JP4827945B2 - 無線アクセスベアラマネージャ(rabm)およびパケットデータコンバージェンスプロトコル(pdcp)プロセスの実装のためのアーキテクチャ - Google Patents

無線アクセスベアラマネージャ(rabm)およびパケットデータコンバージェンスプロトコル(pdcp)プロセスの実装のためのアーキテクチャ Download PDF

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Description

本発明は、ワイヤレス通信システムのための複数の方法および装置に関し、具体的には複数の無線アクセスベアラマネージャ(RABMs)およびパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP)プロセス群を実装する複数のワイヤレス送受信ユニット(WTRUs)に関する。
ワイヤレス通信システム群は周知の技術である。ワイヤレスシステム群に関する世界的規模の接続性を提供するために、複数の標準が開発され、現在実装されている。現在広範囲に渡って使用されている標準の一つは、モバイルテレコミュニケーション用グローバルシステム(GSM)として知られている。これはいわゆる第2世代モバイル無線システム標準(2G)として検討されており、その改訂版(2.5G)が続いた。汎用パケット無線サービス(GPRS)およびEDGE(Enhanced Data Rates For GSM Evolution)は2.5G技術の例で、複数の2G GSMネットワーク上に比較的高速のデータサービスを提供する。これら標準のそれぞれ一つは、その先行標準の上に追加の機能と強化を加えて改良することを追求した。1998年1月に、欧州電気通信標準化機構の特別モバイルグループ(ETSI SMG)は、ユニバーサルモバイルコミュニケーションシステム(UMTS)と呼ばれる第3世代無線システムのための無線アクセス計画に関し同意した。UMTS標準の実装を促進するため、1998年12月に第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)が結成された。3GPPは、共通第3世代モバイル無線標準への取り組みを継続する。
現在の3GPP仕様に準拠する典型的UMTSシステムアーキテクチャを図1に示す。UMTSネットワークアーキテクチャは、現在、公に入手することの出来る3GPP仕様文書に詳細に定義されているIuとして知られるインターフェイスを介してUMTS地上無線アクセスネットワーク(UTRAN)に相互接続されるコアネットワーク(CN)を含む。UTRANはUuとして知られる無線インターフェイスを介し、3GPPにおいて複数のユーザ機器(UEs)としても知られる複数のワイヤレス送/受信ユニット(WTRUs)を通して、複数のユーザに複数のワイヤレス通信サービスを提供するよう構成されている。UTRANは、1つまたは複数の無線ネットワークコントローラ(RNCs)および、3GPPにおいてはノードBとして知られる基地局を有するが、これは、WTRUsを用いるワイヤレス通信のために、地理的な受信可能範囲を集合的に提供する。1つまたは複数のノードBは、3GPPにおいてIubとして知られるインターフェイスを介して各RNCに接続される。UTRANは、異なるRNCsに接続される複数のノードBのグループ数個を有することがある。図1の例には、グループ二つのみが示されている。UTRANの中に、2つ以上のRNCを設ける場合は、RNC相互通信は、Iurインターフェイスを介して実行され、3GPP仕様にも定義される。
ネットワークコンポーネントの外部の通信は、ユーザレベルではUuインターフェイスを介して複数のノードBが、また、ネットワークレベルでは外部のシステムに対する各種CN接続を介してCNが実行する。
一般的に、複数のノードBのような基地局の主要な機能は、基地局のネットワークとWTRUsとの間に無線接続を提供することである。典型的に、基地局は共通チャネル信号を発信して、接続されていないWTRUが基地局のタイミングと同期することができるようにする。3GPPにおいては、ノードBがWTRUsとの物理的な無線接続を設ける。ノードBは、自らがUuインターフェイスを越えて送信する複数の無線信号を制御するRNCから、Iubインターフェイスを越えて、信号を受信する。
