3GPP 5G NSA Detailed explanation 2（EN-DC SgNB additional call flow include LTE Core）

3GPP 5G NSA解説資料
2022/11/17 1
COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED
3GPP 5G NSA Detailed explanation 2
（EN-DC SgNB additional call flow include LTE Core）Rev2.00
2022年8月29日 Centimani 株式会社（技術顧問安永隆一）

内容
１．NSA EN-DC 構成基礎知識
２． 5G-NR (EN-DC) SgNB 追加の流れ
３． 5G-NR (EN-DC) SgNB追加コールフロー（内部処理＆EPC含む）
Appendix

１．NSA EN-DC 構成基礎知識

オプション3 / 3a / 3xネットワーキングの比較
2022/11/17 4
５G
対応
EPC
5G NSA
UE
4G
5G
LTE
NR
オプション3
５G
対応
EPC
5G NSA
UE
4G
5G
LTE
NR
オプション3a
５G
対応
EPC
5G NSA
UE
4G
5G
LTE
NR
オプション3x
・オプション3ネットワーキングモードでは、eNBと
gNB間のX2インターフェイストラフィックにNSA
ユーザープレーントラフィックがある。
・このトラフィックは巨大。
・コアネットワークは、LTE / NSA伝送要件を
満たすためにS1-Uインターフェイスの帯域幅を
増やす必要がある。
・オプション3aネットワーキングモードでは、X2
インターフェイスにはコントロールプレーン
トラフィックのみがあるので、X2トラフィックは
小さくなる。
・オプション3xネットワークモードでは、X2インター
フェイスにLTEユーザープレーントラフィックが少し
ある。
・既存のネットワークへの影響の観点から、
オプション3xは比較的小さく、NSAネット
ワーキングの主流の選択肢になっています。
✔ 既存のネットワークへの影響の観点から、オプション3xは比較的小さく、NSAネットワーキングの主流の選択肢になっている。
✔ 4Gをコントロールプレーンのアンカーポイントとして使用することにより、サービスの継続性を確保し、5G展開の初期段階で迅速な
ネットワーク構築をサポートできるとされている。
※GSMA（GSM Association）資料を参照して作成。

NSA Option 3/3a/3x シナリオ
2022/11/17 5
シナリオA：
・物理EPCは、NSAをサポートするようにアップグレードされる。
・容量の拡張は、物理EPCの規模に基づいている。
シナリオB：
・NSAを個別にサポートする新しい仮想化EPCネットワークを
構築する。
・相互運用性は、新しい仮想化EPCと物理EPCの間で行われる。
・容量の拡張は、仮想化されたEPCの規模に基づいている。
物理
EPC
物理５G対応
EPC
LTE LTE
NR
LTE
物理
EPC
仮想化５G対応
EPC
LTE LTE
NR
LTE
物理
EPC
LTE
※シナリオAが最も簡単な方法ですが、大きな欠点もある。
・5G SAに進化する場合、専用ハードウェアに基づくこの物理EPCは、仮想化環境では使用できない。
・このシナリオは、既存のネットワーク機器ベンダーの機能に依存する。
・シナリオAと比較すると、仮想化EPCの拡張により、シナリオBのほうがスムーズにターゲットネットワークに展開可能。

LTEコアネットワーク設備追加機能要件（5G NSA EN-DC）
2022/11/17 6
network
elements
Upgrade Requirement
MME
・拡張QoSで高帯域幅をサポート。
・5Gサブスクリプションアクセスコントロール（DCNR、セカンダリRAT）をサポート。
・セカンダリRATトラフィックのレポートをサポート。
・NC-NRタグ付きのDNS FQDN情報の追加とNSA S-GW情報のクエリをサポート。
DNS ・DNS FQDNをNC-NRタグと一致させ、NSA S-GW情報を返すサポート（アップグレード要件は無し）。
SGW/PGW
・拡張QoSで高帯域幅をサポート。
・5Gサブスクリプションアクセスコントロール（DCNR、セカンダリRAT）をサポート。
・セカンダリRATトラフィックのレポートをサポート。
CG/OCS
・CDRは、拡張されたQoSフィールドの移植性で高帯域幅をサポート。
・CDRはセカンダリRATフィールドの移植性をサポート。
・CDRは5Gトラフィックレポートを追加。（セカンダリRAT使用レポート）
HSS
・ARDアクセス制限データは5G NRアクセス制限を追加。
・AMBRの最大保証帯域幅は最大値を追加（アップリンク/ダウンリンク帯域幅）。
・Extended-Max-Requested-BW-UL。
・Extended-Max-Requested-BW-DL。
PCRF
・新しいQoS拡張帯域幅AVPがGxインターフェイスに追加。
・Extended-Max-Requested-BW-DLおよびExtended-Max-Requested-BW-UL AVP。
・Extended-GBR-DLおよびExtended-GBR-UL AVP。
・Extended-APN-AMBR-DLおよびExtended-APN-AMBR-UL AVP。

