(57)【要約】【課題】SDT（Small Data Transmission）に伴う制御信号を大幅に削減し得るユーザ装置、ゲートウェイ装置、無線基地局、移動通信システム及び移動通信方法を提供する。【解決手段】  UE100は、制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態に遷移する。UE100は、RRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態において、UE100に入力されたユーザデータを、制御プレーンの通信ベアラを経由して送信する。また、UE100は、当該ユーザデータの送信が完了次第、RRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態から、RRC-IDLE状態かつEMM-IDLE状態に遷移する。【選択図】図７
2014143616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置であって、
前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させる状態制御部と、
前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するデータ送信部と
を備え、
前記状態制御部は、前記データ送信部による前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させるユーザ装置。
【請求項２】
前記状態制御部は、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立している無線基地局とゲートウェイ装置との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信する請求項１に記載のユーザ装置。
【請求項３】
前記ユーザデータは、前記ユーザ装置と接続された機器から出力される小サイズのデータである請求項１に記載のユーザ装置。
【請求項４】
ユーザ装置が無線リソース制御による通信ベアラを確立している無線基地局から、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するパケット処理部を備えるゲートウェイ装置。
【請求項５】
前記ユーザ装置宛ての下りデータを外部の通信ネットワークから受信するデータ受信部と、
前記データ受信部が前記下りデータを受信したことに基づいて、前記ユーザ装置へのページング要求を、前記ユーザ装置が待ち受けしているセルを形成する無線基地局に送信するページング部と
を備え、
前記パケット処理部は、前記ユーザ装置が待ち受けしているセルを形成する無線基地局に対して非アクセス・ストラタムによるサービス要求の実行を要求するIPパケットを送信する請求項４に記載のゲートウェイ装置。
【請求項６】
外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置からユーザ装置宛てのページング要求を受信するページング要求受信部と、
前記ページング要求受信部が受信した前記ページング要求に基づいて、前記ユーザ装置に対して非アクセス・ストラタムによるサービス要求を実行するNASコネクション設定部と
を備える無線基地局。
【請求項７】
無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置と、
外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置と
を含む移動通信システムであって、
前記ユーザ装置は、
前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させる状態制御部と、
前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するデータ送信部と
を備え、
前記状態制御部は、
前記データ送信部による前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させ、
前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立している無線基地局と前記ゲートウェイ装置との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信し、
前記ゲートウェイ装置は、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを前記無線基地局から受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するパケット処理部を備える移動通信システム。
【請求項８】
無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置と、
外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置と
を用いた移動通信方法であって、
前記ユーザ装置が、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させるステップと、
前記ユーザ装置が、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するステップと、
前記ユーザ装置が、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立している無線基地局と前記ゲートウェイ装置との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信するステップと、
前記ゲートウェイ装置が、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを前記無線基地局から受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するステップと、
