JP6084754B2 - セルラ基地局、ユーザ端末、及びプロセッサ - Google Patents

セルラ基地局、ユーザ端末、及びプロセッサ Download PDF

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Description

本発明は、通信システム、ユーザ端末及び通信制御方法に関する。
近年、セルラ通信及び無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信の両機能を有するユーザ端末の普及が進んでいる。また、セルラ通信ネットワークのオペレータにより管理されるＷＬＡＮアクセスポイントが増加している。そこで、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、セルラＲＡＮ（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びＷＬＡＮの連携（Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）を強化できる技術が検討されている（非特許文献１参照）。
一方、複数のベアラのデータを処理するセルラ基地局であるＭｅＮＢ（Ｍａｓｔｅｒ ｅＮｏｄｅＢ）が一部のベアラのデータを他のセルラ基地局であるＳｅＮＢ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｅＮｏｄｅＢ）に経由させユーザ端末と通信を行うＤｕａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙのアーキテクチャが検討されている（非特許文献２参照）。
３ＧＰＰ技術報告書 「ＴＲ３７．８３４ Ｖ１２．０．０」 ２０１３年１２月 ３ＧＰＰ技術報告書 「ＴＲ３６．８４２ Ｖ１２．０．０」 ２０１４年１月
一つの実施形態におけるセルラ基地局は、前記セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信をユーザ端末と行う際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、前記複数のＰＤＣＰエンティティのそれぞれが生成するＰＤＣＰパケットに、ベアラ識別子を含むヘッダを付与することにより、特定のパケットを生成する特定のエンティティと、を有する。前記ベアラ識別子は、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを特定するためのものである。前記特定のエンティティは、前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して、前記特定のパケットを前記ユーザ端末に送信する。
一つの実施形態におけるユーザ端末は、セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信を行う。前記ユーザ端末は、前記セルラ基地局から前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して送信された特定のパケットを受信する特定のエンティティと、前記通信の際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、を有する。前記特定のパケットは、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを識別するためのベアラ識別子を含むヘッダが付与されている。前記特定のエンティティは、前記ベアラ識別子に基づいて、前記複数のＰＤＣＰエンティティのうちから前記特定のパケットの宛先のＰＤＣＰエンティティを識別し、前記ヘッダが除去された前記ＰＤＣＰパケットを前記宛先のＰＤＣＰエンティティに伝達する。
一つの実施形態におけるプロセッサは、セルラ基地局のためのプロセッサである。前記プロセッサは、前記セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信をユーザ端末と行う際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、前記複数のＰＤＣＰエンティティのそれぞれが生成するＰＤＣＰパケットに、ベアラ識別子を含むヘッダを付与することにより、特定のパケットを生成する特定のエンティティと、の機能を実行する。前記ベアラ識別子は、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを示す。前記特定のエンティティは、前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して、前記特定のパケットを前記ユーザ端末に送信する。一つの実施形態におけるプロセッサは、セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信を行うユーザ端末のためのプロセッサである。前記プロセッサは、前記セルラ基地局から前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して送信された特定のパケットを受信する特定のエンティティと、前記通信の際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、の機能を実行する。前記特定のパケットは、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを示すベアラ識別子を含むヘッダが付与されている。前記特定のエンティティは、前記ベアラ識別子に基づいて、前記複数のＰＤＣＰエンティティのうちから前記特定のパケットの宛先のＰＤＣＰエンティティを識別し、前記ヘッダが除去された前記ＰＤＣＰパケットを前記宛先のＰＤＣＰエンティティに伝達する。
