JP7197006B2

JP7197006B2 - 通信装置及び通信システム

Info

Publication number: JP7197006B2
Application number: JP2021525419A
Authority: JP
Inventors: 好明太田; 義博河▲崎▼; 信久青木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2039-06-10
Also published as: WO2020250278A1; JPWO2020250278A1; US20220078773A1; CN113994760A

Description

本発明は、通信装置及び通信システムに関する。

現在のネットワーク(以下、単にNWと称する)は、モバイル端末（スマートフォンやフューチャーホン）のトラフィックがNWのリソースの大半を占めている。また、モバイル端末が使うトラフィックは、今後も拡大していく傾向にある。

一方で、IoT（Internet of a things）サービス（例えば、交通システム、スマートメータ、装置等の監視システム）の展開にあわせて、多様な要求条件を持つサービスに対応することが求められている。そのため、第５世代移動体通信（５Ｇまたは、NR（New Radio））の通信規格では、４Ｇ（第４世代移動体通信）の標準技術（例えば、非特許文献１～１１）に加えて、さらなる高データレート化、大容量化、低遅延化を実現する技術が求められている。なお、第５世代通信規格については、３GPP(Third Generation Partnership Project)の作業部会（例えば、TSG－RAN WG１、TSG－RAN WG２等）で技術検討が進められている。そして、２０１７年の末に標準規格書の初版が出されている（非特許文献１２～３８）。

例えば、５ＧのNRの下りデータ通信では、基地局がNWからのPaging Requestを受信した場合、Paging Requestを移動局に送信する。移動局は、基地局からのPaging Requestを受信した場合、NAS（Non Access Stratum）Service Requestを基地局に送信する。そして、基地局は、NAS Service RequestをNWに送信する。そして、移動局は、基地局を経由してNWとの間でNAS Procedureを実行して下りリンクを確立する。そして、NWは、基地局経由で下りデータ（Downlink Data）を移動局に送信する。NWは、NW起動で移動局との間の下りデータ通信を実現できる。

また、５ＧのNRの上りデータ通信では、基地局が移動局からのNAS Service Requestを受信した場合、NAS Service RequestをNWに送信する。NWは、NAS Service Requestを受信した場合、基地局を経由して移動局との間でNAS Procedureを実行して上りリンクを確立する。そして、移動局は、基地局経由で上りデータ（Uplink Data）をNWに送信する。移動局は、移動局起動でNWとの間の上りデータ通信を実現できる。

NWは、例えば、移動局に対するDL NAS TRANSPORT等の制御信号を基地局経由で各移動局に送信する場合、移動局毎に個別のDL NAS TRANSPORT等の制御信号を移動局に送信することになる。そして、各移動局は、個別のDL NAS TRANSPORTを受信した場合、DL NAS TRANSPORTに対するレスポンスを基地局経由でNWに送信することになる。

特開２０１６－００１９００号公報特表２０１５－５３６０５１号公報

3GPP TS 36.211 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 36.212 V15.2.1（2018-07） 3GPP TS 36.213 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 36.300 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 36.321 V15.2.0（2018-07） 3GPP TS 36.322 V15.1.0（2018-07） 3GPP TS 36.323 V15.0.0（2018-07） 3GPP TS 36.331 V15.2.2（2018-06） 3GPP TS 36.413 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 36.423 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 36.425 V15.0.0（2018-06） 3GPP TS 37.340 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.201 V15.0.0（2017-12） 3GPP TS 38.202 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.211 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.212 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.213 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.214 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.215 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.300 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.321 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.322 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.323 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.331 V15.2.1（2018-06） 3GPP TS 38.401 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.410 V15.0.0（2018-06） 3GPP TS 38.413 V15.0.0（2018-06） 3GPP TS 38.420 V15.0.0（2018-06） 3GPP TS 38.423 V15.0.0（2018-06） 3GPP TS 38.470 V15.2.0（2018-06） 3GPP TS 38.473 V15.2.1（2018-07） 3GPP TR 38.801 V14.0.0（2017-03） 3GPP TR 38.802 V14.2.0（2017-09） 3GPP TR 38.803 V14.2.0（2017-09） 3GPP TR 38.804 V14.0.0（2017-03） 3GPP TR 38.900 V15.0.0（2018-06） 3GPP TR 38.912 V15.0.0（2018-06） 3GPP TR 38.913 V15.0.0（2018-06）