前記ユーザ装置が、前記ユーザ装置に入力された前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させるステップと
を含む移動通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、SDT（Small Data Transmission）を実行するユーザ装置、ゲートウェイ装置、無線基地局、移動通信システム及び移動通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、3rd Generation Partnership Project（3GPP）では、ユーザ装置（UE）を自動販売機や各種センサーなどの機器と接続し、当該機器から出力されるデータをLong Term Evolution（LTE）などの無線アクセスネットワークを経由して送信するMachine Type Communication（MTC）について検討が進められている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
このような機器が出力するデータのサイズは、通常UEから送信されるユーザデータよりも小さい（例えば、500バイト程度）特徴があり、3GPPでは、このような小サイズのデータの送信をSDT（Small Data Transmission）と呼んでいる。
【０００４】
図１は、従来の通信手順に基づくSDTのシーケンスを示す。図１に示すように、UEは、アイドル状態、具体的には、無線リソース制御（RRC）による接続が確立されていないRRC-IDLE状態、かつUEのモビリティ管理（EMM）が準備できていないEMM-IDLE状態において、スモールデータの送信が必要なことを認識し、RRCによる通信ベアラの確立を無線基地局（eNB）と実行する（図中のステップ1〜6）。この結果、UEは、RRCの接続が確立されたRRC-CONNECTED状態（かつEMM-IDLE状態）に遷移する。
【０００５】
さらに、UEは、セキュリティ関係の処理（図中のステップ7〜12）及びeNB〜Serving Gateway（SGW）またはPDN Gateway（PGW）間の通信ベアラの確立（図中のステップ13〜15）などを実行し、ユーザ装置の移動管理（MM）が可能であってユーザプレーンにおけるユーザデータの送受信が可能なEMM-CONNECTED状態に遷移する。
【０００６】
UEは、RRC-CONNECTED状態かつEMM-CONNECTED状態において、SDTを実行（図中のステップ16）し、SDTが完了すると、RRC-IDLE状態かつEMM-IDLE状態に復帰する（図中の状態E）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】3GPP TR 23.887 V0.6.0： Machine-Type and other Mobile Data Applications Communications Enhancements (Release 12)、3GPP、２０１２年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の通信手順に基づくSDTには、次のような問題がある。すなわち、500バイト程度の小データの送信にも拘わらず、UE〜eNB間やeNB〜MME（Mobility Management Entity）間において多くの制御信号が送受信されるため、効率が極めて悪く、ネットワークリソースを有効に活用できていない。
【０００９】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、SDT（Small Data Transmission）に伴う制御信号を大幅に削減し得るユーザ装置、ゲートウェイ装置、無線基地局、移動通信システム及び移動通信方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴は、無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置であって、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させる状態制御部と、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するデータ送信部とを備え、前記状態制御部は、前記データ送信部による前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、ユーザ装置が無線リソース制御による通信ベアラを確立している無線基地局から、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンにおける通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するパケット処理部を備えるゲートウェイ装置であることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置からユーザ装置宛てのページング要求を受信するページング要求受信部と、前記ページング要求受信部が受信した前記ページング要求に基づいて、前記ユーザ装置に対して非アクセス・ストラタムによるサービス要求を実行するNASコネクション設定部とを備える無線基地局であることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第４の特徴は、無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置と、外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置とを含む移動通信システムであって、前記ユーザ装置は、