以下、本発明にかかる好ましい実施の形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。添付された図面と共に以下に開示する詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのものであり、本発明が実施されうる唯一の実施の形態を示すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的細部事項を含む。しかしながら、当業者は、本発明がこのような具体的細部事項がなくても実施できることを理解すべきである。
いくつかの場合、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されるか、または各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図形式で示されることができる。
本明細書において基地局は、端末と直接的に通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。本文書において基地局により行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)により行われても良い。即ち、基地局を含む多数のネットワークノード(network nodes)からなるネットワークにおいて端末との通信のために行われる多様な動作は、基地局または基地局以外の他のネットワークノードにより行われうることは明らかである。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、NodeB、eNB(evolved-NodeB)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)などの用語により代替されることができる。また、「端末(Terminal)」は、固定されるか、または移動性を有することができ、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、UT(user terminal)、MSS(Mobile subscriber Station)、SS(Subscriber Station)、AMS(Advanced Mobile Station)、WT(Wireless terminal)、MTC(Machine-Type Communication)装置、M2M(Machine-to-Machine)装置、D2D(Device-to-Device)装置などの用語に代替されることができる。
以下、ダウンリンク(DL:downlink)は、基地局から端末への通信を意味し、アップリンク(UL:uplink)は、端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクにおける送信機は、基地局の一部で、受信機は、端末の一部でありうる。アップリンクにおける送信機は、端末の一部で、受信機は、基地局の一部でありうる。
以下の説明において用いられる特定用語は、本発明の理解に役立つために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から外れない範囲内で他の形態に変更されることができる。
以下の技術は、CDMA(code division multiple access)、FDMA(frequency division multiple access)、TDMA(time division multiple access)、OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)、SC−FDMA(single carrier frequency division multiple access)、NOMA(non-orthogonal multiple access)などのような多様な無線接続システムに利用されることができる。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)またはCDMA2000のような無線技術(radio technology)により具現化されることができる。TDMAは、GSM(登録商標)(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)のような無線技術により具現化されることができる。OFDMAは、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(evolved UTRA)などのような無線技術により具現化されることができる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project)LTE(long term evolution)は、E−UTRAを使用するE−UMTS(evolved UMTS)の一部であり、ダウンリンクにおいてOFDMAを採用し、アップリンクにおいてSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は、3GPP LTEの進化である。
本発明の実施の形態は、無線接続システムであるIEEE 802、3GPP及び3GPP2のうち、少なくとも1つに開示された標準文書により裏付けられることができる。即ち、本発明の実施の形態のうち、本発明の技術的思想を明確にあらわすために、説明しないステップまたは部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書に開示しているすべての用語は、前記標準文書により説明されることができる。
説明を明確にするために、3GPP LTE/LTE−Aを中心に述べるが、本発明の技術的特徴がこれに制限されることではない。
本文書で使用できる用語は、次の通り定義される。
−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System):3GPPにより開発された、GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communication)基盤の3世代(Generation)移動通信技術
−EPS(Evolved Packet System):IP(Internet Protocol)基盤のパケット交換(packet switched)コアネットワークであるEPC(Evolved Packet Core)とLTE、UTRANなどのアクセスネットワークで構成されたネットワークシステム。UMTSが進化した形態のネットワークである。
−NodeB:UMTSネットワークの基地局。屋外に設置し、カバレッジはマクロセル(macro cell)規模である。
−eNodeB:EPSネットワークの基地局。屋外に設置し、カバレッジはマクロセル(macro cell)規模である。
−端末(User Equipment):ユーザ機器。端末は、端末(terminal)、ME(Mobile Equipment)、MS(Mobile Station)などの用語として言及できる。また、端末はノートブック、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、スマートフォン、マルチメディア機器などの携帯可能な機器、またはPC(Personal Computer)、車両搭載装置などの携帯不可能な機器でありうる。MTC関連内容で端末または端末という用語はMTC端末を称することができる。
−IMS(IP Multimedia Subsystem):マルチメディアサービスをIP基盤に提供するサブシステム。
−IMSI(International Mobile Subscriber Identity):移動通信ネットワークで国際的に固有に割り当てられるユーザ識別子。
−MTC(Machine Type Communication):人の介入無しでマシンにより遂行される通信。M2M(Machine to Machine)通信と称することもできる。
−MTC端末(MTC UEまたはMTC deviceまたはMTC装置):移動通信ネットワークを通じての通信機能を有し、MTC機能を遂行する端末(例えば、自販機、検針器など)。
−MTCサーバー(MTC server):MTC端末を管理するネットワーク上のサーバー。移動通信ネットワークの内部または外部に存在することができる。MTCユーザが接近(access)できるインターフェースを有することができる。また、MTCサーバーは他のサーバーにMTC関連サービスを提供することもでき(SCS(Services Capability Server)形態)、自身がMTCアプリケーションサーバーでありうる。
−(MTC)アプリケーション(application):(MTCが適用される)サービス(例えば、遠隔検針、物量移動追跡、気象観測センサーなど)
−(MTC)アプリケーションサーバー:(MTC)アプリケーションが実行されるネットワーク上のサーバー
−MTC特徴(MTC feature):MTCアプリケーションを支援するためのネットワークの機能。例えば、MTCモニタリング(monitoring)は遠隔検針などのMTCアプリケーションで装備紛失などに備えるための特徴であり、低い移動性(low mobility)は自販機のようなMTC端末に対するMTCアプリケーションのための特徴である。
−MTC加入者(MTC subscriber):ネットワークオペレータと接続関係を有しており、一つ以上のMTC端末にサービスを提供するエンティティ(entity)である。
−MTCグループ(MTC group):少なくとも一つ以上のMTC特徴を共有し、MTC加入者に属したMTC端末のグループを意味する。
−サービス力量サーバー(SCS:Services Capability Server):HPLMN(Home PLMN)上のMTC−IWF(MTC InterWorking Function)及びMTC端末と通信するためのエンティティであって、3GPPネットワークと接続されている。
−外部識別子(External Identifier):3GPPネットワークの外部エンティティ(例えば、SCSまたはアプリケーションサーバー)がMTC端末(または、MTC端末が属した加入者)を指す(または、識別する)ために使用する識別子(identifier)であって、全世界的に固有(globally unique)である。外部識別子は次のようにドメイン識別子(Domain Identifier)とローカル識別子(Local Identifier)とで構成される。
−ドメイン識別子(Domain Identifier):移動通信ネットワーク事業者の制御下にあるドメインを識別するための識別子。一つの事業者は互いに異なるサービスへの接続を提供するためにサービス別にドメイン識別子を使用することができる。
−ローカル識別子(Local Identifier):IMSI(International Mobile Subscriber Identity)を類推または獲得することに使われる識別子。ローカル識別子はアプリケーションドメイン内では固有(unique)でなければならず、移動通信ネットワーク事業者により管理される。
−RAN(Radio Access Network):3GPPネットワークにおけるNodeB及びこれを制御するRNC(Radio Network Controller)、eNodeBを含む単位。端末の端に存在し、コアネットワークへの連結を提供する。
−HLR(Home Location Register)/HSS(Home Subscriber Server):3GPPネットワーク内の加入者情報を有しているデータベース。HSSは設定格納(configuration storage)、識別子管理(identity management)、ユーザ状態格納などの機能を遂行することができる。
−RANAP(RNA Application Part):RANとコアネットワークの制御を担当するノード(即ち、MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service)Supporting Node)/MSC(Mobile Switching Center))との間のインターフェース。
−PLMN(Public Land Mobile Network):個人に移動通信サービスを提供する目的で構成されたネットワーク。オペレータ別に区分されて構成できる。
−NAS(Non-Access Stratum):UMTS、EPSプロトコルスタックで端末とコアネットワークとの間のシグナリング、トラフィックメッセージをやり取りするための機能的な階層。端末の移動性を支援し、端末とPDN GWとの間のIP連結を樹立及び維持するセッション管理手続を支援することを主な機能とする。
以下、前記のように定義された用語に基づいて本発明に対して記述する。
システム一般
図1は、本発明が適用できるEPS(Evolved Packet System)を簡略に例示する図である。
図1のネットワーク構造図は、EPC(Evolved Packet Core)を含むEPS(Evolved Packet System)の構造を簡略に再構成したものである。
EPC(Evolved Packet Core)は、3GPP技術の性能を向上するためのSAE(System Architecture Evolution)の核心的な要素である。SAEは多様な種類のネットワーク間の移動性を支援するネットワーク構造を決定する研究課題に該当する。SAEは、例えば、IP基盤に多様な無線接続技術を支援し、より向上したデータ転送能力を提供するなどの最適化されたパケット−基盤システムを提供することを目標とする。
具体的に、EPCは3GPP LTEシステムのためのIP移動通信システムのコアネットワーク(Core Network)であり、パケット−基盤リアルタイム及びノンリアルタイムサービスを支援することができる。既存の移動通信システム(即ち、2世代または3世代の移動通信システム)では音声のためのCS(Circuit-Switched)及びデータのためのPS(Packet-Switched)の二つの区別されるサブ−ドメインを通じてコアネットワークの機能が具現された。しかしながら、3世代移動通信システムの進化である3GPP LTEシステムでは、CS及びPSのサブ−ドメインが一つのIPドメインに単一化された。即ち、3GPP LTEシステムでは、IP能力(capability)を有する端末と端末との間の連結が、IP基盤の基地局(例えば、eNodeB(evolved NodeB))、EPC、アプリケーションドメイン(例えば、IMS)を通じて構成できる。即ち、EPCは端−対−端(end-to-end)IPサービス具現に必須な構造である。
EPCは多様な構成要素を含むことができ、図1ではそのうちの一部に該当する、SGW(Serving Gateway)、PDN GW(Packet Data Network Gateway)、MME(Mobility Management Entity)、SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service)Supporting Node)、ePDG(enhanced Packet Data Gateway)を図示する。
SGWは無線接続ネットワーク(RAN)とコアネットワークとの間の境界点として動作し、eNodeBとPDN GWとの間のデータ経路を維持する機能をする要素である。また、端末がeNodeBによりサービング(serving)される領域に亘って移動する場合、SGW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リリーズ−8の以後で定義されるEvolved−UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)Terrestrial Radio Access Network)内での移動性のためにSGWを通じてパケットがルーティングできる。また、SGWは他の3GPPネットワーク(3GPPリリーズ−8の前に定義されるRAN、例えば、UTRANまたはGERAN(GSM(登録商標)(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はパケットデータネットワークに向かったデータインターフェースの終端点(termination point)に該当する。PDN GWは政策執行特徴(policy enforcement features)、パケットフィルタリング(packet filtering)、課金支援(charging support)などを支援することができる。また、3GPPネットワークと非−3GPP(non-3GPP)ネットワーク(例えば、I−WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)のような信頼できないネットワーク、CDMA(Code Division Multiple Access)ネットワークやWimaxのような信頼できるネットワーク)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では、SGWとPDN GWが別途のゲートウェイで構成されることを示すが、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)によって具現されることもできる。
