以下、図面と共に本発明に係る通信システムの実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る通信システムの全体構成を示す図である。本実施形態に係る通信システムは、無線通信によるパケット交換サービスを端末に提供するLTE(Long Term Evolution)ネットワークを構成する。通信システムは、端末(User Equipment(以下、本実施形態では「UE」という))10と、LTEネットワークにおける基地局に相当するeNodeB(以下、本実施形態では「eNB」という)20と、LTEネットワークに在圏するUE10の位置管理、認証制御、通信経路設定等の処理を行うMME30(通信制御装置)と、LTEを収容する在圏パケット交換機の機能を果たすゲートウェイ装置であるSGW(Serving gateway)40と、を含んで構成されている。
このように構成された通信システムにおいて、UE10により、MME30に対してUE10が属するトラッキングエリアの変更要求がなされると、MME30は、UE10からeNB20へMR(Measurement Report)信号(契機情報)を送信する指示をeNB20に対して行う。MR信号とは、eNB20からの参照信号を利用して受信電力値等を算出されたUE10からの報告であり、UE10を識別するための情報も含まれる。
eNB20は、上記の指示に応じて、MR信号を送信する指示をUE10に対して行う。UE10は、当該指示を受信すると、予め設定されている送信周期(例えば、6分)に基づいて、MR信号を指示元のeNB20に対して送信する。eNB20は、当該UE10の通信リソースを確保している場合、MR信号を受信した旨の通知をUE10へ送信する。eNB20は、当該UE10の通信リソースを確保していない場合、UE10へ何も通知しない。UE10は、MR信号を送信してから予め設定されている返信待ち時間を経過するまでの間にeNB20からMR信号を受信した旨の通知が無い場合、UE10とeNB20との間で通信状態が不一致であると判断し、UE10が確保している通信リソースを解放する。このように、UE10は、UE10とeNB20との間で通信状態が不一致であるか否かを判断し、UE10の通信リソースを解放して、UE10とeNB20との間の通信状態を一致させる。
次に、本実施形態の通信システムにおいて用いられるMME30の説明をする。MME30は、受付部31と、通信制御部32(指示部)と、判断部33と、記憶部34とを含んで構成されている。
受付部31は、UE10の活性又は非活性を示す活性情報を取得すると共に、在圏変更の要求を当該UE10から受け付ける部分である。ここで、UE10の活性情報とは、UE10が上りのユーザ信号を送信しているか否かを示す情報である。具体的に、受付部31は、UE10からトラッキングエリアの変更要求を示すTracking Area Update信号を受け付けることにより、在圏変更の要求を受け付ける。また、当該Tracking Area Update信号には、Active Flagが含まれる。このActiveFlagは、UE10が上りのユーザ信号を送信しているか否かを示す情報である。Active Flagが「ON」(活性)であれば、UE10が上りのユーザ信号を送信していることを示し、Active Flagが「OFF」(非活性)であれば、UE10が上りのユーザ信号を送信していないことを示す。また、受付部31は、UE10を識別する情報(例えば、IMEISV(IMEI Software Version))もUE10から取得する。
受付部31は、UE10からTracking Area Update信号を受け付けると、当該TrackingArea Update信号を受けた旨とActive Flagの値とIMEISVとを通信制御部32へ送出する。
通信制御部32は、eNB20及びSGW40と通信する部分である。通信制御部32は、受付部31からTracking Area Update信号を受けた旨とActive Flagの値とIMEISVとを受信する。通信制御部32は、これに応じて、公知の認証処理を行う。そして、通信制御部32は、Active Flagが「ON」である場合、公知のTracking AreaUpdateの処理を行う。
通信制御部32は、Active Flagが「OFF」である場合、IMEISVを判断部33に送出し、当該IMEISVが示すUE10が着信専用であるか否かの判断結果を判断部33から取得する。通信制御部32は、判断部33から取得した判断結果が着信専用であることを示す場合、eNB20とのベアラを確立させて、Tracking Area Updateを受け付けたことを示すTracking Area Update Accept信号と共に、初期コンテキストセットアップ要求を示すS1-AP Initial Context Setup Request信号をeNB20へ送信する。すなわち、通信制御部32は、Tracking Area Update Accept信号にS1-AP Initial Context SetupRequest信号を相乗りさせてeNB20へ送信する。なお、Tracking Area Update Accept信号には、GUTI(Globally Unique TemporaryIdentifier)が含まれる。このGUTIは、UE10を一意に識別するために、MME30によって一時的にUE10に割り当てられる識別子である。
eNB20は、TrackingArea Update Accept信号と共に、S1-APInitial Context Setup Request信号をMME30から受信すると、これを契機として、RRC接続再設定を示すRRC Connection Reconfiguration信号をUE10へ送信する。なお、eNB20は、MR信号の送信を示すパラメータを含むRRC Connection Reconfiguration信号を送信する。UE10は、当該RRC Connection Reconfiguration信号を受信し、これに応じてRRC接続再設定完了を示すRRC Connection Reconfiguration Complete信号をeNB20に送信する。これにより、eNB20とUE10との間でベアラが確立されると共に、UE10からeNB20へMR信号を送信することとなる。通信制御部32が、S1-AP InitialContext Setup Request信号をeNB20へ送信し、eNB20が、これに応じて、MR信号の送信を示すパラメータを含むRRC ConnectionReconfiguration信号をUE10へ送信している。よって、通信制御部32は、UE10からeNB20へMR信号の送信を示す指示として、S1-AP Initial Context Setup Request信号をeNB20へ送信している。
