JP6945296B2 - ネットワークエレメントシステム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークエレメントシステム、ネットワークエンティティ、およびそれらに関連した方法に関する。

図１に概略を示す種類の従来のモバイル通信アーキテクチャ１０では、携帯電話等の移動ユーザ装置（すなわちＵＥ）１２は、進化型基地局、例えばＬＴＥの場合にはｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ（すなわち、ｅＮｏｄｅＢ）１４と通信する。ｅＮｏｄｅＢ１４は、コアモバイル通信ネットワークに接続し、ＵＥ１２にそのコアネットワークと通信させる。図１の横破線は、図のアーキテクチャ中のコアネットワークの境界線を示す。つまり、コアネットワークのエレメントは横破線の上に示され、コアネットワーク外のエレメントは横破線の下に示されている。

ＵＥ１２はｅＮｏｄｅＢ１４に接続し、前記モバイルネットワークへの無線接続を確立する。そして、ＵＥ１２は、ＵＥ１２とモバイルネットワーク間のネットワーク接続をセットアップするために、ｅＮｏｄｅＢ１４に接続されたモビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）１６にアタッチしてもよい。一旦ＭＭＥ１６へのネットワークアタッチが確立されたら、ＵＥ１２は、コアネットワークのサービングゲートウェイ（ＳＧＷ）１８にデータセッションを供給するよう指示するデータサービスを、ＭＭＥ１６に要求してもよい。ＳＧＷ１８は、ＵＥ１２用のデータ接続性をインターネット等の外部パケットデータネットワーク（ＰＤＮ）に供給する一つ以上のパケットデータネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）２２、２２’、２２”に順に接続する。

ＭＭＥ１６は、ＵＥ１２が最初にネットワークにアタッチする際のＵＥ１２のデータセッション要求用のＳＧＷの選択を担い、またＵＥ１２が移動する際にはｅＮｏｄｅ間での譲渡管理を担う。また、ＭＭＥ１６は、そのネットワークに接続しようとするユーザを確認するために、ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）２０と接続する。ＭＭＥ１６は、ｅＮｏｄｅＢ１４とＰＧＷ２２、２２’、２２”間のインターネットプロトコル（ＩＰ）トランスポートトンネル（ベアラとして知られている）のセットアップおよび解除にも関与し、ＵＥ１２がアイドル状態にある場合にはＵＥ１２のページングを担う。

ＳＧＷ１８は、ＵＥ１２と一つ以上のＰＧＷ２２、２２’、２２”間のユーザデータパケットの送信および転送を担う。ＵＥ１２がアイドル状態にあるとき、ＳＧＷ１８は下りデータ経路において最後のアクティブなエレメントであるため、ＵＥ１２を対象とする下りデータがＳＧＷ１８に到着したら、ＵＥ１２のページングをＭＭＥ１６によって作動させる。

各ＰＧＷ２２、２２’、２２”は、ネットワークにおいてポリシールールおよび課金の実行を担うポリシー／課金ルール機能（ＰＲＣＦ）２４と通信する。ＰＧＷは、ＵＥ１２へのユーザＩＰアドレス割り当てを担う。ＳＧＷ１８およびＰＧＷ２２、２２’、２２”は、自身らを識別するネットワークＩＰアドレスを実行させる。

データパケットは、ＵＥ１２およびＰＧＷ２２、２２’、２２”のうち関連する一つとの間で、ＵＥ１２および前記の関連ＰＧＷ２２、２２’、２２”間でセットアップされたそれぞれのＩＰトランスポートトンネルを通じて（ＳＧＷ１８を介して）送信される。これらのＩＰトランスポートトンネルは、ＵＥ１２のデータセッションと関連づけられたｅＮｏｄｅＢ１４やＳＧＷ１８やＰＧＷ２２、２２’、２２”のそれぞれのネットワークアドレス間でＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を使用しながら、割り当てられたユーザＩＰアドレス付きのパケットを上記トンネルを通じてトンネリングさせることによって、ユーザのトラフィック（データパケット）を送信する。

一旦ＵＥ１２がｅＮｏｄｅＢ１４を介してコアネットワークにアッタッチされたら、ＭＭＥ１６は、ＵＥ１２がアクセスを要求している外部ＰＤＮに向かうＧＴＰトンネルをセットアップすることを、関連ＰＧＷ２２、２２’、２２”を介してＳＧＷ１８に求める。ＵＥ１２とＰＤＮ間のこの最初の接続はデフォルトベアラとして知られており、「最善の努力」のサービス品質（ＱｏＳ）を有する。

これを行うために、ＳＧＷ１８は、ＳＧＷ１８のネットワークＩＰアドレスを有するコントロールメッセージを関連ＰＧＷ２２、２２’、２２”に送信する。関連ＰＧＷ２２、２２’、２２”は、ＰＧＷのネットワークＩＰアドレスに応答し、このベアラまたは接続にそれらのアドレスを用いる。

一旦これが完了したら、ＳＧＷ１８はＭＭＥ１６に対して、ＧＴＰトンネルがセットアップされたことを確認し、ＭＭＥ１６は、ＳＧＷ１８のアドレスを有するＵＥ１２用の初期コンテキストをｅＮｏｄｅＢ１４にてセットアップする。デフォルトベアラはその後、例えばボイスまたはビデオデータを送信するための、ユーザが要求する何らかの専用ベアラ（特定のＱｏＳ特性を有する追加的接続）を有するよう修正される。一旦これが完了したら、ＳＧＷ１８はＭＭＥ１６に対して確認し、ベアラリソースが確立される。このように、ＳＧＷ１８経由でＵＥ１２からＰＧＷ２２、２２’、２２” のうち正しいものへ、データトラフィックを送信することができる。

ＵＥ１２は、二つ以上のＰＤＮにアクセスするために、二つ以上のＰＧＷ２２、２２’、２２”と同時に接続してもよい（図１に示すように）。ＰＧＷ２２、２２’、２２”はそれぞれ、異なったＰＤＮに関する一つ以上のアクセスポイントネーム（ＡＰＮ）と関連付けられてもよい。例えば、ＰＧＷ２２は、公衆インターネットに関するＡＰＮと関連付けられてもよく、ＰＧＷ２２’は、企業のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に関するＡＰＮと関連付けられてもよく、ＰＧＷ２２”は、企業のインターネットプロトコル（ＩＰ）電話回線ネットワークに関するＡＰＮと関連付けられてもよい。または、ある一つのＰＧＷが、複数のＡＰＮに一度にサービスを供給してもよい。

