(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワークの課金制御システムであって、
課金制御手段と、
複数のゲートウェイと、
前記課金制御手段と前記複数のゲートウェイとを中継する中継手段と、
を有し、
前記中継手段が前記複数のゲートウェイの各々との間に課金制御セッションを確立し、前記ゲートウェイから受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送することを特徴とする課金制御システム。
【請求項２】
前記課金制御手段は前記中継手段と直接接続することを特徴とする請求項１に記載の課金制御システム。
【請求項３】
前記中継手段は、前記課金制御手段および前記複数のゲートウェイに接続したスイッチと、前記スイッチに接続した中継サーバと、からなることを特徴とする請求項１または２に記載の課金制御システム。
【請求項４】
前記複数のゲートウェイの各々が課金用情報提供手段を有し、前記中継サーバが前記課金用情報提供手段から受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送することを特徴とする請求項３に記載の課金制御システム。
【請求項５】
前記中継手段は、前記課金制御手段および前記複数のゲートウェイに接続したスイッチと、前記スイッチに接続した制御手段と、からなることを特徴とする請求項１または２に記載の課金制御システム。
【請求項６】
前記スイッチが前記ゲートウェイから受信した課金用情報を提供する手段を有し、前記制御手段が前記課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送することを特徴とする請求項５に記載の課金制御システム。
【請求項７】
前記複数のゲートウェイの各々が課金用情報提供手段を有し、前記制御手段が前記課金用情報提供手段から受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送することを特徴とする請求項５に記載の課金制御システム。
【請求項８】
前記通信ネットワークの基地局に前記ゲートウェイが設けられていることを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の課金制御システム。
【請求項９】
通信ネットワークの課金制御方法であって、
課金制御手段と複数のゲートウェイとが中継手段により中継され、
前記中継手段が前記複数のゲートウェイの各々との間に課金制御セッションを確立し、前記ゲートウェイから受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送する、
ことを特徴とする課金制御方法。
【請求項１０】
前記課金制御手段は前記中継手段とセッション確立により接続することを特徴とする請求項９に記載の課金制御方法。
【請求項１１】
前記中継手段が前記課金制御手段および前記複数のゲートウェイに接続したスイッチと前記スイッチに接続した中継サーバとからなり、前記中継サーバが各ゲートウェイに設けられた課金用情報提供手段から受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送する、ことを特徴とする請求項９または１０に記載の課金制御方法。
【請求項１２】
前記中継手段が前記課金制御手段および前記複数のゲートウェイに接続したスイッチと前記スイッチに接続した制御手段と、からなり、前記スイッチが課金用情報を提供する手段を有し、前記制御手段が前記課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送する、ことを特徴とする請求項９または１０に記載の課金制御方法。
【請求項１３】
前記複数のゲートウェイの各々が課金用情報提供手段を有し、前記制御手段が前記課金用情報提供手段から受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送する、ことを特徴とする請求項９または１０に記載の課金制御方法。
【請求項１４】
通信ネットワークの課金制御システムにおける中継サーバであって、
課金制御手段と複数のゲートウェイとを中継し、前記複数のゲートウェイの各々との間に課金制御セッションを確立するスイッチに接続され、
前記複数のゲートウェイの各々から前記スイッチを通して受信した課金用情報を集約する集約手段を有し、前記集約された課金用情報を前記スイッチを通して前記課金制御手段へ転送する、ことを特徴とする課金制御システムにおける中継サーバ。
