JP6488238B2 - 移動通信システム、無線通信装置、ネットワーク装置、及び無線端末 - Google Patents

移動通信システム、無線通信装置、ネットワーク装置、及び無線端末 Download PDF

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Description

本発明は、D2D通信をサポートする移動通信システム、当該移動通信システムにおいて用いられる無線通信装置、ネットワーク装置、及び無線端末に関する。
移動通信システムの標準化プロジェクトである3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、リリース12以降の新機能として、端末間(Device to Device:D2D)通信の導入が検討されている(非特許文献1参照)。
D2D通信では、近接する複数の無線端末がセルラ通信ネットワークを介さずに直接的な端末間通信を行う。一方、移動通信システムの通常の通信であるセルラ通信では、無線端末がセルラ通信ネットワークを介して通信を行う。D2D通信は、セルラ通信に比べて、無線端末の消費電力の削減及びセルラ通信ネットワークのトラフィック負荷の削減が期待できる。
3GPP技術報告書 「TR 22.803 V12.2.0」 2013年6月
しかしながら、D2D通信は、近接する無線端末間でのみ利用可能であって、その用途(ユースケース)が限定されている。
従って、D2D通信によりセルラ通信ネットワークのトラフィック負荷を削減することは、実際には困難であると考えられる。
そこで、本発明は、D2D通信を活用してセルラ通信ネットワークのトラフィック負荷を削減可能とすることを目的とする。
第1の特徴に係る移動通信システムは、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする。前記移動通信システムは、セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う無線通信装置を備える。前記無線通信装置は、前記第1の接続とは異なる第2の接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部である。前記セルラ通信ネットワークは、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合を変更するネットワーク装置を備える。
第2の特徴に係る無線通信装置は、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う。前記無線通信装置は、前記第1の接続とは異なる第2の接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部であり、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合が変更される。
第3の特徴に係るネットワーク装置は、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルラ通信ネットワークに設けられる。前記ネットワーク装置は、セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う無線通信装置に対して、前記D2D通信のための無線リソースを割り当てる制御部を備える。前記D2D通信は、前記第1の接続とは異なる第2の接続を介して前記無線通信装置が受信する下りリンクユーザデータを、前記無線通信装置から前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行うために使用される。前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部である。前記制御部は、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合を変更する。
第4の特徴に係る移動通信システムは、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする。前記移動通信システムは、基地局から第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う、移動可能な無線端末を備える。前記無線端末は、前記第1の制御信号を受信した際の前記基地局との接続とは異なる、末端での接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。
第5の特徴に係る無線端末は、基地局から第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との直接的な端末間通信であるD2D通信を行う、移動可能な無線端末である。前記無線端末は、前記第1の制御信号を受信した際の前記基地局との接続とは異なる、末端での接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。
実施形態に係るLTEシステムの構成図である。 実施形態に係るUEのブロック図である。 実施形態に係るeNBのブロック図である。 実施形態に係る無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。 実施形態に係る無線フレームの構成図である。 実施形態に係る動作を説明するための図である。 実施形態に係る動作具体例を示すシーケンス図である。 実施形態の変更例に係る動作を説明するための図である。 実施形態の変更例に係る動作を示すシーケンス図である。
[実施形態の概要]
実施形態に係る移動通信システムは、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする。前記移動通信システムは、セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う無線通信装置を備える。前記無線通信装置は、前記第1の接続とは異なる第2の接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部である。前記セルラ通信ネットワークは、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合を変更するネットワーク装置を備える。
実施形態では、前記制御部は、前記D2Dデータ中継時において、前記近傍無線端末から受信した上りリンクユーザデータを、前記第2の接続を介して送信する。
実施形態では、前記第1の制御信号は、前記D2D無線リソースの中から前記無線通信装置に割り当てる無線リソースを示す割り当て情報を含む。
実施形態では、前記無線通信装置は、前記第1の接続を介して前記ネットワーク装置に第2の制御信号を送信する。前記ネットワーク装置は、前記第2の制御信号の受信に応じて、前記割り当て情報を含んだ前記第1の制御信号を前記無線通信装置に送信する。前記第2の制御信号は、前記D2D通信のための無線リソースの割り当てを要求するD2Dスケジューリング要求、又は、前記D2D通信における送信待ちのユーザデータ量を示すD2Dバッファ状態報告を含む。
実施形態では、前記移動通信システムがFDD通信システムである場合に、前記上りリンク無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク周波数帯である。
実施形態では、前記ネットワーク装置は、前記セルラ通信ネットワークにおける負荷状況、前記D2D通信を行う無線通信装置の数、のうち少なくとも1つに基づいて、前記上りリンク無線リソースにおける前記D2D無線リソースの量を変更する。
実施形態では、前記セルラ通信ネットワークは、無線アクセスネットワーク及びコアネットワークを含む。前記無線アクセスネットワークは、基地局を含み、前記コアネットワークは、サービングゲートウェイを含む。前記制御部は、前記無線通信装置と前記サービングゲートウェイとの間に、又は、前記無線通信装置と前記基地局との間に、前記ユーザデータを転送するための論理的な通信路を確立する。
