JPWO2014065167A1 - 移動通信システム、ユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法 - Google Patents
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Abstract
基地局と、前記基地局との接続を確立する第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末と、前記基地局を収容するコアネットワークと、を有する移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスが前記コアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える。
Description
本発明は、D2D通信をサポートする移動通信システム、及び、当該移動通信システムにおけるユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法に関する。
移動通信システムの標準化プロジェクトである3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、リリース12以降の新機能として、端末間(Device to Device:D2D)通信の導入が検討されている(非特許文献1参照)。
D2D通信は、近接する複数のユーザ端末が、移動通信システムに割り当てられた周波数帯域内で、コアネットワークを介さずに通信を行うものである。なお、D2D通信は、近傍サービス(Proximity Service)通信と称されることもある。
3GPP技術報告 「TR 22.803 V0.3.0」 2012年5月
現状では、D2D通信を適切に制御するための仕様が策定されていない。
そこで、本発明は、D2D通信を適切に制御できる移動通信システム、当該移動通信システムにおけるユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法を提供する。
一実施形態によれば、移動通信システムは、基地局と、前記基地局との接続を確立する第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末と、前記基地局を収容するコアネットワークと、を有する。移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスが前記コアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える。
[実施形態の概要]
実施形態に係る移動通信システムは、基地局と、前記基地局との接続を確立する第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末と、前記基地局を収容するコアネットワークと、を有する。移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスが前記コアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える。これにより、セルラ通信に切り替える前に、未送信データを破棄することなく、第2のD2D通信モードにより未送信データを送信できる。従って、第1のD2D通信モードによるD2D通信の通信状態が悪化した場合に、D2D通信からセルラ通信への切り替えをシームレスに行うことができる。
実施形態に係る移動通信システムは、基地局と、前記基地局との接続を確立する第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末と、前記基地局を収容するコアネットワークと、を有する。移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスが前記コアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える。これにより、セルラ通信に切り替える前に、未送信データを破棄することなく、第2のD2D通信モードにより未送信データを送信できる。従って、第1のD2D通信モードによるD2D通信の通信状態が悪化した場合に、D2D通信からセルラ通信への切り替えをシームレスに行うことができる。
実施形態では、前記第1のユーザ端末及び/又は前記第2のユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードへ遷移する前において、前記第2のD2D通信モードへの遷移要求を前記基地局に送信する。これにより、基地局は、第2のD2D通信モードへ遷移することが可能か否かを判断できる。
実施形態では、前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記遷移要求に対する許可応答を前記基地局から受信したことに応じて、前記基地局と共に、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードへ遷移する。これにより、第2のD2D通信モードへ遷移できることを確認した上で第2のD2D通信モードへ遷移するので、より確実に第2のD2D通信モードへ遷移できる。
実施形態では、前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える前において、前記未送信データの送信が完了したことに応じて送信完了通知を前記基地局に送信する。これにより、基地局は、未送信データの送信が完了したことを把握できる。
実施形態では、前記基地局は、前記送信完了通知の受信に応じて、前記セルラ通信に切り替えるためのデータパス切替要求を前記コアネットワークに送信する。これにより、コアネットワークは、セルラ通信に切り替えることが可能か否かを判断できる。
実施形態では、前記基地局が前記データパス切替要求に対する許可応答を前記コアネットワークから受信した後、前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記基地局及び前記コアネットワークと共に、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える。これにより、セルラ通信に切り替え可能であることを確認した上でセルラ通信に切り替えるので、より確実にセルラ通信に切り替えることができる。
