JP3517214B2 - 符号分割多重接続方式の移動通信システムでの基地局と移動局間の状態同期化方法 - Google Patents
符号分割多重接続方式の移動通信システムでの基地局と移動局間の状態同期化方法Info
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Description
に関し、特に、符号分割多重接続(Code DivisionMultip
le Access:CDMA)方式の移動通信システムの媒体ア
クセス制御(Medium Access Control:以下、MACと略
す)副階層(sublayer)上でパケットデータサービスを行
う時、シグナリングオーバーヘッド(signaling overhea
d)を最小限に抑えながら基地局と移動局間の同期化が図
られる方法に関する。
交換サービス(circuit switch service)とパケットデー
タサービス(packet data service)とに分けられ、パケ
ットデータサービスは回線交換方式に比べてシグナリン
グメッセージが頻繁に発生する。パケットデータはバー
スト特性(burst property)、即ちデータの発生が不連続
的になされる特性を有する。従って、移動通信システム
の無線資源容量、基地局の能力、又は移動局の電力消費
の限界などを考慮して全ての使用者にサービス時間の間
継続して専用トラヒックチャネルと専用制御チャネルを
割り当てず、トラヒックが発生すると専用のチャネルを
割り当て、パケットデータ伝送が終わって一定時間が経
過すると専用チャネルを解除して他の使用者が資源を使
用できるようにする。このようにパケットデータサービ
スを提供するシステムで、移動局と基地局はデータ発生
有無に従って状態変化を経験することになり、基地局と
移動局間のシグナリングメッセージも頻繁に発生する。
従って、基地局と移動局間の同期を維持するのが非常に
重要である。
に回線交換サービスを通じて基地局と移動局間の同期を
合わせてきた。このシステムで大部分のシグナリングメ
ッセージは呼設定(call setup)、ハンドオフ、呼解除(c
all termination)を処理するためのものであって、階層
3(layer three)で発生する。シグナリングメッセージ
が基地局から移動局に伝送される場合は順方向に命令が
伝送され、これを受信した移動局は基地局に応答を送
る。基地局は再び移動局に確認メッセージ(confirm mes
sage)を送って前記命令が正常に処理されていることを
知らせる。逆に、移動局から基地局に前記シグナリング
メッセージが伝送される場合は逆方向に要求(request)
が伝送され、これを受信した基地局が移動局に応答を送
信する。
メッセージの逆方向及び順方向伝送は、通信システムの
シグナリングオーバーヘッドによって限定される。
局に知らせる場合の従来のシグナリングメッセージ伝達
過程を示す図であり、図1Bは、移動局がイベントの発
生を基地局に知らせる場合の従来のシグナリングメッセ
ージ伝達過程を示す図である。このようなシグナリング
メッセージ伝達過程は、主に呼設定、ハンドオフ、呼解
除時に発生する階層3シグナリングメッセージを処理す
る上で用いられる。しかし、このように一々にシグナリ
ングメッセージを取交わす方法は、多くの無線資源を使
用すべきであり、基地局と移動局間の同期化に長時間が
かかるために、システムの性能と効率が低下するという
問題がある。
は、状態変化が頻繁に発生するパケットデータサービス
を提供する移動通信システムのMAC副階層上で基地局
と移動局間に状態同期を維持することにおいて、シグナ
リングオーバーヘッドを最小化できる方法を提供するこ
とにある。
め設定されたシステム状態に基づいて可変的に移動局と
基地局間の同期化を行うことによって、無線資源の余分
の消耗を減らし、且つ同期化時間を縮める方法を提供す
ることにある。
めに、本発明は、CDMA移動通信システムでの基地局
と移動局間のパケットデータ伝送のための状態同期化方
法を提供する。本発明の一方法は、アクティブ状態で監
視周期になると、基地局が移動局に状態確認メッセージ
を送出する第1過程と、前記基地局が前記移動局から応
答メッセージを受信する第2過程と、前記基地局が前記
受信された応答メッセージを分析して前記移動局の状態