NWは、例えば、移動局毎に個別のDL NAS TRANSPORT等の制御信号を基地局経由で移動局に送信する場合、移動局毎の個別の制御信号であるため、複数の移動局への一斉呼出や一斉制御等の制御信号のオーバヘッドが増加してしまう。

一つの側面では、制御信号のオーバヘッドを低減できる通信装置等を提供することを目的とする。

一つの態様の通信装置は、複数の対向の通信装置と無線通信を実施する通信装置である。通信装置は、通信部と、制御部とを有する。通信部は、当該通信装置が接続するネットワーク及び前記対向の通信装置との間の通信を実施する。制御部は、前記ネットワークから、前記対向の通信装置との上りデータ通信を要求する制御信号であって、要求する上りデータに関する情報を含む制御信号を受信すると、前記複数の対向の通信装置に対して上りデータ通信を実行させる。

一つの態様では、制御信号のオーバヘッドを低減できる。

図１は、実施例１の無線システムの一例を示す説明図である。図２は、基地局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３は、基地局の機能構成の一例を示すブロック図である。図４は、移動局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図５は、移動局の機能構成の一例を示すブロック図である。図６は、実施例１の無線システムの上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。図７は、実施例２の無線システムの上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。図８は、実施例２の変形例である上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。図９は、実施例３の無線システムの上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。図１０は、実施例３の具体例である上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。

以下、本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書における課題及び実施例は一例であり、本願の権利範囲を限定するものではない。特に、記載の表現が異なっていたとしても技術的に同等であれば、異なる表現であっても本願の技術を適用可能であり、権利範囲を限定するものではない。そして、各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

また、本明細書で使用している用語や記載した技術的内容は、３GPPなど通信に関する規格として仕様書や寄書に記載された用語や技術的内容が適宜用いられてもよい。このような仕様書としては、例えば、上述した3GPP TS 38.211 V15.1.0（2018-03）がある。

以下に、本願の開示する通信装置及び通信システムの実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例は開示の技術を限定するものではない。

図１は、実施例１の無線システム１の一例を示す説明図である。図１に示す無線システム１は、基地局２と、基地局２と無線通信する複数の移動局３と、コアネットワーク（以下、単にNWと称する）４とを有する。無線システム１は、例えば、５Ｇの無線システムである。移動局３は、例えば、スマートフォンやタブレット等の携帯端末である。

図２は、基地局２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２に示す基地局２は、NIF（Network Interface）回路１１と、複数のアンテナ素子１２と、無線処理回路１３と、記憶装置１４と、LSI(Large Scale Integration)１５と、プロセッサ１６とを有する。NIF回路１１は、他の基地局２と接続するNW４との間の有線通信を司るインタフェース（ＩＦ）回路である。無線処理回路１３は、アンテナ素子１２を通じて、移動局３との間の無線通信を司るIF回路である。記憶装置１４は、各種情報を記憶する装置である。LSI１５は、各種制御を実行する回路である。プロセッサ１６は、基地局２全体を制御する。

図３は、基地局２の機能構成の一例を示すブロック図である。基地局２は、機能として、通信部２１と、制御部２２とを有する。通信部２１は、基地局２が接続するNW４及び移動局３との間の通信を実行する。制御部２２は、NW４から、移動局３との上りデータ通信を要求する制御信号であって、要求する上りデータに関する情報を含む制御信号を受信すると、複数の移動局３に対して上りデータ通信を実行させる。つまり、制御部２２は、制御信号を各移動局３に一括送信する。制御部２２は、要求に応じた上りデータ通信のための無線通信を制御する。制御部２２は、制御信号としてPaging又はDL NAS TRANSPORTを受信すると、複数の移動局３に対して上りデータ通信を実行させる。つまり、制御部２２は、例えば、PagingやDL NAS TRANSPORT等の制御信号を各移動局３に一括送信する。なお、Paging又はDL NAS TRANSPORTは、本来、下り信号を要求するための制御信号とし使われる信号であるが、これら信号の性質（例えば、複数の移動局３に向けた信号であること）を利用して、Paging又はDL NAS TRANSPORTを複数の移動局３に上りデータ通信を実行させるのに用いている。

図４は、移動局３のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図４に示す移動局３は、アンテナ素子３１と、無線処理回路３２と、記憶装置３３と、LSI３４と、プロセッサ３５とを有する。無線処理回路３２は、アンテナ素子３１を通じて、基地局２との間の無線通信を司るIF回路である。LSI３４は、各種制御を実行する回路である。記憶装置３３は、各種情報を記憶する装置である。プロセッサ３５は、移動局３全体を制御する。

