JP2019511161A - データ伝送のための制御プレーンおよびユーザプレーンの選択 - Google Patents
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Abstract
Description
制御プレーンCIoT EPS最適化がサポートされているか
ユーザプレーンCIoT EPS最適化がサポートされているか
制御プレーンCIoT EPS最適化が望ましいか、それともユーザプレーンCIoT EPS最適化が望ましいか
S1−Uデータ転送がサポートされているか
コンバインドアタッチ(Combined Attach)無しのSMS転送が要求されているか
PDN接続無しのアタッチがサポートされているか
サービングノードは、アタッチまたはTAU受諾メッセージにて「サポートされたネットワーク動作」情報を送信する。
上述の背景によれば、CP解決策およびUP解決策の選択は、アタッチ手順またはTAU手順中に起こり得る。ここでは、伝送方式の選択について説明するが、どのようにして再選択が達成されるかについては説明しない。伝送メカニズムの再選択は、例えば、CP伝送による大量のデータが非効率的であるためにデータサイズを変更する場合に起こり得る。
(2)制限されたNB−IoT制御プレーン帯域幅(例えば、RANノード内)における過負荷を、CP伝送からUP伝送への切り替えによって克服または緩和することができる。
HSSは、サブスクリプションデータ「処理指示子」を有する。このパラメータは、Cプレーン解決策が対応できるPDUの最大サイズを超える大きなサイズのDLパケットがEPCに届いた時のNW動作を指示する。パラメータは、下記の値を持たなければならない。
破棄、または
できるだけ多くのデータを転送
‐MMEは、GTP−Cメッセージによって「PDUの最大サイズ」という新しいパラメータを送信する。このパラメータは、NASが処理可能なPDUがどれだけ大量のデータであるかというNAS機能に基づいて設定される。例えば、複数のRRC処理がサポートされていない場合、この値は約1500バイトでなければならない。「PDUの最大サイズ」という情報は、PDU自体の最大サイズまたは「PDUの最大サイズ」を示すいくつかのビットとして表されうる。いくつかのビットが「PDUの最大サイズ」を示すために、MME/SGW/SCEFは、0:1000バイト、1:1500バイトなどを示す共通テーブルを有する。
‐PGWは、新しいパラメータ「処理指示子確認応答」を送信する。このパラメータは、「PDUの最大サイズ」と「処理指示子」の両方がPGWによって理解され、示された実施が可能か否かを示す。
条件が合致する場合、すなわち、DLパケットサイズがCプレーン解決策の対応可能なPDUの最大サイズを超える場合、処理指示子に基づいて実施する。例えば、単にDLパケットを破棄してO&Mシステムに報告する。
解決策1の利点は、このアプローチでは、不要なユーザートラフィックがEPCに届くことである。
ASの動作:ASは、「PDUの最大サイズ」に基づいて、示されたサイズよりも大きいPDUを送信しない。
「PDUの最大サイズ」を下記の情報の少なくとも1つと交換することができる。
a)UEが受信する総データ量
b)最大スループットまたはデータレート(特定の期間(例えば、秒/時間/日/週)あたり)
c)最大伝送回数(特定の期間(例えば、秒/時間/日/週)あたり)
d)UEが受信する総データ量が閾値を上回る/下回るかを示すフラグ
また、代替情報として、a)〜d)の中から2つ以上のパラメータとともに交換することができる。
MOの場合、UEは、サービス要求手順や他のNASまたはRRCシグナリングメッセージなどにてMMEに示すことができる。
UEが既に接続済み状態またはアクティブ状態にある場合、UEはそれを決定する。
MTの場合、MMEは、アイドル−>接続済み遷移中にDRB確立のためにASコンテキストをeNBに送信する。
例えば、UEは、上記のケースにおいてUプレーン解決策(またはWB−EUTRAN)の要求を示すことができる。
‐UEはデタッチ手順を開始し、再度アタッチする。アタッチ要求メッセージにおいて、UEは、予想される大量データに基づいて異なるCP優先およびUP優先を指示する。例えば、UEは、大量データを伝送するために、UP解決策優先を示すことができる。
‐デタッチ手順およびアタッチ手順中のシグナリングの増加を回避するために、代替解決策では、UEはPDN接続の解放と再確立を開始することができる。PDN接続再確立の間、UEは、サービングノードに対して、a)大量データが予想される、またはb)UP解決策優先を示すことができる。
‐複数のPDN接続を有する場合、UEは、UEが要求したCIoT接続のためのPDN切断手順を開始し、次にUEは、UEが要求したUプレーン解決策を用いたPDN接続手順を開始する。
