JP6279061B2 - 異種ネットワークにおける二重連結動作を遂行するための方法及び装置 - Google Patents

異種ネットワークにおける二重連結動作を遂行するための方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、異種ネットワーク(Heterogeneous Network:HN)における二重連結(dual connectivity:DC)と関連した動作を遂行するための方法及び装置に関するものである。
移動通信システムは、ユーザの活動性を保証しながら音声サービスを提供するために開発された。しかしながら、移動通信システムは音声だけでなく、データサービスまで領域を拡張し、現在には爆発的なトラフィックの増加によって資源の不足現象が引き起こされ、ユーザがより高速のサービスを要求するので、より発展した移動通信システムが求められている。
次世代の移動通信システムの要求条件は大きく爆発的なデータトラフィックの収容、ユーザ当たり転送率の画期的な増加、大幅増加した連結デバイス個数の収容、非常に低い端対端遅延(End−to−End Latency)、高エネルギー効率をサポートできなければならない。このために、スモールセル性能向上(Small Cell Enhancement)、二重連結性(dual connectivity)、大規模多重入出力(Massive MIMO:Massive Multiple Input Multiple Output)、全二重(In−band Full Duplex)、非直交多重接続(NOMA:Non−Orthogonal Multiple Access)、超広帯域(Super wideband)サポート、端末ネットワーキング(Device Networking)など、多様な技術が研究されている。
本発明の目的は、異種ネットワークにおける二重接続(dual connectivity operation)をより円滑にサポートするために向上したネットワーク動作を提供することにある。
本発明の他の目的は、異種ネットワークにおけるスモールセル(または、SeNB)で提供するサービスを他のスモールセル(または、SeNB)に移動してdual connectivity operationをサポートするための方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、異種ネットワークにおけるマクロセル(または、MeNB)で提供するサービスのうち、少なくとも1つのサービスをスモールセル(または、SeNB)に移動してdual connectivity operationをサポートするための方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、異種ネットワークにおけるスモールセル(または、SeNB)で提供するサービスをまたマクロセル(または、MeNB)に移動してdual connectivity operationをサポートするための方法を提供することにある。
本発明が達成しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及しない更に他の技術的課題は以下の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解できる。
本発明は、異種ネットワーク(Heterogeneous Network)におけるdual connectivity を遂行するための方法において、第1基地局により遂行される上記方法は、dual connectivity operationのために第2基地局に第1メッセージを転送するステップ、及び上記第1メッセージに対する応答を上記第2基地局から受信するステップを含み、上記応答はE−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)関連情報を含み、上記E−RAB関連情報はサービス追加、変更、または解除が許容されるE−RAB(E−RABs Admitted to Be Added)を示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン(user plane)転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする。
上記方法はサービスのユーザプレーン経路変更を知らせるための第2メッセージをMME(Mobility Management Entity)に転送するステップ、及び上記MMEから上記第2メッセージに対する応答を受信するステップをさらに含むことを特徴とする。
上記第2メッセージはDownlink Item IEs(Information Elements)で変更されるE−RABと関連した情報、サービス移動後にサービスを提供するセル、または基地局のID、サービス移動前にサービスを提供するセル、または基地局のIDまたは上記第2メッセージがユーザプレーン経路変更情報であることを上記MMEに知らせるための指示情報のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする。
上記Downlink Item IEsで変更されるE−RABと関連した情報はサービス追加(addition)、変更(change)、または解除(release)が許容される(admitted)E−RABを示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする。
上記第2メッセージに対する応答はUplink Item IEsで変更されるE−RABと関連した情報または解除されるE−RABリストのうちの少なくとも1つを含み、上記解除されるE−RABリストはEPC(Evolved Packet Core)が少なくても1つのE−RABでユーザプレーン経路変更を遂行できなかった場合に含まれることを特徴とする。
上記Uplink Item IEsで変更されるE−RABと関連した情報は、サービス追加、変更、または解除が許容されるE−RABを示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする。
上記第1メッセージは、Service RequestメッセージまたはSeNB(Secondary eNB)Addition Requestメッセージであり、上記第1メッセージに対する応答はService Request ACKまたはSeNB Addition Acknowledgeであることを特徴とする。
上記第2メッセージは、Small Cell Path Information Notifyメッセージであり、上記第2メッセージに対する応答はSmall Cell Path Information Notify Responseメッセージであることを特徴とする。
上記方法はServing Gatewayとサービス関連packet dataを交換するステップ、端末と上記サービス関連packet dataを交換するステップ、及び上記端末と測定手続(measurement procedure)を遂行するステップをさらに含むことを特徴とする。
上記方法は、上記端末に提供しているサービスのうちの少なくとも1つを上記第2基地局にサービスの移動を決定するステップをさらに含むことを特徴とする。
上記方法は、上記第2基地局のサービスを更に他の第2基地局にサービスの移動を決定するステップ、及びサービス不活性(Service Deactivation)を要請する第3メッセージを上記第2基地局に転送するステップをさらに含むことを特徴とする。
上記方法は、上記第2基地局のサービスを上記第1基地局にサービスの移動を決定するステップ、及びサービス不活性(Service Deactivation)を要請する第4メッセージを上記第2基地局に転送するステップをさらに含むことを特徴とする。
上記第1基地局はMeNB(Master eNB)であり、上記第2基地局はSeNB(Secondary eNB)であることを特徴とする。
上記方法はsecond eNBにE−RAB情報通知メッセージを転送するステップをさらに含むことを特徴とする。
上記eNBにE−RAB情報通知メッセージは、uplink listで変更されなければならないE−RABまたはリストで解除されなければならないE−RABを含む。
本発明は、異種ネットワーク(Heterogeneous Network)でdual connectivityを遂行するための方法において、第1基地局により遂行される上記方法は、dual connectivity operationのために第2基地局から第1メッセージを受信するステップ、及び上記第1メッセージに対する応答を上記第2基地局に転送するステップを含み、上記応答はE−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)関連情報を含み、上記E−RAB関連情報は、サービス追加、変更、または解除が許容されるE−RAB(E−RABs Admitted to Be Added)を示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする。
本発明は、異種ネットワーク(Heterogeneous Network)で動作する無線装置において、上記無線装置は外部と無線信号を送信及び/又は受信する通信部、及び上記通信部と機能的に結合されているプロセッサを含み、かつ上記プロセッサは dual connectivity operationのために第2基地局に第1メッセージを転送し、上記第1メッセージに対する応答を上記第2基地局から受信するように制御し、上記応答はE−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)関連情報を含み、上記E−RAB関連情報はサービス追加、変更、または解除が許容されるE−RAB(E−RABs Admitted to Be Added)を示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする。
上記プロセッサは、サービスのユーザプレーン経路変更を知らせるための第2メッセージをMME(Mobility Management Entity)に転送し、上記MMEから上記第2メッセージに対する応答を受信するように制御することを特徴とする。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
異種ネットワーク(Heterogeneous Network)でdual connectivityを遂行するための方法において、第1基地局により遂行される前記方法は、
dual connectivity operationのために第2基地局に第1メッセージを転送するステップと、
前記第1メッセージに対する応答を前記第2基地局から受信するステップとを含み、
前記応答はE−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)関連情報を含み、
前記E−RAB関連情報は、サービス追加、変更、または解除が許容されるE−RAB(E−RABs Admitted to Be Added)を示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、方法。
(項目2)
サービスのユーザプレーン経路変更を知らせるための第2メッセージをMME(Mobility Management Entity)に転送するステップと、
前記MMEから前記第2メッセージに対する応答を受信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記第2メッセージはDownlink Item IEs(Information Elements)で変更されるE−RABと関連した情報、サービス移動後にサービスを提供するセルまたは基地局のID、サービス移動前に他のサービスを提供するセルまたは基地局のID、または前記第2メッセージがユーザプレーン経路変更情報であることを前記MMEに知らせるための指示情報のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、項目2に記載の方法。
(項目4)
前記Downlink Item IEsで変更されるE−RABと関連した情報は、サービス追加(addition)、変更(change)、または解除(release)が許容される(admitted)E−RABを示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、項目3に記載の方法。
(項目5)
前記第2メッセージに対する応答はUplink Item IEsで変更されなければならないE−RABと関連した情報、または解除されたり失敗されたりするE−RABリストのうち、少なくとも1つを含み、
前記解除または失敗されるE−RABリストは、EPC(Evolved Packet Core)が少なくても1つのE−RABで成功的にユーザプレーン経路変更を遂行できなかった場合に含まれることを特徴とする、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記Uplink Item IEsで変更されるE−RABと関連した情報は、サービス追加、変更、または解除が許容されるE−RABを示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、項目5に記載の方法。
(項目7)
前記第1メッセージはService RequestメッセージまたはSeNB(Secondary eNB)Addition Requestメッセージであり、
前記第1メッセージに対する応答はService Request ACK、またはSeNB Addition Acknowledgeであることを特徴とする、項目1に記載の方法。
(項目8)
前記第2メッセージは、Small Cell Path Information NotifyメッセージまたはE−RAB Modification Indicationメッセージであり、
前記第2メッセージに対する応答はSmall Cell Path Information Notify ResponseメッセージまたはE−RAB Modification Confirmメッセージであることを特徴とする、項目2に記載の方法。
(項目9)
Serving Gatewayとサービス関連packet dataを交換するステップと、
端末と前記サービス関連packet dataを交換するステップと、
前記端末と測定手続(measurement procedure)を遂行するステップと、
をさらに含むことを特徴とする、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記端末に提供しているサービスのうちの少なくとも1つを前記第2基地局にサービスの移動を決定するステップをさらに含むことを特徴とする、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記第2基地局のサービスを更に他の第2基地局にサービスの移動を決定するステップと、
サービス不活性(Service Deactivation)または解除(release)を要請する第3メッセージを前記第2基地局に転送するステップとをさらに含み、
前記第3メッセージは新たなターゲットsecond eNBに要請が許容された後のみに転送されることを特徴とする、項目9に記載の方法。
(項目12)
前記第2基地局のサービスを前記第1基地局にサービスの移動を決定するステップと、
サービス不活性(Service Deactivation)または解除(release)を要請する第4メッセージを前記第2基地局に転送するステップと、
をさらに含むことを特徴とする、項目9に記載の方法。
(項目13)
前記第1基地局はMeNB(Master eNB)であり、
前記第2基地局はSeNB(Secondary eNB)であることを特徴とする、項目1に記載の方法。
(項目14)
異種ネットワーク(Heterogeneous Network)でdual connectivityを遂行するための方法において、第1基地局により遂行される前記方法は、
dual connectivity operationのために第2基地局から第1メッセージを受信するステップと、
前記第1メッセージに対する応答を前記第2基地局に転送するステップと、を含み、
前記応答はE−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)関連情報を含み、
前記E−RAB関連情報は、サービス追加、変更、または解除が許容されるE−RAB(E−RABs Admitted to Be Added)を示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、方法。
(項目15)
前記第1メッセージはService RequestメッセージまたはSeNB(Secondary eNB)Addition Requestメッセージであり、
前記第1メッセージに対する応答はService Request ACK、またはSeNB Addition Acknowledgeであることを特徴とする、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記第1基地局はSeNB(Secondary eNB)であり、
前記第2基地局はMeNB(Master eNB)であることを特徴とする、項目14に記載の方法。
(項目17)
異種ネットワーク(Heterogeneous Network)で動作する無線装置において、前記無線装置は、
