JP2017511981A - 被中継ueへのトラヒック及び被中継ueからのトラヒックを中継するue(ue−r)でのデータレート制御 - Google Patents

被中継ueへのトラヒック及び被中継ueからのトラヒックを中継するue(ue−r)でのデータレート制御 Download PDF

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Abstract

通信システム(1)が開示される。この通信システム(1)においては、中継ユーザデバイス(UE−R) (3−2)が、他の(被中継)ユーザデバイス(UE) (3−1、3−3)に対するデータを中継するためのビットレート情報(例えば、AMBR(aggregate maximum bit rate))を取得する。前記ビットレート情報は、前記他の(被中継)デバイスUE1から、前記UE1をアプリケーションサーバAS(PSCC)へ登録するためのメッセージを受信することによって取得しても良い。前記登録メッセージは、UE1識別子と、UE−R識別子と、前記UE1により前記UE−Rを介した通信に際して要求されるビットレートを特定する情報(例えば、Relay−APN−AMBR等のAMBRパラメータ)と、を含んでも良い。前記UE−Rは、コアネットワーク(7)ノード(例えば、P−GW若しくはS−GW、MME又はPCRFといったゲートウェイデバイス)へ、前記UE1から受信した、前記ビットレート情報が関連する前記UE(3−1、3−3)に対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を含む前記登録メッセージを送信する。前記UE−R(3−2)は、前記UE(3−1、3−3)から受信したデータを、基地局(5)へ中継し、前記基地局(5)から受信した前記UE(3−1、3−3)に対するデータを、前記UE(3−1、3−3)へ中継する。【選択図】図7

Description

本発明は、通信システム、並びにそのパーツ及び方法に関する。発明は、但しこれに限定されるものでは無いが、特に3GPP(3rd Generation Partnership Project)規格又はこれと同等若しくは派生の規格に従って動作する無線通信システム及びそのデバイスに関連する。
無線通信システムは、UE(User Equipment)のユーザが、多くの基地局の一つ及び多くのコアネットワークの一つを介して他のユーザと通信することを可能にする。大略、UEは携帯(セルラ)電話機等のモバイル端末であるが、UEとの用語は一般に、ラップトップコンピュータ、ウェブブラウザ、MTC(machine−type communication)デバイス等の固定通信デバイスも示し得る。以降の説明においては、ユーザ通信デバイスとの文言を、このような各種タイプのUE(移動及び固定)をカバーする意図で使用する。
アクティブ又は接続状態において、ユーザ通信デバイスは、ネットワークへ登録されると共に基地局とのRRC(Radio Resource Control)コネクションを有し、以てネットワークが、ユーザ通信デバイスがどの基地局(又はそのセル)に属するかを知見し、且つユーザ通信デバイスとデータを送受信出来るようにする。各ユーザ通信デバイスは、ユーザ通信デバイスから、基地局を超えたエンドポイント、大略、EPC(Enhanced Packet Core)ネットワーク又は概してコアネットワークにおけるゲートウェイ(PDN−GW又はP−GW(packet data network gateway)等)へのデフォルトEPS(Evolved Packet System)ベアラ(すなわち、終端間の専用通信パス)も確立する。ユーザ通信デバイスに固有のEPSベアラは、ネットワークを介した伝送パスを定義し、IP(Internet Protocol)アドレスをユーザ通信デバイスへ割り当てる。
コアネットワークにおけるMME(Mobility Management Entity)は、ユーザ通信デバイスの一般的なモビリティアスペクトを管理し、例えばユーザ通信デバイスが通信システムによってカバーされる地理的エリア内を移動する場合(及び/又は、ユーザ通信デバイスが移動或いは通信条件の変化に因って通信システムの基地局間でハンドオーバされる場合)に、ユーザ通信デバイスとの接続性が維持されることを保証する。また、MMEは、ユーザ通信デバイスに関連した各種ベアラ(EPSベアラ等)を、このようなベアラを提供する他のネットワークノードを制御することによって管理する。そうするために、MMEは、NAS(Non−Access Stratum)シグナリングをユーザ通信デバイス(及び/又は他のネットワークノード)と交換して、通信セッションの確立を管理する。
E−UTRANと呼称されるUTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)のLTE(Long Term Evolution)の一部として、ProSe(proximity−based services)が導入されている。ProSeは、基地局及びコアネットワークを介して一のユーザ通信デバイスから他のユーザ通信デバイスへ提供される非ダイレクトベアラ(例えば、一対のEPSベアラ上)よりはむしろ、対応ユーザ通信デバイス同士間での直接的なダイレクトD2D(device−to−device)通信ベアラを利用する。よって、ProSe対応のユーザ通信デバイスは、他のProSeユーザ通信デバイスの伝送範囲内に在る場合(或いは、他のProSeユーザ通信デバイスと同一の基地局によりサーブされる場合)に、コアネットワークリソースの使用を必要とせずにユーザデータを伝送可能である。このようなサービスは、ダイレクト通信(又は基地局のみを介してルーティングされる通信)におけるユーザ通信デバイス同士間の特別な“D2D”ベアラを、(依然として他のタイプの通信に用いるものではあるが)デフォルト又は他の従来EPSベアラに代えて確立することによって達成可能である。このダイレクトな又はローカルルーティングされる通信は、特に無線インタフェース上の限られた利用可能リソースのより良き活用をもたらし得る。ProSe機能の詳細は、3GPP技術レポートTR 23.703文書で規定されており、その内容をここに取り込む。
最近になって、ユーザ通信デバイスにおけるProSe機能を用いた中継機能の提供が提案されており、一のユーザ通信デバイス(“UE−Relay”又は“UE−R”と呼称する)が、他のユーザ通信デバイスに対するシグナリング及びユーザデータを、当該他のユーザ通信デバイスがネットワークカバレッジ内に位置しない場合であっても、ネットワークへ及びネットワークから中継することを可能にしている。この場合、被中継(relayed)ユーザ通信デバイスは、UE−Rを介してネットワーク(ユーザプレーン(user plane)データ及び制御プレーン(control plane)データの両者)と通信し、以て同一のサービスへ、あたかも被中継ユーザ通信デバイスがネットワークの基地局によりサーブされていたかの如くアクセスすることが可能である。
ProSeサービスの恩恵を受けることを可能にするため、ProSe対応のユーザ通信デバイスは、所謂ディスカバリ手順(これは、ネットワーク補助/カバレッジを伴って又は伴わずに実行可能である)を実行する。このディスカバリ手順の一部として、ProSe対応のユーザ通信デバイス各々は、自デバイスをこれに近接した他のユーザ通信デバイスへアナウンスするためのビーコンを(例えば周期的に)送信し、また他のデバイスによるビーコン送信を聴受する。2つ(或いはそれ以上)のユーザ通信デバイスは、互いを発見した後(例えば、他のユーザ通信デバイスのビーコンを受信した後)に、互いにProSe通信セッションを開始することが可能である。
UE−Rとして動作するユーザ通信デバイスは、トラヒックを、1以上の接続されたユーザ通信デバイスへ(中継)PDN(Packet Data Network)コネクションを介して中継することが可能である。この中継コネクションに加えて、UE−Rは、自身の使用のための(中継されない)トラヒック(例えば、音声呼、インターネットサービス、マルチメディアサービス等)を送受信する。
例示的なシナリオにおいて、ユーザのグループ(例えば、緊急現場での保安公務員(Public Safety Officers)のチーム)は、ネットワークカバレッジが不十分な場合であっても、互いに及び/又はネットワークと通信する必要があり得る。この場合、一のユーザが、自身の端末をUE−Relayとして使用しつつ、自身の用途でも使用し続ける。例えば、UE−Rのユーザは、i)アクセスポイント(ゲートウェイ)を介した(グループ)音声サービス、及びii)他の(又は同一の)アクセスポイントを介したリモートサーバ(例えば、緊急状況監視サーバ)からの映像ストリーミングといったサービスを利用し得る。
アクセスポイントは、大略ゲートウェイ(例えば、上述したP−GW)であり、その関連APN(Access Point Name)によって特定可能である。適切なレベルのサービス(例えば、所望のデータレート)が通信ネットワークにおける各ユーザへ提供されることを保証するため、ネットワークオペレータは、ネットワークにおけるユーザ(加入者)へ加入者毎且つアクセスポイント毎に提供可能なAMBR(aggregate maximum bit rate)を決定する各種パラメータを割り当てる。具体的には、加入者毎に、HSS(Home Subscriber Server)が、ユーザの加入者データを形成する、関連“HSS_APN−AMBR”パラメータ(APN毎)及び“HSS_UE−AMBR”パラメータを保持する。
特定(加入者の)ユーザ通信デバイスのためのHSS_APN−AMBR(APN Aggregate maximum Bit Rate)パラメータは、当該ユーザ通信デバイスによる特定のAPNを介した全てのPDNコネクションに亘って、非保証型のアグリゲート・ビットレートを制限する。特定のアクセスポイント(例えば、P−GW)により使用(強制)されるべき実際の“APN−AMBR”パラメータは、MMEによりHSSから取得した加入者データに基づいて提供される。
特定(加入者の)ユーザ通信デバイスのためのHSS_UE−AMBR(UEAggregate maximum Bit Rate)パラメータは、アップリンク及びダウンリンク上での(サービング(serving)基地局を介した)当該ユーザ通信デバイスの合計トラヒックを制限する。サービング基地局により使用(強制)されるべき実際の“UE−AMBR”パラメータは、MMEによりHSSから取得した加入者データに基づいて提供される。具体的には、MMEが、UE−AMBRパラメータを、アクティブAPNの全てのHSS_APN−AMBRパラメータとHSS−UE−AMBRパラメータとの和の内のより小さいものと等しくなるように算出する。このことは、3GPP TS 23.401規格で更に説明されており、その内容をここに取り込む。MMEは、算出したUE−AMBRパラメータをサービング基地局へ送信し、以て基地局は、UE−AMBRパラメータに従って、ユーザ通信デバイスに対するデータトラヒックを許可/廃棄することが可能である。このことは、3GPP TS 36.413及びTS 36.300規格で更に説明されており、その内容をここに取り込む。
よって、特定のユーザ通信デバイスによりUE−AMBRパラメータが示すビットレートを超えて送受信されるトラヒックは、当該ユーザ通信デバイスをサーブする基地局のレートシェイピング機能によって廃棄され得て、適切なAPN−AMBRパラメータが示すビットレートを超過するトラヒックは、対応APNのレートシェイピング機能によって廃棄され得る。UE−AMBRパラメータ及びAPN−AMBRパラメータは、特定加入者(すなわち、当該加入者に関連したユーザ通信デバイス)の全ての非GBR(non−Guaranteed Bit Rate)に亘って適用可能である。
UE−R背後のユーザ通信デバイスは(依然としてUE−Rを介して通信可能であるものの)、(必ずしも)ネットワークへアタッチする又は接続状態に在るものでは無いと考えられる。このため、このような被中継ユーザ通信デバイスに対して伝送されるデータは、UE−R用の対応APN−AMBR及び/又はUE−AMBRの値を超過せずに、送受信されるだけである。しかしながら、UE−R用のAPN−AMBR及び/又はUE−AMBRの値は、被中継トラヒック及びUE−Rに対する通常トラヒックの両者をサポートするには小さ過ぎる虞がある。このことは、被中継UEが一時的に大きな追加帯域幅を要求する(例えば、消防士が緊急/事故現場から映像ファイルを他のユーザへアップロード/ダウンロードする)といった、中継目的に必要な帯域幅が動的に変化する場合(例えば、パブリックセーフティのシナリオの場合)において特に問題となり得る。
また、UE−Rは、自身の(中継されない)トラヒックを優先し、被中継トラヒックを優先しないように設定され得る。よって、通常の(中継されない)通信サービスと比して、被中継ユーザ通信デバイスのユーザによって(及び/又は、場合によりUE−Rのユーザによっても)認識されるユーザ・エクスペリエンス(user experience)は、UE−Rベースの中継が使用される間に劣化する虞がある。
想定されるソリューションは、ネットワークオペレータが、UE−R用にHSSに記憶されたAPN−AMBR及びUE−AMBRパラメータの値を増加させて、中継の間に追加的なデータ使用率を占めることであろう。しかしながら、このようなソリューションは、実際上、UE−Rのユーザへ追加的な特権(例えば、より高い実効データレート)を与えてしまうという重大な欠点を有し得る。また、UE−R用のAPN−AMBR及びUE−AMBRパラメータの値の増加は、UE−Rと、接続される(被中継)ユーザ通信デバイスとの間での公平(均等)なデータ使用率を保証し得ない。事実、UE−R用のAMBR値の増加は、当該UE−Rに接続される被中継ユーザ通信デバイスのためのビットレートの増加を何らもたらさないであろう。加えて、このような被中継ユーザ通信デバイスは、必ずしもコアネットワークによりアタッチしていると認識されない。故に、それらに関連した(HSSに記憶される)AMBR値は、ネットワークが被中継トラヒックのために用いることが出来ない。
