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特許7698939端末がコントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する通信方法、基地局及びプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-06-18
(45)【発行日】2025-06-26
(54)【発明の名称】端末がコントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する通信方法、基地局及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H04W 4/20 20180101AFI20250619BHJP
H04W 4/70 20180101ALI20250619BHJP
H04W 92/12 20090101ALI20250619BHJP
H04W 80/10 20090101ALI20250619BHJP
【ＦＩ】
H04W4/20 110
H04W4/70
H04W92/12
H04W80/10
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2022135512
(22)【出願日】2022-08-29
(65)【公開番号】P2024032073
(43)【公開日】2024-03-12
【審査請求日】2024-06-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000208891
【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100135068
【弁理士】
【氏名又は名称】早原 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】加藤 尭彦
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 力
【審査官】中村 信也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１４３６１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２２／０６６８９２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２１／０４９３４７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４－７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４
ＳＡ ＷＧ１－４
ＣＴ ＷＧ１、４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
端末が、ユーザデータを、コントロールプレーンを介して基地局及びコアシステムとの間で送受信する通信方法において、基地局は、端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのユーザプレーン機能は、コアシステムのコントロールプレーン機能からの指示によって、基地局との間にユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
基地局は、端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項2】
基地局は、端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるコントロールデータを、コアシステムのコントロールプレーン機能との間で送受信することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
【請求項3】
端末は、ユーザデータを、端末－コアシステム間機能レイヤのパケットではなく、端末－基地局間機能レイヤのパケットに含めることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
【請求項4】
５ＧＳ(5th Generation System)規格の移動通信システムによれば、端末－コアシステム間機能レイヤは、ＮＡＳ(Non-Access Stratum)に基づくものであり、
端末－基地局間機能レイヤは、ＲＲＣ(Radio Resource Control)に基づくものである
ことを特徴とする請求項３に記載の通信方法。
【請求項5】
基地局は、端末との間にユーザプレーンのセッションを確立しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
【請求項6】
端末は、基地局を介してコアシステムのコントロールプレーン機能との間で実行される位置登録シーケンスの際に、コントロールプレーンを介してユーザデータを送信するか否かを表すフラグを、基地局及びコアシステムのコントロールプレーン機能へ通知することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
