JP6139801B2 - 制御プレーンを担当するネットワークノードを再選択する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、移動通信に関する。
移動通信システムの技術規格を制定する3GPPでは、第4世代移動通信と関連した多様なフォーラム及び新しい技術に対応するために、2004年末から3GPP技術の性能を最適化させて向上させようとする努力の一環としてLTE/SAE(Long Term Evolution/System Architecture Evolution)技術に対する研究を始めた。
3GPP SA WG2を中心に進行されたSAEは、3GPP TSG RANのLTE作業と並行してネットワークの構造を決定し、異機種ネットワーク間の移動性をサポートすることを目的とするネットワーク技術に対する研究であって、最近の3GPPの重要な標準化問題のうちの一つである。これは3GPPシステムをIPベースの多様な無線接続技術をサポートするシステムに発展させるための作業であって、より向上したデータ送信能力で送信遅延を最小化する、最適化されたパケットベースのシステムを目標にして作業が進行されてきた。
3GPP SA WG2で定義したEPS(Evolved Packet System)上位水準参照モデル(reference model)は、非ローミングケース(non−roaming case)及び多様なシナリオのローミングケース(roaming case)を含んでおり、詳細内容は、3GPP標準文書TS23.401とTS23.402で参照することができる。図1のネットワーク構造図は、これを簡略に再構成したものである。
図1は、進化した移動通信ネットワークの構造図である。
図示されているように、EPC(Evolved Packet Core)にE−UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)が連結されている。前記E−UTRANは、3GPPリリース8以後で定義される無線アクセスネットワークであって、第4世代、即ち、LTEネットワークとも呼ばれる。したがって、LTE以前、即ち、第3世代無線アクセスネットワークは、UTRANである。
前記E−UTRANは、UE(User Equipment)に制御プレーン(control plane)とユーザプレーン(user plane)を提供する基地局(または、eNodeB)20を含む。基地局(または、eNodeB)20は、X2インターフェースを介して互いに連結されることができる。
前記UEと基地局(または、eNodeB)20との間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の階層は、通信システムで広く知られた開放型システム間相互接続(Open System Interconnection;OSI)参照モデルの下位3階層に基づいてL1(第1層)、L2(第2層)、L3(第3層)に区分されることができ、このうち、第1層に属する物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を利用した情報転送サービス(Information Transfer Service)を提供し、第3層に位置するRRC(Radio Resource Control)層は、UEとネットワークとの間で無線リソースを制御する役割を遂行する。そのために、RRC層は、UEと基地局との間でRRCメッセージを交換する。
一方、EPCは、多様な構成要素を含むことができ、図1にはそのうち一部に該当する、MME(Mobility Management Entity)51、S−GW(Serving Gateway)52、PDNGW(Packet Data Network Gateway)53、ホーム加入者サーバ(HSS;home subscriber server)54を示す。
前記基地局(または、eNodeB)20は、S1インターフェースを介してEPCのMME(Mobility Management Entity)51と連結され、そしてS1−Uを介してS−GW(Serving Gateway)52と連結される。
S−GW52は、無線アクセスネットワーク(RAN)とコアネットワークとの間の境界点として動作し、eNodeB22とPDN GW53との間のデータ経路を維持する機能を果たす要素である。また、端末(または、User Equipment:UE)がeNodeB22によりサービング(serving)される領域にわたって移動する場合、S−GW52は、ローカル移動性アンカーポイント(anchor point)の役割をする。即ち、E−UTRAN(3GPPリリース8以後で定義されるEvolved−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network)内での移動性のために、S−GW52を介してパケットがルーティングされることができる。また、S−GW52は、他の3GPPネットワーク(3GPPリリース8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(または、P−GW)53は、パケットデータネットワークに向かうデータインターフェースの終端点(termination point)に該当する。PDN GW53は、ポリシー強制機能(policy enforcement features)、パケットフィルタリング(packet filtering)、課金サポート(charging support)など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ネットワーク(例えば、I−WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)のような信頼されないネットワーク、CDMA(Code Division Multiple Access)ネットワークやWiMaxのような信頼されるネットワーク)との移動性管理のためのアンカーポイントの役割をすることができる。
図1のネットワーク構造の例示は、S−GW52とPDN GW53が別途のゲートウェイで構成されるものを示すが、二つのゲートウェイが単一ゲートウェイ構成オプション(Single Gateway Configuration Option)によって実現されることもできる。
MME51は、UE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当、トラッキング(tracking)、ページング(paging)、ローミング(roaming)及びハンドオーバなどをサポートするためのシグナリング及び制御機能を遂行する要素である。MME51は、加入者及びセッション管理に関連した制御プレーン(control plane)機能を制御する。MME51は、数多くのeNodeB22を管理し、他の2G/3Gネットワークに対するハンドオーバ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実行する。また、MME51は、セキュリティ過程(Security Procedures)、端末−対−ネットワークセッションハンドリング(Terminal−to−network Session Handling)、アイドル端末位置決定管理(Idle Terminal Location Management)などの機能を遂行する。
一方、最近、高速データトラフィックは、非常に急激に増加している。このようなトラフィックの増加に対処するために、UEのトラフィックをWLAN(Wi−Fi)にオフロード(offloading)させるための技術が紹介されている。
P−GW53及びHSS54は、AAA(access authentication authorization)サーバ56と連結される。P−GW53及びAAAサーバ56は、e−PDG(evolved packet data gateway)57と連結されることができる。前記ePDG57は、信頼されない非3GPPネットワーク(例えば、WLANまたはWi−Fi等)に対するセキュリティノードとしての役割をする。前記ePDG57は、WAG(WLAN access gateway)58と連結されることができる。WAG58は、Wi−FiシステムでP−GWの役割を担当することができる。
図1を参照して説明したように、IP能力を有する端末(または、UE)は、3GPPアクセスはもちろん非3GPPアクセスに基づいても、EPC内の多様な要素を経由して事業者(即ち、オペレータ(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は、多様なレ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の異なる機能エンティティ(functional entity)に存在する2個の機能を連結する概念的なリンクをレファレンスポイント(reference point)と定義する。以下の表1は、図1に示すレファレンスポイントを整理したものである。表1の例示の他にもネットワーク構造によって多様なレファレンスポイントが存在できる。
図2は、一般的なE−UTRANと一般的なEPCのアーキテクチャを示す例示図である。
図示されたように、eNodeB20は、RRC接続が活性化されている中、ゲートウェイへのルーティング、ページングメッセージのスケジューリング及び送信、ブロードキャストチャネル(BCH)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でのリソースのUEへの動的割当、eNodeB20の測定のための設定及び提供、無線ベアラ制御、無線許可制御(radio admission control)、そして、接続移動性制御などのための機能を遂行することができる。EPC内では、ページング発生、LTE_IDLE状態管理、ユーザプレーンの暗号化、EPSベアラ制御、NASシグナリングの暗号化及び完全性保護機能を遂行することができる。
図3は、UEとeNodeBとの間の制御プレーンでの無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の構造を示す例示図であり、図4は、端末と基地局との間のユーザプレーンでの無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の構造を示す他の例示図である。
前記無線インターフェースプロトコルは、3GPP無線アクセスネットワーク規格を基盤とする。前記無線インターフェースプロトコルは、水平的には物理層(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送信のためのユーザプレーン(User Plane)と、制御信号(Signaling)伝達のための制御プレーン(Control Plane)とに区分される。