実施形態における通信システムを示す図である。 実施形態におけるＵＥのブロック図である。 実施形態におけるｅＮＢのブロック図である。 実施形態におけるＡＰのブロック図である。 実施形態におけるＬＴＥ無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。 実施形態における通信システムの通信制御方法を示す図である。 実施形態におけるデータ伝送方式を示す図である。 実施形態におけるｅＮＢ−ＵＥ間のプロトコルスタック１の図である。 実施形態におけるｅＮＢ−ＵＥ間のプロトコルスタック２の図である。 実施形態におけるカプセル化されたデータの構成を示す図である。 実施形態におけるＰＤＣＰパケットの生成手順を示すフローチャート図である。 実施形態におけるｅＮＢ−ＵＥ間のＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎを示す図である。 実施形態におけるｅＮＢがＡＰと通信するユーザ端末の情報を問い合わせる動作手順を示すシーケンス図である。
［実施形態］
以下、図面を参照して、３ＧＰＰ規格に基づくセルラ通信システムであるＬＴＥシステムを無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システムと連携させる場合の実施形態（以下、本実施形態）を説明する。
図１は、本実施形態における通信システムを示す図である。図１に示すように、通信システムは、複数のＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１００と、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０と、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）２０とを有する。
Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、セルラＲＡＮに相当する。ＥＰＣ２０は、コアネットワークに相当する。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０及びＥＰＣ２０は、ＬＴＥシステムのネットワークを構成する。
ＵＥ１００は、移動型の無線通信装置であり、ユーザ端末に相当する。ＵＥ１００は、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信の両通信方式をサポートする端末（デュアル端末）である。
Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、複数のｅＮＢ２００（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ−Ｂ）を有する。ｅＮＢ２００はセルラ基地局に相当する。ｅＮＢ２００は、１又は複数のセルを管理しており、自セルとの接続を確立したＵＥ１００との無線通信を行う。なお、「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、ＵＥ１００との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。また、ｅＮＢ２００は、例えば、無線リソース管理（ＲＲＭ）機能と、ユーザデータのルーティング機能と、モビリティ制御及びスケジューリングのための測定制御機能と、を有する。
ｅＮＢ２００は、Ｘ２インターフェイスを介して相互に接続される。また、ｅＮＢ２００は、Ｓ１インターフェイスを介して、ＥＰＣ２０に含まれるＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）／Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ−Ｇａｔｅｗａｙ）５００と接続される。
ＥＰＣ２０は、複数のＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ５００を有する。ＭＭＥは、ＵＥ１００に対する各種モビリティ制御等を行うネットワークノードであり、制御局に相当する。Ｓ−ＧＷは、ユーザデータの転送制御を行うネットワークノードであり、交換局に相当する。
ＷＬＡＮ３０は、ＷＬＡＮアクセスポイント（以下「ＡＰ」という）３００を有する。ＡＰ３００は、例えばＬＴＥネットワークのオペレータ配下のＡＰ（Ｏｐｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ＡＰ）である。
ＷＬＡＮ３０は、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１諸規格に準拠して構成される。ＡＰ３００は、セルラ周波数帯とは異なる周波数帯（ＷＬＡＮ周波数帯）でＵＥ１００との通信を行う。ＡＰ３００は、ルータ等を介してＥＰＣ２０に接続される。
また、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００が個別に配置される場合に限らず、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００が同じ場所に配置（Ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ）されていてもよい。或いは、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００がオペレータの任意のインターフェイスで直接的に接続されていてもよい。ｅＮＢ２００及びＡＰ３００との間のインターフェイスの詳細については後述する。