実施形態に係るユーザ端末は、移動通信システムにおいて、基地局との接続を確立する。前記移動通信システムは、前記ユーザ端末と他のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記ユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える制御部を有する。
実施形態に係るプロセッサは、移動通信システムにおいて、基地局との接続を確立するユーザ端末に備えられる。前記移動通信システムは、前記ユーザ端末と他のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記プロセッサは、前記ユーザ端末が、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるための処理を行う。
実施形態に係る基地局は、移動通信システムにおいて、第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末との接続を確立する。前記移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記基地局は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるよう前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末を制御する制御部を有する。
実施形態に係るプロセッサは、移動通信システムにおいて、第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末との接続を確立する基地局に備えられる。前記移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記プロセッサは、前記基地局が、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるよう前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末を制御するための処理を行う。
実施形態に係る通信制御方法は、基地局と、前記基地局との接続を確立する第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末と、前記基地局を収容するコアネットワークと、を有し、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスが前記コアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする移動通信システムにおいて用いられる。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記通信制御方法は、前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末が、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるステップを有する。
実施形態に係るユーザ端末は、移動通信システムにおいて、基地局との接続を確立する。前記移動通信システムは、前記ユーザ端末と他のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記ユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える制御部を有する。
実施形態に係る基地局は、移動通信システムにおいて、第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末との接続を確立する。前記移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする。前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含む。前記基地局は、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるよう前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末を制御する制御部を有する。
[実施形態]
以下、図面を参照して、3GPP規格に準拠して構成される移動通信システム(LTEシステム)にD2D通信を導入する場合の実施形態を説明する。
以下、図面を参照して、3GPP規格に準拠して構成される移動通信システム(LTEシステム)にD2D通信を導入する場合の実施形態を説明する。
(LTEシステム)
図1は、本実施形態に係るLTEシステムの構成図である。
図1は、本実施形態に係るLTEシステムの構成図である。
図1に示すように、LTEシステムは、複数のUE(User Equipment)100と、E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)10と、EPC(Evolved Packet Core)20と、を含む。EPC20は、コアネットワークに相当する。
UE100は、移動型の無線通信装置であり、接続を確立したセル(サービングセル)との無線通信を行う。UE100はユーザ端末に相当する。
E−UTRAN10は、複数のeNB200(evolved Node−B)を含む。eNB200は基地局に相当する。eNB200は、セルを管理しており、セルとの接続を確立したUE100との無線通信を行う。
なお、「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、UE100との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。
eNB200は、例えば、無線リソース管理(RRM)機能と、ユーザデータのルーティング機能と、モビリティ制御及びスケジューリングのための測定制御機能と、を有する。
