DESCRIPTION
COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR PATH CONTROL
Te ch ni c a l Fi e ld
[ 0 0 0 5 1 ]
Th e p r e s e n t i n v e n t i o n r e l a t e s t o a c ommu n i c a t i o n s ys t em, a n d i n
p a r t i c u l a r , t o a c ommu n i c a t i o n s ys t em i n wh i c h a p a t h c o n t r o l a p p a r a t u s
p e r f o rms p a t h c o n t r o l i n s i d e t h e c ommu n i c a t i o n s ys t em.
10 Ba ck g r oun d Ar t
[ 0 0 0 2 ]
In r e c e n t ye a r s , i t h a s b e e n s u g g e s t e d t o r e a l i z e a f l e x i b l e s ys t em
c o n f i g u r a t i o n b y o p e r a t i n g a p l u r a l i t y o f v i r t u a l ma c h i n e s o n o n e
p h ys i c a l s e r v e r . I n s u c h a s ys t em, o b s t a c l e a v o i d a n c e , l o a d
15 d i s t r i b u t i o n a n d t h e l i k e a r e r e a l i z e d b y l i v e mi g r a t i o n t e c h n o l o g y t h a t
mo v e s v i r t u a l ma c h i n e s t o a n o t h e r p h ys i c a l s e r v e r o r a memo r y r e g i o n
wi t h o u t s t o p p i n g t h e v i r t u a l ma c h i n e s i n o p e r a t i o n .
[ 0 0 0 3 ]
Pa t e n t Li t e r a t u r e 1 d i s c l o s e s a c o n f i g u r a t i o n i n wh i c h , i n a
20 c omp u t e r s ys t em wh e r e a p l u r a l i t y o f c omp u t e r s a r e c o n n e c t e d v i a a
n e two r k , t h e c omp u t e r s ys t em i s ma n a g e d u s i n g a VM ma n a g eme n t
a p p a r a t u s a n d a n Op e n Fl ow c o n t r o l l e r i n o r d e r t o ma n a g e ma n a g eme n t o f
a n e two r k a n d ma n a g eme n t o f c omp u t e r s i n a u n i f i e d ma n n e r . Th e
Op e n Fl ow c o n t r o l l e r swi t c h e s a v i r t u a l ma c h i n e f o r c ommu n i c a t i o n
25 a c c o r d i n g t o a MAC a d d r e s s i n a p a c k e t t o t h e r e b y r e d u c e t h e t ime
r e q u i r e d t o s t o p t h e v i r t u a l ma c h i n e t h a t i s v i ewe d f r om a n e two r k s i d e
a s s o c i a t e d wi t h mi g r a t i o n o f t h e v i r t u a l ma c h i n e .
[ 0 004]
Th e a b o v e -me n t i o n e d o p e n c o n t r o l l e r i s a t e c h n i q u e , t h e s t a n d a r d
30 s p e c i f i c a t i o n o f wh i c h i s f o rmu l a t e d b y t h e Op e n Fl ow c o n s o r t i um. In a
n e two r k u s i n g t h e Op e n Fl ow, c e n t r a l c o n t r o l o n t h e n e two r k u s i n g a n
Op e n Fl ow c o n t r o l l e r s imp l i f i e s t h e o p e r a t i o n o f t h e n e two r k . Fu r t h e r ,
i n t h e n e two r k u s i n g t h e Op e n Fl ow, p a t h c o n t r o l b y t h e u n i t o f f l ow c a n
r e a l i z e f l e x i b l e r o u t i n g , t h e r e b y imp r o v i n g f a u l t t o l e r a n c e .
3
Ci t a t i o n Li s t
Pa t en t Li t e r a tu r e
[ 0 0 0 5 ]
Pa t e n t Li t e r a t u r e 1 : J a p a n e s e Un e x ami n e d P a t e n t Ap p l i c a t i o n
Pu b l i c a t i o n No . 2 0 1 1 - 0 7 0 5 5 4 9
Summa r y o f In v en t i on
Te chn i ca l Pr ob l em
[ 0 0 0 6 ]
10 As a n e two r k t o b e c o n t r o l l e d u s i n g t h e Op e n Fl ow, t h e r e i s 3GP P
EPS (Ev o l v e d P a c k e t S ys t em) a r c h i t e c t u r e . Th e EPS s p e c i f i e d i n t h e
3GPP t e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n i s c omp o s e d o f LT E (Lo n g Te rm Ev o l u t i o n ) ,
W-CDMA (Wi d e b a n d Co d e Di v i s i o n Mu l t i p l e Ac c e s s ) , GERAN (GSM
( r e g i s t e r e d t r a d ema r k ) EDGE Ra d i o Ac c e s s Ne two r k ) , h i gh s p e e d
15 wi r e l e s s c ommu n i c a t i o n r e a l i z e d b y No n - 3GPP a c c e s s r e p r e s e n t e d b y
WiFi ( r e g i s t e r e d t r a d ema r k ) an d a f l e x i b l e c o r e n e two r k p r o v i d e d b y t h e
EPC (Ev o l v e d P a c k e t Co r e ) . In t h e 3GPP EPS a r c h i t e c t u r e , a n SGW ( a
Se r v i n g GW) t h a t o p e r a t e s a s a mo b i l i t y a n c h o r a p p a r a t u s d i s p o s e d o n a
u s e r d a t a t r a n smi s s i o n p a t h b e twe e n a b a s e s t a t i o n f o r c ommu n i c a t i n g
20 wi t h t e rmi n a l s a n d a g a t ewa y a p p a r a t u s (PGW: Pa c k e t Da t a Ne two r k
GW) t h a t i s c o n n e c t e d t o a n e x t e r n a l n e two r k . Th a t i s , u s e r d a t a i s
t r a n s f e r r e d v i a UE t h a t i n d i c a t e s a mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s a n d
a b a s e s t a t i o n ( eNB) u s e d i n LTE, a b a s e s t a t i o n a p p a r a t u s (RNS ) u s e d
in W-CDMA, o r a b a s e s t a t i o n a p p a r a t u s (BSS ) u s e d i n GERAN, a n d
25 SGW a n d PGW. Wh e n ma n y p r o c e s s i n g a p p a r a t u s e s a r e d i s p o s e d o n t h e
u s e r d a t a t r a n smi s s i o n p a t h , t h e r e i s a p r o b l em t h a t OPEX a n d CAPEX
c o s t s i n c r e a s e , t h a t i s , e x c e s s i v e c a p i t a l e x p e n d i t u r e a n d o p e r a t i o n a l
e x p e n s e a r e r e q u i r e d , a n d a l s o a p r o b l em t h a t t r a n smi s s i o n o f t h e u s e r
d a t a i s d e l a ye d . Th u s , i t h a s b e e n d e s i r e d t o o p e r a t e a n e two r k t h a t
30 i n t r o d u c e s t h e Op e n Fl ow c a p a b l e o f r e a l i z i n g t h e f l e x i b l e r o u t i n g i n t o
t h e 3GPP EPS a r c h i t e c t u r e .
[ 0 007]
In o r d e r t o s o l v e s u c h p r o b l ems , a n o b j e c t o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e a c ommu n i c a t i o n s ys t em a n d a me t h o d f o r a p a t h
4
c o n t r o l t h a t c a n r e a l i z e f l e x i b l e r o u t i n g i n a c ommu n i c a t i o n n e two r k .
So lu t i on t o Pr ob l em
[ 0 0 0 8 ]
A f i r s t e x emp l a r y a s p e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s 5 a
c ommu n i c a t i o n s ys t em t h a t i n c l u d e s : a d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s ; a
g a t ewa y f o r p e r f o rmi n g p r e d e t e rmi n e d d a t a p r o c e s s i n g o n d a t a
t r a n s f e r r e d f r om t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s ; a n d p a t h c o n t r o l me a n s f o r
c o n t r o l l i n g , wh e n d a t a a d d r e s s e d t o a v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s i s
10 t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s t o
s e t a d e s t i n a t i o n o f t h e d a t a t o t h e g a t ewa y a n d t o t r a n s f e r t h e d a t a t o
t h e g a t ewa y wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e d a t a t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s .
[ 0 0 0 9 ]
A s e c o n d e x emp l a r y a s p e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s a me t h o d
15 f o r p a t h c o n t r o l o f a c ommu n i c a t i o n s ys t em i n c l u d i n g a d a t a t r a n s f e r
a p p a r a t u s a n d a g a t ewa y f o r p e r f o rmi n g p r e d e t e rmi n e d d a t a p r o c e s s i n g
o n d a t a t r a n smi t t e d f r om t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s . Th e me t h o d
i n c l u d e s c o n t r o l l i n g , wh e n d a t a a d d r e s s e d t o a v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s i s
t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s t o
20 s e t a d e s t i n a t i o n o f t h e d a t a t o t h e g a t ewa y a n d t o t r a n s f e r t h e d a t a t o
t h e g a t ewa y wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e d a t a t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s .
Ad v an t a g e ou s Ef f e c t s o f I nv en t i on
[ 0 0 1 0 ]
25 Ac c o r d i n g t o t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , i t i s p o s s i b l e t o p r o v i d e a
c ommu n i c a t i o n s ys t em a n d a me t h o d f o r p a t h c o n t r o l t h a t c a n r e a l i z e a
f l e x i b l e n e two r k i n a c ommu n i c a t i o n n e two r k .