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させる状態制御部と、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するデータ送信部とを備え、前記状態制御部は、前記データ送信部による前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させ、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立している無線基地局と前記ゲートウェイ装置との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信し、前記ゲートウェイ装置は、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを前記無線基地局から受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するパケット処理部を備えることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第５の特徴は、無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置と、外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置とを用いた移動通信方法であって、前記ユーザ装置が、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させるステップと、前記ユーザ装置が、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するステップと、前記ユーザ装置が、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立している無線基地局と前記ゲートウェイ装置との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信するステップと、前記ゲートウェイ装置が、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを前記無線基地局から受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するステップと、前記ユーザ装置が、前記ユーザ装置に入力された前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させるステップとを含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の特徴によれば、SDT（Small Data Transmission）に伴う制御信号を大幅に削減し得るユーザ装置、ゲートウェイ装置、無線基地局、移動通信システム及び移動通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の通信手順に基づくSDTのシーケンスを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る移動通信システム1の全体概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るUE100の機能ブロック構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係るUE100及びネットワークにおける状態遷移図である。
【図５】本発明の実施形態に係るSGW40の機能ブロック構成図である。
【図６】本発明の実施形態に係るeNB20の機能ブロック構成図である。
【図７】本発明の実施形態に係るUE100が自発的にSDTを実行する場合における移動通信システム1内のシーケンスを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るSDTの実行時にUE100宛ての着信が発生した場合における移動通信システム1内のシーケンスを示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係るネットワーク（ゲートウェイ装置）側からUE100にSDTの実行を指示する場合における移動通信システム1内のシーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１８】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
（１）移動通信システムの全体概略構成
図２は、本実施形態に係る移動通信システム1の全体概略構成図である。図２に示すように、移動通信システム1は、通信ネットワーク10、無線基地局20（以下、eNB20）、Mobility Management Entity30（以下、MME30）、Serving Gateway   40（以下、SGW40）、Packet Data Network Gateway 50（以下、PGW50）、及びユーザ装置100（以下、UE100）を含む。
【００２０】
通信ネットワーク10は、PGW50と接続されている。通信ネットワーク10は、IPをベースとした有線または無線のパケットデータネットワーク（PDN）である。通信ネットワーク10には、インターネットなどの公衆型の通信ネットワークや特定の通信事業者によって提供される専用型の通信ネットワークが含まれてもよい。
【００２１】
eNB20は、3rd Generation Partnership Project（3GPP）によって規定された仕様に従った無線基地局である。具体的には、eNB20は、Long Term Evolution（LTE）の仕様に従った無線基地局である。
【００２２】
