する。さらに、Ｕプレーン用通信装置１０では、対向通信装置の状態を確認するエコー処理、シーケンス番号管理等の機能を論理パスモジュール１１が実行することにより、切り貼りが頻繁に生じる論理パスの管理が容易となり、Ｃプレーン用通信装置３０や制御装置２０の制御系の処理負荷を軽減することもできる。
【００５６】
２．４）Ｕプレーン用通信装置の構成例
以下、上述したＵプレーン用通信装置１０の具体的な構成例を説明する。
【００５７】
図９に示す例では、パケット転送部１２は、トラフィックの増減に応じて論理ポートＰＬを設定あるいは解除し、各論理ポートＰＬに論理パスモジュール１１を構築する。各論理パスモジュール１１は１つの論理パス５０を設定する。この場合、各論理パスモジュール１１と対向通信装置４０とが一対一に対応しているので、論理パスモジュール１１とパケット転送部１２とは当該論理パス５０を識別する識別情報を含むメタデータを渡せばよい。
【００５８】
図１０に示す例においても、パケット転送部１２は、トラフィックの増減に応じて論理ポートＰＬを設定あるいは解除し各論理ポートＰＬに論理パスモジュール１１を構築するが、各論理パスモジュール１１は複数の論理パス５０を設定する点が異なっている。この場合、各論理パスモジュール１１が複数の対向通信装置と対応しているので、論理パスモジュール１１とパケット転送部１２とは論理パス５０の識別情報と各対向通信装置のＩＰアドレスとを含むメタデータを渡せばよい。
【００５９】
図１１に示す例では、論理パスモジュール１１およびパケット転送部１２にそれぞれ対応する機能が、ソフトウェア（図１１のデータ処理部１３）で実行される。ソフトウェアは、論理パスモジュール機能１１ａおよびパケット転送機能１２ａで構成され、論理パスモジュール機能１１ａは論理パスモジュール１１に対応し、パケット転送機能１２ａはパケット転送部１２に対応する。ソフトウエアは、例えば、ユーザトラフィックに応じて必要な論理パスモジュール機能１１ａを追加することができる。なお、１つの論理パスモジュール機能１１ａが複数の対向通信装置と通信する場合でも、データ処理部１３上で実行するプログラムにより図１０に示す機能構成を実施することができる。
【００６０】
上述したように、トラフィックの増減に応じて論理ポートＰＬに対応する論理パスモジュール１１を生成あるいは削除するだけでなく、Ｕプレーン用通信装置１０の負荷あるいは論理ポート数などの状態をモニタして、新たな論理パスを終端するＵプレーン用通信装置１０を選択することもできる。
【００６１】
３．第１実施例
３．１）システム構成
図１２に示すように、本発明の第１実施例による通信システムでは、第１実施形態あるいは第２実施形態のＵプレーン用およびＣプレーン用通信装置がＵプレーン用およびＣプレーン用のＰ−ＧＷに適用される。本実施例では、上述した論理パス５０としてＧＴＰ−Ｕトンネル３５０を例示し、さらに、Ｕプレーン用通信装置１０、制御装置２０、Ｃプレーン用通信装置３０および対向通信装置４０として、それぞれＵプレーン用Ｐ−ＧＷ３００、コントローラ３２０、Ｃプレーン用Ｐ−ＧＷ３３０およびＳ−ＧＷ３４０を例示する。また、無線基地局ｅＮＢ３６０は移動管理エンティティ（ＭＭＥ）３７０により選択されたＳ−ＧＷ３４０を通してＧＴＰ−ＵトンネルによりＵプレーンＰ−ＧＷ３００に接続される。
【００６２】
Ｕプレーン用Ｐ−ＧＷ３００には、ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール３１１およびスイッチ３１２が設けられ、上述した論理パスモジュール１１およびパケット転送部１２にそれぞれ対応する。コントローラ３２０はパケットフロー識別機能を有し、上述したように、パケット転送ルールをスイッチ３１２に登録することで、パケット転送ルールに合致したパケットに対してメタデータの付与およびＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール３１１を通した転送を実行するようにスイッチ３１２を制御する。Ｕプレーン用Ｐ−ＧＷ３００におけるＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール３１１は、対向通信装置であるＳ−ＧＷ３４０との間にＧＴＰ−Ｕトンネル３５０を形成し、上述したように、カプセル化／デカプセル化、エコーメッセージによる対向通信装置の死活モニタ、シーケンス番号管理等を行う。
【００６３】
上述したように、スイッチ３１２は、コントローラ３２０からのパケット転送ルールに合致したアクションを実行することで、上述したメタデータを付与やパケット転送を実行する。このようなコントローラ３２０がスイッチ３１２を集中制御する集中制御型のネットワークアーキテクチャシステムは、たとえばオープンフロー（OpenFlow）、I2RS (Interface to the Routing System)、ForCES（Forwarding and Control Element Separation）等により実現することが可能である。以下、コントローラ３２０およびスイッチ３１２の実装例としてオープンフローを用いたものを示す。
【００６４】
３．２）オープンフロー
オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして認識し、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散等を実行する。ここで、フローとは、例えば所定の属性を有する一連の通信パケット群のことである。以下、図１３に示すネットワークを一例としてオープンフローについて簡単に説明する。
【００６５】
図１３において、オープンフロースイッチ(Openflow Switch)３９１はオープンフロー技術を採用したネットワークスイッチであり、オープンフローコントローラ(OpenFlow Controller)３９０はオープンフロースイッチ３９１を制御する情報処理装置である。
【００６６】
各オープンフロースイッチ３９１は、オープンフローコントローラ３９０との間にセキュアチャネル(Secure Channel)３９３が設定されており、セキュアチャネル３９３を通してオープンフローコントローラ３９０と通信する。オープンフローコントローラ３９０は、セキュアチャネル３９３を介して、オープンフロースイッチ３９１のフローテーブル(Flow Table)３９２の設定を行う。なお、セキュアチャネル３９３は、各スイッチ３９１とコントローラ３９０との間の通信経路であって、通信の盗聴や改ざん等を防止するための処置がなされたものである。
【００６７】
図１４はフローテーブル３９２の各エントリ（フローエントリ）の構成例を示す。フローエントリは、スイッチが受信したパケットのヘッダに含まれる情報（例えば、宛先ＩＰアドレスやＶＬＡＮ  ＩＤ等）と照合するためのマッチングルールを規定するマッチフィールド(Match Fields)と、パケットフロー毎の統計情報を示すフィールド（Counters）と、マッチングルールにマッチするパケットの処理方法を規定するアクションフィールド（Action）とで構成される。
【００６８】
オープンフロースイッチ３９１は、パケットを受信すると、フローテーブル３９２を参照する。オープンフロースイッチ３９１は、受信したパケットのヘッダ情報にマッチするフローエントリを検索する。受信パケットのヘッダ情報にマッチするエントリが検索された場合、オープンフロースイッチ３９１は、検索されたエントリのアクションフィールドに定義された処理方法に従って、受信パケットを処理する。処理方法は、例えば、「受信パケットを所定の論理ポートから転送する」、「受信したパケットを廃棄する」、「受信パケットのヘッダの一部をメタデータに書き換えて、所定の論理ポートへ転送する」といった処理である。
【００６９】
一方、受信パケットのヘッダ情報にマッチするエントリが見つからない場合、オープンフロースイッチ３９１は、例えば、セキュアチャネル３９２を通してオープンフローコントローラ３９０へ受信パケットを転送し、コントローラ３９０に対して受信パケットの処理方法を規定したフローエントリの設定を要求することも可能である。
【００７０】
オープンフローコントローラ３９０は、受信パケットの処理方法を決定し、決定した処理方法を含むフローエントリをフローテーブル３９２に登録する。その後、オープンフロースイッチ３９１は、登録されたフローエントリにより、受信パケットと同一のフローに属する後続のパケットを処理する。
【００７１】
本発明の第１実施例による通信システムにおけるスイッチ３１２およびコントローラ３２０は、上述したオープンフロースイッチ３９１およびオープンフローコントローラ３９０に対応する機能を含む。すなわち、オープンフロースイッチ３９１の機能が図１２におけるスイッチ３１２に実装され、オープンフローコントローラ３９０の機能が図１２におけるコントローラ３２０に実装される。オープンフロースイッチ３９１内のフローテーブル３９２は、図１２のスイッチ３１２内に設けられた記憶部（図示せず。）に対応する。以下、オープンフローを実装した本実施例の適用例として、モバイルシステムの構成とその動作について説明する。
【００７２】
３．３）適用例
図１５に示すように、モバイルシステム４００はコアシステム４０１とアクセスシステム４０２とからなり、コアシステム４０１は、図１２に示すように、Ｕプレーン用Ｐ−ＧＷ３００、コントローラ（ＯＦＣ）３２０、Ｃプレーン用Ｐ−ＧＷ３３０、Ｓ−ＧＷ３４０およびＭＭＥ３７０からなる。なお、Ｕプレーン用Ｐ−ＧＷ３００でのＧＴＰ−Ｕトンネルの生成、変更あるいは解放等の処理は、通常、オープンフロー構成機能（ＯＦＣＰ: OpenFlow Configuration Point）により実行されるが、本実施例ではＯＦＣ３２０により実行することが可能である。
【００７３】