を判断し、該当するチャネルを解除した後、前記移動局
と同一な状態に遷移する第3過程と、からなることを特
徴とする。
ティブ状態にあれば、前記基地局は、アクティブ状態を
そのまま維持し、制御維持状態にあれば、専用トラヒッ
クチャネルを解除して制御維持状態に遷移し、一時停止
状態にあれば、専用トラヒックチャネルを解除して制御
維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して一
時停止状態に遷移し、前記三つの状態中いずれか一つの
状態でもないと、専用トラヒックチャネルを解除して制
御維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して
一時停止状態に遷移した後、共通制御チャネルを解除
し、ドーマント状態に遷移する。
発明の他の方法は、アクティブ状態で監視周期になる
と、移動局が基地局に状態確認メッセージを送出する第
1過程と、前記移動局が前記基地局から応答メッセージ
を受信する第2過程と、前記移動局が前記受信された応
答メッセージを分析して前記基地局の状態を判断し、該
当するチャネルを解除した後、前記基地局と同一な状態
に遷移する第3過程と、からなることを特徴とする。
ティブ状態にあれば、前記移動局は、アクティブ状態を
そのまま維持し、制御維持状態にあれば、専用トラヒッ
クチャネルを解除して制御維持状態に遷移し、一時停止
状態にあれば、専用トラヒックチャネルを解除して制御
維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して一
時停止状態に遷移し、前記三つの状態中いずれか一つの
状態でもないと、専用トラヒックチャネルを解除して制
御維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して
一時停止状態に遷移した後、共通制御チャネルを解除
し、ドーマント状態に遷移する。
図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面中、同一
な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番
号を共通使用するものとする。
項が示しているが、これに限られることなく本発明を実
施できることは、当技術分野で通常の知識を有する者に
は自明である。また、関連する周知技術については適宜
説明を省略するものとする。
のために公知のシグナリングメッセージ伝送の以外に、
状態タイマー又は監視タイマーを用いる。また、これら
タイマーは移動局と基地局の両方ともに提供しても良
く、移動局及び基地局の中でいずれか一方にのみ提供し
ても良い。前記基地局と移動局間の同期化方法は、サー
ビスが提供されている環境(例えば、屋内のような安定
した無線環境、低速又は高速移動時の移動局環境)によ
って変わる。また、シグナリングメッセージを使用する
ことにおいても、サービス環境によって命令メッセージ
だけを使用するか、又は命令メッセージと応答メッセー
ジとを両方とも使用することによって、シグナリングオ
ーバーヘッドを低減できる。
する時期を判断し、監視タイマーは状態不一致が発生し
たか否かを監視する。従って、これら二つのタイマーを
使用すると、シグナリングメッセージを使用せずにも状
態遷移が可能になり、状態不一致の発生も容易に確認で
きる。
方法は3類型に大別される。即ち、基地局と移動局の両
方とも状態タイマーと監視タイマーを有する分散型(dis
tributed type)、基地局は状態タイマーと監視タイマー
を有し、移動局は監視タイマーだけを有する基地局主導
型(Base Station Mastered Type)、逆に基地局は監視タ
イマーだけを有し、移動局が状態タイマーと監視タイマ
ーを有する移動局主導型(Mobile Station Mastered Typ
e)がある。
用しないために、シグナリングオーバーヘッドが全くな
いが、基地局又は移動局のいずれか一方だけでも誤動作
が生ずると状態不一致が起こる恐れがある。基地局主導
型や移動局主導型は、状態タイマーが終了されて状態遷
移が発生すると、該当移動局や基地局にシグナリングメ
ッセージを伝達すべきなので、前記分散型に比べて多く
