JP6733746B2 - モバイル通信システムにおけるデバイスツーデバイス中継サービスに基づく通信を提供する装置 - Google Patents
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Description
図1は、ユーザ装置(UE)3(この例ではモバイル通信デバイス3−1及びMTC UEデバイス3−2)が互いに通信することができ、E−UTRAN基地局5及びコアネットワーク7を介して他のユーザと通信することができる、通信ネットワーク1を概略的に示す。当業者であれば分かるように、説明を目的として図1には2つのUE3及び1つの基地局5が示されているが、追加のユーザ装置、及び/又は基地局が、配置されたシステムに存在してもよい。
図2は、セル6内のUEに能力を知らせるために、どのProSe関連情報をセル6内にブロードキャストすべきかを決定する際の基地局5の動作を示すフローチャートである。図2に示すように、ステップs1において、基地局5は、(UE3−1等の)中継UEがProSe中継を実行するために基地局に既に登録されているかを確認する。UEがProSe中継UEとして登録されていない場合、ステップs3において、基地局5は、基地局5がProSe中継をサポートすることを示す情報をブロードキャストする。しかし、1又は複数のUE3がProSe中継UEのために登録されている場合、次に、ステップs5において、基地局5はまた、セル6において現在動作している動作中の中継UEが存在することを示す情報をブロードキャストする。いくつかの例示的な実施形態では、基地局5はまた、その(又は各)登録された中継UE3−1を識別する情報をブロードキャストしてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、基地局5は、ステップs1において、上記チェックを実行しなくてもよい。その代わりに、基地局5は、ケーパビリティ情報を単純にブロードキャストしてもよい。いずれの場合でも、基地局5は、システム情報ブロック(SIB:System Information Block)内で、又は基地局5がブロードキャストチャネルにおいてブロードキャストするページングメッセージ内で、関連情報をブロードキャストしてもよい。
図3は、MTC UE3−2の動作を示すフローチャートである。MTC UE3−2がブロードキャスト情報を受信すると、ステップs11において、MTC UE3−2は、基地局5がProSe中継UEで動作することが可能であるかをチェック又は確認し、もしそうである場合、処理はステップs13に進む。示しているように、ステップs13において、MTC UE3−2は、基地局5から受信した信号の強度が閾値の値(Th)を下回っているかを確認する。そうではない場合、ステップs15において、MTC UE3−2は、(Random Access手順を用いて)通常の方法により基地局5と直接的に接続を確立しようと試みる。しかし、受信した信号レベルが閾値を下回っている場合、MTC UE3−2は、ステップs17において、基地局5から受信したProSe情報が、基地局5に既に登録された動作中の(中継UE3−1等の)ProSe中継UEが存在しているかを示しているかを確認する。存在しない場合、ステップs19において、MTC UE3−2は、ProSe中継を実行することが出来る近接するUEを識別しようとするために、数回(例えば、3又は4回)、一般的なディスカバリプロセスを実行する。図4は、この一般的なディスカバリプロセスを示す。ステップs27において示す様に、MTC UE3−2は、この場合に、ステップs25に続いて、基地局5と既にRRC接続(RRC connected)状態にある中継UE3−1により受信されるSidelink Discoveryメッセージを送信する。このDiscoveryメッセージを受信するのに応答して、中継UE3−1は、ステップs29において、中継UE3−1がProSe中継UEとして機能することを基地局5に通知するSidelink UE informationメッセージを基地局5に送信する。ステップs31において、基地局5及び中継UE3−1は、サイドリンク9のために、使用されるリソースを確立するための情報及び設定等を交換する。そして、ステップs33において、中継UE3−1及びMTC UE3−2は、サイドリンク9を介して通信のために必要なパラメータを確立する。
もちろん、この好ましい方法でプログラムされていない、いくつかのレガシーMTC UEが存在してもよく、そのため、それらが実際よりも高いカバレッジレベルにあると決定した場合、それらのMTC UEは、依然として、動作中の中継UE3−1が近くに位置していたとしても、通常のRandom Access手順を使用して基地局5と直接的に接続しようと試みる。そのようなMTC UE3−2がRandom Access手順を開始する場合、誤って決定されたカバレッジレベルに基づいて決定された送信電力レベルを使用する。そのため、当該MTC UE3−2は、基地局5が検出することができる電力レベルよりも十分に低い電力レベルで送信し、基地局5が検出することができる電力レベルでMTC UE3−2が送信する前に、Random Access手順の多くの繰り返しが必要となり得る。これは、MTC UE3−2内で非常に無駄な電力である。
