以下に、本願の開示する端末装置、無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する端末装置、無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法が限定されるものではない。また、本明細書における課題及び実施例は一例であり、本願の権利範囲を限定するものではない。特に、記載の表現が異なっていたとしても技術的に同等であれば、異なる表現であっても本願の技術を適用可能であり、権利範囲を限定するものではない。そして、各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
図1は、無線通信システムのシステム構成図である。無線通信システム100は、UE1、AMF(Access and Mobility Management Function)2、gNB3、SMF(Session Management Function)4及びUPF(User Plane Function)5を含む。ここで、gNB3は、複数存在する。
UE1は、端末装置であり、gNB3との間で無線通信によるデータ伝送を行う。例えば、UE1は、gNB3を介して、AMF2からトラッキングエリアの情報を取得する。次に、UE1は、トラッキングエリアに含まれるセルの中から接続するセルを選択し、そのセルを形成するgNB3に接続する。その後、UE1は、接続したgNB3を介して他のUE1と通信を行う。このUE1が通信可能な状態が、RRC_connectedと呼ばれる状態である。また、UE1は、周期的にTAUを実行してトラッキングエリアを更新する。
また、UE1は、Inactive Timerやデータ通信頻度が所定の条件を満たした場合に、RRC_connectedからRRC_inactiveに状態が遷移する。RRC_inactiveに遷移した場合、UE1とgNB3との間の無線層の接続は切れるが、上位層は接続したままとなる。また、最後に接続したgNB3及びAMF2は、UE1のASコンテキストを保持する。ASコンテキストには、セキュリティアルゴリズムを含むセキュリティ等のAS情報が含まれる。
UE1は、位置登録情報(位置情報と記載しても良い)を送信し位置登録エリアであるRANエリアをgNB3を介してAMF2から受信する。UE1は、周期的にRAUを実行してRANエリアの更新を行う。UE1は、AMF2から送信されたRANエリアやトラッキングエリアの情報をgNB3を介して取得する。
そして、RRC_inactiveからRRC_connectedに遷移する場合、UE1は、RANエリアに含まれるgNB3との間でランダムアクセス、無線同期の確立及びRRCコンフィグなどを実行して無線層を再接続することで通信を確立する。この、RRC_inactiveからRRC_connectedに遷移する際の接続処理については後で詳細に説明する。
AMF2は、C(control)-Planeにおけるモビリティ管理を実行する無線通信置である。AMF2は、UE1の位置登録情報の登録や制御を実行する。例えば、AMF2は、TAUによりUE1から送信された位置情報を用いてUE1のトラッキングエリアを更新する。また、AMF2は、RAUによりUE1から送信された位置登録情報を用いてUE1のRANエリアを更新する。
また、AMF2は、発着信の制御を行う。また、AMF2は、UE1及びgNB3のセキュリティ情報を管理する。さらに、AMF2は、UE1からTAUを受信した場合、UE1の位置情報に応じたトラッキングエリアの情報をgNB3を介してUE1へ送信する。また、AMF2は、UE1からRAUを受信した場合、UE1の位置登録情報に応じたRANエリアの情報をgNB3を介してUE1へ送信する。
gNB3は、5G無線を提供する無線基地局である。gNB3は、UE1との間で無線通信よるデータ転送を実行する。また、gNB3は、AMF2から送信されたRANエリアやトラッキングエリアの情報をUE1へ送信する。
SMF4は、C-Planeにおけるセッション管理を実行する通信制御装置である。SMF4は、無線通信におけるセッションの設定及び解放の制御を行う。
UPF5は、U(User)-Planeにおける通信制御を行う。UPF5は、無線通信ネットワークとデータネットワークとの間のデータパケットを処理する。
次に、UE1、gNB3及びAMF2のそれぞれの機能について詳細に説明する。図2は、UEのブロック図である。
図2に示すように、UE1は、RRC処理部11、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)処理部12、RLC(Radio Link Control)処理部13、MAC(Media Access Control)処理部14及びPHY(Physical)処理部15を有する。さらに、UE1は、通信制御部16を有する。本実施例では、ページング時(呼び出し時又は着信通知時)及びトラッキングエリアの更新時に各gNB3が使用可能なセキュリティアルゴリズムを把握するための端末個別セルリストがUE1に送られる場合で説明する。ただし、トラッキングエリアの更新時の代わりにRANエリアの更新時に端末個別セルリストがUE1に送られてもよい。
RRC処理部11は、システム報知情報配信、ページング配信、NAS(Non Access Stratum)メッセージ配信、RRCコネクション管理、無線セキュリティ設定及びハンドオーバ制御などのRRC層における処理を実行する。また、RRC処理部11は、周期的に位置登録要求をAMF2へ送信する。位置登録要求は、例えば、トラッキングエリアの更新であるTAUや、RANエリアの更新であるRAUである。さらに、RRC処理部11は、セル選択制御部111及びセキュリティ情報管理部112を有する。
