JP6894504B2 - 無線通信システムにおけるreflective QoSの適用方法、及びこのための装置 - Google Patents

無線通信システムにおけるreflective QoSの適用方法、及びこのための装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムに関し、より詳細には、reflective QoSの適用/支援方法、及びこれを行う装置に関する。
移動通信システムは、ユーザーの活動性を保障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、現在では、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、ユーザー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要求されている。
次世代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、ユーザー当たりの送信率の画期的な増加、大幅増加した接続デバイス数の収容、非常に低いエンドツーエンド遅延(End−to−End Latency)、高エネルギー効率を支援できなければならない。このために、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)支援、端末ネットワーキング(Device Networking)等、多様な技術が研究されている。
本発明は、効率的なreflective QoS手続を提案することを目的とする。
また、本発明は、reflective QoS手続を効率的に運用するために、reflective QoSの適用有効時間をカウントするためのタイマー動作を提案するためであることを目的とする。
本発明で解決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、言及しないまた別の技術的課題は、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とって明確に理解されるべきである。
本発明の一態様は、無線通信システムにおけるUE(User Equipment)の反映型(reflective)QoS(Quality of Service)の実行方法において、ネットワークからダウンリンクパケットを受信する段階であって、前記ダウンリンクパケットは、前記reflective QoSの適用が指示されたパケットである、前記ダウンリンクパケットに基づいてQoS規則を導出する段階と、前記QoS規則を用いて、アップリンクパケットに前記ダウンリンクパケットのQoSのマーキングを適用して前記ネットワークへ送信する段階と、前記QoS規則と連携したタイマーの満了前に前記ダウンリンクパケットを受信した場合、前記タイマーを再開始する段階とを含み得る。
また、前記reflective QoSの実行方法は、前記タイマーが満了となった場合、前記QoS規則を削除する段階をさらに含み得る。
また、前記reflective QoSの実行方法は、前記タイマーの満了後、前記ダウンリンクパケットを受信した場合、前記タイマーを開始する段階をさらに含み得る。
また、前記タイマーの値は、前記UEのPDU(protocol data unit)セッションの確立(establish)手続で事前に決定され得る。
また、前記ネットワークがAN(Access Network)である場合、前記ANは、ユーザープレーン機能からN3のリファレンスポイント上のカプセル化(encapsulation)ヘッダを介して、前記ダウンリンクパケットのreflective QoSの適用を指示するreflective QoSの指示(indication)及び前記QoSのマーキングを受信するネットワークノードであり得る。
また、前記QoSのマーキングは、前記ダウンリンクパケットのQoSフローの識別子に該当し得る。
また、前記QoS規則は、前記アップリンクパケットと前記QoSフロー間のマッピング関係の決定に用いられ得る。
また、前記QoS規則は、前記ダウンリンクパケットから導出されたパケットフィルタ、前記ダウンリンクパケットのQoSのマーキング及び前記アップリンクパケットの評価(evaluate)順序を決定するために用いられる優先順位値を含み得る。
また、前記パケットフィルタは、前記ダウンリンクパケットのヘッダから導出され得る。
また、前記QoS規則を用いて、前記アップリンクパケットに前記ダウンリンクパケットのQoSのマーキングを適用して前記ネットワークへ送信する段階は、複数のアップリンクパケットを前記優先順位値の順序で評価し、前記QoS規則に含まれたパケットフィルタとマッチングされるアップリンクパケットをフィルタリングする段階と、前記フィルタリングされたアップリンクパケットに前記QoS規則に含まれている前記QoSのマーキングを適用して前記ネットワークへ送信する段階とを含み得る。
また、前記ダウンリンクパケットに基づいて前記QoS規則を導出する段階は、前記ダウンリンクパケットと関連した前記QoS規則が既に存在するか確認する段階と、前記ダウンリンクパケットと関連した前記QoS規則が既に存在しない場合、前記ダウンリンクパケットに基づいて前記QoS規則を導出し、前記タイマーを開始する段階とを含むことができる。
また、前記reflective QoSの適用に応じて導出された前記QoS規則は、明示的にシグナリングされたQoS規則よりも低い優先順位を有し得る。
また、前記reflective QoSの適用は、ユーザープレーン又はコントロールプレーンを介して非活性化され得る。
また、本発明の別の実施例に係る無線通信システムにおける反映型(reflective)QoS(Quality of Service)を実行するUE(User Equipment)において、信号を送受信するための通信モジュール(communication module)及び前記通信モジュールを制御するプロセッサを含み、前記プロセッサは、ネットワークからダウンリンクパケットを受信し、前記ダウンリンクパケットは、前記reflective QoSの適用が指示されたパケットである、前記ダウンリンクパケットに基づいてQoS規則を導出し、前記QoS規則を用いて、アップリンクパケットに前記ダウンリンクパケットのQoSのマーキングを適用して前記ネットワークへ送信し、前記QoS規則と連携したタイマーの満了前に前記ダウンリンクパケットを受信した場合、前記タイマーを再開始し得る。
また、前記プロセッサは、前記タイマーが満了となった場合、前記QoS規則を削除し得る。
また、前記QoS規則は、前記ダウンリンクパケットから導出されたパケットフィルタ、前記ダウンリンクパケットのQoSのマーキング及び前記アップリンクパケットの評価(evaluate)順序を決定するために用いられる優先順位値を含み得る。
本発明の実施例に係ると、reflective QoSを適用することによって、QoSのマーキングのためのシグナリングのオーバーヘッドが減らし、QoS手続が単純になるという効果が発生する。
また、本発明の実施例に係ると、reflective QoSのタイマーを適用し、タイマーが満了となったreflective QoSをUEがリアルタイムで削除するようにすることで、不要なQoS規則を持続的に管理/格納することによって発生し得るUEの負担を大きく軽減するという効果が発生する。
また、本発明の実施例に係ると、別にタイマーを開始/再開始するための指示子をシグナリングする必要がないので、シグナリングのオーバーヘッドが減少し、タイマー動作手続が簡便になるという効果がある。
本発明で得ることができる効果は、以上で言及した効果に制限されるものではなく、言及していないまた別の効果は、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とって明確に理解されるべきである。
本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付図面は、本発明に対する実施例を提供し、詳細な説明と共に本発明の技術的特徴を説明する。
本発明が適用され得るEPS(Evolved Packet System)を簡略に例示する図である。 本発明が適用され得るE−UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)のネットワーク構造の一例を示す。 本発明が適用され得る無線通信システムにおけるE−UTRAN及びEPCの構造を例示する。 本発明が適用され得る無線通信システムにおける端末とE−UTRAN間の無線インターフェースプロトコル(radio interface protocol)の構造を示す。 本発明が適用され得る無線通信システムにおける物理チャンネルの構造を簡略に例示する図である。 リファレンスポイントの表現を用いた5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。 サービス−ベースの表現を用いた5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。 本発明が適用され得るNG−RANのアーキテクチャーを例示する。 本発明が適用され得る無線プロトコルスタックを例示した図である。 本発明が適用され得るRM状態のモデルを例示する。 本発明が適用され得るCM状態のモデルを例示する。 本発明の一実施例に係るQoSフローのための分類及びユーザープレーンのマーキング、QoSフローのANリソースへのマッピングを例示する。 本発明が適用され得る5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。 本発明に適用され得るUEのアップリンクのトラフィックに対するQoSフローのマッピング方式を例示する。 本発明の一実施例に係り、PDUセッションをセットアップする過程で、reflective QoSの使用可否と、reflective QoSの指示方式を決定する方法を例示したフローチャートである。 本発明の方法1に係るreflective QoSの指示方法を例示したフローチャートである。 本発明の方法2に係るreflective QoSの指示方法を例示したフローチャートである。 方法2の適用中、reflective QoSに関する情報が損失した場合、これを復旧するための方法を例示したフローチャートである。 本発明の一実施例に係るreflective QoS手続を例示したフローチャートである。 本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図を例示する。 本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図を例示する。
以下、本発明にかかる好ましい実施形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。添付された図面と共に以下に開示する詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのものであり、本発明が実施され得る唯一の実施形態を示すためのものではない。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な細部事項がなくても実施できることを理解すべきである。
いくつかの場合、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重心にしたブロック図形式で示されることができる。
本明細書において、基地局は、端末と直接的に通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。本文書において基地局により行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)により行われてもよい。すなわち、基地局を含む複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いて端末との通信のために行われる多様な動作は、基地局または基地局以外の他のネットワークノードにより行われうることは明らかである。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、NodeB、eNB(evolved−NodeB)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)などの用語により代替され得る。また、「端末(Terminal)」は、固定されるか、または移動性を有し得、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)装置などの用語に代替され得る。
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。ダウンリンクにおける送信機は、基地局の一部で、受信機は、端末の一部であり得る。アップリンクにおける送信機は、端末の一部で、受信機は、基地局の一部であり得る。
以下の説明において使用される特定用語は、本発明の理解に役立つ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から外れない範囲で他の形態に変更され得る。
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)などのような多様な無線接続システムに利用され得る。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)またはCDMA2000のような無線技術(radio technology)により具現できる。TDMAは、GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)のような無線技術により具現できる。OFDMAは、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(evolved UTRA)などのような無線技術により具現できる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project)LTE(long term evolution)は、E−UTRAを使用するE−UMTS(evolved UMTS)の一部であって、ダウンリンクにおいてOFDMAを採用し、アップリンクにおいてSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は、3GPP LTEの進化である。
本発明の実施例は、無線接続システムであるIEEE 802、3GPP、及び3GPP2のうち少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施例のうち、本発明の技術的思想を明確に示すために説明していない段階または部分は、前記文書によって裏付けられることができる。また、本文書で開示している全ての用語は、前記標準文書によって説明されることができる。
説明を明確にするために、3GPP LTE/LTE−Aを中心に記述するが、本発明の技術的特徴がこれに制限されるわけではない。
本文書で使用されることができる用語は次のように定義される。
− UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPPによって開発された、GSM(Global System for Mobile Communication) ベースの3世代(Generation)移動通信技術
− EPS(Evolved Packet System):IP(Internet protocol) ベースのパケット交換(packet switched)のコアネットワークであるEPC(Evolved Packet Core)やLTE、UTRAN等のアクセスネットワークで構成されたネットワークシステム。UMTSが進化した形態のネットワークである。
− NodeB:UMTSネットワークの基地局。屋外に設置し、カバレッジはマクロセル(macro cell)規模である。
− eNodeB:EPSネットワークの基地局。屋外に設置し、カバレッジはマクロセル(macro cell)規模である。
− 端末(User Equipment):ユーザー機器。端末は、端末(terminal)、ME(Mobile Equipment)、MS(Mobile Station)等の用語として言及され得る。また、端末は、ラップタップ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、スマートフォン、マルチメディア機器等のように携帯可能な機器であってもよく、またはPC(Personal Computer)、車両搭載装置のように携帯できない機器であってもよい。MTCに関する内容で、端末または端末という用語は、MTC端末を指称し得る。
− IMS(Ip Multimedia Subsystem):マルチメディアサービスをIPベースに提供するサブシステム。
− IMSI(International Mobile Subscriber Identity):移動通信ネットワークで国際的に固有に割り当てられるユーザー識別子。
− MTC(Machine Type Communication):人間の介入なくともマシンにより行われる通信。M2M(Machine to Machine)通信とも指称し得る。
− MTC端末(MTC UEまたはMTC deviceまたはMTC装置):移動通信ネットワークを介した通信(例えば、PLMNを介してMTCサーバーと通信)機能を有し、MTC機能を行う端末(例えば、自販機、検針器等)。
− MTCサーバー(MTC server):MTC端末を管理するネットワーク上のサーバー。移動通信ネットワークの内部または外部に存在し得る。MTCユーザーがアクセス(access)することができるインターフェースを有し得る。また、MTCサーバーは、他のサーバーにMTC関連のサービスを提供してもよく(SCS(Services Capability Server)形態)、自身がMTCアプリケーションサーバーであってもよい。
− (MTC)アプリケーション(application):(MTCが適用される)サービス(例えば、遠隔検針、物量移動追跡、気象観測センサ等)
− (MTC)アプリケーションサーバー:(MTC)アプリケーションが実行されるネットワーク上のサーバー
− MTC特徴(MTC feature):MTCアプリケーションを支援するためのネットワークの機能。例えば、MTCモニタリング(monitoring)は、遠隔検針等のMTCアプリケーションで装備紛失等に備えるための特徴であり、低い移動性(low mobility)は、自販機のようなMTC端末に対するMTCアプリケーションのための特徴である。
− MTCユーザー(MTC User):MTCユーザーはMTCサーバーにより提供されるサービスを使用する。
− MTC加入者(MTC subscriber):ネットワークオペレーターと接続関係を有しており、一つ以上のMTC端末にサービスを提供するエンティティ(entity)である。
− MTCグループ(MTC group):少なくとも一つ以上のMTC特徴を共有し、MTC加入者に属したMTC端末のグループを意味する。
− サービス機能サーバー(SCS:Services Capability Server):HPLMN(Home PLMN)上のMTC−IWF(MTC InterWorking Function)及びMTC端末と通信するためのエンティティであって、3GPPネットワークと接続されている。SCSは、一つ以上のMTCアプリケーションによる使用のための能力(capability)を提供する。
− 外部識別子(External Identifier):3GPPネットワークの外部エンティティ(例えば、SCSまたはアプリケーションサーバー)がMTC端末(またはMTC端末が属した加入者)を指す(または識別する)ために使用する識別子(identifier)であって、全世界的に固有(globally unique)である。外部識別子は、次のようにドメイン識別子(Domain Identifier)とローカル識別子(Local Identifier)とで構成される。
− ドメイン識別子(Domain Identifier):移動通信ネットワーク事業者の制御下にあるドメインを識別するための識別子。一つの事業者は、互いに異なるサービスへの接続を提供するためにサービス別にドメイン識別子を使用することができる。
− ローカル識別子(Local Identifier):IMSI(International Mobile Subscriber Identity)を類推または獲得するのに使用される識別子。ローカル識別子は、アプリケーションドメイン内では固有(unique)でなければならず、移動通信ネットワーク事業者によって管理される。
− RAN(Radio Access Network):3GPPネットワークでNode B及びこれを制御するRNC(Radio Network Controller)、eNodeBを含む単位。端末の端に存在し、コアネットワークへの連結を提供する。
− HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server):3GPPネットワーク内の加入者情報を有しているデータベース。HSSは設定格納(configuration storage)、識別子管理(identity management)、ユーザー状態格納等の機能を行うことができる。
− RANAP(RAN Application Part):RANとコアネットワークの制御を担当するノード(即ち、MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service)Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center))間のインターフェース。
− PLMN(Public Land Mobile Network):個人に移動通信サービスを提供する目的で構成されたネットワーク。オペレーター別に区分されて構成されることができる。
− NAS(Non−Access Stratum):UMTS、EPSプロトコルスタックで端末とコアネットワーク間のシグナリング、トラフィックメッセージをやり取りするための機能的な層。端末の移動性を支援し、端末とPDN GW間のIP連結を確立及び維持するセッション管理手続を支援することを主な機能とする。
− SCEF(Service Capability Exposure Function):3GPPネットワークインタフェースにより提供されるサービス及び能力(capability)を安全に露出するための手段を提供するサービス能力露出(Service capability exposure)のための3GPPアーキテクチャー内のエンティティ。
以下、上記のように定義された用語に基づいて、本発明について記述する。
本発明が適用され得るシステム一般
図1は、本発明が適用され得るEPS(Evolved Packet System)を簡略に例示する図である。
図1のネットワークの構造図は、EPC(Evolved Packet Core)を含むEPS(Evolved Packet System)の構造を、これを簡略に再構成したものである。
EPC(Evolved Packet Core)は、3GPP技術の性能を向上するためのSAE(System Architecture Evolution)の中核的な要素である。SAEは、様々な種類のネットワーク間の移動性を支援するネットワークの構造を決定する研究課題に該当する。SAEは、例えば、IPベースに多様な無線接続技術を支援し、より向上したデータ送信能力を提供する等の最適化されたパケット−ベースのシステムを提供することを目標とする。
具体的に、EPCは3GPP LTEシステムのためのIP移動通信システムのコアネットワーク(Core Network)であり、パケット−ベースのリアルタイム及び非リアルタイムのサービスを支援することができる。既存の移動通信システム(即ち、2世代または3世代移動通信システム)では、音声のためのCS(Circuit−Switched)及びデータのためのPS(Packet−Switched)の二つの区別されるサブ−ドメインを介してコアネットワークの機能が具現された。しかし、3世代移動通信システムの進化である3GPP LTEシステムでは、CS及びPSのサブ−ドメインが一つのIPドメインとして単一化した。即ち、3GPP LTEシステムでは、IP能力(capability)を有する端末と端末間の連結が、IPベースの基地局(例えば、eNodeB(evolved Node B))、EPC、アプリケーションドメイン(例えば、IMS)を介して構成されることができる。即ち、EPCは、端対端(end−to−end)のIPサービスの具現に必須的な構造である。
EPCは多様な構成要素を含み得、図1では、そのうち一部に該当する、SGW(Serving Gateway)(又はS−GW)、PDN GW(Packet Data Network Gateway)(若しくはPGW又はP−GW)、MME(Mobility Management Entity)、SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service)Supporting Node)、ePDG(enhanced Packet Data Gateway)を示す。
SGWは、無線接続ネットワーク(RAN)とコアネットワーク間の境界点として動作し、eNodeBとPDN GW間のデータ経路を維持する機能をする要素である。また、端末がeNodeBによってサービング(serving)される領域にかけて移動する場合、SGWはローカル移動性アンカーポイント(anchor point)の役割を果たす。即ち、E−UTRAN(3GPPリリース8の以降から定義されるEvolved−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)Terrestrial Radio Access Network)内での移動性のためにSGWを介してパケットがルーティングされることができる。さらに、SGWは他の3GPPネットワーク(3GPPリリース8の以前に定義されるRAN、例えば、UTRANまたはGERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution)Radio Access Network)との移動性のためのアンカーポイントとして機能することもできる。
PDN GWは、パケットデータネットワークに向かったデータインターフェースの終端点(termination point)に該当する。PDN GWは、ポリシー執行特徴(Policy enforcement features)、パケットフィルタリング(packet filtering)、課金支援(charging support)等をサポートすることができる。また、3GPPネットワークと非−3GPP(non−3GPP)ネットワーク(例えば、I−WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)のような信頼できないネットワーク、CDMA(Code Division Multiple Access)ネットワークや、Wimaxのような信頼できるネットワーク)との移動性管理のためのアンカーポイントの役割を果たすことができる。
図1のネットワーク構造の例示では、SGWとPDN GWが別のゲートウェイで構成されることを示すが、二つのゲートウェイが単一のゲートウェイ構成のオプション(Single Gateway Configuration Option)によって具現されることもできる。