従って、本発明の好ましい実施形態は、上記課題の1以上を克服或いは少なくとも部分的に軽減する方法及び装置を提供することを目的とする。
一の態様において、発明は、セルラ通信ネットワークにおいて、他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継する中継ユーザ通信デバイスを提供する。このユーザ通信デバイスは、前記セルラ通信ネットワークにおける他のユーザ通信デバイスと通信する手段であって、第1の通信インタフェースを介して少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスと通信し、第2の通信インタフェースを介して基地局と通信する通信手段と、前記通信手段を制御して、他のユーザ通信デバイスの各々から前記第1のインタフェースを介して受信した通信データを、前記第2のインタフェースを介して前記基地局へ中継し、前記第2のインタフェースを介して前記基地局から受信した他のユーザ通信デバイスの各々に対する通信データを、前記第1のインタフェースを介して当該他のユーザ通信デバイスへ中継する制御手段と、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、取得する取得手段と、を備える。前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記基地局を介して少なくとも一つのコアネットワークノードへ送信する。
前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスから受信することによって、取得しても良い。
前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスをAS(application server)へ登録する処理の過程で、取得しても良い。
前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、中継コネクションを確立する処理の過程で、取得しても良い。
前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記ビットレートに関連する識別子を、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスから受信し、前記受信した識別子に基づき、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を取得すること、によって取得しても良い。
前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、中継コネクションを確立する処理の過程で、取得しても良い。
前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記基地局を介してコアネットワークデバイスへ、ビットレートを特定する前記情報を、自中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて送信しても良い。
前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記基地局を介してコアネットワークデバイスへ、ビットレートを特定する前記情報を、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて送信しても良い。
自中継ユーザ通信デバイスを特定する前記情報、及び/又は前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスを特定する前記情報は、当該ユーザデバイスに関連したIMSI(International mobile Subscriber Identity)、当該ユーザデバイスに関連したIPアドレス、当該ユーザデバイスに関連したパブリックセーフティ(public safety)識別子、当該ユーザデバイスに関連したMSISDN(Mobile Station International Subscriber Directory Number)、当該ユーザデバイスに関連したProSe ID(proximity services identifier)、当該ユーザデバイスに関連したTMSI(Temporary Mobile Subscriber Identifier)、及び当該ユーザデバイスに関連したGUTI(Globally Unique Temporary Identifier)の少なくとも一つを含んでも良い。
ビットレートを特定する前記情報は、AMBR(aggregate maximum bit rate)を含んで良い。ビットレートを特定する前記情報は、APN_AMBR(AMBR(aggregate maximum bit rate) for a specific access point)を含んでも良い。ビットレートを特定する前記情報は、特定サービス(例えば、特定のパブリックサービス)に関連したAMBR(aggregate maximum bit rate)を含んでも良い。ビットレートを特定する前記情報は、特定のパブリックセーフティサービス(例えば、特定のパブリックサービス)に関連したAMBR(aggregate maximum bit rate)を含んでも良い。ビットレートを特定する前記情報は、特定のユーザ識別子又はユーザ通信デバイス識別子(user ID又はuser communication device ID)に関連したAMBR(aggregate maximum bit rate)を含んでも良い。
前記少なくとも一つのコアネットワークノードは、ゲートウェイデバイス(例えば、PDN−GW若しくはP−GW(packet data network gateway)、又はS−GW(serving gateway))、MME(mobility management entity)、及びPCRF(Policy and Charging Rules Function)の少なくとも一つを含んでも良い。
前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記基地局を介した少なくとも一つのコアネットワークノードに対する送信と、前記少なくとも一つのコアネットワークノードを介したアプリケーションサーバ(例えば、PSCC(Public Safety Control Center)及び/又はGCSE(Group Communication System Enablers) AS)に対する送信とを行っても良い。
一の態様において、発明は、セルラ通信ネットワークにおいて、中継ユーザ通信デバイスによる中継のために前記中継ユーザ通信デバイスとデータ通信するユーザ通信デバイスを提供する。このユーザ通信デバイスは、前記セルラ通信ネットワークにおける他のユーザ通信デバイスと通信する手段であって、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するためのビットレートを決定可能な情報を、前記中継ユーザ通信デバイスとの通信インタフェースを介して伝送する通信手段、を備える。
前記通信手段は、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するためのビットレートを決定可能な情報を伝送し、前記情報は、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するための前記ビットレートを特定する情報、を含んでも良い。
前記通信手段は、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するためのビットレートを決定可能な情報を伝送し、前記情報は、前記ビットレートに関連した識別子を含んでも良い。
一の態様において、発明は、中継ユーザ通信デバイスを介して提供される、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、受信する受信手段と、中継ユーザ通信デバイスを介して提供されるビットレートを特定する前記情報に基づき、前記中継ユーザ通信デバイスが前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスとの中継コネクションを有する場合における前記中継ユーザ通信デバイスとの通信用のデータスループットを制御するためのパラメータを、生成する生成手段と、データスループットを制御するための前記パラメータを、前記中継ユーザ通信デバイスへ送信する送信手段と、を備えたコアネットワークノードを提供する。前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、他のコアネットワークノードを介して前記中継ユーザ通信デバイスから受信する。
前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、コアネットワークゲートウェイを巻き込むこと無く基地局を介して、前記中継ユーザ通信デバイスから受信しても良い。
前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、コアネットワークゲートウェイを介して、前記中継ユーザ通信デバイスから受信しても良い。
前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて受信しても良い。
前記コアネットワークノードは、MME(mobility management entity)であっても良い。
一の態様において、発明は、中継ユーザ通信デバイスを介して提供される、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて、受信する受信手段と、前記中継ユーザ通信デバイスが前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスとの中継コネクションを有する場合、前記中継ユーザ通信デバイスを介して要求された前記ビットレートに基づき、前記中継ユーザ通信デバイスとの通信用のデータスループットを制御する制御手段と、を備えたコアネットワークノードを提供する。
前記コアネットワークノードは、ゲートウェイデバイス(例えば、PDN−GW若しくはP−GW(packet data network gateway)、又はS−GW(serving gateway))であっても良い。
一の態様において、発明は、中継ユーザ通信デバイスを介して、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて、受信する受信手段と、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する前記情報と関連付けて、他のコアネットワークノードへ送信する送信手段と、を備えた通信ノードを提供する。
前記通信ノードは、ゲートウェイデバイス(例えば、PDN−GW若しくはP−GW(packet data network gateway)、又はS−GW(serving gateway))であっても良い。
前記通信ノードは、アプリケーションサーバ(例えば、PSCC(Public Safety Control Center)及び/又はGCSE(Group Communication System Enablers) AS)であっても良い。
前記通信ノードは、ビットレートを特定する前記情報により示されるビットレートが、少なくとも一つのオペレータポリシに従っているか否かを検証する検証手段、をさらに備えても良い。前記送信手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っている場合に、当該情報を前記他のコアネットワークノードへ送信しても良い。前記送信手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っていない場合には、当該情報を前記他のコアネットワークノードへ送信しないでも良い。
前記検証手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っていない場合、前記ビットレートの値を調整しても良い。前記送信手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っていない場合、前記調整されたビットレートを特定する情報を、前記他のコアネットワークノードへ送信しても良い。
前記コアネットワークノードは、PCRF(Policy and Charging Rules Function)であっても良い。
一の態様において、発明は、上述した中継ユーザ通信装置と、上述したユーザ通信装置と、上述したコアネットワークノードと、上述した通信ノードと、を備えたシステムを提供する。
発明の態様は、対応する方法、及び命令が記憶されたコンピュータ可読媒体等のコンピュータプログラムプロダクトにも及ぶ。前記命令は、プログラマブルプロセッサを、上記態様で説明した方法、並びに上述した若しくは特許請求の範囲に記載される可能な方法、及び/又は適切に採用されるコンピュータをプログラムしていずれかの請求項に記載される装置を提供する方法を実施するようプラグラムすることを可能とする。
(特許請求の範囲を含む)本明細書で開示される及び/又は図面に示される各特徴を、他の開示及び又は図示される特徴とは独立して(或いは組み合わせて)、発明に組み込んでも良い。特に、但し限定するものでは無いが、特定の独立請求項に従属する請求項の特徴を、組み合わせて又は独立して当該独立請求項へ導入しても良い。