MMEは、端末のネットワーク連結に対するアクセス、ネットワーク資源の割当、トラッキング(tracking)、ページング(paging)、ローミング(roaming)、及びハンドオーバーなどを支援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。MMEは加入者及びセッション管理に関連した制御平面機能を制御する。MMEは数多いeNodeBを管理し、他の2G/3Gネットワークに対するハンドオーバー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遂行する。また、MMEは保安過程(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)、遊休端末位置決定管理(Idle Terminal Location Management)などの機能を遂行する。
SGSNは他の3GPPネットワーク(例えば、GPRSネットワーク)に対するユーザの移動性管理及び認証(authentication)のような全てのパケットデータをハンドリングする。
ePDGは信頼できない非−3GPPネットワーク(例えば、I−WLAN、WiFiホットスポット(hotspot)など)に対する保安ノードとしての役割をする。
図1を参照して説明したように、IP能力を有する端末は、3GPPアクセスは勿論、非−3GPPアクセス基盤でも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では多様なレファレンスポイント(例えば、S1−U、S1−MMEなど)を図示する。3GPPシステムではE−UTRAN及びEPCの相異する機能個体(functional entity)に存在する二つ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。次の<表1>は図1に図示された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(reference point)が存在できる。
図1に図示されたレファレンスポイントのうち、S2a及びS2bは非−3GPPインターフェースに該当する。S2aは信頼できる非−3GPPアクセス及びPDN GW間の関連制御及び移動性資源をユーザプレーンに提供するレファレンスポイントである。S2bはePDG及びPDN GW間の関連制御及び移動性支援をユーザプレーンに提供するレファレンスポイントである。
図2は、本発明が適用できるE−UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)のネットワーク構造の一例を示す。
E−UTRANシステムは既存UTRANシステムから進化したシステムであって、例えば、3GPP LTE/LTE−Aシステムでありうる。E−UTRANは端末に制御平面(control plane)とユーザ平面(user plane)プロトコルを提供する基地局(eNB)で構成され、基地局はX2インターフェースを介して連結される。X2ユーザ平面インターフェース(X2−U)は基地局の間に定義される。X2−Uインターフェースは、ユーザ平面PDU(packet data unit)の保障されない伝達(non guaranteed delivery)を提供する。X2制御平面インターフェース(X2−CP)は2つの隣り合う基地局の間に定義される。X2−CPは基地局の間のコンテキスト(context)伝達、ソース基地局とターゲット基地局との間のユーザ平面トンネルの制御、ハンドオーバー関連メッセージの伝達、アップリンク負荷管理などの機能を遂行する。基地局は無線インターフェースを介して端末と連結され、S1インターフェースを介してEPC(evolved packet core)に連結される。S1ユーザ平面インターフェース(S1−U)は基地局とサービングゲートウェイ(S−GW:serving gateway)の間に定義される。S1制御平面インターフェース(S1−MME)は、基地局と移動性管理個体(MME:mobility management entity)の間に定義される。S1インターフェースは、EPS(evolved packet system)ベアラサービス管理機能、NAS(non-access stratum)シグナリングトランスポート機能、ネットワークシェアリング、MME負荷バランシング機能などを遂行する。S1インターフェースは、基地局とMME/S−GWとの間に多数−対−多数関係(many-to-many-relation)をサポートする。
図3は、本発明が適用できる無線通信システムにおける端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコル(radio interface protocol)構造を示す。
図3の(a)は制御平面(control plane)に対する無線プロトコル構造を示し、図3の(b)はユーザ平面(user plane)に対する無線プロトコル構造を示す。
図3を参照すると、端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコルの階層は、通信システムの技術分野に公知された広く知られた開放型システム間の相互接続(OSI:open system interconnection)標準モデルの下位3階層に基づいて第1階層(L1)、第2階層(L2)、及び第3階層(L3)に分割できる。端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコルは、水平的に物理階層(physical layer)、データリンク階層(data link layer)、及びネットワーク階層(network layer)からなり、垂直的にはデータ情報転送のためのプロトコルスタック(protocol stack)ユーザ平面(user plane)と制御信号(signaling)の伝達のためのプロトコルスタックである制御平面(control plane)とに区分される。
制御平面は、端末とネットワークが呼を管理するために用いる制御メッセージが転送される通路を意味する。ユーザ平面はアプリケーション階層で生成されたデータ、例えば、音声データまたはインターネットパケットデータなどが転送される通路を意味する。以下、無線プロトコルの制御平面とユーザ平面の各階層を説明する。
第1階層(L1)である物理階層(PHY:physical layer)は、物理チャンネル(physical channel)を使用することによって、上位階層への情報送信サービス(information transfer service)を提供する。物理階層は上位レベルに位置した媒体接続制御(MAC:medium access control)階層に転送チャンネル(transport channel)を介して連結され、転送チャンネルを介してMAC階層と物理階層との間でデータが転送される。転送チャンネルは無線インターフェースを介してデータがどのように、どんな特徴で転送されるかによって分類される。そして、互いに異なる物理階層間、送信端の物理階層と受信端の物理階層との間には物理チャンネル(physical channel)を介してデータが転送される。物理階層は、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)方式により変調され、時間と周波数を無線資源として活用する。
物理階層で使われるいくつかの物理制御チャンネルがある。物理ダウンリンク制御チャンネル(PDCCH:physical downlink control channel)は、端末にページングチャンネル(PCH:paging channel)とダウンリンク共有チャンネル(DL−SCH:downlink shared channel)の資源割り当て、及びアップリンク共有チャンネル(UL−SCH:uplink shared channel)と関連したHARQ(hybrid automatic repeat request)情報を知らせる。また、PDCCHは端末にアップリンク転送の資源割り当てを知らせるアップリンク承認(UL grant)を運ぶことができる。物理制御フォーマット指示子チャンネル(PDFICH:physical control format indicator channel)は、端末にPDCCHに使われるOFDMシンボルの数を知らせて、毎サブフレーム毎に転送される。物理HARQ指示子チャンネル(PHICH:physical HARQ indicator channel)は、アップリンク転送の応答としてHARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge)信号を運ぶ。物理アップリンク制御チャンネル(PUCCH:physical uplink control channel)は、ダウンリンク転送に対するHARQ ACK/NACK、スケジューリング要請、及びチャンネル品質指示子(CQI:channel quality indicator)などのアップリンク制御情報を運ぶ。物理アップリンク共有チャンネル(PUSCH:physical uplink shared channel)は、UL−SCHを運ぶ。
第2階層(L2)のMAC階層は、論理チャンネル(logical channel)を介して上位階層である無線リンク制御(RLC:radio link control)階層にサービスを提供する。また、MAC階層は論理チャンネルと転送チャンネルとの間のマッピング及び論理チャンネルに属するMACサービスデータユニット(SDU:service data unit)の転送チャンネル上に物理チャンネルに提供される転送ブロック(transport block)への多重化/逆多重化機能を含む。
第2階層(L2)のRLC階層は信頼性あるデータ転送をサポートする。RLC階層の機能は、RLC SDUの連結(concatenation)、分割(segmentation)、及び再結合(reassembly)を含む。無線ベアラ(RB:radio bearer)が要求する多様なQoS(quality of service)を保障するために、RLC階層は透明モード(TM:transparent mode)、非確認モード(UM:unacknowledged mode)、及び確認モード(AM:acknowledge mode)の3種類の動作モードを提供する。AM RLCはARQ(automatic repeat request)を通じて誤り訂正を提供する。一方、MAC階層がRLC機能を遂行する場合、RLC階層はMAC階層の機能ブロックに含まれることができる。
第2階層(L2)のパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP:packet data convergence protocol)階層は、ユーザ平面でユーザデータの伝達、ヘッダ圧縮(header compression)、及び暗号化(ciphering)機能を遂行する。ヘッダ圧縮機能は、小さい帯域幅を有する無線インターフェースを介してIPv4(internet protocol version 4)またはIPv6(internet protocol version 6)のようなインターネットプロトコル(IP:internet protocol)パケットを効率よく転送されるようにするために、相対的にサイズが大きく、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縮める機能を意味する。制御平面でのPDCP階層の機能は、制御平面データの伝達及び暗号化/無欠性保護(integrity protection)を含む。
第3階層(L3)の最下位部分に位置した無線資源制御(RRC:radio resource control)階層は、制御平面のみに定義される。RRC階層は、端末とネットワークとの間の無線資源を制御する役割を遂行する。このために、端末とネットワークはRRC階層を通じてRRCメッセージを互いに交換する。RRC階層は、無線ベアラの設定(configuration)、再設定(re-configuration)、及び解除(release)と関連して、論理チャンネル、転送チャンネル、及び物理チャンネルを制御する。無線ベアラは、端末とネットワークとの間のデータ転送のために第2階層(L2)により提供される論理的な経路を意味する。無線ベアラが設定されるということは、特定サービスを提供するために無線プロトコル階層及びチャンネルの特性を規定し、各々の具体的なパラメータ及び動作方法を設定することを意味する。また、無線ベアラはシグナリング無線ベアラ(SRB:signaling RB)とデータ無線ベアラ(DRB:data RB)の2つに分けられる。SRBは制御平面でRRCメッセージを転送する通路に使われて、DRBはユーザ平面でユーザデータを転送する通路に使われる。
RRC階層の上位に位置するNAS(non-access stratum)階層は、セッション管理(session management)と移動性管理(mobility management)などの機能を遂行する。
基地局を構成する1つのセルは、1.25、2.5、5、10、20Mhzなどの帯域幅のうちの1つに設定されて、多数の端末に下向きまたは上向き転送サービスを提供する。互いに異なるセルは互いに異なる帯域幅を提供するように設定できる。
ネットワークから端末にデータを転送する下向き転送チャンネル(downlink transport channel)は、システム情報を転送する放送チャンネル(BCH:broadcast channel)、ページングメッセージを転送するPCH、ユーザトラフィックや制御メッセージを転送するDL−SCHなどがある。下向きマルチキャストまたは放送サービスのトラフィックまたは制御メッセージの場合、DL−SCHを介して転送されることもでき、または別途の下向きマルチキャストチャンネル(MCH:multicast channel)を介して転送されることもできる。一方、端末からネットワークにデータを転送する上向き転送チャンネル(uplink transport channel)には、初期制御メッセージを転送するランダムアクセスチャンネル(RACH:random access channel)、ユーザトラフィックや制御メッセージを転送するUL−SCH(uplink shared channel)がある。
論理チャンネル(logical channel)は転送チャンネルの上位にあり、転送チャンネルにマッピングされる。論理チャンネルは制御領域情報の伝達のための制御チャンネルとユーザ領域情報の伝達のためのトラフィックチャンネルとに区分できる。論理チャンネルには、放送制御チャンネル(BCCH:broadcast control channel)、ページング制御チャンネル(PCCH:paging control channel)、共通制御チャンネル(CCCH:common control channel)、専用制御チャンネル(DCCH:dedicated control channel)、マルチキャスト制御チャンネル(MCCH:multicast control channel)、専用トラフィックチャンネル(DTCH:dedicated traffic channel)、マルチキャストトラフィックチャンネル(MTCH:multicast traffic channel)などがある。
図4は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるS1インターフェースプロトコル構造を示す。
図4(a)はS1インターフェースで制御平面(control plane)プロトコルスタックを例示し、図4(b)はS1インターフェースでユーザ平面(user plane)インターフェースプロトコル構造を示す。
図4を参照すると、S1制御平面インターフェース(S1−MME)は基地局とMMEとの間に定義される。ユーザ平面と類似するように、転送ネットワーク階層(transport network layer)はIP転送に基づく。但し、メッセージシグナリングの信頼性がある転送のためにIP階層の上位にSCTP(Stream Control Transmission Protocol)階層に追加される。アプリケーション階層(application layer)シグナリングプロトコルは、S1−AP(S1 application protocol)と称される。
SCTP階層は、アプリケーション階層メッセージの保証された(guaranteed)伝達を提供する。
プロトコルデータユニット(PDU:Protocol Data Unit)シグナリング転送のために、転送IP階層で点対点(point-to-point)転送が使われる。
S1−MMEインターフェースインスタンス(instance)別に単一のSCTP連係(association)はS−MME共通手続のための一対のストリーム識別子(stream identifier)を使用する。ストリーム識別子の一部の対のみがS1−MME専用手続のために使われる。MME通信コンテクスト識別子はS1−MME専用手続のためのMMEにより割り当てられ、eNB通信コンテクスト識別子はS1−MME専用手続のためのeNBにより割り当てられる。MME通信コンテクスト識別子及びeNB通信コンテクスト識別子は端末特定のS1−MMEシグナリング転送ベアラーを区別するために使われる。通信コンテクスト識別子は、各々S1−AP担がれるが内で伝達される。
