JP6569779B2 - マスター基地局装置及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信ステムに関し、特に、C/U plane splitシナリオにおけるネットワークアーキテクチャに関する。

3rdGenelation Partnership Project (3GPP) におけるLong Term Evolution (LTE) Release 12においては、局所的な巨大トラフィックの収容、スループットの改善、及び高周波数帯の効率的な利用などのために"local area enhancement" または"small cell enhancement"が議題の１つとなっている（非特許文献１を参照）。 local area enhancementまたはsmall cell enhancementでは、small cell を形成するlow-power node (LPN) が用いられる。

さらに、small cell enhancementに関して、C/U-plane splitシナリオが提案されている。C/U-plane splitでは、macro cell が移動局（User Equipment (UE）)に対するcontrol plane（例えば、Radio Resource Control (RRC)コネクション、及びNon-Access Stratum (NAS)メッセージ転送）を提供し、small cellがUEに対するuser planeを提供する。具体的な導入例をControl plane (C-plane)について見ると、macro cellは、低い周波数帯を用いた広いカバレッジにより、UEとの良好なコネクションを維持し、UEの移動性をサポートできる。一方、user plane (U-plane) について見ると、small cellは、高い周波数帯で広い帯域幅を用いることでUEに対して局所的な高スループットを提供できる。

C/U-plane splitシナリオにおいて、small cellは、既存のセル固有シグナル／チャネル、例えば、Primary Synchronization Signal (PSS)、Secondary Synchronization Signal (SSS)、Cell-specific Reference Signal (CRS)、Master Information Block (MIB)、 System Information Block (SIB)、の送信を必要としない場合も想定されている。したがって、このような新たなsmall cellは、phantom cellと呼ばれる場合もある。また、small cellを提供する基地局（eNB）又はLPNは、Phantom eNodeB (PhNB)と呼ばれる場合もある。

3GPP RWS-120010, NTT DOCOMO, "Requirements, Candidate Solutions & Technology Roadmap for LTE Rel-12 Onward", 3GPP TSG RAN Workshop on Rel-12 and Onwards Ljubljana, Slovenia, 11-12 June 2012

上述したように、MeNBが制御するセルにおいてC-planeをUEに提供し、LPNが制御するセルにおいてU-planeをUEに提供するC/U-plane splitシナリオが提案されている。本件発明者等は、C/U-plane splitシナリオに好適なベアラ・アーキテクチャについて検討を行った。したがって、本件発明の目的の１つは、C/U-plane splitシナリオに好適なベアラ・アーキテクチャを提供することである。

第１の態様では、無線通信システムは、第１のセルを運用する第１の基地局、第２のセルを運用する第２の基地局、及び移動局を含む。前記第１の基地局は、前記モビリティ管理装置との間に第１のシグナリングベアラを確立し、前記第２の基地局との間に第２のシグナリングベアラを確立し、前記第１のセルにおいて前記移動局との間にシグナリング無線ベアラを確立するよう構成されている。前記第２の基地局は、前記第１の基地局との間に前記第２のシグナリングベアラを確立し、前記データ中継装置との間にデータベアラを確立し、前記第２のセルにおいて前記移動局との間にデータ無線ベアラを確立するよう構成されている。前記第１の基地局はさらに、前記データベアラ及び前記データ無線ベアラを前記第２の基地局において確立するために必要な設定情報を、前記第２のシグナリングベアラを介して前記第２の基地局に送信するよう構成されている。

第２の態様では、第１の基地局は、第１のセルを運用する無線通信部、及び制御部を含む。前記制御部は、コアネットワーク内のモビリティ管理装置との間に第１のシグナリングベアラを確立し、第２のセルを運用する第２の基地局との間に第２のシグナリングベアラを確立し、前記第１のセルにおいて移動局との間にシグナリング無線ベアラを確立するよう制御する。さらに、前記制御部は、データベアラ及びデータ無線ベアラを前記第２の基地局において確立するために必要な設定情報を前記第２のシグナリングベアラを介して前記第２の基地局に送信するよう構成されている。ここで、前記データベアラは、前記コアネットワーク内のデータ中継装置と前記第２の基地局の間に確立される。前記データ無線ベアラは、前記第２のセルにおいて前記第２の基地局と前記移動局の間に確立される。

第３の態様では、移動局は、上述した第１の態様に係る無線通信システムと結合して使用され、無線通信部及び制御部を含む。前記制御部は、前記データ無線ベアラに関する設定情報を前記第１の基地局から受信し、前記第２のセルを利用してユーザーデータを受信又は送信するよう前記無線通信部を制御する。

第４の態様では、第１のセルを運用する第１の基地局における通信制御方法は、
（ａ）コアネットワーク内のモビリティ管理装置との間に第１のシグナリングベアラを確立し、第２のセルを運用する第２の基地局との間に第２のシグナリングベアラを確立し、前記第１のセルにおいて移動局との間にシグナリング無線ベアラを確立するよう制御すること、及び
（ｂ）データベアラ及びデータ無線ベアラを前記第２の基地局において確立するために必要な設定情報を前記第２のシグナリングベアラを介して前記第２の基地局に送信すること、
を含む。ここで、前記データベアラは、前記コアネットワーク内のデータ中継装置と前記第２の基地局の間に確立される。前記データ無線ベアラは、前記第２のセルにおいて前記第２の基地局と前記移動局の間に確立される。