２． 5G-NR (EN-DC) SGNB 追加の流れ

5G EN-DC Dual Connectivityの特徴
2022/11/17 8
✔ E-UTRA-NRデュアルコネクティビティ（EN-DC）機能は、EPCで
5G New Radio（NR）をサポートする。
✔ MeNodeBに接続されたUEはマスターノード（MN）として機能し、
SgNBに接続された際はセカンダリノード（SN）として機能する。
✔ MeNodeBは、S1インターフェースを介してEPCに接続され、
X2インターフェースを介してSgNBに接続される。

SgNB追加の流れ
2022/11/17 9
UE MeNB SgNB 4G Core
Data
Data
5G NR同期信号ブロック（SSB）の測定
5GネットワークとのデュアルコネクトのためのRRC接続再構成
eNodeBはgNodeBへのデータのコピーを開始
パス更新手順
UEは5Gネットワークに接続
5G経由でデータフローが再開
eNBとgNB間の定期的なレポート
4G Attachプロシージャ【確認・実行の流れ】
①X2がMeNBと5G NR gNBの間に設定されていることを確認。
➁LTEおよび5G NRセルが起動していることを確認。
➂5G NR対応のUEをLTEと5G NRの両方のカバレッジの下に配置する。
④データのダウンロードを開始するか、速度テストを実行する。
➄SgNBの追加をトリガーするようにMeNBを構成する
（常に、またはより多くの容量が必要な場合）。
⑥メッセージングシーケンスを確認する。
【SgNB追加の評価】
「SgNB追加要求/ SgNB追加要求ACK / SgNB再構成完了」
（SCG-ConfigInfoを含む）メッセージを介してSgNB追加手順が
存在することを確認する。

SgNB追加コールフローのポイント
2022/11/17 10
UE MeNB SgNB SｰGW MME
1. SgNB Addition Request
2. SgNB Addition Request Acknowledge
3. RRCConnectionReconfiguration
4. RRCConnectionReconfigurationComplete
6. Random Access Procedure
5. SgNB Reconfiguration Complete
7. SN Status Transfer
8. Data Forwarding
9. E-RAB Modification Indication
10. Bearer Modication
11. End Marker Packet
12. E-RAB Modification Confirmation
Path Update procedure
「SgNB追加要求/ SgNB追加要求ACK / SgNB再構成完了」
（SCG-ConfigInfoを含む）メッセージを介してSgNB追加手順が
存在することを確認する。

３． 5G-NR (EN-DC) SGNB追加コールフロー
（内部処理＆EPC含む）

5G-NR (EN-DC) SgNB追加コールフロー（内部処理＆EPC含む）
2022/11/17 12
4G Core Network
UE MeNB SgNB MME S-GW P-GW HSS
2:System Information Information Block Type 2
4G-LTE接続手順
PLMN-InfoList-r15
3:Random Access Preamble ・端末は、ランダムに選択されたプリアンブルで新しいセッション
を開始する。
5G-NR (EN-DC)の場合
1:5GNRのPLMNリストを
準備する。・このリストはSIB2送信に含まれる。
PCRF
・MN-eNBからのSIB2ブロードキャストは、
PLMN-InfoList-r15を介して5G-NR PLMNの存在を
通知する。
4:PDCCH DCI Format 1A
5:Random Access Response ・eNodeBは、DL-SCH上の「ランダムアクセス応答」メッセージ
でプリアンブルに応答する。
PLMN-InfoList-r15の
存在は、5G-NRサービス
をサポートするPLMNが
利用可能であることを示す。