MMEは、端末のネットワーク連結に対するアクセス、ネットワークリソースの割り当て、トラッキング(tracking)、ページング(paging)、ローミング(roaming)、及びハンドオーバー等を支援するためのシグナリング及び制御機能を行う要素である。MMEは、加入者及びセッション管理に関するコントロールプレーン機能を制御する。MMEは、数多くのeNodeBを管理し、他の2G/3Gネットワークに対するハンドオーバーのための従来のゲートウェイの選択のためのシグナリングを行う。また、MMEは、保安過程(Security Procedures)、端末対ネットワークセッションハンドリング(Termianl−to−network Session Handling)、遊休端末位置決定管理(Idle Terminal Location Management)等の機能を行う。
SGSNは、他の3GPPネットワーク(例えば、GPRSネットワーク)に対するユーザーの移動性管理及び認証(authentication)のような全てのパケットデータをハンドリングする。
ePDGは、信頼できない非−3GPPネットワーク(例えば、I−WLAN、WiFiホットスポット(hotspot)等)に対する保安ノードとしての役割を果たす。
図1を参照として説明したように、IP能力を有する端末は、3GPPアクセスはもちろん、非−3GPPアクセスベースでもEPC内の多様な要素を経由して、事業者(即ち、オペレーター(operator))が提供するIPサービスネットワーク(例えば、IMS)にアクセスすることができる。
また、図1では、多様なリファレンスポイント(例えば、S1−U、S1−MME等)を示す。3GPPシステムでは、E−UTRAN及びEPCの異なる機能個体(functional entity)に存在する2つの機能を連結する概念的なリンクをリファレンスポイント(reference point)と定義する。次の表1は、図1に示すリファレンスポイントを整理したものである。表1の例示以外にもネットワーク構造によって様々なリファレンスポイント(reference point)が存在し得る。
Figure 0006894504
Figure 0006894504
図1に示すリファレンスポイントのうちS2a及びS2bは、非−3GPPインターフェースに該当する。S2aは信頼できる非−3GPPアクセス及びPDN GW間の関連制御及び移動性リソースをユーザープレーンに提供するリファレンスポイントである。S2bは、ePDG及びPDN GW間の関連制御及び移動性支援をユーザープレーンに提供するリファレンスポイントである。
図2は、本発明が適用され得るE−UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)のネットワーク構造の一例を示す。
E−UTRANシステムは、既存のUTRANシステムで進化したシステムであって、例えば、3GPP LTE/LTE−Aシステムであり得る。通信ネットワークは、IMS及びパケットデータを介して音声(voice)(例えば、VoIP(Voice over Internet Protocol))のような多様な通信サービスを提供するために広範囲に配置される。
図2を参照すると、E−UMTSネットワークは、E−UTRAN、EPC、及び一つ以上のUEを含む。E−UTRANは端末にコントロールプレーン(control plane)とユーザープレーン(user plane)のプロトコルを提供するeNBで構成され、eNBはX2のインターフェースを介して連結される。
X2ユーザープレーンのインターフェース(X2−U)は、eNB間で定義される。X2−Uのインターフェースは、ユーザープレーンのPDU(protocol data unit)の保障されない伝達(non guaranteed delivery)を提供する。X2コントロールプレーンのインターフェース(X2−CP)は、二つの隣り合うeNB間で定義される。X2−CPは、eNB間のコンテキスト(context)伝達、ソースeNBとターゲットNB間のユーザープレーントンネルの制御、ハンドオーバー関連メッセージの伝達、アップリンク負荷管理等の機能を行う。
eNBは、無線インターフェースを介して端末と連結され、S1のインターフェースを介してEPC(evolved packet core)に連結される。
S1ユーザープレーンのインターフェース(S1−U)は、eNBとサービングゲートウェイ(S−GW:serving gateway)間で定義される。S1コントロールプレーンのインターフェース(S1−MME)は、eNBと移動性管理個体(MME:mobility management entity)間で定義される。S1のインターフェースは、EPS(evolved packet system)ベアラーサービス管理機能、NAS(non−access stratum)シグナリングトランスポート機能、ネットワークシェアリング、MME負荷バランシング機能等を行う。S1のインターフェースはeNBとMME/S−GW間に多対多の関係(many−to−many−relation)を支援する。
MMEは、NASシグナリング保安(security)、AS(Access Stratum)保安(security)制御、3GPPアクセスネットワーク間の移動性を支援するためのCN(Core Network)ノード間(Inter−CN)シグナリング、(ページング再送信の実行及び制御を含んで)アイドル(IDLE)モードUE接近性(reachability)、(アイドル及びアクティブモード端末のための)トラッキング領域識別子(TAI:Tracking Area Identity)管理、PDN GW及びSGW選択、MMEが変更されるハンドオーバーのためのMME選択、2Gまたは3G 3GPPアクセスネットワークへのハンドオーバーのためのSGSN選択、ローミング(roaming)、認証(authentication)、専用ベアラーの確立(dedicated bearer establishment)を含むベアラー管理機能、公共警報システム(PWS:Public Warning System)(地震及びツナミ警報システム(ETWS:Earthquake and Tsunami Warning System)、及び商用モバイル警報システム(CMAS:Commercial Mobile Alert System)を含む)メッセージ送信の支援等様々な機能を行い得る。
図3は、本発明が適用され得る無線通信システムにおけるE−UTRAN及びEPCの構造を例示する。
図3を参照すると、eNBはゲートウェイ(例えば、MME)の選択、無線リソース制御(RRC:radio resource control)の活性(activation)の間にゲートウェイへのルーティング、放送チャンネル(BCH:broadcast channel)のスケジューリング及び送信、アップリンク及びダウンリンクからUEへ動的リソースの割り当て、かつLTE−ACTIVE状態で移動性制御連結の機能を行い得る。前述したように、EPC内におけるゲートウェイは、ページングの開始(orgination)、LTE_IDLE状態の管理、ユーザープレーン(user plane)の暗号化(ciphering)、システム構造の進化(SAE:System Architecture Evolution)ベアラー制御、かつNASシグナリングの暗号化(ciphering)及び完全性(intergrity)保護の機能を行い得る。
図4は、本発明が適用され得る無線通信システムにおける端末とE−UTRAN間の無線インターフェースプロトコル(radio interface protocol)の構造を示す。
図4(a)は、コントロールプレーン(control plane)に対する無線プロトコルの構造を示し、図4(b)は、ユーザープレーン(user plane)に対する無線プロトコルの構造を示す。
図4を参照すると、端末とE−UTRAN間の無線インターフェースプロトコルの層は、通信システムの技術分野に公知となった広く知られている開放型システム間の相互接続(OSI:open system interconnection)の標準モデルの下位3層に基づき、第1層L1、第2層L2、及び第3層L3に分割できる。端末とE−UTRAN間の無線インターフェースプロトコルは、水平的に物理層(physical layer)、データリンク層(data link layer)、及びネットワーク層(network layer)からなり、垂直的にはデータ情報の送信のためのプロトコルスタック(protocol stack)のユーザープレーン(user plane)と、制御信号(signaling)の伝達のためのプロトコルスタックであるコントロールプレーン(control plane)とに区分される。
コントロールプレーンは、端末とネットワークが呼を管理するために利用する制御メッセージが送信される通路を意味する。ユーザープレーンは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータ等が送信される通路を意味する。以下、無線プロトコルのコントロールプレーンとユーザープレーンの各層を説明する。
第1層L1である物理層(PHY:physical layer)は、物理チャンネル(physical channel)を用いることによって、上位層への情報送信サービス(information transfer service)を提供する。物理層は、上位レベルに位置した媒体接続制御(MAC:medium access control)層に転送チャンネル(transport channel)を介して連結され、転送チャンネルを介してMAC層と物理層間でデータが送信される。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、どんな特徴で送信されるかによって分類される。また、互いに異なる物理層の間、送信端の物理層と受信端の物理層間には物理チャンネル(physical channel)を介してデータが送信される。物理層は、 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)方式で変調され、時間と周波数を無線資源として活用する。
物理層で用いられる幾つかの物理制御チャンネルがある。物理ダウンリンク制御チャンネル(PDCCH: physical downlink control channel)は、端末にページングチャンネル(PCH:paging channel)とダウンリンク共有チャンネル(DL−SCH: downlink shared channel)のリソース割当、及びアップリンク共有チャンネル(UL−SCH: uplink shared channel)と関連したHARQ(hybrid automatic repeat request)情報を知らせる。また、PDCCHは、端末にアップリング送信のリソース割当を知らせるアップリンクの承認(UL grant)を運ぶことができる。物理制御フォーマット指示子チャンネル(PDFICH:physical control format indicator channel)は、端末にPDCCHに用いられるOFDMシンボルの数を知らせ、毎サブフレーム毎に送信される。物理HARQ指示子チャンネル(PHICH:physical HARQ indicator channel)は、アップリンク送信の応答として、 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non−acknowledge)信号を運ぶ。物理アップリング制御チャンネル(PUCCH: physical uplink control channel)は、ダウンリンクの送信に対するHARQ ACK/NACK、スケジューリングの要求及びチャンネル品質指示子(CQI:channel quality indicator)等のようなアップリンク制御情報を運ぶ。物理アップリンク共有チャンネル(PUSCH: physical uplink shared channel)はUL−SCHを運ぶ。
第2層L2のMAC層は、論理チャンネル(logical channel)を介して上位層である無線リンク制御(RLC:radio link control)層にサービスを提供する。また、MAC層は、論理チャンネルと転送チャンネル間のマッピング及び論理チャンネルに属するMACサービスデータユニット(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トランスポートブロック(transport block)への多重化/逆多重化機能を含む。
第2層L2のRLC層は、信頼性のあるデータ送信を支援する。RLC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(RB:radio bearer)が要求する多様なQoS(quality of service)を保障するために、RLC層は透過モード(TM:transparent mode)、非確認モード(UM: unacknowledged mode)、及び確認モード(AM:acknowledge mode)の三つの動作モードを提供する。AM RLCは、ARQ(automatic repeat request)を介して誤謬の訂正を提供する。一方、MAC層がRLC機能を行う場合に、RLC層はMAC層の機能ブロックに含まれ得る。
第2層L2のパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP:packet data convergence protocol)層は、ユーザープレーンでユーザーデータの伝達、ヘッダの圧縮(header compression)、及び暗号化(ciphering)機能を行う。ヘッダの圧縮機能は、小さい帯域幅を有する無線インターフェースを介して、IPv4(internet protocol version 4)またはIPv6(internet protocol version 6)のようなインターネットプロトコル(IP:internet protocol)パケットを効率的に送信させるために、相対的にサイズが大きく、不要な制御情報を含んでいるIPパケットヘッダのサイズを減らす機能を意味する。コントロールプレーンでのPDCP層の機能は、コントロールプレーンデータの伝達及び暗号化/完全性保護(integrity protection)を含む。
第3層L3の最下位部分に位置する無線リソース制御(RRC:radio resource control)層は、コントロールプレーンでのみ定義される。RRC層は、端末とネットワーク間の無線リソースを制御する役割を果たす。このため、端末とネットワークは、RRC層を介してRRCメッセージを互いに交換する。RRC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を制御する。無線ベアラーは、端末とネットワーク間のデータ送信のために、第2層L2によって提供される論理的な経路を意味する。無線ベアラーが設定されるというのは、特定のサービスを提供するために、無線プロトコル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ことを意味する。無線ベアラーは、再度シグナリング無線ベアラー(SRB:signaling RB)とデータ無線ベアラー(DRB:data RB)の二つに分けられる。SRBは、コントロールプレーンでRRCメッセージを送信する通路として用いられ、DRBは、ユーザープレーンでユーザーデータを送信する通路として用いられる。
RRC層の上位に位置するNAS(non−access stratum)層は、セッション管理(session management)や移動性管理(mobility management)等の機能を行う。
基地局を構成する一つのセルは、1.25、2.5、5、10、20Mhz等の帯域幅のうち一つに設定され、様々な端末にダウンまたはアップの送信サービスを提供する。互いに異なるセルは、互いに異なる帯域幅を提供するように設定され得る。
ネットワークから端末へデータを送信するダウンリンク転送チャンネル(downlink transport channel)は、システム情報を送信する放送チャンネル(BCH:broadcast channel)、ページングメッセージを送信するPCH、ユーザーのトラフィックや制御メッセージを送信するDL−SCHなどがある。ダウンリンクマルチキャストまたは放送サービスのトラフィックまたは制御メッセージの場合、DL−SCHを介して送信されてもよく、または別途のダウンリンクマルチキャストチャンネル(MCH:multicast channel)を介して送信されてもよい。一方、端末からネットワークへデータを送信するアップリンクの転送チャンネル(uplink transport channel)としては、初期の制御メッセージを送信するランダムアクセスチャンネル(RACH:random access channel)、ユーザーのトラフィックや制御メッセージを送信するUL−SCH(uplink shared channel)がある。
論理チャンネル(logical channel)は転送チャンネルの上位にあり、転送チャンネルにマッピングされる。論理チャンネルは、制御領域情報の伝達のための制御チャンネルとユーザー領域情報の伝達のためのトラフィックチャンネルとに区分できる。制御チャンネルとしては、放送制御チャンネル(BCCH:broadcast control channel)、ページング制御チャンネル(PCCH:paging control channel)、共通制御チャンネル(CCCH:common control channel)、専用制御チャンネル(DCCH:dedicated control channel)、マルチキャスト制御チャンネル(MCCH:multicast control channel)等がある。トラフィックチャンネルとしては、専用トラフィックチャンネル(DTCH:dedicated traffic channel)、マルチキャストトラフィックチャンネル(MTCH:multicast traffic channel)等がある。PCCHはページング情報を伝達するダウンリンクチャンネルであり、ネットワークがUEの属したセルを知らない時に用いられる。CCCHは、ネットワークとのRRC連結を有さないUEにより用いられる。MCCHネットワークからUEへのMBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service)制御情報を伝達するために用いられる一対多(point−to−multipoint)のダウンリンクチャンネルである。DCCHは、UEとネットワーク間に専用制御情報を伝達するRRC連結を有する端末により用いられる一対一(point−to−point)の両方向(bi−directional)のチャンネルである。DTCHは、アップリンク及びダウンリンクで存在し得るユーザー情報を伝達するために一つの端末に専用される一対一(point−to−point)のチャンネルである。MTCHは、ネットワークからUEへのトラフィックデータを伝達するための一対多(point−to−multipoint)のダウンリンクチャンネルである。
論理チャンネル(logical channel)と転送チャンネル(transport channel)間のアップリンク連結の場合、DCCHはUL−SCHとマッピングされてもよく、DTCHはUL−SCHとマッピングされてもよく、CCCHはUL−SCHとマッピングされてもよい。論理チャンネル(logical channel)と転送チャンネル(transport channel)間のダウンリンク連結の場合、BCCHはBCHまたはDL−SCHとマッピングされてもよく、PCCHはPCHとマッピングされてもよく、DCCHはDL−SCHとマッピングされてもよく、DTCHはDL−SCHとマッピングされてもよく、MCCHはMCHとマッピングされてもよく、MTCHはMCHとマッピングされてもよい。
図5は、本発明が適用され得る無線通信システムにおける物理チャンネルの構造を簡略に例示する図である。
図5を参照すると、物理チャンネルは、周波数領域(frequency domain)で一つ以上のサブキャリアと時間領域(time domain)で一つ以上のシンボルで構成される無線リソースを介してシグナリング及びデータを伝達する。
1.0msの長さを有する一つのサブフレームは複数のシンボルで構成される。サブフレームの特定のシンボル(例えば、サブフレームの第一のシンボル)はPDCCHのために用いられ得る。PDCCHは動的に割り当てられるリソースに対する情報(例えば、リソースブロック(Resource Block)、変調、及びコーディング方式(MCS: Modulation and Coding Scheme)等)を運ぶ。
次世代無線アクセスネットワーク(NG−RAN: New Generation Radio Access Network)(又はRAN)システム
次世代無線アクセスネットワークで使用される用語は、次のように定義されることができる。
− EPS(Evolved Packet System):IP(Internet protocol) ベースのパケット交換(packet switched)のコアネットワークであるEPC(Evolved Packet Core)と、LTE、UTRAN等のアクセスネットワークで構成されたネットワークシステム。UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)が進化した形態のネットワークである。
− eNodeB:EPSネットワークの基地局。屋外に設置し、カバレッジはマクロセル(macro cell)規模である。
− IMSI(International Mobile Subscriber Identity):移動通信ネットワークで国際的に固有に割り当てられるユーザー識別子。
− PLMN(Public Land Mobile Networ):個人に移動通信サービスを提供する目的で構成されたネットワーク。オペレーター別に区分されて構成されることができる。
− 5Gシステム(5GS:5G System):5Gアクセスネットワーク(AN:Access Network)、5Gコアネットワーク及びユーザー装置(UE:User Equipment)で構成されるシステム
− 5Gアクセスネットワーク(5G−AN:5G Access Network)(又はAN):5Gコアネットワークに連結される次世代無線アクセスネットワーク(NG−RAN:New Generation Radio Access Network)及び/又は非−3GPPアクセスネットワーク(non−3GPP AN:non−5G Access Network)で構成されるアクセスネットワーク。
− 次世代無線アクセスネットワーク(NG−RAN:New Generation Radio Access Network)(又はRAN):5GCに連結されるという共通の特徴を有し、次のオプションのうちの一つ以上を支援する無線アクセスネットワーク:
1)スタンドアロンの新たな無線(Standalone New Radio)。
2)E−UTRA拡張を支援するアンカー(anchor)である新たな無線(new radio)。
3)スタンドアロンE−UTRA(例えば、eNodeB)。
4)新たな無線(new radio)拡張を支援するアンカー(anchor)。
− 5Gコアネットワーク(5GC:5G Core Network):5Gアクセスネットワークに連結されるコアネットワーク
− ネットワーク機能(NF:Network Function):ネットワーク内の3GPPで採択(adopted)されるか、又は3GPPで定義された処理機能を意味し、このような処理機能は、定義された機能的な動作(functional behavior)と3GPPで定義されたインターフェースを含む。
− NFサービス(NF service):サービス−ベースのインターフェースを介してNFによって露出され、他の認証されたNFによって用いられる(consumed)機能
− ネットワークスライス(Network Slice):特定のネットワーク能力及びネットワーク特徴を提供する論理的なネットワーク
− ネットワークスライスインスタンス(Network Slice instance):配置されるネットワークスライスを形成するNFインスタンス及び要求されるリソース(例えば、計算、格納、及びネットワーキングリソース)のセット
− プロトコルデータユニット(PDU:Protocol Data Unit)連結サービス(PDU Connectivity Service):UEとデータネットワーク間のPDUの交換を提供するサービス。
− PDUセッション(PDU Session):PDU連結サービスを提供するUEとデータネットワーク間の連携(association)。連携タイプは、インターネットプロトコル(IP:Internet Protocol)、イーサネット(Ethernet)、又は非構造化(unstructured)されることができる。
− NAS(Non−Access Stratum):EPS、5GSプロトコルスタックで端末とコアネットワーク間のシグナリング、トラフィックメッセージをやり取りするための機能的な層。端末の移動性を支援し、セッション管理手続を支援することを主な機能とする。
本発明が適用され得る5Gシステムのアーキテクチャー
5Gシステムは、4世代LTE移動通信技術から進歩した技術であって、既存の移動通信網構造の改善(Evolution)あるいはクリーンステート(Clean−state)の構造を通じて、新たな無線アクセス技術(RAT:Radio Access Tecnhology)、LTE(Long Term Evolution)の拡張された技術としてeLTE(extended LTE)、non−3GPP(例えば、WLAN)アクセス等を支援する。
5Gシステムはサービス−ベースと定義され、5Gシステムのためのアーキテクチャー(architecture)内ネットワーク機能(NF:Network Function)間の相互動作(interaction)は、次のように二つの方式で示すことができる。
− リファレンスポイントの表現(representation)(図6):二つのNF(例えば、AMF及びSMF)間の一対一のリファレンスポイント(例えば、N11)によって記述されるNF内のNFサービス間の相互動作を示す。
− サービスベースの表現(representation)(図7):コントロールプレーン(CP:Control Plane)内ネットワーク機能(例えば、AMF)は、他の認証されたネットワーク機能が自身のサービスにアクセスすることを許可する。この表現は、必要な場合、一対一(point−to−point)のリファレンスポイント(reference point)も含む。
図6は、リファレンスポイントの表現を用いた5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。
図6を参照すると、5Gシステムのアーキテクチャーは、多様な構成要素(すなわち、ネットワーク機能(NF:network function))を含むことができ、本図には、そのうち一部に該当する、認証サーバー機能(AUSF:Authentication Server Function)、アクセス及び移動性管理機能(AMF: (Core)Access and Mobility Management Function)、セッション管理機能(SMF: Session Management Function)、ポリシー制御機能(PCF:Policy Control function)、アプリケーション機能(AF:Application Function)、統合されたデータ管理(UDM:Unified Data Management)、データネットワーク(DN:Data network)、ユーザープレーン機能(UPF:User plane Function)、(無線)アクセスネットワーク((R)AN:(Radio)Access Network)、ユーザー装置(UE:User Euipment)を例示する。
各NFは次のような機能を支援する。
− AUSFは、UEの認証のためのデータを格納する。
− AMFは、UE単位の接続及び移動性管理のための機能を提供し、一つのUE当たり基本的に一つのAMFに連結され得る。
