本発明で使われる用語は、本発明における機能を考慮すると共に、可能な限り現在広く使われている一般的な用語を選択したが、これは、当該分野に従事する技術者の意図又は判例、新しい技術の出現などによって変更されてもよい。また、特定の場合には出願人が任意に選定した用語もあり、この場合は、該当する発明の説明部分においてその意味を詳しく記載するものとする。従って、本発明で使われる用語は単純な用語の名称ではなく、その用語が有する意味と本発明の全般に亘る内容に基づいて定義されるべきである。
以下の実施例は本発明の構成要素と特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮することができる。各構成要素又は特徴は他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施されてもよく、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施例を構成してもよい。本発明の実施例において説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部の構成や特徴は別の実施例に含まれてもよく、別の実施例の対応する構成又は特徴に取り替えられてもよい。
図面に関する説明において、本発明の要旨を曖昧にさせるような手順又は段階などは記述を省略し、当業者のレベルで理解し得るような手順又は段階も記述を省略した。
明細書全体を通じて、ある部分がある構成要素を“含む(comprising又はincluding)”とされているとき、これは、特別な記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得るということを意味する。また、明細書に記載された“…部”、“…器”、“モジュール”などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの結合によって具現化することができる。また、“ある(a又はan)”、“一つ(one)”、“その(the)”及び類似の関連語は、本発明を記述する文脈において(特に、以下の請求項の文脈において)本明細書に別に指示されたり文脈によって明らかに反駁されない限り、単数及び複数の双方を含む意味で使うことができる。
本発明の実施例は、無線アクセスシステムであるIEEE 802.xxシステム、3GPPシステム、3GPP LTEシステム及び3GPP2システムの少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けることができる。即ち、本発明の実施例において説明していない自明な段階又は部分は、上記文書を参照して説明することができる。
また、本文書に開示されている全ての用語は、上記標準文書によって説明されることができる。例えば、この明細書は3GPP TS 36.211、3GPP TS 36.213、3GPP TS 36.321、3GPP TS 36.322、3GPP TS 36.323、3GPP TS 36.331、3GPP TS 23.203、3GPP TS 23.401、3GPP TS 24.301の標準文書、及び/又は3GPP NR標準文書(例えば、3GPP TS 38.331、3GPP TS 23.501、3GPP TS 23.502)のうちの1つ以上によって裏付けられる。
以下、本発明に係る好適な実施の形態を、添付の図面を参照して詳しく説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明しようとするもので、本発明が実施され得る唯一の実施の形態を表そうとするものではない。
また、本発明の実施例で使わ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たものであり、このような特定の用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で別の形態に変更されてもよい。
まず、本明細書で使われる用語は次のように定義される。
−IMS(IP Multimedia Subsystem又はIP Multimedia Core Network Subsystem):IP上で音声又は他のマルチメディアサービスを配信するための標準化を提供するための構造的(architectural)フレームワーク(framework)。
−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System):3GPPによって開発された、GSM(Global System for Mobile Communication)ベースの第3世代(Generation)移動通信技術。
−EPS(Evolved Packet System):IP(Internet Protocol)ベースのPS(packet switched)コア(core)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とで構成されたネットワークシステム。UMTSが進化した形態のネットワークである。
−NodeB:GERAN/UTRANの基地局。屋外に設置し、カバレッジはマクロセル(macro cell)規模である。
−eNodeB/eNB:E−UTRANの基地局。屋外に設置し、カバレッジはマクロセル(macro cell)規模である。
−UE(User Equipment):ユーザ機器。UEは、UE(terminal)、ME(Mobile Equipment)、MS(Mobile Station)などと呼ぶこともできる。また、UE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ってもよく、PC(Personal Computer)、車両搭載装置のように携帯不可能な機器であってもよい。MTC関連の内容においてUE又は端末という用語は、MTCデバイスを指すことができる。
−HNB(Home NodeB):UMTSネットワークの基地局であり、屋内に設置し、カバレッジはマイクロセル(micro cell)規模である。
−HeNB(Home eNodeB):EPSネットワークの基地局であり、屋内に設置し、カバレッジはマイクロセル規模である。
−MME(Mobility Management Entity):移動性管理(Mobility Management;MM)、セッション管理(Session Management;SM)機能を有するEPSネットワークのネットワークノード。
−PDN−GW(Packet Data Network−Gateway)/PGW/P−GW:UE IPアドレス割り当て、パケットスクリーニング(screening)及びフィルタリング、課金データ集合(charging data collection)機能などを有するEPSネットワークのネットワークノード。
−SGW(Serving Gateway)/S−GW:移動性アンカー(mobility anchor)、パケットルーティング(routing)、休止(idle)モードパケットバッファリング、MMEがUEをページングするようにトリガーする機能などを有するEPSネットワークのネットワークノード。
−PCRF(Policy and Charging Rule Function):サービスフロー別に差別化したQoS及び課金ポリシーを動的(dynamic)に適用するためのポリシー決定(Policy decision)を行うEPSネットワークのネットワークノード。
−OMA DM(Open Mobile Alliance Device Management):携帯電話、PDA、携帯用コンピュータなどのような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であり、デバイス設定(configuration)、ファームウェアアップグレード(firmware upgrade)、誤り報告(Error Report)などの機能を有する。
−OAM(Operation Administration and Maintenance):ネットワーク欠陥表示、性能情報、及びデータ診断機能を提供するネットワーク管理機能群。
−EMM(EPS Mobility Management):NAS層の副層であり、UEがネットワークアタッチ(attach)されているか又はディタッチ(detach)されているかによって、EMMは、“EMM−Registered”状態又は“EMM−Deregistered”状態を有することができる。
−ECM(EMM Connection Management)接続(connection):UEとMMEとの間に確立(establish)された、NASメッセージの交換(exchange)のためのシグナリング接続(connection)。ECM接続は、UEとeNB間のRRC接続と上記eNBとMME間のS1シグナリング接続で構成された論理(logical)接続である。ECM接続が確立(establish)/終結(terminate)すると、上記RRC及びS1シグナリング接続も同様に確立/終結する。確立されたECM接続は、UEにとってはeNBと確立されたRRC接続を有することを意味し、MMEにとっては上記eNBと確立されたS1シグナリング接続を有することを意味する。NASシグナリング接続、即ち、ECM接続が確立されているか否かによって、ECMは“ECM−Connected”状態又は“ECM−Idle”状態を有することができる。
−AS(Access−Stratum):UEと無線(或いはアクセス)ネットワークとの間のプロトコルスタックを含み、データ及びネットワーク制御信号の送信などを担当する。
−NAS設定(configuration)MO(Management Object):NAS機能(Functionality)に関連したパラメータ(parameters)をUEに設定する過程で使われるMO(Management object)。
−PDN(Packet Data Network):特定のサービスを支援するサーバ(例えば、MMS(Multimedia Messaging Service)サーバ、WAP(Wireless Application Protocol)サーバなど)が位置しているネットワーク。
−APN(Access Point Name):PDNを示したり区分する文字列。要求したサービスやネットワークに接続するためには特定のP−GWを経るが、このP−GWを見つけ得るようにネットワーク内であらかじめ定義した名前(文字列)を意味する。(例えば、internet.mnc012.mcc345.gprs)
−RAN(Radio Access Network):3GPPネットワークにおいてNodeB、eNodeB、及びそれらを制御するRNC(Radio Network Controller)を含む単位。UE同士の間に存在し、コアネットワークへの接続を提供する。
−HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server):3GPPネットワークの加入者情報を有するデータベース。HSSは、設定記憶(configuration storage)、識別子管理(identity management)、ユーザ状態記憶などの機能を有することができる。
−PLMN(Public Land Mobile Network):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。オペレータ別に区分して構成することができる。
−ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function):一つのネットワークエンティティ(entity)であり、事業者単位でUEが使用可能な接続(access)を発見して選択するようにするポリシー(Policy)を提供。
−EPC経路(又は、infrastructure data path)):EPCを介したユーザプレーンコミュニケーション経路
−E−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer):S1ベアラと該当のデータ無線ベアラとの接続(concatenation)をいう。E−RABが存在すると、該E−RABとNASのEPSベアラとの間に一対一マッピングがある。
−GTP(GPRS Tunneling Protocol):GSM、UMTS及びLTEネットワーク内で一般パケット無線サービス(general packet radio service;GPRS)を運ぶために用いられるIPベース通信プロトコルのグループ。3GPPアーキテクチャー内には、GTP及びプロキシモバイルIPv6ベースインターフェースが様々なインターフェースポイント上に特定(specify)されている。GTPは、いくつかのプロトコル(例えば、GTP−C、GTP−U及びGTP’)に分解(decompose)することができる。GTP−Cは、ゲートウェイGPRS支援ノード(GGSN)とサービングGPRS支援ノード(SGSN)との間のシグナリングのためにGPRSコア(core)ネットワーク内で用いられる。GTP−Cは、上記SGSNがユーザのためにセッションを活性化(activate)(例えば、PDNコンテキスト活性化(activation))すること、同一セッションを非活性化(deactivate)すること、サービスパラメータの品質(quality)を調整(adjust)すること、又は他のSGSNから動作したばかりの加入者(subscriber)のためのセッションを更新すること、を許容する。GTP−Uは上記GPRSコアネットワーク内でそして無線アクセスネットワークとコアネットワークとの間でユーザデータを運ぶために用いられる。
−gNB:UEに向かうNRユーザプレーン及び制御プレーンプロトコル終結を提供し、次世代(next generation、NG)インターフェース(例えば、NG-C、NG-U)を通じて5Gコアネットワーク(5GC)に接続されたノード。
−5Gコアネットワーク(5G Core network、5GC):5Gアクセスネットワークに接続されるコアネットワーク。
−5Gアクセスネットワーク(access network):5Gコアネットワークに接続する5G無線アクセスネットワーク(5G radio access network、5G-RAN)及び/又は非5Gアクセスネットワーク(non−5G access network、non-5G-AN)を含むアクセスネットワーク。5G−RANは次世代アクセスネットワーク(new generation access network、NG−RAN)と呼ばれることもできる。
−5G無線アクセスネットワーク(5G radio access network、5G−RAN)(又はRAN):5GCに接続されるという共通の特徴を有し、他のオプションのうちの1つ以上を支援する無線アクセスネットワークを意味する:独立型の新しい無線(standalone new radio)、進化したE−UTRA拡張を支援するアンカーである新しい無線(new radio)、独立型E−UTRA(例えば、eNB)、及び/又は新しい無線(new radio)拡張を支援するアンカー。
