以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付図を参照として詳細に説明する。添付図と共に以下に開示する詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明しようとするものであり、本発明が実施されることができる唯一な実施形態を示そうとするものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかし、当業者は、本発明がこのような具体的な細部事項なくとも、実施されることができるということを知っている。
いくつかの場合、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されるか、各構造及び装置の中核機能を中心としたブロック図の形式で示すことができる。
本明細書で、基地局は端末と直接的に通信を遂行するネットワークの終端ノード(terminalnode)としての意味を有する。本文書で基地局によって遂行されるものと説明された特定の動作は、場合によっては基地局の上位ノード(uppernode)によって遂行されてもよい。すなわち、基地局を含む多数のネットワークノード(network nodes)からなるネットワークで端末との通信のために遂行される多様な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって遂行され得ることは自明である。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、NodeB、eNB(evolved−NodeB)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)等の用語によって代替し得る。また、「端末(Terminal)」は、固定又は移動性を有し得、UE(User Equipment)、MS(Mobile
Station)、UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station)、SS(Subscriber Station)AMS(Advanced Mobile Station)、WT(Wireless terminal)、 MTC(Machine−Type communication)装置、M2M(Machine−to−Machine)装置、D2D(Device−to−Device)装置等の用語に代替され得る。
以下で、ダウンリンク(DL:downlink)は基地局から端末への通信を意味し、アップリンク(UL:uplink)は端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクで、送信機は基地局の一部であり、受信機は端末の一部であり得る。アップリンクで、送信機は端末の一部であり、受信機は基地局の一部であり得る。
以下の説明で使用される特定の用語は、本発明の理解を助けるために提供され、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想を免脱しない範囲で他の形態に変更され得る。
以下の技術は、CDMA(code division multiple access)、FDMA(frequency division multiple access)、TDMA(time division multiple access)、OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)、SC―FDMA(single carrier frequency division multiple access)、NOMA(non−orthogonal multiple access)等のような様々な無線接続システムに用いられ得る。CDMAはUTRA(universal terrestrial radio access)やCDMA2000のような無線技術(radio technology)で具現できる。TDMAは、GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)のような無線技術で具現できる。OFDMAは、IEEE 802.11 (Wi−Fi)、IEEE 802.16 (WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(evolved UTRA)等のような無線技術で具現できる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project)LTE(long term evolution)は、E−UTRAを用いるE−UMTS(evolved UMTS)の一部であって、ダウンリンクでOFDMAを採用し、アップリンクでSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は3GPP LTEの進化である。
本発明の実施例は、無線接続システムであるIEEE 802、3GPP、及び3GPP2のうち少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施例のうち、本発明の技術的思想を明確に示すために説明していない段階または部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書で開示している全ての用語は、前記標準文書によって説明されることができる。
説明を明確にするために、3GPP LTE/LTE−Aを中心に記述するが、本発明の技術的特徴がこれに制限されるわけではない。
本明細書で使用できる用語は、以下のように定義される。
-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System):3GPPによって開発された、GSM(Global System for Mobile Communication)基盤の第3世代(Generation)移動通信技術。
-EPS(Evolved Packet System):IP(Internet Protocol)基盤のパケット交換(packet switched)コアネットワークであるEPC(Evolved Packet Core)とLTE、UTRANなどのアクセスネットワークから構成されたネットワークシステム。UMTSが進化した形のネットワークである。
- NodeB:UMTSネットワークの基地局。屋外に設置し、カバレッジは、マクロセル(macro cell)の規模である。
- eNodeB:EPSネットワークの基地局。屋外に設置し、カバレッジは、マクロセル(macro cell)の規模である。
-Home NodeB:UMTS網のBase stationで屋内に設置し、カバレッジは、マイクロセルの規模。
-Home eNodeB:EPSネットワークのBase stationで、屋内に設置し、coverageは、マイクロセルの規模。
-端末(User Equipment):ユーザー機器。端末は端末(terminal)、ME(Mobile Equipment)、MS(Mobile Station)などの用語で言及することができる。また、端末は、ノートパソコン、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、スマートフォン、マルチメディア機器などのように、携帯可能な機器であろうし、またはPC(Personal Computer)、車載装置のように、携帯不可能な機器である場合もある。MTC関連の内容で端末または端末という用語は、MTC端末を指すことができる。
−IMS(Ip Multimedia Subsystem):マルチメディアサービスをIPベースに提供するサブシステム。
−IMSI(International Mobile Subscriber Identity):移動通信ネットワークで国際的に固有に割り当てられるユーザー識別子。
−MTC(Machine Type Communication):人間の介入なくともマシンにより遂行される通信。M2M(Machine to Machine)通信と称することもできる。
−MTC端末(MTC UEまたはMTC deviceまたはMTC装置):移動通信ネットワークを介した通信(例えば、PLMNを介してMTCサーバーと通信)機能を有し、MTC機能を遂行する端末(例えば、自販機、検針器)。
−MTCサーバー(MTC server):MTC端末を管理するネットワーク上のサーバー。移動通信ネットワークの内部または外部に存在することができる。MTCユーザーがアクセス(access)することができるインタフェースを有することができる。また、MTCサーバーは、他のサーバーにMTC関連サービスを提供してもよく(SCS(Services Capability Server)形態)、自身がMTCアプリケーションサーバーであってもよい。
−(MTC)アプリケーション(application):(MTCが適用される)サービス(例えば、遠隔検針、物量移動追跡、気象観測センサ等)
−(MTC)アプリケーションサーバー:(MTC)アプリケーションが実行されるネットワーク上のサーバー
−MTC特徴(MTC feature):MTCアプリケーションを支援するためのネットワークの機能。例えば、MTCモニタリング(monitoring)は、遠隔検針等のMTCアプリケーションで装備紛失等に備えるための特徴であり、低い移動性(low mobility)は、自販機のようなMTC端末に対するMTCアプリケーションのための特徴である。
−MTCユーザー(MTC User):MTCユーザーはMTCサーバーにより提供されるサービスを使用する。
−MTC加入者(MTC subscriber):ネットワークオペレーターと接続関係を有しており、一つ以上のMTC端末にサービスを提供するエンティティ(entity)である。
−MTCグループ(MTC group):少なくとも一つ以上のMTC特徴を共有し、MTC加入者に属したMTC端末のグループを意味する。
サービス機能サーバー(SCS:Services Capability Server):HPLMN(Home PLMN)上のMTC−IWF(MTC InterWorking Function)及びMTC端末と通信するためのエンティティであって、3GPPネットワークと接続されている。SCSは、一つ以上のMTCアプリケーションによる使用のための能力(capabiity)を提供する。
−外部識別子(External Identifier):3GPPネットワークの外部エンティティ(例えば、SCSまたはアプリケーションサーバー)がMTC端末(またはMTC端末が属した加入者)を指す(または識別する)ために使用する識別子(identifier)であって、全世界的に固有(globally unique)である。外部識別子は、次のようにドメイン識別子(Domain Identifier)とローカル識別子(Local Identifier)とで構成される。
−ドメイン識別子(Domain Identifier):移動通信ネットワーク事業者の制御下にあるドメインを識別するための識別子。一つの事業者は、互いに異なるサービスへの接続を提供するためにサービス別にドメイン識別子を使用することができる。
−ローカル識別子(Local Identifier):IMSI(International Mobile Subscriber Identity)を類推または獲得するのに使用される識別子。ローカル識別子は、アプリケーションドメイン内では固有(unique)でなければならず、移動通信ネットワーク事業者によって管理される。
−RAN(Radio Access Network):3GPPネットワークでNode B及びこれを制御するRNC(Radio Network Controller)、eNodeBを含む単位。端末の端に存在し、コアネットワークへの連結を提供する。
−HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server):3GPPネットワーク内の加入者情報を有しているデータベース。HSSは設定格納(configuration storage)、識別子管理(identity management)、ユーザー状態格納等の機能を遂行することができる。
−RANAP(RAN Application Part):RANとコアネットワークの制御を担当するノード(即ち、MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service)Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center))間のインターフェース。
−PLMN(Public Land Mobile Networ):個人に移動通信サービスを提供する目的で構成されたネットワーク。オペレーター別に区分されて構成されることができる。
-NAS(Non-Access Stratum):UMTS、EPS、プロトコルスタックで端末とコアネットワークとの間のシグナリング、トラフィックメッセージを送受信するための機能的な階層。端末の移動性を支援し、端末とPDN GWとの間のIP接続を確立し、維持するセッション管理手順を支援することを主な機能とする。
-SCEF(Service Capability Exposure Function): 3GPPネットワークインタフェースによって提供されるサービスおよび能力(capability)を安全に露出するための手段を提供するサービス能力露出(service capability exposure)のための3GPPアーキテクチャ内のエンティティ。
-MME(Mobility Management Entity): モビリティ管理とセッション管理機能を実行するEPS網のネットワークノード。
-PDN-GW(Packet Data Network Gateway):UE IP アドレスの割り当て、パケットスクリーニングとフィルタリング、充電データ収集(Charging data collection)機能を実行するEPS網のネットワークノード。
-Serving GW(Serving Gateway): モビリティアンカー、パケットルーティング、Idleモードのパケットバッファリング、MMEのUEへのページングをトリガするなどの機能を実行するEPS網のネットワークノード。
-PCRF(Policy and Charging Rule Function): サービスフローごとに 差別化されたQoSと課金ポリシーを動的(dynamic)で適用するためのポリシー決定(Policy decision)を実行するEPS網のノード。
-OMA DM(Open Mobile Alliance Device Management): 携帯電話、PDA、ポータブルコンピュータなど、同じモバイルデバイスの管理のためにデザインされたプロトコルとして、デバイス設定(configuration)、ファームウェアアップグレード(firmware upgrade)、エラーレポート (Error Report)などの機能を実行。
-OAM(Operation Administration and Maintenance): ネットワーク欠陥表示、パフォーマンス情報、そしてデータと診断機能を提供するネットワーク管理機能群。
-NAS configuration MO(Management Object):NAS 機能(Functionality)と関連パラメータをUEに設定(configuration)するに使用する MO(Management object)。
-PDN(Packet Data Network): 特定のサービスを支援するサーバー(例えば、MMS server、WAP serverなど)が位置しているネットワーク。
-PDN 接続: 端末からPDNへの接続、すなわち、ip アドレスで表現される 端末とAPNで表現されるPDNとの関連(接続)。
-(APN Access Point Name):PDNを指すか、区分する文字列。要求されたサービスや網(PDN)に接続するためには、そのP-GWを経ることになるが、このP-GWを検索できるよう、網内であらかじめ定義した名前(文字列)(例えば、 internet.mnc012.mcc345.gprs)。
-HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server):3GPP ネットワーク内の加入者情報を示すデータ基盤(DB)。
- NAS(Non-Access-Stratum):UEとMMEとの間の制御プレーン(control plane)の 上位stratum。UEとネットワークとの間のモビリティ管理(Mobility management)とセッション管理(Session management)、IPアドレス管理(IP address maintenance)などを支援。
-AS(Access-Stratum):UEと radio(あるいは access) ネットワークとの間のプロトコルスタックを含んでおり、データとネットワーク制御信号送信などを担当する。
以下、前記のように定義された用語に基づいて、本発明について述べる。
本発明が適用されることができるシステム一般
図1は、本発明が適用されることができるEPS(Evolved Packet System)を簡略に例示する図である
図1のネットワークの構造図は、EPC(Evolved Packet Core)を含むEPS(Evolved Packet System)の構造を、これを簡略に再構成したものである。
EPC(Evolved Packet Core)は、3GPP技術の性能を向上するためのSAE(System Architecture Evolution)の中核的な要素である。SAEは、様々な種類のネットワーク間の移動性を支援するネットワークの構造を決定する研究課題に該当する。SAEは、例えば、IPベースに多様な無線接続技術を支援し、より向上したデータ転送能力を提供する等の最適化されたパケット−ベースのシステムを提供することを目標とする。
具体的に、EPCは3GPP LTEシステムのためのIP移動通信システムのコアネットワーク(Core Network)であり、パケット−ベースのリアルタイム及び非リアルタイムのサービスを支援することができる。既存の移動通信システム(即ち、2世代または3世代移動通信システム)では、音声のためのCS(Circuit−Switched)及びデータのためのPS(Packet−Switched)の二つの区別されるサブ−ドメインを介してコアネットワークの機能が具現された。しかし、3世代移動通信システムの進化である3GPP LTEシステムでは、CS及びPSのサブ−ドメインが一つのIPドメインとして単一化した。即ち、3GPP LTEシステムでは、IP能力(capability)を有する端末と端末間の連結が、IPベースの基地局(例えば、eNodeB(evolved Node B))、EPC、アプリケーションドメイン(例えば、IMS)を介して構成されることができる。即ち、EPCは、端対端(end−to−end)のIPサービスの具現に必須的な構造である。
EPCは多様な構成要素を含むことができ、図1では、そのうち一部に該当する、SGW(Serving Gateway)(またはS−GW)、PDN GW(Packet Data Network Gateway)(若しくはPGWまたはP−GW)、MME(Mobility Management Entity)、SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service)Supporting Node)、ePDG(enhanced Packet Data Gateway)を示す。
SGWは、無線接続ネットワーク(RAN)とコアネットワークとの間の境界点として動作し、eNodeBとPDN GWとの間のデータ経路を維持する機能をする要素である。また、端末がeNodeBによってサービング(serving)される領域にかけて移動する場合、SGWはローカル移動性アンカーポイント(anchor point)の役割を果たす。即ち、E−UTRAN(3GPPリリース8の以降から定義されるEvolved−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)Terrestrial Radio Access Network)内での移動性のためにSGWを介してパケットがルーティングされることができる。さらに、SGWは他の3GPPネットワーク(3GPPリリース8の以前に定義されるRAN、例えば、UTRANまたはGERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution)Radio Access Network)との移動性のためのアンカーポイントとして機能することもできる。
PDN GWは、パケットデータネットワークに向かったデータインターフェースの終端点(termination point)に該当する。PDN GWは、ポリシー執行特徴(Policy enforcement features)、パケットフィルタリング(packet filtering)、課金支援(charging support)等をサポートすることができる。また、3GPPネットワークと非−3GPP(non−3GPP)ネットワーク(例えば、I−WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)のような信頼できないネットワーク、CDMA(Code Division Multiple Access)ネットワークや、Wimaxのような信頼できるネットワーク)との移動性管理のためのアンカーポイントの役割を果たすことができる。
図1のネットワーク構造の例示では、SGWとPDN GWが別のゲートウェイで構成されることを示すが、二つのゲートウェイが単一ゲートウェイ構成オプション(Single Gateway Configuration Option)によって具現されることもできる。
MMEは、端末のネットワーク連結に対するアクセス、ネットワークリソースの割り当て、トラッキング(tracking)、ページング(paging)、ローミング(roaming)、及びハンドオーバー等を支援するためのシグナリング及び制御機能を遂行する要素である。MMEは、加入者及びセッション管理に関する制御平面機能を制御する。MMEは、数多くのeNodeBを管理し、他の2G/3Gネットワークに対するハンドオーバーのための従来のゲートウェイの選択のためのシグナリングを遂行する。また、MMEは、保安過程(Security Procedures)、端末対ネットワークセッションハンドリング(Termianl−to−network Session Handling)、遊休端末位置決定管理(Idle Terminal Location Management)等の機能を遂行する。
SGSNは、他の3GPPネットワーク(例えば、GPRSネットワーク)に対するユーザーの移動性管理及び認証(authentication)のような全てのパケットデータをハンドリングする。
ePDGは、信頼できない非−3GPPネットワーク(例えば、I−WLAN、WiFiホットスポット(hotspot)等)に対する保安ノードとしての役割を果たす。
図1を参照して説明したように、IP能力を有する端末は、3GPPアクセスはもちろん、非−3GPPアクセスベースでもEPC内の多様な要素を経由して、事業者(即ち、オペレーター(operator))が提供するIPサービスネットワーク(例えば、IMS)にアクセスすることができる。
また、図1では、多様なリファレンスポイント(例えば、S1−U、S1−MME等)を示す。3GPPシステムでは、E−UTRAN及びEPCの異なる機能個体(functional entity)に存在する2つの機能を連結する概念的なリンクをリファレンスポイント(reference point)と定義する。次の表1は、図1に示すリファレンスポイントを整理したものである。表1の例示以外にもネットワーク構造によって様々なリファレンスポイント(reference point)が存在することができる。
図1に示すリファレンスポイントのうち、S2a及びS2bは、非−3GPPインターフェースに該当する。S2aは信頼できる非−3GPPアクセス及びPDNGW間の関連制御及び移動性リソースをユーザー平面に提供するリファレンスポイントである。S2bは、ePDG及びPDN GW間の関連制御及び移動性リソースをユーザー平面に提供するリファレンスポイントである。
図2は、本発明が適用されることができるE−UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)のネットワーク構造の一例を示す。
E−UTRANシステムは、既存のUTRANシステムで進化したシステムであって、例えば、3GPP LTE/LTE−Aシステムであり得る。通信ネットワークは、IMS及びパケットデータを介して音声(voice)(例えば、VoIP(Voice over Internet Protocol))のような多様な通信サービスを提供するために広範囲に配置される。
図2を参照すると、E−UMTSネットワークは、E−UTRAN、EPC、及び一つ以上のUEを含む。E−UTRANは端末に制御平面(control plane)とユーザー平面(user plane)のプロトコルを提供するeNBで構成され、eNBはX2インターフェースを介して連結される。
X2ユーザー平面インターフェース(X2−U)は、eNBの間に定義される。X2−Uインターフェースは、ユーザー平面PDU(protocol data unit)の保証されない伝達(non guaranteed delivery)を提供する。X2制御平面インターフェース(X2−CP)は、二つの隣り合うeNBの間に定義される。X2−CPは、eNB間のコンテキスト(context)伝達、ソースeNBとターゲットNBとの間のユーザー平面トンネルの制御、ハンドオーバー関連メッセージの伝達、アップリンク負荷管理等の機能を遂行する。
eNBは、無線インターフェースを介して端末と連結され、S1インターフェースを介してEPC(evolved packet core)に連結される。
S1のユーザー平面インターフェース(S1-U)は、eNBとサービングゲートウェイ(S-GW:serving gateway)の間に定義される。S1制御平面インターフェース(S1-MME)は、eNBと移動性管理エンティティ(MME:mobility management entity)との間に定義される。S1インタフェースは、EPS(evolved packet system)ベアラサービスの管理機能、NAS(non-access stratum)シグナリングトランスポート機能、ネットワークシェアリング、MMEの負荷バランシング機能などを実行する。S1インタフェースはeNBとMME/S-GWの間に多数-対-多数の関係(many-to-many-relation)を支援する。
MMEは、NASシグナリングセキュリティ(security)、AS(Access Stratum)セキュリティ(security)制御、3GPPアクセスネットワーク間のモビリティを支援するためのCN(Core Network)ノード間(Inter-CN)シグナリング、(ページング再送の実行と制御含む)アイドル(IDLE)モードUE到達性(reachability)、(アイドルとアクティブモード端末のための)トラッキングエリア識別子(TAI:Tracking Area Identity)の管理、PDN GWとSGWの選択、MMEが変更されるハンドオーバーのためのMMEの選択、2Gまたは3G 3GPPアクセスネットワークへのハンドオーバーのためのSGSNの選択、ローミング(roaming)、認証(authentication)、専用ベアラ確立(dedicated bearer establishment)を含むベアラ管理機能、公共の警告システム(PWS:Public Warning System)(地震と津波警報システム(ETWS:Earthquake and Tsunami Warning System)と商用モバイル警告システム(CMAS: Commercial Mobile Alert System)を含む)メッセージの送信の支援など、さまざまな機能を実行することができる。
図3は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおいて、E−UTRAN及びEPCの構造を例示する。
図3を参照すると、eNBはゲートウェイ(例えば、MME)の選択、無線リソース制御(RRC:radio resource control)活性(activation)の間ゲートウェイへのルーティング、放送チャンネル(BCH:broadcast channel)のスケジューリング及び転送、アップリンク及びダウンリンクでUEへ動的リソースの割り当て、かつLTE−ACTIVE状態で移動性制御連結の機能を遂行することができる。前述したように、EPC内におけるゲートウェイは、ページング開始(orgination)、LTE_IDLE状態管理、ユーザー平面(user plane)の暗号化(ciphering)、システム構造進化(SAE:System Architecture Evolution)ベアラー制御、かつNASシグナリングの暗号化(ciphering)及び完全性(intergrity)保護の機能を遂行することができる。
図4は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおいて、端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコル(radio interface protocol)の構造を示す。
図4(a)は、制御平面(control plane)に対する無線プロトコルの構造を示し、図4(b)は、ユーザー平面(user plane)に対する無線プロトコルの構造を示す。
図4を参照すると、端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコルの層は、通信システムの技術分野に公知となった広く知られている開放型システム間の相互接続(OSI: open system interconnection)の標準モデルの下位3層に基づき、第1層L1、第2層L2、及び第3層L3に分割できる。端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコルは、水平的に物理層(physical layer)、データリンク層(data link layer)、及びネットワーク層(network layer)からなり、垂直的にはデータ情報の転送のためのプロトコルスタック(protocol stack)のユーザー平面(user plane)と、制御信号(signaling)の伝達のためのプロトコルスタックの制御平面(control plane)とに区分される。
制御平面は、端末とネットワークが呼を管理するために用いる制御メッセージが転送される通路を意味する。ユーザー平面は、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データまたはインターネットパケットデータ等が転送される通路を意味する。以下、無線プロトコルの制御平面とユーザー平面の各層を説明する。
第1層L1である物理層(PHY:physical layer)は、物理チャンネル(physical channel)を用いることによって、上位層への情報送信サービス(information transfer service)を提供する。物理層は、上位レベルに位置した媒体接続制御(MAC:medium access control)層に転送チャンネル(transport channel)を介して連結され、転送チャンネルを介してMAC層と物理層との間でデータが転送される。転送チャンネルは、無線インタフェースを介してデータがどのように、どんな特徴で転送されるかによって分類される。また、互いに異なる物理層との間、送信端の物理層と受信端の物理層との間には物理チャンネル(physical channel)を介してデータが転送される。物理層は、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)方式で変調され、時間と周波数を無線資源として活用する。
物理層で用いられる幾つかの物理制御チャンネルがある。物理ダウンリンク制御チャンネル(PDCCH: physical downlink control channel)は、端末にページングチャンネル(PCH:paging channel)とダウンリンク共有チャンネル(DL−SCH: downlink shared channel)のリソース割当、及びアップリンク共有チャンネル(UL−SCH: uplink shared channel)と関連したHARQ(hybrid automatic repeat request)情報を知らせる。また、PDCCHは、端末にアップリング転送のリソース割当を知らせるアップリンクの承認(UL grant)を運ぶことができる。物理制御フォーマット指示子チャンネル(PDFICH: physical control format indicator channel)は、端末にPDCCHに用いられるOFDMシンボルの数を知らせ、毎サブフレーム毎に転送される。物理HARQ指示子チャンネル(PHICH: physical HARQ indicator channel)は、アップリンク転送の応答として、 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non−acknowledge)信号を運ぶ。物理アップリング制御チャンネル(PUCCH: physical uplink control channel)は、ダウンリンクの転送に対するHARQ ACK/NACK、スケジューリングの要求及びチャンネル品質指示子(CQI: channel quality indicator)等のようなアップリンク制御情報を運ぶ。物理アップリンク共有チャンネル(PUSCH: physical uplink shared channel)はUL−SCHを運ぶ。
第2層L2のMAC層は、論理チャンネル(logical channel)を介して上位層である無線リンク制御(RLC:radio link control)層にサービスを提供する。また、MAC層は、論理チャンネルと転送チャンネルとの間のマッピング及び論理チャンネルに属するMACサービスデータユニット(SDU:service data unit)の転送チャンネル上に物理チャンネルに提供される転送ブロック(transport block)への多重化/逆多重化機能を含む。