UEがアタッチされ制御プレーン伝送によるCIoTが設定されている間における、大量の非IPまたはIPデータ配信のための、制御プレーンCIoTからユーザプレーン(CIoTまたはフルLTE)への切り替え。大量の非IPまたはIPデータが、P−GWで終端されたPDN接続を介して伝送されると仮定する。
1.CIoT可能なUE(CIoT機能を有するLTE UE、またはCIoT専用UE)はアタッチされ、制御プレーンCIoT最適化がデータ伝送のために設定されている。
2.下りデータが、P−GW機能エンティティに届く。あるいは、TDFが配備されている場合、DLデータはTDF、つまりこの機能エンティティで処理することができる。
3.P−GW(またはTDF)は、DPI(Deep Packet Inspection)を実行し、データの発信元(例えば、「App ID」によって識別される発信元アプリケーション)を識別することができる。P−GWは、DLパケットをS−GWに転送する。「App ID」は、DLパケットのGTP−Uヘッダに含めることができるし、あるいは、PGWとSGWとの間のGTP−Cプロトコル交換に含めることができる。
4.S−GWはDLパケットをバッファに格納し、可能な場合は、受信データサイズおよび送信者App IDを含めて、MMEに下りデータ通知を送信する。
5.MMEは、CP伝送またはUP伝送が適用可能であるかを判断するために受信したDDN要求を精査する。この目的のために、MMEはデータサイズをチェックして、制御プレーンを介したDLデータ配信を継続するか、あるいは、受信した下りデータが大量でありユーザプレーンを介して送信するほうが効率的である場合に利用可能なユーザプレーン(最適化されたCIoTユーザプレーンまたはLTEユーザプレーン)のうちの1つに切り替えるか、を評価する。また、MMEは、どの配信オプションを使用すべきか、すなわちCPとUPのどちらを使用すべきかを決定する際に、利用可能であれば、DLデータの起点(例えば、App ID)を考慮してもよい。
6.MMEは、S−GWに対してDDN確認応答でUEの呼び出しを確認応答する。
7.UEがアイドルモードである場合、MMEはUEを呼び出して、UEにサービス要求手順を実行させる。
8.MMEが(ステップ5におけるDLデータ評価に基づいて)UPデータ伝送を適用すると決定した場合、MMEは、S1−AP初期コンテキストセットアップ要求メッセージをRANノードに送信する。このステップは、データ無線ベアラ(DRB)をアクティベートする。MMEは、(NB−IoT RATの場合)UP CIoT使用のセットアップを明示的に指示するために、RANノードへの初期コンテキストセットアップ要求メッセージに「ユーザプレーンCIoT」指示を含めることができる。
9.RANノード(例えば、eNB)は、RRC接続再構成手順によって無線ベアラ確立を実行する。RANノードはまた、RRC接続再構成要求メッセージにおいて最適化されたCIoTユーザプレーンに対する優先をUEに示してもよい。
10.データ無線ベアラがセットアップされると、RANノードは、S1−APメッセージ初期コンテキストセットアップ完了をMMEに送信する。
注:初期コンテキストセットアップ手順が失敗した場合、あるいは、UEがステップ7で呼び出し手順の呼び出しに応答しない場合、MMEは下りデータ通知失敗指示メッセージをSGWに送信する。下りデータ通知失敗指示メッセージは、失敗の理由を示す新しい原因値を含むものとする。例えば、データサイズが制限値を超えている、制御プレーンからユーザプレーンへの切り替えが失敗する、など。
11.MMEは、受諾されたEPSベアラのTEIDを含むベアラ変更要求メッセージをS−GWに送信し、P−GWは、ベアラ変更応答で確認する。
12.こうして、ユーザプレーン(最適化されたCIoTまたはフルLTE)が確立され、DLデータを確立されたユーザプレーンを介してUEに配信することが可能になる。
UEがアイドルモードであって制御プレーンを用いたCIoT最適化が設定されている間の大量の非IPデータ配信のための制御プレーンCIoTからユーザプレーンCIoTへの切り替え
1.CIoT可能なUE(CIoT機能を有するLTE UE、またはCIoT専用UE)は、制御プレーンCIoT最適化のためにアタッチされ、アイドルモードである。
2.非IPデータ配信要求がSCEFで受信される。
3.非IPデータ要求がSCEFによって承認される。SCEFは、非IPデータのサイズをチェックして、UEへの配信のために非IPデータサイズと非IPデータ自体とをMMEに提示する。
注:非IPデータサイズをSCS/ASからのNIDD配信要求に含めることが可能である。
4.MMEは、非IPデータサイズが制御プレーンを用いた少量データ伝送の制限内であるか否かを評価する。受信した下りデータが大量であり、ユーザプレーンを介してそのデータを送信する方が効率的である場合、UEによってサポートされるならば、MMEはCIoT最適化されたユーザプレーンまたはLTEユーザプレーンを確立すると決定してもよい。
5.UEがアイドルモードである場合、MMEはUEを呼び出し、UEはサービス要求を返す。