EPC20は、複数のMME(Mobility Management Entity)/S−GW(Serving−Gateway)300を含む。
MMEは、UE100に対する各種モビリティ制御等を行うネットワークノードであり、制御局に相当する。S−GWは、ユーザデータの転送制御を行うネットワークノードであり、交換局に相当する。MME/S−GW300により構成されるEPC20は、eNB200を収容する。
eNB200は、X2インターフェイスを介して相互に接続される。また、eNB200は、S1インターフェイスを介してMME/S−GW300と接続される。
次に、UE100及びeNB200の構成を説明する。
図2は、UE100のブロック図である。図2に示すように、UE100は、アンテナ101と、無線送受信機110と、ユーザインターフェイス120と、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機130と、バッテリ140と、メモリ150と、プロセッサ160と、を有する。メモリ150及びプロセッサ160は、制御部を構成する。
UE100は、GNSS受信機130を有していなくてもよい。また、メモリ150をプロセッサ160と一体化し、このセット(すなわち、チップセット)をプロセッサ160’としてもよい。
アンテナ101及び無線送受信機110は、無線信号の送受信に用いられる。アンテナ101は、複数のアンテナ素子を含む。無線送受信機110は、プロセッサ160が出力するベースバンド信号を無線信号に変換してアンテナ101から送信する。また、無線送受信機110は、アンテナ101が受信する無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ160に出力する。
ユーザインターフェイス120は、UE100を所持するユーザとのインターフェイスであり、例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカ、及び各種ボタンなどを含む。ユーザインターフェイス120は、ユーザからの操作を受け付けて、該操作の内容を示す信号をプロセッサ160に出力する。
GNSS受信機130は、UE100の地理的な位置を示す位置情報を得るために、GNSS信号を受信して、受信した信号をプロセッサ160に出力する。
バッテリ140は、UE100の各ブロックに供給すべき電力を蓄える。
メモリ150は、プロセッサ160によって実行されるプログラムと、プロセッサ160による処理に使用される情報と、を記憶する。
プロセッサ160は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ150に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、を含む。プロセッサ160は、さらに、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサ160は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。
図3は、eNB200のブロック図である。図3に示すように、eNB200は、アンテナ201と、無線送受信機210と、ネットワークインターフェイス220と、メモリ230と、プロセッサ240と、を有する。メモリ230及びプロセッサ240は、制御部を構成する。なお、メモリ230をプロセッサ240と一体化し、このセット(すなわち、チップセット)をプロセッサとしてもよい。
アンテナ201及び無線送受信機210は、無線信号の送受信に用いられる。アンテナ201は、複数のアンテナ素子を含む。無線送受信機210は、プロセッサ240が出力するベースバンド信号を無線信号に変換してアンテナ201から送信する。また、無線送受信機210は、アンテナ201が受信する無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ240に出力する。
ネットワークインターフェイス220は、X2インターフェイスを介して隣接eNB200と接続され、S1インターフェイスを介してMME/S−GW300と接続される。ネットワークインターフェイス220は、X2インターフェイス上で行う通信及びS1インターフェイス上で行う通信に用いられる。
メモリ230は、プロセッサ240によって実行されるプログラムと、プロセッサ240による処理に使用される情報と、を記憶する。
プロセッサ240は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ230に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うCPUと、を含む。プロセッサ240は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。
図4は、LTEシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。
図4に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、OSI参照モデルのレイヤ1乃至レイヤ3に区分されており、レイヤ1は物理(PHY)レイヤである。レイヤ2は、MAC(Media Access Control)レイヤと、RLC(Radio Link Control)レイヤと、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤと、を含む。レイヤ3は、RRC(Radio Resource Control)レイヤを含む。
物理レイヤは、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。UE100の物理レイヤとeNB200の物理レイヤとの間では、物理チャネルを介してデータが伝送される。
MACレイヤは、データの優先制御、及びハイブリッドARQ(HARQ)による再送処理などを行う。UE100のMACレイヤとeNB200のMACレイヤとの間では、トランスポートチャネルを介してデータが伝送される。eNB200のMACレイヤは、上下リンクのトランスポートフォーマット(トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式など)、及び割当リソースブロックを決定するMACスケジューラを含む。
