9. モビリティと状態遷移 (Mobility and State Transitions)

この章では、NRにおけるUEの移動性（モビリティ）制御と、それに伴うRRC状態の遷移について、主要な手順とそのトリガー条件を中心に解説します。

9.1 概要 (Overview)

NRでは、ハンドオーバー、RRC Release時のリダイレクション、絶対優先度やオフセットパラメータを用いた負荷分散（Load Balancing）がサポートされます。

コネクテッドモードモビリティのためのUE測定は、主に以下のタイプに分類されます。

• Intra-frequency NR measurements (同一周波数NR測定)
• Inter-frequency NR measurements (異周波数NR測定)
• Inter-RAT measurements for E-UTRA (E-UTRA向け異RAT測定)
• Inter-RAT measurements for UTRA (UTRA向け異RAT測定)

各測定タイプに対し、測定対象（周波数など）を定義するMeasurement Objectと、報告契機を定義するReporting Configurationが設定されます。これらはMeasurement Identityによって関連付けられます。報告契機にはイベントトリガー型、周期的、イベントトリガー＋周期的があります。NG-RANは測定コマンドでUEに測定の開始/変更/停止を指示します。

9.2 Intra-NR (NR内モビリティ)

9.2.1 RRC_IDLEにおけるモビリティ (Mobility in RRC_IDLE)

RRC_IDLE状態のUEは、ネットワークとの接続がなく、自律的に最適なセルを探して待機（キャンプオン）します。

• 9.2.1.1 セル選択 (Cell Selection)

  電源ON時やサービスエリア外からの復帰時に実行されます。

  ステップ	動作概要	基準/条件
  1. PLMN選択	NAS層が接続したいPLMNを選択します。	USIM情報、UE設定
  2. セルサーチ	UEは各周波数でSSB (PSS/SSS)を検出し、最も強いPCIのセルを見つけます。	SSBの受信電力 (RSRPなど)
  3. システム情報取得	最も強いセルのMIB (PBCH) とSIB1 (PDSCH) を読み取ります。	MIB, SIB1
  4. セル評価	読み取ったSIB1の情報に基づき、そのセルがキャンプオンに適しているか評価します。	- PLMN ID一致 (選択/登録/同等PLMN) - セルアクセス禁止/予約状態 - Tracking Area禁止リスト - セル選択基準 (Srxlev, Squal)
  5. キャンプオン	Suitable または Acceptable なセルが見つかれば、そのセルにキャンプオンします。	評価結果

• 9.2.1.2 セル再選択 (Cell Reselection)

  キャンプオン後、UEはより良いセルへ自律的に移動するために継続的に評価を行います。

  種類	動作概要	基準/条件
  Intra-frequency	同一周波数内の隣接セルを評価し、サービングセルより品質が良い（ランキング上位の）セルがあれば移動します。	サービング/隣接セルの測定品質 (RSRP, RSRQ)、SIB2/SIB3のパラメータ（オフセット、閾値、ヒステリシス、T_reselection等）
  Inter-frequency	SIB1で設定された絶対優先度に基づき、より優先度の高い周波数に適切なセルがあれば移動します。同じ優先度内では品質に基づいて移動します。	周波数優先度、サービング/隣接セルの測定品質、SIB2/SIB4のパラメータ
  Inter-RAT	他のRAT（例: E-UTRA）のセルへの再選択。優先度や品質に基づきます。	RAT/周波数優先度、測定品質、SIB2/SIB5などのパラメータ
  その他要因	速度依存パラメータ、NCL、Exclude/Allowリスト、スライスベース優先度 (SIB16) などが考慮される場合があります。

• 9.2.1.3 状態遷移 (IDLE -> CONNECTED)