S1シグナリング転送階層がS1AP階層にシグナリング連結が断絶されたと通知した場合、MMEは該当シグナリング連結を使用していた端末の状態をEMC-IDLE状態に変更する。そして、eNBは該当端末のRRC連結を解除する。
S1ユーザ平面インターフェース(S1−U)は、eNBとS−GWとの間に定義される。S1−UインターフェースはeNBとS−GWとの間にユーザ平面PDUの保証されていない(non guaranteed)伝達を提供する。転送ネットワーク階層はIP転送に基盤し、eNBとS−GWとの間のユーザ平面PDUを伝達するためにUDP/IP階層の上位にGTP−U(GPRS Tunneling Protocol User Plane)階層が用いられる。
EMM及びECM状態
EMM(EPS mobility management)、ECM(EPS connection management)状態に対して説明する。
図5は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるEMM及びECM状態を例示する図である。
図5を参照すると、端末とMMEの制御平面に位置したNAS階層で端末の移動性を管理するために端末がネットワークにアタッチ(attach)されたか、デタッチ(detach)されたかによってEMM登録状態(EMM-REGISTERED)及びEMM登録解除状態(EMM-DEREGISTERED)が定義できる。EMM-REGISTERED状態及びEMM-DEREGISTERED状態は端末とMMEに適用できる。
端末の電源を最初につけた場合のように、初期端末はEMM-DEREGISTERED状態におり、この端末がネットワークに接続するために初期接続(initial attach)手続を通じて該当ネットワークに登録する過程を遂行する。接続手続が成功的に遂行されれば、端末及びMMEはEMM-REGISTERED状態に遷移(transition)される。また、端末の電源が消えるか、または無線リンク失敗の場合(無線リンク上でパケットエラー率が基準値を超えた場合)、端末はネットワークでデタッチ(detach)されてEMM-DEREGISTERED状態に遷移される。
また、端末とネットワークとの間のシグナリング連結(signaling connection)を管理するために、ECM連結状態(ECM-CONNECTED)及びECMアイドル状態(ECM-IDLE)が定義できる。ECM-CONNECTED状態及びECM-IDLE状態も端末とMMEに適用できる。ECM連結は、端末と基地局との間に設定されるRRC連結と基地局とMMEとの間に設定されるS1シグナリング連結により構成される。即ち、ECM連結が設定/解除されたということはRRC連結とS1シグナリング連結が全て設定/解除されたということを意味する。
RRC状態は、端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが論理的に連結(connection)されているか否かを示す。即ち、端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが連結されている場合、端末はRRC連結状態(RRC_CONNECTED)にいるようになる。端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが連結されていない場合、端末はRRCアイドル状態(RRC_IDLE)にあるようになる。
ネットワークは、ECM-CONNECTED状態にある端末の存在をセル単位で把握することができ、端末を効果的に制御することができる。
一方、ネットワークはECM-IDLE状態にある端末の存在を把握できず、コアネットワーク(CN:core network)がセルより大きい地域単位であるトラッキング領域(tracking area)単位で管理する。端末がECMアイドル状態にある時には端末はトラッキング領域で唯一に割り当てられたIDを用いてNASにより設定された不連続受信(DRX:Discontinuous Reception)を遂行する。即ち、端末は端末−特定ページングDRXサイクル毎に特定ページング時点(paging occasion)にページング信号をモニタリングすることによって、システム情報及びページング情報のブロードキャストを受信することができる。
また、端末がECM-IDLE状態にある時にはネットワークは端末のコンテクスト(context)情報を有していない。したがって、ECM-IDLE状態の端末はネットワークの命令を受ける必要無しで、セル選択(cell selection)またはセル再選択(cell reselection)のような端末基盤の移動性関連手続を遂行することができる。ECMアイドル状態で端末の位置がネットワークが知っている位置と変わる場合、端末はトラッキング領域アップデート(TAU:tracking area update)手続を通じてネットワークに該当端末の位置を知らせることができる。
一方、端末がECM-CONNECTED状態にある時には端末の移動性はネットワークの命令により管理される。ECM-CONNECTED状態でネットワークは端末が属したセルを知る。したがって、ネットワークは端末に、または端末からデータを転送及び/又は受信し、端末のハンドオーバーのような移動性を制御し、周辺セルに対するセル測定を遂行することができる。
前記のように、端末が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ECM-CONNECTED状態に遷移しなければならない。端末の電源を最初につけた場合のように、初期端末はEMM状態と同様に、ECM-IDLE状態におり、端末が初期接続(initial attach)手続を通じて該当ネットワークに成功的に登録するようになれば、端末及びMMEはECM連結状態に遷移(transition)される。また、端末がネットワークに登録されているが、トラフィックが不活性化されて無線資源が割り当てられていない場合、端末はECM-IDLE状態におり、該当端末にアップリンクあるいはダウンリンクの新たなトラフィックが発生すれば、サービス要請(service request)手続を通じて端末及びMMEはECM-CONNECTED状態に遷移(transition)される。
図6は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるベアラー構造を例示する。
端末がパケットデータネットワーク(PDN:Packet Date Network)(図6でピアエンティティ(peer entity))に連結される時、PDN連結(PDN connection)が生成され、PDN connectionはEPSセッション(session)とも呼ばれることができる。PDNは、事業者の外部または内部IP(internet protocol)網にインターネットやIMS(IP Multimedia Subsystem)のようなサービス機能を提供する。
EPS sessionは一つ以上のEPSベアラー(bearer)を有する。EPS bearerはEPSでユーザトラフィックを伝達するために端末とPDN GWとの間に生成されるトラフィックの転送経路(transmission path)である。EPS bearerは端末当たり一つ以上設定できる。
各EPS bearerはE−UTRAN無線アクセスベアラー(E−RAB:E-UTRAN Radio Access Bearer)及びS5/S8 bearerに分かれることができ、E−RABは無線ベアラー(RB:radio bearer)、S1 bearerに分かれることができる。即ち、一つのEPS bearerは各々一つのRB、S1 bearer、S5/S8 bearerに対応する。
E−RABは、端末とEPCとの間にEPS bearerのパケットを伝達する。E−RABが存在すれば、E-RAB bearerとEPS bearerは一対一にマッピングされる。データ無線ベアラー(DRB:data radio bearer)は端末とeNBとの間にEPS bearerのパケットを伝達する。DRBが存在すれば、DRBとEPS bearer/E−RABは一対一にマッピングされる。S1 bearerはeNBとS−GWとの間にEPS bearerのパケットを伝達する。S5/S8 bearerはS−GWとP−GWとの間にEPS bearerパケットを伝達する。
端末はアップリンク方向のEPS bearerにサービスデータフロー(SDF:service data flow)をバインディング(binding)する。SDFはユーザトラフィックをサービス別に分類(または、フィルタリング)したIPフロー(flow)またはIP flowの集いである。複数のSDFは複数のアップリンクパケットフィルタを含むことによって、同一なEPS bearerに多重化できる。端末はアップリンクでSDFとDRBとの間をバインディングするためにアップリンクパケットフィルタとDRBとの間のマッピング情報を格納する。
P−GWはダウンリンク方向のEPS bearerにSDFをバインディングする。複数のSDFは複数のダウンリンクパケットフィルタを含むことによって、同一なEPS bearerに多重化できる。P−GWはダウンリンクでSDFとS5/S8 bearerとの間をバインディングするためにダウンリンクパケットフィルタとS5/S8 bearerとの間のマッピング情報を格納する。
eNBは、アップ/ダウンリンクでDRBとS1 bearerとの間をバインディングするためにDRBとS1 bearerとの間の一対一マッピングを格納する。S−GWはアップ/ダウンリンクでS1 bearerとS5/S8 bearerとの間をバインディングするためにS1 bearerとS5/S8 bearerとの間の一対一マッピング情報を格納する。
EPS bearerは基本ベアラー(default bearer)と専用ベアラー(dedicated bearer)の2種類に区分される。端末は、PDN当たり一つのdefault bearerと一つ以上のdedicated bearerを有することができる。一つのPDNに対してEPSセッションが有する最小限の基本ベアラーをdefault bearerという。
EPS bearerは識別子(identity)に基づいて区分できる。EPS bearer identityは端末またはMMEにより割り当てられる。dedicated bearer(s)はLBI(Linked EPS Bearer Identity)によりdefault bearerと結合される。
端末は初期アタッチ手続(initial attach procedure)を通じてネットワークに初期接続すれば、IPアドレスの割当を受けてPDN connectionが生成され、EPS区間でdefault bearerが生成される。default bearerは端末と該当PDNとの間のトラフィックがない場合にも端末がPDN連結が終了されない限り、解除されなくて維持され、該当PDN連結を終了する時、default bearerも解除される。ここで、端末とdefault bearerを構成する全ての区間のベアラーが活性化されるものではなく、PDNと直接連結されているS5 bearerは維持され、無線資源と関連があるE−RAB bearer(即ち、DRB and S1 bearer)は解除される。そして、該当PDNで新たなトラフィックが発生すれば、E−RAB bearerが再設定されてトラフィックを伝達する。
端末がdefault bearerを通じてサービス(例えば、インターネットなど)を用いる中に、default bearerだけでQoS(Quality of Service)の提供を受けることに充分でないサービス(例えば、VoD(Video on Demand)など)を用いるようになれば、端末で要求する時(on-demand)でdedicated bearerが生成される。端末のトラフィックがない場合、dedicated bearerは解除される。端末やネットワークは必要によって複数のdedicated bearerを生成することができる。
端末が如何なるサービスを用いるかによってIP flowは異なるQoS特性を有することができる。ネットワークは端末のためのEPS sessionを確立/変更(establish/modification)時、ネットワーク資源の割当乃至QoSに対する制御政策を決定してEPS sessionが維持される間、これを適用する。これをPCC(Policy and Charging Control)という。PCC規則(PCC rule)はオペレータ政策(例えば、QoS政策、ゲート状態(gate status)、課金方法など)に基づいて決定される。
PCC規則はSDF単位で決定される。即ち、端末が用いるサービスによってIP flowは異なるQoS特性を有することができ、同一なQoSを有するIP flowは同一なSDFでマッピングされ、SDFはPCC規則を適用する単位となる。
このようなPCC機能を遂行する主要エンティティにPCRF(Policy and Charging Control Function)とPCEF(Policy and Charging Enforcement Function)がこれに該当できる。
PCRFはEPS sessionを生成または変更する時、SDF別にPCC規則を決定してP−GW(または、PCEF)に提供する。P−GWは該当SDFに対してPCC規則を設定した後、送信/受信されるIPパケット毎にSDFを検出して該当SDFに対するPCC規則を適用する。SDFがEPSを経て端末に転送される時、P−GWに格納されているQoS規則によって適合したQoSを提供することができるEPS bearerでマッピングされる。
PCC規則は動的PCC規則(dynamic PCC rule)と予め定義されたPCC規則(pre-defined PCC rule)とに区分される。動的PCC規則は、EPS session確立/変更(establish/modification)時、PCRFからP−GWに動的に提供される。一方、予め定義されたPCC規則はP−GWに予め設定されているのでPCRFにより活性化/不活性化される。
EPSベアラーは基本QoSパラメータにQoSクラス識別子(QCI:QoS Class Identifier)と割当及び保有優先順位(ARP:Allocation and Retention Priority)を含む。
QCIはベアラーレベルパケットフォーワーディング処理(treatment)を制御するノード−特定(node-specific)パラメータに接近するための基準に使われるスカラー(scalar)であって、スカラー値はネットワークオペレータにより予め設定(pre-configured)されている。例えば、スカラーは整数値1から9のうち、いずれか一つに予め設定できる。
ARPの主な目的は資源が制限される場合、ベアラーのestablishmentまたはmodification要請が受け入れられるか、または拒絶されるべきかを決定するためである。また、ARPは例外的な資源制限(例えば、ハンドオーバーなど)状況で、eNBにより如何なるbearer(s)をドロップ(drop)するかを決定することに使用できる。
EPS bearerはQCI資源形態によって保証されたビット率(GBR:Guaranteed Bit Rate)型ベアラーと非保証されたビット率(non-GBR)型ベアラーとに区分される。Default bearerは常にnon-GBR型ベアラーであり、dedicated bearerはGBR型またはnon-GBR型ベアラーでありうる。
GBR型ベアラーはQCIとARPの他にQoSパラメータとしてGBRと最大ビット率(MBR:Maximum Bit Rate)を有する。MBRはベアラー別に固定された資源の割当(帯域幅保証)を受けることを意味する。一方、non-GBR型ベアラーはQCIとARPの以外にQoSパラメータとして結合されたMBR(AMBR:Aggregated MBR)を有する。AMBRは資源をベアラー別に割当を受けられない代わりに、他のnon-GBR型ベアラーと共に使用することができる最大帯域幅の割当を受けることを意味する。
前記のように、EPS bearerのQoSが定まれば、各インターフェース毎に各々のベアラーのQoSが定まる。各インターフェースのベアラーはEPS bearerのQoSをインターフェース別に提供するので、EPS bearerとRB、S1 bearerなどは全て一対一の関係を有する。
端末がdefault bearerを通じてサービスを用いる中に、default bearerだけでQoSの提供を受けることに充分でないサービスを用いるようになれば、端末の要請により(on-demand)でdedicated bearerが生成される。
図7は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるEMM登録状態で制御平面(control plane)及びユーザ平面(user plane)の転送経路を例示する図である。