外部と無線信号を送信及び/又は受信する通信部、及び
前記通信部と機能的に結合されているプロセッサを含み、かつ前記プロセッサは、
dual connectivity operation)のために第2基地局に第1メッセージを転送し、
前記第1メッセージに対する応答を前記第2基地局から受信するように制御し、
前記応答はE−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)関連情報を含み、
前記E−RAB関連情報は、サービス追加、変更、または解除が許容されるE−RAB(E−RABs Admitted to Be Added)を示すE−RAB IDフィールド、ユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示すTransport Layer Addressフィールド、またはユーザプレーン転送のために使われるGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnel Endpoint Identifier)フィールドのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする、無線装置。
(項目18)
前記プロセッサは、
サービスのユーザプレーン経路変更を知らせるための第2メッセージをMME(Mobility Management Entity)に転送し、
前記MMEから前記第2メッセージに対する応答を受信するように制御することを特徴とする、項目17に記載の無線装置。
(項目19)
前記second eNBにE−RAB情報を知らせるための第4メッセージを転送するステップをさらに含むことを特徴とする、項目2に記載の方法。
(項目20)
前記第4メッセージはuplink listで変更されなければならないE−RAB、またはリストで解除されなければならないE−RABを含むことを特徴とする、項目19に記載の方法。
本発明は、異種ネットワークにおける基地局間サービス移動時、サービスの経路変更関連事実をEPCに知らせるための手続などを定義することによって、端末の dual connectivity operationをサポートすることができる効果がある。
本発明で得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していない更に他の効果は以下の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解できる。
本発明が適用できるLTEシステムに関連したEPS(Evolved Packet System)の一例を示す図である。 本発明が適用される無線通信システムを示す。 本発明が適用できるE−UTRANとEPCとの間の機能分割(functional split)の一例を示すブロック図である。 本発明の技術的特徴が適用できるユーザプレーンに対する無線プロトコル構造(radio protocol architecture)の一例を示すブロック図である。 本発明の技術的特徴が適用できる制御プレーン(control plane)に対する無線プロトコル構造の一例を示すブロック図である。 本発明が適用できるRRC連結を確立する過程を示す流れ図である。 本発明が適用できるRRC連結再設定過程を示す流れ図である。 本発明が適用できるRRC連結再確立手続の一例を示す図である。 本発明が適用できる測定遂行方法の一例を示す流れ図である。 本発明が適用できるマクロ基地局とスモール基地局を含んで構成される異種ネットワークの一例を示す図である。 本発明が適用できるスモール基地局運用を示す無線通信システムの一例を示す図である。 本発明が適用できる異種ネットワークシステムにおける端末及び基地局の配置の一例を示す概念図である。 E−UTRANで二重連結(dual connectivity)のための制御プレーンを例示した図である。 E−UTRANで二重連結(dual connectivity)のためのユーザプレーン構造を例示した図である。 E−UTRANとUEとの間に二重連結のための無線インターフェースプロトコルの構造を例示した図である。 E−UTRANで二重連結のためのユーザプレーン構造を例示した図である。 本発明で提案する方法が適用できるサービス移動と関連したuse caseの一例を示す図である。 本発明で提案する方法が適用できるサービス移動と関連した更に他の使用例を示す。 本発明で提案する方法が適用できるサービス移動と関連した更に他の使用例を示す。 図16の使用例で発生できるサービス経路変更問題の一例を示す図である。 図17の使用例で発生できるサービス経路変更問題の一例を示す図である。 図18の使用例で発生できるサービス経路変更問題の一例を示す図である。 本発明で提案する異種ネットワーク環境で基地局間のサービスの移動を可能にするための方法の一例を示す流れ図である。 本発明で提案する異種ネットワーク環境で他のスモールセルにサービスの移動を遂行するための方法の一例を示す流れ図である。 本発明で提案する異種ネットワーク環境でマクロ基地局からスモール基地局にサービスの移動を遂行するための方法の一例を示す流れ図である。 本発明で提案する異種ネットワーク環境でスモール基地局からマクロ基地局にサービスの移動を遂行するための方法の一例を示す流れ図である。 本発明で提案する方法が具現できる無線装置を示す内部ブロック図である。
以下、本発明に従う好ましい実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。添付した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形態を説明しようとするものであり、本発明が実施できる唯一の実施形態を示そうとするものでない。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。しかしながら、当業者は本発明がこのような具体的細部事項無しでも実施できることが分かる。
幾つかの場合、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、または各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図形式に図示できる。
本発明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(terminal node)としての意味を有する。本文書で基地局により遂行されること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(upper node)により遂行されることもできる。即ち、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における端末との通信のために遂行される多様な動作は基地局または基地局の以外の他のネットワークノードにより遂行できることは自明である。‘基地局(BS:Base Station)’は、固定局(fixed station)、Node B、eNB(evolved−Node B)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)、MeNB(Macro eNB or Master eNB)、SeNB(Secondary eNB)などの用語により取替できる。
また、‘端末(Terminal)’は固定されるか、または移動性を有することができ、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)装置などの用語に取替できる。
以下、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器は基地局の一部であり、受信機は端末の一部でありうる。アップリンクで送信器は端末の一部であり、受信機は基地局の一部でありうる。
以下の説明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、このような特定用語の使用は本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で他の形態に変更できる。
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)などの多様な無線接続システムに利用できる。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)やCDMA2000などの無線技術(radio technology)で具現できる。TDMAは、GSM(登録商標)(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM(登録商標) 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)などの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(longterm evolution)はE−UTRAを使用する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。
図1は、本発明が適用できるLTEシステムに関連したEPS(Evolved Packet System)の一例を示す図である。
LTEシステムは、ユーザ端末(UE)とPDN(pack data network)との間にユーザが移動中に最終ユーザの応用プログラム使用に妨害を与えない、かつ絶えないIP連結性(Internet Protocol connectivity)を提供することを目標とする。LTEシステムは、ユーザ端末と基地局との間の無線プロトコル構造(radio protocol architecture)を定義するE−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)を介しての無線接続の進化を完遂し、これはEPC(Evolved Packet Core)ネットワークを含むSAE(System Architecture Evolution)により非−無線的側面での進化を通じても達成される。LTEとSAEは、EPS(Evolved Packet System)を含む。
EPSはPDN内でゲートウェイ(gateway)からユーザ端末にIPトラフィックをルーティングするためにEPSベアラー(EPS bearers)という概念を使用する。ベアラー(bearer)は上記ゲートウェイとユーザ端末との間に特定のQoS(Quality of Service)を有するIPパケットフロー(IP packet flow)である。E−UTRANとEPCは応用プログラムにより要求されるベアラーを共に設定または解除(release)する。
EPCは、CN(core network)とも呼ばれ、UEを制御し、ベアラーの設定を管理する。
図1に示すように、上記SAEのEPCのノード(論理的または物理的ノード)はMME(Mobility Management Entity)10、PDN−GWまたはP−GW(PDN gateway)30、S−GW(Serving Gateway)20、PCRF(Policy and Charging Rules Function)40、HSS(Home subscriber Server)50などを含む。
MME10はUEとCNとの間のシグナリングを処理する制御ノードである。UEとCNとの間に交換されるプロトコルはNAS(Non−Access Stratum)プロトコルとして知られている。MME10によりサポートされる機能の一例は、ベアラーの設定、管理、解除を含んでNASプロトコル内のセッション管理階層(session management layer)により操作されるベアラー管理(bearer management)に関連した機能、ネットワークとUEとの間の連結(connection)及び保安(Security)の設立に含んでNASプロトコル階層で連結階層または移動制御階層(mobility management layer)により操作される。
S−GW20はUEが基地局(eNode B)間に移動する時、データベアラーのためのローカル移動性アンカー(local mobility anchor)の役割をする。全てのユーザIPパケットはS−GW20を通じて送信される。また、S−GW20はUEがECM−IDLE状態と知られた遊休状態(idle state)におり、MMEがベアラーを再設定(re−establish)するためにUEのページングを開示する間、ダウンリンクデータを臨時にバッファリングする時、ベアラーに関連した情報を維持する。また、GRPS(General Packet Radio Service)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)のような他の3GPP技術とのインターワーキング(inter−working)のための移動性アンカー(mobility anchor)の役割を遂行する。
P−GW30は、UEのためのIPアドレス割当を遂行し、QoS執行(QoS enforcement)及びPCRF40からの規則によってフロー−基盤の課金(flow−based charging)を遂行する。P−GW30は、GBRベアラー(Guaranteed Bit Rate(GBR)bearers)のためのQoS執行を遂行する。また、CDMA2000やWiMAXネットワークのような非3GPP(non−3GPP)技術とのインターワーキングのための移動性アンカー(mobility anchor)の役割も遂行する。
PCRF40は、政策制御意思決定(policy control decision−making)を遂行し、フロー−基盤の課金(flow−based charging)を遂行する。
HSS50は、HLR(Home Location Register)とも呼ばれ、EPS−subscribed QoSプロファイル(profile)及びローミングのための接続制御情報などを含むSAE加入データ(SAE subscription data)を含む。また、ユーザが接続するPDNに対する情報も含む。このような情報は、APN(Access Point Name)形態に維持できるが、APNはDNS(Domain Name system)基盤のラベル(label)で、PDNに対するアクセスポイントまたは加入したIPアドレスを示すPDNアドレスを説明する識別技法である。
図1に示すように、EPSネットワーク要素(EPS network elements)の間にはS1−U、S1−MME、S5/S8、S11、S6a、Gx、Rx、及びSGのような多様なインターフェースが定義できる。
以下、移動性管理(mobility management:MM)の概念と移動性管理(MM)バックオフタイマー(back−off timer)を詳細に説明する。移動性管理(MM)は、E−UTRAN上のオーバーヘッドとUEでのプロセシングを減少させるための手続である。
移動性管理(MM)が適用される場合、アクセスネットワークにおけるUEに関連した全ての情報はデータが不活性化される期間の間解除できる。MMEは、上記アイドル(Idle)区間の間UEコンテキスト(context)及び設定されたベアラーに関連した情報を維持することができる。
ネットワークがECM−IDLE状態にあるUEに接触できるように、UEは現在のTA(Tracking Area)を逸脱する度にネットワークに新たな位置に関して知らせることができる。このような手続は“Tracking Area Update”と呼ばれることができ、この手続はUTRAN(universal terrestrial radio access network)やGERAN(GSM(登録商標) EDGE Radio Access Network)システムで“Routing Area Update”と呼ばれることができる。MMEは、UEがECM−IDLE状態にある間ユーザ位置を追跡する機能を遂行する。
ECM−IDLE状態にあるUEに伝達しなければならないダウンリンクデータがある場合、MMEはUEが登録されたTA(tracking area)上の全ての基地局(eNode B)にページングメッセージを送信する。
次に、基地局は無線インターフェース(radio interface)上にUEに対してページングを始める。ページングメッセージが受信されることによって、UEの状態がECM−CONNECTED状態に遷移するようにする手続を遂行する。このような手続は“Service Request Procedure”と呼ばれることができる。これによって、UEに関連した情報はE−UTRANで生成され、全てのベアラーは再設定(re−establish)される。MMEはラジオベアラー(radio bearer)の再設定と、基地局上でUEコンテキストを更新する役割を遂行する。
前述した移動性管理(MM)手続が遂行される場合、MM(mobility management)バックオフタイマーがさらに使用できる。具体的に、UEはTAを更新するためにTAU(Tracking Area Update)を送信することができ、MMEは核心網の混雑(core network congestion)によってTAU要請を拒絶することができるが、この場合、MMバックオフタイマーに関連した時間値を提供することができる。該当時間値を受信することによって、UEはMMバックオフタイマーを活性化させることができる。
図2は、本発明が適用される無線通信システムを示す。
これは、E−UTRAN(Evolved−UMTS Terrestrial Radio Access Network)、またはLTE(Long Term Evolution)/LTE−Aシステムとも呼ばれることができる。