アクセスシステム４０２は無線基地局ｅＮＢ３６０ａ、３６０ｂが含まれ、ここではそれぞれの無線基地局に通信端末４０３ａ、４０３ｂが接続しているものとする。アクセスシステム４０２は、たとえばＬＴＥの無線アクセス方式を用いて通信端末４０３にモバイルシステム４００へのコネクティビティを提供する無線アクセスネットワークである。通信端末４０３はユーザ端末ＵＥ、携帯電話、携帯通信端末等の移動局である。通信端末４０３はモバイルシステム４００を通して外部ネットワークであるインターネット４０４に接続することができる。
【００７４】
３．３．１）Ｐ−ＧＷでのデフォルトベアラの構築
図１６において、ｅＮＢ３６０、ＭＭＥ３７０およびＳ−ＧＷ３４０によりアタッチ手順が開始されると（動作Ｓ３００）、Ｓ−ＧＷ３４０はセッション生成要求メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ送信する（動作Ｓ３０１）。セッション生成要求メッセージを受信すると、ＣプレーンＰ−ＧＷ３３０はＯＦＣ３２０へＵプレーンリソース（セッション）割当要求メッセージを送信する（動作Ｓ３０２）。
【００７５】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＰ−ＧＷの選択、選択されたＰ−ＧＷにＧＴＰ−Ｕトンネルの識別情報（ＴＥＩＤ）の割当および、必要であれば通信端末のＩＰアドレス割当を実行し（動作Ｓ３０３）、Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ返す（動作Ｓ３０４）。Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージを受け取ったＣプレーンＰ−ＧＷ３３０は、Ｕプレーンリソース（セッション）設定要求メッセージをＯＦＣ３２０へ送信する（動作Ｓ３０５）。
【００７６】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）設定要求メッセージを受信すると、次に述べるフロー書き換え（FlowMod）メッセージを生成し、ＵプレーンＰ−ＧＷ３００へ送信し（動作Ｓ３０６）、さらにＵプレーンリソース（セッション）設定応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ返す（動作Ｓ３０７）。Ｕプレーンリソース（セッション）設定応答メッセージを受信したＣプレーンＰ−ＧＷ３３０は、Ｓ−ＧＷ３４０へセッション生成応答メッセージを送信し（動作Ｓ３０８）、上記アタッチ手順が引き続き実行される。
【００７７】
ＵプレーンＰ−ＧＷ３００は、受信したFlowModメッセージのフロー書き換え情報をパケット転送ルールとしてスイッチ３１２に登録し、対象となるフローのパケットに対して規定された処理が実行される。FlowModメッセージは図１４に示すフォーマットを有し、ここでは次の構成を有する。
【００７８】
＜FlowModの構成＞
上りパケットに対しては、
Matching field：
・パケットの入力ポートが該当のGTP-Uトンネルモジュール１１に紐付いた論理ポートＰＬであること；
・（S-GW Addressと）S-GW TEID、P-GW TEIDをメタデータとして完全一致すること；
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・宛先MACアドレスを対応するノード（例えば、上位に存在するルータ等）のものに変換する；
・送信元MACアドレスをＰ−ＧＷ３００のものに変換する；
・インターネット向きのポートへ転送する。
【００７９】
下りパケットに対しては、
Matching field：
・UE IPアドレスが宛先IPアドレスで完全一致すること；
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・（S-GW Addressと）S-GW TEID、P-GW TEIDをメタデータとして付与する；
・該当のGTP-Uトンネルモジュール１１に紐付いた論理ポートＰＬへ転送する。
【００８０】
３．３．２）Ｐ−ＧＷでのデフォルトベアラの解放
図１７において、ｅＮＢ３６０、ＭＭＥ３７０およびＳ−ＧＷ３４０によりデタッチ手順が開始されると（動作Ｓ４０１）、Ｓ−ＧＷ３４０はセッション削除要求メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ送信する（動作Ｓ４０２）。セッション削除要求メッセージを受信すると、ＣプレーンＰ−ＧＷ３３０はＯＦＣ３２０へＵプレーンリソース（セッション）設定解除要求メッセージを送信する（動作Ｓ４０３）。
【００８１】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）設定解除要求メッセージを受信すると、FlowModメッセージを生成してＵプレーンＰ−ＧＷ３００へ送信し（動作Ｓ４０４）、さらにＵプレーンリソース（セッション）設定解除応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ返す（動作Ｓ４０５）。Ｕプレーンリソース（セッション）設定解除応答メッセージを受信したＣプレーンＰ−ＧＷ３３０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当解除要求メッセージをＯＦＣ３２０へ送信する（動作Ｓ４０６）。
【００８２】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当解除要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＰ−ＧＷのＴＥＩＤを解放し、必要であれば通信端末のＩＰアドレスも解放する（動作Ｓ４０７）。続いて、ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当解除応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ送信し（動作Ｓ４０８）、ＣプレーンＰ−ＧＷ３３０はＳ−ＧＷ３４０へセッション削除応答メッセージを送信し（動作Ｓ４０９）、上記デタッチ手順が引き続き実行される。
【００８３】
ＵプレーンＰ−ＧＷ３００は、受信したFlowModメッセージのフロー書き換え情報に従ってパケット転送ルールを解除する。この場合のFlowModは、上記ベアラ構築と同じマッチングルールで削除を指示する。
【００８４】
３．３．３）Ｐ−ＧＷでの専用ベアラの構築
図１８において、ＣプレーンＰ−ＧＷ３３０が専用ベアラ構築トリガを検知すると（動作Ｓ５０１）、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当要求メッセージをＯＦＣ３２０へ送信する（動作Ｓ５０２）。
【００８５】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＰ−ＧＷのＴＥＩＤを割り当て（動作Ｓ５０３）、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ返信する（動作Ｓ５０４）。Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当応答メッセージを受信したＣプレーンＰ−ＧＷ３３０は、Ｓ−ＧＷ３４０へベアラ生成要求メッセージを送信し（動作Ｓ５０５）、ｅＮＢ３６０、ＭＭＥ３７０およびＳ−ＧＷ３４０により専用ベアラ活性化手順が実行される（動作Ｓ５０６）。続いて、Ｓ−ＧＷ３４０はベアラ生成応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ送信し（動作Ｓ５０７）、これを受けて、ＣプレーンＰ−ＧＷ３３０はＵプレーンリソース（ベアラ）設定要求メッセージをＯＦＣ３２０へ送信する（動作Ｓ５０８）。
【００８６】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定要求メッセージを受信すると、次に述べるフロー書き換え（FlowMod）メッセージを生成し、ＵプレーンＰ−ＧＷ３００へ送信し（動作Ｓ５０９）、さらにＵプレーンリソース（ベアラ）設定応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ返す（動作Ｓ５１０）。
【００８７】
ＵプレーンＰ−ＧＷ３００は、FlowModメッセージのフロー書き換え情報をパケット転送ルールとしてスイッチ３１２に登録し、このルールに従ってスイッチ３１２は対象となるフローのパケットに対して規定された処理を実行する。FlowModメッセージは図１４に示すフォーマットを有し、ここでは次の構成を有する。
【００８８】
＜FlowModの構成＞
上りパケットに対しては、
Matching field：
・パケットの入力ポートが該当のGTPトンネルモジュール１１の紐付いた論理ポートＰＬであること；
・（S-GW Addressと）S-GW TEID、P-GW TEIDをメタデータとして完全一致すること；
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・インターネット向きのポートへ転送する。
下りパケットに対しては、
【００８９】
Matching field：
・TFT(Traffic Flow Template)で指定されたフィールドで完全一致すること；
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・（S-GW Addressと）S-GW TEID、P-GW TEIDをメタデータとして付与する；
・該当のGTPトンネルモジュール１１に紐付いた論理ポートＰＬへ転送する。
【００９０】
３．３．４）Ｐ−ＧＷでの専用ベアラの解放