CNは、情報の経路を正しい宛先に対して定めることに対して責任を持つ。例えば、CNは、複数のノードBのうち一つを介してUMTSが受信するWTRUから公共交換電話ネットワーク(PSTN)までの音声トラフィックの経路、またはインターネット(簡略化のため不図示)に向かうパケットデータの経路を定める。3GPPにおいて、CNは6つの主要コンポーネント群、すなわち、1)汎用パケット無線サービス(GPRS)サポートノード(SGSN)のサービス、2)ゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)、3)境界ゲートウェイ、4)ビジターロケーションレジスタ(VLR)、5)モバイルサービス交換センター、および6)ゲートウェイモバイルサービス交換センターを有する。GRPSサポートノード(SGSN)のサービスは、インターネットのような、パケット交換(PS)ドメインに対するアクセスを提供する。ゲートウェイGPRSサポートノード(GGSN)は、他のネットワーク群に接続するためのゲートウェイノードである。他のオペレータのネットワークまたはインターネットに向かうデータトラフィックはすべてGGSNを通過する。境界ゲートウェイは、ファイアウォールの働きをして、ネットワーク外側の侵入者によるネットワーク領域内加入者に対する攻撃を防ぐ。ビジターロケーションレジスタ(VLR)は、サービスの提供に必要な加入者データに関する現在サービス中のネットワーク群の「コピー」である。この情報は、最初、モバイル加入者を管理するデータベースから供給される。モバイルサービス交換センターは、UMTS端末からネットワークへの「回路交換」接続を担当する。ゲートウェイモバイルサービス交換センターは、複数の加入者の現在位置に基づいて、必要な経路決定機能を実装する。ゲートウェイモバイルサービス交換センターは、外部ネットワーク群からも加入者から接続要求を受信および管理する。
RNCsは、一般的にUTRANの内部機能群を制御する。RNCsはまた、ノードBとのIubインターフェイス接続を介するローカルコンポーネントと、CNと外部システムとの間の接続を介する外部サービスコンポーネントを有する通信、例えば、国内UMTSにある携帯電話から行う国際電話のための仲介サービス群も提供する。
典型的に、RNCは複数の基地局を監視し、複数のノードBがサービスするワイヤレスサービス受信可能範囲の地理的領域内の無線リソースを管理し、Uuインターフェイスのための物理的な無線リソースを制御する。3GPPにおいては、RNCのIuインターフェイスは、CNに対し2つの接続を提供する。1つは、パケット交換(PS)ドメインに対して、もう1つは回路交換ドメインに対してである。RNCsの他の重要な機能群は、機密保持および完全性の保護を含む。
第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)の時間分割デュプレックス(TDD)および周波数分割デュプレックス(FDD)システムのような通信システムにおいては、変動レートデータの多数共有および専用チャンネルを、送信のため結合する。このようなシステムのための背景仕様データを公に入手することができ、開発され続ける。
複数の無線アクセスベアラマネージャ(RABMs)およびパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP)プロセスは、3GPPシステムのためものとして知られている。本発明は、これらの機能群を単一コンポーネントに結合させることが、特にモバイルWTRUsのためには望ましいことを認識する。
本発明は、無線アクセスベアラマネージャ(RABM)およびパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP)プロセス群を、ワイヤレス送受信ユニット(WTRUs)のため結合させるコンポーネント、特に、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム(UMTS)ワイヤレス通信システムにおいてUEとも言われるモバイルWTRUsのため有用なコンポーネント、を提供する。
WTRUは、パケット交換(PS)データを複数の無線アクセスベアラ(RABs)上で搬送するインターネットプロトコルリレー(IPR)、PDPコンテキストを介してRABsを制御するセッションマネージャ(SM)、WTRUのためRABとRBの割当を制御する無線リソースコントローラ(RRC)、およびPSデータを複数の無線ベアラ(RBs)上で搬送する無線リンクコントローラ(RLC)を有するのが好適である。RLCとIPRとの間のワイヤレス通信PSデータフローを制御し、PSデータの処理および各RABの制御がPSデータの処理および単一RBの制御に関連付けられるように、SMおよびRRCのインターフェイス制御を提供するよう構成された複合RABM/PDCPユニットが提供される。
