JP2010506490A - アクセス層（ａｓ）と非アクセス層（ｎａｓ）のシグナリングの条件付並列実行 - Google Patents

Abstract

本発明は効率的な接続セットアップを容易にする方法と構成に関するものである。本発明では、もし、接続セットアップメッセージを送信する割当てられたアップリンク送信許可が十分に大きいなら単一の送信を適用する一方、もし、前記アップリンク送信許可で示されたサイズが十分でないなら分離した送信を適用ようなユーザ機器からの接続セットアップメッセージのシグナリングを定義する規則を規定する。従って、十分に大きな許可により、接続セットアップメッセージの並列的な実行が可能になる。

Description

本発明は、移動体通信システムにおける方法と装置とに関し、特に、改良型全球規模の陸上無線アクセスネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）における接続セットアップに関する。

全てのタイプの通信ネットワークにおける基本機能の１つは、別の遠隔端末との通信接続を確立することの望むユーザエンド端末に必要な資源の共有を提供するように通信接続のセットアップを行なうことである。例えば、図１ａと図１ｂとに図示されたような無線通信システムにおいて、資源の割当ては、一方では無線アクセスネットワーク１５ａ、１５ｂにおける無線資源の割当てを示唆し、他方ではコアネットワーク１１ａ、１１ｂの資源の割当てを示唆する。図１ａは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）によって発行された技術仕様のリリース９９で規定されているような全球規模の陸上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）の一部を図示している。ユーザ機器１４ａは無線接続を介して少なくとも１つの無線基地局１３ａ（或はノードＢ）に接続される。ここで、いくつかの基地局は無線ネットワーク制御装置１２ａによって制御される。無線ネットワーク制御装置１２ａはまた、コアネットワーク１１ａへの接続インタフェースを備える。図１ｂは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）によって発行された技術仕様のリリース８で規定されているような改良型全球規模の陸上無線アクセスネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）の一部を対応して図示している。ユーザ機器１４ｂは改良型ノードＢ（ｅＮＢ）１３ｂに接続され、それは次にモビリティ管理、ユーザプレーンアクティビティを担当し、コアネットワーク１１ｂへの必要な接続を扱うエンティティ１２ｂに接続される。

ネットワークとユーザ機器（端末）との間で用いられるシグナリングプロトコルは、アクセス層（ＡＳ）プロトコルと非アクセス層（ＮＡＳ）プロトコルとに分割される。非アクセス層プロトコル、例えば、セション管理（ＳＭ）、モビリティ管理（ＭＭ）などは、端末（ＵＥ）とコアネットワーク（ＣＮ）とで終わりとなり、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を介してトランスペアレントに送信される。アクセス層プロトコル（例えば、無線資源制御（ＲＲＣ）、無線リンク制御（ＲＬＣ）、媒体アクセス制御（ＭＡＣ））はＵＥとＲＡＮとで終わりとなり、ＣＮには見えないものである。さらに、ＲＡＮとＵＥには見えないＣＮとの間のＩｕのようなシグナリングがある。

接続セットアップは特別なチャネルであるランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）によりランダムアクセス手順によってなされている。基本的には、いくつかのユーザはこのチャネルを利用することができるので、２つ以上のアクセス要求がある場合、どのユーザが瞬間瞬間にそれを使用してよいのかを解決する必要がある。ユーザ機器に対するネットワークのアクセス能力を最適化するために、アクセス手順は過度の遅延なく実行されることが望ましい。ＵＴＲＡＮで実行され、順次的なアプローチを適用する接続セットアップの手順が図２ａに図示されている。ユーザ機器は“ＲＲＣ接続要求”メッセージをノードＢに送信し、ノードＢからの“ＲＲＣ接続セットアップ”メッセージを受信した後に、“ＲＲＣ接続セットアップ完了”メッセージを送信することによりこの手順を終わらせる。その後に、ユーザ機器は“初期ＮＡＳメッセージ”と、おそらくは更にオプションのＮＡＳシグナリングを送信し、ノードＢを介して配信される“ＮＡＳ応答”メッセージを待ち合わせる。これに対応して、図２ｂは現在のところＥ−ＵＴＲＡＮを仮定したような接続セットアップ手順を図示している。ここで、“ＲＲＣ接続要求”メッセージと“初期ＮＡＳ”メッセージとは並列に送信される。