図１９において、ＣプレーンＰ−ＧＷ３３０は、専用ベアラ解放トリガを検知すると（動作Ｓ６０１）、Ｓ−ＧＷ３４０へベアラ削除要求メッセージを送信し（動作Ｓ６０２）、これによりｅＮＢ３６０、ＭＭＥ３７０およびＳ−ＧＷ３４０が専用ベアラ非活性化手順を実行する（動作Ｓ６０３）。続いて、Ｓ−ＧＷ３４０はベアラ削除応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ送信し（動作Ｓ６０４）、これを受けて、ＣプレーンＰ−ＧＷ３３０はＵプレーンリソース（ベアラ）設定解除要求メッセージをＯＦＣ３２０へ送信する（動作Ｓ６０５）。
【００９１】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定解除要求メッセージを受信すると、FlowModメッセージを生成してＵプレーンＰ−ＧＷ３００へ送信し（動作Ｓ６０６）、さらにＵプレーンリソース（ベアラ）設定解除応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ返す（動作Ｓ６０７）。Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定解除応答メッセージを受信したＣプレーンＰ−ＧＷ３３０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当解除要求メッセージをＯＦＣ３２０へ送信する（動作Ｓ６０８）。
【００９２】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当解除要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＰ−ＧＷのＴＥＩＤを解放する（動作Ｓ６０９）。続いて、ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当解除応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ３３０へ送信する（動作Ｓ６１０）。
【００９３】
ＵプレーンＰ−ＧＷ３００は、受信したFlowModメッセージのフロー書き換え情報に従ってパケット転送ルールを解除する。この場合のFlowModは、上記ベアラ構築と同じマッチングルールで削除を指示する。
【００９４】
４．第２実施例
４．１）システム構成
図２０に示すように、本発明の第２実施例による通信システムでは、第１実施形態または第２実施形態によるＣプレーン用通信装置３０、Ｕプレーン用通信装置１０がＵプレーン用およびＣプレーン用のＳ−ＧＷに適用される。本実施例では、上述した論理パス５０としてＧＴＰ−Ｕトンネル５５０を例示し、さらに、Ｕプレーン用通信装置１０、制御装置２０、Ｃプレーン用通信装置３０および対向通信装置４０として、それぞれＵプレーン用Ｓ−ＧＷ５００、コントローラ５２０、Ｃプレーン用Ｓ−ＧＷ５３０および無線基地局ｅＮＢ５６０を例示する。また、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ５００は移動管理エンティティ（ＭＭＥ）５７０により選択され、ｅＮＢ５６０とＵプレーン用Ｓ−ＧＷ５００との間がＧＴＰ−Ｕトンネル５５０により接続される。
【００９５】
Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ５００には、ｅＮＢとＰ−ＧＷにそれぞれ対応する複数のＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール＃１、＃２）およびスイッチ５１２が設けられ、上述した論理パスモジュール１１およびパケット転送部１２にそれぞれ対応する。コントローラ５２０はパケットフロー識別機能を有し、上述したように、パケット転送ルールをスイッチ５１２に登録することで、パケット転送ルールに合致したパケットに対してメタデータの付与およびＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１を通した転送を実行するようにスイッチ５１２を制御する。Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ５００におけるＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール＃１）は、対向通信装置であるｅＮＢ５６０との間にＧＴＰ−Ｕトンネル５５０を形成し、上述したように、カプセル化／デカプセル化、エコーメッセージによる対向通信装置の死活モニタ理等を行う。また、ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール＃２）は、対向通信装置であるＰ−ＧＷ５４０との間にＧＴＰ−Ｕトンネル５５０を形成し、上述したように、カプセル化／デカプセル化、エコーメッセージによる対向通信装置の死活モニタ理等を行う。なお、本実施例でやり取りされるメタデータは、第１実施例で使用したものに加え、ＧＴＰ−Ｕヘッダに含まれるシーケンス番号が追加される。パケット受信時には、ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１はシーケンス番号もメタデータに含める。そして、コントローラ５２０は、スイッチ５１２に前記シーケンス番号をメタデータとして出力先のＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１に渡すように指示する。
【００９６】
上述したように、スイッチ５１２は、コントローラ５２０からのパケット転送ルールに合致したアクションを実行することで、上述したメタデータの付与やパケット転送を実行する。このようなコントローラ５２０がスイッチ５１２を集中制御する集中制御型のネットワークアーキテクチャシステムは、たとえばオープンフロー（OpenFlow）、I2RS (Interface to the Routing System)、ForCES（Forwarding and Control Element Separation）等により実現することが可能である。以下、コントローラ５２０およびスイッチ５１２の実装例としてオープンフローを適用したモバイルシステムの構成とその動作について説明する。
【００９７】
４．２）適用例
図２１に示すように、モバイルシステム６００はコアシステム６０１とアクセスシステム６０２とからなり、コアシステム６０１は、図２０に示すように、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ５００、コントローラ（ＯＦＣ）５２０、Ｃプレーン用Ｓ−ＧＷ５３０、Ｐ−ＧＷ５４０およびＭＭＥ５７０からなる。なお、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ５００でのＧＴＰ−Ｕトンネルの生成、変更あるいは解放等の処理は、通常、オープンフロー構成機能（ＯＦＣＰ: OpenFlow Configuration Point）により実行されるが、本実施例ではＯＦＣ５２０により実行することが可能である。
【００９８】
アクセスシステム５０２は無線基地局ｅＮＢ５６０ａ、５６０ｂが含まれ、ここではそれぞれの無線基地局に通信端末６０３ａ、６０３ｂが接続しているものとする。アクセスシステム６０２は、たとえばＬＴＥの無線アクセス方式を用いて通信端末６０３にモバイルシステム５４０へのコネクティビティを提供する無線アクセスネットワークである。通信端末６０３はユーザ端末ＵＥ、携帯電話、携帯通信端末等の移動局である。通信端末６０３はモバイルシステム６００を通して外部ネットワークであるインターネット６０４に接続することができる。
【００９９】
４．２．１）Ｓ−ＧＷでのデフォルトベアラの構築
図２２において、ｅＮＢ５６０およびＭＭＥ５７０によりアタッチ手順が開始されると（動作Ｓ７００）、ＭＭＥ５７０はセッション生成要求メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ７０１）。セッション生成要求メッセージを受信すると、ＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＯＦＣ５２０へＵプレーンリソース（セッション）割当要求メッセージを送信する（動作Ｓ７０２）。
【０１００】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＳ−ＧＷの選択およびＳ−ＧＷへのＧＴＰ−Ｕトンネルの識別情報（ＴＥＩＤ）の割当を実行し（動作Ｓ７０３）、Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ返す（動作Ｓ７０４）。Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージを受け取ったＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、セッション生成要求メッセージをＰ−ＧＷ５４０へ送信し（動作Ｓ７０５）、Ｐ−ＧＷ５４０からセッション生成応答メッセージを受信すると（動作Ｓ７０６）、セッション生成応答メッセージをＭＭＥ５７０へ送信する（動作Ｓ７０７）。
【０１０１】
セッション生成応答メッセージを受信したＭＭＥ５７０は、上記アタッチ手順を引き続き実行し、ベアラ変更要求メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信し（動作Ｓ７０８）、これを受けてＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＵプレーンリソース（ベアラ）設定要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ７０９）。