前記プロトコル階層は、通信システムで広く知られた開放型システム間相互接続(Open System Interconnection;OSI)基準モデルの下位3階層に基づいてL1(第1層)、L2(第2層)、L3(第3層)に区分されることができる。
以下、前記図3に示す制御プレーンでの無線プロトコルと図4に示すユーザプレーンでの無線プロトコルの各階層を説明する。
第1層である物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を利用して情報転送サービス(Information Transfer Service)を提供する。前記物理層は、上位にある媒体アクセス制御(Medium Access Control)層とはトランスポートチャネル(Transport Channel)を介して連結されており、前記トランスポートチャネルを介して媒体アクセス制御層と物理層との間でデータが伝達される。そして、互いに異なる物理層間、即ち、送信側と受信側の物理層間は、物理チャネルを介してデータが伝達される。
物理チャネル(Physical Channel)は、時間軸上にある複数個のサブフレームと、周波数軸上にある複数個のサブキャリア(Sub−carrier)とで構成される。ここで、一つのサブフレーム(Sub−frame)は、時間軸上に複数のシンボル(Symbol)と複数のサブキャリアとで構成される。一つのサブフレームは、複数のリソースブロック(Resource Block)で構成され、一つのリソースブロックは、複数のシンボル(Symbol)と複数のサブキャリアとで構成される。データが送信される単位時間であるTTI(Transmission Time Interval)は、1個のサブフレームに該当する1msである。
前記送信側と受信側の物理層に存在する物理チャネルは、3GPP LTEによると、データチャネルであるPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)及びPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)と、制御チャネルであるPDCCH(Physical Downlink Control Channel)、PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator Channel)及びPUCCH(Physical Uplink Control Channel)と、に分けられる。
サブフレームの1番目のOFDMシンボルで送信されるPCFICHは、サブフレーム内で制御チャネルの送信に使われるOFDMシンボルの数(即ち、制御領域の大きさ)に対するCFI(control format indicator)を伝送する。無線機器は、まず、PCFICH上でCFIを受信した後、PDCCHをモニタリングする。
PDCCHと違って、PCFICHは、ブラインドデコーディングを使用せずに、サブフレームの固定されたPCFICHリソースを介して送信される。
PHICHは、UL HARQ(hybrid automatic repeat request)のためのACK(positive−acknowledgement)/NACK(negative−acknowledgement)信号を伝送する。無線機器により送信されるPUSCH上のUL(uplink)データに対するACK/NACK信号は、PHICH上に送信される。
PBCH(Physical Broadcast Channel)は、無線フレームの1番目のサブフレームの第2のスロットの前方部の4個のOFDMシンボルで送信される。PBCHは、無線機器が基地局と通信するときに必須なシステム情報を伝送し、PBCHを介して送信されるシステム情報をMIB(master information block)という。これと比較して、PDCCHにより指示されPDSCH上に送信されるシステム情報をSIB(system information block)という。
PDCCHは、DL−SCH(downlink−shared channel)のリソース割当及び送信フォーマット、UL−SCH(uplink shared channel)のリソース割当情報、PCH上のページング情報、DL−SCH上のシステム情報、PDSCH上に送信されるランダムアクセス応答のような上位層制御メッセージのリソース割当、任意のUEグループ内の個別UEに対する送信パワー制御命令のセット及びVoIP(voice over internet protocol)の活性化などを伝送することができる。複数のPDCCHが制御領域内で送信されることができ、端末は、複数のPDCCHをモニタリングすることができる。PDCCHは、一つまたは複数個の連続的なCCE(control channel elements)のアグリゲーション(aggregation)上に送信される。CCEは、無線チャネルの状態による符号化率をPDCCHに提供するために使われる論理的割当単位である。CCEは、複数のリソース要素グループ(resource element group)に対応される。CCEの数とCCEにより提供される符号化率の関係によってPDCCHのフォーマット及び可能なPDCCHのビット数が決定される。
PDCCHを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報(downlink control information、DCI)という。DCIは、PDSCHのリソース割当(これをDLグラント(downlink grant)ともいう)、PUSCHのリソース割当(これをULグラント(uplink grant)ともいう)、任意のUEグループ内の個別UEに対する送信パワー制御命令のセット及び/またはVoIP(Voice over Internet Protocol)の活性化を含むことができる。
第2層にはさまざまな層が存在する。まず、媒体アクセス制御(Medium Access Control;MAC)層は、多様な論理チャネル(Logical Channel)を多様なトランスポートチャネルにマッピングさせる役割をし、また、複数の論理チャネルを一つのトランスポートチャネルにマッピングさせる論理チャネル多重化(Multiplexing)の役割を遂行する。MAC層は、上位層であるRLC層とは論理チャネル(Logical Channel)を介して接続されており、論理チャネルは、大きくは、送信される情報の種類によって、制御プレーン(Control Plane)の情報を送信する制御チャネル(Control Channel)と、ユーザプレーン(User Plane)の情報を送信するトラフィックチャネル(Traffic Channel)と、に分けられる。
第2層の無線リンク制御(Radio Link Control;RLC)層は、上位層から受信したデータを分割(Segmentation)及び連結(Concatenation)して下位層による無線区間へのデータの送信に適合するようにデータの大きさを調節する役割を遂行する。また、各々の無線ベアラ(Radio Bearer;RB)が要求する多様なQoSを保証可能にするために、TM(Transparent Mode、透過モード)、UM(Un−acknowledged Mode、非確認モード)、及びAM(Acknowledged Mode、確認モード)の三つの動作モードを提供している。特に、AM RLCは、信頼性のあるデータ送信のために、自動反復及び要求(Automatic Repeat and Request;ARQ)機能を介した再送信機能を遂行している。
第2層のパケットデータ収束(Packet Data Convergence Protocol;PDCP)層は、IPv4やIPv6のようなIPパケットの送信時、帯域幅が小さい無線区間で効率的に送信するために相対的に大きさが大きくて不要な制御情報を含んでいるIPパケットヘッダサイズを減らすヘッダ圧縮(Header Compression)機能を遂行する。これはデータのヘッダ(Header)部分で必ず必要な情報のみを送信するようにすることで、無線区間の送信効率を増加させる役割をする。また、LTEシステムでは、PDCP層がセキュリティ(Security)機能も実行し、これは第3者のデータ盗聴を防止する暗号化(Ciphering)と第3者のデータ操作を防止する完全性保護(Integrity protection)とで構成される。
第3層の最も上部に位置した無線リソース制御(Radio Resource Control;以下、RRCと略称する)層は、制御プレーンでのみ定義され、無線ベアラ(Radio Bearer;RBと略称する)の設定(Configuration)、再設定(Re−configuration)及び解除(Release)と関連して論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルの制御を担当する。このとき、RBは、端末とE−UTRANとの間のデータ伝達のために、第2層により提供されるサービスを意味する。
前記端末のRRCと無線ネットワークのRRC層との間にRRC接続(RRC connection)がある場合、端末は、RRC接続状態(Connected Mode)になり、そうでない場合、RRCアイドル状態(Idle Mode)になる。
以下、端末のRRC状態(RRC state)とRRC接続方法について説明する。RRC状態とは、端末のRRCがE−UTRANのRRCと論理的接続(logical connection)されているかどうかを意味し、接続されている場合はRRC_CONNECTED状態(state)といい、接続されていない場合はRRC_IDLE状態という。RRC_CONNECTED状態の端末は、RRC接続が存在するため、E−UTRANは、該当端末の存在をセル単位で把握することができ、したがって、端末を効果的に制御することができる。それに対し、RRC_IDLE状態の端末は、E−UTRANが端末の存在を把握することはできず、セルより大きい地域単位であるTA(Tracking Area)単位にコアネットワークが管理する。即ち、RRC_IDLE状態の端末は、セルに比べて大きい地域単位に該当端末の存在可否のみが把握され、音声やデータのような通常の移動通信サービスを受けるためには、該当端末がRRC_CONNECTED状態に移動しなければならない。各TAは、TAI(Tracking area identity)を介して区分される。端末は、セルでブロードキャスティング(broadcasting)される情報であるTAC(Tracking area code)を介してTAIを構成することができる。