  UEが接続を開始する（例: データ送信、NAS手順）ための手順です。

  ステップ	動作概要	主要メッセージ
  1	UEがRACH手順を開始し、RRC接続確立を要求します。	Msg1 (PRACH), Msg3 (RRCSetupRequest on CCCH)
  2	gNBが接続を許可し、初期設定情報を送信します。	Msg4 (RRCSetup on CCCH)
  3	UEが設定を完了し、初期NASメッセージを含めて応答します。	RRCSetupComplete (on DCCH, SRB1)
  4	AMFとの間でNASメッセージ交換が行われます。	NAS Transport
  5	AMFがUEコンテキストをgNBに提供します。	Initial Context Setup Request (NGAP)
  6	gNBがASセキュリティを確立します。	SecurityModeCommand / Complete
  7	gNBがSRB2とDRB(s) を設定します。	RRCReconfiguration / Complete
  8	gNBがAMFにセットアップ完了を通知します。	Initial Context Setup Response (NGAP)

  

9.2.2 RRC_INACTIVEにおけるモビリティ (Mobility in RRC_INACTIVE)

• 9.2.2.1 概要 (Overview)

  • UEはCM-CONNECTED状態を維持し、RNA (RAN-based Notification Area) 内を通知なしで移動可能です。
  • 最後のサービングgNBがUEコンテキストとAMF/UPFへのNG接続を保持します。
  • NG-RANは、DLデータ到着時などにRANページングでUEを呼び出します。
  • UEはRNA外へ移動した場合や周期タイマー満了時にRNAU (RNA Update) を実行します。

• 9.2.2.2 セル再選択 (Cell Reselection)

  RRC_IDLEと同様の原則で行われます (9.2.1.2節参照)。

• 9.2.2.3 RNA (RAN-Based Notification Area)

  最後のサービングNG-RANノードによって設定されるUEの移動許容エリア。以下のいずれかの形式で設定されます。

  • セルリスト
  • RANエリアリスト（TAC + オプションのRAN Area Code）
  • セル報知（複数セルID報知を含む）

  RNAはCNのRegistration Area内に含まれる必要があります。

• 9.2.2.4 状態遷移 (State Transitions)

  UEトリガー (INACTIVE -> CONNECTED)

  UEが接続再開（Resume）を要求する手順です。

  ステップ	動作概要	主要メッセージ
  1	UEがRACH手順を開始し、I-RNTIを含めて接続再開を要求します。	Msg3 (RRCResumeRequest)
  2	受信gNBがI-RNTIに基づき、コンテキストを保持する最後のサービングgNBを特定し、コンテキスト取得を要求します。	Retrieve UE Context (XnAP)
  3	最後のサービングgNBがUEコンテキストを応答します。	Retrieve UE Context Response (XnAP)
  4a (成功時)	受信gNBが接続再開を許可します。	Msg4 (RRCResume)
  4b (失敗時)	受信gNBは再開を拒否し、新規接続確立へフォールバックします。	Msg4 (RRCSetup)
  5 (成功時)	UEが再開完了を応答します。	RRCResumeComplete
  6 (成功時)	データ転送が必要な場合、受信gNBがデータ転送アドレスを最後のgNBに通知します。	Xn-U Address Indication (XnAP)
  7 (成功時)	受信gNBが5GCへのパス切り替えを要求します。	Path Switch Request (NGAP)
  ...	以降、パス切り替え完了、旧gNBでのコンテキスト解放へと続く。

  

  NWトリガー (INACTIVE -> CONNECTED)

  ネットワーク (Last Serving gNB) がUEを呼び出す手順です。

  ステップ	動作概要	主要メッセージ
  1	DLデータ到着などにより、Last Serving gNBでRANページングがトリガーされます。	(内部トリガー)
  2	Last Serving gNBはRNA内のセルでページングを実行し、必要ならXn RAN Pagingを送信します。	RAN Paging (XnAP, オプション)
  3	UEが自身のPOでページングメッセージを受信します。	Paging (PCCH)
  4	UEが接続再開手順を開始します (上記UEトリガー手順へ)。	RRCResumeRequest

  

• 9.2.2.5 RNA update

  UEがRNA外に出た場合、または周期タイマー満了時に実行。

  基本的なシーケンスはUEトリガーの INACTIVE -> CONNECTED と似ていますが、Resume要求の Cause が "ran-NotificationAreaUpdate" または "periodic" となります。Last Serving gNBは、コンテキストを新しいgNBに移動させるか、現在のRNA内であれば移動させずにUEをINACTIVEに戻すか、IDLEに遷移させるかを決定します。

  

