目次はじめに5Gの急速な普及に伴い、通信技術の中で不可欠な役割を果たすHandoverに変更が生じました。Network)が増加し、通信中に端末が別の基地局に移る際のHandover手順や動作が追加されました。実際の動作においては、5GCやgNBの装置が変わりつつも、手順や動作に大きな変更はなく、従来の手法を踏襲しています。この記事では、新たな5G時代の通信環境におけるHandoverについて、変更点を含めた解説を交えてご紹介していきます。実際のHandover検証を行う際は、通信が正常に続いているかどうかを確認することが非常に重要です。通信が途切れないからといって、Handover(通信を別の基地局に移すこと)が成功したと結論づけることはできません。通信を途切れずに維持するためには、Handoverについて正しく理解する必要があります。各機器間でやりとりされるメッセージや、メッセージに含まれる識別子など、Handoverの種類や動作、変更点について把握しておくことが必要です。このブログでは、具体的な変更点を含むHandoverの種類や動作に関する解説を交えて、自己学習の一環として5G通信におけるHandoverの重要性とその仕組みを探っていきます。Handoverとは?Handoverは、スマートフォンやタブレットのデータ通信を途切れずに、通信基地局間を移動する重要なプロセスです。通信基地局はRU、DU、CUの3つのパーツから構成されています。Handoverには、3GPP(通信技術の国際的な規格を決める団体)で標準化された方法と、O-RAN(無線アクセスネットワークのオープンな仕様を提供する組織)で追加された方法の2つがあります。両者は同じアイデアを共有していますが、具体的な手順や条件が異なります。3GPPで標準化されたHandoverでは、LTE(4G)と同様の考え方が適用されます。Handoverなどがあります。※異なる周波数間などに関する詳細はここでは扱っていません。O-RANの構造では、従来のeNB(基地局)とは異なり、gNB(新しい基地局)はCU、DU、RUの3つの部分から成り立っています。このため、いくつかの新しいHandoverの方法が追加されました。通信の基地局の構造がLTEとは異なることため、これらの技術の理解が必要です。23502に記載されているHandover(4.9.1)からの抜粋です。基本的には大きく2種類あります。handover)O-RANで追加されているHandoverの種類O-RANではgNBの構成上以下の2種類あります。handoverは、AMFが変更されず、SMFが既存のUPFを維持する場合に、ソースgNBからターゲットgNBにUEをHandoverするために使用されます。gNBの変更がある一方で、データ通信を行っている5GC(実際のデータ通信を担当するUPF)に変更がないケースです。gNB間のHandoverを行います。2に移動した際に発生します。※Xnインターフェースの実装はベンダーによって異なります。IDの変更が通知されます。具体的には発生するシーケンスとやり取りを行っているメッセージを確認します。gNB、5GCの間でメッセージの送受信が行われます。gNB、5GCが期待通りのメッセージを交換していることを確認します。gNB、5GCの間でメッセージの確認を行います。以下は簡易的な確認ポイントです。Reportが発生していること。gNBの電界強度が含まれていることを確認。gNBからUEにRRCReconfigurationが送信されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBにRRCReconfigurationCompleteが送信(応答)されていることを確認。gNBにHandoverRequestが送信されていることを確認。Session情報、RRCメッセージが含まれていることを確認。gNBにHandoverRequestAckが送信されていることを確認。Session情報、RRCメッセージが含まれていることを確認。StatusTransferが送信されていることを確認。gNBにUEContextReleaseが送信されていることを確認。gNBから5GCにPathSwitchRequestが送信されていることを確認。gNB情報が含まれていることを確認。gNBにPathSwitchRequestAckが送信されていることを確認。PathSwitchRequestAckのRAN-NGAP-IDがPathSwitchRequestと同様であることを確認。Session情報が含まれていることを確認。handoverは、ソースNG-RANとターゲットNG-RANでXnインターフェイスがない場合に発生します。XnベースのHandoverが失敗した後にトリガーされる可能性や、新しい無線条件や負荷分散ターゲットNG-RANからのエラー表示(つまり、IPがない場合)によってもトリガーされる可能性があります。gNBの変更はあるが、Xnインターフェイスが無いため、5GCを経由してHandoverを実施する手順です。2に移動した際に発生します。IDの変更が通知されます。具体的には発生するシーケンスとやり取りを行っているメッセージを確認します。gNB、5GCの間でメッセージの送受信が行われます。gNB、5GCが期待通りのメッセージを交換していることを確認します。gNB、5GCの間でメッセージの確認を行います。以下は簡易的な確認ポイントです。Reportが発生していること。gNBの電界強度が含まれていることを確認。gNBからUEにRRCReconfigurationが送信されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBにRRCReconfigurationCompleteが送信(応答)されていることを確認。gNBから5GCにHandoverRequiredが送信されていることを確認。gNBが含まれていることを確認。gNBにHandoverRequestが送信されていることを確認。HandoverRequestのAMF-NGAP-IDがHandoverRequiredと同様であることを確認。