第５の態様では、プログラムは、上述した第４の態様に係る通信制御方法をコンピュータに行わせるための命令群を含む。

上述した態様によれば、C/U-plane splitシナリオに好適なベアラ・アーキテクチャを提供することができる。

第１の実施の形態に係る無線通信システム（e.g. LTEシステム）の構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係る無線通信システムにおけるベアラ・アーキテクチャを示す図である。 第１の実施形態に係る第１の基地局（e.g. MeNB）の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る第２の基地局（e.g. LPN）の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る移動局（e.g. UE）の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係るモビリティ管理装置（e.g. MME）の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係るデータ中継装置（e.g. S-GW）の構成例を示す図である。 第１の実施の形態に係るデータベアラの確立手順を示すシーケンス図である。 第１の実施の形態に係る第１の基地局（e.g. MeNB）の動作例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る第２の基地局（e.g. LPN）の動作例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係る移動局（e.g. UE）の動作例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係るモビリティ管理装置（e.g. MME）の動作例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態に係るデータ中継装置（e.g. S-GW）の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る無線通信システムにおけるベアラ・アーキテクチャを示す図である。 第２の実施の形態に係るデータベアラの確立手順を示すシーケンス図である。 第３の実施の形態に係るデータベアラの確立手順を示すシーケンス図である。

以下では、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示している。本実施形態に係る無線通信システムは、第１の基地局１、第２の基地局２、移動局３、及びコアネットワーク４を含む。基地局１及び２は、第１のセル１０及び第２のセル２０をそれぞれ運用する。セル１０及びセル２０は、典型的には異なる周波数帯（例えば、2 GHz帯と3.5GHz帯）で運用される。コアネットワーク４は、モビリティ管理装置５及びデータ中継装置６を含む。以下では、説明の容易化のために、本実施形態に係る無線通信システムがLTEシステムである場合を例に説明する。ここでは、第１の基地局１はMeNB、第２の基地局２はLPN、移動局３はUE、コアネットワーク４はEvolved Packet Core (EPC)、モビリティ管理装置５はMobility Management Entity (MME)、データ中継装置６はServing Gateway (S-GW) に相当する。

本実施形態に係る無線通信システムは、C/U-plane splitをセル１０及び２０に適用する。すなわち、LPN２は、セル２０内において、U-planeサービスをUE３に提供する。言い換えると、LPN２は、UE３との間にデータ無線ベアラ（Data Radio bearer (DRB)）を確立し、UE３のユーザーデータを転送する。MeNB１は、LPN２とDRBを確立するUE３に対してセル１０においてC-planeサービスを提供する。言い換えると、MeNB１は、UE３との間にシグナリング無線ベアラ（Signaling Radio Bearer (SRB)）を確立し、セル２０でのLPN２とのDRBの確立及び修正（modify）等のためのRRCシグナリング、及びEPC４とUE３の間のNASメッセージ転送などを提供する。また、MeNB１は、LPN２のセル２０に関するマスター情報（例えば、システム帯域幅、送信アンテナ数など）及びシステム情報（例えば、セル２０のDRBに関するパラメータ）をセル１０の下りリンクチャネル（例えば、Physical Broadcast Channel (PBCH)、又はPhysical Downlink Shared Channel (PDSCH)）を用いて送信してもよい。

なお、MeNB１は、UE３に関する全てのC-planeサービスを担う必要はない。例えば、LPN２は、レイヤ１（物理レイヤ）及びレイヤ２（Media Access Control (MAC)サブレイヤ及びRadio Link Control (RLC)サブレイヤ）の制御を行なってもよい。具体的には、LPN２は、上りリンク制御チャネル（例えば、Physical Uplink Control Channel (PUCCH)）又は上りリンクデータチャネル（例えば、Physical Uplink Shared Channel (PUSCH））を用いて、レイヤ１／レイヤ２制御信号（例えば、Hybrid Automatic Repeat Request （H-ARQ） ACK、Channel Quality Indicator (CQI)、Precoding Matrix Indicator (PMI)、及びRank Indicator (RI)）を受信してもよい。また、LPNは、下りリンク制御チャネル（例えば、Physical Downlink Control Channel (PDCCH)）を用いて下りリンクのスケジューリング情報、及び上りリンク送信に対するACK/NACK等をUE３に送信してもよい。

EPC４は、主に移動通信サービスを提供するオペレータによって管理されるネットワークである。EPC４は、UE３のモビリティ管理（例えば、位置登録、位置更新）、及びベアラ管理（例えば、ベアラ確立、ベアラ構成変更、ベアラ解放）等を行うコントロールプレーン（C-plane）機能と、MeNB１及びLPN２と図示しない外部ネットワークとの間でUE３のユーザーデータを転送するユーザープレーン（U-plane）機能を有する。MME５は、EPCによるC-plane機能を担う。S-GW６は、EPCにおけるU-plane機能を担う。S-GW６は、MeNB１及びLPN２を含む無線アクセスネットワーク（Radio Access Network (RAN)）との境界に配置される。

続いて以下では、本実施形態に係るベアラ・アーキテクチャについて図２を用いて説明する。図２は、セル２０でのユーザーデータ転送に関係するベアラ・アーキテクチャを示している。無線ベアラについては既に述べた通りである。すなわち、MeNB１は、UE３との間にSRBを確立し、セル２０でのDRBの確立及び修正（modify）等のためのRRCシグナリング、及びEPC４とUE３の間のNASメッセージ転送などのC-planeサービスを提供する。また、LPN２は、UE３との間にDRBを確立し、UE３のユーザーデータを送受信する。

次に、EPC４とMeNB１及びLPN２の間のベアラについて説明する。EPC４とのシグナリングベアラ（つまり、S1-MMEインタフェースを用いたS1シグナリングベアラ）は、MME５とMeNB１の間に確立される。MeNB１は、MME５との間にS1シグナリングベアラを確立し、MME５との間でS1 Application Protocol (S1-AP)メッセージを送受信する。一方、EPC４とのデータベアラ（つまり、S1-Uインタフェースを用いたS1ベアラ）は、S-GW６とLPN２の間に確立される。LPN２は、S-GW６との間にS1ベアラを確立し、S-GW６との間でUE３のユーザーデータを送受信する。