セル選択制御部111は、ページング時又はTAU時にトラッキングエリアを表すトラッキングエリアコードを取得する。そしてセル選択制御部111は、トラッキングエリアコードに含まれるシステム情報(又はシステム制御情報)であるSIB(System Information Block)の中から端末個別セルリストを取得する。
図3は、端末個別セルリストの一例を表す図である。端末個別セルリスト201は、セキュリティアルゴリズムとしてアルゴリズムAが使用可能なgNB3が登録されたリストである。例えば、セル選択制御部111は、端末個別セルリスト201からアルゴリズムAが使用可能なgNB3を特定できる。ここでは、セル選択制御部111は、セルID#3を有するgNB3はアルゴリズムAが使用可能であることが端末個別セルリスト201から確認できる。また、端末個別セルリスト202は、セキュリティアルゴリズムとしてアルゴリズムBが使用可能なgNB3が登録されたリストである。例えば、セル選択制御部111は、端末個別セルリスト202からアルゴリズムBが使用可能なgNB3を特定できる。ここでは、セル選択制御部111は、セルID#1又は#2を有するgNB3はアルゴリズムBが使用可能であることが端末個別セルリスト202から確認できる。また、端末個別セルリスト203は、セキュリティアルゴリズムとしてアルゴリズムA又はBが使用可能なgNB3が登録されたリストである。例えば、セル選択制御部111は、端末個別セルリスト203からアルゴリズムA又はBが使用可能なgNB3を特定できる。ここでは、セル選択制御部111は、セルID#1~#3を有するgNB3はアルゴリズムA又はBが使用可能であることが端末個別セルリスト203から確認できる。以下では、端末個別セルリスト200という。
次に、セル選択制御部111は、端末個別セルリスト200に登録されたgNB3の無線回線品質の計測をPHY処理部15に指示する。その後、セル選択制御部111は、端末個別セルリスト200に登録された各gNB3の無線回線品質の測定結果を取得する。そして、セル選択制御部111は、最も無線回線品質の良いセルを選択するなど、各gNB3の無線回線品質を用いて接続するgNB3の選択を行う。その後、セル選択制御部111は、選択したgNB3の情報及び端末個別セルリスト200をセキュリティ情報管理部112へ出力する。このセル選択制御部111が、「選択部」の一例にあたる。そして、端末個別セルリスト200が、「第1の情報」の一例にあたる。
セキュリティ情報管理部112は、UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報を含むセキュリティ情報を保持する。セキュリティ情報管理部112は、RRC処理部11が接続するgNB3へ送信するUE capability(端末性能情報)の中にセキュリティアルゴリズムの情報を登録する。また、セキュリティ情報管理部112は、データ通信用のセキュリティ鍵及びアルゴリズムを含むASコンテキストを作成する。そして、セキュリティ情報管理部112は、接続確立時に、PDCP処理部12、RLC処理部13、MAC処理部14、PHY処理部15及び通信制御部16を介して、ASコンテキストをAMF2へ送信する。なお、端末性能情報は、無線回線品質などの外的な要因によって変わるものではなく、端末それ自体の能力である。
また、セキュリティ情報管理部112は、接続先として選択されたgNB3の情報及び端末個別セルリスト200の入力をセル選択制御部111から受ける。そして、セキュリティ情報管理部112は、端末個別セルリスト200を用いて接続先として選択されたgNB3がUE1との通信に用いることができるセキュリティアルゴリズムを特定する。次に、セキュリティ情報管理部112は、接続先として選択されたgNB3との通信に用いるセキュリティアルゴリズムを決定する。その後、セキュリティ情報管理部112は、接続先として選択されたgNB3との通信に用いるセキュリティアルゴリズムをPDCP処理部12に通知する。
また、RRC処理部11は、セル選択制御部111により接続先として選択されたgNB3へ通信の再開要求であるRRC Resume Requestを送信する。その後、RRC処理部11は、RRC Resumeを接続先のgNB3から受信して無線層の接続を確立し、gNB3との間の通信接続を確立する。このRRC処理部11が、「無線接続管理部」の一例にあたる。また、Resume Requestが、「第2の情報」の一例にあたる。
PDCP処理部12は、IP(Internet Protocol)パケットヘッダ圧縮、解凍、暗号化などのPDCP層における処理を実行する。PDCP処理部12は、セキュリティ制御部121を有する。
セキュリティ制御部121は、シグナリングの完全性保証及び暗号化、並びに、暗号の解除を行う。セキュリティ制御部121は、セキュリティ情報管理部112から通知された通信に用いるセキュリティアルゴリズムの情報を取得する。そして、セキュリティ制御部121は、指定されたセキュリティアルゴリズムを用いて送信するデータを暗号化し且つ完全性保証を行う。また、セキュリティ制御部121は、RLC処理部13から入力されたデータに対して、指定されたセキュリティアルゴリズムを用いて暗号化を解除する。
RLC処理部13は、再送制御,重複検出及び順序整列などのRLC層における処理を実行する。
MAC処理部14は、無線リソース割り当て、データマッピング及び再送制御などのMAC層における処理を実行する。例えば、MAC処理部14は、RLC処理部13から入力されたデータに対して無線リソースの割り当て及びデータマッピングなどを行いPHY処理部15へ出力する。
PHY処理部15は、変調及び復調、符号化及び復号化、アンテナ多重化、並びに、品質測定などのPHY層における処理を実行する。例えば、PHY処理部15は、通信制御部16から入力された信号に復調処理や復号化処理を施してMAC処理部14へ出力する。また、PHY処理部15は、MAC処理部14から入力された信号に変調処理や符号化処理を施して通信制御部16へ出力する。
