3GPP LTE/SAE 標準仕様完成における活動と貢献

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まいかつつの
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1 3GPP LTE/SAE 標準仕様完成における活動と貢献 LTE SAE 標準化 3GPP LTE/SAE 標準仕様完成における活動と貢献 2009 年 3 月に完成した 3GPP Release 8 標準化仕様はなかむらたけひろべたさだゆき中村武宏こしみずたかしにしだネットワーク開発部輿水敬西田克利それまでの仕様と比較して大きな進化を遂げておりこの仕様の中核となる無線アクセス仕様とコアネットワーク仕あ無線アクセス開発部様はそれぞれ LTE と SAE という作業項目名称で 2004 年たなかいつ安部田貞行かつとしま田中威津馬より標準化作業が進められてきたドコモは当初から活発な技術提案や標準化仕様への入力を行うとともに全体まとば研究開発推進部会合や仕様策定作業部会にて要職を務めるなど多大に貢献なおと的場直人しその結果 LTE/SAE の開発に必要な標準化仕様の完成に至った 1. まえがき 2009年3月の3GPP TSG Technical Specification Group #43 プレナは関連標準化仕様の完成に至り含む多様なアクセスを収容する早期の商用サービス開始に備えたことが可能なネットワーク基盤と開発着手が可能となったなっている本稿ではこの LTE/SAE の標準において SAE(System LTE/SAEの 3GPP標準化は Rel. 化策定にかかわったドコモの活動 Architecture Evolution)仕様の凍結が 7のステージ1開始から Rel. 8のスについてドコモが描く将来の宣言され 3GPP Release 以下Rel. テージ 3 完成まで足かけ 5 年の長ネットワークやそれを満たすた 8 仕様の主要項目である LTE(Long きにわたる標準化活動の成果であめの要求条件が3GPPの技術要求仕 Term Evolution)/SAE 仕様が完成しる LTE/SAE 標準化のマイルス様にどのように反映されたのかたこの LTE/SAE はその前の仕トーンを図 1 に示す 3GPP 標準化ドコモがどのような技術提案を様と比較しても大きな進化を遂は要求条件を策定するステージ 3GPP に対して行ってきたのかなげている具体的には無線アク 1 要求条件に基づいたアーキテクどコアネットワーク技術と無線セス仕様である LTE はアクセスチャを決定するステージ2 アーキアクセス技術の各分野における活方式に新しくOFDMA Orthogonal テクチャ上で使用するプロトコル動経緯と貢献内容を解説する Frequency Division Multiple Access の仕様化を担当するステージ3に分を採用し Rel.7 の高速パケット伝けられるリ会合 36 1 アーキテクチャを採用し LTE を 2. ドコモの考える LTE/SAE へのネットワーク進化送技術である HSPA High Speed ドコモはこの LTE/SAE 仕様策 Packet Access と比較して周波数定に関し活発なコンセプト提案利用効率が 3 4 倍と大幅な向上や技術提案ラポータエディ現在ドコモがサービスを提供しを遂げているまたコアネットタ仕様策定作業部会や全体会合ている FOMA ハイスピードの最大ワーク仕様である SAE は IP パのリーダを務めるなど積極的貢献データ通信速度は 7.2Mbit/s であるケット伝送に最適なネットワークを行ったその結果 2009年3月にが技術仕様上は HSDPA High 1 プレナリ会合 3GPPのTSG会合の最上位会合現在 TSG SA, TSG RAN, TSG CT, TSG GERANの4つがプレナリ会合と称されている 2 ラポータ個々のWIや仕様ごとに仕様の編集作業進捗の管理やWG会合への報現在プロダクト部 2 告を行う役割 NTT DOCOMO テクニカルジャーナル Vol. 17 No. 2

2 Speed Downlink Packet Access Protocol などのデータ伝送を高速制から定額制に変わっていくこと /HSUPA High Speed Uplink Packet に行いユーザがストレスなく通今後のサービス発展のためサー Access を用いて最大下り信を行うためには接続遅延伝ビスの高度化と付加価値化を容易 14.4Mbit/s, 上り5.7Mbit/sの伝送が送遅延の低減も重要な課題であるとする仕組みを備えることに加え可能であるしかしながらデーまたシステム導入にあたり設て LTE のような新しい無線方式タトラフィック需要の増大コン備投資や運用コストが安価で適正を導入する際に経済的なネットテンツの急速な大容量化によりなものとするために無線ネットワークマイグレーションを可能と伝送速度や容量の不足が早期に顕ワークと移動端末にかかわるアーすることが必要となるこれら双在化することは明らかでありビッキテクチャの単純化も求められて方の要求を満たすためにドコモトコストの低減が重要課題となっいたはコアネットワークの IP 化すなわコアネットワークにおいてはていた加えて TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Calendar Year 1-12月今後のサービスのトレンドが従量 2004年 2005年 2006年 Rel. 7 3GPP全体スケジュールちAIPN All-IP Network を提唱[1] し段階的な開発を進めてきた 2007年 2008年 Rel 年 Rel. 9 LTE 11月ワークショップ開催ドコモSuper3Gコンセプト提案 RAN ワークショップ事前準備 SI Feasibility Study 12月26社のサポートを得て LTE検討開始を承認 Air I/F UTRAN アーキテクチャ W I コアスペック W I 詳細仕様テスト仕様など 9月に40社のサポートを得て LTE W I承認 Rel.8 標準化完了 SAE 事前準備オペレータ会合など Vision, Evolution Scenario, Requirements 欧州研究プロジェクトなど AIPN W I承認 AIPN TR AIPN要求条件仕様 SAE要求条件仕様要求条件サービス検討 SAE W I承認アーキテクチャ技術検討アーキテクチャと情報フロー基本アーキテクチャ決着仕様書開始アーキテクチャ仕様化 IETFにてPMIPプロトコル仕様化プロトコル仕様アクセスおよびコアプロトコル仕様化図1 NTT DOCOMO テクニカルジャーナル Vol. 17 No. 2 標準化スケジュール 37