E−UTRANは、端末10(User Equipment:UE)に制御プレーン(control plane)とユーザプレーン(user plane)を提供する基地局20(Base Station:BS)を含む。
基地局20は、X2インターフェースを介して互いに連結できる。基地局20は、S1インターフェースを介してEPC(Evolved Packet Core)、より詳しくは、S1−MMEを通じてMME(Mobility Management Entity)とS1−Uを通じてS−GW(Serving Gateway)と連結される。
EPCは、MME、S−GW、及びP−GW(Packet Data Network−Gateway)で構成される。MMEは、端末の接続情報や端末の能力に関する情報を有しており、このような情報は端末の移動性管理に主に使われる。S−GWはE−UTRANを終端点として有するゲートウェイであり、P−GWはPDNを終端点として有するゲートウェイである。
端末とネットワークとの間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の階層は通信システムで広く知られた開放型システム間相互接続(Open System Interconnection:OSI)基準モデルの下位3個の階層に基づいてL1(第1階層)、L2(第2階層)、及びL3(第3階層)に区分できるが、そのうち、第1階層に属する物理階層は物理チャンネル(Physical Channel)を用いた情報転送サービス(Information Transfer Service)を提供し、第3階層に位置するRRC(Radio Resource Control)階層は端末とネットワークとの間に無線資源を制御する役割を遂行する。このために、RRC階層は端末と基地局との間のRRCメッセージを交換する。
図3は、本発明が適用できるE−UTRANとEPCとの間の機能分割(functional split)の一例を示すブロック図である。
図3を参照すると、斜線を施したブロックは無線プロトコル階層(radio protocol layer)を示し、空のブロックは制御プレーンの機能的個体(functional entity)を示す。
基地局は、次のような機能を遂行する。(1)無線ベアラー制御(Radio Bearer Control)、無線許諾制御(Radio Admission Control)、連結移動性制御(Connection Mobility Control)、端末への動的資源割当(dynamic resource allocation)のような無線資源管理(Radio Resource Management:RRM)機能、(2)IP(Internet Protocol)ヘッダ圧縮及びユーザデータストリームの解読(encryption)、(3)S−GWへのユーザプレーンデータのルーティング(routing)、(4)ページング(paging)メッセージのスケジューリング及び転送、(5)ブロードキャスト(broadcast)情報のスケジューリング及び転送、(6)移動性とスケジューリングのための測定と測定報告設定。
MMEは、次のような機能を遂行する。(1)基地局にページングメッセージの分散、(2)保安制御(Security Control)、(3)アイドル状態移動性制御(Idle State Mobility Control)、(4)SAEベアラー制御、(5)NAS(Non−Access Stratum)シグナリングの暗号化(Ciphering)及び無欠保護(Integrity Protection)。
S−GWは、次のような機能を遂行する。(1)ページングに対するユーザプレーンパケットの終点(termination)、(2)端末移動性のサポートのためのユーザプレーンスイッチング。
図4Aは本発明の技術的特徴が適用できるユーザプレーンに対する無線プロトコル構造(radio protocol architecture)の一例を示し、図4Bは本発明の技術的特徴が適用できる制御プレーン(control plane)に対する無線プロトコル構造の一例を示すブロック図である。
ユーザプレーンはユーザデータ転送のためのプロトコルスタック(protocol stack)であり、制御プレーンは制御信号転送のためのプロトコルスタックである。
図4A及び4Bを参照すると、物理階層(PHY(physical)layer)は物理チャンネル(physical channel)を用いて上位階層に情報転送サービス(information transfer service)を提供する。物理階層は上位階層であるMAC(Medium Access Control)階層とは転送チャンネル(transport channel)を介して連結されている。転送チャンネルを介してMAC階層と物理階層との間にデータが移動する。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、どんな特徴として転送されるかによって分類される。
互いに異なる物理階層の間、即ち送信器と受信機の物理階層の間は物理チャンネルを介してデータが移動する。上記物理チャンネルは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式により変調されることができ、時間と周波数を無線資源に活用する。
MAC階層の機能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 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(‘/’の意味は‘or’と‘and’の概念を全て含む)を含む。MAC階層は論理チャンネルを介してRLC(Radio Link Control)階層にサービスを提供する。
RLC階層の機能はRLC SDUの連結(concatenation)、分割(segmentation)、及び再結合(reassembly)を含む。無線ベアラー(Radio Bearer:RB)が要求する多様なQoS(Quality of Service)を保証するために、RLC階層は透明モード(Transparent Mode:TM)、非確認モード(Unacknowledged Mode:UM)、及び確認モード(Acknowledged Mode:AM)の3種類の動作モードを提供する。AM RLCは、ARQ(automatic repeat request)を通じて誤り訂正を提供する。
RRC(Radio Resource Control)階層は制御プレーンのみで定義される。RRC階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の制御を担当する。RBは、端末とネットワークとの間のデータ伝達のために第1階層(PHY階層)及び第2階層(MAC階層、RLC階層、PDCP階層)により提供される論理的経路を意味する。
ユーザプレーンでのPDCP(Packet Data Convergence Protocol)階層の機能はユーザデータの伝達、ヘッダ圧縮(header compression)、及び暗号化(ciphering)を含む。制御プレーンでのPDCP(Packet Data Convergence Protocol)階層の機能は制御プレーンデータの伝達及び暗号化/無欠性保護(integrity protection)を含む。
RBが設定されるということは、特定サービスを提供するために無線プロトコル階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過程を意味する。また、RBはSRB(Signaling RB)とDRB(Data RB)の2つに分けられる。SRBは、制御プレーンでRRCメッセージを転送する通路に使われ、DRBはユーザプレーンでユーザデータを転送する通路に使われる。
端末のRRC階層とE−UTRANのRRC階層との間にRRC連結(RRC Connection)が確立されれば、端末はRRC連結(RRC connected)状態にあるようになり、そうでない場合、RRCアイドル(RRC idle)状態にいるようになる。
ネットワークにおける端末にデータを転送するダウンリンク転送チャンネルにはシステム情報を転送するBCH(Broadcast Channel)とその以外にユーザトラフィックや制御メッセージを転送するダウンリンクSCH(Shared channel)がある。ダウンリンクマルチキャストまたはブロードキャストサービスのトラフィックまたは制御メッセージの場合、ダウンリンク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には、初期制御メッセージを転送するRACH(Random Access Channel)と、その以外にユーザトラフィックや制御メッセージを転送するアップリンクSCH(Shared channel)がある。
転送チャンネル上位におり、転送チャンネルにマッピングされる論理チャンネル(Logical Channel)には、BCCH(Broadcast Control Channel)、PCCH(Paging Control Channel)、CCCH(Common Control Channel)、MCCH(Multicast Control Channel)、MTCH(Multicast Traffic Channel)などがある。
物理チャンネル(Physical Channel)は、時間領域で多数個のOFDMシンボルと、周波数領域で多数個の副搬送波(Sub−carrier)から構成される。1つのサブフレーム(Sub−frame)は時間領域で複数のOFDMシンボル(Symbol)から構成される。資源ブロックは資源割当単位で、複数のOFDMシンボルと複数の副搬送波(sub−carrier)から構成される。また、各サブフレームはPDCCH(Physical Downlink Control Channel)、即ちL1/L2制御チャンネルのために該当サブフレームの特定OFDMシンボル(例:最初のOFDMシンボル)の特定副搬送波を用いることができる。TTI(Transmission Time Interval)はサブフレーム転送の単位時間である。
以下、端末のRRC状態(RRC state)とRRC連結方法について詳述する。
RRC状態とは、端末のRRC階層がE−UTRANのRRC階層と論理的連結(logical connection)されているか否かをいい、連結されている場合はRRC連結状態、連結されていない場合はRRCアイドル状態と呼ぶ。RRC連結状態の端末はRRC連結が存在するため、E−UTRANは該当端末の存在をセル単位で把握することができ、したがって、端末を効果的に制御することができる。
一方、RRCアイドル状態の端末はE−UTRANが把握することはできず、セルより大きい地域単位であるトラッキング区域(Tracking Area)単位でCN(core network)が管理する。即ち、RRCアイドル状態の端末は大きい地域単位で存否のみ把握され、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RRC連結状態に移動しなければならない。
ユーザが端末の電源を最初に入れた時、端末は先に適切なセルを探索した後、該当セルでRRCアイドル状態に止まる。RRCアイドル状態の端末はRRC連結を結ばれる必要がある時、始めてRRC連結過程(RRC connection procedure)を通じてE−UTRANとRRC連結を確立し、RRC連結状態に遷移する。RRCアイドル状態にいた端末がRRC連結を結ばれる必要がある場合はいろいろあるが、例えばユーザの通話試みなどの理由により上向きデータ転送が必要であるか、でなければE−UTRANから呼び出し(paging)メッセージを受信した場合、これに対する応答メッセージ転送などが挙げられる。
図5は、本発明が適用できるRRC連結を確立する過程を示す流れ図である。
端末はRRC連結を要請するRRC連結要請(RRC Connection Request)メッセージをネットワークに送る(S510)。ネットワークは、RRC連結要請に対する応答としてRRC連結設定(RRC Connection Setup)メッセージを送る(S520)。RRC連結設定メッセージを受信した後、端末はRRC連結モードに進入する。
端末はRRC連結確立の成功的な完了を確認するために使われるRRC連結設定完了(RRC Connection Setup Complete)メッセージをネットワークに送る(S530)。
図6は、本発明が適用できるRRC連結再設定過程を示す流れ図である。
RRC連結再設定(reconfiguration)は、RRC連結を修正することに使われる。これはRB確立/修正(modify)/解除(release)、ハンドオーバー遂行、測定セットアップ/修正/解除するために使われる。
ネットワークは端末にRRC連結を修正するためのRRC連結再設定(RRC Connection Reconfiguration)メッセージを送る(S610)。端末はRRC連結再設定に対する応答としてRRC連結再設定の成功的な完了を確認するために使われるRRC連結再設定完了(RRC Connection Reconfiguration Complete)メッセージをネットワークに送る(S620)。
次に、端末がセルを選択する手続について詳細に説明する。
電源が入るか、またはセルに止まっている時、端末は適切な品質のセルを選択/再選択してサービスを受けるための手続を遂行する。
RRCアイドル状態の端末は常に適切な品質のセルを選択して、このセルを通じてサービスの提供を受けるための準備をしていなければならない。例えば、電源がちょうど入った端末はネットワークに登録するために適切な品質のセルを選択しなければならない。RRC連結状態にいた上記端末がRRCアイドル状態に進入すれば、上記端末はRRCアイドル状態で止まるセルを選択しなければならない。このように、上記端末がRRCアイドル状態のようなサービス待機状態に止まっているためにどんな条件を満たすセルを選択する過程をセル選択(Cell Selection)という。重要な点は、上記セル選択は上記端末が上記RRCアイドル状態に止まっているセルを現在決定できなかった状態で遂行するものであるので、できる限り速かにセルを選択することが重要である。
したがって、一定基準以上の無線信号品質を提供するセルであれば、たとえこのセルが端末に最も良い無線信号品質を提供するセルでないとしても、端末のセル選択過程で選択できる。
ここに、3GPP TS 36.304 V8.5.0(2009−03)“User Equipment(UE)procedures in idle mode(Release 8)”を参照して、3GPP LTEで端末がセルを選択する方法及び手続について詳述する。
セル選択過程は2つに大別される。
まず、初期セル選択過程であって、この過程では上記端末が無線チャンネルに対する事前情報がない。したがって、上記端末は適切なセルを探すために全ての無線チャンネルを検索する。各チャンネルで上記端末は最も強いセルを探す。以後、上記端末がセル選択基準を満たす適切な(suitable)セルを探しさえすれば該当セルを選択する。
次に、端末は格納された情報を活用するか、セルで放送している情報を活用してセルを選択することができる。したがって、初期セル選択過程に比べてセル選択が迅速になることができる。端末がセル選択基準を満たすセルを探しさえすれば該当セルを選択する。仮に、この過程を通じてセル選択基準を満たす適切なセルを探せなければ、端末は初期セル選択過程を遂行する。
上記端末が一旦セル選択過程を通じて、あるセルを選択した以後、端末の移動性または無線環境の変化などにより端末と基地局との間の信号の強さや品質が変わることがある。したがって、仮に選択したセルの品質が低下する場合、端末はより良い品質を提供する他のセルを選択することができる。このようにセルをまた選択する場合、一般的に現在選択されたセルより良い信号品質を提供するセルを選択する。
このような過程をセル再選択(Cell Reselection)という。上記セル再選択過程は、無線信号の品質観点から、一般的に端末に最も良い品質を提供するセルを選択することに基本的な目的がある。
無線信号の品質観点の以外に、ネットワークは周波数別に優先順位を決定して端末に知らせることができる。このような優先順位を受信した端末は、セル再選択過程でこの優先順位を無線信号品質基準より優先的に考慮するようになる。
上記のように、無線環境の信号特性によってセルを選択または再選択する方法があり、セル再選択時、再選択のためのセルを選択するにあたって、セルのRATと周波数(frequency)特性によって次のようなセル再選択方法がありうる。
−イントラ−周波数(Intra−frequency)セル再選択:端末がキャンピング(camp)中のセルのようなRATと同一な中心周波数(center−frequency)を有するセルを再選択
−インター−周波数(Inter−frequency)セル再選択:端末がキャンピング中のセルのようなRATと異なる中心周波数を有するセルを再選択
−インター−RAT(Inter−RAT)セル再選択:端末がキャンピング中のRATと異なるRATを使用するセルを再選択
以下、RRC連結再確立(RRC connection re−establishment)手続についてより詳細に説明する。
図7は、本発明が適用できるRRC連結再確立手続の一例を示す図である。
図7を参照すると、端末はSRB 0(Signaling Radio Bearer #0)を除外した設定されていた全ての無線ベアラー(radio bearer)の使用を中断し、AS(Access Stratum)の各種副階層(sub−layer)を初期化させる(S710)。また、各副階層及び物理階層を基本構成(default configuration)に設定する。このような過程中に端末はRRC連結状態を維持する。