Br i e f De s c r i p t i o n o f Dr awi ng s
30 [ 0 0 1 1 ]
Fi g . 1 i s a b l o c k d i a g r am o f a c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o
a f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 2 i s a b l o c k d i a g r am o f t h e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g
t o t h e f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t ;
5
Fi g . 3 i s a b l o c k d i a g r am o f t h e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g
t o t h e f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 4 i s a d i a g r am f o r e x p l a i n i n g a n EPS b e a r e r s e t u p i n t h e
c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o t h e f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 5 i s a d i a g r am f o r e x p l a i n i n g a r o u t i n g t a b l e a c c o r d i n g t o t 5 h e
f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 6 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f a t t a c h p r o c e s s i n g a c c o r d i n g
t o t h e f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 7 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f p r o c e s s i n g a f t e r UE
10 r e c e i v e d a n “RRC Co n n e c t i o n Re c o n f i gu r a t i o n ” a c c o r d i n g t o t h e f i r s t
e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 8 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f p a t h c o n t r o l p r o c e s s i n g
a c c o r d i n g t o t h e f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 9 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f p a t h c o n t r o l p r o c e s s i n g a t
15 t h e t ime o f h a n d o v e r a c c o r d i n g t o a s e c o n d e x emp l a r y emb o d ime n t ;
Fi g . 1 0 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f t h e p a t h c o n t r o l
p r o c e s s i n g a t t h e t ime o f h a n d o v e r a c c o r d i n g t o t h e s e c o n d e x emp l a r y
emb o d ime n t ;
Fi g . 11 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f t h e p a t h c o n t r o l
20 p r o c e s s i n g a t t h e t ime o f h a n d o v e r a c c o r d i n g t o t h e s e c o n d e x emp l a r y
emb o d ime n t ;
Fi g . 1 2 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f p r o c e s s i n g wh e n UE
t r a n s i t i o n s t o a n Id l e s t a t e a c c o r d i n g t o a t h i r d e x emp l a r y emb o d ime n t ;
a n d
25 Fi g . 1 3 i s a d i a g r am s h owi n g a f l ow o f p r o c e s s i n g wh e n UE
p e r f o rms a S e r v i c e Re q u e s t a c c o r d i n g t o t h e s e c o n d e x emp l a r y
emb o d ime n t .
De s c r i p t i o n o f Embodimen t s
30 [ 0 0 1 2 ]
(Fi r s t e x emp l a r y emb o d ime n t )
He r e i n a f t e r , e x emp l a r y emb o d ime n t s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
s h a l l b e e x p l a i n e d wi t h r e f e r e n c e t o t h e d r awi n g s . Th e p r e s e n t
i n v e n t i o n c a n b e a p p l i e d t o Op e n Fl ow, VXLAN, NVGRE, DOVE, Ci s c o
6
NEXUS , J u n i p e r QFa b r i c ( r e g i s t e r e d t r a d ema r k ) a n d t h e l i k e . In t h e
f o l l owi n g e x emp l a r y emb o d ime n t s , a n e x amp l e u s i n g t h e Op e n Fl ow s h a l l
b e ma i n l y e x p l a i n e d . Fi r s t l y, a c o n f i gu r a t i o n e x amp l e o f a
c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o a f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t s h a l l
b e e x p l a i n e d . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em o f Fi g . 1 i n c l u d e s a d a 5 t a
t r a n s f e r a p p a r a t u s 1 1 , a g a t ewa y 1 2 , a n d a p a t h c o n t r o l a p p a r a t u s 1 3 .
[ 0 0 1 3 ]
Th e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s 1 1 ma y b e , f o r e x amp l e , a swi t c h f o r
t r a n s f e r r i n g d a t a b a s e d o n a MAC l a y e r o r t h e l i k e a n d a r o u t e r f o r
10 t r a n s f e r r i n g d a t a b a s e d o n a n IP a d d r e s s o r t h e l i k e .
[ 0 0 1 4 ]
Th e g a t ewa y 1 2 p e r f o rms p r e d e t e rmi n e d d a t a p r o c e s s i n g o n t h e
d a t a t r a n s f e r r e d f r om t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s . Th e d a t a t r a n s f e r r e d
f r om t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s ma y b e , f o r e x amp l e , p a c k e t d a t a o r t h e
15 l i k e . Th e p r e d e t e rmi n e d d a t a p r o c e s s i n g i n c l u d e s v a r i o u s p r o c e s s i n g ,
f o r e x amp l e , a u t h e n t i c a t i o n p r o c e s s i n g u s i n g a t r a n smi s s i o n s o u r c e
a d d r e s s o f t h e p a c k e t d a t a , s t o r a g e p r o c e s s i n g o f t h e p a c k e t d a t a , a n d
d i s p l a y p r o c e s s i n g f o r d i s p l a yi n g d a t a o n a d i s p l a y a p p a r a t u s . Fu r t h e r ,
t h e d a t a p r o c e s s i n g i n c l u d e s d a t a t r a n s f e r p r o c e s s i n g f o r t r a n s f e r r i n g
20 r e c e i v e d d a t a t o a n o t h e r a p p a r a t u s .
[ 0 0 1 5 ]
Wh e n d a t a a d d r e s s e d t o a v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s 1 4 i s t r a n smi t t e d
t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s 11, t h e p a t h c o n t r o l a p p a r a t u s 1 3 c o n t r o l s
t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s 1 1 t o s e t a d e s t i n a t i o n t o t h e g a t ewa y 1 2 a n d
25 t o c h a n g e t h e d a t a s o t h a t i t i s r o u t e d t o t h e g a t ewa y 1 2 wi t h o u t
t r a n s f e r r i n g t h e d a t a t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s 1 4 .
[ 0 0 1 6 ]
Th e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s 1 4 s h a l l b e e x p l a i n e d b e l ow. Fo r
e x amp l e , wh e n d a t a t r a n s f e r i s p e r f o rme d b e twe e n t h e g a t ewa ys , i n s ome
30 c a s e s , t h e d a t a t r a n s f e r i s p e r f o rme d a lwa ys v i a t h e r e l a y a p p a r a t u s .
Fu r t h e r , o n e o r a p l u r a l i t y o f d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s e s s u c h a s a r o u t e r
ma y b e d i s p o s e d b e twe e n t h e g a t ewa y a n d t h e r e l a y a p p a r a t u s . In s u c h
a c a s e , t h e g a t ewa y s e t s t h e r e l a y a p p a r a t u s a s t h e d e s t i n a t i o n a d d r e s s .
Th e r e l a y a p p a r a t u s r e c e i v e s t h e d a t a t o wh i c h t h e a d d r e s s o f i t s own
7
a p p a r a t u s i s s e t a n d t r a n s f e r s t h e d a t a t o a n o t h e r g a t ewa y.
[ 0 0 1 7 ]
At t h e t ime o f r e c o n f i g u r i n g a n e two r k , t h e r e l a y a p p a r a t u s ma y
b e e l imi n a t e d , f o r e x amp l e , i n a n a t t emp t t o r e d u c e OPEX a n d CAPEX.
Al t e r n a t i v e l y, b y i n c l u d i n g t h e f u n c t i o n o f t h e r e l a y a p p a r a t u s 5 i n
a n o t h e r g a t ewa y, a c o n t r o l a p p a r a t u s o r t h e l i k e , t h e r e l a y a p p a r a t u s ma y
b e c ome u n n e c e s s a r y. Al o n g wi t h a c h a n g e i n t h e c o n f i g u r a t i o n o f t h e
n e two r k , wh e n t h e d e s t i n a t i o n a d d r e s s o f t h e g a t ewa y i s c h a n g e d f r om
t h e r e l a y a p p a r a t u s t o a n o t h e r a p p a r a t u s , i t i s n e c e s s a r y t o p e r f o rm a n
10 a d d r e s s c h a n g e o p e r a t i o n i n a p l u r a l i t y o f g a t ewa ys , t h e r e b y c a u s i n g a
b u r d e n t o a n e two r k a dmi n i s t r a t o r a n d t h e l i k e . Ac c o r d i n g l y, wh e n t h e
d e s t i n a t i o n a d d r e s s o f t h e g a t ewa y s t a ys s e t t o a n a d d r e s s o f t h e e x i s t i n g
r e l a y a p p a r a t u s a n d t h e r o u t i n g t a b l e i n t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s s u c h
a s a r o u t e r i s c h a n g e d , d a t a t o wh i c h t h e a d d r e s s o f t h e r e l a y a p p a r a t u s
15 i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n a d d r e s s c a n b e r o u t e d t o a n o t h e r g a t ewa y.
[ 0 0 1 8 ]
Th a t i s , t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s ma y b e a r e l a y a p p a r a t u s t h a t
i s n o t a c t u a l l y d i s p o s e d o n a n e two r k . Fu r t h e r , b y s e t t i n g t h e v i r t u a l
r e l a y a p p a r a t u s t o t h e g a t ewa y a s t h e d e s t i n a t i o n a d d r e s s a n d u p d a t i n g
20 t h e r o u t i n g t a b l e i n t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s s u c h a s a r o u t e r , i t i s
p o s s i b l e t o c h a n g e t h e p a t h b e twe e n t h e g a t ewa ys wi t h o u t c h a n gi n g t h e
s e t t i n g o f t h e g a t ewa ys . In a d d i t i o n , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s e f f e c t i v e
f o r a n e two r k t h a t i s c o n f i g u r e d t o a lwa ys s e t t h e r e l a y a p p a r a t u s a s t h e
d e s t i n a t i o n a d d r e s s .
25 [ 0 0 1 9 ]
As d e s c r i b e d a b o v e , b y u s i n g t h e p a t h c o n t r o l a p p a r a t u s i n t h e
c ommu n i c a t i o n s ys t em o f Fi g . 1 , r o u t i n g c o n t r o l c a n b e p e r f o rme d o n
t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s 1 1 s u c h a s a r o u t e r . In t h i s ma n n e r , t h e
p a t h c o n t r o l a p p a r a t u s c a n c o n t r o l t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s 1 1 t o
30 c h a n g e t h e d e s t i n a t i o n a d d r e s s t o t h e g a t ewa y e v e n wh e n t h e d a t a , t h e
d e s t i n a t i o n a d d r e s s o f wh i c h h a s b e e n s e t t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s ,
i s t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s 1 1 . By d o i n g s o , wh e n t h e
v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n a d d r e s s , i t i s p o s s i b l e t o
t r a n s f e r t h e d a t a t o t h e g a t ewa y wi t h o u t a c t u a l l y u s i n g t h e r e l a y
8
a p p a r a t u s . As t h e r e l a y a p p a r a t u s c a n b e e l imi n a t e d , OP EX a n d CAPEX
c a n b e r e d u c e d i n a n o p e r a t o r f o r ma n a gi n g t h e n e two r k .
[ 0 0 2 0 ]
Ne x t , a d e t a i l e d c o n f i g u r a t i o n e x amp l e o f t h e c ommu n i c a t i o n
s ys t em a c c o r d i n g t o t h e f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t o f t h e p r e s e 5 n t
i n v e n t i o n s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 2 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em
i n Fi g . 2 i s c omp o s e d o f a n RAN 2 0 (Ra d i o Ac c e s s Ne two r k ) a n d a n EPC
3 0 (Ev o l v e d P a c k e t Co r e ) . Th e RAN 2 0 a n d t h e EPC 3 0 h a v e
c o n f i g u r a t i o n s s p e c i f i e d i n t h e 3GPP t e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n . Th e RAN
10 2 0 i s a n e two r k c o n n e c t e d t o a u s e r v i a wi r e l e s s a c c e s s . Th e EPS 3 0 i s
a s ys t em f o r a c c ommo d a t i n g a v a r i e t y o f a c c e s s n e two r k s .