実施形態では、前記制御部は、前記D2Dデータ中継を開始するよりも前において、前記無線通信装置と関連付けられた装置情報、前記無線通信装置のユーザと関連付けられたユーザ情報、のうち少なくとも1つに基づいて、前記D2Dデータ中継の可否に関する通知情報を前記ネットワーク装置に送信する。
実施形態では、前記装置情報は、前記第2の接続に関する接続状況、電源に対する前記無線通信装置の接続状況、前記無線通信装置のバッテリ残量、前記無線通信装置の移動状況、のうち少なくとも1つである。
実施形態では、前記ユーザ情報は、前記D2Dデータ中継に対する同意情報、手動操作による前記D2Dデータ中継のオン/オフ状況、のうち少なくとも1つである。
実施形態では、前記通知情報を受信した前記ネットワーク装置は、前記通知情報に基づいて、前記近傍無線端末のデータパスを、前記セルラ通信ネットワークを経由する第1のデータパスから前記無線通信装置を経由する第2のデータパスへ切り替えるか否かを判断する。
実施形態では、前記データパスを切り替えると判断した前記ネットワーク装置は、前記D2D通信のための発見処理を開始させるための設定情報を前記無線通信装置及び前記近傍無線端末のうち少なくとも一方に送信する。
実施形態では、前記制御部は、前記D2D通信のための発見処理において発見用信号を送信する。前記発見用信号は、前記D2Dデータ中継が可能であることを示す情報を含む。
実施形態に係る無線通信装置は、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う。前記無線通信装置は、前記第1の接続とは異なる第2の接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部であり、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合が変更される。
実施形態に係るネットワーク装置は、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルラ通信ネットワークに設けられる。前記ネットワーク装置は、セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う無線通信装置に対して、前記D2D通信のための無線リソースを割り当てる制御部を備える。前記D2D通信は、前記第1の接続とは異なる第2の接続を介して前記無線通信装置が受信する下りリンクユーザデータを、前記無線通信装置から前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行うために使用される。前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部である。前記制御部は、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合を変更する。
実施形態に係る移動通信システムは、直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする。前記移動通信システムは、基地局から第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う、移動可能な無線端末を備える。前記無線端末は、前記第1の制御信号を受信した際の前記基地局との接続とは異なる、末端での接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。
実施形態では、前記末端での接続とは、前記無線端末と、当該無線端末と直接的に接続されている装置との間の接続である。
実施形態では、前記ネットワークインターフェイスは、前記直接的に接続する装置を変更可能である。
実施形態では、前記末端での接続とは、無線による接続である。
実施形態では、前記末端での接続とは、前記基地局とは異なる基地局との接続である。
実施形態では、前記無線端末は、前記ネットワークインターフェイスによって前記末端での接続を確立した場合、前記D2Dデータ中継を行うことが可能であることを示す通知情報を送信する。
実施形態に係る無線端末は、基地局から第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との直接的な端末間通信であるD2D通信を行う、移動可能な無線端末である。前記無線端末は、前記第1の制御信号を受信した際の前記基地局との接続とは異なる、末端での接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有する。
[実施形態]
以下において、本発明をLTEシステムに適用する場合の実施形態を説明する。
(システム構成)
図1は、実施形態に係る移動通信システムの構成図である。図1に示すように、実施形態に係る移動通信システムは、UE(User Equipment)100、E−UTRAN(Evolved−UMTS Terrestrial Radio Access Network)10、及びEPC(Evolved Packet Core)20を備える。
UE100は、無線端末に相当する。UE100は、移動可能な無線通信装置であり、接続先のセル(サービングセル)との無線通信を行う。UE100の構成については後述する。
E−UTRAN10は、無線アクセスネットワークに相当する。E−UTRAN10は、eNB200(evolved Node−B)を含む。eNB200は、基地局に相当する。eNB200は、X2インターフェイスを介して相互に接続される。eNB200の構成については後述する。
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。eNB200は、無線リソース管理(RRM)機能、ユーザデータのルーティング機能、モビリティ制御・スケジューリングのための測定制御機能などを有する。「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。
EPC20は、コアネットワークに相当する。EPC20は、MME(Mobility Management Entity)/S−GW(Serving−Gateway)300を含む。MMEは、UE100に対する各種モビリティ制御などを行う。S−GWは、ユーザデータの転送制御を行う。MME/S−GW300は、S1インターフェイスを介してeNB200と接続される。
実施形態では、E−UTRAN10(無線アクセスネットワーク)及びEPC20(コアネットワーク)によりセルラ通信ネットワークが構成される。
図2は、UE100のブロック図である。図2に示すように、UE100は、複数のアンテナ101、無線送受信機110、ユーザインターフェイス120、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機130、バッテリ140、メモリ150、プロセッサ160、及びネットワークインターフェイス170を備える。メモリ150及びプロセッサ160は、UE100の制御部を構成する。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及び無線送受信機110は、無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機110は、プロセッサ160が出力するベースバンド信号(送信信号)を無線信号に変換してアンテナ101から送信する。また、無線送受信機110は、アンテナ101が受信する無線信号をベースバンド信号(受信信号)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、及び各種ボタンなどを含む。ユーザインターフェイス120は、ユーザからの操作を受け付けて、該操作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の地理的な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により実行されるプログラム、及びプロセッサ160による処理に使用される情報を記憶する。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・復号など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(Central Processing Unit)と、を含む。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。