【請求項7】
コアシステムの複数のユーザプレーン機能の中で、当該端末と通信する基地局と物理的に又は論理的に近隣に位置するエッジサーバと通信可能なユーザプレーン機能が選択され、端末と当該エッジサーバとの間で、ユーザデータが送受信される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
【請求項8】
端末とコアシステムとの間に介在し、コントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する基地局において、端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのコントロールプレーン機能から当該コアシステムのユーザプレーン機能への指示によって、当該コアシステムのユーザプレーン機能との間でユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ことを特徴とする基地局。
【請求項9】
端末とコアシステムとの間に介在し、コントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する基地局に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのコントロールプレーン機能から当該コアシステムのユーザプレーン機能への指示によって、当該コアシステムのユーザプレーン機能との間でユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、端末が、コントロールプレーンを介して、ユーザデータを、基地局及びコアシステムへ送信する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
図１は、移動通信システムの構成図である。
【0003】
図１によれば、例えば５ＧＳ(5GS：5th Generation System)規格に基づく移動通信システムを表す。このシステムは、複数の基地局１と、移動可能な端末２と、コアシステム３とによって構成される。また、エッジサーバ４は、物理的に又は論理的に近隣の基地局１の配下に配置されているとする。
【0004】
［基地局１］
基地局１は、複数のアンテナ局と制御局とからなる１つのＲＡＮ(Radio Access Network)として機能する。基地局は、５Ｇによれば「ｇＮＢ」と称され、複数の端末２と無線通信する。
基地局１は、複数のアンテナ局と制御局とからなる１つのＲＡＮ(Radio Access Network)として機能する。基地局は、５Ｇによれば「ｇＮＢ」と称され、複数の端末２と無線通信する。
【0005】
［端末２］
端末２は、基地局１と無線通信すると共に、当該基地局１を介してコアシステム３に収容される。端末は、一般に「ＵＥ(User Equipment)」と称される。
端末２は、例えばＩｏＴ(Internet of things)デバイスを想定する。ＩｏＴデバイスは、電力供給が乏しいことが多く、消費電力を減らすことが重要となる。その中でも、通信処理は、ＩｏＴデバイスにおける主な電力消費を要する。特に、ユーザデータの増加は、無線区間のプロトコル処理（ＩＰヘッダなどの付与や削除）の増加となって、消費電力を増加させる。
端末２は、基地局１と無線通信すると共に、当該基地局１を介してコアシステム３に収容される。端末は、一般に「ＵＥ(User Equipment)」と称される。
端末２は、例えばＩｏＴ(Internet of things)デバイスを想定する。ＩｏＴデバイスは、電力供給が乏しいことが多く、消費電力を減らすことが重要となる。その中でも、通信処理は、ＩｏＴデバイスにおける主な電力消費を要する。特に、ユーザデータの増加は、無線区間のプロトコル処理（ＩＰヘッダなどの付与や削除）の増加となって、消費電力を増加させる。
【0006】
［コアシステム３］
コアシステム３は、コントロールプレーン機能（装置）３１とユーザプレーン機能（装置）３２とから構成される。
コントロールプレーン(Control-Plane)機能３１は、通信確立などの制御信号を送受信するネットワーク装置群であって、以下のようなネットワーク装置群を有する。
ＡＭＦ(Access and Mobility Management Function)
ＳＭＦ(Session Management Function)
ＡＭＦは、端末に対する一元的に登録管理、接続管理及び移動管理を担う。
ＳＭＦは、端末に対するＩＰ(Internet Protocol)アドレスの割り当てや、ＵＰＦに対するセッション管理を担う。
ユーザプレーン(User-Plane)機能３２は、ユーザデータを送受信するために、ＵＰＦ(User Plane Function)の装置群を有する。
ＵＰＦは、端末との間でセッションを確立し、ユーザデータのルーティング及び転送処理を担う。