他の目的および利点は、本発明の目下の好適な実施例に関する以下の記述に基づいて、当業者には明らかになるであろう。
略語表
Figure 0004827945
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従来のUMTSネットワークのシステムアーキテクチャの概要を示す図である。 複合URABM_UPDCPとUEの概略図である。 URABM_UDPCPと他のサブレイヤとの間のインターフェイスの概略図である。
全体で類似数字は類似要素を表す図面を参照して、本発明を記述する。基地局、ワイヤレス送/受信ユニット(WTRU)およびモバイルユニットという用語は、その一般的な意味で使用される。本明細書で使用するとき、用語基地局は、基地局、ノードB、サイトコントローラ、アクセスポイント、または、ワイヤレス環境における他のインターフェイス装置であって、基地局が関連付けられるネットワークへのワイヤレスアクセスをWTRUsに提供するインターフェイス装置を含むが、これに限定されるものではない。
本明細書で使用するとき、用語WTRUは、ユーザ機器(UE)、モバイル局、固定またはモバイル加入者ユニット、ポケットベル、またはワイヤレス環境において動作可能な他のすべてのタイプの装置を含むが、これに限定されるものではない。WTRUsは、電話、テレビ電話、および複数のネットワーク接続を有するインターネット電話のような個人用通信装置を含む。加えて、WTRUsは、同様のネットワーク能力を有するワイヤレスモデモ付きの複数のPDAおよび複数のノートパソコンのような、携帯可能な個人用計算装置を含む。携帯可能または別途に位置を変更できるWTRUsは、モバイルユニットと呼ばれる。
本発明は、モバイルユニット、すなわち、モバイルWTRUsと併せて使用するとき、特に有用である。例えば、本発明は、図1に示す従来のUTMSシステムのUEsにおいて実装することができる。
図2を参照すると、本発明の指導に従って、WTRUの中に複合UE無線アクセスベアラマネージャ(URABM)/UEパケットデータコンバージェンスプロトコル(URABM/UPDCP)コンポーネント12を有するWTRU10が示されている。図2に示されている複合URABM/UPDCPプロセッサ12は、非アクセス階層(NAS)とアクセス階層(AS)コンポーネント群を橋渡しし、1つのネットワークサービスアクセスポイント識別子(NSAPI)は1つの無線アクセスベアラ(RAB)にマップされるという事実に基づき、URABMとUPDCPの機能群を、1つの無線ベアラ(RB)のみを含む1つのコンポーネントに集約するよう構成されるのが好適である。パケットデータプロトコル(PDP)コンテキストを設定するため、NASコンポーネント群11のセッションマネージャ(SM)14に対する制御インターフェイス12aを用いて、UE10のUMTS AS区画34またはGSM/GPRS AS区画30を介するUEとのネットワーク通信のため、パケット交換(PS)データサービスを設定する。
UE10は、図2に示すように、その中のUE無線リンク制御(URLC)18を介して、インターネットプロトコルリレー(IPR)16、複合URABM/UPDCPプロセッサ12およびUMTS AS 34を介してUMTSドメインのためのPSデータサービスを提供するよう構成されている。UMTS AS34の内部において、URLC18は、UEブロードキャスト/マルチキャスト制御(UBMC)20およびUEメディアアクセス制御(UMAC)22とのデータインターフェイス群も有し、後者は、UE10のUMTS物理層(PHY)コンポーネント群24とのデータインターフェイスを有する。UE10は、図2の左側に示すように、第2のIPR26、サブネットワーク依存コンバージェンスプロトコル(SNDCP)プロセッサ28、GSM/GPRS AS30、およびUE10のGSM/GPRS物理層(PHY)コンポーネント群32を介して、GPRSドメインのためのPSデータサービスを提供するよう構成されている。