MME30は、eNB20及びSGW40と接続されており、UE100のモビリティ管理などを実行する。SGW40は、ユーザプレーンでの接続を実現し、ユーザデータ（パケット）のルーティングや転送機能を提供する。PGW50は、通信ネットワーク10との接続点であり、ユーザデータ（パケット）を通信ネットワーク10との間で転送する機能を提供する。
【００２３】
UE100は、LTEの仕様に従ったユーザ装置（無線端末）であり、eNB20と無線通信を実行する。特に、本実施形態では、UE100は、通常の人が通話する利用目的の通信とは異なり、機械の通信を主とした、例えば自動販売機や、計測器、産業機械、各種センサーなどの機器からの通信を目的とする。UE100は、当該機器から出力された小サイズのデータ（５００バイト程度）を、eNB20を介して通信先のサーバ（不図示）などに送信する、SDT（Small Data Transmission）を実行する。
【００２４】
（２）移動通信システムの機能ブロック構成
次に、移動通信システム1の機能ブロック構成について説明する。具体的には、ユーザ装置（UE100）、ゲートウェイ装置（SGW40）及び無線基地局（eNB20）の機能ブロック構成について説明する。なお、ここでは、本発明に関連する機能ブロック構成についてのみ記載することに留意されたい。
【００２５】
（２．１）ユーザ装置
図３は、UE100の機能ブロック構成図である。図３に示すように、UE100は、送受信部101、RRC部103、EMM部105及び状態制御部107を備える。
【００２６】
送受信部101は、UE100に実装されたアプリケーションに関するデータ（ユーザデータ及び制御データ）を通信先のサーバなどと送受信したり、UE100に入力されたデータ（ユーザデータ）を通信先のサーバなどに送信したりする。
【００２７】
上述したように、UE100は、自動販売機、計測器、産業機械、各種センサーなどの機器に接続されており、送受信部101は、当該機器から出力された小サイズのデータを当該サーバなどに送信（SDT）する。具体的には、送受信部101は、UE100がRRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態において、UE100に入力されたユーザデータを、制御プレーンの通信ベアラを経由して送信する。本実施形態において、送受信部101はデータ送信部を構成する。
【００２８】
RRC部103（無線リソース制御部）は、無線リソース制御（RRC）に従って制御プレーンにおける処理を実行する。具体的には、RRC部103は、RRCに従ってRRCレイヤのコネクションの設定や開放を実行する。特に、本実施形態では、UE100に接続されている機器から出力された小サイズのデータを制御プレーンの通信ベアラを経由して送信できる状態をRRC_Connected SDTとして新たに設け、当該小サイズのデータの送信時には、RRC_Connected SDT状態に遷移し、SDT送信を実行する。
【００２９】
EMM部105（モビリティ管理部）は、自ユーザ装置（UE100）のLTEに従ったモビリティを管理（Enhanced Mobility Management）する。また、EMM部105は、モビリティ管理を実行することによってUE100のセキュリティを確立し、ユーザプレーンにおける処理、具体的には、ユーザプレーンの通信ベアラを経由した通信を可能とする。
【００３０】
状態制御部107は、RRC部103及びEMM部105の状態を制御する。具体的には、状態制御部107は、RRC部103の状態に関して、制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、または制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態の何れか制御する。また、状態制御部107は、EMM部105に関して、ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態、またはユーザプレーンの通信が可能となっているEMM-CONNECTED状態の何れかに制御する。
【００３１】
図４は、UE100における上述した４つの状態（RRC-IDLE状態、RRC-CONNECTED状態、EMM-IDLE状態及びEMM-CONNECTED状態）の状態遷移図である。図４に示すように、上述した４つの状態の組合せに基づいて、RRC-IDLE状態かつEMM-IDLE状態（状態A）、RRC-CONNECTED状態かつEMM-CONNECTED状態（状態B）、及びRRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態（状態C）が存在する。
【００３２】
図４に示すように、UE100の電源投入直後など、何ら通信が開始されていない場合は状態Aであり、その後、一瞬の状態Cを経由して状態Bとなる。また、通信終了後は、状態Bから状態Cを経由することなく状態Aに復帰する。
【００３３】
特に、本実施形態では、状態制御部107は、RRC-IDLE状態かつEMM-IDLE状態（状態A）から、RRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態（状態C）に遷移させ、状態Cを維持する。なお、状態Cは、RRCレイヤでのコネクションが設定されている状態であるため、制御プレーンの通信ベアラを利用可能である。一方、EMM-IDLE状態であるため、ユーザプレーンの通信ベアラの利用は不可能である。
【００３４】
本実施形態では、状態制御部107は、状態C、つまり、RRC_Connected SDTの状態において、制御プレーンの通信ベアラを経由して、UE100に接続されている機器から出力された小サイズのデータ（ユーザデータ）を送受信部101から送信させる。すなわち、SDTの場合、UE100は、MME30に対し非アクセス・ストラタム（NAS）Connectionを設定しない。制御プレーンの通信ベアラでは、通常、ユーザデータではなく、制御データのみが送受信されるが、本実施形態では、UE100と接続された機器から出力される小サイズのデータが、制御プレーンの通信ベアラを経由して送信される。
