JPWO2018203569A1 - ユーザ装置、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

UE(50)は、4Gにおいて設定されるEPSベアラの種類と、5Gにおいて設定され、サービス品質に応じたQoSフローの種類とが対応付けられた対応情報を保持するマッピング情報保持部(57)と、対応情報を用いて、UE(50)が設定するEPSベアラと、UE(50)が設定するQoSフローとの対応付けを取得し、互いに対応付けられたEPSベアラとQoSフローとの間においてハンドオーバを実行するハンドオーバ実行部(59)とを備える。

Description

本発明は、システム間ハンドオーバを実行するユーザ装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
3rd Generation Partnership Project(3GPP)は、Long Term Evolution(LTE)を仕様化し、LTEのさらなる高速化を目的としてLTE-Advanced(以下、LTE-Advancedを含めて4Gという)を仕様化している。また、3GPPでは、さらに、5G New Radio(NR)などと呼ばれるLTEの後継システム(以下、5Gという)の仕様が検討されている。
このような5Gの仕様には、4Gと5Gとのインターワーク、例えば、4Gと5Gとの間におけるユーザ装置(UE)のハンドオーバも含まれている。4G(具体的には、Evolved Packet Core (EPC))と、5G(具体的には、5G Core (5GC))との間におけるシステム間ハンドオーバでは、EPCで設定されるPDNコネクションと、5GCで設定されるPDUセッションとのマッピングが必要となる。
具体的には、PDNコネクションと関連するEPSベアラと、PDUセッションと関連するQoSフローとのマッピングが必要となる。
そこで、UEが当該ハンドオーバを実行する際に、SMF/PGW-C(Session Management Function/PDN Gateway-C plane)が、EPSベアラの種類とQoSフローとの種類のマッピング情報を、制御プレーン(Cプレーン)のシグナリングによってUEに通知する方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
例えば、UEが4Gから5Gへのハンドオーバを実行する場合、EPC(具体的には、Mobility Management Entity (MME))は、当該マッピング情報を含むN1 SM ContainerをHO commandを用いてUEに通知する。
しかしながら、上述したEPSベアラの種類とQoSフローの種類とのマッピング情報の通知には、次のような問題がある。すなわち、UEのハンドオーバの都度、当該マッピング情報が通知されるため、シグナリング量が増大し、遅延の原因となり得る。一方で、特定種類のEPSベアラと、特定種類のQoSフローとの対応付け(定義)が必要になるのは、新たなサービスが規定された場合などに限定されている。
さらに、EPCから当該マッピング情報を含むN1 SM Containerが、HO commandを用いてUEに通知されるため、4Gにおける改修(機能追加)が必要となる。しかしながら、4G及び5Gのオペレータの観点からは、将来的に縮小されていく4Gに対する投資を抑制したい意向がある。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、既存の4Gの改修を回避しつつ、4Gと5Gとの間における迅速なハンドオーバを実現し得るユーザ装置、無線通信システム及び無線通信方法の提供を目的とする。
本発明の一態様は、第1無線通信システム(4G)と、第2無線通信システム(5G)と間におけるハンドオーバを実行するユーザ装置(UE50)であって、前記第1無線通信システムにおいて設定されるベアラ(EPSベアラ)の種類と、前記第2無線通信システムにおいて設定され、サービス品質に応じたフロー(QoSフロー)の種類とが対応付けられた対応情報を保持する対応情報保持部(マッピング情報保持部57)と、前記対応情報を用いて、前記ユーザ装置が設定するベアラと、前記ユーザ装置が設定するフローとの対応付けを取得し、互いに対応付けられた前記ベアラと前記フローとの間においてハンドオーバを実行するハンドオーバ実行部(ハンドオーバ実行部59)とを備える。
本発明の一態様は、第1無線通信システムと、第2無線通信システムとを含む無線通信システム(無線通信システム10)であって、前記第1無線通信システムにおいて設定されるベアラの種類と、前記第2無線通信システムにおいて設定され、サービス品質に応じたフローの種類とが対応付けられた対応情報を保持する対応情報保持部(マッピング情報保持部330)と、前記第1無線通信システムと、前記第2無線通信システムとの間におけるハンドオーバを実行するユーザ装置(UE50)に前記対応情報を送信する対応情報管理部(マッピング情報管理部340)とを備える。
本発明の一態様は、第1無線通信システムと、第2無線通信システムとを含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、ユーザ装置が、前記第1無線通信システムにおいて設定されるベアラの種類と、前記第2無線通信システムにおいて設定され、サービス品質に応じたフローの種類とが対応付けられた対応情報を保持するステップと、前記ユーザ装置が、前記対応情報を用いて、互いに対応付けられた前記ベアラと前記フローとの間においてハンドオーバを実行するステップとを含む。
図1は、無線通信システム10の全体概略構成図である。 図2は、UE50の機能ブロック構成図である。 図3は、SMF/PGW-C300の機能ブロック構成図である。 図4は、UE50による4Gから5Gへのシステム間ハンドオーバの概略シーケンスを示す図である。 図5は、EPSベアラ及びQoSフローの構成例を示す図である。 図6は、ハンドオーバ準備フェーズにおけるシーケンス例を示す図である。 図7は、ハンドオーバ実行フェーズにおけるシーケンス例を示す図である。 図8は、UE50が5GCとPDUセッションを設定する際のシーケンス例を示す図である。 図9は、マッピングモデルに基づくUE50の動作例を示す図である。 図10は、UE50及びSMF/PGW-C300のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。