ネットワークインターフェイス170は、セルラ通信ネットワークとは異なる所定ネットワーク(所定装置)と有線又は無線により接続される。実施形態では、ネットワークインターフェイス170が接続するネットワークは、有線通信ネットワークである。有線通信ネットワークは、光回線ネットワーク、イーサネット(登録商標)回線ネットワーク、CATV回線ネットワーク、若しくは電話回線ネットワーク、又はこれらの組み合わせである。
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、無線送受信機210、ネットワークインターフェイス220、メモリ230、及びプロセッサ240を備える。メモリ230及びプロセッサ240は、eNB200の制御部を構成する。
アンテナ201及び無線送受信機210は、無線信号の送受信に用いられる。無線送受信機210は、プロセッサ240が出力するベースバンド信号(送信信号)を無線信号に変換してアンテナ201から送信する。また、無線送受信機210は、アンテナ201が受信する無線信号をベースバンド信号(受信信号)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、X2インターフェイスを介して隣接eNB200と接続され、S1インターフェイスを介してMME/S−GW300と接続される。ネットワークインターフェイス220は、X2インターフェイス上で行う通信及びS1インターフェイス上で行う通信に用いられる。
メモリ230は、プロセッサ240により実行されるプログラム、及びプロセッサ240による処理に使用される情報を記憶する。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・復号など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、を含む。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、移動通信システムにおける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4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)層を含む。第3層は、RRC(Radio Resource Control)層を含む。
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、及びハイブリッド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)、UE100への割当リソースブロックを決定(スケジューリング)するケジューラを含む。
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はコネクティッド状態であり、そうでない場合、UE100は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。
図5は、移動通信システムで使用される無線フレームの構成図である。移動通信システムは、下りリンク(DL)にはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、上りリンク(UL)にはSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)がそれぞれ適用される。複信方式としては、FDD(Frequency Division Duplex)又はTDD(Time Division Duplex)が適用されるが、実施形態では主としてFDDを想定する。
図5に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ10個のサブフレームで構成される。各サブフレームは、時間方向に並ぶ2個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは1msであり、各スロットの長さは0.5msである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック(RB)を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。各リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。1つのサブキャリア及び1つのシンボルによりリソースエレメントが構成される。
UE100に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはリソースブロックにより構成され、時間リソースはサブフレーム(又はスロット)により構成される。
下りリンクにおいて、各サブフレームの先頭数シンボルの区間は、主に下りリンク制御信号を伝送するための物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)として使用される領域である。また、各サブフレームの残りの部分は、主に下りリンクユーザデータを伝送するための物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)として使用できる領域である。
上りリンクにおいて、各サブフレームにおける周波数方向の両端部は、主に上りリンク制御信号を伝送するための物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)として使用される領域である。各サブフレームにおける残りの部分は、主に上りリンクユーザデータを伝送するための物理上りリンク共有チャネル(PUSCH)として使用できる領域である。
(D2D通信)
実施形態に係る移動通信システムは、直接的な端末間通信(UE間通信)であるD2D通信をサポートする。ここでは、D2D通信を、移動通信システムの通常の通信であるセルラ通信と比較して説明する。
セルラ通信は、データパスがセルラ通信ネットワーク(E−UTRAN10、EPC20)を経由する通信形態である。データパスとは、ユーザデータの伝送経路である。
これに対し、D2D通信は、UE間に設定されるデータパスがネットワークを経由しない通信形態である。相互に近接する複数のUE100は、低送信電力で直接的にユーザデータを送受信する。近接するUE間で無線通信を行うことから、高速な通信が実現可能である。
実施形態では、D2D通信には、移動通信システムに割り当てられた上りリンク周波数帯の少なくとも一部が利用される。また、D2D通信とセルラ通信との間の干渉を回避するために、移動通信システムに割り当てられた上りリンク周波数帯において、D2D通信に割り当て可能な無線リソース(D2D無線リソース)は、セルラ上りリンク通信に割り当て可能な無線リソースとは別に確保される。D2D無線リソースは、D2Dリソースプールと称されてもよい。
D2D通信を可能とするために、UE100は、近傍UEを探索する端末発見処理(Discovery処理)を行ってもよい。Discovery処理は、近傍UEとの同期を確立した上で、近傍UEを識別(発見)する処理である。Discovery処理においては、近傍UEとの同期を確立するための同期信号が送受信される。また、Discovery処理においては、近傍UEを識別(発見)するための発見用信号(Discovery信号)が送受信されてもよい。
(実施形態に係る動作)
図6は、実施形態に係る動作を説明するための図である。図6に示すように、実施形態に係る移動通信システムでは、セルラ通信ネットワーク(E−UTRAN10、EPC20)に加えて、セルラ通信ネットワークとは異なる有線通信ネットワーク40を利用する。