端末はRRC連結再確立手続を遂行するためのセル選択手続を遂行する(S720)。RRC連結再確立手続のうち、セル選択手続は端末がRRC連結状態を維持していることにもかかわらず、端末がRRCアイドル状態で遂行するセル選択手続と同一に遂行できる。
端末はセル選択手続を遂行した後、該当セルのシステム情報を確認して該当セルが適合したセルか否かを判断する(S730)。仮に、選択されたセルが適切なE−UTRANセルと判断された場合、端末は該当セルにRRC連結再確立要請メッセージ(RRC connection reestablishment request message)を転送する(S740)。
一方、RRC連結再確立手続を遂行するためのセル選択手続を通じて選択されたセルがE−UTRANの以外の他のRATを使用するセルと判断された場合、RRC連結再確立手続を中断し、端末はRRCアイドル状態に進入する(enter)(S750)。
端末は、セル選択手続及び選択したセルのシステム情報受信を通じてセルの適切性確認は制限された時間内に終わるように具現できる。このために、端末はRRC連結再確立手続を開示することによって、タイマーを駆動(run)させることができる。タイマーは端末が適合したセルを選択したと判断された場合、中断できる。タイマーが満了した場合、端末はRRC連結再確立手続が失敗したと見なして、RRCアイドル状態に進入することができる。このタイマーを以下に無線リンク失敗(radio link failure)タイマーと言及する。LTEスペックTS 36.331ではT311という名称のタイマーが無線リンク失敗タイマーとして活用できる。端末はこのタイマーの設定値をサービングセルのシステム情報から獲得することができる。
端末からRRC連結再確立要請メッセージを受信し、要請を受諾した場合、セルは端末にRRC連結再確立メッセージ(RRC connection reestablishment message)を転送する。
セルからRRC連結再確立メッセージを受信した端末はSRB1に対するPDCP副階層とRLC副階層を再構成する。また、保安設定と関連した各種キー値をまた計算し、保安を担当するPDCP副階層を新しく計算した保安キー値に再構成する。
これを通じて端末とセルとの間のSRB1が開放され、RRC制御メッセージをやり取りすることができるようになる。端末は、SRB1の再開を完了し、セルにRRC連結再確立手続が完了したというRRC連結再確立完了メッセージ(RRC connection reestablishment complete message)を転送する(S760)。
一方、端末からRRC連結再確立要請メッセージを受信し、要請を受諾しない場合、セルは端末にRRC連結再確立拒絶メッセージ(RRC connection reestablishment reject message)を転送する。
RRC連結再確立手続が成功的に遂行されれば、セルと端末はRRC連結再確立手続を遂行する。これを通じて端末はRRC連結再確立手続を遂行する前の状態を回復し、サービスの連続性を最大限保証する。
以下、測定及び測定報告について説明する。
移動通信システムにおける端末の移動性(mobility)サポートは必須である。したがって、端末は現在サービスを提供するサービングセル(serving cell)に対する品質及び隣のセルに対する品質を持続的に測定する。端末は測定結果を適切な時間にネットワークに報告し、ネットワークはハンドオーバーなどを通じて端末に最適の移動性を提供する。しばしばこのような目的の測定を無線資源管理測定(RRM(radio resource management)measurement)と称する。
端末は移動性サポートの目的の以外に事業者がネットワークを運営することに助けになることができる情報を提供するために、ネットワークが設定する特定の目的の測定を遂行し、その測定結果をネットワークに報告することができる。例えば、端末がネットワークが定めた特定セルのブロードキャスト情報を受信する。端末は上記特定セルのセル識別子(Cell Identity)(これを広域(Global)セル識別子ともいう)、上記特定セルが属した位置識別情報(例えば、Tracking Area Code)及び/又はその他のセル情報(例えば、CSG(Closed Subscriber Group)セルのメンバーか否か)をサービングセルに報告することができる。
移動中の端末は特定地域の品質が非常に悪いということを測定を通じて確認した場合、品質が悪いセルに対する位置情報及び測定結果をネットワークに報告することができる。ネットワークは、ネックワークの運営を助ける端末の測定結果の報告に基づいてネットワークの最適化を図ることができる。
周波数再使用(Frequency reuse factor)が1の移動通信システムでは、移動性が大部分同一な周波数バンドにある互いに異なるセル間になされる。
したがって、端末の移動性をよく保証するためには、端末はサービングセルの中心周波数と同一な中心周波数を有する周辺セルの品質及びセル情報をよく測定できなければならない。このように、サービングセルの中心周波数と同一な中心周波数を有するセルに対する測定をイントラ−周波数測定(intra−frequency measurement)と呼ぶ。
端末はイントラ−周波数測定を遂行して測定結果をネットワークに適切な時間に報告して、該当する測定結果の目的が達成されるようにする。
移動通信事業者は複数の周波数バンドを使用してネットワークを運用することもできる。複数の周波数バンドを通じて通信システムのサービスが提供される場合、端末に最適の移動性を保証するためには、端末はサービングセルの中心周波数と異なる中心周波数を有する周辺セルの品質及びセル情報をよく測定できなければならない。このように、サービングセルの中心周波数と異なる中心周波数を有するセルに対する測定をインター−周波数測定(inter−frequency measurement)と呼ぶ。端末はインター−周波数測定を遂行して測定結果をネットワークに適切な時間に報告できなければならない。
端末が異なるRATに基づいたネットワークに対する測定をサポートする場合、基地局設定により該当ネックワークのセルに対する測定をすることもできる。このような測定をインター−ラジオ接近方式(inter−RAT(Radio Access Technology))測定という。例えば、RATは3GPP標準規格に従うUTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)及びGERAN(GSM(登録商標) EDGE Radio Access Network)を含むことができ、3GPP2標準規格に従うCDMA2000システムやはり含むことができる。
図8は、本発明が適用できる測定遂行方法の一例を示す流れ図である。
端末は基地局から測定設定(measurement configuration)情報を受信する(S810)。測定設定情報を含むメッセージを測定設定メッセージという。端末は測定設定情報に基づいて測定を遂行する(S820)。端末は測定結果が測定設定情報内の報告条件を満たせば、測定結果を基地局に報告する(S830)。測定結果を含むメッセージを測定報告メッセージという。
測定設定情報は、次のような情報を含むことができる。
(1)測定対象(Measurement object)情報:端末が測定を遂行する対象に関する情報である。測定対象はセル内測定の対象であるイントラ−周波数測定対象、セル間測定の対象であるインター−周波数測定対象、及びインター−RAT測定の対象であるインター−RAT測定対象のうち、少なくともいずれか1つを含む。例えば、イントラ−周波数測定対象はサービングセルと同一な周波数バンドを有する周辺セルを指示し、インター−周波数測定対象はサービングセルと異なる周波数バンドを有する周辺セルを指示し、インター−RAT測定対象はサービングセルのRATと異なるRATの周辺セルを指示することができる。
(2)報告設定(Reporting configuration)情報:端末が測定結果を転送することをいつ報告するかに関する報告条件及び報告タイプ(type)に関する情報である。報告設定情報は報告設定のリストで構成できる。各報告設定は報告基準(reporting criterion)及び報告フォーマット(reporting format)を含むことができる。報告基準は端末が測定結果を転送することをトリガーする基準である。報告基準は測定報告の周期または測定報告のための単一イベントでありうる。報告フォーマットは端末が測定結果をどんなタイプで構成するかに関する情報である。
(3)測定識別子(Measurement identity)情報:測定対象と報告設定を関連させて、端末がどんな測定対象に対していつどんなタイプで報告するかを決定するようにする測定識別子に関する情報である。測定識別子情報は測定報告メッセージに含まれて、測定結果がどんな測定対象に対するものであり、測定報告がどんな報告条件で発生したかを示すことができる。
(4)量的設定(Quantity configuration)情報:測定単位、報告単位、及び/又は測定結果値のフィルタリングを設定するためのパラメータに関する情報である。
(5)測定ギャップ(Measurement gap)情報:ダウンリンク転送またはアップリンク転送がスケジューリングされなくて、端末がサービングセルとのデータ転送に対する考慮無しで、ただ測定に使用できる区間である測定ギャップに関する情報である。
端末は測定手続を遂行するために、測定対象リスト、測定報告設定リスト、及び測定識別子リストを有している。
3GPP LTEで基地局は端末に1つの周波数バンドに対して1つの測定対象のみを設定することができる。3GPP TS 36.331 V8.5.0(2009−03)“Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E−UTRA)Radio Resource Control(RRC)、Protocol specification(Release 8)”の5.5.4節によれば、次の表のような測定報告が誘発されるイベントが定義されている。
端末の測定結果が設定されたイベントを満たせば、端末は測定報告メッセージを基地局に転送する。
以下、異種ネットワーク(Heterogeneous Network:HeNet)について説明する。
マクロセル(macro cell)だけでは増加するデータサービスに対する要求を満たすことが困難である。したがって、マイクロセル(micro cell)、ピコセル(pico cell)、フェムトセル(femto cell)、無線リレーなどのスモールセル(small cell)を用いて室内外小規模領域に対するデータサービスを運用することができる。
スモールセル(small cell)の用途が特別に限定されてはいないが、一般的にピコセルはマクロセルだけではカバーできない通信陰影地域やデータサービス要求の多い領域、いわゆるホットスポット(hot spot)またはホットゾーン(hotzone)に利用できる。
フェムトセルは、一般的に室内事務室や家庭で利用できる。また、無線リレーはマクロセルのカバレッジ(coverage)を補完することができる。異種ネットワークを構成することによってデータサービスの陰影地域をなくすことができるだけでなく、データ転送速度の増加を図ることができる。
また、最近には爆発的に増加するデータトラフィックを収容するために既存のマクロセルに比べて少ない電力を使用して相対的に非常に小さな地域をカバーするためのスモールセル(small cell)に対する性能向上(Small Cell Enhancement:SCE;以下,‘SCE’という)技術に対する研究が活発に進められている。
SCEはmacro cellカバレッジ内に(または、建物内部などの場合にはマクロセルカバレッジ無しで)small cellを密集配置し、macro cellを運用するMeNB及びsmall cellを運営するSeNB間、またはSeNB相互間の密接な協力により単位面積当たりスペクトル効率(Spectrum Efficiency)を驚くほど増大させて急増するトラフィックを収容し、かつ効率的な移動性管理を可能にするための技術を意味する。
特に、セル内部のいわゆるホットスポット(hot spot)のような特定地域では特別に多い通信需要が発生し、セル境界(cell edge)またはカバレッジホール(coverage hole)のような特定地域では電波の受信感度が落ちることがあるので、small cellはマクロセルだけではカバーできない通信陰影地域やホットスポット(hot spot)のようなデータサービス要求の多い領域に利用できる。
図9は、本発明が適用できるマクロ基地局とスモール基地局を含んで構成される異種ネットワークの一例を示す図である。
異種ネットワーク(Heterogeneous Network:HeNet)にはマクロ基地局とスモール基地局が共に運営される。
ここで、上記マクロ基地局はマクロセル内で端末に無線通信環境を提供し、上記スモール基地局はマイクロ基地局、フェムト基地局、ピコ基地局、リレーなどのマクロ基地局よりサイズの小さい基地局であって、スモールセル内で端末に無線通信環境を提供する。
上記マクロ基地局は、macro eNB(MeNB)、Master eNB(MeNB)プライマリeNB(Primary eNB)などで表現されることができ、上記スモール基地局はsmall eNB、セコンダリーeNB(SeNB:secondary eNB)、ピコ基地局(Pico eNB)、フェムト基地局(Femto eNB)、マイクロ基地局(Micro eNB)、遠隔無線ヘッド(RRH:remote radio head)、リレー(relay)、中継機(repeater)などで表現できる。
また、スモールセルはマクロセルに比べて小さな地域に対してサービスするため、単一端末に対して提供できるスループット(Throughput)の点からマクロセルに比べて有利である。
本発明で基地局とは、上記マクロ基地局、上記スモール基地局、及び他の類型の基地局を含む概念である。
以下、説明の便宜のためにマクロ基地局を‘第1基地局’または‘MeNB’として、スモール基地局を‘第2基地局’または‘SeNB’として表現するようにする。
図9に示すように、macro cell領域とsmall cell領域のカバレッジは重畳されるか、または重畳されないことがある。また、MeNBがサポートするキャリア周波数(F1)とSeNBがサポートするキャリア周波数は互いに同一であるか(SeNBがF1をサポートする場合)、または同一でないこともある(SeNBがF2をサポートする場合)。
また、MeNBとSeNBとの間、または複数のSeNBの間のバックホールは理想的な(ideal)バックホールと非理想的な(non−ideal)バックホールを全てサポートすることができる。
また、密集されるか(dense)、または密集されない(sparse)small cell deploymentが全て考慮されることができ、室内の(indoor)または室外の(outdoor)small cell deploymentが全て考慮できる。
図9に図示されたmacro cell領域とsmall cell領域は例示に過ぎず、その数や領域のサイズはこれと相異するように配置できることは勿論である。
図10は、本発明が適用できるスモール基地局運用を示す無線通信システムの一例を示す図である。
図10を参照すると、スモール基地局をサービスするためにSeNBゲートウェイ(SeNB GW)を運用することができる。
SeNBは、SeNB GWを通じてEPCに連結されるか、または直接EPCに連結される。SeNB GWは、MMEには一般的なMeNBのように見えることがある。SeNB GWはSeNBにはMMEのように見えることがある。
したがって、SeNBとSeNB GWとの間にはS1インターフェースに連結され、SeNB GWとEPCやはりS1インターフェースに連結される。また、SeNBとEPCが直接連結される場合にもS1インターフェースに連結される。SeNBの機能は一般的なMeNBの機能と大部分同一である。
一般的に、SeNBは移動通信網事業者が所有したMeNBと比較して無線転送出力が低い。したがって、SeNBが提供するサービス領域(coverage)はMeNBが提供するサービス領域に比べて小さいことが一般的である。このような特性のため、サービス領域の観点からたびたびSeNBが提供するセルはMeNBが提供するマクロセルと対比してスモールセルに分類される。
図11は、本発明が適用できる異種ネットワークシステムにおける端末及び基地局の配置の一例を示す概念図である。
図11を参照すると、異種ネットワークシステムは周波数帯域1を使用してサービスを提供するマクロ基地局と、周波数帯域1または2を使用してサービスを提供するスモール基地局を含む。
マクロ基地局は周波数帯域1を使用してマクロセルのカバレッジにサービスを提供することができ、スモール基地局は周波数帯域1または周波数帯域2を使用してスモールセル(small cell)のカバレッジにサービスを提供することができる。
端末10は、マクロ基地局またはスモール基地局とRRC連結を設定し、サービスの提供を受けることができる。例えば、端末10がマクロ基地局とRRC連結設定された状態で、端末10がスモール基地局のサービスカバレッジ領域に接近する場合、端末10が受信する無線信号品質がマクロ基地局の周波数帯域1よりスモール基地局の周波数帯域2でより優れることがある。