【００３５】
また、状態制御部107は、制御プレーンの通信ベアラを経由して、当該通信ベアラを確立しているeNB20とSGW40／PGW50との間における通信ベアラを確立させるパケット（first IP packet）をeNB20に送信する。
【００３６】
（２．２）ゲートウェイ装置
図５は、SGW40の機能ブロック構成図である。図５に示すように、SGW40は、データ送受信部41、ページング部43及びパケット処理部45を備える。なお、SGW40の機能は、PGW50によって実行されてもよい。
【００３７】
データ送受信部41は、外部の通信ネットワーク10と接続されており、UE100宛ての下りデータ（パケット）を通信ネットワーク10から受信したり、上りデータ（パケット）を通信ネットワーク10に向けて送信したりする。本実施形態において、データ送受信部41は、データ受信部を構成する。
【００３８】
ページング部43は、データ送受信部41がUE100宛ての下りデータを受信したことに基づいて、UE100へのページング要求（page request）を送信する。具体的には、ページング部43は、UE100が待ち受けしているセルを形成するeNB20にMME30などを経由してページング要求を送信する。
【００３９】
パケット処理部45は、UE100宛ての下りデータパケット、及びeNB20を経由してUE100から送信された上りデータパケットの処理を実行する。特に、本実施形態では、パケット処理部45は、UE100がRRCによる通信ベアラを確立しているeNB20から、当該通信ベアラを識別する識別子（F-TEID: Fully Qualified Tunnel Endpoint Identifier）を含むパケットを受信し、受信したパケットに基づいて、パケットの受信確認及びUE100がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージ（DDN Complete）をMME30に送信することができる。
【００４０】
また、パケット処理部45は、UE100が待ち受けしているセルを形成するeNB20に対して非アクセス・ストラタム（NAS）によるサービス要求の実行を要求するIPパケットを送信することができる。
【００４１】
（２．３）無線基地局
図６は、eNB20の機能ブロック構成図である。図６に示すように、eNB20は、ページング要求受信部21及びNASコネクション設定要求部23を備える。
【００４２】
ページング要求受信部21は、SGW40（またはPGW50）からUE100宛てのページング要求を受信する。
【００４３】
NASコネクション設定要求部23は、ページング要求受信部21が受信したページング要求に基づいて、UE100に対してNASによるサービス要求を実行する。具体的には、NASコネクション設定要求部23は、受信したページング要求に基づいて、UE100にサービス要求を開始させるRRCレイヤのメッセージを送信する。或いは、NASコネクション設定要求部23は、RRCレイヤのメッセージに代えて、ページング関係の情報（IMSIやDRX間隔など）を含めたコンテキストをMME30から取得してもよい。
【００４４】
また、NASコネクション設定要求部23は、ページング要求の有無に関係なく、UE100がNAS Connectionの設定の必要性を自律的に判定してもよい。例えば、NASコネクション設定要求部23は、UE100が他セルへのハンドオーバを実行する場合、NAS Connectionの設定をUE100に要求するようにしてもよい。
【００４５】
（３）移動通信システムの動作
次に、上述した移動通信システム1の動作について説明する。具体的には、UE100が自発的にSDTを実行する動作（動作例１）、SDTの実行時にUE100宛ての着信が発生した場合の動作（動作例２）、及びネットワーク（ゲートウェイ装置）側からUE100にSDTの実行を指示する動作（動作例３）について説明する。
【００４６】
（３．１）動作例１
図７は、UE100が自発的にSDTを実行する場合における移動通信システム1内のシーケンスを示す。なお、ここでは、図１に示した従来の通信手順に基づくSDTのシーケンスと異なる部分について主に説明する。
【００４７】
図７に示すように、UE100は、SRB（Signaling Radio Bearer）1を経由して、RRC Connection Setup Completeを送信する（ステップ6）。ここで、UE100は、確立したい通信ベアラ（EPS bearer）のIDを当該RRCメッセージに含める。なお、当該メッセージは、KeNB（Key-at-eNB）によって保護（暗号化）される。
【００４８】
当該メッセージを受信したeNB20は、S-TMSI（SAE Temporary Mobile Subscriber Identity）とEPS-Bearer_IDとの組が既にeNB20にキャッシュされているか否か、及び当該情報のインテグリティが保障されているか否かについて確認する。当該情報が既にeNB20にキャッシュされており、インテグリティが保障されている場合、eNB20は、ステップ7〜10の処理を省略する。
【００４９】
一方、当該情報がキャッシュされていない場合、または当該情報のインテグリティが保障されていない場合、eNB20は、当該情報をMME30から取得する（ステップ7,8）。具体的には、eNB20は、必要なS-TMSIとEPS-Bearer_IDを要求するRequest ContextメッセージをMME30に送信する。MME30は、KeNB及び必要なEPS Bearer（UE-eNB間）コンテキスト情報をeNB20に通知する。また、MME30は、UE100に対するページングに必要な情報（IMSIやDRX間隔など）を合わせてeNB20に通知する。
【００５０】