有線通信ネットワーク40は、インターネット30と接続されている。また、インターネット30には、EPC20も接続されている。さらに、インターネット30には、アプリケーションサーバ31が接続されている。アプリケーションサーバ31は、例えばWebサーバ又は映像配信サーバなどである。
eNB200は、セルを管理する。eNB200のセル内にUE100−1及びUE100−2が在圏している。UE100−1及びUE100−2は、相互に近接しており、D2D通信を行う。なお、以下において、UE100−1及びUE100−2を特に区別しない場合には、単にUE100と表記する。
また、UE100は、eNB200とのRRC接続を確立しており、制御信号をeNB200と送受信する。制御信号は、eNB200からUE100に送信される第1の制御信号(下りリンク制御信号)と、UE100からeNB200に送信される第2の制御信号(上りリンク制御信号)と、を含む。なお、実施形態では、UE100がコネクティッド状態であることを想定しているが、UE100はアイドル状態であってもよい。また、実施形態では、第1の制御信号がUE個別に送信されるユニキャスト信号であることを想定しているが、第1の制御信号はブロードキャスト信号(システム情報)であってもよい。UE100とeNB200との間の接続を適宜「第1の接続」という。UE100がコネクティッド状態である場合、第1の接続は、RRC接続であってもよい。UE100がアイドル状態である場合、第1の接続は、RRC層よりも下位層における接続であってもよい。
UE100−1は、第1の接続を介してeNB200から第1の制御信号を受信し、第1の制御信号に基づいてUE100−2とのD2D通信を行う。UE100−2は、eNB200から第1の制御信号を受信し、第1の制御信号に基づいてUE100−1とのD2D通信を行う。
UE100−1は、有線通信ネットワーク40と接続されている。UE100と有線通信ネットワーク40との間の接続を適宜「第2の接続(末端での接続)」という。第2の接続(末端での接続)は、UE100と、UE100と直接的に接続されている装置との間の接続である。実施形態において、UE100と直接的に接続されている装置とは、有線通信ネットワーク40(具体的には、有線通信ネットワーク40に含まれるルータ等)である。
UE100−1は、第2の接続を介して、UE100−2宛てのユーザデータ(下りリンクユーザデータ)を有線通信ネットワーク40から受信する。実施形態では、UE100−2宛てのユーザデータは、アプリケーションサーバ31から送信され、EPC20及び有線通信ネットワーク40を経由して、UE100−2により受信される。
UE100−1は、有線通信ネットワーク40から受信したユーザデータを、D2D通信によりUE100−2に送信するD2Dデータ中継を行う。UE100−2は、UE100−1から送信されるユーザデータを受信する。このようにして、UE100−2のアプリケーションは、アプリケーションサーバ31から配信されるデータ(ユーザデータ)を取得する。当該ユーザデータは、映像データなどの大容量データであり得る。このような大容量データをUE100−1からUE100−2に送信することにより、大容量データをeNB200から送信する場合に比べて、セルラ通信ネットワークのトラフィック負荷(特に、セルラ下りリンク無線リソースの消費量)を大幅に削減可能とすることができる。
UE100−1は、D2Dデータ中継時において、UE100−2から受信したユーザデータ(上りリンクユーザデータ)を、第2の接続を介して有線通信ネットワーク40に送信する。よって、当該ユーザデータをUE100−2からeNB200に送信する場合に比べて、セルラ通信ネットワークのトラフィック負荷(特に、セルラ上りリンク無線リソースの消費量)を削減可能とすることができる。
第1の制御信号は、D2D通信に割り当てる無線リソースを示す割り当て情報(以下、「D2D割り当て情報」という)を含む。UE100は、D2D割り当て情報により示される無線リソースを使用してD2D通信を行う。
実施形態では、D2D通信のリソース割り当てが動的に行われるケースを想定する。例えば、D2D割り当て情報は、PDCCH上でeNB200からUE100に送信される。また、UE100は、第1の接続を介してeNB200に対して第2の制御信号を送信する。eNB200は、第2の制御信号の受信に応じて、D2D割り当て情報を含んだ第1の制御信号をUE100に送信する。
第2の制御信号は、D2D通信のための無線リソースの割り当てを要求するD2Dスケジューリング要求(SR:Scheduling Request)を含む。これにより、eNB200は、必要に応じてD2D通信に無線リソースを割り当てることができる。或いは、第2の制御信号は、D2D通信における送信待ちのユーザデータ量を示すD2Dバッファ状態報告(BSR:Buffer Status Report)を含む。これにより、eNB200は、必要な量の無線リソースをD2D通信に割り当てることができる。
上述したように、D2D通信に割り当て可能な無線リソース(D2D無線リソース)は、移動通信システムに割り当てられた上りリンク周波数帯の少なくとも一部である。上りリンク周波数帯は、下りリンク周波数帯に比べてリソース逼迫度が低いケースが多いため、上りリンク周波数帯をD2D通信(D2Dデータ中継)に利用することにより、上りリンク周波数帯の有効活用を図ることができる。
eNB200は、自身の負荷状況、自セル内でD2D通信を行うUE100の数、自セル内でD2Dデータ中継能力を有するUE100の数、後述する通知情報、上述した第2の制御信号の状況(上述したSRの数、上述したBSRが示す総データ量)のうち少なくとも1つに基づいて、上りリンク周波数帯においてD2D通信に割り当て可能な無線リソースが占める割合を変更する。「上りリンク周波数帯においてD2D通信に割り当て可能な無線リソースが占める割合」とは、上りリンク周波数帯に含まれる時間リソース(例えば、複数のサブフレーム)のうちD2D通信に割り当て可能な時間リソースが占める割合であってもよいし、上りリンク周波数帯に含まれる周波数リソース(例えば、複数のリソースブロック)のうちD2D通信に割り当て可能な周波数リソースが占める割合であってもよい。また、D2D通信に割り当て可能な無線リソースとは、D2D通信専用に確保された無線リソースであってもよいし、セルラ通信と共用される無線リソースであってもよい。
例えば、eNB200は、自身の負荷が所定レベルよりも高いこと、自セル内でD2D通信を行うUE100の数が所定数よりも多いこと、の少なくとも1つに応じて、上りリンク周波数帯においてD2D通信に割り当て可能な無線リソースが占める割合を増やす。なお、eNB200の負荷状況とは、セルラ無線リソースの使用率、又はセルラ通信を行うUE数などである。このように上りリンク周波数帯においてD2D通信に割り当て可能な無線リソースが占める割合を最適化することにより、上りリンク周波数帯の更なる有効活用を図ることができる。
実施形態では、UE100−1は、D2D通信(D2Dデータ中継)を開始するよりも前において、UE100−1と関連付けられた装置情報、UE100−1のユーザと関連付けられたユーザ情報、のうち少なくとも1つに基づいて、D2Dデータ中継の可否に関する通知情報をeNB200に送信する。装置情報は、有線通信ネットワーク40に対するUE100−1の接続状況、電源に対するUE100−1の接続状況、UE100−1のバッテリ残量、UE100−1の移動状況、D2Dデータ中継能力の有無のうち少なくとも1つである。UE100−1は、装置情報を保持しており、必要に応じて更新する。ユーザ情報は、D2Dデータ中継に対する同意情報、手動操作によるD2Dデータ中継のオン/オフ状況、のうち少なくとも1つである。
通知情報を受信したeNB200は、当該通知情報に基づいて、UE100−1に対してD2D通信(D2Dデータ中継)を開始させるべきか否かを判断する。実施形態では、eNB200は、UE100−2のデータパスを、eNB200を経由する第1のデータパスからUE100−1を経由する第2のデータパスへ切り替えるか否かを判断する。