なお、eNB20は、UE10へTracking Area Update Accept信号も送信する。UE10は、これに応じてトラッキングエリアアップデートの完了を示すTAU Complete信号をMME30へ送信し、通信制御部32は、当該TAUComplete信号を受信する。
なお、eNB20は、新たに設定されたベアラ情報を通知するために、S1-AP Initial Context Setup Response信号をMME30へ送信する。通信制御部32は、当該S1-APInitial Context Setup Response信号を受信すると、ベアラ変更を示すModifyBearer request信号をSGW40へ送信する。SGW40は、Modify Bearer request信号を受信すると、MME30へModify Bearer response信号を送信する。
通信制御部32は、TAUComplete信号を受信し、Modify Bearer response信号を受信した後に、MME30とeNB20との間のベアラを解放する。このように、通信制御部32は、UE10からeNB20へMR信号の送信を示す指示をする前に、MME30とeNB20との間のベアラを確立し、当該指示をした後に、当該ベアラを解放する。なお、通信制御部32は、判断部33から取得した判断結果が着信専用でないことを示す場合、上記指示をeNB20へ送信する代わりに、eNB20を介してTracking Area Update Accept信号をUE10へ送信する。この場合、UE10は、Tracking Area Update Accept信号を受信して、TAU Complete信号をMME30へ送信する。すなわち、通信制御部32は、UE10からeNB20へMR信号の送信を示す指示をeNB20へ行わない。
判断部33は、TrackingArea Update信号の送信元(在圏変更の要求元)のUE10が着信専用であるか否かを判断する部分である。判断部33は、通信制御部32からIMEISVを取得すると、着信専用の端末を示すIMEISVのリストが記憶されている記憶部34の情報を参照する。判断部33は、通信制御部32から取得したIMEISVが、記憶部34に記憶されているリストに含まれている場合、判断結果として、着信専用の端末である旨の情報を通信制御部32へ送出する。また、判断部33は、通信制御部32から取得したIMEISVが、記憶部34に記憶されているリストに含まれていない場合、判断結果として、着信専用の端末ではない旨の情報を通信制御部32へ送出する。
続いて、図2に本実施形態に係るMME30のハードウェア構成を示す。MME30の機能ブロック(構成部)は、ハードウェア及び/又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び/又は論理的に結合した1つの装置により実現されてもよいし、物理的及び/又は論理的に分離した2つ以上の装置を直接的及び/又は間接的に(例えば、有線及び/又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。
例えば、本発明の一実施の形態におけるMME30などは、通信制御するコンピュータとして機能してもよい。上述のMME30は、物理的には、プロセッサ301、メモリ302、ストレージ303、及び通信モジュール304などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。
なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。MME30のハードウェア構成は、図に示した各装置を1つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。
MME30における各機能は、プロセッサ301、メモリ302などのハードウェア上に所定のソフトウェア(プログラム)を読み込ませることで、プロセッサ301が演算を行い、通信モジュール304による通信や、メモリ302及びストレージ303におけるデータの読み出し及び/又は書き込みを制御することで実現される。
プロセッサ301は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ301は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)で構成されてもよい。例えば、上述の通信制御部32及び判断部33などは、プロセッサ301で実現されてもよい。
また、プロセッサ301は、プログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュールやデータを、ストレージ303及び/又は通信モジュール304からメモリ302に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、MME30は、メモリ302に格納され、プロセッサ301で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、1つのプロセッサ301で実行される旨を説明してきたが、2以上のプロセッサ301により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ301は、1以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されてもよい。
メモリ302は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、RAM(Random Access Memory)などの少なくとも1つで構成されてもよい。メモリ302は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ(主記憶装置)などと呼ばれてもよい。メモリ302は、本発明の一実施の形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。
ストレージ303は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD−ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu−ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも1つで構成されてもよい。ストレージ303は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ302及び/又はストレージ303を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