−ネットワーク機能(network function、NF)サービス:サービス基盤のインターフェースを通じてネットワーク機能(network function、NF)により露出され(expose)、権限のある(authorized)他のNFにより消費される(consumed)機能性(functionality)。
−5Gシステム:5Gアクセスネットワーク(access network、AN)、5Gコアネットワーク及びUEで構成される3GPPシステム。新しい無線(new radio、NR)システム、或いは次世代(next generation)システムとも呼ばれる。
−ネットワークスライス(network slice):特定のネットワーク能力及びネットワークの特徴を提供する論理的なネットワーク。
−ネットワークスライスインスタンス(network slice instance):配置されるネットワークスライスを形成するNFインスタンス及び要求されるリソース(例えば、計算、貯蔵及びネットワークリソース)のセット。
−パケットデータユニット(Packet data unit、PDU)接続性サービス(connectivity service):UEとデータネットワークの間のPDUの交換を提供するサービス。
−PDUセッション(session):PDU接続性サービスを提供するUEとデータネットワークの間の関連(association)。関連タイプはインターネットプロトコル(internet protocol、IP)タイプ、イーサネット(ethernet)タイプ又は非構造化された(unstructured)タイプであることができる。
−NAS(Non−Access Stratum):EPS及び5Gシステム(5G system、5GS)プロトコルスタックにおいてUEとコア(core)ネットワークの間のシグナリング、トラフィックメッセージをやり取りするための機能的層であって、UEの移動性を支援し、UEに対するセッション管理手順及びIPアドレス管理などを支援する。
−NGAP UE関連(association):5G-ANノードとアクセス及び移動性管理機能(access and mobility management function、AMF)の間のUEごとの論理関連(logical per UE association)。
−NG-RAN:5Gシステムの無線アクセスネットワーク。
−NG-C:NG-RANと5GCの間の制御プレーンインターフェース。
−NG-U:NG-RANと5GCの間のユーザプレーンインターフェース。
図1は、EPC(Evolved Packet Core)を含むEPS(Evolved Packet System)の構造を示す概略図である。
EPCは、3GPP技術の性能を向上するためのSAE(System Architecture Evolution)の肝心な要素である。SAEは、種々のネットワーク間の移動性を支援するネットワーク構造を決定する研究課題に該当する。SAEは、例えば、IPベースで様々な無線アクセス技術を支援し、より向上したデータ送信キャパビリティを提供するなどの最適化したパケットベースシステムを提供することを目指す。
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、パケットベース実時間及び非実時間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、第2世代又は第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2つの区別されるサブドメインによってコアネットワークの機能が具現化された。しかし、第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ドメインに単一化された。即ち、3GPP LTEシステムでは、IPキャパビリティ(capability)を有するUEとUEとの接続を、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(IP Multimedia Subsystem))によって構成することができる。即ち、EPCはエンドツーエンド (end−to−end)IPサービスの具現化に必須な構造である。
EPCは様々な構成要素を含むことができ、図1ではその一部に該当する、SGW(Serving Gateway)、PDN GW(Packet Data Network Gateway)、MME(Mobility Management Entity)、SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)、ePDG(enhanced Packet Data Gateway)を示す。
SGW(又はS−GW)は無線アクセスネットワーク(RAN)とコアネットワークとの間の境界点として動作し、eNBとPDN GWとの間のデータ経路を維持する機能を有する要素である。また、UEがeNBによってサービング(serving)される領域にわたって移動する場合、SGWはローカル移動性アンカーポイント(anchor point)の役割を担う。即ち、E−UTRAN(3GPPリリース−8以降に定義されるEvolved−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network)における移動性のために、SGWを介してパケットをルーティングすることができる。また、SGWは、他の3GPPネットワーク(3GPPリリース−8以前に定義されるRAN、例えば、UTRAN又は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してもよい。
PDN GW(又はP−GW)は、パケットデータネットワークに向かうデータインターフェースの終了点(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)などを支援することができる。また、3GPPネットワークと非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目を担うことができる。
図1のネットワーク構造の例示では、SGWとPDN GWが別個のゲートウェイで構成されることを示しているが、2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)によって具現化されてもよい。
MMEは、UEのネットワーク接続に対するアクセス、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などを支援するためのシグナリング及び制御機能を有する要素である。MMEは、加入者及びセッション管理に関連した制御プレーン(control plane)機能を制御する。MMEは多数のeNB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行う。また、MMEは、セキュリティ手順(Security Procedures)、端末対ネットワークセッションハンドリング(Terminal−to−network Session Handling)、休止端末位置決定管理(Idle Terminal Location Management)などの機能を有する。
SGSNは、別の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)など)に対するセキュリティノードとしての役割を担う。
図1を参照して説明したように、IP能力(capability)を有するUEは、3GPPアクセスはもとより、非3GPPアクセスベースでもEPC内の様々な要素を経由して、事業者(即ち、運営者(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は、様々な参照ポイント(reference point)(例えば、S1−U、S1−MMEなど)を示している。3GPPシステムでは、E−UTRAN及びEPCにおける個別の機能エンティティ(functional entity)に存在する2個の機能を接続する概念的なリンクを参照ポイントと定義する。次の表1に、図1に示した参照ポイントを整理する。表1の例示の他に、ネットワーク構造によって様々な参照ポイントが存在してもよい。
図1に示す参照ポイントのうち、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PDN GW間の関連制御及び移動性支援を、ユーザプレーンに提供する参照ポイントである。S2bは、ePDG及びPDN GW間の関連制御及び移動性支援を、ユーザプレーンに提供する参照ポイントである。
図2は、一般的なE−UTRANとEPCのアーキテクチャーを示す例示図である。
同図に示すように、eNBはRRC(Radio Resource Control)接続が活性化されている間に、ゲートウェイへのルーティング、ページングメッセージのスケジューリング及び送信、放送チャネル(BCH)のスケジューリング及び送信、アップリンク及びダウンリンクにおけるリソースのUEへの動的割り当て、eNBの測定のための設定及び提供、無線ベアラ制御、無線許可制御(radio admission control)、そして接続移動性制御などのための機能を有することができる。EPC内ではページング発生、LTE_IDLE状態管理、ユーザプレーンの暗号化、SAEベアラ制御、NASシグナリングの暗号化及び完全性保護機能を有することができる。
図3は、UEとeNBとの間の制御プレーンにおける無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の構造を示す例示図であり、図4は、UEとeNBとの間のユーザプレーンにおける無線インターフェースプロトコルの構造を示す例示図である。
上記無線インターフェースプロトコルは3GPP無線アクセスネットワーク規格に基づく。上記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、データ情報送信のためのユーザプレーン(User Plane)と制御信号(Signaling)伝達のための制御プレーン(Control Plane)とに区分される。
それらのプロトコル層は、通信システムにおいて広く知られた開放型システム間相互接続(Open System Interconnection;OSI)基準モデルにおける下位3層に基づいてL1(第1層)、L2(第2層)、L3(第3層)に区分することができる。
以下では、図3に示した制御プレーンの無線プロトコルと、図4に示すユーザプレーンにおける無線プロトコルの各層について説明する。
第1層である物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を用いて情報送信サービス(Information Transfer Service)を提供する。上記物理層は上位にある媒体アクセス制御(Medium Access Control)層とはトランスポートチャネル(Transport Channel)を介して接続されており、上記トランスポートチャネルを介して媒体アクセス制御層と物理層との間のデータが伝達される。そして、異なる物理層の間、即ち、送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを介してデータが伝達される。
物理チャネル(Physical Channel)は、時間軸上にある複数のサブフレームと周波数軸上にある複数の副搬送波(subcarrier)とで構成される。ここで、一つのサブフレーム(subframe)は時間軸上で複数のOFDMシンボル(symbol)と複数の副搬送波とで構成される。一つのサブフレームは複数のリソースブロック(Resource Block)で構成され、一つのリソースブロックは複数のOFDMシンボル(Symbol)と複数の副搬送波とで構成される。データが送信される単位時間であるTTI(Transmission Time Interval)は、1個のサブフレームに該当する1msである。
上記送信側と受信側の物理層に存在する物理チャネルは、3GPP LTEによれば、データチャネルであるPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)及びPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)と、制御チャネルであるPDCCH(Physical Downlink Control Channel)、PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator Channel)及びPUCCH(Physical Uplink Control Channel)などに区別される。
第2層には様々な層が存在する。まず、第2層の媒体アクセス制御(Medium Access Control;MAC)層は、様々な論理チャネル(Logical Channel)を様々なトランスポートチャネルにマップさせる役割を担い、且つ複数の論理チャネルを一つのトランスポートチャネルにマップさせる論理チャネル多重化(Multiplexing)の役割を担う。MAC層は上位層であるRLC層とは論理チャネル(Logical Channel)で接続されており、論理チャネルは、送信される情報の種類によって、概ね、制御プレーン(Control Plane)の情報を送信する制御チャネル(Control Channel)とユーザプレーン(User Plane)の情報を送信するトラフィックチャネル(Traffic Channel)とに区別される。
第2層における無線リンク制御(Radio Link Control;RLC)層は、上位層から受信したデータを分割(Segmentation)及び連結(Concatenation)して、下位層が無線区間でデータを送信するのに適するようにデータサイズを調節する役割を担う。
第2層におけるパケットデータコンバージェンス(Packet Data Convergence Protocol;PDCP)層は、IPv4やIPv6のようなIPパケット送信時に、帯域幅の小さい無線区間で効率的に送信するために、相対的にサイズが大きいと共に不要な制御情報を含んでいるIPパケットヘッダーサイズを減らすヘッダー圧縮(Header Compression)機能を有する。また、LTEシステムでは、PDCP層がセキュリティ(Security)機能も担うが、これは、第3者のデータ傍受を防止する暗号化(Ciphering)及び第3者のデータ操作を防止する完全性保護(Integrity protection)で構成される。
第3層の最上部に位置している無線リソース制御(Radio Resource Control;以下、RRCと略す。)層は、制御プレーンにおいてのみ定義され、無線ベアラ(Radio Bearer;RBと略す。)の設定(Configuration)、再設定(Re−configuration)及び解除(Release)に関連して論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルの制御を担当する。このとき、RBは、UEとE−UTRANとの間のデータ伝達のために第2層によって提供されるサービスを意味する。