発明の実施形態が適用されるセルラ通信システムを概略的に示している。 図1に示すシステムの一部を形成するユーザ通信デバイスの幾つかの機能を示した機能ブロック図である。 図1に示すシステムの一部を形成する基地局の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。 図1に示すシステムの一部を形成するMME(Mobility Management Entity)の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。 図1に示すシステムの一部を形成するP−GW(PDN Gateway)の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。 図1に示すシステムの一部を形成するPCRF(Policy and Charging Rules Function)の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。 図1に示すシステムにおいてレート強制を実現し得る例示的な方法を示したタイミングチャートである。 図1に示すシステムにおいてレート強制を実現し得る他の例示的な方法を示したタイミングチャートである。 図7又は図8に従いゲートウェイにおいてパケットハンドリングを実現し得る例示的な方法を示したフローチャートである。 図7又は図8に従った例示的なレート強制シナリオを示している。
発明の実施形態を、例として、図面を参照して説明する。
<概要>
図1は、通信ネットワーク(システム)1を概略的に示しており、この通信ネットワーク1においては、UE(この例では、ユーザ通信デバイス) 3−1〜3−3のユーザが、E−UTRAN基地局5及びコアネットワーク7を介して互いに且つ他のユーザと通信可能である。当業者にとって明らかな通り、図1では説明目的で3つのユーザ通信デバイス3と1つの基地局5とが示されているが、展開されるシステムにおいては追加のUE及び/又は基地局が存在しても良い。
基地局5は、コアネットワーク7へ接続され、コアネットワーク7は、1以上のゲートウェイを介して他のネットワーク10(例えば、インターネット)へも接続される。基地局5とコアネットワーク7のエレメントとの間のインタフェースは、例えば、光ファイバリンク等の高速、高帯域通信リンクを活用し得る。コアネットワーク7は、特に、MME(mobility management entity) 11と、S−GW(serving gateway) 13と、P−GW(PDN(Packet Data Network) Gateways) 14−1及び14−2と、PCRF(Policy and Charging Rules Function) 18と、(図1には示さない)HSS(Home Subscriber Server)と、を含む。AS(Application Server) 19が、本実施形態においてパブリックセーフティ制御に関連した通信を管理するために、コアネットワークの外部に設けられている(当然のことながら、AS 19は、コアネットワーク7又は外部ネットワーク10内に存在しても良い)。AS 19は、例えば、PSCC(Public Safety Control Center)及び/又はGCSE(Group Communication System Enablers) ASであり得る。
MME 11は、ユーザ通信デバイス3の一般的なモビリティアスペクトを管理し、ユーザ通信デバイス3が通信システムによってカバーされる地理的エリア内を移動する場合(及び/又は、ユーザ通信デバイス3が通信システムの基地局間でハンドオーバされる場合)に、ユーザ通信デバイス3との接続性が維持されることを保証する。また、MME 11は、ユーザ通信デバイス3に関連した各種ベアラ(例えば、EPSベアラ、及び/又はMBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service)ベアラ等)を、このようなベアラを提供する他のネットワークノードを制御することによって管理する。また、MME 11は、各ユーザ通信デバイス3のユーザがその各々の契約に従って適切なレベルのサービス(例えば、所望のデータレート)を享受することを保証する責務を担う。特に、MME 11は、MME 11によりサーブされるユーザ通信デバイス3毎に、(HSSから取得した情報に基づき)関連AMBR値を算出する責務を担う。
S−GW 13は、基地局5(故にユーザ通信デバイス3)を、1以上の関連ベアラ(EPSベアラ等)を用いてユーザデータを伝送するために、コアネットワーク7の残りのエレメントへ接続する。(対応ユーザ通信デバイス3のための)ユーザデータを搬送するベアラは、通常、P−GW 14(すなわち、当該ベアラのためのアクセスポイント)で終端される。但し、ベアラはしばしば、P−GW 14とコアネットワーク7外部の通信エンドポイントとの間の外部ベアラによっても補完される。当然のことながら、個別のエンティティとして示したが、S−GW 13及びP−GW 14の機能を単一のゲートウェイエレメントへ実装することが可能である。
図1に示すユーザ通信デバイス3は、それぞれProSe機能を備えており、以て(互いに近接し、且つ適切なディスカバリ及びコネクション手順を実行しているとすると)互いにダイレクト通信(図1では“D2D”と称される)を確立することが可能である。
この例において、第1のユーザ通信デバイス3−1(“UE1”と称される)及び第3のユーザ通信デバイス3−3(“UE3”と称される)は、基地局5のカバレッジ外に存在し、第2のユーザ通信デバイス3−2(“UE−R”と称される)は、(ユーザ通信デバイス3−2と基地局5との間の矢印で示す如く)基地局5のカバレッジ内に存在する。適切なネットワークアタッチ手順を実行した後、UE−R 3−2は、(基地局5を介して)コアネットワーク7へアタッチされる。よって、第1及び第3のユーザ通信デバイス3−1及び3−3も、UE−R 3−2を介し、コアネットワーク7とのUE−R 3−2のコネクション(例えば、EPSベアラ)を用いて、コアネットワーク7へアクセスし且つコアネットワーク7によりサーブされることが可能である。
第1及び第3のユーザ通信デバイス3−1及び3−3は、一旦UE−R3−2へ接続されると(すなわち、UE−R 3−2との中継コネクションが成功裏に確立されると)、UE−R 3−2を介してコアネットワーク7とデータを送受信することが可能である。
中継可能なユーザ通信デバイス(本実施形態ではUE−R 3−2)が初めにコアネットワーク7とのコネクションを確立すると、MME 11は、当該ユーザ通信デバイス3−2に関連した加入者データをHSSから取得する。UE−R 3−2用の(中継固有のAMBRパラメータを含む)加入者パラメータを用いて、MME 11は、適切な最大の承認UE−AMBRパラメータと、UE−R 3−2用のAPN−AMBRパラメータとを決定する。他のユーザ通信デバイスがUE−R 3−2との中継コネクションを有していな場合、UE−AMBR及びAPN−AMBRパラメータは、MME 11により通常通りに決定される。しかしながら、1以上の他のユーザ通信デバイスがUE−R 3−2を介した中継コネクションの確立を開始している場合、MME 11は、被中継ユーザ通信デバイス自身によって(被中継ユーザデバイスがパブリックセーフティ職員により運用されている場合にはPSCC等の関連アプリケーションサーバを介して)提供される中継固有のパラメータに基づき、UE−AMBR及びAPN−AMBRパラメータを再決定する。
具体的には、本実施形態において、AS 19が、被中継ユーザ通信デバイス3−1に対するビットレート要件を考慮して、以下の設定を促す。
i)中継固有のAMBRパラメータ(“Relay−APN−AMBR”)が、UE−R 3−2へサーブしつつ、被中継ユーザ通信デバイスに対するデータパケットをUE−R 3−2を介して伝送するゲートウェイ14によって強制されるべきこと
ii)中継固有のAMBRパラメータ(“Relay−UE−AMBR”)が、UE−R 3−2へサーブしつつ、被中継ユーザ通信デバイスに対するデータパケットをUE−R 3−2を介して伝送する基地局5によって強制されるべきこと
そうするために、AS 19は、被中継ユーザ通信デバイス3−1から、当該ユーザ通信デバイス3−1がUE−R 3−2を介して通信するに際して要求されるデータレート(ビットレート)を特定する情報を、取得する。本実施形態において、ユーザ通信デバイス3−1のために要求されるデータレートを特定する情報は、(ユーザ通信装置3−1とUE−R 3−2との間での中継コネクションの成功裏な確立に続いて)ユーザ通信デバイス3−1をAS 19へ登録する間に提供される。
ユーザ通信デバイス3−1のAS 19への登録は、以下の働きをする。
−ASへ、ユーザ通信デバイス3−1が中継されるものであることを知らせる
−ユーザ通信デバイス3−1が接続されるUE−R 3−2を特定する情報及びユーザ通信デバイス3−1を特定する情報(例えば、UE−R 3−2に関連したIMSI(International mobile Subscriber Identity)、UE及び/又はUE−R 3−1、3−2に関連したIPアドレス、UE及び/又はUE−R 3−1、3−2に関連したパブリックセーフティ識別子、UE−R 3−2に関連したMSISDN(Mobile Station International Subscriber Directory Number)、UE及び/又はUE−R 3−1、3−2に関連したProSe ID(proximity services identifier)、UE−R 3−2に関連したTMSI(Temporary Mobile Subscriber Identifier)、並びにUE及び/又はUE−R 3−1、3−2に関連したGUTI(Globally Unique Temporary Identifier)の少なくとも一つ)を提供する
−ASへ、被中継ユーザ通信デバイス3−1のデータレート要件(例えば、アプリケーションレベルのビットレート情報)について知らせる
有益にも、被中継ユーザ通信デバイス3−1は、関連AS 19へ、自身のデータレート要件に関連する情報を、所謂、要求(又は動的)“Relay−APN−AMBR”パラメータ(等)の形式で提供して、被中継ユーザ通信デバイス3−1をサーブするAPN(P−GW 14)に利用させることが可能である。
本実施形態において、AS 19は、適切にフォーマットされたシグナリングメッセージ中で、UE−R 3−2を特定する情報(オプションとして、ユーザ通信デバイス3−1を特定する情報)と、Relay−APN−AMBRとをPCRF 18へ送信する。PCRF 18は、被中継ユーザ通信デバイス3−1の要求を適切なネットワークオペレータポリシに照らして検証し、必要に応じて、MME 11に対しサービング基地局5用のUE−AMBR値を再計算し且つRelay−APN−AMBRを非中継ユーザ通信デバイス3−1をサーブするP−GW 14へ提供するよう指示するに先立って、Relay−APN−AMBRの値を調整する。
但し、当然のことながら、PCRF 18による検証はオプションであり、AS 19が、適切にフォーマットされたシグナリングメッセージ中で、UE−R 3−2を特定する情報(オプションとして、ユーザ通信デバイス3−1を特定する情報)と、Relay−APN−AMBRとを、PCRF 18を巻き込むこと無くMME 11へ送信しても良い。
いずれの場合においても、MME 11は、Relay−APN−AMBRを受信した際、基地局5により強制されるべきビットレートパラメータの再算出を進める。本実施形態において、MMEは、UE−AMBR値を以下の式に基づいて算出する。
Figure 2017511981
換言すると、UE−AMBRパラメータは、i)アクティブAPNの全てのHSS_APN−AMBRパラメータとHSS−UE−AMBRパラメータとの和の内のより小さいものと、ii)中継APNの全ての要求(又は動的)Relay−APN−AMBRパラメータとHSS−UE−AMBRパラメータとの和の内のより小さいものと、の和に設定される。本コンテキストにおいて、“アクティブAPN”との文言は、少なくとも一つのPDNコネクションがUE−R 3−2に対しデータパケットを伝送するために確立されるAPNを示し、“中継APN”との文言は、少なくとも一つのPDNコネクションが被中継ユーザ通信デバイス3−1に対し(UE−R 3−2を介して)データパケットを伝送するために確立されるAPNを示している。
よって、単純にUE−R 3−2自身の(中継されない)トラヒックを占めるというよりむしろ、MME 11は、UE−R 3−2を介した中継データをサポートする承認APNでの追加的なビットレート値の必要性を予測可能である。
MME 11は、UE−AMBRパラメータの新たな値を、UE−R 3−2をサーブする基地局5へ提供し、必要に応じて、Relay−APN−AMBRパラメータの値を、P−GW 14へ提供する。
よって、有益にも、通信システム1におけるネットワークエンティティは、例えばHSSに記憶される加入者データに基づく中継用の静的なビットレートパラメータを用いるというよりむしろ、UE−R 3−2に接続される被中継ユーザ通信デバイス3−1のための実際のビットレート要件に応じて、UE−R 3−2のための適切なビットレートパラメータを(動的に)交渉することが可能である。
このため、有利にも、中継の間、P−GW 14−1及びP−GW 14−2は、UE−R 3−2用の自身の適切なRelay−APN−AMBRパラメータが示すビットレートを超えるトラヒックを廃棄するだけである。同様に、UE−R 3−2をサーブする基地局5は、当該UE−R 3−2用のUE−AMBRの新たな中継固有の値が示すビットレートを超えるトラヒックを廃棄するだけである。
よって、UE−R 3−2及び/又は非中継ユーザ通信デバイス3−1若しくは3−2に対して伝送すべきデータがある時はいつでも、通信ネットワーク1は、各ユーザ通信デバイス3−1〜3−3のユーザのために、UE−R 3−2に関連した不適切な(例えば、小さ過ぎる)ビットレートに因りデータパケットの廃棄が生じるという潜在的な通信問題を緩和することが可能である。