通信制御部16は、PHYベースバンド信号と無線信号との変換などを行う。通信制御部16は、接続先のgNB3に対して無線信号を送信する。また、通信制御部16は、接続先のgNB3から無線信号を受信する。この通信制御部16が、「受信部」の一例にあたる。また、通信制御部16に送信部(送信機)、受信部(受信機)又は通信部(通信機)を含んでもよい。
次に、図4を参照して、gNB3について説明する。図4は、gNBのブロック図である。gNB3は、RRC処理部31、PDCP処理部32、RLC処理部33、MAC処理部34、PHY処理部35、通信制御部36及びSDAP(Service Discovery Adaptation Profile)処理部37を有する。
RRC処理部31は、RRCコネクション管理、無線セキュリティ設定及びハンドオーバ制御などのRRC層における処理を実行する。RRC処理部31は、セキュリティ情報管理部311を有する。このRRC処理部31が、「接続制御部」の一例にあたる。
セキュリティ情報管理部112は、gNB3が使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報を含むセキュリティ情報を保持する。また、セキュリティ情報管理部112は、UE1がgNB3に接続した場合、接続するUE1のASコンテキストをAMF2から受信する。そして、セキュリティ情報管理部112は、接続したUE1がRRC_connectedの状態にある場合又はRRC_inactiveに遷移した場合、UE1のASコンテキストを保持する。すなわち、セキュリティ情報管理部112は、UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報を含むセキュリティ情報を保持する。さらに、セキュリティ情報管理部311は、UE1のASコンテキストに含まれるセキュリティアルゴリズムの情報を含むセキュリティ情報をセキュリティ制御部321へ通知する。
また、RRC処理部31は、RRC_inactiveの状態にあるUE1により自装置であるgNB3が通信の再開における接続先として選択された場合、RRC Resume RequestをUE1から受信する。そして、RRC処理部31は、UE1のASコンテキストの取得要求であるRetrive AS Context Reqestを、アンカーgNBなどのそのUE1のASコンテキストを保持するgNB3へ送信する。その後、RRC処理部31は、取得要求を送信したgNB3からRetrive AS Context Responseを受信する。そして、RRC処理部31は、自装置であるgNB3が形成するセルをUE1のアンカーセル又はサービングセルとして設定する。その後、RRC処理部31は、RRC ResumeをUE1へ送信する。その後、RRC処理部31は、UE1との間で無線層の接続を確立し、UE1との間の通信接続を確立する。
PDCP処理部32は、IPパケットヘッダ圧縮、解凍、暗号化などのPDCP層における処理を実行する。PDCP処理部32は、セキュリティ制御部321を有する。また、PDCP処理部32は、他のgNB3及びAMF2などから送信されたIPパケットの入力をSDAP処理部37から受ける。また、PDCP処理部32は、他のgNB3及びAMF2などへ送信するIPパケットをSDAP処理部37へ出力する。
セキュリティ制御部321は、シグナリングの完全性保証及び暗号化、並びに、暗号の解除を行う。セキュリティ制御部321は、セキュリティ情報管理部311から通知された通信に用いるセキュリティアルゴリズムの情報を取得する。そして、セキュリティ制御部321は、指定されたセキュリティアルゴリズムを用いてUE1へ送信するデータを暗号化し且つ完全性保証を行う。また、セキュリティ制御部221は、RLC処理部33から入力されたUE1からの送信データに対して、指定されたセキュリティアルゴリズムを用いて暗号化を解除する。
RLC処理部33は、再送制御,重複検出及び順序整列などのRLC層における処理を実行する。
MAC処理部34は、無線リソース割り当て、データマッピング及び再送制御などのMAC層における処理を実行する。例えば、MAC処理部34は、RLC処理部33から入力されたデータに対して無線リソースの割り当て及びデータマッピングなどを行いPHY処理部35へ出力する。
PHY処理部35は、変調及び復調、符号化及び復号化、並びに、アンテナ多重化などのPHY層における処理を実行する。例えば、PHY処理部35は、通信制御部16から入力された信号に復調処理や復号化処理を施してMAC処理部34へ出力する。また、PHY処理部35は、MAC処理部34から入力された信号に変調処理や符号化処理を施して通信制御部36へ出力する。
通信制御部36は、PHYベースバンド信号と無線信号との変換などを行う。通信制御部36は、接続先のUE1に対して無線信号を送信する。また、通信制御部16は、接続先のUE1から無線信号を受信する。
SDAP処理部37は。ユーザデータのQoS(Quality Of Service)の管理を行う。例えば、SDAP処理部37は、コアネットワーク6から受信したIPパケットの入力をPDCP処理部32から受ける。そして、SDAP処理部37は、取得したIPパケットをQoSに対応する無線ベアラにマッピングし、PDCP処理部32へ出力する。また、SDAP処理部37は、PDCP処理部32から取得したIPパケットをQoSに対応する無線ベアラにマッピングしてコアネットワーク6へ送出する。
次に、図5を参照して、AMF2について説明する。図5は、AMFのブロック図である。図5に示すように、AMF2は、通信制御部21、モビリティ制御部22、パス制御部23、基地局管理部24、セルリスト管理部25及びセキュリティ管理部26を有する。