この場合、端末10がスモール基地局からサービスの提供を受けるためには端末とRRC連結が設定されたマクロ基地局からスモール基地局へのインター−周波数(inter−frequency)ハンドオーバー手続を遂行することができる。
また、以後、端末10がスモール基地局のサービスカバレッジ領域を逸脱するか、または端末10が受信する無線信号品質がスモール基地局の周波数帯域2よりマクロ基地局の周波数帯域1でより優れる場合、スモール基地局からマクロ基地局にインター−周波数ハンドオーバー手続が遂行されることもできる。
以下、スモールセル配置(small cell deployment)に対して図12から図15を参照してより具体的に説明する。
(With and without macro coverage)
スモールセル進化(Small cell enhancement)はマクロカバレッジを有するものと(with macro coverage)と有しないもの(without macro coverage)を全て考慮する。
より詳しくは、スモールセル進化はスモールセルノードが既に配置されたセルラーネットワークの容量を増加させるために、E−UTRANマクロ−セルレイヤ(layer)に1つまたはその以上重畳されるカバレッジ内で配置される配置(deployment)シナリオが考慮される。
2つのシナリオがマクロカバレッジを有する配置シナリオで考慮できる。
1つはUEが同時にマクロセルとスモールセル両方とものカバレッジ内にあるものであり、他の1つはUEが同時にマクロセルとスモールセル両方とものカバレッジ内にないものである。
また、上記スモールセル進化はスモールセルノードが1つまたはその以上の重畳されたE−UTRANマクロ−セルレイヤのカバレッジ内に配置されない配置シナリオが考慮される。
(室外(または、屋外)及び室内(Outdoor and indoor))
スモールセル進化は室外及び室内全てでスモールセル配置を考慮する。
スモールセルノードは室内または室外に配置されることができ、いずれか1つの状況で室外または室内にあるUEにサービスを提供することができる。
室内のUEに対し、低いUE速度(例:0−3km/h)のみ考慮できる。
これと反対に、室外UEに対し、単に低いUE速度だけでなく、中間UE速度(例:30km/hまで、そして潜在的により高い速度まで)が考慮されなければならない。
(理想的なバックホールと理想的でないバックホール(Ideal and non−ideal backhaul))
スモールセル進化はidealバックホール(例:光繊維を使用する専用点−対−点連結のような非常に高い処理量(throughput)と非常に低い遅延バックホール)とnon−idealバックホール(例:xDSL、microwaveのようにマーケットで広く使われる典型的なバックホールと、リレイング(relaying)のような他のバックホール)全てを考慮する。
(Sparse and dense)
スモールセル進化は疎らにして(sparse)、密集した(dense)スモールセル配置を全て考慮する。特定シナリオで(例:ホットスポット(hot spot)室内/室外場所など)、1つまたは一部のスモールセルノードは、一例に、ホットスポット(hot spot)をカバーするために疎らに配置される。
一方、特定シナリオで(例:密集した都市、大きいショッピングモールなど)、多いスモールセルノードは上記スモールセルノードによりカバーされる相対的に広い地域で夥しいトラフィックをサポートするために密集するように配置される。
スモールセルレイヤのカバレッジは、一般的に他のホットスポット地域の間で不連続的である。各ホットスポット地域はスモールセルクラスタのようなスモールセルグループによりカバーされる。
(同期(Synchronization))
同期及び非同期シナリオの全てがスモールセルとマクロセルの間だけでなく、スモールセルの間でも考慮される。
干渉調整、キャリア併合(CA)、及びインター−eNB CoMP(inter−eNB COMP)のような特定動作のために、スモールセル進化はスモールセルサーチ/測定(search/measurement)、及び干渉/資源管理において同期化された配置で利得になることができる。
(スペクトル(Spectrum))
スモールセル進化は他の周波数バンドが各々マクロレイヤ及びスモールセルレイヤに別個に割り当てられる配置シナリオを扱う。
スモールセル進化は、より利用可能なスペクトル及びより広い帯域幅を楽しむために3.5GHzのようなより高い周波数バンドに特別な焦点または関心(focus)を有する未来セルラーバンドだけでなく、現在存在するセルラーバンドに全て適用できる。
また、スモールセル進化は少なくとも地域的にスモールセル配置のみのために使われる周波数バンドのための可能性を考慮することができる。
マクロレイヤ及びスモールセルレイヤの間に同時−チャンネル(Co−channel)配置シナリオやはり考慮されなければならない。幾つかの一例のスペクトル構成が以下のように考慮できる。
−バンドX及びバンドYを有するマクロレイヤでのキャリア併合とスモールセルレイヤでバンドXのみを有するキャリア併合
−マクロレイヤを有する同時−チャンネル(co−channel)があるキャリア併合バンドをサポートするスモールセル
−マクロレイヤを有する同時−チャンネルがないキャリア併合バンドをサポートするスモールセル
スモールセル進化はマクロレイヤとスモールセルレイヤに対する周波数バンドのためのデュプレックス(duplex)方法(FDD/TDD)に関わらずサポートされなければならない。
スモールセル進化に対する無線インターフェース及び解決策はバンド−独立的でなければならない。
(トラフィック(Traffic))
スモールセル配置で、トラフィックはスモールセルノード当たりユーザの数が典型的に小さなカバレッジによってあまり多くないので、かなり流動的(fluctuating)でありうる。
スモールセル配置で、ユーザ分配はスモールセルノードの間で非常に流動的でありうる。
また、トラフィックはダウンリンク中心またはアップリンク中心で高い非対称を有することができる。
したがって、時間領域及び空間領域でuniform及びnon−uniformトラフィック負荷(load)分配が考慮される。
(二重連結(dual connectivity))
スモールセル進化をサポートする異種ネットワークにおいて、移動性剛健さ(mobility robustness)、頻繁なハンドオーバーによって増加するシグナリング負荷(signaling load)、ユーザ当たり処理量改善、システム容量(capacity)などと関連した多様な要求事項がある。
このような要求事項を実現するための解決策として、E−UTRANはRRC_連結(RRC_CONNECTED)で多様なRX/TX UEが2つの区分されるスケジューラにより提供され、X2インターフェースを介して非−異相的な(non−ideal)バックホールを通じて連結された2つのeNBに位置する無線資源を用いるために構成される二重連結性(DC)動作をサポートする。
二重連結性は制御及びデータ分離を含蓄することができる。例えば、移動性のための制御シグナリングは高い−速度データ連結がスモールセルを通じて提供される時間と同一な時間にマクロセルを通じて提供される。
また、ダウンリンクとアップリンクとの間の分離、上記ダウンリンクとアップリンクとの間の連結は他のセルを通じて提供される。
特定UEのための二重連結性と関連したeNBsは2つの異なる役割を仮定することができる。例えば、1つのeNBはMeNBまたはSeNBとして行動することができる。
二重連結性で、UEは1つのMeNB及び1つのSeNBと連結できる。
MeNBは、二重連結性(dual connectivity:DC)で少なくとも1つのS1−MMEを終了するeNBであり、SeNBはUEのために追加的な無線資源を提供するeNBであるが、二重連結性でマスター(Master)eNBではない。
追加的に、CAが構成されたDCはRRC連結状態でUEの動作モードを意味し、マスターセルグループ(Master Cell Group)及びセコンダリーセルグループ(Secondary Cell Group)で構成される。
ここで、“セルグループ(cell group)”は二重連結性でMaster eNB(MeNB)またはSecondary eNB(SeNB)と関連したサービングセルのグループを示す。
“マスターセルグループ(Master Cell Group:MCG)”はMeNBと関連したサービングセルのグループであり、二重連結性でprimary cell(PCell)及び選択的に1つまたはその以上の(one or more)secondary cells(SCells)を含む。
“セコンダリーセルグループ(Secondary Cell Group:SCG)”は、primary SCell(pSCell)及び選択的に1つまたはその以上のSCellsを含むSeNBと関連したサービングセルのグループを示す。
ここで、以下に説明される“セル”はeNBによりカバーされる一般的な領域としての‘セル’と区別されなければならない。即ち、セル(cell)はダウンリンクと選択的にアップリンク資源の結合を示す。
ダウンリンク資源のキャリア周波数(例:セルの中心周波数)とアップリンク資源のキャリア周波数との間の関係(linking)は、ダウンリンク資源から転送されるシステム情報で指示される。
MCGベアラーは二重連結性でMeNB資源のみを使用するためにMeNBのみで位置する無線プロトコルであり、SCGベアラーは二重連結性でSeNB資源を使用するためにSeNBのみで位置する無線プロトコルである。
そして、スプリットベアラー(Split bearer)は二重連結性でMeNB及びSeNB資源全てを使用するためにMeNB及びSeNB全てで位置する無線プロトコルである。
図12は、E−UTRANで二重連結性のための制御プレーン(control plane)を例示する。
二重連結性のためのインター−eNB(Inter−eNB)制御プレーンシグナリングは、X2インターフェースシグナリングのために遂行される。
MMEに向かう制御プレーンシグナリングはS1インターフェースシグナリングにより遂行される。MeNBとMMEとの間にUE当たり1つのS1−MME連結のみ存在する。
各eNBはUEを独立的に扱えなければならない。例えば、各eNBは他のUEにSCGのためのSCell(s)を提供する間、一部UEにPCellを提供する。
特定UEのための二重連結性と関連する各eNBは自身の無線資源を所有し、主に自身のセルの無線資源を割り当てる責任があり、MeNBとSeNBとの間に各調整がX2インターフェースシグナリングにより遂行される。
図12に示すように、MeNBはS1−MMEを通じてMMEと連結されるC−平面であり、上記MeNB及びSeNBはX2−Cを通じて互いに連結される。
図13は、E−UTRANで二重連結性のためのユーザプレーン構造を例示する。
図13は、特定UEのための二重連結性に関連するeNBsのユーザプレーン連結性を示す。上記ユーザプレーン連結性は以下のように構成されたベアラー選択に依存する。
MCGベアラーに対し、MeNBはS1−Uを通じてS−GWに連結されるU−planeであり、上記SeNBはユーザプレーンデータの転送に関連しない。
スプリットベアラー(split bearers)のために、MeNBはS1−Uを通じてS−GWに連結されるユーザプレーンであり、また、上記MeNB及びSeNB SMS X2−Uを通じて互いに連結される。
ここで、スプリットベアラーはMeNBとSeNB資源の全てを使用するためにMeNBとSeNB全てに位置する無線プロトコルである。
SCGベアラーのために、SeNBはS1−Uを通じてS−GWと直接連結される。
したがって、仮にMCGとスプリットベアラーが構成されれば、SeNBでS1−Uの終了はない。
図14は、E−UTRANとUEとの間に二重連結性のための無線インターフェースプロトコル構造を例示する。
二重連結性で、特定のベアラーを使用する無線プロトコル構造はベアラーがどのようにセットアップされるかによって依存する。
3種類の代案、即ちMCGベアラー、SCGベアラー、及びsplitベアラーが存在する。
即ち、UEの特定ベアラー(例:SCGベアラー)は他のベアラー(例:MCGベアラー)がMeNBのみにより提供される一方、SeNBによっても提供できる。
また、UEの特定ベアラー(例:splitベアラー)は他のベアラー(例:MCGベアラー)がMeNBのみにより提供される一方、splitされることもできる。このような3種類の代案は図14に図示される。
MCGベアラー及びSCGベアラーがセットアップ(setup)される場合、S1−Uは与えられたeNBでベアラー毎に現在定義された無線−インターフェースU−planeプロトコルスタック(protocol stack)を完全に終了し、1つのノードにより1つのEPSベアラーの転送を実現できるようにする。
相変らず、他のベアラーの転送はMeNB及びSeNBから同時に発生できる。
スプリットベアラーがセットアップされる場合、S1−Uは常にMeNBに存在するPDCPレイヤを有するMeNBで終了する。
別に、そして独立的なRLCベアラー(RLCの上のSAP)があり、またUE側で、PDCPベアラー(PDCPの上のSAP)のPDCP PDUsを転送するために構成されるeNB毎にMeNBで終了する。
上記PDCP階層は転送のためのPDCP PDUルーティングを提供し、二重連結性でsplitベアラーのための受信のために再整理する(reordering)PDCP PDUを提供する。
SRBsは常にMCGベアラーであり、したがって、単にMeNBにより提供される無線資源を使用する。
ここで、DCはSeNBにより提供される無線資源を使用するために構成される少なくとも1つのベアラーを有するものとして説明できる。
図15は、E−UTRANで二重連結性のための制御プレーン構造を例示する。
二重連結動作で、SeNBは自身の無線資源を所有し、主に自身のセルの無線資源を割り当てるための責任がある。
したがって、一部の調整はこれを可能にするためにMeNBとSeNBとの間に相変らず要求される。
以下の少なくとも1つのRRC機能は二重連結性動作のためにUEにスモールセルレイヤを追加することを考慮する時に適切である。
−スモールセルレイヤの共通無線資源構成
−スモールセルレイヤの専用無線資源構成
−スモールセルレイヤに対する測定及び移動性制御
二重連結動作で、UEは常に1つのRRC状態(例:RRC連結状態またはRRCアイドル状態)で止まる。
図15を参照すると、単にMeNBはMeNBとSeNBとの間でRRM機能の調整後にUEに向けて転送される最後のRRCメッセージを生成する。
UE RRCエンティティーは1つのエンティティー(MeNBで)のみから来る全てのメッセージを見て、UEは上記エンティティーのみにまた応答する。このようなメッセージのL2転送は選択されるユーザプレーン構造及び意図される解決策に依存する。
以下の一般的な原理は二重連結性の動作について適用される。
1.MeNBはUEのRRM測定構成を維持し、一例に、受信される測定報告またはトラフィック条件またはベアラータイプに基づいて、SeNBにUEのために追加的な資源(サービングセル)を提供することを要請することに決定する。
2.MeNBから要請を受信する時、SeNBはUEのために追加的なサービングセルの構成を引き起こすcontainerを生成することができる。
3.MeNB及びSeNBはXnメッセージから転送されるRRC containers(インター−ノードメッセージ)によりUE構成に関する情報を交換する。ここで、XnインターフェースはLTE/LTE−AシステムでX2インターフェースでありうる。
4.SeNBは自身の存在するサービングセルの再構成を開示することができる(例:SeNBに向かうPUCCH)。
5.MeNBはSeNBにより提供されるRRC構成のコンテンツ(content)を変更しない。
前述したように、スモールセル構造及び動作が説明され、特にマクロセル(または、MeNB)及びスモールセル(または、SeNB)でUEの二重連結性にフォーカシングされる。
二重連結性で、UEのためのサービングセルの構成されるセットは2つのサブセット、即ちMeNBのサービングセルを含むMaster Cell Group(MCG)とSeNBのサービングセルを含むSecondary Cell Group(SCG)を含む。
MeNBとSeNBとの間で相互作用に関し、以下の原理が適用される。
MeNBはUEのRRM測定構成を維持する。そして、MeNBは一例に、受信された測定報告またはトラフィック条件、またはベアラータイプに基づいてUEのための追加的な資源(サービングセル)を提供することをSeNBに要請することを決定する。
MeNBから要請を受信するとすぐに、SeNBはUEのための追加的なサービングセルの構成を引き起こすcontainerを生成することができる(または、そのようにするために利用可能な資源がないと決定)。
UE能力調整のために、MeNBはAS−構成の部分とSeNBにUE能力を提供する。
MeNB及びSeNBはXnメッセージ(例:X2メッセージ)から転送されるRRC container(インター−ノードメッセージ)によってUE構成に関する情報を交換する。
SeNBは自身の存在するサービングセルの再構成を開示することができる。(SeNBに向かうPUCCH)SeNBはSCG内にPSCellを決定する。MeNBは、SeNBにより提供されるRRC再構成のcontentを変更しない。
本発明で、SeNBはMeNBに二重連結性UEのためにスモールセルでRRC構成値を提供すると仮定し、MeNBはSeNBからスモールセル側の連結のために提供されるRRC構成値に基づいてUEのためのRRC構成またはRRC再構成を遂行すると仮定する。