[ 0 0 2 1 ]
Th e RAN 2 0 i n c l u d e s a n eNB 2 1 , a Ro u t e r 2 2 , a n MME (Mo b i l i t y
Ma n a g eme n t En t i t y) 2 3 , a n d a n FC (Fl ow Co n t r o l l e r ) 2 4 . Th e EPC 3 0
15 i n c l u d e s a Ro u t e r 3 1 , a PGW 3 2 , a n d a S e r v i c e s e r v e r 3 3 . Fu r t h e r , t h e
MME 2 3 a n d t h e FC 2 4 o p e r a t e i n c o o p e r a t i o n wi t h e a c h o t h e r , a n d t h e
FC 2 4 h a s a f u n c t i o n o f a pSGW ( a v i r t u a l SGW) 2 5 . Th e MME 2 3 a n d
FC 2 4 ma y b e c o n f i gu r e d u s i n g t h e s ame a p p a r a t u s o r c o n f i g u r e d u s i n g
d i f f e r e n t a p p a r a t u s e s .
20 [ 0 0 2 2 ]
Wh e n t h e FC 2 4 a n d t h e MME 2 3 a r e c o n f i g u r e d a s t h e s ame
a p p a r a t u s , b y c o o p e r a t i o n b e twe e n t h e f l ow c o n t r o l p r o v i d e d b y t h e FC
2 4 a n d t h e mo b i l i t y c o n t r o l p r o v i d e d b y t h e MME 2 3 i n s i d e t h e s ame
a p p a r a t u s , i t i s p o s s i b l e t o s p e e d u p t h e p r o c e s s i n g , t h e r e b y p r e v e n t i n g
25 d e t e r i o r a t i o n o f s e r v i c e s t h a t i s c a u s e d b y p a t h c o n t r o l ( e . g . , a n
i n s t a n t a n e o u s s e r v i c e i n t e r r u p t i o n ) .
[ 0 0 2 3 ]
Th e eNB 21 i s a b a s e s t a t i o n t h a t c ommu n i c a t e s wi t h a
c ommu n i c a t i o n t e rmi n a l u s i n g t h e LTE s c h eme t h a t i s s p e c i f i e d b y 3GP P
30 a s a wi r e l e s s s c h eme . Th e c ommu n i c a t i o n t e rmi n a l i n c l u d e s a mo b i l e
c ommu n i c a t i o n t e rmi n a l s u c h a s a c e l l p h o n e t e rmi n a l a n d a t e rmi n a l
u s e d i n MTC (Ma c h i n e Typ e Commu n i c a t i o n ) . Th e Ro u t e r s 2 2 a n d 3 1
t r a n s f e r d a t a t o a n a d j a c e n t a p p a r a t u s u s i n g a n IP a d d r e s s a n d o t h e r
i d e n t i f i e r s . Ot h e r i d e n t i f i e r s ma y b e , f o r e x amp l e , a TEID (Tu n n e l
9
En d p o i n t Id e n t i f i e r ) . Th e TEID i s a n ID f o r i d e n t i f yi n g a n a p p a r a t u s
wh i c h wi l l b e a n e n d p o i n t o f a b e a r e r t h a t i s s e t b e twe e n a p p a r a t u s e s .
Th a t i s , t h e TEID i s a n ID f o r i d e n t i f yi n g a p p a r a t u s e s wh i ch a r e a t b o t h
e n d s o f t h e b e a r e r . Fo r e x amp l e , a b e a r e r u s i n g t h e TEID ma y b e s e t
b e twe e n t h e eNB a n d SGW, b e twe e n t h e SGW a n d t h e PGW, o r b e twe 5 e n
t h e eNB a n d t h e PGW. Th e Ro u t e r s 2 2 a n d 3 1 ma y e x e c u t e t r a n s f e r
p r o c e s s i n g o f d a t a u s i n g t h e r o u t i n g t a b l e t h a t a s s o c i a t e s t h e IP a d d r e s s
wi t h a t r a n s f e r d e s t i n a t i o n a p p a r a t u s .
[ 0 0 2 4 ]
10 Th e MME 2 3 p e r f o rms mo b i l i t y ma n a g eme n t , s e s s i o n ma n a g eme n t ,
a n d s e r v i c e ma n a g eme n t o n t h e c ommu n i c a t i o n t e rmi n a l t h a t p e r f o rms
c ommu n i c a t i o n u s i n g t h e LTE s c h eme t h a t i s s p e c i f i e d b y 3GPP a s a
wi r e l e s s s c h eme .
[ 0 0 2 5 ]
15 Th e FC 2 4 d e t e rmi n e s a t r a n smi s s i o n p a t h b e twe e n t h e eNB 2 1
a n d t h e PGW 3 2 b y t h e u n i t o f f l ow a n d n o t i f i e s t h e Ro u t e r s 2 2 a n d 3 1
o f t h e d e t e rmi n e d p a t h . Th e Ro u t e r 2 2 t r a n s f e r s d a t a a c c o r d i n g t o t h e
p a t h i n f o rma t i o n t r a n smi t t e d b y t h e FC 2 5 . Th e f l ow i s c ommu n i c a t i o n
t r a f f i c i d e n t i f i e d b y a c omb i n a t i o n o f a r b i t r a r y a d d r e s s e s i n t h e
20 r e s p e c t i v e l a ye r s o f L1 ( a p h ys i c a l p o r t e t c . ) , L2 (MAC) , L3 ( IP ) , a n d
L4 ( a p o r t n umb e r ) o r a r b i t r a r y a d d r e s s e s i n t h e r e s p e c t i v e l a ye r s o f L1
( a p h ys i c a l p o r t e t c . ) , L2 (MAC) , L3 ( IP ) , a n d L4 ( a p o r t n umb e r ) , a n d
a n i d e n t i f i e r f o r f l ow c o n t r o l . Mo r e o v e r , t h e u n i t o f f l ow ma y b e t h e
u n i t o f a n EP S b e a r e r d e t e rmi n e d b y a n IP a d d r e s s a n d a TEID o r a
25 c omb i n a t i o n o r t h e l i k e o f a p l u r a l i t y o f EP S b e a r e r s . Fu r t h e r , t h e u n i t
o f f l ow ma y b e t h e u n i t o f s u b s c r i b e r (UE) , t h e u n i t o f s e r v i c e o r t h e
l i k e .
[ 0 0 2 6 ]
Th e FC 2 4 c omb i n e s t h e a d d r e s s e s o f t h e r e s p e c t i v e l a ye r s o r t h e
30 i d e n t i f i e r a c c o r d i n g t o a s p e c i f i c r u l e s o a s t o i d e n t i f y t h e
c ommu n i c a t i o n t r a f f i c . Th e p a t h d e t e rmi n e d b y t h e FC 2 4 , wh i c h i s t h e
p a t h i n f o rma t i o n t r a n smi t t e d t o t h e Ro u t e r s 2 2 a n d 31, s h a l l b e r e f e r r e d
t o a s a r o u t i n g p o l i c y.
[ 0 0 2 7 ]
10
Th e PGW 3 2 i s a l o gi c a l n o d e h a v i n g a n i n t e r f a c e f u n c t i o n
b e twe e n t h e EPS 3 0 a n d t h e S e r v i c e s e r v e r 3 3 t h a t i s d i s p o s e d i n t h e
Ex t e r n a l n e two r k . Th a t i s , t r a n smi s s i o n a n d r e c e p t i o n b e twe e n a
c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s i n s i d e t h e EPS 3 0 a n d t h e S e r v i c e s e r v e r 3 3 i s
p e r f o rme d v i a t h e PGW 2 5 3 .
[ 0 0 2 8 ]
Th e S e r v i c e s e r v e r 3 3 i s a s e r v e r a p p a r a t u s d i s p o s e d i n s i d e t h e
Ex t e r n a l n e two r k a n d , f o r e x amp l e , a We b s e r v e r , a s t o r a g e a p p a r a t u s
a n d t h e l i k e t h a t s t o r e s v i d e o d a t a .
10 [ 0 0 2 9 ]
Ne x t , a f l ow o f d a t a i n s i d e t h e c ommu n i c a t i o n s ys t em i n Fi g . 2
s h a l l b e e x p l a i n e d . The eNB 2 1 t r a n smi t s u s e r t r a f f i c (UL Tr a f f i c ) s e n t
f r om a u s e r t o t h e PGW 3 2 v i a t h e Ro u t e r 2 2 . Th e Ro u t e r 2 2 u s e s t h e
r o u t i n g t a b l e t h a t a s s o c i a t e s t h e d e s t i n a t i o n a d d r e s s wi t h a t r a n s f e r
15 d e s t i n a t i o n a p p a r a t u s s o a s t o t r a n s f e r t h e u s e r t r a f f i c t r a n smi t t e d f r om
t h e eNB 2 1 t o t h e PGW 3 2 .
[ 0 0 3 0 ]
Th e p SGW i s a n SGW, wh i c h i s a l o g i c a l n o d e s p e c i f i e d b y t h e
3GPP s t a n d a r d . As a n a p p a r a t u s , f o r c o n v e n i e n c e , t h e pSGW i s
20 d i s p o s e d i n s i d e t h e MME i n o r d e r t o r e a l i z e a n i n c omi n g o p e r a t i o n .
Howe v e r , a s s h own i n Fi g . 2 , t h e pSGW d o e s n o t h a n d l e t h e u s e r d a t a
t r a n smi t t e d a n d r e c e i v e d b e twe e n t h e eNB a n d t h e PGW.
[ 0 0 3 1 ]
Ne x t , a d e t a i l e d c o n f i g u r a t i o n e x amp l e o f a c ommu n i c a t i o n
25 s ys t em t h a t i s d i f f e r e n t f r om t h e o n e i n Fi g . 2 s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g
Fi g . 3 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em i n Fi g . 3 h a s t h e s ame c o n f i g u r a t i o n
a s t h e c o n f i g u r a t i o n i n Fi g . 2 e x c e p t t h a t t h e eNB 2 1 i n t h e
c ommu n i c a t i o n s ys t em i n Fi g . 2 i s r e p l a c e d b y a n RNC 4 1 a n d t h e MME
2 3 i n t h e c ommu n i c a t i o n s ys t em i n Fi g . 2 i s r e p l a c e d b y a n SGSN 4 2 .