UEのRRC層と無線ネットワークのRRC層との間にRRC接続(RRC connection)が確立された(established)場合、UEはRRC接続モード(Connected Mode)にあり、そうでない場合、RRC休止モード(Idle Mode)にある。
以下、UEのRRC状態(RRC state)及びRRC接続方法について説明する。RRC状態とは、UEのRRCがE−UTRANのRRCと論理的接続(logical connection)となっているか否かを指し、接続されている場合はRRC_CONNECTED状態(state)、接続されていない場合はRRC_IDLE状態と呼ぶ。RRC_CONNECTED状態のUEはRRC接続が存在するので、E−UTRANは当該UEの存在をセル単位で把握でき、これによってUEを効果的に制御することができる。一方、RRC_IDLE状態のUEの場合、E−UTRANが当該UEの存在を把握できず、セルよりも大きい地域単位であるTA(Tracking Area)単位でコアネットワークが管理する。即ち、RRC_IDLE状態のUEは、セルに比べて大きい地域単位で当該UEの存在有無だけが把握され、音声やデータのような通常の移動通信サービスを受けるためには、当該UEがRRC_CONNECTED状態に遷移する必要がある。各TAはTAI(Tracking Area Identity)によって区別される。UEは、セルで放送(broadcasting)される情報であるTAC(Tracking Area Code)を用いてTAIを構成することができる。
ユーザがUEの電源を最初につけたとき、まず、UEは適切なセルを探索して当該セルでRRC接続を結び、コアネットワークにUEの情報を登録する。その後、UEはRRC_IDLE状態にとどまる。RRC_IDLE状態にとどまっているUEは必要によってセルを(再)選択し、システム情報(System Information)やページング情報を調べる。これをセルにキャンプオン(camp on)するという。RRC_IDLE状態にとどまっていたUEはRRC接続を確立する必要がある時に初めてRRC接続手順(RRC connection procedure)によってE−UTRANのRRCとRRC接続を確立し、RRC_CONNECTED状態に遷移する。RRC_IDLE状態にとどまっているUEがRRC接続を確立する必要がある場合は様々であり、例えば、ユーザの通話試み、データ送信試み、或いはE−UTRANからページングメッセージを受信した場合にそれに対する応答メッセージ送信などを挙げることができる。
上記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)と移動性管理(Mobility Management)などの機能を有する。
次に、図3に示したNAS層について詳しく説明する。
NAS層に属するESM(Evolved Session Management)は、デフォルトベアラ(default bearer)管理、専用ベアラ(dedicated bearer)管理のような機能を果たし、UEがネットワークからPSサービスを利用するための制御を担当する。デフォルトベアラリソースは、特定PDN(Packet Data Network)に最初に接続する時に、ネットワークに接続される際にネットワークから割り当てられるという特徴を有する。このとき、ネットワークは、UEがデータサービスを用い得るようにUEにとって使用可能なIPアドレスを割り当て、またデフォルトベアラのQoSを割り当てる。LTEでは、大きく、データ送信/受信のための特定帯域幅を保証するGBR(Guaranteed bit rate)QoS特性を有するベアラと、帯域幅の保証無しでベストエフォートQoS(Best effort QoS)特性を有するNon−GBRベアラの2種類を支援する。デフォルトベアラの場合、Non−GBRベアラが割り当てられる。専用ベアラの場合には、GBR又はNon−GBRのQoS特性を有するベアラが割り当てられる。
ネットワークでUEに割り当てたベアラをEPS(evolved packet service)ベアラと呼び、EPSベアラを割り当てる際に、ネットワークは一つのIDを割り当てる。これをEPSベアラIDと呼ぶ。一つのEPSベアラはMBR(maximum bit rate)又は/及びGBR(guaranteed bit rate)のQoS特性を有する。
図5は、ユーザプレーン及び制御プレーンのためのLTEプロトコルスタックを例示する図である。図5(a)は、ユーザプレーンプロトコルスタックをUE−eNB−SGW−PGW−PDNにわたって例示しており、図5(b)は、制御プレーンプロトコルスタックをUE−eNB−MME−SGW−PGWにわたって例示している。プロトコルスタックのキー(key)層の機能(function)を簡略に説明すると次のとおりである。
図5(a)を参照すると、GTP−Uプロトコルは、S1−U/S5/X2インターフェース上でユーザIPパケットをフォワードするために用いられる。GTPトンネルがLTEハンドオーバー中にデータフォワーディングのために確立されると、終端マーカーパケット(End Marker Packet)が最後のパケットとして上記GTPトンネル上で伝達(transfer)される。
図5(b)を参照すると、S1APプロトコルはS1−MMEインターフェースに適用される。S1APプロトコルは、S1インターフェース管理、E−RAB管理、NASシグナリング伝達及びUEコンテキスト管理のような機能を支援する。S1APプロトコルは、E−RABをセットアップするために初期UEコンテキストをeNBに伝達し、その後、上記UEコンテキストの修正或いは解除を管理する。S11/S5インターフェースにはGTP−Cプロトコルが適用される。GTP−CプロトコルはGTPトンネルの生成、修正(modification)及び終了(termination)のための制御情報の交換(exchange)を支援する。GTP−CプロトコルはLTEハンドオーバーの場合にデータフォワーディングトンネルを生成する。
図3及び図4に例示されたプロトコルスタック及びインターフェースに関する説明は、図5における同一のプロトコルスタック及びインターフェースにもそのまま適用することができる。
図6は、3GPP LTEにおいてランダムアクセス手順を示すフローチャートである。
ランダムアクセス手順は、UEが基地局とUL同期を取るか、又はUEにUL無線リソースを割り当てるために行われる。
UEはルートインデックス(root index)とPRACH(physical random access channel)設定インデックス(configuration index)をeNBから受信する。各セルごとにZC(Zadoff−Chu)シーケンスによって定義される64個の候補(candidate)ランダムアクセス(random access;RA)プリアンブルがあり、ルートインデックスは、UEが64個の候補ランダムアクセスプリアンブルを生成するための論理的インデックスである。
ランダムアクセスプリアンブルの送信は、各セルごとに特定の時間及び周波数リソースに限定される。PRACH設定インデックスは、ランダムアクセスプリアンブルの送信が可能な特定サブフレームとプリアンブルフォーマットを示す。
ランダムアクセス手順、特に、競合ベースランダムアクセス手順は、次の3段階を含む。次の段階1、2、3で送信されるメッセージはそれぞれ、msg1、msg2、msg4とも呼ばれる。
>1.UEは任意に選択されたランダムアクセスプリアンブルをeNBに送信する。UEは64個の候補ランダムアクセスプリアンブルから一つを選択する。そして、PRACH設定インデックスによって該当のサブフレームを選択する。UEは、選択されたランダムアクセスプリアンブルを選択されたサブフレームで送信する。
>2.上記ランダムアクセスプリアンブルを受信したeNBは、ランダムアクセス応答(random access response;RAR)をUEに送る。ランダムアクセス応答は2段階で検出される。まず、UEはRA−RNTI(random access−RNTI)でマスクされたPDCCHを検出する。UEは、検出されたPDCCHが示すPDSCH上でMAC(Medium Access Control)PDU(Protocol Data Unit)内のランダムアクセス応答を受信する。RARは、UL同期化のためのタイミングオフセット情報を示すタイミングアドバンス(timing advance;TA)情報、ULリソース割り当て情報(ULグラント情報)、一時的UE識別子(例えば、temporary cell−RNTI;TC−RNTI)などを含む。
>3.UEは、RAR内のリソース割り当て情報(即ち、スケジューリング情報)及びTA値によってUL送信を行うことができる。RARに対応するUL送信にはHARQが適用される。従って、UEはUL送信を行った後、上記UL送信に対応する受信応答情報(例えば、PHICH)を受信することができる。
図7は、無線リソース制御(RRC)層における接続手順を示す図である。
図7に示すように、RRC接続が確立されたか否かによってRRC状態が表されている。RRC状態とは、UEのRRC層のエンティティ(entity)がeNBのRRC層のエンティティと論理的接続(logical connection)されているか否かをいい、接続されている場合はRRC接続状態(connected state)といい、接続されていない状態をRRC休止状態(idle state)という。
上記接続状態(Connected state)のUEは、RRC接続(connection)が存在するので、E−UTRANは当該UEの存在をセル単位で把握でき、UEを効果的に制御することができる。一方、休止モード(idle state)のUEはeNBによって把握されず、セルよりも大きい地域単位であるトラッキング地域(Tracking Area)単位でコアネットワークが管理する。上記トラッキング地域(Tracking Area)はセルの集合単位である。即ち、休止モード(idle state)UEは大きい地域単位で存在の有無のみが把握され、音声やデータのような通常の移動通信サービスを受けるためにはUEは接続状態(connected state)に遷移する必要がある。
ユーザがUEの電源を最初につけた時、上記UEはまず、適切なセルを探索した後、当該セルでRRC_IDLEにとどまる。RRC_IDLEにとどまっていたUEはRRC接続を確立する必要がある時に初めてRRC接続手順(RRC connection procedure)によってeNBのRRC層とRRC接続を確立し、RRC接続状態(RRC_CONNECTED)に遷移する。
RRC_CONNECTEDにとどまっているUEがRRC接続を確立する必要がある場合は様々であり、例えば、ユーザの通話試み、上りデータ送信、或いはEUTRANからページングメッセージを受信した場合にそれに対する応答メッセージ送信などを挙げることができる。
RRC_IDLEのUE(UE in RRC_IDLE)が上記eNBとRRC接続を確立するためには、上述したように、RRC接続手順(RRC connection procedure)を行う必要がある。RRC接続手順は、大きく、UEがeNBにRRC接続要求(RRC connection request)メッセージを送信する過程、eNBがUEにRRC接続セットアップ(RRC connection setup)メッセージを送信する過程、そしてUEがeNBにRRC接続セットアップ完了(RRC connection setup complete)メッセージを送信する過程を含む。
>1.RRC_IDLEのUEは通話試み、データ送信試み、又はeNBのページングに対する応答などの理由でRRC接続を確立しようとする場合、まず、上記UEはRRC接続要求(RRC connection request)メッセージをeNBに送信する。
>2.上記UEからRRC接続要求メッセージを受信すれば、上記eNBは無線リソースが十分である場合には上記UEのRRC接続要求を受諾し、応答メッセージであるRRC接続セットアップ(RRC connection setup)メッセージを上記UEに送信する。
>3.上記UEが上記RRC接続セットアップメッセージを受信すれば、上記eNBにRRC接続セットアップ完了(RRC connection setup complete)メッセージを送信する。
UEがRRC接続設定メッセージの送信に成功すると、初めてUEはeNBとRRC接続され、RRC_CONNECTEDモードに遷移する。
現在3GPPでは、EPC以後の次世代移動通信システム、即ち5Gシステムに対する研究が行われている。5Gシステムは、第4世代LTE移動通信技術から進歩した技術であり、既存の移動通信網構造の改善(evolution)或いはクリーンステート(clean-state)構造により、新しい無線アクセス技術(radio access technology、RAT)、eLTE、非3GPP(例えば、WLAN)接続などを支援する。
図8は5Gシステムアーキテクチャーを例示する図である。特に、図8(a)は参照ポイント表現を用いた5Gシステムアーキテクチャーを例示しており、図8(b)はサービスベースの表現を用いた5Gシステムアーキテクチャーを例示している。5Gシステムアーキテクチャーはサービスベースで定義され、ネットワーク機能(network function、NF)の間の相互作用(interaction)が2つの方法で定義される。
>参照ポイント表現(図8(a)参照):これは2つのネットワーク機能(例えば、AMF及びSMF)の間のポイントツーポイント参照ポイント(例えば、N11)により説明されるネットワーク機能内のNFサービスの間に存在する相互作用を示す。
>サービスベースの表現(representation)(図8(b)):ここで、制御プレーン内のネットワーク機能(例えば、AMF)は、他の公認された(authorized)ネットワーク機能が自分のサービスに接続することを可能にする(enable)。この表現は、必要な場合、ポイントツーポイント参照ポイントも含む。
図8(a)を参照すると、5Gシステムアーキテクチャーは様々なネットワーク機能(network function、NF)で構成される。5Gシステムアーキテクチャーを形成するNFには、例えば、認証サーバ機能(Authentication Server Function、AUSF)、アクセス及び移動性管理機能(Access and Mobility Management Function、AMF)、データネットワーク(Data Network、DN)、ポリシー制御機能(Policy Control Function、PCF)、セッション管理機能(Session Management Function、SMF)、統合されたデータ管理(Unified Data Management、UDM)、ユーザプレーン機能(User Plane Function、UPF)、ユーザ機器(User Equipment、UE)、(無線)アクセスネットワーク((Radio)Access Network、(R)AN)などがある。