図7(a)はECM-CONNECTED状態を例示し、図7(b)はECM-IDLEを例示する。
端末がネットワークに成功的にアタッチ(attach)してEMM-Registered状態になれば、EPSベアラーを用いてサービスの提供を受ける。前述したように、EPSベアラーは区間別にDRB、S1ベアラー、S5ベアラーに分けられて構成される。
図7(a)のように、ユーザトラフィックがあるECM-CONNECTED状態ではNASシグナリング連結、即ち、ECM連結(即ち、RRC連結とS1シグナリング連結)が設定される。また、MMEとSGWとの間にS11 GTP−C(GPRS Tunneling Protocol Control Plane)連結が設定され、SGWとPDN GWとの間にS5 GTP−C連結が設定される。
また、ECM-CONNECTED状態ではDRB、S1ベアラー、及びS5ベアラーが全て設定(即ち、無線またはネットワーク資源割当)される。
図7(b)のように、ユーザトラフィックがないECM-IDLE状態ではECM連結(即ち、RRC連結とS1シグナリング連結)は解除される。但し、MMEとSGWとの間のS11 GTP−C連結及びSGWとPDN GWとの間のS5 GTP−C連結は設定が維持される。
また、ECM-IDLE状態ではDRBとS1ベアラーは全て解除されるが、S5ベアラーは設定(即ち、無線またはネットワーク資源割当)を維持する。
DRX(Discontinuous Reception)モード端末におけるダウンリンク制御チャンネルモニタリング方法
3GPP LTE/LTE−Aシステムでは、端末とネットワークとの間のシグナリング連結(signaling connection)を管理するためにECM連結(ECM((EPS connection management))-CONNECTED)状態及びECMアイドル(ECM-IDLE)状態を定義する。ECM連結状態及びECMアイドル状態も端末とMMEに適用できる。ECM連結は端末と基地局との間に設定されるRRC連結と基地局とMMEとの間に設定されるS1シグナリング連結で構成される。RRC状態は端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが論理的に連結(connection)されているか否かを示す。即ち、端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが連結されている場合、端末はRRC連結(RRC_CONNECTED)状態にあるようになる。端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが連結されていない場合、端末はRRCアイドル(RRC_IDLE)状態にあるようになる。
ここで、RRC_CONNECTED状態は端末が特定セルに連結された状態で端末がセル単位でサービスを受けることができる状態を意味し、セル単位で端末が管理される。
RRC_IDLE状態は端末が基地局との連結はなく、移動性管理個体(MME:Mobility Management Entity)との連結のみを維持した状態でセルより大きい地域単位であるトラッキング領域(TA:Tracking Area)単位で端末が管理される。即ち、RRC_IDLE状態の端末は自身に転送されるページングメッセージがあるかを確認するために間歇的に覚めてページングチャンネル(PCH:paging channel)をモニタリングする。即ち、端末はトラッキング領域で唯一に割り当てられたIDを用いてNAS(non-access stratum)により設定された不連続受信(DRX:Discontinuous Reception)を遂行する。端末は、端末−特定ページングDRXサイクル毎に特定ページング機会にページング信号をモニタリングすることによって、システム情報及びページング情報のブロードキャストを受信することができる。このようなネットワーク状態の定義を通じて活性化されたサービスがない端末は自身の電力消耗を最小化し、基地局は資源を効率良く使用することができる。
前記のように、端末が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ECM連結状態に遷移しなければならない。端末の電源を最初につけた場合のように初期端末はECMアイドル状態におり、端末が初期接続(initial attach)手続を通じて該当ネットワークに成功的に登録するようになれば、端末及びMMEはECM連結状態に遷移(transition)される。また、端末がネットワークに登録されているが、トラフィックが不活性化されて無線資源が割り当てられていない場合、端末はECMアイドル状態におり、該当端末にアップリンクあるいはダウンリンクの新たなトラフィックが発生すれば、サービス要請(service request)手続を通じて端末及びMMEはECM連結状態に遷移(transition)される。
3GPP LTE/LTE−Aシステムは、端末の電力消耗を最小化するためにRRC_CONNECTED状態でも休眠モード(Dormant mode)と活性モード(Active mode)を定義する。
これはRRC_CONNECTED状態端末が一定時間の間送信/受信されるデータがない場合、セル連結はそのまま維持し、端末が休眠モード(Dormant mode)に進入できるようにする。Dormant mode端末は、自身に転送できるデータを受信するために間歇的に覚めて物理制御チャンネルをモニタリングしなければならない。
このように、端末の電力を最小化するために無線通信システムは端末の不連続受信(DRX:discontinuous reception)技法を使用する。
3GPP LTE/LTE−Aシステムで定義されたDRXは端末の休眠モードとRRC_IDLE状態で全て使われることができ、各状態別に使われるDRX技法は、次の通りである。
1)RRC_CONNECTED状態で休眠モード
−短期DRX(Short DRX):短期DRXサイクル(short DRX cycle)(2ms〜640ms)
−長期DRX(Long DRX):長期DRXサイクル(long DRX cycle)(10ms〜2560ms)
2)RRC_IDLE状態
−ページングDRX(Paging DRX):ページングDRXサイクル(paging DRX cycle)
(320ms〜2560ms)
端末は、端末の固有な識別子であるRNTI(例えば、C−RNTI、SI−RNTI、P−RNTIなど)に基づいてPDCCHのモニタリング(monitoring)を遂行することができる。
PDCCHのモニタリングはDRX動作により制御されることができ、DRXに関するパラメータは基地局がRRCメッセージにより端末に転送してくれる。特に、端末はSI−RNTI、P−RNTIなどはRRCメッセージにより構成されたDRX動作に関わらず、常に受信しなければならない。ここで、C−RNTIにスクランブリングされたPDCCHを除外した残りのPDCCHは、常に主サービングセル(例えば、Pセル)の公用サーチスペース(common search space)を通じて受信される。
端末がRRC連結状態(connected state)でDRXパラメータが構成されてあれば、端末はDRX動作に基づいてPDCCHに対する不連続的な(discontinuous)モニタリングを遂行する。一方、もしDRXパラメータが構成されていなければ、端末は連続的なPDCCHのモニタリングを遂行する。
即ち、端末はDRX動作に基づいてPDCCH領域で端末特定サーチスペース(UE-specific search space)でブラインドデコーディング(blind deconding)を遂行してPDCCHを探索する。端末は、RNTIを使用してPDCCHのCRCをアンマスク(unmask)する時、CRCエラーが検出されなければ、端末は該当PDCCHが自身の制御情報を伝達すると決定する。
不連続的なPDCCHモニタリングとは、端末が定まった特定のサブフレームのみでPDCCHをモニタリングすることを意味し、連続的なPDCCHモニタリングとは、端末が全てのサブフレームでPDCCHをモニタリングすることを意味することができる。一方、ランダムアクセス(random access)手続のようなDRXと無関係な動作でPDCCHモニタリングが必要な場合、端末は該当動作の要求事項によってPDCCHをモニターする。
また、前述したようにページングメッセージを受信する端末は、電力消費減少を目的としてDRXを遂行することができる。
このために、ネットワークはページングサイクル(paging cycle)と呼ばれる時間周期毎に複数のページング機会(paging occasion)を構成し、特定端末は特定ページング機会の時間のみにページングメッセージを受信し、端末は特定ページング機会の以外の時間にはページングチャンネルを受信しない。また、一つのページング機会は一つのTTIに対応できる。
アタッチ手続(Attach Procedure)
アタッチ手続(Attach procedure)は、一般的に端末がE−UTRANセル(cell)に進入した時、ネットワークに連結(connection)を結ぶために用いられる。また、non−3GPPネットワークからE−UTRANにハンドオーバー(handover)される場合にも利用できる。
図8は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるアタッチ(attach)手続を簡略に例示する図である。
1−2.端末(UE)はアタッチ要請(Attach Request)メッセージをMMEに転送することによってアタッチ手続を開始する。アタッチ要請(Attach Request)メッセージは、端末のIMSI(International Mobile Subscriber Identity)などを含む。
アタッチ要請(Attach Request)メッセージは、RRC連結でRRC連結セットアップ完了(RRC Connection Setup Complete)メッセージに含まれて伝達され、S1シグナリング連結で初期UEメッセージ(Initial UE message)に含まれて伝達される。
3.MMEは、端末認証のためにHSSに認証のための情報を要請して受信し、端末と相互認証を遂行する。
4.MMEは、HSSに端末の位置を登録し、端末にデフォルトベアラー(default bearer)を生成するためにHSSからユーザ加入情報(即ち、加入されたQoSプロファイル(subscribed QoS Profile))を受信する。
5−6.MMEはS−GWにセッション生成要請(Create Session Request)メッセージを転送することによって、デフォルトベアラー(default bearer)生成を要請し、S−GWはP−GWにセッション生成要請(Create Session Request)メッセージを伝達する。セッション生成要請(Create Session Request)メッセージはHSSからQoSプロファイル(QoS Profile)、‘S5 S−GW TEID(Tunnel Endpoint Identifier)’などを含む。
7.P−GWは、端末が使用するIP(Internet Protocol)アドレスを割り当てて、PCRFとIP−CAN(IP connectivity access network)セッション確立(establishment)/修正(modification)手続を遂行する。
8.P−GWは、セッション生成要請(Create Session Request)メッセージに対する応答としてセッション生成応答(Create Session Response)メッセージをS−GWに転送する。セッション生成応答(Create Session Response)メッセージは、デフォルトベアラー(default bearer)に適用するQoSプロファイル、‘S5 P−GW TEID’などを含む。
この手続を終わると、S−GWとP−GWとの間にS5ベアラーの生成が完了して、S−GWはP−GWにアップリンクトラフィックを転送するか、またはP−GWからダウンリンクトラフィックを受信することができる。
9.S−GWはセッション生成要請(Create Session Request)メッセージに対する応答として‘S1 S−GW TEID’などを含むセッション生成応答(Create Session Response)メッセージをMMEに転送する。
10−11.MMEはアタッチ要請(Attach Request)メッセージに対する応答としてP−GWで割り当てたIPアドレス、トラッキング領域識別子(TAI:Tracking Area Identity)リスト、TAUタイマなどを含むアタッチ承認(Attach Accept)メッセージを端末に転送する。
アタッチ承認(Attach Accept)メッセージは、S1シグナリング連結で初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージに含まれて伝達される。初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージは‘S1 S−GW TEID’などを含む。
この手続を終わると、基地局とS−GWとの間にアップリンクS1ベアラーの生成が完了し、基地局はS−GWにアップリンクトラフィックを転送することができる。
アタッチ承認(Attach Accept)メッセージはRRC連結でRRC連結再設定(RRC Connection Reconfiguration)メッセージに含まれて伝達される。
この手続を終わると、端末と基地局との間にDRBの生成が完了して、端末は基地局にアップリンクトラフィックを転送するか、または基地局からダウンリンクトラフィックを受信することができる。
12.基地局は初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージに対する応答として初期コンテクストセットアップ応答(Initial Context Setup Response)メッセージをMMEに転送する。初期コンテクストセットアップ応答(Initial Context Setup Response)メッセージは‘S1 eNB TEID’などを含む。
13−14.端末はアタッチ承認(Attach Accept)メッセージに対する応答としてアタッチ完了(Attach Complete)メッセージをMMEに転送する。
アタッチ完了(Attach Complete)メッセージは、RRC連結でアップリンク情報伝達(UL Information Transfer)メッセージに含まれて伝達され、S1シグナリング連結でアップリンクNAS伝達(Uplink NAS Transport)メッセージに含まれて伝達される。
この手続を終わると、端末とP−GWとの間のアップリンクデフォルトEPSベアラーの生成が完了して、端末はP−GWにアップリンクデータを転送することができる。
15.MMEは基地局から受信した‘S1 eNB TEID’を修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージを通じてS−GWに伝達する。
この手続を終わると、基地局とS−GWとの間にダウンリンクS1ベアラーの生成が完了し、基地局はS−GWからダウンリンクトラフィックを受信することができる。
16−17.必要によってS−GWとP−GWとの間にベアラーが更新(update)される。
18.S−GWは修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージに対する応答として修正ベアラー応答(Modify Bearer Response)メッセージをMMEに転送する。
この手続を終わると、端末とP−GWとの間のダウンリンクデフォルトEPSベアラーの生成が完了して、P−GWは端末にダウンリンクデータを転送することができる。
周期的TAU手続(Periodic TAU Procedure)
トラッキング領域アップデート(TAU)手続は、ECM-IDLE状態の端末が新たな位置登録を試みる時、またはTAUタイマが経過した時に遂行される。
図9は、本発明が適用できる無線通信システムにおける周期的なトラッキング領域アップデート手続を簡略に例示する図である。
1−2.ECM-IDLE状態の端末(UE)のTAUタイマが経過すれば、MMEにトラッキング領域(TA:Tracking Area)を報告するための周期的なTAU(P−TAU:Periodic TAU)手続がトリガー(trigger)される。
端末はTAU要請(TAU Request)メッセージをMMEに転送することによってP−TAU手続を開始する。
TAU要請(TAU Request)メッセージは、RRC連結でRRC連結セットアップ完了(RRC Connection Setup Complete)メッセージに含まれて伝達され、S1シグナリング連結で初期UEメッセージ(Initial UE message)に含まれて伝達される。
3.TAU要請(TAU Request)メッセージを受信したMMEはTAUタイマをリセット(reset)し、E−UTRANセルグローバル識別子(ECGI:E-UTRAN Cell Global Identifier)、TAIを含む修正ベアラー要請(Modify bearer request)メッセージをS−GWに転送する。