具体的に、AMFは、3GPPアクセスネットワーク間の移動性のためのCNノード間のシグナリング、無線アクセスネットワーク(RAN:Radio Access Network)CPインターフェース(すなわち、N2のインターフェース)の終端(termination)、NASシグナリングの終端(N1)、NASシグナリング保安(NAS暗号化(ciphering)、及び完全性保護(integrity protection))、AS保安の制御、登録管理(登録領域(Registration Area)管理)、連結管理、アイドルモードUE接近性(reachability)(ページング再送信の制御及び実行を含む)、移動性管理制御(加入及びポリシー)、イントラ−システムの移動性及びインター−システムの移動性支援、ネットワークスライシング(Network Slicing)の支援、SMF選択、合法的傍受(Lawful Intercept)(AMFイベント及びLIシステムへのインターフェースに対する)、UEとSMF間のセッション管理(SM:session management)メッセージの伝達提供、SMメッセージルーティングのための透過型プロキシ(Transparent proxy)、アクセス認証(Access Authentication)、ローミング権限のチェックを含むアクセス許可(Access Authentication)、UEとSMSF間のSMSメッセージの伝達提供、保安アンカー機能(SEA:Security Anchor Function)及び/又は保安コンテキスト管理(SCM:Security Context Management)等の機能を支援する。
AMFの一部又は全体の機能は、一つのAMFの単一のインスタンス(instance)内で支援され得る。
− DNは、例えば、運営者サービス、インターネット接続またはサードパーティ(3rd party)サービス等を意味する。DNは、UPFへダウンリンクプロトコルデータユニット(PDU:Protocol Data Unit)を送信するか、UEから送信されたPDUをUPFから受信する。
− PCFは、アプリケーションサーバーからパケットの流れに対する情報を受信し、移動性管理、セッション管理等のポリシーを決定する機能を提供する。具体的に、PCFはネットワーク動作をコントロールするための単一化したポリシーフレームワークの支援、CP機能(例えば、AMF、SMF等)がポリシーの規則を施行することができるようにポリシー規則の提供、ユーザーデータリポジトリ(UDR:User Data Repository)内のポリシーを決定するために関連した加入情報にアクセスするためのフロントエンド(Front End)の具現等の機能を支援する。
− SMFはセッション管理機能を提供し、UEが多数のセッションを有する場合、各セッション別に互いに異なるSMFによって管理され得る。
具体的に、SMFは、セッション管理(例えば、UPFとANノード間のトンネル(tunnel)の維持を含んでセッションの確立、修正及び解除)、UE IPアドレスの割り当て及び管理(選択的に認証を含む)、UP機能の選択及び制御、UPFでトラフィックを適切な目的地にルーティングするためのトラフィックステアリング(traffic steering)の設定、ポリシー制御機能(Policy control functions)に向かったインターフェースの終端、ポリシー及びQoSの制御部分施行、合法的傍受(Lawful Intercept)(SMイベント及びLIシステムへのインターフェースに対する)、NASメッセージのSM部分の終端、ダウンリンクデータ通知(Dwonlink Data Notification)、AN特定SM情報の開始子(AMFを経由してN2を介してANに伝達)、セッションのSSCモード決定、ローミング機能等の機能を支援する。
SMFの一部又は全体の機能は、一つのSMFの単一のインスタンス(instance)内で支援され得る。
− UDMは、ユーザーの加入データ、ポリシーデータ等を格納する。UDMは二つの部分、即ち、アプリケーションのフロントエンド(FE:front end)及びユーザーデータリポジトリ(UDR:User Data Repository)を含む。
FEは、位置管理、加入管理、資格証明(credential)の処理等を担当するUDM FEとポリシー制御を担当するPCFを含む。UDRは、UDM−FEによって提供される機能のために要求されるデータとPCFによって要求されるポリシープロファイルを格納する。UDR内に格納されるデータは、加入識別子、保安資格証明(security credential)、アクセス、及び移動性関連の加入データ並びにセッション関連の加入データを含むユーザー加入データとポリシーデータを含む。UDM−FEは、UDRに格納された加入情報にアクセスし、認証資格証明処理(Authentication Credential Processing)、ユーザー識別子ハンドリング(User Identification Handling)、アクセス認証、登録/移動性管理、加入管理、SMS管理等の機能を支援する。
− UPFはDNから受信したダウンリンクPDUを(R)ANを経由してUEに伝達し、(R)ANを経由してUEから受信したアップリンクPDUをDNに伝達する。
具体的に、UPFは、イントラ(intra)/インター(inter)RAT移動性のためのアンカーポイント、データネットワーク(Data Network)への相互連結(interconnect)の外部PDUセッションポイント、パケットルーティング、及びフォワーディング、パケット検査(inspection)、並びにポリシー規則施行のユーザープレーン部分、合法的傍受(Lawful Intercept)、トラフィック使用量の報告、データネットワークへのトラフィックフローのルーティングを支援するためのアップリンク分類子(classifier)、マルチ−ホーム(multi−homed)PDUセッションを支援するためのブランチポイント(Branching point)、ユーザープレーンのためのQoSハンドリング(handling)(例えば、パケットフィルタリング、ゲーティング(gating)、アップリンク/ダウンリンクレートの施行)、アップリンクトラフィックの検証(サービスデータフロー(SDF:Service Data Flow)とQoSフロー間のSDFマッピング)、アップリンク及びダウンリンク内の伝達レベル(transport level)パケットのマーキング、ダウンリンクパケットバッファリング及びダウンリンクデータ通知のトリガリング機能等の機能を支援する。UPFの一部または全体の機能は、一つのUPFの単一のインスタンス(instance)内で支援され得る。
− AFは、サービス提供(例えば、トラフィックルーティング上でのアプリケーションの影響、ネットワーク能力露出(Network Capability Exposure)の接近、ポリシー制御のためのポリシーフレームワークとの相互動作等の機能を支援)のために3GPPコアネットワークと相互動作する。
− (R)ANは、4G無線アクセス技術の進化したバージョンである進化したE−UTRA(evolved E−UTRA)と新たな無線アクセス技術(NR:New Radio)(例えば、gNB)を全て支援する新たな無線アクセスネットワークを総称する。
gNBは、無線リソース管理のための機能(すなわち、無線ベアラー制御(Radio Bearer Control)、 無線許可制御(Radio Admission Control)、接続移動性制御(Connection Mobility Control)、アップリンク/ダウンリンクでUEにリソースの動的割り当て(Dynamic allocation of resources)(即ち、スケジューリング))、IP(Internet Protocol)ヘッダ圧縮、ユーザーデータストリームの暗号化(encryption)、及び完全性保護(integrity protection)、UEに提供された情報からAMFへのルーティングが決定されていない場合、UEの接続(attachment)時のAMFの選択、UPFへのユーザープレーンデータルーティング、AMFへのコントロールプレーン情報ルーティング、連結のセットアップ及び解除、ページングメッセージのスケジューリング及び送信(AMFから発生した)、システムブロードキャスト情報のスケジューリング及び送信(AMF又は運営及び維持(O&M:operating and maintenance)から発生した)、移動性及びスケジューリングのための測定及び測定報告の設定、アップリンクで伝達レベルパケットマーキング(Transport level packet marking)、セッション管理、ネットワークスライシング(Network Slicing)の支援、QoS流れの管理及びデータ無線ベアラーへのマッピング、非活動モード(inactive mode)であるUEの支援、NASメッセージの分配機能、NASノード選択機能、無線アクセスネットワークの共有、二重連結性(Dual Connectivity)、NRとE−UTRA間の密接な相互動作(tight interworking)等の機能を支援する。
− UEは、ユーザー機器を意味する。ユーザー装置は、端末(terminal)、ME(Mobile Equipment)、MS(Mobile Station)等の用語として言及され得る。また、ユーザー装置は、ラップタップ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、スマートフォン、マルチメディア機器などのように携帯可能な機器であってもよく、またはPC(Personal Computer)、車両搭載装置のように携帯できない機器であってもよい。
本図では、説明の明確性のために、非構造化されたデータ格納ネットワーク機能(UDSF:Unstructured Data Storage network function)、構造化されたデータ格納ネットワーク機能(SDSFSDSF:Structured Data Storage network function)、ネットワーク露出機能(NEF:Network Exposure Function)、及びNFリポジトリ機能(NRF:NF Repository Function)が示されていないが、本図に示されている全てのNFは、必要に応じて、UDSF、NEF、及びNRFと相互動作を行い得る。
− NEFは、3GPPネットワーク機能によって提供される、例えば、第三者(3rd party)、内部露出(internal exposure)/再露出(re−exposure)、アプリケーション機能、エッジコンピューティング(Edge Computing)のためのサービス、及び、能力を安全に露出するための手段を提供する。NEFは、他のネットワーク機能から(他のネットワーク機能の露出された能力に基づいた)情報を受信する。NEFは、データ格納ネットワーク機能への標準化されたインターフェースを用いて、構造化されたデータとして受信された情報を格納することができる。格納された情報は、NEFによって他のネットワーク機能、およびアプリケーション機能に再露出(re−expose)され、分析等のような他の目的に用いられることができる。
− NRFは、サービスディスカバリー機能を支援する。NFインスタンスからNFディスカバリーの要求を受信し、発見されたNFインスタンスの情報をNFインスタンスに提供する。また、用いることができるNFインスタンスとそれらが支援するサービスを維持する。
− SDSFは、あるNEFによる構造化されたデータであって、情報を格納及び回収(retrieval)する機能を支援するための選択的な機能である。
− UDSFは、あるNFによる非構造的データであって、情報を格納及び回収(retrieval)する機能を支援するための選択的な機能である。
一方、本図では、説明の便宜上、UEが一つのPDUセッションを用いて一つのDNにアクセスする場合に対する参照モデルを例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
UEは、多重のPDUセッションを用いて二つの(即ち、地域的(local)かつ中心になる(central))データネットワークに同時にアクセスすることができる。このとき、互いに異なるPDUセッションのために二つのSMFが選択されることができる。但し、各SMFは、PDUセッション内の地域的なUPF及び中心になるUPFを全て制御することができる能力を有し得る。
また、UEは、単一のPDUセッション内で提供される二つの(即ち、地域的かつ中心になる)データネットワークに同時にアクセスしてもよい。
3GPPシステムでは、5Gシステム内のNF間を連結する概念的なリンクをリファレンスポイント(reference point)と定義する。次は、本図で表現された5Gシステムのアーキテクチャーに含まれるリファレンスポイントを例示する。
− N1:UEとAMF間のリファレンスポイント
− N2:(R)ANとAMF間のリファレンスポイント
− N3:(R)ANとUPF間のリファレンスポイント
− N4:SMFとUPF間のリファレンスポイント
− N5:PCFとAF間のリファレンスポイント
− N6:UPFとデータネットワーク間のリファレンスポイント
− N7:SMFとPCF間のリファレンスポイント
− N24:訪問ネットワーク(visited network)内のPCFとホームネットワーク(home network)内のPCF間のリファレンスポイント
− N8:UDMとAMF間のリファレンスポイント
− N9:二つのコアUPF間のリファレンスポイント
− N10:UDMとSMF間のリファレンスポイント
− N11:AMFとSMF間のリファレンスポイント
− Navi12:AMFとAUSF間のリファレンスポイント
− N13:UDMと認証サーバー機能(AUSF:Authentication Server function)間のリファレンスポイント
− N14:二つのAMF間のリファレンスポイント
− N15:非−ローミングシナリオの場合、PCFとAMF間のリファレンスポイント、ローミングシナリオの場合、訪問ネットワーク(visited network)内のPCFとAMF間のリファレンスポイント
− N16:二つのSMF間のリファレンスポイント(ローミングシナリオの場合、訪問ネットワーク(visited network)内のSMFとホームネットワーク(home network)内のSMF間のリファレンスポイント
− N17:AMFとEIR間のリファレンスポイント
− N18:あるNFとUDSF間のリファレンスポイント
−N19:NEFとSDSF間のリファレンスポイント
図7は、サービス−ベースの表現を用いた5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。
本図で例示されたサービス−ベースのインターフェースは、所定のNFにより提供される/露出されるサービスのセットを示す。サービス−ベースのインターフェースはコントロールプレーン内で用いられる。次は、本図のように表現された5Gシステムのアーキテクチャーに含まれるサービス−ベースのインターフェースを例示する。
− Namf:AMFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
− Nsmf:SMFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
− Nnef:NEFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
− Npcf:PCFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
− Nudm:UDMにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
− Naf:AFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
− Nnrf:NRFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
− Nausf:AUSFにより公開された(exhibited)サービス−ベースのインターフェース
NFサービスは、NF(即ち、NFサービス供給者)により他のNF(即ち、NFサービス消費者)にサービス−ベースのインターフェースを介して露出される能力の一種である。NFは、一つ以上のNFサービスを露出することができる。NFサービスを定義するために次のような基準が適用される:
− NFサービスは、終端間(end−to−end)の機能を説明するための情報の流れから導出される。
−完全な終端間(end-to−end)のメッセージの流れは、NFサービス呼出(invocation)のシーケンスによって説明される。
− NFが自身のサービスをサービス−ベースのインターフェースを介して提供する二つの動作は次の通りである:
i)「要求−応答(Request−response)」:コントロールプレーンNF_B(即ち、NFサービス供給者)は、また別のコントロールプレーンNF_A(即ち、NFサービス消費者)から特定のNFサービス(動作の実行及び/又は情報の提供を含む)の提供の要求を受ける。NF_Bは、要求内でNF_Aにより提供された情報に基づいたNFサービスの結果を応答する。
要求を満たすために、NF_Bは交互に他のNFからのNFサービスを消費し得る。要求−応答のメカニズムで、通信は二つのNF(即ち、消費者及び供給者)間の一対一で行われる。
ii)「加入−通知(Subscribe−Notify)」
コントロールプレーンNF_A(即ち、NFサービス消費者)は、また別のコントロールプレーンNF_B(即ち、NFサービス供給者)により提供されるNFサービスに加入する。多数のコントロールプレーンNFは、同一のコントロールプレーンNFサービスに加入することができる。NF_Bは、このNFサービスの結果をこのNFサービスに加入された興味のあるNFに通知する。消費者からの加入要求は、周期的なアップデートまたは特定のイベント(例えば、要求された情報の変更、特定の臨界値の到達等)を通じてトリガーされる通知のための通知要求を含み得る。このメカニズムは、NF(例えば、NF_B)が明示的な加入要求なく暗黙的に特定の通知に加入した場合(例えば、成功的な登録手続により)も含む。
図8は、本発明が適用され得るNG−RANのアーキテクチャーを例示する。
図8を参照すると、次世代アクセスネットワーク(NG−RAN:New Generation Radio Access Network)は、UEに向かったユーザープレーン及びコントロールプレーンプロトコルの終端を提供する、gNB(NR NodeB)及び/又はeNB(eNodeB)で構成される。
gNB間に、かつgNBと5GCに連結されるeNB間にXnインターフェースを用いて相互連結される。gNB及びeNBは、また5GCにNGインターフェースを用いて連結され、さらに具体的に、NG−RANと5GC間のコントロールプレーンインターフェースであるNG−Cインターフェース(即ち、N2のリファレンスポイント)を用いてAMFに連結され、NG−RANと5GC間のユーザープレーンインターフェースであるNG−Uインターフェース(即ち、N3のリファレンスポイント)を用いてUPFに連結される。
無線プロトコルのアーキテクチャー
図9は、本発明が適用され得る無線プロトコルスタックを例示した図である。特に、図9(a)は、UEとgNB間の無線インターフェースユーザープレーンプロトコルスタックを例示し、図9(b)は、UEとgNB間の無線インターフェースコントロールプレーンプロトコルスタックを例示する。
コントロールプレーンは、UEとネットワークが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路を意味する。ユーザープレーンは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データまたはインターネットパケットデータ等が送信される通路を意味する。
図9(a)を参照すると、ユーザープレーンプロトコルスタックは、第1層(Layer 1)(即ち、物理(PHY:Physical layer)層)、第2層(Layer 2)に分割され得る。
図9(b)を参照すると、コントロールプレーンプロトコルスタックは、第1層(即ち、PHY層)、第2層、第3層(即ち、 無線リソース制御(RRC:radio resource control)層)、ノンアクセスストラタム(NAS:Non−Access Stratum)層に分割され得る。
第2層は、媒体アクセス制御(MAC:Medium Access Control)のサブ層と、無線リンク制御(RLC:Radio Link Control)のサブ層と、パケットデータコンバージェンスプロトコル(PDC:Packet Data Convergence Protocol)のサブ層と、サービスデータ適応プロトコル(SDAP:Service Data Adaptation Protocol)のサブ層(ユーザープレーンの場合)とに分割される。
無線ベアラーは、二つのグループに分類される:ユーザープレーンデータのためのデータ無線ベアラー(DRB:data radio bearer)とコントロールプレーンデータのためのシグナリング無線ベアラー(SRB:signalling radio bearer)
以下、無線プロトコルのコントロールプレーンとユーザープレーンの各層を説明する。
1)第1層であるPHY層は、物理チャンネル(physical channel)を用いることによって、上位層への情報送信サービス(information transfer service)を提供する。物理層は、上位レベルに位置したMACサブ層に転送チャンネル(transport channel)を介して連結され、転送チャンネルを介してMACサブ層とPHY層間でデータが送信される。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、どんな特徴により送信されるかによって分類される。また、互いに異なる物理層の間、送信端のPHY層と受信端のPHY層間には物理チャンネル(physical channel)を介してデータが送信される。
2)MACのサブ層は、論理チャンネル(logical channel)と転送チャンネル(transport channel)間のマッピング;転送チャンネルを介してPHY層に/から伝達されるトランスポートブロック(TB:transport block)に/から一つまたは異なる論理チャンネルに属するMACサービスデータユニット(SDU:Service Data Unit)の多重化/逆多重化;スケジューリング情報の報告;HARQ(hybrid automatic repeat request)を介したエラー訂正;動的スケジューリングを用いたUE間の優先順位ハンドリング;論理チャンネルの優先順位を用いて、一つのUEの論理チャンネル間の優先順位ハンドリング;パディング(Padding)を行う。
互いに異なる種類のデータは、MACのサブ層により提供されるサービスを伝達する。各論理チャンネルのタイプは、どんなタイプの情報が伝達されるかを定義する。
論理チャンネルは、二つのグループに分類される:制御チャンネル(Control Channel)及びトラフィックチャンネル(Traffic Channel)。
i)制御チャンネルは、コントロールプレーンの情報のみを伝達するために用いられ、次の通りである。
− ブロードキャスト制御チャンネル(BCCH:Broadcast Control Channel):システム制御情報をブロードキャストするためのダウンリンクチャンネル。
− ページング制御チャンネル(PCCH:Paging Control Channel):ページング情報及びシステム情報変更の通知を伝達するダウンリンクチャンネル。
− 共通制御チャンネル(CCCH:Common Control Channel):UEとネットワーク間の制御情報を送信するためのチャンネル。このチャンネルは、ネットワークとRRC連結を有さないUEのために用いられる。
− 専用制御チャンネル(DCCH:Dedicated Control Channel):UEとネットワーク間で専用制御情報を送信するための一対一(point−to−point)の両方向チャンネル。RRC連結を有するUEによって用いられる。
ii)トラフィックチャンネルは、ユーザープレーンの情報のみを使用するために用いられる:
− 専用トラフィックチャンネル(DTCH:Dedicated Traffic Channel:ユーザー情報を伝達するための、単一のUEに専用される、一対一(point−to−point)のチャンネル。DTCHは、アップリンク及びダウンリンクが全て存在し得る。
ダウンリンクで、論理チャンネルと転送チャンネル間の連結は次の通りである。
BCCHはBCHにマッピングされてもよい。BCCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。PCCHはPCHにマッピングされてもよい。CCCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。DCCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。DTCHはDL−SCHにマッピングされてもよい。
アップリンクで、論理チャンネルと転送チャンネル間の連結は次の通りである。CCCHはUL−SCHにマッピングされてもよい。DCCHはUL−SCHにマッピングされてもよい。DTCHはUL−SCHにマッピングされてもよい。
3)RLCのサブ層は、三つの送信モードを支援する:透過モード(TM:Transparent Mode)、非確認モード(UM:Unacknowledged Mode)、確認モード(AM:Acknowledged Mode)。
RLC設定は、論理チャンネル別に適用され得る。SRBの場合、TMまたはAMモードが用いられ、反面、DRBの場合、UMまたはAMモードが用いられる。
RLCのサブ層は、上位層PDUの伝達;PDCPと独立したシーケンスナンバリング;ARQ(automatic repeat request)を介したエラー訂正;分割(segmentation)、及び再分割(re−segmentation);SDUの再結合(reassembly);RLC SDUの廃棄(discard);RLCの再確立(re−establishment)を行う。
4)ユーザープレーンのためのPDCPのサブ層は、シーケンスナンバリング(Sequence Numbering);ヘッダ圧縮及び圧縮−解除(decompression)(ロバストヘッダ圧縮)(RoHC:Robust Header Compression)の場合のみ);ユーザーデータの伝達;再配列(reordering)及び複写検出(duplicate detection)(PDCPよりも上位の層に伝達が要求される場合);PDCP PDUルーティング(分割ベアラー(split bearer)の場合);PDCP SDUの再送信;暗号化(ciphering)及び解読化(deciphering);PDCP SDUの廃棄;RLC AMのためのPDCPの再確立及びデータ復旧(recovery);PDCP PDUの複製を行う。
コントロールプレーンのためのPDCPのサブ層は、追加的にシーケンスナンバリング(Sequence Numbering);暗号化(ciphering)、解読化(deciphering)、及び完全性保護(integrity protection);コントロールプレーンデータの伝達;複製検出;PDCP PDUの複製を行う。