5GシステムのNFのうちのAMFは、例えば、以下の機能性を含む。:RAN CPインターフェース(即ち、N2インターフェース)の終結(termination)、NASの終結(N1)、NAS暗号化及び完全性保護(ciphering and integrity protection)、ASセキュリティ制御、登録管理(例えば、登録領域管理)、接続管理、IDLEモードUE到達可能性(reachability)管理、移動性(mobility)管理(例えば、ページング再送信及び制御を含む)、移動性管理制御(例えば、加入及びポリシー)、イントラシステム移動性及びインターシステム移動性支援、ネットワークスライス(network slicing)の支援、SMF選択、(AMFイベント及び合法的傍受(lawful intercept、LI)システムへのインターフェースに対する)合法的傍受(lawful intercept)、UEとSMFの間のセッション管理(session management、SM)メッセージのためのトランスポート(transport)を提供、接続認証(access authentication)、ローミング権限チェックを含む接続許可(authorization)、UEとSMSFの間のSMSメッセージのトランスポート提供、セキュリティアンカー機能(security anchor function、SEAF)、セキュリティコンテキスト管理(security context management、SCM)など。EPSとの相互作用のためのEPSベアラID割り当てなど。AMFの一部又は全体の機能は1つのAMFの単一インスタンス内で支援される。
5GシステムのNFのうちのDNは、例えば、運営者サービス、インターネット接続又は第3者(3rd party)サービスなどを意味する。DNはUPFへ下りリンクプロトコルデータユニット(protocol data unit、PDU)を送信するか、UEから送信されたPDUをUPFから受信する。
PCFは、アプリケーションサーバからパケットの流れに関する情報を受信して、移動性管理、セッション管理などのポリシーを決定する機能を提供する。具体的には、PCFはネットワーク動作を統制するための単一化したポリシーフレームワークの支援、制御プレーン(control plane、CP)機能(例えば、AMF、SMFなど)がポリシー規則を施行するようにポリシー規則提供、ユーザデータ貯蔵所(user data repository、UDR)内のポリシー決定のために関連する加入接続のためのフロントエンド(front end)の具現化などの機能を支援する。
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、各セッションごとに互いに異なるSMFにより管理される。具体的には、SMFは、セッション管理(例えば、UPFとアクセスネットワーク(access network、AN)ノード間のトンネル維持を含むセッションの確立(establishment)、修正(modification)及び解除(release))、UE IPアドレスの割り当て及び管理(選択的な認証を含む)、ユーザプレーン(user plane、UP)機能の選択及び制御、UPFにおいて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)の設定、ポリシー制御機能(policy control function)のためのインターフェースの終結(termination)、ポリシー及びQoSの制御部分施行、(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)合法的傍受(lawful intercept)、NASメッセージのSM部分の終端、下りリンクデータ通知(downlink data notification、DDN)、AN特有のSM情報の開示者(AMFを経てN2を介してANにトランスポート)、セッションのSSCモード決定、ローミング機能などの機能を支援する。SMFの一部又は全体機能は1つのSMFの単一インスタンス(instance)内で支援される。
UDMは、ユーザの加入データ、ポリシーデータなどを貯蔵する。UDMは2つの部分、即ちアプリケーションのフロントエンド(front end、FE)及びユーザデータ貯蔵所(user data repository、UDR)を含む。FEは、位置管理、加入管理、資格証明(credential)の処理などを担当するUDM FEと、ポリシー制御を担当するPCFを含む。UDRは、UDM−FEにより提供される機能のために求められるデータと、PCFにより求められるポリシープロファイルを貯蔵する。UDR内に貯蔵されるデータは、加入識別子、セキュリティ資格証明(security credential)、接続及び移動性関連の加入データ及びセッション関連の加入データを含むユーザ加入データとポリシーデータを含む。UDM−FEは、UDRに貯蔵された加入情報に接続し、認証資格証明処理(authentication credential processing)、ユーザ識別子ハンドリング(userIDentification handling)、接続認証、登録/移動性管理、加入管理、SMS管理などの機能を支援する。
UPFは、DNから受信した下りリンクPDUを(R)ANを経てUEに伝達し、(R)ANを経てUEから受信した上りリンクPDUをDNに伝達する。具体的には、UPFは、イントラ(intra)RAT/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への相互接続の外部PDUセッションポイント、パケットルーティング及び転送、パケット検査(inspection)及びポリシー規則施行のユーザプレーン部分、合法的傍受(lawful intercept)、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上りリンク分類子(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(branching point)、ユーザプレーンのためのQoSハンドリング(handling)(例えば、パケットフィールたリング、ゲーティング(gating)、上りリンク/下りリンクのレート施行)、上りリンクトラフィック検証(サービスデータフロー(service data flow、SDF)とQoSフローの間のSDFマッピング)、上りリンク及び下りリンク内のトランスポートレベル(transport level)パケットマーキング、下りリンクパケットバッファリング及び下りリンクデータ通知トリガー機能などの機能を支援する。UPFの一部又は全体の機能は1つのUPFの単一インスタンス(instance)内で支援される。
gNBは、無線リソース管理のための機能(即ち、無線ベアラ制御(radio bearer control)、無線承認制御(radio admission control)、接続移動性制御(connection mobility control)、上りリンク/下りリンクにおけるUEへのリソースの動的割り当て(dynamic allocation of resources)(即ち、スケジューリング))、IP(Internet Protocol)ヘッダー圧縮、ユーザデータストリームの暗号化(encryption)及び完全性保護(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、UEの接続(attachment)時のAMFの選択、UPFへのユーザプレーンデータルーティング、AMFへの制御プレーン情報ルーティング、接続セットアップ及び解除、ページングメッセージのスケジューリング及び送信(AMFから発生した)、(AMF又は運営及び維持(operating and maintenance、O&M)から発生した)システムブロードキャスト情報のスケジューリング及び送信、移動性及びスケジューリングのための測定及び測定報告設定、上りリンクにおけるトランスポートレベル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流れ管理及びデータ無線ベアラへのマッピング、非活性モード(inactive mode)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の間の密接な相互動作(tight interworking)などの機能を支援する。
図8(a)では説明の便宜上、UEが1つのPDUセッションを用いて1つのDNに接続する場合に関する参照モデルを例示しているが、これに限られない。UEは多数のPDUセッションを用いて2つのデータネットワーク(例えば、地域(local)DN及び中心(central)DN)に同時に接続することができる。この時、互いに異なるPDUセッションのために2つのSMFが選択される。但し、各SMFはPDUセッション内の地域UPF及び中心UPFを全て制御できる能力を有する。また、UEは単一のPDUセッション内で提供される2つのデータネットワーク(例えば、地域(local)DN及び中心(central)DN)に同時に接続することもできる。
3GPPシステムでは、5Gシステム内のNFの間を接続する概念的なリンクを参照ポイント(reference point)と定義する。以下、図8(a)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参照ポイントを例示する。
−N1:UEとAMFの間の参照ポイント。
−N2:(R)ANとAMFの間の参照ポイント。
−N3:(R)ANとUPFの間の参照ポイント。
−N4:SMFとUPFの間の参照ポイント。
−N5:PCFとAFの間の参照ポイント。
−N6:UPFとデータネットワークの間の参照ポイント。
−N7:SMFとPCFの間の参照ポイント。
−N7r: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の間の参照ポイント。
−N8:UDMとAMFの間の参照ポイント。
−N9:2つのコアUPFの間の参照ポイント。
−N10:UDMとSMFの間の参照ポイント。
−N11:AMFとSMFの間の参照ポイント。
−N12:AMFとAUSFの間の参照ポイント。
−N13:UDMと認証サーバ機能(AUSF:Authentication Server function)の間の参照ポイント。
−N14:2つのAMFの間の参照ポイント。
−N15:非ローミングシナリオの場合、PCFとAMFの間の参照ポイント、ローミングシナリオの場合、訪問ネットワーク(visited network)内のPCFとAMFの間の参照ポイント。
−N16:2つのSMFの間の参照ポイント(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の間の参照ポイント)。
−N17:AMFとEIRの間の参照ポイント。
−N18:あるNFとUDSFの間の参照ポイント。
−N19:NEFとSDSFの間の参照ポイント。
図8(b)に例示する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/露出されるサービスのセットを示す。以下、図8(a)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により露出される能力の一種である。NFは、1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、以下のような基準が適用される:
−NFサービスはエンドツーエンド(end−to−end)機能を説明するための情報流れから導き出される。
−完全なエンドツーエンド(end−to−end)メッセージの流れはNFサービス呼出し(invocation)のシーケンスにより説明される。
−NFが自分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2つの動作は以下の通りである:
i)"要求−応答(Request−response)":制御プレーンNF_B(即ち、NFサービス供給者)には、他の制御プレーンNF_A(即ち、NFサービス消費者)から特定のNFサービス(動作の実行及び/又は情報提供を含む)の提供が要求される。NF_Bは、要求内でNF_Aにより提供された情報に基づくNFサービス結果を応答する。
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−応答メカニズムにおいて、通信は2つのNF(即ち、消費者及び供給者)の間で1対1に行われる。
ii)"加入−通知(Subscribe−Notify)"
制御プレーンNF_A(即ち、NFサービス消費者)は、他の制御プレーン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。多数の制御プレーンNFは、同一の制御プレーン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NFサービスに加入された関心のあるNFに通知する。消費者からの加入要求は、周期的な更新又は特定のイベント(例えば、要求された情報の変更、特定の閾値到達など)を介し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無しに(例えば、正常な登録手順によって)暗黙的に特定の通知に加入した場合も含む。
図8に示されたNF及び参照ポイントに関するより詳しい事項は3GPP TS 23.501を参照する。
図9は次世代アクセスネットワーク(new generation access network、NG−RAN)のアーキテクチャーを例示する図である。
図9を参照すると、NG−RAN(或いは5G−RANともいう)は、UEに向かうユーザプレーン及び制御プレーンプロトコルの終結を提供するgNB及び/又はeNBで構成される。
gNBの間、又はgNBと5GCに接続されるeNBの間は、Xnインターフェースを用いて互いに接続される。またgNB及びeNBは、5GCにNGインターフェースを用いて接続され、具体的には、NG−RANと5GCの間の制御プレーンインターフェースであるNG−Cインターフェース(即ち、N2参照ポイント)を用いてAMFに接続され、NG−RANと5GCの間のユーザプレーンインターフェースであるNG−Uインターフェース(即ち、N3参照ポイント)を用いてUPFに接続される。
図10は次世代無線通信システムのプロトコルスタックを例示する図である。特に、図10(a)はUEとgNBの間の無線インターフェースユーザプレーンプロトコルスタックを例示し、図10(b)はUEとgNBの間の無線インターフェース制御プレーンプロトコルスタックを例示している。
制御プレーンはUEとネットワークが呼出し(call)を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路を意味する。ユーザプレーンはアプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路を意味する。
図10(a)を参照すると、ユーザプレーンプロトコルスタックは、第1層(Layer 1)(即ち、物理層(physical layer、PHY))、第2層(Layer 2)に分かれる。