上記のように、それぞれ異なるＰＧＷが少なくとも一つの異なるＡＰＮに関連付けられる。ＵＥ１２には、ＡＰＮごとに異なるユーザＩＰアドレスが割り当てられるが、前記ＩＰアドレスはＵＥ１２が一つ以上のＰＧＷを経由してアクセス要求し、セッションセットアップ時間にＭＭＥ１６によってＵＥ１２がそれに対してディレクトされるものである。したがって、上記で述べた図１に示す例において、ＵＥ１２には、公衆インターネット、企業ＬＡＮおよび企業のＩＰ電話回線ネットワークそれぞれに異なるユーザＩＰアドレスが割り当てられる。

ＵＥ１２が移動すると、ｅＮｏｄｅＢ間の譲渡が発生する。場合によってはこれらの譲渡に続いて、ユーザトラフィックを送信するためにセットアップされたトランスポートトンネルが、異なるＳＧＷ１８間および／または異なるｅＮｏｄｅＢ１４間で切り替えられてもよい（より大きなネットワークでは、ＵＥ１２は通常一つのＳＧＷ１８に固定されるが）が、異なるＡＰＮごとにＵＥ１２に割り当てられたユーザＩＰアドレスは維持される。

上記の内容からわかるように、通信ネットワーク中のトランスポートトンネルの数が多いほど、トンネルオーバーヘッドが増えそのせいでパケットカプセル化および非カプセル化ならびにアドレスマッピングに関してユーザトラフィックの待ち時間が増える。また、同一のエンドポイントにおける同一ユーザ用の複数のユーザＩＰアドレスの管理に関する付加的オーバーヘッドもある。待ち時間というものは、ＵＥ１２およびＰＧＷ２２間のデータセッションをサポートしている端末相互間の理論接続の無線経路（ＵＥ１２およびｅＮｏｄｅＢ１４間）部が安定していないモバイル無線環境においては、特に懸念事項である。

待ち時間を減らすためにモバイル通信設計者らは、いくつかのモバイルネットワーク制御エレメント（例えばＳＧＷ１８および／またはＰＧＷ２２）を経由せずに、トランスポートトンネルを管理しユーザトラフィックをインターネットに近づけるブレイクアウトポイントをネットワークに加えた。しかしながら、こういったブレイクアウトポイントを加えることで、合法的傍受（ＬＩ）や課金のための管理上のサポートが取り除かれるといった他の問題が生じ、基本的なモビリティ手順を必要以上に複雑にしてしまう。

ＧＰＲＳ（ジェネラルパケットラジオサービス）およびＵＭＴＳ（ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム）において、「直接トンネリング」または「一トンネル」方法によって、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）から外部ＰＤＮへの経路に沿ったトランスポートトンネルのいくつかを連続的に壊すことができ、それによって該経路における待ち時間を減らすのに役立つが、これらの方法によって、通信事業者がユーザトラフィックをＲＡＮに近づけることや、さらに待ち時間を減らすためにローカルブレイクアウトを使用することは可能にはならない。

３ＧＰＰにもまたセレクティブＩＰトラフィックオフロード（ＳＩＰＴＯ）方法が導入されており（３ＧＰＰ仕様書ナンバーＴＲ２３．８５９およびＴＲ２３．８２９で）、それによっていくつかのトラフィック型（特に低品質および低品質のサービストラフィック）用のトラフィックブレイクアウトが可能となるが、この方法は、帯域免許の条件として通信事業者が満たさなければならない一般的な法的要求事項であるＬＩをネイティブにサポートしない。

したがって、ＬＩをサポートし、モバイルネットワーク上でユーザごとに単一のユーザＩＰアドレスのみを実行させ、ネットワークモビリティマネジメント手順をサポートする一方、通信ネットワークにおいて待ち時間を減らす方法が必要となる。

本発明の第一の態様によると、モビリティマネジエメントエンティティ（ＭＭＥ）を有する無線通信ネットワークにおいて用いられるネットワークエレメントシステムが提供され、前記ネットワークエレメントシステムは、第１制御エンティティと、第２制御エンティティと、第１パケット処理エンジン（ＰＰＥ）と、第２パケット処理エンジン（ＰＰＥ）とを備え、ユーザプレーントラフィックが前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥを介して送信されるように、前記第１制御エンティティは前記第１ＰＰＥを制御するよう構成され、前記第２制御エンティティは前記第２ＰＰＥを制御するよう構成されており、前記第１制御エンティティおよび前記第２制御エンティティは前記無線通信ネットワークのコアネットワーク内に位置し、一方、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは前記コアネットワーク外に位置する。

前記第１制御エンティティは、前記第１ＰＰＥのアドレスを含む一式の制御メッセージを前記第２制御エンティティに送信し、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥ間のトランスポートトンネルをセットアップするよう構成されてもよく、前記第２制御エンティティは、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥを介してユーザプレーントラフィックを送信するために、前記第２ＰＰＥのアドレスを返すよう構成されてもよい。

前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、第１および第２ロジカルＰＰＥエレメントとして、単一のネットワークエレメントに一体化されてもよい。

この場合、前記単一のネットワークエレメントにおいて、前記第１ロジカルＰＰＥエレメントおよび前記第２ロジカルＰＰＥエレメント間には外部インターフェースが存在しない。

前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、インターネットプロトコル（ＩＰ）またはレイヤ２トンネルを用いて直接相互通信するよう構成されてもよい。

前記単一のネットワークエレメントは、前記第１制御エンティティと通信するための第１制御インターフェースと、前記第２制御エンティティと通信するための第２制御インターフェースとを備えてもよい。

前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、第１および第２ロジカルＰＰＥエレメントとして、ｅＮｏｄｅＢに一体化されるか、またはｅＮｏｄｅＢとひとまとめにされてもよい。

前記ｅＮｏｄｅＢと、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、単一のネットワークエレメントに一体化され、インターネットプロトコル（ＩＰ）またはレイヤ２トンネルを用いて直接相互通信するよう構成されてもよい。

この場合、前記ｅＮｏｄｅＢと前記第１ロジカルＰＰＥエレメントと前記第２ロジカルＰＰＥエレメント間には外部インターフェースが存在しない。

前記第１制御エンティティおよび前記第２制御エンティティは、単一の制御ネットワークエレメントに一体化されてもよい。

前記単一の制御ネットワークエレメントは、前記第１ＰＰＥと通信するための第１制御インターフェースと、前記第２ＰＰＥと通信するための第２制御インターフェースとを備えてもよい。