さらに、MeNB１は、LPN２との間にシグナリングベアラを確立する。MeNB１とLPN２の間のシグナリングベアラは、例えば、X2インタフェースを用いて確立される。X2インタフェースは、eNB間のインタフェースである。なお、LPN３が新規なノードとして定義され、eNBとLPNの間にX2インタフェースとは異なる新たなインタフェースが定義される場合が考えられる。この場合、MeNB１とLPN２の間のシグナリングベアラは、この新たなインタゲースを用いて確立されてもよい。この新たなインタフェースを本明細書では仮にX3インタフェースと呼ぶ。MeNB１は、S-GW６とのS1ベアラ及びUE3とのDRBをLPN２において確立するために必要なベアラ設定情報（以下では、E-UTRAN Radio Access Bearer (E-RAB) 設定情報と呼ぶ）を、X2/X3シグナリングベアラを介してLPN２に送信するよう構成されている。なお、E-RABとは、S1ベアラ及びDRBを含む無線アクセスベアラを意味する。

上述したベアラ・アーキテクチャによれば、LPN２は、MME５との間のS1シグナリングベアラを必要とせず、MeNB１から与えられるE-RAB設定情報に基づいてS1ベアラ及びDRBを設定できる。また、上述したベアラ・アーキテクチャでは、S1ベアラ（S1-Uベアラ）の終端点がS1シグナリングベアラの終端点と異なる。つまり、MeNB１では無くLPN２がS1ベアラを終端している。つまり、図２のアーキテクチャでは、RAN内のシグナリングだけでなく、EPC４とRANの間のインタフェースにおいてもC/U planeが分離されている。これにより、MeNB１は、UE３がセル２０及びLPN２を経由してユーザーデータを送受信するために必要なDRB及びS1ベアラを確立するためのシグナリングを行うのみで済む。言い換えると、MeNB１は、セル２０を介したUE３の通信のために、S1ベアラ（つまり、PRS Tunneling Protocol（GTP）トンネル）を終端する必要がなく、S1ベアラとDRBの間のユーザーデータパケットのフォワーディング処理を行う必要もない。これらの処理は、LPN２によって行われる。したがって、MeNB１の処理負荷を軽減できる。

続いて以下では、本実施形態に係るMeNB１、LPN２、UE３、MME５、及びS-GW６の構成例について説明する。図３は、MeNB１の構成例を示すブロック図である。無線通信部１１は、UE３から送信された上りリンク信号（uplink signal）をアンテナを介して受信する。受信データ処理部１３は、受信された上りリンク信号を復元する。得られた受信データは、通信部１４を経由して他のネットワークノード、例えばMME５若しくはS-GW６に転送される。例えば、セル１０においてUE３から受信された上りリンクユーザーデータは、S-GW６に転送される。また、UE３から受信された制御データのうちNASデータは、MME５に転送される。さらに、受信データ処理部１３は、LPN２又はMME5に送信される制御データを制御部１５から受信し、これを通信部１４を経由してLPN２又はMME5に送信する。

送信データ処理部１２は、UE３宛てのユーザーデータを通信部１４から取得し、誤り訂正符号化、レートマッチング、インタリービング等を行なってトランスポートチャネルを生成する。さらに、送信データ処理部１２は、トランスポートチャネルのデータ系列に制御情報を付加して送信シンボル列を生成する。無線通信部１１は、送信シンボル列に基づく搬送波変調、周波数変換、信号増幅等の各処理を行って下りリンク信号（downlink signal）を生成し、これをUE３に送信する。さらに、送信データ処理部１２は、UE３に送信される制御データを制御部１５から受信し、これを無線通信部１１を経由してUE３に送信する。

制御部１５は、LPN２により運用されるセル２０においてUE３がユーザーデータを受信又は送信できるようにするために、シグナリングベアラを介してMME５、LPN２、及びUE３とシグナリングする。具体的には、制御部１５は、E-RAB又はS1ベアラの確立要求を、S1シグナリングベアラを介してMME５に送信する。さらに、制御部１５は、S1ベアラ及びDRBをLPN２において確立するために必要なE-RAB設定情報を、X2/X3シグナリングベアラを介してLPN２に送信する。さらにまた、制御部１５は、セル２０でのDRBをUE３において確立するために必要なDRB設定情報を、セル１０でのSRBを介してUE３に送信する。

図４は、LPN２の構成例を示すブロック図である。図４に示された無線通信部２１、送信データ処理部２２、受信データ処理部２３、及び通信部２４の機能及び動作は、図３に示された基地局１の対応する要素、すなわち無線通信部１１、送信データ処理部１２、受信データ処理部１３、及び通信部１４と同様である。

LPN２の制御部２５は、MeNB1（制御部１５）からのE-RAB設定情報をX2/X3シグナリングベアラを介して受信し、E-RAB設定情報に従ってS-GW６とのS1ベアラ及びUE３とのSRBを設定する。

図５は、UE３の構成例を示すブロック図である。無線通信部３１は、セル１０及びセル２０のどちらとも通信可能である。また、無線通信部３１は、異なるeNBによって運用される複数のセルのキャリアアグリゲーションをサポートしてもよい。この場合、無線通信部３１は、ユーザーデータの送信又は受信のために複数のセル１０及び２０を同時に使用することができる。無線通信部３１は、アンテナを介して、eNB１若しくはLPN２又はこれら両方から下りリンク信号を受信する。受信データ処理部３２は、受信された下りリンク信号から受信データを復元してデータ制御部３３に送る。データ制御部３３は、受信データをその目的に応じて利用する。また、送信データ処理部３４及び無線通信部３１は、データ制御部３３から供給される送信データを用いて上りリンク信号を生成し、eNB１若しくはLPN２又はこれら両方に向けて送信する。

UE３の制御部３５は、MeNB１との間のセル１０におけるSRBを確立するよう無線通信部３１を制御する。そして、制御部３５は、LPN２との間にDRBを確立するためのDBB設定情報をMeNB１から受信し、セル２０を利用してユーザーデータを受信又は送信するよう無線通信部３１を制御する。これにより、U３は、MeNB１とのシグナリングに基づいて、LPN２との間でDRBを介して通信することができる。