図10(b)を参照すると、制御プレーンプロトコルスタックは、第1層(即ち、PHY層)、第2層、第3層(例えば、無線リソース制御、無線リソース制御(radio resource control、RRC)層)、非アクセス層(Non−access stratum、NAS)層に分かれる。
第2層は媒体アクセス制御(medium access control、MAC)副層、無線リンク制御(radio link control、RLC)副層、パケットデータコンバージェンスプロトコル(packet data convergence protocol、PDCP)副層を含み、ユーザプレーンの場合には、さらにサービスデータ適応プロトコル(service data adaptation protocol、SDAP)副層を含む。
無線ベアラは以下の2つに分類される:ユーザプレーンデータのためのデータ無線ベアラ(data radio bearer、DRB)と制御プレーンデータのためのシグナリング無線ベアラ(signalling radio bearer、SRB)。
以下、無線プロトコルの制御プレーンとユーザプレーンの各層を説明する。
第1層であるPHY層は物理チャネル(physical channel)を使用することにより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するMAC副層にトランスポートチャネル(transport channel)を介して接続され、トランスポートチャネルを介してMAC副層とPHY層の間でデータが送信される。トランスポートチャネルはデータが無線インターフェースを介してどのように、どのような特徴を有して送信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層の間には、物理チャネル(physical channel)を介してデータが送信される。
MAC副層は論理チャネル(logical channel)とトランスポートチャネル(transport channel)の間のマッピング;トランスポートチャネルを介してPHY層へ/から伝達されるトランスポートブロック(transport block、TB)へ/から1つ又は異なる論理チャネルに属するMACサービスデータユニット(service data unit、SDU)の多重化(multiplexing)/逆多重化(demultiplexing);スケジューリング情報の報告;HARQ(hybrid automatic repeat request)によるエラー訂正;動的(dynamic)スケジューリングを用いたUEの間の優先順位ハンドリング;論理チャネル優先順位を用いた1つのUEの論理チャネルの間の優先順位ハンドリング;パディング(padding)を行う。互いに異なる種類のデータは、MAC副層により提供されるサービスを伝達する。各論理チャネルタイプは、どのタイプの情報が伝達されるかを定義する。論理チャネルは2つのグループに分類される:制御チャネル(control channel)及びトラフィックチャネル(traffic channel)。
制御チャネルは制御プレーン情報のみを伝達するために使用され、以下の通りである。
−ブロードキャスト制御チャネル(broadcast control channel、BCCH):システム制御情報をブロードキャスティングするための下りリンクチャネル。
−ページング制御チャネル(paging control channel、PCCH):ページング情報及びシステム情報の変更通知を伝達する下りリンクチャネル。
−共通制御チャネル(common control channel、CCCH):UEとネットワークの間の制御情報を送信するためのチャネル。このチャネルはネットワークとRRC接続を有しないUEのために使用される。
−専用制御チャネル(dedicated control channel、DCCH):UEとネットワークの間に専用制御情報を送信するためのポイントツーポイント(point−to−point)双方向チャネル。RRC接続を有するUEにより使用される。
トラフィックチャネルはユーザプレーン情報のみを使用するために使用される:
−専用トラフィックチャネル(dedicated traffic channel、DTCH):ユーザ情報を伝達するための、単一のUEに専用される、ポイントツーポイントチャネル。DTCHは上りリンク及び下りリンクの全てに存在することができる。
下りリンクにおいて、論理チャネルとトランスポートチャネルの間の接続は以下の通りである。BCCHはBCHにマッピングされることができる。BCCHはDL−SCHにマッピングされることができる。PCCHはPCHにマッピングされることができる。CCCHはDL−SCHにマッピングされることができる。DCCHはDL−SCHにマッピングされることができる。DTCHはDL−SCHにマッピングされることができる。
上りリンクにおいて、論理チャネルとトランスポートチャネルの間の接続は以下の通りである。CCCHはUL−SCHにマッピングされることができる。DCCHはUL−SCHにマッピングされることができる。DTCHはUL−SCHにマッピングされることができる。
RLC副層は3つの送信モードを支援する:透明モード(TM:Transparent Mode)、非確認モード(UM:Unacknowledged Mode)、確認モード(AM:Acknowledged Mode)。RLC設定は、論理チャネルごとに適用される。SRBの場合、TM又はAMモードが用いられ、反面、DRBの場合は、UM又はAMモードが用いられる。RLC副層は上位層PDUの伝達;PDCPと独立的なシーケンスナンバリング;ARQ(automatic repeat request)によるエラー訂正;分割(segmentation)及び再分割(re−segmentation);SDUの再結合(reassembly);RLC SDU廃棄(discard);RLC再確立(re−establishment)を行う。
ユーザプレーンのためのPDCP副層は、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)(強いヘッダー圧縮(robust header compression、RoHC)の場合のみ);ユーザデータ伝達;(PDCPより上位層への伝達が要求される場合)再配列(reordering)及び複製検出(duplicate detection);(スプリットベアラ(split bearer)の場合)PDCP PDUルーティング;PDCP SDUの再送信;暗号化(ciphering)及び解読(deciphering);PDCP SDU廃棄;RLC AMのためのPDCP再確立及びデータ復旧(recovery);PDCP PDUの複製を行う。制御プレーンのためのPDCP副層は、さらにシーケンスナンバリング;暗号化(ciphering)、解読(deciphering)及び完全性保護(integrity protection);制御プレーンデータ伝達;複製検出;PDCP PDUの複製を行う。RRCにより無線ベアラのための複製(duplication)が設定される時、複製されたPDCP PDUを制御するためにさらなるRLCエンティティ及びさらなる論理チャネルが無線ベアラに追加される。PDCPにおいて、複製は同一のPDCP PDUを2回送信することを含む。1回目には元のRLC エンティティに伝達され、2回目には追加RLCエンティティに伝達される。この時、元のPDCP PDU及び該当複製本は、同一のトランスポートブロック(transport block)に送信されない。互いに異なる2つの論理チャネルが同一のMACエンティティに属することができ(CAの場合)、又は互いに異なるMACエンティティに属することもできる(DCの場合)。前者の場合、元のPDCP PDUと該当複製本が同一のトランスポートブロック(transport block)に送信されないように保証するために、論理チャネルマッピング制限が使用される。
SDAP副層は、i)QoS流れとデータ無線ベアラの間のマッピング、ii)下りリンク及び上りリンクパケット内のQoS流れ識別子(ID)マーキングを行う。SDAPの単一のプロトコルエンティティが各々個別にPDUセッションごとに設定されるが、例外的に二重接続性(dual connectivity、DC)の場合は、2つのSDAPエンティティが設定されることができる。
RRC副層は、アクセス層(access stratum、AS)及び非アクセス層(Non−access stratum、NAS)に関連するシステム情報のブロードキャスト;5GC又はNG−RANにより開始されたページング(paging);UEとNG−RANの間のRRC接続の確立、維持及び解除(さらに、キャリアアグリゲーション(carrier aggregation)の修正及び解除を含み、さらにE−UTRANとNRの間、又はNR内におけるDCの修正及び解除を含む);キー管理を含むセキュリティ機能;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伝達;UEセル選択及び再解除及びセル選択/再選択の制御;RATの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の回復;NASからUEへのNASメッセージ伝達及びUEからNASへのNASメッセージ伝達を行う。
従来のLTEシステムにおいて、UEがアクセスネットワーク上でRRC_IDLE状態であると、コアネットワーク上ではECM_IDLE状態であり、アクセスネットワーク上でRRC_CONNECTED状態であると、コアネットワーク上ではECM_CONNECTED状態である。言い換えれば、従来のLTEシステムにおいて、RRC_IDLEであるUE(UE in RRC_IDLE)は即ち、ECM_IDLEであるUEであり、RRC_CONNECTEDであるUEは即ち、ECM_CONNECTEDであるUE(UE in ECM_CONNECTED)である。IDLEであるUEの場合、(S1−MMEにわたる)論理(logical)S1−AP(S1Application Protocol)シグナリング接続及びUEのための(S1−U内の)全てのS1ベアラがない。IDLEであるUEの場合、ネットワークの観点で、制御プレーンではUEとのS1シグナリング及びRRC接続が、またユーザプレーンではUEとの下りリンクS1ベアラ及びデータ無線ベアラ(data radio bearer、DRB)が確立されていないか又は解除されている。IDLEであるUEの観点で、IDLE状態は、制御プレーン及びユーザプレーンの各々において自分のRRC接続及びDRBがないことを意味する。例えば、接続解除過程を通じて一応接続が解除されると、UEとMMEの間のECM接続が解除され、UEと関連する全てのコンテキストがeNBから削除される。その後、UEは、UE及びMMEではECM_CONNECTED状態からECM_IDLE状態に遷移し、UE及びeNBではRRC_CONNECTED状態からECM_IDLE状態に遷移する。このため、UEに対する接続制御はいつもコアネットワークにより行われ、UEに対するページングもコアネットワークにより開始及び管理される必要がある。従って、UEとネットワークの間のトラフィックトランスポートが遅延することができる。また、RRC_IDLEのUEがトラフィックを送信しようとする場合、或いはネットワークがRRC_IDLEのUEにトラフィックを送信しようとする場合には、サービス要求過程を通じてUEがRRC_CONNECTEDに遷移するが、このサービス要求過程は様々なメッセージ交換を伴う。このため、UEとネットワークの間のトラフィックトランスポートが遅延することができる。
RRC_IDLEとRRC_CONNECTEDの間の遷移過程で発生する遅延を減らすために、LTE−AシステムにRRC_INACTIVE状態を導入しようとする論議があり、5GシステムでもRRC_INACTIVE状態を支援することが考慮されている。例えば、5GシステムのRRC層は、以下の特性を有する3つの状態を支援することができる(3GPP TR 38.804 V0.7.0参照)。
*RRC_IDLE
−セル再選択移動性;
−モバイル終結データ(mobile terminated data)のためのページングがコアネットワーク(例えば、5GC)により開始される;
−ページング領域がコアネットワーク(core network、CN)により管理される。
*RRC_INACTIVE:
−セル再選択移動性;
−CN−NR RAN接続(制御プレーン及びユーザプレーンの両方とも)がUEに対して確立される(establish);
−UEアクセス層(access stratum、AS)コンテキストが少なくとも1つのgNB及びUEに貯蔵されている;
−ページングがNR RANにより開始される;
−RANベースの通知(notification)領域がNR RANにより管理される;
−NR RANがUEが属するRANベースの通知領域を知る;
*RRC_CONNECTED:
−UEがNR RRC接続を有する;
−UEがNRにASコンテキストを有する;
−NR RANがUEが属するセルを知る;
−UEへの/からのユニキャストデータの伝達(transfer);
−NR内の及びE-UTRANへの/からのネットワーク制御移動性(network controlled mobility)、即ち、ハンドオーバー。
図11は次世代無線通信システムのUEの状態遷移を例示する図である。UEは1回に1つのRRC状態を有する。
図11を参照すると、以下の状態遷移がRRC状態の間に支援される:"接続セットアップ"過程(例えば、要求、セットアップ、完了)に従って(following)、RRC_IDLEからRRC_CONNECTEDに;(少なくとも)"接続解除"過程に従って、RRC_CONNECTEDからRRC_IDLEに;"接続非活性化(connection inactivation)"過程に従って、RRC_CONNECTEDからRRC_INACTIVEに;"接続活性化"過程に従って、RRC_INACTIVEからRRC_CONNECTEDに。
RRC_INACTIVE状態にあるUEはRANベースの通知領域に設定されることができ、その後:通知領域は単一或いは多数のセルをカバーでき、CN領域より小さく;UEは通知領域の境界内に留まる時にはいかなる"位置更新(location update)"指示も出せず;通知領域から離れると、UEは自分の位置をネットワークに更新する。