30 Th e RNC 4 1 c o n t r o l s b a s e s t a t i o n s t h a t a r e ma i n l y u s e d i n t h e 3G s ys t em.
Fo r e x amp l e , t h e RNC 4 1 p e r f o rms h a n d o v e r c o n t r o l a n d t h e l i k e
b e twe e n b a s e s t a t i o n s . Th e SGSN 4 2 i s c o n n e c t e d t o a wi r e l e s s a c c e s s
s ys t em t h a t i s u s e d i n t h e 3G s ys t em a n d p e r f o rms d a t a p r o c e s s i n g o n UPl
a n e d a t a a n d C-P l a n e d a t a . As t h e c o n f i g u r a t i o n o t h e r t h a n t h e RNC
11
4 1 a n d t h e SGSN 4 2 i n Fi g . 3 i s t h e s ame a s t h e c o n f i g u r a t i o n i n Fi g . 2 ,
a d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f t h e c o n f i g u r a t i o n o t h e r t h a n t h e RNC 4 1 a n d
t h e SGSN 4 2 i n Fi g . 3 s h a l l b e omi t t e d . Fu r t h e r , i n Fi g . 3 , b y u s i n g a
BSC (Ba s e St a t i o n Co n t r o l l e r ) i n p l a c e o f t h e RNC, t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n c a n b e a p p l i e d t o a s o - c a l l e d 2G s ys t em5 .
[ 0 0 3 2 ]
Ne x t , a n EPS b e a r e r t h a t i s s e t u p i n t h e c ommu n i c a t i o n s ys t em i n
Fi g . 2 s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 4 . Fi r s t l y, a n EPS b e a r e r t o wh i c h
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t a p p l i e d s h a l l b e e x p l a i n e d . Wh e n t h e
10 p r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t a p p l i e d t o a n EP S b e a r e r , t h e EPS b e a r e r i s s e t
b e twe e n t h e eNB 2 1 a n d t h e pSGW 2 5 a n d b e twe e n t h e p SGW 2 5 a n d t h e
PGW 3 2 . As a TEID, P a n d Q a r e s e t t o t h e EP S b e a r e r b e twe e n t h e
eNB 2 1 a n d pSGW 2 5 . Th e TEID-P i s a TEID v a l u e t h a t i s s e t t o t h e
pSGW 2 5 , wh i l e t h e TEID-Q i s a TEID v a l u e t h a t i s s e t t o t h e eNB 2 1 .
15 Th e eNB 2 1 t r a n smi t s Up l i n k t r a f f i c (UL t r a f f i c ) a d d r e s s e d t o t h e pSGW
25 u s i n g t h e EPS b e a r e r t o wh i c h t h e TEID-P i s s e t . Fu r t h e r , t h e pSGW
2 5 t r a n smi t s Down l i n k t r a f f i c (DL t r a f f i c ) a d d r e s s e d t o t h e eNB 2 1
u s i n g t h e EP S b e a r e r t o wh i c h t h e TEID-Q i s s e t .
[ 0 0 3 3 ]
20 Th e Ro u t e r 2 2 t r a n s f e r s d a t a a c c o r d i n g t o a c o r r e s p o n d e n c e t a b l e
( o r a r o u t i n g t a b l e ) s h own i n Fi g . 5 a s s o c i a t i n g IP a d d r e s s e s wi t h
a p p a r a t u s e s . Sp e c i f i c a l l y, a n IP a d d #A, wh i c h i s a n IP a d d r e s s , i s
a s s o c i a t e d wi t h t h e pSGW 2 5 , a n IP a d d #B, wh i c h i s a n IP a d d r e s s , i s
a s s o c i a t e d wi t h t h e PGW 3 2 , a n d a n IP a d d #C, wh i c h i s a n IP a d d r e s s ,
25 i s a s s o c i a t e d wi t h t h e eNB 2 1 .
[ 0 0 3 4 ]
As a TEID, O a n d N a r e s e t t o t h e EP S b e a r e r b e twe e n t h e pSGW
2 5 a n d t h e PGW 3 2 . Th e TEID-O i s a TEID v a l u e t h a t i s s e t t o t h e
PGW 3 2 , wh i l e t h e TEID-N i s a TEID v a l u e t h a t i s s e t t o t h e pSGW 2 5 .
30 Th e p SGW 2 5 t r a n smi t s UL t r a f f i c a d d r e s s e d t o t h e PGW 3 2 u s i n g t h e
EPS b e a r e r t o wh i c h t h e TEID-O i s s e t . Fu r t h e r , t h e PGW 3 2 t r a n smi t s
DL t r a f f i c a d d r e s s e d t o t h e pSGW 2 5 u s i n g t h e EPS b e a r e r t o wh i c h t h e
TEID-N i s s e t . Th e Ro u t e r 3 1 t r a n s f e r s d a t a a c c o r d i n g t o t h e
c o r r e s p o n d e n c e t a b l e ( o r t h e r o u t i n g t a b l e ) s h own i n Fi g . 5 a s s o c i a t i n g
12
t h e IP a d d r e s s e s wi t h a p p a r a t u s e s .
[ 0 0 3 5 ]
Ne x t , a n EPS b e a r e r t o wh i c h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s a p p l i e d
s h a l l b e e x p l a i n e d . In Fi g . 4 , t h e MME 2 3 , t h e FC 2 4 , a n d t h e pSGW
2 5 a r e c o n f i g u r e d a s t h e s ame a p p a r a t u s . Wh e n t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i 5 s
a p p l i e d t o a n EP S b e a r e r , t h e EPS b e a r e r i s s e t b e twe e n t h e eNB 2 1 a n d
t h e PGW 3 2 . As a TEID, O a n d Q a r e s e t t o t h e EPS b e a r e r b e twe e n t h e
eNB 2 1 a n d t h e PGW 3 2 .
[ 0 0 3 6 ]
10 An o p e r a t i o n o f t h e EP S b e a r e r b e twe e n t h e eNB 2 1 a n d t h e PGW
3 2 s h a l l b e e x p l a i n e d b e l ow. At t h e t ime o f t r a n smi t t i n g t h e UL t r a f f i c ,
i n a ma n n e r s imi l a r t o t h e c a s e i n wh i c h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t
a p p l i e d t o a n EP S b e a r e r , t h e eNB 2 1 t r a n smi t s d a t a t o t h e Ro u t e r 2 2
u s i n g t h e IP a d d #A a s a d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s a n d P a s t h e TEID. As
15 f o r t h e d a t a t o wh i c h t h e IP a d d #A i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s
a n d t h e TEID-P i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n TEID, t h e Ro u t e r 2 2 c h a n g e s
t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s t o t h e IP a d d #B t h a t i s a s s o c i a t e d wi t h t h e
PGW 3 2 a n d c h a n g e s t h e d e s t i n a t i o n TEID t o t h e TEID-O. By d o i n g s o ,
t h e EPS b e a r e r t h a t e n d s a t t h e eNB 2 1 a n d t h e PGW 3 2 c a n b e s e t
20 wi t h o u t p a s s i n g t h r o u g h t h e pSGW 2 5 .
[ 0 0 3 7 ]
Simi l a r l y, fo r t h e DL t r a f f i c t r a n smi t t e d f r om t h e PGW 3 2 t o t h e
eNB 2 1 , t h e PGW 3 2 t r a n smi t s d a t a t o t h e Ro u t e r 3 1 u s i n g t h e IP a d d #A
a s a d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s a n d N a s t h e TEID. As f o r t h e d a t a t o wh i c h
25 t h e IP a d d #A i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s a n d t h e T EID-N i s s e t
a s t h e d e s t i n a t i o n TEID, t h e Ro u t e r 3 1 c h a n g e s t h e d e s t i n a t i o n IP
a d d r e s s t o t h e IP a d d #C t h a t i s a s s o c i a t e d wi t h t h e eNB 2 1 a n d c h a n g e s
t h e d e s t i n a t i o n TEID t o t h e TEID-Q. Th e Ro u t e r 3 1 t r a n smi t s t h e d a t a
i n c l u d i n g t h e c h a n g e d d e s t i n a t i o n I P a d d r e s s t o t h e eNB 2 1 .
30 [ 0 0 3 8 ]
Ne x t , a f l ow o f a t t a c h p r o c e s s i n g o f UE (Us e r Eq u i pme n t )
a c c o r d i n g t o t h e f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 6 . Th e UE i s a n ame i n d i c a t i n g a mo b i l e
c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s o r t h e l i k e t h a t i s u s e d i n t h e 3GPP s ys t em.
13
Fu r t h e r , i n t h i s d r awi n g , t h e MME 2 3 , t h e FC 2 4 , a n d t h e pSGW 2 5 a r e
c o n f i g u r e d u s i n g t h e s ame a p p a r a t u s . Th i s a p p a r a t u s s h a l l b e r e f e r r e d
t o a s a c omb o n o d e . Fi r s t l y, t h e UE t r a n smi t s a n ATTACH s i g n a l t o t h e
c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) s o a s t o r e q u e s t a r e g i s t r a t i o n i n a mo b i l e
c ommu n i c a t i o n n e two r k (S 1 1 ) . Th e t e rm c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 5 ,
i n d i c a t e s t h a t t h e f u n c t i o n o f t h e MME 2 3 i n t h e c omb o n o d e i s u s e d .
Th e t e rms c omb o n o d e ( t h e FC 2 4 ) a n d c omb o n o d e ( t h e pSGW 2 5 )
d e s c r i b e d b e l ow a l s o i n d i c a t e t h a t t h e f u n c t i o n s o f t h e FC 2 4 a n d t h e
pSGW 2 5 a r e u s e d , r e s p e c t i v e l y. Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 )
10 e x e c u t e s a u t h e n t i c a t i o n p r o c e s s i n g a n d t h e l i k e o n t h e UE t h a t h a s
t r a n smi t t e d t h e ATTACH s i g n a l (Aut h e n t i c a t i o n /S e c u r i t y p r o c e d u r e ;
S1 2 ) . Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e M M E 2 3 ) t r a n s m i t s a n “ U p d a t e
L o c a t i o n r e q u e s t ” t o t h e H S S (Home Su b s c r i b e r S e r v e r ) i n o r d e r t o
o b t a i n s u b s c r i b e r i n f o rma t i o n a n d t h e l i k e o f t h e UE (S1 3 ) . Th e HSS
15 t r a n s m i t s a n “ U p d a t e L o c a t i o n A c k ” a s a r e s p o n s e s i g n a l t o t h e “ U p d a t e
L o c a t i o n r e q u e s t ” (S 1 4 ) . T h e “ U p d a t e L o c a t i o n A c k ” i n c l u d e s
i n f o rma t i o n r e g a r d i n g a n APN (Ac c e s s P o i n t Name ) t o wh i c h t h e UE i s
c o n n e c t e d .