の無線資源が使用され、シグナリングオーバーヘッドも
生じ、状態同期にも長時間がかかる。
必ず応答メッセージを送信すべき従来のシステムとは違
って、命令メッセージに応答要求フィールド(response
request field)を備えることによって、シグナリングオ
ーバーヘッドを減らすことができる。即ち、FER(Fra
me Error Rate)が臨界値を超える場合、この応答要求フ
ィールドをセットして応答メッセージを要求すると、命
令メッセージを受信した側から応答メッセージを伝送
し、他の無線環境が安定している場合は命令メッセージ
だけを伝達する。移動局が高速移動中であるか、又は無
線干渉(radio interference)が激しい場所を通る場合は
FERが高くなるために、信頼性の高い状態同期化のた
めにシグナリングメッセージとタイマーを全て使用する
のが望ましい。安定的な無線環境でのパケットデータサ
ービスは、ハンドオフなどによる状態不一致が発生する
確率が低いために、タイマーを用いて基地局と移動局間
に同期を維持させられる。即ち、監視タイマーが終了さ
れると、状態不一致が生じたと判断し、シグナリングメ
ッセージを用いて状態同期を合わせることかできる。こ
の時にもFERが臨界値より高いと、命令メッセージの
応答要求フィールドに応答メッセージ伝送要求を表示し
て伝送する。
イマー再初期化過程が順方向付加チャネルに適用された
場合を示し、図2Bは本発明の実施形態による状態タイ
マー再初期化過程が逆方向付加チャネルに適用された場
合を示すものであって、制御維持状態(control hold st
ate)からアクティブ状態(active state)に遷移する時、
アクティブ状態の状態タイマーTactiveがパケットデー
タ伝送によって再初期化する過程を示している。この
時、基地局と移動局のいずれも状態タイマーを有してお
り、実線で示した矢印は基地局の無線フレーム伝送時点
を表し、点線で示した矢印は移動局の無線フレーム伝送
時点を表す。移動局は基地局から受信した情報に基づい
て同期を合わせるために、若干の遅延が発生する。言い
換えれば、移動局の無線フレーム伝送時点が基地局の無
線フレーム伝送時点に比べて時間的に後になり、従っ
て、移動局に該当する矢印が基地局に該当する矢印と一
直線に並んでいない。
レーム伝送時点でトラヒックを伝送すると、所定の伝送
遅延(propagation delay)時間後に移動局が受信する。
基地局は移動局へのデータ伝送が終わると、アクティブ
状態タイマーTactiveを再初期化し、移動局はデータ受
信が終わると、アクティブ状態タイマーTactiveを再初
期化する。前記図2Bを参照すれば、移動局が無線フレ
ーム伝送時点でトラヒックを伝送すると、所定の時間遅
延後に基地局が受信する。前記移動局は基地局へのデー
タ伝送が終わると、アクティブ状態タイマーTactiveを
再初期化し、前記基地局もデータ受信が終わると、アク
ティブ状態タイマーTactiveを再初期化する。
ブ状態から制御維持状態への遷移過程を示す図である。
アクティブ状態タイマーTactiveが終了された時にアク
ティブ状態から制御維持状態へ遷移されることと同様
に、制御維持状態から一時停止状態(suspended state)
への遷移も、制御維持状態タイマーTholdが終了された
時に起こる。アクティブ状態で一定時間パケットが伝送
されずにアクティブ状態タイマーTactiveが終了される
と、専用トラヒックチャネル(Dedicated TrafficChanne
l:DTCH)が解除されてアクティブ状態が制御維持状
態に遷移され、前記制御維持状態タイマーTholdが動作
し始める。ここで、前記制御維持状態タイマーTholdは
一時停止状態への遷移時点をチェックするための状態タ
イマーである。図3を除いた他の図面で使用された‘状
態タイマー’は前記アクティブ状態タイマーTactiveを
意味する。
イマーと監視タイマーを有する基地局が移動局とのパケ
ットデータ伝送のために状態同期化を実施する方法を示
す流れ図である。
タイマーTwatchを動作させる。この監視タイマーT
watchは、終了される時まで基地局と移動局間に状態不
一致が起こったか否かを監視するためのものである。仮
に、状態不一致が生ずると、基地局は移動局との状態不