通信制御部21は、gNB3とデータの送受信を行う。通信制御部21は、gNB3とモビリティ制御部22、パス制御部23及び基地局管理部24との間の通信を仲介する。例えば、通信制御部21は、パス制御部23から送信されたページングにセルリスト管理部25から取得したページングの宛先のUE1の端末個別セルリスト200を付加して、gNB3へ送出する。この通信制御部21が、「情報受信部」の一例にあたる。
パス制御部23は、発着信の制御を行う。例えば、パス制御部23は、UE1のトラッキングエリア及びRANエリアの情報をモビリティ制御部22から受信する。また、パス制御部23は、gNB3からのページング要求を受信する。次に、パス制御部23は、ページングの宛先のUE1への通信経路をトラッキングエリア又はRANエリアを用いて決定する。そして、パス制御部23は、決定した通信経路のgNB3へページングを送信する。また、パス制御部23は、ページングを行う際にセルリスト管理部25にページングの実行を通知する。の際、パス制御部23は、UE1が在圏するトラッキングエリアの情報をセルリスト管理部25に通知する。
基地局管理部24は、TA又はRA単位でセル情報を含む基地局情報を管理する。基地局管理部24は、ネットワーク構築時に、各gNB3に対してセル情報の通知要求であるCell Information Requestを送信する。このCell Information Requestには、各gNB3が使用可能なセキュリティアルゴリズムの通知要求も含む。その後、基地局管理部24は、セル情報を各gNB3から受信する。そして、基地局管理部24は、各gNB3が使用可能なセキュリティアルゴリズムをセキュリティ管理部26へ通知する。
また、基地局管理部24は、取得したセル情報からトラッキングエリア及びRANエリアを設定する。そして、基地局管理部24は、セル情報とともにトラッキングエリア及びRANエリアの情報をモビリティ制御部22へ出力する。また、基地局管理部24は、トラッキングエリアの情報をセルリスト管理部25へ出力する。
モビリティ制御部22は、UE1の位置情報の登録及び制御を実行する。具体的には、モビリティ制御部22は、セル情報とともにトラッキングエリア及びRANエリアの情報を基地局管理部24から受信する。また、モビリティ制御部22は、UE1の在圏エリアの報告を定期的に受信する。そして、モビリティ制御部22は、UE1のトラッキングエリアを特定する。また、UE1がRRC_inactiveの場合、モビリティ制御部22は、RANエリアを特定する。モビリティ制御部22は、UE1のトラッキングエリア及びRANエリアをパス制御部23へ通知する。また、モビリティ制御部22は、トラッキングエリアの更新をセルリスト管理部25に通知する。この際、モビリティ制御部22は、UE1が在圏するトラッキングエリアの情報をセルリスト管理部25に通知する。
セキュリティ管理部26は、各UE1から送信された性能情報を受信する。ここで、性能情報には、各UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報も含まれる。これを基に、セキュリティ管理部26は、各UE1のASコンテキスト情報を生成する。また、セキュリティ管理部26は、各gNB3が使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報を基地局管理部24から受信する。そして、セキュリティ管理部26は、各UE1及び各gNB3のそれぞれについて使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報を記憶する。
さらに、セキュリティ管理部26は、gNB3との間で接続を確立するUE1の性能情報を基に各UEASコンテキスト情報を生成する。そして、セキュリティ管理部26は、そのUE1との間で接続を確立するgNB3へASコンテキスト情報を送信して、ASコンテキストの設定を行う。
セルリスト管理部25は、トラッキングエリアの情報の入力を基地局管理部24から受ける。また、セルリスト管理部25は、各gNB3のセキュリティアルゴリズムの情報をセキュリティ管理部26から取得する。そして、セルリスト管理部25は、トラッキングエリア毎に、セキュリティアルゴリズムのパターン毎に端末個別セルリスト200を生成する。本実施例では、端末個別セルリスト200は、各セキュリティアルゴリズムについて使用することが可能なgNB3、又はセキュリティアルゴリズムを使用できることで回線設定が可能なgNB3を示すホワイトセルリストを生成する。
ここで、端末個別セルリスト200は、5Gの通信で使用されるアルゴリズムの数によってパターン化される。そのため、端末個別セルリスト200の作成処理は、AMF2やgNB3の処理を大きく圧迫するものではない。例えば、セキュリティアルゴリズムの数が5の場合、各セキュリティアルゴリズムについてUE1が使用可能か否かの2パターンとなるので、UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムのパターンは2^5-1=31通りとなる。すなわち、セキュリティアルゴリズムの数が5であれば、AMF2が作成する端末個別セルリスト200のパターンは31通りとなる。なお、UE1は少なくとも1つのセキュリティアルゴリズムに対応するため31通りとなる。仮にいずれのセキュリティアルゴリズムにも対応しない場合があるならば32通りとなる。