コアシステム３は、コントロールプレーン機能（装置）３１とユーザプレーン機能（装置）３２とから構成される。
コントロールプレーン(Control-Plane)機能３１は、通信確立などの制御信号を送受信するネットワーク装置群であって、以下のようなネットワーク装置群を有する。
ＡＭＦ(Access and Mobility Management Function)
ＳＭＦ(Session Management Function)
ＡＭＦは、端末に対する一元的に登録管理、接続管理及び移動管理を担う。
ＳＭＦは、端末に対するＩＰ(Internet Protocol)アドレスの割り当てや、ＵＰＦに対するセッション管理を担う。
ユーザプレーン(User-Plane)機能３２は、ユーザデータを送受信するために、ＵＰＦ(User Plane Function)の装置群を有する。
ＵＰＦは、端末との間でセッションを確立し、ユーザデータのルーティング及び転送処理を担う。
【0007】
［エッジサーバ４］
エッジサーバ４は、例えばＭＥＣ(Multi-access Edge Computing)サーバを想定する。ここでのＭＥＣサーバは、端末２としてのＩｏＴデバイスからのアクセスを考慮したエッジコンピューティングとして機能する。
エッジサーバ４は、例えばＭＥＣ(Multi-access Edge Computing)サーバを想定する。ここでのＭＥＣサーバは、端末２としてのＩｏＴデバイスからのアクセスを考慮したエッジコンピューティングとして機能する。
【0008】
図２は、従来技術におけるシーケンス図である。
【0009】
図２によれば、Control Plane CIoT 5GS Optimizationのデータ転送のシーケンスを表す（例えば非特許文献１参照）。これは、5G Stand Alone (SA) のＩｏＴデバイスのような端末向けに、ユーザデータを、コントロールプレーン（制御信号）上で転送するものである。これによって、ユーザプレーン（ユーザデータ用のセッション）の無線確立やＩＰなどのヘッダの付与や削除の処理が無くなるため、端末における通信の消費電力の削減に貢献することとなる。
【0010】
図２によれば、端末２と基地局１との間の無線区間と、基地局１とＵＰＦ３２との間の区間とに、ユーザプレーンセッションを確立していない。その上で、コアシステム３のコントロールプレーン機能３１（ＳＭＦ）とユーザプレーン機能３２（ＵＰＦ）との間の区間には、ユーザプレーン（N4-u Session）を確立している。
【0011】
端末２は、ユーザデータを、端末－ＡＭＦ間のコントロールプレーンプロトコルであるＮＡＳ(Non-Access Stratum)に格納する。そのＮＡＳパケットは、端末－基地局間のコントロールプレーンのプロトコルであるＲＲＣ(Radio Resource Control)上で、基地局１へ送信される。
基地局１は、端末２から受信したＮＡＳパケット（ユーザデータ）を、コントロールプレーン機能３１のＡＭＦへ転送する。ＡＭＦは、そのユーザデータをＳＭＦへ転送する。コントロールプレーン機能３１のＳＭＦは、受信したユーザデータを、N4-u Sessionを介して、ユーザプレーン機能３２のＵＰＦへ転送する。
基地局１は、端末２から受信したＮＡＳパケット（ユーザデータ）を、コントロールプレーン機能３１のＡＭＦへ転送する。ＡＭＦは、そのユーザデータをＳＭＦへ転送する。コントロールプレーン機能３１のＳＭＦは、受信したユーザデータを、N4-u Sessionを介して、ユーザプレーン機能３２のＵＰＦへ転送する。
【0012】
図２によれば、ユーザデータは、その宛先に応じて、異なるユーザプレーン機能３２のＵＰＦへ転送されている。
図２（ａ）によれば、ユーザプレーン機能３２のＵＰＦは、ユーザデータを、Point-to-Point Protocolを用いて、対象サーバへ転送している。
また、図２（ｂ）によれば、ユーザプレーン機能３２のＵＰＦは、ユーザデータを、Point-to-Point Protocolを用いて、ＭＥＣサーバ４へ転送している。この場合、端末２、基地局１及びＭＥＣサーバ４と、物理的に又は論理的に近隣のＵＰＦへ転送されている。
図２（ａ）によれば、ユーザプレーン機能３２のＵＰＦは、ユーザデータを、Point-to-Point Protocolを用いて、対象サーバへ転送している。
また、図２（ｂ）によれば、ユーザプレーン機能３２のＵＰＦは、ユーザデータを、Point-to-Point Protocolを用いて、ＭＥＣサーバ４へ転送している。この場合、端末２、基地局１及びＭＥＣサーバ４と、物理的に又は論理的に近隣のＵＰＦへ転送されている。
【0013】
尚、図２によれば、上り方向のユーザデータについて記載しているが、下り方向のユーザデータも、同様の経路で転送される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0014】