ユーザが端末の電源を最初にオンした時、端末は、まず、適切なセルを探索した後、該当セルでRRC接続を確立し、コアネットワークに端末の情報を登録する。この後、端末は、RRC_IDLE状態にとどまる。RRC_IDLE状態にとどまる端末は、必要によって、セルを(再)選択し、システム情報(System information)やページング情報を確認する。これをセルにキャンプオン(Camp on)するという。RRC_IDLE状態にとどまっていた端末は、RRC接続を確立する必要がある時はじめてRRC接続過程(RRC connection procedure)を介してE−UTRANのRRCとRRC接続を確立し、RRC_CONNECTED状態に移動する。RRC_IDLE状態にあった端末がRRC接続を確立する必要がある場合は多様であり、例えば、ユーザによる通話の試みなどの理由でアップリンクデータ送信が必要であるか、またはE−UTRANからページングメッセージを受信した場合、これに対する応答メッセージ送信などを挙げることができる。
前記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)と移動性管理(Mobility Management)等の機能を遂行する。
以下、図3に示すNAS層について詳細に説明する。
NAS層に属するESM(Evolved Session Management)は、Defaultベアラ管理及びDedicatedベアラ管理のような機能を遂行し、端末がネットワークからPSサービスを利用するための制御を担当する。Defaultベアラリソースは、特定のPacket Data Network(PDN)に最初に接続する時またはネットワークに接続される時、ネットワークから割当を受けるという特徴を有する。このとき、ネットワークは、端末がデータサービスを使用することができるように端末が使用可能なIPアドレスを割り当て、また、defaultベアラのQoSを割り当てる。LTEでは、大きくは、データ送受信のための特定の帯域幅を保証するGBR(Guaranteed bit rate)QoS特性を有するベアラと、帯域幅の保証無しでBest effort QoS特性を有するNon−GBRベアラの2種類をサポートする。Defaultベアラの場合、Non−GBRベアラの割当を受ける。Dedicatedベアラの場合は、GBRまたはNon−GBRのQoS特性を有するベアラの割当を受けることができる。
ネットワークから端末に割り当てたベアラをEPS(evolved packet service)ベアラといい、EPSベアラを割り当てる時、ネットワークは、一つのIDを割り当てるようになる。これをEPSベアラIDという。一つのEPSベアラは、MBR(maximum bit rate)とGBR(guaranteed bit rate)またはAMBR(Aggregated maximum bit rate)のQoS特性を有する。
図5は、3GPP LTEのランダムアクセス過程を示す流れ図である。
ランダムアクセス過程は、UE10が基地局、即ち、eNodeB20とUL同期を得たり、UL無線リソースの割当を受けるために使われる。
UE10は、ルートインデックス(root index)とPRACH(physical random access channel)設定インデックス(configuration index)をeNodeB20から受信する。セル毎にZC(Zadoff−Chu)シーケンスにより定義される64個の候補(candidate)ランダムアクセスプリアンブルがあり、ルートインデックスは、端末が64個の候補ランダムアクセスプリアンブルを生成するための論理的インデックスである。
ランダムアクセスプリアンブルの送信は、セル毎に特定の時間及び周波数リソースに限定される。PRACH設定インデックスは、ランダムアクセスプリアンブルの送信が可能な特定のサブフレームとプリアンブルフォーマットを指示する。
UE10は、任意に選択されたランダムアクセスプリアンブルをeNodeB20に送信する。UE10は、64個の候補のランダムアクセスプリアンブルのうち一つを選択する。そして、PRACH設定インデックスにより該当するサブフレームを選択する。UE10は、選択されたランダムアクセスプリアンブルを選択されたサブフレームで送信する。
前記ランダムアクセスプリアンブルを受信したeNodeB20は、ランダムアクセス応答(random access response、RAR)をUE10に送る。ランダムアクセス応答は、2ステップで検出される。まず、UE10は、RA−RNTI(random access−RNTI)でマスキングされたPDCCHを検出する。UE10は、検出されたPDCCHにより指示されるPDSCH上にMAC(Medium Access Control)PDU(Protocol Data Unit)内のランダムアクセス応答を受信する。
図6は、ネットワークの不能状態を例示的に示す。
図6に示すように、eNodeB20のカバレッジには数多いUE10a、10b、10c、10dが存在し、データ送受信を試みる。それによって、前記eNodeB20が混雑(congestion)するようになった場合、eNodeB20から前記UEへのダウンリンクデータまたは前記UEからeNodeB20へのアップリンクデータは、正しく送信されずに失敗するようになる。
このとき、特定のUE10aからのアップリンクデータがMME51に向かう制御信号、例えば、アタッチ要求(Attach/GRPS Attach Request)、TAU要求(Tracking Area Update Request)、RAU要求(Routing Area Update Request)、LAU要求(Location Update Request)、またはサービス要求(Service Request)である場合、前記UE100aは、サービス中断を経験するようになる。
同様に、前記MME51が混雑などの理由で不能状態である場合、前記特定のUE10aからの制御信号、例えば、アタッチ要求(Attach Request)、TAU要求(Tracking Area Update Request)、RAU要求(Routing Area Update Request)、LAU要求(Location Update Request)またはサービス要求(Service Request)が、前記MME51に正しく伝達されない場合が発生し、それによって、前記UE10aは、サービス中断を経験するようになる。
したがって、本明細書の一開示は、前述した問題点を解決することができる方法を提示することを目的とする。
前記のような目的を達成するために、本明細書の一開示は、ユーザ装置(UE)が制御プレーンを担当するネットワークノードを再選択する方法を提供する。前記方法は、前記UEが、NAS(Non−Access Stratum)要求メッセージを基地局を介して制御プレーンを担当するネットワークノードに送信したが、応答メッセージを受信していない場合、前記NAS要求メッセージを再送信するステップと、前記UEが前記NAS要求メッセージの再送信が予め設定された値以上繰り返された場合、前記ネットワークノードが応答しないことを示すインディケーションをAS(Access Stratum)メッセージに含ませて前記基地局に送信するステップと、前記基地局から前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報を受信する場合、前記不能であるネットワークノードの代わりに制御プレーンを担当する他のネットワークノードを再選択するステップと、を含む。
前記制御プレーンを担当するネットワークノードは、MME(Mobility Management Entity)またはSGSN(Serving General packet radio Service Support Node)である。
前記NAS層の要求メッセージは、アタッチ(Attach)要求メッセージ、TAU(Tracking Area Update)要求メッセージ、RAU(Routing Area Update)要求メッセージ、LAU(Location Area Update)要求メッセージ、及びサービス要求メッセージのうち一つ以上を含む。
前記方法は、前記選択された他のネットワークノードにTAU要求メッセージまたはRAU要求メッセージを送信するステップをさらに含む。
前記TAU要求メッセージが送信される場合、前記TAU要求メッセージは、S−TMSI(SAE−Temporary Mobile Subscriber Identity)及びMMEのIDのうち一つ以上を含まない。前記RAU要求メッセージが送信される場合、前記RAU要求メッセージは、P−TMSI(Packet−Temporary Mobile Subscriber Identity)を含まない。
前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報は、前記基地局からブロードキャスティングされる。前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報は、前記基地局からブロードキャスティングされるシステム情報内に含まれて受信される。
前記方法は、前記ネットワークノードが不能状態から正常状態に回復した場合、前記ネットワークノードが回復したことを示す情報を前記基地局からブロードキャスティング方式で受信するステップをさらに含む。
前記のような目的を達成するために、本明細書の他の一開示は、基地局が制御プレーンを担当するネットワークノードを再選択する方法を提供する。前記方法は、NAS(Non−Access Stratum)要求メッセージをネットワークノードに数回再送信したユーザ装置(UE)から前記ネットワークノードが応答しないことを示すインディケーションを含むAS(Access Stratum)メッセージを受信するステップと、前記メッセージの受信に応答し、前記ネットワークノードに状態確認要求メッセージを送信するステップと、前記状態確認要求メッセージに対する応答メッセージを受信していない場合、前記ネットワークノードの不能状態を他の基地局または前記UEに通知するステップと、前記UEのために制御プレーンを担当する他のネットワークノードを再選択するステップと、を含む。
前記ネットワークノードの不能状態を前記UEに通知するステップは、前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報を含むシステム情報をブロードキャスティングするステップを含む。
前記方法は、前記ネットワークノードが不能状態から正常状態に回復した場合、前記ネットワークノードが回復したことを示す情報をブロードキャスティングするステップをさらに含む。
本明細書の開示によると、前述した従来技術の問題点が解決される。具体的に、本明細書の一開示によると、UEがNAS要求メッセージ(例えば、アタッチ要求メッセージ/TAU要求メッセージ/RAU要求メッセージ/LAU要求メッセージ/サービス要求メッセージ)を送信したにもかかわらず、MME/SGSNの不能のため応答を受信していない場合、不要に再送信されることを防止することができる。それによって、ネットワークシグナリングの浪費を防止し、併せて、ネットワーク負荷を防止することができる。また、ユーザ経験を増大させることができる。
