JP5313681B2 - 移動体通信システムにおける接続再確立の方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に移動体通信システムに関する。

一般に、移動体通信システムは標準化されており、したがって、このようなシステムの詳細については、対応する標準化団体が公開する対応する標準において見出すことができる。

このようなシステム、たとえば３ＧＰＰ（２Ｇ−３Ｇ）システムなどには、
− 移動局（ＭＳ）（別称ユーザ機器（ＵＥ））、
− 基地局（ＢＳ）（別称ノードＢ）および基地局制御装置（ＢＳＣ）（別称無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ））を含む無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）、
− 特にサーキット・スイッチ（ＣＳ）ドメインに対する移動交換局（ＭＳＣ）、およびパケット・スイッチ（ＰＳ）ドメインに対するサービングＧＰＲＳサポート・ノード（ＳＧＳＮ）などのエンティティを含むコア・ネットワーク（ＣＮ）
が含まれることが容易に想起される。

このようなシステムにおいて、移動局との接続を確立するには、シグナリング（または制御プレーン）接続、およびユーザ・プレーン接続の確立が必要であることが想起される。

また、移動性管理（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ、ＭＭ）の観点から、ＣＮ ＰＳドメインについて、移動局は、シグナリング接続がその移動局のために確立されるときに、所謂アイドル・モードから所謂接続モードに移り、またはシグナリング接続が（たとえば移動局の非活動状態などによって）解除されるときに、接続モードからアイドル・モードに戻ることが想起される。

さらにアイドル・モードにおいては、ＣＮは、ロケーション・エリア（ＬＡ）、またはＰＳドメインの場合はルーティング・エリア（ＲＡ）とも呼ばれる一組のセルの精度の範囲内で移動局を追跡するのみであり、アイドル・モードにある移動局との接続を確立する前にページング手順が必要になることが想起される。

パケット接続の場合、ユーザ・プレーン接続上で十分な活動がない場合に、シグナリング接続はネットワークによって解除されることがある。ここで図１に関連して想起されるように、ある活動が再開される場合、問題は接続の再確立によって生じる遅延であり、この遅延が、通常の手順に従った比較的数の多いステップを必要とする比較的長いプロセスであることである。

ステップ１で、ページング手順の開始を担当するネットワーク・エンティティ、すなわちページング・イニシエータ（たとえばＳＧＳＮ）が、ネットワーク・エンティティ、すなわち、ＭＳ／ＵＥが以前にローカライズされたロケーション・エリア（ＬＡ）またはルーティング・エリア（ＲＡ）のすべてのＢＳ／ノードＢに対してページング要求の転送を担当するページング・ディストリビュータ（たとえばＲＮＣまたはＢＳＣ／ＰＣＵ（パケット・コントロール・ユニット））にページング要求を送る。

ステップ２で、各ページング・ディストリビュータは、ＭＳ／ＵＥが以前にローカライズされたロケーション・エリア（ＬＡ）またはルーティング・エリア（ＲＡ）のすべてのＢＳ／ノードＢに、ページング要求を転送する。

ステップ３で、ページング・メッセージが無線インタフェースを介してＬＡ／ＲＡの各ＢＳ／ノードＢから送られる。これらのメッセージには、ページングされるＭＳ／ＵＥの識別情報が含まれている。

ステップ４で、ページング応答が、ＭＳ／ＵＥによってＢＳ／ノードＢに、またはサービスするＢＳ／ノードＢに送られる。ＵＥは、ページング・メッセージに使用されるＵＥ／ＭＳの識別情報の値を用いてページング要求に答える。

ステップ５で、シグナリング接続またはＲＲＣ（無線リソース制御）接続が、ＭＳ／ＵＥとサービスするＢＳ／ノードＢとの間で確立される。

ステップ６で、ＭＳ／ＵＥのページング応答が、サービスするＢＳ／ノードＢによってページング・ディストリビュータに転送され、さらにこのページング・ディストリビュータによってページング・イニシエータに転送される。