【文献】3GPP TS 23.501、[online]、［令和４年８月１７日検索］、インターネット＜URL:https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.501/＞
【文献】3GPP TS 23.502、[online]、［令和４年８月１７日検索］、インターネット＜URL: https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.502/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
前述した従来技術によれば、端末は、ユーザプレーンのセッションを確立することなく、コントロールプレーンのセッションを介してユーザデータを送受信することができるので、端末における通信の消費電力の削減に貢献することとなる。
一方で、低消費電力のＩｏＴデバイスとしては、身体観測などのウェアラブルデバイスが想定される。このようなＩｏＴデバイスであっても、消費電力の削減に加え、低遅延での通信も要求されてきている。
一方で、低消費電力のＩｏＴデバイスとしては、身体観測などのウェアラブルデバイスが想定される。このようなＩｏＴデバイスであっても、消費電力の削減に加え、低遅延での通信も要求されてきている。
【0016】
しかしながら、前述したシーケンスによれば、端末－基地局間の区間（エッジ設備）における低遅延化は考慮されているものの、コアシステム内の区間における低遅延化までは考慮されていない。
【0017】
前述した図２（ｂ）におけるコアシステム３内のシーケンスとして、コントロールプレーン機能３１は、端末２とユーザデータを送受信するＭＥＣサーバ４に対してローカル局となるユーザプレーン機能３２を経由するように選択されている。
それにも関わらず、ユーザデータは、センター局にあるコントロールプレーン機能３１を経由することとなる。その結果、コアシステム３内における伝搬遅延が増加し、低遅延での通信が実現できないという課題が生じていた。
勿論、Control Plane CIoT 5GS Optimization機能を利用して、ユーザデータの低遅延化を実現するためには、コントロールプレーン機能３１（ＡＭＦやＳＭＦ）もローカル局に近いエッジに配置することも考えられる。しかしながら、これは、導入コストの増大や、他のコントロールプレーン機能３１などの通信事業設備との連携の複雑さにつながる。
それにも関わらず、ユーザデータは、センター局にあるコントロールプレーン機能３１を経由することとなる。その結果、コアシステム３内における伝搬遅延が増加し、低遅延での通信が実現できないという課題が生じていた。
勿論、Control Plane CIoT 5GS Optimization機能を利用して、ユーザデータの低遅延化を実現するためには、コントロールプレーン機能３１（ＡＭＦやＳＭＦ）もローカル局に近いエッジに配置することも考えられる。しかしながら、これは、導入コストの増大や、他のコントロールプレーン機能３１などの通信事業設備との連携の複雑さにつながる。
【0018】
そこで、本発明は、端末がコントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する場合に、コアシステム内におけるユーザデータの低遅延化を実現する通信方法、基地局及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明によれば、端末が、ユーザデータを、コントロールプレーンを介して基地局及びコアシステムとの間で送受信する通信方法において、
基地局は、端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのユーザプレーン機能は、コアシステムのコントロールプレーン機能からの指示によって、基地局との間にユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
基地局は、端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ことを特徴とする。
基地局は、端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのユーザプレーン機能は、コアシステムのコントロールプレーン機能からの指示によって、基地局との間にユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
基地局は、端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ことを特徴とする。
【0020】
本発明の通信方法における他の実施形態によれば、
基地局は、端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるコントロールデータを、コアシステムのコントロールプレーン機能との間で送受信する
ことも好ましい。
基地局は、端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるコントロールデータを、コアシステムのコントロールプレーン機能との間で送受信する