1)中継UE3−1がMTC UEのRandom Accessシグナリングを繰り返す。正しく動作するために、基地局5は、Random Accessシグナリングが中継UE3−1により繰り返されたことを知る必要がある。これは、中継UE3−1がRandom Accessプリアンブルを繰り返すことを識別するために、Random Accessプリアンブルに新しい識別子を追加することにより達成されてもよい。又は、中継UE3−1が、その中継UE3−1からのRandom Accessシグナリングの再送信のために、基地局5により予め予約されたリソースのセットにおいてRandom Accessシグナリングを再送信することにより達成されてもよい。
2)中継UE3−1が(適切にフォーマットされた新しいMAC PDUを使用して)コントロールプレーンシグナリング又はユーザプレーンシグナリングを介して、基地局5にRandom Accessプリアンブルを送信し、基地局5がアップリンク通信のために中継UE3−1に割り当てたリソースを使用して送信される。
3)中継UE3−1がMTC UE3−2のRandom Access手順を助けることができるさらなる方法は、MTC UE3−1がサイドリンク9を確立することであり、そして、基地局5への後続送信(onward transmission)のために、MTC UE3−2により送信されたRandom Accessプリアンブルを中継UE3−1にサイドリンク9を介して送信することである。この場合、中継UE3−1は、中継UE3−1がアップリンクを介して基地局5に送信する、適切にフォーマットされたメッセージで受信されたRandom Accessプリアンブルをカプセル化する。中継UE3−1はまた、サイドリンク9を介して、基地局のRandom Access Response(RAR)をMTC UE3−2に転送する。
(TS 36.300で定義されている様に)現在定義されているProSe状態では、ProSe対応UEは、コアネットワーク7に接続された予めプログラムされたProSeサーバの制御下において、ProSe対応UE間にサイドリンク9を確立するように構成される。そして、基地局5は、遠隔UEに関するコンテキスト情報を有しない。このProSeサーバは、PC5インタフェースを用いてサイドリンクのセキュリティパラメータを定義した。ProSeサーバはまた、PC5インタフェースを介して、UE間に送信される通信を処理するために使用されるL2アドレス情報を定義した。しかし、本出願では、異なるMTC UEは、コアネットワーク7に接続される異なるアプリケーションサーバに接続することを望んでもよい。そのため、本出願では、これらのセキュリティパラメータを定義するための、又はPC5インタフェースを用いてサイドリンク9のために使用されるL2アドレスを定義するためのProSeサーバは存在しない。
1)基地局5とMTC UE3−2との間で提供されるLTEセキュリティに依存する代わりに、PC5通信に特定のセキュリティを適用しない。
2)基地局5とMTC UE3−2との間にPC5セキュリティ及びLTEセキュリティの両方を提供する。
3)基地局5と中継UE3−1との間にPC5セキュリティ及びLTEセキュリティの両方を提供する。
第1のセキュリティオプションでは、サイドリンク9を介して送信される通信に提供される特定の(追加の)セキュリティはない。代わりに、システムは、送信側により既に暗号化されたデータに依存する。そのため、基地局5がMTC UE3−2にメッセージを送信する場合、又はMTC UE3−2が基地局5にメッセージを送信する場合、メッセージは、PC5サイドリンク9を介して送信される前に、送信側によりLTE暗号化される。(これらの送信はMTC UE3−2に固有の暗号鍵を使用するため)中継UE3−1は、MTC UE3−2を目的とする、基地局5により送信されるメッセージを復号することも、基地局5への後続送信(onward transmission)を目的とする、MTC UE3−2により送信されるメッセージを復号することもできない。したがって、PC5サイドリンク9を介して、MTC UE3−2により中継UE3−1に送信されるメッセージは、中継UE3−1が受信したメッセージをどのように処理するのかを知ることを可能とする情報を含む必要がある。同様に、Uuリンクを介して、基地局5により中継UE3−1に送信され、遠隔MTC3−2を目的とするメッセージも、そのメッセージが遠隔MTC UE3−2のためのものであることを識別する必要がある。