【請求項１５】
通信ネットワークの課金制御システムにおけるスイッチに接続された制御装置であって、
前記スイッチは、課金制御手段と複数のゲートウェイとを中継し、前記複数のゲートウェイの各々との間に課金制御セッションを確立し、
前記ゲートウェイから前記スイッチを通して受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ送信する集約手段を有することを特徴とする課金制御システムにおける制御装置。
【請求項１６】
請求項１−８にいずれか１項に記載の課金制御システムにおける前記通信システムの基地局であって、
前記ゲートウェイと、
前記中継手段に対して、前記ゲートウェイの課金用情報を送信する手段と、
を有することを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信ネットワークにおける課金制御に係り、特に課金制御機能の負荷軽減を目的とした課金制御方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥ(Long Term Evolution)の課金制御は、ポリシ課金ルール機能(ＰＣＲＦ：Policy and Charging Rules Function）と、外部パケットデータネットワークに接続するためのＰＤＮゲートウェイ(Ｐ−ＧＷ：Packet data network Gateway)内のポリシ課金施行機能(ＰＣＥＦ：Policy and Charging Enforcement Function)と、により行われている（非特許文献１）。
【０００３】
たとえば、図１に示すように、モバイルコアネットワークにおけるＰＣＲＦがユーザのパケットに適用するポリシ情報や課金ルールを決定し、複数のＰ−ＧＷ内のＰＣＥＦがそれぞれカウントしたパケット数を課金のための情報としてＰＣＲＦへ通知する。
【０００４】
また、特許文献１に開示された通信システムでは、ＰＣＲＦサーバの負荷を削減する呼接続方法が採用されている。すなわち、セレクタＰＣＲＦサーバと複数のプロバイダＰＣＲＦサーバとを設け、セレクタＰＣＲＦサーバがリソース要求を発呼側と着呼側のそれぞれのプロバイダＰＣＲＦサーバへ送信することで，負荷の軽減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８８９６１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】3GPP TS23.203 v11.6.0(2012-06)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１に示すような課金制御システムでは、Ｐ−ＧＷの個数が増加するに伴って、ＰＣＲＦとＰＣＥＦとの間に生成するセッション数も増加し、ＰＣＲＦの負荷が増大するという問題がある。また、特許文献１の通信システムにおいても、同様に、アクセスゲートウェイの個数が増えると、セレクタＰＣＲＦサーバに対するセッション数が増加し、セレクタＰＣＲＦサーバの負荷が増大するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、課金制御を行う機能の処理負荷を軽減することができる課金制御方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による課金制御システムは、通信ネットワークの課金制御システムであって、課金制御手段と、複数のゲートウェイと、前記課金制御手段と前記複数のゲートウェイとを中継する中継手段と、を有し、前記中継手段が前記複数のゲートウェイの各々との間に課金制御セッションを確立し、前記ゲートウェイから受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送することを特徴とする。
本発明による課金制御方法は、通信ネットワークの課金制御方法であって、課金制御手段と複数のゲートウェイとが中継手段により中継され、前記中継手段が前記複数のゲートウェイの各々との間に課金制御セッションを確立し、前記ゲートウェイから受信した課金用情報を集約して前記課金制御手段へ転送する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、課金制御機能のセッション数が抑制されることで課金制御機能の処理負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１はモバイルコアネットワークの概略的構成を示すネットワーク図である。