図６は、MME５の構成例を示すブロック図である。通信部５１は、MeNB１及びS-GW６と通信する。ベアラ設定制御部５２は、MeNB１及びS-GW６と通信部５１を介して通信し、これらの装置におけるシグナリングベアラ又はデータベアラの設定を制御する。具体的には、ベアラ設定制御部５２は、基地局１又は２からのデータベアラ（E-RAB又はS1ベアラ）の設定要求に応答して、S-GW６にS1ベアラ設定を要求するとともに、E-RAB又はS1ベアラに関するベアラ設定情報をMeNB１に送信する。

図７は、S-GW６の構成例を示すブロック図である。通信部６１は、LPN２との間にS1ベアラを確立し、当該S1ベアラを介してLPN２との間でユーザーデータを送信又は受信する。通信部６１は、UE３によるセル１０を介したユーザーデータの受信又は送信のために、MeNB１との間にS1ベアラを確立してもよい。通信部６４は、EPC４内のPacket Data Network Gateway (P-GW) との間にS5/S8ベアラを設定し、他のデータ中継装置との間でユーザーデータを送受信する。

送信データ処理部６２は、通信部６４からUE３宛の下りリンクユーザーデータを受信し、上流側とS5/S8ベアラと下流側のS1ベアラの対応関係に基づいて下りリンクユーザーデータをS1ベアラにフォワーディングする。受信データ処理部６３は、通信部６１から上りリンクユーザーデータを受信し、S5/S8ベアラとS1ベアラの対応関係に基づいて上りリンクユーザーデータをS5/S8ベアラにフォワーディングする。

ベアラ制御部６５は、MME５と通信し、MME５の制御に従って、LPN２と通信部６１の間のS1ベアラを設定する。

続いて以下では、セル２０におけるUE３の通信のために、LPN２を経由するDRB及びS1ベアラを確立する手順の具体例について説明する。図８は、本実施形態に係るデータベアラの確立手順を示すシーケンス図である。ステップＳ１０１では、MeNB１は、セル１０に帰属するUE３のために、UE３と関連付けられたS1コネクションをMME５との間に確立する。つまり、MeNB１は、S1-MMEインタフェースにおいてMME５との間にS1シグナリングベアラを確立する。ステップＳ１０２では、MeNB１は、セル１０においてUE３とのRRCコネクションを確立する。

ステップＳ１０３〜Ｓ１０８では、LPN２を経由するDRB及びS1ベアラの確立処理が行われる。ステップＳ１０３では、MeNB１は、セカンダリセル（SCell）でのデータベアラの設定を決定する。ここで、セカンダリセルは、LPN２のセル２０を意味する。MeNB１は、UE３に対してセカンダリセルのセットアップを決定するということもできる。ステップＳ１０３の決定は、様々な条件に基づいて行うことができる。例えば、MeNB１は、UE３からの要求又はEPC４からの要求に応答して、セル２０でのベアラセットアップを決定してもよい。また、MeNB１は、セル２０を使用できることを示すUE３からの通知に応答して、セル２０でのベアラセットアップを決定してもよい。また、MeNB１は、セル１０におけるUE３のユーザーデータ量が増大したことに応じて、セル２０でのベアラセットアップを決定してもよい。また、MeNB１は、セル１０が高負荷である場合に、セル１０のトラフィックをオフロードするために、セル２０でのベアラセットアップを決定してもよい。また、MeNB１は、MME５を介して加入者サーバ（つまり、 Home Subscriber Server (HSS)）から受信したUE３の加入者データ（例えば、UE３のカテゴリ、契約情報など）に従って、セル２０でのベアラセットアップを決定してもよい。

ステップＳ１０４では、MeNB１は、UE３のためのLPN２を経由するE-RABの確立要求をMME５に送信する。要求を受信したMME５は、S1ベアラの設定手順を開始する。具体的には、S-GW６にLPN２との間のS1ベアラの設定を要求する。S-GW６は、LPN２とのS1ベアラを設定し、S1ベアラコンテキスト（例えば、U-planeでのS-GW6のアドレス及びトンネルエンドポイント識別子（Tunnel Endpoint Identifier （TEID））を含む応答をMME５に送信する。TEID は、S1ベアラとしてのGTPトンネルのS-GW６側におけるエンドポイントを示す。MME５は、S1ベアラコンテキストを含むE-RAB設定情報をMeNB１に送信する。

ステップＳ１０５及びＳ１０６では、MeNB１は、E-RAB設定情報をX2/X3シグナリングベアラを介してLPN２に送信する。E-RAB設定情報は、S1ベアラ設定情報及びDRB設定情報を含む。LPN２は、E-RAB設定情報に従ってS1ベアラ及びDRBを設定する。S1ベアラ設定情報は、S-GW６とのS1ベアラの確立に必要な情報を含む。S1ベアラ設定情報は、例えば、E-RAB ID、Quality Class Indicator (QCI)、S-GW６のIPアドレス、S-GW６のTEID、security key、Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI)などを含む。また、DRB設定情報は、UE３とのDRBの確立に必要な設定情報を含む。DRB設定情報は、例えば、E-RAB ID、Quality Class Indicator (QCI)、並びに物理レイヤ及びMACサブレイヤの設定情報を含む。

ステップＳ１０７では、MeNB１は、セル１０のSRBを用いて、RRC再構成（RRC Reconfiguration）メッセージをUE３に送信する。当該メッセージは、セル２０でのDRBの設定情報を含む。UE３は、DRBの設定情報に従ってDRBを設定する。

ステップＳ１０８では、MeNB１は、E-RABの設定完了を示すメッセージ（CREATE BEARER RESPONSE）をMME５に送信する。当該メッセージは、S1ベアラに関するLPN2側の設定情報（例えば、LPN２のアドレス及びTEID）を含む。MME５は、LPN２のアドレス及びTEIDを含むメッセージをS-GW６に送信する。S-GW６は、MME５から受信したLPN２のアドレス及びTEIDによって、S1ベアラ設定を更新する。