6.MMEは、S1−AP初期コンテキストセットアップ要求メッセージをRANノード(例えば、eNB)に送信する。MMEは、eNBとMMEとの間でS1ユーザプレーンが確立されるように、MMEによって割り当てられるS1ユーザプレーンTEIDを含める。このステップにより、無線ベアラおよびS1ベアラはアクティベートされる。MMEが(ステップ5のDLデータ評価に基づいて)最適化されたCIoTユーザプレーンを介してDLデータを配信すると決定した場合、MMEは、CIoT最適化ユーザプレーンタイプ配信の優先(または要求)を示すために、「ユーザプレーンCIoT」指示子を含める。
7.RANノードは、RRC接続再構成手順を用いて無線ベアラ確立を実行する。RANノード(例えば、eNB)は、RRC接続再構成要求メッセージにおいて、最適化されたCIoTユーザプレーンを優先することをUEに示してもよい。
8.ユーザプレーン無線ベアラがセットアップされると、RANノードは、MMEにS1−APメッセージ初期コンテキストセットアップ完了を送信する。MMEは、S1ユーザプレーンがMMEとeNBとの間に確立されると、ベアラ変更要求メッセージをS−GWに送信しない。初期コンテキストセットアップ手順が失敗した場合、またはUEがステップ5で呼び出し手順に対する呼び出しに応答しない場合、MMEはNIDD配信失敗指示メッセージをSCEFに送信する。NIDD配信失敗指示メッセージは、失敗の理由を示す新しい原因値を含むものとする。例えば、データサイズが限界を超えた、制御プレーンからユーザプレーンへの動的切り替えが失敗した、UEを呼び出すことができない、コンテキストが見つからない、中断(Suspension)によりUEを呼び出すことができない、UEが既に再アタッチされている、ハンドオーバ/TAU/RAU手順が進行中のため一時的に拒否されている、UEが応答していない、サービスが拒否されている、UEが既に再度アタッチされている、などである。SCEFがMMEからNIDD配信失敗指示メッセージを受信した場合、SCEFは、SCS/ASが配信失敗に対する適切な処置を取るために、NIDD配信失敗指示メッセージを新しい原因値をもってSCS/ASに送信する。新しい原因値とは、例えば、データサイズを超えた場合、制御プレーンからユーザプレーンへの動的切り替えが失敗する、UEを呼び出すことができない、コンテキストが見つからない、中断(Suspension)によりUEを呼び出すことができない、UEが既に再接続されている、ハンドオーバ/TAU/RAU手順が進行中のため一時的に拒否されている、UEが応答していない、サービスが拒否されている、UEが既に再接続しているなど。
9.こうして、ユーザプレーン(最適化されたCIoTまたはフルLTE)が確立され、DLデータをUEに配信することができる。
a)最大スループットまたはデータレート(特定の期間(例えば、秒/時間/日/週)あたり)
b)最大伝送回数(特定の期間(例えば、秒/時間/日/週)あたり)
c)UEが受信する総データ量が閾値を上回る/下回るかどうかを示すフラグ。
また、代替情報として、a)〜c)のうちの2つ以上のパラメータと交換することができる。
1.UEが接続状態である間、ユーザプレーンノードの1つ(RANノード、PGW、SGWのうちのいずれか)が、データサイズまたはデータ量が閾値を超えて増加していること、あるいは新しいアプリケーションがデータ伝送を開始したことを検出することができる。そのような検出にしたがって、SGW/PGWまたはRANノードは、ユーザプレーン上の変化した状況(増加したデータや、新しいアプリケーションなど)についてMMEに通知する。MME自体が、ユーザプレーン機能エンティティからの明示的な指示子を受けとることなく、増加したデータや開始された新しいアプリケーションを検出することも可能である。
例えば、ステップ1.1において、(図示しないが、PGWによって既に通知された)SGWが、GTP−Uヘッダ中にパケット長パラメータを示している、GTP−Uヘッダ中の新しいデータ/PDUサイズについてMMEに通知する。あるいは、SGWが、GTP−Cメッセージを使用して、新しいデータ量や新しいアプリケーション(例えば、App ID)について通知する。あるいは、ステップ1.2において、RANノードは、(例えば、特定の閾値を超えるバッファサイズに基づいて)SRB1/SRB2または制御プレーン上の増加したデータ伝送時間を検出することもできる。これは、限定されないが、制限された制御プレーン伝送帯域幅に好適に適用可能である。例えば、多くのIoT UEが同時にデータを受信し、RANノードの伝送バッファが増大しうることがあり、伝送遅延につながる。データPDUサイズが1.5キロバイト未満であり、SGW/PGWでは大量データとして検出されなかったとしても、eNBは、このような状況をMMEに示すことが可能である。そのような指示子の1つの例は、CP伝送チャネル/ベアラが、所与のセル内でサービスされる1つの特定のUEまたはすべてのUEのために、あるいは、所与のRANノードによって、過大な負荷をかけられることを意味する「CP負荷」である。このような検出にしたがって、RANノードは、変更されたデータ条件についてMMEに通知する。