図５は、移動局３の機能構成の一例を示すブロック図である。移動局３は、機能として、通信部４１と、制御部４２とを有する。通信部４１は、NW４と接続する基地局２との間の無線通信を実行する。制御部４２は、基地局２から、上りデータ通信を要求する制御信号であって、要求する上りデータに関する情報を含む制御信号を受信すると、基地局２との上りデータ通信を実行する。

図６は、実施例１の無線システム１の上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。NW４は、複数の移動局３に対して上りデータ通信を実行させる制御信号を基地局２に送信する(ステップＳ１１)。基地局２は、制御信号を無線システム１内の各移動局３に一括送信する(ステップＳ１２)。

各移動局３は、制御信号を受信した場合、上りデータを基地局２に送信する(ステップＳ１３)。更に、基地局２は、各移動局３からの上りデータをNW４に送信し(ステップＳ１４)、図６に示す処理動作を終了する。

つまり、NW４は、無線システム１内の各移動局３に対して基地局２経由で制御信号を一括送信する。そして、各移動局３は、制御信号を受信した場合、上りデータ通信を実行する。従って、無線システム１内の各移動局３に制御信号を一括送信することで、制御信号のオーバヘッドを低減できる。

実施例１の無線システム１では、NW４から、移動局３に上りデータ通信を実行させる制御信号を送信する場合を例示したが、例えば、New Paging Requestの制御信号を送信する際の実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。尚、実施例１の無線システム１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図７は、実施例２の無線システム１Ａの上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。尚、説明の便宜上、無線システム１Ａ内のNW４は、例えば、映像流通のためのネットワークスライスを事前に設定しておくものとする。図７に示すNW４は、例えば、New Paging Request等の共通NAS制御信号を基地局２に送信する(ステップＳ２１)。尚、共通NAS制御信号は、例えば、映像を提供するネットワークスライスを識別するスライスIDのNSSAI(Network Slice Selection Assistance Information)を含む。基地局２は、共通NAS制御信号を受信した場合、New Paging Requestを無線システム１Ａ内の各移動局３に一括送信する(ステップＳ２２)。尚、New Paging Requestは、例えば、スライスＩＤのＮＳＳＡＩを含む共通ＮＡＳ制御信号である。

移動局３は、基地局２からNew Paging Requestを受信した場合、受信したNew Paging Request内のスライスIDに対応する条件がアクセプトされたか否かを判定する。移動局３は、スライスIDに対応する条件がアクセプトされた場合、移動局３側で許可したPDU Sessionを含むNAS Service Requestを基地局２に送信する(ステップＳ２３)。

基地局２は、PDU Sessionを含むNAS Service Requestを受信した場合、NAS Service RequestをNW４に送信する(ステップＳ２４)。NW４は、NAS Service Requestを受信した場合、基地局２経由で移動局３との間の通信を確立するNAS Procedureを実行する(ステップＳ２５)。

基地局２は、NAS Procedure実行後、移動局３との間でAS Procedureを実行する(ステップＳ２６)。そして、各移動局３は、AS Procedureの実行後、上りデータを基地局２経由でNW４に送信し（ステップＳ２７）、図７に示す処理動作を終了する。尚、AS Procedureは、例えば、上りデータを送信する移動局３の台数と、その無線品質とに応じて適量となる周波数軸上及び時間軸上のリソースを設定し、移動局３側でパスロスの測定結果に応じてリソースを選択するまでの処理や新ベアラを設定する処理である。従って、膨大な上りデータ送信に伴う無線リソースのひっ迫を回避できる。

また、各移動局３は、受信したNew Paging RequestのスライスＩＤに対応する条件がアクセプトされなかった、すなわちスライスIDに対応する条件がリジェクトされた場合、上りデータの基地局２への送信を実行しないものとする。

実施例２のNW４は、NSSAIを含む共通NAS制御信号を基地局２経由で無線システム１Ａ内の各移動局３に一括送信する。各移動局３は、共通NAS制御信号を受信した場合、共通NAS制御信号内のNSSAIのスライスIDに対応する条件がアクセプトされた場合、上りデータ通信を実行する。従って、無線システム１Ａ内の全移動局３に対して共通NAS制御信号を一括送信することで、共通NAS制御信号のオーバヘッドを低減できる。