【図２】図２は本発明の第１実施形態による課金制御システムのネットワーク構成図である。
【図３】図３は第１実施形態における集約中継サーバを介したPCEF-PCRF接続手順の一例を示すシーケンス図である。
【図４】図４は本発明の第２実施形態による課金制御システムのネットワーク構成図である。
【図５】図５は第２実施形態における中継PCEF-PCRF接続手順の一例を示すシーケンス図である。
【図６】図６は本発明の第３実施形態による課金制御システムのネットワーク構成図である。
【図７】図７は本発明の第４実施形態による課金制御システムのネットワーク構成図である。
【図８】図８は第４実施形態によるト課金制御システムを適用したモバイルコアネットワークの概略的構成を示すネットワーク図である。
【図９】図９は第４実施形態において使用される基地局の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は第４実施形態におけるモバイルコアネットワークを経由したＰＤＮベアラ接続制御を示すシーケンス図である。
【図１１】図１１は第４実施形態におけるトラフィックオフロード時のＰＤＮベアラ接続制御を示すシーケンス図である。
【図１２】図１２は第４実施形態における中継サーバを介したPCEF-PCRF接続手順の一例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明によれば、複数のゲートウェイと課金制御機能との間の接続に中継手段を介した階層構造を導入することで、課金制御手段に直接接続するセッション数を低減する。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態によれば、課金制御手段であるポリシ課金ルール機能（ＰＣＲＦ）と課金用情報提供手段である複数のポリシ課金施行機能（ＰＣＥＦ）とを中継手段により階層的に接続し、中継手段はスイッチとその下に配置された中継サーバとを含む。中継サーバは各ＰＣＥＦでカウントされたパケットカウント情報をまとめて上位のＰＣＲＦへ送信する。以下、図２および図３を参照しながら本実施形態による課金制御システムについて詳細に説明する。
【００１４】
図２に示すように、本実施形態による課金制御システムは、ポリシ課金ルール機能(ＰＣＲＦ)１０と、スイッチ４０および中継サーバ６０からなる中継部と、複数のＰＤＮゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ＃１, Ｐ−ＧＷ＃２,・・・）内のポリシ課金施行機能(ＰＣＥＦ)と、からなる。スイッチ４０は、中継サーバ６０と複数のＰＣＥＦを配下におき、複数のＰＣＥＦからの情報を中継サーバ６０へ転送し、中継サーバ６０でまとめられた集約情報をＰＣＲＦ１０へ転送する。
【００１５】
一般に、ＰＣＲＦとＰＣＥＦとの間は所定のプロトコルによりセッションが確立される。以下、ＳＣＴＰ(Stream Control Transmission Protocol)によりＰＣＲＦ−ＰＣＥＦ間のセッションが確立される場合を例示し、図２に示すような中継サーバ６０を介した構成におけＰＣＲＦ−ＰＣＥＦ間のセッションの確立について説明する。
【００１６】
中継サーバ６０は、ＰＣＲＦ１０と同等のＰＣＲＦ機能と、ＰＣＥＦと同等のＰＣＥＦ機能とを備える。図３に示すように、中継サーバ６０は、Ｐ−ＧＷのＰＣＥＦに対してはＰＣＲＦ機能（中継ＰＣＲＦ）を模擬し、ＰＣＲＦ１０に対してはＰＣＥＦ機能（中継ＰＣＥＦ）を模擬する。Ｐ−ＧＷのＰＣＥＦと中継ＰＣＲＦとの間および中継ＰＣＥＦとＰＣＲＦ１０との間は、所定のプロトコルによって、コネクションが確立される。所定のプロトコルとしては、例えば、ＳＣＴＰやＴＣＰ等が挙げられる。以下では、ＳＣＴＰを用いてコネクションを確立する場合について説明する。図３に示すように、Ｐ−ＧＷのＰＣＥＦと中継ＰＣＲＦとの間および中継ＰＣＥＦとＰＣＲＦ１０との間は、それぞれＳＣＴＰプロトコルの接続手順によりセッションがそれぞれ独立に確立される。具体的には、ＰＣＥＦ／中継ＰＣＥＦから中継ＰＣＲＦ／ＰＣＲＦ１０へINITパケットが送信されることで所定の手順が開始され、ＰＣＥＦ／中継ＰＣＥＦと中継ＰＣＲＦ／ＰＣＲＦ１０との間にIP-CAN(Connectivity Access Network)セッションがそれぞれ確立される。
【００１７】
