JP4665032B2

JP4665032B2 - ユーザ装置、方法及び移動通信システム

Info

Publication number: JP4665032B2
Application number: JP2008522437A
Authority: JP
Inventors: アニールウメシュ; 康博加藤
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: EP2034752A4; JPWO2007148634A1; US20090168724A1; JP2009273188A; CN101507326B; KR20090019893A; WO2007148634A1; CA2655406A1; RU2009101367A; TW200814820A; EP2034752A1; BRPI0713718A2; MX2008016277A; AU2007262133A1; CN101507326A

Description

本発明は移動通信の技術分野に関連し、特に移動通信システムで使用されるユーザ装置、基地局及び方法に関する。

この種の技術分野では、次世代移動通信システムに対する研究開発が急ピッチで進められている。本願出願時付近で想定されている次世代移動通信システムでは、或るユーザ装置が基地局間ハンドオーバを行う場合に、ソース基地局で滞留しているそのユーザ装置宛のパケット（送達未確認パケット又は滞留パケット等と言及されてもよい。）は、ターゲット基地局に転送される。ターゲット基地局は、ソース基地局からのパケットと、上位ノードから経路切替後に転送されて来るパケットとを受信し、それらをユーザ装置に無線送信する。このような移動通信システムにおけるハンドオーバについては、非特許文献１に記載されている。
3GPP, TR25.813, section 9.1.5 "Handover",v1.0.1, 2006-06

ターゲット基地局からユーザ装置へのパケット伝送については、ユーザ装置でパケットを順序通りに受信する観点からは、ソース基地局からのパケット（滞留パケット又は古いパケット）の転送が完了した後に上位ノードからのパケット（新規パケット）の転送が開始されることが望ましい。

一方、無線チャネル状態は刻々と変化するので、無線リンクで実現可能な伝送レートも様々に変動する。従って無線リソースに余裕がなければ、上記のように滞留パケットの伝送後に新しいパケットがシーケンス番号を維持しながら伝送される。しかしながら無線リソースに比較的余裕があれば、たとえシーケンス番号が乱れたとしても、滞留パケットに加えて新しいパケットも共に伝送される。無線リソースの有効利用を図るためである。

他方、ユーザ装置には、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)サブレイヤにおけるパケットの順序を確認し、順序が揃うまで上位レイヤへの転送を待機させるＰＤＣＰリオーダリング機能と、無線リンクコントロール(RLC: Radio Link Control)サブレイヤにおけるパケットの順序を確認し、順序が揃うまで上位レイヤへの転送を待機させるＲＬＣリオーダリング機能とが備わっている。無線リンクでのパケットの順序の乱れは、ＲＬＣリオーダリング機能を発揮することで対処できるが、ハンドオーバに伴って生じる上記の順序の乱れはＲＬＣリオーダリング機能では対処できない。この場合、ＰＤＣＰリオーダリング機能が発揮され、滞留及び新規パケットが混在することで発生する順序の乱れが整えられる。

ＰＤＣＰリオーダリング機能は、無線区間だけでなく基地局と上位ノード（アクセスゲートウエー等）との間で生じたパケットの順序の不整合も整えようとする。しかしながら、基地局及び上位ノード間で生じるパケットの順序の不整合は、トラフィック輻輳度等に起因して意図的に正常に発生させられる場合があり、その全てが異常状態に起因するのではない。パケットの順序の不整合が正常に発生していた場合には、それが整うまでユーザ装置で待機しても無駄である。そのような場合は速やかに上位レイヤにパケットが転送されるべきであるが、無駄に待機してしまうことに起因して、遅延時間が不当に長期化してしまうことが懸念される。

本発明の課題は、ＲＬＣサブレイヤ及びＰＤＣＰサブレイヤ双方のリオーダリング機能が併用される移動通信システムにおいて、ハンドオーバを行うユーザ装置におけるパケット待機時間の適正化を図ることである。