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4 アクセスシステムの基地局であるび認証処理は S6aインタフェース行う在圏パケットゲートウェイで enodeb enb を収容する MME によりHSS Home Subscriber Serv- あり enb との間でユーザデータ Mobility Management Entity およ er と連携して行う移動管理での送受信を行うとともに S-GWとび S-GW Serving - Gateway とは LTE と 3G の無線エリア間の移 P-GW 区間の S5 インタフェースに i-mode や IMS といったコアネッ動による位置登録処理を効率化すおいて接続する外部パケットトワーク外のパケットネットワーるため MME は S3 インタフェーネットワーク PDN 単位の通信クとの接続点であり 3GPP アクセスを介して 3G コアネットワーク経路の設定解放を実施するまスおよび非3GPP無線アクセスを収の論理ノードであるSGSN Serving た移動端末が 3G に在圏する場容するP-GW Packet Data Network- GPRS Support Node と連携した位合 S4 インタフェースにて接続す Gateway QoS および課金制御な置登録制御を行うことが可能であるSGSNとの間で制御信号の送受信どを実施する PCRF Policy and るまた MME は enb およびを行い S - GW と SGSN との間の Charging Rules Function から構成 S-GW との間で S1-MME およびユーザデータ転送経路の設定を行される S11 インタフェースにより制御信うすなわち S-GW は LTE と 3G MMEはS1-MMEインタフェース号の送受信を行い S-GWからeNB 無線のユーザデータ転送におけるにより enb を収容し端末の移動の区間である S1-U インタフェース経路切替えポイントとなるデー管理認証セキュリティ制御おにおけるユーザデータ転送経路のタ転送においては S-GWはGxcイよびユーザデータ転送経路の設定設定解放を行うンタフェースにより PCRFから通 S-GWはユーザデータの伝送を処理を行う端末の移動管理およ知されたポリシー制御情報に従って IP パケットの伝達品質制御などを行う 3G無線アクセス FOMA Iu RNC /NodeB S6d/Gr HSS S6a Gxc 介して PDN と接続し IP アドレ PCRF S3 MME Rx Gx S11 Gxa SGi S1-MME S10 enb LTE無線アクセス P-GW は SGi インタフェースを SWx S4 SGSN S1-U S-GW スの割当てなどを実施するまた P-GW は移動端末が LTE や 3G と外部パケットネットワーク P-GW S5 i-mode IMSなどいった3GPPで規定する無線アクセ S6b スと非3GPP無線の間を移動する S2b X2 S2a SWm epdg 3GPP AAA サーバの切替えポイントとなる P-GWは SWn 信頼できる非3GPP無線アクセス信頼できない非3GPP無線アクセス場合においてユーザデータ転送 Gx インタフェースにより PCRF から通知されたポリシー制御情報 SWa STa に基づき IP パケットの伝達品質制御などを行う S1 などのアルファベットは標準上のインタフェース名称図 2 SAE アーキテクチャ PCRFは P-GW S-GWおよび信頼できる非 3GPP 無線アクセス Trusted Non-3GPP IP Access にお NTT DOCOMO テクニカルジャーナル Vol. 17 No. 2 39