RRCにより無線ベアラーのための複製(duplication)が設定されるとき、複製されたPDCP PDUを制御するために追加的なRLC個体及び追加的な論理チャンネルが無線ベアラーに追加される。PDCPでの複製は同一のPDCP PDUを二回送信することを含む。一回目は元のRLC個体に伝達され、二回目は追加的なRLC個体に伝達される。このとき、元のPDCP PDU及び該当複製本は、同一のトランスポートブロック(transport block)に送信されない。互いに異なる二つの論理チャンネルが同一のMAC個体に属してもよく(CAの場合)、または互いに異なるMAC個体に属してもよい(DCの場合)。前者の場合、元のPDCP PDUと該当複製本が同一のトランスポートブロック(transport block)に送信されないように保障するために、論理チャンネルマッピングの制限が用いられる。
5)SDAPサブ層は、i)QoSフローとデータ無線ベアラー間のマッピング、ii)ダウンリンク及びアップリンクパケット内のQoSフロー識別子(ID)のマーキングを行う。
SDAPの単一のプロトコル個体が各個別のPDUセッション別に設定されるが、例外的に二重連結性(DC:Dual Connectivity)の場合、二つのSDAP個体が設定され得る。
6)RRCのサブ層は、AS(Access Stratum)及びNAS(Non−Access Stratum)に関するシステム情報のブロードキャスト;5GCまたはNG−RANにより開始されたページング(paging);UEとNG−RAN間のRRC連結の確立、維持、及び解除(さらに、キャリア併合(carrier aggregation)の修正及び解除を含み、また、E−UTRANとNR間に、又はNR内での二重連結性(Dual Connectivity)の修正及び解除をさらに含む);キー管理を含む保安機能;SRB及びDRBの確立、設定、維持、及び解除;ハンドオーバー及びコンテキストの伝達;UEのセル選択及び再解除並びにセルの選択/再選択の制御;RAT間の移動性を含む移動性機能;QoS管理機能、UE測定報告及び報告の制御;無線リンク失敗の検出及び無線リンク失敗からの回復;NASからUEへのNASメッセージの伝達及びUEからNASへのNASメッセージの伝達を行う。
ネットワークスライシング(Network Slicing)
5Gシステムは、ネットワークリソースとネットワーク機能を各サービスによって独立したスライス(slice)で提供するネットワークスライシング(Network Slicing)技術を導入した。
ネットワークスライシングが導入されることによって、各スライス別にネットワーク機能及びネットワークリソースの分離(Isolation)、独立管理(independent management)等を提供することができる。これによって、サービス、ユーザー等によって5Gシステムのネットワーク機能を選択して組み合わせることによって、サービス、ユーザー別に独立且つより柔軟なサービスを提供することができる。
ネットワークスライスは、アクセスネットワークとコアネットワークを論理的に統合したネットワークを指称する。
ネットワークスライス(Network Slice)は、次のうち一つ以上を含み得る:
− コアネットワークコントロールプレーン及びユーザープレーン機能
− NG−RAN
− 非−3GPPアクセスネットワークへの非−3GPP相互動作機能(N3IWF:Non−3GPP InterWorking Function)
各ネットワークスライス別に支援される機能及びネットワーク機能の最適化が異なり得る。多数のネットワークスライスインスタンス(instance)が同一の機能を互いに異なるUEのグループに提供し得る。
一つのUEは、5G−ANを経由して一つ以上のネットワークスライスインスタンスに同時に連結され得る。一つのUEは、最大8個のネットワークスライスにより同時にサービスを受けることがある。UEをサービングするAMFインスタンスは、UEをサービングする各ネットワークスライスインスタンスに属し得る。即ち、このAMFインスタンスは、UEをサービングするネットワークスライスインスタンスに共通し得る。UEをサービングするネットワークスライスインスタンスのCN部分はCNによって選択される。
一つのPDUセッションは、PLMN別に特定の一つのネットワークスライスインスタンスにのみ属する。互いに異なるネットワークスライスインスタンスは、一つのPDUセッションを共有しない。
一つのPDUセッションは、PLMN別に特定の一つのネットワークスライスインスタンスに属する。互いに異なるスライスが同一のDNNを用いるスライス−特定のPDUセッションを有し得るが、互いに異なるネットワークスライスインスタンスは一つのPDUセッションを共有しない。
単一のネットワークスライス選択補助情報(S−NSSAI:Single Network Slice Selection Assistance information)は、ネットワークスライスを識別する。各S−NSSAIは、ネットワークが特定のネットワークスライスインスタンスを選択するために用いられる補助情報である。NSSAIは、S−NSSAIの集合である。S−NSSAIは次を含む。
− スライス/サービスタイプ(SST:Slice/Service type):SSTは機能とサービスの側面で予想されるネットワークスライスの動作を示す。
− スライス区分子(SD:Slice Differentiator):SDは指示されたSSTを全て順守する潜在的な複数のネットワークスライスインスタンスからネットワークスライスインスタンスを選択するためのSSTを補完する選択的な情報である。
1)初期の接続時にネットワークスライスを選択
UEは、PLMN別にホームPLMN(HPLMN:Home PLMN)により設定NSSAI(Configured NSSAI)の設定を受けることができる。Configured NSSAIはPLMNに特定され、HPLMNは各Configured NSSAIが適用されるPLMNを指示する。
UEの初期の連結時、RANはNSSAIを用いてメッセージを伝達すべき初期のネットワークスライスを選択する。このために、登録手続でUEはネットワークに要求NSSAI(Requested NSSAI)を提供する。このとき、UEがネットワークにRequested NSSAIを提供するとき、所定のPLMN内のUEは、該当PLMNのConfigured NSSAIに属したS−NSSAIのみを用いる。
もし、UEがRANにNSSAIを提供しないか、または提供されたNSSAIによって適切なネットワークスライスをRANが選択できないとき、RANはデフォルト(Default)ネットワークスライスを選択し得る。
加入データは、UEが加入されたネットワークスライスのS−NSSAIを含む。一つ以上のS−NSSAIは、基本(default)S−NSSAIとしてマーキングされ得る。S−NSSAIが基本としてマーキングされると、UEが登録要求(Registration request)内でネットワークに何のS−NSSAIも送信しなくても、ネットワークは関連したネットワークスライスでUEにサービスし得る。
UEが成功的に登録されると、CNは全体の許可NSSAI(Allowed NSSAI)(一つ以上のS−NSSAIを含む)を提供することによって、(R)ANに知らせる。また、UEの登録手続が成功的に完了したとき、UEはこのPLMNのためのAllowed NSSAIをAMFから獲得し得る。
Allowed NSSAIは、このPLMNのためのConfigured NSSAIに優先する。UEは、その後、サービングPLMN内のネットワークスライス選択関連手続のためのネットワークスライスに該当するAllowed NSSAI内のS−NSSAIのみを用いる。
各PLMNにおいて、UEはConfigured NSSAI及びAllowed NSSAI(存在する場合)を格納する。UEがPLMNのためのAllowed NSSAIを受信するとき、このPLMNのための以前に格納されたAllowed NSSAIをオーバーライド(override)する。
2)スライスの変更
ネットワークは、ローカルポリシー、UEの移動性、加入情報変更等によって既に選択されたネットワークスライスインスタンスを変更し得る。即ち、UEのネットワークスライスのセットは、UEがネットワークに登録されている間、いつでも変更され得る。また、UEのネットワークスライスのセットの変更は、ネットワークまたは特定の条件下のUEによって開始され得る。
地域(local)ポリシー、加入情報変更及び/又はUEの移動性に基づき、ネットワークはUEが登録された、許可されるネットワークスライスのセットを変更し得る。ネットワークは、登録手続中にこのような変更を行ってもよく、または、登録手続をトリガーすることができる手続を用いて、支援されるネットワークスライスの変更をUEに通知してもよい。
ネットワークスライスの変更時、ネットワークは新たなAllowed NSSAI及びトラッキング領域のリスト(Tracking Area list)をUEに提供し得る。UEは、移動性管理手続(Mobility Management Procedure)によるシグナリングに新たなNSSAIを含ませて送信することによって、スライスインスタンスの再選択を誘発する。スライスインスタンスの変更によってこれを支援するAMFも変更されることができる。
UEが、ネットワークスライスがこれ以上用いることができない領域に進入すると、コアネットワークはPDUセッションの解除手続を介して、これ以上用いることができないネットワークスライスに相応するS−NSSAIに対するPDUセッションを解除する。
これ以上用いることができないスライスに相応するPDUセッションが解除されるとき、UEはUEポリシーを用いて既存のトラフィックが他のスライスに属するPDUセッションを介してルーティングされることができるか否かを決定する。
用いられるS−NSSAIのセットの変更のために、UEは登録手続を開始する。
3)SMFの選択
PCFはネットワークスライス選択ポリシー(NSSP:Network Slice Selection Policy)をUEに提供する。NSSPは、UEをS−NSSAIと連携させ、トラフィックがルーティングされるPDUセッションを決定するためにUEによって用いられる。
ネットワークスライス選択ポリシーは、UEのアプリケーション別に提供し、これは、UEアプリケーション別にS−NSSAIをマッピングすることができる規則を含む。AMFは、UEが伝達したS−NSSAI及びDNN情報と共に、加入者情報、ローカル事業者ポリシー等を用いてPDUセッションの管理のためのSMFを選択する。
特定のスライスインスタンスのためのPDUセッションが確立されるとき、RANがスライスインスタンスの特定機能にアクセスできるように、CNはこのPDUセッションが属したスライスインスタンスに該当するS−NSSAIを(R)ANに提供する。
セッション管理(Session Management)
5GCは、PDU連結サービス(PDU Connectivity Service)、即ち、UEとデータネットワーク名称(DNN:Data Network Name)(またはアクセスポイント名称(APN:Access Point Name))により識別されるDN間でPDUの交換を提供するサービスを支援する。PDU連結サービスは、UEから要求時に確立されるPDUセッションを介して支援される。
各PDUセッションは、単一のPDUセッションタイプを支援する。即ち、PDUセッションの確立時、UEによって要求された単一のタイプのPDUの交換を支援する。次のようなPDUセッションタイプが定義される。IPバージョン4(IPv4:IP version4)、IPバージョン6(IPv6:IP version6)、イーサネット(Ethernet)、非構造化(unstructured)。ここで、UEとDN間で交換されるPDUのタイプは、5Gシステムで完全にトランスペアレント(transparent)である。
PDUセッションは、UEとSMF間でN1を介して交換されるNAS SMシグナリングを用いて(UEの要求時に)確立され、(UE及び5GCの要求時に)修正され、(UE及び5GCの要求時に)解除される。アプリケーションサーバーからの要求時、5GCはUE内特定のアプリケーションをトリガーすることができる。UEはトリガーメッセージを受信すると、該当メッセージを識別されたアプリケーションに伝達し、識別されたアプリケーションは特定のDNNでPDUセッションを確立し得る。
SMFは、UEの要求がユーザーの加入情報に従うか否かをチェックする。このため、SMFはUDMからSMFレベルの加入データ(SMF level subscription data)を獲得する。このようなデータはDNN別に許可されたPDUセッションタイプを指示し得る:
多数のアクセスを介して登録されたUEは、PDUセッションを確立するためのアクセスを選択する。
UEは3GPPと非−3GPPアクセス間でPDUセッションを移動するために要求し得る。3GPPと非−3GPPアクセス間でPDUセッションを移動するための決定は、PDUセッション別に作られる。即ち、UEは他のPDUセッションが非−3GPPアクセスを用いる中に3GPPアクセスを用いたPDUセッションを有し得る。
ネットワークで送信されるPDUセッション確立の要求内で、UEはPDUセッション識別子(PDU Session Id(identity))を提供する。UEはまた、PDUセッションタイプ、スライシング(slicing)情報、DNN、サービス、及びセッションの連続性(SSC:Service and Session Continuity)モードを提供し得る。
UEは、同一のDNで、又は互いに異なるDNで、3GPPアクセスを経由して、及び/又は非−3GPPアクセスを経由して、多数のPDUセッションを同時に確立し得る。
UEは、互いに異なるUPF終端N6によりサービスされる同一のDNで多数のPDUセッションを確立し得る。
多数の確立されたPDUセッションを有するUEは、互いに異なるSMFによりサービスされ得る。
同一のUEに属した(同一または互いに異なるDNNで)互いに異なるPDUセッションのユーザープレーンの経路は、DNと接続(interfacing)したUPFとAN間で完全に分離され得る。
5Gシステムのアーキテクチャーは、セッション及びサービスの連続性(SCC:session and service continuity)を支援することで、UE内の互いに異なるアプリケーション/サービスの多様な連続性の要求事項を満たすことができる。5Gシステムは、互いに異なるSSCモードを支援する。PDUセッションアンカー(anchor)と関連したSSCモードは、PDUセッションが確立している間に変更されない。
− SSCモード1が適用されるPDUセッションの場合、ネットワークはUEに提供される連続性のサービスを維持する。IPタイプのPDUセッションの場合、IPアドレスが維持される。
− SSCモード2が用いられる場合、ネットワークはUEに伝達される連続性のサービスを解除してもよく、また、該当PDUセッションを解除してもよい。IPタイプのPDUセッションの場合、ネットワークはUEに割り当てられたIPアドレスを解除してもよい。
− SSCモード3が用いられる場合、ユーザープレーンに対する変更はUEが分かるが、ネットワークはUEが連結性を失わないように保障する。より良いサービスの連続性を許可するために、以前の連結が終了する前に新たなPDUセッションのアンカーポイントを介した連結が確立される。IPタイプのPDUセッションの場合、アンカーの再配置の間にIPアドレスは維持されない。
SSCモード選択ポリシーは、UEのアプリケーション(又はアプリケーショングループ)と関連したSSCモードのタイプを決定するために用いられる。運営者は、SSCモード選択ポリシーをUEに予め設定し得る。このポリシーは、UEがアプリケーション(またはアプリケーショングループ)と関連したSSCモードのタイプを決定するために使用されることができる一つまたはそれ以上のSSCモード選択ポリシー規則を含む。また、このポリシーは、UEの全てのアプリケーションに適用されることができる基本(default)SSCモード選択ポリシー規則を含み得る。
UEが新たなPDUセッションを要求するときにSSCモードを提供すると、SMFは要求されたSSCモードを許諾するか、または要求されたSSCモードを加入情報及び/又は地域(local)設定に基づいて修正するか選択する。UEが新たなPDUセッションを要求するときにSSCモードを提供しなければ、SMFは加入情報内に挙げられたデータネットワークのためのdefault SSCモードを選択するか、またはSSCモードを選択するためのlocal設定を適用する。
SMFはUEにPDUセッションに対して選択されたSSCモードを知らせる。
移動性管理(Mobility Management)
登録管理(RM:Registration Management)は、UE/ユーザーをネットワークに登録(register)または登録−解除(de−register)するために、かつユーザーコンテキストをネットワーク内に確立するために用いられる。
1)登録管理
UE/ユーザーは、登録を要求するサービスを受けるために、ネットワークに登録する必要がある。一度登録された後、適用可能であれば、UEは周期的に接近可能(reachable)を維持するために(周期的な登録アップデート)、または移動時(移動性登録アップデート)、または自身の能力をアップデートしたり、プロトコルパラメータを再交渉するために、ネットワークに自身の登録をアップデートし得る。
最初の登録手続は、ネットワークアクセス制御機能(Network Access Control function)の実行(即ち、UDM内の加入プロファイルに基づいたユーザー認証及びアクセス認証)を含む。登録手続の結果として、サービングAMFの識別子がUDM内に登録される。
図10は、本発明が適用され得るRM状態のモデルを例示する。特に、図10(a)は、UE内のRM状態のモデルを示し、図10(b)はAMF内のRM状態のモデルを示す。
図10を参照すると、選択されたPLMN内のUEの登録状態を反映するために、UE及びAMF内でRM−DEREGISTERED及びRM−REGISTEREDの二つのRM状態が使用される。
RM−DEREGISTERED状態で、UEはネットワークに登録されない。AMF内のUEコンテキストは、UEに対する有効な位置またはルーティング情報が維持されず、よって、UEはAMFにより接近可能(reachable)ではない。しかし、例えば、毎登録手続の間に認証手続が行われることを防止するために、一部のUEコンテキストは、依然としてUE及びAMF内に格納され得る。
− RM−DEREGISTERED状態で、UEが登録を要求するサービスを受ける必要があれば、UEは最初の登録手続を用いて選択されたPLMNに登録を試みる。または、最初の登録時に登録拒絶(Registration Reject)を受信すると、UEはRM−DEREGISTERED状態で残る。反面、登録承認(Registration Accept)を受信するとき、UEはRM−REGISTERED状態で進入する。
− RM−DEREGISTERED状態で、適用可能であるとき、AMFは登録承認(Registration Accept)をUEに送信することによって、UEの最初の登録を承認し、RM−REGISTERED状態で進入する。または、適用可能であるとき、登録拒絶(Registration Reject)をUEに送信することによって、UEの最初の登録を拒絶する。
− RM−REGISTERED状態で、UEはネットワークに登録される。RM−REGISTERED状態で、UEはネットワークに登録を要求するサービスを受けることができる。
− RM−REGISTERED状態で、現在のサービングセルのトラッキング領域識別子(TAI:Tracking Area Identity)がネットワークからUEが受信していたTAIのリスト内になければ、UEの登録を維持してAMFがUEにページングすることができるように、UEは移動性登録アップデート手続(mobility Registration Update procedure)を行う。または、UEが依然として活動(active)状態であるとネットワークに知らせるために、UEは周期的なアップデートタイマーの満了によって、トリガーされた周期的な登録アップデート手続(periodic Registration Update procedure)を行う。または、自身の能力情報をアップデートしたり、ネットワークとプロトコルパラメータを再交渉するために、UEは登録アップデート手続(Registration Update procedure)を行う。または、UEがこれ以上PLMNに登録される必要がないとき、UEは登録−解除手続(Deregistration procedure)を行い、RM−DEREGISTERED状態で進入する。UEは、いつでもネットワークから登録−解除(deregister)を決定することができる。または、UEは登録拒絶(Registration Reject)のメッセージ、登録解除(Deregistration)のメッセージを受信するとき、または何のシグナリングの開始なく、ローカル登録解除(local deregistration)手続を行うとき、RM−DEREGISTERED状態で進入する。
− RM−REGISTERED状態で、UEがこれ以上PLMNに登録される必要がないとき、AMFは登録−解除手続(Deregistration procedure)を行い、RM−DEREGISTERED状態で進入する。AMFはいつでもUEの登録−解除(deregister)を決定し得る。または、暗黙的な登録−解除タイマー(Implicit Deregistration timer)が満了した後、AMFはいつでも暗黙的な登録−解除(Implicit Deregistration)を行う。AMFは、暗黙的な登録−解除(Implicit Deregistration)後にRM−DEREGISTERED状態で進入する。または、通信の終端(end)で登録解除(deregistraion) を遂行するために交渉していたUEのために地域登録解除(local deregistration)を遂行する。AMFは、地域登録解除(local deregistration)後にRM−DEREGISTERED状態で進入する。または、適用可能であるとき、AMFは、UEから登録アップデート(Registration Update)を承認または拒絶する。AMFは、UEから登録アップデート(Registration Update)を拒絶するとき、UE登録を拒絶し得る。
登録領域の管理は、UEに登録領域を割り当て、及び再度割り当てる機能を含む。登録領域は、アクセスタイプ(即ち、3GPPアクセスまたは非−3GPPアクセス)別に管理される。
UEが3GPPアクセスを介してネットワークに登録されるとき、AMFはUEにTAIリスト内のトラッキング領域(TA:Tracking Area)のセットを割り当てる。AMFが登録領域を割り当てるとき(即ち、TAIリスト内TAのセット)、AMFは多様な情報(例えば、移動性パターン及び許可された/非許可された領域等)を考慮し得る。サービング領域として全体PLMN(whole PLMN、all PLMN)を有するAMFは、MICOモードであるUEに登録領域として全体PLMNを割り当てることができる。
5Gシステムは、単一のTAIリスト内の互いに異なる5G−RATを含むTAIリストの割り当てを支援する。
UEが非−3GPPアクセスを介してネットワークに登録されるとき、非−3GPPアクセスのための登録領域は、固有の予約されたTAI値(即ち、非−3GPPアクセスに専用された)に該当する。従って、5GCへの非−3GPPアクセスのための固有のTAが存在し、これをN3GPP TAIと指称する。
TAIリストを生成するとき、AMFはTAIリストが送信されたアクセスに適用可能なTAIのみを含ませる。
2)連結管理
連結管理(CM:Connection Management)は、UEとAMF間のシグナリング連結を確立及び解除するために用いられる。CMはN1を介したUEとAMF間のシグナリング連結を確立及び解除する機能を含む。このシグナリングの連結は、UEとコアネットワーク間にNASシグナリングの交換を可能なようにするために用いられる。このシグナリングの連結は、UEとAN間のUEのためのANシグナリングの連結及びANとAMF間のUEのためのN2連結の全てを含む。
図11は、本発明が適用され得るCM状態のモデルを例示する。特に、図11(a)は、UE内のCM状態の遷移を示し、図11(b)は、AMF内のCM状態の遷移を示す。
図11を参照すると、AMFとのUEのNASシグナリングの連結を反映するためにCM−IDLE及びCM−CONNECTEDの二つのCM状態が使用される。
CM−IDLE状態内のUEは、RM−REGISTERED状態であり、N1を介したAMFと確立されたNASシグナリングの連結を有さない。UEは、セルの選択、セルの再選択、及びPLMNの選択を行う。
CM−IDLE状態内のUEに対するANシグナリングの連結、N2連結、及びN3連結が存在しない。
− CM−IDLE状態で、UEはMICOモードでなければ、サービス要求手続(service request procedure)を行うことによって、ページングに応答する(受信した場合)。または、UEが送信すべきアップリンクシグナリングまたはユーザーデータを有するとき、サービス要求手続(service request procedure)を行う。または、ANシグナリングの連結がUEとAN間に確立される毎に、UEはCM−CONNECTED状態で進入する。または、最初のNASメッセージ(Initial NAS message)(登録要求(Registration Request)、サービス要求(Service Request)または登録−解除要求(Deregistration Request))の送信は、CM−IDLE状態からCM−CONNECTED状態に遷移を開始する。
− CM−IDLE状態で、UEがMICOモードでなければ、AMFがUEに送信されるシグナリングまたは端末−終端(mobile−terminated)データを有するとき、ページング要求(Paging Request)を該当UEに送信することによって、ネットワークによりトリガーされたサービス要求手続(network triggered service request procedure)を行う。ANとAMF間の該当UEに対するN2連結が確立される毎に、AMFはCM−CONNECTER状態で進入する。
CM−CONNECTED状態であるUEは、N1を介してAMFとのNASシグナリングの連結を有する。
CM−CONNECTED状態で、ANシグナリングの連結が解除される毎にUEはCM−IDLE状態で進入する。
− CM−CONNECTED状態で、UEのためのN2シグナリングの連結及びN3連結が解除される毎にAMFはCM−IDLE状態で進入する。
− NASシグナリング手続が完了するとき、AMFはUEのNASシグナリングの連結を解除するように決定し得る。ANシグナリング連結の解除が完了するとき、UE内のCM状態はCM−IDLEに変更される。N2コンテキスト解除手続が完了するとき、AMF内のUEのためのCM状態はCM−IDLEに変更される。
AMFは、UEがコアネットワークから登録−解除(de−register)するまでUEをCM−CONNECTED状態で維持させ得る。
CM−CONNECTED状態であるUEは、RRC非活性(RRC Inactive)状態であり得る。UEがRRC Inactive状態であるとき、UEの接近可能性(reachability)は、コアネットワークからの補助情報を用いてRANにより管理される。また、UEがRRC Inactiveの状態であるとき、UEのページングはRANにより管理される。さらに、UEがRRC Inactive状態であるとき、UEはUEのCN及びRAN識別子を用いてページングをモニタする。
RRC Inactive状態は、NG−RANに適用される(即ち、5G CNに連結されるNR及びE−UTRAに適用される。)。
ネットワークの設定に基づき、UEをRRC Inactive状態で切り換えるか否かに対するNG−RANの決定を補助するために、AMFは補助情報をNG−RANに提供する。
RRC Inactiveの補助情報は、RRC Inactive状態中にRANページングのためのUEの特定DRX(Discontinuous Reception)値、且つUEに提供される登録領域を含む。