第2層L2のRLC層は、信頼性のあるデータ転送を支援する。RLC層の機能は、RLC SDUの連結(concatenation)、分割(segmentation)、及び再結合(reassembly)を含む。無線ベアラー(RB:radio bearer)が要求する多様なQoS(quality of service)を保証するために、RLC層は透過モード(TM:transparent mode)、非確認モード(UM: unacknowledged mode)、及び確認モード(AM:acknowledge mode)の三つの動作モードを提供する。AM RLCは、ARQ(automatic repeat request)を介して誤謬訂正を提供する。一方、MAC層がRLC機能を行う場合に、RLC層はMAC層の機能ブロックに含まれることができる。
第2層L2のパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP: packet data convergence protocol)層は、ユーザー平面でユーザーデータの伝達、ヘッダー圧縮(header compression)、及び暗号化(ciphering)機能を行う。ヘッダー圧縮機能は、小さい帯域幅を有する無線インターフェースを介して、IPv4(internet protocol version 4)またはIPv6(internet protocol version 6)のようなインターネットプロトコル(IP:internet protocol)パケットを効率的に転送させるために、相対的にサイズが大きく、不要な制御情報を含んでいるIPパケットヘッダーのサイズを減らす機能を意味する。制御平面でのPDCP層の機能は、制御平面データの伝達及び暗号化/完全性保護(integrity protection)を含む。
第3層L3の最下位部分に位置する無線リソース制御(RRC:radio resource control)層は、制御平面のみに定義される。RRC層は、端末とネットワークとの間の無線リソースを制御する役割を遂行する。このため、端末とネットワークは、RRC層を介してRRCメッセージを互いに交換する。RRC層は、無線ベアラーの設定(configuration)、再設定(re−configuration)、及び解除(release)と関連して、論理チャンネル、転送チャンネル、及び物理チャンネルを制御する。無線ベアラーは、端末とネットワークとの間のデータ転送のために、第2層L2によって提供される論理的な経路を意味する。無線ベアラーが設定されるというのは、特定のサービスを提供するために、無線プロトコル層及びチャンネルの特性を規定し、各々の具体的なパラメータ及び動作方法を設定することを意味する。無線ベアラーは、再度シグナリング無線ベアラー(SRB:signaling RB)とデータ無線ベアラー(DRB:data RB)の二つに分けられる。SRBは、制御平面でRRCメッセージを転送する通路として用いられ、DRBは、ユーザー平面でユーザーデータを転送する通路として用いられる。
RRC層の上位に位置するNAS(non−access stratum)層は、セッション管理(session management)や移動性管理(mobility management)等の機能を遂行する。
基地局を構成する一つのセルは、1.25、2.5、5、10、20Mhz等の帯域幅のうち一つに設定され、様々な端末にダウンまたはアップの転送サービスを提供する。互いに異なるセルは、互いに異なる帯域幅を提供するように設定されることができる。
ネットワークから端末にデータを転送するダウンリンク転送チャンネル(downlink transport channel)は、システム情報を転送する放送チャンネル(BCH:broadcast channel)、ページングメッセージを転送するPCH、ユーザトラフィックや制御メッセージを転送するDL−SCHなどがある。ダウンリンクマルチキャストまたは放送サービスのトラフィックまたは制御メッセージの場合、DL−SCHを介して転送されることもでき、または別途のダウンリンクマルチキャストチャンネル(MCH:multicast channel)を介して転送されることもできる。一方、端末からネットワークにデータを転送するアップリンク転送チャンネル(uplink transport channel)としては、初期の制御メッセージを転送するランダムアクセスチャンネル(RACH:random access channel)、ユーザトラフィックや制御メッセージを転送するUL−SCH(uplink shared channel)がある。
論理チャンネル(logical channel)は転送チャンネルの上位にあり、転送チャンネルにマッピングされる。論理チャンネルは、制御領域情報の伝達のための制御チャンネルとユーザ領域情報の伝達のためのトラフィックチャンネルとに区分できる。制御チャンネルとしては、放送制御チャンネル(BCCH:broadcast control channel)、ページング制御チャンネル(PCCH:paging control channel)、共通制御チャンネル(CCCH:common control channel)、専用制御チャンネル(DCCH:dedicated control channel)、マルチキャスト制御チャンネル(MCCH:multicast control channel)等がある。トラフィックチャンネルとしては、専用トラフィックチャンネル(DTCH:dedicated traffic channel)、マルチキャストトラフィックチャンネル(MTCH:multicast traffic channel)等がある。PCCHはページング情報を伝達するダウンリンクチャンネルであり、ネットワークがUEの属したセルを知らない時に用いられる。CCCHは、ネットワークとのRRC連結を有さないUEにより用いられる。MCCHネットワークからUEへのMBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service)制御情報を伝達するために用いられる一対多(point−to−multipoint)ダウンリンクチャンネルである。DCCHは、UEとネットワークとの間に専用制御情報を伝達するRRC連結を有する端末により用いられる一対一(point−to−point)両方向(bi−directional)チャンネルである。DTCHは、アップリンク及びダウンリンクで存在し得るユーザー情報を伝達するために一つの端末に専用される一対一(point−to−point)チャンネルである。MTCHは、ネットワークからUEへのトラフィックデータを伝達するための一対多(point−to−multipoint)ダウンリンクチャンネルである。
論理チャネル(logical channel)とトランスポートチャネル(transport channel)間のアップリンク接続の場合には、DCCHはUL-SCHとマッピングすることができ、DTCHはUL-SCHにマッピングされることができ、CCCHはUL-SCHにマッピングされることもできる。論理チャネル(logical channel)とトランスポートチャネル(transport channel)間のダウンリンクの接続の場合、BCCHはBCHまたはDL-SCHにマッピングされることができ、PCCHはPCHにマッピングすることができ、DCCHはDL-SCHにマッピングされることができ、DTCHはDL-SCHにマッピングされることができ、MCCHはMCHにマッピングされることができ、MTCHはMCHにマッピングすることができる。
図5は、本発明が適用できる無線通信システムでS1インターフェースプロトコルの構造を示す。
図5(a)は、S1インターフェースで制御平面(control plane)プロトコルスタックを例示し、図5(b)は、S1インターフェースでユーザー平面(user plane)インターフェースプロトコルの構造を示す。
図5を参照すると、S1の制御平面インターフェース(S1-MME)は、基地局とMMEの間に定義される。ユーザー平面と同様にトランスポートネットワーク階層(transport network layer)は、IPトランスポートに基づいている。ただし、メッセージ信号の信頼性のある伝送のためにIP階層の上位にSCTP(Stream Control Transmission Protocol)階層に追加される。アプリケーション階層(application layer)のシグナリングプロトコルは、S1-AP(S1 application protocol)と呼ばれる。
SCTP階層は、アプリケーション階層メッセージの保証された(guaranteed)伝達を提供する。
プロトコルデータユニット(PDU:Protocol Data Unit)のシグナリング伝送のために送信IP階層で、ポイントツーポイント(point-to-point)伝送が使用される。
S1-MEインタフェースのインスタンス(instance)ごとに単一のSCTP連携(association)は、S-MME共通手順のための一対のストリーム識別子(stream identifier)を使用する。ストリーム識別子の一部ペアのみがS1-MME専用の手順のために使用される。MME通信コンテキスト識別子は、S1-MME専用の手順のためのMMEによって割り当てられ、eNB通信コンテキスト識別子は、S1-MME専用の手順のためのeNBによって割り当てられる。MME通信コンテキスト識別子とeNB通信コンテキスト識別子は、端末固有のS1-MMEシグナリング転送ベアラを区別するために使用される。通信コンテキスト識別子は、それぞれS1-APメッセージ内で送信される。
S1シグナリングトランスポート階層がS1AP階層にシグナリング接続が切断されたと通知した場合には、MMEは、そのシグナリングの接続を使用していた端末の状態をECM-IDLEの状態に変更する。そして、eNBは、端末のRRC接続を解除する。
S1のユーザー平面インターフェース(S1-U)は、eNBとS-GWの間に定義される。S1-Uインタフェースは、eNBとS-GWの間でユーザー平面PDUの保証されていない(non guaranteed)伝達を提供する。トランスポートネットワーク階層は、IPトランスポートに基づいて、eNBとS-GWとの間のユーザー平面のPDUを送信するためにUDP/IP階層の上位にGTP-U(GPRS Tunneling Protocol User Plane)階層が使用される。
図6は、本発明が適用できる無線通信システムで、物理チャネルの構造を簡単に例示する図である。
図6を参照すると、物理チャンネルは、周波数領域(frequency domain)において複数のサブキャリアと時間領域(time domain)において複数のシンボルから構成される無線資源を通じて信号やデータを伝える。
1.0msの長さを持つ一つのサブフレームは、複数のシンボルから構成される。サブフレームの特定シンボル(例えば、サブフレームの最初のシンボル)は、PDCCHのために使用することができる。PDCCHは、動的に割り当てられる資源に関する情報(例えば、資源ブロック(Resource Block)、変調および符号化方式(MCS:Modulation and Coding Scheme)等)を運ぶ。
EMMとECMの状態
EMM(EPS mobility management)、ECM(EPS connection management)の状態について説明する。
図7は、本発明が適用できる無線通信システムでEMMとECMの状態を例示する図である。
図7を参照すると、端末とMMEの制御平面に位置するNAS階層から端末の移動性を管理するために端末がネットワークにアタッチ(attach)されたデタッチ(detach)されたかに応じて、EMM登録状態(EMM-REGISTERED)とEMMの登録解除の状態(EMM-DEREGISTERED)が定義されることもできる。EMM-REGISTERED状態とEMM-DEREGISTERED状態は、端末とMMEに適用することができる。
端末の電源を最初に入れた場合と同様に、初期端末はEMM-DEREGISTERED状態にあり、この端末がネットワークに接続するために初期接続(initial attach)手順を使用し、ネットワークに登録する手順を実行する。接続手順が正常に実行されると、端末とMMEはEMM-REGISTERED状態に遷移(transition)される。また、端末の電源が切れたり、無線リンク障害の場合(無線リンク上でのパケットエラー率が基準値を超えた場合)、端末は、ネットワークでデタッチ(detach)されてEMM-DEREGISTERED状態に遷移される。
また、端末とネットワーク間のシグナリング接続(signaling connection)を管理するためにECM接続状態(ECM-CONNECTED)とECMアイドル状態(ECM-IDLE)が定義されることもできる。ECM-CONNECTED状態とECM-IDLE状態はまた、端末とMMEに適用することができる。ECM接続は、端末と基地局の間で設定されるRRC接続と基地局とMMEの間に設定されるS1シグナリング接続から構成される。つまり、ECMの接続が設定/解除されたというのは、RRC接続とS1シグナリングの接続が設定/解除されたということを意味する。
RRC状態は、端末のRRC階層と基地局のRRC階層が論理的に接続(connection)されているかどうかを示す。つまり、端末のRRC階層と基地局のRRC階層が接続されている場合、端末はRRC接続状態(RRC_CONNECTED)となる。端末のRRC階層と基地局のRRC階層が接続されていない場合、端末はRRCアイドル状態(RRC_IDLE)となる。
ネットワークは、ECM-CONNECTED状態にある端末の存在をセル単位で把握することができ、端末を効果的に制御することができる。
一方、ネットワークはECM-IDLE状態にある端末の存在を把握することができず、コアネットワーク(CN:core network)がセルよりも大きい地域単位であるトラッキングエリア(tracking area)単位で管理する。端末がECMアイドル状態にあるとき、端末はトラッキングエリアで唯一に割り当てられたIDを利用して、NASによって設定された不連続受信(DRX:Discontinuous Reception)を実行する。つまり、端末は、端末-特定のページングDRXサイクルごとに特定のページング時点(paging occasion)にページング信号を監視することにより、システム情報とページング情報のブロードキャストを受信することができる。
また、端末がECM-IDLE状態にあるときは、ネットワークは、端末のコンテキスト(context)情報を持っていない。したがって、ECM-IDLE状態の端末は、ネットワークのコマンドを受信することなく、セル選択(cell selection)またはセル再選択(cell reselection)のような端末基盤のモビリティ関連手順を実行することができる。ECMアイドル状態で端末の位置がネットワークが知っている位置と異なる場合、端末はトラッキング領域アップデート(TAU:tracking area update)手順を通じてネットワークに対応する端末の位置を知らせることができる。
一方、端末がECM-CONNECTED状態にあるときには端末の移動性は、ネットワークのコマンドによって管理される。ECM-CONNECTED状態でネットワークは、端末が属するセルを知っている。したがって、ネットワークは、端末または端末からデータを転送および/または受信し、端末のハンドオーバーのような移動性を制御し、周辺セルのセル測定を行うことができる。
前記のごとく、端末が音声やデータなど、通常の移動通信サービスを受けるためにはECM-CONNECTED状態に遷移しなければならない。端末の電源を最初に入れた場合と同様に、初期端末はEMMの状態と同様に、ECM-IDLE状態にあり、端末が初期接続(initial attach)手順を使用し、ネットワークに正常に登録すると、端末とMMEはECM接続状態に遷移(transition)される。また、端末がネットワークに登録されているが、トラフィックが無効になって無線資源が割り当てられていない場合、端末は、ECM-IDLE状態にあり、その端末にアップリンクあるいはダウンリンクの新しいトラフィックが発生すると、サービス要求(service request)手順を通じて端末とMMEはECM-CONNECTED状態に遷移(transition)される。
ランダムアクセス手順(Random Access Procedure)
以下では、LTE/LTE-Aシステムで提供されるランダムアクセス手順(random access procedure)について説明する。
ランダムアクセス手順は、端末が基地局とアップリンク同期を得るか、またはアップリンク無線資源を割り当てを受けるために使用される。端末の電源投入後、端末は、初期セルとのダウンリンクの同期を獲得し、システム情報を受信する。システム情報から使用可能なランダムアクセスプリアンブル(random access preamble)のセットランダムアクセスプリアンブルの送信に使用される無線資源に関する情報を得る。ランダムアクセスプリアンブルの送信に使用される無線資源は、少なくとも一つ以上のサブフレームのインデックスと周波数領域上のインデックスの組み合わせで特定される。端末は、ランダムアクセスプリアンブルの集合から任意に選択されたランダムアクセスプリアンブルを送信し、前記ランダムアクセスプリアンブルを受信した基地局は、アップリンク同期のためのタイミング整列(TA:timing alignment)の値をランダムアクセス応答を通じて端末に送る。これ端末は、アップリンク同期を獲得するものである。
ランダムアクセス手順は、FDD(frequency division duplex)とTDD(time division duplex)で一般的な手順である。ランダムアクセス手順は、セルサイズに無関係であり、キャリアアグリゲーション(CA:carrier aggregation)が設定されている場合、サービングセル(serving cell)の数とも無関係である。
まず、端末がランダムアクセス手順を実行する場合には、次のような場合がある。
-端末が基地局とのRRC接続(RRC Connection)がなく、RRCアイドル状態で初期接続(initial access)を実行する場合
-RRC接続再確立手順(RRC connection re-establishment procedure)を実行する場合
-端末がハンドオーバープロセスで、ターゲット(target)セルにより初めて接続する場合
-基地局の命令によりランダムアクセス手順が要求された場合
-RRC接続状態中、アップリンク時間の同期が合わない状況で(non-synchronized)ダウンリンクに送信されるデータが発生した場合。
-RRC接続状態中、アップリンクの時間同期が合わないか(non-synchronized)、無線資源を要求するために使用される指定された無線資源が割り当てられていない状況でアップリンクに送信するデータが発生した場合
-RRC接続状態中、タイミングアドバンス(timing advance)が必要な状況で端末の位置を決定(positioning)する場合
- ワイヤレス接続の失敗(radio link failure)又はハンドオーバー失敗(handover failure)の際の回復手順を実行する場合、
3GPP Rel-10では、キャリアアグリゲーションを支援する無線アクセスシステムで1つの特定のセル(例えば、Pセル)に適用可能なTA(timing advance)値を複数のセルに共通じて適用することを検討した。ただし、端末が異なる周波数バンドに属する(つまり、周波数上で大きく離れた)複数のセルあるいは電波(propagation)の特性が異なる複数のセルを結合することができる。また、特定のセルの場合、カバレッジの拡大、あるいはカバレッジホールの除去のためにRRH(remote radio header)(つまり、リピータ)、フェムトセル(femto cell)もしくはピコセル(pico cell)などのようなスモールセル(small cell)またはセカンダリ基地局( SeNB:secondary eNB)が、セル内に配置される状況で、端末は、一つのセルを通じて基地局(すなわち、マクロ基地局(macro eNB))との通信を行い、他のセルを通じてセカンダリ基地局との通信を実行する場合、複数のセルが互いに異なる伝搬遅延特性を持つことができる。この場合は、1つのTA値を複数のセルに共通じて適用する方法で使用するアップリンク送信を実行する場合、複数のセル上で送信されるアップリンク信号の同期に深刻な影響を与えることができる。したがって、複数のセルが結合されたCAの状況で、複数のTAを有することが望ましく、3GPP Rel-11では、複数のTA(multiple TA)を支援するために、特定のセルのグループ単位でTAを独立して割り当てることを考慮する。これをTAグループ(TAG:TA group)と呼ばれ、TAGは、複数のセルを含むことができ、TAG内の1つ以上のセルには、同じTAが共通して適用することができる。これらの複数のTAを支援するために、MAC TAコマンド制御要素(element)は、2ビットのTAG識別子(TAG ID)と6ビットのTAコマンドフィールドから構成される。
キャリアアグリゲーションが設定された端末は、Pセルと関連して先に説明したランダムアクセス手順を実行する場合が発生すると、ランダムアクセス手順を実行することになる。Pセルが属するTAG(つまり、pTAG:primary TAG)の場合、既存と同じようにPセルに基づいて決定される、あるいはPセルに伴うランダムアクセス手順を通じて調整されるTAをpTAG内のすべてのセル(複数可)に適用することができる。一方、Sセルのみで構成されるTAG(つまり、sTAG:secondary TAG)の場合は、sTAG内の特定のSセルに基づいて決定されるTAは、そのsTAG内のすべてのセル(複数可)に適用することができ、このときTAは、基地局によって開始され、ランダムアクセス手順によって獲得されることもできる。具体的には、sTAG内でSセルは、RACH資源に設定され、基地局は、TAを決定するためにSセルでRACHアクセスを要請する。つまり、基地局は、Pセルから送信されるPDCCHオーダーによってSセル上でRACH送信を開始させる。Sセルプリアンブルへの応答メッセージは、ランダムアクセス無線ネットワーク一時識別子(RA-RNTI: Random Access Radio Network Temporary Identifier)を使用してPセルを通じて送信される。端末は、ランダムアクセスを正常に完了したSセルに基づいて決定されるTAは、そのsTAG内のすべてのセルに適用することができる。このように、ランダムアクセス手順は、Sセルでも、そのSセルが属するsTAGのタイミング整列(timing alignment)を獲得するためにSセルでも実行されることもできる。
LTE/LTE-Aシステムでは、ランダムアクセスプリアンブル(random access preamble、RACH preamble)を選択する過程で、特定のセットの中で端末がランダムに1つのプリアンブルを選択して使用する競争基盤のランダムアクセス手順(contention based random access procedure)と基地局が特定の端末のみ割り当ててくれたランダムアクセスプリアンブルを使用する非競合基盤のランダムアクセス手順(non-contention based random access procedure)の両方を提供する。ただし、非競争基盤のランダムアクセス手順は、上述したハンドオーバープロセス、基地局の命令により要求された場合、端末位置決定(positioning)および/またはsTAGのタイミングアドバンスソートに限って使用することができる。ランダムアクセス手順が完了した後、一般的なアップリンク/ダウンリンク伝送が発生する。
一方、リレーノード(RN:relay node)また、競争基盤のランダムアクセス手順と非競合基盤のランダムアクセス手順の両方を支援する。リレーノードがランダムアクセス手順を実行するときには、その時点でRNサブフレーム構成(configuration)を中断させる(suspend)。つまり、これは一時的にRNサブフレーム構成を廃棄することを意味する。以降、正常にランダムアクセス手順が完了した時点で、RNサブフレーム構成が再開される。
図8は 本発明が適用できる無線通信システムにおいて競争基盤のランダムアクセス手順を説明するための図である。
(1)第1メッセージ(Msg 1、message 1)
まず、端末は、システム情報(system information)またはハンドオーバーコマンド(handover command)を通じて指示されたランダムアクセスプリアンブルの集合から任意に(randomly)一つのランダムアクセスプリアンブル(random access preamble、RACH preamble)を選択し、前記ランダムアクセスプリアンブルを送信することができるPRACH(physical RACH)資源を選択して送信する。
ランダムアクセスプリアンブルは、RACH伝送チャネルで6ビットで転送され、6ビットはRACHで送信した端末を識別するための5ビットの任意の識別子(radom identity)と、追加情報を示すための1ビット(例えば、第3メッセージ(Msg 3)の大きさを指示)から構成される。
端末からランダムアクセスプリアンブルを受信した基地局は、プリアンブルをデコードし、RA-RNTIを獲得する。ランダムアクセスプリアンブルが送信されたPRACHに関連するRA-RNTIは、端末が送信したランダムアクセスプリアンブルの時間-周波数資源に応じて決定される。
(2)第2メッセージ(Msg 2、message 2)
基地局は、第1メッセージ上のプリアンブルを通じて獲得したRA-RNTIに指示(address)されるランダムアクセス応答(random access response)を端末に送信する。ランダムアクセス応答は、ランダムアクセスプリアンブル区分子/識別子(RA preamble index/identifier)、アップリンク無線資源を知らせるアップリンク承認(UL grant)、一時セル識別子(TC-RNTI:TemporaryCell RNTI)、それから時間同期値(TAC:time alignment command)が含まれることができる。TACは、基地局が端末にアップリンク時間整列(time alignment)を維持するために送る時間同期値を指示する情報である。端末は、前記時間同期値を用いて、アップリンク送信タイミングを更新する。端末が時間同期を更新すると、時間同期タイマー(time alignment timer)を開始または再起動する。UL grantは、後述するスケジューリングメッセージ(第3メッセージ)の送信に使用されるアップリンク資源の割り当てとTPC(transmit power command)を含んでいる。TPCは、スケジュールされたPUSCHのための送信パワーの決定に使用される。
端末は、ランダムアクセスプリアンブルを送信した後、基地局がシステム情報またはハンドオーバーコマンドを使用して指示されたランダムアクセス応答ウィンドウ(random access response window)内で自分のランダムアクセス応答(random access response)の受信を試み、PRACHに対応するRA-RNTIでマスキングされたPDCCHを検出し、検出されたPDCCHによって指示されるPDSCHを受信することになる。ランダムアクセス応答情報は、MAC PDU(MAC packet data unit)の形式で送信されることができ、前記MAC PDUは、PDSCHを通じて配信されることもできる。PDCCHは、前記PDSCHを受信しなければならない端末の情報と、前記PDSCHの無線資源の周波数と時間の情報、それから前記PDSCHの送信形式などが含まれていることが望ましい。上述したように、一応、端末が自分に送信されるPDCCHの検出に成功すれば、前記PDCCHの情報に基づいてPDSCHに送信されるランダムアクセス応答を適切に受信することができる。
ランダムアクセス応答ウィンドウは、プリアンブルを送信した端末がランダムアクセス応答メッセージを受信するために待機する最大時区間を意味する。ランダムアクセス応答ウィンドウは、プリアンブルが送信される最後のサブフレームで3つのサブフレーム以降のサブフレームから開始し、「ra-ResponseWindowSize」の長さを持つ。つまり、端末はプリアンブルを送信が終了したサブフレームから3つのサブフレーム以降から確保したランダムアクセスウィンドウの間にランダムアクセス応答を受信するために待機する。端末は、システム情報(system information)を通じてランダムアクセスウィンドウサイズ(「ra-ResponseWindowsize」)パラメータの値を取得することができ、ランダムアクセスウィンドウサイズは2から10の間の値に決定される。
端末は、基地局に送信したランダムアクセスプリアンブルと同じランダムアクセスプリアンブル区分子/識別子を持つランダムアクセス応答を正常に受信すると、ランダムアクセス応答の監視を停止する。一方、ランダムアクセス応答ウィンドウが終了するまで、ランダムアクセス応答メッセージを受信していないか、基地局に送信したランダムアクセスプリアンブルと同じランダムアクセスプリアンブル識別子を持つ有効なランダムアクセス応答を受信しなかった場合、ランダムアクセス応答の受信は失敗したとみなされ、以降端末はプリアンブル再送を行うことができる。
上述したように、ランダムアクセス応答でランダムアクセスプリアンブル識別子が必要な理由は、1つのランダムアクセス応答は、1つ以上の端末のためのランダムアクセス応答情報が含まれているため、前記のUL grant、TC-RNTIとTACがどの端末に利用できるかどうかを教えることが必要だからである。
(3)第3メッセージ(Msg 3、message 3)
端末が自分に有効なランダムアクセス応答を受信した場合には、前記ランダムアクセス応答に含まれた情報をそれぞれ処理する。つまり、端末はTACを適用させて、TC-RNTIを保存する。また、UL grantを利用して、端末のバッファに格納されたデータ、または、新たに生成されたデータを基地局に送信する。端末の最初の接続の場合、RRC階層で生成され、CCCHを通じて配信されたRRC接続要求(RRC Connection Request)が、第3メッセージに含まれて送信されることができ、RRC接続再確立手順の場合、RRC階層で生成され、CCCHを通じて配信されたRRC接続再確立要求(RRC Connection Re-establishment Request)が第のメッセージに含まれて送信されることもできる。また、NAS接続要求メッセージを含むこともできる。
第3メッセージは、端末の識別子が含まれていなければならない。競争基盤のランダムアクセス手順では、基地局からどのような端末が前記ランダムアクセス手順を実行するか判断することができないが、今後の競合の解決をするためには、端末を識別しなければならないからだ。
端末の識別子を含める方法としては、二つの方法が存在する。最初の方法は、端末が、前記ランダムアクセス手順以前に既に該当セルで割り当てられた有効なセル識別子(C-RNTI)を持っていた場合、端末は、前記UL grantに対応するアップリンク伝送信号を通じて自分のセル識別子を送信する。一方、もしランダムアクセス手順の前に、有効なセル識別子を割り当てられた場合、端末は、自分の一意識別子(例えば、S(SAE)-TMSIまたは任意の値(random number))を含んで伝送する。一般的に、前記の一意識別子は、C-RNTIより長い。
UL-SCH上の送信では、端末固有のスクランブリングが使用される。端末がC-RNTIを割り当てられた場合は、 スクランブルはC-RNTIに基づいて実行されるが、端末がまだC-RNTIを割り当てられない場合は、スクランブルはC-RNTIに基づいて行うことができません。その代わり、ランダムアクセス応答で受信したTC-RNTIが使用される。端末は、前記UL grantに対応するデータを送信した場合は、衝突を解決するためのタイマー(contention resolution timer)を開始する。
(4)第4メッセージ(Msg 4、message 4)
基地局は、端末から第3メッセージを通じて対応する端末のC-RNTIを受信した場合、受信したC-RNTIを利用し、端末に第4メッセージを送信する。一方、端末から第3メッセージを通じて前記一意識別子(つまり、S-TMSIまたは任意の値(random number))を受信した場合には、ランダムアクセス応答では、端末に割り当てられたTC-RNTIを利用して、第4のメッセージを端末に送信する。一例として、第4のメッセージは、RRC接続設定メッセージ(RRC Connection Setup)が 含まれてことができる。
端末は、ランダムアクセス応答に含まれているUL grantを通じて自分の識別子を含むデータを送信した後、衝突解決のために基地局の指示を待つ。つまり、特定のメッセージを受信するためにPDCCHの受信を試みる。前記PDCCHを受信する方法においても二つの方法が存在する。前述したように、前記UL grantに対応して送信された第3のメッセージが自分の識別子がC-RNTIである場合には、自分のC-RNTIを用いてPDCCHの受信を試み、前記識別子が一意の識別子(つまり、 S-TMSIまたは任意の値(random number))である場合には、ランダムアクセス応答に含まれているTC-RNTIを利用してPDCCHの受信を試みる。その後、前者の場合は、もし前記の競合を解決タイマーが期限切れになる前に、自分のC-RNTIを使用してPDCCHを受信した場合に、端末は正常にランダムアクセス手順を実行されたと判断し、ランダムアクセス手順を終了する。後者の場合には、前記の競合の解決タイマーが期限切れになる前に、TC-RNTIを使用してPDCCHを受信した場合は、前記PDCCHが指示するPDSCHが伝達するデータを確認する。もし前記のデータの内容に自分の一意の識別子が含まれている場合、端末は正常にランダムアクセス手順を実行されたと判断し、ランダムアクセス手順を終了する。第4メッセージを通じて端末は、C-RNTIを獲得し、その後端末とネットワークは、C-RNTIを利用して、端末の特定のメッセージ(dedicated message)を送受信することになる。