その後、セルリスト管理部25は、パス制御部23からページングの実行の通知を受けた場合、もしくは、モビリティ制御部22からトラッキングエリアの更新の通知を受けた場合、以下の処理を実行する。セルリスト管理部25は、ページング、トラッキングエリア又は位置登録エリアの更新の対象となるUE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報をセキュリティ管理部26から取得する。そして、セルリスト管理部25は、そのUE1が在圏するトラッキングエリア(位置登録エリア)における、そのUE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムに応じたパターンの端末個別セルリスト200を選択し、UE1へ送信する。このセルリスト管理部25が、「情報管理部」の一例にあたる。
ここで、本実施例では、セルリスト管理部25は、端末個別セルリスト200としてホワイトセルリストを用いた。ただし、セルリスト管理部25は、端末個別セルリスト200として各セキュリティアルゴリズムについて対応していないgNB3、又はセキュリティアルゴリズムが対応しないことで回線設定が困難なgNB3が登録されたブラックセルリストを用いてもよい。ブラックセルリストを用いた場合、UE1は、取得した端末個別セルリスト200に登録されたgNB3を除いたgNB3に対して無線回線品質測定を行い接続可能なgNB3を検出する。特に、トラッキングエリア又はRANエリア内で特定のアルゴリズムについて使用可能とするgNB3の数が少ない場合、ブラックセルリストを用いた方がより情報量を少なくすることができる。
そこで、セルリスト管理部25は、送信する端末個別セルリスト200をホワイトセルリストにするかブラックセルリストにするかを、情報量に応じて決定してもよい。この場合、UE1は受信した端末個別セルリスト200がホワイトセルリストかブラックセルリストかを判定することになる。そこで、セルリスト管理部25は、図6に示すような、1ビットの識別フラグ212をセルID情報211に付加した端末個別セルリスト200を使用することが好ましい。図6は、端末個別セルリストのフォーマットの一例を示す図である。UE1は、受信した端末個別セルリスト200の識別フラグ212を確認することで、セルID情報211がホワイトセルリストかブラックセルリストかを判定することができる。
また、セルリスト管理部25は、端末個別セルリスト200を、ページングとともに送信するもしくUE1が移動した際のTAU信号の送信に使用されるgNB3へ送信する。ここで、ページングやTAU信号の送信に使用されるgNB3は、UE1が使用するセキュリティアルゴリズムに対応していないことが考えられる。そのため、本実施例では、ページング及びTAU信号の送信については、暗号化されていない又は共通的なセキュリティアルゴリズムが使用される。共通的なアルゴリズムとは、ネットワーク上で予め使用が決められたセキュリティアルゴリズムである。
そのため、本実施例では、端末個別セルリスト200は、暗号化されずもしくは解読が容易な暗号化を用いて送信される。この点、端末個別セルリスト200は、セルの識別情報が記載されていればよい。また、UE1が選択するセルは、端末個別セルリスト200の中で最も回線品質が高いものであり、第三者が容易に特定できるものではない。これらのことから、端末個別セルリスト200は、セキュアな情報を含まないといえる。そこで、セルリスト管理部25による端末個別セルリスト200の送信で、暗号化せずに送信しても問題はない。
また、一般的に、C-plane信号とU-plane信号とで使用するセキュリティアルゴリズムが同じである可能性がある。しかし、使用するセキュリティアルゴリズムがC-plane信号とU-plane信号とで同じであると、TAU信号などのC-plane信号を暗号化しない又は共通的なアルゴリズムを用いる場合、U-plane信号が第三者に漏洩するおそれがある。そこで、本実施例では、C-plane信号とU-plane信号とのそれぞれで使用するセキュリティアルゴリズムを異ならせることが好ましい。
次に、図7及び図8を参照して、ページング時に端末個別セルリスト200を送信する場合の再接続処理の流れを説明する。図7は、UEが使用可能なセキュリティアルゴリズムにページングを受信したgNBが対応している場合の再接続処理のシーケンス図である。また、図8は、UEが使用可能なセキュリティアルゴリズムにページングを受信したgNBが対応していない場合の再接続処理のシーケンス図である。ここでは、動作主体をUE1、gNB3A~3C及びAMF2として説明する。gNB3Cは、C-plane接続における中継装置となるアンカーgNBである。そして、gNB3AとgNB3Bとのトラッキングエリア(位置登録エリア)は同一であるが、gNB3Cのトラッキングエリア(位置登録エリア)は異なる。また、本実施例では、gNB3A~3CのいずれもAMF2を使用するが、これも異なってもよい。
まず、図7を参照して、UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムにページングを受信したgNB3Aが対応している場合の再接続処理を説明する。gNB3A~3Cは、それぞれのセル情報をAMF2に送信する。そして、AMF2は、gNB3A~3Cの各セル情報を取得する(ステップS101)。
次に、UE1は、電源オン等によりランダムアクセスが開始され、gNB3A~3C及びAMF2が配置されたネットワークにアタッチされる。その後、所定条件を満たすことで、UE1は、RRC_inactiveの状態に遷移する(ステップS102)。
その後、UE1は、TAU又はRAUの処理を実行し、トラッキングエリア、RANエリア又は位置登録エリアの更新を行う(ステップS103)。
その後、AMF2は、UE1を宛先とする下り信号を受信する(ステップS104)。
次に、AMF2は、UE1のUEコンテキストを確認する(ステップS105)。
そして、AMF2は、UE1が対応するセキュリティアルゴリズムを基に端末個別セルリスト200を作成する(ステップS106)。
次に、AMF2は、gNB3C及び3Aを介してUE1にページング及び端末個別セルリスト200を送信する(ステップS107)。