このアプローチは、UE−R 3−2と、UE−R 3−2に接続される(但し、必ずしもネットワークへアタッチしない)被中継ユーザ通信デバイス3−1、3−3との間のより良いトラヒック分配(公平な利用)ももたらす。また、ユーザ通信デバイス3−2が、UE−Relayとして動作しつつ自身のビットレート割当てを使い過ぎてしまうことも防止出来る。
有益にも、ユーザ通信デバイス3−2を運用する加入者に関連した(HSSにおける)HSS_UE−AMBR及び/又はHSS_APN−AMBRパラメータの値を増加させることは不要である。
なお、本実施形態においては、(例えば、専用のUE−Relay−AMBRパラメータを用いるのとは対照的に)UE−AMBRパラメータを新たな値で再利用した。このことは、MME 11と基地局5との間のシグナリングを本質的には不変であるようにするため有益であり得る。
<ユーザ通信デバイス>
図2は、図1に示したユーザ通信デバイス3の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。図2に示すように、ユーザ通信デバイス3は、基地局5及び/又は他のユーザ通信デバイス3と1以上のアンテナ33を介して信号を送受信するトランシーバ回路31、を有する。ユーザ通信デバイス3は、ユーザ通信デバイス3の動作を制御するコントローラ37、を有する。コントローラ37は、メモリ39に関連付けられ、トランシーバ回路31へ接続される。図2では必ずしも示されていないが、ユーザ通信デバイス3は勿論、慣習的なユーザ通信デバイスの通常機能(ユーザインタフェース35等)の全てを有し、必要に応じて、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアのいずれか一つ又は任意の組合せによって提供され得る。ソフトウェアは、メモリ39にプリインストールされても良いし、及び/又は例えば通信ネットワークを介して若しくはRMD(removable data storage device)からダウンロードしても良い。
コントローラ37は、この例ではメモリ39内に記憶されたプログラム命令又はソフトウェア命令によって、ユーザ通信デバイス3の全体動作を制御する。図2に示すように、これらのソフトウェア命令は、特に、オペレーティングシステム41と、通信制御モジュール43と、EPSモジュール45と、登録モジュール47と、D2D(device−to−device)モジュール48と、を含む。ユーザ通信デバイス(例えば、図1に示したUE−R 3−2)が他の通信デバイス3に対するデータを中継するために設定される場合、UE−R 3−2は、中継モジュール49も含む。
通信制御モジュール43は、ユーザ通信デバイス3と、他のユーザ通信デバイス、基地局5又はコアネットワークエンティティとの間のコネクションを制御するための制御信号を扱う(例えば、生成、送受信する)。また、通信制御モジュール43は、アップリンク/ダウンリンクデータ及びシグナリングの独立したフローを制御して、他のユーザ通信デバイス3、基地局5及び関連TFTを用いるコアネットワークエンティティへ/から伝送する。
EPSモジュール45(ユーザ通信デバイス3がUE−Rを介して中継される場合のオプションである)は、通信制御モジュール43に対して、ネットワークとの通信パス(EPSベアラ)をセットアップするよう指示する。各EPSベアラは、EPSベアラID及び少なくとも一つのEPS TFTに関連付けられる。ユーザ通信デバイス3がUE−Rとして動作する場合、EPSモジュール45は、接続される(被中継)ユーザ通信デバイス用のEPSベアラに関する情報を、例えばUE−R自身のEPSベアラに関する情報を維持することに加えて維持する。
登録モジュール47は、適切にフォーマットされたシグナリングメッセージを生成且つ送信することによって、ユーザ通信デバイス3を関連したAS 19へ登録する責務を担う。シグナリングメッセージは、ユーザ通信デバイス3を特定する情報を含む。ユーザ通信デバイス3がUE−Rによりサーブされる場合、シグナリングメッセージは、UE−R、及びユーザ通信デバイス3が当該UE−Rを介して通信する際のビットレート要件を特定する情報も含む。
D2Dモジュール48は、通信制御モジュール43に対して、ユーザ通信デバイス3の近くの他の対応UEへのデバイス間通信パス(例えば、ProSeベースの被中継通信パス)をセットアップするよう指示する。各デバイス間通信パスは、D2DベアラID及び少なくとも一つのD2D TFTに関連付けられる。
中継モジュール49は、ユーザ通信デバイス3がUE−Rとして動作する間、ユーザ通信デバイス3に接続された他のユーザ通信デバイスに対するデータを中継する。例えば、中継モジュール49は、(EPSモジュール45により提供される)EPDベアラIDと、(D2Dモジュール48により提供される)D2DベアラIDとの間のマッピングを維持して、このようにマッピングされたベアラ間でデータを中継しても良い。中継モジュール49は、データフロー(例えば、適切なEPS/D2DベアラIDに関連したIPパケット)を受信し、受信したデータをベアラマッピングに基づき転送(中継)する。また、中継モジュール49は、データフロー(例えば、適切なEPS/D2DベアラIDに関連したIPパケット)を受信し、受信したデータを、関連TFT情報に基づき(D2Dモジュール48により提供される)適切なD2Dベアラへ転送(中継)しても良い。
<基地局>
図3は、図1に示した基地局5の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。図3に示すように、基地局5は、1以上のアンテナ53を介してユーザ通信デバイス3と信号を送受信するトランシーバ回路51、を有する。基地局5は、基地局5の動作を制御するコントローラ57を有する。コントローラ57は、メモリ59に関連付けられ、トランシーバ回路51へ接続される。ソフトウェアは、メモリ59にプリインストールされても良いし、及び/又は例えば通信ネットワークを介して若しくはRMD(removable data storage device)からダウンロードしても良い。
コントローラ57は、この例ではメモリ59内に記憶されたプログラム命令又はソフトウェア命令によって、基地局5の全体動作を制御する。図3に示すように、これらのソフトウェア命令は、特に、オペレーティングシステム61と、通信制御モジュール63と、レート強制モジュール65とを含む。
通信制御モジュール63は、基地局5と、ユーザ通信デバイス3又はコアネットワークエンティティとの間のコネクションを制御するための制御信号を扱う(例えば、生成、送受信する)。また、通信制御モジュール63は、アップリンク/ダウンリンクデータ及びシグナリングの独立したフローを制御して、ユーザ通信デバイス3及び/又はコアネットワークエンティティから/へ伝送する。
レート強制モジュール65は、基地局5によりサーブされるユーザ通信デバイス3に対するレート強制を行う。具体的には、レート強制モジュール65は、UE−R 3−2用のUE−AMBRが示すビットレート迄は、トラヒック(例えば、データパケット)をUE−R 3−2へ/から伝送することを許可する責務を担う。但し、ダウンリンクにおいて、レート強制モジュール65は、UE−R 3−2用のUE−AMBRが示すビットレートを超えて送受信されるデータパケットを廃棄する。アップリンクにおいて、UE−R 3−2用のUE−AMBRが示すビットレートを超えるデータトラヒックが存在する場合、レート強制モジュール65は、リソースを割り当てないようにする。
<MME(Mobility management entity)>
図4は、図1に示したシステム1の一部を形成するMME 11の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。図4に示すように、MME 11は、ネットワークインタフェース75を介して他の通信ノード(基地局5、ゲートウェイ13/14、PCRF 18、AS 19、HSS及び/又はユーザ通信デバイス3等)と信号を送受信するトランシーバ回路71、を有する。MME 11は、MME 11の動作を制御するコントローラ77を有する。コントローラ77は、メモリ79に関連付けられ、トランシーバ回路71へ接続される。ソフトウェアは、メモリ79にプリインストールされても良いし、及び/又は例えば通信ネットワークを介して若しくはRMD(removable data storage device)からダウンロードしても良い。
コントローラ77は、この例ではメモリ79内に記憶されたプログラム命令又はソフトウェア命令によって、MME 11の全体動作を制御する。図4に示すように、これらのソフトウェア命令は、特に、オペレーティングシステム81と、通信制御モジュール83と、AMBR設定モジュール85とを含む。
通信制御モジュール83は、MME 11と、他の通信ノード(例えば、ユーザ通信デバイス3、基地局5、ゲートウェイ13/14、PCRF 18、AS 19及びHSS)との間のコネクションを制御するための制御信号を扱う(例えば、生成、送受信する)。
AMBR設定モジュール85は、UE−Rとして動作するユーザ通信デバイス3−2をサーブする基地局5並びにPDNゲートウェイ14−1及び/又は14−2の設定を補助して、ネットワークとUE−R 3−2(及び/又はこれに接続されるユーザ通信デバイス)との間のデータを、UE−R 3−2のユーザの契約により許可されるデータビットレートに従って転送するようにする。そうするために、AMBR設定モジュール85は、加入者データを(HSSから)取得し、中継目的の要求ビットレートを特定するデータを(AS 19から)取得し、(取得したデータに基づき)UE−R 3−2用の1以上の適切なAMBR値、例えばUE−R 3−2が使用することを承認された各アクセスポイント(ゲートウェイ14−1及び14−2等)に関連した値を算出する。AMBR設定モジュール85は、適切な算出したビットレート値を基地局5及びUE−R 3−2をサーブするP−GW 14へ提供して、UE−R 3−2(及び/又はこれに接続されるユーザ通信デバイス)に対して伝送されるデータパケットに関するレート強制を実行する。
<ゲートウェイエンティティ>
図5は、図1に示したシステム1の一部を形成するPDNゲートウェイ14(P−GW 14−1及び14−2等)の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。図5に示すように、P−GW 14は、ネットワークインタフェース95を介して基地局5及び/又はユーザ通信デバイス3と信号を送受信するトランシーバ回路91、を有する。P−GW 14は、P−GW 14の動作を制御するコントローラ97を有する。コントローラ97は、メモリ99に関連付けられ、トランシーバ回路91へ接続される。ソフトウェアは、メモリ99にプリインストールされても良いし、及び/又は例えば通信ネットワークを介して若しくはRMD(removable data storage device)からダウンロードしても良い。
コントローラ97は、この例ではメモリ99内に記憶されたプログラム命令又はソフトウェア命令によって、P−GW 14の全体動作を制御する。図5に示すように、これらのソフトウェア命令は、特に、オペレーティングシステム101と、通信制御モジュール103と、レート強制モジュール105とを含む。
通信制御モジュール103は、P−GW 14と、他の通信ノード(例えば、ユーザ通信デバイス3、基地局5及びMME 11)との間のコネクションを制御するための制御信号を扱う(例えば、生成、送受信する)。
レート強制モジュール105は、P−GW 14によりサーブされるユーザ通信デバイス3に対するレート強制を行う。具体的には、レート強制モジュール105は、UE−R 3−2用のAPN−AMBR(又は適切な場合、Relay−APN−AMBR)が示すビットレート迄は、トラヒック(例えば、データパケット)をUE−R 3−2へ/から伝送することを許可する責務を担う。但し、レート強制モジュール105は、UE−R 3−2用のAPN−AMBR(又はRelay−APN−AMBR)が示すビットレートを超えて送受信されるデータパケットを廃棄する。当然のことながら、データパケットを、廃棄せず、代わりに(例えば、中継の場合)後の通信のためにバッファリングしても良い。
<PCRF(Policy and Charging Rules Function)>
図6は、図1に示したシステム1の一部を形成するPCRF 18の幾つかの機能を示した機能ブロック図である。図6に示すように、PCRF 18は、ネットワークインタフェース115を介して他の通信ノード(AS 19及び/又はP−GW 14等)と信号を送受信するトランシーバ回路111、を有する。PCRF 18は、PCRF 18の動作を制御するコントローラ117を有する。コントローラ117は、メモリ119に関連付けられ、トランシーバ回路111へ接続される。ソフトウェアは、メモリ119にプリインストールされても良いし、及び/又は例えば通信ネットワークを介して若しくはRMD(removable data storage device)からダウンロードしても良い。
コントローラ117は、この例ではメモリ119内に記憶されたプログラム命令又はソフトウェア命令によって、PCRF 18の全体動作を制御する。図6に示すように、これらのソフトウェア命令は、特に、オペレーティングシステム121と、通信制御モジュール123と、(ビットレート)検証モジュール125とを含む。
通信制御モジュール123は、PCRF 18と、他の通信ノード(例えば、AS 19及び/又はP−GW 14)との間のコネクションを制御するための制御信号を扱う(例えば、生成、送受信する)。