(1)無線通信システムの全体概略構成
図1は、本実施形態に係る無線通信システム10の全体概略構成図である。無線通信システム10は、複数の無線通信方式に対応している。具体的には、無線通信システム10は、無線通信方式が異なる複数の無線通信システムによって構成される。
より具体的には、図1に示すように、無線通信システム10は、4Gに従った無線通信システム(第1無線通信システム)と、5Gに従った無線通信システム(第2無線通信システム)とによって構成される。
「4G」は、Long Term Evolution(LTE)に従った無線通信システムであり、Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network 20(以下、E-UTRAN20)、Mobility Management Entity 100(以下、MME100)、及びServing Gateway 150(以下、SGW150)などを含む。
「5G」は、New Radio(NR)などと呼ばれるLTEの後継システムであり、5G Radio Access Network 30(以下、5G RAN30)、Access and Mobility Management Function 200(以下、AMF200)、Session Management Function/PDN Gateway-C plane 300(以下、SMF/PGW-C300)、User Plane Function 400(以下、UPF/PGW-U400)、Unified Data Management 500(以下、UDM500)、及びPolicy Control Function/ Policy and Charging Rules Function 600(以下、PCF/PCRF600)などを含む。図1に示す5Gを構成するノードの構成については、3GPP TS23.501などに記載されているとおりである。
SGW150及びUPF/PGW-U400には、Data Network 40(以下、DN40)が接続される。DN40には、インターネットなどのIP網が接続される。
なお、図1では、本発明に関連するノード(装置)のみが図示されている。また、名称から明らかなように、SMF/PGW-C300、UPF/PGW-U400、及びPCF/PCRF600は、4Gの機能(PGW-C, PGW-U, PCRF)も今後拡張され、5Gとして発展することが想定されることから、このように記載している。
また、「4G」は、LTE(LTE-Advancedを含む)と呼ばれてもよいし、「5G」は、New Radio(NR)などと呼ばれてもよい。さらに、E-UTRAN20を除く4Gのコアネットワーク側のノード群は、Evolved Packet Core(EPC)と呼ばれてもよい。また、5G RAN30を除く5Gのコアネットワーク側のノード群は、5G Core(5GC)と呼ばれてもよい。
E-UTRAN20は、無線基地局25を含む。無線基地局25は、eNB(eNode B)と呼ばれてもよい。5G RAN30は、無線基地局35を含む。無線基地局35は、gNB(gNode B)と呼ばれてもよい。
ユーザ装置50(以下、UE50)は、4G及び5Gに対応している。つまり、UE50は、無線基地局25と4Gに従った無線通信を実行するとともに、無線基地局35と5Gに従った無線通信を実行する。
また、UE50は、4G(第1無線通信システム)と、5G(第2無線通信システム)と間におけるハンドオーバを実行する。つまり、UE50は、4Gから5Gへのハンドオーバ、及び5Gから4Gへのハンドオーバを実行できる。
特に、本実施形態では、UE50、EPC及び5GCは、後述するように、4Gにおいて設定されるEPSベアラの種類を識別するベアラ識別子(EPS Bearer ID)と、5Gにおいて設定されるQoSフローの種別を識別するフロー識別子(QoS Flow ID)とが対応付けられたマッピング情報を用いて、EPSベアラとQoSフローとの対応付けを取得し、互いに対応付けられたベアラとQoSフローとの間においてハンドオーバを実行する。
なお、EPS Bearer IDは、適宜EBIと省略し、QoS Flow IDは、適宜QFIと省略する。
(2)無線通信システムの機能ブロック構成
次に、無線通信システム10の機能ブロック構成について説明する。具体的には、UE50及びSMF/PGW-C300の機能ブロック構成について説明する。
(2.1)UE50
図2は、UE50の機能ブロック構成図である。図2に示すように、UE50は、無線通信部51、コネクション設定部53、セッション設定部55、マッピング情報保持部57、及びハンドオーバ実行部59を備える。
無線通信部51は、4G及び5Gに従った無線通信を実行する。具体的には、無線通信部51は、無線基地局25と4Gに従った無線信号を送受信する。また、無線通信部51は、無線基地局35と5Gに従った無線信号を送受信する。
なお、本実施形態では、UE50の種別は特に限定されない。つまり、UE50は、通常のUEカテゴリに属してもよいし、Internet of Things(IoT)向けのカテゴリ、具体的には、bandwidth reduced low complexity UE(BL UE)用のカテゴリ(カテゴリM1, M2)に属しても構わない。
さらに、UE50は、キャリアアグリゲーション(CA)及びデュアルコネクティビティ(DC)を実行できてもよい。
コネクション設定部53は、EPCと、Packet Data Networkコネクション(PDNコネクション)を設定する。具体的には、コネクション設定部53は、EPCと設定される論理的な通信路であるEPSベアラを経由するPDNコネクションを設定する。つまり、PDNコネクションは、EPSベアラと関連する(対応付けられる)。
セッション設定部55は、5GCと、Protocol Data Unitセッション(PDUセッション)を設定する。具体的には、セッション設定部55は、UE50と、PDN Connectivity serviceを提供するDN40との接続関係(association)を示すPDUセッションを設定する。
また、PDUセッションは、5GCにおいて規定されるQoSフロー(5G QoS Flow)と関連する(対応付けられる)。当該QoSフローは、特定のサービス品質(QoS)と対応しており、当該QoSフローに割り当てられた通信(トラフィック)は、スケジューリング、キュー管理、シェーピング、及び無線リンク制御レイヤ(RLC)の構成などにおいて同一の取扱いを受ける。