以上のステップＳ１０３〜Ｓ１０８の処理によって、UE３とS-GW５の間にLPN２を経由するE-RABが設定される。ステップＳ１０９では、UE３は、セル２０及びLPN２を経由してユーザーデータを受信又は送信する。

図８のステップＳ１１０は、セカンダリセル（つまり、セル２０）の更新手順の一例を示している。例えば、MeNB１は、セル２０の利用状況（総トラフィック量、接続UE数など）、若しくはセル２０を利用するUE３毎のトラフィック量（ユーザーデータ量）、又はこれらの組み合わせに基づいて、LPN２を経由するUE３毎のE-RAB（つまり、DRB及びS1ベアラ）の非活性化、又はセル２０の停止を行なってもよい。例えば、MeNB１は、UE３の通信が終了した場合、又はトラフィク量が低下した場合に、当該UE３のE-RABを非活性化してもよい。また、例えば、MeNB１は、自セル１０の負荷が低下した場合に、LPN２を経由する全てのE-RABを非活性化し、セル２０の利用を停止してもよい。図８に示した具体例では、MeNB１は、LPN２からステータスレポートを受信する（ステップＳ１１１）。ステータスレポートは、セル２０の負荷（例えば、総トラフィック量、無線リソース利用量、無線リソース利用率、又は接続UE数）を示す。ステップＳ１１２では、MeNB１は、ステータスレポートに基づいて、セル２０の更新（修正）を要求する（SCell Modify Request）。

図９は、MeNB１の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、MeNB１（制御部１５）は、LPN２でのデータベアラの確立（又はLPN２のセル２０の活性化）を決定する。ステップＳ２０２では、MeNB１は、LPN２を経由するE-RABの確立をMME５に要求する。ステップＳ２０３では、MeNB１は、MME５からのE-RAB設定情報の受信を判定する。E-RAB設定情報を受信した場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、MeNB１は、E-RAB設定情報をLPN２に送信する。ステップＳ２０５では、MeNB１は、E-RAB（つまり、S1ベアラ及びDRB）の設定完了を示す通知のLPN２からの受信を判定する。E-RAB設定完了通知をLPN２から受信した場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、MeNB１は、DRB設定情報をセル１０においてUE３に通知する。ステップＳ２０７では、MeNB１は、DRBの設定完了を示す通知のUE３からの受信を判定する。DRB設定完了通知をUE３から受信した場合（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、MeNB１は、E-RAB設定完了をMME５に通知する。

図１０は、LPN２の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ３０１では、LPN２（制御部２５）は、E-RAB設定情報をMeNB１から受信したかを判定する。E-RAB設定情報を受信した場合（ステップＳ３０１でＹＥＳ）、LPN２は、E-RAB設定情報に従って、S-GW６との間のS1ベアラ、及びUE３との間のDRBを設定する（ステップＳ３０２及びＳ３０３）。ステップＳ３０４では、LPN２は、E-RAB設定完了をMeNB１に通知する。

図１１は、UE３の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ４０１では、UE３（制御部３５）は、DRB設定情報をMeNB１から受信する。ステップＳ４０２では、UE３は、DRB設定情報に従って、セル２０でのLPN２とのDRBを設定する。

図１２は、MME５の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ５０１では、MME５（ベアラ設定制御部５２）は、MeNB１からE-RAB設定要求を受信したかを判定する。E-RAB設定要求を受信した場合（ステップＳ５０１でＹＥＳ）、MME５は、LPN２に関するS1ベアラの設定情報を生成し、これをS-GW６に通知する（ステップＳ５０２及びＳ５０３）。ステップＳ５０４では、MME５は、S-GW６からベアラ設定完了通知を受信したかを判定する。ベアラ設定完了通知を受信した場合（ステップＳ５０４でＹＥＳ）、MME５は、E-RAB設定情報をMeNB１に通知する（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０６では、MME５は、MeNB１からE-RAB設定完了通知を受信したかを判定する。E-RAB設定完了通知を受信した場合（ステップＳ５０６でＹＥＳ）、MME５は、E-RAB設定完了をS-GW６に通知する（ステップＳ５０７）。S-GW６へのE-RAB設定完了通知は、LPN２とS-GW６の間のS1ベアラに関するLPN2側の設定情報（例えば、LPN２のアドレス及びTEID）を含む。

図１３は、S-GW６の動作例を示すフローチャートである。ステップＳ６０１では、S-GW６（ベアラ制御部６５）は、MME５からS1ベアラ設定情報を受信したかを判定する。S1ベアラ設定情報を受信した場合（ステップＳ６０１でＹＥＳ）、S-GW６は、S1ベアラ設定情報に従ってLPN２との間のS1ベアラを設定する（ステップＳ６０２）。ステップＳ６０３では、S-GW６はS1ベアラの設定完了をMME５に通知する。当該通知は、LPN２との間のS1ベアラに関するS-GW６側の設定情報（例えば、S-GW６のアドレス及びTEID）を含む。ステップＳ６０４では、S-GW６は、MME５からのE-RAB設定完了通知を受信したかを判定する。E-RAB設定完了通知を受信した場合（ステップＳ６０４でＹＥＳ）、S-GW６は、E-RAB設定完了通知に従って、LPN２との間のS1ベアラの設定を更新（修正）する。

＜第２の実施形態＞
本実施形態では、上述した第１の実施形態で説明したベアラ・アーキテクチャの変形例について説明する。本実施形態に係る無線通信システムの構成例は、図１と同様とすればよい。

上述した第１の実施形態では、セル２０で通信するUE3のためのS1ベアラが、LPN２において終端される例を示した。S1ベアラは、GTPトンネルであり、ユーザーデータ（データパケット）は、S-GW６とLPN２の間で送受信されるGTPトンネルパケットにカプセル化される。例えば、下りリンクユーザーデータをカプセル化しているGTPトンネルパケットは、S-GW６とLPN２の間に配置されたルータによりルーティング及びフォワーディングされることによってLPN２に到達する。したがって、典型的には、GTPトンネルパケットは、MeNB１を経由することなく転送される。この場合、MeNB１は、S1ベアラの終端処理を行う必要がないためMeNB１の処理負荷を低減できる。また、GTPトンネルパケットがMeNB１とLPN２の間のX2/X3インタフェースを流れないため、X2/X3インタフェースの容量及び遅延等に関する性能要件が緩和される。例えば、X2/X3インタフェースに非光ファイバ回線（例えば、無線回線）を用いることも可能となる。