CNの補助情報は、N2の活性化(activation)中に(即ち、登録、サービス要求、経路スイッチ中に)サービングNG RANノードに提供される。
N2及びN3のリファレンスポイントの状態は、RRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態で進入するUEにより変更されない。RRC Inactive状態であるUEはRAN通知領域を知っている。
UEがRRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態であるとき、UEはアップリンクデータの待機(pending)、端末開始(Mobile initiated)のシグナリング手続(即ち、周期的な登録アップデート)、RANページングに対する応答またはUEがRAN通知領域を外れていることをネットワークへの通知によってRRC連結を再開(resume)することができる。
UEが同一のPLMN内の互いに異なるNG−RANノードで連結が再開されると、UE ASコンテキストは、以前(old)のNG RANノードから回収され、手続はCNに向かってトリガーされる。
UEがRRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態であるとき、UEはGERAN/UTRAN/EPSでセル選択を行い、アイドルモード手続に従う。
また、RRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態であるUEは、CM−IDLEモードで進入し、次のような場合に関連するNAS手続に従う。
− RRC再開手続が失敗する場合、
− RRC Inactiveモード内で解決できない失敗のシナリオ内でUEのCM−IDLEモードへの移動が要求される場合。
NASシグナリングの連結管理は、NASシグナリングの連結を確立及び解除する機能を含む。
NASシグナリングの連結確立の機能は、CM−IDLE状態であるUEのNASシグナリングの連結を確立するためにUE及びAMFにより提供される。
CM−IDLE状態であるUEがNASメッセージを送信する必要があるとき、UEはAMFへのシグナリングの連結を確立するために、サービス要求(Service Request)または登録(registration)手続を開始する。
UEの選好度、UEの加入情報、UEの移動性パターン、及びネットワーク設定に基づき、AMFはUEがネットワークから登録−解除(de−register)するまでNASシグナリングの連結を維持してもよい。
NASシグナリングの連結解除手続は、5G(R)ANノードまたはAMFにより開始される。
UEがANシグナリングの連結が解除されることを感知すると、UEはNASシグナリングの連結が解除されたと判断する。AMFがN2コンテキストが解除されたと感知すると、AMFはNASシグナリングの連結が解除されたと判断する。
3)UEの移動性制限(Mobility Restriction)
移動性制限は、5Gシステム内UEのサービスアクセスまたは移動性制御を制限する。移動性制限機能は、UE、RAN、及びコアネットワークにより提供される。
移動性制限は3GPPアクセスにのみ適用され、非−3GPPアクセスには適用されない。
CM−IDLE状態、及びRRC Inactiveを伴うCM−CONNECTED状態における移動性制限は、コアネットワークから受信された情報に基づいてUEにより行われる。CM−CONNECTED状態における移動性制限は、RAN及びコアネットワークによって行われる。
CM−CONNECTED状態で、コアネットワークはRANに移動性制限のためのハンドオーバー制限リスト(Handover Restriction List)として提供する。
移動性制限は、次のようにRAT制限、禁止された領域(Forbidden area)及びサービス領域の制限を含む:
− RATの制限:RATの制限は、UEのアクセスが許可されない3GPP RATと定義される。制限されたRAT内のUEは、加入情報に基づいてネットワークとのどんな通信を開始するように許可されない。
− 禁止された領域:所定のRAT下の禁止された領域内で、UEは 加入情報に基づいてネットワークとのどんな通信を開始するように許可されない。
− サービス領域の制限:UEが次のようにネットワークとの通信を開始することができるか、または開始することができない領域を定義する:
− 許可された領域(Allowed area):所定のRAT下の許可された領域内で、UEは、加入情報によって許可されると、ネットワークとの通信を開始するように許可される。
− 許可されていない領域(Non−allowed area):所定のRAT下の許可されていない領域内で、UEは、加入情報に基づいてサービス領域が制限される。UE及びネットワークは、サービス要求(Service Request)またはユーザーのサービスを獲得するための(CM−IDLE及びCM−CONNECTED状態のすべて)セッション管理のシグナリングを開始するように許可されない。UEのRM procedureはAllowed areaと同一である。許可されていない領域内のUEは、コアネットワークのページングにサービス要求(Service Request)として応答する。
所定のUEにおいて、コアネットワークは、UEの加入情報に基づいてサービス領域の制限を決定する。選択的に、許可された領域は、PCFにより精巧に調整(fine−tuned)(例えば、UEの位置、永久的な機器識別子(PEI:Permanent Equipment Identifier)、ネットワークポリシー等に基づいて)され得る。サービス領域の制限は、例えば、加入情報、位置、PEI及び/又はポリシーの変更により変更され得る。サービス領域の制限は、登録(Registration)手続中にアップデートされ得る。
UEがRATの制限、禁止された領域、許可された領域、許可されていない領域またはこれらの組み合わせの間に重なる領域を有すると、UEは次のような優先順位によって進行する:
− RATの制限の評価は、どんな他の移動性制限の評価よりも優先する;
− 禁止された領域の評価は、許可された領域及び許可されていない領域の評価よりも優先する;及び
− 許可されていない領域の評価は、許可された領域の評価よりも優先する。
4)端末開始連結専用(MICO:Mobile Initiated Connection Only)モード
UEは、最初の登録、又は登録のアップデート中にMICOモードの 優先順位(preference)を指示し得る。AMFは、ローカルの設定、UEが指示した 優先順位、UEの加入情報、及びネットワークポリシーまたはこれらの組み合わせに基づいてMICOモードがUEに許可されるか否かを決定し、登録手続中にUEに知らせる。
UE及びコアネットワークは、次の登録シグナリングでMICOモードを再開始(re−initiate)または終了(exit)する。MICOモードが登録手続内で明確に指示されず登録手続が成功的に完了すると、UE及びAMFはMICOモードを用いない。即ち、UEは一般のUEとして動作し、ネットワークも該当UEは一般のUEとして取り扱う。
AMFは、登録手続中にUEに登録領域を割り当てる。AMFがUEにMICOモードを指示すると、登録領域はページング領域のサイズに制限されない。AMFのサービング領域が全体のPLMNであれば、AMFはUEに「全てのPLMN」の登録領域を提供し得る。この場合、移動性による同一のPLMNへの再登録は適用しない。MICOモードであるUEに移動性制限が適用されると、AMFは許可された領域/許可されていない領域をUEに割り当てる。
AMFがUEにMICOモードを指示すると、AMFはUEがCM−IDLE状態である間には常に接近可能ではない(unreachable)と見なす。AMFは、MICOモードであり、CM−IDLE状態である該当UEに対するダウンリンクデータの伝達のための何の要求も拒絶する。AMFはまた、NASを介したSMS、位置サービス等のようなダウンリンクの伝達(transport)を遅延させる。MICOモード内のUEは、UEがCM−CONNECTEDモードであるときのみ、端末終端(mobile terminated)のデータまたはシグナリングのために接近可能である(reachable)。
MICOモードであるUEがCM−CONNECTEDモードに切り換えるとき、端末終端のデータ及び/又はシグナリングを直ちに伝達することができるように、AMFは待機中のデータ指示(Pending Data indication)をRANノードに提供し得る。RANノードがこの指示を受信すると、RANノードはユーザー非活動性(inactivity)を決定するときにこの情報を考慮する。
MICOモードであるUEはCM−IDLE状態の間にページングを聴取する必要がない。MICOモードであるUEが次のような理由の一つにより、CM−IDLEからCM−CONNECTEDモードへの切り換えを開始するまで、UEはCM−IDLE状態内でどんなAS手続を中断し得る:
− UE内の変更(例えば、設定変更)がネットワークへの登録アップデートを要求する場合
− 周期的な登録タイマーが満了する場合
− MOデータが待機中(pending)の場合
− MOシグナリングが待機中(pending)の場合
サービスの品質(QoS:Quality of Service)モデル
QoSとは、多様なトラフィック(メール、データ送信、音声、画像)を各々の性格によってユーザーに円滑なサービスを伝達するための技術である。
5G QoSのモデル(model)は、フレームワークベースのQoSフロー(flow)を支援する。5G QoSのモデルは、保障されたフロービットレート(GFBR:Guaranteed Flow Bit Rate)を要求するQoSフロー及びGFBRを要求しないQoSフローを全て支援する。
QoSフローは、PDUセッションでQoSの区別のための最も精密な単位(finest granularity)である。
QoSフロー識別子(QFI:QoSフローID)は、5Gシステム内でQoSフローを識別するために用いられる。QFIは、PDUセッション内で固有である。PDUセッション内の同一のQFIを有するユーザープレーンのトラフィックは、同一のトラフィック伝達の処理(例えば、スケジューリング、承認臨界値(admission threshold)等)を受信する。QFIは、N3(及びN9)上でカプセル化ヘッダ(encapsulation header)内で伝達される。QFIは互いに異なるペイロードのタイプのPDU(即ち、IPパケット、unstructuredパケット、イーサネットフレーム)に適用され得る。
但し、本明細書では、説明の便宜のために、「QoS」と「QoSフロー」を混用して使用する。従って、本明細書での「QoS」は「QoSフロー」を意味するか、または「QoS」は「QoSフロー」を意味するものと解釈され得る。
5Gシステム内で、QoSフローは、PDUセッションの確立(establishment)またはQoSフローの確立/変更(modification)時にSMFによって制御され得る。
適用可能な場合、全てのQoSフローは、次のような特徴を有する:
− 予めANに設定されるか、またはN2のリファレンスポイントを介してSMFからAMFを経てANに提供されるQoSのプロファイル;
− N1のリファレンスポイントを介してAMFを経てSMFからUEに提供された一つ以上のネットワーク−提供のQoS規則及び/又は一つ以上のUE導出(derived)のQoS規則
− N4のリファレンスポイントを介してSMFからUPFに提供されたSDF分類およびQoS関連の情報(例えば、セッション−AMBR(Aggregate Maximum Bit Rate))。
QoSフローは、QoSのプロファイルによって、「保障されたビットレート (GBR:Guaranteed Bit Rate)」または「保障されないビットレート(Non−GBR:Non−Guaranteed Bit Rate)」になり得る。QoSフローのQoSのプロファイルは、次のようなQoSパラメータを含む:
i)それぞれのQoSフローに対し、QoSパラメータは、次を含み得る:
− 5G QoSの指示子(5QI:5G QoS Indicator):5QIは、5G QoSの特徴(即ち、QoSフローのための制御QoS伝達取り扱いアクセスノード−特定のパラメータ、例えば、スケジューリングの加重値、承認臨界値、キュー管理臨界値、リンク層のプロトコル設定など)を参照するためのスカラーである。
− 割り当て及び保有の優先順位(ARP:Allocation and Retention Priority):ARPは、優先順位レベル、先取り(pre−emption)能力、及び先取りの脆弱性(vulnerability)を含む。優先順位レベルは、リソース要求の相対的な重要性を定義する。これは、リソースが制限された場合、新たなQoSフローが受け入れ可能か拒絶される必要があるかを決定するために用いられ、また、リソースが制限された間に、既存のQoSフローがリソースを先取りするか否かを決定するために用いられる。
ii)また、各GBR QoSフローの場合にのみ、QoSパラメータは、 さらに次を含み得る:
− GFBR−アップリンク及びダウンリンク;
− 最大のフロービットレート(MFBR:Maximum Flow Bit Rate)−アップリンク及びダウンリンク;及び
− 通知制御(Notification control)。
iii)Non−GBR QoSフローの場合にのみ、QoSパラメータは、さらに次を含み得る:Reflective QoSの属性(RQA:Reflective QoS Attribute)
次のようなQoSフローを制御する方法が支援される:
1)non−GBR QoSフローの場合:標準化された5QIまたは予め設定された5QIが用いられる場合、前記5QI値はQoSフローのQFIとして用いられ、基本ARPがANに予め設定される;
2)GBR QoSフローの場合:標準化された5QIまたは予め設定された5QIが用いられる場合、前記5QI値は、QoSフローのQFIとして用いられる。基本ARPは、PDUセッションの確立時にRANに送信され、NG−RANが用いられる毎にPDUセッションのUP(User Plane)が活性化される;
3)GBRおよびnon−GBR QoSフローの場合:割り当てられたQFIが用いられる。5QI値は、規格化、予め設定または非規格化され得る。QoSフローのQoSのプロファイル及びQFIはPDUセッションの確立時またはQoSフローの確立/変更時にN2を介して(R)ANに提供され得、NG−RANが用いられる毎にPDUセッションのUP(User Plane)が活性化される。
UEは、QoS規則に基づいて、ULユーザープレーントラフィックのマーキング及び分類(即ち、QoSフローに対するULトラフィックの連携(association))を行い得る。このような規則は、明示的にUEに提供されるか(PDUセッションの確立またはQoSフローの確立時)、UEに予め設定されているか、またはreflective QoSを適用することにより、UEによって暗黙的に導出され得る。
QoS規則は、PDUセッション内で固有のQoS規則識別子、関連したQoSフローのQFI、一つ以上のパケットフィルタおよび優先順位値(precedence value)を含み得る。さらに、割り当てられたQFIに対して、QoS規則は、UEと関連したQoSパラメータを含み得る。同じQoSフロー(即ち、同じQFIを有する)と関連したQoS規則が一つ以上存在し得る。
基本(default)QoS規則は、全てのPDUセッションに必要であり得る。基本QoS規則は、パケットフィルタを含まないことがあるPDUセッションの唯一のQoS規則であり得る(この場合、最も高い優先順位値(即ち、最も低い優先順位)が用いられなければならない)。万が一、基本QoS規則がパケットフィルタを含まなければ、基本QoS規則は、PDUセッションで他のQoS規則とマッチしないパケットの処理を定義する。
SMFはSDFのQoS及びサービスの要件事項に応じて、QoSフローに対するSDF間のバインディング(binding)を行う。SMFは、新たなQoSフローに対してQFIを割り当て、PCFによって提供された情報から新たなQoSフローのQoSパラメータを導出する。適用可能な場合、SMFは(R)ANにQoSプロファイルと共にQFIを提供し得る。SMFはSDFの優先順位、QoS関連情報及び対応するパケットマーキング情報(即ち、QFI、DSCP(Differentiated Services Code Point)値、及び選択的にUPFに対するreflective QoSの指示を用いて、ユーザープレーンのトラフィックの分類、帯域幅の適用及びマーキングを可能にする)と共にSDFテンプレート(即ち、PCFから受信されたSDFと関連したパケットフィルタのセット)を提供する。適用可能な場合、SMFは、QoSフローのQFIを追加したPDUセッション内で固有のQoS規則の識別子を割り当て、SDFテンプレートのUL部分に対するパケットフィルタを設定し、SDFの優先順位に対してQoS規則の優先順位を設定することにより、PDUセッションに対するQoS規則を生成する。QoS規則は、ULユーザープレーンのトラフィックの分類およびマーキングを可能にするUEに提供される。
図12は、本発明の一実施例に係るQoSフローのための分類及びユーザープレーンのマーキング、QoSフローのANリソースへのマッピングを例示する。
1)ダウンリンク
SMFは毎QoSフローのためのQFIを割り当てる。また、SMFはPCFによって提供された情報からQoSパラメータを導出する。
SMFは、QoSフローのQoSパラメータを含むQoSプロファイルと共にQFIを一緒に(R)ANに提供する。また、PDUセッションまたはQoSフローが確立されるとき、N2を介してQoSプロファイルとしてQoS フローのQoSパラメータが(R)ANに提供される。また、NG−RANが用いられる毎に、ユーザープレーンは活性化される。また、non−GBR QoSフローのためにQoSパラメータは、(R)ANに予め設定され得る。
また、UPFがダウンリンクのユーザープレーンパケットの分類及びマーキングを行うことができるように、SMFはSDFの優先順位(precedence)と該当QFIと共にSDFテンプレート(即ち、PCFから受信したSDFと関連したパケットフィルタのセット)をUPFに提供する。
ダウンリンク流入データパケットは、SDFの優先順位(precedence)(追加的なN4のシグナリングの開始なく)によるSDFテンプレートに基づいて分類される。CNはQFIを用いたN3(およびN9)のユーザープレーンのマーキングを介してQoSフローに属するユーザープレーンのトラフィックを分類する。ANは QoSフローをANリソース(即ち、3GPP RANの場合DRB)にバインディング(bind)する。このとき、QoSフローとANリソース間の関係は、1:1に制限されない。UEがQFIを受信できるようにQoSフローをDRBにマッピングするために必要なANリソースを設定することは、ANにかかっている(また、reflective QoSが適用され得る)。
万が一、マッチングが見つからず、全てのQoSフローが一つ以上のDLパケットフィルタと関連する場合、UPFはDLデータパケットを廃棄し得る。
ダウンリンクのトラフィックを処理するのに適用される特徴は、以下の通りである:
− UPFはSDFテンプレートに基づいて、ユーザープレーンのトラフィックをQoSフローにマッピングする。
− UPFは、セッション−AMBRの施行を行い、充電を支援するためにPDUカウンティングを行う。
− UPFは5GCと(A)AN間の単一のトンネルでPDUセッションのPDUを送信し得、UPFはQFIをカプセル化ヘッダに含ませ得る。
− UPFは、ダウンリンクで送信レベルパケットのマーキングを行う(例えば、外部(outer)のIPヘッダにDiffServコードを設定する)。送信レベルパケットのマーキングは、5QI及び関連したQoSフローの ARPをベースとする。
− (R)ANは、ダウンリンクパケットと関連したN3トンネルを考慮して、QFI及び関連の5G QoS特性及びパラメータに基づいて、QoSフローからのPDUをアクセス−特定のリソースにマッピングする。
− 万が一、reflective QoSが適用される場合、UEは、新たなderived QoS規則(または「UE derived QoS規則」と指称可能)を生成し得る。Derived QoS規則内のパケットフィルタは、DLのパケット(即ち、DLのパケットのヘッダ)から導出されてもよく、derived QoS規則のQFIは、DLのパケットのQFIに応じて設定されてもよい。
2)アップリンク
SMFは、QoS規則識別子を割り当て、QoSフローのQFIを追加し、SDFテンプレートのアップリンク部分にパケットフィルタをセッティングし、SDFの優先順位にQoS規則の優先順位をセッティングすることで、PDUセッションのためのQoS規則を生成する。UEが分類及びマーキングを行うことができるように、SMFは、QoS規則をUEに提供し得る。
QoS規則は、QoS規則識別子、QoSフローのQFI、一つまたはそれ以上のパケットフィルタ、及び選好値(precedence value)を含む。同一のQFI(即ち、同一のQoSフロー)と一つ以上のQoS規則が関連し得る。
基本QoS規則は、毎PDUセッションに要求される。基本QoS規則は、 パケットフィルタを含まない(この場合、最も高い優先順位値(即ち、最も低い優先順位(priority))が用いられる)PDUセッションのQoS規則である。基本QoS規則がパケットフィルタを含まなければ、基本QoS規則は、PDUセッション内のどんな他のQoS規則ともマッチされないパケットの処理を定義する。
UEは、アップリンクのユーザープレーンのトラフィックの分類およびマーキングを行う。即ち、QoS規則に基づいてアップリンクのトラフィックをQoSフローに連携させる。この規則は、N1を介して明示的にシグナリングされてもよく(PDUセッションの確立時またはQoSフローの確立時)、またはUE内に予め設定されてもよく、または反映されるQoSからUEによって暗黙的に導出されてもよい。
ULで、UEはマッチングのQoS規則(即ち、パケットフィルタがULパケットとマッチング)が見つかるまでQoS規則の優先順位値(precedence value)に基づいて(即ち、precedence valueが増加する順序に)QoS規則のパケットフィルタに対してULパケットを評価する。UEは、相応するマッチングのQoS規則でのQFIを用いて、ULパケットをQoSフローにバインディングする。UEは、QoSフローをANリソースにバインディング(bind)する。
万が一、マッチングが見つからず、基本QoS規則が一つ以上のULパケットフィルタが含んでいる場合、UEは、ULデータパケットを廃棄し得る。
アップリンクのトラフィックを処理するのに適用される特徴は、以下の通りである:
− UEは、ULユーザープレーンのトラフィックとQoSフロー間のマッピングを決定するために格納されたQoS規則を使用し得る。UEは、UL PDUをマッチングのパケットフィルタを含むQoS規則のQFIにマーキングし、前記UL PDUをRANによって提供されたマッピングをベースにQoSフローのための対応するアクセスの特定リソースを用いて送信し得る。
− (R)ANは、UPFに対してN3トンネルを介してPDUを送信する。 ULパケットが(R)ANからCNを通過するとき、(R)ANは、QFIをUL PDUのカプセル化ヘッダに含ませ、N3トンネルを選択する。
− (R)ANは、アップリンクで送信レベルパケットのマーキングを行い得、送信レベルパケットのマーキングは、5QI及び連携したQoSフローのARPに基づくことがある。
− UPFは、UL PDUのQFIが、UEに提供されるか、UEによって暗黙的に導出された(例えば、reflective QoSの場合)QoS規則と整列されるかを確認する。
− UPFは、セッション−AMBFの施行を行い、充電のためのパケットをカウンティングする。
UL分類子(classifier)のPDUセッションの場合、UL分類子機能を支援するUPFにULおよびDLセッション−AMBRが施行されなければならない。また、DLセッション−AMBRは、N6のインターフェースを終端する全てのUPFで別に施行されなければならない(即ち、UPF間の相互作用(interaction)を必要としない)。
マルチホームのPDUセッションの場合、分岐点の機能を支援するUPFにULおよびDLセッション−AMBRが適用される。また、DLセッション−AMBRは、N6インターフェースを終端する全てのUPFで別に施行されなければならない(即ち、UPF間の相互作用(interaction)を必要としない)。
(R)ANは、non−GBR QoSフロー別にULおよびDLで最大のビットレート(UE−AMBR)の制限を施行しなければならない。UEは、セッション−AMBRを受信すると、セッション−AMBRを用いてnon−GBRトラフィックのためのPDUセッションベースのULレートの制限を行わなければならない。PDUセッション当たりのレート制限施行は、保障されたフロービットレートを要求しないフローに適用する。SDF当たりのMBRは、GBR QoSフローに義務的(mandatory)であるが、non−GBR QoSフローに対しては、選択的(optional)である。MBRはUPFで施行される。
非構造的(unstructured)PDUに対するQoS制御は、PDUセッションレベルで行われる。PDUセッションが非構造的PDUの送信のためにセットアップされるとき、SMFはPDUセッションのどの(any)パケットに適用されるQFIをUPF及びUEに提供する。
Reflective QoSR
Reflective QoSは、端末がダウンリンクのQoSフローを反映し、前記ダウンリンクに対応するアップリンクのQoSフローを決定する方式を意味する。
ANを介したreflective QoSの支援は、5GCの制御下にある。Reflective QoSは、UEで受信したダウンリンクのトラフィックに基づいてderived QoS規則を生成することによって達成されることができる。同一のPDUセッション内でreflective QoSと非−reflective QoSが同時に適用できなければならない。reflective QoSの影響を受けるトラフィックの場合、ULパケットは反映されたDLパケットと同じQoSのマーキングを獲得し得る。
Reflective QoS機能を支援するUEの場合、万が一reflective QoS機能が一部のトラフィックフローに対して5GCによって制御されれば、該当UEは受信したダウンリンクのトラフィックに基づいてアップリンクのトラフィックのための(derived)QoS規則を生成し得る。さらに、UEは(derived)QoS規則をアップリンクのトラフィックとQoSフロー間のマッピングを決定するのに用いられる。従って、Reflective QoSによると、UEはネットワークからアップリンクのQoSフローを決定するためのQoS規則を別に受信しなくても、ダウンリンクのQoSフローに基づいてQoS規則を自分で生成し、前記ダウンリンクと対応するアップリンクのQoSフローを決定(即ち、アップリンクのトラフィックとQoSフロー間のマッピングを決定)し得る。
UEのderived QoS規則は、下記のようなパラメータを含み得る。
− (UL)パケットフィルタ
− QFI
− 優先順位値(precedence value)
前記(UL)パケットフィルタは受信したDLのパケットに基づいて導出されることができ、derived QoS規則が適用されるULのパケット/トラフィックをフィルタリング/区分するのに用いられることができる。UEは(UL)パケットフィルタを適用し、derived QoS規則を適用するULのパケット/トラフィックをフィルタリング/区分し、フィルタリング/区分されたULパケットにQFIを用いてQoSのマーキングを行い得る。
Reflective QoSを支援しないUEは、reflective QoSの指示は無視しなければならない。