ことも好ましい。
【0021】
本発明の通信方法における他の実施形態によれば、
端末は、ユーザデータを、端末－コアシステム間機能レイヤのパケットではなく、端末－基地局間機能レイヤのパケットに含める
ことも好ましい。
端末は、ユーザデータを、端末－コアシステム間機能レイヤのパケットではなく、端末－基地局間機能レイヤのパケットに含める
ことも好ましい。
【0022】
本発明の通信方法における他の実施形態によれば、
５ＧＳ(5th Generation System)規格の移動通信システムによれば、
端末－コアシステム間機能レイヤは、ＮＡＳ(Non-Access Stratum)に基づくものであり、
端末－基地局間機能レイヤは、ＲＲＣ(Radio Resource Control)に基づくものである
ことも好ましい。
５ＧＳ(5th Generation System)規格の移動通信システムによれば、
端末－コアシステム間機能レイヤは、ＮＡＳ(Non-Access Stratum)に基づくものであり、
端末－基地局間機能レイヤは、ＲＲＣ(Radio Resource Control)に基づくものである
ことも好ましい。
【0025】
本発明の通信方法における他の実施形態によれば、
基地局は、端末との間にユーザプレーンのセッションを確立しない
ことも好ましい。
基地局は、端末との間にユーザプレーンのセッションを確立しない
ことも好ましい。
【0026】
本発明の通信方法における他の実施形態によれば、
端末は、基地局を介してコアシステムのコントロールプレーン機能との間で実行される位置登録シーケンスの際に、コントロールプレーンを介してユーザデータを送信するか否かを表すフラグを、基地局及びコアシステムのコントロールプレーン機能へ通知する
ことも好ましい。
端末は、基地局を介してコアシステムのコントロールプレーン機能との間で実行される位置登録シーケンスの際に、コントロールプレーンを介してユーザデータを送信するか否かを表すフラグを、基地局及びコアシステムのコントロールプレーン機能へ通知する
ことも好ましい。
【0027】
本発明の通信方法における他の実施形態によれば、
コアシステムの複数のユーザプレーン機能の中で、当該端末と通信する基地局と物理的に又は論理的に近隣に位置するエッジサーバと通信可能なユーザプレーン機能が選択され、
端末と当該エッジサーバとの間で、ユーザデータが送受信される
ことも好ましい。
コアシステムの複数のユーザプレーン機能の中で、当該端末と通信する基地局と物理的に又は論理的に近隣に位置するエッジサーバと通信可能なユーザプレーン機能が選択され、
端末と当該エッジサーバとの間で、ユーザデータが送受信される
ことも好ましい。
【0028】
本発明によれば、端末とコアシステムとの間に介在し、コントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する基地局において、
端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのコントロールプレーン機能から当該コアシステムのユーザプレーン機能への指示によって、当該コアシステムのユーザプレーン機能との間でユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ことを特徴とする。
端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのコントロールプレーン機能から当該コアシステムのユーザプレーン機能への指示によって、当該コアシステムのユーザプレーン機能との間でユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ことを特徴とする。
【0029】
本発明によれば、端末とコアシステムとの間に介在し、コントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する基地局に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのコントロールプレーン機能から当該コアシステムのユーザプレーン機能への指示によって、当該コアシステムのユーザプレーン機能との間でユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする。
端末から、コントロールセッションを介してユーザデータを送受信するべきセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステムのコントロールプレーン機能へ転送し、
コアシステムのコントロールプレーン機能から当該コアシステムのユーザプレーン機能への指示によって、当該コアシステムのユーザプレーン機能との間でユーザプレーンのセッションを確立すると共に、当該端末にＩＰアドレスを割り当てることなく、
端末との間でコントロールプレーンを介して送受信されるユーザデータを、コアシステムのユーザプレーン機能との間で送受信する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0030】