eNB20は、UE100から設定された通信ベアラ（DRB）経由で受信したパケット（First IPパケット）に基づいて、下りリンクのeNB_F-TEID（Fully Qualified Tunnel Endpoint Identifier）、つまり、eNB20向けのF-TEIDをSGW40に送信する（ステップ14）。当該F-TEIDを受信したSGW40は、下り方向のパケットがある場合には当該F-TEIDによって識別される通信ベアラ（EPS Bearer）を経由して送信することになる。また、SGW40は、当該F-TEIDの受信確認を意味するack-flagが挿入されたダミーのIPパケットをeNB20に送信する（ステップ14b）。
【００５１】
ステップ14bの処理が完了すると、当該通信ベアラを経由して、SDTが実行される（ステップ15）。
【００５２】
eNB20は、特定のTEID（eNB20〜SGW40間）に対応するGTP-Uトンネルを削除するため、当該削除を指示するクリアフラグをSGW40に送信する（ステップ17）。SGW40は、当該GTP-Uトンネルを削除後、ack-flagが挿入されたダミーのIPパケットeNB20に送信する（ステップ17b）。このような動作によって、UE100は、必要なSDTを実行すると、アイドル状態（RRC-IDLE状態かつEMM-IDLE状態）に復帰遷移する。
【００５３】
（３．２）動作例２
図８は、SDTの実行時にUE100宛ての着信が発生した場合における移動通信システム1内のシーケンスを示す。なお、ここでも、図１に示した従来の通信手順に基づくSDTのシーケンスと異なる部分について主に説明する。
【００５４】
図８に示すように、UE100は、図７に示したステップ2〜14の処理を実行（ステップ2）するととともに、SDTを実行する（ステップ3）。なお、図８の斜線付きのブロック矢印は、当該装置間において通信ベアラ（制御プレーンの通信ベアラ）が設定されていることを意味する。なお、この段階では、ステップ2の処理によって、SDTのための通信経路（ベアラ）は確保されているが、UE100に対する通常の着信が発生した場合、当該着信を受け付けるための通信ベアラは確保されていない。SDTではない通常着信が発生した場合、以下のような動作が実行される。
【００５５】
UE100に対する通常着信が発生し、下り方向のパケットがSGW40に到着する（ステップ4a）。SGW40は、既に設定されているeNB20〜SGW40間の通信ベアラ（S1-Uベアラ）を経由して、GTP-UヘッダにeNB20にページング要求を促すフラグが挿入されたダミーのIPパケットを入れてeNB20に送信する（ステップ4b）。当該フラグは、eNB20がUE100に対してページングを起動し、当該ページングを元にUE100が通常のNASサービス要求を起動させることを意味する。
【００５６】
或いは、ステップ4bの処理に代えて、eNB20は、自律的にUE100にNAS Connectionを設定するように指示させるケースもあり得る（ステップ4c）。例えば、UE100が他セルへのハンドオーバを実行する場合、eNB20は、当該ハンドオーバを関知するので、この契機にUE100にNAS Connectionを設定させるようにしてもよい。具体的には、UE100が他のセルに移動すると、UE100が他のセルに移動したことがeNB20に通知されるため、eNB20は、当該通知を契機として、UE100にNAS Connectionを設定させることが可能である。
【００５７】
次いで、eNB20は、ステップ4bまたは4cの処理に引き続いて、UE100にサービス要求を実行させるRRCメッセージ及びページング情報を送信する（ステップ5）。なお、eNB20は、図７に示したステップ7と同様のRequest ContextをMME30に送信することによって、KeNB及びEPS Bearer（UE-eNB間）に必要なコンテキストを取得してもよい。
【００５８】
この結果、UE100は、3GPP TS23.401などに従った通常着信におけるサービス要求を実行し、UE100〜eNB20〜MME30〜SGW40間に通信ベアラ（ユーザプレーンの通信ベアラ）が設定される。
【００５９】
（３．３）動作例３
図９は、ネットワーク（ゲートウェイ装置）側からUE100にSDTの実行を指示する場合における移動通信システム1内のシーケンスを示す。なお、ここでも、図１に示した従来の通信手順に基づくSDTのシーケンスと異なる部分について主に説明する。
【００６０】
本動作例では、SDT用のS1-Uベアラは、まだ設定されていないため、SGW40は、UE100宛ての下り方向のパケットが到着すると、DDN（Downlink Data Notification）をMME30に送信する（ステップ1,2）。DDNを受信したMME30は、UE100のトラッキングエリアに基づいて、関連するeNB20にページングを要求する（ステップ3）。当該ページングには、UE100のS-TMSI（SAE-Temporary Mobile Subscriber Identity）が含まれている。eNB20は、MME30から受信したページング要求に基づいて、UE100にページングを実行する。このようなネットワーク側からの動作によって、UE100に対してSDTの実行を促すことになる。
【００６１】
ページングがなされたUE100は、この時点において、SDTの実行を決定する（ステップ5）。UE100は、図７に示したステップ2〜12の処理を実行（ステップ6）し、UE100〜eNB20間のRRCコネクションを形成する。この時点では、まだeNB20〜SGW40間のベアラ（トネル）が形成されていないので、以下の手順で形成する。
【００６２】
eNB20は、UE100から通信ベアラ（DRB）経由で受信したダミーのIPパケットに基づいて、下りリンク用のDL_eNB_F-TEIDを含むダミーのIPパケットをSGW40に送信する（ステップ8a）。当該IPパケットを受信したSGW40は、下り方向のIPパケットを、当該F-TFIDによって指定された通信ベアラを経由してeNB20に転送が可能となる。また、SGW40は、eNB20に向けて最初に送信される下り方向のIPパケットに当該F-TEIDの受信確認を意味するack flagを含める。つまり、当該ack flagは、eNB20〜SGW40間に通信ベアラ（トネル）が形成されたことを意味する。