または、前記単一の制御ネットワークエレメントは、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥが一体化された単一のネットワークエンティティと通信するための単一の制御インターフェースを備えてもよい。

前記第１制御エンティティは、前記コアネットワーク内において、前記第１ＰＰＥに合法的傍受エンティティに対してユーザトラフィックをミラーリングさせる働きをしてもよい。

加えて、または、代わりに、前記第１ＰＰＥは、ローカルトラフィック分析エンティティに対してユーザトラフィックをミラーリングする働きをしてもよい。

前記ネットワークエレメントシステムはさらに、前記コアネットワーク内に位置する増設第２ＰＰＥを備えてもよく、前記第１制御エンティティは、前記第２ＰＰＥおよび前記増設第２ＰＰＥ間に複数のベアラをセットアップするよう構成されてもよく、前記第１制御エンティティは、どのベアラがユーザプレーントラフィックに用いられているかを決定する規則を実施するよう構成されてもよい。

前記ネットワークエレメントシステムはさらに、前記コア通信ネットワーク外に存在するコンテンツ配信ネットワーク（ＣＤＮ）サーバまたはドメイン名システム（ＤＮＳ）サーバを備えてもよく、前記第１制御エンティティは、前記コア通信ネットワークを介してよりむしろ、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥを介して前記ＣＤＮサーバまたは前記ＤＮＳサーバに関連ユーザトラフィックを送信する規則を実施するよう構成されてもよい。

前記第１制御エンティティは、前記ＣＤＮサーバまたは前記ＤＮＳサーバに送信されたトラフィックのパケット数統計を収集するよう構成されてもよい。

前記第１制御エンティティは、中央ゲートウェイエンティティよりむしろ第２制御エンティティに専用ベアラ要求を送信するよう構成されてもよく、前記第２制御エンティティは、前記第２制御エンティティにて終了したデフォルトベアラを最初にセットアップすることなく前記第２制御エンティティにて終了した専用ベアラをセットアップできるように、前記第１制御エンティティによって前記第２制御エンティティに送信された専用ベアラ要求を受け入れるよう構成されてもよい。

前記ネットワークエレメントシステムはさらに、前記第２ＰＰＥと、前記コア通信ネットワーク内に位置するゲートウェイエンティティとに関連付けられた外部ネットワークを備えてもよく、前記第１制御エンティティまたは前記第１ＰＰＥは、前記外部ネットワークへの接続を要求するデバイスの位置によって、ユーザトラフィックを、前記第２ＰＰＥに送信するかまたは前記コアネットワーク内に位置する前記ゲートウェイエンティティに送信するかを選択するよう構成されてもよい。

前記第１制御エンティティは、前記外部ネットワークにローカルなデバイスから送出された前記外部ネットワークへの接続要求を解決し、前記第２制御エンティティに照会するよう構成されてもよく、前記第２制御エンティティは、前記コア通信ネットワークに入ることなく前記外部ネットワークにトラフィックを送信するために、前記第２ＰＰＥを選択するよう構成されてもよい。

前記第１制御エンティティは、サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）制御エンティティを有してもよく、前記第２制御エンティティは、パケット配信ネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）を有してもよく、前記第１ＰＰＥは、サービングゲートウェイＰＰＥを有してもよく、前記第２ＰＰＥは、ＰＤＮゲートウェイＰＰＥを有してもよい。

本発明の第二の態様によると、第一の態様のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第１ＰＰＥが提供される。

本発明の第三の態様によると、第一の態様のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第２ＰＰＥが提供される。

本発明の第四の態様によると、第二の態様の第１ＰＰＥと、第三の態様の第２ＰＰＥとを備えるネットワークエンティティが提供される。

本発明の第五の態様によると、第一の態様のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第１制御エンティティが提供される。

本発明の第六の態様によると、第一の態様のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第２制御エンティティが提供される。

本発明の第七の態様によると、第五の態様の第１制御エンティティと、第六の態様の第２制御エンティティとを備える制御ネットワークエンティティが提供される。

以下、添付の図面を参照しつつ、厳密に例示としてのみ本発明の態様について説明する。
図１は、既知の通信ネットワークアーキテクチャの略図である。 図２は、通信ネットワークアーキテクチャの略図である。 図３は、図２と類似した、単一のパケット処理エンジンを備える通信ネットワークアーキテクチャの略図である。 図４は、図２と類似した、単一の制御エンティティを備える通信ネットワークアーキテクチャの略図である。 図５は、別の通信ネットワークアーキテクチャの略図である。 図６は、また別の通信ネットワークアーキテクチャの略図である。 図７は、また別の通信ネットワークアーキテクチャの略図である。 図８は、また別の通信ネットワークアーキテクチャの略図である。

本発明の態様について、図２〜８を参照しながら説明する。便宜上また分かり易くするために下記の説明において、ＬＴＥネットワークを説明するのに通常用いられる専門用語を用いているが、記載されている様々なエレメント、システムおよび方法は、例えば５Ｇのような他のネットワークシステムに同等に適用できると理解されるであろうし、当業者であれば下記の原理が他のネットワークシステムの同等のネットワークエンティティやエレメントに同様に適用可能であることを認識するであろう。

図２には、ネットワークアーキテクチャ１００の概略が示されている。このアーキテクチャにより、ＵＥ１０２はｅＮｏｄｅＢ１０４を介してコア通信ネットワークに接続することが可能である。図２の横破線は、コア通信ネットワークの境界線を示す。つまり、コア通信ネットワーク内に存在するコア通信ネットワークのエレメントは横破線の上に示され、コア通信ネットワーク外に存在するコア通信ネットワークのものではないエレメントは横破線の下に示されている。