図７に示すNew Paging Requestの送信方法としては、New Paging Requestを付随するPDCCH(Physical Downlink Control Channel)内のCRC(Cyclic Redundancy Check)をP－RNTI(Paging-Radio Network Temporary Identifier)でマスクしても良い。

図７に示すNew Paging Requestの送信方法としては、New Paging Requestを付随するPDCCH内のCRCをP－RNTIでマスクする場合を例示したが、これに限定されるものではなく、図８に示すようにしても良い。

図８は、実施例２の変形例である上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。基地局２は、New Paging Request等の共通NAS制御信号を受信した場合(ステップＳ２１)、NSSAIを含むNew Paging Requestを無線システム１Ａ内の各移動局３に送信する(ステップＳ２２Ａ)。基地局２は、例えば、P－RNTIではなく、別のRNTI、例えばX－RNTIでPDCCH内のCRCをマスクしてNew Paging Requestを送信しても良い。従って、X－RNTIを知らない移動局３は、X－RNTIを認識できないため、基地局２からNSSAIを含むNew Paging Requestの受信を回避できる。

また、基地局２は、NSSAI送信の代わりに対応する複数のX－RNTIを規定してNew Paging Requestを送信しても良い。この場合、NSSAIをNew Paging Requestに規定することは不要となる。

尚、実施例２の無線システム１Ａ内の移動局３と基地局２との間の接続状態がRRC(Radio Resource Control)のアイドルモード(Idle Mode)で共通NAS制御信号を基地局２に送信する場合を例示した。尚、実施例１と実施例２を組み合わせ用いても良い。例えば、実施例２に記載のNew Paging Requestを実施例１で説明した制御信号としても良い。また、RRCのアイドルモードではなく、ＲＲＣの接続モード(Connected Mode)で共通NAS制御信号を基地局２に送信する場合の実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。尚、実施例１の無線システム１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図９は、実施例３の無線システム１Ａの上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。NW４は、接続モード中にDL NAS TRANSPORT等の共通NAS制御信号を基地局２に送信する(ステップＳ４１)。尚、共通NAS制御信号は、NSSAIを含む。基地局２は、DL NAS TRANSPORT等の共通NAS制御信号を受信した場合、DL NAS TRANSPORTを無線システム１Ａ内の各移動局３に一括送信する(ステップＳ４２)。各移動局３は、DL NAS TRANSPORTを受信した場合、DL NAS TRANSPORT内のNSSAI内のスライスIDに対応する条件がアクセプトされたか否かを判定する。移動局３は、DL NAS TRANSPORT内のNSSAI内のスライスIDに対応する条件がアクセプトされた場合、許可するPDU Sessionを含むNAS Service Requestを基地局２に送信する(ステップＳ４３)。基地局２は、PDU Sessionを含むNAS Service RequestをNW４に送信する(ステップＳ４４)。移動局３は、PDU Sessionを使用して基地局２経由で上りデータをNW４に送信し(ステップＳ４５)、図９に示す処理動作を終了する。

また、各移動局３は、基地局２から受信したDL NAS TRANSPORTのスライスIDに対応する条件がアクセプトされなかった、すなわちスライスIDに対応する条件がリジェクトされた場合、上りデータの基地局２への送信を実行しないものとする。

実施例３のNW４は、RRCの接続モード中にNSSAIを含む共通NAS制御信号を基地局２経由で無線システム１Ａ内の各移動局３に一括送信する。各移動局３は、共通NAS制御信号を受信した場合、共通NAS制御信号内のNSSAIのスライスIDに対応する条件がアクセプトされた場合、上りデータ通信を実行する。従って、RRCの接続モード中でも無線システム１Ａ内の全移動局３を制御する共通NAS制御信号を一括送信することで、共通NAS制御信号のオーバヘッドを低減できる。

図１０は、実施例３の具体例である上りデータ通信動作の一例を示すシーケンス図である。図１０に示す共通NAS制御信号は、DL NAS TRANSPORTとして、例えば、移動局３が特定エリアに進入した場合に映像をNW４に送信する制御信号とする。上りデータは、例えば、移動局３が特定エリアに侵入した場合にNW４にアップする映像データとする。

図１０においてNW４は、共通NAS制御信号を基地局２に送信する(ステップＳ５１)。基地局２は、共通NAS制御信号を受信した場合、共通NAS制御信号を無線システム１Ａ内の各移動局３に送信する(ステップＳ５２)。