• 9.2.2.6 Release with Redirectを伴うResume応答

  ネットワークがResume要求に対し、UEをINACTIVE状態に戻しつつ、別の周波数でのセル選択を促す場合の手順。

  

9.2.3 RRC_CONNECTEDにおけるモビリティ (Mobility in RRC_CONNECTED)

• 9.2.3.1 概要 (Overview)

  • **Cell Level Mobility:** 明示的なRRCシグナリング（ハンドオーバーコマンド）が必要です。
  • **Beam Level Mobility:** RRCシグナリング不要。物理レイヤ/MACレイヤ制御でビームを切り替えます。セル内またはセル間（ICBM: Inter-Cell Beam Management）があります。

• 9.2.3.2 ハンドオーバー (Handover)

  ネットワーク制御によるセル間移動手順です。

  Intra-AMF/UPFハンドオーバー (基本手順)

  ステップ	動作主体	動作概要	主要メッセージ/信号
  1	ソースgNB & UE	測定制御と報告。	RRCReconfiguration (measConfig), MeasurementReport
  2	ソースgNB	ハンドオーバー決定。	測定レポート, RRM情報
  3	ソースgNB -> ターゲットgNB	ハンドオーバー準備要求。(UEコンテキスト, QoS情報, RRM設定など)	Handover Request (XnAP)
  4	ターゲットgNB	受付制御。	リソース状況, スライス情報等
  5	ターゲットgNB -> ソースgNB	ハンドオーバー準備応答 (RRCコンテナ含む)。DAPS HO受諾可否も含む。	Handover Request Acknowledge (XnAP)
  6	ソースgNB -> UE	ハンドオーバーコマンド発行。(RRCコンテナ内のターゲットセル情報, C-RNTI, セキュリティ設定など)	RRCReconfiguration
  7	ソースgNB -> ターゲットgNB	SN Status Transfer (UL受信状況/DL送信状況)。DAPS時はEarly Status Transferも。	SN Status Transfer (Xn-U), Early Status Transfer (XnAP, DAPS時)
  8	UE -> ターゲットgNB	ターゲットセルへ同期し、ハンドオーバー完了を通知。(RACH手順経由またはRACH-less)	RRCReconfigurationComplete
  8a/b (DAPS時)	ターゲットgNB -> ソースgNB	UEアクセス成功通知、その後にソースgNBがSN Status Transfer。	Handover Success (XnAP), SN Status Transfer (Xn-U)
  9	ターゲットgNB -> AMF	DLデータパスの切り替え要求。	Path Switch Request (NGAP)
  10	5GC (AMF/UPF)	DLパスをターゲットgNBへ切り替え。UPFはEnd Markerを旧パスへ送信。	(内部処理, End Marker)
  11	AMF -> ターゲットgNB	パス切り替え要求への応答。	Path Switch Request Acknowledge (NGAP)
  12	ターゲットgNB -> ソースgNB	UEコンテキスト解放要求。	UE Context Release (XnAP)

  

  U-Plane Handlingのポイント

  • データフォワーディング: ソースからターゲットへDL/ULデータを転送可能。
  • ロスレス: AM RLCの場合、PDCP SNを維持し、Status Transferにより損失なくデータを転送。
  • UM RLCの場合: PDCP SN/HFNはリセット（DAPS除く）。データ再送は行われないが、転送されたデータはコアネットワークからのデータより優先される。

• 9.2.3.3 再確立手順 (Re-establishment procedure)

  RLF後などにUEが接続回復を試みる手順。

  ステップ	動作概要	主要メッセージ
  1	UEが適切なセルを選択し、RACH経由で再確立を要求 (UE ID含む)。	Msg3 (RRCReestablishmentRequest)
  2, 3	gNBがコンテキストをローカルで持つか、最後のgNBから取得します。	(Retrieve UE Context (XnAP) オプション)
  4, 4a	gNBが再確立を許可し、UEに応答します。	Msg4 (RRCReestablishment)
  5, 5a	UEが完了を応答。必要ならgNBはSRB2/DRBを再設定。	RRCReestablishmentComplete, (RRCReconfiguration / Complete オプション)
  6-10	データフォワーディング、パススイッチ、旧コンテキスト解放はハンドオーバーと同様。