以下、本発明で提案する異種ネットワークにおけるスモールセル追加手続(small cell addition procedure)と関連した事項について具体的に説明する。
まず、オフローディング(Off−loading)関連内容及び以下に記述される用語について簡略に整理する。
セル(Cell):ダウンリンク及び選択的にアップリンク資源の結合。ダウンリンク資源のキャリア周波数とアップリンク資源のキャリア周波数との間の関係(linking)はダウンリンク資源から転送されるシステム情報で指示される。
セルグループ(Cell Group:CG):二重連結性で、MeNBまたはSeNBと関連のあるサービングセルのグループ
二重連結性(dual connectivity:DC):RRC連結でUEの動作モード、Master Cell Group(MCG)とSecondary Cell Group(SCG)で構成される。
E−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer):E−RABはS1ベアラー及び該当データ無線ベアラー(Data Radio bearer)の結合を独特に(uniquely)識別する。E−RABが存在する時、3GPP TS 23.401(“Technical Specification Group Services and System Aspects、GPRS enhancements for E−UTRAN access”)で定義されるように、上記E−RABとNASのEPSベアラーとの間に一−対−一にマッピングされる。
マスターセルグループ(Master Cell Group:MCG):二重連結性で、MeNBと関連したたサービングセルのグループ、PCell(Primary SCell)及び選択的に1つまたはその以上のSCellsを含む。
マスターeNB(Master eNB:MeNB):二重連結性で、少なくとも1つのS1−MMEを終了するeNB
MCGベアラー(MCG bearer):二重連結性で、MeNB資源のみを使用するためにMeNBのみに位置する無線プロトコル
SCGベアラー(SCG bearer):二重連結性で、SeNB資源を使用するためにSeNBのみに位置する無線プロトコル
セコンダリーセルグループ(Secondary Cell Group:SCG):二重連結性で、SeNBと関連したサービングセルのグループ。PSCell及び選択的に1つまたはその以上のSCellsを含む。
セコンダリーeNB(Secondary eNB:SeNB):二重連結性で、UEのために追加的な無線資源を提供するeNB。しかしながら、SeNBはマスターeNBではない。
スプリットベアラー(split bearer):二重連結性で、MeNBとSeNB資源全てを使用するためにMeNB及びSeNB両方ともに位置する無線プロトコル。
(オフ−ローディング手続(Off−loading procedure))
オフ−ローディング手続は、eNBにより提供されるUEが他のeNBにより動作されるスモールセルを有する二重連結を作る連続的な動作として定義される。
二重連結開始は、スモールセルを通じてeNBからUEに追加的な経路を作るための作業である。
同時に、二重連結のトラフィックをスモールセルに通過するためのeNBの手続である。
したがって、二重連結はハンドオーバー手続及びE−RAB管理手続全ての特性を有する。
Off−loading手続はSeNBから端末に無線資源を提供するために使用できる。
即ち、Off−loading手続は新たなSeNBを追加してSCG bearer/split bearerまたはsmall cell group(SCG)または1つ以上のsmall cellを追加する手続を意味することができる。
また、macro cellとsmall cellでdual connectionが既に確立(establish)された場合にも、Off−loading手続はSeNBにOff−loadingされるE−RAB(s)(e. g., SCG bearer or split bearer)を追加するか、または新たなSCGまたは1つ以上のsmall cellを新しく追加する手続を意味することができる。
以下、本発明で提案する方法に参考することができるスモールセル(または、SeNB)追加と関連した手続について簡略に説明する。
スモールセル追加手続はSeNB追加手続として表現できる。また、radio resource configurationはRRC(Radio Resource Control)configurationとして表現されることもできる。
上記スモールセル追加手続はMeNBにより遂行され、上記SeNBから端末に無線資源(radio resource)を提供するために上記SeNBで端末contextを確立するために使われる。
まず、端末はMeNBに測定報告を転送する。
即ち、端末はサービングセルと隣のセルの受信信号強さを測定して周期的に報告するか、測定値がmeasurement configurationにより与えられた条件を満たせばmeasurement eventがtriggeringされてMeNBにMEASUREMENT REPORTを転送する。
ハンドオーバー手続と同様に、MeNBはmeasurement configurationを端末に伝達して端末が如何なる測定情報をMeNBに報告すべきかを知らせることができる。上記measurement configurationは端末が基地局とRRC連結を設定する時、RRC Connection Reconfigurationメッセージを通じて端末に提供できる。
また、上記measurement configurationはmeasurement object、reporting configuration、measurement ID、quantity configuration、measurement gapを含むことができる。これと関連した具体的な説明は、前述した測定及び測定報告、図11を参照する。
ここで、測定するsmall cellがmacro cellのようなcarrier周波数を使用すれば(intra−frequency neighbor measurement)、端末はmeasurement gap無しでsmall cellを測定することができる。しかしながら、small cellがmacro cellと異なるcarrier周波数を使用する場合(inter−frequency neighbor measurement)、measurement gapを用いてUL/DL idle periodの間、隣のセルの周波数に同期を合せて隣のセルを測定することができる。
以後、上記MeNBはSeNBにスモールセル追加要請(Small Cell Addition Request)メッセージを転送する。上記スモールセル追加要請メッセージはSeNB追加要請(SeNB ADDITION REQUEST)メッセージとして表現できる。
上記スモールセル追加要請メッセージを転送する前に、上記MeNBは端末から受信されたMEASUREMENT REPORTメッセージに含まれた情報(例えば、neighbor cellの信号強さ情報と端末のradio resource management(RRM)情報など)に基づいてSeNBが端末に無線資源を割り当てるように要請するか否か、即ちSeNBに端末のトラフィックをoff−loadingするか否かを決定することができる。
また、上記MeNBは自身が管理している隣のセルリスト情報に基づいてどのSeNBにoff−loadingするかのターゲットeNB(即ち、SeNB)を決定することができる。
上記スモールセル追加要請メッセージは、オフローディング要請(Off−loading Request)メッセージ、SeNB追加要請(SeNB ADDITION REQUEST)メッセージ、またはSCG追加要請(SCG ADDITION REQUEST)メッセージとして表現できる。
また、スモールセル追加要請メッセージはUE Context情報、RRC context情報などを含むことができる。
ここで、上記MeNBはSeNBが特定E−RAB(即ち、SCGベアラー)を追加するための無線資源を端末に割り当てるように要請することができる。この場合、上記MeNBはSCGベアラー追加を要請するために上記スモールセル追加要請メッセージを通じてE−RAB特徴(characteristics)を指示することができる。
ここで、上記E−RAB特徴(characteristics)はE−RABパラメータ、transport network layer(TNL)address information、MeNB無線資源と関連した情報、端末の(無線)能力を含むことができる。
即ち、上記MeNBはスモールセルを追加するか、またはスモールセルのために割り当てられる端末のbearerを修正する場合、上記MeNBは上記MeNBがmacro cellのためにRRC Configurationを決定した以後に残っている別の(separated)端末能力を上記SeNBに提供する。
更に他の一例に、上記MeNBはスモールセルを追加するか、またはスモールセルのために割り当てられる端末のbearerを修正する場合、上記MeNBはmacro cellのためのRRC Configurationを提供する。上記SeNBは上記MeNBから提供された情報を考慮して、macro cellとsmall cellに対する全体的なRRC Configurationが端末能力を超過しないようにsmall cellに対するRRC Configurationを決定することができる。
上記SeNBは端末に無線資源割当が可能な場合、上記受信されたスモールセル追加要請メッセージに基づいてadmission controlを遂行することができる。
また、上記SeNBはE−RAB QoS parameter information、Bearer Split/Bearer Split Portion informationを参照して無線資源を設定することができる。具体的に、MeNBからSCG bearerの追加が要請された場合、SeNBは受信されたE−RAB QoS parameter informationを考慮して端末に無線資源を割り当てることができる。
一方、MeNBからsplit bearerの追加が要請された場合、受信されたE−RAB QoS parameter informationだけでなく、Bearer Split Portion情報を共に考慮してsmall cellにallowed(or imposed)トラフィック比率に従って端末に無線資源を割り当てることができる。
そして、上記SeNBは端末のアップ/ダウンリンクトラフィックを転送するための転送ベアラー(transport bearer)を設定することができる。そして、SeNBはC−RNTIを予約することができ、端末がsmall cellと同期化が必要であれば、RACH preambleを予約することができる。
以後、上記SeNBは上記MeNBに上記スモールセル追加要請メッセージに対する肯定応答としてスモールセル追加ACK(Acknowledge)を転送する。上記スモールセル追加ACKはSeNB追加要請ACK(Acknowledge)として表現できる。
ここで、上記スモールセル追加ACKは上記SeNBにより決定された新たな無線資源設定(configuration)情報、または端末に転送されるtransparent containerを含むことができる。即ち、上記SeNBは上記スモールセル追加ACKを通じてスモールセルRRC Configurationのためのassistance情報を上記MeNBに転送することができる。
以後、上記MeNBは上記受信されたスモールセル追加ACKに基づいてOff−loadingまたはdual connectivityのためのRRC Configurationが適切であるか、なければ適切でないかを確認する。
即ち、上記MeNBはdual connectionのためにmacro cellでRRC Configurationを考慮する時、スモールセル領域で(または、SeNBで)RRC Configuration値が端末能力または上記MeNBのRRC Configuration政策に違反するか否かを確認する。
以後、上記MeNBは上記確認結果によって、上記SeNBにスモールセル追加取消(Cancelation)メッセージを転送するか、RRC Configuration Completeメッセージを転送する。上記スモールセル追加取消メッセージはSeNB追加取消メッセージで、上記RRC ConfigurationCompleteメッセージはSeNB Reconfiguration Completeメッセージとして表現できる。
即ち、上記確認結果、上記RRC Configurationが適切でないと判断される場合、上記MeNBは上記SeNBにスモールセル追加取消(Cancelation)メッセージを転送する。
上記MeNBは、端末に新たなRRC configurationを適用するために上記端末にRRC Reconfigurationメッセージを転送する。
上記RRC Reconfigurationメッセージは、上記SeNBにより割り当てられたsmall cell configuration情報を含むことができる。上記small cell configuration情報は、特定E−RABのための新たなradio resource configuration情報を意味する。
以後、上記端末はMeNBから受信されたRRC Reconfigurationメッセージによって新たなRRC reconfigurationを適用し始めて、上記MeNBにRRC Reconfigurationが成功的に完了したことを知らせるRRC (Connection) Reconfiguration Completeメッセージを転送する。
以後、上記MeNBは上記SeNBに上記端末のRRC Reconfigurationが完了したことを知らせるRRC Configuration Completeメッセージを転送する。
以後、上記MeNBはSeNBにdata forwardingを遂行し、上記端末に対するpacket dataをSeNBに伝達することができる。
ここで、上記MeNBは上記data forwardingを上記RRC (Connection) Reconfigurationメッセージを上記端末に転送するか、またはスモールセル追加ACKを上記SeNBから受信した場合に遂行することができる。
また、上記端末がSeNBのcellに同期を合わせる必要がある場合、上記data forwardingは端末とSeNBとの間の同期化手続(e. g. random access procedure)を完了した以後に遂行されることもできる。
異種ネットワーク環境、即ちマクロセル(または、MeNB)とスモールセル(または、SeNB)が共存するネットワーク環境で特定領域内の多数のスモールセルが(密集)配置される場合、図16から図18のようなuse caseが発生できる。
以下、図16から図18でのuse caseで発生できるpacket data転送関連経路変更問題について図19から図21を参照して説明し、これを解決するための方法について図22から図25を参照して具体的に説明する。
(Use Case1)
図16は、本発明で提案する方法が適用できるサービス移動と関連したuse caseの一例を示す図である。
即ち、図16は端末が特定スモールセル(または、Secondary eNB:SeNB)を通じて提供を受けるサービスが他のスモールセルに移動して上記他のスモールセルから上記端末に続いて該当サービスを提供する場合の一例を示す。
図16で説明するuse caseはSeNB(または、スモールセル)変更(change)または修正(Modification)手続と同一でありうる。
したがって、図16の各ステップで使われるメッセージまたは情報はSeNB ChangeまたはModification Procedureで使われるメッセージまたは情報を用いることができる。
または、use case1は新しくサービスを提供するスモールセルと関連してはスモールセル追加手続、サービスが移動する既存のスモールセルと関連してはスモールセル解除手続と同一でありうる。
即ち、図16の各ステップで使われるメッセージまたは情報はSeNB Addition ProcedureとSeNB Release Procedureで使われるメッセージまたは情報を用いることができる。
図16に示すように、端末は二重連結(dual connectivity:DC)動作により2つサービス(サービス1及びサービス2)をマクロeNB1及びスモールセル1から提供を受けている。
即ち、上記端末はマクロeNB1からサービス1の提供を受けて、上記スモールセル1(SeNB)からサービス2の提供を受けている。
特定環境、特に、マクロeNB1のカバレッジ内の多数のスモールセルが配置される環境では端末の移動などによってスモールセル間のハンドオーバーのような現象が発生できる。
図16で、端末のセル内の移動によってスモールセル1からスモールセル2にハンドオーバーが発生して、端末に提供されるサービス2はスモールセル1からスモールセル2に変更されて提供できる。
サービス1の場合、端末がマクロeNB1カバレッジ領域内で移動するため、続いてマクロeNB1を通じて上記端末に提供される。
また、上記マクロeNB1はスモールセル1(または、SeNB1)及びスモールセル2(SeNB2)と各々Xnインターフェースを介して連結される。
(Use Case2)
図17は、本発明で提案する方法が適用できるサービス移動と関連した更に他のuse caseの一例を示す。
即ち、図17はマクロ基地局を通じて提供を受けるサービスのうち、一部サービスがスモールセルに移動して端末に提供される場合の一例を示す。