次に、ＵＥ１００、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００の構成を説明する。
図２は、ＵＥ１００のブロック図である。図２に示すように、ＵＥ１００は、アンテナ１０１及び１０２と、セルラ通信部１１１と、ＷＬＡＮ通信部１１２と、ユーザインターフェイス１２０と、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１３０と、バッテリ１４０と、メモリ１５０と、プロセッサ１６０と、を有する。メモリ１５０及びプロセッサ１６０は、制御部を構成する。ＵＥ１００は、ＧＮＳＳ受信機１３０を有していなくてもよい。また、メモリ１５０をプロセッサ１６０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサ１６０’としてもよい。
アンテナ１０１及びセルラ通信部１１１は、セルラ無線信号の送受信に用いられる。セルラ通信部１１１は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号をセルラ無線信号に変換してアンテナ１０１から送信する。また、セルラ通信部１１１は、アンテナ１０１が受信するセルラ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ１６０に出力する。
アンテナ１０２及びＷＬＡＮ通信部１１２は、ＷＬＡＮ無線信号の送受信に用いられる。ＷＬＡＮ通信部１１２は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号をＷＬＡＮ無線信号に変換してアンテナ１０２から送信する。また、ＷＬＡＮ通信部１１２は、アンテナ１０２が受信するＷＬＡＮ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ１６０に出力する。
ユーザインターフェイス１２０は、ＵＥ１００を所持するユーザとのインターフェイスであり、例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカ及び各種ボタン等を有する。ユーザインターフェイス１２０は、ユーザからの入力を受け付けて、該入力の内容を示す信号をプロセッサ１６０に出力する。ＧＮＳＳ受信機１３０は、ＵＥ１００の地理的位置を示す位置情報を得るために、ＧＮＳＳ信号を受信して、受信した信号をプロセッサ１６０に出力する。バッテリ１４０は、ＵＥ１００の各ブロックに供給すべき電力を蓄える。
メモリ１５０は、プロセッサ１６０によって実行されるプログラムと、プロセッサ１６０による処理に使用される情報とを記憶する。プロセッサ１６０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行うベースバンドプロセッサと、メモリ１５０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を有する。プロセッサ１６０は、さらに、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサ１６０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。
図３は、ｅＮＢ２００のブロック図である。図３に示すように、ｅＮＢ２００は、アンテナ２０１と、セルラ通信部２１０と、ネットワークインターフェイス２２０と、メモリ２３０と、プロセッサ２４０と、を有する。メモリ２３０及びプロセッサ２４０は、制御部を構成する。また、メモリ２３０をプロセッサ２４０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサとしてもよい。
アンテナ２０１及びセルラ通信部２１０は、セルラ無線信号の送受信に用いられる。セルラ通信部２１０は、プロセッサ２４０が出力するベースバンド信号をセルラ無線信号に変換してアンテナ２０１から送信する。また、セルラ通信部２１０は、アンテナ２０１が受信するセルラ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ２４０に出力する。
ネットワークインターフェイス２２０は、例えば通信事業者が管理するバックホールネットワークと接続され、他のｅＮＢ２００やＥＰＣ２０やＡＰ３００との通信に用いられる。
メモリ２３０は、プロセッサ２４０によって実行されるプログラムと、プロセッサ２４０による処理に使用される情報と、を記憶する。プロセッサ２４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行うベースバンドプロセッサと、メモリ２３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を有する。プロセッサ２４０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。
図４は、ＡＰ３００のブロック図である。図４に示すように、ＡＰ３００は、アンテナ３０１と、ＷＬＡＮ通信部３１０と、ネットワークインターフェイス３２０と、メモリ３３０と、プロセッサ３４０と、を有する。
アンテナ３０１及びＷＬＡＮ通信部３１０は、ＷＬＡＮ無線信号の送受信に用いられる。ＷＬＡＮ通信部３１０は、プロセッサ３４０が出力するベースバンド信号をＷＬＡＮ無線信号に変換してアンテナ３０１から送信する。また、ＷＬＡＮ通信部３１０は、アンテナ３０１が受信するＷＬＡＮ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ３４０に出力する。
ネットワークインターフェイス３２０は、例えば通信事業者が管理するバックホールネットワークと接続され、他のｅＮＢ２００との通信に用いられる。