2.MMEは、ユーザプレーン(RANノードまたはSGW/PGWのいずれか)から更新された情報を受信するか、あるいは、変更された状況を自ら検出した後で、使用されているCP伝送をUP伝送に切り替えるべきかどうかを判断することができる。MMEは、このようなCP伝送からUP伝送への切り替えが必要であると判断した場合、RANノード内のUEのコンテキストを変更する手順を、より具体的には、例えば、ASセキュリティのセットアップと可能なDRBの確立を変更する手順を開始する。例えば、S1−APベアラ変更手順を使用することができるが、RANノードにDRBおよびASセキュリティのアクティベーションを示す新しいパラメータを含めることができる。
3.MMEからの要求を受信すると、RANノード(例えば、eNB)は、まだ存在しない場合には、ASセットアップセキュリティセットアップを開始し、DRB(s)の確立を開始する。この目的のために、eNBはRRC接続再構成手順を使用することができる。
4.USはRRC接続再構成を確認する。
5.RANノード(eNB)は、正常な無線接続の変更についてMMEに応答する。
6.MMEは、SGWの再構成を実行する。この目的のために:
ステップ6.1において、MMEは、例えば、ベアラ変更要求手順を使用して、eNBのGTP−U TEIDでSGWを更新することによって、SGW GTP−U転送を再構成する。
ステップ6.2において、MMEは、S11インタフェースを介して既存のGTP−Uトンネル状態の解放を開始する。
オプションとして、コンバインドベアラ変更手順およびGTP−U解放手順を実行する新しいS11手順を指定してもよい。
この目的のために、UEは、NASを介してMME/SGSNに悪い無線状態のシグナリングを示すことができる。別の代替案では、RANノードが悪い無線状態をMME/SGSNに示すことができる。MME/SGSNは、UP伝送からCP伝送に切り替えることによって無線接続の再構成を開始する。
本発明の実施形態によれば、移動体端末(例えば、UE)30は、ネットワークへの/からの(特に、RANノードからの)シグナリングに対応できるように変更される。移動体端末30は、図12に示すようなブロック図を用いて概略的に説明することができる。
Claims (14)
- 制御プレーンCIoT(Cellular Internet of Things) EPS(Evolved Packet System)最適化を用いてデータを送信する手段と、
データのデータサイズに基づいて、データがユーザプレーンで送信されるかどうかを決定する手段と、
ユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージ(UE context setup request message)を無線アクセスネットワークノードへ送信する手段と、
前記無線アクセスネットワークノードが無線ベアラを移動体端末に設定する際に、ユーザ装置コンテキストセットアップ完了メッセージ(UE context setup complete message)を前記無線アクセスネットワークノードから受信する手段と、
前記移動体端末とパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ(P−GW)との間のPDNコネクション用の、サービングゲートウェイ(S−GW)への認容されたベアラのためのトンネルエンドポイント識別子(Tunnel Endpoint Identifier(TEID))を含むリソース変更要求メッセージ(modify resources request message)を送信する手段と、を備えるコアネットワークノード。 - 下りデータ通信中に前記データがユーザプレーンで通信されるか否かを決定する、請求項1に記載のコアネットワークノード。
- 上りデータ通信中に前記データがユーザプレーンで通信されるか否かを決定する、請求項1または2に記載のコアネットワークノード。
- 前記ユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージはユーザプレーンCIoT EPS最適化がサポートされているか否かを示すユーザプレーンCIoT指示子(indication)を含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコアネットワークノード。
- 前記ユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージはS1−AP初期コンテキストセットアップリクエストメッセージ(Initial Context Setup Request Message)であり、
前記ユーザ装置コンテキストセットアップ完了メッセージはS1−AP初期コンテキストセットアップ完了メッセージ(Initial Context Setup Complete Message)であり、