本発明について、UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)及びEPC(Evolved Packet Core)を基準にして説明するが、このような通信システムにのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想が適用されることができる全ての通信システム及び方法にも適用されることができる。
本明細書で使われる技術的用語は、単に特定の実施例を説明するために使われたものであり、本発明を限定するものではないことを留意しなければならない。また、本明細書で使われる技術的用語は、本明細書で特別に他の意味で定義されない限り、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者により一般的に理解される意味で解釈されなければならず、過度に包括的な意味または過度に縮小された意味で解釈されてはならない。また、本明細書で使われる技術的な用語が本発明の思想を正確に表現することができない技術的な用語である場合、当業者が正確に理解することができる技術的用語に変えて理解しなければならない。また、本発明で使われる一般的な用語は、事前の定義によってまたは前後の文脈によって解釈されなければならず、過度に縮小された意味で解釈されてはならない。
また、本明細書で使われる単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本出願において、“構成される”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された多様な構成要素、または多様なステップを必ず全部含むと解釈されてはならず、そのうち一部の構成要素または一部のステップは含まれない場合もあり、または追加的な構成要素またはステップをさらに含む場合もあると解釈されなければならない。
また、本明細書で使われる第1及び第2などのように序数を含む用語は、多様な構成要素の説明に使われることができるが、前記構成要素は、前記用語により限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使われる。例えば、本発明の権利範囲を外れない限り、第1の構成要素は第2の構成要素と命名することができ、同様に、第2の構成要素も第1の構成要素と命名することができる。
一構成要素が他の構成要素に“連結されている”または“接続されている”と言及された場合は、該当他の構成要素に直接的に連結されており、または接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもある。それに対し、一構成要素が他の構成要素に“直接連結されている”または“直接接続されている”と言及された場合は、中間に他の構成要素が存在しないと理解しなげればならない。
以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実施例を詳細に説明し、図面符号に関係なしに同じまたは類似の構成要素には同じ参照番号を付与し、これに対する重複説明は省略する。また、本発明を説明するにあたって、関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付図面は、本発明の思想を容易に理解することができるようにするためのものであり、添付図面により本発明の思想が制限されると解釈されてはならないことを留意しなければならない。本発明の思想は、添付図面の他の全ての変更、均等物乃至代替物にまで拡張されると解釈されなければならない。
添付図面には例示的にUE(User Equipment)が示されているが、図示された前記UEは、端末(Terminal)、ME(Mobile Equipment)などの用語で呼ばれる場合もある。また、前記UEは、ノートブック、携帯電話、PDA、スマートフォン(Smart Phone)、マルチメディア機器などのように携帯可能な機器であり、またはPC及び車両搭載装置のように携帯不可能な機器である。
用語の定義
以下、図面を参照して説明する前に、本発明の理解を容易にするために、本明細書で使われる用語を簡略に定義する。
以下、図面を参照して説明する前に、本発明の理解を容易にするために、本明細書で使われる用語を簡略に定義する。
UMTS:Universal Mobile Telecommunication Systemの略であって、第3世代移動通信のネットワークを意味する。
PLMN:Public Land Mobile Network(公衆陸上移動体ネットワーク)の略であって、移動通信事業者のネットワーク識別番号を意味する。
UE/MS:User Equipment/Mobile Station、端末装置を意味する。
EPS:Evolved Packet Systemの略であって、LTE(Long Term Evolution)ネットワークをサポートするコアネットワークを意味する。UMTSが進化した形態のネットワーク。
PDN(Public Data Network):サービスを提供するサーバが配置された独立的なネットワーク。
PDN connection:端末からPDNへの接続、即ち、IPアドレスで表現される端末とAPN(Access Point Name)で表現されるPDNとの関連(接続)。
PDN−GW(Packet Data Network Gateway):UE IP address allocation、Packet screening&filtering、Charging data collection機能を遂行するEPSネットワークのネットワークノード。
Serving GW(Serving Gateway):移動性アンカー(Mobility anchor)、パケットルーティング(Packet routing)、アイドルモードパケットバッファリング(Idle mode packet buffering)、Triggering MME to page UE機能を遂行するEPSネットワークのネットワークノード。
PCRF(Policy and Charging Rule Function):サービスフロー(flow)別に差別化されたQoS及び課金ポリシーを動的(dynamic)に適用するためのポリシー決定(Policy decision)を実行するEPSネットワークのノード。
APN(Access Point Name):ネットワークで管理する接続ポイントの名称であって、UEに提供される。即ち、PDNを指すか、区分する文字列。要求したサービスやネットワーク(PDN)に接続するためには該当P−GWを経由するようになり、このP−GWを探すことができるようにネットワーク内で予め定義した名称(文字列)。例えば、internet.mnc012.mcc345.gprs
TEID(Tunnel Endpoint Identifier):ネットワーク内のノード間に設定されたトンネルのEnd point ID、各UEのベアラ単位に区間別に設定される。
NodeB:UMTSネットワークの基地局であって、屋外に設置され、セルカバレッジ規模はマクロセルに該当する。
eNodeB:EPS(Evolved Packet System)の基地局であって、屋外に設置され、セルカバレッジ規模はマクロセルに該当する。
(e)NodeB:NodeBとeNodeBを指す用語である。
MME:Mobility Management Entityの略であって、UEに対するセッションと移動性を提供するためにEPS内で各エンティティを制御する役割をする。
セッション(Session):セッションは、データ送信のための通路であって、その単位は、PDN、ベアラ、IPフロー(flow)単位などになる。各単位は、3GPPで定義したようにターゲットネットワーク全体単位(APNまたはPDN単位)、その中でQoSに区分する単位(ベアラ単位)、宛先IPアドレス単位に区分されることができる。
PDN接続(connection):端末からPDNへの接続、即ち、ipアドレスで表現される端末とAPNで表現されるPDNとの関連(接続)を示す。これはセッションが形成されることができるようにコアネットワーク内のエンティティ間接続(端末−PDN GW)を意味する。
UE Context:ネックワークでUEを管理するために使われるUEの状況の情報、即ち、UE id、移動性(現在位置等)、セッションの属性(QoS、優先順位等)で構成された状況情報。
OMA DM(Open Mobile Alliance Device Management):携帯電話、PDA、携帯用コンピュータなどのようなモバイルデバイス管理のためにデザインされたプロトコルであって、デバイス設定(configuration)、ファームウェアアップグレード(firmware upgrade)、エラー報告(Error Report)等の機能を遂行する。
OAM(Operation Administration and Maintenance):OAMとは、ネットワーク欠陥表示、機能情報、そしてデータと診断機能を提供するネットワーク管理機能群をいう。
NAS(Non−Access−Stratum):UEとMMEとの間の制御プレーン(control plane)の上位stratum。UEとネットワークとの間の移動性管理(Mobility management)とセッション管理(Session management)、IPアドレス管理(IP address maintenance)などをサポート。
NAS configuration MO(Management Object):NAS機能(Functionality)と関連したパラメータ(parameters)をUEに設定(configuration)する時に使用するMO(Management object)を意味する。
HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server):3GPPネットワーク内の加入者情報を格納するデータベースである。
MM(Mobility Management)動作/手順:UEの移動性(mobility)制御/管理/controlのための動作または手順。MM動作/手順は、CSネットワークでのMM動作/手順、GPRSネットワークでのGMM動作/手順、EPSネットワークでのEMM動作/手順のうち一つ以上を含むと解釈されることができる。UEとネットワークノード(MME、SGSN、MSC)は、MM動作/手順を実行するためにMMメッセージを送受信する。