実施形態では、通知情報は、D2Dデータ中継が可能であることを示す情報である。この場合、通知情報を送信するか否かをUE100−1において判断する。例えば、UE100−1は、有線通信ネットワーク40にUE100−1が接続したこと、電源にUE100−1が接続したこと、UE100−1のバッテリ残量が多いこと、UE100−1が停止中であること、の少なくとも1つに応じて、通知情報を送信すると判断する。これに対し、有線通信ネットワーク40にUE100−1が接続していないこと、電源にUE100−1が接続していないこと、UE100−1のバッテリ残量が少ないこと、UE100−1が移動中であること、の少なくとも1つに応じて、通知情報を送信しないと判断する。さらに、UE100−1は、D2Dデータ中継に対するユーザの同意があること、手動操作によりD2Dデータ中継がオンに設定されたこと、の少なくとも1つに応じて、通知情報を送信すると判断する。これに対し、D2Dデータ中継に対するユーザの同意がないこと、手動操作によりD2Dデータ中継がオフに設定されていること、の少なくとも1つに応じて、通知情報を送信しないと判断する。通知情報は、UE100−1の識別情報(例えば、C−RNTI又はIMSI)を含む。
或いは、上記のような判断をeNB200側で行うようにしてもよい。この場合、通知情報は、装置情報及び/又はユーザ情報を含む情報である。例えば、eNB200は、有線通信ネットワーク40にUE100−1が接続したこと、電源にUE100−1が接続したこと、UE100−1のバッテリ残量が多いこと、UE100−1が停止中であること、の少なくとも1つに応じて、データパスを切り替えると判断する。これに対し、有線通信ネットワーク40にUE100−1が接続していないこと、電源にUE100−1が接続していないこと、UE100−1のバッテリ残量が少ないこと、UE100−1が移動中であること、の少なくとも1つに応じて、データパスを切り替えないと判断する。さらに、eNB200は、D2Dデータ中継に対するユーザの同意があること、手動操作によりD2Dデータ中継がオンに設定されたこと、の少なくとも1つに応じて、データパスを切り替えると判断する。これに対し、D2Dデータ中継に対するユーザの同意がないこと、手動操作によりD2Dデータ中継がオフに設定されていること、の少なくとも1つに応じて、データパスを切り替えないと判断する。
eNB200は、データパスを切り替えると判断した場合に、Discovery処理を開始させるための設定情報をUE100−1及びUE100−2のうち少なくとも一方に送信する。当該設定情報は、Discovery信号の送信に使用すべき無線リソース、Discovery信号の信号系列、Discovery信号の送信電力、のうち少なくとも1つの設定パラメータを含む。当該設定情報は、D2Dデータ中継が可能であることを示す情報をDiscovery信号に含めるよう設定する設定パラメータを含んでもよい。UE100−1は、当該設定情報の受信に応じて、Discovery信号を送信する。UE100−1が送信するDiscovery信号は、D2Dデータ中継が可能であることを示す情報を含む。これにより、当該Discovery信号を受信したUE100−2は、UE100−1がD2Dデータ中継可能であることを把握することができる。
(動作具体例)
図7は、実施形態に係る動作具体例を示すシーケンス図である。
図7に示すように、ステップS101において、UE100−2は、eNB200とのRRC接続を確立する。すなわち、UE100−2は、eNB200との制御信号を送受信するための制御プレーン接続(制御無線ベアラ)を確立する。
ステップS102において、UE100−1は、eNB200とのRRC接続を確立する。すなわち、UE100−1は、eNB200との制御信号を送受信するための制御プレーン接続(制御無線ベアラ)を確立する。
ステップS103において、UE100−2は、セルラ通信ネットワークを介したセルラ通信を利用して、アプリケーションサーバ31とのデータ送受信を行う。具体的には、UE100−1とアプリケーションサーバ31との間に第1のデータパスが設定されており、当該第1のデータパスは、UE100−2とeNB200との間のユーザプレーン接続(データ無線ベアラ)と、eNB200とEPC20(S−GW300)との間に確立されたS1接続(S1−Uベアラ)と、を含む。UE100−2が送信するユーザデータは、当該第1のデータパス上でアプリケーションサーバ31に転送される。また、アプリケーションサーバ31が送信するユーザデータは、当該第1のデータパス上でUE100−2に転送される。
ステップS104において、UE100−1は、有線通信ネットワーク40と接続される。実施形態では、UE100−1を所持するユーザがUE100−1を有線通信ネットワーク40に接続するケースを想定している。
ステップS105において、UE100−1は、D2Dデータ中継が可能であることを示す通知情報(Available Indication)をeNB200に送信してもよい。なお、UE100−1は、eNB200からの問い合わせに対応する応答として、通知情報をeNB200に送信してもよい。「eNB200からの問い合わせ」は、ブロードキャスト(例えば、SIB)で送信されてもよいし、ユニキャスト(例えば、個別RRCシグナリング)で送信されてもよい。ブロードキャストの場合、eNB200は、D2Dデータ中継が可能であるかを問い合わせるフラグを含むSIBを送信してもよい。そして、D2Dデータ中継が可能なUE100−1は、当該SIBを受信した後、RRC接続確立メッセージ又はRRC再設定完了メッセージに通知情報を含めて送信する。ユニキャストの場合、eNB200は、D2Dデータ中継の機能を有するか否かを示すUE能力情報をUE100−1から受信し、当該UE能力情報に基づいて、D2Dデータ中継の機能を有するUE100−1(候補UE)を特定し、特定したUE100−1に個別に問い合わせてもよい。eNB200は、当該通知情報に基づいて、UE100−2のデータパスを切り替えると判断し、UE100−2のデータパスを切り替えるための制御を開始する。
ステップS106において、eNB200は、Discovery処理を開始させるための設定情報(Proximity Detection Config.)をUE100−1に送信してもよい。加えて、eNB200は、設定情報(Proximity Detection Config.)をUE100−2にも送信してもよい。
ステップS107において、UE100−1は、当該設定情報の受信に応じて、Discovery信号を送信する。UE100−1は、Discovery信号の送信開始とともに、同期確立のためのD2D同期信号の送信を開始してもよい。UE100−1が送信するDiscovery信号は、D2Dデータ中継が可能であることを示す情報を含んでもよい。UE100−1からのDiscovery信号を受信したUE100−2は、応答信号をUE100−1に送信する。UE100−1は、当該応答信号に基づいて、近傍UEであるUE100−2を発見する。
ステップS108において、UE100−2を発見したUE100−1は、発見したUE100−2に関する報告をeNB200に送信する。
ステップS109において、eNB200は、当該報告に基づいて、UE100−2のデータパスを、eNB200を経由する第1のデータパスからUE100−1を経由する第2のデータパスへ切り替えることを決定する。このような切り替えにより、eNB200の負荷軽減(オフロード)が図られる。
なお、ステップS107乃至S109の処理は、次のように変更可能である。具体的には、UE100−1及びUE100−2のそれぞれは、D2D同期信号を受信し、当該受信したD2D同期信号に関する報告をeNB200に送信し、eNB200が当該報告及び現在の通信状況に基づいて、ステップS109における判断を行う。この場合、ステップS108を省略可能である。
ステップS110において、eNB200は、D2Dデータ中継の実施要求(Offloading request)をUE100−1に送信する。eNB200は、当該実施要求(Offloading request)と共に、該当するE−RAB(ベアラ)のTEID(S−GW ID)、ベアラタイプ(分割ベアラ、非分割ベアラ)等を送信してもよい。