4−5.端末が位置したセル(ECGI)またはトラッキング領域(TAI)が変更された場合、S−GWは修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージをP−GWに転送して知らせる。
P−GWはEPSセッション修正手続を遂行し、修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージに対する応答として修正ベアラー応答(Modify Bearer Response)メッセージをS−GWに転送する。
6.S−GWは、修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージに対する応答として修正ベアラー応答(Modify Bearer Response)メッセージをMMEに転送する。
7−8.MMEは、TAU要請(TAU Request)メッセージに対する応答としてTAU承認(TAU Accept)メッセージを端末に転送する。
TAU承認(TAU Accept)メッセージは、TAUタイマなどを含むことができる。
TAU承認(TAU Accept)メッセージは、S1シグナリング連結でダウンリンクNAS伝達(Downlink NAS Transport)メッセージに含まれて伝達され、RRC連結でダウンリンク情報伝達(DL Information Transfer)メッセージに含まれて伝達される。
9.端末の位置アップデートを完了したMMEは、周期的TAU関連メッセージ送受信に使用した端末との連結を解除し、E−UTRAN内に設定されているユーザコンテクストを解除するために基地局(eNB)に端末コンテクスト解除命令(UE Context Release Command)メッセージを転送する。
10.基地局は端末のコンテクストを削除し、端末に割り当てた資源を解除する。そして、基地局は端末にRRC連結解除(RRC Connection Release)メッセージを転送して端末とのRRC連結を解除する。
11.基地局は、端末コンテクスト解除命令(UE Context Release Command)メッセージに対する応答としてMMEに端末コンテクスト解除完了(UE Context Release Complete)メッセージを転送することによって、基地局とMMEとの間のS1シグナリング連結が解除される。
この手続を終わると、端末はまたECM-IDLE状態に遷移する。
サービス要請手続(Service Request Procedure)
端末トリガーサービス要請手続(UE-triggered Service Request procedure)は、一般的に端末が開始(initiation)して新たなサービスを始めるか、またはページング(paging)の応答(response)としてアップリンクデータを転送しようとする時に遂行される。
図10は、本発明が適用できる無線通信システムにおける端末トリガーサービス要請手続を簡略に例示する図である。
1−2.端末(UE)は、サービス要請(Service Request)メッセージをMMEに転送することによって、端末トリガーサービス要請手続(UE-triggered Service Request procedure)を開始する。
サービス要請(Service Request)メッセージは、RRC連結でRRC連結セットアップ完了(RRC Connection Setup Complete)メッセージに含まれて伝達され、S1シグナリング連結で初期UEメッセージ(Initial UE message)に含まれて伝達される。
3.MMEは、端末の認証のためにHSSに認証のための情報を要請して受信し、端末と相互認証を遂行する。
4.MMEは、基地局(eNB)がS−GWとS1ベアラーを設定し、端末とDRBを設定できるように初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージを基地局に転送する。
5.基地局はDRBを生成するために端末にRRC連結再設定(RRC Connection Reconfiguration)メッセージを転送する。
この手続を終わると、基地局と端末との間のDRBの生成が完了して、端末からP−GWまでアップリンクEPSベアラーが全て設定される。端末はP−GWにアップリンクトラフィックを転送することができる。
6.基地局は初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージに対する応答として‘S1 eNB TEID’を含む初期コンテクストセットアップ完了(Initial Context Setup Complete)メッセージをMMEに転送する。
7.MMEは基地局から受信した‘S1 eNB TEID’を修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージを通じてS−GWに伝達する。
この手続を終わると、基地局とS−GWとの間にダウンリンクS1ベアラーの生成が完了することによって、P−GWから端末までダウンリンクEPSベアラーが全て設定される。端末は、P−GWからダウンリンクトラフィックを受信することができる。
8.端末が位置したセル(ECGI)またはトラッキング領域(TAI)が変更された場合、S−GWは修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージをP−GWに転送して知らせる。
9.必要の場合、P−GWはPCRFとIP−CAN(IP connectivity access network)セッション修正(modification)手続を遂行することができる。
10.P−GWは、S−GWから修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージを受信した場合、これに対する応答として修正ベアラー応答(Modify Bearer Response)メッセージをS−GWに転送する。
11.S−GWは、修正ベアラー要請(Modify Bearer Request)メッセージに対する応答として修正ベアラー応答(Modify Bearer Response)メッセージをMMEに転送する。
ネットワークトリガーサービス要請手続(Network-triggered Service Request procedure)は、一般的にネットワークでECM-IDLE状態にある端末にダウンリンクデータを転送しようとする時に遂行される。
図11は、本発明が適用できる無線通信システムにおける端末トリガーサービス要請手続を簡略に例示する図である。
1.ダウンリンクデータ(Downlink Data)が外部ネットワーク(external network)からP−GWに到達すれば、P−GWはダウンリンクデータをS−GWに伝達する。
2.ダウンリンクS1ベアラーが解除されてダウンリンクデータを基地局(eNB)に転送できない場合(即ち、S−GWに‘S1 eNB TEID’値が存在しない場合)、S−GWは受信したダウンリンクデータをバッファリングする。そして、S−GWは該当端末(UE)に対するシグナリング連結及びベアラー設定のために端末が登録されているMMEにダウンリンクデータ通知(Downlink Data Notification)メッセージを転送する。
MMEは、ダウンリンクデータ通知(Downlink Data Notification)メッセージに対する応答としてダウンリンクデータ通知ACK(Downlink Data Notification ACK)メッセージをS−GWに転送する。
3.MMEは、端末が最近に登録したトラッキング領域に属する基地局(eNB)にページング(paging)メッセージを転送する。
4.基地局は、MMEからページング(paging)メッセージを受信すれば、基地局はページング(paging)メッセージをブロードキャスティングする。
5.自身に向かうダウンリンクデータがあることを認知した端末は、サービス要請(Service Request)手続を遂行して、ECM連結を設定する。
サービス要請(Service Request)手続は先の図10の手続と同一に進行されることができ、このような手続が完了すれば、端末はS−GWからダウンリンクデータを受信することができる。
パワーセービングモード(Power Saving Mode)
パワーセービングモード(PSM:Power Saving Mode)は、3GPPリリーズ−12(rel−12)の進歩したMTC(MTCe(Enhancements for MTC)特徴(feature)のうちの一つで、端末がページング(paging)受信及び移動性管理(mobility management)などのアクセスストラタム(AS:Access Stratum)動作を全て不活性化(disable)する区間を定義して端末のパワー消耗を最小化する機能である。即ち、PSMを支援する端末はアタッチ(Attach)及びトラッキング領域アップデート(TAU)時にネットワークとアクティブ時間(Active Time)及び周期的TAUタイマ(P−TAU(Periodic TAU)timer)を合意するか、または提供を受ける。
ネットワークでActive Time値を受信した場合、端末はECM-CONNECTEDからECM-IDLEに転換された場合、該当Active Timeの間、ECM-IDLE状態を維持してページングを受信する。そして、Active Timeが満了すれば、PSMに進入し、全てのAS(Access Stratrum)動作を中止する。
また、MMEは端末がECM-IDLEモードに進入する度にActive Time値で活性化タイマ(Active timer)を始める。そして、Active timerが満了すれば、MMEは端末が通信到達可能でない(unreachable)と推論(deduce)する。
即ち、Active Timeはパワーセービング機能を用いる状態(例えば、パワーセービングモード(PSM)など)を支援する端末がECM-IDLE(または、RRC_IDLE)状態を維持する時間を意味する。
端末は、周期的TAUタイマが満了すれば、また端末はAS動作を活性化(enable)し、TAUを遂行し、ネットワークは該当端末の暗黙的なデタッチタイマ(Implicit detach timer)を中断(stop)する。端末は、端末発信号(Mobile originated Call)(例えば、アップリンクデータパケット転送(Uplink Data packet transfer))などのために願う時に何時も覚めることができる。
一方、端末受信号(Mobile terminated Call)(例えば、ダウンリンクデータパケット受信(Downlink Data packet receiving))などのためにはP−TAU周期毎に覚めてTAUを遂行し、この際、受信を受けたActive Timeの間ページング受信動作を遂行した後、またPSMモードに入ってスリープ(Sleep)する。
端末がPSMに進入した場合、該当端末に転送するダウンリンクデータが発生した場合、次のような過程が進行できる。
図12は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるパワーセービングモードの端末に対するダウンリンクデータ通知手続を例示する。
図12では、端末がPSMに進入した場合を仮定する。MMEは、端末がPSMに進入したことを認知した場合、パケット進行フラグ(PPF:Packet Proceed Flag)をクリア(clear)する(即ち、PPF=0)。
1.AS(application server)(または、SCS)は、端末に転送するダウンリンクデータが発生すれば、ダウンリンクデータをP−GWに転送し、P−GWは受信したダウンリンクデータをS−GWに転送する。
2.S−GWは、P−GWからダウンリンクデータを受信した場合、該当端末のアクティブなS1−U連結がなければ(即ち、S1ベアラーが解除)、MMEにダウンリンクデータ通知(DDN:Downlink Data Notification)メッセージを転送し、受信したダウンリンクデータをバッファリングする。DDNメッセージは、端末に転送するダウンリンクデータが存在することを指示することができる。
3.MMEは、S−GWからDDNを受信すれば、PPFをチェックする。図12のように、MMEがPPFをクリア(clear)した場合(即ち、PPF=0の場合)、MMEはS−GWから受信したDDNに対する応答としてDDN失敗(DDN failure)を指示する(または、DDN失敗指示を含む)DDN拒絶(DDN Reject)メッセージを転送する。DDN拒絶(DDN Reject)メッセージは、拒絶理由(reject cause)を含むことができる。
4.DDN拒絶(DDN Reject)メッセージを受信したS−GWは、該当ダウンリンクデータを廃棄(discard)するようになる。
前記のように、ASが端末のスリープ(sleep)か否か(即ち、PSM進入か否か)を知らないままにダウンリンクデータを送信する場合、結局、ダウンリンクデータはS−GWで廃棄(Discard)され、ASはそれに対する応答を受けられないため、ASは該当ダウンリンクデータに対する再転送動作を取るようになる。
端末への通信到達可能性手続(UE Reachability Procedure)
3GPPでは、EPC NASレベルで端末の通信到達可能性(reachability)による通知を受ける必要があるサービス関連個体(service-related entity)のための二つの手続を定義する。一つは端末への通信到達可能性通知要請手続(UE Reachability Notification Request procedure)で、もう一つは端末動作通知手続(UE Activity Notification procedure)である。これに対して図面を参照して説明する。
図13は、本発明が適用できる無線通信システムにおける端末への通信到達可能性通知要請手続(UE Reachability Notification Request procedure)を例示する図である。
端末への通信到達可能性通知要請手続(UE Reachability Notification Request procedure)はAS(application server)/SCS端からHSSに端末への通信到達可能性通知を要請するための手続である。具体的に説明すると、次の通りである。
1.サービス関連個体(service-related entity)がHSSにEPSで端末への通信到達可能性(reachability)と関連した指示を提供してくれることを要請すれば、HSSはサービス関連個体(service-related entity)を格納し、そのような要請が受信されたことを指示するためにURRP−MME(UE Reachability Request Parameter for MME)パラメータをセッティングする。
ここで、URRP−MMEはHSS内に維持されるデータのうちの一つであって、MMEからの端末動作通知(UE activity notification)がHSSにより要請されたかを指示する端末への通信到達可能性要請パラメータ(UE Reachability Request Parameter)である。
URRP−MMEパラメータ値が“not set”から“set”に変更されれば、HSSはMMEに端末への通信到達可能性通知要請(UE-REACHABILITY-NOTIFICATION-REQUEST)メッセージを転送することによって、MMEに該当端末に対してURRP−MMEをセッティングすることを要請する。この際、端末への通信到達可能性通知要請(UE-REACHABILITY-NOTIFICATION-REQUEST)メッセージはURRP−MMEパラメータを含む。
MMEがユーザに対する移動性制御(MM:Mobility Management)コンテクストを有しており、MMEは端末への通信到達可能性(reachability)の変化を感知すれば(例えば、端末の次のNAS動作が検出される場合)、通信到達可能性変化と関連した情報をHSSに報告する必要があることを指示するためのURRP−MMEをセッティングする。
ここで、URRP−MMEはMME内に維持されるMMコンテクストのうちの一つであって、HSSがMMEで端末への通信到達可能性(reachability)と関連してHSSに通知するようにMMEに要請したことを指示する。
図14は、本発明が適用できる無線通信システムにおける端末活動通知手続(UE Activity Notification procedure)を例示する図である。
1.MMEは、端末への通信到達可能性(reachability)と関連した指示を受信する。例えば、MMEは端末からアタッチ要請(Attach Request)メッセージ(または、サービス要請(Service Request)メッセージ、TAU要請(TAU Request)メッセージなど)を受信するか、またはS−GWから端末がnon−3GPPカバレッジにハンドオーバーしたという指示を受信することができる。