【０１０２】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定要求メッセージを受信すると、次に述べるフロー書き換え（FlowMod）メッセージを生成し、ＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信し（動作Ｓ７１０）、さらにＵプレーンリソース（ベアラ）設定応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ７１１）。Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定応答メッセージを受信したＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、ＭＭＥ３７０へベアラ変更応答メッセージを送信する（動作Ｓ７１２）。
【０１０３】
ＵプレーンＳ−ＧＷ５００は、受信したFlowModメッセージのフロー書き換え情報をパケット転送ルールとしてスイッチ５１２に登録し、対象となるフローのパケットに対して規定された処理が実行される。FlowModメッセージは図１４に示すフォーマットを有し、ここでは次の構成を有する。
【０１０４】
＜FlowModの構成＞
上りパケットに対しては、
Matching field：
・入力ポートがｅＮＢ側のGTPトンネルモジュール５１１（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール＃１）に紐付いた論理ポートＰＬであること；
・（eNB Addressと）eNB TEID、S-GW TEIDをメタデータとして完全一致すること。
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・（P-GW Addressと）P-GW TEID、S-GW TEID、ベアラのシーケンス番号をメタデータとして付与する。
・Ｐ−ＧＷ側のGTPトンネルモジュール５１１（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール＃２）に紐付いた論理ポートＰＬへ転送する。
【０１０５】
下りパケットに対しては、
Matching field：
・入力ポートがＰ−ＧＷ側のGTPトンネルモジュール５１１（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール＃２）に紐付いた論理ポートＰＬであること；
・（P-GW Addressと）P-GW TEID、S-GW TEIDをメタデータとして完全一致すること；
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・（ｅＮＢ Addressと）ｅＮＢ TEID、S-GW TEID、ベアラのシーケンス番号をメタデータとして付与する。
・ｅＮＢ側のGTPトンネルモジュール５１１（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール＃１）に紐付いた論理ポートＰＬへ転送する。
【０１０６】
４．２．２）Ｓ−ＧＷでのデフォルトベアラの解放
図２３において、ｅＮＢ５６０およびＭＭＥ５７０によりデタッチ手順が実行され（動作Ｓ８０１）、ＭＭＥ５７０はセッション削除要求メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ８０２）。セッション削除要求メッセージを受信すると、ＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＯＦＣ５２０へＵプレーンリソース（セッション）設定解除要求メッセージを送信する（動作Ｓ８０３）。
【０１０７】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）設定解除要求メッセージを受信すると、FlowModメッセージを生成してＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信し（動作Ｓ８０４）、さらにＵプレーンリソース（セッション）設定解除応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ８０５）。Ｕプレーンリソース（セッション）設定解除応答メッセージを受信したＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当解除要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ８０６）。
【０１０８】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当解除要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＳ−ＧＷのＴＥＩＤを解放し（動作Ｓ８０７）、Ｕプレーンリソース（セッション）割当解除応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ８０８）。これを受けてＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、Ｐ−ＧＷ５４０へセッション削除要求メッセージを送信し（動作Ｓ８０９）、その応答としてセッション削除応答メッセージを受信すると（動作Ｓ８１０）、セッション削除応答メッセージをＭＭＥ５７０へ送信する（動作Ｓ８１１）。
【０１０９】
ＵプレーンＳ−ＧＷ５００は、受信したFlowModメッセージのフロー書き換え情報に従ってパケット転送ルールを解除する。この場合のFlowModは、上記ベアラ構築と同じマッチングルールで削除を指示する。
【０１１０】
４．２．３）Ｓ−ＧＷでの専用ベアラの構築
図２４において、Ｐ−ＧＷ５４０が専用ベアラ構築トリガを検知すると（動作Ｓ９０１）、Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定要求メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ９０２）。それを受信したＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ９０３）。
【０１１１】
ＯＦＣ３２０は、Ｕプレーンリソース（セッション）割当要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＳ−ＧＷのＴＥＩＤを割り当て（動作Ｓ９０４）、Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ返信する（動作Ｓ９０５）。Ｕプレーンリソース（セッション）割当応答メッセージを受信したＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、ＭＭＥ５７０へベアラ生成要求メッセージを送信し（動作Ｓ９０６）、ｅＮＢ５６０およびＭＭＥ５７０により専用ベアラ活性化手順が実行される（動作Ｓ９０７）。続いて、ＭＭＥ５７０はベアラ生成応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信し（動作Ｓ９０８）、これを受けて、ＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＵプレーンリソース（ベアラ）設定要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ９０９）。
【０１１２】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定要求メッセージを受信すると、次に述べるフロー書き換え（FlowMod）メッセージを生成し、ＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信し（動作Ｓ９１０）、さらにＵプレーンリソース（ベアラ）設定応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ９１１）。Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定応答メッセージを受信すると、ＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＵプレーンリソース（ベアラ）設定応答メッセージをＰ−ＧＷ５４０へ送信する（動作Ｓ９１２）。
【０１１３】
ＵプレーンＳ−ＧＷ５００は、FlowModメッセージのフロー書き換え情報をパケット転送ルールとしてスイッチ５１２に登録し、このルールに従ってスイッチ５１２は対象となるフローのパケットに対して規定された処理を実行する。FlowModメッセージは図１４に示すフォーマットを有し、その構成は、上述したＳ−ＧＷでのデフォルトベアラの構築の場合と同じであるから、説明は省略する。
【０１１４】
４．２．４）Ｓ−ＧＷでの専用ベアラの解放
図２５において、Ｐ−ＧＷ５４０が専用ベアラ解放トリガを検知すると（動作Ｓ１００１）、ベアラ削除要求メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ１００２）。それを受信したＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、ベアラ削除要求メッセージをＭＭＥ５７０へ送信し（動作Ｓ１００３）、ｅＮＢ５６０およびＭＭＥ５７０により専用ベアラ非活性化手順が実行される（動作Ｓ１００４）。続いて、ＭＭＥ５７０はベアラ削除応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信し（動作Ｓ１００５）、これを受けて、ＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＵプレーンリソース（ベアラ）設定解除要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ１００６）。