メモリ３３０は、プロセッサ３４０によって実行されるプログラムと、プロセッサ３４０による処理に使用される情報とを記憶する。プロセッサ３４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号等を行うベースバンドプロセッサと、メモリ３３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を有する。プロセッサ３４０は、後述する各種の処理を実行する。
図５は、ＬＴＥ無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。図５に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、ＯＳＩ参照モデルの第１層乃至第３層に区分されており、第１層は物理（ＰＨＹ）層である。第２層は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層及びＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層を有する。第３層は、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層を有する。
物理層は、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング及びリソースマッピング・デマッピングを行う。ＵＥ１００の物理層とｅＮＢ２００の物理層との間では、物理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。
ＭＡＣ層は、データの優先制御、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）による再送処理などを行う。ＵＥ１００のＭＡＣ層とｅＮＢ２００のＭＡＣ層との間では、トランスポートチャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。ｅＮＢ２００のＭＡＣ層は、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式）及びＵＥ１００への割当リソースブロックを決定するスケジューラを有する。
ＲＬＣ層は、ＭＡＣ層及び物理層の機能を利用してデータを受信側のＲＬＣ層に伝送する。ＵＥ１００のＲＬＣ層とｅＮＢ２００のＲＬＣ層との間では、論理チャネルを介してユーザデータ及び制御信号が伝送される。
ＰＤＣＰ層は、ヘッダ圧縮・伸張及び暗号化・復号化を行う。
ＲＲＣ層は、制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ１００のＲＲＣ層とｅＮＢ２００のＲＲＣ層との間では、各種設定のための制御信号（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣ層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、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を制御する。ＵＥ１００のＲＲＣとｅＮＢ２００のＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がある場合、ＵＥ１００はＲＲＣ接続状態（接続状態）であり、そうでない場合、ＵＥ１００はＲＲＣアイドル状態（アイドル状態）である。
ＲＲＣ層の上位に位置するＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理及びモビリティ管理などを行う。
ここで、本実施形態の通信システムが適用されるシナリオを説明する。本実施形態の通信システムは、ｅＮＢ２００とＵＥ１００とがＡＰ３００を介して複数のベアラを用いて通信するシナリオに適用される。具体的に、例えばｅＮＢ２００がＵＥ１００に複数のベアラを用いてベアラ毎のデータを送信する下りリンクの場合、データを受信するＵＥ１００は、受信したデータがどのベアラか特定し、特定されたベアラを用いて通信する必要がある。しかしながら、ｅＮＢ２００とＵＥ１００とがＡＰ３００を介したＷＬＡＮ通信を行う場合、データを受信するＵＥ１００が用いるべきベアラを特定できない。そこで、本実施形態の通信システムを適用することで、ｅＮＢ２００とＵＥ１００とがＡＰ３００を介して複数のベアラを用いて通信する場合であっても、受信側で用いるベアラを特定し通信を可能とする。なお、本実施形態の通信システムは、上りリンク通信にも適用可能である。
図６は、本実施形態における通信システムの通信制御方法を示す図である。
図６に示すように、本実施形態における通信システムにおいて、ＵＥ１００とＳ−ＧＷ５００（ＥＰＣ２０）との間には、ＡＰ３００を介さずにｅＮＢ２００を介するデータベアラ＃１と、ＡＰ３００及びｅＮＢ２００を介するデータベアラ＃２及びデータ＃３とが確立されている。すなわち、ＵＥ１００とｅＮＢ２００とがデータベアラ＃１を用いて直接、データの送受信を行っている。また、ＵＥ１００とｅＮＢ２００とがＡＰ３００（及びＷＬＡＮ ＧＷ６００）を介して複数のベアラ（データベアラ＃２及びデータベアラ＃３）を用いたデータの送受信を行っている。なお、本実施形態において、ＵＥ１００とｅＮＢ２００とによるデータベアラ＃１を用いた直接的な通信が行われていなくてもよい。また、通信システムがＷＬＡＮ ＧＷ６００を含む構成であるか否かは任意である。
ＵＥ１００は、ｅＮＢ２００との無線接続及びＡＰ３００との無線接続を有する。すなわち、ＵＥ１００には、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００のそれぞれから無線リソースが割り当てられる。