これに対して、本実施形態では、GTP トンネルパケットのルーティングを詳細に定める。すなわち、本実施形態では、ユーザーデータをカプセル化しているGTPトンネルパケットがMeNB１を経由してS-GW６とLPN２の間を転送されるようにする。MeNB１は、ルータ（例えば、Internet Protocol (IP)ルータ）として機能し、GTPトンネルパケットをルーティング及びフォワーディングすればよい。MeNB１を経由するGTPトンネルパケットのルーティングは、S-GW６、LPN２、及びMeNB１が有するルーティングテーブルの設定により実現できる。

注目すべき点の１つは、MeNB１がS1ベアラを終端する必要はない点である。MeNB１は、GTPトンネルパケットをフォワーディングするルータとして動作すればよく、ユーザーパケットを取り出すための逆カプセル化処理を行う必要はない。したがって、GTPトンネル終端に伴うMeNB１の処理負荷の増大は発生しない。

また、他の注目すべき点は、MeNB1は、GTPトンネルパケットを観測できる点である。例えば、MeNB1は、転送するGTP トンネルパケットのトラフィック量を観測できる。GTP トンネルパケットのトラフィック量を観測することで、MeNB1は、LPN２の負荷またはセル２０の負荷を自立的に推定することができる。したがって、本実施形態のMeNB1は、LPN２を経由するE-RAB又はセル２０の非活性化の判定（図８のステップＳ１１０）を、自身が観測したGTP トンネルパケットのトラフィック量に基づいて行うことができる。

図１４は、本実施形態に係るベアラ・アーキテクチャの一例を示す図である。図１４の例では、MeNB１及びLPN２は、X2/X3インタフェースにおいてトンネル７０（例えば、GTPトンネル）を設定する。MeNB１は、S-GW６とLPN２の間のS1ベアラにおいてユーザーデータをカプセル化しているGTPトンネルパケットをさらにカプセル化し、トンネル７０を用いて転送する。なお、トンネル７０は設定されなくてもよい。つまり、MeNB１は、GTPトンネルパケット対してさらなるカプセル化を行わずに、GTPトンネルパケットをそのまま転送してもよい。

図１５は、本実施形態に係るデータベアラの確立手順を示すシーケンス図である。図８と図１５の比較から明らかであるように、本実施形態におけるベアラ確立手順は、第１の実施形態と同様である。なぜなら、S1ベアラの終端点は、第１の実施形態と同様にS-GW６及びLPN２であるためである。したがって、図１５のステップＳ１０１〜Ｓ１０８における処理は、図８のステップＳ１０１〜Ｓ１０８と同様である。図１５のステップＳ７０２では、MeNB１及びLPN２は、X2/X3インタフェースにおけるトンネル７０を確立する。ただし、上述したように、トンネル７０の確立は行われなくてもよい。ステップＳ７０９では、S-GW６とLPN２の間のGTPトンネルパケットがMeNB１を経由して転送される。図１４及び図１５の例では、X2/X3インタフェースにおけるトンネル７０を経由してGTPトンネルパケットが転送される。

図１５のステップＳ７１０は、図８のステップＳ１１０と同様に、セカンダリセル（つまり、セル２０）の更新手順を示している。例えば、MeNB１は、セル２０の利用状況（総トラフィック量、接続UE数など）、若しくはセル２０を利用するUE３毎のトラフィック量（ユーザーデータ量）、又はこれらの組み合わせに基づいて、LPN２を経由するUE３毎のE-RAB（つまり、DRB及びS1ベアラ）の非活性化、又はセル２０の停止を行なってもよい。図１５に示した具体例では、MeNB１は、自身が転送するGTPトンネルパケットのトラフィック量（つまり、セル２０のトラフィック量）を観測する（ステップＳ７１１）。そして、ステップＳ７１２では、MeNB１は、観測したトラフィック量に基づいて、セル２０の更新（修正）を要求する（SCell Modify Request）。

＜第３の実施形態＞
本実施形態では、第１及び第２の実施形態の変形について説明する。本実施形態に係る無線通信システムの構成例は、図１と同様とすればよい。本実施形態に係るMeNB１は、UE３に関するユーザーデータの転送にセル１０及びセル２０のどちらを使用するかを決定し、セル２０の使用を決定したことに応じて、LPN２を経由するS1ベアラ及びDRBの確立を要求するよう構成されている。例えば、MeNB１は、所定の条件が満足される場合に、セル２０の使用を決定すればよい。当該所定の条件は、例えば、ベアラ優先度、UE３のユーザーデータに許容される遅延量、LPN２の負荷、LPN２の無線品質、UE３とLPN２の間の位置関係、及びUE3の移動性、のうち少なくとも１つに関する。以下では、セル２０の使用を決定するための条件の具体例について説明する。

第１の例では、所定の条件は、ベアラ優先度に関する。MeNB1は、ベアラ優先度が基準値よりも高い場合にUE３のユーザーデータの転送にMeNB１のセル１０を使用するよう決定し、ベアラ優先度が基準値より低い場合にUE３のユーザーデータの転送にLPN２のセル２０を使用するよう決定してもよい。

第２の例では、所定の条件は、UE３のユーザーデータに許容される遅延量に関する。MeNB1は、許容される遅延量が基準値より小さい場合にUE３のユーザーデータの転送にセル１０を使用するよう決定し、許容される遅延量が基準値より大きい場合にUE３のユーザーデータの転送にセル２０を使用するよう決定してもよい。