ステップS111において、UE100−1は、当該実施要求を承諾するか否かを判断する。ここでは、UE100−1が、当該実施要求を承諾すると判断したと仮定して説明を進める。
ステップS112において、UE100−1は、当該実施要求を承諾することを示す肯定応答(Offloading ACK)をeNB200に送信する。肯定応答(Offloading ACK)は、UE100−2に対する新たな設定情報(reconfiguration情報)を含んでもよい。この場合、当該設定情報は、D2D経由(のベアラ)であることを示す情報を含んでもよい。
なお、ステップS110乃至S112の処理は、UE100−1における判断を不要とするように、次のように変更可能である。具体的には、ステップS110において、eNB200は、D2Dデータ中継を実施させるためのRRC Connection ReconfigurationメッセージをUE100−1に送信する。UE100−1は、ステップS111の判断を行うことなく、RRC Connection Reconfiguration CompleteメッセージをeNB200に送信する。
ステップS113において、eNB200は、当該肯定応答(又はRRC Connection Reconfiguration Completeメッセージ)に応じて、UE100−2に対するデータ転送状況を示す通知(SN Status Transfer)をUE100−1に送信する。
ステップS114において、eNB200は、UE100−2に対する未送信データをUE100−1に転送(Data Forwarding)する。
ステップS115において、eNB200は、eNB200からUE100−1へのデータパス切り替えを要求する切り替え要求(Path switch request)をEPC20に送信する。切り替え要求は、特定のベアラに関するデータパスの切り替えを要求するものであってもよい。eNB200は、当該切り替え要求に応じて、eNB200からUE100−1へデータパスを切り替える制御を行う。
ステップS116において、UE100−1とアプリケーションサーバ31との間に第2のデータパスが設定される。当該第2のデータパスは、UE100−1とUE100−2との間のユーザプレーン接続(データ無線ベアラ)と、UE100−1とEPC20との間に確立されたS1接続(S1−Uベアラ)又はGTP−Uトンネリング接続と、を含む。
ステップS117において、EPC20は、切り替え要求(Path switch request)に対する肯定応答(Path switch ACK)をeNB200に送信する。
ステップS118において、アプリケーションサーバ31は、UE100−2宛てのユーザデータをEPC20に送信する。
ステップS119において、EPC20は、UE100−2宛てのユーザデータをUE100−1に転送する。
ステップS120において、UE100−1は、UE100−2宛てのユーザデータの受信に応じて、D2Dスケジューリング要求(Scheduling Request)をeNB200に送信する。
ステップS121において、eNB200は、当該D2Dスケジューリング要求に応じて、D2D通信に割り当て可能な無線リソースの中から、UE100−1及びUE100−2のD2D通信のために割り当てる無線リソースを決定(スケジューリング)する。
ステップS122において、eNB200は、D2D割り当て情報を含んだD2D送信許可(D2D Tx grant)をUE100−1に送信する。
ステップS123において、eNB200は、D2D割り当て情報を含んだD2D受信割り当て(D2D Rx assignment)をUE100−2に送信してもよい。或いは、eNB200は、D2D受信に割り当て可能な無線リソース(D2D受信リソースプール)の情報をUE100−2に送信してもよい。
ステップS124において、UE100−1は、eNB200から割り当てられた無線リソースを使用して、UE100−2宛てのユーザデータをUE100−2に送信する。UE100−2は、eNB200から割り当てられた無線リソースを使用して、自身宛てのユーザデータをUE100−1から受信する。このように、UE100−2は、D2D通信(D2Dデータ中継)を利用して、アプリケーションサーバ31からのデータ受信を行う。
(実施形態のまとめ)
上述したように、UE100−1は、有線通信ネットワーク40から受信したユーザデータを、D2D通信によりUE100−2に送信するD2Dデータ中継を行う。UE100−2は、UE100−1から送信されるユーザデータを受信する。当該ユーザデータは、映像データなどの大容量データであり得る。このような大容量データをUE100−1からUE100−2に送信することにより、大容量データをeNB200から送信する場合に比べて、セルラ通信ネットワークのトラフィック負荷(特に、セルラ下りリンク無線リソースの消費量)を大幅に削減可能とすることができる。
[変更例]
上述した実施形態では、UE100−1とEPC20との間に、ユーザデータを転送するための論理的な通信路(S1−Uインターフェイス)を設定していた。これに対し、実施形態の変更例では、UE100−1とeNB200との間に、ユーザデータを転送するための論理的な通信路(Xn−Uインターフェイス又はX2−Uインターフェイス)を確立する。
図8は、実施形態の変更例に係る動作を説明するための図である。図8に示すように、UE100−1とeNB200との間に、ユーザデータを転送するための論理的な通信路(Xn−Uインターフェイス)が確立されている。UE100−2宛てのユーザデータは、アプリケーションサーバ31から送信され、EPC20、eNB200及び有線通信ネットワーク40を経由して、UE100−2により受信される。また、アプリケーションサーバ31宛てのユーザデータは、UE100−2から送信され、EPC20、eNB200及び有線通信ネットワーク40を経由して、アプリケーションサーバ31により受信される。
図9は、実施形態の変更例に係る動作を示すシーケンス図である。ステップS101乃至ステップS112は上述した実施形態と同様であるため、ステップS116以降の動作を説明する。
図9に示すように、ステップS116において、UE100−1とアプリケーションサーバ31との間に第2のデータパスが設定される。当該第2のデータパスは、UE100−1とUE100−2との間のユーザプレーン接続(データ無線ベアラ)と、UE100−1とeNB200との間に確立されたXn接続(Xn−Uベアラ)と、eNB200とEPC20との間に確立されたS1接続(S1−Uベアラ)と、を含む。
ステップS201において、アプリケーションサーバ31は、UE100−2宛てのユーザデータをEPC20に送信する。
ステップS202において、EPC20は、UE100−2宛てのユーザデータをeNB200に転送する。
ステップS203において、eNB200は、UE100−2宛てのユーザデータをPDC層で処理することによりPDCP PDU(Protocol Data Unit)を生成する。
ステップS204において、eNB200は、生成したPDCP PDUをUE100−1に転送する。
ステップS205において、eNB200は、D2D通信に割り当て可能な無線リソースの中から、UE100−1及びUE100−2のD2D通信のために割り当てる無線リソースを決定(スケジューリング)する。
ステップS206において、eNB200は、D2D割り当て情報を含んだD2D送信許可(D2D Tx grant)をUE100−1に送信する。
ステップS207において、eNB200は、D2D割り当て情報を含んだD2D受信割り当て(D2D Rx assignment)をUE100−2に送信してもよい。或いは、eNB200は、D2D受信に割り当て可能な無線リソース(D2D受信リソースプール)の情報をUE100−2に送信してもよい。
一方、UE100−1はeNB200から転送されたユーザデータ(PDCP PDU)をRLC層、MAC層、及び物理層で処理している(ステップS208)。ステップS209において、UE100−1は、eNB200から割り当てられた無線リソースを使用して、UE100−2宛てのユーザデータをUE100−2に送信する。UE100−2は、eNB200から割り当てられた無線リソースを使用して、自身宛てのユーザデータをUE100−1から受信する。このように、UE100−2は、D2D通信(D2Dデータ中継)を利用して、アプリケーションサーバ31からのデータ受信を行う。