ｅＮＢ２００は、ｅＮＢ２００との無線接続及びＡＰ３００との無線接続を有するＵＥ１００に対するＲＲＣ接続を維持する。よって、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００に対して各種の通信制御を行うことができる。ｅＮＢ２００のＲＲＣ層が、データベアラ＃１及びデータベアラ＃２を管理する。
このように、本実施形態における通信システムは、ＵＥ１００とｅＮＢ２００とが、ＡＰ３００を介した複数のベアラを用いた通信を実現する。
また、図６に示すように、データベアラ＃２は、ｅＮＢ２００において２つに分割（ｓｐｌｉｔ）されていてもよい。分割された一方は、ＡＰ３００を介してＵＥ１００で終端しており、分割された他方は、ＡＰ３００を介さずにＵＥ１００で終端する。
図７は、本実施形態におけるデータ伝送方式を示す図である。本実施形態では、ｅＮＢ２００とＡＰ３００との間のデータベアラ＃２及びデータベアラ＃３において、ＩＰパケットにカプセル化されたＰＤＣＰパケットの状態でデータが送受信される。
図７に示すように、ｅＮＢ２００は、データベアラ＃１用のＰＤＣＰエンティティ２４１＃１、データベアラ＃２用のＰＤＣＰエンティティ２４１＃２、データベアラ＃３用のＰＤＣＰエンティティ２４１＃３、データベアラ＃１用のＲＬＣエンティティ２４２＃１、データベアラ＃２用のＲＬＣエンティティ２４２＃２及びＭＡＣエンティティ２４３を有する。また、図７に示すカプセル化エンティティ２４４（第１のエンティティ）は、ｅＮＢ２００又はＷＬＡＮ ＧＷ６００のいずれかに含まれる機能である。
ＡＰ３００は、ＬＬＣエンティティ３４１、ＭＡＣ ＬＭＥエンティティ３４２及びＰＨＹ ＬＭＥエンティティ３４３を有する。
ＵＥ１００は、ＭＡＣエンティティ１６１、データベアラ＃１用のＲＬＣエンティティ１６２＃１、データベアラ＃２用のＲＬＣエンティティ１６２＃２、データベアラ＃１用のＰＤＣＰエンティティ１６３＃１、データベアラ＃２用のＰＤＣＰエンティティ１６３＃２、データベアラ＃３用のＰＤＣＰエンティティ１６３＃３、ＷＬＡＮのＰＨＹ／ＭＡＣエンティティ１６４、ＬＬＣエンティティ１６５及びデカプセル化エンティティ１６６（第２のエンティティ）を有する。
ｅＮＢ２００のＰＤＣＰエンティティ２４１＃２は、データベアラ＃２に属するデータ（ＰＤＣＰパケット）をＡＰ３００に振り分ける。ＰＤＣＰエンティティ２４１＃３は、データベアラ＃３に属するデータ（ＰＤＣＰパケット）をＡＰ３００に振り分ける。なお、ＰＤＣＰエンティティ２４１＃２は、一部のデータをＲＬＣエンティティ２４２＃２に振り分け、ＭＡＣエンティティ２４３を介して、ＵＥ１００に送信してもよい。この場合、ＵＥ１００は、データベアラ＃２に属するデータをＭＡＣエンティティ１６１、ＲＬＣエンティティ１６２＃２、ＰＤＣＰエンティティ１６３＃２の順に処理する。
ＡＰ３００に振り分けられたデータ（ＰＤＣＰパケット）は、ｅＮＢ２００（又はＷＬＡＮ ＧＷ６００）のカプセル化エンティティ２４４により、ＩＰパケットにカプセル化されて、ＡＰ３００に転送される。ここで、カプセル化エンティティ２４４は、通信に用いられるベアラ（データベアラ＃２、データベアラ＃３）のそれぞれを識別するためのベアラＩＤ（識別情報）が含まれるようにデータ（ＰＤＣＰパケット）をカプセル化する。ＡＰ３００は、当該ＩＰパケットを、ＬＬＣエンティティ３４１、ＭＡＣ ＬＭＥエンティティ３４２及びＰＨＹ ＬＭＥエンティティ３４３を通じて、ＵＥ１００に送信する。
ＵＥ１００は、データベアラ＃２又はデータベアラ＃３に属するデータをＰＨＹ／ＭＡＣエンティティ１６４及びＬＬＣエンティティ１６５の順に処理し、デカプセル化エンティティ１６６によりＩＰパケットをデカプセル化することにより、ＰＤＣＰパケットを取得する。ここで、デカプセル化エンティティ１６６は、ＩＰパケットに含まれるベアラＩＤに基づき、ＰＤＣＰエンティティ１６３にＰＤＣＰパケットを通知する。具体的には、ベアラＩＤがデータベアラ＃２を示すものである場合、ＰＤＣＰエンティティ１６３＃２にＰＤＣＰパケットを通知し、ベアラＩＤがデータベアラ＃３を示すものである場合、ＰＤＣＰエンティティ１６３＃３にＰＤＣＰパケットを通知する。このように、ＰＤＣＰパケットをカプセル化／デカプセル化することにより、ＷＬＡＮ区間にＩＰトンネリングが設定されている。ここで、ＰＤＣＰは暗号化・認証等のセキュリティ処理を行っているので、ＰＤＣＰパケットをＷＬＡＮ側に渡すことにより、ＷＬＡＮ側の通信においてＬＴＥレベルのセキュリティが実現される。また、ＷＬＡＮ側では、暗号化・認証等のセキュリティ処理を省略してもよい。
一方で、データベアラ＃１に属するデータについては、ＰＤＣＰエンティティ２４１＃１、ＲＬＣエンティティ２４２＃１及びＭＡＣエンティティ２４３を通じて、ＵＥ１００に送信される。ＵＥ１００は、データベアラ＃１に属するデータをＭＡＣエンティティ１６１、ＲＬＣエンティティ１６２＃１、ＰＤＣＰエンティティ１６３＃１の順に処理する。
このように、本実施形態の通信システムによれば、ＡＰ３００を介して複数のベアラを用いて送信されたベアラ毎の各データがＵＥ１００においてデカプセル化された場合、データを入力すべきＰＤＣＰエンティティ１６３を特定できる。
図８は、本実施形態におけるｅＮＢ−ＵＥ間のプロトコルスタック１の図である。