  

• 9.2.3.4 Conditional Handover (CHO)

  UEが自律的にハンドオーバーを実行する手順。

  フェーズ	動作概要	トリガー/基準
  準備	ソースgNBがターゲット候補gNB(s)にCHOを要求し、設定を取得。ソースgNBがUEに候補セル設定と実行条件を通知。	ソースgNBの判断
  実行条件評価	UEが設定された実行条件（測定イベントA3/A5など）を継続的に評価。	UE測定結果と設定された条件
  実行	UEがいずれかの候補セルの条件を満たすと判断した場合、そのセルへのハンドオーバー手順を開始（ターゲットへの同期、RRCReconfigurationComplete送信）。	実行条件の充足
  完了/キャンセル	ターゲットgNBはHO成功をソースgNBに通知。ソースgNBは他の候補gNB(s)にCHOキャンセルを通知。	HO成功/通常HO/LTM発生

  

• 9.2.3.5 L1/L2 Triggered Mobility (LTM)

  低遅延モビリティのためのセルスイッチ手順。

  ステップ	動作概要	トリガー/主要メッセージ
  準備	gNBがL1/L3測定レポートを受信しLTMを準備。gNBがUEに候補セルの設定を通知。	MeasurementReport, RRCReconfiguration
  早期同期(オプション)	UEは候補セルとDL/UL同期を行う（TCI State Activation, PDCCH orderによるRAなど）。	ネットワーク指示/設定
  セルスイッチ実行	gNBがL1/L3測定に基づきスイッチを決定し、MAC CEでターゲット設定IDとビーム情報を指示。	L1/L3測定, Cell Switch Command (MAC CE)
  ターゲットアクセス	UEは指示された設定を適用し、ターゲットセルにアクセス（RACHまたはRACH-less）。	MAC CE受信
  完了	UEがRRCReconfigurationCompleteを送信（RA手順成功後または初期ULデータ受信後）。	RRCReconfigurationComplete

  

• 9.2.3.6 RACH-less handover

  ハンドオーバー時にターゲットセルでのRACH手順を省略する最適化。

  • **条件:** Intra-gNBハンドオーバー。
  • **設定:** HOコマンドにターゲットセルのビーム情報と、Configured UL Grantまたは動的ULグラントが含まれる。
  • **動作:** UEは指示されたTA値（通常はソースと同じかゼロ）を使用し、指示されたビームとULグラントでRRCReconfigurationCompleteを送信する。
  • **完了:** ターゲットgNBでのULデータ（RRCReconfigurationComplete）受信成功で完了。

• 9.2.4 測定 (Measurements)

  RRC_CONNECTED状態において、UEはネットワークからの指示に基づき、モビリティ制御やスケジューリングのための測定を行います。

  • 測定対象: サービングセルおよび隣接セル（NR Intra-frequency, NR Inter-frequency, Inter-RAT E-UTRA, UTRAなど）。
  • 測定量: RSRP, RSRQ, SINR など。
  • ビームレベル測定:
    • UEはセル内の複数のビーム（SSBまたはCSI-RSベース）を測定します。
    • 測定結果は平均化され、セル品質が導出されます（サービング/非サービングセル共通）。
    • 設定により、測定レポートにはX個の最良ビームの測定結果を含めることができます。
  • 測定モデル:
    • L1 Filtering: 物理レイヤ内部での測定値フィルタリング（実装依存）。
    • Beam Consolidation/Selection: ビーム測定結果からセル品質を導出。
    • L3 Filtering: セル品質に対するレイヤ3フィルタリング（RRC設定）。
    • Evaluation of reporting criteria: 報告基準（イベントA1-A6など）を満たすか評価。
    • L3 Beam filtering: ビーム測定値に対するL3フィルタリング（報告用）。
    • Beam Selection for beam reporting: 報告するビームを選択。

    

  • 測定ギャップ: UEが測定のために送受信を一時停止する期間。UE能力や測定対象周波数に応じて必要性が判断され、ネットワークが設定します（Non-gap-assisted測定も可能）。
  • アイドル/非アクティブ測定結果の利用: UEがRRC_IDLE/INACTIVE中に測定を行い、その結果をRRC_CONNECTED移行後にネットワークへ報告することも可能です。