[ 0 0 3 9 ]
20 Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) p e r f o rms a d d r e s s r e s o l u t i o n
p r o c e s s i n g o n t h e SGW a n d t h e PGW b a s e d o n t h e APN i n f o rma t i o n
(S 1 5 ) . S p e c i f i c a l l y, t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) e x t r a c t s a n a d d r e s s
o f t h e PGW c o r r e s p o n d i n g t o t h e t r a s nmi t t e d APN. Fu r t h e r , t h e c omb o
n o d e ( t h e MME 2 3 ) e x t r a c t s a n a d d r e s s o f t h e pSGW 2 5 t h a t i s mo u n t e d
25 on t h e s ame a p p a r a t u s a s t h e a p p a r a t u s o n wh i c h t h e MME 2 3 i s mo u n t e d .
[ 0 0 4 0 ]
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( M M E 2 3 ) t r a n s m i t s a “ C r e a t e s e s s i o n
r e q u e s t ” t o t h e P G W 3 2 i n o r d e r t o e s t a b l i s h t h e E P S b e a r e r w i t h t h e
PGW 3 2 (S 1 6 ) . T h e “ C r e a t e s e s s i o n r e q u e s t ” i n c l u d e s t h e IP a d d #A
30 a n d t h e TEID-N t h a t a r e s e t t o t h e pSGW 2 5 . Th e PGW 3 2 t r a n smi t s a
“ C r e a t e s e s s i o n R e s p o n s e ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e MME 2 3 ) a s a
r e s p o n s e s i g n a l t o t h e “ C r e a t e s e s s i o n r e q u e s t ” (S 1 7 ) . T h e “ C r e a t e
s e s s i o n R e s p o n s e ” i n c l u d e s t h e I P a d d #B a n d t h e TEID-O t h a t a r e s e t t o
t h e PGW 3 2 .
14
[ 0 0 4 1 ]
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e F C 2 4 ) t r a n s m i t s a “ R o u t i n g p o l i c y
u p d a t e ” t o t h e R o u t e r 2 2 (S1 8 ) . Th e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” s p e c i f i e s
t h a t wh e n t h e IP a d d #A i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s a n d d a t a t o
wh i c h t h e TEID-P i s s e t i s t r a n smi t t e d , t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s i 5 s
c h a n g e d t o t h e IP a d d #B a n d t h e TEID i s c h a n g e d t o t h e TEID-O s o a s
t o t r a n s f e r t h e d a t a . Wh e n t h e t r a n smi t t e d r o u t i n g p o l i c y i s r e f l e c t ed ,
t h e R o u t e r 2 2 t r a n s m i t s a “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e a c k ” t o t h e c omb o
n o d e (FC 2 4 ) (S1 9 ) .
10 [ 0 0 4 2 ]
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e M M E 2 3 ) t r a n s m i t s a n “ I n i t i a l C o n t e x t
S e t u p R e q u e s t / A t t a c h A c c e p t ” t o t h e e N B 2 1 (S 2 0 ) . T h e “ I n i t i a l
C o n t e x t S e t u p R e q u e s t / A t t a c h A c c e p t ” i n c l u d e s t h e I P a d d # A a n d t h e
TEID-P wh i c h wi l l b e s e t t o t h e pSGW 2 5 a s i n f o rma t i o n r e g a r d i n g t h e
15 pSGW 2 5 .
[ 0 0 4 3 ]
N e x t , t h e e N B 2 1 n o t i f i e s t h e U E o f a n “ R R C C o n n e c t i o n
R e c o n f i g u r a t i o n ” (S2 1 ) .
[ 0 0 4 4 ]
20 N e x t , a f l o w o f p r o c e s s i n g a f t e r t h e U E r e c e i v e s t h e “ R R C
Co n n e c t i o n Re c o n f i gu r a t i o n ” s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g F i g . 7 . In S t e p
S 2 1 i n F i g . 6 , a f t e r t h e U E r e c e i v e s t h e “ R R C C o n n e c t i o n
R e c o n f i g u r a t i o n ” , t h e U E t r a n s m i t s a n “ R R C C o n n e c t i o n
Re c o n f i g u r a t i o n C o m p l e t e ” t o t h e e N B 2 1 (S2 2 ) . Ne x t , t h e eNB 2 1
25 t r a n smi t s a n “ I n i t i a l C o n t e x t S e t u p R e s p o n s e ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e
MME 2 3 ) (S2 3 ) . T h e “ I n i t i a l C o n t e x t S e t u p R e s p o n s e ” i n c l u d e s t h e I P
a d d #C a n d t h e TEID-Q wh i c h wi l l b e s e t t o t h e eNB 2 1 .
[ 0 0 4 5 ]
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e F C 2 4 ) t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y
30 u p d a t e ” t o t h e R o u t e r 3 1 . T h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” s p e c i f i e s t h a t
wh e n t h e IP a d d #A i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s a n d d a t a t o
wh i c h t h e TEID-N i s s e t i s t r a n smi t t e d , t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s i s
c h a n g e d t o t h e IP a d d # c a n d t h e TEID i s c h a n g e d t o t h e TEID-Q s o a s
t o t r a n s f e r t h e d a t a . Wh e n t h e t r a n smi t t e d r o u t i n g p o l i c y i s r e f l e c t ed ,
15
t h e R o u t e r 3 1 t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e a c k ” t o t h e c o m b o
n o d e ( t h e FC 2 4 ) (S2 5 ) .
[ 0 0 4 6 ]
As e x p l a i n e d s o f a r , b y u s i n g t h e c omb o n o d e a c c o r d i n g t o t h e
f i r s t e x emp l a r y emb o d ime n t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , c h a n g e p r o c e s s i 5 n g
o f t h e r o u t i n g p o l i c y i n t h e Ro u t e r s 2 2 a n d 3 1 c a n b e i n c l u d e d i n t h e
a t t a c h p r o c e d u r e o f t h e UE. Th a t i s , i n t h e a t t a c h p r o c e d u r e , wh e n t h e
Ro u t e r s 2 2 a n d 3 1 a r e n o t i f i e d o f t h e IP a d d r e s s es a n d t h e TEIDs o f t h e
eNB 2 1 a n d t h e PGW 3 2 , t h e c omb o n o d e ( t h e FC 2 4 ) c a n c h a n g e t h e
10 r o u t i n g p o l i c y t o i n d i c a t e t h e Ro u t e r s 2 2 a n d 3 1 t o d i r e c t l y t r a n s f e r t h e
d a t a a d d r e s s e d t o t h e pSGW 2 5 t o t h e PGW 3 2 o r t h e eNB 2 1 .
[ 0 0 4 7 ]
Fu r t h e r , b y r e a l i z i n g t h e MME 2 3 , t h e FC 2 4 , a n d t h e p SGW 2 5 a s
t h e s ame a p p a r a t u s o r b y o p e r a t i n g t h e MME 2 3 , t h e FC 2 4 , a n d t h e
15 pSGW 2 5 i n c o o p e r a t i o n wi t h e a c h o t h e r , s i g n a l s t r a n smi t t e d a n d
r e c e i v e d b e twe e n t h e MME 2 3 a n d t h e pSGW 2 5 c a n b e omi t t e d . Wh e n
t h e MME 2 3 o b t a i n s , f o r e x amp l e , a d d r e s s i n f o rma t i o n ( t h e IP a d d r e s s
a n d t h e TEID) f o r r e c e i v i n g t h e DL t r a f f i c f r om t h e eNB 2 1 , a s i g n a l f o r
n o t i f yi n g t h e p SGW 2 5 o f t h e o b t a i n e d i n f o rma t i o n c a n b e omi t t e d . As
20 t h e s i g n a l wh i c h wi l l b e omi t t e d , t h e r e i s , f o r e x amp l e , a “ M o d i f y
B e a r e r R e q u e s t ” a n d a “ M o d i f y B e a r e r R e s p o n s e ” i n t h e a t t a c h
p r o c e d u r e t h a t i s s p e c i f i e d i n t h e 3GPP t e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n .
[ 0 0 4 8 ]
Ne x t , a f l ow o f p a t h c o n t r o l p r o c e s s i n g t h a t i s d i f f e r e n t f r om t h e
25 c a s e s i n Fi g s . 6 a n d 7 s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 8 . Fi r s t l y, t h e UE
t r a n s m i t s a “ P D N C o n n e c t i v i t y R e q u e s t ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e MME
2 3 ) i n o r d e r t o c o n n e c t t o t h e Se r v i c e s e r v e r 3 3 o f a n e x t e r n a l n e two r k
(S 3 1 ) . T h e “ P D N C o n n e c t i v i t y R e q u e s t ” i n c l u d e s t h e i n f o rma t i o n
r e g a r d i n g t h e APN.
30 [ 0 0 4 9 ]
As St e p s S 3 2 t o 4 2 a r e t h e s ame a s St e p s S1 5 t o 2 1 i n Fi g . 6 a n d
St e p s 2 2 t o 2 5 i n Fi g. 7 , a d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f St e p s S3 2 t o 4 2 s h a l l
b e omi t t e d .
[ 0 0 5 0 ]
16
(S e c o n d ex emp l a r y emb o d ime n t )
Ne x t , a f l ow o f p a t h c o n t r o l p r o c e s s i n g a t t h e t ime o f h a n d o v e r
s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 9 . Fi g . 9 i l l u s t r a t e s t h e f l ow o f t h e p a t h
c o n t r o l p r o c e s s i n g a t t h e t ime o f h a n d o v e r (S1 b a s e d HO) u s i n g S1 .
