RRC Resume / Small Data Transmission — RRC Inactive からの軽量復帰¶

学習目標¶

• RRC の3状態（RRC_IDLE / RRC_INACTIVE / RRC_CONNECTED）モデルを説明できる。
• RRC_INACTIVE のとき、コアから見ると UE は CM-CONNECTED のままである関係を正確に説明できる。
• RRC Resume 手続き（I-RNTI 提示 → UEコンテキスト復元 → 必要時のみ Path Switch）の流れを説明できる。
• Small Data Transmission (SDT, Rel-17) の位置づけと CG-SDT / RA-SDT の2方式を概念として説明できる。
• 姉妹ページ Service Request が「範囲外」とした無線主体の軽量復帰との差分を説明できる。
• EPC（4G/LTE）に RRC_INACTIVE 状態が無い点、および LTE の Suspend/Resume・EDT との類似（要確認）を比較できる。

前提知識¶

• Service Request — CM-IDLE からのフルな接続再開。本章の直接の姉妹。
• Paging — コア発 Paging と RAN Paging の違いを理解する土台。
• PDU Session — U-Plane 経路（N3）の前提。
• Registration — CM 状態・登録の前提。
• N2 / N3 — コアと (R)AN のインタフェース。
• AMF — UEコンテキスト・CM状態を管理するコア NF。

この章で学べること¶

範囲内：RRC 3状態モデル、RRC_INACTIVE とコアの CM-CONNECTED の関係、RRC Resume 手続きの概念フロー、SDT の位置づけ（CG-SDT / RA-SDT の2方式・概念のみ）、Service Request 章との差分、EPC 比較。コア（5GC）から見た関与・影響に軸足を置く。

範囲外：RRC メッセージのビット詳細、RAN 内部の状態遷移判定アルゴリズム、SDT の無線物理層・スケジューリング詳細。これらは無線(RAN)主体であり、本サイトは5GCコア教科書のため概念どまり＋要確認とする。

Why — なぜ RRC Inactive / RRC Resume が必要なのか¶

スマートフォンや IoT 端末は、こまめに少量の通信を行い、あとは休む、という挙動を繰り返す。ここで毎回 CM-IDLE ↔ CM-CONNECTED を往復してフルな Service Request（Service Request 参照）で接続を張り直すと、NAS/NGAP の再確立・AS セキュリティ再確立などシグナリングが重く、端末の消費電力も増える。

そこで5Gは RRC_INACTIVE という中間状態を導入した。無線側だけを軽く休止させ、コアから見た接続（CM-CONNECTED / N2 / UEコンテキスト）は維持したままにする。復帰時は RRC Resume で軽量に RRC_CONNECTED へ戻れる。さらに Rel-17 の Small Data Transmission (SDT) は、少量データを送るだけならフルな接続確立すら省く。

例え話: RRC_IDLE は「ホテルをチェックアウトして荷物を全部持ち帰った」状態。再び泊まるには受付でフル手続き（Service Request）が要る。RRC_INACTIVE は「チェックアウトせず部屋のカードキーだけ預けて外出した」状態。戻れば I-RNTI（＝カードキー）を見せるだけで素早く部屋に戻れる（RRC Resume）。SDT は「フロントに寄らず荷物だけロビーで受け渡す」ような軽さのイメージ。

Overview — 概要¶

flowchart LR
  A["UE (RRC_INACTIVE / CM-CONNECTED)"] --> B{"送りたいデータ量は?"}
  B -->|少量| C["SDT: CG-SDT / RA-SDT
(RRC_INACTIVE のまま送信・要確認)"]
  B -->|通常| D["RRC Resume
RRC_INACTIVE → RRC_CONNECTED"]
  D --> E["必要時のみ Path Switch (N2/N3 更新)"]
  C -.->|不成立時| D

Basic Concept — 初心者向け説明¶

1. RRC 3状態モデル¶

5G NR の RRC には3つの状態がある。

• RRC_IDLE：無線接続なし。復帰には RRC Setup（フル）が必要。コアでは概ね CM-IDLE に対応。
• RRC_INACTIVE：無線は休止だが gNB が UE コンテキストを保持。コアでは CM-CONNECTED のまま。
• RRC_CONNECTED：無線接続あり、通常通信中。コアでは CM-CONNECTED。