SM(Session Management)動作/手順:UEのユーザプレーン及び/またはベアラcontext/PDP contextを制御/管理/処理/handlingするための動作または手順。SM動作/手順は、GPRSネットワークでのSM動作/手順、EPSネットワークでのESM動作/手順のうち一つ以上を含むと解釈されることができる。UEとネットワークノード(MME、SGSN)は、SM動作/手順を実行するためにSMメッセージを送受信する。
以下、図面を参照して本明細書の開示について説明する。
図7は、MMEの不能状態でアタッチ要求/TAU要求が失敗し続ける状況を示す。
まず、PLMN選択とは、UE100が電源をオンにした時、 加入している移動通信事業者のネットワーク(即ち、PLMN)に接続するためにPLMNを選択する過程を意味する。
図7を参照して説明する前に、PLMN選択過程について説明すると、下記の通りである。
このようなPLMN選択過程は、次のように実行される。第一に、UE100が有効なUSIMを有して電源をオンにした時、普通は、以前に登録されたPLMNに登録を試みる。もし、登録が失敗すると、UE100のNAS層がPLMN選択を開始する。PLMN選択が開始されると、UE100のAS層は、利用可能なPLMNに対する検索(Search)作業を実行する。このとき、UE100は、サポート可能なE−UTRAN帯域の全ての周波数をスキャンする。UE100のAS層により見つけられた利用可能なPLMNは、NAS層に報告される。このとき、関連したRAT(radio access technology)情報も共に報告される。UE100のNAS層は、AS層により報告されたPLMN情報を評価し、この中から登録するためのPLMNを選択する作業を実行する。このとき、USIMに格納されているPLMN/RATの優先順位(priority)を考慮して、UE100のNAS層はPLMN選択を実行する。PLMN選択は、自動PLMN選択モードと手動PLMN選択モードとに分けられる。自動PLMN選択モードは、優先順位ベースのPLMNのリストからUEが自動的に一つの利用可能なPLMNを選択することができるようにする。手動PLMN選択モードは、ユーザが直接的にUEのASが提供するPLMNのリストから一つのPLMNを選択することができるようにする。自動PLMN選択モードの場合、端末は、登録が成功する時まで、事前に決定された順序(order)に基づきPLMN/RATを選択して登録を試みる。手動PLMN選択モードの場合、UEは、利用可能なPLMN/RATのリストをユーザに見せる。自動PLMN選択モードと手動PLMN選択モードにおいて、PLMN/RATの順序(order)は、例示的に下記の通りである。
−HPLMN(Home PLMN)でのPLMNのリストまたはEHPLMN(Equivalent HPLMN)でのPLMNのリスト
−“User Controlled PLMN Selector with Access Technology”でのPLMNのリスト
−“Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology”でのPLMNのリスト
−AS層で報告されるPLMNのリスト
−AS層で報告されるMNのリスト
−“User Controlled PLMN Selector with Access Technology”でのPLMNのリスト
−“Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology”でのPLMNのリスト
−AS層で報告されるPLMNのリスト
−AS層で報告されるMNのリスト
一方、UE100が他のネットワークにローミングした時、VPLMNでHPLMN(もし、EHPLMNのリストが存在しない、または空いている場合)、EHPLMN内に(もし、EHPLMNのリストが存在する場合)、user controlled PLMN selector内にまたはoperator controlled PLMN selector内に高い優先順位のPLMN/access technologyの組合せリストがある場合、サービスを得るために周期的にPLMN検索をしてPLMN選択をするようになる。この場合、もし、現在サービスを受けているPLMNより高い優先順位を有するPLMNを探すようになると、前記UEは、該当PLMNを同等(Equivalent)PLMNのリストに格納するようになる。このようなPLMN検索作業をする周期は、USIMに格納されているPLMN検索周期(T)の値により決定される。前記PLMN検索周期(T)の値は、6分から8時間の間で6分間隔の範囲を有することができる。もし、前記USIMに前記PLMN検索周期(T)の値が格納されていない場合、基本の値として60分が適用される。
一方、UEは、NAS MO(Management Object)を介して最小周期的検索タイマ(例えば、MinimumPeriodicSearchTimer)の値を設定することができ、この値は、最小限のPLMN検索を実行すべき周期の値を意味する。UEは、前記最小周期的検索タイマ(例えば、MinimumPeriodicSearchTimer)の値より小さい値に前記PLMN検索周期(T)の値を設定しない。もし、USIMに格納されている値または基本の値(USIMに格納されていない場合)が前記最小周期的検索タイマ(例えば、MinimumPeriodicSearchTimer)の値より小さい場合、前記PLMN検索周期(T)の値は、最小周期的検索タイマ(例えば、MinimumPeriodicSearchTimer)の値に設定される。
一方、事業者は、RATを区分してPLMNを運営することもできる。例えば、Deutsche TelekomがPLMN A(LTEネットワーク、highest)、PLMN B(UMTSネットワーク、secondary)のように運営することもでき、VZWの場合、PLMN A(LTEネットワーク、highest)、PLMN B(CDMAネットワーク、secondary)のように運営することもできる。この場合、UEは、HPLMNである瞬間にPLMN B(secondary)に接続してサービスを受けた後、再び周期的なPLMN検索によって今後はPLMN A(LTEネットワーク)に接続することもできる。したがって、このような場合、事業者のネットワーク運営によって、HPLMNでも、UEは、PLMN検索によって高い優先順位を有するPLMN選択過程を実行することもできる。
以下、図7を参照して、ネットワークの不能事態が招く問題点について説明すると、下記の通りである。
図7に示すように、UE100が電源をオンにすると、前記UE100は、以前に接続したPLMNを選択する。前記以前に接続したPLMNは、例示的に前記PLMN#Aであると仮定する。そして、前記UE100は、前記以前に接続したPLMN#Aで、MME#A510aから接続/位置更新関連タイマ(例えば、T3402タイマ)を受信して格納していると仮定する。
一方、UE100が電源をオンにした時点では、PLMN#AのMME#A510は不能状態であり、PLMN#Bは正常に動作する状態であると仮定する。
そのとき、前記UE100は、アタッチ要求(Attach request)またはTAU要求(Tracking Area Update request)をPLMN#A内の(e)NodeB#A200aを介してMME#A510aに送信する。
次に、前記UE100は、応答待機タイマ、例えば、T3410/T3430タイマを駆動する。
しかし、前記MME#A100aは不能状態であるため、何らの応答をすることができない。即ち、前記UE100は、応答待機タイマ(例えば、T3410/T3430タイマ)が満了する前まで何らの応答を受信することができない。
そのとき、前記UE100は、カウンタを1増加させて、前記カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じかどうかを確認する。
もし、前記カウンタの値が前記閾値(th)より小さい場合、前記UE100は、バックオフタイマ(例えば、T3411タイマ)を駆動する。
前記バックオフタイマ(例えば、T3411タイマ)が満了するようになると、前記UE100は、アタッチ要求メッセージまたはTAU要求メッセージを再び送信する。
一方、前記カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じ場合、前記UE100は、接続/位置更新関連タイマ(例えば、T3402)を駆動する。
前記接続/位置更新関連タイマ(例えば、T3402)が満了するようになると、前記UE100は、PLMNを再選択する。前記T3402タイマは、E−UTRAN/LTEサービスである場合、MMEにより提供されるタイマであって、基本は12分である。
以上で説明した通り、MMEが不能にもかわわらず、UEはそれを知らないため、カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じになって、UEがPLMNの選択やRAT(Radio Access Technology)の変更をすることができる前までは、前記不能であるMMEにアタッチ要求メッセージまたはTAU要求メッセージを繰り返して送信するようになる。したがって、無線リソースが浪費される。また、不要なネットワークシグナリングが持続するようになる。また、これはユーザの経験を低下させる。
さらに、前記不能であるMMEに接続されたUEの個数が著しく多い場合、前記問題は、一層重くなる。
図8は、SGSNの不能状態でアタッチ要求/RAU要求が失敗し続ける状況を示す。
図8に示すように、UE100が電源をオンにすると、前記UE100は、以前に接続したPLMNを選択する。前記以前に接続したPLMNは、例示的に前記PLMN#Aであると仮定する。そして、前記UE100は、前記以前に接続したPLMN#Aで、SGSN#A510−9から接続/位置更新関連タイマ(例えば、T3302タイマ)を受信して格納していると仮定する。
一方、UE100が電源をオンにした時点では、PLMN#AのSGSN#A510−9は不能状態であり、PLMN#Bは正常に動作する状態であると仮定する。
そのとき、前記UE100は、アタッチ要求(Attach request)またはRAU要求(Routing Area Update request)をPLMN#A内のNodeB#A200−9を介してSGSN#A510−9に送信する。
次に、前記UE100は、応答待機タイマ、例えば、T3310/T3330タイマを駆動する。
しかし、前記SGSN#A510−9は不能状態であるため、何らの応答をすることができない。即ち、前記UE100は、応答待機タイマ(例えば、T3310/T3330タイマ)が満了する前まで何らの応答を受信することができない。
そのとき、前記UE100は、再送信カウンタを1増加させて、前記再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じかどうかを確認する。