次は、ランダムアクセスでの競合を解決するための方法について説明する。
ランダムアクセスを遂行するにおいて衝突が発生する理由は、基本的にランダムアクセスプリアンブルの数が有限であるからである。つまり、基地局は、全ての端末に端末固有のランダムアクセスプリアンブルを付与することができないので、端末は共通のランダムアクセスプリアンブルの中から任意の1つを選択して送信することになる。これにより、同じ無線資源(PRACH資源)を通じて複数の端末が同じランダムアクセスプリアンブルを選択して送信することになる場合が発生するが、基地局は、1つの端末から送信される1つのランダムアクセスプリアンブルで判断することになる。これにより、基地局は、ランダムアクセス応答を端末に送信し、ランダムアクセス応答は、一つの端末が受信することと予測する。しかし、上述したように、競合が発生する可能性があるので、複数の端末が一つのランダムアクセス応答を受信することになり、これにより、端末ごとにそれぞれランダムアクセス応答の受信に応じた動作を実行することになる。つまり、ランダムアクセス応答に含まれる1つのUL Grantを用いて、複数の端末が互いに異なるデータを同じ無線資源に送信することになる問題点が発生することになる。これにより、前記データの転送はすべて失敗することがあり、端末の位置や伝送パワーに基づいて、特定の端末のデータのみを基地局から受信することもできる。後者の場合には、複数の端末は、すべて自分のデータの転送が成功したと仮定するので、基地局は、競争で失敗した端末に失敗事実に関する情報を通知しなければならない。すなわち、前記の競争の失敗や成功に関する情報を知らせることを競合の解決(contention resolution)とする。
衝突解決方法は2つの方法があるが、一つの方法は、衝突解決タイマー(contention resolution timer)を利用する方法と、他の一つの方法は、成功した端末の識別子を端末に送信する方法である。前者の場合は、端末がランダムアクセス過程前に既に固有のC-RNTIを持っている場合に使用される。つまり、既にC-RNTIを持っている端末は、ランダムアクセス応答に基づいて、自分のC-RNTIを含むデータを基地局に送信し、衝突解決タイマーを作動する。そして、衝突解決タイマーが期限切れになる前に、自分のC-RNTIによって指示されるPDCCH情報を受信すると、端末は、自分が競争で成功したと判断し、ランダムアクセスを正常に終えるようになる。逆に、もし衝突解決タイマーが期限切れになる前に、自分のC-RNTIによって指示されるPDCCHを受信することができなかった場合は、自分が競争で失敗したと判断し、ランダムアクセスプロセスを再度実行するか、上位階層に失敗事実を通知することができる。衝突解消方法の中で、後者の場合、すなわち、成功した端末の識別子を送信する方法は、端末がランダムアクセス過程前に固有のセル識別子がない場合に使用される。つまり、端末自身がセル識別子がない場合は、ランダムアクセス応答に含まれているUL Grant情報に基づいてデータのセル識別子より上位識別子(S-TMSIまたはrandom number)を包含して送信し、端末は、衝突解決タイマを動作させる。衝突解決タイマーが期限切れになる前に、自分の上位識別子を含むデータがDL-SCHに送信された場合には、端末はランダムアクセス過程が成功したと判断する。
一方、非競争的な基盤のランダムアクセス過程での動作は、図11に示された競争基盤のランダムアクセス過程とは異なり、第1メッセージの送信及び第2メッセージを送信するだけで、任意の接続手順が終了される。ただし、第1メッセージとして端末が基地局にランダムアクセスプリアンブルを送信する前に、端末は、基地局からランダムアクセスプリアンブルを割り当てられるようになり、この割り当てられた任意の接続プリアンブルを基地局に第1メッセージとして送信し、基地局からランダムアクセス応答を受信することにより、任意の接続手順が終了されることになる。
本発明が適用されることができる5Gシステムのアーキテクチャー
5Gシステムは、4世代LTE移動通信技術から進歩した技術であって、既存の移動通信網構造の改善(Evolution)あるいはクリーンステート(Clean−state)の構造を通じて、新たな無線アクセス技術(RAT:Radio Access Tecnhology)、LTE(Long Term Evolution)の拡張された技術としてeLTE(extended LTE)、non−3GPP(例えば、WLAN)アクセス等を支援する。
5Gシステムはサービス−ベースに定義され、5Gシステムのためのアーキテクチャー(architecture)内ネットワーク機能(NF:Network Function)間の相互動作(interaction)は、次のように二つの方式で示すことができる。
−リファレンスポイントの表現(representation)(図9):二つのNF(例えば、AMF及びSMF)間の一対一のリファレンスポイント(例えば、N11)によって記述されるNF内のNFサービス間の相互動作を示す。
−サービスベースの表現(representation)(図10):制御平面(CP:ControlPlane)内ネットワーク機能(例えば、AMF)は、他の認証されたネットワーク機能が自身のサービスにアクセスすることを許容する。この表現は、必要な場合、一対一(point−to−point)のリファレンスポイント(reference point)も含む。
図9は、リファレンスポイントの表現を用いた5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。
図9を参照すると、5Gシステムのアーキテクチャーは、多様な構成要素(すなわち、ネットワーク機能(NF:networkfunction))を含むことができ、本図には、そのうち一部に該当する、認証サーバー機能(AUSF: Authentication Server Function)、アクセス及び移動性管理機能(AMF: (Core) Access and Mobility Management Function)、セッション管理機能(SMF: Session Management Function)、ポリシー制御機能(PCF: Policy Control function)、アプリケーション機能(AF: Application Function)、統合されたデータ管理(UDM: Unified Data Management)、データネットワーク(DN:Data network)、ユーザー平面機能(UPF:User plane Function)、(無線)アクセスネットワーク((R)AN:(Radio)Access Network)、ユーザー装置(UE:User Euipment)を例示する。
各NFは次のような機能を支援する。
−AUSFは、UEの認証のためのデータを格納する。
−AMFは、UE単位の接続及び移動性管理のための機能を提供し、一つのUE当たり基本的に一つのAMFに連結されることができる。
具体的に、AMFは、3GPPアクセスネットワーク間の移動性のためのCNノード間のシグナリング、無線アクセスネットワーク(RAN:Radio Access Network)CPインターフェース(すなわち、N2インターフェース)の終端(termination)、NASシグナリングの終端(N1)、NASシグナリング保安(NAS暗号化(ciphering)、及び 完全性保護(integrity protection))、AS保安制御、登録管理(登録領域(RegistrationArea)管理)、連結管理、アイドルモードUE接近性(reachability)(ページング再転送の制御及び遂行を含む)、移動性管理制御(加入及びポリシー)、イントラ−システムの移動性及びインター−システムの移動性支援、ネットワークスライシング(Network Slicing)の支援、SMF選択、合法的傍受(Lawful Intercept)(AMFイベント及びLIシステムへのインターフェースに対する)、UEとSMFとの間のセッション管理(SM:sessionmanagement)メッセージの伝達提供、SMメッセージルーティングのための透過型プロキシ(Transparent proxy)、アクセス認証(Access Authentication)、ローミング権限チェックを含むアクセス許可(Access Authentication)、UEとSMSF(SMS(Short Message Service)function)との間のSMSメッセージの伝達提供、保安アンカー機能(SEA:Security Anchor Function)及び/又は保安コンテキスト管理(SCM:Security Context Management)等の機能を支援する。
AMFの一部または全体の機能は、一つのAMFの単一のインスタンス(instance)内で支援されることができる。
−DNは、例えば、運営者サービス、インターネット接続またはサードパーティ(3rd party)サービス等を意味する。DNは、UPFにダウンリンクプロトコルデータユニット(PDU:Protocol Data Unit)を転送するか、UEから転送されたPDUをUPFから受信する。
−PCFは、アプリケーションサーバーからパケットの流れに対する情報を受信し、移動性管理、セッション管理等のポリシーを決定する機能を提供する。具体的に、PCFはネットワーク動作をコントロールするための単一化したポリシーフレームワークの支援、CP機能(例えば、AMF、SMF等)がポリシーの規則を施行することができるようにポリシー規則提供、ユーザーデータリポジトリ(UDR:User Data Repository)内のポリシーを決定するために関連した加入情報にアクセスするためのフロントエンド(Front End)具現等の機能を支援する。
−SMFはセッション管理機能を提供し、UEが多数のセッションを有する場合、各セッション別に互いに異なるSMFによって管理されることができる。
具体的に、SMFは、セッション管理(例えば、UPFとANノードとの間のトンネル(tunnel)維持を含んでセッションの確立、修正及び解除)、UEIPアドレスの割り当て及び管理(選択的に認証を含む)、UP機能の選択及び制御、UPFでトラフィックを適切な目的地にルーティングするためのトラフィックステアリング(traffic steering)設定、ポリシー制御機能(Policy control functions)に向かったインターフェースの終端、ポリシー及びQoSの制御部分施行、合法的傍受(LawfulIntercept)(SMイベント及びLIシステムへのインターフェースに対する)、NASメッセージのSM部分の終端、ダウンリンクデータ通知(Dwonlink Data Notification)、AN特定SM情報の開始子(AMFを経由してN2を介してANに伝達)、セッションのSSCモード決定、ローミング機能等の機能を支援する。
SMFの一部または全体の機能は、一つのSMFの単一のインスタンス(instance)内で支援されることができる。
−UDMは、ユーザーの加入データ、ポリシーデータ等を格納する。UDMは二つの部分、即ち、アプリケーションのフロントエンド(FE:front end)及びユーザーデータリポジトリ(UDR:User Data Repository)を含む。
FEは、位置管理、加入管理、資格証明(credential)の処理等を担当するUDM FEとポリシー制御を担当するPCFを含む。UDRは、UDM−FEによって提供される機能のために要求されるデータとPCFによって要求されるポリシープロファイルを格納する。UDR内に格納されるデータは、加入識別子、保安資格証明(securitycredential)、アクセス、及び移動性関連の加入データ並びにセッション関連の加入データを含むユーザー加入データとポリシーデータを含む。UDM−FEは、UDRに格納された加入情報にアクセスし、認証資格証明処理(AuthenticationCredential Processing)、ユーザー識別子ハンドリング(User IdentificationHandling)、アクセス認証、登録/移動性管理、加入管理、SMS管理等の機能を支援する。
−UPFはDNから受信したダウンリンクPDUを(R)ANを経由してUEに伝達し、(R)ANを経由してUEから受信したアップリンクPDUをDNに伝達する。
具体的に、UPFは、イントラ(intra)/インター(inter)RAT移動性のためのアンカーポイント、データネットワーク(DataNetwork)への相互連結(interconnect)の外部PDUセッションポイント、パケットルーティング、及びフォワーディング、パケット検査(inspection)、並びにポリシー規則施行のユーザー平面部分、合法的傍受(LawfulIntercept)、トラフィック使用量の報告、データネットワークへのトラフィックフローのルーティングを支援するためのアップリンク分類子(classifier)、マルチ−ホーム(multi−homed)PDUセッションを支援するためのブランチポイント(Branchingpoint)、ユーザー平面のためのQoSハンドリング(handling)(例えば、パケットフィルタリング、ゲーティング(gating)、アップリンク/ダウンリンクレート施行)、アップリンクトラフィックの検証(サービスデータフロー(SDF :Service Data Flow)とQoSフロー間のSDFマッピング)、アップリンク及びダウンリンク内の伝達レベル(transportlevel)パケットマーキング、ダウンリンクパケットバッファリング及びダウンリンクデータ通知トリガリング機能等の機能を支援する。UPFの一部または全体の機能は、一つのUPFの単一のインスタンス(instance)内で支援されることができる。
- AFはサービス提供(例えば、トラフィックのルーティング上でアプリケーションの影響、ネットワーク能力露出(Network Capability Exposure)へのアクセス、ポリシー制御のための政策のフレームワークとの相互動作などの機能を支援)のために3GPPコアネットワークとの相互動作を行う。
- (R)ANは、4G無線アクセス技術の進化したバージョンである進化したE-UTRA(evolved E-UTRA)と新しい無線アクセス技術(NR:New Radio)(例えば、gNB)の両方を支援する新しいワイヤレスアクセスネットワークを総称する。
5Gシステムで端末と無線信号の送受信を担当するネットワーク・ノードは、gNBであり、EPSのeNBのような役割を果たしている。
gNBは、無線資源管理のための機能(すなわち、無線ベアラ制御(Radio Bearer Control)、無線許可制御(Radio Admission Control)、接続モビリティ制御(Connection Mobility Control)、アップリンク/ダウンリンクでUEに資源の動的割り当て(Dynamic allocation of resources)(つまり、スケジューリング))、IP(Internet Protocol)ヘッダ圧縮、ユーザーデータストリームの暗号化(encryption)との整合性を保護(integrity protection)、UEに提供された情報からAMFへのルーティングが決定されていない場合には、UEの接続(attachment)時にAMFの選択は、UPFへのユーザー平面データのルーティング、AMFへの制御平面の情報ルーティング、接続セットアップと解除、ページングメッセージのスケジューリングおよび送信(AMFから発生された)、システムブロードキャスト情報のスケジューリングおよび送信(AMFまたは運営と維持(O&M: operating and maintenance)から発生された)、モビリティ、およびスケジューリングのための測定と測定レポートの設定、アップリンクで転送レベルのパケットマーキング(Transport level packet marking)、セッション管理、ネットワークスライス(Network Slicing)の支援、QoS、フロー管理、およびデータの無線ベアラへのマッピング、非活動モード(inactivemode)であるUEの支援、NASメッセージの分配機能、NASノード選択機能、無線アクセスネットワークの共有、二重接続性(Dual Connectivity)、NRとE-UTRAとの間の密接な相互動作(tight interworking)などの機能を支援する。
−UEは、ユーザー機器を意味する。ユーザー装置は、端末(terminal)、ME(Mobile Equipment)、MS(Mobile Station)等の用語として言及され得る。また、ユーザー装置は、ラップタップ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、スマートフォン、マルチメディア機器などのように携帯可能な機器であってもよく、またはPC(Personal Computer)、車両搭載装置のように携帯できない機器であってもよい。
本図では、説明の明確性のために、非構造化されたデータ格納ネットワーク機能(UDSF:Unstructured Data Storage network function)、構造化されたデータ格納ネットワーク機能(SDSF:Structured Data Storage network function)、ネットワーク露出機能(NEF:Network Exposure Function)、及びNFリポジトリ機能(NRF:NF Repository Function)が示されていないが、本図に示されている全てのNFは、必要に応じて、UDSF、NFF、及びNRFと相互動作を遂行することができる。
−NEFは、3GPPネットワーク機能によって提供される、例えば、第三者(3rd party)、内部露出(internalexposure)/再露出(re−exposure)、アプリケーション機能、エッジコンピューティング(EdgeComputing)のためのサービス、及び、能力を安全に露出するための手段を提供する。NEFは、他のネットワーク機能から(他のネットワーク機能の露出された能力に基づいた)情報を受信する。NEFは、データ格納ネットワーク機能への標準化されたインターフェースを用いて、構造化されたデータとして受信された情報を格納することができる。格納された情報は、NEFによって他のネットワーク機能、およびアプリケーション機能に再露出(re−expose)され、分析等のような他の目的として用いられることができる。
−NRFは、サービスディスカバリー機能を支援する。NFインスタンスからNFディスカバリーの要求を受信し、発見されたNFインスタンスの情報をNFインスタンスに提供する。また、用いることができるNFインスタンスとそれらが支援するサービスを維持する。
−SDSFは、あるNEFによる構造化されたデータであって、情報を格納及び回収(retrieval)する機能を支援するための選択的な機能である。
−UDSFは、あるNFによる非構造的データであって、情報を格納及び回収(retrieval)する機能を支援するための選択的な機能である。
5Gシステムで端末と無線の転送/受信を担当するノードは、gNBであり、EPSでのeNBのような役割を遂行する。端末が3GPP接続と非−3GPP接続に同時に連結されている場合、端末は、図6のように一つのAMFを介してサービスを受けることになる。図6では、非−3GPP接続で接続する場合と、3GPP接続で接続する場合の一つの同一のUPFで連結されることを示しているが、必ずしもそうする必要はなく、互いに異なる複数のUPFで連結されることができる。
但し、端末がローミングシナリオでHPLMNにあるN3IWK(「N3IWF(non−3GPP InterWorking Function)」とも指称可能)を選択し、非−3GPP接続に連結された場合には、3GPP接続を管理するAMFはVPLMNに位置し、非−3GPP接続を管理するAMFはHPLMNに位置することができる。
非−3GPPアクセスネットワークは、N3IWK/N3IWFを介して、5Gコアネットワークに連結される。N3IWK/N3IWFは、N2及びN3インターフェースを介して、5Gコアネットワーク制御平面機能及びユーザー平面機能を各々インターフェースする。
本明細書に記載する非-3GPP接続の代表的な例としては、WLAN接続があると言える。
一方、本図では、説明の便宜上、UEが一つのPDUセッションを利用して1つのDNにアクセスする場合の参照モデルを例示するが、本発明はこれに限定されない。
UEは、複数のPDUのセッションを利用し、2つの(すなわち、地域的(local)と中心の(central))データネットワークに同時にアクセスすることができる。このとき、別のPDUのセッションのための2つのSMFが選択されることもできる。ただし、各SMFは、PDUのセッション内の地域的なUPFと中心のUPFの両方を制御することができる能力を持つことができる。各PDUセッションごとに独立して活性化されることもできる。
さらに、UEは、単一のPDUのセッション内で提供される2つの(つまり、地域的なそして中心である)データネットワークに同時にアクセスすることもできる。
3GPPシステムでは、5Gシステム内のNF間を連結する概念的なリンクをリファレンスポイント(referencepoint)と定義する。次は、本図で表現された5Gシステムのアーキテクチャーに含まれるリファレンスポイントを例示する。
−N1:UEとAMFとの間のリファレンスポイント
−N2:(R)ANとAMFとの間のリファレンスポイント
−N3:(R)ANとUPFとの間のリファレンスポイント
−N4:SMFとUPFとの間のリファレンスポイント
−N5:PCFとAFとの間のリファレンスポイント
−N6:UPFとデータネットワークとの間のリファレンスポイント
−N7:SMFとPCFとの間のリファレンスポイント
−N24:訪問ネットワーク(visited network)内のPCFとホームネットワーク(home network)内のPCFとの間のリファレンスポイント
−N8:UDMとAMFとの間のリファレンスポイント
−N9:二つのコアUPF間のリファレンスポイント
−N10:UDMとSMFとの間のリファレンスポイント
−N11:AMFとSMFとの間のリファレンスポイント
−N12:AMFとAUSFとの間のリファレンスポイント
−N13:UDMと認証サーバー機能(AUSF:AuthenticationServer function)との間のリファレンスポイント
−N14:二つのAMF間のリファレンスポイント
−N15:非−ローミングシナリオの場合、PCFとAMFとの間のリファレンスポイント、ローミングシナリオの場合、訪問ネットワーク(visitednetwork)内のPCFとAMFとの間のリファレンスポイント
−N16:二つのSMF間のリファレンスポイント(ローミングシナリオの場合、訪問ネットワーク(visited network)内のSMFとホームネットワーク(home network)内のSMFとの間のリファレンスポイント
−N17:AMFとEIRとの間のリファレンスポイント
−N18:あるNFとUDSFとの間のリファレンスポイント
−N19:NEFとSDSFとの間のリファレンスポイント
図10は、サービス−ベースの表現を用いた5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。
本図で例示されたサービス−ベースのインターフェースは、所定のNFにより提供される/露出されるサービスのセットを示す。サービス−ベースのインターフェースは制御平面内で用いられる。次は、本図のように表現された5Gシステムのアーキテクチャーに含まれるサービス−ベースのインターフェースを例示する。
−Namf:AMFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
−Nsmf:SMFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
−Nnef:NEFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
−Npcf:PCFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
−Nudm:UDMにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
−Naf:AFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
−Nnrf:NRFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
−Nausf:AUSFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
NFサービスは、NF(即ち、NFサービス供給者)により他のNF(即ち、NFサービス消費者)にサービス−ベースのインターフェースを介して露出される能力の一種である。NFは、一つ以上のNFサービスを露出することができる。NFサービスを定義するために次のような基準が適用される:
−NFサービスは、終端間(end−to−end)の機能を説明するための情報の流れから導出される。
−完全な終端間(end-to−end)のメッセージの流れは、NFサービス呼出(invocation)のシーケンスによって説明される。
−NFが自身のサービスをサービス−ベースのインターフェースを介して提供する二つの動作は次の通りである:
i)「要求−応答(Request−response)」:制御平面NF_B(即ち、NFサービス供給者)は、また別の制御平面NF_A(即ち、NFサービス消費者)から特定のNFサービス(動作の遂行及び/又は情報の提供を含む)の提供の要求を受ける。NF_Bは、要求内でNF_Aにより提供された情報に基づいたNFサービスの結果を応答する。
要求を満たすために、NF_Bは交互に他のNFからのNFサービスを消費することができる。要求−応答のメカニズムで、通信は二つのNF(即ち、消費者及び供給者)間の一対一で遂行される。
ii)「加入−通知(Subscribe−Notify)」
制御平面NF_A(即ち、NFサービス消費者)は、また別の制御平面NF_B(即ち、NFサービス供給者)により提供されるNFサービスに加入する。多数の制御平面NFは、同一の制御平面NFサービスに加入することができる。NF_Bは、このNFサービスの結果をこのNFサービスに加入された興味のあるNFに通知する。消費者からの加入要求は、周期的なアップデートまたは特定のイベント(例えば、要求された情報の変更、特定の臨界値の到達等)を通じてトリガーされる通知のための通知要求を含むことができる。このメカニズムは、NF(例えば、NF_B)が明示的な加入要求なく暗黙的に特定の通知に加入した場合(例えば、成功裏な登録手続により)も含む。
図11は、本発明が適用されることができるNG−RANのアーキテクチャーを例示する。
図11を参照すると、次世代アクセスネットワーク(NG−RAN:New Generation Radio Access Network)は、UEに向
かったユーザー平面及び制御平面プロトコルの終端を提供する、gNB(NRNodeB)及び/又はeNB(eNodeB)で構成される。
gNBの間に、かつgNBと5GCに連結されるeNBの間にXnインターフェースを用いて相互連結される。gNB及びeNBは、また5GCにNGインターフェースを用いて連結され、さらに具体的に、NG−RANと5GCとの間の制御平面インターフェースであるNG−Cインターフェース(即ち、N2リファレンスポイント)を用いてAMFに連結され、NG−RANと5GCとの間のユーザー平面インターフェースであるNG−Uインターフェース(即ち、N3リファレンスポイント)を用いてUPFに連結される。
無線プロトコルのアーキテクチャー
図12は、本発明が適用されることができる無線プロトコルスタックを例示した図である。特に、図12(a)は、UEとgNBとの間の無線インターフェースユーザー平面プロトコルスタックを例示し、図12(b)は、UEとgNBとの間の無線インターフェース制御平面プロトコルスタックを例示する。
制御平面は、UEとネットワークが呼を管理するために用いる制御メッセージが転送される通路を意味する。ユーザー平面は、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データまたはインターネットパケットデータ等が転送される通路を意味する。
図12(a)を参照すると、ユーザー平面プロトコルスタックは、第1層(Layer 1)(即ち、物理(PHY:Physical layer)層)、第2層(Layer 2)に分割されることができる。
図12(b)を参照すると、制御平面プロトコルスタックは、第1層(即ち、PHY層)、第2層、第3層(即ち、無線リソース制御無線リソース制御(RRC:radio resourcecontrol)層)、ノンアクセスストラタム(NAS:Non−Access Stratum)層に分割されることができる。
第2層は、媒体アクセス制御(MAC:Medium Access Control)サブ層と、無線リンク制御(RLC:Radio Link Control)サブ層と、パケットデータコンバージェンスプロトコル(PDC:Packet Data Convergence Protocol)サブ層と、サービスデータ適応プロトコル(SDAP:Service Data Adaptation Protocol)サブ層(ユーザー平面の場合)とに分割される。
無線ベアラーは、二つのグループに分類される:ユーザー平面データのためのデータ無線ベアラー(DRB:data radio bearer)と制御平面データのためのシグナリング無線ベアラ(SRB:signalling radio bearer)。
以下、無線プロトコルの制御平面とユーザー平面の各層を説明する。
1)第1層であるPHY層は、物理チャンネル(physicalchannel)を用いることによって、上位層への情報送信サービス(informationtransfer service)を提供する。物理層は、上位レベルに位置したMACサブ層に転送チャンネル(transportchannel)を介して連結され、転送チャンネルを介してMACサブ層とPHY層との間でデータが転送される。転送チャンネルは、無線インターフェースを介してデータがどのように、どんな特徴により転送されるかによって分類される。また、互いに異なる物理層の間、送信端のPHY層と受信端のPHY層との間には物理チャンネル(physical channel)を介してデータが転送される。
2)MACサブ層は、論理チャンネル(logicalchannel)と転送チャンネル(transportchannel)との間のマッピング;転送チャンネルを介してPHY層に/から伝達される転送ブロック(TB:transportblock)に/から一つまたは異なる論理チャンネルに属するMACサービスデータユニット(SDU:Service Data Unit)の多重化/逆多重化;スケジューリング情報の報告;HAR
Q(hybrid automatic repeat request)を介したエラー訂正;動的スケジューリングを用いたUE間の優先順位ハンドリング;論理チャンネルの優先順位を用いて、一つのUEの論理チャンネル間の優先順位ハンドリング;パディング(Padding)を遂行する。
互いに異なる種類のデータは、MACサーブ層により提供されるサービスを伝達する。各論理チャンネルのタイプは、どんなタイプの情報が伝達されるかを定義する。
論理チャンネルは、二つのグループに分類される:制御チャンネル(Control Channel)及びトラフィックチャンネル(Traffic Channel)。
i)制御チャンネルは、制御平面の情報のみを伝達するために用いられ、次の通りである。
−ブロードキャスト制御チャンネル(BCCH:Broadcast Control Channel):システム制御情報をブロードキャストするためのダウンリンクチャンネル。
−ページング制御チャンネル(PCCH:Paging Control Chann
el):ページング情報及びシステム情報変更の通知を伝達するダウンリンクチャンネル。
−共通制御チャンネル(CCCH:Common Control Channel):UEとネットワークとの間の制御情報を転送するためのチャンネル。このチャンネルは、ネットワークとRRC連結を有さないUEのために用いられる。
−専用制御チャンネル(DCCH:Dedicated ControlChannel):UEとネットワークとの間に専用制御情報を転送するための一対一(point−to−point)の両方向チャンネル。RRC連結を有するUEによって用いられる。
ii)トラフィックチャンネルは、ユーザー平面の情報のみを使用するために用いられる。
−専用トラフィックチャンネル(DTCH:Dedicated Traffic Channel:ユーザー情報を伝達するための、単一のUEに専用される、一対一(point−to−point)チャンネル。DTCHは、アップリンク及びダウンリンクが全て存在することができる。
ダウンリンクで、論理チャンネルと転送チャンネルとの間の連結は次の通りである。
BCCHはBCHにマッピングされてもよい。BCCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。PCCHはPCHにマッピングされてもよい。CCCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。DCCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。DTCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。
アップリンクで、論理チャンネルと転送チャンネルとの連結は次の通りである。CCCHはUL−SCHにマッピングされてもよい。DCCHはUL−SCHにマッピングされてもよい。DTCHはUL−SCHにマッピングされてもよい。
3)RLCサブ層は、三つの転送モードを支援する:透過モード(TM:Transparent Mode)、非確認モード(UM:Unacknowledged Mode)、確認モード(AM:Acknowledged Mode)。
RLC設定は、論理チャンネル別に適用されることができる。SRBの場合、TMまたはAMモードが用いられ、反面、DRBの場合、UMまたはAMモードが用いられる。