図17の手続はスモールセル追加手続またはSeNB Addition Procedureと同一でありうる。
したがって、図17の手続で使われるメッセージまたは情報はSeNB Addition Procedureで使われるメッセージまたは情報を用いることができる。
図17に示すように、端末はマクロeNB1を通じてサービス1及びサービス2の提供を受ける。
以後、端末の移動など、特定状況が発生した場合、サービス2はマクロeNB1からスモールセル2に移動する。即ち、上記端末はマクロeNB1からサービス1を、スモールセル2からサービス2の提供を受ける。
ここで、上記マクロeNB1はスモールセル2とXnインターフェースを介して連結されている。
(Use Case3)
図18は、本発明で提案する方法が適用できるサービス移動と関連した更に他のuse caseの一例を示す。
即ち、図18はスモールセルを通じて提供を受けるサービスがマクロ基地局にまた移動して端末に提供される場合の一例を示す。
図18の場合はスモールセル解除手続またはSeNB Release Procedureと同一でありうる。
したがって、図18の手続で使われるメッセージまたは情報はSeNB Release Procedureで使われるメッセージまたは情報を用いることができる。
図18に示すように、端末はマクロeNB1からサービス1を、スモールセル1からサービス2の提供を受けている。
以後、端末の移動など、特定状況が発生する場合、上記端末は上記サービス1及び上記サービス2両方ともに対して上記マクロeNB1から提供を受けるようになる。
上記特定状況は端末が移動してスモールセル1のカバレッジを逸脱する場合でありうる。
ここで、マクロeNB1はスモールセル1とXnインターフェースを介して連結される。
図16から図18のuse case1から3の場合、端末の移動などによってSeNB間、またはSeNBとマクロeNBとの間のサービス移動時、サービスの経路変更事実をサービングGWで認知できない問題が発生できる。
即ち、サービングGWは上記Use Caseで、端末にサービスを提供する基地局の変更を感知できなくて、端末に正しくサービスを提供できないことがある。
したがって、SeNBまたはMeNBへのサービス移動が発生する場合、サービングGWがサービス移動事実を知るようにするための手続が新しく定義される必要がある。
以下、図19から図21は、各Use CaseでSeNB間、またはSeNBに、またはMeNBにサービス移動時、発生するサービスの経路変更問題(Path Change Problem)を示している。
図19は、図16のUse Caseで発生できるサービス経路変更問題の一例を示す図である。
異種ネットワーク環境で、図16のUse Caseが可能であるために、即ち特定スモールセルで提供するサービスが他のスモールセルに移動して端末のdual connectivity operationを続いてサポートするためには、図19で図示された経路変更問題の解決が必要である。
サービス提供関連経路変更問題の解決が必要な理由は、スモールセルを含む異種ネットワーク環境で端末がスモールセルに移動する場合、ターゲットeNBでない(ソース)マクロeNBによりサービス移動と関連した事項が制御されるので、元のX2ハンドオーバーの経路変更(Path Switch)とは異なる。
即ち、サービングGWにE−RABに対する変更が知られる必要がある。
図19を参考すると、サービングGWはサービス1に対するパケットデータ(packet data)をマクロeNB1に提供し(S1901)、マクロeNB1は上記サービス1に対するパケットデータを端末に転送する(S1902)。
そして、上記サービングGWはサービス2に対するパケットデータをスモールセル1(SeNB1)に提供し(S1903)、上記スモールセル1は上記サービス2に対するパケットデータを上記端末に転送する(S1904)。
以後、上記マクロeNB1は上記端末に測定制御(Measurement Control)を転送し(S1905)、上記端末は上記受信された測定制御に基づいて上記マクロeNB1に測定結果を報告する(S1906)。
S1905及びS1906と関連した具体的な説明は、前述した測定、測定報告、及び図8を参照する。
以後、上記マクロeNB1はスモールセル1におけるサービスをスモールセル2で提供するためのサービスの移動を決定する(S1907)。即ち、前述したように、サービスと関連した制御は上記マクロeNB1により遂行される。
以後、上記マクロeNB1は上記スモールセル1から上記端末に提供するサービス2に対するサービス移動のためにスモールセル2にサービス要請(Service Request)を転送する(S1908)。ここで、上記サービス要請は一部サービスに対するハンドオーバー遂行のためのものである。
上記サービス要請は、スモールセル(または、SeNB)変更(または、修正)と関連したものであって、上記サービス要請はスモールセル修正要請、SeNB Modification Requestメッセージ、SeNB Change Requestメッセージ、SeNB Addition Requestメッセージなどで表現できる。
以後、上記スモールセル2は上記受信されたサービス要請に対する応答としてサービス要請ACKを上記マクロeNB1に転送する(S1909)。上記サービス要請ACKは必要な場合に限り、上記マクロeNB1に転送できる。
上記サービス要請ACKはスモールセル修正ACK、SeNB Modification Request Acknowledge、またはSeNB Addition Request Acknowledgeとして表現できる。
図19に示すように、スモールセル1からスモールセル2に端末に提供するサービスが移動した場合、現在サービングGWでサービスの移動を知ることができる手続(サービスの経路変更問題が解決できる手続)が正しく定義されていない。
したがって、サービングGWはサービス移動を感知できなくて、続いてスモールセル1にサービス2に対するパケットデータを転送するようになる問題が発生する。
図20は、図17のUse Caseで発生できるサービス経路変更問題の一例を示す図である。
同様に、異種ネットワーク環境で図17のUse Caseが可能であるために、即ちマクロ基地局で提供するサービスのうちの少なくとも1つが他のスモールセル(または、SeNB)に移動して端末に続いてサービスが提供されるためには、図20で図示されたサービスの経路変更問題の解決が必要である。
即ち、サービングGWにE−RABに対する変更が知られることができる手続が定義される必要がある。
図20を参考すると、サービングGWはサービス1に対するパケットデータ(packet data)及びサービス2に対するパケットデータをマクロeNB1に提供し(S2001)、上記マクロeNB1は上記サービス1及びサービス2に対するパケットデータを端末に転送する(S2002)。
S2003及びS2004は、図19のS1905及びS1906と同一であるので、具体的な説明は省略する。
以後、上記マクロeNB1は上記端末に提供するサービスのうち、一部のサービスに対してスモールセルへの移動を決定する(S2005)。
以後、上記マクロeNB1は上記端末に提供するサービスのうち、サービス2に対してスモールセル2に移動して端末に続いて提供されるようにするために、スモールセル2にサービス要請(Service Request)を転送する(S2006)。ここで、
上記サービス要請は一部サービスのハンドオーバーのためのものである。
図20の場合、スモールセル2(または、SeNB)を追加するものであって、上記サービス要請はスモールセル追加要請、またはSeNB Addition Requestメッセージとして表現されることもできる。
以後、上記スモールセル2は上記受信されたサービス要請に対する応答として、サービス要請ACKを上記マクロeNB1に転送する(S2007)。上記サービス要請ACKは必要な場合に限り、上記マクロeNB1に転送されることもできる。
上記サービス要請ACKは、スモールセル追加ACKまたはSeNB Addition Acknowledgeとして表現されることもできる。
同様に、マクロ基地局からSeNBに端末に提供するサービスが移動した場合、現在サービングGWでサービスの移動を知ることができる手続が正しく定義されていない。
したがって、サービングGWはマクロ基地局からSeNBへのサービス移動を感知できなくて、続いてマクロeNB1にサービス2に対するパケットデータを転送する問題が発生するようになる。
図21は、図18のUse Caseで発生できるサービス経路変更問題の一例を示す図である。
同様に、異種ネットワーク環境で図18のUse Caseが可能であるために、即ちスモールセルで提供するサービスがマクロ基地局にまた移動して端末に続いてサービスが提供されるためには、図21で図示されたサービスの経路変更問題の解決が必要である。
即ち、サービングGWにE−RABに対する変更が知られることができる手続が定義される必要がある。
図21を参考すると、サービングGWはサービス1に対するパケットデータ(packet data)をマクロeNB1に提供し(S2101)、マクロeNB1は上記サービス1に対するパケットデータを端末に転送する(S2102)。
そして、上記サービングGWはサービス2に対するパケットデータをスモールセル1に提供し(S2103)、上記スモールセル1は上記サービス2に対するパケットデータを上記端末に転送する(S2104)。
S2105及びS2106は、図19のS1905及びS1906と同一であるので、具体的な説明は省略する。
以後、上記マクロeNB1は上記スモールセル1で提供するサービスをまたマクロeNB1により提供されるようにするためのサービスの移動を決定する(S2107)。
以後、上記マクロeNB1は上記スモールセル1から上記端末に提供されるサービス2に対してマクロeNB1にサービスの移動のために、上記スモールセル1にサービス不活性(Service Deactivation)を転送する(S2108)。ここで、上記サービス不活性はスモールセル1でのサービス中断のためのものである。
上記サービス不活性はスモールセルでのサービス解除のためのものであって、スモールセル解除要請またはSeNB Release Requestメッセージとして表現できる。
以後、上記スモールセル1は上記受信されたサービス不活性に対する応答としてサービス不活性ACKを上記マクロeNB1に転送する(S2109)。上記サービス不活性ACKは必要な場合に限り、上記マクロeNB1に転送されることもできる。
上記サービス不活性ACKはSeNB Release RequestAcknowledgeメッセージとして表現されることもできる。
同様に、スモールセルでのサービスがマクロ基地局にサービス移動した場合、サービングGWが上記サービス移動に対する状況を感知できる手続が定義されていないので、マクロ基地局にサービス移動が発生しても端末に正しくサービスが提供できないという問題がある。
即ち、サービングGWはこのような事実を感知できないので、続いてスモールセル1にサービス2に対するパケットデータを転送するようになる。
以下、図19から図21で発生するサービスの経路変更問題を解決するために、サービングGWがサービスの移動を知ることができるようにするための方法について具体的に説明する。
即ち、サービングGWで発生するサービスの経路変更問題を解決するための方法について説明する。
まず、図22を通じて各Use Caseに対して全て適用可能なサービスの経路変更問題の解決のための方法について説明し、図23から図25を通じて各々のUse Caseでの問題解決方法について具体的に説明する。
図22は、本発明で提案する異種ネットワーク環境における基地局間のサービスの移動を可能にするための方法の一例を示す流れ図である。
まず、マクロeNBはSeNB間、またはSeNBに、またはマクロeNBに端末に提供しているサービスの移動を決定した場合、サービングGWにサービスの移動を知らせるためのスモールセル経路情報通知(Small Cell Path Information Notify)メッセージをMMEに転送する(S2201)。
上記スモールセル経路情報通知メッセージの表現は一例であり、マクロeNBがMMEにサービスの移動を知らせるための目的として転送される全ての形態のメッセージまたは情報要素が上記スモールセル経路情報通知メッセージに代わって使用できる。
上記スモールセル経路情報通知メッセージは、サービス移動と関連したE−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)情報及びセル情報、即ち以下の情報を含むことができる。
1.ダウンリンクリストで変更されなければならないE−RAB(E−RAB to be switched in downlink list)
−ダウンリンク項目で変更されるE−RABに対する情報要素(E−RABs switched in downlink Item IEs):E−RAB ID、Transport Layer address、GTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnelling Endpoint Identifier)
上記E−RAB IDはサービス追加が許容されるE−RAB(E−RABs Admitted to Be Added)を示し、上記Transport Layer Addressはユーザプレーン転送のために使われるIPアドレスを示す。
また、TEIDはTunnel Endpointを識別するための識別子(Identifier)を示す。
2.スモールセルID(サービス変更前にサービスを提供しているスモールセルのID)
3.新たなスモールセルのセルID(サービス変更後に新しくサービスを提供するスモールセルのID)
4.経路変更要請メッセージ(Path Switch Request Message)が使われる場合、該当メッセージがスモールセル経路変更に対する情報であるとMMEに通知するための指示情報(Indication for notifying MME that it is small cell path switch information if Path Switch Request Message is used)
上記スモールセル経路情報通知メッセージは、新たなメッセージ形態または既存に存在するメッセージ内の新たな情報要素として含まれて転送できる。
以後、上記MMEは要請される接続bearerに対する修正のためにサービングGWにスモールセルのためのユーザプレーンアップデート要請(User Plane Update Request)メッセージを転送する(S2202)。
上記ユーザプレーンアップデート要請メッセージは、要請される接続bearerに対する修正のために必要とする情報が含まれることができる。即ち、サービス移動前、スモールセルIDとサービス移動後の新たなセルIDが課金または他の目的のために含まれることができる。
これを通じて、bearer contextが修正及び除去できる。
以後、上記サービングGWは上記MMEに上記ユーザプレーンアップデート要請メッセージに対する応答を転送する(S2203)。
以後、上記MMEは上記マクロeNB1に上記スモールセル経路情報通知に対する応答としてスモールセル経路情報通知応答を転送する(S2204)。
上記スモールセル経路情報通知応答は、以下のようなE−RAB関連情報を含むことができる。
1.アップリンクリストで変更されなければならないE−RAB(E−RAB to be switched in uplink list)
−アップリンク項目で変更されるE−RABに対する情報要素(E−RABs switched in uplink Item IEs):E−RAB ID、Transport Layer address、GTP−TEID
EPCがULTEIDなどを変更することに決定する場合に使われる。
2.解除されなければならないE−RABリスト(E−RAB to be Released List(used in case that EPC failed to perform user plane path switch for at least one))
:EPCが少なくても1つのためにユーザプレーン経路スイッチを遂行できない場合に使われて、この情報は他のE−RAB関連メッセージにより転送されることもできる。
同様に、上記スモールセル経路情報通知応答は新たなメッセージ形態または既存の存在するメッセージ内の新たな情報要素として含まれて転送できる。
EPCでトンネルのアップリンク終了地点(Uplink Tunnel Endpoint)を変更することに決定した場合、アップリンクトンネル終了地点を変更することを希望する各々のE−RABのためにアップリンクGTP−TEIDと新たなアップリンク転送階層アドレスを具体化するために、スモールセル経路情報通知応答(メッセージ)内にアップリンクリスト情報要素で変更されなければならないE−RABを含むことができる。
EPCは全てではないが、ダウンリンク情報要素内に変更されなければならないE−RAB内に含まれるE−RABのうち、少なくとも1つのためにユーザプレーン経路変更を遂行できなかった場合に、MMEは解除されなければならないE−RABリスト情報要素内にスモールセル経路情報通知応答内にユーザプレーン経路変更を遂行できないE−RABを含まなければならない。
この場合、スモールセルは該当データ無線ベアラーを解除し、上記スモールセルは解除されなければならないリスト情報要素のE−RABで指示されるE−RABを完全に解除されたと見なす。
以後、上記マクロeNB1は上記SeNB(small cell)にE−RAB情報通知(E−RAB information notify)メッセージを転送する(S2205)。