もし、前記再送信カウンタの値が前記閾値(th)より小さい場合、前記UE100は、バックオフタイマ(例えば、T3311タイマ)を駆動する。
前記バックオフタイマ(例えば、T3311タイマ)が満了するようになると、前記UE100は、アタッチ要求メッセージまたはRAU要求メッセージを再び送信する。
一方、前記再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じ場合、前記UE100は、接続/位置更新関連タイマ(例えば、T3302)を駆動する。
前記接続/位置更新関連タイマ(例えば、T3302)が満了するようになると、前記UE100は、PLMNを再選択する。前記T3302タイマは、UTRAN/UMTSサービスである場合、SGSNにより提供されるタイマであって、基本は12分である。
以上で説明した通り、SGSNが不能にもかわわらず、UEはそれを知らないため、再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じになって、UEがPLMNの選択やRAT(Radio Access Technology)の変更をすることができる前までは、前記不能であるSGSNにアタッチ要求メッセージまたはRAU要求メッセージを繰り返して送信するようになる。したがって、無線リソースが浪費される。また、不要なネットワークシグナリングが持続するようになる。また、これはユーザの経験を低下させる。
図9は、SGSNの不能状態でLAU要求が失敗し続ける状況を示す。
図9を参照して分かるように、SGSN#A510−9が不能である状態でUE100がLAU(Location Area Update)要求メッセージを送信する。
その後、前記UE100は、T3210タイマを駆動する。前記タイマが満了する時まで応答を受信することができない場合、前記UE100は、再送信カウンタを1増加させて、前記再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、4)と同じかどうかを確認する。
もし、前記再送信カウンタの値が前記閾値(th)より小さい場合、前記UE100は、バックオフタイマ(例えば、T3211タイマ)を駆動する。
前記バックオフタイマ(例えば、T3211タイマ)が満了するようになると、前記UE100は、LAU要求メッセージを再び送信する。
一方、前記再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、4)と同じ場合、前記UE100は、PLMNを再選択する。
以上で説明した通り、SGSNが不能にもかわわらず、UEはそれを知らないため、再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、4)と同じになって、UEがPLMNの選択やRAT(Radio Access Technology)の変更をすることができる前までは、前記不能であるSGSNにLAU要求メッセージを繰り返して送信するようになる。したがって、無線リソースが浪費される。また、不要なネットワークシグナリングが持続するようになる。また、これはユーザの経験を低下させる。
図10は、MME/SGSNの不能状態でサービス要求手順が失敗し続ける状況を示す。
図10を参照して説明する前に、サービス要求手順とサービス要求関連タイマについて簡略に説明する。
前記サービス要求手順は、UE100がEMM−IDLEからEMM−CONNECTED状態に切り替えたり、ユーザデータまたはNAS制御シグナルを送るための無線区間とS1ベアラ設定をしようとする時、実行される。また、前記サービス要求手順は、モバイル発信(Mobile Originating:MO)またはモバイル着信(Mobile Terminated:MT)CS(Circuit Switching)フォールバック(fallback)または1×CSフォールバック手順のために、実行される。前記サービス要求手順は、サービス要求(Service Request)メッセージまたは拡張サービス要求(Extended Service Request)メッセージを送信することによって、開始される。前記サービス要求メッセージは、一般的なユーザデータまたはNAS制御シグナルを送信するための無線区間とS1ベアラを設定しようとする時、送信される。それに対し、前記拡張サービス要求メッセージは、モバイル発信(MO)またはモバイル着信(MT)CSフォールバックまたは1×CSフォールバック手順を実行するために送信される。また、前記拡張サービス要求メッセージは、低い優先順位(low priority)を有するUEがユーザデータまたはNAS制御信号を送信するための無線区間とS1ベアラを設定しようとする時にも送信されることができ、この場合は、service typeフィールドが“packet services via S1”に設定されて送信されるようになる。AS層からベアラ設定完了に対するインディケーションを受けたり、CSフォールバックの場合、システム変更に対するインディケーションを受信すると、前記UEは、サービス要求手順が成功したことを認知するようになり、ネットワークからサービス拒絶(SERVICE REJECT)メッセージを受信するようになると、サービス要求手順が失敗したことを認知することができるようになる。
前記UE100が前記サービス要求メッセージまたは拡張サービス要求メッセージを送信した後、前記UE100のNAS層は、サービス要求関連タイマ(例えば、T3417タイマまたは拡張T3417タイマ)を駆動する。前記サービス要求関連タイマは、サービス要求手順の成功及び失敗を認知/判断するために使われるものである。
前記T3417タイマと前記拡張T3417タイマは、E−UTRAN/LTEサービスのためにUEで基本的にセッティングされて動作するタイマであって、基本の値は、前記T3417タイマは5秒であり、前記拡張T3417タイマは10秒である。前記T3417タイマは、サービス要求メッセージを送信したり、1×CSフォールバックを実行するために、拡張サービス要求メッセージを送信したり、低い優先順位に設定されたUEが拡張サービス要求メッセージにservice typeフィールドを“packet services via S1”に設定して送信する時に駆動される。そして、前記T3417タイマは、AS層からベアラがセットアップされたというインディケーションを受けたり、ネットワークからサービス拒絶メッセージを受けると、中断される。しかし、何らの応答を受けていないまま、前記T3417タイマが満了されると、前記サービス要求手順は中止される。それに対し、前記拡張T3417タイマは、MO/MT CSフォールバックを実行するために拡張サービス要求メッセージを送信する時に駆動される。そして、前記拡張T3417タイマは、AS層からシステム変更が成功したり、失敗されたというインディケーションを受けたり、ネットワークからサービス拒絶メッセージを受けると、中断される。しかし、何らの応答を受けていないまま、前記拡張T3417タイマが満了された場合、関連サービス要求手順を中断する。
以下、図10を参照してMME/SGSNの不能事態がサービス要求手順に招く問題点について説明する。
図10に示すように、PLMN#AのMME/SGSN#A510aが不能になった状態で、サービス要求がある場合、UE100は、サービス要求(Service Request)または拡張サービス要求(Extended Service Request)を(e)NodeB200aを介してMME/SGSN#A510aに送信する。
次に、前記UE100は、サービス要求関連タイマ(例えば、T3417タイマまたは拡張T3417タイマ)を駆動する。
前記UE100は、前記サービス要求関連タイマが満了する前まで前記MME/SGSN#A510aから応答を受信することができない場合、再送信カウンタを1増加させて、前記再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じかどうかを確認する。
もし、前記再送信カウンタの値が前記閾値(th)より小さい場合、前記UE100は、サービス要求メッセージを再送信する。
しかし、前記再送信カウンタの値が閾値(th)(例えば、5)と同じ場合、前記UE100は、バックオフタイマを駆動する。
前記バックオフタイマが満了した後、前記UE100の内部のアプリケーションなどによりサービス要求が再びある場合、前記UE100は、前記サービス要求を再び送信するようになって、失敗し続けるようになる。
以上のように、前記サービス要求メッセージの送信が失敗し続けても、アタッチ要求メッセージ/TAU要求メッセージ/RAU要求メッセージ/LAU要求メッセージと違って、PLMNの再選択やRATの変更をせずに、無限に再送信を繰り返す。
それによって、前記UE100は、サービス中断を長時間経験するようになる。
一方、以上ではMME/SGSNの不能状況でUEの観点での問題点を説明したが、以下ではネットワーク観点での問題点について図11を参照して説明する。
図11は、MME/SGSNが不能状態にもかわわらず、数多いUEからの要求が繰り返されてネットワークが過負荷となる状態を示す。
図11を参照して分かるように、MME/SGSN#A510aが不能状態にもかわわらず、UEは、それを知らないため、タッチ要求メッセージ/TAU要求メッセージ/RAU要求メッセージ/LAU要求メッセージ/サービス要求メッセージを繰り返して送信し続けるようになる。
このような反復的な再送信によりネットワークが過負荷となることができる。
特に、サービス要求メッセージは、無限に再送信されるため、ネットワーク過負荷問題は一層重くなる。これを解決するために、UEがサービス要求メッセージを特定の時間の間に再送信できる最大回数を制限しようとする試みがあった。しかし、このような解決策は、個別UEの観点の解決策に過ぎず、根本的な解決策ではない。即ち、MME/SGSN#A510aが不能状態になった直後には、数多いUEが要求メッセージを前記最大回数までは繰り返して再送信するため、前記問題が根本的に解決されない。
したがって、本明細書の開示は、前述した問題点を解決するための方法を提示する。
<本明細書の開示に対する簡略な説明>
本明細書の一開示は、MME/SGSNが不能の時、UEがNAS(Non−Access Stratum)要求メッセージ(例えば、アタッチ要求メッセージ/TAU要求メッセージ/RAU要求メッセージ/LAU要求メッセージ/サービス要求メッセージ)を無限に再送信することを防止し、ネットワークリソースを節約し、さらにユーザ経験を増大させることを目的とする。
本明細書の一開示は、MME/SGSNが不能の時、UEがNAS(Non−Access Stratum)要求メッセージ(例えば、アタッチ要求メッセージ/TAU要求メッセージ/RAU要求メッセージ/LAU要求メッセージ/サービス要求メッセージ)を無限に再送信することを防止し、ネットワークリソースを節約し、さらにユーザ経験を増大させることを目的とする。