ステップ７で、セキュリティ・モード・コマンドがページング・イニシエータ（たとえばＳＧＳＮ）によってサービスするＢＳ／ノードＢに送られて、ＭＳ／ＵＥの移動性およびセキュリティ（ＭＭ）コンテキストを確立する（このセキュリティ・モード・コマンドは、暗号化鍵と完全性鍵などのパラメータ、および許容されたアルゴリズムを搬送する）。

ステップ８で、サービスするＢＳ／ノードＢはＭＳ／ＵＥに、ページング・イニシエータ（たとえばＳＧＳＮ）から受信したセキュリティ・パラメータを適用するよう命令し、セキュリティ・アルゴリズムがネゴシエートされる。図１には特に示されてはいないが、ステップ８は、サービスするＢＳ／ノードＢがＭＳ／ＵＥに対してセキュリティ・モード・コマンドを送る第１のステップ、およびＭＳ／ＵＥがサービスするＢＳ／ノードＢに対してセキュリティ・モード応答を送る第２のステップを含む。

ステップ９で、それに応じてセキュリティ・モード完了が、サービスするＢＳ／ノードＢからページング・イニシエータ（ＳＧＳＮ）に送られる。

ステップ１０で、ＲＡＢ（無線アクセス・ベアラ）割当て要求が、ページング・イニシエータ（ＳＧＳＮ）からサービスするＢＳ／ノードＢに送られる（この割当て要求には、ＭＳ／ＵＥのために確立されるベアラのＱｏＳ特性を記述するパラメータなどのパラメータが含まれる）。

ステップ１１で、ユーザ・プレーン接続のためのＲＢ（無線ベアラ）が、サービスするＢＳ／ノードＢとＭＳ／ＵＥとの間で確立される。図１には特に示されてはいないが、ステップ１１は、サービスするＢＳ／ノードＢがＭＳ／ＵＥに対して無線ベアラ・セットアップ要求を送る第１のステップ、およびＭＳ／ＵＥがサービスするＢＳ／ノードＢに対して無線ベアラ・セットアップ完了を送る第２のステップを含む。

ステップ１２で、ＲＡＢ割当て応答が、サービスするＢＳ／ノードＢからページング・イニシエータ（ＳＧＳＮ）に送られる。

ステップ１３で、ＭＳ／ＵＥは実際にデータを受信することができる。

図２は、図１に想起されるような従来技術に従った方法によるセットアップ遅延の計算例を示すことを意図している。

この例における遅延計算についての想定は以下のとおりである。
送信時間：
− ＣＮとＢＳ／ＥＮＢとの間（マイクロ波伝送による）：５ｍｓ
− ＢＳ／ＥＮＢからＢＳ／ＥＮＢ（マイクロ波の２ホップによる）：８ｍｓ
− エア・インタフェース（ＲＲＣメッセージが１ＴＴＩ（送信時間間隔）内に送信できると想定して）：０．５ｍｓ
処理時間：
− ＲＲＣメッセージのＵＥ内処理時間：１０ｍｓ
− シグナリング・メッセージのＥＮＢ内時間：１０ｍｓ（ＵＥ／ＭＳにおけるＲＲＣ処理時間と同じであると想定）
− シグナリング・メッセージのページング・イニシエータ（ＣＮ）内処理時間：１０ｍｓ（ＵＥ／ＭＳにおけるＲＲＣ処理時間と同じであると想定）
この例では、ＭＳ／ＵＥでの全遅延が１６５ｍｓであることがわかる。

本発明によって認識されるように、このようなプロセスは最適化されておらず、特にＭＳ／ＵＥによって受信される（ＩＰパケットなどの着信データによる）ページングと、無線インタフェースを介してＭＳ／ＵＥが実際にこのデータ（ＩＰパケット）を受信する時点との間に長すぎる遅延が生じる。