マッピング情報保持部57は、EPSベアラの種類と、QoSフロー(5G QoS Flow)の種類とがマッピングされたマッピング情報(対応情報)を保持する。上述したように、EPSベアラは、4Gにおいて設定される。また、QoSフローは、5Gで設定され、特定のサービス品質に応じて規定される。
当該マッピング情報は、UE50が4Gと5Gとの間でハンドオーバ(システム間ハンドオーバ)する場合に必要となる。つまり、UE50が当該システム間ハンドオーバを実行する場合、PDNコネクションと関連するEPSベアラと、PDUセッションと関連するQoSフローとのマッピングが必要となる。
EPSベアラの種類を識別するEPS Bearer IDは、QoS Profileを含むBearer Ruleと対応付けられる。また、QoSフローの種類を識別するQoS Flow ID(QFI)は、QoS Profileを含むQoS Ruleと対応付けられる(図5参照)。
マッピング情報保持部57が保持するマッピング情報は、このようなEPS Bearer IDとQoS Flow IDとの対応付けを示す。つまり、マッピング情報では、EPSベアラの種類を識別するEPS Bearer IDと、QoSフローを識別するQoS Flow IDとがマッピングされている。なお、Bearer Rule及びQoS Ruleの詳細については、図5を参照して、さらに後述する。
マッピング情報保持部57は、EPCまたは5GCから送信されたマッピング情報を保持することができる。この場合、マッピング情報は、例えば、無線リソース制御レイヤ(RRCレイヤ)のメッセージまたは報知情報(SIB (System Information Block))などによってUE50に送信することができる。
また、マッピング情報は、UE50に備えられているUniversal Integrated Circuit Card(UICC)或いはUniversal Subscriber Identity Module(USIM)などに予め記憶されていてもよい。さらに、マッピング情報は、FOTA(Firmware On-The-Air)によって、ファームウェアが更新される際に合わせて更新されてもよい。或いは、マッピング情報は、UE50のオペレーティングシステムが更新される際に合わせて更新されてもよい。
また、マッピング情報保持部57によって保持されるマッピング情報に含まれるQoS Flow IDの範囲には、EPS Bearer IDとの対応付けのみに用いられる範囲が含まれてもよい。つまり、QoS Flow IDの範囲(例えば、数値や特定の文字記号によって規定される範囲)には、対応付けの拡張を考慮して、所定の領域が予約されていてもよい。当該予約された所定の領域は、例えば、5GCでのQoSフローのみを割り当てるためには用いられないようにしてもよい。
ハンドオーバ実行部59は、UE50のシステム内ハンドオーバ、及びUE50のシステム間ハンドオーバを実行する。特に、本実施形態では、ハンドオーバ実行部59は、マッピング情報保持部57によって保持されているマッピング情報を用いて、4Gと5Gとの間におけるシステム間ハンドオーバを実行する。
ハンドオーバ実行部59は、UE50が4Gと5Gとの間におけるシステム間ハンドオーバを実行する場合、マッピング情報を用いて、UE50が設定するEPSベアラと、UE50が設定するQoSフローとの対応付けを取得する。さらに、ハンドオーバ実行部59は、取得した当該対応付けに基づいて、互いに対応付けられたEPSベアラとQoSフローとの間においてハンドオーバを実行する。
具体的には、ハンドオーバ実行部59は、3GPP TS 23.502 Section 4.11(System interworking procedures with EPS)に規定されるインターワーク手順に従って、当該ハンドオーバを実行する。
また、ハンドオーバ実行部59は、当該ハンドオーバ、つまり、4Gと5Gとの間におけるシステム間ハンドオーバを実行後、5GCと設定されたQoSフローが解放されるまで、取得したEPSベアラとQoSフローとの対応付けを保持してもよい。さらに、SMF/PGW-C300もこのような対応付けを当該QoSフローが解放されるまで保持してもよい。これにより、UE50及びSMF/PGW-C300は、何らかの必要性が生じた場合でも、迅速に取得したEPSベアラとQoSフローとの対応付けを参照することができる。
(2.2)SMF/PGW-C300
図3は、SMF/PGW-C300の機能ブロック構成図である。図3に示すように、SMF/PGW-C300は、コネクション制御部310、セッション制御部320、マッピング情報保持部330、及びマッピング情報管理部340を備える。
コネクション制御部310は、UE50と設定されるPDNコネクションに関する制御を実行する。具体的には、コネクション制御部310は、EPCまたは5GCを構成する他のノード(MME100及びAMF200など)と連携して、PDNコネクションの設定及び解放などを実行する。
セッション制御部320は、UE50と設定されるPDUセッションに関する制御を実行する。具体的には、セッション制御部320は、EPCまたは5GCを構成する他のノード(AMF200など)と連携して、PDUセッションの設定及び解放などを実行する。
マッピング情報保持部330は、UE50が保持するマッピング情報と同様のマッピング情報(対応情報)を保持する。つまり、マッピング情報保持部330は、EPSベアラの種類と、QoSフローの種類とがマッピングされたマッピング情報を保持する。
また、マッピング情報保持部330は、マッピング情報管理部340によって生成または更新されたマッピング情報を保持することができる。
マッピング情報管理部340は、EPSベアラの種類と、QoSフローの種類とがマッピングされたマッピング情報(対応情報)を管理する。具体的には、マッピング情報管理部340は、EPCまたは5GCを構成する他のノードから提供される情報に基づいて、当該マッピング情報を生成する。なお、具体的なマッピングの内容は、無線通信システム10のオペレータによって指定されてもよいし、所定のアルゴリズムに基づいて自動生成してもよい。