• 9.2.5 ページング (Paging)

  RRC_CONNECTED状態のUEは、主に以下の目的でページングチャネルを監視します。

  • システム情報変更通知: SIが変更される場合、P-RNTIでアドレッシングされたShort Messageで通知されます。
  • 緊急警報通知 (PWS): ETWS/CMASの通知もP-RNTIでアドレッシングされたShort Messageで通知されます。
  • 監視タイミング: UEは、システム情報で通知されるPO (Paging Occasion) のいずれかでページングチャネルを監視します。(BWP適応時はアクティブBWPのCommon Search Spaceで監視)。
  • 共有スペクトラム: 追加のPDCCH監視機会が設定されることがあります。
  • ページング原因 (Paging Cause): ページングメッセージに含まれ、UEが原因に応じて動作を判断するのに役立ちます (TS 23.501 [3])。
  • ページング最適化: UEの移動履歴や状態に基づき、ページングエリアや試行回数を最適化することが可能です（AMFやgNBによる）。ページングサブグループ化により、UEは自身が属するサブグループがページングされる場合のみPDCCHを監視することで省電力化を図れます。

• 9.2.6 ランダムアクセス手順 (Random Access Procedure)

  RRC_CONNECTED状態でも、様々なトリガーでRACH手順が開始されます。

  • トリガーイベント:
    • UL同期外れ時のDL/ULデータ到着（TAタイマー満了時）
    • ULデータ到着時にPUCCHリソースがない場合
    • ハンドオーバー時（RACH-lessでない場合）
    • SR (Scheduling Request) 失敗
    • 同期再設定を伴うRRCからの明示的な要求
    • sTAG (Secondary TAG) のTA確立
    • Other SI要求 (7.3節)
    • ビーム障害回復 (BFR)
    • 共有スペクトラムでの一貫したUL LBT失敗 (SpCell)
    • 測位目的 (例: TAが必要な場合)
    • LTM セルスイッチ時（RACH-lessでない場合）
  • 手順タイプ:
    • **4ステップRA:** Msg1(PRACH) -> Msg2(RAR) -> Msg3(PUSCH) -> Msg4(Contention Resolution)
    • **2ステップRA:** MSGA(PRACH+PUSCH) -> MSGB(RAR+Contention Resolution/Fallback)

    ネットワーク設定やUEの測定結果に基づき、UEがタイプを選択します。

  • リソース選択: UEはSSBとPRACHリソースの関連付け情報に基づき、使用するPRACHリソースを選択します。特定機能（スライシング、RedCap、SDTなど）専用のRACHリソースが設定されることもあります。
  • CA時: 2ステップRAはSpCellでのみ実行。4ステップRAのMsg1-3はSpCellで実行、Msg4はSpCellでクロスキャリアスケジュール可能。SCellでのCFRAはsTAG確立のためにgNBから指示されます。
  • SUL時: ULキャリア(NUL/SUL)選択は、ネットワーク指示またはUE測定に基づきます。

  

• 9.2.7 無線リンク障害 (RLF)

  RRC_CONNECTED状態のUEが無線リンクの品質問題を検出・宣言するプロセスです。

  • RLM (Radio Link Monitoring): UEはアクティブBWP上の参照信号（SSBまたはCSI-RS）に基づき無線リンク品質を監視します。
  • RLF宣言トリガー:
    • 物理レイヤからの無線問題通知（例: out-of-sync）後、回復せずにタイマー(T310)満了。
    • 特定測定イベント報告をトリガーするタイマー(T312)満了。
    • RACH手順失敗（最大プリアンブル送信回数到達）。
    • RLC最大再送回数到達。
    • 共有スペクトラムでの一貫したUL LBT失敗。
    • IAB-MTが親ノードからBH RLF表示を受信。
  • RLF宣言後の動作:
    • UEはRRC_CONNECTED状態を維持します。
    • 適切なセルを選択し、RRC再確立を試みます。
    • 一定時間内に適切なセルが見つからない場合、RRC_IDLEへ遷移します。
    • DAPS HO中のソースRLF、CHO実行中のソースRLFでは特別な処理が行われます。