セッションが確立されると、Ｐ−ＧＷのＰＣＥＦによりＩＰフロー単位にカウントされたパケットカウント情報がスイッチ４０を介して中継サーバ６０へ転送され、中継サーバ６０が各ＰＣＥＦから受け取ったパケットカウント情報を集約し、その集約情報をスイッチ４０を通してＰＣＲＦ１０へ転送する。したがって、ＰＣＲＦ１０のセッション数は、複数のＰＣＥＦとの間ではなく、中継サーバ６０との間のセッション数に削減される。中継サーバ６０における集約操作は、たとえばＰＣＥＦからそれぞれ受け取ったパケットをそのまままとめてＰＣＲＦ１０へ送信してもよいし、ＰＣＥＦからそれぞれ受け取ったパケットのデータを抽出し、カウント情報を追加して生成した新たなパケットをＰＣＲＦ１０へ送信してもよい。
【００１８】
このように、ＰＣＲＦ１０と複数のＰＣＥＦとをスイッチを介して階層的に接続しスイッチの下に中継サーバを配置することで、ＰＣＲＦ１０およびＰ−ＧＷのＰＣＥＦを変更することなく、ＰＣＲＦ１０のセッション数を減少させることが可能となる。
【００１９】
なお、中継サーバ６０はスイッチ４０に外付けされるだけでなく、スイッチ４０に実装することも可能である。また、スイッチ４０として、オープンフロー(OpenFlow)のスイッチを用いることもできる。
【００２０】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態によれば、課金制御手段であるポリシ課金ルール機能（ＰＣＲＦ）と複数のポリシ課金施行機能（ＰＣＥＦ）とをスイッチを介して階層的に接続し、課金用情報提供手段であるスイッチのパケットカウント機能を利用してパケット数をカウントする。パケットカウント情報はコントローラへ転送されて集約され、集約情報がＰＣＲＦへ送信される。以下、図４を参照しながら本実施形態による課金制御システムについて詳細に説明する。
【００２１】
図４に示すように、本実施形態による課金制御システムは、ＰＣＲＦ１０と、スイッチ４１とスイッチ４１に接続されたコントローラ５１とからなる中継部と、複数のＰＤＮゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ＃１, Ｐ−ＧＷ＃２,・・・）内のＰＣＥＦと、からなる。図２のシステムと同一の機能部には同一参照番号を付して説明は省略する。本実施形態におけるスイッチ４１はパケットカウント機能を有し、パケットカウント情報をコントローラ５１へ送信する。コントローラ５１は集約機能を有し、集約情報を選択されたＰＣＲＦ１０へ送信する。集約機能は第１実施形態における中継サーバ６０の集約機能と同様である。
【００２２】
図５に示すように、コントローラ５１は、ＰＣＲＦ１０に対してＰＣＥＦ機能（中継ＰＣＥＦ）を模擬する。中継ＰＣＥＦとＰＣＲＦ１０との間は、ＳＣＴＰプロトコルの接続手順によりセッションが確立される。具体的には、中継ＰＣＥＦからＰＣＲＦ１０へINITパケットが送信されることで所定の手順が開始され、中継ＰＣＥＦとＰＣＲＦ１０との間にIP-CAN(Connectivity Access Network)セッションが確立される。なお、スイッチ４１のパケットカウント機能により得られたパケットカウント情報はコントローラ５１との間の制御チャネル内で送受信される。また、各Ｐ−ＧＷ内のＰＣＥＦは課金制御に関与しない。
【００２３】
このように、ＰＣＲＦ１０と複数のＰＣＥＦとをパケットカウント機能付きスイッチ４１および集約機能付きコントローラ５１を介して階層的に接続することで、ＰＣＲＦおよびＰＣＥＦを変更することなく、ＰＣＲＦ１０のセッション数を減少させることが可能となる。なお、スイッチ４１およびコントローラ５１として、オープンフロー(OpenFlow)のスイッチおよびスイッチコントローラを用いることができる。なお、スイッチ４１およびコントローラ５１にオープンフローを適用した場合、スイッチ４１のパケットカウント機能は、フロー単位でパケットをカウントすることが可能である。
【００２４】
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態によれば、課金制御手段であるポリシ課金ルール機能（ＰＣＲＦ）と複数のポリシ課金施行機能（ＰＣＥＦ）とをスイッチを介して階層的に接続し、Ｐ−ＧＷに設けられた仮想スイッチ（ｖＳＷ）のパケットカウント機能を課金用情報提供手段として利用しパケット数をカウントする。パケットカウント情報はスイッチを通してコントローラへ転送されて集約され、集約情報がＰＣＲＦへ送信される。以下、図６を参照しながら本実施形態による課金制御システムについて詳細に説明する。