続いて、UE100−2からアプリケーションサーバ31への送信について説明する。ステップS210において、UE100−2は、D2Dスケジューリング要求(Scheduling Request)をeNB200に送信する。
ステップS211において、eNB200は、当該D2Dスケジューリング要求に応じて、D2D通信に割り当て可能な無線リソースの中から、UE100−1及びUE100−2のD2D通信のために割り当てる無線リソースを決定(スケジューリング)する。
ステップS212において、eNB200は、D2D割り当て情報を含んだD2D送信許可(D2D Tx grant)をUE100−2に送信する。
ステップS213において、eNB200は、D2D割り当て情報を含んだD2D受信割り当て(D2D Rx assignment)をUE100−1に送信してもよい。或いは、eNB200は、D2D受信に割り当て可能な無線リソース(D2D受信リソースプール)の情報をUE100−1に送信してもよい。
ステップS214において、UE100−2は、eNB200から割り当てられた無線リソースを使用して、アプリケーションサーバ31宛てのユーザデータをUE100−1に送信する。UE100−1は、eNB200から割り当てられた無線リソースを使用して、アプリケーションサーバ31宛てのユーザデータをUE100−2から受信する。
ステップS215において、UE100−1は、UE100−2から受信したユーザデータを物理層、MAC層、及びRLC層で処理し、RLC SDU(Service Data Unit)を生成する。
ステップS216において、UE100−1は、生成したRLC SDUをeNB200に転送する。
ステップS217において、eNB200は、UE100−1から転送されたRLC SDUをPDCP層で処理する。
ステップS218において、eNB200は、PDCP層で処理されたユーザデータをEPC20に転送する。
ステップS219において、EPC20は、eNB200から受信したユーザデータをアプリケーションサーバ31に転送する。
[その他の実施形態]
上述した実施形態では、アプリケーションサーバ31からUE100−1を経由してUE100−2へのユーザデータ転送を行うケースを主として説明したが、UE100−2からUE100−1を経由してアプリケーションサーバ31へのユーザデータ転送を行ってもよい。
上述した実施形態では、UE100に設けられたネットワークインターフェイス170が有線通信ネットワーク40と接続されるケースを例示した。しかしながら、ネットワークインターフェイス170が、セルラ通信ネットワーク以外の無線通信ネットワークと接続されてもよい。セルラ通信ネットワーク以外の無線通信ネットワークは、無線PAN回線(UWB等)ネットワーク、無線LAN回線ネットワーク、無線MAN回線(WMAX等)ネットワーク、衛星回線ネットワーク、若しくはマイクロ波回線ネットワーク、又はこれらの組み合わせである。この場合、第2の接続は、有線接続ではなく、無線接続である。
或いは、ネットワークインターフェイス170が、セルラ通信ネットワークに直接的に接続されてもよい。この場合、第2の接続は、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。例えば、図6において、UE100−1のネットワークインターフェイス170は、有線通信ネットワーク40に代えて、eNB200又はEPC20(S−GW300)に接続されてもよい。或いは、図6において、UE100−1のネットワークインターフェイス170は、eNB200とは異なるeNBに接続されてもよい。
上述した実施形態では、UE100−1を所持するユーザがUE100−1を有線通信ネットワーク40に一時的に接続するケースを想定していた。しかしながら、セルラ通信ネットワークのオペレータがUE100−1を管理し、オペレータがUE100−1を有線通信ネットワーク40に永続的に接続してもよい。この場合、UE100−1は、超小型のセルとして運用される。このような運用の方法では、UE100−1は、ユーザインターフェイス120、GNSS受信機130、及びバッテリ140を有していなくてもよい。
また、UE100−1(及びEPC20)は、セルラ通信ネットワーク以外のネットワークにおいて通信の秘匿性(セキュリティ)を担保するために、UE100−2のユーザデータを暗号化してもよい。さらに、EPC20は、セルラ通信ネットワーク以外のネットワークに接続したUE100−1の認証、UE100−1とのD2D通信を行うUE100−2の認証を行ってもよい。
上述した実施形態では、上りリンク周波数帯において、D2D通信に割り当て可能な無線リソース(D2D無線リソース)が、セルラ上りリンク通信に割り当て可能な無線リソースとは別に確保されるケースを例示した。しかしながら、上りリンク周波数帯において、D2D通信に割り当て可能な無線リソースは、セルラ上りリンク通信に割り当て可能な無線リソースと共用されてもよい。
また、D2D通信に割り当て可能な無線リソースは、上りリンク周波数帯以外の特定の周波数帯において確保されてもよい。特定の周波数帯とは、例えば、公安(Public Safety)用の周波数帯、免許が不要な周波数帯(Unlisenced band)、又は免許が複数の事業者によってシェアされている周波数帯(Shared license spectrum)である。この場合、D2D通信には、干渉を自律的に回避するためのキャリアセンス(listen−before−talk)を適用することが好ましい。具体的には、UE100−1及び/又はUE100−2は、キャリアセンスの機能を備え、キャリアセンスの結果に基づいて、D2D通信に使用する無線リソースを決定する。
なお、D2D通信に割り当て可能な無線リソースは、eNB200が自律的に設定する場合に限らず、eNB200がEPC20からの指示又は通知に応じて設定してもよい。
また、上述した実施形態では、移動通信システムの一例としてLTEシステムを説明したが、LTEシステムに限定されるものではなく、LTEシステム以外のシステムに本発明を適用してもよい。
[相互参照]
日本国特許出願第2013−264617号(2013年12月20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、移動通信分野において有用である。

Claims (22)

  1. 直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムであって、
    セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う無線通信装置を備え、
    前記無線通信装置は、
    前記セルラ通信ネットワークとは異なる所定通信ネットワークとの第2の接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、
    前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有し、
    前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部であり、
    前記セルラ通信ネットワークは、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合を変更するネットワーク装置を備えることを特徴とする移動通信システム。
  2. 前記制御部は、前記D2Dデータ中継時において、前記近傍無線端末から受信した上りリンクユーザデータを、前記第2の接続を介して送信することを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  3. 前記第1の制御信号は、前記D2D無線リソースの中から前記無線通信装置に割り当てる無線リソースを示す割り当て情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  4. 前記無線通信装置は、前記第1の接続を介して前記ネットワーク装置に第2の制御信号を送信し、