各移動局３は、共通NAS制御信号内のNSSAIのスライスIDに対応する条件がアクセプトされた場合、例えば、移動局３が特定エリアに侵入した場合、PDU Sessionを含むNAS Service Requestを基地局２に送信する(ステップＳ５３)。基地局２は、PDU Sessionを含むNAS Service RequestをNW４に送信する(ステップＳ５４)。移動局３は、PDU Sessionで映像データを基地局２経由でNW４に送信する(ステップＳ５５)。

また、移動局３は、共通NAS制御信号内のNSSAIのスライスIDに対応する条件がアクセプトされなかった、すなわちリジェクトされた場合、例えば、移動局３が特定エリアから離脱した場合、映像データのＮＷ４への送信を停止し(ステップＳ５６)、図１０に示す処理動作を終了する。

NW４は、RRCの接続モード中にNSSAIを含む共通NAS制御信号を基地局２経由で無線システム１Ａ内の各移動局３に一括送信する。各移動局３は、共通NAS制御信号を受信した場合、共通NAS制御信号内のNSSAIのスライスIDに対応する条件がアクセプトされた場合、例えば、移動局３が特定エリアに侵入した場合、NW４への上りデータ通信、すなわち映像データ通信を実行する。従って、RRCの接続モード中でも無線システム１Ａ内の全移動局３を制御する共通NAS制御信号を一括送信することで、共通NAS制御信号のオーバヘッドを低減できる。

尚、説明の便宜上、共通NAS制御信号としてNew Paging RequestやDL NAS TRANSPORT等を例示したが、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、基地局２は、基地局２と基地局２との間の通信を中継する中継局でも良く、適宜変更可能である。なお、実施例１および実施例２と矛盾しない範囲で適宜組み合わせて用いても良い。

１無線システム
２基地局
３移動局
４ネットワーク（NW）
２１通信部
２２制御部
４１通信部
４２制御部

Claims

複数の対向の通信装置と無線通信を実施する通信装置であって、
前記通信装置は、
当該通信装置が接続するネットワーク及び前記対向の通信装置との間の通信を実施する通信部と、
前記ネットワークから、前記対向の通信装置との上りデータ通信を要求する制御信号であって、要求する上りデータに関するネットワークスライスを識別する識別情報を含む制御信号を受信すると、前記制御信号にＣＲＣ部が特定の識別子によってマスクがされたＰＤＣＣＨを付随させて前記複数の対向の通信装置に送信させ、前記複数の対向の通信装置のうちの、前記識別情報が示すネットワークスライスがアクセプトされた対向の通信装置に対して上りデータ通信を実行させる制御部と
を有することを特徴とする通信装置。
前記制御部は、
前記要求に応じた前記上りデータ通信のための無線通信を制御することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記制御部は、
前記制御信号としてPaging又はDL NAS TRANSPORTを受信すると、前記複数の対向の通信装置に対して前記上りデータ通信を実行させることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
対向の通信装置と無線通信を実施する通信装置であって、
前記通信装置は、
ネットワークと接続する前記対向の通信装置との間の無線通信を実施する通信部と、
前記対向の通信装置から、上りデータ通信を要求する制御信号であって、要求する上りデータに関するネットワークスライスを識別する識別情報を含む制御信号を受信すると、前記制御信号にＣＲＣ部が特定の識別子によってマスクがされたＰＤＣＣＨを付随させて前記対向の通信装置に送信させ、前記識別情報が示すネットワークスライスがアクセプトされた対向の通信装置との上りデータ通信を実行する制御部と
を有することを特徴とする通信装置。
複数の対向の通信装置と、複数の対向の通信装置と無線通信を実施する通信装置とを有する通信システムであって、
前記通信装置は、
当該通信装置が接続するネットワーク及び前記対向の通信装置との間の通信を実施する通信部と、
前記ネットワークから、前記対向の通信装置との上りデータ通信を要求する制御信号であって、要求する上りデータに関するネットワークスライスを識別する識別情報を含む制御信号を受信すると、前記制御信号にＣＲＣ部が特定の識別子によってマスクがされたＰＤＣＣＨを付随させて前記複数の対向の通信装置に送信させ、前記複数の対向の通信装置のうちの、前記識別情報が示すネットワークスライスがアクセプトされた対向の通信装置に対して上りデータ通信を実行させる制御部と
を有することを特徴とする通信システム。