図２に示されるアーキテクチャは、第１制御エンティティおよび第１パケット処理エンティティならびに第２制御エンティティおよび第２パケット処理エンティティを有するネットワークエレメントシステムを備えるが、ＬＴＥネットワークの場合には、第１制御エンティティおよび第１パケット処理エンティティは、ＳＧＷエレメント１０８ａ、１０８ｂであってもよく、第２制御エンティティおよび第２パケット処理エンティティはＰＧＷエレメント１１０ａ、１１０ｂであってもよい。ＳＧＷエレメント１０８ａ、１０８ｂは、図１のアーキテクチャのＳＧＷ１８と同等の機能を有するが、重要なことにこの機能は、二つの別個のエンティティ、つまり、制御プレーン機能を処理するＳＧＷ−ｃ（制御）エンティティ１０８ａおよびユーザプレーン機能を処理するＳＧＷ−ｕ（ユーザ）パケット処理エンティティ（ＰＰＥ）１０８ｂ間で分割されている。同様に、ＰＧＷエレメント１１０ａ、１１０ｂは、図１のアーキテクチャのＰＧＷ２０と同等の機能を有するが、ここでもまた重要なことにこの機能は、二つの別個のエンティティ、つまり、制御プレーン機能を処理するＰＧＷ−ｃ（制御）エンティティ１１０ａおよびユーザプレーン機能を処理するＰＧＷ−ｕ（ユーザ）パケット処理エンティティ（ＰＰＥ）１１０ｂ間で分割されている。ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは、コアネットワーク内に存在する一方、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂは、コアネットワーク外のｅＮｏｄｅＢ１０４に近い無線アクセスエッジにまたは企業の情報処理センター内のいずれかに通常は存在する。しかしながら、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ内のトラフィックフローは、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａにそれぞれ制御されている。

図２に示されるアーキテクチャにおいて、ＭＭＥ１０６がＵＥ１０２用のベアラのセットアップを起動したら、ＭＭＥ１０６は、Ｓ１１インターフェース上で３ＧＰＰ規格に基づいたＧＴＰ−Ｃプロトコルを用いて、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａにコンタクトをとり、そしてＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａとＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａとの間でＧＴＰ−Ｃ制御メッセージを実行させる。ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａはＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂにＳＧＷとＰＧＷ間のトンネルをセットアップさせ、ＰＧＷコンポーネント間のユーザプレーン制御インターフェース（すなわちＵｐｃ（Ｐ））と呼ばれるＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ間の新しいインターフェース上でＵＥ１０２セッションをサポートする。ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａからＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａへの制御メッセージには、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂのアドレスが含まれ、ＰＧＷ−ｃＰＰＥ１１０ａは、ＰＧＷ−ｕパケット処理エンティティ１１０ｂのアドレスを返す。そして、ｅＮｏｄｅＢ１０４およびＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ間で直接Ｓ１−Ｕトンネルがセットアップされる。このようにして、ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂおよびＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂを通して、ユーザデータトラフィックを送信することができる。

ＰＧＷコンポーネント（すなわちＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ）間の新しいＵｐｃ（Ｐ）インターフェースに加えて、ＳＧＷコンポーネント（すなわちＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ）間のユーザプレーン制御インターフェース（すなわちＵｐｃ（Ｓ））と呼ばれる２番目の新しいインターフェースが設定される。

なお、Ｕｐｃインターフェースはともに、通常は、ＳＧＷ−ｕおよびＰＧＷ−ｕエンティティ１０８ｂ、１１０ｂからのベアラ制御を実行するが、合法的傍受用のＵＰストリームの選択的ミラーリングならびにコアネットワークにベースを持つアカウンティングといったファンクションへの入力のための管理上のタギングおよびロギングも実行する。

ＳＧＷエレメント１０８ａ、１０８ｂおよびＰＧＷエレメント１１０ａ、１１０ｂをこのように別個の制御エンティティとユーザデータエンティティに分割することは、コアネットワークからのユーザデータトラフィックのブレイクアウトを可能にし、待ち時間を向上することができ、ユーザエクスペリエンスの向上につながる。このようにコアネットワークからトラフィックをオフロードすることはまた、ネットワーク容量が付随的に増加するおかげで、通信事業者にとって経済的利益をもたらす。例えば、ｅＮｏｄｅＢ１０４、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ、ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂが企業内に位置し、ＵＥ１０２が、その企業内に位置するＰＤＮへの接続を要求している場合、ユーザデータは、その企業を一度も離れることなく、ｅＮｏｄｅＢ１０４、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ、ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂを介して、ＵＥ１０２および要求されたＰＤＮ間に送信される。

ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ内のトラフィックフローは、コアネットワーク内に存在するＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａにそれぞれ制御されているので、合法的傍受（ＬＩ）やトラフィックデータ分析やマルチユーザ通信といった機能をなお実行することができ、制御プレーンエンティティ（ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａ）は、コアネットワークの管理下のままであるので、つまり、コアネットワークによって、ＬＩや分析やマルチユーザ通信等のために、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂが他のエンティティ対してユーザトラフィックをなおもミラーリングすることができる。ＬＩとしては、ユーザトラフィックを、コアネットワーク内に存在する一つ以上のＬＩエンティティに対してミラーリングし、分析としては、ユーザトラフィックを、ローカルトラフィック分析エンティティに対してミラーリングする。

図１に示す種類の従来のネットワークアーキテクチャにおいては、Ｓ５／Ｓ８インターフェーストンネルは、ＳＧＷ１８およびＰＧＷ２２、２２’、２２”間で要求され、制御メッセージおよびユーザデータが、ＳＧＷ１８およびＰＧＷ２２、２２’、２２”間で送信可能になる。

図２に示すアーキテクチャにおいては、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂは、インターネットプロトコル（ＩＰ）を用いて直接相互通信することができ、この情報を認識することができる。したがって、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂは、Ｓ５／Ｓ８ＧＴＰトンネルを相互間にセットアップする代わりに、Ｓ５／Ｓ８インターフェースを壊し、ＩＰルーティングまたはレイヤ２トンネルを介して直接通信する。このようにして、ｅＮｏｄｅＢ１０４およびＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ間のＳ１−Ｕトンネルを、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂにてＩＰルーティングによってＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂまで延長することができる。

図２に示されるとおり、また上述したとおり、ＳＧＷ−ｕエンティティ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕエンティティ１１０ｂは、コアネットワーク外に存在する。ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂは、ロジカルエレメントとして、単一のパケット処理エンジンネットワークエンティティ１１２に一体化されてもよいが、単一のパケット処理エンジンネットワークエンティティ１１２はスタンドアロンエンティティでもよいし、図３に概略を示すように、ｅＮｏｄｅＢ１０４に一体化されるか、またはｅＮｏｄｅ１０４Ｂとひとまとめにされてもよい。ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂが単一のパケット処理エンジンネットワークエンティティ１１２として、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａへの制御インターフェースとともに一体化される場合、図２で示されるＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ間のＳ５リンクを完全に取り除くことができるため、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂエレメントおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂエレメント間には外部インターフェースが存在しない。

ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂとＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂが、ｅＮｏｄｅＢ１０４に一体化されるか、またはｅＮｏｄｅ１０４Ｂとひとまとめにされる場合、更なる利益が実現される。この場合、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ間のＳ５／Ｓ８ＧＴＰトンネルを壊すまたは取り除くことが可能であるが、ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂがｅＮｏｄｅＢ１０４と一体化またはｅＮｏｄｅＢ１０４とひとまとめにされているせいで、ｅＮｏｄｅＢ１０４およびＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ間の最小限の送信オーバーヘッドもかかる。ｅＮｏｄｅＢ１０４およびＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ間の送信トンネルを壊すことができるため、ｅＮｏｄｅＢ１０４とＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂを機能的に結合することができ、Ｓ１−Ｕインターフェースを取り除くことが可能となる。この場合、ユーザデータはＳＧｉインターフェースに直接引き継がれる。したがって、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂをｅＮｏｄｅＢ１０４と一体化させた結果、要求される処理が少なくなるため、得られる処理能力を向上することができる。または、ｅＮｏｄｅＢ１０４とＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂとＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂとが真に一体化される場合、それぞれのエンティティ間の外部インターフェースは必要ない（すなわち、ｅＮｏｄｅＢ１０４、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂ、ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ間にインターフェースは存在しない）。

このアプローチは、能率および拡張性といった理由のために最適なハードウェアプラットフォーム上で各機能が実行されるように、ＩＰフロー制御およびＩＰフロー送信が制御プレーン部やユーザプレーン部に分けられるソフトウェア確定ネットワーク（ＳＤＮ）のような最近の技術革新に役立つ。

図２に示されるアーキテクチャにおいて、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは単一のＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂと関連付けられており、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは単一のＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂと関連付けられている。しかしながら、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、コアネットワーク内またはコアネットワーク外に存在する可能性のある複数の様々なＳＧＷ−ｕＰＰＥと関連付けられている可能性がある。同様に、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは、コアネットワーク内またはコアネットワーク外に存在する可能性のある複数の様々なＰＧＷ−ｕＰＰＥと関連付けられている可能性がある。ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、例えばＵＥ１０２によって用いられるｅＮｏｄｅＢ１０４を識別するセルＩＤまたはトラッキングエリアといった、ＵＥ１０２のロケーションに関する情報に設定されており、このロケーション情報に基づいて、要求されたセッションに適したＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂを選択するよう構成されている。加えて、または、代わりに、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは、例えばロケーションベースの課金目的で、例えばＵＥ１０２によって用いられるｅＮｏｄｅＢ１０４を識別するセルＩＤまたはトラッキングエリアといったＵＥ１０２のロケーションに関する情報を提供されてもよい。受信したロケーション情報に基づいて、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは、要求されたセッションに適したＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂを選択してもよい。または、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂのＩＰアドレスに基づいて、要求されたセッションに適したＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂを選択してもよい。

図４は、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａがコアネットワーク内に存在する単一の制御ネットワークエンティティ１１４に一体化されている点を除いては、図３示されるのと類似したネットワークアーキテクチャの略図である。ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａが、図４に示されるとおり単一の制御ネットワークエンティティ１１４に一体化されている場合、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａおよびＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ｃ間のＳ５リンクを完全に取り除くことができる。図４に示されるように、制御ネットワークエンティティ１１４は、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ（これらのエンティティが別個のエンティティとして設けられていようと、単一の一体化されたパケット処理エンジンネットワークエンティティ１１２として設けられていようと）への別個のインターフェースとして、ＵＰｃ（Ｓ）およびＵＰｃ（Ｐ）の両方をサポートしてもよい。または、単一の制御ネットワークエンティティ１１４は、単一の制御ネットワークエンティティ１１４および、一体化されたパケット処理エンジンネットワークエンティティ１１２またはＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂのいずれかとの間の新しいインターフェースｘＵＰｃとして、ＵＰｃ（Ｓ）およびＵＰｃ（Ｐ）を必要に応じて結合してもよい。

図５は、複数のＰＧＷ−ｕＰＰＥが単一のＰＧＷ−ｃエンティティと関連付けられたネットワークアーキテクチャインプリメンテーションの略図である。図５のインプリメンテーションにおいては、図２〜４等のものと類似したエレメントが用いられており、同じ参照符号が図５の同様のエレメントに付されている。

図５のインプリメンテーション３００において、ＰＧＷ−ｃ１１０ａは、コアネットワーク外に（例えば企業内に）存在する第１ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂと、コアネットワーク内に存在する第２ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ’に関連付けられている。ＰＧＷ−ｃ１１０ａとＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂとＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ’からなるＰＧＷは、単一のＡＰＮ、例えばインターネットと関連付けられている。

ｅＮｏｄｅＢ１０４と、ＡＰＮと関連付けられたＰＧＷとの間の接続の初期のセットアップの間、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａによって、ｅＮｏｄｅＢ１０４とコアネットワーク内に存在するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ’との間にデフォルトベアラを設けてもよい。一方、ｅＮｏｄｅＢ１０４とコアネットワーク外に存在するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂとの間に最初にデフォルトベアラをセットアップすることなく、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａによって、ｅＮｏｄｅＢ１０４とコアネットワーク外に存在するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂとの間に専用ベアラを設けてもよい。または、ｅＮｏｄｅＢ１０４とコアネットワーク外に存在するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂとの間にデフォルトベアラをセットアップし、ｅＮｏｄｅＢ１０４とコアネットワーク内に存在するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ’との間に最初にデフォルトベアラを設けることなく、ｅＮｏｄｅＢ１０４とコアネットワーク内に存在するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ’との間に専用ベアラを設けることもできる。または、ｅＮｏｄｅＢ１０４と、各ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂおよび１１０ｂ’との間に専用ベアラを設けることもできる。その詳細については下記に述べる。

どのベアラが用いられ、そのためＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂと１１０ｂ’のどちらがユーザトラフィックに用いられるのかを定めるために、トラフィックフローテンプレート（ＴＦＴ）規則をＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａまたはＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂによって実施することができる。例えば、ＴＦＴ規則は、特定のカテゴリーのユーザトラフィックが専用ベアラを用いてＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂを介して送信されるよう、例えば、企業を決して離れることなく様々なカテゴリーのユーザトラフィックがデフォルトベアラを用いてコアネットワーク内に存在するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ’を介して送信されるよう、命令することが可能である。ＴＦＴ規則は通常、ＵＥ１２またはＰＧＷ２２によって、既知のネットワークアーキテクチャ（図１に示されるような）において実施されるが、ＳＧＷエンティティによって実施されることは従来なかった。ここで説明したように、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａまたはＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂによってＴＦＴ規則を実施することは、新しい概念であり、ユーザトラフィックの選択的ブレイクアウトによって、コアネットワーク内の効率および容量が向上される。