さらに本発明によって認識されるように、このようなプロセスは、セットアップ遅延およびユーザ・プレーン・レイテンシを低減することを主な目的の１つとする次世代ネットワークおよびサービス・アーキテクチャの進化のコンテキストにおいて適応されていない。

さらに本発明によって認識されるように、ＭＳ／ＵＥがネットワークで送られるデータを実際に受信する場合に、ＭＳ／ＵＥがアイドル・モードからアクティブ・モードと呼ばれるモードに移る時間を低減する必要性が特にある。

さらに本発明によって認識されるように、ＩＭＳ（ＩＰマルチメディア・サブシステム）サービスについて、ネットワーク主導でＵＥ／ＭＳをアイドル・モードからアクティブ・モードに移すプロセスを最適化する必要性が特にある。実際、コール開始メッセージ（ＩＮＶＩＴＥ）またはインスタント・メッセージング（ＭＥＳＳＡＧＥ）を送るネットワークの可能性によって、ネットワーク主導でＵＥ／ＭＳをアイドル・モードからアクティブ・モードに移す手順は、より一層頻繁になり、より一層厳密な実時間が求められる。

本発明は、特に上述した問題の一部もしくはすべてを解決する、または上述した欠点の一部もしくはすべてを回避することができる。より一般的には、本発明はこのようなシステムにおけるサービス品質を向上させることができる。

これらのおよび他の目的は、本発明の一態様において、移動体通信システムにおける接続再確立の方法により達成され、その方法は、
アイドル・モードにある移動局のためのページング手順の開始を担当するネットワーク・エンティティが、前記移動局に関連した移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を搬送するページング要求を送るステップと、
前記ページング要求を受信すると、ページング領域の無線インタフェースを介した通信を担当するネットワーク・エンティティが、前記移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を記憶し、前記無線インタフェースを介してページング・メッセージを送るステップと、
前記無線インタフェースを介して前記移動局から前記ページング要求に対する応答を受信するネットワーク・エンティティが、前記無線インタフェースを介して前記移動局のための前記接続再確立をするために、前記記憶された移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を使用するステップと
を含む。

これらのおよび他の目的は、本発明の別の態様において、移動体通信システムのためのネットワーク・エンティティによって達成され、そのネットワーク・エンティティは、
アイドル・モードにある移動局について、前記移動局に関連した移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を搬送するページング要求を送る手段を含む。

これらのおよび他の目的は、本発明の別の態様において、移動体通信システムのためのネットワーク・エンティティによって達成され、そのネットワーク・エンティティは、
移動局に関連した移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を搬送するページング要求を受信すると、前記移動局に関連した前記移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を記憶する手段を含む。

これらのおよび他の目的は、本発明の別の態様において、移動体通信システムのためのネットワーク・エンティティによって達成され、そのネットワーク・エンティティは、
移動局からページング・メッセージに対する応答を受信すると、無線インタフェースを介して前記移動局のための接続再確立をするために、この移動局に関連した記憶された移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を使用する手段を含む。

本発明のこれらのおよび他の目的は、添付の図面と併用される以下の説明から、より明らかになるであろう。

本発明はまた、以下のように説明することができる。
本発明は特に、ＢＳ／ノードＢ（または次世代ネットワークのコンテキストにおけるＥＮＢ（拡張ノードＢ））によって受信されるページング要求が、（ページングされるＵＥの識別情報と共に）ＵＥ／ＭＳのための移動性管理コンテキスト（識別子、セキュリティなど）および無線ベアラ・コンテキストを含むことを提案する。すべてのＢＳ／ノードＢ／ＥＮＢは、無線インタフェース上でページング・メッセージを送る前に、これらの情報を記憶する。したがって、ＵＥ／ＭＳが現れる（ＵＥ／ＭＳがページング要求に答える）ＢＳ／ノードＢ／ＥＮＢは、ページング・イニシエータからの明示的な要求を待つ必要なしに、そのＵＥ／ＭＳとのセキュリティ・リンクおよびそのＵＥ／ＭＳのための無線ベアラを直ちに再確立することができる。