マッピング情報管理部340は、生成したマッピング情報をマッピング情報保持部330に保持させるとともに、UE50に送信することができる。上述したように、当該マッピング情報は、RRCレイヤのメッセージまたは報知情報などによって、UE50に送信することができる。
また、マッピング情報管理部340は、EPCまたは5GCを構成する他のノードから提供される情報に基づいて、マッピング情報の内容を更新することもできる。マッピング情報管理部340は、更新したマッピング情報をマッピング情報保持部330に保持させる。
(3)無線通信システムの動作
次に、無線通信システム10の動作について説明する。具体的には、無線通信システム10において、UE50が、4Gと5Gとの間におけるシステム間ハンドオーバを実行する動作について説明する。
なお、ここでは、UE50が、4Gから5Gにハンドオーバを実行する動作例について説明する。
(3.1)全体概略動作
UE50が、EPCと、5GCのアイドルモード(idle mode)または接続モード(connected mode)との間でハンドオーバなどのシステム間手順を実行する場合、PDNコネクションと関連するEPSベアラと、PDUセッションと関連するQoSフローとのマッピングが必要となる。UE50は、EPSベアラとPDUセッションとを用いて、UE50のシステム間ハンドオーバを実行することができる。
本実施形態では、UE50は、EPSベアラの種類を識別するEPS Bearer IDと、QoSフローとがマッピングされたマッピング情報、具体的には、EPS Bearer IDとQoS Flow IDとの対応付けを示すマッピング情報を保持している。このため、UE50がシステム間ハンドオーバを実行する都度、当該マッピング情報、つまり、EPS Bearer IDとQoS Flow IDとの対応付けをUE50に送信する必要がない。
図4は、UE50による4Gから5Gへのシステム間ハンドオーバの概略シーケンスを示す。図4に示すように、SMF/PGW-C300は、予め規定されたEPS Bearer ID(EBI)とQoS Flow ID(QFI)との対応付けの規則に基づいて、マッピング情報を生成する(S10)。SMF/PGW-C300は、UE50のシステム間ハンドオーバのタイミングとは無関係に、予めマッピング情報を生成することができる。
図4に示すように、マッピング情報は、複数の所定EBIと所定QFIとを対応付け(図中のDefault EBI => PDU session ID, EBIs => QFIs)によって構成される。
このようなマッピング情報は、UE50に予め提供され、UE50でも保持される。マッピング情報のUE50への提供は、上述したように、報知情報を用いたり、UICC/USIMなどにプリインストールしたりする方法を用い得る。
このように、マッピング情報がUE50において予め保持された状態において、UE50がシステム間ハンドオーバを実行する場合、SMF/PGW-C300は、N2 SM InformationをAMF200に送信する(S20)。なお、S20以降の処理は、既存の4Gから5Gへのシステム間ハンドオーバのシーケンスと同様である。
AMF200は、SMF/PGW-C300から受信したN2 SM Informationに基づいて、ハンドオーバ要求及び応答(N2 HO req./res.)を5G RAN30と送受信する(S30)。また、AMF200は、UE50が4Gから5Gに遷移することを示すNx Relocation ResponseをMME100に送信する(S40)。
Nx Relocation Responseを受信したMME100は、E-UTRAN20を経由してHO commandをUE50に送信する(S50, S60)。
UE50は、受信したHO commandに基づいて5G RAN30へのハンドオーバを実行する(S70)。ここで、UE50は、保持しているマッピング情報を用いて、設定中である、つまり、アクティブな状態のEPSベアラのEBIと対応付けられているQFIを判定する。
UE50は、判定したQFIと対応するQoSフローを用いて5G RAN30との無線ベアラを設定する(S80)。
図5は、EPSベアラ及びQoSフローの構成例を示す。具体的には、図5は、EPCで用いられるEPSベアラと、5GCにおいて用いられるQoSフローのセッションパラメータを示す。
具体的には、図5は、5GCおけるセッション及びEPCにおけるコネクションを設定する際に必要となるサービス品質(QoS)とベアラとのルールセット、及びその構成内容を示す。
5GCのおけるQoSルール(QoS Profile)のセットは、QoSフローを設定する際に用いられる。各QoSフローにはID(QFI)が割り当てられることによって、各QoSフローが管理される。
EPCにおけるベアラのルールセットも、5GCと同様であり、PDNコネクションを設定する際に用いられる。各ベアラのルール(Bearer Rule)のセットは、EPS Bearer ID(EBI)が割り当てられることによって管理される。
5GCのPDUセッションは、QFIによって識別される複数のQoSフローを含むことができる。例えば、インターネット用として一つのPDUセッションを設定し、当該PDUセッションの中に、リアルタイム音声、データ通信、メールなど、用途に応じてQoSが異なる複数のQoSフローを含めるような形態が典型的である。
一方、EPCでは、このようなセッションは、PDNコネクションと呼ばれている。PDNコネクションには、固有のIDが付与される形態ではなく、デフォルトのEPSベアラ(EPS Bearer 1など)という名称で定義される。したがって、EPCにおいて、複数の異なるQoSフローが必要な場合、EPS Bearer ID(EBI)を複数用意し、当該複数のEBIがデフォルトのEPSベアラ(EPS bearer 1など)に括りつけられる。
EBI(例えば、図中のEPS Bearer 1)は、QoS Profileを含むBearer Ruleと対応付けられる。QoS Profileは、QoS Class Identifier(QCI)及びQoS Parametersを含む。
同様に、QFI(例えば、図中のQFI 1)は、QoS Profileを含むQoS Ruleと対応付けられる。QoS Profileは、5G QoS Indicator(5QI)及びQoS Parametersを含む。
マッピング情報は、このようなEBIとQFIとの複数の対応付けによって構成される。つまり、マッピング情報では、EPSベアラの種類と、QoSフローの種類とがマッピングされている。