一致を復旧する。また、状態不一致が発生しないと、前
記基地局は上位階層からのリンクアクセス制御サービス
データユニット(Link Access Control Service Data Un
it:LAC SDU)を媒体アクセス制御プロトコルデー
タユニット(Medium Access Control Protocol Data Uni
t:MAC PDU)に変換して下位階層に伝送し、下位
階層からのMAC PDUをLAC SDUに変換して上
位階層に伝送する。この過程を図4を参照して詳細に説
明する。
監視タイマーTactive、Twatchを駆動させた後、デー
タ交換の可能な副状態(以下、Exchange_Data状態と称
する)に遷移する(A1〜A3段階)。前記上位又は下位
階層からLAC SDU又はMAC PDUが到着すると
(A4又はA10段階)、基地局は状態タイマーTactive
の駆動を停止させた後、前記受信したLAC SDUを
MAC PDUに変換するか、MAC PDUをLAC
SDUに変換する(A5,A6,A11,A12段階)。
そして、前記基地局は前記変換したデータを下位又は上
位階層に伝送した後、前記状態タイマーTactiveを再び
駆動させ、前記Exchange_Data状態に戻る(A7〜A
9、A13〜A15段階)。
ーTactiveが終了されると、前記基地局が専用トラヒッ
クチャネルを解除し、監視タイマーTwatchを終了した
後、制御維持状態に遷移する(A16〜A19段階)。
号が受信されると、基地局は移動局に状態確認メッセー
ジ(state check message)を送出する(A20及びA21
段階)。前記状態確認メッセージを受信した移動局は、
自分の現状態を基地局に知らせるための応答メッセージ
を送出するようになる。前記応答メッセージを受信した
結果、移動局がアクティブ状態をそのまま維持している
と判断すると、基地局はExchange_Data状態に戻る(A
22、A27段階)。前記移動局がアクティブ状態でな
いと、前記基地局は移動局が制御維持状態であるかチェ
ックする(A22,A23段階)。仮に、制御維持状態で
あれば基地局は専用トラヒックチャネルDTCHを解除
し、監視タイマーTwatchを終了させた後、制御維持状
態に遷移する(A23〜A26段階)。
局は前記移動局が一時停止状態か否かチェックする(A
23,A28段階)。仮に、前記移動局が一時停止状態
であれば、専用トラヒックチャネルDTCHを解除し、
監視タイマーTwatchを終了させた後、制御維持状態に
遷移する(A28〜A31段階)。その後、前記基地局は
専用制御チャネル(例えば、専用MACチャネルDMC
H)を解除して一時停止状態に遷移する(A32,A33
段階)。
局は専用トラヒックチャネルDTCHを解除し、監視タ
イマーTwatchを終了させた後、制御維持状態に遷移す
る(A34〜A36段階)。その後、基地局は専用MAC
チャネルDMCHを解除して一時停止状態に遷移した
後、CMCH(common MAC channel)を解除し、ドーマン
ト状態に遷移する(A37〜A40段階)。
を用いて周期的に状態不一致をチェックして迅速に該当
チャネルの解除を行うために、無線資源を有効に活用で
きる。
移命令に対する応答要求フィールドを有する基地局が移
動局とのパケットデータ伝送のために状態同期化を実施
する方法を示す流れ図である。
タイマーTactiveを有し、前記状態遷移命令は前記状態
タイマーTactiveが終了された時に発生する。
ーTactiveを動作させた後、データ交換の可能なExchan
ge_Data状態に遷移する(B1〜B3段階)。前記基地局
は、上位又は下位階層からLAC SDU又はMAC P
DUを受信する(B4又はB10段階)。この時、前記基
地局は状態タイマーTactiveの駆動を停止させた後、前
記受信したLAC SDUをMAC PDUに変換する
か、MAC PDUをLAC SDUに変換する(B5,
B6,B11,B12段階)。そして、前記基地局は前
記変換したデータを下位又は上位階層に伝送した後、前
記状態タイマーTactiveを再び駆動させ、前記Exchange
_Data状態に戻る(B7〜B9、B13〜B15段階)。
ーTactiveが終了されると、前記基地局は、FERと臨
界値FERtを比較する(B16,B17段階)。前記F