RLCレイヤは、MACレイヤ及び物理レイヤの機能を利用してデータを受信側のRLCレイヤに伝送する。UE100のRLCレイヤとeNB200のRLCレイヤとの間では、論理チャネルを介してデータが伝送される。
PDCPレイヤは、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。
RRCレイヤは、制御プレーンでのみ定義される。UE100のRRCレイヤとeNB200のRRCレイヤとの間では、各種設定のための制御メッセージ(RRCメッセージ)が伝送される。RRCレイヤは、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。UE100のRRCとeNB200のRRCとの間にRRC接続がある場合、UE100は接続状態であり、そうでない場合、UE100はアイドル状態である。
RRCレイヤの上位に位置するNAS(Non−Access Stratum)レイヤは、セッション管理及びモビリティ管理などを行う。
図5は、LTEシステムで使用される無線フレームの構成図である。LTEシステムは、下りリンクにはOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)、上りリンクにはSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)がそれぞれ適用される。
図5に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ10個のサブフレームで構成され、各サブフレームは、時間方向に並ぶ2個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは1msであり、各スロットの長さは0.5msである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック(RB)を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。各シンボルの先頭には、サイクリックプレフィックス(CP)と呼ばれるガード区間が設けられる。リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。
UE100に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはリソースブロックにより特定でき、時間リソースはサブフレーム(又はスロット)により特定できる。
下りリンクにおいて、各サブフレームの先頭数シンボルの区間は、主に物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)として使用される制御領域である。また、各サブフレームの残りの区間は、主に物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)として使用できる領域である。
上りリンクにおいて、各サブフレームにおける周波数方向の両端部は、主に物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)として使用される制御領域である。また、各サブフレームにおける周波数方向の中央部は、主に物理上りリンク共有チャネル(PUSCH)として使用できる領域である。
(D2D通信)
本実施形態に係るLTEシステムは、D2D通信をサポートする。ここでは、D2D通信を、LTEシステムの通常の通信(セルラ通信)と比較して説明する。
本実施形態に係るLTEシステムは、D2D通信をサポートする。ここでは、D2D通信を、LTEシステムの通常の通信(セルラ通信)と比較して説明する。
セルラ通信は、UE間に設定されるデータパスがEPC20を経由する。これに対し、D2D通信は、UE間に設定されるデータパスがEPC20を経由しない。
図6は、セルラ通信におけるデータパスを示す。ここでは、eNB200−1との接続を確立したUE100−1と、eNB200−2との接続を確立したUE100−2と、の間でセルラ通信を行う場合を例示している。なお、データパスとは、ユーザデータ(ユーザプレーン)の転送経路を意味する。
図6に示すように、セルラ通信のデータパスはEPC20(S−GW300)を経由する。詳細には、eNB200−1、S−GW300、及びeNB200−2を経由するデータパスが設定される。
図7は、D2D通信におけるデータパスの一例を示す。ここでは、eNB200−1との接続を確立したUE100−1と、eNB200−2との接続を確立したUE100−2と、の間でD2D通信を行う場合を例示している。
図7に示すように、D2D通信のデータパスはEPC20(S−GW300)を経由しない。D2D通信には、2つのモードが存在する。一方は、データパスがeNB200を経由しない直接通信モード(第1のD2D通信モード)である。図7では、直接通信モードでのD2D通信のケースを図示している。他方は、データパスがeNB200を経由する局所中継モード(第2のD2D通信モード)である。局所中継モードは、Locally Routed(L.R)モードと称されることもある。
このように、UE100−1の近傍にUE100−2が存在するのであれば、UE100−1とUE100−2との間でD2D通信を行うことによって、EPC20のトラフィック負荷及びUE100のバッテリ消費量を削減するなどの効果が得られる。
なお、D2D通信が開始されるケースとして、(a)相手端末を発見するための動作を行うことによって相手端末を発見した後に、D2D通信が開始されるケースと、(b)相手端末を発見するための動作を行わずにD2D通信が開始されるケースがある。
例えば、上記(a)のケースでは、UE100−1及びUE100−2のうち一方のUE100が、近傍に存在する他方のUE100を発見することで、D2D通信が開始される。
このケースの場合、UE100は、相手端末を発見するために、自身の近傍に存在する他のUE100を発見する(Discover)機能、及び/又は、UE100は、他のUE100から発見される(Discoverable)機能を有する。