【００２５】
図６に示すように、本実施形態による課金制御システムは、ＰＣＲＦ１０と、スイッチ４１とスイッチ４１に接続されたコントローラ５１とからなる中継部と、複数のＰＤＮゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ＃１, Ｐ−ＧＷ＃２, ・・・）内のＰＣＥＦと、ＰＤＮゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ＃ｎ）のＰＣＲＦおよび仮想スイッチｖＳＷと、からなる。図４のシステムと同一の機能部には同一参照番号を付して説明は省略する。本実施形態におけるＰＤＮゲートウェイＰ−ＧＷ＃ｎはフロー単位のパケットカウント機能を有する仮想スイッチｖＳＷを有し、パケットカウント情報をスイッチ４１を通してコントローラ５１へ送信する。コントローラ５１は集約機能を有し、集約情報を選択されたＰＣＲＦ１０へ送信する。集約機能は第１実施形態における中継サーバ６０の集約機能と同様である。
【００２６】
このように、ＰＤＮゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ＃ｎ）の仮想スイッチｖＳＷにおけるパケットカウント機能を利用することで、第２実施形態と同様にＰＣＲＦ１０のセッション数を減少させることが可能となる。なお、スイッチ４１およびコントローラ５１として、オープンフロー(OpenFlow)のスイッチおよびスイッチコントローラを用いることもできる。
【００２７】
４．第４実施形態
ＰＣＥＦを含むＰＤＮゲートウェイＰ−ＧＷはモバイルコアネットワーク内のものだけではなく、基地局に設けられたＰＤＮゲートウェイであってもよい。以下、ＬＩＰＡ(Local IP Access)あるいはＳＩＰＴＯ(Selected IP Traffic Offload)と呼ばれるトラフィックオフロード機能（3GPP TR23.829 v10.0.0(2011-03)および3GPP TS23.401 v10.0.0(2010-06)を参照）をサポートした基地局内のオフロード用ＰＤＮゲートウェイＰ−ＧＷ（以下、ＰＯ−ＧＷという。）を一例として取り上げる。
【００２８】
本発明の第４実施形態によれば、このような基地局におけるＰＯ−ＧＷ内のＰＣＥＦに対しても、上述した第１〜第３実施形態と同様の課金制御システムを適用することができる。以下、図７を参照しながら本実施形態による課金制御システムについて詳細に説明する。
【００２９】
図７には、一例として、上記第１実施形態のシステム（図２）におけるＰ−ＧＷにＰＯ−ＧＷが混在する場合のシステム構成が示されている。図２と同じ機能には同じ参照番号を付して説明は省略する。このようにＰＯ−ＧＷ＃１および＃２内のＰＣＥＦについても、Ｐ−ＧＷの場合と同様に、スイッチ４０がＰＯ−ＧＷ＃１、Ｐ−ＧＷ＃１およびＰＯ−ＧＷ＃３のＰＣＥＦからのパケットカウント情報をそれぞれ中継サーバ６０へ転送し、中継サーバ６０からの集約情報をＰＣＲＦ１０へ転送する。
【００３０】
従って、第１実施形態と同様に、ＰＣＲＦ１０と複数のＰＣＥＦとをスイッチ４０を介して階層的に接続し、スイッチ４０の下に中継サーバ６０を配置することで、ＰＣＲＦおよびＰＣＥＦを変更することなく、ＰＣＲＦ１０のセッション数を減少させることが可能となる。ＰＯ−ＧＷについては、第２および第３実施形態であっても同様に適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００３１】
ＰＯ−ＧＷを含む基地局は主にユーザ側に設置されるので、ＰＯ−ＧＷの普及に伴ってＰＣＥＦの数が急増する可能性がある。このような状況において、本実施形態によれば、ＰＣＲＦに直接接続されたセッション数を削減できる。
【００３２】
以下、図面を参照しながら本実施形態におけるＰＯ−ＧＷへのアクセス方法について説明するが、各機能の表記には以下の記号を使用するものとする。
ＵＥ：User Equipment（移動端末）
ｅＮＢ：eNodeB（基地局）
ＰＯ−ＧＷ：Packet Offload Gateway（パケットオフロード用ゲートウェイ）
ＰＦＳ：Programmable Flow Switch（スイッチ）
Ｓ−ＧＷ：Serving Gateway(在圏ゲートウェイ)
Ｐ−ＧＷ：Packet data network Gateway（ＰＤＮゲートウェイ）