特に、前述した問題点は、MME/SGSNが不能状態であることをUEが知らないため発生する。したがって、本明細書の一開示は、UEがMME/SGSNが不能であることを効果的に分かるようにする方法を提示することを目的とする。
以下、本明細書の開示を図12乃至図14を参照して説明する。
図12は、MME/SGSNが不能状態の時、本明細書の第1の開示による方法を示す流れ図である。
図12に示す本明細書の第1の開示によると、UE#A100aの再送信カウンタが閾値と同じになると、UE100は、MME/SGSN#A510aが応答しないことを(e)NodeB#A200aに知らせて、前記(e)NodeB#A200aは、前記MME/SGSN#A510aが不能状態であるかどうかを確認する。もし、前記(e)NodeB#A200aが確認した結果、前記MME/SGSN#A510aが不能状態の場合、前記(e)NodeB#A200aは、該当UE及び他のUEそして隣接(e)NodeB#B200bに知らせる。それによって、前記UEは、MME/SGSN#B200bを再選択することができる。
具体的に図12を参照して説明すると、下記の通りである。
1)UE#A100#bは、NAS要求メッセージ(例えば、アタッチ要求メッセージ/TAU要求メッセージ/RAU要求メッセージ/LAU要求メッセージ/サービス要求メッセージ)に対する再送信カウンタが閾値(th)と同じになると、MME/SGSN#A510aが応答しないことを示すインディケーション(indication)をAS層のメッセージに含ませて(e)NodeB#A200aに送信する。このように前記インディケーションを前記NASメッセージでないAS(Access Stratum)メッセージに含ませる理由は、前記NASメッセージが前記(e)NodeB#A200aにより判読されずに、MME/SGSN#A510aにバイパス(by−pass)されるのに対し、前記ASメッセージは前記(e)NodeB#A200aにより判読されることができるためである。前記インディケーションが含まれることができるASメッセージの一例として、RRC Connection Setup Completeメッセージまたは新しいメッセージがある。前記インディケーションは、前記RRC Connection Setup Completeメッセージ内に単独に含まれることもでき、また、前記インディケーションと前記NAS要求メッセージが共に前記RRC Connection Setup Completeメッセージに含まれることもできる。また、前記RRC Connection Setup Completeメッセージ内にはregistered MMEの情報(例えば、MME ID)も含まれることができる。同様に、前記インディケーションが前記新しいASメッセージに含まれる場合は、registered MMEの情報(例えば、MME ID)がさらに含まれることもできる。
2)同様に、UE#B100#bも再送信カウンタが閾値(th)と同じになると、MME/SGSN#A510aが応答しないことを示すインディケーション(indication)をAS層のメッセージに含ませて(e)NodeB#A200aに送信する。
3)前記(e)NodeB#A200aが前記インディケーションを含むASメッセージ(例えば、RRC Connection Setup Completeメッセージ)を予め設定された回数(M)以上受信すると、前記(e)NodeB#A200aは、registered MMEの情報(例えば、MME ID)を介して前記MME/SGSN#A510aを識別する。そして、前記(e)NodeB#A200aは、前記MME/SGSN#A510aが不能状態であるかまたは正常状態であるかを確認するためのS1 APベースの状態確認メッセージを前記MME/SGSN#A510aに送信する。前記状態確認メッセージは、前記(e)NodeB#A200aのIDを含むことができる。前記状態確認メッセージを送信した以後、前記(e)NodeB#A200aはタイマを駆動する。
4)前記MME/SGSN#A510aが不能状態でなくて前記状態確認メッセージを受信することができる場合、自分の状態を知らせる原因(cause)を含んだ状態応答メッセージを送信する。しかし、前記MME/SGSN#A510aが不能状態の場合、前記状態確認メッセージを受信することができず、前記状態応答メッセージも送信しない。
5)前記(e)NodeB#A200aは、前記タイマの満了前まで、前記MME/SGSN#A510aから前記状態確認メッセージを受信していない場合、前記MME/SGSN#A510aが不能状態であると判断する。
6)前記MME/SGSN#A510aが不能状態であると判断されると、前記(e)NodeB#A200aは、周辺の隣接(e)NodeB#B200bに前記MME/SGSN#A510aが不能状態であると知らせるためのメッセージを送信する。前記メッセージは、例えば、ERROR INDICATIONメッセージであり、このメッセージは、前記MME/SGSN#A510aのIDと不能状態であることを示すインディケーションを含むことができる。前記メッセージを受信した隣接(e)NodeB#B200bは、周辺の隣接基地局にも伝達する。
7)一方、前記(e)NodeB#A200aは、前記MME/SGSN#A510aが不能状態であることを前記UE#A100aだけでなく、他のUE、例えば、UE#B100bに知らせる。同様に、前記隣接(e)NodeB#B200bも前記MME/SGSN#A510aが不能状態であることをUE#C100cに知らせる。前記不能状態は、システム情報、例えば、SIB(System Information block)に含まれて、ブロードキャスティング方式で知らせることができる。このようにブロードキャスティング方式で前記MME/SGSN#A510aの不能状態を知らせる理由は、前記NAS要求メッセージの再送信を閾値以上実行したUE#A100aだけでなく、他のUE、例えば、UE#B100bも前記NAS要求メッセージの再送信をしないようにするためである。したがって、前記MME/SGSN#A510aに接続した全てのUEが再送信を繰り返すことが防止されることができ、それによって、ネットワークシグナリングの浪費を防止するようになる。
8)前記MME/SGSN#A510aが不能状態であることを知るようになると、前記UE#A100aは、S−TMSI(SAE−Temporary Mobile Subscriber Identity)やregistered MME情報(例えば、MME ID)を含まないTAU要求メッセージまたはP−TMSI(Packet−Temporary Mobile Subscriber Identity)のないRAU要求メッセージを前記(e)NodeB#A200aに送信する。
9)そのとき、前記(e)NodeB#A200aは、MME/SGSNの再選択手順を実行し、正常状態であるMME/SGSN#B510bを選択して、前記選択されたMME/SGSN#B510bにTAU要求メッセージまたはRAU要求メッセージを伝達する。
10)前記正常状態であるMME/SGSN#B510bは、TAU受諾メッセージまたはRAU受諾メッセージを前記(e)NodeB#A200aを介して前記UE#A100aに送信する。前記受諾メッセージは、MME/SGSN#B510bが前記UE#A100aに割り当てたGUTI/P−TMSIを含むことができる。そのとき、今後前記UE100がNAS要求メッセージを送信する時、前記NAS要求メッセージ内に前記割り当てられたGUTI/P−TMSIを含ませて前記(e)NodeB#A200aに送信すると、前記(e)NodeB#A200aは、不能状態であるMME/SGSN#A510aでなく、前記GUTI/P−TMSIを割り当てた正常状態であるMME/SGSN#B510bに前記NAS要求メッセージを伝達することができる。
11)一方、前記不能状態のMME/SGSN#A510aが正常状態に回復すると、前記MME/SGSN#A510aは、前記(e)NodeB#A200a及び(e)NodeB#B200bにRESETメッセージを送信する。
12)そのとき、前記(e)NodeB#A200a及び(e)NodeB#B200bは、MME/SGSN#A510aが正常状態に回復したというインディケーションをSIBを介してUEに送信する。
図13は、MME/SGSNが不能状態の時、本明細書の第2の開示による方法を示す流れ図である。
図13に示す本明細書の第2の開示によると、UE#A100aの再送信カウンタが閾値と同じになると、UE100は、MME/SGSN#A510aが応答しないことを(e)NodeB#A200aに知らせて、前記(e)NodeB#A200aは、前記MME/SGSN#A510aが不能状態であるかどうかを確認する。もし、前記(e)NodeB#A200aが確認した結果、前記MME/SGSN#A510aが不能状態の場合、前記(e)NodeB#A200aは、該当UE及び他のUEそして隣接(e)NodeB#B200bに知らせる。それによって、前記UE#A100aは、PLMNの再選択手順を実行する。即ち、図13に示す本明細書の第2の開示によると、UE#A100aは、図12に示す第1の開示のように、TAU/RAU手順を実行するのではなく、RATを変更したり、PLMNを再選択する。
以下、本明細書の第2の開示の内容のうち、図12に示す第1の開示と異なる部分についてのみ説明する。
1〜7の過程は、図12と同じであるため、重複説明はしない。
8)前記MME/SGSN#A510aが不能状態であることを知るようになると、前記UE#A100aは、PLMNの再選択手順またはRAT変更手順を実行することで、それによって、正常状態である前記MME/SGSN#B510Bにアタッチ要求/TAU要求/RAU要求/LAU要求/サービス要求を送信する。
9)一方、前記不能状態のMME/SGSN#A510aが正常状態に回復すると、前記MME/SGSN#A510aは、前記(e)NodeB#A200a及び(e)NodeB#B200bにRESETメッセージを送信する。
10)そのとき、前記(e)NodeB#A200a及び(e)NodeB#B200bは、MME/SGSN#A510aが正常状態に回復したというインディケーションをSIBを介してUEに送信する。
図14は、MME/SGSNが不能状態の時、本明細書の第3の開示による方法を示す流れ図である。
図14に示す本明細書の第3の開示によると、UE#A100aの再送信カウンタが閾値と同じになると、UE100は、MME/SGSN#A510aが応答しないことを(e)NodeB#A200aに知らせて、前記(e)NodeB#A200aは、前記MME/SGSN#A510aが不能状態であるかどうかを確認する。もし、前記(e)NodeB#A200aが確認した結果、前記MME/SGSN#A510aが不能状態の場合、前記(e)NodeB#A200aは、隣接(e)NodeB#B200bに知らせる。次に、前記(e)NodeB#A200aは、MME/SGSNのリストから前記不能であるMME/SGSN#A510aに対する情報を削除して、MME/SGSNの再選択手順を実行する。同様に、MME/SGSN#A510aが不能状態という知らせを受けた(e)NodeB(例えば、(e)NodeB#B200b)もMME/SGSNのリストから前記不能であるMME/SGSN#A510aに対する情報を削除して、MME/SGSNの再選択手順を実行する。