(3.2)詳細動作例1
次に、UE50による4Gから5Gへのシステム間ハンドオーバの具体的なシーケンスについて説明する。
本動作例では、5GCにおけるUE50の状態が接続モード(connected mode)である場合におけるシステム間ハンドオーバのシーケンスについて説明する。
図6は、ハンドオーバ準備フェーズにおけるシーケンス例を示す。また、図7は、ハンドオーバ実行フェーズにおけるシーケンス例を示す。
なお、図6及び図7に示すシーケンス例は、3GPP TS 23.502 Section 4.11(System interworking procedures with EPS)などに示されている。特に、図6及び図7に示すシーケンス例は、上述した先行技術文献(S2-171013)に示されている。以下、先行技術文献と異なる部分について、主に説明する。
図6に示すように、ハンドオーバ準備フェーズでは、SMF/PGW-C300は、PDUセッションのIDを生成し、所定のQoSフローを割り当てる(図6のステップ8)。この際、SMF/PGW-C300は、予め生成されているマッピング情報を用いる。
上述したように、実質的に、PDUセッションのIDは、PDNコネクションのデフォルトEBIと対応付けられる。また、QFIは、何れかのEBIと対応付けられる。
また、図7に示すように、ハンドオーバ実行フェーズでは、UE50は、SMF/PGW-C300が用いたマッピング情報と同様のマッピング情報を用いて、EBIとQFIとの対応付けを実行する(図7のステップ3)。
このように、本動作例では、予め保持されているマッピング情報が用いられるため、ハンドオーバ準備フェーズ(具体的には、ステップ15)及びハンドオーバ実行フェーズ(具体的には、ステップ1,2)では、マッピング情報の送受信は実行されない。
また、上述したように、UE50及びSMF/PGW-C300が保持するマッピング情報は、更新できるが、ネットワーク(EPC, 5GC)側のOAM(Operation, Administration, Management)システムが更新されたマッピング情報をUE50及びSMF/PGW-C300などのノードに提供してもよい。
(3.3)詳細動作例2
本動作例では、5GCにおけるUE50の状態がアイドルモード(idle mode)である場合におけるシステム間ハンドオーバのシーケンスについて説明する。このような場合でも、上述したようなマッピング情報を用いることができる。
図8は、UE50が5GCとPDUセッションを設定する際のシーケンス例を示す。具体的には、図8は、UE50が、まずLTE/EPC配下に在圏(アイドルモード)し、その後、当該状態において、5GCに移動する際に、5GCとPDUセッションを設定する際のシーケンス例を示す。つまり、UE50は、アイドル状態でもコアネットワーク(5GC)内にPDUセッションを設定する場合がある。
図8に示すように、UE50は、5GCにアタッチするためにPDUセッションの設定手順を実行する。なお、3GPP TS23.501 Section 5.17.2.3では、4Gから5Gへのハンドオーバの場合、UE50は、5GCへの登録を実行し、その後、PDUセッションの設定手順を実行することによって、全てのPDNコネクションを5GCに移行することが記載されている。以下、既存のPDUセッションの設定手順と異なる部分について、主に説明する。
UE50は、PDUセッションの設定要求をAMF200に送信する(図8のステップ1)。ここで、UE50は、元々EPCに在圏していたため、デフォルトEPSベアラのEBIを所持している。UE50は、UE50が保持しているマッピング情報を用いて、このデフォルトEPSベアラのEBIと対応付けられている、5GCにおけるPDUセッションのIDを導出し、当該PDUセッションのID(図5参照、QFIとリンクされる)を含むPDUセッションの設定要求をAMF200に送信する。
また、SMF/PGW-C300は、UE50が用いたマッピング情報と同様のマッピング情報を用いて、EBIと対応付けられているQFIを取得する(図8のステップ10)。SMF/PGW-C300は、取得したQFIのみをPDU Session Establishment AcceptによってAMF200に通知する。
UE50は、PDU Session Establishment Acceptに含まれる当該QFIを取得する(図8のステップ12)。UE50は、保持しているマッピング情報を用いて、EBIとQFIとの対応付けを決定する。その後、UE50は、5GCとPDUセッションを設定し、ハンドオーバを実行する。
上述したように、本動作例では、SMF/PGW-C300は、取得したQFIのみをPDU Session Establishment AcceptによってAMF200に通知する(図8のステップ10〜12)ため、マッピング情報自体を通知する必要がない。これにより、必要な無線リソースも節約されている。
(3.4)マッピングモデル
次に、マッピング情報を生成する場合に適用し得るマッピングモデルについて説明する。上述したマッピング情報は、4Gから5Gへのハンドオーバ、及び5Gから4Gへのハンドオーバに用い得る。
4Gから5Gへのハンドオーバでは、QFIがEBIにマッピングされる。一方、5Gから4Gへのハンドオーバでは、5GCにおいて設定されたQoSフローと対応付けられるQFIがランダムに、つまり、当該QoSフローに固有のQFIが、ハンドオーバのタイミングの都度、EBIとマッピングされてもよい。また、当該QFIは、QoSフローの生成時に当該QoSフローと対応付けられてもよいし、ハンドオーバ手順の中でQoSフローと対応付けられてもよい。
また、5GCにおいて生成されるQoSフローへのQFIの割り当てについては、次の2つのモデルが考えられる。
(3.4.1)モデル1
本モデルでは、4Gから5Gへのハンドオーバ(遷移)時に、UE50及び5GC(SMF/PGW-C300など)が、5GCにおいて生成されたQoSフローに固有のQFI(native QFI)をマッピングする。
UE50及び5GCは、当該QoSフローが解放されるまで、当該QoSフローにマッピングされたQFIの情報を保持し続ける。このため、QFI値の使用範囲として、このように固有のQFI用の領域を確保しておくことによって、再度ハンドオーバが発生した場合などに、該当するPDUセッションが存在する間における特定のEBIとQFIとの対応関係を再利用できる。
(3.4.2)モデル2