検証モジュール125は、AS 19を介して、被中継ユーザ通信デバイス3用の要求ビットレートを特定する情報を取得し、要求ビットレートがネットワークオペレータによる適切なポリシに従っているか否かを検証する責務を担う。必要な場合、例えば要求ビットレートが適切なポリシに従わない場合、検証モジュール125は、ビットレート値を更新する。検証の後、検証モジュール125は、要求ビットレートの値(又は適切な場合、変更後のビットレート値)を、P−GW 14を介してMME 11へ提供する。
上記の説明においては、ユーザ通信デバイス3、基地局5、MME 11、P−GW 14及びPCRF 18を、多くの離散的なモジュール(通信制御モジュール、中継モジュール、AMBR設定モジュール及びレート強制モジュール等)を有するものとして解釈するケースに対して説明した。これらモジュールは、例えば既存システムが発明を実施するために変更されるといった或る用途のための方法で、例えば最初から発明の特徴を考慮して設計されたシステムといった他の用途において提供しても良いが、オペレーティングシステム又はコード全体へ組み込んでも良く、よって個別のエンティティとして識別しなくても良い。また、これらモジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア又はその融合体において実装しても良い。
<動作>
図7は、図1に示したシステム1においてレート強制を実現し得る例示的な方法を示したタイミングチャートである。
まず、第2のユーザ通信デバイス3−2は、UE−R(但し、他のUEは未だ接続されていなくとも良い)としてセットアップされ、ネットワーク(基地局5)のカバレッジ内に存在する。ステップS700に示すように、第1のユーザ通信デバイス3−1及び第2のユーザ通信デバイス3−2が中継コネクションを確立して、第1のユーザ通信デバイス3−1を、(UE−Rとして動作する)第2のユーザ通信デバイス3−2を介して他のノードと通信可能にする。
UE−R 3−2が(例えば、UE−R 3−2をサーブするMME 11への登録によって)ネットワークアタッチ手順を実行(図7には示さず)する場合、本手順の一部として、MME 11は、HSSから、ユーザ通信デバイス3−2に関連した次のような加入者パラメータを取得する。
−UE−R 3−2をサーブする特定のP−GW 14(アクセスポイント)を介したUE−R 3−2自身の(中継されない)通信用に許可されたゲートウェイ固有のAMBRを決定する“HSS_APN−AMBR”パラメータ
−(どのアクセスポイントを使用するかに関わらず)UE−R 3−2用の全ての(中継されない)通信に許可されたAMBRを決定する“HSS_UE−AMBR”パラメータ
UE−R 3−2の加入者パラメータの受信に続いて、MME 11は、(そのAMBR設定モジュール85を用いて)UE−AMBRパラメータを算出して基地局5へ提供すると共に、各APN−AMBRパラメータを算出して、UE−R 3−2が使用することを承認された各P−GW 14−1、14−2へ提供する。例えば、MME 11は、これらのパラメータを、(例えば、UE−R 3−2のネイティブトラヒックのための)3GPP TS 23.401規格で規定される如く算出しても良い。
次に、ステップS705に大略的に示すように、UE−R 3−2は、(そのEPSモジュール45を用いて)ネットワーク(例えば、基地局5、MME 11及びUE−R 3−2をサーブするP−GW 14)とのPDNコネクション確立手順を実行する。
PDNコネクション確立に続き、ステップS707において、被中継ユーザ通信デバイス3−1は、(その登録モジュール47を用いて)適切にフォーマットされたシグナリングメッセージを生成してAS 19(ユーザ通信デバイス3−1に関連したアプリケーションサーバ)へ送信し、ユーザ通信デバイス3−1をUE−R 3−2を介して通信するために登録する。ユーザ通信デバイス3−1による登録メッセージは、ユーザ通信デバイス3−1を特定する情報(例えば、ユーザ通信デバイス3−1に関連したMSISDN)と、UE−R 3−2を特定する情報(例えば、UE−R 3−2に関連したMSISDN)と、ユーザ通信デバイス3−1がUE−R 3−2を介して通信する際に要求するビットレートを特定する情報(例えば、Relay−APN−AMBR等のAMBRパラメータ)と、を含む。
被中継ユーザ通信デバイス3−1からの登録メッセージに応じて、ステップS709において、AS 19は、適切にフォーマットされたシグナリングメッセージ(例えば、“AA Request”メッセージ等)を生成してPCRF 18へ送信し、本メッセージに、被中継ユーザ通信デバイス3−1の登録メッセージに含まれる情報(例えば、UE−R 3−2に関連した識別子、及び要求されたRelay−APN−AMBRパラメータ)を含める。
ステップS711において、PCRF 18は、(その検証モジュール125を用いて)被中継ユーザ通信デバイス3−1のための要求ビットレートが、(もしあれば)ネットワークオペレータにより設定された適切なポリシに従っているか否かをチェックする。例えば、検証モジュール125は、受信したRelay−APN−AMBRパラメータをオペレータ(又はユーザ)固有の閾値と比較し、Relay−APN−AMBR値が適切な閾値を超過しない(すなわち、閾値を下回るか或いは等しい)場合に、要求ビットレートが適切なポリシに従っていると判定する。必要な場合、例えばRelay−APN−AMBR値が適切な閾値を超過する場合、検証モジュール125は、要求ビットレートが適切なポリシに従っていないと判定する。この場合、検証モジュール125は、ビットレート値を更新し、及び/又は適切なエラーインジケーションをAS 19へ返す。
S711での検証の後、ステップS713において、PCRF 18は、(検証モジュール125を用いて)適切にフォーマットされたシグナリングメッセージ(例えば、“IP−CAN Session Modification”メッセージ等)を生成して、被中継ユーザ通信デバイス3−1をサーブする(ために割り当てられた)P−GW 14へ送信する。PCRF 18からのメッセージは、UE−R 3−2を特定する情報と、UE−R 3−2が第1のユーザ通信デバイス3−1に対する通信を中継するためにP−GW 14によって強制されるべき要求ビットレート値(又は適切な場合、変更されたビットレート値)と、を含む。
効果的にも、S713でのメッセージ(又は後続のメッセージ)は、適切なネットワークポリシ(S711で実行された検証/更新)も考慮に入れつつ、P−GW 14のレート強制モジュール105を、被中継ユーザ通信デバイス3−1により(S707で)要求されたデータレートに対応するRelay−APN−AMBRパラメータで設定する。
ステップS715において、P−GW 14は、(例えば、その通信制御モジュール103を用いて)適切にフォーマットされたシグナリングメッセージ(例えば、“Create/Modify Bearer Request”メッセージ等)を生成して、MME 11へ送信する。P−GW 14は、本メッセージに、UE−R 3−2を特定する情報(例えば、UE−R 3−2のMSISDN又は他の識別情報)と、P−GW 14により第1のユーザ通信デバイス3−1のために強制されるべき要求ビットレート値(又は適切な場合、変更されたビットレート値)と、を含める。
P−GW 14からのシグナリングメッセージの受信に際して、MME 11は、UE−R 3−2用のUE−AMBR値の算出を進め、以てその値を、ユーザ通信デバイス3−1により要求された(及び/又はユーザ通信デバイス3−1のためにPCRF 18により承認された)ビットレートを考慮したものとする。
よって、ステップS716に大略的に示すように、MME 11は、(そのAMBR設定モジュール85を用いて)ユーザ通信デバイス3−1に対するトラヒックを中継するUE−R 3−2のためのUE−AMBRパラメータの新たな値を算出する。具体的には、MME 11は、以下の式に基づいて、基地局5により強制されるべきUE−AMBRパラメータを算出する。
Figure 2017511981
換言すると、UE−AMBRパラメータは、i)アクティブAPNの全てのHSS_APN−AMBRパラメータとHSS−UE−AMBRパラメータとの和の内のより小さいものと、ii)中継APNの全ての要求(又は動的)Relay−APN−AMBRパラメータとHSS−UE−AMBRパラメータとの和の内のより小さいものと、の和に設定される。
次に、ステップS717において、MME 11は、(その通信制御モジュール83を用いて)適切にフォーマットされたシグナリングメッセージ(例えば、“Initial Context Setup”メッセージ)を生成して基地局5へ送信し、基地局5が、UE−R 3−2の通信に適用すべくレート強制モジュール65を、ユーザ通信デバイス3−1により要求されたデータレートも考慮したUE−AMBRで設定するようにする。
MME 11のメッセージを受信した際、ステップS719に示すように、基地局5は、(例えば、そのレート強制モジュール65を用いて)受信したUE−AMBRパラメータを、UE−R 3−2のネットワークとの後続の通信(アップリンク及びダウンリンクの両者)へ適用する準備をする。
ステップS720に大略的に示すように、P−GW 14も、(そのレート強制モジュール105を用いて)適切な(要求)Relay−APN−AMBRパラメータを、被中継ユーザ通信デバイス3−1のP−GW 14を介した(UE−R 3−2を介した)ネットワークとの後続の通信へ適用する準備をする。具体的には、P−GW 14は、PCRF 18からのメッセージに含まれる適切なRelay−APN−AMBRパラメータを、(S713で送信された)PCRF 18のメッセージから直接、或いは他のメッセージ、例えばステップS715に続くMME 11からのメッセージ(図7には示さず)から取得しても良い。なお、UE−RがP−GW 14をネットワークとのネイティブ(すなわち、中継されない)通信に用いることが承認されている場合、P−GW 14は、対応する“通常の”APN−AMBRパラメータを、(例えば、レート強制モジュール105を用いて)UE−R 3−2のP−GW 14を介したネイティブ通信に適用する。
ステップS721に大略的に示すように、P−GW 14は、被中継ユーザ通信デバイス3−1及び/又はUE−R 3−2に対するデータパケットを受信する。取得したUE−R 3−2のネイティブトラヒック用のAPN−AMBRパラメータ、及びUE−R 3−2のユーザ通信デバイス3−1のために中継されるトラヒック用のRelay−APN−AMBRパラメータに基づき、P−GW 14は、(そのレート強制モジュール105を用いて)特定のデータパケットを、当該データパケットがネイティブトラヒック又は中継トラヒックであるかに応じて、UE−R 3−2へ転送可能であるか否か判定する。P−GW 14によるパケットハンドリングの更なる詳細については、図9を参照して後述する。
レート強制モジュール105が特定のデータパケットをUE−R 3−2へ転送可能であると判定した場合、ステップS723a及びS723bに大略的に示すように、P−GW 14は、適切なAPN−AMBR及び/又はRelay−APN−AMBRに応じて、(基地局5を介して)データパケットをUE−R 3−2に関連したEPSベアラ上で転送する。
基地局5から、UE−R 3−2に対する(ネイティブ)ユーザデータがUE−R 3−2へ送信され(ステップS725a、ステップS719でのUE−AMBRパラメータに基づくレート強制の実行後)、ユーザ通信デバイス3−1に対する(被中継)ユーザデータが、UE−R 3−2によりユーザ通信デバイス3−1へ透過的に中継される(ステップS725b、ステップS719でのUE−AMBRパラメータに基づくレート強制の実行後)。
有益にも、本実施形態においては、MME 11が、ステップS717で、UE−R 3−2に接続されるユーザ通信デバイス3−1により要求されたデータレートを考慮したUE−R 3−2用の適切なUE−AMBRパラメータを提供したため、基地局5は、UE−R 3−2に対するデータパケットと、被中継ユーザ通信デバイス3−1に対するデータパケットとを区別する必要は無い。
当然のことながら、被中継ユーザ通信デバイス3−1により要求されるデータレートは変化し得る。この場合、被中継ユーザ通信デバイス3−1は、例えばステップS707を繰り返すことによって(又は、AS 19へ新たに要求するデータレートを知らせる適切なシグナリングメッセージを送信することによって)、AS 19への再登録を行っても良い。この場合には、ステップS709〜S720も繰り返されるであろう。
図8は、図1に示したシステム1においてレート強制を実現し得る例示的な方法を示したタイミングチャートである。但し、この場合、PCRF 18による検証が省略される。
ステップS800〜S807は、大略、上述したステップS700〜S707に対応する。しかしながら、本実施形態において、AS 19は、PCRF 18に対し、ユーザ通信デバイス3−1により要求されるデータレートをネットワークオペレータのポリシに照らして検証することを要求しない(或いは、AS 19は、このような検証をスキップすべくPCRF 18によって予め承認されている)。
よって、本実施形態においては、AS 19が、適切にフォーマットされたシグナリングメッセージ(例えば、“Create/Modify Bearer Request”メッセージ等)を生成して、MME 11へ送信する(P−GW 14によって中継され得る)。AS 19は、本メッセージに、UE−R 3−2を特定する情報(例えば、UE−R 3−2のMSISDN又は他のそのような識別情報)と、P−GW 14によって第1のユーザ通信デバイス3−1のために強制されるべき要求ビットレート値と、を含める。
P−GW 14からのシグナリングメッセージの受信に際して、MME 11は、UE−R 3−2用のUE−AMBR値の算出を進め、以てその値を、ユーザ通信デバイス3−1により要求されたビットレートを考慮したものとする。また、MME 11は、(ステップS815で受信される)適切なRelay−APN−AMBRパラメータをP−GW 14へ提供する。