2022/11/17 13
4G Core Network
6:RRC Connection Request
4G-LTE接続手順
UL-SCH, C-RNTI,
UE-Identity = S-TMSI,
Establishment Cause = mo-Signalling
7:RRC Connection Setup (SRB1)
・eNodeBは、DL-SCH上のRRC接続セットアップメッセージ
で応答する。
PCRF
・UEは、UL-SCH割り当てを使用してRRC接続
要求メッセージを送信する。
8:RRC Connection Setup Complete
[NAS Attach Request (DCNR)]
[PDN Connectivity Request]
DL-SCH, C-RNTI,
SRB Identity,
DL AM RLC,
UL AM RLC,
UL-SCH Config,
PHR Config,
Uplink Power Control
UE Network Capability
= {DCNR bit, ...}
・UEはRRC接続の完了を通知する。
・メッセージには、NAS接続要求が含まれる。
・「UEネットワーク機能」IEのDCNRビットが設定される。
※これは、UEが4G-LTEおよび5G-NRとのデュアル接続を
サポートすることを4Gコアネットワークに通知する。

2022/11/17 14
Attach Request IE（Information Element）
UE network capability
Protocol discriminator
・
・
TS 24.301
UEはオクテット9のDCNRビットを
設定して、EN-DCデュアル接続を
サポートすることを通知する。

2022/11/17 15
4G Core Network
9:S1AP Initial UE Message
[Attach Request (DCNR)] [PDN Connectivity Request]
4G-LTE接続手順
= {DCNR bit, ...}
PCRF
・UEからのNASメッセージは、初期UEメッセージを
介してコアネットワークに通知される。
10:Downlink NAS Transport
[Authentication Request]
・MMEが認証手順を開始する。
11:Uplink NAS Transport
[Authentication Response] ・認証が正常に完了した。
12:Downlink NAS Transport
[NAS Security Mode Command] ・MMEはNASレベルのセキュリティ手順を開始する。
[NAS Security Mode Complete]
・NASレベルのセキュリティ手順が完了した。
・この時点から、MMEとUE間のすべての通信は暗号化
される。

2022/11/17 16
4G Core Network
14:Diameter Update Location Request
コアネットワークでのNR-DCデュアル5G接続のアクティブ化
Feature-List-ID-2 {NR as Secondary RAT}
PCRF
・MMEはロケーション要求を開始し、UEが5G-NRをセカンダリ
RATとして使用できるよう要求したことをHSSに通知する。
15：UEがDCNRサービスを
許可されていることを確認
する。
16:Diameter Update Location Answer
・HSSは、UEがDC NRサービスの使用を許可されていると判断し、
受け入れをMMEに通知する。
・「通常の」帯域幅フィールドは5Gスループットの全範囲をサポート
していないため、拡張帯域幅フィールドは5Gデータレートを通知
するために使用されることに注意すること。
Feature-List-ID-2 {NR as Secondary RAT},
Max-Requested-Bandwidth-UL = *********** bps,
Max-Requested-Bandwidth-DL = *********** bps,
Extended-Max-Requested-BW-UL,
Extended-Max-Requested-BW-DL

2022/11/17 17
4G Core Network
17:GTPv2 Create Session Request
AMBR IE {Extended APN-AMBR}
PCRF
・MMEは拡張APN-AMBRをSGWに送信する。
19:Diameter Credit Control Request-Initial (CCR-I)
Feature-List-ID-2 {Extended-BW-NR},
APN-Aggregate-Max-Bitrate-UL = ********** bps,
APN-Aggregate-Max-Bitrate-DL = ********** bps,
Extended-APN-AMBR-UL,
Extended-APN-AMBR-DL
18:GTPv2 Create Session Request
・メッセージはPGWに送信される。
・PGWは、拡張BW-NR機能ビットをシグナリングすることにより、加入者が
LTE-5G（EN-DC）デュアル接続をサポートすることを告知する。
・Extended-APN-AMBRフィールドが5G信号のレートに追加される。