ＭＭＥ：Mobility Management Entity（モビリティ管理機能）
ＤＮＳ：Domain Name System（名前解決システム）
ＨＳＳ：Home Subscriber Server（加入者情報管理サーバ）
ＡＰＮ：Access Point Name（アクセスポイント名）
【００３３】
４．１）システム構成
図８に示すように、本実施形態によるシステムは、基地局７０、モバイルコアネットワーク２０および移動端末ＵＥからなり、基地局７０およびモバイルコアネットワーク２０が外部パケットデータネットワーク３０に接続可能である。基地局７０は、後述するように、ＰＯ−ＧＷ機能とｅＮＢ機能とを有し、モバイルコアネットワーク２０は、Ｓ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ、ＭＭＥ、ＤＮＳ、ＨＳＳ、スイッチ４０およびＰＣＲＦ１０を含む。移動端末ＵＥは、モバイルコアネットワーク２０のＰ−ＧＷを通して外部パケットデータネットワーク３０と接続可能であるが、後述するネットワーク側の動作変更により基地局７０のＰＯ−ＧＷを通して外部パケットデータネットワーク３０に直接接続することもでき、いずれの場合もＰ−ＧＷ／ＰＯ−ＧＷのＰＣＥＦとＰＣＲＦ１０とにより課金制御が行われる。以下、外部パケットデータネットワークとしてインターネットを例示する。
【００３４】
図９に基地局７０の機能構成の一部を示す。基地局７０は、移動端末ＵＥとの間のパケット通信を行うパケット送受信インタフェース７０１、パケットオフロード時にパケットデータの経路を切り替える転送部７０２、モバイルコアネットワーク２０との間でパケットを送受信するパケット中継部７０３、パケットオフロード部７０４、および、無線アクセス制御管理部７０５を有する。基地局７０のｅＮＢ機能はパケット送受信インタフェース７０１、パケット中継部７０３および無線アクセス制御管理部７０５により実現され、ＰＯ−ＧＷ機能は転送部７０２およびパケットオフロード部７０４により実現される。なお、基地局７０には制御部（図示せず。）が設けられ、基地局の全体的動作を制御する。
【００３５】
パケットオフロード部７０４はＰＯ−ＧＷに対応し、オフロード時に転送部７０２がパケットデータをパケットオフロード部７０４へ転送することで、トラフィックをインターネット３０へ流してモバイルコアネットワーク２０の負荷軽減を実現する。なお、図９に示すように、モバイルコアネットワーク２０の制御信号により転送部７０２およびパケットオフロード部７０４が制御される。ここでは、基地局７０がＰＯ−ＧＷ機能を有することはネットワーク側で予め知られているものとする。
【００３６】
４．２）ＰＤＮベアラ接続制御
次に、図１０および図１１に示すＰＤＮベアラ接続制御シーケンスを参照しながら、本実施形態による制御の概略について説明する。図１０は既存のＬＴＥネットワークにおけるＰＤＮベアラ接続制御シーケンス、図１１はオフロード時のＰＤＮベアラ接続制御シーケンスであり、それぞれモバイルコアネットワーク２０のＰ−ＧＷ、基地局７０のＰＯ−ＧＷを通して、移動端末ＵＥとインターネット３０との接続を実現する。基地局の動作の観点からは、モバイルコアネットワーク２０の制御に従って移動端末ＵＥがＰＯ−ＧＷにアクセスすれば、基地局７０の転送部７０２がパケットデータの経路をパケット中継部７０３からパケットオフロード部７０４へ切り替える。ただし、図１０および図１１におけるＰＤＮベアラ接続制御シーケンスの各動作内容は、Ｐ−ＧＷとＰＯ−ＧＷの相違だけであるから、同じ動作番号Ｓ１−Ｓ１６を付している。
【００３７】
図１０における既存のＬＴＥにおけるＰＤＮベアラ接続制御では、まず、ＭＭＥは、基地局７０を通して移動端末ＵＥからＰＤＮ接続要求メッセージ(PDN Connectivity Request)を受信すると（動作Ｓ１）、ＨＳＳに対して加入者情報要求メッセージ(Subscriber Information Request)を送信する（動作Ｓ２）。それに対してＨＳＳから応答メッセージ(Subscriber Information Response)を受信すると（動作Ｓ３）、ＭＭＥは、自局に紐付くＤＮＳへＤＮＳ要求メッセージ(DNS Request)を送信し（動作Ｓ４）、その応答メッセージ(DNS Response)を受信する（動作Ｓ５）。図１０では、ベアラ設定先のＳ−ＧＷおよびＰ−ＧＷのＩＰアドレスが選択される。
【００３８】