ステップS816〜S825bは、大略、図7を参照して説明したステップS716〜S725bに対応するため、その説明をここでは繰り返さない。当然のことながら、AS 19が、ビットレート情報をMME 11へ直接送信しても良いし、MME 11が、この情報を用いてP−GW 14−2を設定しても良い。
<APNによるパケットハンドリング>
図9は、図7又は図8に従いPDNゲートウェイ14においてパケットハンドリングを実現し得る例示的な方法を示したフローチャートである。
本実施形態において、P−GW 14は、UE−R 3−2が中継するトラヒックとネイティブトラヒックとを区別可能である。例えば、P−GW 14は、適切なTFTメカニズム、IPアドレス及び/若しくはIPレベルパラメータベースのフィルタリング、並びに/又は中継トラヒックとネイティブトラヒックとを区別するためにフィルタリングする適切なトラヒック情報を信頼しても良い。
手順がステップS900で開始し、P−GW 14は、パケットをUE−R 3−2へ/から受信する。パケットを転送可能か否か判定するため、P−GW 14はステップS910へ進み、P−GW 14(すなわち、レート強制モジュール105)は、受信したパケットがネイティブトラヒック又は中継トラヒックに関連するかをチェックする。このチェックの結果が、受信パケットが中継トラヒックに関連しないことを示す場合(ステップS910:“NO”)、すなわち受信パケットがUE−R 3−2のネイティブトラヒックに関連する場合、P−GW 14はステップS920へ進む。一方、このチェックの結果が、受信パケットが中継トラヒックに関連することを示す場合(ステップS910:“YES”)、P−GW 14はステップS930へ進む。
ステップS920において、P−GW 14(すなわち、そのレート強制モジュール105)は、UE−R 3−2に対する通常の(すなわち、中継されない)トラヒックが、これに関連するP−GW 14を介したAMBR(APN−AMBR)を下回るか否かチェックする。このチェックの結果、UE−R 3−2に対する通常トラヒックが、これに関連するP−GW 14を介したAMBRに達した又は超過した(すなわち、下回らない)ことを示す場合(ステップS920:“NO”)、レート強制モジュール105は、ステップS940にて受信パケットの伝送をブロックし、次のパケットを処理するためにステップS900へ戻る(すなわち、P−GW 14は、現在のパケットをスキップして次のパケットを処理する)。
一方、このチェックの結果、UE−R 3−2に対する通常トラヒックが、これに関連するP−GW 14を介したAMBRを下回ることを示す場合(ステップS920:“YES”)、レート強制モジュール105は、ステップS950にて通信制御モジュール103に対し、処理パケットをその宛先へ転送するよう指示する。そして、P−GW 14は、次のパケットを処理するためにステップS900へ戻る。
ステップS930に戻って、P−GW 14(すなわち、そのレート強制モジュール105)は、UE−R 3−2に対する中継トラヒックが、これに関連するP−GW 14を介したAMBR(Relay−APN−AMBR)を下回るか否かチェックする。このチェックの結果、UE−R 3−2に対する中継トラヒックが、これに関連するP−GW 14を介したAMBRに達した又は超過した(すなわち、下回らない)ことを示す場合(ステップS930:“NO”)、レート強制モジュール105は、ステップS960にて受信パケットの伝送をブロックし、次のパケットを処理するためにステップS900へ戻る(すなわち、P−GW 14は、現在のパケットをスキップして次のパケットを処理する)。
一方、このチェックの結果、UE−R 3−2に対する中継トラヒックが、これに関連するP−GW 14を介したAMBRを下回ることを示す場合(ステップS930:“YES”)、レート強制モジュール105は、ステップS970にて通信制御モジュール103に対し、処理パケットをその宛先へ転送するよう指示する。そして、P−GW 14は、次のパケットを処理するためにステップS900へ戻る。
図10は、図9に従った例示的なレート強制シナリオを示している。
要約すれば、上記の実施形態は、少なくとも次の利益をもたらす。
−フレキシビリティ:許可されたビットレート値は、オペレータのポリシ及び/又は状況に応じた動的な変化(例えば、中継データ及び/又は全体的なネットワーク負荷の増加を占めること)に従い、ネットワークオペレータにより任意のレベル(例えば、ネットワーク、セル、ユーザのグループ、個別のユーザレベル)に固定されても良い。このことは、ネットワークが、被中継ユーザ通信デバイスのためにUE−Rへ許可する通信と、ネットワークにおける“通常の”中継されないユーザ通信デバイスのために許可する通信との間の最適なトレードオフを見出すことを可能にする。
−(ProSeを含む)現行の(Release 12)3GPP規格との互換性。(少なくとも幾つかの)実施形態が無線アクセスネットワーク上のデバイス間通信ベアラへ何ら影響を及ぼさないため、互換性を維持可能である。
−簡易性/制限されたコスト:上記の実施形態は、ProSe機能、パブリックセーフティアプリケーションサーバ等の外部機器との新たな/変更されたインタフェースを何ら必要としない。実施形態は、ネットワークノード同士間で交換される既存のシグナリングメッセージに加えて、追加のシグナリングを何ら必要としない(すなわち、新たなパラメータを使用する場合であっても、これら新たなパラメータを既存シグナリングメッセージを用いて送信しても良い)。加えて、実施形態は、ローミング加入者用のAMBRパラメータの既存管理への変更を何ら必要としない。
<変更及び代替案>
以上、詳細な実施形態を説明した。当業者にとって明らかな通り、ここに組み込まれる発明の恩恵を受けつつ、多くの変更及び代替案が上記の実施形態に対して成され得る。ほんの一例として、幾つかの代替案及び変更を説明する。
“動的な”又は“要求された”APN−AMBRとの上記説明は、大略、要求Relay−APN−AMBRと呼称される。当然のことながら、“動的な”又は“要求された”APN−AMBRは、特定のパブリックサービス又は他のサービス(例えば、警察、消防、救急、捜索救助等)に関連しても良く、APN−Service−AMBR(例えば、“APN−Fireman−AMBR”、“APN−SearchRescue−AMBR”等)の形式であっても良い。
当然のことながら、本実施形態においては、被中継UEが、要求APN−AMBRを含む情報(又は、要求APN−AMBRを決定可能な他のデータレート情報)を、(必要に応じて中間の通信ノードを介して)ASへ提供し、このデータレート情報(又は、これに基づき決定されたAPN−AMBR)がASからMMEへ(必要に応じて中間の通信ノードを介して)送信され得るが、このことは、場合によっては不要である。例えば、被中継UEが、適切なAPN−AMBRが決定され得る情報を、(中継コネクションのセットアップに先立つ)中継要求においてUE−Rへ提供しても良い。この情報は、例えば、サービス、ユーザ又はAPN識別子(例えば、Fireman_ID又は専用の消防サービスAPN ID)の形式であっても良い。そして、UE−Rは、例えば適切なAPN−AMBRが決定され得る情報を含む適切な“フェッチ”コマンド等を用いて、適切なAPN−AMBRをASから取得しても良い。認証/検証/セキュリティ手順を、アプリケーションレベルでASと、(直接的には)例えばPCRFを巻き込むこと無く実行しても良い。一旦取得されると、適切なAPN−AMBRを、中継PDNコネクション確立の間に(例えば、基地局を介して)MMEへ提供して、MMEが前述した通りにUE−AMBRの算出に用いるようにしても良い。
同様に、UEは、適切なAPN−AMBRを、(中継コネクションの確立に先立つ)中継要求においてUE−Rへ直接提供しても良い。そして、UE−Rは、適切なAPN−AMBRをASから取得する必要は無く、受信したAPN−AMBRを、中継PDNコネクション確立の間に(例えば、基地局を介して)MMEへ簡易に提供して、MMEが前述した通りにUE−AMBRの算出に用いるようにすることが可能である。
UE−Rは、UEから受信したデータからビットレート情報を補い、検索した情報MME又はAS(例えばPSCC)等の他のノードへ送信しても良い。
上記の可能な変更において、要求Relay−APN−AMBR値を、MMEによりPDNコネクション確立の間にP−GWへ提供して、(例えば、P−GWがASから(直接又はPCRFを介して)情報を受信するのとは対照的に)P−GWが前述した通りにトラヒック制御強制を適用することが可能である。
当然のことながら、新たなパラメータを伴うAA及びIP−CANメッセージを用いる代わりに、新たなメッセージを定義しても良い。例えば、単独/共通のCreate/Modify Bearer Requestを、ASからPCRFへ直接、PCRFからS/P−GWを経由してMMEへ向かうように定義することが出来る。この新たなメッセージは、全てのノード/デバイスに対する共通のCreate/Modify Bearer Requestメッセージであり得るが、1以上の他のメッセージを用いて、Create/Modify Bearer Requestメッセージを何ら用いる必要性を無くしても良い。
P−GWは、中継トラヒックと通常(“ネイティブ”)トラヒックとを(例えば、TFTメカニズム、IPアドレス及び/若しくはIPレベルパラメータベースのフィルタリング、並びに/又はポート番号等の他の適切なトラヒック情報を介して)区別可能であっても良く、新たな要求Relay−APN−AMBR値に基づきレート強制ストラテジーを適用しても良い。
同様に、P−GWは、旧来のAPN−AMBRのみに基づくストラテジーを適用しても良い。この場合、新たな(“更新された”)UE−AMBR値が、トラヒック制御に使用するための(MMEで)要求Relay−APN−AMBRに基づき算出されるAMBR値であっても良い。新たな(“更新された”)UE−AMBR値は、MMEによりeNBへ、ネイティブUE−Rトラヒック及び中継UE−Rトラヒック用のeNBレートを強制するために送信されるであろう。
中継及び/又はネイティブトラヒックが、上記のMMEにより算出且つ設定されるパラメータ(例えば、要求Relay−APN−AMBR及び/又はAPN−AMBR)である場合、P−GWは、対応データパケットを、ドロップしても良いし、(後の使用のために)バッファリングしても良い。このことは、(中継及び/又はネイティブ)トラヒックが一定値に制限されることを保証する。
UE及び/又はUE−Rによる要求又は動的なAMBRの提案を含む実施形態は、特に、異なるデータスループット要件を満たすフレキシビリティの観点から有利であるが、当然のことながら、最大の承認キャパシティへ制限されたE−RAB(enhanced radio access bearers)を用いるというよりもむしろ、被中継UEからの情報伝送に用いるE−RABのキャパシティを増大させることによって実現される幾つかの利益が存在し得る。この増大は、データスループット要件の普及に応じて動的に適用することが可能であり、或いは特定のサービス又はユーザの一般的な要件に基づき半静的に設定することが可能である。
当然のことながら、各種通信エンティティ間のメッセージにおいて提供されるUE/UE−Rの識別子は、ASがコアネットワーク外部に在る場合、IMSI(International mobile Subscriber Identity)、IP(Internet Protocol)アドレス、パブリックセーフティID、ProSe ID(Proximity Services Identifier)、URLアドレス、SIPアドレス、アプリケーションレベル識別子又は他のタイプの類似情報等の“外部”識別子であっても良い。各種通信エンティティ間のメッセージにおいて提供されるUE/UE−Rの識別子は、ASがコアネットワーク内部に在る場合には、GUTI(Globally Unique Temporary Identifier)、TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity)、IPアドレス又は他の同様の識別子であっても良い。
上記の例においては、被中継通信パスを、LTEテクノロジー(すなわち、基地局と中継ユーザ通信デバイスとの間で用いられるのと同一の通信テクノロジー)を用いて説明した。但し、当然のことながら、通信パスは、(基地局と中継ユーザ通信デバイスとの間に用いられる通信テクノロジーに関係無く)任意の通信テクノロジー、例えばWLAN(Wireless Local Area Network)、Wi−Fi(Wireless Fidelity)、FlashLinQ、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、Bluetooth、BLE(Bluetooth Low Energy)、ZigBee等を用いて中継されても良い。
当然のことながら、基地局は、ホーム基地局、フェムト基地局等のLPN(Low Power Node)であっても良い。また当然のことながら、中継及び非中継ユーザ通信デバイスの一方(又は両者)がLPNであっても良い。
上記の例においては、2つのユーザ通信デバイスが、互いにダイレクトD2Dコネクションを確立することを許可されていた。当業者にとって明らかな通り、このようなコネクションは、3以上のユーザ通信デバイス間で確立されても良く、以て通信デバイスのユーザが、電話会議セットアップにおいて共に接続されても良い。この場合、D2Dベアラは、3以上のユーザ通信デバイス(例えば、同一のUE−Rを介して中継される全てのユーザ通信デバイス)の間に提供されても良い。
上記の説明においては、D2Dベアラが、データを中継するために中継ユーザ通信デバイスと被中継通信デバイスとの間に提供される。当然のことながら、このような“D2Dベアラ”は、D2D無線ベアラ、D2D EPSベアラ、D2Dサービスベアラ等の少なくとも一つを含んでも良い。