4G通信の場合、UEがEPS/LTEシステムに登録するために、また登録状態を維持するために、アタッチ過程とトラッキング領域の更新(tracking area update、TAU)過程(3GPP TS 23.401を参照)を行う。5Gシステムでは、既存のアタッチ過程とTAU過程を統合した登録過程(3GPP TS 23.502を参照)を行う。5Gシステムにおいて、登録管理(registration management、RM)は、UE/ユーザをネットワークに登録又は登録解除(deregister)するために使用され、ユーザコンテキストをネットワークに確立する(establish)。RM_DEREGISTRED及びRM_REGISTEREDの2つのRM状態がUEとAMFで使用され、選択されたPLMN内のUEの登録状態を反映する。接続管理(connection management、CM)はUEとAMFの間のシグナリング接続を確立又は解除(release)するために使用される。CMはN1上で(over)UEとAMFの間のシグナリング接続を確立(establishment)及び解除(release)する機能を含む。かかるシグナリング接続はUEとコアネットワークの間のNASシグナリング交換(exchange)を可能にするために使用され、UEとANの間のANシグナリング接続(例えば、3GPP接続上でRRC接続)及びANとAMFの間のUEのためのN2接続を含む。UEのAMFとのNASシグナリング接続性(connectivity)を反映するために、2つの接続管理(connection management、CM)状態が使用される:CM_IDLE及びCM_CONNECTED。CM_IDLEはLTE(即ち、4G)システムのECM_IDLEと類似或いは対応する状態である。CM_CONNECTEDは従来のLTEシステムのECM_CONNECTEDと類似或いは対応する状態である。CM_IDLE状態であるUEは、N1上でAMFと確立されたいかなるNASシグナリング接続もなく、CM_IDLE状態であるUEに対しては、いかなるANシグナリング接続、N2接続及びN3接続もない。AMFはN2接続がUEのためにANとAMFの間で確立又は解除されるときにはいつでもUEに対してCM_CONNECTED状態に進入する。CM_CONNECTED状態であるUEは、N1上でAMFとのNASシグナリング接続を有する。NASシグナリング接続はUEとNG−RANの間ではRRC接続を、そしてANと3GPP接続のためのAMFの間ではNGAP UE関連(association)を使用する。CM_CONNECTED状態において、UEはANシグナリング接続が解除される時はいつでもCM_IDLE状態に進入する。AMF内のUE CM状態がCM_CONNECTEDである時、AMFはRRC_INACTIVEを支援しないバージョンのLTEシステムの場合は、ECM_CONNECTEDであるUEは、即ちRRC_CONNECTEDであるUEであるが、CM_CONNECTEDであるUEは、RRC_CONNECTEDであるUEであることができ、RRC_INACTIVEであるUEであることもできる。
RRC_INACTIVEであるUEの場合、コアネットワークの観点では、UEがまるでRRC_CONNECTEDであることと類似して、コアネットワークが受信したデータ及びシグナリングがコアネットワークからRAN(例えば、gNB)にすぐ伝達されるが、UEとRANの間ではRANがデータ/シグナリングをUEに伝達するためには、ページング過程によりUEとRANの間に再度接続を確立する過程が必要である。
一方、5Gシステムにおいて到達可能性(reachability)の管理は、UEが到達可能であるか否かを検出(detect)し、UEに到達するためのUE位置(即ち、接続ノード)をネットワークに提供する役割を果たす。これは、UEをページングすることにより、またUE位置をトラッキングすることにより行われる。UE位置トラッキングは、UE登録領域トラッキング(即ち、UE登録領域更新)及びUE到達可能性トラッキング(即ち、UE周期的登録領域更新)の両方を含む。かかる機能性は、(CM_IDLE状態の場合は)5GCに位置するか、それとも(CM_CONNECTD状態の場合は)NG−RANに位置する。UEとAMFは登録手順及び登録更新手順の間に、CM_IDLE状態のためのUE到達可能性の特性を交渉する(negotiate)。以下の2つのUE到達可能性のカテゴリーがCM_IDLE状態のためにUEとAMFの間に交渉される。
1)UEがCM_IDLE状態である間、着信(mobile terminated)データを許容するUE到達可能性:UE位置はネットワークによりトラッキング領域リスト粒度(granularity)と知られている。ページング手順がこのカテゴリーに適用される。発信(mobile originating)及び着信(mobile terminated)データがこのカテゴリーでCM_CONNECED及びCM_IDLEの両方の状態のために適用される。
2)ただモバイル開始接続(mobile initiated connection only、MICO)モード:発信データがこのカテゴリーでCM_CONNECED及びCM_IDLEの両方の状態のために適用される。着信データはUEがCM_CONNECTED状態である時にのみ支援される。即ち、MICOモードではCM_IDLEにおいて着信通信が制限される。
UEとAMFはCM_IDLE状態である時、MICOモードを活性化することによりUEの電力効率性及びシグナリング効率性を最適化することができる。UEは初期登録或いは登録更新手順の間にMICOモードに対する選好度を指示できる。AMFはローカルの設定、利用可能であれば予想UE行動(expected UE behavior)、UE指示選好度(UE indicated preference)、UE加入情報及びネットワークポリシー、又はこれらの組み合わせに基づいて、MICOモードがUEに対して許容されるか否かを決定し、登録手順の間にこれをUEに指示する。登録手順の間にUEがMICOに対する選好度を指示しないと、AMFはこのUEに対してMICOモードを活性化しない。UEとAMFが後続の登録手順ごとにMICOモードを再交渉する。UEがCM_CONNECTEDであると、AMFはUE設定更新過程により登録更新をトリガーすることにより、MICOモードを非活性化することができる。AMFは登録手順の間に登録領域をUEに割り当てる。移動性制約がMICOモードのUEに適用されると、AMFは許容又は非許容領域をUEに割り当てる必要がある。AMFがMICOモードをUEに指示する場合、AMFはAMF内のUE CM状態がCM_IDLEである間にはUEがいつも到達不可能(unreachable)であると判断する。AMFはMICOモードでありながらUE CM状態がCM_IDLEであるUEに対する下りリンクデータ配信(delivery)のためのいかなる要求も拒絶する。MICOモードのUEは着信データ及びシグナリングに対してUEがCM_CONNECEDである時にのみ到達可能である。MICOモードのUEは、CM_IDLEである間にはページングが必要ない。MICOモードのUEは、以下のトリガーのうちの1つによるUEがCM_IDLEでCM_CONNECTEDへの遷移を開始するまで、CM_IDLEでいかなるアクセス層の手順も中断できる:
−UE内の変更(change)(例えば、設定(configuration)における変更)がネットワークとの登録更新を求める(require)。
−周期的な登録タイマーが満了する。
−発信(mobile originated)データベンディング。
−発信(mobile originated)シグナリングベンディング(例えば、SM手順が開始される)。
サービス要求(service request)手順は、CM_IDLE状態のUE(UE in cm_IDLE state)又は5GCが安全な接続(secure connection)の確立をAMFに要求するために使用される。UEがCM_IDLEである時、及びCM_CONNECTEDである時の両方において、サービス要求手順は、確立されたPDUセッションのためのユーザプレーン接続を活性化するためにも使用される。サービス要求手順には、上りリンクのシグナリングメッセージ、ユーザデータを送るために或いはネットワークページング要求に対する応答としてCM_IDLE状態のUEが開始するUEトリガーサービス要求(UE triggered service request)手順と、ネットワークがUEに信号(例えば、UEへのN1シグナリング、着信(mobile−terminated SMS)、着信ユーザデータ(mobile terminating user data)を配信するためのユーザプレーン接続活性化)を送る必要がある時に使用されるネットワークトリガーサービス要求手順がある。
図12は次世代システムにおけるネットワークトリガーサービス要求手順を例示する図である。
UEがCM_IDLE状態又はCM_CONNECTED状態であると、ネットワークはネットワークトリガーサービス要求手順を開始する。UEがCM_IDLE状態であり、非同期(asynchronous)通信が活性化されていない場合、ネットワークは(R)AN/UEにページング要求を送る。ページング要求はUEにおけるサービス要求手順をトリガーする。非同期通信が活性化されると、ネットワークは受信されたメッセージを貯蔵し、UEがCM_CONNECTED状態に進入する時、(R)AN及び/又はUEにメッセージを転送する(forward)(即ち、(R)AN及び/又はUEとのコンテキストを同期化する)。
図12を参照して、ネットワークトリガーサービス要求手順を簡略に説明すると、以下の通りである。
>1.UPFがPDUセッションの下りリンクデータを受信し、PDUセッションに対してUPFに貯蔵された(R)ANトンネル情報がない場合、UPFが以前にバッファリングオフ(buffering−off)の指示を受けていないと、UPFは下りリンクデータをバッファリングする。
>2a.UPF to SMF:(PDUセッションIDを含む)データ通知。
>2b.SMF to UPF:データ通知ACK。
>3a.SMF to AMF:(UE(即ち、加入者)永久ID、PDUセッションID、N2 SM情報(例えば、QoSプロファイル、CN N3トンネル情報など)などを含む)N11メッセージ。UEが到達不可能であるとSMFが以前に通知を受けていないと、データ通知メッセージの受信時に、SMFはAMFを決定し、段階2aで受信されたPDUセッションIDを含むN11メッセージをAMFに送る。
>3b.[条件的(conditional)]AMFがSMFに応答する(response)。
UEがCM_IDLE状態であり、AMFがUEがページングのために到達不可能であると決定すると、AMFはSMFに、或いは段階3aでAMFが要求メッセージを受信した他のネットワーク機能に、UEが到達可能ではないことを指示しながらN11メッセージを送信するか、又はAMFは非同期通信を行い、N11メッセージを貯蔵する。非同期タイプの通信が発動され(invoke)、AMFがN11メッセージを貯蔵した場合は、AMFはUEが到達可能である時、例えば、UEがCM_CONNECTED状態に進入する時に、UE及び(R)ANとの通信を開始する。
UEがMICOモードであると、AMFはSMFからの要求を拒絶し、下りリンクデータ通知をAMFに送る必要がないという指示(indication)を有して、(SMFがUE到達可能性に加入しなかった場合に対比して)UEが到達不可能であることをSMFに通知することができる。AMFは、SMFにUEが到達不可能であることが通知されたという指示を貯蔵する。
旧AMFがN11メッセージを受信する時、AMF変更のある登録手順(registration procedure with AMF change)が進行中(in progress)であると、旧AMFはN11メッセージが一時的に(temporarily)拒絶されたという指示(indication)を有してN11メッセージを拒絶することができる。
>3c. [条件的]SMFがUPFに応答する。SMFはUPFにユーザプレーンセットアップ失敗を通知することができる。SMFはUEが到達不可能であるという指示をAMFから受信すると、SMFはネットワークポリシーに基づいてUPFにデータ通知を送ることを中断、及び/又はDLデータをバッファリングすることを中断するように指示するか又は拡張(extended)バッファリングを適用することを指示することができる。SMFから要求されたN11メッセージが一時的に拒絶されたという情報を受信した時、またUPFからの下りリンクデータ通知を受信すると、SMFはUPFに拡張(extended)バッファリングを適用することを要求することができる。
>4. [条件的]AMFがページングメッセージを(R)ANノードに送る。
UEがCM_CONNECTED状態であると、AMFはこのPDUセッションのためのユーザプレーン接続を活性化するためのUEトリガーサービス要求手順の一部(3GPP TS 23.502のUEトリガーサービス要求手順参照)を行う。UEがRM_REGISTERED状態及びCM_IDLE及び到達可能な場合、AMFはUEが登録された登録領域に属する(R)ANノードにページングメッセージ(ページングのためのNASID、登録領域リスト、ページング不連続受信(discontinuous reception、DRX)長さ、ページング優先順位(priority)指示などを含む)を送る。
>5. [条件的](R)ANノードがUEをページングする。
(R)ANノードがAMFからページングメッセージを受信すると、UEが(R)ANノードによりページングされる。
>6. [条件的]AMF to SMF:N11メッセージACK。AMFはタイマーを使用してページング手順を監督する(supervise)。AMFがUEからページング要求メッセージに対する応答を受信しないと、AMFは適用可能なページング戦略によって追加ページングを適用することができる。AMFがUEからいかなる応答も受信しないと、AMFはUEが到達不可能であると判断し、SM N2メッセージが(R)ANにルーティングできないので、UEが応答することを防いでいるMM手順をAMFが認知しない限り、即ち、AMFが他のAMFとの登録手順を行うと指示するN14コンテキスト要求メッセージを受信しない限り、AMFは適切な"失敗原因(failure cause)"(例えば、UE到達不可能性)を有する"N11メッセージ拒絶"をSMF又は他のネットワーク機能に送って"メッセージルーティングサービス"の失敗を指示する。"N11メッセージ拒絶"が受信されると、SMFはUPFに知らせる。
>7.UEがCM_IDLE状態である時、ページング要求を受信すると、UEはUEトリガーサービス要求手順を開始する。
>UPFはサービス要求手順を行った(R)ANノードを介してバッファリングされたDLデータをUEに送信する。
図12において、N11メッセージ及びN11メッセージACKは、SMFとAMFの間のインターフェースであるN11インターフェース上に伝達されるメッセージであり、N11メッセージ及びN11メッセージACKは他の名称で呼ばれることもできる。図12に示されたネットワークトリガーサービス要求手順のうち、本発明と直接関連のないか又は少ない部分に関する詳しい説明は、3GPP TS 23.502を参照できる。
図13は次世代システムにおける一般的な登録手順を例示する図である。
>1.UE to (R)AN:ANメッセージ(ANパラメータ、登録要求(登録タイプ、加入者永久識別子(subscriber permanent identifier、SUPI)或いは5Gグローバル固有一時的識別子(5G globally unique temporary identity、5G−GUTI)、セキュリティパラメータ、ネットワークスライス選択補助情報(network slice selection assistance information、NSSAI)、PDUセッション状態、再活性化されるPDUセッション及びMICOモード選好度などを含む)を含む)。