ここで、注目する点は、図12に示す第1の開示は、MME/SGSNの再選択をUEが実行するようにし、図14に示す第3の開示は、eNodeBが実行するという点が異なる。
以下、本明細書の第3の開示の内容のうち、図12に示す第1の開示と異なる部分についてのみ説明する。
1〜5の過程は、図12と同じであるため、重複説明はしない。
6)前記MME/SGSN#A510aが不能状態であると判断されると、前記(e)NodeB#A200aは、周辺の隣接(e)NodeB#B200bに前記MME/SGSN#A510aが不能状態であると知らせるためのメッセージを送信する。前記メッセージは、例えば、ERROR INDICATIONメッセージである。
7)前記(e)NodeB#A200aは、MME/SGSNの利用可能リストから前記不能であるMME/SGSN#A510aに対する情報を削除して、MME/SGSNの再選択手順を実行することで、MME/SGSN#B510bを選択する。同様に、MME/SGSN#A510aが不能状態という知らせを受けた(e)NodeB(例えば、(e)NodeB#B200b)もMME/SGSNの利用可能リストから前記不能であるMME/SGSN#A510aに対する情報を削除して、MME/SGSNの再選択手順を実行することで、MME/SGSN#B510bを選択する。
前記(e)NodeB#A200aは、前記不能状態であるMME/SGSN#A510aと前記再選択された正常状態であるMME/SGSN#B510bをマッピングテーブルに格納しておく。したがって、前記(e)NodeB#A200aは、前記不能であるMME/SGSN#A510aに向かうNAS要求メッセージをUE#A100aから受信すると、マッピングテーブルを利用して前記NAS要求メッセージを前記再選択されたMME/SGSN#B510bにフォワーディングする。同様に、MME/SGSN#A510aが不能状態という知らせを受けた(e)NodeB(例えば、(e)NodeB#B200b)も前記不能であるMME/SGSN#A510aに向かうNAS要求メッセージをUEから受信すると、マッピングテーブルを利用して前記NAS要求メッセージを前記再選択されたMME/SGSN#B510bにフォワーディングする。
9)一方、前記不能状態のMME/SGSN#A510aが正常状態に回復すると、前記MME/SGSN#A510aは、前記(e)NodeB#A200a及び(e)NodeB#B200bにRESETメッセージを送信する。これを受信した前記(e)NodeB#A200a及び(e)NodeB#B200bは、前記マッピングテーブルから前記MME/SGSN#A510aと前記MME/SGSN#B510bを削除する。そして、前記(e)NodeB#A200aは、前記回復した前記MME/SGSN#A510aを利用可能なMME/SGSNのリストに含ませる。同様に、MME/SGSN#A510aが不能状態という知らせを受けた(e)NodeB(例えば、(e)NodeB#B200b)も前記回復した前記MME/SGSN#A510aを利用可能なMME/SGSNのリストに含ませる。
以上、説明した内容は、ハードウェアで実現されることができる。これについて図12を参照して説明する。
図15は、本明細書の開示によるUE100及びMME510の構成ブロック図である。
図15に示すように、前記UE100は、格納手段101、制御部102、及び送受信部103を含む。そして、前記MME510は、格納手段511、制御部512、及び送受信部513を含む。
前記格納手段101、511は、前述した方法を記憶する。
前記制御部102、512は、前記格納手段101、511及び前記送受信部103、513を制御する。具体的に、前記制御部102、512は、前記格納手段101、511に記憶された前記方法を各々実行する。そして、前記制御部102、512は、前記送受信部103、513を介して前記前述した信号を送信する。
以上では本発明の好ましい実施例を例示的に説明したが、本発明の範囲は、このような特定の実施例にのみ限定されるものではないため、本発明は、本発明の思想及び特許請求の範囲に記載された範ちゅう内で多様な形態に修正、変更、または改善されることができる。
Claims (15)
- ユーザ装置(UE)が制御プレーンを担当するネットワークノードを再選択する方法であって、
前記UEが、NAS(Non−Access Stratum)要求メッセージを基地局を介して制御プレーンを担当するネットワークノードに送信したが、応答メッセージを受信していない場合、前記NAS要求メッセージを再送信するステップと、
前記UEが前記NAS要求メッセージの再送信が予め設定された値以上繰り返された場合、前記ネットワークノードが応答しないことを示すインディケーションをAS(Access Stratum)メッセージに含ませて前記基地局に送信するステップと、
前記基地局から前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報を受信する場合、前記不能であるネットワークノードの代わりに制御プレーンを担当する他のネットワークノードを再選択するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記制御プレーンを担当するネットワークノードは、
MME(Mobility Management Entity)またはSGSN(Serving General packet radio Service Support Node)であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記NAS要求メッセージは、
アタッチ要求メッセージ、TAU(Tracking Area Update)要求メッセージ、RAU(Routing Area Update)要求メッセージ、LAU(Location Area Update)要求メッセージ、及びサービス要求メッセージのうち一つ以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記選択された他のネットワークノードにTAU要求メッセージまたはRAU要求メッセージを送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記TAU要求メッセージが送信される場合、前記TAU要求メッセージは、S−TMSI(SAE−Temporary Mobile Subscriber Identity)及びMMEのIDのうち一つ以上を含まず、
前記RAU要求メッセージが送信される場合、前記RAU要求メッセージは、P−TMSI(Packet−Temporary Mobile Subscriber Identity)を含まないことを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報は、前記基地局からブロードキャスティングされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報は、前記基地局からブロードキャスティングされるシステム情報内に含まれて受信されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記ネットワークノードが不能状態から正常状態に回復した場合、前記ネットワークノードが回復したことを示す情報を前記基地局からブロードキャスティング方式で受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 基地局が制御プレーンを担当するネットワークノードを再選択する方法であって、
NAS(Non−Access Stratum)要求メッセージをネットワークノードに数回再送信したユーザ装置(UE)から前記ネットワークノードが応答しないことを示すインディケーションを含むAS(Access Stratum)メッセージを受信するステップと、
前記メッセージの受信に応答し、前記ネットワークノードに状態確認要求メッセージを送信するステップと、
前記状態確認要求メッセージに対する応答メッセージを受信していない場合、前記ネットワークノードの不能状態を他の基地局または前記UEに通知するステップと、
前記UEのために制御プレーンを担当する他のネットワークノードを再選択するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記制御プレーンを担当するネットワークノードは、
MME(Mobility Management Entity)またはSGSN(Serving General packet radio Service Support Node)であることを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記NAS要求メッセージは、
アタッチ要求メッセージ、TAU(Tracking Area Update)要求メッセージ、RAU(Routing Area Update)要求メッセージ、LAU(Location Area Update)要求メッセージ、及びサービス要求メッセージのうち一つ以上を含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記ネットワークノードの不能状態を前記UEに通知するステップは、
前記ネットワークノードが不能状態であることを指示する情報を含むシステム情報をブロードキャスティングするステップを含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記ネットワークノードが不能状態から正常状態に回復した場合、前記ネットワークノードが回復したことを示す情報をブロードキャスティングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- ネットワークノードに対するリスト内で前記ネットワークノードが不能状態と更新するステップをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記更新ステップで、
前記不能状態であるネットワークノードと前記再選択された他のネットワークノードを前記リスト内でマッピングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
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