ERが所定の臨界値FERtより大きいと、応答要求フ
ィールドをセットした状態の状態遷移命令を伝送し、前
記移動局からの応答を待つ(B21,B22段階)。その
後、前記基地局が前記移動局から応答を受信すると、確
認メッセージを移動局に送信し、専用トラヒックチャネ
ルDTCHを解除した後、制御維持状態に遷移する(B
23,B24,B19,B20段階)。但し、前記FE
Rが前記臨界値FERtより大きくないと応答要求フィ
ールドをリセット状態にした状態遷移命令を伝送した
後、専用トラヒックチャネルDTCHを解除した後、制
御維持状態に遷移する(B17〜B20)。また、前記基
地局が前記移動局からの応答を待つ途中に上位又は下位
階層からデータを受信すると(B25,B26段階)、前
記状態タイマーTactiveの駆動を停止させて(B11,
B5段階)、受信したデータを変換させる。
が状態遷移命令に対する応答要求フィールドを有する基
地局とのパケットデータ伝送のために状態同期化を実施
する方法を示す流れ図である。
遷移命令を受信すると、応答要求フィールドがセットさ
れたかチェックする(C1〜C3段階)。前記チェック結
果、応答要求フィールドがセットされていないと判断さ
れると、移動局は専用トラヒックチャネルDTCHを解
除した後、制御維持状態に遷移する(C7,C8段階)。
一方、応答要求フィールドがセットされていると判断さ
れると、基地局に応答を送出した後、基地局からの確認
メッセージを待つ(C4,C5段階)。基地局から確認メ
ッセージを受信すると、前記移動局は専用トラヒックチ
ャネルDTCHを解除した後、制御維持状態に遷移する
(C6〜C8段階)。
ッセージを用いた状態同期化過程において、単純命令メ
ッセージ又は応答要求メッセージを含む命令メッセージ
を用いることによって無線環境に従って応答を要求する
か否かを決定でき、この結果、無線資源の有効活用が可
能になる。即ち、安定的な無線環境では応答要求フィー
ルドをセットしなくて済むために、応答及び確認段階
(図6のC4〜C6段階)を省略することができ、従っ
て、該当チャネルの解除及び状態遷移をさらに迅速に行
うことができる。また、FERの高い無線環境では応答
要求フィールドをセットしてシステムの信頼性が高めら
れる。
に起こるパケットデータサービスを提供する移動通信シ
ステムのMAC副階層上で基地局から発生される状態遷
移命令に応答要求フィールドを含ませ、この応答要求フ
ィールドがセットされたか否かに従って応答及び確認段
階を省略できるために、シグナリングオーバーヘッドを
最小限に抑えながら基地局と移動局間の状態同期を維持
することができる。また、監視タイマーを用いて迅速に
状態不一致を把握して無線資源の効率性を高めることも
できる。
な実施形態に挙げて説明してきたが、本発明の範囲内で
様々な変形が可能であるということは勿論である。従っ
て、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべき
ではなく、特許請求の範囲とそれに均等なものによって
定められるべきである。 [図面の簡単な説明]
を知らせる場合の従来のシグナリングメッセージ伝達過
程を示す図である。図1Bは、移動局が基地局にイベン
トの発生を知らせる場合の従来のシグナリングメッセー
ジ伝達過程を示す図である。
マー再初期化過程が順方向付加チャネルに適用された場
合を示す図である。図2Bは、本発明の実施形態による
状態タイマー再初期化過程が逆方向付加チャネルに適用
された場合を示す図である。
いたアクティブ状態から制御維持状態への遷移過程を示
す図である。
視タイマーを有する基地局が移動局とのパケットデータ
伝送のために状態同期化を行う方法を示す流れ図であ
る。
する応答要求フィールドを有する基地局が移動局とのパ
ケットデータ伝送のために状態同期化を行う方法を示す
流れ図である。
命令に対する応答要求フィールドを有する基地局とのパ
ケットデータ伝送のために状態同期化を行う方法を示す
流れ図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 符号分割多重接続方式の移動通信システ
ムでの基地局と移動局間のパケットデータ伝送のための
状態同期化方法において、 アクティブ状態で監視周期になると、基地局が移動局に