• 9.2.8 ビーム障害検出と回復 (BFD / BFR)

  主にFR2で使用され、特定のビームでの通信が失敗した場合に回復を試みる手順です。

  • BFD (Beam Failure Detection): UEは設定された参照信号（SSBまたはCSI-RS）に基づきビーム品質を監視。物理レイヤからのビーム障害インスタンス通知が設定回数に達するとBFDを宣言。Multi-TRPではTRP/BFD-RSセットごとに検出。
  • BFR (Beam Failure Recovery): BFD宣言後、UEは新しい候補ビームを選択し、回復を試みます。
    • SpCellでのBFD: RACH手順を開始。候補ビームを示すBFR MAC CEを送信（CBRA時）。
    • SCellでのBFD: BFR MAC CE送信を開始。
    • TRP/BFD-RSセットでのBFD: BFR MAC CE送信を開始。
  • 回復完了: SpCellではRACH手順完了、SCell/セットではBFR MAC CEに対するULグラント受信で完了と見なされます。

• 9.2.9 TA (Timing Advance)

  UL送信タイミングをDL受信タイミングに合わせるための調整値です。

  • TAG (Timing Advance Group): 同じTA値が適用され、同じタイミング参照セルを使用するサービングセルのグループ。各TAGは少なくとも1つのUL設定セルを含む。
  • Primary TAG (pTAG): SpCellを含むTAG。
  • Secondary TAG (sTAG): pTAG以外のTAG。
  • タイミング参照セル: 各TAG内で、UEはアクティブなSCellのいずれかをDLタイミングの参照として使用します（pTAGでは通常SpCell）。
  • TAコマンド: gNBがMAC CEで通知。
  • TAタイマー: TAGごとにタイマーがあり、動作中は同期状態、満了すると非同期状態と見なされます。

• 9.2.10 RRC_IDLE/INACTIVE向け拡張DRX (Extended DRX)

  IoTデバイスなどの省電力要求に応えるため、通常のDRXよりもはるかに長いサイクル（最大約2.9時間）を可能にする機能です。

  • 設定: RRC_IDLE用はNAS、RRC_INACTIVE用はNG-RANが設定。
  • Hyper-SFN (H-SFN): 通常のSFN (0-1023) を拡張するカウンター。MIBで報知されます。
  • ページングタイミング: PH (Paging Hyperframe) とPTW (Paging Time Window) がH-SFNに基づいて決定され、UEはこの期間中にページングを監視します（eDRXサイクルが10.24秒を超える場合）。
  • SI有効性確認: RRC_IDLE eDRXサイクルがSI変更周期より長い場合、UEは接続再開/確立前に保存されたSIが有効か確認する必要があります。

9.3 Inter-RAT (RAT間モビリティ)

NRと他のRAT (主にE-UTRA) 間のモビリティについて説明します。

• 9.3.1 NR-E-UTRAモビリティ: Intra 5GC (NRとLTE間、コアネットワークは5GCのまま)
  • セル再選択、ハンドオーバー、測定手順がサポートされます。
• 9.3.2 NR-E-UTRAモビリティ: 5GC から EPCへ
  • セル再選択、ハンドオーバー、リダイレクションがサポートされます。N26インターフェースの可用性が影響します。
• 9.3.3 NR-E-UTRAモビリティ: EPC から 5GCへ
  • ハンドオーバー、リダイレクションがサポートされます。
• 9.3.4 NR-UTRAモビリティ
  • SRVCCを伴うハンドオーバー (IMS Voice用) と測定がサポートされます。

Inter-RATハンドオーバーでは、データ転送や測定手順はIntra-NRハンドオーバーと同様の原則に従いますが、RAT間の差異を考慮した手順となります。

9.4 ローミングとアクセス制限 (Roaming and Access Restrictions)

AMFから提供されるローミング情報やアクセス制限（禁止RAT、禁止エリア、CAG制限など）に基づき、NG-RANは後続のモビリティアクションを制御します。この情報はXnハンドオーバー時にNG-RANノード間で伝搬されます。