2.MMEが端末のMMコンテクストを有しており、該当端末に対するURRP−MMEが端末が通信到達可能な時に報告するように設定されれば、MMEは端末動作通知(UE-Activity-Notification)メッセージをHSSに転送し、該当端末に対するURRP−MMEをクリア(clear)する。この際、端末動作通知(UE-Activity-Notification)メッセージは端末のIMSI及び端末への通信到達可能(UE-Reachable)指示子を含む。
3.HSSがURRP−MMEがセッティングされた端末に対する端末動作通知(UE-Activity-Notification)メッセージ(IMSI、UE-Reachable)を受信するか、または位置アップデート(Update Location)メッセージを受信する時、HSSは端末への通信到達可能性(reachability)通知を登録(あるいは、要請)した個体(即ち、サービス関連個体)に端末への通信到達可能性(reachability)の変化に対する通知をし、該当端末に対するURRP−MMEをクリア(clear)する。
端末への通信到達可能性(UE Reachability)モニタリングのための方法
本発明では、端末にダウンリンクデータ(Downlink Data)(または、ダウンリンクパケット(Packet)、ダウンリンクパケットデータ)転送を効率良く支援するための方法を提案する。
特に、本発明では低い複雑度(Low complexity)、低エネルギー(Low Energy)などの特性を有する制限された装置(例えば、IoT(Inter of Things)用装置、M2M用装置、一つのアンテナのみを有するなど、複雑度を縮めたカテゴリー0端末など)が電力消耗を最小化するために長時間スリープ(Sleeping)する場合、ダウンリンクデータを効率良く転送するための方法を提案する。
以下、本発明の説明において、端末が通信到達可能でない(unreachable)状態は端末がパワーセービング機能を用いる状態(例えば、パワーセービングモード(PSM)、または拡張されたアイドルモードDRX(extended idle mode DRX)など)を意味する。以下、説明の便宜のために、端末が通信到達可能でない(unreachable)状態を‘スリープ(sleep)’状態と通称して説明する。
Extended DRX(eDRX)は、既存の最大の2.56msページングDRXサイクル(paging DRX cycle)を数分(minute)から最大数十分(minute)に増やして端末の電力消耗を最小化するための機能である。eDRXは、アイドルモード(Idle mode)及び連結モード(Connected Mode)に適用できる。
即ち、PSMを支援する端末の場合、端末が通信到達可能でない(unreachable)状態はPSMに進入した状態を意味することができる。また、eDRXモードを支援する端末の場合、端末が通信到達可能でない(unreachable)状態はページングにより通信到達可能でない(unreachable)状態(即ち、端末がページングチャンネルをモニタリングしないDRX区間)を意味することができる。
反対に、端末が通信到達可能(reachable)な状態は、端末がECM-CONNECTEDモードであるか、または端末の一般DRX周期(normal DRX period)(例えば、2.56秒以下)を適用するECM-IDLEモードを意味する。例えば、PSMを支援する端末の場合、Active Timeの間アイドルモードを維持することができるので、連結モードまたはActive Timeが持続される区間での端末の状態を意味することができる。また、eDRXモードを支援する端末の場合、ECM-CONNECTEDモード及び/又はページングにより端末に直ちに通信到達可能な(reachable)状態(即ち、端末がページングチャンネルをモニタリングする区間)を意味することができる。言い換えると、eDRXはDRX区間が一般DRXモードに比べて相対的に長くてアイドル(idle)区間でも一時的に通信到達可能(reachable)でないと判断することができる。即ち、一般DRX(2.56秒)を支援すれば、最大2.56秒後にデータ伝達(data delivery)が可能であるが、eDRX(10分)を適用すれば、最大遅延が10分であるので、直ぐにはデータ伝達(data delivery)が不可能であり、これを実質的に通信到達可能でない(unreachable)と見なすことができる。
特に、AS(Application Server)端で遅延に遅延耐性(delay tolerant)のデータ転送を所望する場合、パケットデータ廃棄(discard)及び再転送の負担を最小化し、かつ端末のパワーセービング(PS:Power Saving)周期に関わらず非同期的な(Asynchronous)運用が可能であるように提案する。
通信到達可能(reachable)でない端末にダウンリンクデータを転送しようとする時、既存の手続を同一に用いる場合、次のような問題点が存在する。
まず、ASと制限された装置(Constrained Device)との間の同期化(Synchronized)された端末受信号(Mobile Terminated Call)動作が遂行され難いという問題がある。
ASが端末のスリープ(sleep)周期を類推するか、または予め設定(pre-configured)された値を用いてページング受信可能なActive timeの間ダウンリンクデータを転送してS1−Uをセットアップすることもできるが、以下のような場合によって同期化された(Synchronized)動作の維持が困難でありうる。
同一グループに属した端末が同時にAttach及び/又はTAU手続を遂行する場合に発生する混雑(Congestion)問題を解決するために、端末別に任意の値を設定して分散(Distributed)された形態にネットワークアクセスを行うことができる。この場合、AS端で予想する端末の通信到達可能な(Reachable)区間と実際の端末の通信到達可能な(Reachable)区間が変わることがある。
端末の端末発信(MO:Mobile Originated)動作によって通信到達可能な(Reachable)区間が変わることがある。即ち、端末のMO動作が周期的に起こることもあるが、特定イベントによって発生する場合、その周期が変わることがある。このような場合にもASで類推できる端末の通信到達可能な(Reachable)区間は変わることがある。
また、長い期間の間(例えば、10年)バッテリー交替無しで運用されるIoT装置の場合、バッテリー容量によってウェークアップ(Wake-up)周期が変わることがある。
次に、ASでダウンリンクデータを再転送するか、またはS−GWでダウンリンクデータを廃棄する問題点が存在する。
既存の端末の場合、端末がECM-IDLEにある間、ASは所望する時間に何時もダウンリンクデータを転送することができた。即ち、S−GWはP−GWからダウンリンクデータを受信した場合、該当端末に対するS1−Uがない場合、MMEにDDNを与えるとMMEは該当端末を覚ますためにページングを転送する(先の図11参照)。
但し、端末が通信到達可能(Reachable)でないと判断した場合(例えば、該当端末のP−TAUが満了しても端末がTAUをしない場合など)、MMEはPPFをクリア(clear)し、この場合、DDNを受信してもページング手続を遂行せず、DDN拒絶(DDN reject)を通じてS−GWに該当ダウンリンクデータを廃棄するようにする。
また、端末がPSMの場合、MMEは該当端末に対するPPFをクリア(clear)するので、結局、端末がPSMなどにスリープ(sleep)する区間に受信したダウンリンクデータはS−GWで廃棄される(先の図12参照)。この場合、ASは特定時間の以後、再転送を試みるようになっても、仮に、該当端末がスリープ(Sleep)中であれば、送信したダウンリンクデータは相変らず廃棄される。
次に、端末のスリープ(sleep)区間中、ダウンリンクデータが廃棄される問題を防止するために、端末への通信到達可能性通知手続(UE reachability notification procedure)を再使用して端末の通信到達可能(reachable)か否かを確認した後、転送する場合にも、次のような問題点が存在する。これに対して図面を参照して説明する。
図15は、端末のスリープ(sleep)区間中の端末への通信到達可能性通知手続(UE reachability notification procedure)を用いてダウンリンクデータを転送する時の問題点を説明するための図である。
1.SCS/ASは、端末に転送するデータがある場合、HSSに端末への通信到達可能性通知(UE reachability notification)を登録する。
2.HSSはMMEに端末への通信到達可能性通知要請(UE-REACHABILITY-NOTIFICATION-REQUEST)メッセージを転送する。
3−5.MMEは、端末がTAU(または、Attach手続、Service Request手続、MOなど)などを通じて端末が動作(active)すると認知する場合、端末動作通知(UE-Activity-Notification)メッセージをHSSに転送する。
6.MMEから端末動作通知(UE-Activity-Notification)メッセージを受信したHSSは、端末が通信到達可能であるという通知(notification)をSCS/ASに知らせる。
7.SCS/ASは、端末の通信到達可能(reachable)の通知を受ければ、該当端末にダウンリンクデータを転送する。即ち、P−GWを通じてS−GWにダウンリンクデータを転送する。
この際、S−GWはS1−Uがセットアップされていなければ、MMEにDDNを転送する。MMEは、該当端末のS−MMEのみセットアップ(setup)されていると、初期コンテクストセットアップ(Initial context setup)動作を通じてS1−Uを設定し、S−GWはバッファリング(buffering)されていたダウンリンクデータを端末に転送する。
この場合、端末がTAU後、S1−MMEが解除(release)されてActive time区間内であれば、ページング手続を通じて端末がサービス要請(Service Request)手続を進行することを命令することができる。
しかしながら、場合によってActive time値が短い場合などによって既に端末がスリープ(Sleep)区間に陥ったとすれば(例えば、PSM)、成功的なデータ転送が不可能でありうる。
また、端末がActive time区間の間ページング手続を通じてサービス要請(Service Request)手続を進行することも端末の立場ではECM-CONNECTED状態からECM-IDLE状態に転換した後、またECM-CONNECTED状態に転換しなければならない面倒さがありうる。仮に、端末がTAU後、S1−MMEが解除される前にダウンリンクデータを転送した場合であれば、ダウンリンクデータ転送後、Active timeの間受信可能性が低いページングを受信するためにECM-IDLE状態を維持しなければならない不要な動作を伴うこともある。
本発明は、ASが端末(特に、IoT用装置、M2M用装置、カテゴリー0端末などの制限された装置(Constrained Device))の通信到達可能性報告(Reachability report)モニタリングを要求する場合、TAUと共にダウンリンクデータ転送のためのS1−Uを共にセットアップ(setup)することを要請する手続を提案する。これに対して図面を参照して説明する。
図16は、本発明の一実施形態に係る端末への通信到達可能性をモニタリングする方法を例示する図である。
1.アプリケーションサーバー(AS:application server)/サービス力量サーバー(SCS:Services Capability Server)が端末にダウンリンクデータの転送を所望する場合、AS/SCSはダウンリンクデータが存在することを指示する指示(‘Downlink Data’)を‘yes’にセッティング(即ち、Downlink Data=‘yes’)し、‘yes’にセッティングされた指示(‘Downlink Data’)を含む端末への通信到達可能性通知(UE Reachability Notification)(または、モニタリング要請(Monitoring Request)メッセージ)をHSSに転送する。
即ち、AS/SCSはダウンリンクデータ指示(‘Downlink Data’)が‘yes’にセッティングされた端末への通信到達可能性通知(UE Reachability Notification)をHSSに転送することによって、HSSに端末への通信到達可能性通知(UE Reachability Notification)を登録すると共に、端末とS−GWとの間にS1−U設定がない場合(即ち、S1ベアラーが解除された場合)、S1−Uセットアップ(即ち、S1ベアラー設定)することを要請する。
2.HSSは、S1−Uセットアップを要請するユーザ平面セットアップ要請指示(‘User Plane Setup Request’)を‘yes’にセッティング(即ち、User Plane Setup Request=‘yes’)し、‘yes’にセッティングされたユーザ平面セットアップ要請指示(‘User Plane Setup Request’)を含む端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージをMMEに転送する。
即ち、HSSはユーザ平面セットアップ要請指示(‘User Plane Setup Request’)が‘yes’にセッティングされた端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージをMMEに転送することによって、MMEにS1−Uセットアップ要請を登録すると共にURRP−MMEセットアップを要請する。
また、HSSはユーザ平面セットアップ要請指示(‘User Plane Setup Request’)の代りにSCS/ASから受信したダウンリンクデータ指示(‘Downlink Data’)を端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージに含めてMMEに転送することもできる。
HSSは、AS/SCSから端末への通信到達可能性通知(UE Reachability Notification)を受信すれば、端末への通信到達可能性通知(UE Reachability Notification)を転送したSCS/ASを格納し、そのような要請が受信されたことを指示するためにURRP−MME(UE Reachability Request Parameter for MME)パラメータをセッティングすることができる。
HSSから端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージを受信したMMEは、端末への通信到達可能性(reachability)の変化を感知すれば(例えば、端末のNAS動作が検出される場合など)、通信到達可能性変化と関連した情報をHSSに報告する必要があることを指示するためのURRP−MMEをセッティングし、これと共にS1−Uセットアップの必要性を登録(registration)する。
3.一方、スリープ状態(PSM、またはeDRXモードでページングにより通信到達可能でない状態)の端末のP−TAUタイマが満了すれば、端末はMMEにTAU要請(TAU Request)メッセージを転送する。
この際、MMEは端末のTAU要請(TAU Request)メッセージを受信することによって端末への通信到達可能性(reachability)を感知(detection)する。
4.MMEは該当端末に対するActive Time値を0にセッティングし、TAU要請(TAU Request)メッセージに対する応答として0にセッティングされたActive Time値を含むTAU承認(TAU Accept)メッセージを端末に転送し、これと共に初期コンテクストセットアップ手続(Initial context setup procedure)を通じてS1−Uをセットアップ(即ち、S1ベアラー設定)する。
このように、MMEがActive Time値を0にセッティングすることによって、端末がダウンリンクデータ受信後、ページング受信のための動作を省略するようにして端末の不要なエネルギー消耗を減らすことができるようにする。
端末は、TAU要請(TAU Request)メッセージを通じてMMEにActive Time値を要請し、MMEはTAU承認(TAU Accept)メッセージを通じて端末にActive Time値を割り当てることができる。
この際、TAU承認(TAU Accept)メッセージは、S1シグナリング連結でダウンリンクNAS伝達(Downlink NAS Transport)メッセージに含まれて伝達できる。この場合、MMEは基地局とS−GWとの間のS1−Uをセットアップするために基地局に初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージを別途に転送することができる。
また、TAU承認(TAU Accept)メッセージは、S1シグナリング連結で初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージに含まれて伝達できる。この場合、単一の初期コンテクストセットアップ要請(Initial Context Setup Request)メッセージを通じてTAU承認(TAU Accept)メッセージを基地局に伝達すると共に、基地局とS−GWとの間のS1−Uをセットアップすることができる。