図7は、セキュリティがオプション2及び3で確立される方法を示すタイミング図である。図示されているように、オプション2の場合、基地局5は、ステップs91において、PC5サイドリンク9を介して送信される通信を保護する際に使用するための暗号化鍵(SKeNB又は同様のもの)を生成する。ステップs93において、基地局5は、これらの鍵を中継UE3−1のためのメッセージで送信する。このメッセージにある鍵は、中継UE3−1に関連する暗号化鍵を用いて暗号化されるので、オープンな手法によりブロードキャスとされない。ステップs95において、基地局5は、中継UE3−1を介してMTC UE3−2に送信されるメッセージで同一の鍵を送信する。ステップs95において送信される鍵は、MTC UE3−2に関連する鍵で最初に暗号化され、次に中継UE3−1に関連する鍵で暗号化される。そのため、再度、それらはオープンに送信されない。メッセージを受信すると、中継UE3−1は、第2の暗号化を解除し(remove)、MTC UE鍵によってのみ暗号化された鍵がMTC UE3−2に送信される。ステップs97において、中継UE3−1及びMTC UE3−2は、受信された暗号化鍵を使用して、PC5サイドリンク9を介してその後に送信される全ての通信に対して、暗号化(ciphering)及び完全性保護(integrity protection)を実行する。最後に、上記オプション1の通り、ステップs99において、MTC UE3−2及び基地局5の間で送信される通信に対して、LTE暗号化及び完全性保護がMTC UE3−2及び基地局5の間で実行される。あるいは、暗号化鍵は、インターネットサーバを介して共有することが出来る。例えば、MTC UE3−2が中継UE3−1として動作するユーザの携帯電話により認証されるスマートウォッチである場合、両方のデバイスは、インターネットサーバに登録し、相互認証のための安全な鍵をダウンロードすることが出来る。これらの鍵は、PC5サイドリンク9を保護するために使用され、LTEセキュリティは、中継UE3−1及び基地局5の間で送信される通信を保護するために使用される。
上述したように、PC5サイドリンク9のために使用される通信リソース(時間及び周波数リソース)は、基地局5により要求されるように割り当てられてもよく、又はそれらは、サイドリンク9のために中継UE3−1が使用するための、基地局5により確保されたリソースのプールから、中継UE3−1により割り当てられてもよい。通常のように、サイドリンク9のために使用されるリソースは、サイドリンク9を介して送信されるデータの量が増加又は減少するにつれて変更される必要があり得る。基地局5がサイドリンク9に提供されるリソースを積極的に管理する場合、MTC UE3−2は、基地局5への後続送信(onward transmission)のために、中継UE3−1にStatus Reports及びbuffer Status Reportsを送信する必要がある。そして、基地局5は、サイドリンク9のために利用可能なリソースを変更することが出来る。同様に、中継UE3−1は、自身(中継されていないトラフィック)及びサイドリンクトラフィックのために、基地局5にStatus Reports及びBuffer Status Reportsを提供しなければならない。そして、基地局5は、サイドリンク9のために割り当てられたリソース、及びUuリンクを介して自身の通信のために中継UE3−1により必要とされるリソースを変更することが出来る。
現在のLTE規格は、基地局5と、悪いカバレッジエリア(レベル1又はレベル2)にあるMTC UE3−2との間で送信されるメッセージの繰り返しを可能にする。送信されるメッセージの繰り返しは、復号利得の向上を可能にし、したがって、低いカバレッジレベルにあるときに送信されたメッセージを回復する改善された能力を可能にする。MTC UEが中継UE3−1を介して送信される場合、同じカバレッジエンハンスメントをサイドリンク9に提供することが出来る。したがって、中継UE3−1は、上述した複合利得を提供するために、利用可能なリソースのプールを使用して、送信されるメッセージの繰り返しを提供してもよい。
図8は、上述したMTC UE3−2の機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図示のように、MTC UE3−2は、1又は複数のアンテナ33を介して基地局5及び/又は他のUE3に信号を送信し、基地局5及び/又は他のUE3から信号を受信するように動作可能なトランシーバ回路31を有する。MTC UE3−2は、MTC UE3−2の動作を制御するコントローラ37を有する。図示のように、コントローラ37は、メモリ39と関連し、トランシーバ回路31に結合される。図8に必ずしも示されていないが、MTC UE3−2は、(ユーザインタフェース35等の)従来のUEの全ての通常の機能を備えてもよく、必要に応じて、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアのいずれか1つ又は任意の組み合わせにより提供されてもよい。ソフトウェアは、メモリ39に予めインストールされていてもよく、及び/又は通信ネットワークを介して又は例えばリムーバルデータストレージデバイス(RMD:removable data storage device)からダウンロードされてもよい。