上記の実施形態において、UEはモバイル(セルラ)通信デバイスである。例えば携帯電話機、スマートフォン、PDA(personal digital assistants)、ラップトップコンピュータ、ウェブブラウザ、MTC(Machine Type Communication)デバイス等の他のタイプのユーザ通信デバイスを用いることが可能である。
図7及び図8の上記説明においては、特定のシグナリングメッセージが例として与えられた(例えば、“Initial Context Setup”メッセージ)。但し、当然のことながら、他のシグナリングメッセージ、例えばAS(Access Stratum)及び/若しくはNAS(Non−Access Stratum)メッセージ、並びに/又は非3GPPメッセージを用いても良い。
当然のことながら、幾つかのメッセージは、ネットワークから/へ同時に(例えば、組み合せて)送信されても良く、及び/又はメッセージは、異なる時、且つ上述したものとは異なる順序で送信されても良い。
図9のステップS940及びS960についての上記説明においては、P−GWが処理されるパケットの伝送をブロックするよう説明した。但し、当然のことながら、P−GWは、パケットを一時的にのみブロックしても良い。この場合、パケットを、所定の時間量の間、例えば、(中継)トラヒックがパケットをその宛先へ転送するための(前述の各ステップの)条件を満たしたと判定される迄、バッファリングすれば良い。
また当然のことながら、D2D(又はProSe)可能なUEは、必要に応じて、他のUE、UE−R及び/又は他のD2D UEとの複数のコネクションを有していても良い。
上記の例を、UE−Rテクノロジーを参照して議論した。但し、当然のことながら、これらの例は、D2D(Device−to−Device)、P2P(Peer−to−Peer)及び/又はP2M(Peer−to−Multipeer)テクノロジー等の他の分野へ適用することも可能である。
上記の説明においては、UE−Rをスタンドアロンエンティティとして説明した。但し、当然のことながら、上述したUE−R機能を、複数のエンティティを用いて実装しても良い。例えば、UE−R機能は、ホップ・バイ・ホップ(hop−by−hop)方式で基地局へ接続される複数のユーザ通信デバイスにより、各々のD2D/ProSeコネクションを用いて2つの隣接ユーザ通信デバイス間で各“ホップ”を提供することによって提供しても良い。また当然のことながら、UE−Rは、装置の形式で、例えば無線ルータ、ラップトップコンピュータに接続されたユーザ通信デバイスとして提供しても良い。
上記の説明においては、ユーザ通信デバイス、基地局、MME及びPDNゲートウェイを、多くの離散的な機能コンポーネント又はモジュールを有するものとして解釈するケースに対して説明した。これらモジュールは、例えば既存システムが発明を実施するために変更されるといった或る用途のための方法で、例えば最初から発明の特徴を考慮して設計されたシステムといった他の用途において提供しても良いが、オペレーティングシステム又はコード全体へ組み込んでも良く、よって個別のエンティティとして識別しなくても良い。
上記の実施形態においては、多くのソフトウェアモジュールを説明した。当業者にとって明らかな通り、ソフトウェアモジュールは、コンパイルされた又はコンパイルされていない形式で提供しても良く、コンピュータネットワーク又は記録媒体上の信号として、ユーザ通信デバイス、基地局、MME及びPDNゲートウェイへ供給しても良い。また、このソフトウェアの一部又は全てにより実行される機能は、1以上の専用ハードウェア回路を用いて実行しても良い。しかしながら、ソフトウェアモジュールの使用は、ユーザ通信デバイス、基地局、MME及びPDNゲートウェイの機能を更新することを容易にするため好ましい。
ソフトウェアモジュール(すなわち、コンピュータプログラム)は、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non−transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
他の各種変更は、当業者にとって明らかであり、ここでは詳細には説明しない。
<3GPP用語集>
AMBR −Aggregate Maximum Bit Rate
APN −Access Point Name
AS −Access Stratum
D2D −Device to Device
DL −Downlink
eNB −Evolved Node B、E−UTRAN base station
EPC −Evolved Packet Core
EPS −Evolved Packet System
E−UTRA −Evolved UMTS Terrestrial Radio Access
E−UTRAN −Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network
GBR −Guaranteed Bit Rate
GCSE −Group Communication System Enablers
GPRS −General Packet Radio Service
GTP −GPRS Tunnelling Protocol
HSS −Home Subscriber Server
LTE −Long Term Evolution (of UTRAN)
MME −Mobility Management Entity
NAS −Non−Access−Stratum
P−GW −PDN Gateway
ProSe −Proximity−based Services
(E−)RAB −(EPS−)Radio Access Bearer
RRC −Radio Resource Control
S−GW −Serving Gateway
TFT −Traffic Flow Template
UE −User Equipment
UE−R −UE Relay
UL −Uplink
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
この出願は、2014年3月19日に出願された英国特許出願1404962.1号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1 通信ネットワーク
3 UE、ユーザ通信デバイス
5 基地局
7 コアネットワーク
10 外部ネットワーク
11 MME
13 S−GW
14 P−GW
18 PCRF
19 AS
31, 51, 71, 91, 111 トランシーバ回路
33, 53 アンテナ
35 ユーザインタフェース
37, 57, 77, 97, 117 コントローラ
39, 59, 79, 99, 119 メモリ
41, 61, 81, 101, 121 オペレーティングシステム
43, 63, 83, 103, 123 通信制御モジュール
45 EPSモジュール
47 登録モジュール
48 D2Dモジュール
49 中継モジュール
55, 75, 115 ネットワークインタフェース
65, 105 レート強制モジュール
85 AMBR設定モジュール
125 検証モジュール

Claims (39)

  1. セルラ通信ネットワークにおいて、他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継する中継ユーザ通信デバイスであって、
    前記セルラ通信ネットワークにおける他のユーザ通信デバイスと通信する手段であって、第1の通信インタフェースを介して少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスと通信し、第2の通信インタフェースを介して基地局と通信する通信手段と、
    前記通信手段を制御して、他のユーザ通信デバイスの各々から前記第1のインタフェースを介して受信した通信データを、前記第2のインタフェースを介して前記基地局へ中継し、前記第2のインタフェースを介して前記基地局から受信した他のユーザ通信デバイスの各々に対する通信データを、前記第1のインタフェースを介して当該他のユーザ通信デバイスへ中継する制御手段と、
    少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、取得する取得手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記基地局を介して少なくとも一つのコアネットワークノードへ送信する、
    中継ユーザ通信デバイス。
  2. 前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスから受信することによって、取得する、
    ことを特徴とした請求項1に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  3. 前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスをAS(application server)へ登録する処理の過程で、取得する、
    ことを特徴とした請求項2に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  4. 前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、中継コネクションを確立する処理の過程で、取得する、
    ことを特徴とした請求項2又は3に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  5. 前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、
    前記ビットレートに関連する識別子を、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスから受信し、
    前記受信した識別子に基づき、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を取得すること、によって取得する、
    ことを特徴とした請求項1に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  6. 前記取得手段は、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、中継コネクションを確立する処理の過程で、取得する、
    ことを特徴とした請求項5に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  7. 前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記基地局を介してコアネットワークデバイスへ、ビットレートを特定する前記情報を、自中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて送信する、
    ことを特徴とした請求項1〜6のいずれか一項に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  8. 前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記基地局を介してコアネットワークデバイスへ、ビットレートを特定する前記情報を、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて送信する、
    ことを特徴とした請求項1〜7のいずれか一項に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  9. 自中継ユーザ通信デバイスを特定する前記情報、及び/又は前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスを特定する前記情報は、
    当該ユーザデバイスに関連したIMSI(International mobile Subscriber Identity)、
    当該ユーザデバイスに関連したIPアドレス、
    当該ユーザデバイスに関連したパブリックセーフティ(public safety)識別子、
    当該ユーザデバイスに関連したMSISDN(Mobile Station International Subscriber Directory Number)、
    当該ユーザデバイスに関連したProSe ID(proximity services identifier)、
    当該ユーザデバイスに関連したTMSI(Temporary Mobile Subscriber Identifier)、及び
    当該ユーザデバイスに関連したGUTI(Globally Unique Temporary Identifier)、
    の少なくとも一つを含む、
    ことを特徴とした請求項7又は8に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  10. ビットレートを特定する前記情報は、AMBR(aggregate maximum bit rate)を含む、
    ことを特徴とした請求項1〜9のいずれか一項に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  11. ビットレートを特定する前記情報は、APN_AMBR(AMBR(aggregate maximum bit rate) for a specific access point)を含む、
    ことを特徴とした請求項10に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  12. ビットレートを特定する前記情報は、特定サービス(例えば、特定のパブリックサービス)に関連したAMBR(aggregate maximum bit rate)を含む、