>2. SUPIが含まれるか又は5G−GUTIが有効な(valid)AMFを指示しないと、(R)ANは(R)AT及びNSSAIに基づいて利用可能であればAMFを選択する。
>3. (R)AN to 新AMF:N2メッセージ(N2パラメータ、登録要求(登録タイプ、SUPI又は5G−GUTI、セキュリティパラメータ、NSSAI及びMICOモードパラメータなどを含む)を含む)。
>4. [条件的]新AMF to 旧AMF:情報要求(完了登録要求(complete Registration Request)を含む)。UEの5Gが登録要求内に含まれ、サービングAMFが最後の登録以後に変更されると、新AMFはUEのSUPI及びMMコンテキストを要求するために旧AMFに完了登録要求IEを含む情報要求を送る。
>5. [条件的]旧AMF to 新AMF:情報応答(SUPI、MMコンテキスト、SMF情報)。
>6. [条件的]新AMF toUE:識別子要求。SUPIがUEにより提供されず、旧AMFからも検索されないと、識別子要求手順がAMFにより識別子要求メッセージをUEに送ることにより開始される。
>7. [条件的]UE to 新AMF:識別子応答。UEはSUPIを含む識別子応答メッセージで応答する。
>8. AMFはAUSFを発動(invoke)することを決定できる。この場合、AMFはSUPIに基づいてAUSFを選択する。
>9a. AUSFはUEの認証(authentication)を開始する。
>9b. AMFはNASセキュリティ(security)機能を開始する。
>10. [条件的]新AMF to 旧AMF:情報認定(information acknowledged)。AMFが変更されたら、新AMFはUE MMコンテキストの伝達を認める。
>11. [条件的]新AMF to UE:識別子要求。永久機器識別子(permanent equipment identity、PEI)がUEにより提供されず、旧AMFからも検索されないと、識別子応答手順がPEIを検索するために、AMFにより識別子要求メッセージをUEに送ることにより開始される。
>12. 選択的に(optionally)新AMFがME識別子チェックを開始する。
>13. 段階14が行われると、新AMFはSUPIに基づいてUDMを選択する。
>14. 最後の登録以後にAMFが変更されるか、AMFにUEに対する有効な加入コンテキストが存在しないか、UEがAMF内の有効なコンテキストを参照しないSUPIを提供するか、又はUEが非3GPP接続にすでに登録した同一のAMFに登録すると(即ち、UEは非3GPP接続により登録され、3GPP接続を追加するためにこの登録手順を開始すると)、新AMFは位置更新(Update Location)手順を開始する。新AMFはUDMにUEに対してサービスする接続タイプを提供し、接続タイプは"3GPP接続"にセットされる。UDMは関連する接続タイプをサービングAMFとともに貯蔵する。これはUDMをして3GPP接続に該当する以前のAMFに対する取り消し位置(Cancel Location)を示すようにする。旧AMFはMMコンテキストを除去し、全ての関連可能性のある(possibly associated)SMFに通知し、新AMFはAMF関連の加入データをUDMから得た後に、UEに対するMMコンテキストを生成する。
>15. 条件的にAMFはSUPIに基づいてPCFを選択する。
>16. [選択的(optional)]新AMF to PCF:UEコンテキストの確立要求(SUPIを含む)。AMFがUEに対する接続及び移動性ポリシーをまだ得ていないと、又はAMF内の接続及び移動性ポリシーがそれ以上有効ではないと、AMFはPCFにUEのための事業者(operator)ポリシーを適用することを要求する。
>17. PCF to 新AMF:UEコンテキストの確立認定(UE Context Establishment Acknowledged)(接続及び移動性ポリシーデータを含む)
>18. [条件的]新AMF to SMF:N11要求。UEがMICOモードであり、AMFがSMFにUEの到達不可能及びSMFがDLデータ通知をAMFに送る必要がないことを通知した場合は、AMFはSMFにUEが到達可能であると知らせる。
>19. SMF to 新AMF:N11応答。
>20. [条件的]旧AMF to PCF:UEコンテキストの終了要求(UE Context Termination Request)。旧AMFが以前にUEコンテキストがPCFに確立されるように要求した場合には、旧AMFはPCF内のUEコンテキストを終了する。
>21. PCF to AMF:UEコンテキストの終了認定(UE Context Termination Acknowledged)。
>22. 新AMF to UE:登録受容(Registration Accept)(5G−GUTI、登録領域、移動性制約、PDUセッション状態、NSSAI、周期的登録更新タイマー、地域データネットワーク(local area data network、LADN)情報及び受容されたMICOモードなどを含む)。UEが要求にMICOモードを含ませた場合には、AMFはMICOモードを使用するか否かを応答する。
>23. [条件的]UE to 新AMF:登録完了(Registration Complete)。新しい5G−GUTIが割り当てられた場合には、UEはAMFに登録完了メッセージを送って認定する。
図13において、N11要求(N11 Request)及びN11応答(N11 Response)は、SMFとAMFの間のインターフェースであるN11インターフェース上に伝達されるメッセージであり、N11要求及びN11応答は他の名称で呼ばれることもできる。図13に示された一般的な登録手順のうち、後述する本発明と直接関連のないか又は少ない部分に関する詳しい説明は、3GPP TS 23.502を参照できる。
UE移動性(UEmobility)に関連して、5Gシステムでは移動性制約機能性(mobility restriction functionality)が5Gシステム内のUEの移動性ハンドリング又はサービス接続を制約(restrict)するために、UE、無線アクセスネットワーク及びコアネットワークにより提供される。移動性制約は3GPP接続にのみ適用され、非3GPP接続には提供されない。CM_IDLE状態及びCM_CONNECTED状態に対する移動性制約は、コアネットワークから受信された情報に基づいてRRC_INACTIVE状態である時、UEにより実行される。CM_CONNECTED状態に対する移動性制約が無線アクセスネットワーク及びコアネットワークによりRRC_CONNECTED状態である時に実行される。CM_CONNECTED状態において、コアネットワークはハンドオーバー制約リストを有して無線アクセスネットワークに移動性制約を提供する。移動性制約は以下のようにRAT制約、禁止(forbidden)領域及びサービス領域制約で構成される。
−RAT制約:UEが接続できない3GPP無線アクセス技術を定義する。制約されたRATにおいて、UEはネットワークとの任意の通信を開始するように許容されない加入(subscription)に基づく。
−禁止領域:与えられたRAT下の禁止領域において、UEはネットワークとの任意の通信を開始するように許可されない加入に基づく。
−サービス領域制約:UEがネットワークとの通信を開始できる或いは開始できない地域を定義する。即ち、サービス領域制約は、UEが通信を開始することが許容される許容領域(allowed area)と、UEが登録手順を開始することは許容されるが、他の通信は許容されない領域である非許容領域(Non−allowed area)を定義する。与えられたRAT下における許容領域内において、UEは加入により許容された通りネットワークとの通信を開始することが許可される。与えられたRAT下における非許容領域内において、UEは加入に基づいてサービス領域が制約される。非許容領域内において、UE及びネットワークは(CM_IDLE及びCM_CONNECTED状態の両方において)ユーザサービスを得るためのサービス要求又はSMシグナリングを開始することが許容されない。非許容領域内において、RM手順はUEが許容領域にいる時と比較して変更されない。非許容領域内のUEはサービス要求(例えば、ネットワークトリガーサービス要求)を有してコアネットワークのページングに応答する。ページングはユーザサービスではなく、RMシグナリング(例えば、UE設定更新)或いは応急サービスであることができるためである。
与えられたUEに対して、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約を決定する。選択的には、許容領域は、例えば、UE位置、永久機器識別子(permanent equipment identifier、PEI)及びネットワークポリシーに基づく、ポリシー制御機能(policy control function、PCF)によりさらに微細調整される。サービス地域の制約は、例えば、加入、位置、PEI及び/又はポリシー変更により変更される。サービス領域制約は登録手順の間に更新されることができる。UEがRAT制約、禁止領域、許容領域及び非許容領域又はこれらの任意の組み合わせにおいて重なる領域を有する場合、UEは以下の優先順位(precedence order)により進行する:
−RAT制約の評価は、いかなる他の移動性制約の評価に対して優先する;及び
−禁止地域の評価は、許容領域及び非許容領域の評価に対して優先する。
UEは、応急サービス及びマルチメディア優先サービス(multimedia priority service、MPS)のような規制優先化サービス(regulatory prioritized service)のためにネットワークに接続するたびに禁止領域及び非許容領域の制約を無視する。またネットワークは、応急サービス及びMPSのような規制優先化サービスに対する非許容領域の制約を無視する。サービス領域の制約は1つ以上(例えば、最大16個)の全体トラッキング領域を含むことができる。UEの加入データは明示的なトラッキング領域識別子を使用した許容又は非許容領域を含むことができる。また許容領域はトラッキング領域の最大許容個数により制限されることができる。或いは、許容領域は代わりに(alternatively)無制限(unlimited)に設定(configure)、即ち、PLMNの全てのトラッキング領域を含むことができる。非許容領域内のUEの登録領域は、UEの非許容領域に属するトラッキング領域(tracking area、TA)のセットで構成される。許容領域内のUEの登録領域は、UEの許容領域に属するTAのセットで構成される。UDMはUEの加入データの一部であって、UEのサービス領域制限を貯蔵する。サービングネットワーク内のPCFは、(例えば、UEの位置、使用中のアプリケーション、時間及び日時のような様々な条件により)許容領域を拡張することにより、又は非許容領域を減少させることにより、又はトラッキング領域の最大許容数を増加させることにより、UEのサービス領域制約をさらに調整することができる。UDMとPCFはいつでもUEのサービス領域制約を更新できる。CM_CONNECTED状態のUEに対して、AMFはUE及びRANを直ちに更新する。CM_IDLEのUEに対して、AMFはUEを直ちにページングするか又は更新されたサービス領域制約を貯蔵し、UEとの次のシグナリング相互作用時にUEを更新することができる。登録の間に、UEのサービス領域制約がAMFに存在しないと、AMFはPCFによりさらに調整可能なUEのサービス領域制約をUDMから持ってくる(fetch)。サービングAMFはUEのサービス領域制約を施行する。トラッキング領域の最大許容個数により与えられた制限された許容領域は、トラッキング領域の最大許容個数に到達するまで、(UEにより)まだ訪問していないトラッキング領域を許容領域に追加してAMFにより動的に割り当てられることができる。AMFが制限された許容領域をUEに割り当てるとき、AMFは任意の予め設定された及び/又は動的に割り当てられた許容領域をUEに提供する。CM_CONNECTED状態にあるUEの場合、AMFはこのUEのサービス領域制約をRANに指示する。UEは受信された移動性制約を貯蔵し、移動性制約で識別された領域内でこれらを守る。移動性によりサービングAMFが変更されると、旧AMFは新AMFにUEのサービス領域制約を提供することができ、これはPCFによりさらに調整できる。ネットワークは一般UE設定更新(generic UE configuration Update)手順(3GPP TS 23.502を参照)を有してサービス領域制約を更新するために非許容領域にあるUEに対するページングを行うことができる。ローミングの場合、サービス領域制約は訪問AMFを通じてUDMから訪問ネットワークのサービングPCFに伝達される。訪問ネットワークのサービングPCFはさらにサービス領域制約を調整できる。
図8(a)を参照すると、(R)ANとUPFの間にN3インターフェースが確立されていると、DNからUPFに提供されたデータ/シグナリングが直ちに(R)ANに伝達されることができる。N3インターフェースがないとき、DNからデータを受信すると、UPFは送るデータがあることをSMFに通知し、SMFがAMFにデータ通知関連メッセージを送る(図12の段階3aを参照)。一般的にAMFはUEがCONNECTED状態(例えば、CM_CONNECTED状態)であると、N3インターフェースの確立のための手順を行い、UEがRRC_IDLE或いはRRC_INACTIVEであると、ページングを行う。しかし、UEが特定の領域で登録手順及びページング受信などは許容されるが、サービス要求及びユーザサービスが許容されない移動性制約、特に非許容領域が提案される。即ち、UEがMICOモードであると、UEが全然ページングを受信できない状態であるが、UEが非許容領域に位置する場合には、ページングが許容されないことではない。UEが非許容領域であると、一般的にUEはCONNECTED状態(例えば、CM_CONNECTED状態)ではない。従って、UEが非許容領域である時にも、従来の一般的なネットワークトリガーサービス手順によってUEに対するページング手順が必要であるかが問題である。本発明はUEが非許容領域に位置する時、UEに対するデータサービス制御方法を提案する。例えば、AMFが非許容領域にいるUEに対するDLデータがあることを示す要求(例えば、N11メッセージ)をSMFから受信した場合、データ通知をどのように処理するかを提案する。