ユーザープレーンを介してreflective QoSが活性化される場合、全てのderived QoS規則のための優先順位値は、標準化された値(standardized value)に設定され得る。reflective QoSがコントロールプレーンを介して活性化(即ち、QoSフロー、PDUセッション)される場合、コントロールプレーンの活性化の範囲内のderived QoS規則のための優先順位値は、コントロールプレーンを介してシグナリングされた値に設定され得る。
ユーザープレーンのreflective QoSが5GCによって使用可能である場合、UPFは、N3のリファレンスポイントを介したカプセル化ヘッダ(「NG3(カプセル化)ヘッダ」と指称され得る)にQFIと共にreflective QoSの活性化を指示するRQI(Reflective QoS Indication)を含ませ得る。
reflective QoSは、ユーザープレーン及びコントロールプレーンを介して活性化され得る。5GCは、接続タイプ及びポリシーに基づいて、reflective QoSをコントロールプレーンを介して活性化するか、ユーザープレーンを介して活性化するか決定し得る。
5GCがU(User)−プレーンを介したreflective QoSの活性化を決定した場合、SMFは、ユーザープレーンを反映してreflective QoSを活性化するようにという指示を含むQoS規則を含み(又はUPFへ送信)得る。UPFが前記QoS規則とマッチングされ、reflective QoSの活性を指示する指示を含むDLのパケットを受信した場合、UPFはRQIをN3のリファレンスポイントのカプセル化ヘッダに含ませ得る。ユーザープレーンを介したreflective QoSの活性化は、帯域外(out−of−band)のシグナリング(例えば、非−3GPPアクセスネットワークを介したシグナリング)を避けるために用いられ得る。
5GCがC(Control)−プレーンを介したreflective QoSの活性化を決定した場合、SMFはRQIをN1のインターフェースを介してUEに送信するQoS規則に含ませ得る。UEがRQIを含むQoS規則とマッチングされるDLのパケットを受信した場合、UEはUE derived QoS規則を生成し得る。
さらに、5GCはreflective QoSの非活性化機能もやはり支援することができる。
− ネットワークの制御下にあるRANを介したreflective QoSの支援:ネットワークはDLのトラフィックに適用すべきQoSを決定し、UEはDL QoSを連携した(associated)ULのトラフィックに反映する。UEがreflective QoSを適用すべきDLのパケットを受信すると、UEは新たな暗黙的(implicit)QoS規則を生成する。このような暗黙的QoS規則は、本明細書で「derived QoS規則」と指称され得る。暗黙的QoS規則のパケットフィルタは、DLのパケットのヘッダから導出される。reflective QoSの指示は、C(control)−プレーン又はインバンド(inband)を介してシグナリングされてもよく、シグナリングされなくてもよい。(Reflective QoSを介して導出された)暗黙的規則が明示的にシグナリングされたQoS規則に対して、優先順位は高くてもよく、低くてもよい。
前記内容から分かるように、reflective QoSを指示する方法としては、i)明示的にシグナリングを送信する方法、ii)reflective QoS指示をマーキングしたデータを送信するインバンド方法、及びiii)何らシグナリング/マーキングなく、端末が直接検出(detect)する方法がある。
このようなreflective QoSの指示方法をより具体的に見るに先だって、まず、本発明が適用され得るネットワークの構造及びアップリンクのトラフィックに対するベアラーのマッピング方式について叙述する。
図13は、本発明が適用され得る5Gシステムのアーキテクチャーを例示した図である。本図は、図6をより簡略に図示した図であって、図6で詳述した説明が同様に適用され得る。
図13を参照すると、5Gシステムのアーキテクチャーは、多様な構成要素(即ち、ネットワーク機能(NF:network function))を含み得、本図には、そのうち一部に該当する、アプリケーション機能(AF:Application Function)、データネットワーク(DN:Data network)、ユーザープレーン機能(UPF:User plane Function)、コントロールプレーン機能(CPF:Control Plane Function)、(無線)アクセスネットワーク((R)AN:(Radio)Acess Network)、ユーザー装置(UE:User Equipment)を例示する。
3GPPシステムでは、5Gシステム内のNF間を連結する概念的なリンクをリファレンスポイント(reference point)と定義する。次は、本図で表現された5Gシステムのアーキテクチャーに含まれるリファレンスポイントを例示する。
− NG1:UEとCPF間のリファレンスポイント
− NG2:(R)ANとCPF間のリファレンスポイント
− NG3:(R)ANとUPF間のリファレンスポイント
− NG4:UPFとCPF間のリファレンスポイント
− NG5:CPFとAF間のリファレンスポイント
− NG6:UPFとDN間のリファレンスポイント
図14は、本発明に適用され得るUEのアップリンクのトラフィックに対するQoSフローのマッピング方式を例示する。
図14を参照すると、UEはQoS規則に割り当てられたパケットフィルタに基づいて、異なるQoSフローにアップリンクのパケットをルーティングする。UEは、最も低い評価(evaluation)の優先順位インデックスを有するQoS規則のうち、優先的にアップリンクのパケットフィルタをマッチングに対して評価し、マッチングが見つからない場合、評価の優先順位インデックスの増加順にQoS規則にあるパケットフィルタの評価を行う。この手続は、マッチングが見つかったり、全てのQoS規則にあるパケットフィルタが評価されるまで実行されなければならない。マッチングが見つける場合、アップリンクのデータパケットは、マッチングされるQoS規則によって決定されるQoSフローを介して送信される。マッチングが見つからない場合、アップリンクのデータパケットは、何のアップリンクのパケットフィルタも割り当てられないQoSフローを介して送信されなければならない。万が一、全てのQoS規則に一つ以上のアップリンクのパケットフィルタが割り当てられた場合、UEはアップリンクのデータパケットを廃棄しなければならない。
5GではEPCと異なり、QoSのためのベアラーを別に作らず、UP機能がCP機能から送信された規則(rule)に応じて、NG3のヘッダにQoSのマーキング(QFIをマーキング/表示する動作)を行い、これに基づいてQoSが提供される方法が議論されたことは前記で詳述した通りである。そのうち、reflective QoSの場合、UP機能が端末にreflective QoSを用いるようという指示を与えると、端末はダウンリンクのデータパケット(又はトラフィック)に基づいてアップリンクの(パケット)フィルタを生成し、生成したアップリンクの(パケット)フィルタを用いて、ダウンリンクのデータパケット(又はトラフィック)と同じQoSのマーキングをアップリンクのデータパケット(又はトラフィック)にマーキングするための(アップリンクQoS)規則を作り得る。このようにすると、CP機能はアップリンクに対する規則を直接端末に指示しなくても、端末のアップリンクQoSを支援可能になる。
このようなReflective QoSによると、CP機能は一時的に発生するデータに対して直接QoS規則を与えなくても、reflective QoSを適用するようにという指示のみで簡単に端末のアップリンクQoSを支援することができるという効果がある。但し、このようなreflective QoSを用いる場合、UEはreflective QoSを支援するために引き続き(derived)QoS規則を生成して格納していなければならないという問題点が存在する。端末が管理/格納しなければならない(derived)QoS規則の数字が増えるほど、端末が基本QoS規則を適用するまで確認しなければならない(derived)QoS規則の数字が増えることになり、端末のオーバーヘッドの増加及びデータ処理速度の減少が発生する。
従って、本明細書では、ネットワークノードが端末にreflective QoSに対するシグナリングを提供しつつ、reflective QoSの使用タイマー値を共に提供することによって、タイマーが満了(expire)となると、端末がreflective QoSのために生成した(derived)QoS規則を廃棄(discard)/削除(delete)する方法について提案する。Reflective QoSを指示する方法としては、後述のように大きく三つの方法が存在するが、このうち方法1と方法2の場合、このようなタイマーのコンセプトが適用可能である。
Reflective QoSは、C−プレーンシグナリングを介して(方法1)、インバンドシグナリングを介して(方法2)、非シグナリング方式を介して(方法3)、端末に指示されてもよい。
1.方法1は、ネットワークノードがC−プレーンシグナリングを介してReflective QoSを指示する方法である。即ち、CP機能が制御シグナリングを介してダウンリンク(フロー)及びこれと対応するアップリンク(フロー)間にQoS(又はQoSフロー)を同様に使用/設定するようにUEに直接指示(即ち、reflective QoSを制御シグナリングを介して明示的に指示)する方法である(例えば、ダウンリンクのデータパケットのsource-destinationアドレスが互いに狂うアップリンクのデータパケットに対するQoS制御が必要な場合に用いる方法である)。方法1は、CP機能がアップリンクに対するフィルタ情報とQoS情報(例えば、QFI情報)を端末に直接伝達する必要がなく、シグナリングメッセージの大きさは小さいが、別の(制御)シグナリングが発生するという短所がある。
2.方法2は、ネットワークノードがインバンドシグナリングを介して、reflective QoSを指示する方法である。方法によると、ネットワークノードは、データを送信しつつ、NG3(カプセル化)のヘッダや無線ヘッダにQoSのマーキングと共にreflective QoSを適用しなければならないか否かを指示する指示子を送信し得る。従って、方法2によると、更なる(制御)シグナリングがなくても、reflective QoSを指示/適用することができるという長所を有するが、NG3(カプセル化)ヘッダや無線ヘッダに更なる情報が含まれなければならないという短所がある。よって、ネットワークノードが端末へデータを送信する過程で、輻輳(congestion)によるデータの損失が発生すると、reflective QoSに対する指示も共に損失するという問題が発生し得る。
3.方法3は、ネットワークノードがreflective QoSと関連した何のシグナリングを送信せず、端末がダウンリンクにマッピングされるアップリンクフローに対するQoS情報(例えば、QoSフローに対する情報、QFI)がないと自分で判断し、reflective QoSを適用し得る。方法3の場合、シグナリングのオーバーヘッドが全くないが、アップリンクに対して基本QoS(規則)が適用される余地がなくなる。既存にはアップリンクフローが発生する場合、アップリンクフローに合うTFTがなければ、基本QoS(規則)を適用したが、方法3に従う場合、基本QoS(規則)でなく、reflective QoSが適用される。従って、ダウンリンクとマッピングされる(アップリンク)フローには、一概にreflective QoSが適用され、アップリンクとダウンリンクを分離してQoSを支援することが難しく、これを支援するためには、明示的シグナリングを介した別のQoS規則のアップデートが行われなければならない。
PDUセッションを作る過程で、CP機能はどんな方法でreflective QoSを指示するか決定し得る。CP機能は、端末が送信するreflective QoS能力情報(例えば、ユーザープレーンの活性化(activation)能力、コントロールプレーンの活性化能力、ユーザープレーの非活性化(deactivation)能力、コントロールプレーンの非活性化能力)、オペレータポリシー、PDUセッションに対する情報(例えば、APN/DNN、PDUタイプ等)、加入(subscription)情報等に基づいてreflective QoSを用いるか否か、用いる場合は、reflective QoSの活性化指示方法及び/又は非活性化指示方法を決定し得る。
例えば、コントロールプレーンのシグナリングを減らすために、CP機能はreflective QoSの活性化/非活性化方法でユーザープレーンの活性化/非活性化方式(即ち、ユーザープレーンを介したreflective QoSの活性化/非活性化指示方式)を決定し得る。CP機能は、決定されたreflective QoSの使用可否、reflective QoSの活性化方法及び/又はreflective QoSの非活性化方法をUEに指示し得る。UEは、CP機能から受信したreflective QoSに関する情報に基づいて、reflective QoSを用いるか/活性化するかの可否を決定し得る。CP機能からreflective QoSに関する情報は、PDUセッションの承認メッセージを介して端末へ送信されてもよく、この場合、端末は受信したPDUセッションの承認メッセージに基づいてreflective QoSを用いるか否かを決定してもよいが、これに関する実施例は、図15と関連して以下で詳細に後述する。
方法1を用いる場合、端末はCP機能から明示的なシグナリングがある場合にのみ、該当シグナリングが指示する(アップリンク)フローに対してreflective QoSを適用することができる。方法2を用いる場合、端末はダウンリンクのデータパケットのヘッダをモニタリングし、該当ヘッダにreflective QoS(指示)が表示されている場合にのみ、特定/指示を受けた(IP/QoS/アップリンク)フローに対してreflective QoSを適用することができる。方法3を用いる場合、端末はダウンリンクのデータパケットのヘッダ内reflective QoS(指示)の表示可否とは関係なく、受信したダウンリンクフロー/データ/トラフィックとマッピングされるアップリンクフロー/データ/トラフィックに対してreflective QoSを適用することができる。
万が一、reflective QoSを用いないことと決定した場合、端末はダウンリンクデータのヘッダをモニタリングして、reflective QoSの適用/使用可否を判断する必要なく、現在自身が有しているQoS規則に基づいてのみアップリンクのQoS(フロー)を決定し得る。
Reflective QoSの活性化方法において、コントロールプレーンを用いるか、ユーザープレーンを用いるかの可否は、加入者情報や端末の能力によって決定され得る。例えば、reflective QoSの活性化方法としてユーザープレーンの活性化方式を用いるためには、端末のAS層で引き続きパケットをモニタリングし、reflective QoSの指示があるか確認しなければならない。このような動作は、IoT(Internet of Things)のような単純な端末や低電力で動作すべき端末に負担になり得るので、該当端末にはreflective QoSの活性化方法としてユーザープレーンの活性化方式が決定されないことがある。
Reflective QoSの非活性化方法は、reflective QoSの活性化方法と独立して/関係なく、異なって決定され得る。例えば、reflective QoSはユーザープレーンを介して活性化されたが、コントロールプレーンを介して非活性化され得る。ユーザープレーンを介した非活性化方式を支援するために、端末はネットワークからユーザープレーンの非活性化方式を用いるようにという指示を受けた後、データ(又はデータパケット内)にreflective QoSの指示があれば、タイマーを動作させることができる。従って、ユーザープレーンの非活性化方式の場合、ネットワークが必ず端末に明示的にreflective QoSの指示を送信し、端末がタイマーを動作させることができるように支援しなければならない。万が一、コントロールプレーンを介してreflective QoSが活性化された場合、端末はタイマーを設定しなくてもよく、この場合、端末は、ユーザープレーンを介したreflective QoSの非活性化方式を行うことができない。
図15は、本発明の一実施例に係り、PDUセッションをセットアップする過程におけるreflective QoSの使用可否と、reflective QoSの指示方式を決定する方法を例示したフローチャートである。本明細書において、PDUセッションを作るためのPDUセッションのセットアップ手続は、PDUセッションの確立(establish)手続とも指称され得る。
1.端末は、PDUセッションのセットアップ要求メッセージをCP機能に送信し得る。このとき、PDUセッションのセットアップ要求メッセージには、端末のreflective QoSを行うことができるかに関するreflective QoS能力情報が含まれていてもよい。
2.CP機能は、加入データで端末のコンテキスト情報を確認することができる。
3.CP機能は、reflective QoSの使用可否、及び使用する場合、端末へのreflective QoSの指示方法を決定することができる。
4.CP機能及びUP機能は、ユーザープレーンをセットアップすることができ、3段階でCP機能が決定したreflective QoSの指示方法がUP機能と共有されてもよい。
5.CP機能は、PDUセッションのセットアップ要求メッセージに対する応答として、PDUセッションのセットアップ完了メッセージを端末へ送信し得る。このとき、PDUセッションのセットアップ完了メッセージには、reflective QoSの指示方法に関する情報が含まれていてもよい。
図15のフローチャートを参照すると、ネットワークノード(例えば、CP機能)は、2段階で端末のコンテキストを確認した後、1段階で端末から受信したreflective QoS能力情報、端末のセッション情報及び/又は加入情報等に基づき、reflective QoSを用いるか否かと、用いる場合、reflective QoSの指示方法を決定する。4段階で、CP機能はPDUセッションに対するreflective QoSの使用可否とreflective QoSの使用方法をUP機能に知らせることができる。5段階で、CP機能はreflective QoSの使用可否及び/又はreflective QoSの指示方法を知らせることができる。
以下では、前述した方法1乃至3に関して、各図を参照としてより詳細に説明する。
イ.方法1:シグナリングを介してUEに直接reflective QoSを指示する方法
図16は、本発明の方法1によるreflective QoSの指示方法を例示したフローチャートである。本フローチャートに関して前述した方法1に関する説明が同一/同様に適用されてもよく、重複する説明は省略する。
1.UEはPDUセッションをセットアップし、PDUセッションのセットアップ過程(図15参照)で受信したQoS規則に基づいて、データをネットワークノードと送受信し得る。
2.UP機能が新たなIPフロー(Non IPフローの場合も適用可能)を見つけた場合、UP機能はCP機能に新たなフローが生じた/見つかったことを知らせ、これに対するQoSを要求し得る。
3.CP機能は、該当IPフローに対してQoSを(CP機能、UE及び/又はANに)与えつつ、UP機能には該当IPフローに対するDL QoS規則及びUL QoS規則をいずれも与え(及び/又はDL QoS規則のみUP機能に与え、UL QoS規則はUP機能がreflective QoSの指示を見て、DL QoS規則に基づいて直接生成/導出(derive)可能)、Reflective QoSの使用の指示を共に与えてもよい。
ここで、DL QoS規則は特定のQoSをマーキング/適用すべきDLのデータパケット(又はフロー)をフィルタリングし、QoSのマーキングを行うために用いる規則に該当してもよく、UL QoS規則は、特定のQoSをマーキング/適用すべきULのデータパケット(又はフロー)をフィルタリングし、QoSのマーキングを行うために用いる規則に該当してもよい。
また、CP機能は、Reflective QoSが有効な時間に関するタイマー値をUP機能にさらに送信してもよく、UP機能は、該当タイマーが満了となる前までのみDL及び/又はUL QoS規則を用いてもよい。UP機能は、タイマーを受信した場合、タイマーを直ぐに開始し得る。
CP機能は、UE及び/又はANにも制御シグナリング(例えば、NASシグナリング又はASシグナリング)を介して、reflective QoSが適用されるIPフロー情報とタイマー情報を指示し得る。これを受信したUE及び/又はANは、直ぐにタイマーを開始し得る。
4.UP機能は、CP機能から指示を受けた特定のQoSフローに対して、reflective QoSが適用される時間の間にreflective QoSを介して作った規則(例えば、DL QoS規則及び/又はUL QoS規則)に基づいてQoSを適用(又はQoSマーキング)してもよい。これは、Reflective QoSにマッピングされる/関連する(即ち、DL QoS規則を満たす)(ダウンリンク)フローがある場合、DL QoS規則に応じて一般的なQoSを適用(又はQoSのマーキング)することと同様に動作する。
5.UEは、Reflective QoSが適用される場合、ダウンリンクのデータパケット/フローにRQIがマーキングされている(又はreflective QoSが指示された)状態でこれを受信する場合、ダウンリンクのデータパケット/フローにマッピングされるアップリンクのデータパケット/フロー(又は「アップリンクのパケット/フロー」と略称可能)のためのderived QoS規則を(ダウンリンクのデータパケット/フローに基づいて)生成し得る。これと共に、UEは該当derived QoS規則に関係するタイマーを開始する。
6.UEはアップリンクのデータパケット/フローに対して、reflective QoS規則によって生成されたderived QoS規則を適用し、QoSのマーキングを行うべき対象をフィルタリング/区分し、フィルタリング/区分されたアップリンクのデータパケット/フローに対してQoSマーキングを行った後に送信し得る。このとき、アップリンクのデータパケット/フローに対するQoSのマーキングの際に用いられるQFIは、derived QoS規則に含まれていてもよく、ダウンリンクのデータパケット/フローにQoSマーキングされたQFIと同一であってもよい。
7.以降、特定のderived QoS規則に対するタイマーが満了となる場合、UEとUP機能はderived QoS規則を削除してもよい。
8.以降、再度以前に用いたreflective QoSに該当/対応するフローがUP機能に到着し得る。
9.前記2段階のフローの検出過程を経て、再度3段階のようなreflective QoSに対するシグナリングが送/受信されてもよい。
10−11.再度該当derived QoS規則が有効である時間の間、UE及び/又はUP機能は、本実施例に係るreflective QoS規則に基づいて動作してもよい。
CP機能は、タイマーが満了となる前に再度reflective QoSに対する規則/指示を与えることによって、規則(例えば、DL QoS規則、UL QoS規則及び/又はderived QoS規則)が削除/満了となることを防止し得る。
方法1を用いる場合、ネットワークノードがreflective QoSの適用に関するシグナリングを直接与えるため、タイマー値に対する大きさの制限がないという効果があり得るが、更なる(制御)シグナリングが発生することになる。
ロ.方法2:インバンドシグナリング(パケットマーキング)を介してUEへ指示する方法
図17は、本発明の方法2によるreflective QoSの指示方法を例示したフローチャートである。本フローチャートに関して、前述した図16のフローチャート及び方法2に関する説明が同一/同様に適用されてもよく、重複する説明は省略する。
1.UEはPDUセッションをセットアップし、PDUセッションのセットアップ過程(図15参照)で受信したQoS規則に基づいてデータをネットワークノードと送受信し得る。
2.UP機能が新たなIPフロー(非IPフローの場合も適用可能)を見つけた場合、UP機能はCP機能に新たなフローが生じた/見つかったことを知らせ、これに対するQoSを要求し得る。
3.CP機能は、UP機能及びANに該当IPフローに対してQoS情報(例えば、Reflective QoS使用の指示、QoS(又はDL/UL QoS規則)、reflective QoSが適用されるIPフローの情報及び/又はタイマー情報)を与え得る。
4.UP機能は、ダウンリンクデータ、QoSのマーキング(例えば、QFI)、reflective QoSの指示(例えば、RQI)及び/又はタイマーをUEに送信し得る。このとき、UP機能は該当IPフローにreflective QoSが適用される時間の間、reflective QoSを介して作った/受信した規則(例えば、DL QoS規則及び/又はUL QoS規則)に基づいて、アップリンクデータにQoSを適用(又はQoSのマーキング)してもよい。UP機能は、タイマー送信と共に該当タイマーを開始し得る。
前述した3段階及び4段階を参照すると、方法2が方法1と異なる点は、CP機能がUEにQoS情報を直接送信せず、UP機能及びANのみにQoS情報を送信するという点である。代わりに、UP機能がUEにダウンリンクデータを送信しつつ、QoS情報としてNG3ヘッダにQoSのマーキングだけでなく、Reflective QoSの適用を指示するマーキング/指示(即ち、RQI)及びタイマーを共に送り得る。本明細書では、説明の便宜のために、ダウンリンクデータ及びQoSに関する情報は、「ダウンリンクのデータパケット/フロー」を介して送信されると表現してもよい。このような「ダウンリンクのデータパケット/フロー」は「ダウンリンクパケット」と略称され得る。
5.QoS情報を受信したUEは、ダウンリンクのデータパケット/フローに基づいて、derived QoS規則を作り、これを使用/適用し得る。このとき、UEはダウンリンクのデータパケット/フローに基づいて、derived QoS規則に含まれるパケットフィルタを生成し得、生成したパケットフィルタを用いて(例えば、他のderived QoS規則とパケットフィルタを相互比較することによって)、新たに生成したderived QoS規則と同一のderived QoS規則が既に格納されているか確認することができる。同一のderived QoS規則が既に格納されていた場合、該当derived QoS規則に対応する/連携したタイマーをリセットし、該当derived QoS規則を用いてreflective QoSを適用し得る。同一のderived QoS規則が既に格納されていない場合、新たに生成したderived QoS規則を用いてreflective QoSを適用してもよく、受信したタイマーを開始してもよい。
6.UEはアップリンクのデータパケット/フローに対して、derived QoS規則を適用してQoSのマーキングを行うべき対象をフィルタリング/区分し、フィルタリング/区分されたアップリンクのデータパケット/フローに対してQoSのマーキングを行った後に送信し得る。このとき、アップリンクのデータパケット/フローに対するQoSのマーキングの際に用いられるQFIは、derived QoS規則に含まれていてもよく、ダウンリンクのデータパケット/フローにQoSのマーキングされたQFIと同一であってもよい。
7.以降、タイマーが満了となる場合、UEとUP機能はいずれも生成したり格納中である規則(例えば、DL QoS規則、UL QoS規則及び/又はderived QoS規則)を削除し得る。
8.以降、再度以前に用いたreflective QoSに該当/対応するフローがUP機能に到着し得る。