RLCサブ層は、上位層PDUの伝達;PDCPと独立のシーケンスナンバリング;ARQ(automatic repeat request)を介したエラー訂正;分割(segmentation)、及び再分割(re−segmentation);SDUの再結合(reassembly);RLCSDU廃棄(discard);RLC再確立(re−establishment)を遂行する。
4)ユーザー平面のためのPDCPサブ層は、シーケンスナンバリング(Sequence Numbering);ヘッダー圧縮及び圧縮−解除(decompression)(ロバストヘッダー圧縮)(RoHC:Robust Header Compression)の場合のみ);ユーザーデータ伝達;再配列(reordering)及び複写検出(duplicatedetection)(PDCPよりも上位の層に伝達が要求される場合);PDCP PDUルーティング(分割ベアラー(split bearer)の場合);PDCPSDUの再転送;暗号化(ciphering)及び解読化(deciphering);PDCP SDUの廃棄;RLC AMのためのPDCP再確立及びデータの復旧(recovery);PDCP PDUの複製を遂行する。
制御平面のためのPDCPサブ層は、追加的にシーケンスナンバリング(Sequence Numbering);暗号化(ciphering)、解読化(deciphering)、及び完全性保護(integrityprotection);制御平面データの伝達;複製検出;PDCP PDUの複製を遂行する。
RRCにより無線ベアラーのための複製(duplication)が設定されるとき、複製されたPDCPPDUを制御するために追加的なRLC個体及び追加的な論理チャンネルが無線ベアラーに追加される。PDCPでの複製は同一のPDCP PDUを二回転送することを含む。一回目は元のRLC個体に伝達され、二回目は更なるRLC個体に伝達される。このとき、元のPDCPPDU及び該当複製本は、同一の転送ブロック(transportblock)に転送されない。互いに異なる二つの論理チャンネルが同一のMAC個体に属してもよく(CAの場合)、または互いに異なるMAC個体に属してもよい(DCの場合)。前者の場合、元のPDCPPDUと該当複製本が同一の転送ブロック(transportblock)に転送されないように保証するために、論理チャンネルマッピングの制限が用いられる。
5)SDAPサブ層は、i)QoSのフローとデータ無線ベアラーとの間のマッピング、ii)ダウンリンク及びアップリンクパケット内のQoSフロー識別子(ID)のマーキングを遂行する。
SDAPの単一のプロトコル個体が各個別のPDUセッション別に設定されるが、例外的に二重連結性(DC:Dual Connectivity)の場合、二つのSDAP個体が設定されることができる。
6)RRCサブ層は、AS(AccessStratum)及びNAS(Non−AccessStratum)に関するシステム情報のブロードキャスト;5GCまたはNG−RANにより開始されたページング(paging);UEとNG−RANとの間のRRC連結の確立、維持、及び解除(さらに、キャリア併合(carrieraggregation)の修正及び解除を含み、また、追加的にE−UTRANとNRとの間に、又はNR内での二重連結性(DualConnectivity)の修正及び解除をさらに含む);キー管理を含む保安機能;SRB及びDRBの確立、設定、維持、及び解除;ハンドオーバー及びコンテキストの伝達;UEセルの選択及び再解除並びにセルの選択/再選択の制御;RAT間の移動性を含む移動性機能;QoS管理機能、UE測定報告及び報告制御;無線リンク失敗の検出及び無線リンク失敗から回復;NASからUEへのNASメッセージの伝達及びUEからNASへのNASメッセージの伝達を遂行する。
ネットワークスライシング(Network Slicing)
5Gシステムは、ネットワークリソースとネットワーク機能を各サービスによって独立のスライス(slice)で提供するネットワークスライシング(Network Slicing)技術を導入した。
ネットワークスライシングが導入されることによって、各スライス別にネットワーク機能及びネットワークリソースの分離(Isolation)、独立管理(independent management)等を提供することができる。これによって、サービス、ユーザー等によって5Gシステムのネットワーク機能を選択して組み合わせることによって、サービス、ユーザー別に独立且つより柔軟なサービスを提供することができる。
ネットワークスライスは、アクセスネットワークとコアネットワークを論理的に統合したネットワークを指す。
ネットワークスライス(Network Slice)は、次の一つ以上を含むことができる:
−コアネットワーク制御平面及びユーザー平面機能
−NG−RAN
−非−3GPPアクセスネットワークへの非−3GPP相互動作機能(N3IWF:Non−3GPP InterWorking Function)
各ネットワークスライス別に支援される機能及びネットワーク機能の最適化が異なり得る。多数のネットワークスライスインスタンス(instance)が同一の機能を互いに異なるUEのグループに提供することができる。
一つのUEは、5G−ANを経由して一つ以上のネットワークスライスインスタンスに同時に連結されることができる。一つのUEは、最大8個のネットワークスライスにより同時にサービスを受けることができる。UEをサービングするAMFインスタンスは、UEをサービングする各ネットワークスライスインスタンスに属することができる。即ち、このAMFインスタンスは、UEをサービングするネットワークスライスインスタンスに共通し得る。UEをサービングするネットワークスライスインスタンスのCN部分はCNにより選択される。
一つのPDUセッションは、PLMN別に特定の一つのネットワークスライスインスタンスにのみ属する。互いに異なるネットワークスライスインスタンスは、一つのPDUセッションを共有しない。
一つのPDUセッションは、PLMN別に特定の一つのネットワークスライスインスタンスに属する。互いに異なるスライスが同一のDNNを用いるスライス−特定のPDUセッションを有し得るが、互いに異なるネットワークスライスインスタンスは一つのPDUセッションを共有しない。
単一のネットワークスライス選択補助情報(S−NSSAI:Single Network Slice Selection Assistance information)は、ネットワークスライスを識別する。各S−NSSAIは、ネットワークが特定のネットワークスライスインスタンスを選択するために用いられる補助情報である。NSSAIは、S−NSSAIの集合である。S−NSSAIは次を含む。
−スライス/サービスタイプ(SST:Slice/Service type):SSTは機能とサービスの側面で予想されるネットワークスライスの動作を示す。
−スライス区分子(SD:Slice Differentiator):SDは指示されたSSTを全て順守する潜在的な複数のネットワークスライスインスタンスからネットワークスライスインスタンスを選択するためのSSTを補完する選択的な情報である。
1)初期の接続時にネットワークスライスを選択
UEは、PLMN別にホームPLMN(HPLMN:Home PLMN)により設定NSSAI(Configured NSSAI)の設定を受けることができる。Configured NSSAIはPLMNに特定され、HPLMNは各Configured NSSAIが適用されるPLMNを指示する。
UEの初期連結時、RANはNSSAIを用いてメッセージを伝達すべき初期のネットワークスライスを選択する。このために、登録手続でUEはネットワークに要求NSSAI(RequestedNSSAI)を提供する。このとき、UEがネットワークにRequested NSSAIを提供するとき、所定のPLMN内のUEは、該当PLMNのConfigured NSSAIに属したS−NSSAIのみを用いる。
もし、UEがRANにNSSAIを提供しないか、または提供されたNSSAIによって適切なネットワークスライスをRANが選択できないとき、RANはデフォルト(Default)ネットワークスライスを選択することができる。
加入データは、UEが加入されたネットワークスライスのS−NSSAIを含む。一つ以上のS−NSSAIは、基本(default)S−NSSAIとしてマーキングされることができる。S−NSSAIが基本としてマーキングされると、UEが登録要求(Registration request)内でネットワークにどんなS−NSSAIも転送しなくても、ネットワークは関連したネットワークスライスでUEにサービスすることができる。
UEが成功裏に登録されると、CNは全体の許可NSSAI(Allowed NSSAI)(一つ以上のS−NSSAIを含む)を提供することによって、(R)ANに知らせる。また、UEの登録手続が成功裏に完了したとき、UEはこのPLMNのためのAllowed NSSAIをAMFから獲得することができる。
Allowed NSSAIは、このPLMNのためのConfiguredNSSA
Iに優先する。UEは、その後、サービングPLMN内のネットワークスライス選択関連手続のためのネットワークスライスに該当するAllowed NSSAI内のS
−NSSAIのみを用いる。
各PLMNにおいて、UEはConfigured NSSAI及;びAllowedNSSAI(存在する場合)を格納する。UEがPLMNのためのAllowed NSSAIを受信するとき、このPLMNのための以前に格納されたAllowed NSSAIをオーバーライド(override)する。
2)スライス変更
ネットワークは、ローカルポリシー、UEの移動性、加入情報変更等によって既に選択されたネットワークスライスインスタンスを変更することができる。即ち、UEのネットワークスライスのセットは、UEがネットワークに登録されている間、いつでも変更されることができる。また、UEのネットワークスライスのセットの変更は、ネットワークまたは特定の条件下のUEによって開始されることができる。
地域(local)ポリシー、加入情報変更及び/又はUEの移動性に基づき、ネットワークはUEが登録された、許可されるネットワークスライスのセットを変更することができる。ネットワークは、登録手続中にこのような変更を遂行することができ、または、登録手続をトリガーすることができる手続を用いて、支援されるネットワークスライスの変更をUEに通知することができる。
ネットワークスライスの変更時、ネットワークは新たなAllowed NSSAI及びトラッキング領域リスト(Tracking Area list)をUEに提供することができる。UEは、移動性管理手続(Mobility Management Procedure)によるシグナリングに新たなNSSAIを含ませて転送することによって、スライスインスタンスの再選択を誘発する。スライスインスタンスの変更によってこれを支援するAMFも変更されることができる。
UEがネットワークスライスがこれ以上用いることができない領域に進入すると、コアネットワークはPDUセッション解除手続を介して、これ以上用いることができないネットワークスライスに相応するS−NSSAIに対するPDUセッションを解除する。
これ以上用いることができないスライスに相応するPDUセッションが解除されるとき、UEはUEポリシーを用いて既存のトラフィックが他のスライスに属するPDUセッションを介してルーティングされることができるか否かを決定する。
用いられるS−NSSAIのセットの変更のために、UEは登録手続を開始する。
3)SMF選択
PCFはネットワークスライス選択ポリシー(NSSP:Network Slice Selection Policy)をUEに提供する。NSSPは、UEをS−NSSAIと連係させ、トラフィックがルーティングされるPDUセッションを決定するためにUEによって用いられる。
ネットワークスライス選択ポリシーは、UEのアプリケーション別に提供し、これは、UEアプリケーション別にS−NSSAIをマッピングすることができる規則を含む。AMFは、UEが伝達したSM−NSSAI及びDNN情報と共に、加入者情報、ローカル事業者ポリシー等を用いてPDUセッションの管理のためのSMFを選択する。
特定のスライスインスタンスのためのPDUセッションが確立されるとき、RANがスライスインスタンスの特定機能にアクセスできるように、CNはこのPDUセッションが属したスライスインスタンスに該当するS−NSSAIを(R)ANに提供する。
セッション管理(Session Management)
5GCは、PDU連結サービス(PDU Connectivity Service)、即ち、UEとデータネットワーク名称(DNN:Data Network Name)(またはアクセスポイント名称(APN:Access Point Name))により識別されるDN間にPDUの交換を提供するサービスを支援する。PDU連結サービスは、UEから要求時に確立されるPDUセッションを介して支援される。
各PDUセッションは、単一のPDUセッションタイプを支援する。即ち、PDUセッションの確立時、UEによって要求された単一のタイプのPDUの交換を支援する。次のようなPDUセッションタイプが定義される。IPバージョン4(IPv4:IP version4)、IPバージョン6(IPv6:IP version6)、イーサネット(Ethernet)、非構造化(unstructured)。ここで、UEとDNとの間に交換されるPDUのタイプは、5Gシステムで完全にトランスペアレント(transparent)である。
PDUセッションは、UEとSMFとの間にN1を介して交換されるNAS SMシグナリングを用いて(UEの要求時)確立され、(UE及び5GCの要求時)修正され、(UE及び5GCの要求時)解除される。アプリケーションサーバーからの要求時、5GCはUE内特定のアプリケーションをトリガーすることができる。UEはトリガーメッセージを受信すると、該当メッセージを識別されたアプリケーションに伝達し、識別されたアプリケーションは特定のDNNにPDUセッションを確立することができる。
SMFは、UEの要求がユーザー加入情報に従うか否かをチェックする。このため、SMFはUDMからSMFレベル加入データ(SMF level subscription data)を獲得する。このようなデータはDNN別に許可されたPDUセッションタイプを指示することができる:
多数のアクセスを介して登録されたUEは、PDUセッションを確立するためのアクセスを選択する。
UEは3GPPと非−3GPPアクセスとの間にPDUセッションを移動するために要求することができる。3GPPと非−3GPPアクセスとの間にPDUセッションを移動するための決定は、PDUセッション別に作られる。即ち、UEは他のPDUセッションが非−3GPPアクセスを用いる中に3GPPアクセスを用いたPDUセッションを有することができる。
ネットワークで転送されるPDUセッション確立の要求内で、UEはPDUセッション識別子(PDU Session Id(identity))を提供する。UEはまた、PDUセッションタイプ、スライシング(slicing)情報、DNN、サービス、及びセッションの連続性(SSC:Service and Session Continuity)モードを提供することができる。
UEは、同一のDNで、又は互いに異なるDNで、3GPPアクセスを経由して、及び/又は非−3GPPアクセスを経由して、多数のPDUセッションを同時に確立することができる。
UEは、互いに異なるUPF終端N6によりサービスされる同一のDNで多数のPDUセッションを確立することができる。
多数の確立されたPDUセッションを有するUEは、互いに異なるSMFによりサービスされることができる。
同一のUEに属した(同一または互いに異なるDNNで)互いに異なるPDUセッションのユーザー平面経路は、DNと接続(interfacing)したUPFとANとの間に完全に分離されることができる。
5Gシステムのアーキテクチャーは、セッション及びサービスの連続性(SCC:session and service continuity)を支援することで、UE内の互いに異なるアプリケーション/サービスの多様な連続性の要求事項を満たすことができる。5Gシステムは、互いに異なるSSCモードを支援する。PDUセッションアンカー(anchor)と関連したSSCモードは、PDUセッションが確立している間に変更されない。
−SSCモード1が適用されるPDUセッション場合、ネットワークはUEに提供される連続性のサービスを維持する。IPタイプのPDUセッションの場合、IPアドレスが維持される。
−SSCモード2が用いられる場合、ネットワークはUEに伝達される連続性のサービスを解除することができ、また、該当PDUセッションを解除することができる。IPタイプのPDUセッションの場合、ネットワークはUEに割り当てられたIPアドレスを解除することができる。
−SSCモード3が用いられる場合、ユーザー平面に対する変更はUEが分かるが、ネットワークはIEが連結性を失わないように保証する。より良いサービスの連続性を許可するために、以前の連結が終了する前に新たなPDUセッションアンカーポイントを介した連結が確立される。IPタイプのPDUセッションの場合、アンカーの再配置の間にIPアドレスは維持されない。
SSCモード選択ポリシーは、UEのアプリケーション(又はアプリケーショングループ)と関連したSSCモードのタイプを決定するために用いられる。運営者は、SSCモード選択ポリシーをUEに予め設定することができる。このポリシーは、UEがアプリケーション(またはアプリケーショングループ)と関連したSSCモードのタイプを決定するために使用されることができる一つまたはそれ以上のSSCモード選択ポリシー規則を含む。また、このポリシーは、UEの全てのアプリケーションに適用されることができる基本(default)SSCモード選択ポリシー規則を含むことができる。
UEが新たなPDUセッションを要求するときにSSCモードを提供すると、SMFは要求されたSSCモードを許諾するか、または要求されたSSCモードを加入情報及び/又は地域(local)設定に基づいて修正するか選択する。UEが新たなPDUセッションを要求するときにSSCモードを提供しないと、SMFは加入情報内に挙げられたデータネットワークのためのdefault SCモードを選択するか、またはSSCモードを選択するためのlocal設定を適用する。
SMFはUEにPDUセッションに対して選択されたSSCモードを知らせる。
移動性管理(Mobility Management)
登録管理(RM:Registration anagement)は、UE/ユーザ
ーをネットワークに登録(register)または登録−解除(de−register)するために、かつユーザーコンテキストをネットワーク内に確立するために用いられる。
1)登録管理
UE/ユーザーは、登録を要求するサービスを受けるために、ネットワークに登録する必要がある。一度登録された後、適用可能であれば、UEは周期的に接近可能(reachable)を維持するために(周期的な登録アップデート)、または移動時(移動性登録アップデート)、または自身の能力をアップデートしたり、プロトコルパラメータを再交渉するためにネットワークに自身の登録をアップデートすることができる。
最初の登録手続は、ネットワークアクセス制御機能(Network Access Control function)の実行(即ち、UDM内の加入プロファイルに基づいたユーザー認証及びアクセス認証)を含む。登録手続の結果として、サービングAMFの識別子がUDM内に登録される。
図13は、本発明が適用されることができるRM状態のモデルを例示する。特に、図10(a)は、UE内のRM状態のモデルを示し、図13(b)はAMF内のRM状態のモデルを示す。
図13を参照すると、選択されたPLMN内のUEの登録状態を反映するためにUE及びAMF内でRM−DEREGISTERED及びRM−REGISTEREDの二つのRM状態が使用される。
RM−DEREGISTERED状態で、UEはネットワークに登録されない。AMF内のUEコンテキストは、UEに対する有効な位置またはルーティング情報が維持されず、よって、UEはAMFにより接近可能(reachable)ではない。しかし、例えば、毎登録手続の間に認証手続が遂行されることを防止するために、一部のUEコンテキストは、依然としてUE及びAMF内に格納されることができる。
RM−DEREGISTERED状態で、UEが登録を要求するサービスを受ける必要があると、UEは最初の登録手続を用いて選択されたPLMNに登録を試みる。または、最初の登録時に登録拒絶(Registration eject)を受信すると、UEはRM−DEREGISTERED状態で残る。反面、登録承認(Registration Accept)を受信するとき、UEはRM−REGISTERED状態で進入する。
RM−DEREGISTERED状態で、適用可能であるとき、AMFは登録承認(Registration ccept)をUEに転送することによって、UEの最初の登録を承認し、RM−REGISTERED状態で進入する。または、適用可能であるとき、登録拒絶(Registration eject)をUEに転送することによって、UEの最初の登録を拒絶する。
RM−REGISTERED状態で、UEはネットワークに登録される。RM−REGISTERED状態で、UEはネットワークに登録を要求するサービスを受けることができる。
RM−REGISTERED状態で、現在のサービングセルのトラッキング領域識別子(TAI:Tracking Area Identity)がネットワークからUEが受信していたTAIのリスト内になければ、UEの登録を維持してAMFがUEにページングすることができるように、UEは移動性登録アップデート手続(mobility Registration Updateprocedure)を遂行する。または、UEが依然として活動(active)状態であるとネットワークに知らせるために、UEは周期的なアップデートタイマーの満了によって、トリガーされた周期的な登録アップデート手続(periodic Registration Update procedure)を遂行する。または、自身の能力情報をアップデートしたり、ネットワークとプロトコルパラメータを再交渉するために、UEは登録アップデート手続(Registration Update procedure)を遂行する。または、UEがこれ以上PLMNに登録される必要がないとき、UEは登録−解除手続(Deregistration rocedure)を遂行し、RM−DEREGISTERED状態で進入する。UEは、いつでもネットワークから登録−解除(deregister)を決定することができる。または、UEは登録拒絶(Registration eject)のメッセージ、登録解除(Deregistration)のメッセージを受信するとき、またはどんなシグナリングの開始なく、ローカル登録解除(local eregistration)手続を行うとき、RM−DEREGISTERED状態で進入する。
−RM−REGISTERED状態で、UEがこれ以上PLMNに登録される必要がないとき、AMFは登録−解除手続(Deregistration rocedure)を遂行し、RM−DEREGISTERED状態で進入する。AMFはいつでもUEの登録−解除(deregister)を決定することができる。または、暗黙的な登録−解除タイ(Implicit Deregistration timer)が満了した後、AMFはいつでも暗黙的な登録−解除(Implicit eregistration)を遂行する。AMFは、暗黙的な登録−解除(Implicit Deregistration)後にRM−DEREGISTERED状態で進入する。または、通信の終端(end)で登録解除(deregistraion) を遂行するために交渉していたUEのために地域登録解除(local deregistration)を遂行する。AMFは、地域登録解除(local deregistration)後にRM−DEREGISTERED状態で進入する。または、適用可能であるとき、AMFは、UEから登録アップデート(Registration pdate)を承認または拒絶する。AMFは、UEから登録アップデート(Re istration Update)を拒絶するとき、UE登録を拒絶することができる。
登録領域の管理は、UEに登録領域を割り当て、及び再度割り当てる機能を含む。登録領域は、アクセスタイプ(即ち、3GPPアクセスまたは非−3GPPアクセス)別に管理される。
UEが3GPPアクセスを介してネットワークに登録されるとき、AMFはUEにTAIリスト内のトラッキング領域(TA:TrackingArea)のセットを割り当てる。
AMFが登録領域を割り当てるとき(即ち、TAIリスト内TAのセット)、AMFは多様な情報(例えば、移動性パターン及び許容された/非許容された領域等)を考慮することができる、サービング領域として全体PLMN(whole PLMN,all PLMN)を有するAMFは、MICOモードであるUEに登録領域として全体PLMNを割り当てることができる。
5Gシステムは、単一のTAIリスト内の互いに異なる5G−RATを含むTAIリストの割り当てを支援する。
UEが非−3GPPアクセスを介してネットワークに登録されるとき、非−3GPPアクセスのための登録領域は、固有の予約されたTAI値(即ち、非−3GPPアクセスに専用された)に該当する。従って、5GCへの非−3GPPアクセスのための固有のTAが存在し、これをN3GPP TAIと指称する。
TAIリストを生成するとき、AMFはTAIリストが転送されたアクセスに適用可能なTAIのみを含ませる。
2)連結管理
連結管理(CM:Connection Management)は、UEとAMFとの間のシグナリング連結を確立及び解除するために用いられる。CMはN1を介したUEとAMFとの間のシグナリング連結を確立及び解除する機能を含む。このシグナリング連結は、UEとコアネットワークとの間にNASシグナリング交換を可能なようにするために用いられる。このシグナリング連結は、UEとANとの間のUEのためのANシグナリング連結及びANとAMFとの間のUEのためのN2連結の全てを含む。
図14は、本発明が適用されることができるCM状態のモデルを例示する。特に、図11(a)は、UE内のCM状態の遷移を示し、図14(b)は、AMF内のCM状態の遷移を示す。
図14を参照すると、AMFとのUEのNASシグナリング連結を反映するためにCM−IDLE及びCM−CONNECTEDの二つのCM状態が使用される。
CM−IDLE状態内のUEは、RM−REGISTERED状態であり、N1を介したAMFと確立されたNASシグナリング連結を有さない。UEは、セルの選択、セルの再選択、及びPLMNの選択を遂行する。
CM−IDLE状態内のUEに対するANシグナリング連結、N2連結、及びN3連結が存在しない。
−CM−IDLE状態で、UEはMICOモードでなければ、サービス要求手続(service request procedure)を遂行することによって、ページングに応答する(受信した場合)。または、UEが転送すべきアップリンクシグナリングまたはユーザーデータを有するとき、サービス要求手続(service request procedure)を遂行する。または、ANシグナリング連結がUEとANとの間に確立される毎に、UEはCM−CONNECTED状態で進入する。または、最初のNASメッセージ(Initial NAS message)(登録要求(Registration Request)、サービス要求(Service Request)または登録−解除要求(Deregistration Request))の転送は、CM−IDLE状態からCM−CONNECTED状態で遷移を開始する。
CM−IDLE状態で、UEがMICOモードでなければ、AMFがUEに転送されるシグナリングまたは端末−終端(mobile−terminated)データを有するとき、ページング要求(PagingRequest)をUEに転送することによって、ネットワークによりトリガーされたサービス要求手続(network triggered service request procedure)を遂行する。ANとAMFとの間の該当UEに対するN2連結が確立される毎に、AMFはCM−CONNECTER状態で進入する。
CM−CONNECTED状態であるUEは、N1を介してAMFとのNASシグナリング連結を有する。
CM−CONNECTED状態で、ANシグナリング連結が解除される毎にUEはCM−IDLE状態で進入する。
−CM−CONNECTED状態で、UEのためのN2シグナリングの連結及びN3連結が解除される毎にAMFはCM−IDLE状態で進入する。
−NASシグナリング手続が完了するとき、AMFはUEのNASシグナリング連結を解除するように決定することができる。ANシグナリング連結の解除が完了するとき、UE内のCM状態はCM−IDLEに変更される。N2コンテキスト解除手続が完了するとき、AMF内のUEのためのCM状態はCM−IDLEに変更される。
AMFは、UEがコアネットワークから登録−解除(de−register)するまでUEをCM−CONNECTED状態で維持させることができる。
CM−CONNECTED状態であるUEは、RRC非活性(RRC Inactive)状態であり得る。UEがRRC Inactive状態であるとき、UEの接近可能性(reachability)は、コアネットワークからの補助情報を用いてRANにより管理される。また、UEがRRC Inactive状態であるとき、UEページングはRANにより管理される。さらに、UEがRRC Inactive状態であるとき、UEはUEのCN及びRAN識別子を用いてページングをモニタする。
RRC Inactive状態は、NG−RANに適用される(即ち、5G CNに連結されるNR及びE−UTRAに適用される。)。
ネットワークの設定に基づき、UEをRRC Inactive状態で切り換えるか否かに対するNG−RANの決定を補助するために、AMFは補助情報をNG−RANに提供する。
RRC Inactive補助情報は、RRC Inactive状態中にRANページングのためのUE特定DRX(Discontinuous Reception)値、且つUEに提供される登録領域を含む。
CN補助情報は、N2活性化(activation)中に(即ち、登録、サービス要求、経路スイッチ中に)サービングNG RANノードに提供される。
N2及びN3リファレンスポイントの状態は、RRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態で進入するUEにより変更されない。RRC Inactive状態であるUEはRAN通知領域を知っている。
UEがRRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態であるとき、UEはアップリンクデータ待機(pending)、端末開始(Mobilein itiated)シグナリング手続(即ち、周期的な登録アップデート)、RANページングに対する応答またはUEがRAN通知領域を外れていることをネットワークへの通知によってRRC連結を再開(resume)することができる。
UEが同一のPLMN内の互いに異なるNG−RANノードで連結が再開されると、UE ASコンテキストは、以前(old)のNG RANノードから回収され、手続はCNに向かってトリガーされる。
UEがRRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態であるとき、UEはGERAN/UTRAN/EPSにセル選択を遂行し、アイドルモード手続に従う。
また、RRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態であるUEは、CM−IDLEモードで進入し、次のような場合に関連するNAS手続に従う。
−RRC再開手続が失敗する場合、
−RRC Inactiveモード内で解決できない失敗のシナリオ内でUEのCM−IDLEモードへの移動が要求される場合。
NASシグナリング連結管理は、NASシグナリング連結を確立及び解除する機能を含む。
NASシグナリング連結確立の機能は、CM−IDLE状態であるUEのNASシグナリング連結を確立するためにUE及びAMFにより提供される。
CM−IDLE状態であるUEがNASメッセージを転送する必要があるとき、UEはAMFへのシグナリング連結を確立するために、サービス要求(Service Request)または登録(registration)手続を開始する。
UEの選好度、UE加入情報、UE移動性パターン、及びネットワーク設定に基づき、AMFはUEがネットワークから登録−解除(de−register)するまでNASシグナリング連結を維持することができる。
NASシグナリング連結の解除手続は、5G(R)ANノードまたはAMFにより開始される。
UEがANシグナリング連結が解除されることを感知すると、UEはNASシグナリング連結が解除されたと判断する。AMFがN2コンテキストが解除されたと感知すると、AMFはNASシグナリング連結が解除されたと判断する。
3)UE移動性制限(Mobility Restriction)
移動性制限は、5Gシステム内UEのサービスアクセスまたは移動性制御を制限する。移動性制限機能は、UE、RAN、及びコアネットワークにより提供される。
移動性制限は3GPPアクセスにのみ適用され、非−3GPPアクセスには適用されない。
CM−IDLE状態、及びRRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態で、移動性制限はコアネットワークから受信された情報に基づいてUEにより遂行される。CM−CONNECTED状態で、移動性制限はRAN及びコアネットワークにより遂行される。
CM−CONNECTED状態で、コアネットワークはRANに移動性制限のためのハンドオーバー制限リスト(Handover Restriction List)として提供する。
移動性制限は、次のようにRAT制限、禁止された領域(Forbidden area)及びサービス領域制限を含む:
−RAT制限:RAT制限は、UEのアクセスが許可されない3GPPRATと定義される。制限されたRAT内のUEは、加入情報に基づいてネットワークとのどんな通信を開始するように許可されない。
−禁止された領域:所定のRAT下の禁止された領域内で、UEはUEは加入情報に基づいてネットワークとのどんな通信を開始するように許可されない。
−サービス領域制限:UEが次のようにネットワークとの通信を開始することができるか、または開始することができない領域を定義する:
−許可された領域(Allowed area):所定のRAT下の許可された領域内で、UEは、加入情報によって許可されると、ネットワークとの通信を開始するように許可される。
−許可されていない領域(Non−allowed area):所定のRAT下の許可されていない領域内で、UEは、加入情報に基づいてサービス領域が制限される。UE及びネットワークは、サービス要求(Service Request)またはユーザーサービスを獲得するための(CM−IDLE及びCM−CONNECTED状態のすべて)のセッション管理シグナリングを開始するように許可されない。UEのRM procedureはAllowedarea と同一である。許可されていない領域内のUEは、コアネットワークのページングにサービス要求(Service Request)として応答する。
所定のUEにおいて、コアネットワークは、UE加入情報に基づいてサービス領域制限を決定する。選択的に、許可された領域は、PCFにより精巧に調整(fine−tuned)(例えば、UE位置、永久的な機器識別子(PEI:Permanent EquipmentIdentifier)、ネットワークポリシー等に基づいて)されることができる。サービス領域制限は、例えば、加入情報、位置、PEI及び/又はポリシーの変更により変更されることができる。サービス領域制限は、登録(Registration)手続中にアップデートされることができる。
UEがRAT制限、禁止された領域、許可された領域、許可されていない領域またはこれらの組み合わせの間に重なる領域を有すると、UEは次のような優先順位によって進行する:
−RAT制限の評価は、どんな他の移動性制限の評価よりも優先する;
−禁止された領域の評価は、許可された領域及び許可されていない領域の評価よりも優先する;及び
−許可されていない領域の評価は、許可された領域の評価よりも優先する。
4)端末開始連結専用(MICO:Mobile Initiated Connection Only)モード
UEは、最初の登録、又は登録アップデート中にMICOモードの選好(preference)を指示することができる。AMFは、Local設定、UEが指示したpreference、UE加入情報、及びネットワークポリシーまたはこれらの組み合わせに基づいてMICOモードがUEに許可されるか否かを決定し、登録手続中にUEに知らせる。
UE及びコアネットワークは、次の登録シグナリングでMICOモードを再開始(re−initiate)または終了(exit)する。MICOモードが登録手続内で明確に指示されず登録手続が成功裏に完了すると、UE及びAMFはMICOモードを用いない。即ち、UEは一般のUEとして動作し、ネットワークも該当UEは一般のUEとして取り扱う。
AMFは、登録手続中にUEに登録領域を割り当てる。AMFがUEにMICOモードを指示すると、登録領域はページング領域のサイズに制限されない。AMFサービング領域が全体のPLMNであれば、AMFはUEに「全てのPLMN」の登録領域を提供することができる。この場合、移動性による同一のPLMNへの再登録は適用しない。MICOモードであるUEに移動性制限が適用されると、AMFは許可された領域/許可されていない領域にUEに割り当てる。
AMFがUEにMICOモードを指示すると、AMFはUEがCM−IDLE状態である間には常に接近可能ではないと(unreachable)と見なす。AMFは、MICOモードであり、CM−IDLE状態である該当UEに対するダウンリンクデータ伝達のためのどんな要求も拒絶する。AMFは、また、NASを介したSMS、位置サービス等のようなダウンリンクの伝達(transport)を遅延させる。MICOモード内のUEは、UEがCM−CONNECTEDモードであるときのみ、端末終端(mobileterminated)データまたはシグナリングのために接近可能である(reachable)。
MICOモードであるUEがCM−CONNECTEDモードに切り換えるとき、mobile terminatedデータ及び/又はシグナリングを直ちに伝達することができるように、AMFはペンディングデータ指示(Pending Data indication)をRANノードに提供することができる。RANノードがこの指示を受信すると、RANノードはユーザー非活動性(inactivity)を決定するときにこの情報を考慮する。
MICOモードであるUEはCM−IDLE状態の間にページングを聴取する必要がない。MICOモードであるUEが次のような理由の一つにより、CM−IDLEからCM−CONNECTEDモードへの切り換えを開始するまで、UEはCM−IDLE状態内でどんなAS手続を中断することができる:
−UE内の変更(例えば、設定変更)がネットワークへの登録アップデートを要求する場合
- 周期的な登録タイマーが満了する場合
−MO(Mobile Originating)データがペンディング(pending)である場合
−MOシグナリングがペンディング(pending)である場合
サービスの品質(QoS:Quality of Service)モデル
Qosとは、多様なトラフィック(メール、データ転送、音声、映像)を各々の性格によってユーザーに円滑なサービスを伝達するための技術である。
5GQoSモデル(model)は、フレームワークベースのQoSフロー(flow)を支援する。5G QoSmodelは、保証されたフロービットレート(GFBR:Guaranteed Flow Bit Rate)を要求するQoSフロー及びGFBRを要求しないQoSフローを全て支援する。
QoSフローは、PDUセッションでQoS区別のための最も精密な単位(finest granularity)である。
QoSフロー識別子(QFI:QoSフローID)は、5Gシステム内でQoSフローを識別するために用いられる。QFIは、PDUセッション内で固有である。ODUセッション内の同一のQFIを有するユーザー平面トラフィックは、同一のトラフィック伝達の処理(例えば、スケジューリング、承認臨界値(admissionthreshold)等)を受信する。QFIは、N3(及びN9)上でカプセル化ヘッダー(encapsulationheader)内で伝達される。QFIは互いに異なるペイロードのタイプのPDU(即ち、IPパケット、unstructuredパケット、イーサネットフレーム)に適用されることができる。
ただし、本明細書では、説明の便宜のために、「QoS」と「QoSフロー」を混用して使用する。従って、本明細書での「QoS」は「QoSフロー」を意味するか、または「QoS」は「QoSフロー」を意味するものと解釈され得る。
5Gシステム内で、QoSフローは、PDUセッションの確立(establishment)またはQoSフローの確立/変更(modification)時にSMFによって制御されることができる。
適用可能な場合、全てのQoSフローは、次のような特徴を有する:
−予めANに設定されるか、またはN2リファレンスポイントを介してSMFからAMFを経てANに提供されるQoSプロファイル;
−N1リファレンスポイントを介してAMFを経てSMFからUEに提供された一つ以上のネットワーク−提供のQoS規則及び/又は一つ以上のUE導出(derived)QoS規則
−N4リファレンスポイントを介してSMFからUPFに提供されたSDF分類およびQoS関連の情報(例えば、セッション−AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate))。
QoSフローは、QoSプロファイルによって、「保証されたビットレート (GBR:Guaranteed Bit Rate)」または「保証されていないビットレート(Non−GBR:Non−Guaranteed BitRate)」にな
ることができる。QoSフローのQoSプロファイルは、次のようなQoSパラメータを含む:
i)それぞれのQoSフローに対し、QoSパラメータは、次を含むことができる:
−5G QoSの指示子(5QI:5G QoS Indicator):5QIは、5G QoSの特徴(即ち、QoSフローのための制御QoS伝達取り扱いアクセスノード−特定のパラメータ、例えば、スケジューリングの加重値、承認臨界値、キュー管理臨界値、リンク層のプロトコル設定など)を参照するためのスカラーである。
−割り当て及び保有の優先順位(ARP:Allocation and Retention Priority):ARPは、優先順位レベル、先取り(pre−emption)能力、及び先取りの脆弱性(vulnerability)を含む。優先順位レベルは、リソース要求の相対的な重要性を定義する。これは、リソースが制限された場合、新たなQoSフローが受け入れ可能か拒絶される必要があるかを決定するために用いられ、また、リソースが制限された間に、既存のQoSフローがリソースを先取りするか否かを決定するために用いられる。
ii)また、各GBR QoSフローの場合にのみ、QoS、パラメータは、 さらに次を含むことができる:
−GFBR−アップリンク及びダウンリンク;
−最大フロービットレート(MFBR:Maximum Flow Bit Rate)−アップリンク及びダウンリンク;及び
−通知制御(Notification control)。
iii)Non−GBR QoSフローの場合にのみ、QoSパラメータは、さらに以下を含むことができる:Reflective QoS属性(RQA:Reflective QoS Attribute)
次のようなQoSフローを制御する方法が支援される:
1)non−GBR QoSフローの場合:標準化された5QIまたは予め設定された5QIが用いられる場合、前記5QI値はQoSフローのQFIとして用いられ、基本ARPがANに予め設定される;
2)GBR QoSフローの場合:標準化された5QIまたは予め設定された5QIが用いられる場合、前記5QI値は、QoSフローのQFIとして用いられる。基本ARPは、PDUセッションの確立時にRANに転送され、NG−RANが用いられる毎にPDUセッションのUP(User Plane)が活性化される;
3)GBRおよびnon−GBR QoSフローの場合:割り当てられたQFIが用いられる。5QI値は、規格化、予め設定または非規格化されることができる。QoSフローのQoSプロファイル及びQFIはPDUセッションの確立時またはQoSフローの確立/変更時にN2を介して(R)ANに提供されることができ、NG−RANが用いられる毎にPDUセッションのUP(User Plane)が活性化される。
UEは、QoS規則に基づいて、ULユーザー平面トラフィックのマーキング及び分類(即ち、QoSフローに対するULトラフィックの連係(association))を遂行することができる。このような規則は、明示的にUEに提供されるか(PDUセッションの確立またはQoSフローの確立時)、UEに予め設定されているか、またはreflective QoSを適用することにより、UEによって暗示的に導出されることができる。
QoS規則は、PDUセッション内で固有のQoS規則識別子、関連したQoSフローのQFI、一つ以上のパケットフィルタおよび優先順位値(precedence value)を含むことができる。さらに、割り当てられたQFIに対して、QoS規則は、UEに関連したQoS.パラメータを含むことができる。同一のQoSフロー(即ち、同一のQFIを有する)に関連したQoS規則が一つ以上存在することができる。
基本(default)QoS規則は、全てのPDUセッションに必要であり得る。基本QoS規則は、パケットフィルタを含まないことがあるPDUセッションの唯一のQoS規則であり得る(この場合、最も高い優先順位値(即ち、最も低い優先順位)が用いられなければならない)。万が一、基本QoS規則がパケットフィルタを含まなければ、基本QoS規則は、PDUセッションで他のQoS規則とマッチしないパケットの処理を定義する。
SMFはSDFのQoS及びサービスの要件事項に応じて、QoSフローに対するSDF間のバインディング(binding)を遂行する。SMFは、新たなQoSフローに対してQFIを割り当て、PCFによって提供された情報から新たなQoSフローのQoSパラメータを導出する。適用可能な場合、SMFは(R)ANにQoSプロファイルと共にQFIを提供することができる。SMFはSDFの優先’順位、QoS関連情報及び対応するパケットマーキング情報(即ち、QFI、DSCP(Differentiated Services Code Point)値、及び選択的にUPFに対するreflectiveQoS指示を用いて、ユーザー平面トラフィックの分類、帯域幅の適用及びマーキングを可能にする)と共にSDFテンプレート(即ち、PCFから受信されたSDFと関連したパケットフィルタのセット)を提供する。適用可能な場合、SMFは、QoSフローのQFIを追加したPDUセッション内で固有のQoS規則識別子を割り当て、SDFテンプレートのUL部分に対するパケットフィルタを設定し、SDF優先順位に対してQoS規則の優先順位を設定することにより、PDUセッションに対するQoS規則を生成する。QoS規則は、ULユーザー平面トラフィックの分類およびマーキングを可能にするUEに提供される。
図15は、本発明の一実施例に係るQoSフローのための分類及びユーザー平面マーキング、QoSフローのANリソースへのマッピングを例示する。
1)ダウンリンク
SMFは毎QoSフローのためのQFIを割り当てる。また、SMFはPCFによって提供された情報からQoSパラメータを導出する。
SMFは、QoSフローのQoSパラメータを含むQoSプロファイルと共にQFIを一緒に(R)ANに提供する。また、PDUセッションまたはQoSフローが確立されるとき、N2を介してQoSプロファイルとしてQoSフローのQoSパラメータが(R)ANに提供される。また、NG−RANが用いられる毎に、ユーザー平面は活性化される。また、non−GBR QoSフローのためにQoSパラメータは、(R)ANに予め設定されることができる。
また、UPFがダウンリンクユーザ平面パケットの分類及びマーキングを遂行することができるように、SMFはSDF選好(precedence)と該当QFIと共にSDFtemplate(即ち、PCFから受信したSDFと関連したパケットフィルタのセット)をUPFに提供する。
ダウンリンク流入データパケットは、SDF選好(precedence)(追加的にN4シグナリングの開始なく)によるSDFテンプレートに基づいて分類される。CNはQFIを用いたN3(およびN9)ユーザー平面マーキングを介してQoSフローに属するユーザー平面トラフィックを分類する。ANは QoSフローをANリソース(即ち、3GPP RANの場合DRB)にバインディング(bind)する。このとき、QoSフローとANリソースとの間の関係は、1:1に制限されない。UEがQFIを受信できるようにQoSフローをDRBにマッピングするために必要なANリソースを設定することは、ANにかかっている(また、reflective QoSが適用されることができる)。
万が一、マッチングが発見されず、全てのQoSフローが一つ以上のDLパケットフィルタと関連する場合、UPFはDLデータパケットを廃棄することができる。
ダウンリンクトラフィックを処理するのに適用される特徴は、以下の通りである:
−UPFはSDFテンプレートに基づいて、ユーザー平面トラフィックを QoSフローにマッピングする。
−UPFは、セッション−AMBRの施行を遂行し、充電を支援するためにPDUカウンティングを行う。
−UPFは5GCと(A)ANとの間の単一のトンネルでPDUセッションのPDUを転送することができ、UPFはQFIをカプセル化ヘッダーに含ませることができる。
−UPFは、ダウンリンクで転送レベルパケットマーキングを遂行する(例えば、外部(outer)のIPヘッダーにDiffServコードを設定する)。転送レベルパケットマーキングは、5QI及び関連したQoSフローの ARPをベースとする。
−(R)ANは、ダウンリンクパケットと関連したN3トンネルを考慮して、QFI及び関連の5GQoS特性及びパラメータに基づいて、QoSフローからのPDUをアクセス−特定のリソースにマッピングする。
−万が一、reflective QoSが適用される場合、UEは、新たなderived QoS規則(または「UE derived QoS規則」と指称可能)を生成することができる。Derived QoS規則内のパケットフィルタは、DLパケット(即ち、DLパケットのヘッダー)から導出されることができ、derivedQoS規則のQFIはDLパケットのQFIに応じて設定されることができる。
2)アップリンク
SMFは、QoS規則識別子を割り当て、QoSフローのQFIを追加し、SDF templateのアップリンク部分にパケットフィルタをセッティングし、SDF precedenceにQoS規則precedenceをセッティングすることで、PDUセッションのためのQoS規則を生成する。 UEが分類及びマーキングを遂行することができるように、SMFは、QoS規則をUEに提供することができる。
QoS規則は、QoS規則識別子、QoSフローのQFI、一つまたはそれ以上のパケットフィルタ、及び選好値(precedencevalue)を含む。同一のQFI(即ち、同一のQoSフロー)と一つ以上のQoS規則が関連することができる。
基本QoS規則は、毎PDUセッションに要求される。基本QoS規則は、パケットフィルタを含まない(この場合、最も高いprecedencevalue(即ち、最も低い優先順位(priority))が用いられる)PDUセッションのQoS規則である。基本QoS規則がパケットフィルタを含まないと、基本QoS規則は、PDUセッション内のどんな他のQoS規則ともマッチされないパケットの処理を定義する。
UEは、アップリンクユーザ平面トラフィックの分類およびマーキングを行う。即ち、QoS規則に基づいてアップリンクトラフィックをQoSフローに連係させる。この規則は、N1を介して明示的にシグナリングされてもよく(PDUセッションの確立時またはQoSフローの確立時)、またはUE内に予め設定されてもよく、または反映されるQoSからUEによって暗黙的に導出されてもよい。
ULで、UEはマッチングQoS規則(即ち、パケットフィルタがULパケットとマッチング)が発見されるまでQoS規則の優先順位値(precedencevalue)に基づいて(即ち、precedencevalueが増加される順序に)QoS規則のパケットフィルタに対してULパケットを評価する。UEは、相応するマッチングQoS規則でのQFIを用いて、ULパケットをQoSの流れにバインディングする。UEは、QoSフローをANリソースにバインディン(bind)する。
万が一、マッチングが発見されず、基本QoS規則が一つ以上のULパケットフィルタが含んでいる場合、UEは、ULデータパケットを廃棄することができる。
アップリンクトラフィックを処理するのに適用される特徴は、以下の通りである:
−UEは、ULユーザー平面トラフィックとQoSフローとの間のマッピングを決定するために格納されたQoS規則を使用することができる。UEは、ULPDUをマッチングパケットフィルタを含むQoS規則のQFIにマーキングし、前記ULPDUをRANによって提供されたマッピングをベースにQoSフローのための対応するアクセスの特定リソースを用いて転送することができる。
−(R)ANは、UPFに対してN3トンネルを介してPDUを転送する。ULパケッ
トが(R)ANからCNを通過するとき、(R)ANは、QFIをULPDUのカプセル化ヘッダーに含ませ、N3トンネルを選択する。
−(R)ANは、アップリンクで転送レベルパケットマーキングを遂行することができ、転送レベルパケットマーキングは、5QI及び連係したQoSフローの ARPに基づくことができる。
−UPFは、UL PDUのQFIが、UEに提供されるか、UEによって暗示的に導出された(例えば、reflective QoSの場合)QoS規則と整列されるかを確認する。
−UPFは、セッション−AMBF施行を遂行し、充電のためのパケットをカウンティングする。
UL分類子(classifier)PDUセッションの場合、UL分類子機能を支援するUPFにULおよびDLセッション−AMBRが施行されなければならない。また、DLセッション−AMBRは、N6インターフェースを終端する全てのUPFで別に施行されなければならない(即ち、UPF間の相互作用(interaction)を必要としない)。
マルチホームPDUセッションの場合、分岐点の機能を支援するUPFにULおよびDLセッション−AMBRが適用される。また、DLセッション−AMBRは、N6インターフェースを終端する全てのUPFで別に施行されなければならない(即ち、UPF間の相互作用(interaction)を必要としない)。
(R)ANは、non−GBRQoSフロー別にULおよびDLで最大のビットレート(UE−AMBR)の制限を施行しなければならない。UEは、セッション−AMBRを受信すると、セッション−AMBRを用いてnon−GBRトラフィックのためのPDUセッションベースのULレート制限を遂行しなければならない。PDUセッション当たりレート制限の施行は、保証されたフロービットレートを要求しないフローに適用する。SDF当たりMBRは、GBR QoSフローに義務的(mandatory)であるが、non−GBR QoSフローに対しては、選択的(optional)である。MBRはUPFで施行される。
非構造的(unstructured)PDUに対するQoS制御は、PDUセッションレベルで遂行される。PDUセッションが非構造的PDUの転送のためにセットアップされるとき、SMFはPDUセッションのいずれか(any)のパケットに適用されるQFIをUPF及びUEに提供する。
GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity)
GUTIの目的は、EPSでUEまたはユーザーの恒久的な識別を露出せず、UEの明確な(unambiguous)識別を提供するためである。GUTIはMMEとネットワークを識別するために使用することもできる。GUTIはEPSでネットワークとUEとの間のシグナリングの間に、ネットワーク、およびUEによってUEの識別を確立(establish)するために使用することができる(3GPP TS 23.401 [72]参照)。
GUTIには下記のような2つの主要なコンポーネントがある。
一つは、GUTIを割り当てたMMEを一意に識別するための要素;と
- 他の一つは、GUTIを割り当てたMME内でUEを一意に識別するための要素。
MME内でUEは、M(MME)-TMSI(Temporary mobile subscriber identity)によって識別されなければならない。
GUMMEI(globally unique MME identifier)は、MCC(mobile country code)、MNC(mobile network code)とMMEI(MME identifier)から構成されることもできる。
MMEIはMMEグループID(MMEGI)とMMEコード(MMEC)から構成されることもできる。
GUTIはGUMMEIとM-TMSIに構成されることもできる。
ページングの目的のために、端末は、S-TMSIにページングされることもできる。S-TMSIはMMECとM-TMSIで構成されることもできる
オペレータは、MMECがMMEプールエリア内で一意であるを保証する必要があり、重複するプール領域を使用している場合は、重畳するMMEプールエリア内で一意であることを保証しなければならない。
一部のネットワーク共有の場合には、3GPP TS 23.251 [101]で説明したようにMMECとNRI値が共有オペレータ間で調整(coordinate)されるべきである。共有されたGERAN/UTRANネットワークでCS(circuit-switched)/PS(packet-switched)の調整(coordination)を達成するために、GUTIに含まれているMMECはUEをサービスするCSオペレータを識別するために設定されることもできる。
GUTIは、加入者識別機密性(confidentiality)を支援し、短縮されたS-TMSIフォーマットでより効率的な無線シグナリング手順(例えば、ページングおよびサービス要求)を可能にするため使用することができる。
GUTIのフォーマットとサイズは以下の通りである。
<GUTI> = <GUMMEI> <M-TMSI」、
<GUMMEI> = <MCC> <MNC> <MME識別子>
<MME識別子> = <MMEグループID> <MMEコード>
MCC、MNCは、既存の3GPPシステムと同じフィールドサイズを持つ必要がある。
M-TMSIは32ビットの長さを持つことができる。
MMEグループIDは、16ビットの長さを持つことができる。
MMEコードは、8ビットの長さである必要がある。
E-UTRAN対UTRAN IuモードインターRATハンドオーバー
1.予備条件(Pre-conditions):
-UEは、ECM-CONNECTED状態(E-UTRANモード)にある。
-UEへの緊急ベアラサービスが進行中の場合は、ハンドオーバー制限リストとは独立して、ターゲットRNCへのハンドオーバーが実行される。SGSNは、実行段階でルーティング領域の更新の一部としてハンドオーバーが制限領域にあることを確認し、制限領域にあるなら、SGSNは、非-緊急PDPコンテキストを無効にする。
-UEへの緊急ベアラサービスが進行中の場合は、ソースMMEはUEのCSG加入(subscription)とは独立して、ターゲットCSGセルのハンドオーバーを評価する。ハンドオーバーがUEが加入されていないCSGセルへのものであれば、ターゲットRNCは、緊急ベアラのみを受け入れ、ターゲットSGSNは、ターゲットRNCによって受け入れられていない非-緊急PDPコンテキストを無効にする。
2.準備段階(Preparation phase)
図16は、本発明に適用することができるE-UTRAN対UTRAN IuモードインターRAT HO(Handover)の準備段階を例示したフローチャートである。
1.ソースeNodeBは、ターゲットアクセスネットワークであるUTRAN IuモードへのインターRATハンドオーバーを開始することを決定する。この時点で、アップリンクとダウンリンクのユーザデータの両方は、UEとソースeNodeBとの間のベアラ、ソースeNodeB、サービングGWとPDN GWとの間のGTPトンネルを通じて送信される。
UEが進行中の緊急ベアラサービスを持っている場合は、ソースeNodeBは、IMS音声能力のないUTRANセルへのPSハンドオーバーを開始してはならない。
2.ソースeNodeBは、ソースMMEにハンドオーバー要求(Handover Required)(S1AP理由、ターゲットRNC識別子、CSG ID、CSGアクセスモード、ソース対ターゲット透明コンテナ)メッセージを送信してCNがターゲットRNC、ターゲットSGSNとサービングGW内の資源を設定するように要求する。データ転送の対象となるベアラは、以後の段階で、ターゲットSGSNによって識別される(下記の7の段階を参照)。ターゲットセルがCSGセルまたはハイブリッドセルであるとき、ソースeNodeBは、ターゲットセルのCSG IDを含むべきである。ターゲットセルがハイブリッドセルである場合は、CSGアクセスモードが表示されるべきである。
3.ソースMMEは、「ターゲットRNC識別子」のIEからハンドオーバータイプがIRATハンドオーバー対UTRAN Iuモードであることを決定する。ソースMMEは、4.3.8.4節で説明したように、「SGSN選択機能」のターゲットSGSNを選択する。ソースMMEは、フォワード再配置要求(Forward Relocation Request)(IMSI、ターゲットの識別、CSG ID、CSGメンバーシップの表示、MMコンテキスト、PDN接続、制御平面のためのMMEトンネルエンドポイント識別子、制御平面のためのMMEアドレス、ソース対ターゲット透明コンテナ、RANの理由、(可能であれば)MS Infoの変更報告アクション、(可能ならば)CSG情報報告アクション、UEの時間ゾーン、ISRが支援されるサービングネットワーク)メッセージをターゲットSGSNに送信してハンドオーバー資源割り当て手順を開始する。ソースMME及び関連サービングGWがUEへのISRを活性化することができる場合は、ISR Supported情報が表示される。ISRが活性化されると、このSGSNがターゲットの識別によって識別されたターゲットをサービスするときUEのISRを維持するSGSNにメッセージが送信されるべきである。このメッセージは、ソースシステムで有効になったすべてのPDN接続を含み、各PDN接続について制御平面へのサービングGWの関連APN、住所、アップリンク・トンネルエンドポイントパラメータおよびEPSベアラコンテキストのリストを含んでいる。RAN理由は、ソースeNodeBから受信したS1AP理由を示す。サービングネットワークが変更される場合に決定するためのターゲットMMEを支援するために、以前ののサービングネットワークがターゲットMMEに送信される。
ソースMMEは、CSG IDがソースeNodeBによって提供される時UEのCSG登録をチェックし、アクセス制御を行う必要がある。このCSG IDまたはCSG登録への登録データがなく、ターゲットセルがCSGセルの場合には、ソースMMEはUEが緊急ベアラサービスを持たない限り、適切な理由でハンドオーバーを拒否しなければならない。
ソースMMEは、ターゲットセルがCSGセルまたはハイブリッドセルであるときフォワード再配置要求にCSG IDを含んでいる。ターゲットセルがハイブリッドセルであるか、または複数の緊急ベアラがあり、そのターゲットセルがCSGセルの場合には、UEがCSGメンバーかどうかを示すCSGメンバーシップの表示がフォワード再配置要求(Forward Relocation Request)メッセージに含まれる。
MMコンテキストはEPSベアラコンテキストの情報を含んでいる。ソースMMEは、「非-IP」ベアラまたはSCEF接続へのEPSベアラコンテキスト情報を含んでいない。選択されたターゲットSGSNがUEのEPSベアラを支援することができない場合は、ソースMMEはハンドオーバー準備失敗(理由)メッセージをソースeNodeBに送信することにより、ハンドオーバーの試みを拒否する。
ハンドオーバーが成功した場合は、ソースMMEは、SGWおよび/またはSCEFに実行の手順6の後に任意の含まれていないEPSベアラを解除することをシグナリングする。含まれていないベアラは、実行の手順10でルーティング領域の更新時に発生するベアラコンテキストの状態同期の次にUEによって局部的に解除される。
ターゲットSGSNは、EPSベアラをPDPコンテキストと1対1でマッピングしてEPSベアラのEPSベアラQoSパラメータ値を付録Eに定義されたベアラコンテキストのRelease 99 QoSパラメータ値にマッピングする。
PDPコンテキストの優先順位化は、ターゲットコアネットワークノード、すなわちターゲットSGSNによって実行される。
MMコンテキストは、セキュリティ関連情報と一緒に支援される暗号化アルゴリズムを含んでいる。
ターゲットSGSNは、フォワード再配置要求で、各ベアラコンテキストのAPN制限に基づいて、最大APN制限を決定しなければならず、以後新たな最大APN制限値を保存する必要がある。
スタンドアロン型(stand-alone)GWを持つアーキテクチャでPDN接続のためにローカルネットワークのSIPTOが有効になっている場合は、ソースMMEは、ローカルネットワークPDN接続でSIPTOに対応するPDN接続にセルのローカルホームネットワークIDを含む必要がある。
4. ターゲットSGSNは、例えば、PLMNの変更によりサービングGWが再配置されるべきかどうかを決定する。サービングGWが再配置されるべき場合には、ターゲットSGSNは、「サービングGW選択機能」について4.3.8.2節で説明したように、ターゲットサービングGWを選択し、ターゲットサービングGWにPDNを接続するごとにセッション生成要求メッセージ(IMSI、制御平面へのSGSNトンネルエンドポイント識別子、ユーザ平面へのSGSNアドレス、ユーザー平面へのPDN GWアドレス、ユーザー平面へのPDN GW UL TEID、制御平面へのPDN GWアドレスおよび制御平面へのPDN GW TEID、S5/S8を通すプロトコルタイプ、サービングネットワーク)を送信する。S5/S8を通すプロトコルタイプがサービングGWに提供され、プロトコルはS5/S8インタフェースを通じて使用しなければならない。
ターゲットSGSNは、表示された順にEPSベアラコンテキストを設定する。SGSNは、実行段階のステップ7で提供されるように、設定できないEPSベアラコンテキストを無効にする。
4a.ターゲットサービングGWは、自分のローカル・資源を割り当て、生成セッション応答(Create Session Response)(ユーザー平面へのサービングGWアドレス、ユーザ平面へのサービングGW UL TEID、制御平面へのサービングGWアドレス、制御平面へのサービングGW TEID)メッセージをターゲットSGSNに返す。
5. ターゲットSGSNは、メッセージの再配置要求(UE識別子、理由、CNドメインマーカー、整合性保護情報(つまり、IK及び許可された整合性の保護アルゴリズム)、暗号化情報(すなわち、CK及び許可された暗号化アルゴリズム)、設定リストとなるRAB、CSG ID、CSGメンバーシップの表示、ソースRNC対ターゲットRNC透明コンテナ、サービスのハンドオーバー関連情報)を送信することにより、無線ネットワーク資源(RABs)を設定するように、ターゲットRNCに要請する。アクセス制限がMMコンテキストに存在する場合、RNCがアクセス制限によって禁止されたRATへのハンドオーバーで接続モードのUEを制限するために、再配置要求メッセージのためのサービスのハンドオーバー関連情報は、ターゲットSGSNに含まれていなければならない。
設定されるように要求されるRABごとにRAB ID、RABパラメータ、トランスポート階層アドレス、Iu送信関連(Transport Association)などの情報が含まれていなければならない。RAB ID情報要素は、NSAPI値を含み、RABパラメータ情報要素は、QoSプロファイルを提供する。トランスポート階層アドレスはユーザー平面へのサービングGWアドレス(直接トンネルが使用されている場合)、またはユーザー平面へのSGSNアドレス(直接トンネルが使用されていない場合)であり、Iu転送関連はサービングGWまたはSGSNそれぞれのアップリンク・トンネルエンドポイント識別子データに対応する。