図9は、本例示的な実施例において使用される中継UE3−1の機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図示するように、中継UE3−1は、1又は複数のアンテナ33を介して、基地局5及び/又は他のProSe対応UEに信号を送信し、基地局5及び/又は他のProSe対応UEから信号を受信するように動作可能なトランシーバ回路51を有する。中継UE3−1はまた、中継UE3−1の動作を制御するコントローラ57を有する。コントローラ57はメモリ59と関連し、トランシーバ回路51に結合される。図9に必ずしも示されていないが、中継UE3−1は、(ユーザインタフェース55等の)従来のモバイル通信デバイス3の全ての通常の機能を有し、必要に応じて、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアのいずれか1つ又は任意の組み合わせにより提供されてもよい。ソフトウェアは、メモリ59に予めインストールされていてもよく、及び/又は通信ネットワークを介して、又は例えばリムーバルデータストレージデバイス(RMD)からダウンロードされてもよい。
図10は、図1に示すシステム1の一部を形成する基地局5の機能のいくつかを示す機能ブロック図である。図示するように、基地局5は、1又は複数のアンテナ83を介して遠隔UE3に信号を送信し、遠隔UE3から信号を受信するように動作可能であり、ネットワークインタフェース85を介してコアネットワーク7に信号を送信し、コアネットワーク7から信号を受信するように動作可能なトランシーバ回路81を有する。基地局5は、基地局5の動作を制御するコントローラ87を有する。コントローラ87は、メモリ89に関連し、トランシーバ回路81に結合される。ソフトウェアは、メモリ89に予めインストールされていてもよく、及び/又は通信ネットワークを介して、又は例えばリムーバルデータストレージデバイス(RMD)からダウンロードされてもよい。
詳細な例示的な実施形態を上記で説明した。当業者であれば理解するように、上述した実施形態は、多くの変更及び代替がされてもよく、そこに具体化される発明についても同様の利点がある。説明のために、多くの代替及び変更を説明する。
Claims (7)
- 他のユーザ装置に中継サービスを提供することができる中継ユーザ装置と通信するように構成される基地局であって、前記基地局は、
通信リンクを介して通信し、前記他のユーザ装置に対し前記中継ユーザ装置が割り当てた識別情報を含む第1の通信制御メッセージを前記中継ユーザ装置から受信するトランシーバ回路と、
前記第1の通信制御メッセージに基づいて、前記中継ユーザ装置が前記他のユーザ装置から受信した前記第1の通信制御メッセージを転送していると判定し、前記他のユーザ装置の識別情報として前記識別情報を維持するコントローラと、を含み、
前記コントローラは、前記中継ユーザ装置から受信した前記第1の通信制御メッセージが、前記他のユーザ装置から送信されていることを、前記第1の通信制御メッセージの受信に用いたベアラの種別に基づいて判定する、基地局。 - 前記第1の通信制御メッセージは、RRC Connection Requestメッセージである、請求項1に記載の基地局。
- 前記コントローラは、前記トランシーバ回路がSRB(Signaling Radio Bearer)1、SRB2、前記他のユーザ装置のシグナリングを運ぶ専用のSRB、又はDRB(Data Radio Bearer)が用いられた前記第1の通信制御メッセージを受信した場合、前記第1の通信制御メッセージは前記他のユーザ装置から送信されていると判定する、請求項1又は2に記載の基地局。
- 他のユーザ装置に対して中継通信サービスを提供する中継ユーザ装置であって、前記中継ユーザ装置は、
前記他のユーザ装置に識別情報を割り当てるコントローラと、
通信リンクを介して通信し、前記他のユーザ装置により生成された第1の通信制御メッセージをサイドリンクを介して前記他のユーザ装置から受信し、前記第1の通信制御メッセージを基地局に転送するトランシーバ回路と、を含み、
前記第1の通信制御メッセージは、前記識別情報を含み、
前記トランシーバ回路は、前記第1の通信制御メッセージを第1のベアラで受信し、前記第1の通信制御メッセージを第2のベアラで転送する、
中継ユーザ装置。 - 前記第1の通信制御メッセージは、RRC Connection Requestメッセージである、請求項4に記載の中継ユーザ装置。
- 前記第1のベアラは、SRB(Signaling Radio Bearer)0であり、前記第2のベアラは、SRB1、SRB2、前記他のユーザ装置のシグナリングを運ぶ専用のSRB、又はDRB(Data Radio Bearer)である、請求項4又は5に記載の中継ユーザ装置。
- 前記識別情報は、前記中継ユーザ装置により生成された一時的識別子、または、前記基地局から前記中継ユーザ装置に提供された一時的識別子のセットから選択された一時的識別子である、請求項4から6のいずれかに記載の中継ユーザ装置。
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