UE1は、ページングを受信する(ステップS108)。さらに、UE1は、ページングとともに端末個別セルリスト200を受信する。
次に、UE1は、参照信号(Reference Signal:RS)をgNB3A及び3Bから受信する(ステップS109及びS110)。
また、UE1は、gNB3A及び3Bから同期信号を受信してgNB3A及び3BのセルIDを特定する。次に、UE1は、端末個別セルリスト200を参照し、特定したセルIDを用いてgNB3A及び3BがUE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムに対応する基地局であることを確認する。そして、UE1は、gNB3A及び3Bの参照信号を用いて無線回線品質測定を実行する(ステップS111)。
次に、UE1は、無線回線品質測定の結果からgNB3Aが形成するセルと接続セルとして選択する(ステップS112)。
そして、UE1は、RRCの再接続要求であるRRC Resume RequestをgNB3Aに送信する(ステップS113)。
gNB3Aは、RRC Resume Requestを受信して、UE1のUEコンテキスト情報の送信要求であるRetrieve UE Context RequestをgNB3Cへ送信する(ステップS114)。
gNB3Cは、Retrieve UE Context Requestを受信して、UE1のコンテキスト情報を送信するRetrieve UE Context ResponseをgNB3Aへ送信する(ステップS115)。
gNB3Aは、Retrieve UE Context Responseを受信してUE1のUEコンテキストを取得する。そして、gNB3Aは、UE1のアンカーセル又はサービングセルに自己か形成するセルを設定する(ステップS116)。
そして、gNB3Aは、RRC ResumeをUE1へ送信して、無線接続を確立させて、UE1との間の通信接続を確立する(ステップS117)。
その後、UE1とgNB3Aとは、確立した通信接続を用いてユーザデータの伝送を行う(ステップS118)。
次に、図8を参照して、UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムにページングを受信したgNB3Aが対応していない場合の再接続処理を説明する。gNB3A~3Cは、それぞれのセル情報をAMF2に送信する。そして、AMF2は、gNB3A~3Cの各セル情報を取得する(ステップS201)。
次に、UE1は、電源オン等によりランダムアクセスが開始され、gNB3A~3C及びAMF2が配置されたネットワークにアタッチされる。その後、所定条件を満たすことで、UE1は、RRC_inactiveの状態に遷移する(ステップS202)。
その後、UE1は、TAU又はRAUの処理を実行し、トラッキングエリア、RANエリア又は位置登録エリアの更新を行う(ステップS203)。
その後、AMF2は、UE1を宛先とする下り信号を受信する(ステップS204)。
次に、AMF2は、UE1のUEコンテキストを確認する(ステップS205)。
そして、AMF2は、UE1が対応するセキュリティアルゴリズムを基に端末個別セルリスト200を作成する(ステップS206)。
次に、AMF2は、gNB3C及び3Aを介してUE1にページング及び端末個別セルリスト200を送信する(ステップS207)。
UE1は、ページングを受信する(ステップS208)。さらに、UE1は、ページングとともに端末個別セルリスト200を受信する。
次に、UE1は、参照信号をgNB3A及び3Bから受信する(ステップS209及びS210)。
また、UE1は、gNB3A及び3Bから同期信号を受信してgNB3A及び3BのセルIDを特定する。次に、UE1は、端末個別セルリスト200を参照し、特定したセルIDを用いてgNB3BはUE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムに対応する基地局であり、gNB3Aは対応していないことを確認する。そして、UE1は、gNB3Bの参照信号を用いて無線回線品質測定を実行する。この場合、UE1は、gNB3Bの参照信号の無線回線品質測定は行わない(ステップS211)。
次に、UE1は、無線回線品質測定の結果からgNB3Bが形成するセルと接続セルとして選択する(ステップS212)。
そして、UE1は、RRCの再接続要求であるRRC Resume RequestをgNB3Bに送信する(ステップS213)。
gNB3Bは、RRC Resume Requestを受信して、UE1のUEコンテキスト情報の送信要求であるRetrieve UE Context RequestをgNB3Cへ送信する(ステップS214)。
gNB3Cは、Retrieve UE Context Requestを受信して、UE1のコンテキスト情報を送信するRetrieve UE Context ResponseをgNB3Bへ送信する(ステップS215)。
gNB3Bは、Retrieve UE Context Responseを受信してUE1のUEコンテキストを取得する。そして、gNB3Bは、UE1のアンカーセル又はサービングセルに自己か形成するセルを設定する(ステップS216)。
そして、gNB3Bは、RRC ResumeをUE1へ送信して、無線接続を確立させて、UE1との間の通信接続を確立する(ステップS217)。
その後、UE1とgNB3Bとは、確立した通信接続を用いてユーザデータの伝送を行う(ステップS218)。
次に、図9及び図10を参照して、TAU時に端末個別セルリスト200を送信する場合の再接続処理の流れを説明する。図9は、UEが使用可能なセキュリティアルゴリズムにTAU(位置登録エリア更新)の送信先のgNBが対応している場合の再接続処理のシーケンス図である。また、図10は、UEが使用可能暗セキュリティアルゴリズムにTAUの送信先のgNBが対応していない場合の再接続処理のシーケンス図である。