本発明の通信方法、基地局及びプログラムによれば、端末がコントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する場合に、コアシステム内におけるユーザデータの低遅延化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下では、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【0033】
図３は、本発明におけるシーケンス図である。
【0034】
【0035】
［端末２］
５ＧＳ規格の移動通信システムによれば、コントロールプレーンにおけるプロトコル構成は、以下のようになる。
端末 基地局 コアシステム(ＡＭＦ)
<----------------NAS----------------->
<-----RRC---->（基地局）<----NGAP---->
図３によれば、図２と比較して、端末２は、ユーザデータを、端末－コアシステム間機能レイヤのパケットではなく、端末－基地局間機能レイヤのパケットに含める。
端末－コアシステム間機能レイヤ ：ＮＡＳ(Non-Access Stratum)
端末－基地局間機能レイヤ ：ＲＲＣ(Radio Resource Control)
基地局－コアシステム間機能レイヤ：ＮＧＡＰ(NG Application Protocol)
５ＧＳ規格の移動通信システムによれば、コントロールプレーンにおけるプロトコル構成は、以下のようになる。
端末 基地局 コアシステム(ＡＭＦ)
<----------------NAS----------------->
<-----RRC---->（基地局）<----NGAP---->
図３によれば、図２と比較して、端末２は、ユーザデータを、端末－コアシステム間機能レイヤのパケットではなく、端末－基地局間機能レイヤのパケットに含める。
端末－コアシステム間機能レイヤ ：ＮＡＳ(Non-Access Stratum)
端末－基地局間機能レイヤ ：ＲＲＣ(Radio Resource Control)
基地局－コアシステム間機能レイヤ：ＮＧＡＰ(NG Application Protocol)
【0036】
即ち、端末２は、ユーザデータを、コントロールプレーンにおけるＲＲＣパケットに含める。ＲＲＣパケットには、例えば「User Data Transfer」のようなフラグを付与する。
ユーザデータをＮＡＳパケットに格納することなく、ＲＲＣパケットに格納することによって、基地局１はユーザデータを取得することが可能となる。
ユーザデータをＮＡＳパケットに格納することなく、ＲＲＣパケットに格納することによって、基地局１はユーザデータを取得することが可能となる。
【0037】
尚、図３に図示しないが、端末２は、「コントロールデータ」については、従来技術と同様に、コントロールプレーンのＮＡＳパケットに含めて、基地局１を介してＡＭＦへ送信する。
【0038】
［基地局１］
図３によれば、図２と比較して、基地局１は、端末２とコアシステム３との間を以下のように中継制御する。
（１）基地局１は、端末２との間でコントロールプレーンを介して送受信される「ユーザデータ」を、コアシステム３のユーザプレーン機能（ＵＰＦ）３２との間で送受信する。
（２）基地局１は、端末２との間でコントロールプレーンを介して送受信される「コントロールデータ」を、コアシステムのコントロールプレーン機能（ＡＭＦ）３１との間で送受信する。
図３によれば、図２と比較して、基地局１は、端末２とコアシステム３との間を以下のように中継制御する。
（１）基地局１は、端末２との間でコントロールプレーンを介して送受信される「ユーザデータ」を、コアシステム３のユーザプレーン機能（ＵＰＦ）３２との間で送受信する。
（２）基地局１は、端末２との間でコントロールプレーンを介して送受信される「コントロールデータ」を、コアシステムのコントロールプレーン機能（ＡＭＦ）３１との間で送受信する。
【0039】
基地局１は、ＵＰＦとの間に、ユーザプレーンのN3セッションを確立する。このとき、ＵＰＦは、端末２にＩＰアドレスを割り当てない。即ち、図２と同様に、基地局１は、端末２との間にユーザプレーンのセッションを確立しない。
尚、基地局１は、ＵＰＦとの間のユーザプレーンのN3セッションと、端末２とを対応付ける「UE Context」を保持する。
尚、基地局１は、ＵＰＦとの間のユーザプレーンのN3セッションと、端末２とを対応付ける「UE Context」を保持する。
【0040】
図３によれば、端末２と基地局１との間のコントロールプレーンを介したユーザデータを、コアシステム３のコントロールプレーン機能３１を経由することがないために、低遅延化を実現することができる。また、ユーザデータの宛先がＭＥＣサーバ４である場合、端末２及び基地局１と物理的又は論理的に近隣に配置されたユーザプレーン機能３２が選択される。
【0041】