本モデルでは、4Gから5Gへのハンドオーバ(遷移)時に、UE50及び5GC(SMF/PGW-C300など)が、事前に取り決められていたQFIとEBIとの対応付けを用いてハンドーオーバ後、使用されたQFI値(native QFIでもよい)が解放される。
具体的には、特定のEBIにマッピングされるQFIは、UE50が5Gから4Gへのハンドオーバし、その後5Gに復帰した場合、変更してもよい。本モデルでも、QFIの範囲として、このような固有のQFI用の領域を確保しておくことが好ましい。
なお、固有のQFI(native QFI)値は、UE50が5Gから4Gへのハンドオーバした場合には解放されるため、当該領域は、5GCにおいて生成されたPDUセッション用に再利用できる。
また、UE50が5Gから4Gへのハンドオーバする場合、当該QFIと対応付けられているEBIに基づいて、UE50は、利用すべきEPSベアラを判定できる。
(3.4.3)マッピングモデルに基づく動作例
図9は、上述したマッピングモデルに基づくUE50の動作例を示す。具体的には、図9は、主に、UE50が4Gから5Gへのハンドオーバを実行する場合におけるQFIとEBIとの対応付けの変化を示す。
図9において、EBI1〜5は、EPCで設定されるEPS Bearer IDの例を示し、QFI1〜5は、5GCで設定されるQoS Flow IDの例を示す。図9に示すように、4GにアタッチしているUE50は、PDNコネクションを設定し、当該PDNコネクションには、EBI1〜3が対応付けられている、つまり、3種類のEPSベアラが設定されている(ステップ1)。
その後、UE50は、RRCレイヤのメッセージなどをEPCと送受信する(以下同)ことによって5Gへのハンドオーバを実行し、PDUセッションを設定する(ステップ2〜4)。具体的には、UE50は、保持しているマッピング情報に基づいて、EBI1, 2に対応付けられているQFI1, 2を取得する。ここでは、EBI3については、リソース不足などのため、QFI3に対応するQoSフローは設定できず、ディアクティベートされる。
その後、5GCにおいて生成されたQoSフローに固有のQFI(native QFI)であるQFI4, 5が追加され、QFI4, 5にEBI4, 5がそれぞれ対応付けられる(ステップ5)。UE50は、追加されたQoSフローに基づいてPDUセッション内容を再設定する(ステップ6)。
その後、UE50は、4Gへのハンドオーバを実行する(ステップ7,8)。ここでは、EBI5については、リソース不足などのため、QFI1, 2, 4と、EBI1, 2, 4との対応付けのみに基づいて、PDNコネクションが設定される。このため、EBI5に対応するPDNコネクションは設定できず、ディアクティベートされる。
さらに、UE50は、再び5Gへのハンドオーバを実行する(ステップ9、10)。ここで、UE50は、マッピング情報に基づいて、或いはnative QFIとして、QFI4が何れかのEBIと対応すると判定してもよい。また、マッピング情報或いはnative QFIとして、QFI5が存在する場合、QFI5に対応するQoSフローは設定できず、ディアクティベートされる。
より具体的には、UE50は、上述したモデル1の場合、native QFIを用い、モデル2の場合、mapped QFIを用いることができる。また、ステップ10に示すように、UE50が5Gへのハンドオーバを実行しても、NAS(Non-Access Stratum)レイヤの消去は不要である。
この結果、UE50は、QFI1, 2, 4と、EBI1,2,4との対応付け(QFI4はnative)を保持する。
(4)作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、UE50及びSMF/PGW-C300は、システム間ハンドオーバに先立って、EPSベアラの種類と、QoSフローの種類とがマッピングされたマッピング情報を予め保持している。
UE50及びSMF/PGW-C300は、システム間ハンドオーバの際、当該マッピング情報を用いて、EPSベアラ(具体的には、EBI)とQoSフロー(具体的には、QFI)との対応付けを取得し、当該対応付けに基づいてシステム間ハンドオーバを実行する。
このため、従来のように、UE50がシステム間ハンドオーバを実行する都度、N1 SM Containerなどを用いてマッピング情報をUE50及び5GCを構成するノード(AMF200など)に通知する必要がない。これにより、必要なシグナリング量を抑制し得る。
UE50がシステム間ハンドオーバを実行する都度、マッピング情報をUE50に通知する方法は、単純だが、シグナリング量の増大、及びハンドオーバ時におけるマッピング情報の送受信に伴う遅延の原因となり得る。
一方、マッピング情報の更新が必要となる頻度は高くなく、マッピング情報の送信タイミングは、UE50がシステム間ハンドオーバを実行するタイミングとは直接関連しない。具体的には、特定種類のEPSベアラと、特定種類のQoSフローとの対応付け(定義)が必要になるのは、新たなサービスが規定された場合などに限定されている。
本実施形態では、このような点に着目し、システム間ハンドオーバを実行するタイミングに拘泥せずに、マッピング情報を予めUE50及びSMF/PGW-C300に保持させている。
さらに、本実施形態によれば、EPCから当該マッピング情報を含むN1 SM ContainerをHO commandを用いてUE50に通知するが必要がない。このため、4Gにおいて、マッピング情報を通知するための改修(機能追加)が不要となる。
また、本実施形態では、マッピング情報に含まれるQFIの範囲には、EBIとの対応付けのみに用いられる範囲が含まれてもよい。つまり、QFIの範囲(例えば、数値や特定の文字記号によって規定される範囲)には、対応付けの拡張を考慮して、所定の領域が予約されていてもよい。これにより、5GCにおいて生成されたQoSフローに固有のQFI(native QFI)、及び将来拡張に柔軟に対応し得る。
本実施形態では、システム間ハンドオーバを実行後、5GCと設定されたQoSフローが解放されるまで、取得したEPSベアラとQoSフローとの対応付けを保持してもよい。これにより、リソース不足で設定できなかったQoSフロー(またはEPSベアラ)を再設定する場合など、何らかの必要性が生じた場合でも、迅速に取得したEPSベアラとQoSフローとの対応付けを参照することができる。
(5)その他の実施形態