【０１１５】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定解除要求メッセージを受信すると、次に述べるフロー書き換え（FlowMod）メッセージを生成し、ＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信し（動作Ｓ１００７）、さらにＵプレーンリソース（ベアラ）設定解除応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ１００８）。Ｕプレーンリソース（ベアラ）設定解除応答メッセージを受信すると、ＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＵプレーンリソース（ベアラ）割当解除要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ１００９）。
【０１１６】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当解除要求メッセージを受信すると、ＵプレーンＳ−ＧＷのＴＥＩＤを解放し（動作Ｓ１０１０）、Ｕプレーンリソース（ベアラ）割当解除応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ１０１１）。これを受けてＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、Ｐ−ＧＷ５４０へベアラ削除応答メッセージを送信する（動作Ｓ１０１２）。
【０１１７】
ＵプレーンＳ−ＧＷ５００は、FlowModメッセージのフロー書き換え情報をパケット転送ルールとしてスイッチ５１２に登録し、このルールに従ってスイッチ５１２は対象となるフローのパケットに対して規定された処理を実行する。FlowModメッセージは図１４に示すフォーマットを有し、その構成は、上述したＳ−ＧＷでのデフォルトベアラの解放の場合と同じであるから、説明は省略する。
【０１１８】
４．３）Ｓ１コネクションの解放／復活
図２１において、アクセスシステム６０２とＵプレーン用Ｓ−ＧＷ５００との間のＳ１−Ｕコネクションは、通信端末の状況に応じてアイドル状態になったり、通信端末からの送信データの発生あるいは通信端末宛てのデータの到来によりアイドル状態から復帰したりする場合がある。以下、本発明の第２実施例におけるＳ１コネクションの解放／復活動作について説明する。
【０１１９】
４．３．１）Ｓ−ＧＷでのＳ１コネクションの解放
図２６において、ｅＮＢ５６０およびＭＭＥ５７０によりＳ１コネクション解放手順が開始されると（動作Ｓ１１０１）、ＭＭＥ５７０はアクセスベアラ解放要求メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ１１０２）。アクセスベアラ解放要求メッセージを受信すると、ＣプレーンＰ−ＧＷ５３０はＯＦＣ５２０へＵプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定解除要求メッセージを送信する（動作Ｓ１１０３）。
【０１２０】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定解除要求メッセージを受信すると、FlowModメッセージを生成してＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信し（動作Ｓ１１０４）、さらにＵプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定解除応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ１１０５）。Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定解除応答メッセージを受信したＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）割当解除要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ１１０６）。
【０１２１】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）割当解除要求メッセージを受信すると、Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）割当解除応答メッセージをＣプレーンＰ−ＧＷ５３０へ送信し（動作Ｓ１１０７）、ＣプレーンＰ−ＧＷ５３０はアクセスベアラ解放応答メッセージをＭＭＥ５７０へ送信し（動作Ｓ１１０８）、上記Ｓ１コネクション解放手順が引き続き実行される。
【０１２２】
ＵプレーンＳ−ＧＷ５００は、受信したFlowModメッセージのフロー書き換え情報に従って、上りに対しては既存のフローエントリを削除し、下りに対しては、Matching fieldが既存のフローエントリと同じであり、ActionがＯＦＣ５２０宛てのポートへ転送する。
【０１２３】
４．３．２）Ｓ−ＧＷでのＵＥ起動のＳ１コネクション復活
図２７において、通信端末ＵＥによりサービス要求があると（動作Ｓ１２０１）、ＭＭＥ５７０はベアラ変更要求メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ１２０２）。ベアラ変更要求メッセージを受信すると、ＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＯＦＣ５２０へＵプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）割当要求メッセージを送信する（動作Ｓ１２０３）。
【０１２４】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）割当要求メッセージを受信すると、Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）割当応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ返す（動作Ｓ１２０４）。Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）割当応答メッセージを受け取ったＣプレーンＳ−ＧＷ５３０はＵプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定要求メッセージをＯＦＣ５２０へ送信する（動作Ｓ１２０５）。
【０１２５】
ＯＦＣ５２０は、Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定要求メッセージを受信すると、次に述べるフロー書き換え（FlowMod）メッセージを生成し、ＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信し（動作Ｓ１２０６）、さらにＵプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定応答メッセージをＣプレーンＳ−ＧＷ５３０へ送信する（動作Ｓ１２０７）。Ｕプレーンリソース（Ｓ１−Ｕ）設定応答メッセージを受信したＣプレーンＳ−ＧＷ５３０は、ＭＭＥ３７０へベアラ変更応答メッセージを送信する（動作Ｓ１２０８）。
【０１２６】
ＵプレーンＳ−ＧＷ５００は、受信したFlowModメッセージのフロー書き換え情報をパケット転送ルールとしてスイッチ５１２に登録し、対象となるフローのパケットに対して規定された処理が実行される。FlowModメッセージは図１４に示すフォーマットを有し、上述したＳ−ＧＷでのデフォルトベアラ構築と同じ構成を有するが、フローエントリはそれまで生成している数あるいは要求された数だけ生成される。
【０１２７】
４．３．３）Ｓ−ＧＷでのＮＷ起動のＳ１コネクション復活
図２８において、Ｐ−ＧＷ５４０がデータパケットをネットワークから受信すると（動作Ｓ１３０１）、当該受信データパケットをＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信する（動作Ｓ１３０２）。新たなデータパケットを受信したＵプレーンＳ−ＧＷ５００は、スイッチ５１２に当該パケットのヘッダ情報と合致したフローエントリが登録されていないと、当該パケットをPacket-Inメッセージを用いてＯＦＣ５２０へ通知する(動作Ｓ１３０３)。Packet-Inメッセージは、入力ポートが該当のＧＴＰトンネルモジュール５１１の紐付いた論理ポートＰＬであり、（P-GW Addressと）P-GW TEID、S-GW TEIDをメタデータとして含む以外は、通常のPacket-Inメッセージと同じである。
【０１２８】
ＯＦＣ５２０は、Packet-Inメッセージを受信すると、処理を保留し（動作Ｓ１３０４）、Ｃプレーン用Ｓ−ＧＷ５３０へ下りパケット受信通知メッセージを送信し（動作Ｓ１３０５）、これを受けたＣプレーン用Ｓ−ＧＷ５３０は下りデータ通知メッセージをＭＭＥ５７０へ送信する（動作Ｓ１３０６）。ＭＭＥ５７０は、下りデータ通知応答メッセージをＣプレーン用Ｓ−ＧＷ５３０へ返す（動作Ｓ１３０７）と共に、ｅＮＢ５６０に対してページングメッセージを送信する（動作Ｓ１３０８）。
【０１２９】
ページングにより、上述したＵＥトリガサービス要求動作（図２７）によりＳ１−Ｕコネクションが設定されると（動作Ｓ１３０９）、ＯＳＣ５２０は処理の保留を解除して（動作Ｓ１３１０）、Packet-OutメッセージをＵプレーンＳ−ＧＷ５００へ送信する（動作Ｓ１３１１）。Packet-Outメッセージは、（eNB Addressと）eNB TEID、S-GW TEIDをメタデータとして付与し、該当のGTPトンネルモジュール５１１の紐付いた論理ポートＰＬへ転送するように、フローエントリのActionを設定すること以外は、通常のPacket-Outメッセージと同じである。