URABM/UPDCP12は、無線アクセスベアラコントローラ(RABC)および(複数の)RABを含む。RABCはURABMのコントローラであり、(複数の)RABはIPR16に対して提供されるURABMサービスである。URABMは、QoSの強化およびデータを待ち行列に入れることと転送することをアップリンク方向におけるUPDCPセグメントに対し提供する。UPDCPは、URABMからのデータをフォーマットし、フォーマットされたデータをURLC18に対し転送する。これは次いでUMAC22および物理メディアへの送信のためPHYコンポーネント群24に対して転送される。SM14は、PDPコンテキスト起動手順を開始する時期をURAB/UPDCP12に対し指示するよう構成されている。SM14は、URRC17からのRB設定指示を待つ。URABM/UPDCCP12が設定指示を受信すると、リソースを割当ててデータを送信するデータ面内にマッピングを保持する。
URABM/UPDCP12のUPDCPセグメントは、コントローラおよび(複数の)RBを含む。(複数の)RBは、URABMに対し提供するUPDCPサービス群であって、URLC18のヘッダ圧縮およびPDPユーザデータサービス群の転送を含む。複合URAMB/UPDCP12は、各RABが1つのRBのみを含むことを認識することにより、RBsおよびRABsのため制御を1つのプロセスとして実装する。
この複合プロセスの中には、論理的に二つのコントローラ(RABCとPDCPC)がある。これら双方が外部コマンド信号を受信する。UPDCPC12cはURRC17からコマンド信号を受信し、RABC12a/bはSM14およびGMM15からコマンド信号を受信するが、2つのコントローラは合同して、基本的にIPスタックを(IPR16を介して)複数の3G UMTS特定無線ベアラおよび複数のチャネル(UPDCP12およびURLC18および下流)に接続するデータパスのランタイムモードを判定する同一のRABM/PDCP12状態マシンを動作させる。例えば、UEがパケットデータ呼出を開始すると、SM14が、RABMSM_ACTIVATE_IND信号を用い、12aを介してプロセスに通知する。この信号は、URABM/UPDCP12状態を、IDLEから、複数の無線チャネルの確立を待つWAIT_ESTにする。続いて、URRC17がRABおよびRB情報を有するCPDCP_CONFIG_REQコマンドを用いてプロセスに(12cを介して)信号を送ると、状態はRAB_ESTに進み、2つのデータパス(RABおよびRBを有するPDPコンテキスト)のための内部スイッチが閉じられる。この状態においてのみ、アップリンクおよびダウンリンクのデータトラフィックが流れ、IPヘッダ圧縮のようなデータ処理を実行することができる。
GMM15は、パケット交換ネットワークにおける携帯電話移動管理のための(NAS11における)プロトコルエンティティである。URABM/UPDCP12プロセスは、PSデータパス(PDPコンテキスト)の下でサポートしているRAB/RBの再確立のため、それを橋渡し(interface)する。一定の環境下では、パケットモードにおけるトラフィック量が比較的少ないため、ネットワークが無線ベアラ/チャネル(RAB/RB)を一時的に放棄することがあるが、上流のデータパスコンテキスト(PDPコンテキスト/NSAPI)は損なわれない。携帯電話が伝達するパケットデータを有しており、サポートしているRAB/RBがないことを(状態マシンを介して)URABM/UPDCP12が発見すると、GMM15が、PDPコンテキストおよびNSAPIの代理として、RAB/RBを要求する信号を(12bを介して)ネットワークから受ける。GMM15は後に、URABM/UPDCP12に対し再確立の結果について信号を送り返す。
上記の場合において、GMM15が上流データパスに対し援助する間に、URRC17が、PHY24までのすべての特定無線パラメータを含めて、URABM/UPDCPおよび下流からAS34層すべてまで、複数の無線ベアラ/複数のチャネルを構成することを担当する。URRC17は、複数の構成コマンドおよび複数のパラメータを、そのネットワークピアから受信する。URABM/UPDCP12に対し、URRC17は、PDPコンテキストとRAB/RBとの間のマッピング(2つ以上のPSパスの場合)のような詳細、ならびに再配置情報および/または複数のIPヘッダ圧縮パラメータのような他の詳細をもたらす。
図3は、複合URABM/UPDCP12、および他のサブレイヤに対するそのインターフェイスをさらに詳細に示す。サブレイヤは、図3の右側のPS―制御―パス35と、図3の左側のPS―データ―パス35とに組分けされる。