第３の例では、所定の条件は、LPN２の負荷に関する。MeNB1は、LPN２の負荷が基準値より大きい場合にUE３のユーザーデータの転送にセル１０を使用するよう決定し、LPN２の負荷が基準値より小さい場合にUE３のユーザーデータの転送にセル２０を使用するよう決定してもよい。LPN２の負荷は、例えば、リソース使用量、リソース使用率、又はユーザーデータのトラフィック量としてもよい。また、MeNB１は、LPN２の負荷をLPN２から周期的又は非周期的に収集してもよい。また、LPN2は、周期的にLPN２の負荷をMeNB１に通知してもよいし、負荷が基準値を超えたことに応じて非周期的にMeNB１に通知してもよい。

第４の例では、所定の条件は、LPN２の無線品質に関する。MeNB1は、LPN２の無線品質が基準値より低い場合にUE３のユーザーデータの転送にセル１０を使用するよう決定し、LPN２の無線品質が基準値より高い場合にUE３のユーザーデータの転送にセル２０を使用するよう決定してもよい。LPN２の無線品質は、例えば、LPN２のReference Signal Received Power (RSRP)、又はReference Signal Received Quality (RSRQ)としてもよい。LPN２の無線品質は、UE３によって測定され、UE３からMeNB1に報告されてもよい。

第５の例では、所定の条件は、UE３とLPN２の間の位置関係に関する。MeNB1は、LPN２とUE３の間の距離を示す評価値が基準値より大きい場合にUE３のユーザーデータの転送にセル１０を使用するよう決定し、当該評価値が基準値より小さい場合にUE３のユーザーデータの転送にセル２０を使用するよう決定してもよい。この場合、MeNB１は、LPN２の位置情報を管理し、UE３の位置情報を取得すればよい。LPN２及びUE３の位置情報は、例えばGlobal Positioning System (GPS)情報であってもよい。

第６の例では、所定の条件は、UE3の移動性に関する。MeNB1は、UE3の移動性を示す評価値が基準値より高い場合にUE３のユーザーデータの転送にセル１０を使用するよう決定し、当該評価値が基準値より低い場合にUE３のユーザーデータの転送にセル２０を使用するよう決定してもよい。UE3の移動性を示す評価値は、UE３の位置情報（例えば、GPS情報）から計算された平均移動速度であってもよい。また、UE3の移動速性を示す評価値は、UE３のセル滞在時間、又はUE３のハンドオーバ頻度などであってもよい。UE３のセル滞在時間、及びUE３のハンドオーバ頻度は、UE３の移動性と関係している。つまり、UE３が高い移動性を有する場合に、UE３の平均的なセル滞在時間は短くなり、UE３のハンドオーバ頻度が高くなると考えられるためである。

図１６は、本実施形態に係るデータベアラの確立手順を示すシーケンス図である。図１６のステップＳ１０１及びＳ１０２における処理は、図８のステップＳ１０１及びＳ１０２と同様である。ステップＳ８０３では、MeNB１は、UE３のためのデータベアラをMeNB１（セル１０）及びLPN２（セル２０）のどちらに設定するかを決定する。LPN２のセル２０の決定するための条件の具体例は上述した通りである。

ステップＳ８０３での決定に応じて、ステップＳ８０４Ａ又はＳ８０４Ｂが択一的に実行される。すなわち、セル２０（セカンダリセル）の使用を決定した場合、MeNB１は、LPN２を経由するS1ベアラ及びDRBの確立をMME５に要求し、UE３及びLPN２とシグナリングする。LPN２を経由するS1ベアラ及びDRBの確立手順は、第１又は第２の実施形態で説明した手順に従えばよい。これにより、LPN２を経由するS1ベアラ及びDRBが確立される。UE３は、LPN２のセル２０を経由してユーザーデータを送受信する（ステップＳ８０４Ａ）。一方、セル１０（プライマリセル）の使用を決定した場合、MeNB１は、MeNB１を経由するS1ベアラ及びDRBの確立をMME５に要求する。これにより、MeNB１を経由するS1ベアラ及びDRBが確立される。UE３は、MeNB１のセル１０を経由してユーザーデータを送受信する（ステップＳ８０４Ｂ）。

本実施形態によれば、例えば、以下に述べる効果を得ることができる。LPN２を使用する場合、セル２０のカバレッジの小ささに起因して、他のセル（例えば、MeNBセル、LPNセル）へのUE３のハンドオーバ／データベアラ切り替えが頻繁に起こると予想される。そうすると、データベアラがLPN２に設定された場合、レイテンシ、スループット、又はデータロス等の一部の要件が満足されない可能性がある。このことは、LPN２に設定されるデータベアラが、低レイテンシ又は小データロス等を必要とする特定のサービス（例えば、Voice over IP (VoIP)、オンラインゲーミング等）に向いていないことを意味する。また、LPN２の負荷、LPN２の無線品質、UE３の移動性などの他の要因についても、LPN２を利用する際の支障となる可能性がある。

本実施形態では、MeNB１は、LPN２の利用に適さない状況、サービス特性、又はUE３の特性などを判断し、LPN2の利用に適さない場合にはMeNB１のセル１０を使用する。したがって、本実施形態は、LPN2を利用するかどうかをMeNB１が適切に制御することができる。

＜その他の実施形態＞
上述した第３の実施形態は、第１及び第２の実施形態で説明したベアラ・アーキテクチャとは異なるベアラ・アーキテクチャを有する無線通信システムにも適用可能である。例えば、第３の実施形態は、UE３のユーザーデータをセル２０及びLPN２を経由して転送するためのS1ベアラがMeNB１において終端されるアーキテクチャに適用されてもよい。すなわち、LPN２の利用に適さない状況、サービス特性、又はUE３の特性などをMeNB１において判断し、LPN2の利用に適さない場合にはMeNB１のセル１０を使用するという第３の実施形態で説明されたMeNB１の処理・動作は、ベアラ・アーキクチャに依存していない。