暗号解読および整合性保護キーは、新しいAKA(認証とキー協定)手順を必要せず、新しいRAT/モードのターゲットセルでデータ転送を継続できるように、ターゲットRNCに送信される。ターゲットRNCのRRCからUEに(再配置コマンドメッセージまたはハンドオーバー完了メッセージの後)送信する必要がある情報は、ターゲットRNCから透明コンテナを通じてUEに送信されるRRCメッセージに含まれていなければならない。
フォワード再配置要求メッセージ内でソースMMEによって提供される場合、ターゲットSGSNはCSG IDとCSGマップンシップの表示を含む必要がある。
ターゲットRNC無線およびIuユーザー平面の資源は、許可されたRABのために予約される。理由(Cause)は、ソースMMEから受信されたRANの理由を示す。ソースRNC対ターゲットRNC透明コンテナには、ソースeNodeBから受信したソースからターゲット透明コンテナへの値が含まれる。
ターゲットセルがCSGセルの場合には、ターゲットRNCは、ターゲットSGSNによって提供されるCSG IDを検証し、ターゲットセルへのCSG IDと一致しない場合、適切な理由でハンドオーバーを拒否しなければならない。ターゲットセルがハイブリッドモードである場合には、ターゲットRNCはCSGメンバーシップの表示を使用してCSGと非-CSGメンバーに対して差別化された処理を実行することができる。ターゲットセルがCSGセルであり、CSGメンバーシップの表示が「非メンバー」である場合には、ターゲットRNCは、緊急ベアラのみを許可する。
5a.ターゲットRNCは、資源を割り当てて、メッセージ再配置要求確認(Relocation Request Acknowledge)(ターゲットRNC対ソースRNC透明コンテナ、RAB設定リスト、設定失敗RABリスト)メッセージで、ターゲットSGSNに該当パラメータを返す。
再配置要求確認メッセージを送信するとき、ターゲットRNCは、許可されたRABに対し、サービングGWから、または直接トンネルが使用されていない場合、ターゲットSGSNからのダウンリンクGTP PDUを受信する準備ができていなければならない。
それぞれのRAB設定リストは、ユーザーデータのためのターゲットRNCアドレスであるトランスポート階層アドレスとユーザーデータのためのダウンリンクトンネルエンドポイント識別子に対応するIu転送関連によって定義される。
RABが設定されていない任意のEPSベアラコンテキストは、ターゲットSGSNとUEで維持管理される。これらのEPSベアラコンテキストは、ルーティング領域の更新(RAU)手順の完了時に、明示的なSM手順を通じて、ターゲットSGSNによって無効にされる。
6.「間接転送」とサービングGWの再配置が適用され、直接トンネルが使用されると、ターゲットSGSNは、間接データ転送トンネル要求メッセージ(DLデータ転送のためのターゲットRNCアドレスとTEID)をサービングGWに送信する。「間接転送」とサービングGWの再配置が適用され、直接トンネルが使用されていなければ、ターゲットSGSNは、間接データ転送トンネル要求メッセージ(DLデータ転送のためのSGSNアドレスとTEID)をサービングGWに送信する。
間接転送はUEのアンカーポイントとして使用されるサービングGWとは異なるサービングGWを通じて行うことができる。
6a.サービングGWは、間接的なデータ転送トンネル応答(Indirect Data Forwarding Tunnel Response)(理由、サービングGWアドレスとサービングGW DL TEID)メッセージをターゲットSGSNに返す。
7. ターゲットSGSNは、メッセージ転送再配置応答(理由、制御平面へのSGSNトンネルエンドポイント識別子、制御平面へのSGSNアドレス、ターゲット対ソース透明コンテナ、理由、RAB設定情報、追加RAB設定情報、アドレスおよびTEIDユーザーのトラフィックデータ転送、サービングGW変更の表示)をソースMMEに送信する。サービングGW変更指示は、新しいサービングGWが選択されたこと指示する。ターゲット対ソースの透明コンテナは、ターゲットRNCからターゲットRNCから受信したソースRNC透明コンテナでの値を含んでいる。
ユーザーのトラフィックデータ転送のためのIE「アドレスとTEID」は、ターゲットシステム上のデータ転送のための対象トンネリングエンドポイントを定義し、次のように設定される。
- 「直接転送」が適用されるか「間接転送」とサービングGWの再配置が適用されず、直接トンネルが使用されている場合、ユーザーのトラフィックデータ転送のためのIE「アドレスとTEIDは、ステップ5aで受信されたターゲットRNCへのGTP-Uトンネルエンドポイント・パラメータとアドレスを含んでいる。
-「間接フォワーディング」とサービングGWの再配置が適用されると、ユーザーのトラフィックデータ転送のためのIE「アドレスとTEIDはステップ6で受信したサービングGWへのDL GTP-Uトンネルエンドポイント・パラメータとアドレスを含んでいる。これは、直接トンネルを使用とは独立している。
-「間接転送」が適用され、直接トンネルが使用されず、サービングGWの再配置が適用されない場合は、「ユーザーのトラフィックデータ転送のためのIE」 アドレスとTEIDには、ターゲットSGSNへのDL GTP-Uトンネルエンドポイント・パラメータが含まれる。
8.「間接転送」が適用されると、ソースMMEは、メッセージ生成の間接データ転送トンネル要求(message Create Indirect Data Forwarding Tunnel Request)((ステップ7で受信した)データ転送のためのアドレスとTEID)、EPSベアラID)を間接転送のために使用されるサービングGWに送信する。
間接転送はUEへのアンカーポイントとして使用されるサービングGWとは異なるサービングGWを通じて行うことができる。
8a.サービングGWは、メッセージ生成の間接データ転送トンネル応答(message Create Indirect Data Forwarding Tunnel Response)(理由、データ転送のためのサービングGWアドレスとTEID)を送信して転送パラメータを返す。サービングGWがデータ転送を支援していない場合は、適切な理由値が返されるべきである、サービングGWアドレスとTEIDは、メッセージに含まれない。
3. 実行段階(Execution phase)
図17は、本発明の一実施形態に従うE-UTRAN対UTRAN IuモードインターRAT HO(Handover)の実行手順を例示したフローチャートである。
PMIP基盤のS5/S8の場合手順ステップ(A)と(B)は、TS 23.402 [2]に定義されている。段階(B)は、PMIP基盤S5/S8の場合PCRF相互作用を示している。手順8と8aはGTP基盤S5/S8に関するものである。
ソースeNodeBは、ダウンリンクとアップリンクユーザ平面PDUを継続して受信する。
1.ソースMMEは、メッセージのハンドオーバーコマンド(Handover Command)(ターゲット対ソースの透明コンテナ、解除リストであるE-RAB、データ転送リストの対象ベアラ)に送信し、ソースeNodeBのための準備段階を完了する。「データ転送リスト対象のベアラ」は、メッセージに含まれることができ、「直接転送」が適用される場合に、その準備段階(準備段階のステップ7)でターゲット側から受信した「ユーザーのトラフィックデータ転送のためのアドレスおよびTEID」のリストでなければならず、「間接転送」が適用される場合に準備段階のステップ8aから受信されたパラメータが適用される。
ソースeNodeBは、「データ転送リストの対象ベアラの」で特定されたベアラに対してデータ転送を開始する。データ転送は、ターゲットRNCで直接行うこともでき、代替的に準備段階でソースMMEおよび/またはターゲットSGSNによって決定された場合のサービングGWを通じて行われることもできる。
2. ソースeNodeBは、E-UTRANコマンドからのメッセージHOを通じてターゲットアクセス・ネットワークにハンドオーバーするようにUEに命令を下す。このメッセージは、ターゲットRNCが準備段階で設定した無線側面パラメータ(radio aspect parameters)を含む透明コンテナを含んでいる。このE-UTRANの特定のシグナリングの詳細については、TS 36.300 [5]に記載されている。
ハンドオーバーコマンドメッセージを含むE-UTRANコマンドメッセージからHOを受信する時に、UEはNSAPIとの関係に基づいて、ベアラIDをそれぞれのRABに関連しなければならないし、ユーザ平面データのアップリンク送信を停止しなければならない。
4. UEは、ターゲットUTRAN Iu(3G)システムに移動して、ステップ2で転送されたメッセージに指定されたパラメータに基づいてハンドオーバーを実行する。手順は、受信されたRABと、特定のNSAPIと関連付けられた既存のBearer Idの追加的な関連を持つTS 43.129の5.2.2.2節[8]のステップ6と8と同じである。
UEは、ターゲットRNCに割り当てられた無線資源があるNSAPIのみにユーザーデータの転送を再開することができる。
5. 新しいソースRNC-ID + S-RNTIがUEと正常に交換されると、ターゲットRNCは再配置完了(Relocation Complete)メッセージをターゲットSGSNに送信しなければならない。再配置完了手順の目的は、ソースE-UTRANからRNCへの再配置の完了をターゲットRNCによって表示するものである。再配置完了メッセージを受信した後、ターゲットSGSNは、ターゲットRNCからのデータを受信する準備ができていなければならない。ターゲットSGSNによって受信された各アップリンクN-PDUは、サービングGWに直接送信される。
スタンドアロンGWアーキテクチャを持つローカルネットワークのSIPTOの場合、ターゲットRNCは再配置完了メッセージにターゲットセルのローカルホームネットワークIDを含める必要がある。
6. 次に、ターゲットSGSNは、UEがターゲット側に到達したことを知って、ターゲットSGSNはフォワード再配置完了通知(Forward Relocation Complete Notification)(ISR有効、サービングGW変更)メッセージを送信することにより、ソースMMEに通知する。指示ができれば、有効にされたISRは、UEのコンテキストを維持してISGを有効にすることをソースMMEに指示し、これはS-GWが変更されていない場合にのみ可能である。ソースMMEはまた、その情報を確認(acknowledge)する。(サービングGWの再配置のための)ソースサービングGWとソースeNodeBの資源が解除される場合を監視するように、ソースMMEのタイマーが開始される。
タイマーが期限切れになり、有効にされたISRがターゲットSGSNによって指示されていない場合、ソースMMEはUEのすべてのベアラの資源を解除する。サービングGWの変更が指示され、このタイマーが満了すると、ソースMMEはセッション削除要求(Delete Session Request)(理由、動作表示)メッセージをセッションサービングGWに送信することにより、EPSベアラ資源を削除する。ソースサービングGWがPDN GWへの削除手順を開始してはならないということを、ソースサービングGWに指示する動作指示フラグは設定されない。この手順の前にISRが有効になった場合、理由は、ソースS-GWが削除ベアラ要求メッセージを該当CNノードに送信することにより、他の以前の(old)CNノードに関するベアラの資源を削除する必要があることを、ソース-GWに指示する。
フォワード再送完了確認メッセージを受信する時には、ターゲットSGSNは間接転送のためのS-GWの資源を割り当てた場合、ターゲットSGSNは、タイマーを開始する。
ステップ3で送信されたフォワード再配置要求メッセージに含まれていなかったすべてのベアラに対して、MMEは、SGWにベアラ削除コマンドを送信したり、SCEFに適切なメッセージを送信してベアラを解除する。
7. もう、ターゲットSGSNがUEが設定したすべてのEPSベアラコンテキストを担当するということを(サービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGWの可能性あり)に通知することにより、ターゲットSGSNは、ハンドオーバー手順を完了する。これは、PDNの接続ごとにメッセージベアラ修正要求((直接トンネルが使用されていない場合)許可されたEPSベアラへのユーザーのトラフィックのためのSGSNアドレスとTEID、制御平面へのSGSNトンネルエンドポイント識別子、制御平面へのSGSNアドレス、NSAPIまたは(直接トンネルが使用される場合)許可されたEPSベアラへのユーザーのトラフィックのためのRNCアドレスとTEIDとRATタイプ、有効化されたISR)で行われる。E-UTRANからのモビリティなので、以前のRATでPGWによって位置情報変更の報告が要求されたかどうかにかかわらず、ターゲットSGSNが位置情報変更の報告を支援すれば、ターゲットSGSNは(支援される細分性(granularity)に基づいて)修正ベアラ要求(Modify Bearer Request)にユーザーの位置情報を含むべきである。PDN GWが(UEコンテキストから決定された)ユーザーCSG情報を要求すると、SGSNは、このメッセージにユーザーCSG情報IEをまた含んでいる。UEの時間帯が変更されると、SGSNは、このメッセージにUEの時間ジョンIEを含んでいる。サービングGWが再配置されないがサービングネットワークが変更されたか、SGSNが以前のMMEから任意の以前のサービングネットワーク情報を受信していない場合、SGSNはこのメッセージに新しいサービングネットワークIEを含む。ネットワーク共有のシナリオでサービングネットワークはサービングコアネットワークを示す。指示ができれば、有効になったISR情報は、ISRが有効になることを示し、これは、S-GWが変更されていない場合にのみ可能である。修正ベアラ要求がISR有効になることを示さず、S-GWが変更されない場合、S-GWは、予約されたS-GWのベアラ資源を持つ他のCNノードにベアラ削除要求を送信することにより、ISR資源を削除する。
SGSNは、ベアラコンテキストの無効化手順をトリガーすることにより、非-許容EPSベアラコンテキストを解除する。サービングGWが非-許容ベアラに対してDLパケットを受信すると、サービングGWはDLパケットをドロップ(drop)してダウンリンクデータ通知をSGSNに送信しない。
8.(サービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGWである可能性がある)は、PDN GWに、例えば、PDNの接続ごとにメッセージの修正ベアラ要求を送信して、課金のために使用することができる、例えば、サービングGWの再配置またはRATタイプの変更を通知することができる。ステップ7に存在する場合、S-GWはユーザーの位置情報IEおよび/またはUEの時間領域IEおよび/またはユーザーCSG情報IEをまた含んでいる。5.5.2.1.2節のステップ4またはステップ7で、これらが受信される場合、サービングネットワークが含まれていなければならない。サービングGW再配置の場合、サービングGWは非-許容ベアラに対してもS5/S8を通じてDL TEIDを割り当ててPDN課金一時停止支援表示を含むことができる。PDN GWは、メッセージの修正ベアラ応答を利用し、要求を確認した上応答する必要がある。サービングGW再配置の場合、PDN GWは自分のコンテキストフィールドを更新し、修正ベアラ応答((PDN GWが機能をイネーブルするように選択される場合)課金Id、MSISDN、PDN課金一時停止イネーブル指示)を返す。PDN GWがUEのコンテキストに保存されるならばMSISDNが含まれる。ターゲットSGSNから位置情報変更の報告が要求されて支援できれば、PGWは修正ベアラ応答にMS Infoの変更を報告アクションを提供しなければならない。
PCCインフラ構造が使用されると、PDN GWは、例えばRATタイプの変更についてPCRFに知らせる。
サービングGWが再配置される場合、PDN GWはパスをスイッチングした直後に、以前の経路上の複数の「エンドマーカー」パケットを送信する必要がある。ソースサービングGWは、「終了マーカー」パケットをソースeNodeBに転送しなければならない。
9.(サービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGWである可能性がある)は、ベアラ応答修正メッセージ(理由、制御平面へのGWトンネルエンドポイント識別子、制御平面へのサービングGWアドレス、プロトコル構成オプション、MS Info変更レポートアクション)を通じてターゲットSGSNにユーザ平面スイッチを確認応答する。この段階では、直接トンネルが使用されていない場合、UE、ターゲットRNC、ターゲットSGSNとの間のすべてのEPSベアラコンテキスト、(サービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGWである可能性がある)とPDN GWに対してユーザー平面パスが設定される。
サービングGWが変更されなければ、パスを切り替えた直後にサービングGWは複数の「エンドマーカー」パケットを以前の経路を通じて送信する必要がある。
10. UEが自分の現在のルーティング領域がネットワークに登録されていないと認識したり、UEのTINが「GUTI」を指示する場合、UEは新しいルーティング領域に位置することを示すルーティング領域の更新手順をターゲットSGSNと一緒にUEが開始する。RAN機能は、ルーティング領域情報をPMM-CONNECTED UEに提供する。
ハンドオーバーメッセージによってベアラコンテキストを受信したので、ターゲットSGSNは、このUEに対してIRATハンドオーバーが実行されたことを知って、このようにターゲットSGSNは、RAU手順のサブセットだけを行い、具体的には、ソースMMEとターゲットSGSNとの間のコンテキスト伝達手順を排除する。
CIoT EPSの最適化を支援しているUEについて、UEは、RAU許容内でのベアラ状態情報を使用し、ローカルに無効にする必要がある任意の非-伝送ベアラを識別する。
11. ステップ6で始まったタイマーが切れた場合は、ソースMMEは、ソースeNodeBに解除資源メッセージを送信する。ソースeNodeBは、UEに関連する資源を解除する。
ステップ6で始まったタイマーが期限切れになり、ソースMMEがフォワード再配置応答メッセージでServing GW変更指示を受信すると、セッション削除要求(理由、動作指示)メッセージをソースサービングGWに送信することにより、EPSベアラ資源を削除する。ソースサービングGWがPDN GWの削除手順を開始してはならないと指示する動作指示フラグは設定されない。ソースサービングGWはセッション削除応答(理由)メッセージを利用して確認応答する。この手順の前にISRが有効になった場合には、ソースS-GWが削除ベアラ要求メッセージを該当CNノードに送信することにより、ソースS-GWが他の以前CNノードに関するベアラ資源を削除する理由をソースS-GWに指示する。
12. 間接転送が使用された場合は、ステップ6で始まったソースMMEからのタイマーの満了により、ソースMMEが間接転送に使用される一時資源を解除するための間接的なデータ転送トンネル要求を削除メッセージを、S-GWに送信するようにトリガーする。
13. 間接転送が使用されてサービングGWが再配置される場合は、ステップ6で始まったターゲットSGSNでのタイマーの満了により、ターゲットSGSNが削除間接データ転送トンネル要求(Delete Indirect Data Forwarding Tunnel Request)メッセージをターゲットS-GWに送信することをトリガし、間接転送のために使用される一時資源を解除する。
図18は、本発明の一実施形態に従うE-UTRANのUTRAN IuモードインターRAT HO(Handover)の拒絶を例示したフローチャートである。
ターゲットRNCは、再配置要求メッセージ内の要求されたRABが確立できない場合、ハンドオーバー手順の使用を拒否することができる。この場合、ターゲットSGSN/RNCはどのようなUEコンテキストも設定されず、資源が割り当てられない。ソースeNodeB/MME内にUEが残っている。
1.本フローチャートの1〜5のステップは、先に準備段階で、上述した通りである。
6.対象RNCが要求されたRABの中で任意のRABの資源を割り当てていなければ、ターゲットSGSNに再配置失敗(Relocation Failure)(理由)メッセージを送信する。ターゲットSGSNがターゲットRNCから再配置失敗メッセージを受信すると、ターゲットSGSNはこのUEの任意の予約された資源を削除(clear)する。
7.このステップは、サービングGWの再配置、すなわちステップ4/4aが実行された場合にのみ実行される。ターゲットSGSNは、セッションサービングGWにセッション削除要求(理由)メッセージを送信することにより、EPSベアラ資源を削除する。ターゲットサービングGWはセッション削除応答(原因)メッセージに確認応答する。
8.ターゲットSGSNは、発信MMEにフォワード再配置応答(理由)メッセージを送信する。
9.ソースMMEがフォワード再配置応答メッセージを受信すると、ハンドオーバー準備の失敗(理由)メッセージをソースeNodeBに送信する。
UTRAN Iuモード対E-UTRANインターRATハンドオーバー
ネットワークがハンドオーバーを実行することを決定した場合、UTRAN Iuモード対E-UTRANインターRATハンドオーバーの手順が行われる。UTRAN IuモードでE-UTRANにPSハンドオーバーを実行する決定は、UEによってUTRAN RNCに報告された無線状態の測定に基づいて、ネットワークによって行われる。
UEに対して緊急ベアラサービスが進行中の場合、MMEはハンドオーバーが制限区域内にある場合、トレース領域の更新(Tracking Area Update)の一部として実行段階で確認し、その後、MMEは、非-緊急ベアラを解除する。
緊急ベアラサービスがUEに対して進行中の場合は、ソースSGSNは、UEのCSG登録と独立して、ターゲットCSGセルへのハンドオーバーを評価する。ハンドオーバーがUEが登録されていないCSGセルへのものであれば、5.10.3節に述べたように、ターゲットeNodeBは、緊急ベアラのみを許可し、ターゲットMMEは、ターゲットeNodeBによって許可されていない非-緊急PDNの接続を解除する。
1.準備段階
図19は、本発明の一実施形態に従うUTRAN Iuモード対E-UTRANインターRAT HO(Handover)の準備手順を例示したフローチャートである。
1.ソースRNCは、E-UTRANにインターRATハンドオーバーを開始することを決定する。この時点で、アップリンクとダウンリンクユーザデータの両方は、次の方法で送信される。UEとソースRNCとの間のベアラ、(直接トンネルが使用されていない場合にのみ)ソースRNCとソースSGSNとの間のGTPトンネル、サービングGWとPDN GWとの間のGTPトンネル。
2.ソースRNCは、ソースSGSNに再配置要求(理由は、ターゲットeNodeB識別子、CSG ID、CSGアクセスモード、ソースRNC識別子、ソースRNC対ターゲットRNC透明性コンテナ)メッセージを送信してCNがターゲットeNodeB、ターゲットMMEとサービングGWに資源を設定するように要請する。データ転送の対象となるベアラは、後の段階で、ターゲットMMEによって識別される(下記ステップ7を参照)。ターゲットセルがCSGセルまたはハイブリッドセルの場合、ソースRNCはターゲットセルのCSG IDを含むべきである。ターゲットセルがハイブリッドセルの場合には、CSGアクセスモードが指示されるべきである。
3.ソースSGSNは、「ターゲットeNodeB識別子」IEからハンドオーバーのタイプがE-UTRANへのIRATハンドオーバーであることを決定する。ソースSGSNは、「MME選択機能」の4.3.8.3節で説明したように、ターゲットMMEを選択する。ソースSGSNは、フォワード再配置要求(IMSI、ターゲットの識別、CSG ID、CSGメンバーシップの表示、MMコンテキスト、PDN接続、制御平面のためのSGSNトンネルエンドポイント識別子、制御平面のためのSGSNアドレス、ソースのターゲット透明コンテナ、RAN理由、(可能であれば)MS Infoの変更報告アクション(可能ならば)、CSG情報報告アクション)、UEの時間ゾーン、ISR支援、サービングネットワーク(存在する場合)、報告する変更)メッセージをターゲットMMEに送信してハンドオーバーの資源割り当て手順を開始する。このメッセージは、ソースシステムに設定されたすべてのベアラに対応するすべてのEPSベアラコンテキストとサービングGWのアップリンクトンネルエンドポイントパラメータを含んでいる。ISR支援情報が表示されたら、これはソースSGSNと関連付けられているサービングGWがUEのISRを有効化することができることを示している。ISRが有効になると、このMMEがターゲットの識別(Target Identification)によって識別されたターゲットをサービングしている場合、UEのISRを維持するメッセージがMMEに送信されていなければならない。RAN理由は、ソースRNCから受信された理由を示す。ソース対ターゲット透明コンテナは、ソースRNCから受信したターゲットRNC透明コンテナへのソースRNCの値を含んでいる。サービングネットワークが変更される場合に決定されるターゲットMMEを支援するために、以前ののサービングネットワークがターゲットMMEに送信される。
UEの時間ゾーンまたはサービングネットワークの変更またはサービングGW/PDN GWへの変更の報告がソースSGSNによって延期された場合には、ソースへのSGSNによる変更フラグが含まれる。
ソースSGSNは、CSG IDがソースRNCによって提供される場合UEのCSG登録を確認し、アクセス制御を行う必要がある。このCSG IDへの登録データやCSG登録が期限切れになって、ターゲットセルがCSGセルの場合には、ソースSGSNは、UEが緊急ベアラサービスを持たなければ、適切な理由でハンドオーバーを拒否しなければならない。
ソースSGSNは、ターゲットセルがCSGセルまたはハイブリッドセルの場合フォワード再配置要求にCSG IDを含んでいる。ターゲットセルがハイブリッドセルであるか、または複数の緊急ベアラがあり、そのターゲットセルがCSGセルの場合、UEがCSGメンバーかどうかを示すCSGメンバーシップの表示がフォワード再配置要求メッセージに含まれる。
このメッセージには、ソースシステムから有効になったすべてのPDN接続と、各PDN接続について関連されたAPN、制御平面へのサービングGWのアドレスとアップリンクのトンネルエンドポイントパラメータおよびEPSベアラコンテキストのリストが含まれる。
EPSベアラコンテキストの優先順位化は、ターゲットコアネットワークノードで実行する。
MMコンテキストは、セキュリティ関連の情報、UEのネットワーク機能と、例えばMMEのための情報の保存のように、キーだけでなく、使用されたUMTSの整合性および暗号化アルゴリズムを含んでいる。
ターゲットMMEは、使用NAS暗号化と整合性アルゴリズムを選択する。これらのアルゴリズムは、ターゲットeNodeBからターゲットのソース透明コンテナ(EPC部分)のUEに透過的に転送される。
MMEは、優先順位に基づいてEPSベアラを設定する。MMEは、実行段階のステップ8で提供されているように、設定することができないEPSベアラを無効にする。
ターゲットMMEは、配信再配置要求で受信された各ベアラコンテキストのAPN制限に基づいて、最大APN制限を決定しなければならないし、その後に新しい最大APN制限値を保存する必要がある。
スタンドアロンGWを持つアーキテクチャでは、ローカルネットワーク上のPDN接続のためにSIPTOが有効になっている場合は、ソースSGSNは、ローカルネットワークPDN接続で、SIPTOに対応するPDN接続にソースセルのローカルホームネットワークIDを含める必要がある。
4. ターゲットMMEは、例えば、PLMNの変更によりサービングGWが再配置されるべきかどうかを決定する。サービングGWが再配置される場合には、ターゲットMMEは4.3.8.2節で説明したように、「サービングGW選択機能」を使用し、ターゲットサービングGWを選択する。ターゲットMMEは、PDN接続ごとに生成セッション要求メッセージ(IMSI、MMEアドレス、およびTEID、制御平面のMMEトンネルエンドポイント識別子、制御平面へのMMEアドレス、ユーザー平面へのPDN GWアドレス、ユーザー平面へのUL TEID、制御平面へのPDN GWアドレス、制御平面へのPDN GW TEID、S5/S8を通したプロトコルタイプ、サービングネットワーク)をターゲットサービングGWに送信する。S5/S8インタフェースを通じてどのようなプロトコルが使用されるべきかどうかをがS5/S8を通じて、プロトコルの種類を使用してサービングGWに提供される。
4a.ターゲットサービングGWは、自分のローカル・資源を割り当て、生成セッション応答(ユーザー平面へのサービングGWアドレス(秒)、ユーザー平面へのサービングGW UL TEID、制御平面へのサービングGWアドレス、制御平面へのサービングGW TEID)メッセージをターゲットMMEに送信する。
5. ターゲットMMEは、メッセージのハンドオーバー要求(UE識別子、S1AP理由、KeNB、許可されたASの整合性の保護と暗号化アルゴリズム、NASセキュリティパラメータ、E-UTRAN、EPS、ベアラを設定リスト、CSG ID、CSGメンバーシップを表示、ソースのターゲット透明コンテナ)を送信し、ターゲットeNodeBがベアラを設定するように要請する。E-UTRANへのNASセキュリティパラメータには、NAS整合性保護と暗号化アルゴリズムが含まれており、eKSIとNONCEMMEはUEをターゲットとする。S1AP理由は、ソースSGSNから受信されたRANの理由を示す。ソース対ターゲット透明コンテナはソースSGSNから受信されたRAN透明コンテナの値を含んでいる。
ターゲットMMEは、MMコンテキストでCKとIKからK'ASMEを抽出してeKSIと関連させてNAS整合性保護と暗号化アルゴリズムを選択する。MMEとUEはK'ASMEからNASキーとKeNBを抽出する。MMEがUEとEPSセキュリティ連携を共有している場合には、MMEはハンドオーバー手順を完了した後にNAS SMC手順を開始することにより、本来のEPSセキュリティ・コンテキストを有効にすることができる。
「設定されるEPSベアラ(EPS bearerrs To be Setup)」IEは、ID、ベアラパラメータ、トランスポート階層アドレス、「データ転送不可」の表示とS1の転送関連の情報を含める必要があります。ターゲットMMEは、EPSベアラコンテキスト内のアクティビティステータスインジケーター(Activity Status Indicator)を無視し、ソース側から受信したすべてのEPSベアラコンテキストの資源を割り当てるよう、ターゲットeNodeBに要請する。トランスポート階層アドレスはユーザーデータのためのサービングGWアドレスであり、S1の転送関連は、アップリンクトンネルエンドポイント識別子データに対応する。ターゲットMMEは、そのベアラがデータ転送の対象とされていないと判断すると、「データ転送不可能」表示が含まれる。
ハンドオーバー要求メッセージからソースSGSNによって提供されている場合、ターゲットMMEは、CSG IDとCSGメンバーシップの表示を含める必要があります。
選択されたNAS暗号化および整合性保護アルゴリズム、KSI及びNONCEMMEに関する情報は、ターゲットeNodeBからターゲット対ソースの透明コンテナ内のUEに透過的に伝送され、ソースRNCからUEへのメッセージUTRAN HOコマンドで送信される。その後、新しい認証および鍵合意(AKA:Authentication and Key Agreement)の手順なしにも、新しいRAT/モードのターゲットセルでデータ転送を継続することができる。
ターゲットセルがCSGセルの場合には、ターゲットeNodeBは、ターゲットMMEによって提供されるCSG IDを検証し、ターゲットセルへのCSG IDと一致しない場合、適切な理由でハンドオーバーを拒否しなければならない。ターゲットeNodeBは、ハイブリッドモードの場合CSGメンバーシップ状態を使用してCSGと非CSGメンバーへの差別化された処理を実行することができる。ターゲットセルがCSGセルであり、CSGメンバーシップの表示が「非メンバー」であれば、ターゲットeNodeBは、緊急ベアラだけを許容する。
5a.ターゲットeNodeBは、要求された資源を割り当てて、メッセージのハンドオーバー要求確認応答(ターゲット対ソースの透明コンテナ、EPSベアラ設定リスト、設定リストになれなかったEPSベアラ)からパラメータをターゲットMMEに返す。ソース対ターゲット透明コンテナの無線ベアラの数がMMEが要求したベアラの数を従わなければ、ターゲットeNodeBは、これを無視しなければならずMMEが要求した通りベアラを割り当てる必要がある。ハンドオーバー要求確認応答メッセージを送信するときは、ターゲットeNodeBは、許可されたEPSベアラについてサービングGWからのダウンリンクGTP PDUを受信する準備ができていなければならない。
ターゲットeNodeBは、ASの整合性と暗号化アルゴリズムを選択する。ターゲットeNodeBは、MME(eKSI、NAS整合性保護と暗号化アルゴリズムとNONCEMME)によって提供される情報に加えて、ASの整合性および暗号化アルゴリズムをUTRAN RRCメッセージに挿入し、これはターゲット対ソースの透明コンテナに含まれる。
6.「間接転送」とサービングGW再配置が適用されると、ターゲットMMEはサービングGWに間接データ転送トンネル要求メッセージ(ターゲットeNodeBアドレス、DLデータ転送のためのTEID)を送信する。
間接転送はUEのアンカーポイントとして使用されるサービングGWとは異なるサービングGWを通じて行うことができる。
6a.サービングGWは、ターゲットMMEに生成間接データ転送トンネル応答(理由、データ転送のためのサービングGWアドレスとサービングGW DL TEID)メッセージを返す。