図３によれば、基地局１は、端末２からコントロールプレーンを介して、ユーザデータを含むＲＲＣパケットを受信する。そして、基地局１は、ＲＲＣパケットに格納されたユーザデータを、ユーザプレーンのセッションを介してＵＰＦへ転送する。ＵＰＦは、そのユーザデータを、ユーザプレーンのセッションを介してＭＥＣサーバ４へ転送する。
端末<---RRC--->（基地局）<---GTP--->コアシステム(ＵＰＦ)
GTP：GPRS(General Packet Radio System) Tunneling Protocol
端末<---RRC--->（基地局）<---GTP--->コアシステム(ＵＰＦ)
GTP：GPRS(General Packet Radio System) Tunneling Protocol
【0042】
また、図３によれば、ＭＥＣサーバ４から送信されたユーザデータも、図３と逆方向で端末２へ転送される。
ＵＰＦは、ＭＥＣサーバ４から受信したユーザデータを、ユーザプレーンのセッションを介して基地局１へ転送する。基地局１は、ユーザデータをＲＲＣパケットに格納して、コントロールプレーンを介して端末２へ転送する。
ＵＰＦは、ＭＥＣサーバ４から受信したユーザデータを、ユーザプレーンのセッションを介して基地局１へ転送する。基地局１は、ユーザデータをＲＲＣパケットに格納して、コントロールプレーンを介して端末２へ転送する。
【0043】
本発明の本質的な特徴は、「基地局」にある。基地局が、端末とコアシステムとの間に介在し、端末との間で、コントロールプレーンを介してユーザデータを送受信すると共に、ユーザプレーン機能との間で、ユーザプレーンのセッションを介してそのユーザデータを送受信する。本発明は、最も簡易な構成として「基地局」のみで実現される。また、その基地局に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムとしても実現される。
【0044】
図４は、本発明のセッションを確立するシーケンス図である。
【0045】
（Ｓ１）端末２は、基地局１へ「位置登録要求」を送信する。これによって、端末２は、基地局１を介して、コアシステム３のコントロールプレーン機能３１との間で、位置登録シーケンス(Registration Procedure)を開始する。
コントロールプレーンにおける位置登録要求のＮＡＳパケットには、以下のような「コントロールプレーンを介してユーザデータを送信するか否かを表すフラグ」（本願発明の実行を表すフラグ）が付与される。
「C-Plane user data low-latency forwarding」
端末２は、そのフラグを付与して、基地局１及びコアシステム３のコントロールプレーン機能３１へ通知する。
コントロールプレーンにおける位置登録要求のＮＡＳパケットには、以下のような「コントロールプレーンを介してユーザデータを送信するか否かを表すフラグ」（本願発明の実行を表すフラグ）が付与される。
「C-Plane user data low-latency forwarding」
端末２は、そのフラグを付与して、基地局１及びコアシステム３のコントロールプレーン機能３１へ通知する。
【0046】
基地局１は、その位置登録要求を、ＡＭＦ（コアシステム３のコントロールプレーン機能３１）へ転送する。ここで、ＡＭＦは、位置登録要求に含まれるフラグを認識する。
ＡＭＦは、位置登録応答に、同じフラグを付与することによって、本願発明の実行における「許可」又は「不可」を返答する。
位置登録応答は、ＡＭＦから基地局１を介して、端末２へ返信される。
ＡＭＦは、位置登録応答に、同じフラグを付与することによって、本願発明の実行における「許可」又は「不可」を返答する。
位置登録応答は、ＡＭＦから基地局１を介して、端末２へ返信される。
【0047】
（Ｓ２）次に、端末２は、基地局１へ「PDFセッション確立要求」を送信する。これによって、端末２は、基地局１を介して、コアシステム３のユーザプレーン機能３２との間で、ユーザプレーンのセッションを確立しようとする。
基地局１は、端末２からセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステム３のコントロールプレーン機能３１へ転送する。
基地局１は、端末２からセッション確立要求を受信した際に、当該セッション確立要求を、コアシステム３のコントロールプレーン機能３１へ転送する。
【0048】
これに対し、コントロールプレーン機能３１について、ＡＭＦは、ＳＭＦへ、端末２との間でセッションを確立するべく指示する。このとき、プロトコルN11に、以下のような本願発明の実行を表すフラグを付与する。
「C-Plane user data low-latency forwarding」
「C-Plane user data low-latency forwarding」
【0049】
次に、ＳＭＦは、ＡＭＦからの指示に応じて、ＵＰＦへ、ユーザプレーン確立指示を送信する。このとき、コアシステム３の複数のＵＰＦの中で、端末２と通信する基地局１と物理的に又は論理的に近隣に位置するエッジサーバ４と通信可能なＵＰＦが選択される。