ＳＧＷ制御およびＰＰＥエンティティ１０８ａ、１０８ｂならびにＰＧＷ制御およびＰＰＥエンティティ１１０ａ、１１０ｂを備えるネットワークエレメントシステムを用いることにより、ユーザトラフィックが、コンテンツ配信ネットワーク（ＣＤＮ）サーバまたはドメイン名システム（ＤＮＳ）サーバに対してブレイクアウトすることが可能になる。以下に図６を参照して説明する。図６のインプリメンテーションにおいては、図２〜５等のものと類似したエレメントが用いられており、同じ参照符号が図６の同様のエレメントに付されている。

図６に概略を示すインプリメンテーション４００において、ＣＤＮ１２０（ＣＤＮ１２０は、例えば、標準送信ＣＤＮとして実行、またはコンテンツセントリックネットワーキング（ＣＣＮ）もしくはインフォメーションセントリックネットワーキング（ＩＣＮ）技術を用いて実行されてもよい）は、コアネットワーク外、例えば、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０bも収容する企業内に存在する。ＣＤＮ１２０により、コンテンツ、例えば動画や音楽といったデジタルメディアへのアクセスが可能となる。コンテンツは、インターネットでアクセスできるコンテンツサーバから入手可能であってもよいが、例えば、待ち時間短縮やサービス品質の向上やコスト削減のために、コアネットワークを介してというよりはむしろ、ローカルＣＤＮ１２０からユーザ要求によってコンテンツを供給する方が便利である。

初めに、デフォルトベアラが、ＳＧＷ−ｃ１０８ａによってｅＮｏｄｅＢ１０４およびＰＧＷ２２間に確立される。従来どおり、ｅＮｏｄｅＢ１０４およびＰＧＷ２２間には専用ベアラを一つ以上、この段階でまたは後にセットアップしてもよい。

一旦ベアラがセットアップされたら、ＳＧＷ−ｃ１０８ａは、ユーザ毎の上りリンクと下りリンクトンネル情報を認識する。そして、ＳＧＷ−ｃ１０８ａは、動画のような特定のコンテンツに対する要求といった関連ユーザトラフィックをＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂからＣＤＮサーバ１２０へ迂回させるために、ＴＦＴ規則を実施することができる。ＣＤＮサーバ１２０は、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂに要求されたコンテンツと、要求をしているＵＥ１０２へそれ以降の送信用ｅＮｏｄｅＢ１０４に転送されたこの下りリンクトラフィックとをストリーミングすることによって応答する。重要なことに、課金といった目的のために、始めのコンテンツ要求は関連ＰＧＷ２２に転送されてもよい。または、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、ＣＤＮ１２０に渡されたトラフィックのパケット数統計を集めるよう構成されてもよく、したがってＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａからの直接の課金もまた可能である。いずれにしても、要求されたコンテンツは、要求しているＵＥ１０２に（より）ローカルなＣＤＮ１２０によって配信され、それによって、コンテンツ配信における待ち時間短縮やサービス品質の向上が可能となり、その一方、コアネットワークを介してトラフィックを送ることは一切避けられる。

ＤＮＳ要求に対しても同様のアプローチが取られる。例えば、ＵＥ１０２は、コンテンツにアクセスするために、特定のＤＮＳ名を用いてＣＤＮへの接続を要求してもよい。要求されたコンテンツがＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂを介してローカルＣＤＮ１２０からＵＥ１０２にストリームされるように、この要求はＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂを介してＤＮＳサーバ１３０に送信され、それにより要求されたドメイン名は解決されローカルＣＤＮ１２０のＩＰアドレスに変換される。これにより、要求されたコンテンツはコアネットワーク外にいるままなので、ユーザが経験するサービス品質が向上し、コアネットワーク容量が確保される。重要なことに、ＵＥ１０２の行為を変更する要求は一切なく、ＤＮＳ名を用いてこの利点が達成される。すなわち、ＵＥ１０２はＤＮＳ名を用いて特定のＤＮＳに接続を単に要求し、この要求がＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂによってＤＮＳサーバ１３０に対してブレイクアウトされ、それによってこの要求が解決されローカルＣＤＮ１２０のＩＰアドレスに変換される。重要なことに、合法的傍受がはまだこのアプローチにおいてサポートされている。

同様に、ＵＥ１０２は、企業の電子メールサーバのアドレスを用いて、その電子メールサーバへのアクセス要求をしてもよい。ＵＥ１０２が企業外のマクロネットワークにおいて動作しているとき、この要求によって、企業のセキュリティ「ウォール」外のパブリックＩＰアドレスへの変換がなされる。しかしながら、ＵＥ１０２が企業内で動作しているとき、この要求はＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂによってＤＮＳサーバ１３０に対してブレイクアウトされ、ＤＮＳサーバ１３０が、この要求を解決して、企業の電子メールサーバ用のプライベート内部インターフェースに変換し、様々なセキュリティ規則がイネーブルにされ、例えば、追加のセキュリティ要件なしで電子メールサーバに対するアクセスを許可したり、ＵＥ１０２が企業外で動作している際にはアクセス可能ではないコンテンツに対するアクセスを許可したりする。

次に図７には、通信ネットワークアーキテクチャ５００の概略が示されている。ここでも、図７に示されるこのアーキテクチャにおいて、図２〜６のものと類似したエレメントが用いられており、同じ参照符号が図７の同様のエレメントに付されている。

図７のアーキテクチャは、コアネットワーク内に存在するＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａおよび、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａに関連付けられた、コアネットワーク外、例えば第１企業内に存在する第１ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂに加えて、従来のＰＧＷ２２を備えている。ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａもまたコアネットワーク内に存在する一方、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａと関連付けられた第１ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂはコアネットワーク外、例えば第１企業内に位置する。ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａに関連付けられた第２ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｃおよび、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａに関連付けられた第２ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｃもまたコアネットワーク外、例えば第２企業内に存在する。

この配置において、ＳＧＷ−ｃ１０８ａは、ＵＥ１０２や、ｅＮｏｄｅＢ１０４が接続しているＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂや１０８ｃの位置に応じて、ユーザトラフィックＰＧＷ２２を介して送信するか、または、ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂもしくはＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｃを介して送信するかについて選択する。ＵＥ１０２の位置に応じてＳＧＷ−ｃ１０８ａがＳＧＷ−ｕＰＰＥを選択することは、図示のとおり、ロジカル中央ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａが一つだけ必要であることを意味している。ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａでは、ｅＮｏｄｅＢ１０４が接続しているＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂや１０８ｃのＩＰアドレスに基づいて、ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂまたはＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｃを選択しもよく、選択されたＰＧＷ−ｕＰＰＥと関連付けられたＰＤＮにトラフィックを送信するとき、選択されたＰＧＷ−ｕと関連付けられたＳＧＷ−ｕが確実に使われる。