Th e S 1 i s a n i n t e r f a c e b e twe e n t h e eNB a n d t h e MME. In Fi g . 9 , t 5 h e
eNB 2 1 i s a s o u r c e eNB ( a So u r c e eNB) a n d an eNB 5 1 i s a t a r g e t eNB
( a Ta r g e t eNB) .
[ 0 0 5 1 ]
F i r s t l y , t h e e N B 2 1 t r a n s m i t s a “ H a n d o v e r r e q u i r e d ” t o t h e c o m b o
10 n o d e ( t h e MME 2 3 ) (S 5 1 ) . Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 )
t r a n s m i t s a “ H a n d o v e r r e q u e s t ” t o t h e e N B 5 1 , w h i c h i s t h e Ta r g e t eNB
(S 5 2 ) . T h e “ H a n d o v e r r e q u e s t ” i n c l u d e s t h e IP a d d #A a n d t h e TEID- P
i n f o rma t i o n t h a t a r e s e t t o t h e p SGW 2 5 . Ne x t , t h e eNB 5 1 t r a n smi t s a
“ H a n d o v e r r e q u e s t a c k ” t o t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) (S 5 3 ) . Th e
15 “ H a n d o v e r r e q u e s t a c k ” i n c l u d e s a n I P a d d # D a n d T E I D -R i n f o rma t i o n
t h a t a r e s e t t o t h e eNB 5 1 .
[ 0 0 5 2 ]
Wh e n a r o u t e r c o n n e c t e d t o t h e eNB 5 1 i s a Ro u t e r 5 2 , wh i c h i s
d i f f e r e n t f r om t h e Ro u t e r 2 2 , t h e c omb o n o d e ( t h e FC 2 4 ) t r a n smi t s t h e
20 “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” t o t h e R o u t e r 5 2 (S 5 4 ) . T h e “ R o u t i n g p o l i c y
u p d a t e ” s p e c i f i e s t h a t w h e n t h e I P a d d # A i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n IP
a d d r e s s a n d d a t a t o wh i c h t h e TEID-P i s s e t i s t r a n smi t t e d , t h e
d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s i s c h a n g e d t o t h e IP a d d #B a n d t h e TEID i s
c h a n g e d t o t h e TEID-O s o a s t o t r a n s f e r t h e d a t a . Wh e n t h e t r a n smi t t e d
25 r o u t i n g p o l i c y i s r e f l e c t e d , t h e Ro u t e r 5 2 t r a n smi t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y
u p d a t e a c k ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e FC 2 4 ) (S 5 5 ) .
[ 0 0 5 3 ]
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e M M E 2 3 ) t r a n s m i t s a “ H a n d o v e r
c o m m a n d ” t o t h e e N B 2 1 i n o r d e r t o i n s t r u c t a n e x e c u t i o n o f h a n d o v e r
30 (S 5 6 ) . Fu r t h e r , t h e eNB 2 1 t r a n s m i t s t h e “ H a n d o v e r c o m m a n d ” t o t h e
UE (S 5 7 ) .
[ 0 0 5 4 ]
N e x t , t h e e N B 5 1 t r a n s m i t s a “ H a n d o v e r N o t i f y” t o t h e c o m b o
n o d e ( t h e MME 2 3 ) i n o r d e r t o n o t i f y t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) t h a t
17
t h e UE h a s b e e n h a n d e d o v e r t o a n a r e a ma n a g e d b y t h e eNB 5 1 (S58 ) .
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e F C 2 4 ) t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ”
t o t h e Ro u t e r 3 1 (S 5 9 ) . T h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” s p e c i f i e s t h a t
wh e n t h e IP a d d #A i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s a n d d a t a t o
wh i c h t h e TEID-N i s s e t i s t r a n smi t t e d , t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s i 5 s
c h a n g e d t o t h e IP a d d #D a n d t h e TEID i s c h a n g e d t o t h e TEID-R s o a s
t o t r a n s f e r t h e d a t a . Wh e n t h e t r a n smi t t e d r o u t i n g p o l i c y i s r e f l e c t ed ,
t h e Ro u t e r 31 t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e a c k ” t o t h e c omb o
n o d e ( t h e FC 2 4 ) (S60) .
10 [ 0 0 5 5 ]
As e x p l a i n e d a b o v e , b y t h e u s e o f t h e f l ow o f t h e p a t h c o n t r o l
p r o c e s s i n g e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 9 , e v e n wh e n a n eNB o n wh i c h t h e UE
c amp s i s c h a n g e d b y h a n d o v e r , t h e EPS b e a r e r c a n b e s e t b e twe e n t h e
eNB 5 1 a n d t h e PGW 3 2 b y c o n t r o l l i n g t h e p a t h s o f t h e Ro u t e r s 3 1 a n d
15 5 2 u s i n g t h e FC 2 4 .
[ 0 0 5 6 ]
Ne x t , a f l ow o f t h e p a t h c o n t r o l p r o c e s s i n g a t t h e t ime o f
h a n d o v e r (S 1 b a s e d HO MME c h a n g e ) wh e n t h e MME i s c h a n g e d s h a l l b e
e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 1 0 . Fi r s t l y, t h e eNB 2 1 t r a n smi t s t h e “ H a n d o v e r
20 r e q u i r e d ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e MME 2 3 ) (S6 1 ) . Wh e n t h e c omb o
n o d e ( t h e MME 2 3 ) t r a n s f e r s ma n a g eme n t o f t h e UE t o an MME 5 3 ,
wh i c h i s a n o t h e r MME, b y t h e h a n d o v e r , t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 )
t r a n s m i t s a “ F o r w a r d r e l o c a t i o n r e q u e s t ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e MME
5 3 ) (S62 ) . T h e c o m b o n o d e t h a t h a s r e c e i v e d t h e “ F o r w a r d r e l o c a t i o n
25 r e q u e s t ” i s a n a p p a r a t u s i n w h i c h t h e M M E 5 3 , a n F C 5 4 , a n d a p S G W
5 5 a r e c o n f i g u r e d a s t h e s ame a p p a r a t u s . T h e “ F o r w a r d r e l o c a t i o n
r e q u e s t ” i n c l u d e s t h e Op e n Fl ow r u l e . Th e Op e n Fl ow r u l e i s a c o n t r o l
r u l e f o r d a t a p a c k e t s t h a t i s a p p l i e d b y t h e Ro u t e r s 2 2 a n d 31. Fo r
e x amp l e , t h e Op e n Fl ow r u l e ma y b e t h e r o u t i n g p o l i c y t r a n smi t t e d f r om
30 t h e FC 2 4 t o t h e Ro u t e r s 2 2 a n d 3 1 .
[ 0 0 5 7 ]
As St e p s S 6 3 t o S6 6 a r e s imi l a r t o S t e p s S5 2 t o S 5 5 i n Fi g . 9 , a
d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f S t e p s S 6 3 t o S 6 6 s h a l l b e omi t t e d . Af t e r S t e p
S6 6 , t h e c omb o n o d e ( t h e M M E 5 3 ) t r a n s m i t s a “ F o r w a r d r e l o c a t i o n
18
r e s p o n s e ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e MME 2 3 ) (S6 7 ) .
[ 0 0 5 8 ]
As St e p s S 6 8 t o S7 0 a r e s imi l a r t o S t e p s S5 6 t o S 5 8 i n F i g . 9 , a
d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f S t e p s S 6 8 t o S 7 0 s h a l l b e omi t t e d . Af t e r S t e p
S7 0 , t h e c omb o n o d e ( t h e M M E 5 3 ) t r a n s m i t s a “ F o r w a r d r e l o c a t i 5 o n
c o m p l e t e N o t i f i c a t i o n ” t o t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) (S 7 1 ) . Th e
c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) t r a n smi t s a “ F o r w a r d r e l o c a t i o n c omp l e t e
A c k ” t o t h e c omb o n o d e ( t h e MME 5 3 ) (S 7 2 ) . As S t e p s S7 3 a n d S 7 4
a r e s imi l a r t o S t e p s S 5 9 a n d S6 0 i n Fi g. 9 , a d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f
10 St e p s S 7 3 a n d S7 4 s h a l l b e omi t t e d .
[ 0 0 5 9 ]
Ne x t , a f l ow o f t h e p a t h c o n t r o l p r o c e s s i n g a t t h e t ime o f
h a n d o v e r (X2 b a s e d HO) u s i n g a n X2 i n t e r f a c e s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g
Fi g . 1 1 . Th e X2 i n t e r f a c e i s a n i n t e r f a c e b e twe e n eNBs t h a t a r e
15 s p e c i f i e d b y 3GPP . Wh e n t h e DL t r a f f i c i s t r a n smi t t e d t o t h e eNB 2 1 ,
wh i c h i s t h e s o u r c e eNB, i n t h e X2 b a s e d HO, t h e DL t r a f f i c i s
t r a n smi t t e d t o t h e eNB 5 1 , wh i c h i s a t a r g e t eNB. In s u c h a s t a t e , t h e
e N B 5 1 t r a n s m i t s a “ P a t h S w i t c h r e q u e s t ” t o t h e c omb o n o d e ( t h e MME
2 3 ) (S8 1 ) . T h e “ P a t h S w i t c h r e q u e s t ” i n c l u d e s t h e I P a d d # D a n d t h e
20 TEID-R i n f o rma t i o n t h a t a r e s e t t o t h e eNB 5 1 . Ne x t , t h e c omb o n o d e
( t h e M M E 2 3 ) t r a n s m i t s a “ P a t h S w i t c h r e q u e s t A c k ” t o t h e e N B 5 1 a s a
r e s p o n s e s i g n a l t o t h e “ P a t h S w i t c h r e q u e s t ” .
[ 0 0 6 0 ]
As St e p s S 8 3 a n d S8 4 a r e s imi l a r t o St e p s S 5 4 a n d S5 5 i n Fi g . 9 ,
25 a d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f S t e p s S 8 3 a n d S8 4 s h a l l b e omi t t e d . Fu r t h e r ,
a s S t e p s S 8 5 a n d S 8 6 a r e s imi l a r t o S t e p s S 5 9 a n d S6 0 i n Fi g . 9 , a
d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f S t e p s S 8 5 a n d S8 6 s h a l l b e omi t t e d .