【０１３０】
Packet-Outメッセージにより設定されたパケット転送ルールに従って、ＵプレーンＳ−ＧＷ５００はデータパケットをｅＮＢ５６０へ転送する（動作Ｓ１３１２）。
【０１３１】
５．他の適応例
上述した実施例では、論理パスとしてＧＴＰトンネルを例示したが、PMIP(Proxy Mobile IP)/GRE(Generic Routing Encapsulation)等に対応したＬＴＥトンネルを採用することもできる。また、Ｓ−ＧＷでは、上述したようにＴＥＩＤに紐付けたパケット転送ではなく、紐付けを解いてから転送するBBERF(Bearer Biding and Event Reporting Function)に対応した方法を利用することもできる。
【０１３２】
６．第３実施形態
上述した第２実施形態および実施例では、図５に示されるように、Ｕプレーン用通信装置において論理パスモジュール（ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール）がパケット転送部（スイッチ）の論理ポートに設けられた構成を有するが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、図５のようなＵプレーン通信装置を複数設け、それらを制御可能なスイッチを用いて接続し、ネットワーク負荷等に応じて１つあるいは複数のＵプレーン用通信装置を選択するように構成することもできる。以下、本発明の第２実施形態としてＰ−ＧＷに適用した場合を説明する。なお、第３実施形態には、上述した第１および第２実施形態で言及された技術を適用することが可能である。
【０１３３】
図２９に示すように、本発明の第３実施形態による通信システムは、Ｃプレーン用Ｐ−ＧＷ１４０１と複数のＵプレーン用Ｐ−ＧＷ１４０２とがスイッチＳＷ１〜ＳＷ３に接続され、コントローラ１４０３がＵプレーン用Ｐ−ＧＷ１４０２だけでなくスイッチＳＷ１〜ＳＷ３もオープンフロー技術により制御されるものとする。ここでは、Ｓ−ＧＷ１４０４およびインターネット１４０５がスイッチＳＷ１に接続されている。
【０１３４】
コントローラ１４０３は、Ｕプレーン用Ｐ−ＧＷ１４０２のそれぞれの負荷を考慮しながら、どのＵプレーン用Ｐ−ＧＷとＳ−ＧＷ１４０４との間にＧＴＰ−Ｕトンネル（論理パス）を生成するか、あるいはどのＧＴＰ−Ｕトンネルを削除するかを制御することができる。
【０１３５】
このように、本発明の第３実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態の効果に加えて、Ｃプレーン用Ｐ−ＧＷ１４０１と複数のＵプレーン用Ｐ−ＧＷ１４０２との間にコントローラ１４０３が制御可能なスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を通して介在することで、Ｓ−ＧＷ１４０４とＵプレーン用Ｐ−ＧＷ１４０２との間の論理パスの経路を柔軟に選択することができ、Ｕプレーン処理機能をさらに容易に増減することができる。
【０１３６】
７．  第４実施形態
本発明の第４実施形態には、上述した第１−第３実施形態で言及された技術を適用することが可能である。
【０１３７】
第４実施形態では、通信システムに、仮想マシン等のソフトウェアにより仮想的なＳ−ＧＷが構築される。仮想的なＳ−ＧＷは複数のＵプレーン用Ｓ−ＧＷ（S-GW(U-plane)）を含んで構築され、ベアラに応じて、経由するＵプレーン用Ｓ−ＧＷが選択される。
【０１３８】
現在の通信システムは、図３０に示されるように、通信網（図３０のデータ網７２０−１、７２０−２）に応じて複数のＰ−ＧＷ（図３０のＰ−ＧＷ７２０−１，７２０−２）を配置する場合がある。このような構成の通信システムにおいて、全てのベアラが特定のＳ−ＧＷを経由する場合、Ｓ−ＧＷが通信のボトルネックとなることが想定される。第４実施形態では、各通信網に対応する複数のＰ−ＧＷそれぞれに対して、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷが配置される。よって、各通信網に対応する通信を、複数のＵプレーン用Ｓ−ＧＷで分散することが可能となり、通信のボトルネックが解消できる。
【０１３９】
図３０は、第４実施形態の通信システムの構成例を示す。
モバイルシステム７００は、通信端末７０３と無線通信を行う基地局（ｅＮＢ）７７０で構成されるアクセスシステム７０２を有する。
【０１４０】
モバイルシステム７００は、コアシステム７０１を有する。コアシステム７０１は、複数のデータ網７０４−１、７０４−２のそれぞれに対応するＰ−ＧＷ７２０−１、７２０−２を有する。なお、各データ網の各々に対して、複数のＰ−ＧＷが配置されてもよい。例えば、データ網７０４−１に対して、複数のＰ−ＧＷ７２０−１が配置されてもよい。コアシステム７０１は、仮想マシン等のソフトウェアにより構築された仮想Ｓ−ＧＷ７４０を有する。仮想Ｓ−ＧＷ７４０は、ＣプレーンＳ−ＧＷおよび複数のＰ−ＧＷ７２０−１、７２０−２のそれぞれに対応する複数のＵプレーンＳ−ＧＷ７４０−１、７４０−２を有する。仮想Ｓ−ＧＷ７４０は、例えば、サーバ、汎用通信機器に仮想マシン等のソフトウェアを稼動させることにより構築される。Ｃプレーン用Ｓ−ＧＷ７３０は、仮想Ｓ−ＧＷ７４０が構築される装置とは別の装置でもよい。また、Ｃプレーン用Ｓ−ＧＷ７３０は、仮想Ｓ−ＧＷ７４０が構築される装置に、仮想マシン等のソフトウェアにより構築されることも可能である。
【０１４１】
Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１、７４０−２の構成は、例えば、図２０に例示されたＵプレーン用Ｓ−ＧＷ５００と同様の構成でもよい。例えば、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１、７４０−２は、図２０に例示されたＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１、スイッチ５１２に対応する機能を、仮想マシン上で動作するソフトウェアアプリケーションで実行することが可能である。ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール５１１、スイッチ５１２に対応する機能は、上述の第２実施形態で説明されているので、第４実施形態での説明は省略される。また、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１、７４０−２の構成は、デカプセル化処理とカプセル化処理を組み合わせて処理するのではなく、アウタヘッダに含まれる情報を変換しても良い。ここで変換する情報としては、例えば、アウタヘッダに含まれる送信元および宛先IPアドレス、Tunneling Endpoint Identifier（TEID）などの論理パスを識別するための情報が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１４２】
制御装置７１０は、例えば、ＯｐｅｎＦｌｏｗ、Ｉ２ＲＳ，ＦｏｒＣＥＳ等の制御プロトコルを用いて、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１，７４０−２、および、トランスポートネットワーク７６０を制御する。第４実施形態の制御装置７１０は、第２実施形態で説明されたＯＦＣ５２０と同様の機能を有するので、第４実施形態では詳細な説明は省略される。ただし、制御装置７１０の機能は、ＯＦＣ５２０の機能に限定されない。
【０１４３】
制御装置７１０は、通信端末７０３が通信するデータ網７０４に応じて、通信が経由するＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０を選択する。また、制御装置７１０は、選択したＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０を経由するベアラの識別情報の割り当てを行う。
【０１４４】
図３１に示されるように、トランスポートネットワーク７６０は、複数のスイッチ７６０１を有する。各スイッチ７６０１は、例えば、図１３に示されるＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ３９１と同様の機能を有する。
【０１４５】
制御装置７１０は、トランスポートネットワーク７６０を制御し、各データ網７０４−１、７０４−２と通信するためのベアラ（ＧＴＰ−Ｕトンネル）の通信経路を、ｅＮＢ７７０と仮想Ｓ−ＧＷ７４０との間に構築する。仮想Ｓ−ＧＷ７４０にＩＰアドレスが割り当てられ、ｅＮＢ７７０は、各データ網７０４−１、７０４−２それぞれに対応する通信トラフィックを、仮想Ｓ−ＧＷ７４０のＩＰアドレス宛に送信する。なお、ｅＮＢ７７０は、各データ網７０４−１、７０４−２それぞれに対応する通信トラフィックを、ベアラの識別情報（ＴＥＩＤ）を含めてカプセル化する。例えば、ｅＮＢ７７０からＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１へ転送されるベアラに割り当てられる識別情報（以降、ＴＥＩＤ（Ａ）とする）と、ｅＮＢ７７０からＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に転送されるベアラに割り当てられる識別情報（以降、ＴＥＩＤ（Ｂ）とする）とは互いに異なる。よって、各ベアラは識別情報により区別可能となる。なお、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１からｅＮＢ７７０へ転送されるベアラに割り当てられる識別情報をＴＥＩＤ（Ｃ）と、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２からｅＮＢ７７０に転送されるベアラに割り当てられる識別情報をＴＥＩＤ（Ｄ）とする。