複合URABM/UPDCP12において実装されたRABC/UPDCPコントローラに対する制御インターフェイスは、図2にも示されている、SM14、GPRSモビリティ管理(GMM)コンポーネント15およびUE無線リソース制御(URRC)17と橋渡し(interface)を行う複数の制御を含む。これらは、SM14とのRABM SM制御インターフェイス12a、GMM15とのGMM RABM制御インターフェイス12b、URRC17とのRABM ASおよびCPDCP制御インターフェイス12cを含む。複合URABM/UPDCP12のためのデータインターフェイスは、IPR16とURLC18との間を伸びる。さらに具体的には、RABsの作成、改変および解放は、制御ライン12を介してSMに提供される。
複合URABM/UPDCPモジュール12は、図3に示されているように、UMTSアクセス階層(AS)ドメイン34の一部として構成されてもよい。複合URABM/UPDCPモジュール12は、静的で立ち上げ時に最初に作成される1つのプロセスにおいて実装されるのが好適である。
このURABM/UPDCPが静的であるとは、UE電源投入段階において、オペレーティングシステムの中で何よりも走行中タスクとして、作成されることを意味する。このエンティティは次いで、RABCとPDCPCの機能群を制御し、SM、GMM、およびURRCに対する複数の信号パスを維持する。このプロセスは、システムの動作におけるいかなる時点でも終了することはなく、携帯電話が回線交換モードでのみ走っている場合でも動作を維持する。
図2および3のURABM/UPDCPコンポーネント12は、特定用途向け集積回路(ASIC)のような、単一の集積回路上で実装されるのが好適である。しかしながら、図2及び3に示されているその他のコンポーネント群も、複数の分離集積回路を用いることはできるが、複合URABM/UPDCPコンポーネントを有するASIC上で容易に実装できる。
本発明に相反しないその他の変形および改変を、当業者は認識するであろう。本発明の特徴および要素を、特定の組合せにおける好適な実施例において記述したが、各特徴または要素は、単独で(好適な実施例の他の特徴および要素を欠いて)、または本発明の他の特徴および要素を伴うかもしくは欠く各種の組合せで用いることができる。

Claims (5)

  1. パケット交換(PS)データを転送するように構成されたインターネットプロトコルリレー(IPR)と、
    無線アクセスベアラ(RABs)を管理するように構成されたセッションマネージャ(SM)コンポーネントと
    ワイヤレス送受信ユニット(WTRU)の移動性をサポートするように構成されたモビリティ管理(MM)コンポーネントと、
    無線ベアラ(RBs)およびチャネルを構成するユーザ無線リソースコントローラ(URRC)と、
    前記RBs上の前記PSを転送するように構成されたユーザ無線リンク制御(URLC)とのインタフェースと、
    前記IPRへまたは前記IPRから前記PSデータを転送するために、前記RABsと前記RBsの両方について、前記SMコンポーネント、前記MMコンポーネントおよび前記RRCの制御を、前記SMからのコマンドに応じて、実施するように構成された、複合されたユーザ機器無線アクセスベアラマネージャおよびユーザ機器パケットデータコンバージェンスプロトコル(URABM/UPDCP)コンポーネントと、
    を備えたことを特徴とするワイヤレス送受信ユニット(WTRU)。
  2. 前記WTRUは、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム(UMTS)に使用するためのユーザ機器(UE)として構成されていることを特徴とする請求項1に記載のWTRU。
  3. オペレーティングシステムを更に備え、前記URABM/UPDCPは、前記オペレーティングシステム内の走行中プロセスとしてWYRU電源投入段階において作成されることを特徴とする請求項に記載のWTRU。
  4. 前記URABM/UPDCPは、ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム(UMTS)アクセス階層(AS)ドメインの一部として構成されたことを特徴とする請求項1に記載のWTRU。
  5. 前記複合されたURABM/UPDCPコンポーネントは、前記URLCと前記IPR間の通信を制御し、かつ前記SMコンポーネントと前記URRC間の通信を制御することを特徴とする請求項1に記載のWTRU。
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