続いて、ＭＭＥはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたＳ−ＧＷへ送信し（動作Ｓ６）、Ｓ−ＧＷはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたＰ−ＧＷへ送信する（動作Ｓ７）。Ｐ−ＧＷのＰＣＥＦは中継サーバ６０の中継ＰＣＲＦとの間で、中継サーバ６０の中継ＰＣＥＦはＰＣＲＦ１０との間でそれぞれIP-CANセッションを確立すると（動作Ｓ８）、セッション生成応答メッセージ(Create Session Response)をＳ−ＧＷへ返す（動作Ｓ９）。
【００３９】
なお、Ｐ−ＧＷのＰＣＥＦと中継サーバ６０の中継ＰＣＲＦとの間および中継サーバ６０の中継ＰＣＥＦとＰＣＲＦ１０との間のIP-CANセッションは、図１２に示すＳＣＴＰプロトコルにより確立されるが、これは図３に示す第１実施形態の場合と実質的に同じであるから説明は省略する。
【００４０】
続いて、Ｓ−ＧＷはCreate Session ResponseをＭＭＥへ返す（動作Ｓ１０）。ＭＭＥは、Ｓ−ＧＷからCreate Session Responseを受信すると、基地局７０のｅＮＢに対して無線ベアラ設定要求／ＰＤＮ接続要求受入れメッセージ(Bearer Setup Request/PDN Connectivity Accept)を送信する（動作Ｓ１１）。Bearer Setup Request/PDN Connectivity Acceptを受信すると、基地局７０のｅＮＢは、ＲＲＣ接続再構成メッセージ(RRC Connection Reconfiguration)を移動端末ＵＥへ送信する（動作Ｓ１２）。ｅＮＢは、その応答としてＲＲＣ接続再構成完了メッセージ(RRC Connection Reconfiguration Complete)を受信すると（動作Ｓ１３）、ＰＤＮ接続応答メッセージ(PDN Connectivity Response)をＭＭＥへ送信し（動作Ｓ１４）、さらに、移動端末ＵＥはＰＤＮ接続完了メッセージ(PDN Connectivity Complete)を含む直接転送メッセージ(Direct Transfer)をｅＮＢへ送信し（動作Ｓ１５）、ｅＮＢはPDN Connectivity CompleteをＭＭＥへ送信する（動作Ｓ１６）。こうして移動端末ＵＥからｅＮＢおよびＳ−ＧＷを介してＰ−ＧＷまでの間のベアラ設定が完了する。このときの基地局７０の転送部７０２は、パケット送受信インタフェース７０１とパケット中継部７０３との間でパケットを転送する。
【００４１】
こうして、モバイルコアネットワーク２０内のＰ−ＧＷのＰＣＥＦは、中継サーバ６０の中継ＰＣＲＦおよび中継ＰＣＥＦを介してＰＣＲＦ１０との間で接続を確立し、第１実施形態で述べたようにパケットカウント情報に基づく課金制御が行われる。
【００４２】
一方、図１１におけるオフロード時のＰＤＮベアラ接続制御では、ＭＭＥは、基地局７０を通して移動端末ＵＥからＰＤＮ接続要求メッセージ(PDN Connectivity Request)を受信すると（動作Ｓ１）、ＨＳＳに対して加入者情報要求メッセージ(Subscriber Information Request)を送信する（動作Ｓ２）。それに対してＨＳＳから応答メッセージ(Subscriber Information Response)を受信すると（動作Ｓ３）、ＭＭＥは、自局に紐付くＤＮＳへＤＮＳ要求メッセージ(DNS Request)を送信し（動作Ｓ４）、その応答メッセージ(DNS Response)を受信する（動作Ｓ５）。図１１では、ベアラ設定先のＳ−ＧＷおよびＰＯ−ＧＷのＩＰアドレスが選択される。
【００４３】
続いて、ＭＭＥはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたＳ−ＧＷへ送信し（動作Ｓ６）、Ｓ−ＧＷはセッション生成要求メッセージ(Create Session Request)を選択されたＰＯ−ＧＷ（基地局７０）へ送信する（動作Ｓ７）。ＰＯ−ＧＷのＰＣＥＦは中継サーバ６０の中継ＰＣＲＦとの間で、中継サーバ６０の中継ＰＣＥＦはＰＣＲＦ１０との間でそれぞれIP-CANセッションを確立すると（動作Ｓ８）、セッション生成応答メッセージ(Create Session Response)をＳ−ＧＷへ返す（動作Ｓ９）。
【００４４】
なお、ＰＯ−ＧＷのＰＣＥＦと中継サーバ６０の中継ＰＣＲＦとの間および中継サーバ６０の中継ＰＣＥＦとＰＣＲＦ１０との間のIP-CANセッションは、図１２に示すＳＣＴＰプロトコルにより確立されるが、これは図３に示す第１実施形態の場合と実質的に同じであるから説明は省略する。