2. RRC_INACTIVE とコアの CM-CONNECTED¶

ここが本章の最重要ポイント。RRC_INACTIVE のとき、コア（AMF）から見ると UE は CM-CONNECTED のままであり、N2/NGAP 接続と UE コンテキストは維持される。無線側だけが軽い休止に入る。

• gNB が UE コンテキストを保持し、UE は RAN Notification Area (RNA) 内をコアの Paging 無しに移動できる。
• RNA を跨ぐ移動では RNAU (RAN Notification Area Update) を行う。
• 着信は、コア発 Paging ではなく RAN Paging（gNB 主導）で行われる（詳細は無線主体・要確認）。

3. RRC Resume と Small Data Transmission¶

• RRC Resume：UE が I-RNTI を提示し、gNB が UE コンテキストを復元（自局保持、または旧 gNB から Xn 経由で取得）して RRC_CONNECTED に戻す。
• SDT (Small Data Transmission, Rel-17)：少量データなら RRC_CONNECTED へ完全遷移せず軽量に送る拡張。CG-SDT（Configured Grant ベース）と RA-SDT（Random Access ベース）の2方式がある（無線主体・詳細は要確認）。

Architecture¶

flowchart TB
  UE["UE (RRC_INACTIVE)"] -->|"Uu: RRC (無線)"| GNBc["gNB (current)"]
  GNBc -.->|"Xn: Retrieve UE Context (必要時)"| GNBl["gNB (last serving)"]
  GNBc -->|"N2: NGAP (必要時のみ Path Switch)"| AMF["AMF"]
  GNBc -->|"N3: GTP-U (経路更新は必要時)"| UPF["UPF"]
  AMF -->|"制御"| UPF

  classDef core fill:#d5f5e3,stroke:#1e8449,color:#145a32;
  class AMF,UPF core;

ポイント：コア関与は最小。N2/N3 の更新は必要時のみ（旧 gNB と別の gNB で復帰し U-Plane 経路を切り替える場合など）。UE コンテキストが current gNB に無ければ Xn: Retrieve UE Context で last serving gNB から取得する（RAN 配置依存・要確認）。

Network Function（登場NF）¶

Interface / Protocol¶

Procedure — Call Flow¶

sequenceDiagram
  participant UE as UE
  participant GC as gNB (current)
  participant GL as gNB (last serving)
  participant AMF as AMF
  participant UPF as UPF

  Note over UE,GC: UE は RRC_INACTIVE / コアは CM-CONNECTED
  UE->>GC: RRC Resume Request (I-RNTI 提示)
  Note right of GC: TS 38.331 (要確認)
  alt UEコンテキストを current gNB が保持
    GC->>GC: ローカルでコンテキスト復元
  else 別 gNB へ復帰
    GC->>GL: Xn: Retrieve UE Context Request
    Note right of GL: TS 38.423 XnAP (要確認)
    GL-->>GC: Retrieve UE Context Response
  end
  GC->>UE: RRC Resume
  UE->>GC: RRC Resume Complete
  opt 必要時のみ U-Plane 経路更新
    GC->>AMF: NGAP Path Switch Request
    Note right of AMF: TS 38.413 (要確認)
    AMF->>UPF: N3 経路更新（N4 経由・必要時）
    AMF-->>GC: NGAP Path Switch Request Ack
  end
  Note over UE,GC: UE は RRC_CONNECTED へ

ステップ解説

1. RRC Resume Request：UE が RRC_INACTIVE から復帰を要求し、I-RNTI を提示して自身のコンテキストを特定させる。
2. UEコンテキスト復元：current gNB が保持していればローカルで復元。無ければ Xn: Retrieve UE Context で last serving gNB から取得する。
3. RRC Resume：gNB が復帰を受理し、AS の再開に必要な情報を返す（無線主体・詳細要確認）。
4. RRC Resume Complete：UE が復帰完了を通知。ここで RRC_CONNECTED。
5. Path Switch（必要時のみ）：別 gNB で復帰し U-Plane 経路が変わる場合、NGAP Path Switch で AMF/UPF の N3 経路を更新する。