通信モジュール304は、有線及び/又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア(送受信デバイス)であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカードなどともいう。
また、プロセッサ301やメモリ302などの各装置は、情報を通信するためのバス305で接続される。バス305は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。
また、MME30は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ301は、これらのハードウェアの少なくとも1つで実装されてもよい。以上が、本実施形態に係るMME30の構成である。
続いて、図3のシーケンス図を用いて、MR信号の送信指示をする処理を説明する。本処理では、まず、UE10は、MME30へTracking Area Update信号を送信する。これに応じて、MME30の受付部31は、当該Tracking Area Update信号を受け付ける(ステップS1)。受付部31は、当該Tracking Area Update信号を受け付けた旨とActive Flagの値とIMEISVとを通信制御部32へ送出する。通信制御部32は、IMEISVを判断部33へ送出し、判断部33は、当該IMEISVと、記憶部34に記憶されているリストとを用いて、Tracking Area Update信号の送信元のUE10が着信専用の端末であるか否かを判断し、判断結果を通信制御部32へ送出する(ステップS2)。
通信制御部32は、当該判断結果が着信専用の端末であることを示す場合、MME30とeNB20との間のベアラを確立し、eNB20へS1-AP Initial Context Setup Request信号とTracking Area Update Accept信号とを送信し、eNB20は、当該S1-AP Initial Context Setup Request信号とTracking Area Update Accept信号とを受信する(ステップS3)。eNB20は、上記信号を受信したことに応じて、認証処理をして(ステップS4)、MR信号の送信を示すパラメータを含むRRC ConnectionReconfiguration信号をUE10へ送信し、UE10は、当該RRC Connection Reconfiguration信号を受信する(ステップS5)。
UE10は、上記RRCConnection Reconfiguration信号を受信したことに応じて、RRC Connection Reconfiguration Complete信号をeNB20へ送信し、eNB20は、当該RRC Connection Reconfiguration Complete信号を受信する(ステップS6)。eNB20は、上記RRC Connection Reconfiguration Complete信号を受信したことに応じて、S1-AP Initial ContextSetup Response信号をMME30へ送信し、MME30は、当該S1-AP InitialContext Setup Response信号を受信する(ステップS7)。
MME30は、S1-AP Initial Context SetupResponseを受信したことに応じて、SGW40へModify Bearer request信号を送信する(ステップS8)。また、SGW40は、当該Modify Bearer request信号を受信したことに応じて、ModifyBearer response信号をMME30へ送信する(ステップS9)。また、UE10は、TAUComplete信号を送信し、MME30は、当該TAU Complete信号を受信する(ステップS10)。MME30は、TAU Complete信号を受信したことに応じて、eNB20とMME30との間のベアラを解放して(ステップS11)、処理を終了する。上述の処理により、UE10は、一定周期でMR信号をeNB20へ送信することになる。
続いて、UE10とeNB20との間の通信状態不一致を判断し、通信状態を一致化する処理手順を図4に示すシーケンス図を用いて説明する。前提として、UE10が、eNB20によるRRC Connection Reconfiguration信号を受信し、RRC Connection ReconfigurationCompleteをeNB20へ送信することにより、UE10が、周期的にMR信号を送信するものとする。また、UE10は、通信のためのリソースを確保しており、eNB20でも当該UE10用のリソースを確保しているものとする。すなわち、通信状態が一致しているものとする。
UE10は、MR信号の送信タイミングになるとMR信号をeNB20へ送信する(ステップS21)。eNB20は、UE10から当該MR信号を受信すると、当該UE10用のリソースを確保しているので、当該UE10へMR信号を受信した旨の通知をする(ステップS22)。
eNB20が通信リソースを解放する際に(ステップS23)、無線要因で通信リソース解放する旨の信号をUE10へ送信できなかった場合、eNB20側では通信リソースが解放された状態になり、UE10側では通信リソースが確保された状態になる。すなわち、通信状態が不一致になる。
再度MR信号の送信タイミングになると、UE10は、MR信号をeNB20へ送信する(ステップS24)。この場合、eNB20は、既にリソースを解放しているため、UE10に対して受信通知をしない。UE10は、eNB20から受信通知を一定期間受信しないため、通信状態が不一致であると判断し(ステップS25)、UE10は、リソースを解放することにより通信状態を一致化する(ステップS26)。この後に、MME30が、ページング信号をeNB20へ送信し(ステップS27)、eNB20がUE10へページング信号を送信する(ステップS28)。
上述したように、受付部31は、ActiveFlag と共にTracking AreaUpdate信号をUE10から受け付ける。通信制御部32は、Active Flagが「OFF」である場合、判断部33によって、UE10が着信専用の端末であると判断されたとき、UE10からeNB20へ通信状態不一致の判断の契機となるMR信号の送信を示す指示(S1-AP Initial Context Setup Requestの送信)をする。
この場合、MME30は、Active Flagが「OFF」の場合でも、eNB20に対して、UE10からeNB20にMR信号を送信する指示をeNB20にするので、これに応じて、UE10とeNB20との間における通信状態不一致を早期に解消することができる。すなわち、MME30は、早期に通信状態の不一致を解消するように制御することができる。なお、Active Flagが「ON」である場合、UE10が着信専用の端末であるか否かを判断することなく、UE10からeNB20へ通信状態不一致の判断の契機となるMR信号の送信を示す指示をする。