本発明で使用されるユーザ装置は、ターゲット基地局へハンドオーバするための要求信号をソース基地局に送信する手段と、ソース基地局からハンドオーバコマンドを受信する手段と、ＰＤＣＰサブレイヤにおけるパケットの順序を確認し、順序が揃うまで自装置の上位レイヤへの転送を待機させるＰＤＣＰリオーダリング機能を実行する手段と、ハンドオーバが完了したことをターゲット基地局に通知し、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態からアクティブ状態にする手段と、所定の期間が満了したこと又はターゲット基地局からの通知を受信したことに応じて、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態にする手段とを有するユーザ装置である。

本発明によれば、ＲＬＣサブレイヤ及びＰＤＣＰサブレイヤ双方のリオーダリング機能が併用される移動通信システムにおいて、ハンドオーバを行うユーザ装置におけるパケット待機時間の適正化を図ることができる。

以下、本発明の幾つかの実施例が説明されるが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。

発明の一実施例で使用される移動通信システムを示す。本発明の一実施例による動作例を示すフローチャートである。各通信ノードのユーザプレーンエンティティの観点から描かれた機能ブロック図を示す。各通信ノードのユーザプレーンエンティティの観点から描かれた別の機能ブロック図を示す。本発明の一実施例により滞留パケットを優先的に送信する様子を示す図である。送信バッファに蓄積されるパケットデータ量の時間変化を模式的に示す図（従来例）である。送信バッファに蓄積されるパケットデータ量の時間変化を模式的に示す図（本発明）である。

符号の説明

aGW アクセスゲートウエー
eNodeB 基地局
UE ユーザ装置

図１は本発明の一実施例で使用される移動通信システムを示す。図１には上位ノードから順にアクセスゲートウエー(aGW)、ソース／ターゲット基地局(eNodeB)、及びユーザ装置(UE: User Equipment)が示されている。図示の例では、ユーザプレーンのプロトコルも示されている。

アクセスゲートウエー(aGW)は本実施例ではコアネットワークに属するが、アクセスゲートウエーに備わる機能の全部又は一部が無線アクセス装置(RAN: Radio Access Network)を構成してもよい。本実施例では無線アクセスネットワーク装置は基地局で構成される。アクセスゲートウエー(aGW)はコアネットワーク内のノードと基地局との間のデータ伝送を中継する。アクセスゲートウエー(aGW)はルータと呼ばれてもよい。アクセスゲートウエーには様々な機能が備わっているが、本発明では特にPDCPサブレイヤの機能が重要である。

基地局(eNodeB)はユーザ装置（UE）と無線通信を行い、且つアクセスゲートウエー(aGW)と有線通信を行う。必要に応じて他の基地局と直接的に又は間接的に通信が行われる。ユーザ装置の在圏セルに応じて、基地局はハンドオーバ時にソース基地局又はターゲット基地局になる。基地局に備わる様々な機能の内、本発明では特にRLCサブレイヤ及び媒体アクセス制御(MAC: Medium Access Control)サブレイヤの機能が重要である。

ユーザ装置(UE)に備わる様々な機能の内、本発明では特にMACサブレイヤ、RLCサブレイヤ及びPDCPサブレイヤの機能が重要である。図示の例では、ユーザ装置は当初は左側の基地局のセルに在圏していたが、後に右側の基地局のセルにハンドオーバを行う。

図２は本発明の一実施例によりハンドオーバ(HO)が行われる場合の動作例を示す。先ず、ソース基地局(ソースeNB)を通じてユーザ装置（UE）が下りパケットデータを受信していたとする。その後、ハンドオーバイベントがユーザ装置で検出され、ステップS1でメジャーメントレポート(measurement report)がソース基地局に通知される。ソース基地局は、メジャーメントレポートに応じてハンドオーバを行うことを決定する。

ステップＳ２ではハンドオーバの決定後に、対象となるユーザ装置のコンテキストデータがターゲット基地局に通知される。ターゲット基地局は、ハンドオーバするユーザ装置のコンテキストデータを格納し、そのユーザ装置用の識別情報を確保する。この識別情報は、典型的には無線ネットワークテンポラリＩＤ(C-RNTI: C-Radio Network Temporary Identity)のように、在圏セル内でユーザ装置を区別するために基地局で一意に割り当てられる。