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6 して 3GPP SA2会合にてドコモがは行われていなかったしかしていた一方 LTEでは緊急配信問題提起を行い CS フォールバッ地震などの緊急情報をより多くのサーバは enbを収容するmme単ク仕様[10]がRel.8で完成したユーザにより早くより効率良く位に緊急情報メッセージを送信し配信する技術とそれを提供する MMEは指定されたエリア内のeNB を図 3 で示す LTE と 3G 無線両方基盤が必要であるため LTE でもへ配信する階層型アーキテクチの機能をもつデュアル端末でも 3G と共通の緊急配信サーバを用ャが採用された図 4 このアー LTE と 3G の無線を同時に見ることい 3G と同じ要求条件を満たすドキテクチャにより緊急配信サーはできない音声着信を LTE に在コモからの LTE 向け ETWS 提案がバの情報配信時の負荷低減とそ圏している移動端末に通知するた合意に至った 3G では緊急配信れに伴う配信時間の遅延防止を実めに LTE の位置登録エリアの位サーバから直接 RNC Radio Net- 現している置から重なって存在する 3G 位置登 work Controller に対して情報を送録を特定し当該 3G 位置登録を収信するアーキテクチャが採用され CS フォールバックの基本的機能容している交換機に対して位置登録制御を行うこの機能により着信要求は CS ドメインの交換機 ①音声着信呼出しネットワーク LTE MSC から MME を経由して LTE に在圏している移動端末に届 ②3Gへのモード切替けられるこれを受信した移動端 ③音声着信応答末は利用する無線を LTE から 3G に切り替えることにより音声サ 3G FOMA ④音声通話ービスの提供を可能とする図3 CS フォールバック 3.4 LTE における緊急情報配信基盤標準化ドコモは緊急情報配信基盤である 3G 向けエリアメールサー 3G ビス [11]のさらなる高速化およ RNC び高度化を目指し 3GPP において日本の要求条件に特化した ETWS Earthquake and Tsunami Warning System [12][13]を提案しラポー緊急配信サーバ MME LTE タを務めるなど積極的な標準化 enb を推進してきた ETWS は当初 3G のみが対象であり LTE/SAE では図4 ETWS アーキテクチャ緊急情報配信のための基盤の検討 NTT DOCOMO テクニカルジャーナル Vol. 17 No. 2 41

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8 れたが FDD Frequency Division LTE の性能改善に貢献するとともプロトコル構成を実現している Duplex /TDD Time Division に副議長およびラポータとしてその結果遅延の削減のみならず Duplex の共通性の重視などを考議論の推進のための課題のリスト試験パターンの削減による試験コ慮し最終的にはドコモを含むアップやRAN-WG1の技術検討結果ストの低減を実現している[21] ド多数の企業が推す下りリンクをまとめたTR25.814[22]のエディタコモは数多くの技術的な寄書を OFDMA 上りリンク SC-FDMA としても LTE の推進に貢献している入力するとともに議論を推進さ s RAN-WG2 せるための数多くのモデレータ Single Carrier - Frequency Division 9 Multiple Access が採用されてい無線プロトコルの検討を行うる OFDM は広帯域伝送で影響 RAN-WG2では VoIPサポートの能ど仕様の完成に貢献したが大きくなるマルチパス干渉に対力を有しながら PS ドメインに d RAN-WG3 する耐性が高くサブキャリア数フォーカスすることにより移動 RAN アーキテクチャの検討を行を変更することで広範囲な周波数端末の状態数を 3G から大幅に削減うRAN-WG3において無線制御局帯域幅に柔軟に対応ができる一し RRC Radio Resource Control のないフラットなアーキテクチャ方上りリンクとしては移動端 Connected modeとrrc idleの2状態を構成することにより伝送路イ末 UE User Equipment のピーのみとしさらにトランスポートンタフェース数の削減を実現しや標準仕様のエディタを務めるな 8 ク電力対平均電力比 PAPR Peak- チャネルの数の大幅な削減を実シンプルかつシームレスなハンド to-average Power Ratio の低減によ現しシンプルかつ効率的に無線オーバを実現している図 5 ドる低消費電力化が重要な要素である SC-FDMAはシングルキャリアのためPAPRを低減しさらにユーザ間を周波数上で直交化することによりセル内のユーザ間干渉が大幅に低減できるさらに最大スループットや周波数利用効率の大幅な改善を実現するために適応 S-GW MME S1-MME MME S1-U S1-U S1-U S1-MME S1-MME 変調や Hybrid ARQ Automatic Repeat and request など既存の技 E-UTRAN X2 術に加えて MIMO Multiple Input enb X2 ジューリングなどのさまざまな技 X2 Multiple Output や周波数領域スケ術を取り入れることにより周波数利用効率の大幅な改善を実現している[20][21] ドコモではこれらの技術を含む多くの分野に対し enb 図5 RAN アーキテクチャて数多くの技術的寄書を入力し 8 トランスポートチャネル複数の論理チャネルを束ねて効率よく物理チャネルにマッピングするために中間層に定義されるチャネル NTT DOCOMO テクニカルジャーナル Vol. 17 No. 2 9 モデレータ電子メールで議論を行う際にとりまとめを行い WG で報告を行う役割 43

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次世代モバイルネットワークの概要

次世代モバイルネットワークの概要 Next-Generation Mobile Network 加藤次雄あらまし 45 3 202010 200 3.9 3.9G LTE Long Term Evolution 2010 12 LTE Abstract The number of people using cell phones in the world has exceeded 4.5 billion and this figure