まず、図9を参照して、UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムにTAUの送信先のgNB3Aが対応している場合の再接続処理を説明する。gNB3A~3Cは、それぞれのセル情報をAMF2に送信する。そして、AMF2は、gNB3A~3Cの各セル情報を取得する(ステップS301)。
次に、UE1は、電源オン等によりランダムアクセスが開始され、gNB3A~3C及びAMF2が配置されたネットワークにアタッチされる。その後、所定条件を満たすことで、UE1は、RRC_inactiveの状態に遷移する(ステップS302)。
その後、UE1は、トラッキングエリアを跨ぐ移動を実行する(ステップS303)。
そして、UE1は、セキュリティアルゴリズムを考慮せずにC-plane信号を送受信するgNB3Aを選択する(ステップS304)。
次に、UE1は、選択したgNB3Aを介してAMF2へTAUを送信する(ステップS305)。
AMF2は、TAUをUE1から受信する。そして、AMF2は、UE1のトラッキングエリアを更新する。また、AMF2は、UEコンテキストを確認する(ステップS306)。
そして、AMF2は、UE1が対応するセキュリティアルゴリズムを基に端末個別セルリスト200を作成する(ステップS307)。
次に、AMF2は、gNB3C及び3Aを介してUE1にトラッキングエリア(位置登録エリア)の更新完了通知であるTracking Area Update Accept及び端末個別セルリスト200を送信する(ステップS308)。
UE1は、Tracking Area Update Accept及び端末個別セルリスト200をAMF2から受信する。次に、UE1は、参照信号をgNB3A及び3Bから受信する(ステップS309及びS310)。
また、UE1は、gNB3A及び3Bから同期信号を受信してgNB3A及び3BのセルIDを特定する。次に、UE1は、端末個別セルリスト200を参照し、特定したセルIDを用いてgNB3A及び3BがUE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムに対応する基地局であることを確認する。そして、UE1は、gNB3A及び3Bの参照信号を用いて無線回線品質測定を実行する(ステップS311)。
次に、UE1は、無線回線品質測定の結果からgNB3Aが形成するセルと接続セルとして選択する(ステップS312)。
そして、UE1は、RRCの再接続要求であるRRC Resume RequestをgNB3Aに送信する(ステップS313)。
gNB3Aは、RRC Resume Requestを受信して、UE1のUEコンテキスト情報の送信要求であるRetrieve UE Context RequestをgNB3Cへ送信する(ステップS314)。
gNB3Cは、Retrieve UE Context Requestを受信して、UE1のコンテキスト情報を送信するRetrieve UE Context ResponseをgNB3Aへ送信する(ステップS315)。
gNB3Aは、Retrieve UE Context Responseを受信してUE1のUEコンテキストを取得する。そして、gNB3Aは、UE1のアンカーセル又はサービングセルに自己か形成するセルを設定する(ステップS316)。
そして、gNB3Aは、RRC ResumeをUE1へ送信して、無線接続を確立させて、UE1との間の通信接続を確立する(ステップS317)。
その後、UE1とgNB3Aとは、確立した通信接続を用いてユーザデータの伝送を行う(ステップS318)。
次に、図10を参照して、UE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムにTAUの送信先のgNB3Aが対応していない場合の再接続処理を説明する。gNB3A~3Cは、それぞれのセル情報をAMF2に送信する。そして、AMF2は、gNB3A~3Cの各セル情報を取得する(ステップS401)。
次に、UE1は、電源オン等によりランダムアクセスが開始され、gNB3A~3C及びAMF2が配置されたネットワークにアタッチされる。その後、所定条件を満たすことで、UE1は、RRC_inactiveの状態に遷移する(ステップS402)。
その後、UE1は、トラッキングエリアを跨ぐ移動(又は異なるトラッキングエリアへの移動)を実行する(ステップS403)。
そして、UE1は、セキュリティアルゴリズムを考慮せずにC-plane信号を送受信するgNB3Aを選択する(ステップS404)。
次に、UE1は、選択したgNB3Aを介してAMF2へTAUを送信する(ステップS405)。
AMF2は、TAUをUE1から受信する。そして、AMF2は、UE1のトラッキングエリアを更新する。また、AMF2は、UEコンテキストを確認する(ステップS406)。
そして、AMF2は、UE1が対応するセキュリティアルゴリズムを基に端末個別セルリスト200を作成する(ステップS407)。
次に、AMF2は、gNB3C及び3Aを介してUE1にトラッキングエリアの更新完了通知であるTracking Area Update Accept及び端末個別セルリスト200を送信する(ステップS408)。
次に、UE1は、参照信号をgNB3A及び3Bから受信する(ステップS409及びS410)。
また、UE1は、gNB3A及び3Bから同期信号を受信してgNB3A及び3BのセルIDを特定する。次に、UE1は、端末個別セルリスト200を参照し、特定したセルIDを用いてgNB3BはUE1が使用可能なセキュリティアルゴリズムに対応する基地局であり、gNB3Aは対応していないことを確認する。そして、UE1は、gNB3Bの参照信号を用いて無線回線品質測定を実行する。この場合、UE1は、gNB3Bの参照信号の無線回線品質測定は行わない(ステップS411)。