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
例えば、上述した実施形態では、SMF/PGW-C300がマッピング情報を生成し、保持していたが、マッピング情報は、5GCを構成する他のノード(例えば、AMF200)、或いはEPCを構成する他のノード(例えば、MME100)が、生成または保持の何れか一方または両方を行ってもよい。
上述した実施形態では、主に4Gから5Gへのシステム間ハンドオーバを例にして説明したが、本発明は、5Gから4Gへのシステム間ハンドオーバにも同様に適用し得る。
また、上述した実施形態の説明に用いたブロック構成図(図2,3)は、機能ブロックを示している。これらの機能ブロック(構成部)は、ハードウェア及び/またはソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び/または論理的に結合した1つの装置により実現されてもよいし、物理的及び/または論理的に分離した2つ以上の装置を直接的及び/または間接的に(例えば、有線及び/または無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
さらに、上述したUE50及びSMF/PGW-C300(当該装置)は、本発明の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図10は、当該装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図10に示すように、当該装置は、プロセッサ1001、メモリ1002、ストレージ1003、通信装置1004、入力装置1005、出力装置1006及びバス1007などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。
当該装置の各機能ブロック(図2,3参照)は、当該コンピュータ装置の何れかのハードウェア要素、または当該ハードウェア要素の組み合わせによって実現される。
プロセッサ1001は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ1001は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU)で構成されてもよい。
メモリ1002は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、RAM(Random Access Memory)などの少なくとも1つで構成されてもよい。メモリ1002は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ(主記憶装置)などと呼ばれてもよい。メモリ1002は、上述した実施形態に係る方法を実行可能なプログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。
ストレージ1003は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD-ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも1つで構成されてもよい。ストレージ1003は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ1002及び/またはストレージ1003を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
通信装置1004は、有線及び/または無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア(送受信デバイス)であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。
入力装置1005は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス(例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど)である。出力装置1006は、外部への出力を実施する出力デバイス(例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど)である。なお、入力装置1005及び出力装置1006は、一体となった構成(例えば、タッチパネル)であってもよい。
また、プロセッサ1001及びメモリ1002などの各装置は、情報を通信するためのバス1007で接続される。バス1007は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。
また、情報の通知は、上述した実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング(例えば、DCI(Downlink Control Information)、UCI(Uplink Control Information))、上位レイヤシグナリング(例えば、RRCシグナリング、MAC(Medium Access Control)シグナリング、報知情報(MIB(Master Information Block)、SIB(System Information Block))、その他の信号またはこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、RRCシグナリングは、RRCメッセージと呼ばれてもよく、例えば、RRC Connection Setupメッセージ、RRC Connection Reconfigurationメッセージなどであってもよい。
さらに、入出力された情報は、特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報は削除されてもよい。入力された情報は他の装置へ送信されてもよい。
上述した実施形態におけるシーケンス及びフローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。
また、上述した実施形態において、SMF/PGW-C300によって行われるとした特定動作は、他のネットワークノード(装置)によって行われることもある。また、複数の他のネットワークノードの組み合わせによってSMF/PGW-C300の機能が提供されても構わない。