gNBから5GCにHandoverRequestAckが送信されていることを確認。HandoverRequestAckのAMF-NGAP-IDがHandoverRequiredと同様であることを確認。RAN-NGAP-IDが採番されていることを確認。gNBにHandoverCommandが送信されていることを確認。HandoverCommandのRAN-NGAP-ID、AMF-NGAP-IDがHandoverRequiredと同様であることを確認。gNBから5GCにUplinkRANStatusTransferが送信されていることを確認。UplinkRANStatusTransferのRAN-NGAP-ID、AMF-NGAP-IDがHandoverRequiredと同様であることを確認。gNBにDownlinkRANStatusTransferが送信されていることを確認。DownlinkRANStatusTransferのRAN-NGAP-ID、AMF-NGAP-IDがHandoverRequestAckと同様であることを確認。gNBから5GCにHandoverNotifyが送信されていることを確認。DownlinkRANStatusTransferのRAN-NGAP-ID、AMF-NGAP-IDがHandoverNotifyと同様であることを確認。gNBにUEContextReleaseCommandが送信されていることを確認。UEContextReleaseCommandのRAN-NGAP-ID、AMF-NGAP-IDがHandoverRequiredと同様であることを確認。gNBから5GCにUEContextReleaseCompleteが送信されていることを確認。UEContextReleaseCompleteのRAN-NGAP-ID、AMF-NGAP-IDがHandoverRequiredと同様であることを確認。Handoverは、NG-RANでRUのみ切り替えた場合に発生します。gNB(CU/DU)の変更も無く、RUのみのHandoverを実施する手順です。Handoverと呼んでいない場合もあります。発生条件と動作イメージ同一DU内のRUが切り替わります。3に移動した際に発生します。3に移動した際に、RUが変更になるためServCellIndex、PCIの変更が通知されます。具体的には発生するシーケンスとやり取りを行っているメッセージを確認します。HandoverではUE、gNB(DU、CU)の間でメッセージの送受信が行われます。以下は簡易的な物ですが、メッセージの送受信が正しくされているか、通信が中断されないか、想定外のメッセージの送受信がされていないことを確認します。※CU、DU間は同一装置に実装されていることが多く確認観点から割愛しております。HandoverではUE、DU、CUの間でメッセージの確認を行います。以下は簡易的な確認ポイントです。※CU、DU間は同一装置に実装されていることが多く確認観点から割愛しております。Reportが発生していること。gNBの電界強度が含まれていることを確認。gNBからUEにRRCReconfigurationが送信されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBにRRCReconfigurationCompleteが送信(応答)されていることを確認。※弊社環境での結果になりますが、上記の構成で2つのRUが同一のPCIの場合、RRCのメッセージであるMeasurementReportやRRCReconfigurationが発生しません。そのため、同一DU内で同じPCIのRUを切り替えた場合、L3のメッセージ(RRC)ではなく、L2のメッセージ(MAC)で確認できるRNTIなどの情報が必要となる可能性があります。Handover(同一CU内でDUを切り替え)NG-RANで同一CU配下のDUが切り替わる場合に発生します。gNBのDUが変更する場合のHandoverを実施する手順です。発生条件と動作イメージ同一CU内のDUが切り替わります。3に移動した際に発生します。3に移動した際に、DUが変更になるためServCellIndex、PCIの変更が通知されます。具体的には発生するシーケンスとやり取りを行っているメッセージを確認します。HandoverではUE、gNB(DU、CU)の間でメッセージの送受信が行われます。以下は簡易的な物ですが、メッセージの送受信が正しくされているか、通信が中断されないか、想定外のメッセージの送受信がされていないことを確認します。※CU、DU間は同一装置に実装されていることが多く確認観点から割愛しております。HandoverではUE、DU、CUの間でメッセージの確認を行います。以下は簡易的な確認ポイントです。※CU、DU間は同一装置に実装されていることが多く確認観点から割愛しております。Reportが発生していること。gNBの電界強度が含まれていることを確認。gNBからUEにRRCReconfigurationが送信されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBの通信基地局ID(physCellId)が設定されていることを確認。gNBにRRCReconfigurationCompleteが送信(応答)されていることを確認。構成上の違いはあるものの、大きな変更はなく、LTE(4G)からの移行において確認すべきポイントも大きく変わりませんでした。Handoverの種別に関しては、LTE(4G)とほぼ同一であり、追加された部分もDUの切り替えに関するHandoverのみです。確認方法においては、RRC(無線部分)が共通していることが確認でき、コア部分に関してもLTE(4G)と同様の手法が適用されています。RANのエリアオプティマイゼーションや4Gコアの構築・検証・保守に従事。関連記事ブログ一覧へビジネス戦略から新たな価値創造まで。記載されている会社名、製品名、サービス名は伊藤忠テクノソリューションズ(株)または各社の商標もしくは登録商標です。Corporation。