上記E−RAB情報通知メッセージはE−RAB informationと関連した以下の情報を含むことができる。
1.アップリンクリストで変更されなければならないE−RAB(E−RAB to be changed in uplink list)
−E−RABs changed in uplink Item IEs:E−RAB ID、Transport Layer address、GTP−TEID
:EPCがUL TEIDなどを変更することに決定する場合に使われる。
2.解除されなければならないE−RABリスト(E−RAB to be Released List)
:EPCが少なくても1つのためにユーザプレーン経路スイッチを遂行できない場合に使われて、該当情報は他のE−RAB関連メッセージにより転送されることもできる。
上記他のE−RAB関連メッセージは、一例に、SeNB ModificationメッセージまたはSeNB Releaseメッセージでありうる。
上記E−RAB情報通知メッセージは、新たなメッセージ形態または既存の存在するメッセージ内の新たな情報要素として含まれて転送できる。
上記E−RAB情報通知メッセージは、図18のUse Case3では転送されないこともある。
スモールセルはアップリンクリストで変更されなければならないE−RABの通知に基づいて、各E−RABのためにTEID(Tunnel Endpoint Identifier)をアップデートする。
また、スモールセルは解除されなければならないリスト情報要素内のE−RABでの該当データ無線ベアラーを解除し、上記スモールセルは解除されなければならないリスト情報要素のE−RABで指示されるE−RABが完全に解除されたと見なす。
次に、上記Use Case1、即ち特定スモールセルで他のスモールセルにサービス移動時、サービスの経路変更問題を解決するための方法について図23を参照して説明する。
図23は、本発明で提案する異種ネットワーク環境における他のスモールセルにサービスの移動を遂行するための方法の一例を示す流れ図である。
S2301からS2309は、図19のS1901からS1909と同一であるので、具体的な説明は省略する。
S2309の以後、マクロeNB1はスモールセル1(または、SeNB1)にスモールセル1から端末に提供しているサービスの不活性のための指示情報を転送する(S2310)。
上記指示情報は、サービス不活性メッセージ、SeNB Release Requestメッセージ、またはサービス不活性メッセージ内の1つの情報要素でありうる。
または、上記指示情報はデータ転送要請(data forwarding request)メッセージまたはデータ転送要請情報要素のように他の独立的なメッセージまたは情報要素形態に転送できる。
または、上記指示情報はマクロeNB1により生成されるend Markerでありうる。
図23を参照すると、上記指示情報の一例として、スモールセル1のサービス不活性のためにサービス不活性(Service Deactivation)メッセージが転送されることを見ることができる。
以後、スモールセル1からスモールセル2にサービスの移動をサービングGWに知らせるために、S2311からS2315の手続が遂行される。S2311からS2315の手続は、図22のS2201からS2205と同一であるので、具体的な説明は省略する。
次に、上記Use Case2、即ちマクロeNBのサービスのうち、少なくとも1つのサービスがSeNBに移動する場合の経路変更問題を解決するための方法について図24を参照して説明する。
図24は、本発明で提案する異種ネットワーク環境におけるマクロ基地局からスモール基地局にサービスの移動を遂行するための方法の一例を示す流れ図である。
ステップS2401からS2406は、図20のステップS2001からS2006と同一であり、ステップS2408からS2412は図22のステップS2201からステップS2205と同一であるので、具体的な説明は省略する。
ステップS2406の以後、スモールセル2(または、SeNB2)はサービス要請に対する応答としてサービス要請ACKをマクロeNB1に転送する(S2407)。
上記サービス要請ACKは、前述したように、スモールセルでのサービス遂行のためにスモールセルを追加するための手続と関連したメッセージであって、スモールセル追加ACKまたはSeNB Addition Acknowledgeとして表現されることもできる。
また、上記サービス要請ACKはスモールセル2でスモールセル1から端末に提供するサービスを続いて提供するためにダウンリンクリストで変更されなければならないE−RAB関連情報を含む。
上記E−RAB関連情報はダウンリンク項目で変更されなければならないE−RABの情報要素に関するものであって、E−RABを識別する(示す)E−RAB ID、転送階層に対するアドレスを示すTransport Layer Address、またはGTP(General Packet Radio Service Tunnelling Protocol)−TEID(Tunnelling Endpoint Identifier)のうち、少なくとも1つを含むことができる。
ステップS2408で転送するスモールセル経路情報通知メッセージには、図22のステップS2201に含まれる情報と同一であるが、サービス変更の以後、サービスを提供するスモールセルのセルIDの代わりにマクロeNB1のセルIDが上記スモールセル経路情報通知メッセージに含まれる。
次に、上記Use Case3、即ちスモール基地局からマクロ基地局にサービスが移動する場合(または、マクロ基地局にサービスがまた戻る場合)の経路変更問題を解決するための方法について図25を参照して説明する。
図25は、本発明で提案する異種ネットワーク環境におけるスモール基地局からマクロ基地局にサービスの移動を遂行するための方法の一例を示す流れ図である。
ステップS2501からS2508は、図21のステップS2101からS2108と同一であり、ステップS2510からS2513は図22のステップS2201からS2204と同一であるので、具体的な説明は省略する。
S2508の以後、スモールセル1(または、SeNB1)はマクロeNB1にサービス不活性に対する応答として、スモールセルサービス終了を示すサービス不活性ACKを転送する(S2509)。上記サービス不活性ACKは必要な場合に限り転送できる。
以後、スモールセル1からマクロeNB1にサービスの移動をサービングGWに知らせるためにS2510からS2513の手続が遂行される。S2510からS2513の手続は図22のS2201からS2204手続と同一である。
ここで、ステップS2510で転送するスモールセル経路情報通知メッセージには図22のステップS2201に含まれる情報と同一であるが、サービス変更の以後、サービスを提供するスモールセルのセルIDの代わりにマクロeNB1のセルIDが上記スモールセル経路情報通知メッセージに含まれる。
図26は、本発明で提案する方法が具現できる無線装置を示す内部ブロック図である。
ここで、上記無線装置は基地局及び端末であり、その他にもMME、Serving GWなどでありうる。
基地局は、マクロ基地局及びスモール基地局を全て含む。
図26に示すように、基地局2610及び端末2620は、通信部(送受信部、RFユニット)2613、2623、プロセッサ2611、2621、及びメモリ2612、2622を含む。
その他にも、上記基地局及び端末は入力部及び出力部をさらに含むことができる。
上記通信部2613、2623、プロセッサ2611、2621、入力部、出力部、及びメモリ2612、2622は、本発明で提案する方法を遂行するために機能的に連結されている。
通信部(送受信部、またはRFユニット)2613、2623は、PHYプロトコル(Physical Layer Protocol)から作られた情報を受信すれば、受信した情報をRFスペクトル(Radio−Frequency Spectrum)に移して、フィルタリング(Filtering)、増幅(Amplification)などを遂行してアンテナに送信する。また、通信部はアンテナで受信されるRF信号(Radio Frequency Signal)をPHYプロトコルで処理可能な帯域に移して、フィルタリングを遂行する機能をする。
そして、通信部はこのような送信と受信機能を切換するためのスイッチ(Switch)機能も含むことができる。
プロセッサ2611、2621は本発明で提案された機能、過程及び/又は方法を具現する。無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサにより具現できる。
上記プロセッサは、制御部、controller、制御ユニット、コンピュータなどで表現されることもできる。
メモリ2612、2622はプロセッサと連結されて、スモールセル追加手続を遂行するためのプロトコルやパラメータを格納する。
プロセッサ2611、2621は、ASIC(application−specific integrated circuit)、他のチップセット、論理回路、及び/又はデータ処理装置を含むことができる。メモリは、ROM(read−only memory)、RAM(random access memory)、フラッシュメモリ、メモリカード、格納媒体、及び/又は他の格納装置を含むことができる。通信部は、無線信号を処理するためのベースバンド回路を含むことができる。実施形態がソフトウェアで具現される時、前述した技法は前述した機能を遂行するモジュール(過程、機能など)で具現できる。
モジュールはメモリに格納され、プロセッサにより実行できる。メモリはプロセッサの内部または外部にあることができ、よく知られた多様な手段によりプロセッサと連結できる。
出力部(ディスプレイ部、または表示部)はプロセッサにより制御され、キー入力部で発生するキー入力信号及びプロセッサからの各種情報信号と共に、上記プロセッサで出力される情報を出力する。
延いては、説明の便宜のために各図面を分けて説明したが、各図面に叙述されている実施形態を併合して新たな実施形態を具現するように設計することも可能である。そして、当業者の必要によって、以前に説明された実施形態を実行するためのプログラムが記録されているコンピュータにより読取可能な記録媒体を設計することも本発明の権利範囲に属する。
本発明に従う異種ネットワーク環境におけるサービスの移動は、上記したように説明された実施形態の構成と方法が限定されるように適用できるものでなく、上記実施形態は多様な変形がなされるように各実施形態の全部または一部が選択的に組合わせて構成されることもできる。
一方、本発明の異種ネットワーク環境におけるサービスの移動はネットワークデバイスに備えられたプロセッサが読み取ることができる記録媒体にプロセッサが読み取ることができるコードとして具現することが可能である。プロセッサが読み取ることができる記録媒体は、プロセッサにより読取できるデータが格納される全ての種類の記録装置を含む。プロセッサが読み取ることができる記録媒体の例には、ROM、RAM、CD−ROM、磁気テープ、フロッピー(登録商標)ディスク、光データ格納装置などがあり、またインターネットを介しての転送などのようなキャリアウェーブの形態に具現されることも含む。
また、プロセッサが読み取ることができる記録媒体はネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式によりプロセッサが読み取ることができるコードが格納及び実行できる。
本発明は異種ネットワーク(Heterogeneous Network:HN)における二重連結(dual connectivity:DC)動作を用いることにある。
10 端末
20 基地局

Claims (10)

  1. 無線通信システムにおける二重連結動作(dual connectivity operation)を行うための方法において、MME(Mobility Management Entity)により行われる前記方法は、
    ユーザ平面(User Plane:UP)経路アップデートと関連した制御メッセージを第1の基地局から受信するステップと、
    ベアラ修正(bearer modification)と関連したメッセージをサービングゲートウェイ(Serving Gateway:S−GW)と送受信するステップと、
    前記制御メッセージに対する応答メッセージを前記第1の基地局に送信するステップと、
    を含み、
    前記制御メッセージは、変更される少なくとも1つのE−RABを表すE−RAB IDフィールドまたは前記制御メッセージがユーザ平面経路アップデートに関する情報であることを前記MMEに知らせるための指示(indication)情報のうち、少なくとも1つを含み、
    前記応答メッセージは、前記制御メッセージに含まれたE−RAB IDフィールドのうち、変更される少なくとも1つのE−RABを表すE−RAB IDフィールドまたはキャンセルされる少なくとも1つのE−RABを含むE−RABリストのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記制御メッセージは、
    第2の基地局と端末との連結確立と関連した第1のメッセージ及び前記第1のメッセージに対する応答が前記第1の基地局と前記第2の基地局との間に送受信された後に、前記第1の基地局から受信されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記応答メッセージは、前記制御メッセージに含まれたE−RABフィールドのうち、変更に失敗した少なくとも1つのE−RABを含むE−RABリストをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記第1のメッセージに対する応答は、E−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)を表すE−RAB IDフィールドを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 前記制御メッセージは、スモールセル経路情報通知(Small CellPath Information Notify)メッセージまたはE−RAB修正指示(Modification Indication)メッセージであり、及び
    前記応答メッセージは、スモールセル経路情報通知応答(Small Cell Path Information Notify Response)メッセージまたはE−RAB修正確認(Modification Confirm)メッセージであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記第1のメッセージは、サービス要請(Service Request)メッセージまたはSeNB(Secondary eNB)追加要請(Addition Request)メッセージであり、
    前記第1のメッセージに対する応答は、サービス要請(Service Request)ACKまたはSeNB追加(Addition)ACKであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  7. 異種ネットワーク(Heterogeneous Network)で動作する無線装置において、前記無線装置は、
    外部と無線信号を送信及び/又は受信する通信部と、
    前記通信部と機能的に結合されているプロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサは、
    ユーザ平面(User Plane:UP)経路アップデートと関連した制御メッセージを第1の基地局から受信し、
    ベアラ修正(bearer modification)と関連したメッセージをサービングゲートウェイ(Serving Gateway:S−GW)と送受信し、及び
    前記制御メッセージに対する応答メッセージを前記第1の基地局に送信するように制御し、
    前記制御メッセージは、変更される少なくとも1つのE−RABを表すE−RAB IDフィールドまたは前記制御メッセージがユーザ平面経路アップデートに関する情報であることを前記MMEに知らせるための指示(indication)情報のうち、少なくとも1つを含み、
    前記応答メッセージは、前記制御メッセージに含まれたE−RAB IDフィールドのうち、変更される少なくとも1つのE−RABを表すE−RAB IDフィールドまたはキャンセルされる少なくとも1つのE−RABを含むE−RABリストのうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする無線装置。
  8. 前記制御メッセージは、
    第2の基地局と端末との連結確立と関連した第1のメッセージ及び前記第1のメッセージに対する応答が前記第1の基地局と前記第2の基地局との間に送受信された後に、前記第1の基地局から受信されることを特徴とする請求項7に記載の無線装置。
  9. 前記応答メッセージは、前記制御メッセージに含まれたE−RABフィールドのうち、変更に失敗した少なくとも1つのE−RABを含むE−RABリストをさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の無線装置。
  10. 前記第1のメッセージに対する応答は、E−RAB(E−UTRAN Radio Access Bearer)を表すE−RAB IDフィールドを含むことを特徴とする請求項9に記載の無線装置。
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