[ 0 0 6 1 ]
(Th i r d e x emp l a r y emb o d ime n t )
30 Ne x t , a f l ow o f p r o c e s s i n g wh e n t h e UE t r a n s i t i o n s t o a n Id l e
s t a t e s h a l l b e e x p l a i n e d u s i n g Fi g . 1 2 . Fi r s t l y, f o r e x amp l e , wh e n a
c o n n e c t i o n b e twe e n t h e c ommu n i c a t i o n s ys t em a n d t h e UE i s r e l e a s e d b y
t h e t r a n s i t i o n o f t h e U E t o t h e I d l e s t a t e , t h e e N B 2 1 t r a n s m i t s a “ S 1 -
AP: S 1 U E C o n t e x t R e l e a s e r e q u e s t ” t o t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 )
19
(S 9 1 ) . Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) t r a n smi t s a n “ S 1 -AP:S 1 UE
Co n t e x t Re l e a s e Comma n d ” t o t h e e N B 2 1 (S9 2 ) . Ne x t , t h e eNB 2 1
t r a n smi t s a n “ R R C C o n n e c t i o n R e l e a s e ” t o t h e U E (S 9 3 ) . Ne x t , t h e
eNB 2 1 t r a n smi t s a n “ S 1 -AP: S 1 U E C o n t e x t R e l e a s e C o m p l e t e ” t o t h e
c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) i n o r d e r t o n o t i f y t h e c omb o n o d e ( t h e MM5 E
2 3 ) o f a r e l e a s e o f a r e s o u r c e wi t h t h e UE (S9 4 ) .
[ 0 0 6 2 ]
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e F C 2 4 ) t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y
u p d a t e ” t o t h e e N B 2 1 (S 9 5 ) . T h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” s p e c i f i e s
10 t h a t t h e r o u t i n g p o l i c y t r a n smi t t e d f r om t h e c omb o n o d e ( t h e FC 2 4 ) t o
t h e Ro u t e r 2 2 s h a l l b e d e l e t e d . Wh e n t h e Ro u t e r 2 2 d e l e t e s t h e r o u t i n g
p o l i c y, t h e Ro u t e r 2 2 t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e a c k ” t o t h e
comb o n o d e ( t h e FC 2 4 ) (S 9 6 ) . Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e FC 2 4 )
t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” t o t h e R o u t e r 3 1 (S 9 7 ) . Th e
15 “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” s p e c i f i e s t h a t t h e r o u t i n g p o l i c y t r a n smi t t e d
f r om t h e c omb o n o d e ( t h e FC 2 4 ) t o t h e Ro u t e r 3 1 s h a l l b e d e l e t e d .
Af t e r t h e Ro u t e r 3 1 d e l e t e s t h e r o u t i n g p o l i c y, t h e Ro u t e r 3 1 t r a n smi t s
t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e a c k ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e FC 2 4 ) (S9 8 ) .
[ 0 0 6 3 ]
20 As e x p l a i n e d a b o v e , b y e x e c u t i n g t h e p r o c e s s i n g s h own i n Fi g . 1 2 ,
i t i s p o s s i b l e f o r t h e c omb o n o d e t o r e c e i v e t h e “ S 1 -AP: S1 UE Co n t e x t
R e l e a s e r e q u e s t ” t h a t i s t r a n s m i t t e d f r o m t h e e N B 2 1 . In t h e c omb o
n o d e , t h e MME 2 3 a n d t h e pSGW 2 5 a r e c o n t a i n e d i n t h e s ame a p p a r a t u s .
Th e r e f o r e , t h e MME 2 3 i s n o t r e q u i r e d t o t r a n smi t a s i g n a l f o r
25 r e q u e s t i n g del e t i o n o f t h e b e a r e r t o t h e pSGW 2 5 . I t i s t h u s p o s s i b l e t o
r e d u c e t h e n umb e r o f s i g n a l s o n a c ommu n i c a t i o n n e two r k .
[ 0 0 6 4 ]
(Fo u r t h e x emp l a r y emb o d imen t )
Ne x t , a f l ow o f NW i n i t i a t e d S e r v i c e Re q u e s t p r o c e s s i n g wh e n t h e
30 DL t r a f f i c r e a c h e s t h e UE f r om a n Ex t e r n a l n e two r k s h a l l b e e x p l a i n e d
u s i n g Fi g . 1 3 . Fi r s t l y, t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 a n d t h e pSGW 2 5 )
r e c e i v e s Down l i n k Us e r Da t a o r a c o n t r o l s i g n a l t h a t n e e d s t o b e
t r a n smi t t e d t o a t e rmi n a l f r om t h e PGW 3 2 (S 1 0 1 ) . Ne x t , t h e c omb o
n o d e ( t h e MME 2 3 ) t r a n smi t s a Pa g i n g s i g n a l t o t h e eNB 2 1 (S1 0 2 ) .
20
Fu r t h e r , t h e eNB 2 1 a l s o t r a n smi t s a Pa g i n g s i g n a l t o t h e UE (S1 0 3 ) .
[ 0 0 6 5 ]
N e x t , t h e U E t r a n s m i t s t h e “ S e r v i c e R e q u e s t ” t o t h e c o m b o n o d e
( t h e MME 2 3 ) (S 1 0 4 ) . In a r e l a t e d n o d e , p r o c e s s i n g s u c h a s
a u t h e n t i c a t i o n o n t h e UE i s e x e c u t e d (S 1 0 5 ) . Ne x t , t h e c omb o n o 5 d e
( t h e F C 2 4 ) t r a n s m i t s t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” t o t h e R o u t e r 2 2
(S 1 0 6 ) . T h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e ” s p e c i f i e s t h a t w h e n t h e I P a d d # A
i s s e t a s t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s a n d d a t a t o wh i c h t h e TEID-P i s s e t
i s t r a n smi t t e d , t h e d e s t i n a t i o n IP a d d r e s s i s c h a n g e d t o t h e IP a d d #B
10 a n d t h e TEID i s c h a n g e d t o t h e TEID-O s o a s t o t r a n s f e r t h e d a t a .
Wh e n t h e t r a n smi t t e d r o u t i n g p o l i c y i s r e f l e c t e d , t h e Ro u t e r 22 t r a n smi t s
t h e “ R o u t i n g p o l i c y u p d a t e a c k ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e FC 2 4 ) (S1 0 7 ) .
[ 0 0 6 6 ]
Ne x t , t h e c omb o n o d e ( t h e MME 2 3 ) t r a n smi t s a n “ S 1 -AP: In i t i a l
15 C o n t e x t S e t u p R e q u e s t ” t o t h e e N B 2 1 . T h e “ S 1 -AP: In i t i a l Co n t e x t
S e t u p R e q u e s t ” i n c l u d e s t h e I P a d d #A a n d t h e TEID-P i n f o rma t i o n t h a t
a r e s e t t o t h e pSGW 2 5 . N e x t , t h e e N B 2 1 t r a n s m i t s a “ R a d i o b e a r e r
e s t a b l i s h m e n t ” t o t h e U E (S 1 0 9 ) .
[ 0 0 6 7 ]
20 Ne x t , t h e eNB t r a n smi t s a n “ S 1 -AP: In i t i a l Co n t e x t S e t u p
C o m p l e t e ” t o t h e c o m b o n o d e ( t h e MME 2 3 ) (S 1 1 0 ) . T h e “ S 1 -
AP: I n i t i a l C o n t e x t S e t u p C o m p l e t e ” i n c l u d e s t h e IP a d d #C a n d t h e
TEID-Q i n f o rma t i o n t h a t a r e s e t t o t h e eNB 2 1 . As St e p s S1 1 1 a n d
S1 1 2 a r e s imi l a r t o St e p s S4 1 a n d S 4 2 i n Fi g . 8 , a d e t a i l e d e x p l a n a t i o n
25 o f S t e p s S 1 1 1 a n d S1 1 2 s h a l l b e omi t t e d .
[ 0 0 6 8 ]
No t e t h a t t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t l imi t e d t o t h e a b o v e
e x emp l a r y emb o d ime n t s , a n d mo d i f i c a t i o n s c a n b e ma d e wi t h o u t
d e p a r t i n g f r om t h e s c o p e a s a p p r o p r i a t e .
30 [ 0 0 6 9 ]
Al t h o u g h t h e p r e s e n t i n v e n t i o n h a s b e e n e x p l a i n e d wi t h r e f e r e n c e
t o t h e e x emp l a r y emb o d ime n t s , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t l imi t e d b y
t h e a b o v e . Va r i o u s mo d i f i c a t i o n s , o b v i o u s t o t h o s e s k i l l e d i n t h e a r t ,
c a n b e ma d e t o t h e c o n f i g u r a t i o n s a n d d e t a i l s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
21
wi t h i n t h e s c o p e o f t h e i n v e n t i o n .
[ 0 0 7 0 ]
Th e p r e s e n t a p p l i c a t i o n c l a ims p r i o r i t y r i g h t s o f a n d i s b a s e d o n
J a p a n e s e P a t e n t Ap p l i c a t i o n No . 2 0 1 2 - 1 0 2 7 4 2 f i l e d o n Ap r i l 2 7 , 2 0 1 2 i n
t h e J a p a n e s e P a t e n t Of f i c e , t h e e n t i r e c o n t e n t s o f wh i c h a r e h e r e 5 b y
i n c o r p o r a t e d b y r e f e r e n c e .
Re f e r en c e S i gn s Li s t
[ 0 0 7 1 ]
10 11 DATA TRANS FER APPARATUS
12 GATEWAY
13 PATH CONTROL APPARATUS
14 VIRTUAL RELAY APPARATUS
20 RAN
15 21 eNB
22 Ro u t e r
23 MME
24 FC
25 pSGW
20 30 EPC
31 Ro u t e r
32 PGW
33 Se r v i c e s e r v e r
41 RNC
25 42 SGSN
51 eNB
52 Ro u t e r
53 MME
54 FC
30 55 pSGW
22
WE CLAIM:
1 . A c ommu n i c a t i o n s ys t em c omp r i s i n g :
a d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s ;
a g a t ewa y f o r p e r f o rmi n g p r e d e t e rmi n e d d a t a p r o c e s s i n g o n d a t a
t r a n s f e r r e d f r om t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s ; a 5 n d
p a t h c o n t r o l me a n s f o r c o n t r o l l i n g , wh e n d a t a a d d r e s s e d t o a
v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , t h e
d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s t o s e t a d e s t i n a t i o n o f t h e d a t a t o t h e g a t ewa y
a n d t o t r a n s f e r t h e d a t a t o t h e g a t ewa y wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e d a t a t o
10 t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s .