図８（ａ）に示すように、ｅＮＢ２００は、カプセル化エンティティ２４４によりＰＤＣＰレイヤのデータ（ＰＤＣＰパケット）を、ＩＰレイヤでカプセル化し、ＩＰパケットを生成する。ここで本実施形態において、ＰＤＣＰパケットに付加されるヘッダ、すなわちＩＰパケットのＩＰヘッダに含まれるＩＰアドレスは、ＵＥ１００のＰＤＣＰエンティティ１６３毎に割り当てられている。すなわち、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスがベアラＩＤとして用いられる。なお、ＩＰアドレスは、ＵＥ１００のＩＰアドレスとし、ＰＤＣＰパケットに付加されるヘッダには、ＷＬＡＮネットワークで用いられるローカルＩＰアドレスが含まれるように構成してもよい。この場合、ベアラ毎にローカルＩＰアドレスが割り当てられる。ｅＮＢ２００は、生成されたＩＰパケットを、ＡＰ３００に送信する。ＡＰ３００は、受信したＩＰパケットを、ＵＥ１００に送信する。ＵＥ１００のデカプセル化エンティティ１６６は、受信したＩＰパケットをデカプセル化し、ＩＰアドレスに対応するＰＤＣＰエンティティ１６２に、ＰＤＣＰパケットを処理させる。なお、図８（ａ）において、ＷＬＡＮ ＧＷ６００がｅＮＢ２００とＡＰ３００との間に設置されていてもよい。
図８（ｂ）は、ｅＮＢ２００とＡＰ３００との間に設置されたＷＬＡＮ ＧＷ６００がカプセル化エンティティ２４４を備える場合のプロコトルスタックの図である。図８（ｂ）の例は、カプセル化エンティティ２４４を備える装置を除き、図８（ａ）と同じである。
図９は、本実施形態におけるｅＮＢ−ＵＥ間のプロトコルスタック２の図である。
図９に示すように、ｅＮＢ２００は、カプセル化エンティティ２４４によりＰＤＣＰレイヤのデータ（ＰＤＣＰパケット）を、ＰＤＣＰレイヤの上位レイヤ（例えばＴＣＰ／ＵＤＰレイヤ）でカプセル化する。この場合、カプセル化エンティティ２４４は、通信に用いられるベアラに対応するポート番号がＰＤＣＰパケットのＴＣＰ／ＵＤＰレイヤヘッダに含まれるデータを生成する。すなわち、ポート番号がベアラＩＤとして用いられる。また、ポート番号は、ＵＥ１００のＰＤＣＰエンティティ１６３毎に対応付けられている。次に、ｅＮＢ２００は、ＰＤＣＰパケットのＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにベアラＩＤが含まれたデータをＩＰレイヤでカプセル化し、ＩＰパケットを、ＡＰ３００に送信する。ＡＰ３００は、受信したＩＰパケットを、ＵＥ１００に送信する。ＵＥ１００のデカプセル化エンティティ１６６は、受信したＩＰパケットをデカプセル化し、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダに含まれるポート番号を取得する。そして、デカプセル化エンティティ１６６は、取得したポート番号を含むデータ（ＰＤＣＰパケット）を、ポート番号に対応するＰＤＣＰエンティティ１６３に通知する。ＰＤＣＰエンティティ１６３は、ポート番号に対応するベアラを用いて通信を行う。
図１０は、本実施形態におけるカプセル化されたデータの構成を示す図である。図１０（ａ）〜（ｃ）は、ＰＤＣＰパケットにベアラＩＤを含むヘッダが付加される例を示したものである。
図１０（ａ）は、ＰＤＣＰパケット（ＰＤＣＰ ＰＤＵ）に付加されるＣａｐｓｕｌｅヘッダにベアラＩＤが含まれるようにカプセル化されたデータの構成である。
図１０（ｂ）は、ＰＤＣＰパケット（ＰＤＣＰ ＰＤＵ）に付加されるＴＣＰ／ＵＤＰヘッダにベアラＩＤが含まれるようにカプセル化されたデータの構成である。図１０（ｂ）では、ベアラＩＤはポート番号である。なお、ＰＤＣＰパケットにＣａｐｓｕｌｅヘッダが付加されていてもよい。
図１０（ｃ）は、ＰＤＣＰパケット（ＰＤＣＰ ＰＤＵ）に付加されるＩＰヘッダにベアラＩＤが含まれるようにカプセル化されたデータの構成である。図１０（ｃ）では、ＩＰヘッダに含まれるＩＰアドレスがベアラＩＤに相当する。
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＰＤＣＰパケットのヘッダにベアラＩＤが含まれるようにカプセル化することで、ＵＥ１００は、受信したデータをデカプセル化し取得したベアラＩＤにより特定されるベアラを用いた通信を行うことができる。
図１１は、本実施形態におけるＰＤＣＰパケットの生成手順を示すフローチャート図である。図１１の例において、ＰＤＣＰパケットの生成は、ｅＮＢ１００により行われる。
ステップＳ１０１において、ｅＮＢ２００がＰＤＣＰ ＳＤＵ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）を取得する。
ステップＳ１０２において、ＰＤＣＰ ＳＤＵにシーケンス番号を割り振る。
ステップＳ１０３において、ＰＤＣＰ ＳＤＵがＷＬＡＮスプリットベアラを用いて送信されるデータであるか否かが判定される。ＰＤＣＰ ＳＤＵがＷＬＡＮスプリットベアラを用いて送信されるデータでない場合（Ｓ１０３においてＮＯ）、ステップＳ１１０の処理が実行される。一方、ＰＤＣＰ ＳＤＵがＷＬＡＮスプリットベアラを用いて送信されるデータである場合（Ｓ１０３においてＹＥＳ）、ステップＳ１０４の処理が実行される。
Ｓ１０４において、ＰＤＣＰ ＳＤＵがＷＬＡＮ（ＡＰ３００）経由で送信されるか否かが判定される。ＰＤＣＰ ＳＤＵがＷＬＡＮ経由で送信されない場合（Ｓ１０４においてＮＯ）、ステップＳ１１０の処理が実行される。一方、ＰＤＣＰ ＳＤＵがＷＬＡＮ経由で送信される場合（Ｓ１０４においてＹＥＳ）、ステップＳ１０５の処理が実行される。
ステップＳ１１０〜Ｓ１１３は、従来のＰＤＣＰパケットの生成手順である。
ステップＳ１１０において、ＰＤＣＰ ＳＤＵのヘッダ圧縮（ＲｏＨＣ（Ｒｏｂｕｓｔ Ｈｅａｄｅｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）が行われる。
ステップＳ１１１において、ヘッダ圧縮されたＰＤＣＰ ＳＤＵに対して、第三者によるデータ操作を防止する安全性保証が行われる。
ステップＳ１１２において、ＰＤＣＰ ＳＤＵに対して暗号化が行われる。
ステップＳ１１３において、ＰＤＣＰ ＳＤＵにＰＤＣＰヘッダが付加される。
一方、ステップＳ１０４において、ＰＤＣＰ ＳＤＵがＷＬＡＮ経由で送信されると判定された場合、ステップＳ１０５の処理が実行される。