【００６３】
SGW40は、DDN CompleteをMME30に送信する（ステップ9）。DDN CompleteをMME30に送信することによって、UE100がページングに応答したこと、及びユーザプレーンのS1-U通信ベアラ（eNB20〜SGW40間）が確立したことをMME30に認識させることができる。
【００６４】
（４）作用・効果
以上説明した移動通信システム1によれば、UE100がRRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態において、UE100に入力されたユーザデータが、制御プレーンによる通信ベアラを経由して送信される。また、当該ユーザデータの送信が完了次第、UE100は、RRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態から、RRC-IDLE状態かつEMM-IDLE状態に遷移する。このため、ユーザプレーンの通信ベアラを確立する必要がなく、当該通信ベアラの確立に伴う制御信号の送受信が不要となる。すなわち、移動通信システム1によれば、特に、MME30への制御信号を大幅に減らすことができ、SDTなどの小サイズのデータ送信を効率的に送信でき、結果ネットワークリソースを有効に活用し得る。
【００６５】
より具体的には、SDTの実行時、UE100は、MME30に対してNAS Connectionを設定しない。従って、UE100は、SDTの実行時はEMM-IDLE状態のままである。eNB20はUE100がEMMアイドル状態の場合、UE100のAccess Stratum（AS）コンテキストを保持しているため、MME30に対して当該コンテキストをSDTの実行のため要求する必要がない。
【００６６】
さらに、MME30は、SGW40に何らシグナルする必要が無くなる（図１のステップ14,15,22,23が不要となる）。具体的には、UE100がアイドル状態からRRC-CONNECTED状態になった場合、eNB20が必要な情報（DL eNB F-TEID）をSGW40に直接送信し、UE100が再びアイドル状態となった場合には、eNB20がSGW40に当該情報の削除を要求する（図７のステップ17）。
【００６７】
図１に示した従来の通信手順（3GPP TS23.401, 36.300）に基づくシーケンスと、図７に示した本実施形態に係る通信手順に基づくシーケンスとを比較すると、移動通信システム1内において送受信される信号数（メッセージ数）は、14に対して11（UE100がアイドル状態（RRC-IDLE状態かつEMM-IDLE状態）からRRC-CONNECTED状態になるまで）、6に対して3（UE100がRRC-CONNECTED状態からアイドル状態に戻るまで）に低減されており、特に、MME30に関連する信号数は零になっている。
【００６８】
このように、本実施形態によれば、無線リソースを有効に活用しつつ、SDTを実現することができる。
【００６９】
また、上述した動作例２によれば、SDTの実行中、つまり、RRC-CONNECTED状態かつEMM-IDLE状態でも、UE100へのページング要求が、UE100が待ち受けしているセルを形成するeNB20に送信されるため、SDTの実行中にUE100に着信が発生した場合でも、UE100を当該着信に応答させることができる。
【００７０】
さらに、上述した動作例３によれば、eNB20が、SGW40から受信したページング要求に基づいて、UE100に対してNASによるサービス要求が実行され、当該サービス要求に伴ってSDTをUE100させることができるため、UE100主導ではなくネットワーク主導によるSDTを実現し得る。
【００７１】
（５）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
【００７２】
例えば、上述した本発明の実施形態では、eNB20とSGW40との間において信号（メッセージ）が送受信されていたが、SGW40に代えてPGW50がeNB20と当該信号を送受信してもよい。
【００７３】
上述した実施形態では、LTEを例として説明したが、本発明は、他の無線アクセス技術（例えば、3G）にも勿論適用することができる。
【００７４】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００７５】
なお、本発明は以下のように表現されてもよい。本発明の第１の特徴は、無線リソース制御（RRC）に従って制御プレーンにおける処理を実行するRRC部103（無線リソース制御部）、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするEMM部105（モビリティ管理部）を備えるUE100（ユーザ装置）であって、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させる状態制御部107（状態制御部）と、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信する送受信部101（データ送信部）とを備え、前記状態制御部は、前記データ送信部による前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させることを要旨とする。
【００７６】
本発明の第１の特徴において、前記状態制御部は、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立しているeNB20（無線基地局）とSGW40（ゲートウェイ装置）との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信してもよい。
【００７７】
本発明の第１の特徴において、前記ユーザデータは、前記ユーザ装置と接続された機器から出力される小サイズのデータであってもよい。