言い換えれば、本発明は接続再確立の方法を提案しており、その方法は、
アイドル・モードにある移動局のためにページング手順の開始を担当するネットワーク・エンティティが、前記移動局に関連した移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を搬送するページング要求を送るステップと、
前記ページング要求を受信すると、ページング領域の無線インタフェースを介して通信を担当するネットワーク・エンティティが、前記移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を記憶し、無線インタフェースを介してページング・メッセージを送るステップと、
前記無線インタフェースを介して前記移動局から前記ページング要求に対する応答を受信するネットワーク・エンティティが、前記無線インタフェースを介して前記移動局のための前記接続再確立をするために、前記記憶された移動性管理コンテキスト情報および／またはサービス管理コンテキスト情報を使用するステップと、
を含む。

特に、前記移動性管理コンテキスト情報は、セキュリティ情報、ユーザ識別情報、ユーザ・アクセス権（たとえばハンドオーバ時のセル選択のための）などを含むグループの中の少なくとも１つの情報を含むことができる。
特に、前記セキュリティ情報は、暗号化鍵および完全性鍵を含むことができる。
特に、前記サービス管理コンテキスト情報は、前記移動局のために確立されるベアラのＱｏＳ特性を含むことができる。
特に、前記移動性管理コンテキスト情報は、前記移動局のために行われた最後の認証イベントの結果としてネットワークに記憶された情報を含むことができる。
特に、前記サービス管理コンテキスト情報は、前記移動局のために前記ネットワークによって受信されたサービス要求の結果としてそのネットワークに記憶された情報を含むことができる。

有利には、本方法はさらに、
前記ネットワーク・エンティティがタイマの満了時に前記移動局から前記ページング・メッセージに対する応答を受信しなかった場合に、このように記憶された情報を前記タイマの満了時に削除するステップを含む。

本発明に従った方法の一例が図３に示されている。
ステップ２１で、ページング手順の開始を担当するネットワーク・エンティティ、すなわちページング・イニシエータ（たとえば、Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ ＥｖｏｌｕｔｉｏｎネットワークにおけるＳＧＳＮまたはその等化物）が、ネットワーク・エンティティ、すなわち、ＭＳ／ＵＥが以前にローカライズされたロケーション・エリア（ＬＡ）もしくはルーティング・エリア（ＲＡ）、またはトラッキング・エリア（ＴＡ）（ＴＡは、特に用語ＬＡ／ＲＡをカバーするより一般的な用語である）のすべてのＢＳ／ノードＢ／拡張ノードＢに対してページング要求の転送を担当するページング・ディストリビュータ（たとえばレガシー・ネットワークのためのＲＮＣまたはＢＳＣ／ＰＣＵ（パケット・コントロール・ユニット））に、ページング要求を送る。

図１で想起される従来技術の場合のものとは異なり、このページング要求は以下に関する情報を搬送する。
− ＭＭコンテキスト：ページングするためのＵＥ／ＭＳの移動性コンテキストおよびセキュリティ・コンテキスト（ユーザ識別情報、ハンドオーバ時のセル選択に関するユーザ権、およびＵＥ／ＭＳの最後の認証の結果としてネットワークとＵＥ／ＭＳとの間でネゴシエートされた暗号化鍵および完全性鍵などの情報）
− ＳＭコンテキスト：サービス・コンテキスト（たとえばＵＥのために後に確立するＱｏＳパラメータを伴う無線ベアラ（ＲＢ））
ステップ２２で、各ページング・ディストリビュータは、ＭＳ／ＵＥが以前にローカライズされたロケーション・エリア（ＬＡ）もしくはルーティング・エリア（ＲＡ）またはトラッキング・エリア（ＴＡ）のすべてのＢＳ／ノードＢに、ページング要求を転送する。