例えば、もしＵＥ１０２が第１企業内に位置し、その企業に属するＬＡＮ（ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂに関連付けられたＬＡＮ）への接続を、そのＬＡＮを具体的に識別するというよりむしろ「ローカルＬＡＮ」のみを特定する接続要求を用いることによって要求した場合、ｅＮｏｄｅＢ１０４は第１企業に属するＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂに接続する。したがって、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、接続要求を解決しＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａに照会し、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは、第１企業に属するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂを選択し、ローカルＬＡＮにトラフィックが確実に送信される。よって、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂおよびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｂ間に直接接続を確立し、それによってユーザトラフィックはコア通信ネットワークを経由しないことが可能となる。

一方、もしＵＥ１０２が第１企業内に位置し、第２企業に属するＬＡＮ（第２ＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｃに関連付けられたＬＡＮ）への接続を、そのＬＡＮを明確に特定する接続要求を用いることによって要求した場合、ｅＮｏｄｅＢ１０４はＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂに再度接続するが、この場合、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、その要求を、第２企業に属するＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｃに接続するための要求として、解決する。よって、ＳＧＷ−ｃ１０８ａは、ｅＮｏｄｅＢ１０４およびＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｃ間に接続を確立し、ＳＧＷ−ｕＰＰＥ１０８ｂを介してトラフィックを送信することができる。このようにして、コアネットワークを介さずに、例えば支社ネットワーク間でトラフィックを送信することができる。

別の例では、もしＵＥ１０２が第１企業内に位置し、第１企業にも第２企業にも属さないリソース（例えばインターネット）への接続を要求した場合、該要求はＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａで受信され、それによりｅＮｏｄｅＢ１０４および従来のＰＧＷ２２間の接続が確立される。

図８は、また別の通信ネットワークアーキテクチャの図である。ここでもまた、図８に概略を示すアーキテクチャ６００においては、図２〜７のものと類似したエレメントが用いられており、同じ参照符号が図８の同様のエレメントに付されている。

このアーキテクチャでは、ＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａは、中央ＰＧＷ２２よりむしろローカルＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａに、専用ベアラをセットアップする要求を送信することができる。専用ベアラは従来、デフォルトベアラの子であり、デフォルトベアラは従来中央ＰＧＷ２２で終了することが知られている。したがって、この要求に対応するために、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａは、そういった要求を受け入れ、ＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａをそのエンドポイントとして専用ベアラがセットアップされるよう構成されている。このようにＰＧＷ−ｃエンティティ１１０ａにて終了する専用ベアラを確立することによって、特定のユーザトラフィックがＳＧＷ−ｃエンティティ１０８ａによってＰＧＷ−ｕＰＰＥ１１０ｃに向けられ、コアネットワーク外にてそのトラフィックを処理することが可能となる。

当業者に理解されることだが、ここに記載されたネットワークエンティティや技術やアーキテクチャは、ユーザトラフィックがコア通信ネットワークからブレイクアウトすることを可能とし、それによってそのユーザトラフィックの待ち時間やサービス品質の向上が可能となり、一方、合法的傍受やトラフィックデータ分析やマルチユーザ通信ためにトラフィックのミラーリング（新しいＵｐｃ（Ｓ）やＵｐｃ（Ｃ）インターフェースを介して）をなお可能にすることができる。コアネットワークからのトラフィックのブレイクアウトによってもコアネットワーク内の容量が増加され、それによってコアネットワークによってまかなうことのできるユーザ数が増え、コアネットワークの通信事業者に見合う価値も向上される。さらに、ここに記載されたネットワークエンティティや技術やアーキテクチャにより、モバイルネットワークの粗密な送信制御が非常に向上される。

上記の説明において、ＬＴＥネットワークに関連して通常用いられる専門用語を用いているが、本発明はＬＴＥネットワークに適用できる一方、本発明の原理は、例えばＧＰＲＳ／ＥＤＧＥやＵＭＴＳやＣＤＭＡベースのシステムといった他の通信ネットワーク規格や技術や、例えば５Ｇネットワークのような未来のネットワークにも同等に適用できると理解すべきである。しがたって、本発明は、ＬＴＥネットワークに限定されないと理解すべきである。さらに、上記の説明ではＧＴＰ−Ｃに照会し、制御プロトコルオペレーションを実証するが、本発明はＧＴＰ−Ｃに限定されないと理解すべきであり、ソフトウェア定義のネットワーキングに用いられる他のトンネリングやプロキシモバイルＩＰｖ６（ＰＭＩＰ）といったＩＰフロー制御プロトコルやＯｐｅｎＦｌｏｗプロトコルは、上記の技術において同等に使用してもよいことを理解すべきである。さらに上記では、ＧＰＲＳトンネリングプロトコル（ＧＴＰ）を用いたＬＴＥのような現行のモバイルシステムとの関連で本発明を説明したが、本発明は別のトンネリングプロトコルを用いたユーザプレーンおよび制御プレーンの分離に同等に適用でき、将来はインターネットプロトコル以外のネットワークやリンク層技術を用いて実行されてもよい。将来のネットワークやリンク層技術の場合、開示のシステムや方法や技術は、新しいネットワークまたはリンク層プロトコルアドレッシングに置き換えられたネットワーク／トンネルレベルＩＰアドレッシングで、上記のように実行されるだろうことが想像される。

Claims (26)