【０１４６】
図３１の例において、制御装置７１０は、例えば、ｅＮＢ７７０からＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１に対して送信されるベアラが経由するスイッチ７６０１を、スイッチ（Ａ）とスイッチ（Ｂ）に決定する。制御装置７１０は、スイッチ（Ａ）に対して、宛先アドレスが仮想Ｓ−ＧＷ７４０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（Ａ）であるパケットを、スイッチ（Ｂ）に転送することを指示する。また、制御装置７１０は、スイッチ（Ｂ）に対して、宛先アドレスが仮想Ｓ−ＧＷ７４０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（Ａ）であるパケットを、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１に転送することを指示する。
【０１４７】
図３１の例において、制御装置７１０は、例えば、ｅＮＢ７７０からＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に対して送信されるベアラが経由するスイッチ７６０１を、スイッチ（Ａ）とスイッチ（Ｃ）に決定する。制御装置７１０は、スイッチ（Ａ）に対して、宛先アドレスが仮想Ｓ−ＧＷ７４０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（Ｂ）であるパケットを、スイッチ（Ｃ）に転送することを指示する。また、制御装置７１０は、スイッチ（Ｃ）に対して、宛先アドレスが仮想Ｓ−ＧＷ７４０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（Ｂ）であるパケットを、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に転送することを指示する。
【０１４８】
図３１の例において、制御装置７１０は、例えば、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１からｅＮＢ７７０に対して送信されるベアラが経由するスイッチ７６０１を、スイッチ（Ｂ）とスイッチ（Ａ）に決定する。制御装置７１０は、スイッチ（Ｂ）に対して、宛先アドレスがｅＮＢ７７０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（Ｃ）であるパケットを、スイッチ（Ａ）に転送することを指示する。また、制御装置７１０は、スイッチ（Ａ）に対して、宛先アドレスがｅＮＢ７７０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（Ｃ）であるパケットを、ｅＮＢ７７０に転送することを指示する。
【０１４９】
図３１の例において、制御装置７１０は、例えば、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２からｅＮＢ７７０に対して送信されるベアラが経由するスイッチ７６０１を、スイッチ（Ｃ）とスイッチ（Ａ）に決定する。制御装置７１０は、スイッチ（Ｃ）に対して、宛先アドレスがｅＮＢ７７０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（D）であるパケットを、スイッチ（Ａ）に転送することを指示する。また、制御装置７１０は、スイッチ（Ａ）に対して、宛先アドレスがｅＮＢ７７０のＩＰアドレスであり、かつ、ベアラの識別情報がＴＥＩＤ（Ｄ）であるパケットを、ｅＮＢ７７０に転送することを指示する。
【０１５０】
制御装置７１０は、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１、７４０−２をそれぞれ制御する。図３２は、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷの構成例を示す。Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０は、ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール７４１およびスイッチ７４２を有する。ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール７４１は、スイッチの論理ポートＰＬと接続されている。制御装置７１０は、スイッチ７４２を制御する。ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール７４１は、例えば、ｅＮＢ７７０側と、Ｐ−ＧＷ７２０側にそれぞれ配置される。なお、ｅＮＢ７７０側とＰ−ＧＷ７２０側で、共通のＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール７４１が配置されてもよい。この場合、共通のＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール７４１は、ｅＮＢ７７０側に対応する論理ポートＰＬとＰ−ＧＷ７２０側に対応する論理ポートＰＬのそれぞれと接続される。
【０１５１】
以下、制御装置７１０がＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルに従ってＵプレーン用Ｓ−ＧＷを制御する例が説明される。但し、本発明はＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルに限定されるものではない。
【０１５２】
制御装置７１０は、ＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルに従って、スイッチ７４２にフローエントリを設定する。
【０１５３】
制御装置７１０は、上りパケット（ｅＮＢからＵプレーン用Ｓ−ＧＷ方向に送信されるパケット）に対して、以下の内容のフローエントリを設定する。
Matching field：
・入力ポートが、ｅＮＢ７７０側のGTPトンネルモジュール７４１に対応する論理ポートＰＬであること；
・パケットに含まれるメタデータ（eNBとの通信用TEID）が、ｅＮＢ７７０とＵプレーン用Ｓ−ＧＷとの間に設定されたベアラの識別情報と完全一致すること。
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・メタデータ（P-GWとの通信用TEIDおよびパケット受信時にメタデータに含まれていたシーケンス番号）をパケットに付与する。
・Ｐ−ＧＷ７２０側のGTPトンネルモジュール７４２に対応する論理ポートＰＬへ転送する。
【０１５４】
制御装置７１０は、下りパケット（Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷからｅＮＢ方向に送信されるパケット）に対して、以下の内容のフローエントリを設定する。
Matching field：
・入力ポートが、Ｐ−ＧＷ側のGTPトンネルモジュール７４１に対応する論理ポートＰＬであること；
・パケットに含まれるメタデータ（P-GWとの通信用TEID）が、Ｐ−ＧＷ７２０とＵプレーン用Ｓ−ＧＷとの間に設定されたベアラの識別情報と完全一致すること；
・残りは全てワイルドカードであること。
Action：
・メタデータ（eNBとの通信用TEIDおよびパケット受信時にメタデータに含まれていたシーケンス番号）をメタデータとして付与する。
・ｅＮＢ７７０側のGTPトンネルモジュール７４１に対応する論理ポートＰＬへ転送する。
【０１５５】
図３３は、第４実施形態の動作例を示す。なお、図２２を参照して説明された動作例と同様の動作の説明は省略され、以下、異なる動作について詳細に説明する。
【０１５６】
動作Ｓ８０３において、制御装置７１０は、通信端末７０３が通信するデータ網７０４に応じて、通信が経由するＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０を選択する。また、制御装置７１０は、選択したＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０を経由するベアラの識別情報の割り当てを行う。
【０１５７】
動作Ｓ８１０、Ｓ８１１において、制御装置７１０は、図３１、図３２を参照して説明された上述の動作で、トランスポートネットワーク７６０、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０を制御する。
【０１５８】
図３４は、第４実施形態の他のシステム構成の例を示す。
【０１５９】
図３０のシステム構成の例では、仮想的に構築されたＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１、７４０−２は、コアシステム７０１に配置されている。これに対して、図３４のシステム構成例では、仮想的に構築されたＵプレーン用Ｓ−ＧＷの一部（例えば、図３４のＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２）が、基地局に配置される。なお、図３０の例と同様、Ｃプレーン用Ｓ−ＧＷ７３０、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１およびＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２が仮想Ｓ−ＧＷ７４０を構成し、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１とＵプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２それぞれにＩＰアドレスが割り当てられるのではなく、仮想Ｓ−ＧＷ７４０に対して１つのＩＰアドレス（以降、ＩＰアドレス（Ａ）とする）が割り当てられる。