次に、UE1は、無線回線品質測定の結果からgNB3Bが形成するセルと接続セルとして選択する(ステップS412)。
そして、UE1は、RRCの再接続要求であるRRC Resume RequestをgNB3Bに送信する(ステップS413)。
gNB3Bは、RRC Resume Requestを受信して、UE1のUEコンテキスト情報の送信要求であるRetrieve UE Context RequestをgNB3Cへ送信する(ステップS414)。
gNB3Cは、Retrieve UE Context Requestを受信して、UE1のコンテキスト情報を送信するRetrieve UE Context ResponseをgNB3Bへ送信する(ステップS415)。
gNB3Bは、Retrieve UE Context Responseを受信してUE1のUEコンテキストを取得する。そして、gNB3Bは、自身が形成するセルをUE1のアンカーセル又はサービングセルに設定する(ステップS416)。
そして、gNB3Bは、RRC ResumeをUE1へ送信して、無線接続を確立させて、UE1との間の通信接続を確立する(ステップS417)。
その後、UE1とgNB3Bとは、確立した通信接続を用いてユーザデータの伝送を行う(ステップS418)。
ここで、図11を参照して、ネットワークの構築からUE1がRRC_inactiveになるまでの処理を詳細に説明する。図11は、ネットワークの構築からUEがRRC_inactiveになるまでの処理のシーケンス図である。
AMF2は、セル情報の通知要求であるCall Information RequestをgNB3A~3Cへ送信する(ステップS501)。ここで、Call Information Requestには、gNB3A~3Cのそれぞれが使用可能なセキュリティアルゴリズムの通知要求も含まれる。
そして、gNB3A~3Cは、各々が使用可能なセキュリティアルゴリズムの情報を含むセル情報をAMF2へ送信する(ステップS502)。
次に、AMF2は、パターン毎の端末個別セルリスト200を作成する(ステップS503)。
次に、UE1は、gNB3A~3Cに対してランダムアクセスを実行する。そして、UE1は、UEコンテキストを送信してgNB3A~3CにUE1のUEコンテキストを設定する(ステップS504)。
次に、UE1は、UE1のセキュリティアルゴリズムを含むUE性能情報をAMF2へ送信する(ステップS505)。
その後、UE1は、位置登録周期にしたがった位置登録タイミングが到来するとTAU又は位置情報をAMFへ送信する(ステップS506)。
gNB3Cは、ページング通知をPaging occationによりUE1へ送信する(ステップS507)。
その後、AMF2は、UE1のUE性能情報を基に各UEASコンテキスト情報を生成する。そして、セキュリティ管理部26は、gNB3A~3Bの内の接続する基地局へASコンテキスト情報を送信して、ASコンテキストの設定を行う(ステップS508)。
UE1は、RRC_connectedへ移行する(ステップS509)。
その後、UE1とgNB3A~3Bの内の接続する基地局とは、特定の条件が満たされると、無線回線開放及びUEコンテキストの解放を行う(ステップS510)。
そして、UE1は、RRC_inactiveへ遷移する(ステップS511)。
次に、AMF2のハードウェア構成について説明する。図12は、AMFのハードウェア構成図である。図12に示すように、AMF2は、CPU(Central Processing Unit)291、メモリ292、ハードディスク293及び通信インタフェース294を有する。CPU291は、メモリ292、ハードディスク293及び通信インタフェース294とバスで接続される。CPU291は、バスを介して、メモリ292、ハードディスク293及び通信インタフェース294と通信を行う。
通信インタフェース294は、通信制御部21とgNB3との間の通信におけるインタフェースである。
ハードディスク293は、図5に例示した通信制御部21、モビリティ制御部22、パス制御部23、基地局管理部24、セルリスト管理部25及びセキュリティ管理部26の機能を実現するプログラムを含む各種プログラムを格納する。
CPU291は、ハードディスク293から各種プログラムを読み出し、メモリ292へ展開して実行することで、通信制御部21、モビリティ制御部22、パス制御部23、基地局管理部24、セルリスト管理部25及びセキュリティ管理部26の機能を実現する。
ここで、以上の説明では、UE1は、TAUを行った際に端末個別セルリスト200をAMF2から取得する場合で説明したが、この端末個別セルリスト200の取得タイミングは他のタイミングでもよい。例えば、UE1がRAUを行う際に端末個別セルリスト200をAMF2から取得する構成でもよい。RAUのタイミングで端末個別セルリスト200を取得する場合であっても、取得のタイミングが異なるだけで、UE1、gNB3及びAMF2は上述した各処理と同様の処理を行う。
以上に説明したように、本実施例に係るUEは、接続可能なgNBが使用可能なセキュリティアルゴリズムを判定する情報を取得する。そして、UEは、RRC_inactiveの状態でgNBへ再接続を行う際に、使用可能なセキュリティアルゴリズムが自装置と一致するgNBの中から選択したgNBと接続を確立する。これにより、RRC_inactiveの状態からの再接続時にセキュリティアルゴリズムの不一致による接続の失敗を回避してRLFの発生を低減することができる。したがって、RLFの発生までの時間及びRLFの発生からgNB再選択までの時間分の通信断の発生を低減でき、伝送速度を向上させることができる。また、RRC_inactiveを利用する利点を十分に生かすことが可能となる。