ステップ２２’で、各ＢＳ／ＥＮＢはＵＥ／ＭＳと関連づけられたＭＭおよびＳＭコンテキストを一次的に記憶する。各ＢＳ／ＥＮＢはタイマをこの記憶と関連づける。このタイマの満了時にＵＥ／ＭＳがローカル・セルに現れなかった場合、ステップ２２”に示されるように、ＵＥ／ＭＳと関連づけられたコンテキスト情報は静かに削除される。

ステップ２３で、ページング・メッセージが、無線インタフェースを介してＬＡ／ＲＡの各ＢＳ／ノードＢから送られる。これらのメッセージには、ページングされるＭＳ／ＵＥの識別情報が含まれる。

ステップ２４で、ページング応答がＭＳ／ＵＥによってＢＳ／ノードＢ、またはサービスするＢＳ／ノードＢに送られる。ＵＥはページング・メッセージに使用されるＵＥ／ＭＳの識別情報の値を用いてページング要求に答える。

ステップ２５で、シグナリング接続、またはＲＲＣ（無線リソース制御）接続が、ＭＳ／ＵＥとサービスするＢＳ／ノードＢとの間で確立される。

ステップ２６で、ＭＳ／ＵＥのページング通知（ＵＥ識別情報およびＢＳ識別情報を含む）が、サービスするＢＳ／ノードＢによって、このサービスするＢＳ／ノードＢを制御するページング・ディストリビュータに送られ、さらに続けてこのページング・ディストリビュータによってページング・イニシエータに送られる。

ステップ２７で、サービスするＢＳ／ＥＮＢは、
− ＭＳ／ＵＥと関連づけられた移動性およびセキュリティ（ＭＭ）コンテキスト
− ＭＳ／ＵＥと関連づけられたサービス（ＳＭ）コンテキスト（たとえば無線ベアラ）
を取得する。

ステップ２８で、サービスするＢＳ／ＥＮＢは、取得したＭＭコンテキストからの対応する情報を使用してセキュリティ・モード・コマンドを適用するよう、ＭＳ／ＵＥに命令する。

ステップ２９で、（ユーザ・プレーン接続のための）ＲＢが、取得されたＳＭコンテキストからの対応する情報を使用して、サービスするＢＳ／ＥＮＢとＭＳ／ＵＥとの間で確立される。

ページング応答（ＵＥ識別情報および確立されたＲＢのリスト（ＱｏＳ）を含む）が、サービスするＢＳ／ＥＮＢによってページング・ディストリビュータに送られ、さらに続けてページング・ディストリビュータによってページング・イニシエータに送られる。

ステップ３０および３１に示されるように、ＭＳ／ＵＥは実際にデータを受信することができる。

このように、図１に関連して想起される従来技術とは異なり、セキュリティおよびＲＢ確立手順は、通常ＭＭおよびＳＭコンテキスト情報を記憶するページング・イニシエータ（たとえばＳＧＳＮ）によって開始されるのではなく、考慮されるＭＳ／ＵＥに関連したＭＭおよびＳＭコンテキスト情報が転送される先であるサービスするＢＳ／ＥＮＢによって、ページング手順を用いて開始される。したがって、図１に関連して想起される従来技術とは異なり、サービスするＢＳ／ＥＮＢがページング・イニシエータ（たとえばＳＧＳＮ）からの要求を待つ必要がなく、その結果全体のプロセスが短縮される。

図４は、たとえば図３で示される本発明に従った方法により、セットアップ遅延を計算する例を示すことを意図した図である。遅延計算の想定は図２に示したものと同じである。

この例では、ＭＳ／ＵＥの全遅延が８４．５ｍｓであることがわかる（これは図１および２で想起される従来技術に従った方法による１６５ｍｓよりもはるかに短い）。

したがって、ネットワークが移動体に送るデータを有し、そのＭＳ／ＵＥがアイドル・モードにある場合に、従来技術よりもはるかに短時間でＭＳ／ＵＥを起動させる。これにより、特にＩＭＳセッションなどのセッションを確立する接続をセットアップするのに必要な遅延を低減することができる。