ステップＳ３ではそのユーザ装置用の識別情報(C-RNTI)がソース基地局に通知される。

ステップＳ４では、通知された識別情報(C-RNTI)と共にユーザ装置にハンドオーバコマンドが通知される。ソース基地局は、ハンドオーバコマンドの送信後に、そのユーザ装置用に送信バッファに蓄積しているパケット（滞留パケット）をターゲット基地局に転送する。滞留パケットは、ユーザ装置に一度も送信されたことのないパケットに加えて、一度以上送信されたが送達未確認（ACKが得られていない状態）のパケットも含まれる。滞留パケットの転送は、そのデータ量及び基地局間のインターフェースに依存して、ステップＳ４以降必要な期間にわたって行われる。

ステップＳ５に示されるように、ハンドオーバコマンドを受信したユーザ装置は、ソース基地局との接続を打ち切り、ターゲット基地局との同期を確保しようとする。

ステップＳ６に示されるように、同期捕捉後にユーザ装置がターゲット基地局と接続されると、ユーザ装置はターゲット基地局にハンドオーバが完了したことを示す信号（ハンドオーバ完了通知信号）(handover confirm)を送信する。

本実施例では、ユーザ装置は、このハンドオーバの完了通知信号の送信後に、PDCPリオーダリング機能の動作状態をインアクティブからアクティブに変える。無線通信が行われている場合には常にＲＬＣリオーダリング機能はアクティブである。従ってステップＳ６でハンドオーバ完了通知信号が送信された後は、PDCPリオーダリング機能及びRLCリオーダリング機能の双方がアクティブに動作する。

ステップ7a,7bに示されているように、ユーザ装置からのハンドオーバの完了通知に応じて、ターゲット基地局はその旨をソース基地局及びアクセスゲートウエーに通知する。これに応答して、アクセスゲートウエーは、ソース基地局と接続されていた伝送経路（パス）をターゲット基地局に切り替える。以後、下りパケットはアクセスゲートウエーからターゲット基地局に転送され、無線リンクを通じてユーザ装置に伝送される。その結果、ターゲット基地局は、ソース基地局からのパケット（滞留パケット）と、アクセスゲートウエーからのパケット（新規パケット）とを受信し、無線チャネル状態に応じて、（滞留パケット）を又は（滞留パケット及び新規パケット）をユーザ装置に無線伝送する。

ユーザ装置では滞留又は新規パケットの順序が乱れていたならば、PDCPリオーダリング機能を発揮することで順序を整えることができる。なお、PDCPレイヤにおけるシーケンス番号は、ハンドオーバの際に基地局間で引き継がれるように通知されてもよい。

ターゲット基地局は、滞留パケットをソースから受信し、全ての滞留パケットをユーザ装置に無線送信し終えるまで、滞留及び新規パケットが混在した無線伝送を行い続ける。滞留パケットの最後のパケットがソース基地局から送信される場合には、その旨もユーザ装置に通知される。滞留パケットの最後のものを受信したユーザ装置は、PDCPリオーダリング機能の動作状態をインアクティブに変える。最後のパケットが受信された後は、ソース基地局からユーザ装置へ伝送されるパケットは常に新しいパケット（上位ノードからの下りパケット）なので、リオーダリング機能は無線区間に対してだけ行われればよい。このため、PDCPリオーダリング機能はOFFにされ、RLCリオーダリング機能だけがONに維持される。滞留及び新規パケットが混在して無線伝送される期間でのみPDCPリオーダリング機能がアクティブになり、他の期間ではインアクティブである。従って少なくとも「他の期間」でリオーダリングのために無駄に待機することが回避される。

図３Ａは各通信ノードのユーザプレーンのプロトコルの観点から描かれた機能ブロック図を示す。各プロトコルサブレイヤは図１のものと同じである。図２で説明されたように、ユーザ装置は、ハンドオーバの完了したことを示す完了通知信号（HO確認）を送信した後で、PDCPリオーダリング機能をONにする。プロトコルサブレイヤの観点からは、図３Ａに示されるように、RRCサブレイヤからRLCレイヤにHO確認信号が送出されたことに応じて、PDCPリオーダリング機能がONにされる。また、ターゲット基地局から最終パケットがユーザ装置に到着したことに応答して、PDCPリオーダリング機能はOFFにされる。