【００７８】
本発明の第２の特徴は、UE100（ユーザ装置）が無線リソース制御（RRC）による通信ベアラを確立しているeNB20（無線基地局）から、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージをMME30（移動管理装置）に送信するパケット処理部45（パケット処理部）を備えるSGW40（ゲートウェイ装置）であることを要旨とする。
【００７９】
本発明の第２の特徴において、前記ユーザ装置宛ての下りデータを外部の通信ネットワーク10（通信ネットワーク）から受信するデータ送受信部41（データ受信部）と、前記データ受信部が前記下りデータを受信したことに基づいて、前記ユーザ装置へのページング要求を、前記ユーザ装置が待ち受けしているセルを形成するeNB20（無線基地局）に送信するページング部43（ページング部）とを備え、前記パケット処理部は、前記ユーザ装置が待ち受けしているセルを形成するeNB20（無線基地局）に対して非アクセス・ストラタムによるサービス要求の実行を要求するIPパケットを送信してもよい。
【００８０】
本発明の第３の特徴は、外部の通信ネットワーク10（通信ネットワーク）と接続されたSGW40（ゲートウェイ装置）からUE100（ユーザ装置）宛てのページング要求を受信するページング要求受信部21（ページング要求受信部）と、前記ページング要求受信部が受信した前記ページング要求に基づいて、前記ユーザ装置に対して非アクセス・ストラタムによるサービス要求を実行するNASコネクション設定要求部23とを備える無線基地局であることを要旨とする。
【００８１】
本発明の第４の特徴は、無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置と、外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置とを含む移動通信システムであって、前記ユーザ装置は、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させる状態制御部と、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するデータ送信部とを備え、前記状態制御部は、前記データ送信部による前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させ、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立している無線基地局と前記ゲートウェイ装置との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信し、前記ゲートウェイ装置は、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを前記無線基地局から受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するパケット処理部を備えることを要旨とする。
【００８２】
本発明の第５の特徴は、無線リソース制御に従って制御プレーンにおける処理を実行する無線リソース制御部、及び自ユーザ装置のモビリティを管理し、ユーザプレーンにおける処理を可能とするモビリティ管理部を備えるユーザ装置と、外部の通信ネットワークと接続されたゲートウェイ装置とを用いた移動通信方法であって、前記ユーザ装置が、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されていないRRC-IDLE状態、かつ前記ユーザプレーンの通信が可能となっていないEMM-IDLE状態から、前記制御プレーンの通信ベアラが確立されたRRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させるステップと、前記ユーザ装置が、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態において、前記ユーザ装置に入力されたユーザデータを、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して送信するステップと、前記ユーザ装置が、前記制御プレーンの通信ベアラを経由して、前記通信ベアラを確立している無線基地局と前記ゲートウェイ装置との間における通信ベアラを確立させるパケットを前記無線基地局に送信するステップと、前記ゲートウェイ装置が、前記通信ベアラを識別する識別子を含むパケットを前記無線基地局から受信し、受信した前記パケットに基づいて、前記パケットの受信確認及び前記ユーザ装置がユーザプレーンの通信が可能になったことを意味するメッセージを移動管理装置に送信するステップと、前記ユーザ装置が、前記ユーザ装置に入力された前記ユーザデータの送信が完了次第、前記RRC-CONNECTED状態かつ前記EMM-IDLE状態から、前記RRC-IDLE状態かつ前記EMM-IDLE状態に遷移させるステップとを含むことを要旨とする。
【符号の説明】
【００８３】
1…移動通信システム
10…通信ネットワーク
20…eNB
21…ページング要求受信部
23…NASコネクション設定要求部
30…MME
40…SGW
41…データ送受信部
43…ページング部
45…パケット処理部
50…PGW
100…UE
101…送受信部
103…RRC部
105…EMM部
107…状態制御部
【図１】
2014143616.tif 000003
【図２】
2014143616.tif 000004
【図３】
2014143616.tif 000005
【図４】
2014143616.tif 000006
【図５】
2014143616.tif 000007
【図６】
2014143616.tif 000008
【図７】
2014143616.tif 000009
【図８】
2014143616.tif 000010
【図９】
2014143616.tif 000011