2022/11/17 18
4G Core Network
PCRF
21:Diameter Credit Control Answer-Initial (CCA-I)
Feature-List-ID-2 {Extended-BW-NR},
APN-Aggregate-Max-Bitrate-UL = ********** bps,
APN-Aggregate-Max-Bitrate-DL = ********** bps,
Extended-APN-AMBR-UL,
Extended-APN-AMBR-DL ・PGWに決定を通知する。
20：Extended-
BW-NR要求を受け
入れる。
22：APN-AMBRオファーを
尊重する
23:GTPv2 Create Session Response
・セッションの受け入れをSGWに
通知する。
・APNデータレートは、拡張APN-AMBR
を介して通知される。

2022/11/17 19
4G Core Network
PCRF
25:GTPv2 Create Session Response
AMBR IE {Extended APN-AMBR} ・MMEはAPNデータレートについて
通知される。
24：セッションのダウンリンク
データをバッファリング。
26：UE-AMBRを計算
する
・MMEは、UEレベルのデータレート
（APN-AMBR）を計算する。

2022/11/17 20
4G Core Network
UE MeNB SgNB MME S-GW P-GW HSS PCRF
27:Initial Context Setup Request [Attach Accept]
[Activate Default Bearer Request {APN-AMBR IE}]
Extended UE Aggregate Maximum Bit Rate Downlink IE {UE AMBR Downlink = ** Gbps},
Extended UE Aggregate Maximum Bit Rate Uplink IE {UE AMBR Uplink = ** Gbps}
・MMEは、3つのメッセージを含むメッセージで
eNodeBに応答する。
①S1AP初期コンテキストセットアップリクエスト
➁NASアタッチの受け入れ
➂デフォルトベアラリクエストのアクティブ化
・5Gダウンリンクおよびアップリンクデータレートは、
拡張UE-AMBRダウンリンクおよびアップリンク情報
要素を介して通知される。
28:UE Capability Enquiry
UE-CapabilityRequest
= eutra, eutra-nr, nr
・MMEはUE機能を送信していないため、eNodeBはUEに「UE機能」を要求する。
・UE機能は、4G-LTE（eutra）、EN-DC（eutra-nr）、および5G（nr）で
要求される。

Initial Context Setup Request
2022/11/17 21
27:Initial Context Setup Request MME ➔ MN-eNB （3GPP TS 36.413）
Initial Context Setup Request
IE（Information Element）
E-RAB to Be Setup List
Message Type
E-RAB ID
NAS-PDU - Attach Accept MME ➔ UE TS 24.301
ESM message container
- Activate Default EPS Bearer Context Request
Extended APN-AMBR
拡張APN集約最大ビットレート
MME ➔ UE
TS 24.301
・
・
・
・
・
・
E-RAB to Be Setup Item IEs [E-RAB ID]
・
・

UE Capability Enquiry
2022/11/17 22
28:UE Capability Enquiry MN-eNB ➔ UE （3GPP TS 36.331）
UE Capability Enquiry
RAT-Type
・IE RAT-Typeは、要求/転送されたUE機能の
E-UTRAを含む無線アクセステクノロジー（RAT）
を示すために使用する。
・EN-DCの場合に使用される個別のUE機能コンテナー
によって転送される一部のEUTRA-NR機能には、
個別の値が適用される。

2022/11/17 23
4G Core Network
29:UE Capability Information
30：EUTRA-NRのUE-
MRDC-Capability
コンテナーを保存する
31：SupportedBandList
NR-r15フィールドから
サポートされている周波数
帯域を保存する
・UE機能情報メッセージからデュアル接続機能を抽出する。
・UEがサポートする周波数帯域に関する情報を抽出する。
UE-CapabilityRAT-ContainerList { rat-Type = EUTRA-NR, ue-CapabilityRAT-Container = UE-MRDC-Capability},
SupportedBandListNR-r15
・UEは、EUTRA-NR無線アクセス技術をサポートしていると報告される。
・EUTRA-NR固有の機能は、UE-MRDC-Capabilityコンテナーで
指定されている。
・メッセージには、サポートされている5G周波数帯域に関する情報も
含まれている。

UE Capability Information
2022/11/17 24
UE Capability Information UE ➔ MN-eNB （3GPP TS 36.331）
UECapabilityInformation-r8-IEs
UE-CapabilityRAT-ContainerList
UE-MRDC-Capability
UEがEN-DCをサポートし、4G
および5G基地局に同時に接続
できることを通知する。