また、第１〜第３の実施形態で述べたMeNB１（制御部１５）、LPN２（制御部２５）、UE３（制御部３５）、MME５（ベアラ設定制御部５２）、及びS-GW６（ベアラ制御部６５）によるベアラ確立に関する制御方法は、いずれもApplication Specific Integrated Circuit（ASIC）を含む半導体処理装置を用いて実現されてもよい。また、これらの処理は、少なくとも１つのプロセッサ（e.g. マイクロプロセッサ、Micro Processing Unit（MPU）、Digital Signal Processor（DSP））を含むコンピュータシステムにプログラムを実行させることによって実現してもよい。具体的には、フローチャート及びシーケンス図に示されたアルゴリズムをコンピュータシステムに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを作成し、当該プログラムをコンピュータに供給すればよい。

このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

また、上述した第１〜第３の実施形態は、適宜組み合わせて実施されてもよい。

また、上述した第１〜第３の実施形態は、主にLTEシステムに関して説明を行った。しかしながら、これらの実施形態は、LTEシステム以外の無線通信システム、例えば、3GPP UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)、3GPP2 CDMA2000システム（1xRTT, HRPD (High Rate Packet Data)）、GSM (Global System for Mobile Communications) システム、又はWiMAXシステム等に適用されてもよい。

さらに、上述した実施形態は本件発明者により得られた技術思想の適用に関する例に過ぎない。すなわち、当該技術思想は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは勿論である。

この出願は、２０１２年１０月５日に出願された日本出願特願２０１２−２２３１７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 基地局（MeNB）
２ 基地局（LPN）
３ 移動局（UE）
４ コアネットワーク（EPC）
５ モビリティ管理装置（MME）
６ データ中継装置（S-GW）
１５ 制御部
２５ 制御部
３５ 制御部
５２ ベアラ設定制御部
６５ ベアラ制御部
７０ トンネル

Claims (15)

1. マスター基地局装置であって、
   ユーザープレーン機能を有する通信装置とユーザー端末との間のユーザープレーン接続のための無線リソースを割り当てるようセカンダリ基地局装置に要求する第１のメッセージを前記セカンダリ基地局装置に送信するよう構成された送信インタフェースと、
   前記第１のメッセージに対する第１の応答を受信するよう構成された受信インタフェースと、
   を備え、
   前記送信インタフェースは、さらに、前記第１の応答が受信された後に、Radio Resource Control (RRC) コネクション再構成に関する第２のメッセージを前記ユーザー端末に送信するよう構成され、
   前記受信インタフェースは、さらに、前記第２のメッセージに対する第２の応答を受信するよう構成され、
   前記送信インタフェースは、さらに、前記第２の応答が受信された後に、前記セカンダリ基地局装置のアドレスを含む第３のメッセージをモビリティ管理装置に送信するよう構成されている、
   マスター基地局装置。
2. 前記送信インタフェースは、前記第１のメッセージを前記セカンダリ基地局装置に送信するよう構成された第１の送信部を備える、請求項１に記載のマスター基地局装置。
3. 前記送信インタフェースは、前記第２のメッセージを前記ユーザー端末に送信するよう構成された第２の送信部を備える、請求項１又は２に記載のマスター基地局装置。
4. 前記送信インタフェースは、前記第３のメッセージを前記モビリティ管理装置に送信するよう構成された第３の送信部を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマスター基地局装置。
5. 前記受信インタフェースは、前記第１の応答を受信するよう構成された第１の受信部を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマスター基地局装置。
6. 前記受信インタフェースは、前記第２の応答を受信するよう構成された第２の受信部を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマスター基地局装置。
7. 前記受信インタフェースは、さらに、前記セカンダリ基地局装置を介する前記ユーザープレーン接続に関連するデータ量報告を、前記セカンダリ基地局装置から受信するよう構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマスター基地局装置。
8. 前記送信インタフェースは、さらに、前記セカンダリ基地局装置を介する前記ユーザープレーン接続の更新要求（Modify Request）を、前記セカンダリ基地局装置へ送信するよう構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマスター基地局装置。
9. 前記更新要求（Modify Request）は、接続パラメータの修正／更新／非活性化／活性化／停止／削除の少なくともいずれかを含む、請求項８に記載のマスター基地局装置。
10. 前記セカンダリ基地局装置を介する前記ユーザープレーン接続は、前記ユーザープレーン機能を有する通信装置と前記マスター基地局装置との接続と、前記マスター基地局装置と前記セカンダリ基地局装置との接続と、を介することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマスター基地局装置。
11. マスター基地局装置における通信制御方法であって、
    ユーザープレーン機能を有する通信装置とユーザー端末との間のユーザープレーン接続のための無線リソースを割り当てるようセカンダリ基地局装置に要求する第１のメッセージを前記セカンダリ基地局装置に送信し、
    前記第１のメッセージに対する第１の応答を受信し、
    前記第１の応答が受信された後に、Radio Resource Control (RRC) コネクション再構成に関する第２のメッセージを前記ユーザー端末に送信し、
    前記第２のメッセージに対する第２の応答を受信し、
    前記第２の応答が受信された後に、前記セカンダリ基地局装置のアドレスを含む第３のメッセージをモビリティ管理装置に送信する、
    通信制御方法。
12. 前記セカンダリ基地局装置を介する前記ユーザープレーン接続に関連するデータ量報告を、前記セカンダリ基地局装置から受信する、
    請求項１１に記載の通信制御方法。
13. 前記セカンダリ基地局装置を介する前記ユーザープレーン接続の更新要求（Modify Request）を、前記セカンダリ基地局装置へ送信する、
    請求項１１又は１２に記載の通信制御方法。
14. 前記更新要求（Modify Request）は、接続パラメータの修正／更新／非活性化／活性化／停止／削除の少なくともいずれかを含む、
    請求項１３に記載の通信制御方法。
15. 前記セカンダリ基地局装置を介する前記ユーザープレーン接続は、前記ユーザープレーン機能を有する通信装置と前記マスター基地局装置との接続と、前記マスター基地局装置と前記セカンダリ基地局装置との接続と、を介することを特徴とする、
    請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の通信制御方法。

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