上述の例ではPDCPリオーダリング機能の終了時点は、ソース基地局からの最終パケットデータが無線伝送された時点に関連していたが、PDCPリオーダリング機能の開始後所定の期間経過後にその機能がインアクティブ状態に変えられてもよい。

なお、PDCPリオーダリング機能は、図３Ａに示されるようにアクセスゲートウエー(ａＧＷ)で終端されてもよいし、図３Ｂに示されるように基地局で終端されてもよい。

上述したように、ハンドオーバ時にソース基地局で滞留している滞留パケットはターゲット基地局に転送される。ターゲット基地局はソース基地局からの滞留パケットとパス切替後の上位ノードからの新規パケットとを受信し、それらを先着順に送信バッファに蓄積し、先着順にユーザ装置に無線送信する。

図４はターゲット基地局の送信バッファからパケットが出力される様子を示す。説明の便宜上、１つの送信バッファしか描かれていないが、送信バッファ数はいくつでも用意されてよい。図示の例では滞留パケットの番号が0,1,2,3,4及び5,6で示され、新規パケットの番号が10,11,12,13で示されている。そして、0~4,10~13及び5,6の順序でパケットがターゲット基地局に届き、それらが到着順に送信バッファに格納されたとする。従来方式では先着順に、即ちファーストインファーストアウト（FIFO）方式でパケットが出力される。従って、無線リンクの状態により５パケット以下しか送信できなかった場合は、0~4の番号のパケットの1以上が無線送信される。５パケット以上送信できる場合は、0~4の番号のパケットに加えて、その次に到着していた10,11,…の番号のパケットが無線送信される。このため、滞留パケット及び新規パケットの混在した状況がユーザ装置で発生する。

図５は図４に示されるような送信バッファに蓄積されるデータ量の時間変化を模式的に示す。「滞留パケット」として示されるグラフは、時刻T0から時刻T3にかけてソース基地局からターゲット基地局に転送されて来るパケットのデータ量を示す。最終パケットがT3で到着し、以後新たな滞留パケットはソース基地局からはやって来ない。このため、「滞留パケット」のグラフは時刻T3以降一定値のままである。新規パケットは時刻T2以降上位ノードから転送されて来る。「滞留パケット＋新規パケット」で示されるグラフは、滞留パケットと新規パケットの合計データ量を示す。このため、時刻T2以降データ量が急激に増加し、時刻T3で傾きがやや緩やかに変わっている。時刻T3以降、滞留パケットは一定値のまま増えず、新規パケットの増加量でしかデータ量が増えなくなるためである。斜線で示される部分は、ターゲット基地局からユーザ装置に無線伝送されたデータ量を示す。無線伝送は時刻T1から始まる。説明の便宜上、無線状態は一定であり、一定のデータレートで無線伝送できるものとする。時刻T1からT2までは送信バッファに滞留パケットしかないので、無線伝送されるパケットも滞留パケットである。しかしながら、時刻T2以降は、ソース基地局への先着順に滞留パケット及び新規パケットが無線伝送される。従って先着の滞留パケットと、その滞留パケットに続いて到着した新規パケットが無線伝送され、その新規パケットよりも遅れて到着した滞留パケットは送信バッファに残る。このような状態は滞留パケットが全て無線伝送される時刻T4まで続く。

図４に戻って本発明の第２実施例が説明される。本実施例では、滞留パケットは新規パケットよりも優先的に送信バッファから出力され、無線伝送される。例えば、無線リンクの状態により５パケット以下しか送信できなかった場合は、0~4の番号のパケットの1以上が無線送信される。５パケット以上送信できる場合は、0~4の番号のパケットに加えて、5,6,…の番号のパケットが無線送信される。言い換えれば、ソース基地局はパケット受信時に、滞留パケット及び新規パケットを区別し、滞留パケットを優先的に出力するのである。滞留パケットと新規パケットの区別は様々な手法で行われてよいが、一例としては、ソース基地局の受信ポートが滞留パケット用と新規パケット用に別々に用意され、そのポート番号で区別されてもよい。滞留パケット及び新規パケットを区別すること、パケットを格納すること等の機能は、RLCサブレイヤ（図１，図３Ａ，図３Ｂ）で実行されてよい。