例えば、UE100−1及びUE100−2のうち一方のUEが発見用信号(Discover信号)を自身の周辺に送信し、当該発見用信号を他方のUEが受信することで、当該他方のUEが当該一方のUEを発見する。また、当該他方のUEが発見用信号に対する応答信号を自身の周辺に送信し、当該応答信号を当該一方のUEが受信することで、当該一方のUEが当該他方のUEを発見する。
なお、UE100は、相手端末を発見しても必ずしもD2D通信を行う必要はなく、例えば、UE100−1及びUE100−2は、互いに相手を発見した後に、ネゴシエーションを行って、D2D通信を行うか否かを判定してもよい。UE100−1及びUE100−2のそれぞれは、D2D通信を行うことに同意した場合に、D2D通信を開始する。
一方、上記(b)のケースでは、例えば、UE100は、ブロードキャストによってD2D通信用の信号の報知を開始する。これにより、UE100は、相手端末の発見の有無にかかわらず、D2D通信を開始できる。
ただし、D2D通信はLTEシステムの周波数帯域(すなわち、セルラ通信の周波数帯域内)で行われることが想定されており、例えばセルラ通信への干渉を回避するために、eNB200の管理下でD2D通信が行われる。
(実施形態に係る動作)
以下、本実施形態に係る動作を説明する。
以下、本実施形態に係る動作を説明する。
(1)動作概要
図8は、本実施形態に係る動作環境を示す図である。
図8は、本実施形態に係る動作環境を示す図である。
図8に示すように、eNB200と、eNB200との接続を確立するUE100−1及びUE100−2と、eNB200を収容するEPC20(S−GW300)と、を有する動作環境において、UE100−1及びUE100−2が直接通信モードでのD2D通信を行うケースを想定する。
すなわち、本実施形態に係る動作の初期状態では、UE100−1及びUE100−2は相互に近接しており、eNB200の管理下で直接通信モードでのD2D通信を行う。
D2D通信においては、セルラ通信と類似した手順でデータ送信が行われる。具体的には、UE100−1は、UE100−2宛てのパケットを分割(フラグメンテーション)し、分割して得たデータ毎に送信を行う。また、UE100−1は、UE100−2からACKが通知されるまでは、当該ACKに対応する送信済みデータを保持する。そして、UE100−1は、UE100−2からNACKが通知されたデータ又はACKが通知されなかったデータについては、UE100−2への再送を行う。UE100−2も同様の手順でデータ送信を行う。
その後、UE100−1及び/又はUE100−2が移動することにより、UE100−1とUE100−2との間の距離が離れ、直接通信モードでのD2D通信の通信状態が悪化したと仮定する。通信状態とは、例えば、受信電力、受信SNR、又は受信誤り率などを意味する。通信状態の悪化とは、例えば、受信電力又は受信SNRが閾値よりも低くなる、或いは、D2D通信における受信誤り率が閾値よりも高くなることを意味する。
直接通信モードでのD2D通信の通信状態の悪化が進行すると、D2D通信が途絶し、UE100−1とUE100−2との間の通信が途絶する。このような通信の途絶を回避するためには、通信状態の悪化をトリガとして、D2D通信からセルラ通信に切り替えることが考えられる。
しかしながら、いきなりセルラ通信に切り替えると、D2D通信における未送信データをセルラ通信に引き継ぐことは困難であると考えられる。「未送信データ」とは、分割(フラグメンテーション)されたデータ、及び/又は再送すべきデータを意味する。
また、UE100の通信状態が直接通信モードでのD2D通信が成立する限界付近の通信状態である場合において、D2D通信とセルラ通信の間で状態遷移が繰り返されると、余計な制御情報が増え、UE100及びEPC20の負荷が増大してしまう。
そこで、本実施形態では、図9に示すように、UE100−1及びUE100−2は、直接通信モードによるD2D通信の通信状態が悪化した場合に、局所中継モードに一時的に遷移して未送信データを送信する。具体的には、UE100−1及びUE100−2は、eNB200を経由し、且つS−GW300を経由しないデータパスを用いて、直接通信モードにおける未送信データを送信する。また、UE100−1及びUE100−2は、未送信データの送信が完了するまで局所中継モードでのD2D通信を行う。
図10に示すように、UE100−1及びUE100−2は、未送信データの送信が完了すると、D2D通信からセルラ通信に切り替える。具体的には、UE100−1及びUE100−2は、eNB200を経由し、且つS−GW300を経由するデータパスを用いて、新たなデータの送信を開始する。
このように、UE100−1及びUE100−2は、セルラ通信に切り替える前に、未送信データを破棄することなく、局所中継モードにより未送信データを送信できる。従って、直接通信モードによるD2D通信の通信状態が悪化した場合に、D2D通信からセルラ通信への切り替えをシームレスに行うことができる。
(2)動作シーケンス
図11は、本実施形態に係るシーケンス図である。
図11は、本実施形態に係るシーケンス図である。
図11に示すように、ステップS11において、UE100−1及びUE100−2は、eNB200の管理下で直接通信モードでのD2D通信を行う。
ステップS12において、直接通信モードでのD2D通信の通信状態が悪化する。例えば、D2D通信における受信電力又は受信SNRが閾値よりも低くなる。或いは、D2D通信における受信誤り率が閾値よりも高くなる。
ステップS13において、UE100−1は、通信状態の悪化を検出したことに応じて、局所中継モードへの遷移要求(L.R D2D request)をeNB200に送信する。なお、UE100−2も通信状態の悪化を検出していれば、UE100−2も局所中継モードへの遷移要求(L.R D2D request)をeNB200に送信してもよい。
eNB200は、UE100−1から受信した遷移要求に基づいて、局所中継モードへ遷移することが可能か否かを判断する。ここでは、eNB200が、局所中継モードへの遷移が可能と判断したと仮定して説明を進める。