【0050】
ユーザプレーン確立指示を受信したＵＰＦは、基地局１との間で、ユーザプレーンのN3セッションを確立する。このとき、ＵＰＦは、端末２に対してＩＰアドレスを割り当てることなく、基地局１との間で、N3セッションのためのＧＴＰトンネルを確立するだけである。
【0051】
コアシステム３のＳＭＦは、ＡＭＦへ、ＵＰＦにおけるセッションの確立の完了を通知する。
【0052】
そして、コアシステム３のＡＭＦは、基地局１を介して端末２へ、「PDUセッション確立応答」を返信する。PDUセッション確立応答におけるプロトコルN11に、以下のように本願発明の実行を表すフラグを付与する。
「C-Plane user data low-latency forwarding」
また、PDUセッション確立応答には、N2 SM情報（UE Context）も含めて、基地局１へ送信する。基地局１は、「本願発明の実行有り」を認識すると共に、N2 SM情報（UE Context）を保持する。基地局１は、端末２からコントロールプレーンを介してユーザデータを受信した際に、N2 SM情報に基づいて、そのユーザデータを、いずれのN3セッションを用いてＵＰＦへ転送すればよいのか、を認識する。逆に、ＵＰＦからN3セッションを介して受信したユーザデータを、いずれのコントロールプレーンを用いて端末２へ転送すればよいのか、を認識する。
「C-Plane user data low-latency forwarding」
また、PDUセッション確立応答には、N2 SM情報（UE Context）も含めて、基地局１へ送信する。基地局１は、「本願発明の実行有り」を認識すると共に、N2 SM情報（UE Context）を保持する。基地局１は、端末２からコントロールプレーンを介してユーザデータを受信した際に、N2 SM情報に基づいて、そのユーザデータを、いずれのN3セッションを用いてＵＰＦへ転送すればよいのか、を認識する。逆に、ＵＰＦからN3セッションを介して受信したユーザデータを、いずれのコントロールプレーンを用いて端末２へ転送すればよいのか、を認識する。
【0053】
（Ｓ３）Ｓ２のPDUセッション確立シーケンスを実行した後、基地局１は、ＵＰＦとの間のユーザプレーンのN3セッションと、端末２とを対応付ける「UE Context」を保持する。これによって、基地局１は、前述した図３のように、端末２とＭＥＣサーバ４との間で、ユーザデータを送受信する。
【0054】
以上、詳細に前述したように、本発明の通信方法、基地局及びプログラムによれば、端末がコントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する場合に、ユーザデータがコアシステムのコントロールプレーン機能を経由することがないために、コアシステム内におけるユーザデータの低遅延化を実現することができる。
コントロールプレーンを介したユーザデータの送受信は、ＩｏＴデバイスのような低消費電力の端末に有効となる。
また、コアシステム内では、端末及び基地局と物理的又は論理的に近隣に配置されたユーザプレーン機能が選択されるために、ユーザデータの宛先がＭＥＣサーバである場合に低遅延化を実現することができる。
尚、端末におけるコントロールプレーンを介したユーザデータの低遅延化を実現するために、コアシステム内に別途の設備装置を設置する必要もなく、導入コストの削減や、他のコントロールプレーン機能との間で特段の連携制御も必要ない。
コントロールプレーンを介したユーザデータの送受信は、ＩｏＴデバイスのような低消費電力の端末に有効となる。
また、コアシステム内では、端末及び基地局と物理的又は論理的に近隣に配置されたユーザプレーン機能が選択されるために、ユーザデータの宛先がＭＥＣサーバである場合に低遅延化を実現することができる。
尚、端末におけるコントロールプレーンを介したユーザデータの低遅延化を実現するために、コアシステム内に別途の設備装置を設置する必要もなく、導入コストの削減や、他のコントロールプレーン機能との間で特段の連携制御も必要ない。
【0055】
尚、これにより、例えば「ＩｏＴデバイスのような低消費電力の端末がコントロールプレーンを介してユーザデータを送受信する場合に、コアシステム内におけるユーザデータの低遅延化を実現する」」ことから、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。
【0056】
前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【符号の説明】
【0057】
１ 基地局
２ 端末、ＩｏＴデバイス
３ コアシステム
３１ コントロールプレーン機能
３２ ユーザプレーン機能
４ ＭＥＣサーバ、エッジサーバ
２ 端末、ＩｏＴデバイス
３ コアシステム
３１ コントロールプレーン機能
３２ ユーザプレーン機能
４ ＭＥＣサーバ、エッジサーバ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】