なお、本明細書で説明した用語及び/または本明細書の理解に必要な用語については、同一のまたは類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、該当する記載がある場合、チャネル及び/またはシンボルは信号(シグナル)であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、「システム」及び「ネットワーク」という用語は、互換的に使用されてもよい。
さらに、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。
無線基地局25, 35(基地局)は、1つまたは複数(例えば、3つ)のセル(セクタとも呼ばれる)を収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム(例えば、屋内用の小型基地局RRH:Remote Radio Head)によって通信サービスを提供することもできる。
「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、及び/または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。
さらに、「基地局」「eNB」、「セル」、及び「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局(fixed station)、NodeB、eNodeB(eNB)、gNodeB(gNB)、アクセスポイント(access point)、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。
AMF200は、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
また、「含む(including)」、「含んでいる(comprising)」、及びそれらの変形の用語は、「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書或いは特許請求の範囲において使用されている用語「または(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。
本明細書で使用した「第1」、「第2」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量または順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、2つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第1及び第2の要素への参照は、2つの要素のみがそこで採用され得ること、または何らかの形で第1の要素が第2の要素に先行しなければならないことを意味しない。
本明細書の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、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の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上述したユーザ装置、無線通信システム及び無線通信方法によれば、既存の4Gの改修を回避しつつ、4Gと5Gとの間における迅速なハンドオーバを実現し得るため、有用である。
10 無線通信システム
20 E-UTRAN
25 無線基地局
30 5G RAN
35 無線基地局
40 DN
50 UE
51 無線通信部
53 コネクション設定部
55 セッション設定部
57 マッピング情報保持部
59 ハンドオーバ実行部
100 MME
150 SGW
200 AMF
300 SMF/PGW-C
310 コネクション制御部
320 セッション制御部
330 マッピング情報保持部
340 マッピング情報管理部
400 UPF/PGW-U
500 UDM
600 PCF/PCRF

Claims (5)

  1. 第1無線通信システムと、第2無線通信システムと間におけるハンドオーバを実行するユーザ装置であって、
    前記第1無線通信システムにおいて設定されるベアラの種類と、前記第2無線通信システムにおいて設定され、サービス品質に応じたフローの種類とが対応付けられた対応情報を保持する対応情報保持部と、
    前記対応情報を用いて、前記ユーザ装置が設定するベアラと、前記ユーザ装置が設定するフローとの対応付けを取得し、互いに対応付けられた前記ベアラと前記フローとの間においてハンドオーバを実行するハンドオーバ実行部と
    を備えるユーザ装置。
  2. 前記対応情報保持部は、前記ベアラの種類を識別するベアラ識別子と、前記フローを識別するフロー識別子と対応付けられた前記対応情報を保持し、
    前記フロー識別子の範囲には、前記ベアラ識別子との対応付けのみに用いられる範囲が含まれる請求項1に記載のユーザ装置。
  3. 前記ハンドオーバ実行部は、前記ハンドオーバを実行後、前記フローが解放されるまで、前記対応付けを保持する請求項1に記載のユーザ装置。
  4. 第1無線通信システムと、第2無線通信システムとを含む無線通信システムであって、
    前記第1無線通信システムにおいて設定されるベアラの種類と、前記第2無線通信システムにおいて設定され、サービス品質に応じたフローの種類とが対応付けられた対応情報を保持する対応情報保持部と、
    前記第1無線通信システムと、前記第2無線通信システムとの間におけるハンドオーバを実行するユーザ装置に前記対応情報を送信する対応情報管理部と
    を備える無線通信システム。
  5. 第1無線通信システムと、第2無線通信システムとを含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    ユーザ装置が、前記第1無線通信システムにおいて設定されるベアラの種類と、前記第2無線通信システムにおいて設定され、サービス品質に応じたフローの種類とが対応付けられた対応情報を保持するステップと、
    前記ユーザ装置が、前記対応情報を用いて、互いに対応付けられた前記ベアラと前記フローとの間においてハンドオーバを実行するステップと
    を含む無線通信方法。
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