基地局とS−GWとの間のS1−Uをセットアップする過程は、先の図8または図10の説明と同一であるので詳細な説明は省略する。
5.MMEは、HSSにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(UE-Reachable)であることを通知する。
HSSは、SCS/ASにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって端末が通信到達可能(reachable)であることを通知する。
ここで、MMEはSCS/ASに直接モニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(reachable)であることを通知することもできる。
6.HSSまたはMMEから端末が通信到達可能(reachable)の通知を受ければ、SCS/ASは確立(または、セットアップ)されたS1−Uを用いて該当端末にダウンリンクデータを転送する。
前記のように、端末はActive Time値が0にセッティングされたTAU承認(TAU Accept)メッセージを受信したので、S1解除の以後、ECM-IDLE状態に残留せず、直ちにスリープ状態(例えば、PSM、またはeDRXモードでページングにより通信到達可能でない状態)に進入してAS(Access Stratum)動作を不活性化(disable)する。
前記のような手続を通じてASは端末の通信到達可能な(Reachable)区間を知られない場合にもダウンリンクデータの廃棄無しでスリープ(Sleep)状態の端末に円滑にダウンリンクデータを転送することができる。特に、待機(Pending)中のダウンリンクデータが存在する場合、S1−Uセットアップを命令すると共に、Active timeを0に与えることを明示して最適化した動作を可能にした。
前記のように、予めS1−Uをセットアップすることによって、ページング手続を通じての初期コンテクストセットアップ手続(initial context setup procedure)に比べてシグナリングオーバーヘッドを減らすことができるだけでなく、端末がまたスリープ(sleep)状態に転換して通信到達不可能な(unreachable)場合が発生することを防止することができる。
一方、図16で例示しているネットワークノードは一つの例示に過ぎず、図16で例示しているネットワークノードが他のネットワークノードに代替されるか、または更に他のネットワークノードが含まれることもできる。
図16では、端末のActive Timeを0にセッティングし、S1−Uをセットアップしたが、これとは異なり、Active Timeを長く設定してページング手続(Paging procedure)を通じてのS1−Uセットアップを行うこともできる。これに対して図面を参照して説明する。
図17は、本発明の一実施形態に係る端末への通信到達可能性をモニタリングする方法を例示する図である。
図17を参照すると、SCS/AS(application server)は、端末にダウンリンクデータを転送することを所望する場合、SCS/ASは端末への通信到達可能性のモニタリング(UE reachability monitoring)を要請するためのモニタリング要請(Monitoring Request)メッセージをHSSに転送する(S1701)。
モニタリング要請(monitoring request)メッセージは、端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を含むことができる。例えば、SCS/ASが端末にダウンリンクデータを信頼できるように転送することを所望する場合、端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)をモニタリング要請(monitoring request)メッセージに含めることができる。
ここで、端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)は、SCS/ASが端末への通信到達可能性のモニタリングを要請した後、転送することを所望するダウンリンクデータを端末に転送できるように充分の時間を維持(即ち、端末が通信到達可能な状態を維持)するために用いられる。
例えば、端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)は簡単に先の図16の例示のようにダウンリンクデータが存在することを指示(Dowlink Data=‘yes’)することができる。
または、端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)は、SCS/ASが信頼できるように(reliably)ダウンリンクデータを端末に伝達できるように端末が通信到達可能な状態を維持する時間を指示することもできる。
SCS/ASからモニタリング要請(monitoring request)メッセージを受信したHSSは、端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージをMMEに転送する(S1702)。
SCS/ASから受信したモニタリング要請(monitoring request)メッセージに端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)が含まれた場合、HSSは端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージに端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を含めて転送することができる。
ここで、端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージは一つの例示に過ぎず、これと異なるフォーマットの端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージが利用されることもできる。但し、説明の便宜のために、以下、端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージが用いられると仮定して説明する。
端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージに端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)が含まれた場合、MMEは端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を用いて端末がPSM(Power Saving Mode)を適用している場合、Active Time値をセッティングする(S1703)。
仮に、端末がeDRXを適用している場合であれば、MMEは該当端末がextended DRXに進入して通信到達不可能(Unreachable)でないように一定時間S1解除(release)トリガーリング(triggering)を延期するようにする。即ち、MMEは端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を用いてS1解除遅延時間をセッティングする。これによって、MMEが端末への通信到達可能性関連指示の命令を受けた場合には成功的なTAUの以後、遂行するS1 release時間を遅延させてAS/SCSが下向きデータを送ることができる通信到達可能な時間を保証することができる。
即ち、端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)は、前記端末のアクティブ時間をセッティングするために、及び/又はS1 release遅延のために用いられる。
例えば、MMEは該当端末の通信到達可能性(reachability)を設定しながら、AS/SCSで転送するダウンリンクデータが存在するという指示(即ち、端末への通信到達可能性関連指示)を受信した場合、該当指示をActive Time値を調整するか、またはS1 releaseを遅延することに使用することができる。
一方、スリープ状態(例えば、PSMまたはeDRXモードでページングにより通信到達可能でない状態)の端末のP−TAUタイマが満了するなどによりTAU procedureがtriggeringされれば、端末はMMEにTAU要請(TAU Request)メッセージを転送する(S1704)。
この際、MMEは端末のTAU要請(TAU Request)メッセージを受信することによって、端末への通信到達可能性(reachability)を感知(detection)する。
図17では、説明の便宜のために、ステップS1703の以後にステップS1704が遂行されることを例示しているが、ステップS1703とステップS1704が遂行される順序は互いに変わることもある。
MMEは、TAU要請(TAU Request)メッセージに対する応答としてTAU承認(TAU Accept)メッセージを端末に転送する(S1705)。
ここで、TAU承認(TAU Accept)メッセージはステップS1703でセッティングされたActive Time値を含む。即ち、MMEはステップS1803でセッティングされたActive Time値を端末に割り当てる。
端末はTAU要請(TAU Request)メッセージを通じてMMEにActive Time値を要請し、MMEはTAU承認(TAU Accept)メッセージを通じて端末にステップS1703でセッティングされたActive Time値を割り当てることもできる。
この際、TAU承認(TAU Accept)メッセージはS1シグナリング連結でダウンリンクNAS伝達(Downlink NAS Transport)メッセージに含まれて伝達され、RRC連結でダウンリンク情報伝達(DL Information Transfer)メッセージに含まれて伝達できる。
MMEはHSSにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(reachable)であることを通知する(S1706)。
図17では、説明の便宜のために、ステップS1705の以後にステップS1706が遂行されることを例示しているが、ステップS1705とステップS1706が遂行される順序は同一であるか、または互いに変わることもある。
HSSはSCS/ASにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(reachable)であることを通知する(S1707)。
ここで、MMEはSCS/ASにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(reachable)であることを通知することができ、この場合、ステップS1707は省略できる。
HSSまたはMMEから端末が通信到達可能(reachable)の通知を受ければ、SCS/ASは該当端末にダウンリンクデータを転送する。
前記のように、MMEがActive Timeをもっと長く設定することによって、AS/SCSが端末の通信到達可能性(reachability)を認識し、端末に終端されるデータ(Mobile terminated data)(即ち、ダウンリンクデータ)を送信した場合、MMEがページングを成功的に伝達できるようにする。言い換えると、MMEはActive Timeをもっと長く設定することによって、PPF(Paging Proceed Flag)を充分の時間の間クリア(clear)されないようにし、S−GWがMMEにデータ送信を知らせるDDNを転送し、MMEがページング要請(paging request)メッセージを転送した場合、MMEが端末に該当ページングを成功的に伝達できるようにする。即ち、MMEはSCS/AS端で端末への通信到達可能性(reachability)モニタリングの要請を受けた後、SCS/AS端で所望のダウンリンクデータを転送できるように充分のActive timeを維持できるようにする。また、該当端末がeDRXを適用する場合であれば、S1 releaseを遅延して端末の通信到達可能性を一定時間保証できるようにする。
また、図17で例示しているネットワークノードは一つの例示に過ぎず、図17で例示しているネットワークノードが他のネットワークノードに代替されるか、更に他のネットワークノードが含まれることもできる。
図18は、本発明の一実施形態に係る端末への通信到達可能性をモニタリングする方法を例示する図である。
図18を参照すると、SCS/AS(application server)は端末にダウンリンクデータを転送することを所望する場合、SCS/ASは端末への通信到達可能性のモニタリング(UE reachability monitoring)を要請するためのモニタリング要請(Monitoring Request)メッセージをHSSに転送する(S1801)。
モニタリング要請(monitoring request)メッセージは、P−TAUタイマ設定を含むことができる。
ここで、P−TAUタイマ設定はSCS/ASが今後端末と接続(contact)することを所望する周期値(即ち、P−TAUタイマ値)を指示する。
SCS/ASからモニタリング要請(monitoring request)メッセージを受信したHSSは、端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージをMMEに転送する(S1802)。
SCS/ASから受信したモニタリング要請(monitoring request)メッセージにP−TAUタイマ設定が含まれた場合、HSSは端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージにP−TAUタイマ設定を含めて転送することができる。
ここで、端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージは一つの例示に過ぎず、これと異なるフォーマットの端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージが利用されることもできる。但し、説明の便宜のために、以下、端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージが用いられると仮定して説明する。
端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージにP−TAUタイマ設定が含まれた場合、MMEはP−TAUタイマ設定を用いて該当端末のP−TAUタイマをセッティングする(S1803)。
即ち、MMEはP−TAUタイマ設定を用いて該当端末のP−TAUタイマをセッティングし、P−TAU手続にセッティングされたP−TAUタイマを適用する。
図18では、P−TAUタイマをMMEがセッティングする場合を例示しているが、P−TAUタイマはHSSでセッティングされることもできる。
即ち、先のステップS1801で、HSSがSCS/ASからP−TAUタイマ設定を含んだモニタリング要請(Monitoring Request)を受信すれば、HSSはP−TAUタイマ設定を用いて該当端末のP−TAUタイマをセッティングすることができる。そして、セッティングされたP−TAUタイマをMMEに転送することができる。HSSからセッティングされたP−TAUタイマを受信したMMEはP−TAU手続に受信したセッティングされたP−TAUタイマを適用する。
以下、説明の便宜のためにMMEによりP−TAUタイマがセッティングされると仮定して説明する。
一方、スリープ状態(例えば、PSMまたはeDRXモードでページングにより通信到達可能でない状態)の端末のP−TAUタイマが満了すれば、端末はMMEにTAU要請(TAU Request)メッセージを転送する(S1804)。
この際、MMEは端末のTAU要請(TAU Request)メッセージを受信することによって、端末への通信到達可能性(reachability)を感知(detection)する。
図18では、説明の便宜のために、ステップS1803の以後にステップS1804が遂行されることを例示しているが、ステップS1803とステップS1804が遂行される順序に互いに変わることもできる。
MMEは、TAU要請(TAU Request)メッセージに対する応答としてTAU承認(TAU Accept)メッセージを端末に転送する(S1805)。
ここで、TAU承認(TAU Accept)メッセージは、ステップS1803でセッティングされたP−TAUタイマ値を含む。即ち、MMEはステップS1803でセッティングされたP−TAUタイマ値を端末に割り当てる。
端末はTAU要請(TAU Request)メッセージを通じてMMEにP−TAUタイマ値を要請し、MMEはTAU承認(TAU Accept)メッセージを通じて端末にステップS1803でセッティングされたP−TAUタイマ値を割り当てることもできる。