7. ターゲットMMEは、メッセージフォワード再配置応答(理由、RAB設定リスト、EPSベアラ設定のリスト、制御平面へのMMEトンネルエンドポイント識別子、RAN理由、制御平面へのMMEアドレス、ターゲット対ソースの透明コンテナ、およびデータ転送をのためのTEID、サービングGW変更の表示)をソースSGSNに送信する。サービングGW変更指示は、新しいサービングGWが選択されたかを示す。ターゲット対ソースの透明コンテナには、ターゲットeNodeBから受信したターゲット対ソースの透明コンテナからの値が含まれる。
ユーザーのトラフィックデータ転送のための「アドレスとTEID」IEは、ターゲットシステム上のデータ転送のためのデスティネーション・トンネリングエンドポイントを定義し、次のように設定される。「直接転送」または「間接転送」があるが、サービングGWの再配置が適用されない場合は、IEの「データ転送のためのアドレスとTEID」にステップ5aで受信されたeNodeBへの転送DL GTP-Uトンネルエンドポイントパラメータが含まれる。
「間接フォワーディング」とサービングGWの再配置がIEに適用される場合には、「データ転送のためのアドレスとTEID」IEはステップ6aで受信された転送サービスGWまたはターゲットeNodeBへのDL GTP-Uトンネルエンドポイントのパラメータを含んでいる。
8.「間接転送」が適用される場合には、ソースSGSNは、間接転送に使用されるサービングGWに生成間接データ転送トンネル要求(ステップ7で受信したデータ転送のためのアドレスとTEID)メッセージを送信する必要がある。
間接転送はUEへのアンカーポイントとして使用されるサービングGWとは異なるサービングGWを通じて行うことができる。
8a.サービングGWは、メッセージの生成間接データ転送トンネル応答(理由、データ転送のためのGWアドレスとTEID)を送信して転送ユーザー平面パラメータを返す。サービングGWがデータ転送を支援しない場合は、適切な理由値が返されるべきであり、サービングGWアドレスとTEIDは、メッセージに含まれていない。
2. 実行段階
図20は、本発明の一実施形態に従うUTRAN Iuモード対E-UTRANインターRAT HO(Handover)の実行手順を例示する。
PMIP基盤のS5/S8の場合、手順ステップ(A)と(B)は、TS 23.402 [2]に定義されている。ステップ(B)は、PMIP基盤S5/S8の場合、PCRF相互作用を示している。ステップ9と9aのステップは、GTP基盤のS5/S8に関するものである。
ソースRNCは、ダウンリンクとアップリンクユーザ平面PDUを継続して受信する。
1. ソースSGSNは、メッセージの再配置コマンド(ターゲットRNC対ソースRNC透明コンテナ、オフリストになるRAB、データ転送リストの対象RAB)を送信することにより、ソースRNCに向けた準備段階を完了する。「オフリストになるRABのリスト」IEは、ターゲットeNodeBからベアラが設定されていないすべてのNSAPI(RAB Ids)のリストである。「データ転送リストの対象RAB」IEは、メッセージに含まれることができ、「直接転送」が適用される場合、準備段階のステップ7で、ターゲット側から受信した「ユーザートラフィックデータ転送のためのアドレスとTEID」のリストでなければならない。「間接転送」が適用可能であり、直接トンネルが使用されている場合は、「データ転送リストの対象RAB」IEは準備段階のステップ8aで受信されたパラメータを含んでいる。「間接転送」が適用可能であり、直接トンネルが使用されていない場合は、「データ転送リストの対象RAB」IEはソースSGSNによる間接データ転送のために割り当てられたソースSGSNアドレスとTEIDを含む。ターゲットRNC対ソースRNC透明コンテナは、ターゲットMMEから受信されたターゲット対ソースの透明コンテナからの値を含んでいる。
2. ソースRNCは、UTRANコマンドからのメッセージHOを通じてターゲットeNodeBにハンドオーバーすることをUEに命令する。UEのアクセスネットワークの特定のメッセージは、ターゲットeNodeBが準備段階で設定した無線アスペクトパラメータを含む透明な容器を含む。
ソースRNCは、「データ転送リストの対象RAB」に記載されたRAB/EPSベアラコンテキストについてデータ転送を開始することができる。データ転送は、ターゲットeNodeBに直接進む場合もあり、準備段階でソースSGSNおよび/またはターゲットMMEによって決定された場合、サービングGWを通じて行われる場合もある。
再配置コマンドメッセージを含むUTRANコマンドメッセージからHOを受信する時、UEはNSAPIとの関係に基づいて、そのベアラIDにRAB IDを関連付ける必要があり、ユーザー平面データのアップリンク送信を停止しなければならない。
4. UEは、E-UTRANに移動し、ターゲットeNodeBへのアクセス手順を実行する。
5. UEがターゲットeNodeBにアクセスする場合、UEは、メッセージE-UTRANへのHO完了を送信する。
UEは、UTRANコマンドからのHOからE-RABが設定されていないEPSベアラを暗示的に抽出し、この段階で明示的なNASメッセージなしに、これらをローカルに無効にする。
6. UEがターゲットeNodeBに正常にアクセスした場合、ターゲットeNodeBは、ハンドオーバー通知(TAI + ECGI、ローカルホームネットワークID)メッセージを送信することにより、ターゲットMMEに知らせる。
スタンドアロンGW構造を有するローカルネットワークでのSIPTOの場合、ターゲットeNodeBは、ハンドオーバー通知メッセージにターゲットセルのローカルホームネットワークIDを含める必要がある。
7. 次に、ターゲットMMEはUEがターゲット側に到達したことを知って、ターゲットMMEはフォワード再配置完了通知(ISR有効化、サービングGW変更)メッセージを送信することにより、ソースSGSNに通知する。ISR有効化が指示されると、これはソースSGSNにUEのコンテキストを維持してISRを有効化することを示し、これは、S-GWが変更されない場合にのみ可能である。またソースSGSNは、その情報に確認応答しなければならない。ソースRNCと(サービングGWの再配置のための)ソースサービングGWの資源が解除される場合監視するために、ソースSGSNのタイマーが開始される。
フォワード再配置完了確認応答メッセージを受信時に、間接的な転送を適用する場合、ターゲットMMEは、タイマーを開始する。
8. UEが設定されたすべてのベアラをターゲットMMEが今から担当することを(ターゲットサービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGWの可能性あり)に通知することにより、ターゲットMMEは、現在インターRATハンドオーバー手順を完了する。これは、PDN接続ごとにメッセージ変更ベアラ要求(理由、制御平面へのMMEトンネルエンドポイント識別子、EPSベアラID、制御平面へのMMEアドレス、許可されたEPSベアラ及びRATタイプへのユーザートラフィックのためのeNodeBアドレス 、およびTEID、有効化されたISR)で行われる。UTRANからのモビリティのため、ターゲットMMEは、位置情報変更の報告が要求されたかどうかにかかわらず、ターゲットMMEが位置情報変更の報告を支援すれば、ターゲットMMEは修正ベアラ要求(支援されている細分性(granularity)に基づいて)ユーザーの位置情報を含むべきである。PDN GWは(UEコンテキストから決定された)ユーザーCSG情報を要求すると、MMEは、このメッセージにユーザーCSG情報IEをまた含んでいる。UEの時間ゾーンが変更されたか、またはソースSGSNからのフォワード再配置要求メッセージが(報告フラグへの変更を通じて)係留中のUEの時間ゾーンの変更報告を指示する場合、MMEはこのメッセージに新しいサービングネットワークIEを含んでいる。指示ができれば、有効にされたISR情報は、ISRが有効になったこと示し、これは、S-GWが変更されていない場合にのみ可能である。修正ベアラ要求がISRが有効ななったことを示さず、S-GWが変更されない場合、S-GWはS-GWが予約したベアラ資源を持つ他のCNノードにベアラ削除要求を送信することにより、ISR資源を削除する。
MMEは、ベアラ解除手順をトリガーすることにより、許可されていない専用ベアラを解除する。サービングGWは、非-許容ベアラに対してDLパケットを受信すると、サービングGWはDLパケットをドロップし、MMEにダウンリンクデータ通知を送信しない。
PDN接続の基本的なベアラがターゲットeNodeBによって許可されておらず、他のPDN接続がアクティブである場合、MMEはPDN接続のすべてのベアラが許可されていないかのように、これと同じ方法により処理する。MMEは、5.10.3節に記載されたMME要求PDN接続解除手続きをトリガーすることにより、これらのPDN接続を解除する。
9.(サービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGW)は、例えば、PDNを接続するごとにメッセージの修正ベアラ要求を送信して課金するために使用することができるRATタイプの変更、または、例えば、サービングGWの再配置への変更をPDN GWに通知することができる。ステップ8に存在する場合、S-GWはユーザーの位置情報IEおよび/またはUEの時間領域IEおよび/またはユーザーCSG情報IEを含んでいる。5.5.2.1.2節のステップ4またはステップ8で、これらが受信される場合、サービングネットワークが含まれていなければならない。サービングGW再配置の場合には、サービングGWは、非-許容ベアラにもS5/S8を通じてDL TEIDを割り当ててPDN課金一時停止支援表示を含むことができる。PDN GWは、メッセージの修正ベアラ応答を利用し、要求を確認応答する必要がある。サービングGW再配置の場合、PDN GWは自分のコンテキストフィールドを更新し、修正ベアラ応答((PDN GWが機能をイネーブルするように選択され場合)課金Id、MSISDN、PDN課金一時停止イネーブル指示など)をサービングGWに返す。PDN GWはUEのコンテキストに保存されればMSISDNが含まれる。ターゲットSGSNで位置情報変更の報告が要求されて支援される場合、PGWは修正ベアラ応答にMS Infoの変更報告アクションを提供しなければならない。
PCCインフラ構造が使用されると、PDN GWは、例えばRATタイプの変更についてPCRFに知らせる。
サービングGWが再配置される場合、PDN GWはパスをスイッチングした直後に、以前の経路上の複数の「エンドマーカー」パケットを送信する必要がある。ソースサービングGWは、「終了マーカー」パケットをソースSGSN or RNCに転送しなければならない。
10.(サービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGWである可能性がある)は、ベアラ応答修正メッセージ(理由、制御平面へのGWトンネルエンドポイント識別子、制御平面のサービングGWアドレス、プロトコル構成オプション、MS Info変更レポートアクション)を通じてターゲットMMEでユーザー平面スイッチを確認応答する。この段階で、UEはターゲットeNodeB、(サービングGWの再配置のための)サービングGW(これはターゲットサービングGWである可能性がある)との間のすべてのベアラのに対して、ユーザー平面パスが設定される。
サービングGWが変更されない場合は、ターゲットeNodeBに再配置機能を補助するためのパスをスイッチングした直後にサービングGWは複数の「エンドマーカー」パケットを以前のパスを通じて送信する必要がある。
11. UEは、「追跡領域更新のためのトリガー」の項に記載された条件のいずれかが適用される場合には、追跡領域更新(Tracking Area Update)手順を開始する。
ターゲットMMEは、ハンドオーバーメッセージによってベアラコンテキストを受信したので、このUEについてIRATハンドオーバーが実行されたことを知って、このようにターゲットMMEは、TA更新手順のサブセットだけを実行し、特にこれはソースSGSNとターゲットMME間のコンテキスト転送手順を排除する。
12. ステップ7で開始されたタイマーが満了すると、ソースSGSNは、Iu解除コマンドをRNCに送信することにより、ソースRNCに向けたすべての資源を削除する。RNCは、これ以上データを転送する必要がない場合は、ソースRNCはIu解除完了メッセージで応答する。
ステップ7で開始されたタイマーが期限切れになり、ソースSGSNがフォワード再配置応答メッセージでサービングGW変更指示を受信した場合には、セッション削除要求(理由、動作表示)メッセージをソースサービングGWに送信し、EPSベアラ資源を削除する。ソースサービングGWがPDN GWへの削除手順を開始してはならないということを指示する動作指示フラグは設定されない。ソースサービングGWは、セッション応答(理由)メッセージを削除を利用して確認応答する。この手順の前にISRが有効になった場合には、ソースS-GWが削除ベアラ要求メッセージを該当CNノードに送信することにより、他の以前のCNノードのベアラ資源を削除する理由をソースS-GWに指示する。
13. 間接転送が使用された場合は、ステップ7で始まったソースSGSNでのタイマーの満了は、ソースSGSNが間接転送に使用された一時的資源を解除するために削除間接データ転送トンネル要求削除メッセージを、S-GWに送信するようにトリガーする。
14. 間接転送が使用されてサービングGWが再配置される場合は、ステップ7で開始されたターゲットMMEでのタイマーの満了は、ターゲットMMEが間接転送のために使用される一時資源を解除するために、ターゲットS-GWに削除間接データ転送トンネル要求メッセージを送信することをトリガーする。
5Gシステム進化技術
現在までに定義された5Gアーキテクチャは以下の通りである。
アーキテクチャの原則:
-独立した拡張性(scalability)と進化を可能にするUPとCP機能を分離する。
-CP機能とは別にUPの柔軟な配置、すなわち中央の場所または分散(リモート)の位置(すなわち、位置制限なし)を許容する。
-機能設計をモジュール化し、例えば、柔軟で効率的なネットワークスライシング(slicing)を可能にする。
-(例えば、モビリティを支援していない)NGS機能のサブセットだけを支援することができるUEへの統合認証フレームワークを支援する。
-独立した進化と拡張性を可能にする分離されたアクセスとモビリティ管理(AMF:access and mobility management)とセッション管理(SMF:session management)。複数のネットワークスライスに同時に接続されたUEを支援する。他の制御平面機能は(例えば、PCFに)分離することができる。アーキテクチャにネットワークスライシングKI#1の結果をどのようにマッピングするかは必須のステップで決定することができる。
-ネットワーク機能及びノードと分離された登録とポリシーに柔軟情報モデルを支援する。
-別の3GPPおよび非3GPPアクセスタイプを統合する統合アクセス-認知不能(agnostic)コアを共通AN-CNインターフェースで特定し、アクセスとコアネットワークの依存関係を最小限に抑えている。
-(「演算」の資源が状態を不透明(opaque)データとして保存する「保存領域」の資源から分離される)「無の状態(stateless)」NFを支援するために、3GPPはNFとデータ保存機能との間のインタフェースを(可能には参照して)特定することができる。NFは、データの保存機能を使用して不透明データを格納することができる。
主なアーキテクチャ要件:
-アーキテクチャは、能力の露出(capability exposure)を支援しなければならない。
-各ネットワーク機能は、他のNFと直接相互作用することができる。アーキテクチャは、(例えば、DRAと同じような)制御平面メッセージをルーティングすることを補助するための中間機能の使用を排除してはならない。
-他のPDUタイプ、例えば、IP、イーサネットの伝送を支援する。
-別のポリシー機能を支援して、ネットワークの動作およびエンドユーザー環境を管理する。
-他のネットワークのスライスで他のネットワーク構成を許容する。
-このアーキテクチャは、訪問PLMNでローカルブレイク・アウトトラフィックだけでなく、ホームルーティングトラフィックを効率的に使用してローミングを支援する。
制御平面(Control Plane):
-コアネットワーク内のアクセスネットワークとネットワーク機能とコアネットワーク内のネットワーク機能との間の多重-ベンダインターワーキングを可能にする。同時に、単一のインターフェイスが無線にさらされるが、コアネットワーク内で支援されるモジュール式(基本)機能を抽象化することが十分である。
-手順(つまり、二つのNF間の相互作用のセット)が適用可能な場合はいつでもサービスに定義されて再利用が可能で、モジュール性を支援することができる。手順を特定する場合には、これはケースバイケースで評価される。
ユーザー平面(User plane):
-(他のUP機能/データネットワーク/制御-平面での動作、ビットレートの実行動作、サービス検出動作などを転送することを含む)、様々なユーザー平面動作を支援している一般的なユーザー平面機能(UPF: user-plane function)が定義される。
ユーザー平面動作の詳細なリストは、8.4節の主要な問題4の結論の一部である。
-制御平面は、セッションに必要なトラフィック処理機能を提供するUP機能を構成する。指定されたユーザー-フラットシナリオについて必要に応じてセッションごとに一つまたは多数のUP機能が制御-平面によって有効化および構成することができる。
-低待機時間サービス及びローカルデータネットワークへのアクセスを支援するために、ユーザー平面機能を無線で近接して配置(deploy)することができる。中央データネットワークの場合には、UPFを一元的に配置することができる。
-ホームルーティングローミングを支援するために、少なくともUP機能は、HPLMNに位置し、VPLMNに課金、LIなどのローミング機能を含む少なくとも一つの他のUP機能を有する必要がある。
ローカルおよび集中型サービスへの同時アクセスは、次のように支援されている。
-(ローカルデータネットワークにへのアクセスを提供する)ローカルUP機能および中央データネットワークにアクセスを提供する(中央UP機能)PDUセッションへのアクセスを提供するPDUのセッションを含む複数のPDUセッション;
-制御装置が複数のUP機能を構成することができる単一のPDUセッション。
ローカルデータネットワークアクセスのための単一のPDUのセッションの場合も制御平面は、複数のUP機能を設定することができる。
全体のアーキテクチャへの合意は、以下の通りである。
1. Rel-15で、AMFとSMFの機能は、標準化された相互作用を通じて、別の機能として標準化されるべきである。
2. NAS MMとSMプロトコルメッセージは、それぞれAMFとSMFで終端(terminate)される。SMプロトコルがH-SMFまたはV-SMFで終端されているかどうかとは無関係である。
3. NAS SMメッセージはAMFによってルーティングされる。
4. NextGenの登録プロファイルデータは、ユーザデータ収束アプローチに基づいて管理されている。
-共通のユーザーデータストア(UDR:user data repository)は、サブスクリプションデータを格納し、これはUDM内に存在することができる。
-関連登録データにアクセスするためにアプリケーションのフロントエンドを実装してUDMフロントエンドとPCFはこれらのパブリックUDRにアクセスすることができる。
PCFのアプリケーション・ロジックだけでなく、例えば、位置管理、登録の更新通知のためのUDMフロントエンドのアプリケーション・ロジックが必須(normative)段階の間に詳細に説明する。
5. SEAFとSCMFはAMFによって支援される。
6. AUSFは別のNFとして定義される。
項目(bullets)4と5の結論は、SA WG3での継続的な研究、例えばスライスの側面に関連してSEAF/SCMF所在地に基づいて再検討が必要になる。
7.各NFは、互いに直接相互作用することができる。
8.このアーキテクチャは、制御平面機能との間の中間の機能を説明はしないが、制御平面の機能の間の(例えば、DRAのような)メッセージのルーティングと転送の中間機能の使用を排除はしないが、これは特定の場合について配置(deployments)の形で識別することができ、ステップ2での追加作業を必要としないようにする。
EPCと5GC間の相互連動(interworking)の手続き
図21は、本発明に適用できるEPCと5GC(またはNGC(Next-generation core))との間の相互連動のアーキテクチャを例示する。
図21を参照すると、端末がEPCとNGCの両方を支援している場合は、端末は、最初のE-UTRANを通じてEPCにキャンプしてもIPのアンカーポイントであるP-GWは、5GC(またはNGC)のUPFとの連動が可能なP- GWに選択され、端末がシステム/RAN間を移動する際にも同じIPアンカリング(anchoring)が維持されることもできる。また、EPCと5GC(またはNGC)の間に中断(interruption)がない相互連動ができるように、MMEとAMFの間にNGx(Nx)インタフェースが定義される。このようにMMEとAMFの間に定義されるNGx(Nx)インターフェースは、「N26インターフェース」と呼ばれる。
図22は、NGコアに接続できる5G RANの配置(deployment)を例示した図である。特に、図22は、E-UTRAとの共同-配置(co-sited)を例示する。
NR機能は、E-UTRA機能と共に同じ基地局の一部または同じ場所のいくつかの基地局に共同-配置することができる。
共同配置は、すべてのNRの展開シナリオに適用することができる(例えば、図示マクロ)。このシナリオでは、複数のRATを通したロードバランシングまたは接続(例えば、セル境界上のユーザーへのカバレッジ階層としてより低い周波数を使用)を通じて、二つのRATに割り当てられたすべてのスペクトル資源を完全に活用することが望ましい。
EPCと5GCの間にNGx インターフェース(つまり、N26)がある場合には、端末がEPCから5GCに移ったり、または5GCからEPCに移り、TAUを実行することができる。この場合は、以前/oldコアネットワークにあるUEコンテキストは、NGx(または、N26)インターフェイスを通じて新しいコアネットワークに直接送信されることができ、より高速なコアネットワークの変更ができる。
例えば、 EPCから5GCに移る端末はRATを5G RATに変更した後、5G RATを通じてTAU(例えば、TAU要求メッセージ)を送信することができ、これを受信したAMFはTAU情報(例えば、TAU要求メッセージに含まれているTAU関連情報)に基づいて、EPCのMMEアドレスを取得することができる。この場合には、AMFは獲得したアドレスに対応するMMEからNGx(または、N26)インタフェースを通じて UE コテキストを直接受けて端末をサービスすることができる。同様に、5GCからEPCに移る端末もRATを LTE RATに変更した後、TAU(例えば、TAU要求メッセージ)を送信することができ、これを受信したMMEはTAU情報(例えば、TAU要求メッセージに含まれているTAU関連情報)に基づいて、AMFのアドレスを取得することができる。この場合には、MMEは、獲得したアドレスに対応するAMFからNGx(または、N26)インタフェースを通じてUEコンテキストを直接受けて端末をサービスすることができる。
しかし、NGx(または、N26) インタフェースがない場合には、端末がTAUを実行しても、ネットワークでは、UEのコンテキストを以前のネットワーク網から受けに来ることができずTAU拒絶(例えば、TAU拒絶メッセージを送信)をすることになる。この場合、端末は、コアネットワークの変更/移動のためのハンドオーバーの接続(Handover attach)(またはハンドオーバーの登録(registration)と呼ばれる。すなわち、接続は、登録で置き換えることができる)を別途行う必要がある。その結果、端末がコアネットワークを変更するのに多くの時間がかかり、その分サービス中断(service interruption)時間も長くなるという問題が発生する。
前記の解決策として端末がコアネットワークが変更される場合には、(TAUを実行せずに)常にハンドオーバー接続/登録を実行するように定義/設定できるが、接続/登録を行う必要があるためTAUを通じてサービスを受ける場合よりも多くの遅延時間が発生することができる。また、接続/登録の場合には、TAUより多くのシグナリングが発生する。
したがって、以下では、端末がコアネットワークの変更のためにTAU手順を実行するかンドオーバー接続/登録を行うかどうかを適切に判断するためのソリューションについて提案する。特に、以下では、コアネットワークの観点/レベルでのソリューションとRANの観点/レベルでのソリューションを提供する。
[コアネットワークレベルのソリューション]
端末がEPC網に接続されると、MMEが端末にGUTIを割り当てることと同様に、NGC網に接続されると、AMFが端末に一時的(Temp)IDを割り当てる。GUTIには、上述したように、端末に対応するGUTIを割り当てたMME idが含まれている。AMFが割り当てる一時的(Temp)IDにもその一時(Temp)IDを割り当てたAMF idが含まれる。したがって端末が新しいコアネットワークに対してTAUを実行しながら、GUTI/一時(Temp)IDを含んで送信すると(例えば、TAU要求メッセージにGUTI/Temp IDを含めて送信)、新しいコアネットワークでは、端末から送信さ受信したGUTI/一時(Temp)idに含まれているMME/AMF idに基づいて端末が以前にサービスを受けたMME/AMFのアドレスを調べることができる。また、MMEが端末に複数のTAを含まれたTAリストを割り当てて端末が割り当てられたTAリストに含まれているTAを外れる場合、TAUを実行するのと同様に、AMFも端末にTAリストを割り当てて、端末は、これを外れるとTAUを実行することができる。
図23および図24は、本発明が適用できる5Gネットワークの配置を例示する。
5Gネットワークは、初期は、ホットスポット(hotspot)形式でEPCネットワークと重複して配置されると予想される。すなわち、図23に示すように、特定の地域(例えば、図23でAMFと表示された地域)には、5Gサービスが提供され、それ以外の地域(例えば、図23のMME1および2に示されている地域)には、EPCサービスが提供されるシナリオが予想される。
図23においてAMFとMME1/MME2の間にすべてNGxインターフェース(例えば、N26)が存在する場合、AMFは端末にTAリストを割り当てつつ、これと共に、コアネットワークの変更があった場合TAUを実行することを明示的または暗示的に指示する指示を送信してくれる。このとき、指示はTAリストと一緒に、または独立して/別々に送信することができ、実施例に基づいて、様々な形で実装されることもできる。例えば、指示は、コアネットワークの変更があった場合TAUを実行することを指示するアクティビティステータスインジケーター(明示的アクティビティステータスインジケーター)またはNGxインターフェース(例えば、N26)が存在することを指示するアクティビティステータスインジケーター(暗示的アクティビティステータスインジケーター)のシグナリング形態として端末に提供されることもできる。
指示を受信した端末は、5Gコアネットワークによってサービスを受けて5Gサービスエリアを離れると、TAUを実行することにより、コアネットワークをEPCに変更することができ、変更後のEPCによってサービスを継続的に受けることができる。この時、端末が実際に移動した位置に応じてMME1またはMME2が端末からTAUを受信することができ、TAUを受信したMMEはAMFからNGxインターフェース(例えば、N26)を通じてUEコンテキストを取得し、AMFがこの端末に提供していたサービスを継続して提供することができる。
前記の例では、AMFと周辺のMME(MME1とMME2)の間のすべてがNGxインターフェース(例えば、N26)が存在する状況を想定した。しかし、実際ではAMFおよび周辺の少なくとも一部のMMEとの間にNGxインターフェース(例えば、N26)が存在しない可能性もある。例えば、AMFはMME1との間には、NGx(例えば、N26)インタフェースが存在しない一方、MME2との間には、NGx(例えば、N26)のインターフェイスが存在することができる。図24は、このようなシナリオを例示する。
図24を参照すると、この場合、AMFはTAリストを割り当てるとき周辺MME(本図の場合、MME1およびMME2)とのNGx(例えば、N26)インターフェースの有無を考慮し、TAリストを割り当てる必要があります。例えば、端末がTA7地域に位置する場合には、AMFは端末へのTAリストを{TA1、TA6、TA7}で割り当てつつ、端末がTAを離れてEPCに移る場合、ハンドオーバー接続/登録を行うすることを指示する指示(またはN26インタフェースが存在しないことを示す指示)を端末に送信してくれる(NGx(例えば、N26)。インタフェースがないMME1に移動ことが予想されるので)。これとは異なり、端末がTA3地域に位置する場合、AMFは端末へのTAリストを{TA1、TA3、TA4}で割り当てられつつ、端末がTAを離れてEPCに移る場合TAUを実行することを指示する指示(またはN26インタフェースが存在することを示す指示)を端末に送信してくれる(NGx(例えば、N26)インタフェースがあるMME2に移動ことが予想されるので)。
万が一、端末がTA2、TA5のようにMME1とMME2両方に移動すると予想される地域に位置した場合には、ネットワークは、端末がどの位置に移動するか曖昧であるため、AMFは端末にTAリストを割り当てつつハンドオーバー接続/登録を行うことを指示する指示を送信してくれる。
上述した実施例は、5GCからEPCにコアネットワークが変更された場合を中心として説明したが、EPCから5GCにコアネットワークが変更される場合にも同様に適用されることができ、この場合、TAリストの割り当ておよび/または指示送信の主体はMMEに置き換えることができる。
端末は、AMFまたはMMEがTAリストを割り当てながら送った指示によってinter-systemの変更が発生したときTAUを実行するか、またはハンドオーバー接続/登録を行うかどうかを決定することになる。これらの指示は、TAリストと一緒に送信されるか、実施例に基づいて、独立して/別途送信されることもできる。
図25は、本発明の一実施形態に従う端末がEPCで5GCに移る場合の相互連動(interworking)手順を例示したフローチャートである。本実施例ではMMEとAMFの間にNGx(例えば、N26)インターフェースが存在しないと仮定する。
1. MMEは、端末にEPCから5Gコアに移る場合、ハンドオーバー接続/登録をせよという指示をTAU手順内で伝達(例えば、TAU 承認メッセージに含ませて送信)することができる。この時、配信される指示は、コアネットワークを変更する時のハンドオーバー接続/登録を行うことを明示的または暗示的に指示する指示に該当することができる。例えば、指示は、ネットワークを変更する時にハンドオーバー接続/登録を行うことを指示する指示(つまり、明示的に指示)またはNGx(例えば、N26)インタフェースが存在しないことを指示する指示(つまり、暗示的に指示)に対応することができる。これらの指示は、TAU手順のほか、実施例に基づいて接続/登録手続きの中で伝達されることもできる。
2.端末の移動性(mobility)に基づいてEPCによってサービスされる地域で5GCによってサービスされる地域に移動することができる。
3.端末は、ステップ1で受信した指示に従って5GCでのハンドオーバー接続/登録のための接続/登録要求(attach/registration request)を5GCネットワーク(特に、AMF)に転送することができる。ここで、ハンドオーバー接続/登録のための接続/登録要求は、ハンドオーバー指示を含む(または接続/登録タイプがハンドオーバーに設定された)接続/登録要求を意味する。したがって、ハンドオーバータイプの接続/登録手続きが実行されることもできる。このとき、端末は、さらに、自分がEPCから移動したことを5GCに知らせることができる。
もし、端末が属していたEPCと他のPLMN(これはE(Equivalent)-PLMNまですべてを含んで他のPLMNである可能性もある)に属する5GCサービスエリアに移動した場合、端末は、MMEから受信した指示とは無関係に5GCでの接続/登録の手順を実行することができる。この時の接続/登録手続きは、ハンドオーバータイプの接続/登録手続きではない、初期接続/登録手続きを意味する。他のPLMNの5GCを選択する時に端末の動作は、端末の実装に依存することができ、または、ステップ1でMMEが、具体的な動作を指示してくれる。例えば、MMEは、同じPLMN(EPLMNまですべてを含む)の5GCに移動する/選択した場合にのみ、ハンドオーバー接続/登録をせとという情報を端末に提供することができ、端末はそれに応じて動作することができる。
4.端末は接続/登録のために、ネットワークと認証(authentication)手順を実行することができる。
5.ネットワークノード(例えば、AMF)は、認証が正常に終了した場合、端末に接続/登録の承認を送信することができる。この過程で、ネットワークは、コアネットワークの変更があった場合、端末がどのようなアクションを実行するか(TAUを実行するか、またはハンドオーバー接続/登録を行うか)への指示を含んで転送することができる。これらの指示は、明示的にTAU /ハンドオーバー接続/登録を指示する明示的な指示の形でシグナリングされるか、NGx(例えば、N26)インターフェースの有無を指示する暗示的な指示の形でシグナリングされることがあるということは上述した通りである。
6.端末はPDUセッション要求メッセージをネットワークに送信しながら、要求タイプをハンドオーバーに設定して送信することができ、以前の接続情報を3GPP/EPS(もしくはもっと詳しくE-UTRAN)に設定して一緒に転送することができる。一般的に、接続情報は、端末がNon-3GPPを通じてサービスを受けて移ってくるのか、それとも3GPP(E-UTRAN)を通じてEPCにあって移ってくるのかを区別するために使用される。端末は、PDUのセッション要求だけでなく、PDUセッション要求をencapsulationするMMメッセージにもハンドオーバー指示を含めてハンドオーバー接続/登録の遂行をAMFに知らせる。