一般にこれまでは、初期セットアップ手順を高速化することにより接続セットアップを最適化することに焦点が当てられてきた。前記セットアップを高速にする１つの手段は、ＲＲＣ接続要求手順とこれに続く非アクセス層の手順との並列実行を可能にすることである。非アクセス層の手順は図２ｂに示されており、一方、図２ａに示されているようなＵＴＲＡＮでは、ＲＲＣ接続要求とＮＡＳシグナリングとは順番に実行されている。従って、Ｅ−ＵＴＲＡＮは接続をセットアップするより高速な方法を提供している。

ＲＲＣ接続要求手順と非アクセス層手順の並列処理は接続セットアップ手順を高速化するが、非アクセス層手順により送信されるメッセージのサイズが実質的に変化され得るという問題が観察されている。また、そのメッセージサイズは、リンク品質の変化により変化することもあり得、即ち、リンク品質／容量に関するサイズが実質的に変化され得る。

従って、接続確立の期間に大きなメッセージが送信される必要があるとき、いくつかの問題が生じるかもしれない。潜在的なコンテンションが依然として解決していないときに送信が一度に発生する。即ち、２つ以上のユーザ機器が同じ資源で送信を試みようとするかもしれず、例えば、信頼性を強化するためのＨＡＲＱのような再送信方式の使用を難しくする。さらに、低速での送信許可を与えると、セルにいる全てのユーザに適したリンク品質を評価することが難しい。

従って、本発明の基本的な思想とは、もし、前記接続セットアップメッセージを送信する割当てられたアップリンク送信許可が十分に大きいなら単一の送信を適用する一方、もし、前記アップリンク送信許可で示されたサイズが十分でないなら分離した送信を適用するようなユーザ機器による接続セットアップメッセージのシグナリングを定義する規則を規定することである。従って、十分に大きな許可（グラント）によりユーザ機器による接続セットアップメッセージの並列的な実行が可能になる。

本発明により、一方では高速接続セットアップの利点を用いることが可能になり、他方、高速セットアップが適用できない場合には信頼性のあるフォールバック機構を提供することが可能になる。

３ＧＰＰ技術仕様のリリース９９で規定されたようなＵＴＲＡＮの一部を例示した図である。 ３ＧＰＰ技術仕様のリリース８で規定されたようなＥ−ＵＴＲＡＮの一部を例示した図である。 ＵＴＲＡＮの接続セットアップ手順を示す図である。 Ｅ−ＵＴＲＡＮの接続セットアップ手順を示す図である。 ＵＥで実行され、改善された接続セットアップを提供する、本発明に従う方法を示す図である。 無線アクセスネットワークのノードで実行される規則を実施する本発明に従う方法を示す図である。 本発明に従う方法を実行するネットワークノードとユーザ機器の構成を示す図である。

接続セットアップメッセージを送信するために、ユーザ機器はランダムアクセス手順を用いなければならない。そのランダムアクセス手順は一般に、ユーザ機器より送信されるランダムアクセス要求と、これに続くネットワークからのランダムアクセス応答からなっている。ランダムアクセス応答は、アップリンク送信許可を含んでおり、この初期許可のサイズはユーザ機器による初期メッセージの送信を可能にするには十分大きくあるべきである。しかしながら、ネットワーク側からすれば、無線条件とユーザ機器のバッファ状況とを一致させるようなアップリンク許可のサイズを正確に決定することは可能でないかもしれない。第一に、ネットワークは通常、ランダムアクセス要求に基づいて、アップリンクの品質を正確に（或は全く）決定することはできないし、それ故に、例えば、セルの縁部で評価されたチャネル品質のような他のパラメータに基づいて、初期の許可を割当てねばならないだろう。第二に、初期ＮＡＳメッセージのサイズは変化するので、ネットワークがＵＥの初期メッセージのサイズに正確に一致させるためにアップリンク許可を割当てることも困難であるかもしれない。従って、ネットワークは（少なくとも時々は）全ての初期メッセージの送信ができないような許可で応答する。