ステップＳ１０５において、ＰＤＣＰ ＳＤＵのヘッダが除去され、保存される。ここで、ＰＤＣＰ ＳＤＵに対するヘッダ圧縮が指示されていたとしても、ＰＤＣＰ ＳＤＵがＡＰ３００に転送される場合、ＲｏＨＣを実行しない。
ステップＳ１０６において、ヘッダが除去されたＰＤＣＰ ＳＤＵに対して、安全性保証が行われる。
ステップＳ１０７において、ＰＤＣＰ ＳＤＵに対して暗号化が行われる。
ステップＳ１０８において、ＰＤＣＰ ＳＤＵにＰＤＣＰヘッダが付加される。ＰＤＣＰヘッダには、ベアラＩＤが含まれる。
ステップＳ１０９において、ＰＤＣＰヘッダが付加されたＰＤＣＰ ＳＤＵに対して、ステップＳ１０５において除去したヘッダが付加される。
図１２は、本実施形態におけるｅＮＢ−ＵＥ間のＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎを示す図である。図１２に示すｅＮＢ−ＵＥ間の動作は、ｅＮＢ２００とＵＥ１００との間で、ＡＰ３００を介して複数のベアラを用いて通信をする前に行われる動作である。
ステップＳ２０１において、ｅＮＢ２００はＩＰアドレス、ポート番号及びＴＥＩＤ（ＧＴＰ−Ｕトンネリング終端ＩＤ）のうち少なくとも一つを含むＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ（コネクション設定変更信号）を、ＵＥ１００に対して送信する。ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎには、ベアラＩＤとして用いられるＩＰアドレス、ポート番号及びＴＥＩＤが少なくとも一つ含まれていればよい。すなわち、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎには、ベアラＩＤが含まれている。
ここで、例えばポート番号をベアラＩＤとして用いる場合、ポート番号を設定可能な最大ベアラ数に圧縮してもよい。例えば、最大ベアラ数が８の場合、３ビット情報に圧縮する。圧縮方法の一例は、ポート番号＝６５５３６（１６ビット）−ベアラＩＤである。圧縮方法の他の例は、ポート番号＝６５５２８＋ベアラＩＤである。なお、例示した「６５５３６」及び「６５５２８」は、任意の値であってもよい。
ＵＥ１００は、受信したＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎに含まれるベアラＩＤを、ＰＤＣＰエンティティ１６３に対応付ける。
ステップＳ２０２において、ＵＥ１００は、ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｌｅｔｅを、ｅＮＢ２００に対して送信する。
上記処理により、ＵＥ１００は、ＵＥ１００のＰＤＣＰエンティティ１６３とベアラＩＤとを対応付けて管理することができる。そして、ＵＥ１００がｅＮＢ２００からＡＰ３００を介して送信されるデータを受信した場合、データに含まれるベアラＩＤに対応するＰＤＣＰエンティティ１６３にＰＤＣＰパケットを処理させることができる。
なお、ＵＥ１００が予めＰＤＣＰエンティティ１６３とベアラＩＤとが対応付けられたテーブルを管理していてもよい。
図１３は、本実施形態におけるｅＮＢ２００がＡＰ３００（又はＷＬＡＮ ＧＷ６００）と通信するＵＥ１００の情報を問い合わせる動作手順を示すシーケンス図である。
ステップＳ３０１において、ｅＮＢ２００とＵＥ１００との間でＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎが確立されているＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ状態である。
ステップＳ３０２において、ＡＰ３００とＵＥ１００との間でリンクが確立されている。
ステップＳ３０３において、ｅＮＢ２００は、ＡＰ３００（又はＷＬＡＮ ＧＷ６００）に対して、ＡＰ３００との通信に用いられているＵＥ１００のＩＰアドレスを問い合わせるＵＥ ｉｎｑｕｒｉｙを送信する。ＵＥ ｉｎｑｕｒｉｙには、ステップＳ３０１においてＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎが確立されているＵＥ１００を識別するＵＥ−ＩＤが含まれる。
ステップＳ３０４において、ＡＰ３００（又はＷＬＡＮ ＧＷ６００）は、ＵＥ ｉｎｑｕｒｉｙに含まれるＵＥ−ＩＤに対応するＵＥ１００のＩＰアドレスを検索する。
ステップＳ３０５において、ＡＰ３００は、検索したＩＰアドレスを含むＵＥ ｉｎｑｕｒｉｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅを、ｅＮＢ２００に対して送信する。
他の態様として、ｅＮＢ２００は、直接ＵＥ１００にＷＬＡＮ通信に用いられている情報を問い合わせてもよい。
ステップＳ３０２の後、ステップＳ３０６において、ｅＮＢ２００は、ＵＥ１００のＡＰ３００との通信に用いられている情報を問い合わせるＷＬＡＮ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｑｕｉｒｙを、ＵＥ１００に対して送信する。
ステップＳ３０８において、ＵＥ１００は、ＡＰ３００とのリンクが確立されている場合、ＡＰ３００との通信に用いられている情報を取得する。ＡＰ３００との通信に用いられている情報とは、ＩＰアドレス、ＳＳＩＤ等である。
ステップＳ３０９において、ＵＥ１００は、ステップＳ３０８において取得した情報を含むＷＬＡＮ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｑｕｉｒｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅを、ｅＮＢ２００に対して送信する。
上記手順により、ｅＮＢ２００は、ＡＰ３００を介して、ＵＥ１００との通信に必要な情報を取得することができる。