また、通信制御部32は、UE10が着信専用の端末であると判断したときに、MR信号を送信する指示をする。これにより、MME30は、通信状態不一致を解消させる機会が少ない着信専用のUE10に絞って、通信状態不一致の判断をさせるので、ネットワークの処理負荷を軽減させつつ、通信状態不一致を判断することができる。なお、通信制御部32は、UE10が着信専用の端末でないと判断したときには、MR信号を送信する指示をすることなく、処理を終了する。
また、通信制御部32は、UE10からeNB20へMR信号の送信を示す指示をする前に、MME30とeNB20との間のベアラを確立し、当該指示をした後に、当該ベアラを解放する。この場合、通信制御部32は、不要なリソースを確保し続けることを回避することができる。
上述の実施形態では、UE10が着信端末であるか否かを判断し、UE10が着信端末である場合(すなわち、UE10が着信端末であるという条件に合致する場合)に、UE10からeNB20へMR信号を送信する指示をする場合について述べた。これに代えて、他の条件を満たす場合に、UE10からeNB20へMR信号を送信する指示をするようにしてもよい。例えば、MME30が、各UE10のページング失敗(Paging信号の送信失敗)の履歴を記憶しておき、UE10へのページング失敗数が予め設定している閾値を超えている場合に、当該UE10に対してUE10からeNB20へMR信号を送信する指示をするようにしてもよい。
上述の実施形態では、MME30がUE10からeNB20へMR信号を送信する指示をする場合について述べた。上記MR信号に代えて、UE10を特定することが可能な任意の信号を適用するようにしてもよい。
上述の実施形態では、判断部33は、記憶部34に記憶されているリストを参照して、UE10が着信端末専用であるか否かを判断する場合について述べた。これに代えて、判断部33が、MME30以外の装置にIMEISVを送信すると共に、当該装置に当該IMEISVが示すUE10が着信端末専用であるか否かの判断を要求し、当該判断結果を取得するようにしてもよい。
ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。
また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線(DSL)などの有線技術及び/又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び/又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。
本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。
なお、本明細書で説明した用語及び/又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。
本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。
また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。
また、本明細書で使用する「判断(determining)」「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する。「判断」「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)(例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索)、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」「決定」は、受信(receiving)(例えば、情報を受信すること)、送信(transmitting)(例えば、情報を送信すること)、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)(例えば、メモリ中のデータにアクセスすること)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」「決定」は、何らかの動作を「判断」「決定」したとみなす事を含み得る。
本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。
また、上記の各装置の構成における「手段」を、「部」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。
「含む(including)」、「含んでいる(comprising)」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。
本開示の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。
また、本明細書で説明した各態様/実施形態は、LTE(Long Term Evolution)、LTE−A(LTE-Advanced)、SUPER 3G、IMT−Advanced、4G、5G、FRA(Future Radio Access)、W−CDMA(登録商標)、GSM(登録商標)、CDMA2000、UMB(Ultra Mobile Broadband)、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、UWB(Ultra-WideBand)、Bluetooth(登録商標)、その他の適切なシステムを利用するシステム及び/又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。
また、本明細書で説明した各態様/実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。
入出力された情報等は特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。
本明細書で説明した各態様/実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知(例えば、「Xであること」の通知)は、明示的に行うものに限られず、暗黙的(例えば、当該所定の情報の通知を行わない)ことによって行われてもよい。
本開示の全体において、明らかに単数であることを示しているものではない限り、単数および複数の両方のものを含むものとする。
以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。