7. AMFはMMメッセージに含まれているハンドオーバー指示を受信した場合、UDMから端末のUEコンテキストを受けて、以前にその端末をサービングしていたSMFを見つけることができる。
8. AMFは端末をサービングしていたSMFでPDUセッション要求を転送することができる。SMFはPDUセッション要求に含まれているハンドオーバー指示を認識した場合には、以前にサービングしていたUEコンテキストに基づいて同一のUPFとIPアドレスをPDUセッションを要求した端末に割り当てることができる。
9. SMFはAMFを経て端末にPDUセッション応答を送信し、以前に使っていたIPアドレスを端末に割り当てることができる。
この手順では、ステップ6でのPDUセッション要求メッセージは、EPSでのように接続/登録要求自体に含まれて送信されることもできる。この場合、端末はMM(Mobility Management)メッセージの接続/登録要求メッセージに対応する接続/登録要求がハンドオーバータイプの接続/登録要求であることをAMFが認識できるようにハンドオーバー指示を含ませて送信することができる。この場合、ステップ3の後に、ステップ4、7、8の順序で手続きが行われ、ステップ9は、すべての手続きを完了した後、接続/登録承認メッセージに含まれて端末に送信されることもできる。
図26は、本発明の一実施形態に従う端末がEPCで5GCに移る場合の相互連動(interworking)手順を例示したフローチャートである。本実施例ではMMEとAMFの間にNGx(例えば、N26)インターフェースが存在すると仮定する。
1. MMEは、端末にEPCから5GCに移る場合、TAUを実行せよという指示をTAU手順内で伝達(例えば、TAU Acceptメッセージに含ませて送信)することができる。この時、配信される指示は、コアネットワークの変更時にTAUを実行することを明示的または暗示的に指示する指示に該当することができる。例えば、指示は、ネットワークの変更時にTAUを実行することを指示する指示(つまり、明示的に指示)またはNGx(例えば、N26)インタフェースが存在することを指示する指示(つまり、暗示的に指示)に対応することができる。これらの指示は、TAU手順のほか、実施例に基づいて接続/登録手続きの中で伝達されることもできる。
本段階は、図25の実施例と連携して解釈されることもできる。例えば、図25の実施例のように、ハンドオーバー接続/登録を実行せよという指示が定義されている場合、本実施例で端末が「TAUを実行せよという指示を受信する」は、「ハンドオーバー接続/登録を実行せよという指示を受信しない」に解釈されることもできる。したがって、端末は、MMEからハンドオーバー接続/登録を実行せよという指示を受信していない場合にも、以下で後述するステップ2〜ステップ8の手順を実行することができる。
2.端末の移動性に基づいて5GCによってサービスされる地域でEPCによってサービスされる地域に移動することができる。
3.端末は、ステップ1で受信した指示に基づいてTAU要求をネットワークノード(例えば、AMF)に転送することができる。
もし、端末が属していたEPCと他のPLMN(これはE(Equivalent)-PLMNまですべてを含む他のPLMNである可能性もある)に属する5GCサービス区域に移動した場合、端末は、MMEから受信した指示とは無関係に5GCでの接続/登録の手順を実行することができる。この時の接続/登録手続きは、ハンドオーバータイプの接続/登録手続きがでない、初期接続/登録手続きを意味する。他のPLMNの5GCを選択する時端末の動作は、端末の実装に依存することができ、または、ステップ1でMMEが、具体的な動作を指示してくれることもある。例えば、MMEは、同じPLMN(EPLMNまですべてを含む)の5GCに移動する/選択した場合にのみ、ハンドオーバー接続/登録を実行せよという情報を端末に提供することができ、端末はそれに応じて動作することができる。
4. AMFは端末が送信したTAU要求に含まれているGUTI情報に基づいて、以前に該当端末を管理していたMMEアドレスを見つけて、そのアドレスに対応するMMEでUEコンテキストを要求することができる。
5. MMEはAMFにUEコンテキストを転送することができる。
6-7。AMFはMMEから受信したUEのコンテキストに基づいて、サービングSMFのアドレスを調べ(P-GWのアドレスからわかる)、サービングSMFに端末が5GCでサービスを受けるようになったことを知らせることができる。
8. AMFは端末にTAU承認を送信することができる。この過程で、ネットワーク(例えば、AMF)は、コアネットワークの変更があった場合、どのようなアクションを実行するかどうかの指示を含んで転送することができる。この過程で、ネットワークは、コアネットワークの変更があった場合、端末がどのようなアクションを実行するか(TAUを実行するか、またはハンドオーバー接続/登録を行うか)の指示を含んで転送することができる。これらの指示は、明示的にTAU/ハンドオーバー接続/登録を指示する明示的な指示の形でシグナリングされるか、NGx(例えば、N26)インターフェースの有無を指示する暗示的指示の形でシグナリングされるということは、上述した通りである。
図25および26で上述したフローチャートは、端末がEPCから5GCに移動する場合を中心に言及したが、これに限定されるものではなく、端末が5GCからEPCに移動する場合にも同様に適用することができる。したがって、前記実施例で5GCは、EPCに、EPCは5GCに、AMFはMMEに、MMEはAMFにそれぞれ置き換えることができる。
上述した実施形態で端末は基本(default)的にTAUを実行するように設定され、ネットワーク(例えば、AMF/MME)は、ハンドオーバーの接続が必要/可能な場合にのみ、ハンドオーバー接続/登録の指示を端末に転送する方式で設定することができる。例えば、端末は、別の指示(例えば、ハンドオーバー接続/登録指示)を受信していない場合は、TAU手順を実行することができ、別の指示を受信した場合には、ハンドオーバー接続/登録の手順を実行することができる。ここでハンドオーバー接続/登録を実行せよという指示は端末が接続/登録要求にIMSIを包含せよという指示に対応することもできる。
一方では、端末は、基本的にハンドオーバー接続を実行するように設定され、ネットワークはTAUが必要な場合にのみ、TAU実行指示を端末に転送するように設定することができる。例えば、端末は、別の指示(例えば、TAU指示)を受信していない場合は、ハンドオーバー接続/登録手順を実行することができ、別の指示を受信した場合には、TAU手順を実行することができる。
[RAN レベルのソリューション]
端末がeNBを通じてEPCにサービスを受けていてgNBを通じて5Gコアに移る場合は、TAUを実行するか、またはハンドオーバー接続/登録を行うかどうかは端末が接続モード(connected mode)またはアイドルモード(idle mode)であるかによって以下のように動作が異なることがある。
1)端末が接続モードの場合
i)EPCと5GCの間にNGx(例えば、N26)インタフェースが存在する場合(HO(Hanodver)動作)
eNBはNGx(例えば、N26)インタフェースが存在するため、ハンドオーバーが可能であることを認知してMMEにハンドオーバー要求(handover required)メッセージを送信しながらターゲットgNBのアドレスを知らせることができる。
この場合、従来のハンドオーバー手順と同様に、すべてのUEコンテキストがNGx(例えば、N26)インタフェースを通じてEPCから5GCに移るようになり、ハンドオーバーが終わった後、端末は、TAリストを割り当ててもらうためにTAU手順を実行することができる。
ii)EPCと5Gコアの間にNGx(例えば、N26)インタフェースがない場合(アイドルモードセル再選択動作)
eNBはNGx(例えば、N26)インタフェースが存在しないことを認知してRRC解除(Relese)をしながら端末にターゲットgNBのセル情報を与え、そのセルでキャンプするように指示する。このとき、eNBは、ハンドオーバー接続/登録が必要であることを知らせる指示あるいは理由(cause)の値を端末に送信することができる。
端末は、RRC解除を通じてeNBから受信した無線/周波数情報によってターゲットgNBのセルにキャンプした後、当該eNBが送信したハンドオーバー接続/登録の指示に従ってハンドオーバー接続/登録の手順を実行することができる。
2)端末がアイドルモードである場合、
端末は、以前に接続モードにあって、RRC解除され、受信した指示に基づいて、ハンドオーバー接続/登録を行うか、TAUを実行することができる。
上述した実施例では、端末がEPCからサービスを受けて5GCに移動する場合を中心に述べたが、これに限定されるものではなく、端末が5GCからEPCに移動する場合にも同様に適用することができる。したがって、前記実施例で5GCはEPCに、EPCは5GCに、AMFはMMEに、MMEはAMFにそれぞれ置き換えることができる。
上述したRANレベルのソリューションでeNB/gNBは、NGx(例えば、N26)インターフェースの有無に応じたハンドオーバー接続/登録可能かどうかを図27乃至29を参照し、後述する方法を使用して調べることができる。
図27ないし29は、本発明の一実施形態に従うNGx(例えば、N26)インターフェースの有無に応じたハンドオーバー接続/登録可能かどうかを調べるためのeNB/gNB動作手順を例示したフローチャートである。
図27を参照すると、まずeNB/gNBはMME/AMFにハンドオーバー要求(handover required)メッセージを送信することができる。このとき、もし形成/確立されているNGx(例えば、N26)インタフェースがない場合は、MME/AMFはハンドオーバー準備失敗(handover preparation failure)メッセージをeNB/gNBに転送しつつ、理由値をNGx(例は、N26)インタフェースが存在しないハンドオーバーが不可能であることを指示する値に設定して一緒に送信してくれる。このとき、理由値としては、「no NGx interface」または「inter system handover not supported」などのようにハンドオーバーが不可能であることを示す、さまざまな理由の値に設定することができる。これを受信したeNB/gNBはハンドオーバーが不可能であることを認知して上述したソリューションのようにRRC解除を通じて端末にハンドオーバー接続/登録が必要であることを知らせることができる(例えば、ハンドオーバー接続/登録の実行指示を送信することにより)。
そして/または、eNB/gNBはMME/AMFと初構成(configuration)を設定する際に図28に例示したようなS1セットアップ/N2セットアップ手順を通じてNGx(例えば、N26)インターフェースがないことをMME/AMFから構成(configure)/指示されることもできる。または、eNB/gNBはMME/AMFから5Gシステムはinter system handoverが不可能であるという構成(configure)を設定/指示されることもできる。eNB/gNBは、これらの構成(configuration)情報に基づいてハンドオーバー接続/登録が可能かどうかを判断し、上述したRANレベルのソリューションの動作を実行することができる。このような構成(configuration)情報は、MME/AMFがPLMNごとに異なって/独立して設定することができる。つまり、ネットワークスライシングをする場合には、事業者別の他の政策によってある事業者は、ハンドオーバーを支援し、ある事業者は対応していない可能性があるので、ハンドオーバー接続/登録可能かどうかはPLMNごとに異なって、或いは独立して設定することができる。
さらに、これらの構成情報は、図29で例示したMMEの構成(Configuration)の更新を通じて更新されることもできる。
MME/AMFはハンドオーバーが可能かどうかが変更(例えば、オペレータポリシーまたは更新を通じたNGx(例えば、N26)インターフェースの支援など)と、これをeNB/gNBに知らせ、ハンドオーバー可能状況/NGx(例えば、N26)インターフェースの有無などに対する構成情報を更新することができる。
上述した実施形態で端末は、基本(default)的にTAUを実行するように設定され、ネットワーク(例えば、eNB/gNB)はハンドオーバー接続が必要/可能な場合にのみ、ハンドオーバー接続/登録の指示を端末に転送する方式で設定することができる。例えば、端末は、別の指示(例えば、ハンドオーバー接続/登録指示)を受信していない場合は、TAU手順を実行することができ、別の指示を受信した場合には、ハンドオーバー接続/登録の手順を実行することができる。ここでハンドオーバー接続/登録を実行せよという指示は端末が接続/登録要求にIMSIを包含せよという指示に対応することもできる。
RAN レベル ソリューションとコアネットワークレベルのソリューション両方下記の実施例が適用されることもできる。
端末は、ハンドオーバー接続/登録を行うとき、PDN接続要求/PDUセッション要求メッセージに要求タイプをハンドオーバーに設定して送信する必要がある。しかし、従来の技術によれば、ハンドオーバー接続/登録はnon-3GPPアクセスと3GPPアクセスの間でのみ使用されているので、要求タイプを同じにハンドオーバーに設定して送信する場合、ネットワークでは、non-3GPPからPDUセッションが送信されるか、それとも3GPP(しかし、他のネットワークコア)からPDUセッションが送信されるかを判断することができない。
これらの曖昧さを解決するために、既存に定義されていた要求タイプをそのまま使用せずに、本明細書で提案された相互連動(interworking)のための新しい要求タイプが定義されて使用することができる。
たとえば、現在のTS 24.008によると、要求タイプ情報要素は、表2のように定義されている。
表2で「010」に設定された要求タイプ値は、non-3GPP(または3GPP)アクセスから3GPP(またはnon-3GPP)アクセスにPDN接続が送信されることを意味する。これらの転送は、3GPP TS 25.331 [23c]と3GPP TS 36.331 [129]に記載され3GPP接続モードモビリティ手順によって制御されるハンドオーバーではない。「緊急ベアラサービスのハンドオーバー」は、A/Gb-モードとIu-モードでは、「予約(reserved)ビット」として扱われる。
表2を参照すると、現在未使用(unused)の値が一つ残っているが(「011」)、これを表3のように3GPPアクセスの間でのハンドオーバーを指す要求タイプに設定/定義して使用することができる。このとき、3GPPアクセスの間でのハンドオーバー(between 3GPP accesses)は5Gネットワークからのハンドオーバーを意味する。
万が一、5Gネットワークの3GPPアクセスnon-3GPPアクセスの区別が必要な場合は、追加の要求タイプを新たに定義して使用することができる。例えば、「011」は 5G 3GPPからEPCへのハンドオーバーを意味することができ、「101」は 5G non-3GPPからEPCへのハンドオーバーを意味することができる。
または、従来のハンドオーバー要求タイプを再利用しつつ、PDN接続要求(connectivity request)/PDUセッション要求メッセージに端末のPDUセッションがどのアクセスから送信/転送されるかを、別の IEを定義して使用する方法がある。
5Gネットワークでは、同じDNN(Data Network Name)で複数のPDUセッションを作ることができる。そのため、ネットワークは、単にPDUセッションがどんなアクセスから送信/転送されるかについての情報だけでは、正確にどのPDUセッションが送信/転送されるかを判断することができない。たとえば、5GネットワークでE-URANを通じて同じDNNで2以上のPDUセッションを生成することができ、この場合、MMEは、eNBに渡す/転送するPDUセッションを正確に知っておかないとどのSMF/P-GWを選択するかどうか決定することができない。したがって、端末は、送信/転送しようとするPDUのセッションを識別するためのPDUセッション IDをPDN接続要求/PDUセッション要求メッセージに入れて送ることができる。 このとき、端末はPDN 接続要求/PDUセッション要求メッセージ内の新しく定義されたIEにPDUセッションIDを含ませて送信することができる。端末がPDUセッションIDを送信することとは別に、要求タイプを上から提供された方法を通じて設定して送信することもできる。
MMEは端末が送信したPDN接続要求にPDUセッションIDが含まれている場合、 UDM+HSSから受けてきた情報に基づいて対応するPDUセッションIDにマッチングされるSMF/P-GWアドレスを選択し、端末のPDN接続要求を処理することができる。
以下では、端末の接続モードでN26インタフェースがない場合に関連する以下の問題の解決策を提供する。
-接続モードのUEが5GからEPCへの移動が発生したときに、UEがTAU要求/拒否をスキップできるようにする追加の最適化(optimization)方法
接続モードでのシステム間の移動性が発生している間サービスの中断(interruption)時間を最小限に抑えるために、UEは、二重(dual)の登録を支援していないネットワークは、N26のインターフェイスのない相互連動のみを支援する。
したがって、本明細書では、接続モードで5GCからEPCへのUEのモビリティに対する不要なTAU失敗をスキップするためにRANの指示を支援することを提案する。以下では、これに対する2つのオプションを提案する。
オプション1:ハンドオーバー準備中のハンドオーバーの準備(preparation)失敗
図30は、本発明の一実施形態に従う失敗したハンドオーバー準備動作を例示した図である。
図30を参照すると、ソースNG-RANは、ハンドオーバー要求(required)メッセージをAMFに送信することにより、システム間(inter-system)ハンドオーバー(inter-RATハンドオーバー)を実行することができる。この場合には、AMFは、「システム間(inter-system)ハンドオーバーが支援されない」を意味するハンドオーバー準備に失敗し、メッセージをNG-RANに送信することにより応答することができる。したがって、ソースNG-RANは、不要なTAUをスキップするように指示し、RRC解除手続きを行うことができる。万が一、UEが「スキップ不要(unnecessary)TAU」を指示するE-UTRANからRRC終了メッセージを受信すると、UEは、ハンドオーバー指示を有する接続手順(つまり、ハンドオーバー接続/登録手続き)を実行する。
オプション2:AMFはN2セットアップ手順中に「システム間のハンドオーバーが支援されない」を通知
NG-RANは、N2セットアップ手順の間、システム間のハンドオーバー能力(capability)がわかる。NG-RANがE-UTRANへのUEモビリティを検出すると、NG-RANは、適切な原因「スキップ不要(unnecessary)TAU」を持つRRC解除を行うことができる。したがって、UEは、EPCの「ハンドオーバー」を指示するPDN接続要求メッセージを利用して接続手順を実行することができる。
上述したオプション1と2をTS 23.501の5.17.2.3.2シングル-登録モードのUEのためのモビリティセクションに適用すると、以下の通りである。
5.17.2.3.2シングル(single)-登録モードのUEのためのモビリティ
UEがシングル-登録モードを支援し、ネットワークがN26インターフェースない相互連動手順を支援している場合:
- 5GCからEPCへの移動の場合には、UEは、5G-GUTIからマッピングされた4G-GUTIにTAU手順を実行する。MMEは、oldノードがAMFであることを決定し、UEへの「ハンドオーバーPDN接続のセットアップ支援」の指示によりTAUを拒絶する。この指示に基づいて、UEは、PDN接続要求メッセージ(TS 23.401 [26]、セクション5.3.2.1)内の「ハンドオーバー」の指示によりEPCで接続を行うことができ、続いてUEは、「ハンドオーバー」フラグを持つUE開始(initiated)PDN接続の確立(establishment)手順を使用してUEの他のすべてのPDUのセッションを移動させる(TS 23.401 [26]のセクション5.10.2)。最初のPDN接続はE-UTRAN初期接続手順(TS 23.401 [26]参照)中に設定されることもできる。
- EPCから5GCへの移動の場合、UEは、4G-GUTIからマッピングされた5G-GUTIに5GCで「モビリティ登録の更新(mobility registration update)」タイプの登録を行うことができる。AMFはoldノードがMMEであることを決定するが、登録が「初期登録」タイプであるかのように進行する。登録承認はUEへの「ハンドオーバーPDUセッションセットアップ支援」の指示を含んでいる。この指示に基づいて、UEは、連続的に、「既存の(Existing)PDUのセッション」フラグ(TS 23.502 [3]、4.3.2.2.1セクション)を有するUE開始PDUのセッション確立手順を使用してEPCからすべてのPDN接続を移動させることができる。
-接続モードでUEが5GCからEPCに移動する間のサービスの中断を最小限に抑えるために、NG-RANは、TAU手順をスキップするための支援(assistance)情報を提供することができる。もし、UE ASがTAU手順スキップのための支援情報を受信すると、UE NASはTAU手順を実行する代わりに、PDN接続要求メッセージ(TS 23.401 [26]、セクション5.3.2.1)内の「ハンドオーバー」の指示によりEPCで接続手順を実行する必要がある。以後、UEは「ハンドオーバー」フラグ(TS 23.401 [5.6.2]節)を有するUE開始PDN接続確立手順を使用してUEの他のすべてのPDUのセッションを移動させる。
加えて、RRC解除メッセージでTAU手順をスキップするための支援情報を決定/指示する方法が追加で定義することができる。
図31は、本発明の一実施形態に従う端末のネットワーク間の相互連動方法を例示したフローチャートである。本フローチャートに関連して上述した実施例が同じ/同様に適用することができ、以下では重複する説明は省略する。
端末のネットワークを5GCネットワークからEPCネットワークに変更するための第1の相互連動の手順を実行する手順は、5GCとEPCネットワークとの間にインターフェースが存在するかどうかに応じて、下記のように大きく2つの実施例で実装されることもできる。
万が一、5GC及び前記EPCネットワークとの間のインターフェース(例えば、N26)が存在しない場合:
端末は5GCネットワークのAMFから第1の指示を受信することができる(S3110)。この時、端末が受信する第1の指示はハンドオーバー接続を行うことを指示する明示的に指示またはN26が存在しないことを指示する暗示的な指示に対応することができる。
次に、端末は、前記第1の指示に基づいて、EPCネットワーク内でのハンドオーバー接続の手順を実行することができる(S3120)。このため、端末はハンドオーバー接続要求メッセージをEPCネットワークのMMEに送信することができる。この場合、端末は、要求タイプが「ハンドオーバー」に設定されたPDN接続要求メッセージをEPCのMMEに送信することができる。
万が一、5GC及び前記EPCネットワークとの間のインターフェース(例えば、N26)が存在する場合:
端末は、、AMFから前記第1の指示を受信していない可能性があり、この場合、EPCネットワーク内でTAU手順を実行することができる。
5GC内で端末に生成されたすべてのPDUのセッションは、前記ハンドオーバー接続手順又は前記TAU手順を通じて前記EPCネットワークに転送(transfer)されることもできる。特に、TAU手順を通じてMMEはAMFとのインタフェースを通じてAMFから直接端末のPDUセッションを伝達(transfer)してもらうことができる。
また、本フローチャートには図示していないが、端末はEPCに移動しながら、前記5GCから移動することを示す以前のアクセス情報をMMEに送信することができる。
また、端末が移動するEPCは5GCのGUTIからマッピングされるEPC-GUTIを持つことができる。
万が一、5GCとEPCネットワークとの間のインターフェースが存在せず、端末が前記5GCで接続モードである場合、端末は5GCのNG-RAN(またはgNB)とRRC解除を行い、EPCと接続されたセルにキャンプすることができている。
また、端末がEPCネットワークを変更した後、再びネットワークをEPCネットワークで5GCネットワークに変更するための第2の相互連動の手順を実行することができる。この時にも、5GCとEPCネットワークとの間のインターフェースが存在しない場合は、EPCネットワークのMMEから第2の指示を受信することができる。この時の第2指示もやはり、ハンドオーバー接続を行うことを指示する明示的に指示またはN26が存在しないことを指示する暗示的な指示に対応することができる。次に、端末は前記の指示に基づいて5GCネットワーク内での登録手順を実行することができる。この時の登録手順は、登録タイプがモビリティ登録の更新(mobility registration update)に設定された登録手続きに対応することができる。EPC内の端末に対して生成されたすべてのPDUのセッションは、前記登録手続きを通じて5GCネットワークに転送することができる。
端末は、EPCから移動することを示す以前のアクセス情報をAMFに送信することができる。5GCは、EPCのGUTIからマッピングされる5GC-GUTIを持つことができる。
万が一、5GCとEPCネットワークとの間のインターフェースが存在せず、端末が、前記EPCで接続モードである場合には、EPCのE-UTRAN(例えば、eNBN)とRRC解除を行うすることができる。
本発明が適用できる装置一般
図32は本発明の一実施形態に従う通信装置のブロック構成図を例示する。
図32を参照すると、無線通信システムは、ネットワークノード(3210)と 多数の端末(UE)(3220)を含んでいる。
ネットワークノード(3210)はプロセッサ(processor、3211)、メモリ(memory、3212)と通信モジュール(communication module、3213)を含んでいる。プロセッサ(3211)は、先に提案された機能、プロセスおよび/または方法を実装する。有/無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ(3211)によって実装されることもできる。メモリ(3212)は、プロセッサ(3211)と接続されて、プロセッサ(3211)を駆動するための様々な情報を格納する。通信モジュール(3213)はプロセッサ(3211)と接続されて、有/無線信号を送信および/または受信する。ネットワークノード(3210)の一例として、基地局、MME、HSS、SGW、PGW、アプリケーションサーバなどがこれに該当する。特に、ネットワークノード(3210)が基地局である場合には、通信モジュール(3213)は、無線信号を送信/受信するためのRF部(radio frequency unit)を含むすることができる。
端末(3220)は、プロセッサ(3221)、メモリ(3222)と 通信モジュール(またはRF部)(3223)を含んでいる。プロセッサ(3221)は、先に提案された機能、プロセスおよび/または方法を実装する。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ(3221)によって実装されることもできる。メモリ(3222)は、プロセッサ(3221)と接続されて、プロセッサ(3221)を駆動するための様々な情報を格納する。通信モジュール(3223)は、プロセッサ(3221)と接続されて、無線信号を送信および/または受信する。
メモリ(3212、3222)は、プロセッサ(3211、 3221)の内部または外部にあることができ、よく知られている様々な手段によりプロセッサ(3211、 3221)と接続することができる。また、ネットワークノード(3210)(基地局である場合)および/または端末(3220)は、一本のアンテナ(single antenna)、または複数のアンテナ(multiple antenna)を有することができる。
図33は、本発明の一実施形態に従う通信装置のブロック構成図を例示する。
特に、図33は、先にも32の端末をより詳細に例示する図である。
図33を参照すると、端末は、プロセッサ(またはデジタル信号プロセッサ(DSP:digital signal processor)(3310)、RFモジュール(RF module)(またはRFユニット)(3335)、パワー管理モジュール(power management module)(3305)、アンテナ(antenna)(3340)、 バッテリー(battery)(3355)、 ディスプレイ(display)(3315)、 キーパッド(keypad)(3320)、 メモリ(memory)(3330)、 SIMカード(SIM(Subscriber Identification Module) card)(3325)(この構成ではオプション)、 スピーカー(speaker)(3345)とマイク(microphone)(3350)を含んで構成できる。端末はまた、単一のアンテナまたは複数のアンテナを含むことができる。
プロセッサ(3310)は、先に提案された機能、プロセスおよび/または方法を実装する。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ(3310)によって実装されることもできる。
メモリ(3330)は、プロセッサ(3310)と接続され、プロセッサ(3310)の動作と関連した情報を保存する。メモリ(3330)は、プロセッサ(3310)内部または外部にあることができ、よく知られている様々な手段によりプロセッサ(3310)と接続することができる。
ユーザーは、例えば、キーパッド(3320)のボタンを押すか、(あるいはタッチするか、)またはマイク(3350)を利用した音声駆動(voice activation)によって電話番号などのコマンド情報を入力する。プロセッサ(3310)は、これらのコマンドの情報を受信し、電話番号で電話をかけるなど、適切な機能を実行するように処理する。駆動上のデータ(operational data)は、SIMカード(3325)またはメモリ(3330)から抽出することができる。また、プロセッサ(3310)は、ユーザーが認知して、また利便性のために、コマンド情報または駆動情報をディスプレー(3315)上に表示することができる。
RFモジュール(3335)は、プロセッサ(3310)に接続され、RF信号を送信および/または受信する。プロセッサ(3310)は、通信を開始するために、例えば、音声通信データを構成する無線信号を送信するように命令情報をRFモジュール(3335)に伝達する。RFモジュール(3335)は、無線信号を受信および送信するために受信機(receiver)と送信機(transmitter)から構成されている。アンテナ(3340)は、無線信号を送信および受信する機能を行う。無線信号を受信すると、RFモジュール(3335)は、プロセッサ(3310)によって処理するために信号を伝達して基盤バンド信号を変換することができる。処理された信号は、スピーカー(3345)を通じて出力される音や読みやすさの情報に変換することができる。
以上で説明した実施例は、本発明の構成要素と特徴が所定の形態で結合されたものである。各構成要素または特徴は、別の明示的な言及がない限り選択的なものを検討されるべきである。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と結合されていない形態で実施されることもできる。また、一部の構成要素および/または特徴を結合して、本発明の実施例を構成することも可能である。本発明の実施例で説明している動作の順序は変更されることもできる。ある実施例の一部の構成や特徴は、他の実施例に含まれることができ、または他の実施形態に対応する構成または特徴と交換することができる。特許請求の範囲で明示的な引用関係がない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めることができることは自明である。
本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより具現できる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、一つまたはそれ以上のASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital’ signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(progr
ammable logic devices)、FPGAs(field programmable gate arrays)、プロセッサ、コントロー
ラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッなどにより具現できる。
ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、以上で説明された機能または動作を遂行するモジュール、手続、関数などの形態で具現できる。ソフトウェアのコードは、メモリに格納され、プロセッサによって駆動されることができる。前記メモリは、前記プロセッサの内部または外部に位置し、既に公知となった多様な手段により、前記プロセッサとデータをやり取りすることができる。
本明細書で「Aおよび/またはB」は、Aおよび/またはBのうち少なくとも一つを意味する。
本発明は、本発明の必須の特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態として具体化されることは当業者に自明である。したがって、上述した詳細な説明は、すべての面で制限的に解釈してはならないし、例示的なものとみなされるべきである。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的解釈によって決定されるべきで、本発明の等価的範囲内でのすべての変更は、本発明の範囲に含まれる。