9.前記2段階のフロー検出過程を経て、再度3段階のようなreflective QoSに対するシグナリングが送/受信され得る。
10−11.再度reflective QoSが有効な時間の間、UE及び/又はUP機能は、本実施例に係るreflective QoSに基づいて動作し得る。
方法2の一実施例として、UP機能は(reflective QoSが適用される)最初のダウンリンクデータを送信する場合にのみNG3ヘッダにタイマーとreflective QoSの指示を含ませて送信するように制限され得る。従って、以降発生/送信されるダウンリンクデータに対しては、UP機能が別にreflective QoSの指示を与えなくても、UEはタイマーが満了となる前であれば、引き続き(受信されるダウンリンクのパケットに対して)reflective QoSが適用されるものと見なし得る。
万が一、タイマーの満了前にUP機能が再度reflective QoSの指示とタイマーをUEに送信する場合、UEはreflective QoSの指示に基づいて動作中であったタイマーをリセットし、新たに開始し得る。このような方法を介して、UP機能はreflective QoSが使用/適用される時間を増やし得る。
方法2の他の実施例として、タイマーを使用せず、UP機能が4段階でダウンリンクデータを送信する毎にreflective QoSの指示を含ませる方法があり得る。即ち、UEはreflective QoSの指示が受信される毎に、reflective QoS規則(本実施例の場合、derived QoS規則)を生成し、アップリンクデータに対するQoSのマーキングを行い得る。この時にも、万が一、一定時間の間、reflective QoSの指示が表示されたダウンリンクデータを受信しなければタイマーが満了となり、UEは該当規則を削除/除去し得る。
方法2の場合、データパケットのヘッダにQoSのマーキング情報及びタイマー情報を含ませなければならないため、タイマー値が大きい場合、ヘッダの大きさが大きくなるという問題点があるが、更なる(制御)シグナリングの発生がなくても、reflective QoSを適用することができるという効果がある。
方法1及び2で、いずれもタイマー情報を直接送信することが難しい場合、PDUセッションを作る過程で用いるべき候補タイマーを予め決めておき、候補タイマーのうちから選択された特定のタイマーに対するインデックスを送る方法を介して、タイマー値に対するビットの数を減らし得る。特に、これを方法2に適用する場合、タイマー値が増加することによって、ヘッダの大きさが増加するという問題点が解決されることができる。以下の表2は、PDUセッション(セットアップ)過程で交換されるreflective QoSに対するタイマー値を例示する。
Figure 0006894504
或いは、PDUセッションを作る過程でreflective QoSに用いるべきタイマー情報を事前に交渉し、更なるタイマー情報のシグナリング/交換なく、reflective QoSを適用し得る。この場合には、タイマー情報は別に送信しないが、規則(例えば、derived QoS規則)別に異なる値を用いることができないことがある。これを補完するために、PDUセッションを作りながら決定されたタイマー値と異なるタイマー値をネットワークノードが用いたい場合、方法1/2で使用する方式が用いられてもよい。即ち、方法1/2でreflective QoSのためのタイマー情報が送信されない場合、UEはPDUセッションを作る過程で決定した/交渉したタイマー値を用いて、reflective QoSのためのタイマー情報が共に送信された場合、UEは受信したタイマー情報が指示するタイマー値を用いてもよい。
前述した方法2を簡略に整理すると、下記のように整理し得る。
Reflective QoSは、QFI及びreflective QoSのタイマー(RQタイマー)値と共にN3のリファレンスポイントのカプセル化ヘッダにあるRQIを用いて、パケットの単位で制御され得る。このとき、reflective QoSのタイマー値は、PDUセッションの確立時、UEにシグナリングされてもよく、又は基本(default)値に設定されてもよい。
RQIがN3のリファレンスポイント上のDLのパケットで(R)ANによって受信された場合、(R)ANはUEにQFIと該当DLのパケットがreflective QoSに影響を受ける(subject to)パケット(即ち、reflective QoSが適用されるパケット)であることを指示し得る。
UEがreflective QoSに影響を受けるDLのパケットを受信した場合:
− 万が一、DLのパケットに対応するパケットフィルタを有するderived QoS規則が存在しない場合(即ち、同じderived QoS規則が既に格納されていない場合)、UEはDLのパケットに対応するパケットフィルタを有する新たなderived QoS規則を生成し、新たに生成した derived QoS規則のためのタイマー(RQタイマー値に設定された)を開始し得る。
− そうでない場合(即ち、同じderived QoS規則が既に格納されている場合)、UEは既に格納されているderived QoS規則と連携したタイマーを再開始し得る。
Derived QoS規則と連携したタイマーが満了となった場合、UEはこれと対応するderived QoS規則を削除してもよい。
前述したタイマーが適用されたReflective QoSは、実施例に応じてユーザープレーン又はコントロールプレーンによって下記のように制御され得る。
Reflective QoSがユーザープレーンにより制御される場合:
Reflective QoSがQFI及びreflective QoSタイマー(RQタイマー)と共にN3のリファレンスポイント上のカプセル化ヘッダ内のRQIを用いることによって、パケットの単位でユーザープレーンによって制御され得る。このとき、RQタイマーは前述したタイマーと対応し、PDUセッションの確立時、UEにシグナリングされてもよく、基本値に設定されてもよい。
5GCが特定のSDFのためにユーザープレーンを介したreflective QoSを制御することと決定した場合、SMFはN4インターフェースを介してUPFに提供される対応するSDF情報に指示を含ませ得る。このようなSDFに対応するDLのパケットに対して、UPFはN3のリファレンスポイント上のカプセル化ヘッダ内にRQIビットを設定し得る。
reflective QoSに関するDLのパケットを受信した場合、UEはUE derived QoS規則(即ち、「derived QoS規則」)を生成し、タイマーをRQタイマー値に設定し得る。万が一、同一のパケットフィルタを有するUE derived QoS規則が既に存在する場合、UEは該当UE derived QoS規則に対応するタイマーを再開始し得る。ユーザープレーンを介したreflective QoSの活性化は、帯域外(out−of−band)シグナリング(例えば、非−3GPPアクセスネットワークを介したシグナリング)を避けるために用いられ得る。
Reflective QoSがコントロールプレーンによって制御される場合:
reflective QoSはQoSフローの単位でコントロールプレーンによって制御され得る。QoSフローが確立されたとき、UEはQoSフローに対して特定されたreflective QoSタイマー(RQタイマー)の提供を受けることができる。
5GCがコントロールプレーンを介してreflective QoSを制御することと決定した場合、SMFはN1インターフェースを介してUEへ送信されるQoSフローパラメータにRQAを含ませ得る。
UEがRQAがRQIに設定されたQoSフローを介してDLのパケットを受信した場合、UEはUE derived QoS規則を生成し、RQタイマー値に設定されたタイマーを開始し得る。万が一、同一のパケットフィルタを有するUE derived QoS規則が既に存在する場合、UEは該当UE derived QoS規則に対応するタイマーを再開始し得る。
UE derived QoS規則と連携したタイマーが満了となると、UEは該当UE derived QoS規則を削除/除去し得る。
このような方法2の場合、データと共にreflective QoSに関する情報が送信されるため、データ輻輳(congestion)の状況でパケットが損失(loss)する場合、reflective QoSに関する情報も共に損失するという問題が発生し得る。特に、UPFが最初のダウンリンクデータを送信する場合にのみ、reflective QoSに関する情報を送信する場合には、UPFはタイマーが満了となる前であれば、更なるreflective QoSに関する情報を送信しないため、UPFとUE間にreflective QoSの実行に対してミスマッチングが発生することになる。
従って、以下では、損失したreflective QoSに関する情報を復旧するための手続について提案する。
図18は、方法2の適用中、reflective QoSに関する情報が損失した場合、これを復旧するための方法を例示したフローチャートである。本フローチャートに関して、図17のフローチャートに関する説明が同一/同様に適用されてもよく、重複する説明は省略する。特に、本フローチャートの1乃至3段階は、図17の1乃至3段階と同一であるので、重複する説明は省略する。
4.UP機能は、NG3のヘッダにreflective QoSの指示とタイマーを含ませてデータを送信したが、AN内のデータ輻輳によってデータが損失し得る。以降、UP機能はreflective QoSに関する情報(例えば、QoSのマーキング(例えば、QFI)、reflective QoSの指示(例えば、RQI)及び/又はタイマー)がいずれも成功的に伝達されたと判断し、reflective QoSに関する情報を除いてデータを送信し得る。
5−6.UEは、reflective QoSに対する指示が受信できず、derived QoS規則が生成/適用できないことがある。代わりに、UEは受信したダウンリンクデータとマッピングされるアップリンクデータに対して、基本QoSのマーキングを行って(基本QoS規則を適用)送信し得る。UP機能は、UEから送信されたアップリンクデータのQoSマーキのングを検出し、自身が有しているreflective QoS(即ち、QoSのマーキング)と合わないことを認識し得る。UP機能は、これをCP機能に知らせ、CP機能は、自身が有していたQoS規則に合わせて、UEにreflective QoSを指示したことを認知し、再度UEにreflective QoSを指示するようにUP機能に命令し得る。
7.UP機能はCP機能の命令に応じて、再度reflective QoSにマッピングされる(即ち、reflective QoSが適用される)ダウンリンクデータが発生したとき、該当ダウンリンクデータと共にReflective QoSに関する情報を送信し得る。このとき、UP機能は4段階でタイマーの送信の際に開始したタイマーの残る時間をUEに送信してもよく、CPから受けたタイマーでリセットして再度開始し、これをUEに送信してもよい。
8.端末は、reflective QoSに関する情報を受信し、reflective QoS規則(即ち、derived QoS規則)を作り、これを適用して(QoSマーキングされた)アップリンクデータを送信し得る。
アプリケーションの特性によって、アップリンクのトラフィックは多く発生するが、相対的にダウンリンクのトラフィックはほぼ発生しない場合があり得る。この場合、インバンドシグナリング(パケットマーキングでreflective QoSの指示を与える方法)でreflective QoSを活性化した場合、タイマーに基づいてreflective QoSを適用する場合、送信されるダウンリンクパケットがないため、reflective QoSタイマーを延長/リセットできない状況が生じ得る。即ち、アップリンクパケットが発生し続けて、ネットワークの立場では、引き続き該当derived QoS規則を用いたいが、予め設定したタイマー値が満了となるまでダウンリンクのパケットが発生しない以上、reflective QoS規則の使用時間を延長することができない。
この場合、ネットワークは、コントロールプレーンのシグナリングを介して、端末に明示的QoS規則を与えてもよく(指示してもよく)、reflective QoS規則(又はreflective QoSに関する情報)を与え(指示し)得る。また、ネットワークでreflective QoSの適用を中止するために、パケットのマーキングをリセットしたり省略して与え得るが、万が一送信可能なダウンリンクのパケットがない場合、このような動作を行うことができない。このような場合にも、ネットワークはコントロールプレーンのシグナリングを介して、reflective QoS規則(又はderived QoS規則)を削除/除去し得る。
整理すると、reflective QoSの指示動作において、ネットワークはインバンドシグナリングを用いることができない場合に、コントロールプレーンのシグナリング(例えば、方法1)を介して補完し得る。言い換えると、reflective QoSを行う際に、ネットワークはインバンドシグナリング方式又はコントロールプレーンのシグナリング方式を状況に応じて選択的に(相互補完的に)適用し得る。
以下では、reflective QoSに対する新たなQoSのフレームワークを提案する。
新たな無線通信システム(例えば、5G)は、ネットワークの制御下にあるRANを介したreflective QoSを支援する。ネットワークは、DLのトラフィックに適用すべきQoSを決定し、UEは前記DL QoSを関連したULのトラフィックに反映し得る。UEは、reflective QoSが適用されなければならないDLのパケットを受信すると、これに基づいて新たな暗黙的QoS規則(又は、derived QoS規則)を生成し得る。暗黙的QoS規則のパケットフィルタは、DLのパケットのヘッダから導出され得る。
Reflective QoSの指示は、C−プレーンを介してシグナリング(即ち、制御シグナリング)(方法1)、インバンドを介してシグナリングされてもよく(方法2)、又は全くシグナリングされなくてもよい(方法3)。
制御シグナリングが用いられると、シグナリングが最小化されなければならないというreflective QoSの目的/原則に符合せずにシグナリングを増加させ得る。インバンドシグナリングは新たなシグナリングを導入しないため、reflective QoSに対する良いソリューションになり得る。最後のオプションの場合(即ち、シグナリングが用いられない場合)、ダウンリンクフローが存在すると、前記ダウンリンクフローと対応する全てのアップリンクフローにreflective QoSを用いることを意味する。本オプションの場合、明示的なQoS規則が提供されなければ、アップリンクQoSとダウンリンクQoSは常に同一であってもよい。
reflective QoSを指示するために、インバンドシグナリング方式と非シグナリング方式を全て用いてもよい。シグナリング方法は、PDUセッションの確立/セットアップ手続の間にネットワークによって決定され得る。例えば、UEが3GPPアクセスを介してアタッチされる場合、ネットワークはreflective QoSのためにインバンドシグナリングを用い得る。UEが非−3GPPアクセスを介してアタッチされると、ネットワークはreflective QoSのための何のシグナリングも用いることができない。
第1実施例に係るQoSのフレームワークは、具体的に下記のように決定され得る:
1.新たな無線通信システム(例えば、5G)は、ネットワークの制御下にあるRANを介したreflective QoSを支援する。ネットワークはDLのトラフィックに適用すべきQoSを決定し、UEは前記DL QoSを関連したULのトラフィックに反映し得る。UEは、reflective QoSが適用されなければならないDLのパケットを受信すると、これに基づいて新たな暗黙的QoS規則(例えば、derived QoS規則)を生成し得る。暗黙的QoS規則のパケットフィルタは、DLのパケットのヘッダから導出され得る。Reflective QoSの指示は、ネットワークの指示に従って、インバンドを介してシグナリングされてもよく、シグナリングされなくてもよい。指示方法は、PDUセッションの確立/セットアップ手続の間、ネットワークによって決定され得る。
2.QoSのためのU−プレーンのマーキング(即ち、QoSのマーキング)は、NG3上のカプセル化ヘッダで運び得る(carry)(e2eパケットヘッダの変更なしに)。
3a.基本QoS規則及び既に承認された(pre−authorized)QoS規則は、PDUセッションの確立/セットアップの際にUEに提供され得る。
3b.QoS規則は、(例えば、アクセス機能(access capability)に依存して)NG2シグナリングを用いてPDUセッションの確立/セットアップの際にRANに提供され得る。
4.C−プレーンを介したQoSフロー−特定のQoSシグナリングは、GBR SDFのために必要であり得る。
5.GBR要求事項(requirements)がないSDFの初期化(initiation)、変更又は終了のために既に承認されたQoS規則に対応する(PDUセッションの確立/セットアップ外)QoSに関するNG2のシグナリングは最小化されなければならない。
6.GBR要求事項(requirements)がないSDFの初期化(initiation)、変更又は終了のために既に承認されたQoS規則に対応する(PDUセッションの確立/セットアップ外)QoSに関するNG1のシグナリングは最小化されなければならない。
7.加入及びサービスの差別化のために、サービスデータフロー及びPDUセッション別のULレートの制限の適用は、CN_UPで行われなければならない。CN_UPは、ネットワークで信頼できる実行ポイントであって、PDUセッションの全てのトラフィックを処理し得る。
8.ANはUE別にULでのレートの制限を施行し得る。
9.QoSフローは、NGシステムでQoSの処理のための最上の(finest)粒度(granularity)であり得る。
10.1.ダウンリンクで、(R)ANはNG3のマーキング及びNG2のシグナリングを介して提供された対応するQoS特性に基づき、QoSフローをアクセス−特定のリソースにバインディングし得る。パケットフィルタは、(R)ANでアクセス−特定のリソースとQoSフロー間のバインディングに用いられない。
10.2.UEは、アクセスネットワークによって明示的に提供されたアクセス−特定のリソースと、アップリンクのパケット間のバインディングのための情報及び/又は(derived)QoS規則(明示的にシグナリングされるか、又は暗黙的にreflective QoSによって導出された)に基づき、アップリンクパケットをアクセス−特定のリソースとバインディングし得る。
11.一部ユーザープレーンのマーキングは、標準化されたQoSの特徴を有するスカラー値であり得る。
12.一部ユーザープレーンのマーキングは、NG2を介してシグナリングされた動的QoSパラメータを指すスカラー値であり得る。
13.動的QoSパラメータは、次を含み得る:
a.最大のフロービットレート
b.保障されたフロービットレート
c.優先順位レベル
d.パケット遅延予算(packet delay budget)
e.パケットのエラー率
f.アドミッションコントロール(admission control)
以下では、reflective QoSに関して提示された下記の3つのイシューを解決するためのソリューションを提案する。
− イシュー1:reflective QoSの指示がC−プレーン又はインバンドを介してシグナリングされるか否か
− イシュー2:derived QoS規則(即ち、reflective QoSを介して導出された)がシグナリングされたQoS規則に対して、より高い優先順位を有するか、或いはより低い優先順位を有するかの可否
− イシュー3:reflective QoSがNGコアに連結される全てのアクセスネットワークに適用され得るか否か
<ソリューション>
1.reflective QoSの指示方法
UEは、対応するダウンリンクフローのダウンリンクのQoSを用いてアップリンクのQoS規則を駆動(drive)するため、reflective QoSに対する明示的QoS要求メッセージが要求されない。Reflective QoSの長所を最大化するために、インバンドシグナリングの方式を用いてreflective QoSを指示する動作が提案され得る。即ち、インバンドシグナリングがreflective QoSの指示に用いられ得る。
2.derived QoS規則の有効期間
reflective QoSの指示を介して生成されたderived QoS規則の有効期間が定義される必要がある。Derived QoS規則がPDUセッションが有効である間(又はPDUセッションの寿命(lifetime)の間)に有効であれば、UEに非常に多いderived QoS規則が存在し、UEに負担になり得る。従って、不要なderived QoS規則を除去するために次のような2つの方式が提案され得る。
一つは、明示的シグナリングを用いるものであり、もう一つはタイマー値を用いるものである。明示的シグナリングが用いられれば、ネットワークは自身が希望する毎に明示的シグナリングを用いてderived QoS規則を削除/除去し得る。しかし、これはシグナリングを増加させるという問題点が存在するので、本明細書ではタイマー値を用いてderived QoS規則の寿命を制限することを提案し、これに関する詳細な実施例は、前記図16乃至18に関して詳述した通りである。タイマー値はPDUセッションのセットアップ/確立過程中に決定され得る。
即ち、reflective QoSの指示を介したderived QoSは、PDUセッションのセットアップ/確立手続の間に決定される有効タイマーを有し得る。
3.QoS規則の優先順位
Derived QoS規則がシグナリングされたQoS規則よりも優先順位が高い場合、ネットワークはderived QoS規則のタイマーが満了となるまではシグナリングされたQoS規則を同じフローに適用することができない。しかし、これはネットワークがいつでもQoS規則をアップデートできなければならないため、好ましくない。従って、シグナリングされたQoS規則が最も高い優先順位を有し、基本QoS規則が最も低い優先順位を有すると提案され得る。即ち、reflective QoSの指示を介したderived QoS規則は、シグナリングされたQoS規則に比べて優先順位は低いが、基本QoS規則と比較したときには優先順位が高く設定され得る。
4.全てのアクセスネットワークに対するreflective QoSの適用可能性(applicability)
reflective QoSが特定のアクセスネットワークにのみ用いられなければならない理由はない。従って、全てのアクセスネットワークに対してreflective QoSが用いられ得る。
前述したソリューションが反映された第2実施例に係るQoSのフレームワークは、具体的に下記のように決定され得る:
1a.新たな無線通信システム(例えば、5G)は、ネットワークの制御下にあるRANを介したreflective QoSを支援する。ネットワークは、DLのトラフィックに適用すべきQoSを決定し、UEは前記DL QoSを関連したULのトラフィックに反映し得る。UEはreflective QoSが適用されなければならないDLパケットを受信すると、これに基づいて新たなderived QoS規則を生成し得る。derived QoS規則のパケットフィルタは、DLのパケット(即ち、DLのパケットのヘッダ)から導出され得る。Reflective QoSの影響を受けるトラフィックの場合、ULのパケットは反映された(reflected)DLのパケットと同様にQoS処理され得る(即ち、同一のQFIを有する、或いは同様にQoSマーキングされる)。
1b.インバンドシグナリングは、reflective QoSの指示のために用いられ得る。
1c.reflective QoSの指示を介したderived QoS規則は、PDUセッションのセットアップ手続中に決定される有効タイマーを有し得る。
1d.シグナリングされたQoS規則は、優先順位が最も高いことがある。reflective QoSの指示を介したDerived QoS規則は、シグナリングされたQoS規則に比べて優先順位が低いが、基本QoS規則と比較して優先順位が高いことがある。
1e.reflective QoSは、非−GBRのサービスデータフローに用いられ得る。
2.QoSのためのU−プレーンのマーキング(即ち、QoSマーキング)は、NG3上のカプセル化ヘッダで運び得る(carry)(e2eパケットのヘッダの変更なしに)。
3a.基本QoS規則及び既に承認された(pre−authorized)QoS規則は、PDUセッションの確立/セットアップの際にUEに提供され得る。既に承認されたQoS規則はPDUセッションの確立/セットアップの際に提供される全てのQoS規則に該当し、基本QoS規則と異なる。
3b.UEに対するPDUセッションのセットアップで提供されるQoS規則のNAS−レベルのQoSプロファイルやはり、PDUセッションの設定の際にNG2のシグナリングを用いてRANに提供されなければならない。QoS規則は、非−3GPPアクセスに基づいて(例えば、アクセス性能に依存)、NG2のシグナリングを用いてPDUセッションの確立/セットアップの際にNG ANに提供され得る。
3c.QoS規則は、NAS−レベルのQoSプロファイル(A又はBタイプ)、パケットフィルタ及び/又は優先順位値を含み得る。
3d.3GPPアクセスに基づいてNG RANを介して連結されたUEに、シグナリングされたQoS規則がNG1のシグナリングを介して提供され得る。このとき、非−3GPPアクセスを介して、NextGen CNにアクセスするUEが3GPP NAS信号を用いると仮定され得る。
4.GBR SDFは、NextGenシステムで支援され得、GRB SDFにC−プレーンを介したQoSフロー−特定のQoSシグナリングが必要であり得る。
5.GBR要求事項(requirements)がないSDFの初期化(initiation)、変更又は終了のために既に承認されたQoS規則に対応する(PDUセッションの確立/セットアップ外)QoSに関するNG2のシグナリングは最小化されなければならない。
6.GBR要求事項(requirements)がないSDFの初期化(initiation)、変更又は終了のために既に承認されたQoS規則に対応する(PDUセッションの確立/セットアップ外)QoSに関するNG1のシグナリングは最小化されなければならない。
7a.加入及びサービスの差別化のために、UL及びDL当たりのサービスデータフロー(Service Data Flow:SDF)の最大のビットレートの制限はCN_UPで行われなければならず、CN_UPは、ネットワークで信頼できる実行ポイントに該当する。PDUセッション当たりのレート制限の施行は、保障されたフロービットレートを必要としないフローに適用されてもよい。
7b.保障されたフロービットレートを要求しないフローの場合、CN_UPにPDUセッション当たりのUL及びDLの最大のビットレート(Max Bit Rate;MBR)の制限が適用され得る。マルチ−ホーム(multi−homed)PDUセッションの場合、PDUセッションのMBRは、NG6インターフェースを終端する各UPFに適用され得る。これは、UPF別に各々施行され得る。DNの名称別のAMBRは支援されないことがある。
8.ANは保障されたフロービットレートを必要としないフローに対して、UE当たりの最大のビットレートの制限をUL及びDLで施行されなければならない。
9.QoSフローは、NGシステムでQoSの処理のための最上の(finest)粒度(granularity)であり得る。PUDセッション内の同じNG3のマーキング値を有するユーザープレーンのトラフィックは、QoSフローに対応する。
10.1.1.ダウンリンクで、(R)ANはダウンリンクパケットと連携したNG3のトンネルを考慮し、NG3のマーキング及びNG2のシグナリングを介して提供される、対応するQoSの特徴に基づいてQoSフローをアクセス−特定のリソースにバインディングし得る。パケットフィルタは、(R)ANでQoSフローをアクセス−特定のリソースとバインディングするのに用いられない。