    前記ネットワーク装置は、前記第2の制御信号の受信に応じて、前記割り当て情報を含んだ前記第1の制御信号を前記無線通信装置に送信しており、
    前記第2の制御信号は、前記D2D通信のための無線リソースの割り当てを要求するD2Dスケジューリング要求、又は、前記D2D通信における送信待ちのユーザデータ量を示すD2Dバッファ状態報告を含むことを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  5. 前記移動通信システムがFDD通信システムである場合に、前記上りリンク無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク周波数帯であることを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  6. 前記ネットワーク装置は、前記セルラ通信ネットワークにおける負荷状況、前記D2D通信を行う無線通信装置の数、のうち少なくとも1つに基づいて、前記上りリンク無線リソースにおける前記D2D無線リソースの量を変更することを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  7. 前記セルラ通信ネットワークは、無線アクセスネットワーク及びコアネットワークを含み、
    前記無線アクセスネットワークは、基地局を含み、
    前記コアネットワークは、サービングゲートウェイを含み、
    前記制御部は、前記無線通信装置と前記サービングゲートウェイとの間に、又は、前記無線通信装置と前記基地局との間に、前記ユーザデータを転送するための論理的な通信路を確立することを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  8. 前記制御部は、前記D2Dデータ中継を開始するよりも前において、前記無線通信装置と関連付けられた装置情報、前記無線通信装置のユーザと関連付けられたユーザ情報、のうち少なくとも1つに基づいて、前記D2Dデータ中継の可否に関する通知情報を前記ネットワーク装置に送信することを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  9. 前記装置情報は、前記第2の接続に関する接続状況、電源に対する前記無線通信装置の接続状況、前記無線通信装置のバッテリ残量、前記無線通信装置の移動状況、のうち少なくとも1つであることを特徴とする請求項8に記載の移動通信システム。
  10. 前記ユーザ情報は、前記D2Dデータ中継に対する同意情報、手動操作による前記D2Dデータ中継のオン/オフ状況、のうち少なくとも1つであることを特徴とする請求項8に記載の移動通信システム。
  11. 前記通知情報を受信した前記ネットワーク装置は、前記通知情報に基づいて、前記近傍無線端末のデータパスを、前記セルラ通信ネットワークを経由する第1のデータパスから前記無線通信装置を経由する第2のデータパスへ切り替えるか否かを判断することを特徴とする請求項8に記載の移動通信システム。
  12. 前記データパスを切り替えると判断した前記ネットワーク装置は、前記D2D通信のための発見処理を開始させるための設定情報を前記無線通信装置及び前記近傍無線端末のうち少なくとも一方に送信することを特徴とする請求項11に記載の移動通信システム。
  13. 前記制御部は、前記D2D通信のための発見処理において発見用信号を送信し、
    前記発見用信号は、前記D2Dデータ中継が可能であることを示す情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  14. 直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う無線通信装置であって、
    前記セルラ通信ネットワークとは異なる所定通信ネットワークとの第2の接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、
    前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有し、
    前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部であり、
    前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合が変更されることを特徴とする無線通信装置。
  15. 直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムにおいて、セルラ通信ネットワークに設けられるネットワーク装置であって、
    セルラ通信ネットワークとの第1の接続を介して第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う無線通信装置に対して、前記D2D通信のための無線リソースを割り当てる制御部を備え、
    前記D2D通信は、前記セルラ通信ネットワークとは異なる所定通信ネットワークとの第2の接続を介して前記無線通信装置が受信する下りリンクユーザデータを、前記無線通信装置から前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行うために使用されており、
    前記D2D通信に割り当て可能なD2D無線リソースは、前記移動通信システムに割り当てられた上りリンク無線リソースの一部であり、
    前記制御部は、前記上りリンク無線リソースのうち前記D2D無線リソースが占める割合を変更することを特徴とするネットワーク装置。
  16. 直接的な端末間通信であるD2D通信をサポートする移動通信システムであって、
    基地局から第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との前記D2D通信を行う、移動可能な無線端末を備え、
    前記無線端末は、
    前記第1の制御信号を受信した際の前記基地局とは異なる所定装置との接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、
    前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有することを特徴とする移動通信システム。
  17. 前記末端での接続とは、前記無線端末と、当該無線端末と直接的に接続されている装置との間の接続であることを特徴とする請求項16に記載の移動通信システム。
  18. 前記ネットワークインターフェイスは、前記直接的に接続する装置を変更可能であることを特徴とする請求項17に記載の移動通信システム。
  19. 前記末端での接続とは、無線による接続であることを特徴とする請求項16に記載の移動通信システム。
  20. 前記末端での接続とは、前記基地局とは異なる基地局との接続であることを特徴とする請求項16に記載の移動通信システム。
  21. 前記無線端末は、前記ネットワークインターフェイスによって前記末端での接続を確立した場合、前記D2Dデータ中継を行うことが可能であることを示す通知情報を送信することを特徴とする請求項16に記載の移動通信システム。
  22. 基地局から第1の制御信号を受信し、前記第1の制御信号に基づいて近傍無線端末との直接的な端末間通信であるD2D通信を行う、移動可能な無線端末であって、
    前記第1の制御信号を受信した際の前記基地局とは異なる所定装置との接続を介して、前記近傍無線端末宛ての下りリンクユーザデータを受信するネットワークインターフェイスと、
    前記下りリンクユーザデータを、前記D2D通信により前記近傍無線端末に送信するD2Dデータ中継を行う制御部と、を有することを特徴とする無線端末。
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