SDT（概念のみ・小フロー）

sequenceDiagram
  participant UE as UE
  participant GC as gNB
  Note over UE,GC: UE は RRC_INACTIVE のまま (要確認)
  alt CG-SDT
    UE->>GC: Configured Grant で少量データ送信
  else RA-SDT
    UE->>GC: Random Access 手順に相乗せで送信
  end
  GC-->>UE: 応答/追加送受（方式依存・要確認）

CG-SDT（事前に割り当てた Configured Grant を使う）と RA-SDT（Random Access に相乗せする）の2方式がある。いずれも無線主体で詳細は要確認。コア（5GC）への影響範囲も要確認。

Signal Flow¶

State Machine¶

stateDiagram-v2
  [*] --> RRC_IDLE
  RRC_IDLE --> RRC_CONNECTED: RRC Setup (フル)
  RRC_CONNECTED --> RRC_INACTIVE: gNB が suspend
  RRC_INACTIVE --> RRC_CONNECTED: RRC Resume
  RRC_INACTIVE --> RRC_IDLE: 解放 / タイマ満了
  RRC_CONNECTED --> RRC_IDLE: RRC Release

各状態のコア CM 状態対応：

• RRC_IDLE … コアは概ね CM-IDLE。復帰はフルな Service Request。
• RRC_INACTIVE … コアは CM-CONNECTED（N2/UEコンテキスト維持）。ここが5Gの新状態。
• RRC_CONNECTED … コアは CM-CONNECTED、通常通信中。

Packet Analysis (Wireshark)¶

主要Display Filter¶

Decode見どころ¶

• NGAP に Path Switch 系メッセージが現れるかで、コア関与（N2/N3 更新）の有無を確認できる。
• XnAP の Retrieve UE Context 系で gNB 間コンテキスト移送を確認（要確認）。

メッセージのネスト構造¶

• N2：SCTP → NGAP。N3：UDP → GTP-U → 内側 IP。Xn：SCTP → XnAP（要確認）。

無線区間（RRC/Uu）は通常キャプチャ困難＝実装依存。RRC Resume Request 等の RRC メッセージは一般的なコア側キャプチャには現れない。

Configuration¶

構造レベルのみ示す。RRC_INACTIVE への遷移判定、RNA の設定、inactivity タイマ、SDT 関連タイマは無線側/実装依存であり、コア側の設定は限定的（RRC Inactive assistance information 相当・要確認）。

Trouble Shooting¶

EPCとの比較¶

Release差分¶

3GPP Specification¶

FAQ¶

Summary¶

• RRC には RRC_IDLE / RRC_INACTIVE / RRC_CONNECTED の3状態があり、RRC_INACTIVE は5Gの新状態。
• RRC_INACTIVE のとき、コアから見ると UE は CM-CONNECTED のままで、N2/UEコンテキストは維持される。
• RRC Resume は I-RNTI 提示 → UEコンテキスト復元（自局 or Xn 取得）→ 必要時のみ Path Switch、という軽量復帰。
• SDT (Rel-17) は少量データを接続フル確立せず送る省シグナリング拡張（CG-SDT / RA-SDT・詳細要確認）。
• RRC / RRC Resume / SDT は無線(RAN)主体であり、コア関与は最小。具体値は要確認。

根拠Spec（章番号は要確認）：TS 38.331 / TS 38.300 / TS 23.501 §5.3 系 / TS 23.502 / TS 38.423 / TS 38.413。

Practice — 理解度チェック・演習¶

理解度チェック¶

演習¶

次の RRC Resume 主要ステップをシャッフルした。正しい順序に並べ替えよ。

A. RRC Resume Complete
B. RRC Resume Request (I-RNTI 提示)
C. 必要時のみ NGAP Path Switch で N3 経路更新
D. UEコンテキスト復元（自局 or Xn 取得）
E. RRC Resume

Next Step¶

• Service Request — 直接の姉妹（CM-IDLE からのフル復帰）。
• Paging — コア Paging と RAN Paging の対比。
• PDU Session — U-Plane 経路の前提。
• 関連NF：AMF / SMF / UPF
• 関連IF：N2 / N3
• 辞典：Message辞典 / Timer辞典 / Cause辞典 / Protocol辞典 / NF辞典 / Interface辞典