状態確認メッセージを送出する第1過程と、 前記基地局が前記移動局から応答メッセージを受信する
第2過程と、 前記基地局が前記受信された応答メッセージを分析して
前記移動局の状態を判断し、該当するチャネルを解除し
た後、前記移動局と同一な状態に遷移する第3過程と、
からなることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記第3過程において、前記移動局がア
クティブ状態にあれば、前記基地局はアクティブ状態を
そのまま維持し、制御維持状態にあれば、専用トラヒッ
クチャネルを解除して制御維持状態に遷移し、一時停止
状態にあれば、専用トラヒックチャネルを解除して制御
維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して一
時停止状態に遷移し、前記三つの状態中いずれか一つの
状態でもないと、専用トラヒックチャネルを解除して制
御維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して
一時停止状態に遷移した後、共通制御チャネルを解除
し、ドーマント状態に遷移することを特徴とする請求項
1記載の方法。 - 【請求項3】 符号分割多重接続方式の移動通信システ
ムでの基地局と移動局間のパケットデータ伝送のための
状態同期化方法において、 アクティブ状態で監視周期になると、移動局が基地局に
状態確認メッセージを送出する第1過程と、 前記移動局が前記基地局から応答メッセージを受信する
第2過程と、 前記移動局が前記受信された応答メッセージを分析して
前記基地局の状態を判断し、該当するチャネルを解除し
た後、前記基地局と同一な状態に遷移する第3過程と、
からなることを特徴とする方法。 - 【請求項4】 前記第3過程において、前記基地局がア
クティブ状態にあれば、前記移動局はアクティブ状態を
そのまま維持し、制御維持状態にあれば、専用トラヒッ
クチャネルを解除して制御維持状態に遷移し、一時停止
状態にあれば、専用トラヒックチャネルを解除して制御
維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して一
時停止状態に遷移し、前記三つの状態中いずれか一つの
状態でもないと、専用トラヒックチャネルを解除して制
御維持状態に遷移した後、専用制御チャネルを解除して
一時停止状態に遷移した後、共通制御チャネルを解除
し、ドーマント状態に遷移することを特徴とする請求項
3記載の方法。 - 【請求項5】 符号分割多重接続方式の移動通信システ
ムでの応答要求フィールドの含まれた状態遷移命令を発
生する基地局と移動局間のパケットデータ伝送のための
状態同期化方法において、 アクティブ状態で状態遷移周期になると、基地局がフレ
ームエラー率をチェックする第1過程と、 前記フレームエラー率が所定の臨界値より大きいと、応
答要求フィールドがセットされた状態遷移命令を移動局
に送出し、前記移動局から応答メッセージを受信すると
専用トラヒックチャネルを解除した後、制御維持状態に
遷移する第2過程と、 前記フレームエラー率が所定の臨界値より小さいと、応
答要求フィールドがリセットされた状態遷移命令を前記
移動局に送出し、専用トラヒックチャネルを解除した
後、制御維持状態に遷移する第3過程と、を含むことを
特徴とする方法。 - 【請求項6】 符号分割多重接続方式の移動通信システ
ムでの応答要求フィールドの含まれた状態遷移命令を発
生する基地局と移動局間のパケットデータ伝送のための
状態同期化方法において、 アクティブ状態の移動局が基地局から状態遷移命令を受
信する第1過程と、前記移動局が前記受信した状態遷移
命令に応答要求フィールドがセットされたか確認する第
2過程と、 前記応答要求フィールドがセットされていないと、前記
移動局が専用トラヒックチャネルを解除した後、制御維
持状態に遷移する第3過程と、 前記応答要求フィールドがセットされていると、前記移
動局が前記基地局に応答メッセージを送信して前記基地
局から確認メッセージを受信した後、専用トラヒックチ
ャネルを解除し、制御維持状態に遷移する第4過程と、
を含むことを特徴とする方法。
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