ステップS14において、eNB200は、遷移要求に対する許可応答(L.R D2D grant)をUE100−1に送信する。なお、eNB200は、UE100−2にも許可応答を送信してもよい。
ステップS15において、UE100−1及びUE100−2は、許可応答をeNB200から受信したことに応じて、eNB200と共に、直接通信モードから局所中継モードへ遷移する。具体的には、eNB200、UE100−1、及びUE100−2は、eNB200を経由し、且つS−GW300を経由しないデータパスを設定し、当該データパスを用いて未送信データを送受信する。
ステップS16において、UE100−1は、UE100−2への未送信データの送信が完了したことに応じて、送信完了通知(Packet complete)をeNB200に送信する。
ステップS17において、UE100−2は、UE100−1への未送信データの送信が完了したことに応じて、送信完了通知(Packet complete)をeNB200に送信する。
ステップS18において、eNB200は、UE100−1及びUE100−2のそれぞれから送信完了通知を受信したことに応じて、セルラ通信のデータパスに切り替えるためのデータパス切替要求(Route switch request)をS−GW300に送信する。
S−GW300は、データパス切替要求に基づいて、セルラ通信へ切り替えることが可能か否かを判断する。ここでは、S−GW300が、セルラ通信への切り替えが可能と判断したと仮定して説明を進める。
ステップS19において、S−GW300は、eNB200からのデータパス切替要求に対する許可応答(Route switch accept)をeNB200に送信する。
ステップS20において、eNB200が許可応答をS−GW300から受信した後、UE100−1及びUE100−2は、eNB200及びS−GW300と共に、D2D通信からセルラ通信に切り替える。具体的には、S−GW300、eNB200、UE100−1、及びUE100−2は、eNB200を経由し、且つS−GW300を経由するデータパスを設定し、当該データパスを用いて新たなデータを送受信する。
このように、本実施形態によれば、セルラ通信に切り替える前に、未送信データを破棄することなく、局所中継モードにより未送信データを送信できる。従って、直接通信モードによるD2D通信の通信状態が悪化した場合に、D2D通信からセルラ通信への切り替えをシームレスに行うことができる。また、本実施形態によれば、D2D通信とセルラ通信の間で状態遷移が繰り返されることによる制御情報の増大及び負荷の増大を抑制できる。
[その他の実施形態]
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
例えば、上述した実施形態では、局所中継モードにおいて全ての未送信データを送信した後、D2D通信からセルラ通信に切り替える一例を説明した。しかしながら、全ての未送信データの送信が完了する前に、D2D通信からセルラ通信への切り替えを開始してもよい。
また、上述した実施形態では、直接通信モードによるD2D通信の通信状況が悪化した場合に、局所中継モードにより未送信データが送信された後、D2D通信からセルラ通信に切り替えられていたが、これに限られない。例えば、eNB200又はコアネットワークの負荷が閾値を超えた場合に、D2D通信が行われるケースにおいて、D2D通信を行っているUE100間の無線区間のトラフィック負荷に応じて、D2D通信からセルラ通信に切り替えられてもよい。具体的には、UE100−1とUE100−2との間のトラフィック負荷が閾値よりも低くなった場合に、局所中継モードにより未送信データが送信された後、D2D通信からセルラ通信に切り替えてもよい。なお、局所中継モードにより未送信データを送信する際に、UE100間の無線区間のトラフィック負荷が閾値よりも高くなった場合、直接通信モードに切り替えてもよい。
上述した実施形態では、本発明をLTEシステムに適用する一例を説明したが、LTEシステムに限定されるものではなく、LTEシステム以外のシステムに本発明を適用してもよい。
なお、米国仮出願第61/718869号(2012年10月26日出願)の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。
以上のように、本発明に係る移動通信システム、ユーザ端末、基地局、プロセッサ及び通信制御方法は、D2D通信を適切に制御できるため、移動通信分野において有用である。
Claims (13)
- 基地局と、前記基地局との接続を確立する第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末と、前記基地局を収容するコアネットワークと、を有し、
前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスが前記コアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする移動通信システムであって、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えることを特徴とする移動通信システム。 - 前記第1のユーザ端末及び/又は前記第2のユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードへ遷移する前において、前記第2のD2D通信モードへの遷移要求を前記基地局に送信することを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
- 前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記遷移要求に対する許可応答を前記基地局から受信したことに応じて、前記基地局と共に、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードへ遷移することを特徴とする請求項2に記載の移動通信システム。
- 前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える前において、前記未送信データの送信が完了したことに応じて送信完了通知を前記基地局に送信することを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