    ことを特徴とした請求項10又は11に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  13. ビットレートを特定する前記情報は、特定のパブリックセーフティサービス(例えば、特定のパブリックサービス)に関連したAMBR(aggregate maximum bit rate)を含む、
    ことを特徴とした請求項12に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  14. ビットレートを特定する前記情報は、特定のユーザ識別子又はユーザ通信デバイス識別子(user ID又はuser communication device ID)に関連したAMBR(aggregate maximum bit rate)を含む、
    ことを特徴とした請求項10、11、12又は13に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  15. 前記少なくとも一つのコアネットワークノードは、
    ゲートウェイデバイス(例えば、PDN−GW若しくはP−GW(packet data network gateway)、又はS−GW(serving gateway))、
    MME(mobility management entity)、及び
    PCRF(Policy and Charging Rules Function)、
    の少なくとも一つを含む、
    ことを特徴とした請求項1〜14のいずれか一項に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  16. 前記制御手段は、前記通信手段を制御して、前記基地局を介した少なくとも一つのコアネットワークノードに対する送信と、前記少なくとも一つのコアネットワークノードを介したアプリケーションサーバ(例えば、PSCC(Public Safety Control Center)及び/又はGCSE(Group Communication System Enablers) AS)に対する送信とを行う、
    ことを特徴とした請求項1〜15のいずれか一項に記載の中継ユーザ通信デバイス。
  17. セルラ通信ネットワークにおいて、中継ユーザ通信デバイスによる中継のために前記中継ユーザ通信デバイスとデータ通信するユーザ通信デバイスであって、
    前記セルラ通信ネットワークにおける他のユーザ通信デバイスと通信する手段であって、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するためのビットレートを決定可能な情報を、前記中継ユーザ通信デバイスとの通信インタフェースを介して伝送する通信手段、
    を備えたユーザ通信デバイス。
  18. 前記通信手段は、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するためのビットレートを決定可能な情報を伝送し、前記情報は、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するための前記ビットレートを特定する情報、を含む、
    ことを特徴とした請求項17に記載のユーザ通信デバイス。
  19. 前記通信手段は、自ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するためのビットレートを決定可能な情報を伝送し、前記情報は、前記ビットレートに関連した識別子を含む、
    ことを特徴とした請求項17又は18に記載のユーザ通信デバイス。
  20. 中継ユーザ通信デバイスを介して提供される、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、受信する受信手段と、
    中継ユーザ通信デバイスを介して提供されるビットレートを特定する前記情報に基づき、前記中継ユーザ通信デバイスが前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスとの中継コネクションを有する場合における前記中継ユーザ通信デバイスとの通信用のデータスループットを制御するためのパラメータを、生成する生成手段と、
    データスループットを制御するための前記パラメータを、前記中継ユーザ通信デバイスへ送信する送信手段と、を備え、
    前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、他のコアネットワークノードを介して前記中継ユーザ通信デバイスから受信する、
    コアネットワークノード。
  21. 前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、コアネットワークゲートウェイを巻き込むこと無く基地局を介して、前記中継ユーザ通信デバイスから受信する、
    ことを特徴とした請求項20に記載のコアネットワークノード。
  22. 前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、コアネットワークゲートウェイを介して、前記中継ユーザ通信デバイスから受信する、
    ことを特徴とした請求項20に記載のコアネットワークノード。
  23. 前記受信手段は、ビットレートを特定する前記情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて受信する、
    ことを特徴とした請求項20〜22のいずれか一項に記載のコアネットワークノード。
  24. MME(mobility management entity)である、
    ことを特徴とした請求項20、21又は23に記載のコアネットワークノード。
  25. 中継ユーザ通信デバイスを介して提供される、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて、受信する受信手段と、
    前記中継ユーザ通信デバイスが前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスとの中継コネクションを有する場合、前記中継ユーザ通信デバイスを介して要求された前記ビットレートに基づき、前記中継ユーザ通信デバイスとの通信用のデータスループットを制御する制御手段と、
    を備えたコアネットワークノード。
  26. ゲートウェイデバイス(例えば、PDN−GW若しくはP−GW(packet data network gateway)、又はS−GW(serving gateway))である、
    ことを特徴とした請求項25に記載のコアネットワークノード。
  27. 中継ユーザ通信デバイスを介して、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて、受信する受信手段と、
    少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する前記情報と関連付けて、他のコアネットワークノードへ送信する送信手段と、
    を備えた通信ノード。
  28. ゲートウェイデバイス(例えば、PDN−GW若しくはP−GW(packet data network gateway)、又はS−GW(serving gateway))である、
    ことを特徴とした請求項27に記載の通信ノード。
  29. アプリケーションサーバ(例えば、PSCC(Public Safety Control Center)及び/又はGCSE(Group Communication System Enablers) AS)である、
    ことを特徴とした請求項27に記載の通信ノード。
  30. ビットレートを特定する前記情報により示されるビットレートが、少なくとも一つのオペレータポリシに従っているか否かを検証する検証手段、をさらに備え、
    前記送信手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っている場合に、当該情報を前記他のコアネットワークノードへ送信し、
    前記送信手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っていない場合には、当該情報を前記他のコアネットワークノードへ送信しない、
    ことを特徴とした請求項27に記載の通信ノード。
  31. 前記検証手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っていない場合、前記ビットレートの値を調整し、
    前記送信手段は、ビットレートを特定する前記情報が少なくとも一つのオペレータポリシに従っていない場合、前記調整されたビットレートを特定する情報を、前記他のコアネットワークノードへ送信する、
    ことを特徴とした請求項30に記載の通信ノード。
  32. 前記コアネットワークノードは、PCRF(Policy and Charging Rules Function)である、
    ことを特徴とした請求項30又は31に記載の通信ノード。
  33. 請求項1〜16のいずれか一項に記載の中継ユーザ通信装置と、
    請求項17〜19のいずれか一項に記載のユーザ通信装置と、
    請求項20〜24のいずれか一項に記載のコアネットワークノードと、
    請求項25又は26に記載のコアネットワークノードと、
    請求項27〜32のいずれか一項に記載の通信ノードと、
    を備えたシステム。
  34. セルラ通信ネットワークにおいて他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継する中継ユーザ通信デバイスであり、第1の通信インタフェースを介して少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスと通信し、且つ第2の通信インタフェースを介して基地局と通信する通信手段を備えた前記中継ユーザ通信デバイスにより実施される方法であって、
    少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、取得し、
    前記通信手段を制御して、前記ビットレートが関連する前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、前記基地局を介して少なくとも一つのコアネットワークノードへ送信し、
    前記通信手段と制御して、他のユーザ通信デバイスの各々から前記第1のインタフェースを介して受信した通信データを、前記第2のインタフェースを介して前記基地局へ中継し、前記第2のインタフェースを介して前記基地局から受信した他のユーザ通信デバイスの各々に対する通信データを、前記第1のインタフェースを介して当該他のユーザ通信デバイスへ中継する、
    ことを含む方法。
  35. セルラ通信ネットワークにおいて、中継ユーザ通信デバイスによる中継のために前記中継ユーザ通信デバイスとデータ通信するユーザ通信デバイスにより実施される方法であって、
    前記ユーザ通信デバイスの代理として通信データを中継するためのビットレートを決定可能な情報を、前記中継ユーザ通信デバイスとの通信インタフェースを介して伝送する、
    ことを含む方法。
  36. コアネットワークノードにより実施される方法であって、
    中継ユーザ通信デバイスを介して提供される、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、受信し、
    中継ユーザ通信デバイスを介して提供されるビットレートを特定する前記情報に基づき、前記中継ユーザ通信デバイスが前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスとの中継コネクションを有する場合における前記中継ユーザ通信デバイスとの通信用のデータスループットを制御するためのパラメータを、生成し、
    データスループットを制御するための前記パラメータを、前記中継ユーザ通信デバイスへ送信する、ことを含み、
    前記受信は、ビットレートを特定する前記情報を、他のコアネットワークノードを介して前記中継ユーザ通信デバイスから受信することである、
    方法。
  37. コアネットワークノードにより実施される方法であって、
    中継ユーザ通信デバイスを介して提供される、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて、受信し、
    前記中継ユーザ通信デバイスが前記少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスとの中継コネクションを有する場合、前記中継ユーザ通信デバイスを介して要求された前記ビットレートに基づき、前記中継ユーザ通信デバイスとの通信用のデータスループットを制御する、
    ことを含む方法。
  38. 通信ノードにより実施される方法であって、
    中継ユーザ通信デバイスを介して、少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する情報と関連付けて、受信し、
    少なくとも一つの他のユーザ通信デバイスに対する通信データを中継するためのビットレートを特定する前記情報を、当該情報を提供する前記中継ユーザ通信デバイスを特定する前記情報と関連付けて、他のコアネットワークノードへ送信する、
    ことを含む方法。
  39. コンピュータプログラマブルデバイスに請求項34〜38のいずれか一項に記載の方法を実施させるための命令を含むコンピュータプログラムが、記憶された非一時的なコンピュータ可読媒体。
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