以上、実施形態の通信システムによれば、ｅＮＢ２００とＵＥ１００とが、ＡＰ３００を介して複数のベアラを用いて通信する場合であっても、送信に用いられたベアラを識別するベアラＩＤに基づき受信側が用いるベアラを特定できる。そして、受信側は、特定されたベアラに対応付けられたＰＤＣＰエンティティに受信したデータを入力することで、ｅＮＢ２００とＵＥ１００とのＡＰ３００を介して複数のベアラを用いた通信を可能とする。
［その他の実施形態］
上述した本実施形態では、ｅＮＢ２００又はＷＬＡＮ ＧＷ６００がカプセル化エンティティ２４４を備え、ＵＥ１００がデカプセル化エンティティ１６６を備える構成としたが、例えば上りリンク通信の場合は、ＵＥ１００がカプセル化エンティティ２４４に相当する機能を備え、ｅＮＢ２００又はＷＬＡＮ ＧＷ６００がデカプセル化エンティティ１６６に相当する機能を備えてもよい。
また、上述した本実施形態では、セルラ通信システムの一例としてＬＴＥシステムを説明したが、ＬＴＥシステムに限らず、ＬＴＥシステム以外のセルラ通信システムであってもよい。
日本国特許出願第２０１４−０９７１８０号（２０１４年５月８日出願）の全内容が参照により本願明細書に組み込まれている。
本発明は、通信分野において有用である。

Claims (6)

  1. セルラ基地局であって、
    前記セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信をユーザ端末と行う際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、
    前記複数のＰＤＣＰエンティティのそれぞれが生成するＰＤＣＰパケットに、ベアラ識別子を含むヘッダを付与することにより、特定のパケットを生成する特定のエンティティと、を有し、
    前記ベアラ識別子は、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを特定するためのものであり、
    前記特定のエンティティは、前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して、前記特定のパケットを前記ユーザ端末に送信する
    セルラ基地局。
  2. 前記ユーザ端末にＲＲＣメッセージを送信するＲＲＣエンティティをさらに有し、
    前記ＲＲＣエンティティは、前記ＲＲＣメッセージを用いて前記ユーザ端末に前記ベアラ識別子を設定する
    請求項１に記載のセルラ基地局。
  3. セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信を行うユーザ端末であって、
    前記セルラ基地局から前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して送信された特定のパケットを受信する特定のエンティティと、
    前記通信の際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、を有し、
    前記特定のパケットは、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを識別するためのベアラ識別子を含むヘッダが付与されており、
    前記特定のエンティティは、前記ベアラ識別子に基づいて、前記複数のＰＤＣＰエンティティのうちから前記特定のパケットの宛先のＰＤＣＰエンティティを識別し、前記ヘッダが除去された前記ＰＤＣＰパケットを前記宛先のＰＤＣＰエンティティに伝達する
    ユーザ端末。
  4. 前記セルラ基地局から、前記ユーザ端末に設定する前記ベアラ識別子を含むＲＲＣメッセージを受信するＲＲＣエンティティをさらに有する
    請求項３に記載のユーザ端末。
  5. セルラ基地局のためのプロセッサであって、
    前記セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信をユーザ端末と行う際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、
    前記複数のＰＤＣＰエンティティのそれぞれが生成するＰＤＣＰパケットに、ベアラ識別子を含むヘッダを付与することにより、特定のパケットを生成する特定のエンティティと、の機能を実行し、
    前記ベアラ識別子は、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを示し、
    前記特定のエンティティは、前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して、前記特定のパケットを前記ユーザ端末に送信する
    プロセッサ。
  6. セルラ基地局及びＷＬＡＮアクセスポイントのそれぞれの無線リソースを利用するよう設定された通信を行うユーザ端末のためのプロセッサであって、
    前記セルラ基地局から前記ＷＬＡＮアクセスポイントを介して送信された特定のパケットを受信する特定のエンティティと、
    前記通信の際に用いられる複数のベアラに対応する複数のＰＤＣＰエンティティと、の機能を実行し、
    前記特定のパケットは、前記特定のパケットが前記複数のベアラのうちのどのベアラに属するかを示すベアラ識別子を含むヘッダが付与されており、
    前記特定のエンティティは、前記ベアラ識別子に基づいて、前記複数のＰＤＣＰエンティティのうちから前記特定のパケットの宛先のＰＤＣＰエンティティを識別し、前記ヘッダが除去された前記ＰＤＣＰパケットを前記宛先のＰＤＣＰエンティティに伝達する
    プロセッサ。
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