2 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o Cl a im 1 , f u r t h e r
c omp r i s i n g :
a mo b i l e ma n a g eme n t a p p a r a t u s f o r p e r f o rmi n g mo b i l e
15 ma n a g eme n t o n a mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s ;
a f i r s t d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s t h a t i s c o n n e c t e d t o a b a s e s t a t i o n
o r a b a s e s t a t i o n ma n a g eme n t a p p a r a t u s , t h e b a s e s t a t i o n ma n a g i n g a n
a r e a o n wh i c h t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s c amp s , a n d t h e b a s e
s t a t i o n ma n a g eme n t a p p a r a t u s ma n a g i n g t h e b a s e s t a t i o n ; a n d
20 a s e c o n d t r a n s f e r a p p a r a t u s t h a t i s c o n n e c t e d t o t h e g a t ewa y,
wh e r e i n
t h e p a t h c o n t r o l me a n s ,
wh e n d a t a a d d r e s s e d t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s
t r a n smi t t e d f r om t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d t o
25 t h e f i r s t d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , s e t s a d e s t i n a t i o n o f t h e d a t a t o t h e
g a t ewa y, a n d
wh e n d a t a a d d r e s s e d t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s
t r a n smi t t e d f r om t h e g a t ewa y i s t r a n smi t t e d t o t h e s e c o n d d a t a t r a n s f e r
a p p a r a t u s , s e t s t h e d e s t i n a t i o n t o t h e b a s e s t a t i o n o r t h e b a s e s t a t i o n
30 ma n a g eme n t a p p a r a t u s s o a s t o t r a n s f e r t h e d a t a .
3 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o Cl a im 2 , wh e r e i n
wh e n a r e q u e s t f o r r e g i s t r a t i o n o f t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n
a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d f r om t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s t o t h e
23
mo b i l e ma n a g eme n t a p p a r a t u s , t h e p a t h c o n t r o l me a n s
c o n t r o l s t h e f i r s t d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s t o s e t a d e s t i n a t i o n o f
u s e r d a t a a d d r e s s e d t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s t r a n smi t t e d f r om t h e
mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s t o t h e g a t ewa y a n d t o t r a n s f e r t h e u s e r
d a t a t o t h e g a t ewa y wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e u s e r d a t a t o t h e v i r t u 5 a l
r e l a y a p p a r a t u s .
4 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o Cl a im 2 o r 3 , wh e r e i n
wh e n a r e q u e s t f o r c o n n e c t i o n t o a n e x t e r n a l n e two r k c o n n e c t e d t o
10 t h e g a t ewa y i s t r a n smi t t e d f r om t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s t o
t h e mo b i l e ma n a g eme n t a p p a r a t u s , t h e p a t h c o n t r o l me a n s
c o n t r o l s t h e f i r s t d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s t o s e t t h e d e s t i n a t i o n o f
t h e u s e r d a t a a d d r e s s e d t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s t r a n smi t t e d f r om
t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s t o t h e g a t ewa y a n d t o t r a n s f e r t h e
15 u s e r d a t a t o t h e g a t ewa y wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e u s e r d a t a t o t h e v i r t u a l
r e l a y a p p a r a t u s .
5 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o a n y o n e o f Cl a ims 2 t o
4 , f u r t h e r c omp r i s i n g:
20 a f i r s t b a s e s t a t i o n f o r ma n a g i n g a n a r e a o n wh i c h t h e mo b i l e
c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s c u r r e n t l y c amp s ; a n d
a s e c o n d b a s e s t a t i o n f o r ma n a g i n g a t a r g e t a r e a o f t h e mo b i l e
c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s , wh e r e i n
wh e n a h a n d o v e r r e q u e s t i s t r a n smi t t e d f r om t h e f i r s t b a s e s t a t i o n
25 t o t h e mo b i l e ma n a g eme n t a p p a r a t u s b y a mo v eme n t o f t h e mo b i l e
c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s f r om t h e f i r s t b a s e s t a t i o n t o t h e s e c o n d b a s e
s t a t i o n , t h e p a t h c o n t r o l me a n s ,
wh e n t h e d a t a a d d r e s s e d t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s t r a n smi t t e d
f r om t h e g a t ewa y i s t r a n smi t t e d t o t h e s e c o n d d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s ,
30 s e t s t h e d e s t i n a t i o n t o t h e s e c o n d b a s e s t a t i o n s o a s t o t r a n s f e r t h e d a t a .
6 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o Cl a im 5 , wh e r e i n
t h e s e c o n d b a s e s t a t i o n i s c o n n e c t e d t o a t h i r d d a t a t r a n s f e r
a p p a r a t u s t h a t i s d i f f e r e n t f r om t h e f i r s t a n d s e c o n d d a t a t r a n s f e r
24
a p p a r a t u s e s ,
wh e n t h e h a n d o v e r r e q u e s t i s t r a n smi t t e d f r om t h e f i r s t b a s e
s t a t i o n t o t h e mo b i l e ma n a g eme n t a p p a r a t u s by t h e mo v eme n t o f t h e
mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s f r om t h e f i r s t b a s e s t a t i o n t o t h e
s e c o n d b a s e s t a t i o n , t h e p a t h c o n t r o l me a n 5 s ,
wh e n t h e d a t a a d d r e s s ed t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s t r a n smi t t e d
f r om t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d t o t h e t h i r d
d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , s e t s t h e d e s t i n a t i o n t o t h e g a t ewa y s o a s t o
t r a n s f e r t h e d a t a .
10
7 . Th e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s a c c o r d i n g t o a n y o n e o f Cl a ims 1
t o 6 , wh e r e i n
t h e p a t h c o n t r o l me a n s i s a f l ow c o n t r o l l e r f o r p e r f o rmi n g p a t h
c o n t r o l o n d a t a t r a n s f e r r e d i n t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s b y a u n i t o f
15 f l ow.
8 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o a n y o n e o f Cl a ims 1 t o
7 , wh e r e i n
t h e g a t ewa y i s a PGW o r a b a s e s t a t i o n s p e c i f i e d i n a 3GPP
20 t e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n .
9 . Th e c ommu n i c a t i o n s ys t em a c c o r d i n g t o a n y o n e o f Cl a ims 1 t o
8 , wh e r e i n
t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s h a s a f u n c t i o n o f a n SGW t h a t i s
s p e c i f i e d i n t h e 3GPP t e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n .
25 1 0 . A me t h o d f o r p a t h c o n t r o l o f a c ommu n i c a t i o n s ys t em
i n c l u d i n g a d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s a n d a g a t ewa y f o r p e r f o rmi n g
p r e d e t e rmi n e d d a t a p r o c e s s i n g o n d a t a t r a n smi t t e d f r om t h e d a t a t r a n s f e r
a p p a r a t u s , t h e me t h o d c omp r i s i n g :
c o n t r o l l i n g , wh e n d a t a a d d r e s s e d t o a v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s i s
30 t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s t o
s e t a d e s t i n a t i o n o f t h e d a t a t o t h e g a t ewa y a n d t o t r a n s f e r t h e d a t a t o
t h e g a t ewa y wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e d a t a t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s .
1 1 . Th e me t h o d a c c o r d i n g t o Cl a im 1 0 , wh e r e i n
wh e n a r e q u e s t f o r r e g i s t r a t i o n o f a mo b i l e c ommu n i c a t i o n
25
a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d f r om t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s t o a
mo b i l e ma n a g eme n t a p p a r a t u s f o r p e r f o rmi n g mo b i l e ma n a g eme n t o n t h e
mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s ,
a d d r e s s i n f o rma t i o n o f t h e g a t ewa y i s i d e n t i f i e d , a n d
wh e n d a t a h a v i n g a d e s t i n a t i o n a d d r e s s t o t h e v i r t u a l r e l 5 a y
a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , t h e d a t a t r a n s f e r
a p p a r a t u s i s c o n t r o l l e d s o t h a t a d e s t i n a t i o n a d d r e s s o f t h e d a t a i s s e t as
a n a d d r e s s o f t h e g a t ewa y a n d t h e d a t a i s t r a n s f e r r e d t o t h e g a t ewa y
wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e d a t a t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s .
10 1 2 . Th e me t h o d a c c o r d i n g t o Cl a im 1 0 , wh e r e i n
wh e n a r e q u e s t f o r c o n n e c t i o n t o a n e x t e r n a l n e two r k c o n n e c t e d t o
t h e g a t ewa y i s t r a n smi t t e d f r om t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s t o
a mo b i l e ma n a g eme n t a p p a r a t u s f o r p e r f o rmi n g mo b i l e ma n a g eme n t o n
t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s ,
15 a d d r e s s i n f o rma t i o n o f t h e g a t ewa y i s i d e n t i f i e d , a n d
wh e n d a t a h a v i n g a d e s t i n a t i o n a d d r e s s t o t h e v i r t u a l r e l a y
a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s , t h e d a t a t r a n s f e r
a p p a r a t u s i s c o n t r o l l e d s o t h a t a d e s t i n a t i o n a d d r e s s o f t h e d a t a i s s e t as
a n a d d r e s s o f t h e g a t ewa y a n d t h e d a t a i s t r a n s f e r r e d t o t h e g a t ewa y
20 wi t h o u t t r a n s f e r r i n g t h e d a t a t o t h e v i r t u a l r e l a y a p p a r a t u s .
1 3 . Th e me t h o d a c c o r d i n g t o Cl a im 1 0 , wh e r e i n
wh e n t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s mo v e s f r om a f i r s t b a s e
s t a t i o n f o r ma n a g i n g a n a r e a o n wh i c h t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n
a p p a r a t u s c u r r e n t l y c amp s t o a s e c o n d b a s e s t a t i o n f o r ma n a g i n g a t a r g e t
25 a r e a o f t h e mo b i l e c ommu n i c a t i o n a p p a r a t u s , a n d f u r t h e r , wh e n d a t a
t r a n smi t t e d f r om t h e g a t ewa y a n d a d d r e s s e d t o t h e v i r t u a l r e l a y
a p p a r a t u s i s t r a n smi t t e d t o t h e g a t e t r a n s f e r a p p a r a t u s ,
a d e s t i n a t i o n o f t h e d a t a t r a n smi t t e d t o t h e d a t a t r a n s f e r a p p a r a t u s
i s s e t t o t h e s e c o n d b a s e s t a t i o n s o a s t o t r a n s f e r t h e d a t a .