さらにその上、同時にいくつかのＵＥか試行を行なうことがあり得るというのがランダムアクセス手順の性質である。この場合、複数のＵＥは全てランダムアクセス応答を受信するであろうし、全てのＵＥが同時に初期メッセージを送信するであろう。そして、このことは競合を発生させるものとなる。このため、そのような競合するユーザ機器の可能性のあるコンテンションが解決される前に大きなメッセージを送信することは望ましいことではないかもしれない。

本発明では、図４で図示されているようなネットワークがランダムアクセス応答において、ネットワークノードにより自律的に決定される（４１）サイズをもつ許可を割当てる（４２）ことができるようにユーザ機器の規則を実施することを提案している。この許可のサイズは静的に或は動的に決定される（４１）。許可の静的なサイズは、例えば、大きな初期許可はデータ速度がセルの境界で大きい、小さいセルで用いて用いられるような、例えば、セルの展開に基づくと良い。動的なサイズ決定は、例えば、システム負荷、ＵＥメッセージのサイズについての可能性のある情報、評価されたチャネル品質などのようなパラメータに基づくと良い。

図３はＵＥで実行される前記規則を実施する本発明に従う方法を図示している。即ち、ネットワークからアップリンク送信許可メッセージの受信する（３１）時、ＵＥは許可のサイズ（Ｓ）を決定し（３２）、このサイズがサイズＳ_RRCのＲＲＣ接続要求とサイズＳ_NASをもつ初期ＮＡＳメッセージとの両方の送信を可能とするかどうかを判断する（３３）。もし、許可サイズが十分に大きいなら（３３のｙｅｓ）、ＵＥはすぐさま両方のメッセージを並列に送信する（３４）ことができる。その許可が十分に大きくないなら（３３のｎｏ）、ＵＥはＲＲＣ接続要求だけを送信し（３５）、たとえＮＡＳメッセージを部分的に送信するのか可能であったとしても初期ＮＡＳメッセージを保持する。これは、情報スケジューリングの方法により、或は、通常のスケジューリング要求を用いてなされる。本発明の１実施例に従えば、スケジューリング情報がＲＲＣ接続要求と同じ送信で送信することが可能である。

ＲＲＣ接続要求メッセージの受信時に、ネットワークはもし必要であれば、２つ以上のユーザ機器が接続要求を提供したときにコンテンションの解消を実行することができる。このことは、例えば、ダウンリンクで別々のコンテンション解消メッセージを送信することにより解決できる。さらに、スケジューリング要求或はスケジューリング情報がＵＥからの示唆メッセージに含まれていたなら、ネットワークは要求を行ったＵＥに付加的な許可を割当てる。コンテンション解消メッセージを受信後に、ＵＥは、例えば、ＨＡＲＱを用いて送信の信頼性を改善することができる。ｅノードＢからの付加的な許可の受信は最終的に、初期のメッセージではフィットしなかったＮＡＳメッセージの送信（３７）の契機を与えるものとなる。

以上説明した本発明に従う方法は、無線アクセスネットワークにおけるネットワークノード、通常は無線基地局（或はｅノードＢ）と、ユーザ機器とで実施される。図５は、ユーザ機器５１に対するアップリンク送信許可のサイズを決定するように適合した第１の電子回路５２１と、前記ユーザ機器５１に対するランダム応答において、前記アップリンク送信許可を割当てるよう適合した第２の電子回路５２２とを有する無線アクセスネットワーク５０におけるネットワークノード５２を示している。ここで、そのサイズはセル固有のパラメータ、或は、負荷固有のパラメータに基づいて、そのノードにより自律的に決定される。これに対して、ユーザ機器５１は、受信したアップリンク送信許可により示されるアップリンク送信のサイズを決定するように適合した第１の電子回路５１２と、もし、初期の許可により示唆されるサイズが両方のメッセージの送信を許可するなら、前記ＲＲＣ接続要求と初期ＮＡＳメッセージの並列送信を開始するよう適合した第２の電子回路５１３とを含む。そのユーザ機器はさらに、もし、その初期ＮＡＳメッセージがＲＲＣ接続要求と並行に送信できないなら、さらにデータを送信するための示唆を送信するように適合された送信部５１４を有する。