【００４５】
続いて、Ｓ−ＧＷはCreate Session ResponseをＭＭＥへ返す（動作Ｓ１０）。ＭＭＥは、Ｓ−ＧＷからCreate Session Responseを受信すると、基地局７０のｅＮＢに対して無線ベアラ設定要求／PDN接続要求受入れメッセージ(Bearer Setup Request/PDN Connectivity Accept)を送信する（動作Ｓ１１）。Bearer Setup Request/PDN Connectivity Acceptを受信すると、基地局７０のｅＮＢは、ＲＲＣ接続再構成メッセージ(RRC Connection Reconfiguration)を移動端末ＵＥへ送信する（動作Ｓ１２）。ｅＮＢは、その応答としてRRC接続再構成完了メッセージ(RRC Connection Reconfiguration Complete)を受信すると（動作Ｓ１３）、ＰＤＮ接続応答メッセージ(PDN Connectivity Response)をＭＭＥへ送信し（動作Ｓ１４）、さらに、移動端末ＵＥはＰＤＮ接続完了メッセージ(PDN Connectivity Complete)を含む直接転送メッセージ(Direct Transfer)をｅＮＢへ送信し（動作Ｓ１５）、ｅＮＢはPDN Connectivity CompleteをＭＭＥへ送信する（動作Ｓ１６）。こうして移動端末ＵＥからｅＮＢを介してＰＯ−ＧＷまでの間のベアラ設定が完了する。このときの基地局７０の転送部７０２は、パケット送受信インタゲース７０１とパケットオフロード部７０４との間でパケットを転送する。
【００４６】
こうして、基地局７０内のＰＯ−ＧＷのＰＣＥＦは、中継サーバ６０の中継ＰＣＲＦおよび中継ＰＣＥＦを介してＰＣＲＦ１０との間で接続を確立し、第１実施形態で述べたようにパケットカウント情報に基づく課金制御が行われる。
【００４７】
４．３）オフロード実現方法
本実施形態によれば、図１１に示すトラフィックオフロードを実現するために、ＰＤＮベアラ接続制御シーケンスの動作Ｓ２−Ｓ５のいずれかにおいて、最終的にＰＤＮゲートウェイとなるＩＰアドレスをＰＯ−ＧＷに決定すればよい。このオフロードは、たとえば次に示す３つの方法により実現することができる。
【００４８】
オフロード方式Ａ：ＤＮＳの機能として、移動端末ＵＥがアタッチ要求を行った基地局の識別情報ＩＤに基づいてＰＤＮゲートウェイとなるＩＰアドレス（Ｐ−ＧＷあるいはＰＯ−ＧＷ）をＭＭＥに返す機能を追加する。
【００４９】
オフロード方式Ｂ：ＭＭＥの機能として、ＰＯ−ＧＷを有する基地局であることを示す属性情報および位置情報に基づいて、接続すべきＰＤＮゲートウェイを判断する機能を追加する。たとえば、ＭＭＥが、図１０および図１１に示すシーケンスの動作Ｓ５でＤＮＳから受け取るＰ−ＧＷ/ＰＯ−ＧＷのアドレスリストから属性情報や位置情報などの情報に基づいてＰ−ＧＷ/ＰＯ−ＧＷのＩＰアドレスを選択する。
【００５０】
オフロード方式Ｃ：ＨＳＳの機能として、ＰＯ−ＧＷを有する基地局であることを示す属性情報に基づいて、接続すべきＰＤＮゲートウェイの情報を変更する機能を追加する。たとえば、図１０および図１１に示すシーケンスの動作Ｓ２のＨＳＳへの問い合わせ時に、ＨＳＳはＭＭＥから属性情報を受け取り、デフォルトＰＤＮをＰ−ＧＷ/ＰＯ−ＧＷのＩＰ／ＡＰＮに設定したレスポンスをＭＭＥに返す。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明はモバイルコアネットワークの課金制御システムに適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  ＰＣＲＦ（ポリシ課金ルール機能）
２０  モバイルコアネットワーク
３０  パケットデータネットワーク
４０  スイッチ
４１  スイッチ
５０  コントローラ
５１  集約機能付きコントローラ
６０  中継サーバ
７０  基地局
【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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【図１１】
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【図１２】
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