【０１６０】
拡張ｅＮＢ７７１は、図３０のｅＮＢ７７０と同様の機能を有するｅＮＢ７７１０と、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２と、ＩＰｓｅｃ機能７７１２とを含む。Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２は、図３２に例示した構成と同様の構成を有する。
【０１６１】
図３４に示すシステム構成により、Ｓ−ＧＷを有さず、データ網にアクセスするためのＰ−ＧＷのみが配置されたコアシステムを、アクセスシステム７０２に近接したロケーションに配置することが可能となる。よって、アクセスシステムからのトラフィックのオフロードが容易になるという効果が得られる。
【０１６２】
以下、図３４を参照し、システム構成について説明する。なお、図３４に関する説明において、図３０と同様の構成は説明が省略される。
【０１６３】
制御装置７１０は、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−１、７４０−２を制御し、ベアラ（ＧＴＰ−Ｕトンネル）を構築する。
【０１６４】
制御装置７１０は、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に対して、ベアラに応じて、処理を切り替えるように指示する。なお、図３４の例では、識別情報がＴＥＩＤ（Ｘ）のベアラが、コアシステム７０１−２のＰ−ＧＷ７２０−２を介してデータ網７０４−２にアクセスするものとする。
【０１６５】
制御装置７１０は、宛先ＩＰアドレスがＩＰアドレス（Ａ）であり、かつ、ＴＥＩＤ（Ｘ）のパケットは、送信元ＩＰアドレスをＩＰアドレス（Ａ）に書き換え、宛先ＩＰアドレスをＰ−ＧＷ７２０−２のＩＰアドレスに書き換えることを、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に指示する。つまり、制御装置７１０は、所定のデータ網（図３４では、データ網７０４−２）との通信に関連する論理パスに属するパケットの宛先アドレスを、所定のデータ網に対応するＰ−ＧＷ（図３４では、Ｐ−ＧＷ７２０−２）のアドレスに変換するように、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に指示する。Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２は、制御装置７１０の指示に従って、所定のデータ網との通信に関連する論理パスに属するパケットの宛先アドレスを、所定のデータ網に対応するＰ−ＧＷのアドレスに変換する機能を有する。
【０１６６】
また、制御装置７１０は、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に、TEIDをＰ−ＧＷ７２０−２との通信用のＴＥＩＤに書き換えるように指示する。Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２は、当該パケットをＩＰｓｅｃ機能７７１２に転送し、当該パケットはＩＰｓｅｃ機能７７１２で暗号化される。ＩＰｓｅｃ機能７７１２は、パケットの宛先ＩＰアドレスに従って、パケットをＩＰｓｅｃＧＷ７８０−１、７８０−２のいずれに転送するかを判断する。ＩＰｓｅｃ機能７７１２は、暗号化したパケットの宛先ＩＰアドレスがＰ−ＧＷ７２０−２のアドレスに書き換えられているので、ＩＰｓｅｃＧＷ７８０−２に転送する。
【０１６７】
ＩＰｓｅｃＧＷ７８０−２は、受信したパケットの暗号化を解除し、パケットをＰ−ＧＷ７２０−２に転送する。
【０１６８】
制御装置７１０は、デフォルトの動作（例えば、宛先ＩＰアドレスがＩＰアドレス（Ａ）かつＴＥＩＤ（Ｘ）以外のパケットに対する動作）として、パケットのアドレス書き換えは実行せず、そのままの内容で転送することを、Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２に指示する。Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ７４０−２はパケットをＩＰｓｅｃ機能７７１２に転送する。ＩＰｓｅｃ機能７７１２は、パケットを暗号化する。ＩＰｓｅｃ機能７７１２は、パケットの宛先ＩＰアドレスに従って、パケットをＩＰｓｅｃＧＷ７８０−１、７８０−２のいずれに転送するかを判断する。ＩＰｓｅｃ機能７７１２は、宛先ＩＰアドレスが仮想Ｓ−ＧＷ７４０のアドレスであるＩＰアドレス（Ａ）である場合、パケットをＩＰｓｅｃ  ＧＷ７８０−１に転送する。
【０１６９】
ＩＰｓｅｃＧＷ７８０−１は、受信したパケットの暗号化を解除し、パケットをＰ−ＧＷ７２０−１に転送する。
【０１７０】
以上の動作により、図３４のように、Ｓ−ＧＷを有さず、データ網にアクセスするためのＰ−ＧＷのみが配置されたコアシステムを、アクセスシステム７０２に近接したロケーションに配置することが可能となる。よって、アクセスシステムからのトラフィックのオフロードが容易になるという効果が得られる。
【０１７１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記したそれぞれの実施形態に限定されるものではない。本発明は、各実施形態の変形・置換・調整に基づいて実施できる。また、本発明は、各実施形態を任意に組み合わせて実施することもできる。即ち、本発明は、本明細書の全ての開示内容、技術的思想に従って実現できる各種変形、修正を含む。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明はEPSベアラのような論理パスを形成してパケットの送受信を行う通信システムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１７３】
１０  Ｕプレーン用通信装置
１１  論理パスモジュール
１２  パケット転送部
１３  データ処理部
２０  制御装置
３０  Ｃプレーン用通信装置
４０  対向通信装置
５０  論理パス
１０１  論理パス管理部
１０２  カプセル化機能部
１０３  デカプセル化機能部
２０１、２０２  通信部
２０３  経路・アクション計算部
２０４  パケット転送管理部
２０５  パケット転送ルール管理部
２０６  制御部
３００  Ｕプレーン用Ｐ−ＧＷ(PDN Gateway for User plane)
３１１  ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール
３１２  スイッチ（ＯＦＳ：OpenFlow Switch）
３２０  コントローラ（ＯＦＣ:Openflow Controller）
３３０  Ｃプレーン用Ｐ−ＧＷ(PDN Gateway for Control plane)
３４０  Ｓ−ＧＷ(Serving Gateway)
３５０  ＧＴＰ−Ｕトンネル
３６０  無線基地局ｅＮＢ
３７０  ＭＭＥ
５００  Ｕプレーン用Ｓ−ＧＷ
５１１  ＧＴＰ−Ｕトンネルモジュール
５１２  スイッチ（ＯＦＳ：OpenFlow Switch）
５２０  コントローラ（ＯＦＣ:Openflow Controller）
５３０  Ｃプレーン用Ｓ−ＧＷ
５４０  Ｐ−ＧＷ
５５０  ＧＴＰ−Ｕトンネル
５６０  無線基地局ｅＮＢ
５７０  ＭＭＥ
【図１】
2015004921.tif 000003
【図２】
2015004921.tif 000004
【図３】
2015004921.tif 000005
【図４】
2015004921.tif 000006
【図５】
2015004921.tif 000007
【図６】
2015004921.tif 000008
【図７】
2015004921.tif 000009
【図８】
2015004921.tif 000010
【図９】
2015004921.tif 000011
【図１０】
2015004921.tif 000012
【図１１】
2015004921.tif 000013
【図１２】
2015004921.tif 000014
【図１３】
2015004921.tif 000015
【図１４】
2015004921.tif 000016
【図１５】
2015004921.tif 000017
【図１６】
2015004921.tif 000018
【図１７】
2015004921.tif 000019
【図１８】
2015004921.tif 000020
【図１９】
2015004921.tif 000021
【図２０】
2015004921.tif 000022
【図２１】
2015004921.tif 000023
【図２２】
2015004921.tif 000024
【図２３】
2015004921.tif 000025
【図２４】
2015004921.tif 000026
【図２５】
2015004921.tif 000027
【図２６】
2015004921.tif 000028
【図２７】
2015004921.tif 000029
【図２８】
2015004921.tif 000030
【図２９】
2015004921.tif 000031
【図３０】
2015004921.tif 000032
【図３１】
2015004921.tif 000033
【図３２】
2015004921.tif 000034
【図３３】
2015004921.tif 000035
【図３４】
2015004921.tif 000036
【国際調査報告】
2015004921.tif 000037
2015004921.tif 000038
2015004921.tif 000039
2015004921.tif 000040