図６は本実施例による送信バッファに蓄積されるデータ量の時間変化を模式的に示す。「滞留パケット」、「滞留パケット＋新規パケット」、T0~T4の内容は図５で説明されたものと同じであるため、重複的な説明は省略される。本実施例では、滞留パケットが優先的に無線伝送される。このため、滞留パケットは速やかに伝送され、全ての滞留パケットの無線伝送は時刻T3で早くも完了している。この点、時刻T3より遅い時刻T4でようやく滞留パケットの無線伝送が完了している従来例（図５）と大きく異なる。

滞留パケットの無線伝送の完了するタイミングが早まると、ユーザ装置が受信パケットをアプリケーションレイヤ等の上位レイヤに転送できるタイミングを早めることができる。更に、滞留パケットの最後のパケットがユーザ装置に送信される時点が早まるので、第1実施例の場合におけるPDCPリオーダリングを終了させる時点も早められる。PDCPリオーダリング機能を併用する期間を第1実施例の場合より短縮することができる。

以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。

本国際出願は西暦２００６年６月２０日に出願した日本国特許出願第２００６−１７０７０１号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。

Claims

ターゲット基地局へハンドオーバするための要求信号をソース基地局に送信する手段と、
ソース基地局からハンドオーバコマンドを受信する手段と、
ＰＤＣＰサブレイヤにおけるパケットの順序を確認し、順序が揃うまで自装置の上位レイヤへの転送を待機させるＰＤＣＰリオーダリング機能を実行する手段と、
ハンドオーバが完了したことをターゲット基地局に通知し、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態からアクティブ状態にする手段と、
所定の期間が満了したこと又はターゲット基地局からの通知を受信したことに応じて、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態にする手段と、
を有することを特徴とするユーザ装置。
前記ターゲット基地局からの通知は、ソース基地局から最後に転送されたパケットが無線送信されたことを示す
ことを特徴とする請求項１記載のユーザ装置。
ＰＤＣＰサブレイヤにおけるパケットの順序を確認し、順序が揃うまで上位レイヤへの転送を待機させるＰＤＣＰリオーダリング機能を有するユーザ装置で使用される方法であって、
ターゲット基地局へハンドオーバするための要求信号をソース基地局に送信するステップと、
ソース基地局からハンドオーバコマンドを受信するステップと、
ハンドオーバが完了したことをターゲット基地局に通知し、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態からアクティブ状態にするステップと、
所定の期間が満了したこと又はターゲット基地局からの通知を受信したことに応じて、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態にするステップと、
を有することを特徴とする方法。
ソース基地局、ターゲット基地局及びユーザ装置を含む移動通信システムであって、前記ユーザ装置は、
ターゲット基地局へハンドオーバするための要求信号をソース基地局に送信する手段と、
ソース基地局からハンドオーバコマンドを受信する手段と、
ＰＤＣＰサブレイヤにおけるパケットの順序を確認し、順序が揃うまで上位レイヤへの転送を待機させるＰＤＣＰリオーダリング機能を実行する手段と、
ハンドオーバが完了したことをターゲット基地局に通知し、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態からアクティブ状態にする手段と、
所定の期間が満了したこと又はターゲット基地局からの通知を受信したことに応じて、ＰＤＣＰリオーダリング機能をインアクティブ状態にする手段と、
を有し、前記ターゲット基地局は、
ソース基地局からのハンドオーバコマンドに従ってハンドオーバを開始したユーザ装置から、ハンドオーバが完了したことの通知を受信する手段と、
ソース基地局から転送されて来た前記ユーザ装置宛のパケットを、ソース基地局の上位ノードから転送されて来た前記ユーザ装置宛のパケットよりも優先して前記ユーザ装置に無線送信する手段と、
を有することを特徴とする移動通信システム。