本発明はまたその目的として、たとえば図３に関連して上記で説明されたように、本発明に従った方法を実行するための手段を含むネットワーク・エンティティを有する。

上述した手段の詳細な実施は当業者にとって特別な問題をもたらすものではなく、したがって、このような手段はその機能により、当業者にとって上述された以上に詳しい開示は必要としない。

従来技術に従った接続の確立方法の例を想起することを意図した図である。 図１で想起される従来技術に従った方法によるセットアップ遅延を示すことを意図した図である。 本発明に従った接続の確立方法の例を示すことを意図した図である。 たとえば図３に示されたような本発明に従った方法によるセットアップ遅延を示すことを意図した図である。

Claims (10)

1. 移動体パケット通信システムにおけるユーザ機器のための接続再確立の方法であって、
   ＳＧＳＮが前記ユーザ機器のためのページング要求を送るステップであり、前記ページング要求は前記ユーザ機器のための移動性管理コンテキスト及びサービス管理コンテキスト情報を含むステップ、
   複数の基地局が前記ページング要求を受信し、前記情報を記憶するステップ、
   前記複数の基地局のうちの特定の基地局が、前記ページング要求に対しての前記ユーザ機器からの応答を受信し、前記ＳＧＳＮからの明確な要求を待つことなく、前記記憶された情報を使用して、該ユーザ機器のための前記接続再確立をするステップとを含む方法。
   
2. 前記移動性管理コンテキスト情報が、前記ＳＧＳＮからの明確なセキュリティ・モード・コマンドにより伝達されうる情報を含む、請求項１に記載の方法。
   
3. 前記サービス管理コンテキスト情報が、前記ユーザ機器の確立をする前記ＳＧＳＮからの明確な要求により伝達されうる情報を含む、請求項１に記載の方法。
   
4. 移動体パケット通信システムにおけるユーザ機器のための接続再確立をするように構成されたＳＧＳＮであって、
   前記ユーザ機器のためのページング要求を送り、前記ページング要求は前記ユーザ機器のための移動性管理コンテキスト及びサービス管理コンテキスト情報を含み、前記ＳＧＳＮからの明確な要求を待つことなく、該ユーザ機器のための前記接続再確立を可能とするＳＧＳＮ。
   
5. 前記移動性管理コンテキスト情報が、前記ＳＧＳＮからの明確なセキュリティ・モード・コマンドにより伝達されうる情報を含む、請求項４に記載のＳＧＳＮ。
   
6. 前記サービス管理コンテキスト情報が、前記ユーザ機器の確立をする前記ＳＧＳＮからの明確な要求により伝達されうる情報を含む、請求項４に記載のＳＧＳＮ。
   
7. 移動体パケット通信システムにおけるユーザ機器のための接続再確立をするように構成された基地局であって、
   前記基地局によって受信されたページング要求により伝達された前記ユーザ機器のための移動性管理コンテキスト及びサービス管理コンテキスト情報を記憶し、
   前記ページング要求に対しての前記ユーザ機器からの応答の受信に応答して、ＳＧＳＮからの明確な要求を待つことなく、前記記憶された情報を使用して、該前記ユーザ機器のための前記接続再確立をする基地局。
   
8. 前記記憶に連動するタイマを備える請求項７に記載の基地局。
   
9. 前記移動性管理コンテキスト情報が、ＳＧＳＮからの明確なセキュリティ・モード・コマンドにより伝達されうる情報を含む、請求項７に記載の基地局。
   
10. 前記サービス管理コンテキスト情報が、前記ユーザ機器の確立をするＳＧＳＮからの明確な要求により伝達されうる情報を含む,請求項７に記載の基地局。

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