前記リソース変更要求メッセージはベアラ変更要求メッセージ(Modify Bearer Request message)である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコアネットワークノード。 - 制御プレーンCIoT(Cellular Internet of Things) EPS(Evolved Packet System)最適化を用いてデータを送信し、
データのデータサイズに基づいて、データがユーザプレーンで送信されるかどうかを決定し、
ユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージ(UE context setup request message)を無線アクセスネットワークノードへ送信し、
前記無線アクセスネットワークノードが無線ベアラを移動体端末に設定する際に、ユーザ装置コンテキストセットアップ完了メッセージ(UE context setup complete message)を前記無線アクセスネットワークノードから受信し、
前記移動体端末とパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ(P−GW)との間のPDNコネクション用の、サービングゲートウェイ(S−GW)への認容されたベアラのためのトンネルエンドポイント識別子(Tunnel Endpoint Identifier(TEID))を含むリソース変更要求メッセージ(modify resources request message)を送信する、通信制御方法。 - 前記データがユーザプレーンで通信されるか否かを決定することは、下りデータ通信中に行われる、請求項6に記載の通信方法。
- 前記データがユーザプレーンで通信されるか否かを決定することは、上りデータ通信中に行われる、請求項6または7に記載の通信方法。
- 前記ユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージはユーザプレーンCIoT EPS最適化がサポートされているか否かを示すユーザプレーンCIoT指示子(indication)を含む、請求項6乃至8のいずれか1項に記載の通信方法。
- 前記ユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージはS1−AP初期コンテキストセットアップリクエストメッセージ(Initial Context Setup Request Message)であり、
前記ユーザ装置コンテキストセットアップ完了メッセージはS1−AP初期コンテキストセットアップ完了メッセージ(Initial Context Setup Complete Message)であり、
前記リソース変更要求メッセージはベアラ変更要求メッセージ(Modify Bearer Request message)である、請求項6乃至9のいずれか1項に記載の通信方法。 - ユーザプレーンCIoT(Cellular Internet of Things) EPS(Evolved Packet System)最適化がサポートされているか否かを示すユーザプレーンCIoT指示子(indication)を含むユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージ(UE context setup request message)をコアネットワークノードから受信する手段と、
移動体端末に無線ベアラを設定する手段と、
前記コアネットワークノードにユーザ端末コンテキストセットアップ完了メッセージ(UE context setup complete message)を送信する手段と、を備える無線アクセスネットワークノード。 - ユーザプレーンCIoT(Cellular Internet of Things) EPS(Evolved Packet System)最適化がサポートされているか否かを示すユーザプレーンCIoT指示子(indication)を含むユーザ装置コンテキストセットアップリクエストメッセージ(UE context setup request message)をコアネットワークノードから受信し、
移動体端末に無線ベアラを設定し、
前記コアネットワークノードにユーザ端末コンテキストセットアップ完了メッセージ(UE context setup complete message)を送信する、通信方法。 - 請求項1に記載のコアネットワークノードと、請求項11に記載の無線アクセスネットワークノードと、を備えるシステム。
- プログラマブル通信装置に請求項6乃至10ならびに12のいずれか1項に記載の方法を実行させるためのコンピュータで実行可能な命令を含む、コンピュータプログラム。
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