1. モビリティマネジエメントエンティティ（ＭＭＥ）を有する無線通信ネットワークにおいて用いられるネットワークエレメントシステムであって、前記ネットワークエレメントシステムは、
   第１制御エンティティと、
   第２制御エンティティと、
   第１パケット処理エンジン（ＰＰＥ）と、
   第２パケット処理エンジン（ＰＰＥ）とを備え、
   ユーザプレーントラフィックが前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥを介して送信されるように、前記第１制御エンティティは前記第１ＰＰＥを制御するよう構成され、前記第２制御エンティティは前記第２ＰＰＥを制御するよう構成されており、
   前記第１制御エンティティは、デフォルトベアラの子でありボイスまたはビデオデータを送信するための特定のサービス品質特性を有する専用ベアラ要求を、中央ゲートウェイエンティティよりむしろ前記第２制御エンティティに送信するよう構成されており、
   前記第２制御エンティティは、前記第１制御エンティティによって前記第２制御エンティティに送信された前記専用ベアラ要求を受け入れるよう構成され、前記第２制御エンティティにて終了するデフォルトベアラを最初にセットアップすることなく前記第２制御エンティティにて終了する専用ベアラをセットアップできるようになっており、
   前記第１制御エンティティおよび前記第２制御エンティティは前記無線通信ネットワークのコアネットワーク内に位置し、一方、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは前記コアネットワーク外に位置することを特徴としたネットワークエレメントシステム。
2. 前記第１制御エンティティは、前記第１ＰＰＥのアドレスを含む一式の制御メッセージを前記第２制御エンティティに送信し、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥ間のトランスポートトンネルをセットアップするよう構成され、
   前記第２制御エンティティは、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥを介してユーザプレーントラフィックを送信するために、前記第２ＰＰＥのアドレスを返すよう構成されることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
3. 前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、第１ロジカルＰＰＥエレメントおよび第２ロジカルＰＰＥエレメントとして、単一のネットワークエレメントに一体化されることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
4. 前記単一のネットワークエレメントにおいて、前記第１ロジカルＰＰＥエレメントおよび前記第２ロジカルＰＰＥエレメント間には外部インターフェースが存在しないことを特徴とする請求項３に記載のネットワークエレメントシステム。
5. 前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、単一のネットワークエレメントに一体化され、インターネットプロトコル（ＩＰ）またはレイヤ２トンネルを用いて直接相互通信するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
6. 前記単一のネットワークエレメントは、前記第１制御エンティティと通信するための第１制御インターフェースと、前記第２制御エンティティと通信するための第２制御インターフェースとを備えることを特徴とする請求項３に記載のネットワークエレメントシステム。
7. 前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、第１ロジカルＰＰＥエレメントおよび第２ロジカルＰＰＥエレメントとして、ｅＮｏｄｅＢに一体化されるか、またはｅＮｏｄｅＢとひとまとめにされることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
8. 前記ｅＮｏｄｅＢと、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥは、インターネットプロトコル（ＩＰ）またはレイヤ２トンネルを用いて直接相互通信するよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載のネットワークエレメントシステム。
9. 前記ｅＮｏｄｅＢと前記第１ロジカルＰＰＥエレメントと前記第２ロジカルＰＰＥエレメント間には外部インターフェースが存在しないことを特徴とする請求項７に記載のネットワークエレメントシステム。
10. 前記第１制御エンティティおよび前記第２制御エンティティは、単一の制御ネットワークエレメントに一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
11. 前記単一の制御ネットワークエレメントは、前記第１ＰＰＥと通信するための第１制御インターフェースと、前記第２ＰＰＥと通信するための第２制御インターフェースとを備えることを特徴とする請求項１０に記載のネットワークエレメントシステム。
12. 前記単一の制御ネットワークエレメントは、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥが一体化された単一のネットワークエンティティと通信するための単一の制御インターフェースを備えることを特徴とする請求項１０に記載のネットワークエレメントシステム。
13. 前記第１制御エンティティは、前記コアネットワーク内において、前記第１ＰＰＥに合法的傍受エンティティに対してユーザトラフィックをミラーリングさせる働きをすることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
14. 前記第１ＰＰＥは、ローカルトラフィック分析エンティティに対してユーザトラフィックをミラーリングする働きをすることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
15. 前記ネットワークエレメントシステムはさらに、前記コアネットワーク内に位置する増設第２ＰＰＥを備えることを特徴とし、前記第１制御エンティティは、前記第２ＰＰＥおよび前記増設第２ＰＰＥ間に複数のベアラをセットアップするよう構成されていることを特徴とし、前記第１制御エンティティは、どのベアラがユーザプレーントラフィックに用いられているかを決定する規則を実施するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
16. 前記ネットワークエレメントシステムはさらに、前記コアネットワーク外に存在するコンテンツ配信ネットワーク（ＣＤＮ）サーバまたはドメイン名システム（ＤＮＳ）サーバを備えることを特徴とし、前記第１制御エンティティは、前記コアネットワークを介してよりむしろ、前記第１ＰＰＥおよび前記第２ＰＰＥを介して前記ＣＤＮサーバまたは前記ＤＮＳサーバに関連ユーザトラフィックを送信する規則を実施するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
17. 前記第１制御エンティティは、前記ＣＤＮサーバまたは前記ＤＮＳサーバに送信されたトラフィックのパケット数統計を収集するよう構成されていることを特徴とする請求項１６に記載のネットワークエレメントシステム。
18. 前記ネットワークエレメントシステムはさらに、前記第２ＰＰＥと、前記コアネットワーク内に位置するゲートウェイエンティティとに関連付けられた外部ネットワークを備えることを特徴とし、前記第１制御エンティティまたは前記第１ＰＰＥは、前記外部ネットワークへの接続を要求するデバイスの位置によって、ユーザトラフィックを、前記第２ＰＰＥに送信するかまたは前記コアネットワーク内に位置する前記ゲートウェイエンティティに送信するかを選択するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
19. 前記第１制御エンティティは、前記外部ネットワークにローカルなデバイスから送出された前記外部ネットワークへの接続要求を解決し、前記第２制御エンティティに照会するよう構成されていることを特徴とし、前記第２制御エンティティは、前記コアネットワークに入ることなく前記外部ネットワークにトラフィックを送信するために、前記第２ＰＰＥを選択するよう構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のネットワークエレメントシステム。
20. 前記第１制御エンティティは、サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）制御エンティティを有し、
    前記第２制御エンティティは、パケット配信ネットワーク（ＰＤＮ）ゲートウェイ（ＰＧＷ）を有し、
    前記第１ＰＰＥは、サービングゲートウェイＰＰＥを有し、
    前記第２ＰＰＥは、ＰＤＮゲートウェイＰＰＥを有することを特徴とする請求項１に記載のネットワークエレメントシステム。
21. 請求項１に記載のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第１ＰＰＥ。
22. 請求項１に記載のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第２ＰＰＥ。
23. 請求項２１に記載の第１ＰＰＥと、請求項２２に記載の第２ＰＰＥとを備えるネットワークエンティティ。
24. 請求項１に記載のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第１制御エンティティ。
25. 請求項１に記載のネットワークエレメントシステムにおいて用いられる第２制御エンティティ。
26. 請求項２４に記載の第１制御エンティティと、請求項２５に記載の第２制御エンティティとを備える制御ネットワークエンティティ。

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