本発明は、ネットワークトリガーされたサービス要求手順の場合、AMFはSMFから下りリンクデータ通知(downlink data notification、DDN)関連メッセージを受信した時、UEがMICOを適用せずUEが非許容にいることを認知した場合、AMFがページングを送信する代わりに、SMFにDDN関連メッセージに対する拒絶を送信することを提案する。但し、AMFが受信したDDN関連メッセージに含まれた割り当て及び保存優先順位(allocation and retention priority、ARP)情報を確認し、該当データが規制優先化サービス(例えば、応急サービス或いはMPS)を認知した場合は、本発明はAMFが非許容領域である場合にも、ページングを送信し、DDN関連要求を拒絶しないことを提案する。本発明において、AMFはUEが非許容領域にいることからDDNによるSMFの要求に対する拒絶をSMFに送信する時、UEがサービス不可能地域にいるという指示/原因とともに送信することができる。指示/原因は、UEが非許容領域にいるという情報を含む。UEが非許容領域に位置することによるSMFの要求に対する拒絶は、UEがMICOモードなどを使用する場合とは異なる原因で表される。例えば、図12の段階3aにおいて、本発明によれば、UEが到達不可能であるか又は非許容領域にいるとSMFに予め通知されていないと、データ通知メッセージの受信時に、SMFはAMFを決定し、段階2aで受信されたPDUセッションIDを含むN11メッセージをAMFに送ることができる。即ち、図12の段階3aにおいて、本発明によると、UEが規制優先サービスに対してのみ到達可能な非許容領域にいると予め通知されたSMFは、規制優先サービスではないPDUセッションに対するデータ通知に関連する要求(例えば、N11メッセージ)をAMFに送らない。他の例として、図12の段階3bにおいて、本発明によれば、UEがMICOモードではなく、AMFがUEが非許容領域内にいることを検出すると、SMFからの要求(例えば、SMFからAMFへのデータ通知関連要求)が規制優先化サービスのためのものではない限り、AMFはSMFからの要求を拒絶し、SMFにUEが規制優先化サービスに対してのみ到達可能であることを通知する。また他の例として、本発明によれば、SMFがUEが到達不可能であるか又は非許容領域にいるという指示をAMFから受信すると、図12の段階3cにおいて、SMFはネットワークポリシーに基づいてUPFにデータ通知を送ることを中断及び/又はDLデータをバッファリングすることを中断するように指示するか、又は拡張バッファリングを適用することを指示することができる。
SMFからの下りリンクデータ通知関連要求を拒絶したAMFは、該当DDN拒絶をSMFに送信したという情報を貯蔵、即ち、AMFはSMFにUEがサービス制約領域(例えば、非許容領域)にいることが通知されたと貯蔵することができる。AMFは今後登録手順を行う時、UEが許容地域に移動すると、SMFにUEのサービスが可能であるという通知を行うために情報を使用することができる。
本発明において、SMFはAMFから該当原因を有するDDN拒絶を受信すると、(規制優先化サービスのためのDDNではない限り、非許容領域にいるUEに対して)ネットワークポリシーによりDDNを送らないか(例えば、SMFがAMFからUEが許容領域に進入したという通知を受けるまでは、DLパケットをさらに受信してもAMFにこれを送信することを要求(DDN送信)しないか)、又はバッファリングをオフすることをUPFに命令することができる。場合によっては、SMFはPDUセッション解除を行うことができる。
今後UEが移動性により登録手順を行う場合、例えば、図13の段階18において、本発明によると、UEに対してUEがサービス不可能地域(サービス制約地域ともいう)(又は非許容地域)に位置するとDDN拒絶を以前にSMFに送ったというイベントを貯蔵した場合、またUEが許容領域に進入したことを検出した場合、AMFは、SMFにUEがサービス可能地域に移動したと通知することができる。この場合、SMFは該当PDUセッションに対するバッファリングを開始することをUPFに命令するか、又は中断したDDN動作を再開することができる。
本発明において、SMFとUPFの間のN4インターフェース関連の相互作用は以下の通りである。SMFは、(UPFを制御するための任意のN4インターフェースを含んで)PDUセッション上でエンドツーエンド(end−to−end)機能を支援する。いくつかのDLデータが下りリンクN3トンネルのないUEに対して到着したことがUPFにより認知されると、SMFがUEが到達不可能であると認知しない限り、またDLデータ通知がAMFに送られる必要がないか、又はUEが(規制優先化サービスを除いて)非許容領域にいると認知しない限り、PDUセッションのためのユーザプレーンリソースの活性化をトリガーするために、SMFはAMFと相互作用する。UEがCM_IDLE状態であり、かつUEがMICOモードでないと、またUEが非許容領域にいないか又はUEが非許容領域にいても、UEに対するページングが規制優先化サービスのためのものであれば、AMFは(ANのタイプに依存して)ANからのUEページングをトリガーする。UEがMICOモードであると、AMFはUEが到達不可能であり、DLデータ通知がAMFに送られる必要がないとSMFに通知できる。UEが非許容領域にいると、AMFはSMFからの(規制優先化サービスのためのものではない)DDN要求を拒絶でき、SMFにUEがサービス制約地域にいると通知できる。
今まで非許容領域に位置するUEに対する下りリンクサービス関連動作をコアネットワークを中心として提案した。以下、非許容領域に位置するUEに対する下りリンクサービス関連動作をRANレベルを中心として提案する。特に、以下では、UEがRRC_INACTIVE状態でBSが非許容領域関連動作を効率的に行える方法についてさらに提案する。UEがネットワークから受信した非許容トラッキング領域情報に基づいてCM−IDLE状態で自分が非許容トラッキング領域に属していることを認知すると、UEは発信サービスを行わない。RANはCM_CONNECTEDに転換しながらAMFからハンドオーバー制約(handover restricted)が提供されると、RANはハンドオーバー制約リストに属するセル或いはハンドオーバー制約リストで指示されたトラッキング領域に属するセルではハンドオーバーを行わない。UEの移動性制約(例えば、非許容領域)に属するセル以外にはハンドオーバーが不可能である場合、ソースRANはRRC解除を行い、これによりUEは以後ユーザデータ送信のためのサービス要求を行わない。AMFはUEが非許容領域にいることを認知する場合、該当PDUセッションに対する非活性化(deactivation)或いはPDU解除のための動作を行うことができる。例えば、AMFはUEがサービス不可地域(即ち、サービス制約地域)に移動したとSMFに通知することができる。しかし、UEがRRC_INACTIVE状態である場合、ネットワークがどのように動作するかが現在明確に定義されていない。例えば、UEがCM_CONNECTED/RRC_CONNECTEDである場合、RANがUEの移動性を管理するので、ハンドオーバー制約リストなどによりUEが非許容領域のセルにハンドオーバーすることが制約され、UE周辺に非許容領域のセルのみが存在する場合は、RRC接続が解除され、UEがまるでCM_IDLEである時にサービス要求を行うようにUEの移動性制御が可能である。しかし、UEがRRC_INACTIVEである場合には、UEによるセル再選択により移動性(mobility)が制御されるので、正確な移動制御が不可能である。UEがCM_CONNECTEDでありながらRRC_INACTIVEである場合には、UPFとRANの間のN3インターフェースが維持されて、UEがRRC_CONNECTED状態であるか否かに関係なくUPFからRANノードにユーザデータがすぐ提供され、RANがデータのためにページングを送信した後にUEが移動性制約領域(例えば、非許容領域)でページングに応答した場合には、データがUEに続いて送信されるべきであるかについての動作が明確ではない。これは移動性制約(特に、サービス領域制約)の運用に問題を引き起こすことができる。かかる問題を解決するために、本発明はRANが以下のように動作することを提案する。
RAN(例えば、gNB)は、UEがページングに応答するか、或いはRAN基盤の通知更新を要求する場合、UEが非許容領域に位置することを認知できる。この場合、RANは下りリンクパケットを受信すると、下りリンクパケットのQoS情報を確認(例えば、下りリンクパケットのARP値を確認してMPS或いは応急サービスであることを区分)し、UEにページング送信を行うか否かを判断できる。UEに対して受信した下りリンクパケットのQoS情報がMPS或いは応急サービスに該当しない場合、RANはページング送信を中断できる。ページング送信を中断する場合(例えば、下りリンクデータ送信を拒絶する場合)、RANはSM N2メッセージ(セッションIDを含む)を送信して、(AMFを介して)該当PDUを支援するSMFにPDUセッションに対してUEがサービス不可能領域にいるため下りリンクデータ送信に失敗したと知らせることができる。その後、RAN或いはSMFは、PDUセッションに対する非活性化を要求するか又はPDU解除をトリガーすることができる。
図14は、本発明の提案に適用されるノード装置の構成を示す図である。
本発明に係るUE装置100は、送受信モジュール110、プロセッサ120及びメモリ130を含む。UE装置100の送受信モジュール110は、無線周波数(radio frequency、RF)ユニット或いはトランシーバとも呼ばれる。送受信モジュール110は外部装置に各種信号、データ及び情報を送信し、外部装置から各種信号、データ及び情報を受信するように構成される。また送受信モジュール110は送信部と受信部に分離して具現化される。UE装置100は、外部装置と有線及び/または無線で接続することができる。プロセッサ120は、UE装置100全般の動作を制御することができ、UE装置100が外部装置と送受信する情報などを演算処理する機能を行うように構成することができる。また、プロセッサ120は、本発明で提案するUE動作を行うように構成することができる。プロセッサ120は本発明の提案によってデータ或いはメッセージを送信するように送受信モジュール110を制御する。メモリ130は、演算処理された情報などを所定時間の間保存することができ、バッファ(図示せず)などの構成要素に取り替えることができる。
本発明に係るネットワークノード装置200は、送受信モジュール210、プロセッサ220及びメモリ230を含む。UE装置100と通信する場合、送受信モジュール210は無線周波数(radio frequency、RF)ユニット或いはトランシーバとも呼ばれる。送受信モジュール210は、外部装置に各種信号、データ及び情報を送信し、外部装置から各種信号、データ及び情報を受信するように構成される。ネットワークノード装置200は、外部装置と有線及び/または無線で接続することができる。送受信モジュール210は送信部と受信部に分離して具現化される。プロセッサ220は、ネットワークノード装置200全般の動作を制御することができ、ネットワークノード装置200が外部装置と送受信する情報などを演算処理する機能を行うように構成することができる。また、プロセッサ220は、本発明で提案するネットワークノード動作を行うように構成することができる。プロセッサ220は本発明の提案によってデータ或いはメッセージをUE或いは他のネットワークノードに送信するように送受信モジュール110を制御する。メモリ230は、演算処理された情報などを所定時間の間保存することができ、バッファ(図示せず)などの構成要素に取り替えることができる。アクセスネットワークにおいて、ネットワーク装置200はeNB或いはgNBであることができる。コアネットワークにおいて、ネットワーク装置200にはネットワーク機能によってアクセス及び移動性管理機能を有するAMF装置、セッション管理機能を有するSMF装置、ユーザプレーン機能を有するUPF装置などがある。
また、上記UE装置100及びネットワーク装置200の具体的な構成は、上述した本発明の多様な実施例で説明した事項が独立して適用されたり、または2以上の実施例が同時に適用されるように具現化することができ、重複する内容に対する説明は明確性のために省略する。
以下、ネットワーク装置200がAMF装置に該当すると仮定し、本発明によるAMF装置の動作を説明する。AMF装置200のトランシーバ210はSMF装置からUE装置100に対するデータ通信に関連する要求を受信する。AMF装置200のプロセッサ220は、上記要求とUEの状態に基づいて上記要求による動作を行うようにトランシーバ210を制御するか、又は要求に対する拒絶をSMF装置に送信するようにトランシーバ210を制御できる。例えば、UEが着信(mobile terminated)データに対する通信が制約されるモード(例えば、MICOモード)ではなく、AMF装置200のプロセッサ220がUEがユーザサービスが制約される非許容領域(non-allowed area)にいることを検出した場合は、プロセッサ220はデータ通知が規制優先化サービス(regulatory prioritized service)に対するものではないと、要求に対する拒絶を送信するようにトランシーバ210を制御する。プロセッサ220はデータ通知が規制優先かサービスに対するものであると、UEに対するページングを無線アクセスネットワーク装置(例えば、基地局)に送信するようにトランシーバ210を制御することができる。プロセッサ220はデータ通知が規制優先化サービスに対するものではないと、SMF装置にUEが非許容領域にいることを示す情報を通知するようにトランシーバ210を制御する。プロセッサ220は応急サービス又はマルチメディア優先サービス(multimedia priority service、MPS)を規制優先化サービスであると見なすことができる。
上述した本発明の各実施例は、多様な手段を通じて具現化することができる。例えば、本発明の各実施例は、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って具現化することができる。
ハードウェアによる具現化の場合、本発明の各実施例に係る方法は、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(Programmable Logic Devices)、FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)、プロセッサ、コントローラー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサなどによって具現化することができる。
ファームウェアやソフトウェアによる具現化の場合、本発明の各実施例に係る方法は、以上で説明した機能または動作を行うモジュール、手順または関数などの形態で具現化することができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに保存してプロセッサによって駆動することができる。メモリユニットは、プロセッサの内部または外部に位置し、既に公知の多様な手段によってプロセッサとデータをやり取りすることができる。
上述したように開示された本発明の好ましい実施形態に対する詳細な説明は、当業者が本発明を具現化して実施できるように提供された。以上では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野で熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。よって、本発明は、ここで示した各実施形態に制限されるものではなく、ここで開示された各原理及び新規の各特徴と一致する最広の範囲を付与しようとするものである。