10.1.2.ULパケットが(R)ANでCNを通過するとき、RANはNG3 QoSのマーキングを決定し、アクセス層(stratum)から受信された情報に基づいて、NG3のトンネルを選択し得る。
10.2.1.上位層で、UEはアップリンクパケットをQoS規則とマッチングさせ、アップリンクパケットをQoS規則(明示的にシグナリングされたり、暗黙的にreflective QoSを介して導出された)のNAS−レベルのQoSプロファイル(A−又はB−タイプ)とバインディングし得る。
10.2.2.UEの上位層からASにULのパケットが通過するとき、上位層はASがPDUセッションを識別することができるようにするための情報を含んで、ASにNAS−レベルのQoSプロファイル(対応するQoSのマーキングを介して)を指示し得る。
10.2.3.逆に、DLのパケットがASからUEの適切な上位層のインスタンスを通過するとき、PDUセッションに対応する適切な上位層のインスタンスを選択することはASの責任である。ASはまた、NAS−レベルのQoSプロファイル(対応するQoSのマーキングを介して)を前記上位層のインスタンスに指示し得る。
10.2.2.及び10.2.3.の場合、RANからUEへ行くU−プレーンのマーキングの必要性を前提としない。
10.2.4.IPパケットで要求されたQoSを指示するために、DSCPを用いるQoSアプリケーションの場合、CN_CPが提供するQoS規則内のDSCPのマーキングを含むパケットフィルタが特定のQoSマーキングとのバインディングを目的で用いられ得る。
10.3.RANがNAS−レベルのQoSプロフィールとAS−レベルのQoS間に柔軟なマッピング(例えば、一対一以外の)があると決定する場合、このマッピングは上位層にトランスペアレント(transparent)であり、NG3のマーキング影響を与えない。アクセス層は、NAS−レベルのQoSプロファイルと関連するQoSの特性を順守すると仮定される。
DRBのAS−レベルのQoSを定義し、アップリンク及びダウンリンクのパケット(連携したQoSのプロファイル及び連携したPDUセッションの情報を有する)がDRBにマッピングされる方法はRANにかかっている。
11.一部ユーザープレーンのQoSのマーキングは、標準化されたQoS特性を有するスカラー値である(A−タイプのQoSプロファイルと指称)。
12.一部ユーザープレーンのQoSのマーキングは、NG2を介してシグナリングされた動的QoSパラメータを指すスカラー値である(B−タイプのQoSプロファイルと指称)。
QoSのマーキング値は、関連するQoSプロファイルの類型(A−又はB−タイプ)を示す。
13.QoSパラメータは次を含み得る:
a.最大のフロービットレート
b.保障されたフロービットレート
c.優先順位レベル
d.パケット遅延予算(packet delay budget)
e.パケットのエラー率
f.アドミッションコントロール(admission control)
パラメータc、d、eは11.及び12.に、パラメータa、b、fは12.にのみ適用される。
14.QoSのフレームワークは、QoSフロー別のNG3のトンネルの必須を仮定しない。
15.既に承認されたQoS規則に対応する保証されないビットレートのQoSフローに対して、UEは任意の追加のNG1のシグナリングなく、ULのトラフィックを送信し得る。
16.保障されたビットレートのQoSフローに対するUE−triggered QoSの確立はNG1を介した明示的なUE−要求のQoSに基づく。
以下では、PDUセッションの確立の間に設定されたタイマーに基づくderived QoS規則の非活性化のメカニズムを提案する。
Derived QoS規則の非活性化のための幾つかの候補ソリューションが存在する。
第一のソリューションとしては、任意のシグナリング又は事前−設定なく、暗黙的非活性化を用いるものである(即ち、これはUE及び5G−CNの具現として残す)。従って、本ソリューションの場合は、非活性化のプロセスが別に標準化される必要がない。しかし、アップリンクのQoS検証(verification)を支援するために、5G CN及びUEは、同一のQoS規則を有する必要がある。従って、暗黙的非活性化は、5G CNとUE間の同期化されたQoS規則を保障しないため、用いられ得ない。
第二のソリューションとしては、derived QoS規則を非活性化するために明示的シグナリングを用いるものである。コントロールプレーンのシグナリングを介して、reflective QoSが活性化された場合、本ソリューションが用いられ得る。しかし、reflective QoSがユーザープレーンマーキングを介して活性化された場合、帯域外のシグナリングを避けることはユーザープレーン活性のキーポイントであるため、本ソリューションは適切ではない。
第三のソリューションとしては、EPSで支援される方式と類似する方式である。EPSで、UE reflective QoS手続は次のように削除され得る(TS 24.139)。
EPSで、UEは対応するパケットを送受信するときにテーブルを生成し、アップデートされたタイムスタンプを管理し得る。エントリーが維持される時間はUEの具現にかかっている。
類似のメカニズムが5Gシステムに用いられ得る。ネットワークがreflective QoSの活性化を指示する場合、ネットワークはPDUセッションの確立の間に決定された既に設定された値でタイマーを開始し得る。UEはまた、reflective QoSの指示を受信した場合、同じタイマーを開始(又は再開始/リセット)し得る。タイマーが満了となると、derived QoS規則は非活性化され得る。
即ち、UPFがreflective QoSの活性化を指示する場合、UPFはPDUセッションの確立の間に予め設定した非活性化タイマーを開始し得る。UPFがreflective QoSを指示する毎に、UPFはタイマーをリセットし得る。Reflective QoSの指示を受信した場合、UEもやはり非活性化タイマーを開始し得、reflective QoSの指示を受信する毎に、タイマーをリセットし得る。Derived QoS規則は、タイマーが満了となると非活性化される。
前述した方法以外に、Reflective QoSを非活性化するための異なる幾つかの方法が存在し得る。基本的に、RQIを含まないか、RQDI(Reflective QoS Deactivation Indication)を含むことによって、reflective QoSを非活性化するユーザープレーンのソリューションがこれらに該当する。しかし、reflective QoSと連携したダウンリンクパケットがない場合、そのようなメカニズムは実行可能ではなく、reflective QoSを非活性化するためにコントロールプレーンのシグナリングが要求される。反面、本明細書で提案されたタイマーを用いた非活性化方法の場合、reflective QoSを非活性化するための更なるシグナリングがないという長所を有する。
このような本明細書のコンセプトは、前述した方法2に対応するコンセプトであって、下記のように簡略に整理され得、TS 23.501に反映され得る。
1.reflective QoSの非活性化
1−1.一般
5GCは、reflective QoSの非活性化を支援する。Reflective QoSは、ユーザープレーン及びコントロールプレーンを介して非活性化され得る。5GCは、ポリシー及びアクセスタイプに基づき、reflective QoSの機能をコントロールプレーンを介して非活性化するか、或いはユーザープレーンを介して非活性化するかの可否を決定し得る。
1−2.ユーザープレーンを介したreflective QoSの非活性化
PDUセッション確立過程で、SMFはUEに非活性化のタイマー値を通知し得る。SMFはUPFがreflective QoSを指示する場合、非活性化のタイマーを開始するように設定し得る。UEもやはり、reflective QoSの指示を受信する毎に非活性化のタイマーを開始し得る。UPFはRQIをN3のリファレンスポイント上のカプセル化ヘッダにRQIを含ませる毎に(対応する)タイマーをリセットし得る。UEは、reflective QoSの指示を受信する毎に(対応する)タイマーをリセットし得る。
5GCがU−プレーンを介してreflective QoS機能を非活性化することと決定した場合、SMFはユーザープレーンのreflective QoSの非活性化の指示を有するQoS規則をUPFへ送信し得る。この場合、UPFは、reflective QoSと対応するダウンリンクパケットが存在する場合、カプセル化ヘッダ内にRQIを指示することを中止し得る。また、UEは、RQIのないパケットを受信した場合、関連する非活性化のタイマーをリセットしない。UE及びUPFは、非活性化タイマーが満了となったときに、derived QoS規則を除去し得る。
1−3.コントロールプレーンを介したreflective QoSの非活性化
5GCがコントロールプレーンを介してreflective QoSを非活性化することと決定した場合、SMFは明示的に非活性化の要求(例えば、アップデートされたQoS規則を送信するか、又はreflective QoS規則除去の命令を送信する)をUE及びUPFへ送信し得る。SMFがQoS規則をアップデートした場合、UE及びUPFはアップデートされたQoS規則によって生成されたderived QoS規則を除去し得る。
図19は、本発明の一実施例に係るreflective QoS手続を例示したフローチャートである。本フローチャートに関して、前記図15乃至18に関して詳述した説明が、同一/同様に適用され得、重複する説明は省略する。
まず、UEはネットワークからダウンリンクパケットを受信し得る(S1910)。このときのダウンリンクパケットは、reflective QoSの適用が指示されたパケットに該当し得る。より詳細には、ダウンリンクパケットは、reflective QoSの指示子によってreflective QoSの適用が指示されたパケットに該当し得る。このとき、ネットワークはユーザープレーン機能からN3のリファレンスポイント上のカプセル化ヘッダを介して、前記ダウンリンクパケットreflective QoSの適用を指示するreflective QoSの指示及び前記QoSのマーキングを受信するANに該当し得る。
次に、UEはダウンリンクパケットに基づいてQoS規則を導出し得る(S1920)。より詳細には、UEはダウンリンクパケットと関連したQoS規則が既に存在するか確認でき、万が一ダウンリンクパケットと関連したQoS規則が既に存在しない場合、ダウンリンクパケットに基づいてQoS規則を導出し、タイマーを開始し得る。万が一、ダウンリンクパケットと関連したQoS規則が既に存在する場合、以下のS1930及びS1940の段階を行い得る。
次に、UEは(新たに生成したり既に存在する)QoS規則を用いて、アップリンクパケットにダウンリンクパケットのQoSのマーキングを適用して前記ネットワークに送信し得る(S1930)。より詳細には、UEは複数のアップリンクパケットを優先順位値の順に評価し、QoS規則に含まれたパケットフィルタとマッチングされるアップリンクパケットをフィルタリングし得る。さらに、UEは前記フィルタリングされたアップリンクパケットにQoS規則に含まれているQoSのマーキングを適用し、前記ネットワークに送信し得る。ここで、QoSのマーキングを適用することは、QFIをマーキングする(又は特定のQoSフローとバインディングする)ことを意味し得、QoSのマーキングは、ダウンリンクパケット(又はQoS規則)のQoSフローの識別子に該当し得る。
次に、UEはQoS規則と連携したタイマーの満了前に前記ダウンリンクパケットを受信した場合、該当タイマーを再開始し得る(S1940)。万が一、タイマーの満了後、前記ダウンリンクのパケットを受信した場合、UEは該当タイマーを新たに開始し得る。タイマーが満了となると、UEは導出したQoS規則を削除し得る。タイマーの値は、UEのPDUセッションの確立(establish)手続で事前に決定され得る。
QoS規則は、アップリンクのパケットとQoSフロー間のマッピング関係の決定に用いられ得る。QoS規則は、ダウンリンクのパケット(特に、ダウンリンクのパケットのヘッダ)から導出されたパケットフィルタ、ダウンリンクパケットのQoSマーキング及びアップリンクパケットの評価順序を決定するために用いられる優先順位値を含み得る。
このようなreflective QoSの実行によって導出されたQoS規則は、明示的にシグナリングされたQoS規則よりも低い優先順位を有し得る。また、このようなreflective QoSの適用は、ユーザープレーン又はコントロールプレーンを介して非活性化され得る。
本発明が適用され得る装置一般
図20は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図を例示する。
図20を参照すると、無線通信システムは、ネットワークノード2010と、多数の端末(UE)2020を含む。本図に示された装置は、前述したネットワーク/端末機能のうち少なくとも一つの機能を行うように具現されてもよく、一つ以上の機能を統合して行うように具現されてもよい。
ネットワークノード2010は、プロセッサ(processor)2011、メモリ(memory)2012、および通信モジュール(communication module)2013を含む。
プロセッサ2011は、前記図1乃至図19で提案された少なくとも一つの機能、過程、方法及び/又は本文書で提案する機能、過程及び/又は方法を具現する。また、プロセッサ2011は、本明細書で提案する機能、過程及び/又は方法を具現するモジュール、プログラム等がメモリ2012に格納され、プロセッサ2011によって実行され得る。
有/無線インターフェースプロトコルの層は、プロセッサ2011によって具現できる。また、プロセッサ2011は、本文書で提案する様々な実施例で説明した事項が独立して適用されてもよく、または2以上の実施例が同時に適用されるように具現されてもよい。
メモリ2012は、プロセッサ2011と連結されて、プロセッサ2011を駆動するための様々な情報を格納する。メモリ2012は、プロセッサ2011の内部または外部にあってもよく、よく知られている様々な手段でプロセッサ2011と連結されてもよい。
通信モジュール2013は、プロセッサ2011と連結されて、有/無線信号を送信及び/又は受信する。ネットワークノード2010の一例として、基地局、MME、HSS、SGW、PGW、SCEF、SCS/AS、AUSF、AMF、PCF、SMF、UDM、UPF、AF、(R)AN、UE、NEF、NRF、UDSF及び/又はSDSFなどが存在し得る。特に、ネットワークノード2210が基地局である場合(または(R)AN機能を行うように具現される場合)、通信モジュール2013は、無線信号を送/受信するためのRF部(radio frequency unit)を含み得る。このとき、ネットワークノード2010は、一つのアンテナ(single antenna)、または多重アンテナ(multiple antenna)を有し得る。
端末2020は、プロセッサ2021、メモリ2022及び通信モジュール(またはRF部)2023を含む。プロセッサ2021は、前記図1乃至図19で提案された少なくとも一つの機能、過程、方法及び/又は本文書で提案する機能、過程及び/又は方法を具現する。また、プロセッサ2021は、本文書で提案する機能、過程及び/又は方法を具現するモジュール、プログラムなどがメモリに格納され、プロセッサ2021によって実行され得る。
有/無線インターフェースプロトコルの層は、プロセッサ2021によって具現できる。また、プロセッサ2021は、本文書で提案する様々な実施例で説明した事項が、独立して適用されてもよく、または2以上の実施例が同時に適用されるように具現されてもよい。
メモリ2022は、プロセッサ2021と連結され、プロセッサ2021を駆動するための様々な情報を格納する。メモリ2022は、プロセッサ2021の内部または外部にあってもよく、よく知られている様々な手段でプロセッサ2021と連結されてもよい。通信モジュール2023は、プロセッサ2021と連結され、有/無線信号を送信及び/又は受信する。
メモリ2012、2022は、プロセッサ2011、2021の内部または外部にあってもよく、よく知られている様々な手段でプロセッサ2011、2021と連結されてもよい。また、ネットワークノード2010(基地局である場合)、及び/又は端末2020は、一つのアンテナ(single antenna)、または多重アンテナ(multiple antenna)を有し得る。
図21は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図を例示する。
特に、図21では、前記図20の端末をより詳細に例示する図である。
図21を参照すると、端末は、プロセッサ(またはデジタル信号プロセッサ(DSP:digital signal processor)2110、RFモジュール(RF module)(またはRFユニット)2135、パワー管理モジュール(power management module)2105、アンテナ(antenna)2140、バッテリー(battery)2155、ディスプレイ(display)2115、キーパッド(keypad)2120、メモリ(memory)2130、SIMカード(SIM(Subscriber Identification Module)card)2125(この構成は選択的である)、スピーカー(speaker)2145、及びマイクロフォン(microphone)2150を含んで構成され得る。端末はまた、単一のアンテナまたは多重のアンテナを含み得る。
プロセッサ2110は、前記図1乃至図20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層は、プロセッサ2110によって具現され得る。
メモリ2130は、プロセッサ2110と連結され、プロセッサ2110の動作と関連した情報を格納する。メモリ2130は、プロセッサ2110の内部または外部にあってもよく、よく知られている様々な手段でプロセッサ2110と連結されてもよい。
ユーザーは、例えば、キーパッド2120のボタンを押すか(あるいはタッチするか)、またはマイクロフォン2150を用いた音声駆動(voice activation)によって電話番号などのような命令情報を入力する。プロセッサ2110は、このような命令情報を受信し、電話番号に電話をかけるなど、適切な機能を行うように処理する。駆動上のデータ(operational data)は、SIMカード2125またはメモリ2130から抽出し得る。また、プロセッサ2110は、ユーザーが認知し、また便宜のために、命令情報または駆動情報をディスプレイ2115上にディスプレイし得る。
RFモジュール2135は、プロセッサ2110に連結されて、RF信号を送信及び/又は受信する。プロセッサ2110は、通信を開始するために、例えば、音声通信データを構成する無線信号を送信するように命令情報をRFモジュール2135に伝達する。RFモジュール2135は、無線信号を受信および送信するために受信機(receiver)と送信機(transmitter)で構成される。アンテナ2140は、無線信号を送信および受信する機能をする。無線信号を受信するとき、RFモジュール2135は、プロセッサ2110によって処理するために信号を伝達して、基底帯域に信号を変換し得る。処理された信号は、スピーカー2145を介して出力される可聴または可読情報に変換され得る。
以上で説明された実施例は、本発明の構成要素と特徴が所定の形態で結合されたものである。各構成要素または特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものと考慮されなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と結合されていない形態で実施され得る。また、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して、本発明の実施例を構成することも可能である。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更され得る。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、または他の実施例の対応する構成または特徴と交換してもよい。特許請求範囲で明示的な引用関係のない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新たな請求項に含ませることができることは自明である。
本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより具現され得る。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、一つまたはそれ以上のASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、FPGAs(field programmable gate arrays)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどにより具現され得る。
ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、以上で説明された機能または動作を行うモジュール、手続、関数などの形態で具現され得る。ソフトウェアのコードは、メモリに格納され、プロセッサによって駆動されることができる。前記メモリは、前記プロセッサの内部または外部に位置し、既に公知となった多様な手段により、前記プロセッサとデータをやり取りすることができる。
本発明は、本発明の必須的特徴を外れない範囲で他の特定の形態で具体化されることができることは当業者にとって自明である。したがって、前述した詳細な説明は、全ての面で制限的に解釈されてはならず、例示的なものと考慮されるべきである。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的解釈によって決定されるべきであり、本発明の等価的範囲内での全ての変更は、本発明の範囲に含まれる。
本発明は、3GPP LTE/LTE−A/5G(NextGen)システムに適用される例を中心に説明したが、3GPP LTE/LTE−A/5G(NextGen)システム以外にも、様々な無線通信システムに適用することが可能である。

Claims (13)

  1. 無線通信システムにおいて、反映型(reflective)QoSを実行するよう構成された端末(UE)により実行される方法において、
    コアネットワーク内のコントロールプレーン機能から、PDUセションを確立するためのPDUセション確立手続におけるタイマー値を受信する段階と、
    アクセスネットワークから、前記PDUセション内のQoSフローに基づいてダウンリンクパケットを受信する段階であって、前記ダウンリンクパケットは、前記reflective QoSが前記QoSフローに適用されることを通知する情報を含む、段階と、
    前記reflective QoSが前記QoSフローに適用されることを通知する情報を含む前記ダウンリンクパケットを受信すると、
    前記ダウンリンクパケットに基づいてQoS規則を生成する段階と、
    前記QoS規則に関連し、前記タイマー値に設定されたタイマーを開始する段階と、
    前記QoS規則に基づいてアップリンクパケットにQoSのマーキングを適用する段階と、
    前記アクセスネットワークに、前記PDUセション内のQoSフローに基づいて前記アップリンクパケットを送信する段階と、
    前記タイマーが満了となった場合、前記QoS規則を削除する段階と、
    を含む、方法
  2. 前記タイマーの満了前に前記ダウンリンクパケットを受信した場合、前記タイマーを再開始する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法
  3. 前記タイマーの満了後に前記ダウンリンクパケットを受信した場合、前記タイマーを開始する段階をさらに含む、請求項に記載の方法
  4. 前記アクセスネットワークは、前記コアネットワーク内のユーザープレーン機能からN3のリファレンスポイント上のカプセル化ヘッダを介して、前記reflective QoSが前記QoSフローに適用されることを指示するreflective QoSの指示及び前記QoSのマーキングを受信するネットワークノードに相当する、請求項に記載の方法
  5. 前記QoSのマーキングは、前記QoSフローの識別子に相当する、請求項に記載の方法
  6. 前記QoS規則は、前記アップリンクパケットと前記QoSフローとの間のマッピング関係の決定に用いられる、請求項に記載の方法
  7. 前記QoS規則は、前記ダウンリンクパケットから導出されたパケットフィルタ、前記ダウンリンクパケットのQoSのマーキング及び前記アップリンクパケットの評価順序を決定するために用いられる優先順位値を含む、請求項に記載の方法
  8. 前記パケットフィルタは、前記ダウンリンクパケットのヘッダから導出される、請求項に記載の方法
  9. 前記QoSのマーキングを適用する段階は、
    複数のアップリンクパケットを前記優先順位値の順序で評価し、前記QoS規則に含まれた前記パケットフィルタとマッチングされるアップリンクパケットをフィルタリングする段階と、
    前記フィルタリングされたアップリンクパケットに前記QoS規則に含まれている前記QoSのマーキングを適用する段階と、を含む、請求項に記載の方法
  10. 前記ダウンリンクパケットに基づいて前記QoS規則を生成する段階は、
    前記ダウンリンクパケットと関連した前記QoS規則が存在するか否かを確認する段階と、
    前記ダウンリンクパケットと関連した前記QoS規則が存在しない場合、前記ダウンリンクパケットに基づいて前記QoS規則を導出する段階と、を含む、請求項に記載の方法
  11. 記QoS規則は、明示的にシグナリングされたQoS規則よりも低い優先順位を有する、請求項に記載の方法
  12. 前記reflective QoSの適用は、ユーザープレーン機能又は前記コントロールプレーン機能により非活性化される、請求項に記載の方法
  13. 無線通信システムにおいて反映型(reflective)QoSを実行するよう構成された端末(UE)において、
    少なくとも1つの通信モジュールと、
    少なくとも1つのプロセッサと、
    前記少なくとも1つのプロセッサと動作可能に接続可能な少なくとも1つのコンピュータメモリと、を含み、
    前記少なくとも1つのメモリは、前記少なくとも1つのプロセッサにより実行されることに基づいて、
    コアネットワーク内のコントロールプレーン機能から、PDUセションを確立するためのPDUセション確立手続におけるタイマー値を受信し、
    アクセスネットワークから、前記PDUセション内のQoSフローに基づいてダウンリンクパケットを受信し、前記ダウンリンクパケットは、前記reflective QoSが前記QoSフローに適用されることを通知する情報を含み、
    前記reflective QoSが前記QoSフローに適用されることを通知する情報を含む前記ダウンリンクパケットを受信すると、
    前記ダウンリンクパケットに基づいてQoS規則を生成し、
    前記QoS規則に関連し、前記タイマー値に設定されたタイマーを開始し、
    前記QoS規則に基づいてアップリンクパケットにQoSのマーキングを適用
    前記アクセスネットワークに、前記PDUセション内のQoSフローに基づいて前記アップリンクパケットを送信し、
    前記タイマーが満了となった場合、前記QoS規則を削除することを含む動作を実行する命令を格納する、端末
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