2022/11/17 25
4G Core Network
32:UE Capability Info Indication
35：5G NR測定オブジェクトの
リストを準備する・測定用の5G NR周波数のリストを準備する。
UE-CapabilityRAT-ContainerList
{ rat-Type = EUTRA-NR, ue-CapabilityRAT-Container = UE-MRDC-Capability}
・UE機能もMMEに渡される。
33:AS Security Mode Command ・eNodeBとUE間のセキュリティーをセットアップする。
34:AS Security Mode Complete ・暗号化は両方向で有効になる。

2022/11/17 26
4G Core Network
EPS Radio Bearer Identity,
RLC Mode,
PDCP Sequence Number
36:RRC Connection Reconfiguration (SRB2, DRB) [Attach Accept]
[Activate Default Bearer Request]
[MeasObjectNR-r15 (carrierFreq-r15)]
・RRC接続再構成メッセージは、デフォルトの無線ベアラ
をアクティブにするために送信される。
・メッセージには、NAS AcceptとしてAttach Acceptメッセージも
含まれる。
・メッセージには、5G NR周波数の測定オブジェクトが含まれている。
37:RRC Connection Reconfiguration Complete
・UEは、RRC接続再構成の完了を通知する。
38:Initial Context Setup Response ・eNodeBは、初期コンテキストセットアップメッセージに
応答する。
・メッセージには、eNodeBにダウンリンクデータを送信
するために使用する必要がある
・GTP TEIDも含まれている。
F-TEID of Master Node eNB

RRC Connection Reconfiguration
2022/11/17 27
36:RRC Connection Reconfiguration MN-eNB ➔ UE （3GPP TS 36.331）
Attach Accept
Activate Default EPS Bearer Context Request
MME ➔ UE TS 24.301
RRC Connection Reconfiguration
※デフォルトのベアラを構成する場合
・メッセージには、Attach Accept NAS
メッセージが含まれる。
・Attach Acceptメッセージは、Activate
Default EPS Bearer Context
Request NASメッセージを通知する。

Initial Context Setup Response
2022/11/17 28
38:Initial Context Setup Response MN-eNB ➔ MME （3GPP TS 36.413）
Message Type
Initial Context Setup Response
MME UE S1AP ID
eNB UE S1AP ID
E-RAB Setup Item IEs [E-RAB ID]
E-RAB Setup List
E-RAB ID
Criticality Diagnostics
Transport Layer Address
GTP-TEID
E-RAB Failed to Setup List

2022/11/17 29
4G Core Network
[Attach Complete]
[Activate Default Bearer Accept]
・UEは、アタッチの完了とデフォルトのベアラのアクティブ化
を通知する。
40:Modify Bearer Request
41：ダウンリンクデータのUEへの
送信を開始
42:Modify Bearer Response
・MMEはベアラを変更し、TEIDを送信して
ダウンリンクデータ送信契機とする。
・MMEに応答する。
43:Data
44:Data
・ダウンリンクデータがデフォルトの
ベアラで転送される。
・アップリンクデータがデフォルトの
ベアラで転送される。

Attach Complete
2022/11/17 30
Attach Complete UE ➔ MME （3GPP TS 24.301）
Attach Complete
Security header type
Attach complete message identity
Activate Default EPS Bearer Accept
Extended protocol configuration options
EPS bearer identity
Procedure transaction identity
Activate default EPS bearer context accept message identity
Protocol configuration options

COPYRIGHT © 2022 Centimani CO. CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED 2022/11/17 31
3GPP標準化技術仕様に関する知識は、
翻訳し、読むだけでは
なかなか理解が進まないものです。
理解するには、実際のコールフローシナリオに基づき
実際の通信ログとの整合性確認等は欠かせませんが、
その様な資料は広く共有されていないのが現状です。
本資料は、弊社内で3GPP技術仕様の
理解・知識向上を図るため作成したものです。
コンテンツは可能な限り、ベンダー / キャリア依存などを
除外して作成しておりますが、一部標準化や実用化が
進んだシステムと整合性が担保できていない記述を
含んでいる場合があります。
本資料は、ロイヤリティフリーです。閲覧される皆さんの
知識定着と仕事の生産性の向上の一助としてご活用ください。
THANK YOU FOR
VIEWS
ryuichi@centimani.biz

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