- 前記基地局は、前記送信完了通知の受信に応じて、前記セルラ通信に切り替えるためのデータパス切替要求を前記コアネットワークに送信することを特徴とする請求項4に記載の移動通信システム。
- 前記基地局が前記データパス切替要求に対する許可応答を前記コアネットワークから受信した後、前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末は、前記基地局及び前記コアネットワークと共に、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えることを特徴とする請求項5に記載の移動通信システム。
- 移動通信システムにおいて、基地局との接続を確立するユーザ端末であって、
前記移動通信システムは、前記ユーザ端末と他のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートしており、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記ユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える制御部を有することを特徴とするユーザ端末。 - 移動通信システムにおいて、基地局との接続を確立するユーザ端末に備えられるプロセッサであって、
前記移動通信システムは、前記ユーザ端末と他のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートしており、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記プロセッサは、前記ユーザ端末が、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるための処理を行うことを特徴とするプロセッサ。 - 移動通信システムにおいて、第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末との接続を確立する基地局であって、
前記移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートしており、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記基地局は、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるよう前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末を制御する制御部を有することを特徴とする基地局。 - 移動通信システムにおいて、第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末との接続を確立する基地局に備えられるプロセッサであって、
前記移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートしており、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記プロセッサは、前記基地局が、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるよう前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末を制御するための処理を行うことを特徴とするプロセッサ。 - 基地局と、前記基地局との接続を確立する第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末と、前記基地局を収容するコアネットワークと、を有し、
前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスが前記コアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートする移動通信システムにおける通信制御方法であって、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記通信制御方法は、前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末が、前記第1のD2D通信モードによる前記D2D通信の通信状態が悪化した場合に、前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるステップを有することを特徴とする通信制御方法。 - 移動通信システムにおいて、基地局との接続を確立するユーザ端末であって、
前記移動通信システムは、前記ユーザ端末と他のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートしており、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記ユーザ端末は、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替える制御部を有することを特徴とするユーザ端末。 - 移動通信システムにおいて、第1のユーザ端末及び第2のユーザ端末との接続を確立する基地局であって、
前記移動通信システムは、前記第1のユーザ端末と前記第2のユーザ端末との間に設定されるデータパスがコアネットワークを経由するセルラ通信と、前記データパスが前記コアネットワークを経由しないD2D通信と、をサポートしており、
前記D2D通信は、前記データパスが前記基地局を経由しない第1のD2D通信モードと、前記データパスが前記基地局を経由する第2のD2D通信モードと、を含み、
前記基地局は、前記第1のD2D通信モードから前記第2のD2D通信モードに遷移して未送信データを送信した後、前記D2D通信から前記セルラ通信に切り替えるよう前記第1のユーザ端末及び前記第2のユーザ端末を制御する制御部を有することを特徴とする基地局。
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