Claims (12)

1. 無線アクセスネットワークにおける通信接続をセットアップする際のユーザ機器における方法であって、
   前記ネットワークにおける無線基地局ノードにＲＲＣ接続要求メッセージを送信する工程と、
   受信されたアップリンク送信許可（３１）により示されるアップリンク送信のサイズを判断する工程（３２）と、
   もし、前記受信されたアップリンク送信許可の初期の許可により示された前記サイズが前記ＲＲＣ接続要求メッセージと初期ＮＡＳメッセージの両方のメッセージの送信を許すなら（３３のｙｅｓ）、前記ＲＲＣ接続要求メッセージと並列に前記初期ＮＡＳメッセージを送信する工程（３４）とを有することを特徴とする方法。
2. 前記初期ＮＡＳメッセージが前記ＲＲＣ接続要求メッセージと並列に送信できないなら（３３のｎｏ）、さらにデータを送信する示唆を送信する工程（３６）をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記示唆は、スケジューリング要求によって送信される（３６）ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記示唆は、前記ＲＲＣ接続要求メッセージと同じ送信で送信される（３６）ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 無線アクセスネットワークにおいて、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のユーザ機器に接続セットアップの可能性を提供することを担当するノードにおける方法であって、
   ランダムアクセス応答において、前記ユーザ機器のアップリンク送信の許可に、セル固有のパラメータ、或は、負荷固有のパラメータに基づいて、前記ネットワークのノードにおいて自律的に決定される（４１）サイズを割当てる工程（４２）を有することを特徴とする方法。
6. 前記ネットワークのノードは、前記セルのサイズに関して前記許可により示されるサイズを決定する（４１）ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記ネットワークのノードは、前記システムの負荷に関して前記許可により示されるサイズを決定する（４１）ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記ネットワークのノードは、評価されたチャネル品質に関して前記許可により示されるサイズを決定する（４１）ことを特徴とする請求項５又は７に記載の方法。
9. 無線アクセスネットワーク（５０）におけるユーザ機器（５１）であって、
   前記ネットワーク（５０）における無線基地局ノード（５２）にＲＲＣ接続要求メッセージを送信する送信部（５１１）と、
   受信したアップリンク送信許可により示されるアップリンク送信のサイズを決定するように適合した第１の電子回路（５１２）と、
   もし、前記受信したアップリンク送信許可の初期の許可により示唆されるサイズが前記ＲＲＣ接続要求メッセージと初期ＮＡＳメッセージの両方のメッセージの送信を許可するなら、前記ＲＲＣ接続要求メッセージと前記初期ＮＡＳメッセージの並列送信を開始するよう適合した第２の電子回路（５１３）とを有することを特徴とするユーザ機器。
10. もし、前記初期ＮＡＳメッセージが前記ＲＲＣ接続要求メッセージと並列に送信できないなら、さらにデータを送信するための示唆を送信するように適合された送信部（５１４）をさらに有することを特徴とする請求項９に記載のユーザ機器。
11. 無線アクセスネットワーク（５０）において、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のユーザ機器（５１）に接続セットアップの可能性を提供することを担当するノード（５２）であって、
    セル固有のパラメータ、或は、負荷固有のパラメータに基づいた、前記ユーザ機器（５１）に対するアップリンク送信許可のサイズを決定するように適合した第１の電子回路（５２１）と、
    ランダム応答において、前記アップリンク送信許可を前記ユーザ機器（５１）に割当てるよう適合した第２の電子回路（５２２）とを有することを特徴とするノード。
12. 前記ノードは無線基地局であることを特徴とする請求項１１に記載のノード。

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