この際、TAU承認(TAU Accept)メッセージはS1シグナリング連結でダウンリンクNAS伝達(Downlink NAS Transport)メッセージに含まれて伝達され、RRC連結でダウンリンク情報伝達(DL Information Transfer)メッセージに含まれて伝達できる。
MMEはHSSにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(reachable)であることを通知する(S1806)。
HSSはSCS/ASにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(reachable)であることを通知する(S1807)。
ここで、MMEはSCS/ASにモニタリング報告(Monitoring Report)を転送することによって、端末が通信到達可能(reachable)であることを通知することもでき、この場合、ステップS1807は省略できる。
HSSまたはMMEから端末が通信到達可能(reachable)の通知を受ければ、SCS/ASは該当端末にダウンリンクデータを転送する。
前記のように、端末がP−TAUなどに通信到達可能(Reachable)な場合、成功的なデータ送受信後、またスリープ状態(例えば、PSM、またはeDRXモードでページングにより通信到達可能でない状態)に進入することができる。
そして、端末はAS/SCSが設定したP−TAUタイマ(即ち、AS/SCSから受信したP−TAUタイマ周期によってMME/HSSがセッティングしたP−TAUタイマ)が満了する前まではアクセスストラタム(AS)をスイッチオフ(switch off)してスリープモードを維持し、セッティングされたP−TAUタイマ値が満了すれば覚めてP−TAU手続を遂行する。
即ち、このような手続を通じてAS/SCSと端末との間の同期化されたウエイク−アップによって端末受信号(Mobile terminated Call)送受信が可能であるので、端末のパワーセービング効果を極大化しながらAS/SCSのデータ伝達遅延を最小化することができる。
また、図18で例示しているネットワークノードは一つの例示に過ぎず、図18で例示しているネットワークノードが他のネットワークノードに代替されるか、または更に他のネットワークノードが含まれることもできる。
一方、図16から図18で、端末にActive Time及び/又はP−TAUタイマ値を割り当てるための方法としてTAU手続を例示しているが、これは一つの例示に過ぎず、Attach手続などのような端末がトリガーリング(Triggering)するNAS手続を用いて端末にActive Time及び/又はP−TAUタイマ値を割り当てることができる。
但し、現在端末が使用するP−TAUタイマ値及びActive Time値を変更するためには端末がトリガーリング(Triggering)するNAS手続(TAU、ATTACH手続など)のみで可能である。したがって、AS/SCSがその次のダウンリンクデータ転送のために端末のActive Time値及び/又はP−TAUタイマ値変更を要請する場合、端末がECM-IDLEに転換時、直ちに該当値を使用せず、以後、端末がトリガーリング(Triggering)するNAS手続(TAU、ATTACH手続など)で新しくセッティングされたActive Time値及び/又はP−TAUタイマ値がアップデートできるという問題がある。即ち、端末がNAS手続をトリガーしない場合、前記のように新しくセッティングされたActive Time値及び/又はP−TAUタイマ値が端末にアップデートできないという問題がある。
したがって、AS/SCSが設定してくれるP−TAUタイマ及びUEがS1ベアラー解除後に通信到達可能なActive Time(または、period)などを直ちに端末に適用できるように設定する方法が必要である。これによって、本発明ではセッティングされた(または、変更された)P−TAUタイマ及び/又はActive Timeを端末に設定するための方法を提案する。
Service Request setup過程で、MMEがPSM(または、eDRXモード)関連パラメータ(例えば、セッティングされた(または、変更された)P−TAUタイマ及び/又はActive Timeなど)を設定するための新たなNASメッセージを定義することができる。例えば、サービス要請承認(Service Request Accept)メッセージを定義することができる。
サービス要請承認(Service Request Accept)メッセージは、サービス要請(Service Request)メッセージに対する応答としてMMEにより端末に転送できる。したがって、端末がMMEにサービス要請(Service Request)メッセージを転送してサービス要請(service request)手続が開始され(先の図10参照)、サービス要請(service request)手続中にMMEはサービス要請承認(Service Request Accept)メッセージを端末に転送することによって、PSM(または、eDRXモード)関連パラメータ(例えば、セッティングされた(または、変更された)P−TAUタイマ及び/又はActive Timeなど)を端末に割り当てることができる。
また、S1ベアラーが解除された状態でMMEが基地局にS1APメッセージに新しく適用されるPSM(または、eDRXモード)関連パラメータ(例えば、セッティングされた(または、変更された)P−TAUタイマ及び/又はActive Timeなど)を設定してくれれば、基地局はRRCメッセージ(例えば、RRC連結再設定メッセージなど)を通じて該当パラメータを端末に伝達することができる。これは、MMEが該当端末をスリープ状態(例えば、PSM、またはeDRXモードでページングにより通信到達可能でない状態)で活性化(activation)(即ち、通信到達可能な状態に転換)させる場合に可能でありうる。
または、MMEが端末にTAU手続をトリガー(trigger)することを命令するメッセージを定義することができる。例えば、TAU指示(TAU Indication)メッセージを定義することができる。MMEは、TAU指示(TAU Indication)メッセージを端末に転送することによって、端末が直ちにTAUを遂行するように命令することができ、先の図16から図18の例示のように、TAU承認(TAU Accept)メッセージを通じてPSM(または、eDRXモード)関連パラメータ(例えば、セッティングされた(または、変更された)P−TAUタイマ及び/又はActive Timeなど)を端末に割り当てることができる。
図19は、本発明の一実施形態に係る端末への通信到達可能性をモニタリングする方法を例示する図である。
図19を参照すると、ネットワークノード(例えば、MME)は他のネットワークノード(例えば、HSS)から端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージを受信する(S1901)。
ここで、端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージは、端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を含むことができる。
例えば、端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージとして端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージが利用されることもできるが、これと異なるフォーマットの端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージが利用されることもできる。
端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージが端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を含む場合、ネットワークノード(例えば、MME)は端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を用いて端末の活性化時間(Active Time)及び/又はS1解除遅延時間(S1 release delay time)をセッティングする(S1902)。
より具体的に、端末がPSM(Power Saving Mode)を適用している場合であれば、ネットワークノード(例えば、MME)は端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を用いてActive Time値をセッティングすることができる。
または、端末がeDRXを適用している場合であれば、ネットワークノード(例えば、MME)は端末への通信到達可能性関連指示(UE reachability related indication)を用いてS1解除(release)トリガーリング(triggering)を延期するためにS1解除遅延時間(S1 release delay time)をセッティングすることができる。
ネットワークノード(例えば、MME)は、ステップS1902でセッティングされたActive Time及び/又はS1解除遅延時間を適用する(S1903)。
ここで、ネットワークノード(例えば、MME)がActive Timeをセッティングした場合、セッティングされたActive Timeを端末に割り当てることによって、セッティングされたActive Timeを適用することができる。例えば、P−TAUタイマが満了するなどによりTAU手続がトリガーリングされれば、ネットワークノード(例えば、MME)はTAU承認(TAU Accept)メッセージを通じて端末にセッティングされたActive Timeを割り当てることができる。
または、ネットワークノード(例えば、MME)がS1解除遅延時間をセッティングした場合、例えば、TAU procedureが完了した後、ネットワークノード(例えば、MME)はセッティングされたS1解除遅延時間の以後にS1解除(S1 release)(例えば、先の図9で9段階乃至11段階)手続を開始することができる。
図20は、本発明の一実施形態に係る端末への通信到達可能性をモニタリングする方法を例示する図である。
図20を参照すると、ネットワークノード(例えば、MME)は他のネットワークノード(例えば、HSS)から端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージを受信する(S2001)。
ここで、端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージは、P−TAUタイマ設定(P-TAU timer configuration)を含むことができる。ここで、P−TAUタイマ設定はSCS/ASが今後端末と接続(contact)することを所望する周期値(即ち、P−TAUタイマ値)を指示する。
例えば、端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージとして端末への通信到達可能性通知要請(UE Reachability Notification Request)メッセージが利用されることもできるが、これと異なるフォーマットの端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージが利用されることもできる。
端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージがP−TAUタイマ設定を含む場合、ネットワークノード(例えば、MME)はP−TAU手続にP−TAUタイマ設定を用いてセッティングされたP−TAUタイマを適用する(S2002)。
ここで、P−TAUタイマは先のステップS2001で端末への通信到達可能性のモニタリングのためのメッセージを受信したネットワークノード(例えば、MME)がセッティングすることもできるが、これと相異するネットワークノート(例えば、HSS)でセッティングすることもできる。
ここで、ネットワークノード(例えば、MME)はセッティングされたP−TAUタイマを端末に割り当てることによって、セッティングされたP−TAUタイマを適用することができる。例えば、P−TAUタイマが満了するなどによりTAU手続がトリガーリングされれば、ネットワークノード(例えば、MME)はTAU承認(TAU Accept)メッセージを通じて端末にセッティングされたP−TAUタイマ値を割り当てることができる。
本発明が適用できる装置一般
図21は、本発明の一実施形態に係る通信装置のブロック構成図を例示する。
図21を参照すると、無線通信システムはネットワークノード2110及び多数の端末(UE)2120を含む。
ネットワークノード2110は、プロセッサ(processor)2111、メモリ(memory)2112、及び通信モジュール(communication module)2113を含む。プロセッサ2111は、先の図1から図20で提案された機能、過程、及び/又は方法を具現する。有/無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサ2111により具現できる。メモリ2112はプロセッサ2111と連結されて、プロセッサ2111を駆動するための多様な情報を格納する。通信モジュール2113はプロセッサ2111と連結されて、有/無線信号を送信及び/又は受信する。ネットワークノード2110の一例に、基地局、MME、HSS、AS、またはSCSなどがこれに該当できる。特に、ネットワークノード2110が基地局である場合、通信モジュール2113は無線信号を送信/受信するためのRF部(radio frequency unit)を含むことができる。
端末2120は、プロセッサ2121、メモリ2122、及び通信モジュール(または、RF部)2123を含む。プロセッサ2121は、先の図1から図20で提案された機能、過程、及び/又は方法を具現する。無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサ2121により具現できる。メモリ2122はプロセッサ2121と連結されて、プロセッサ2121を駆動するための多様な情報を格納する。通信モジュール2123はプロセッサ2121と連結されて、無線信号を送信及び/又は受信する。
メモリ2112、2122は、プロセッサ2111、2121の内部または外部にあることができ、よく知られた多様な手段によりプロセッサ2111、2121と連結できる。また、ネットワークノード2110(基地局の場合)及び/又は端末2120は、一つのアンテナ(single antenna)または多重アンテナ(multiple antenna)を有することができる。
以上説明された実施の形態は、本発明の構成要素と特徴が所定の形態で結合されたことである。各構成要素または特徴は、別の明示上言及がない限り選択的なものと考慮されなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素または特徴と結合されない形態で実施されることができる。また、一部構成要素及び/または特徴を結合して本発明の実施の形態を構成することも可能である。本発明の実施の形態において説明される動作の順序は変更されることができる。ある実施の形態の一部構成または特徴は、他の実施の形態に含まれることができ、または他の実施の形態の対応する構成または特徴と交替されることができる。特許請求の範囲において明示的な引用関係がない請求項を結合して実施の形態を構成するか、または出願後の補正により新しい請求項として含めることができることは自明である。
本発明にかかる実施の形態は、多様な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより具現化されることができる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、一つまたはそれ以上のASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、FPGAs(field programmable gate arrays)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロ・プロセッサなどにより具現化されることができる。
ファームウェアまたはソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、以上説明された機能または動作を行うモジュール、手順、関数などの形態により具現化されることができる。ソフトウェアコードは、メモリに格納されてプロセッサにより駆動されることができる。前記メモリは、前記プロセッサの内部または外部に位置して、予め公知された多様な手段により前記プロセッサとデータをやり取りすることができる。
本発明は、本発明の必須特徴から外れない範囲で他の特定の形態で具体化されうることは当業者にとって自明である。したがって、上述の詳細な説明は、すべての面において制限的に解析されてはならず、例示に過ぎないと考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的解析により決定されなければならず、本発明の等価的範囲内でのすべての変更は、本発明の範囲に含まれる。