CN101453753A

CN101453753A - 移动通信系统、网关、集线装置及移交控制方法

Info

Publication number: CN101453753A
Application number: CNA2008101848703A
Authority: CN
Inventors: 田代太一; 山本敬治
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: GB2455417A; JP2009141707A; US8223684B2; CN101453753B; US20090147753A1; JP4940117B2; GB2455417B; GB0822176D0

Abstract

本发明提供一种移动通信系统，其特征在于，具备：多个基站；网关；包缓冲器；缓冲器处理部，将通过下行链路发送给上述移动终端的包保持在上述包缓冲器中；重发处理部，将从上述移动终端请求的包从上述包缓冲器中读出，重新发送给请求源的移动终端。上述移动终端具备请求处理部；上述包缓冲器的容量至少是保持在从上述移交的开始到结束的期间中通过上述下行链路发送的包所需要的容量；上述缓冲器处理部至少对从上述移交的开始到结束的期间中的包赋予连续的识别号码，将该包通过上述下行链路发送并保持在上述包缓冲器中；上述请求处理部如果到达上述移动终端的包的识别号码不连续，则对上述重发处理部请求该不连续的消除所需要的包的重新发送。

Description

移动通信系统、网关、集线装置及移交控制方法

本申请基于2007年12月6日提出的日本专利申请第2007-316364号并主张其优先权，这里以引用的方式结合其全部内容。

技术领域

本发明涉及将包括声音的各种多媒体数据以IP(互联网协议，InternetProtocol)包等包数据的形式传送的移动通信系统、在这种系统中使用的网关、集线装置以及移交控制方法。特别是，本发明涉及伴随着无线终端装置的移动的移交处理的改良。

背景技术

包括PHS(个人手持式电话系统，Personal Handy-phone System)、或者所谓的蜂窝电话系统等的移动通信系统今后越来越发展。不仅是通信频带的扩大，还实现了与互联网等IP网络的融合，在近年来还考虑通过封装(capsule)化或隧道等方法传送IP包。

众所周知，移动通信系统具备多个基站，各基站单独地形成无线区(以下称作区域(area)或单元(cell))。无线终端装置(以下称作移动终端)在区域内与在该区域中展开的基站无线连接。向其他区域移动的移动终端将通信的对方从连接中的基站向移动目的地的基站切换。将该处理称作移交(handover)。

移动终端与基站的通信随着移动终端接近于区域边界而劣化。在现有的移动通信系统中，采用移动终端检测该通信劣化、从移动终端向下个基站进行再连接(呼叫)请求的方式(例如参照日本特开2005-27119号公报)。

在现有的技术中，不能避免与移交的前后的通信环境的暂时劣化相伴的包丢失。在声音通信中虽然能够承受少量的包丢失，但在图像或文本数据等的传送时有可能丢失重要的信息。特别是，如果移动终端以高速移动，则移交也频繁地进行，丢失的包也变多，所以状况严重。

为了防止包丢失，有按照各个包每次确认移动终端是否能够正常地接收的方法。但是，在该方法中，必须等待用来确认接收的OK/NG的响应，除了导致通信速度的降低以外，还白白地消耗通信频带及网络资源。通过上位层(TCP/IP)的重发处理控制，情况也相同。

在日本特开2003-153327号公报中，公开了以消除这样的不良状况为目的的技术。在该文献中，公开了预测基站切换的瞬间的包、将预测的包的号码通知给交换机的系统。但是，除了有预测运算的负荷以外，还占用基站与交换机之间的用来进行消息交换的频带，所以正在探索代替它的更有效的方法。

如以上所述，在现有的移动通信系统中，存在当移交时会丢失一些包的不良状况，期待能够解决该问题的方法的提供。在将来的通信系统中，与声音通信相比，对于包丢失的承受性较低的数据通信处于支配地位，所以希望有能够在更接近于物理层的区域中有效地救济包的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止伴随着移交的包丢失的移动通信系统、网关、集线装置及移交控制方法。

根据本发明的一个技术方案，提供一种移动通信系统，其特征在于，具备：多个基站装置，分别形成无线区而收容移动终端；网关装置，连接在包通信网上，对该包通信网与上述移动终端之间的包通信进行中继；包缓冲器；缓冲器处理部，将通过下行链路发送给上述移动终端的包保持在上述包缓冲器中；以及重发处理部，将从上述移动终端请求的包从上述包缓冲器中读出，重新发送给请求源的移动终端；上述移动终端具备在与上述无线区之间的移动相伴的移交时向上述重发处理部请求未到达的包的重新发送的请求处理部。

包缓冲器、包处理部、重发处理部也可以装备在网关中。或者，如果系统具备将多个基站集线并且具有这些基站的管理功能的集线装置(基站控制装置)，也可以在该集线装置中具备包缓冲器、缓冲器处理部、重发处理部。

更具体地讲，根据本发明，以移交为契机，至少对从移交的开始到结束的期间中的包赋予识别号码，缓冲该状态的包。识别号码只要能够按照移动终端进行区别、例如是连续号码即可。在移动终端中检查识别号码的连续性，如果发生不连续，则将其紧前的包的识别子通知给系统。即，将能够正常接收的最后的包的识别号码通知给系统。对应于此，系统从具有被通知的识别号码的下个识别号码的包开始，依次重新发送给通知源的移动终端。

通过采用这样的手段，由于下行链路中的包例如在网关中被缓冲，所以即使在移交时某个包未到达移动终端，该包本身也不会丢失。并且，在本发明中仅在移交时执行有关包的重发控制的处理，不需要如TCP/IP中的重发控制流程那样一个一个包地确认接收的正常/NG(不好)。由此使上层的负荷减轻，并且由于只要仅在需要的情况下进行重新发送就可以，所以物理层中的处理也为最小限度就足够。

根据本发明，能够提供防止伴随着移交的包丢失的移动通信系统、网关、集线装置及移交控制方法。

本发明的其他优点会在以下的描述中说明，并且其一部分会通过描述变得清楚，或者可以通过实践本发明来理解。通过特别在以下指出的手段和组合能够认识并达到本发明的优点。

附图说明

构成描述的一部分的附图解释本发明的实施方式，并且与上述发明内容及后述实施方式的具体描述一起用来解释本发明的概念。

图1是表示有关本发明的移动通信系统的实施方式的系统图。

图2是表示通过多个基站形成的区域的一例的示意图。

图3是详细地表示图1的移动通信系统S的要部的功能框图。

图4是表示图3的系统中的有关包重发的处理次序的顺序图。

图5是表示图1的移动通信系统S的第2实施方式的功能框图。

图6是表示图1的移动通信系统S的第3实施方式的功能框图。

图7是表示图1的移动通信系统S的第4实施方式的功能框图。

图8是表示在本发明的第4实施方式中能够想到的系统环境的示意图。

具体实施方式

[第1实施方式]

图1是表示有关本发明的移动通信系统的实施方式的系统图。图1的移动通信系统S具备分别形成区域而收容移动终端PS的多个基站CS1～CSn、基站控制装置2、和IP网关1。移动终端PS除了声音通话功能以外，还具有连接到个人计算机或PDA(个人数字助理，Personal Digital Assistants)上而收发各种多媒体数据的功能。

基站控制装置2例如经由有线信道收容基站CS1～CSn，连接到IP网关1。并且，基站控制装置2具有对基站CS1～CSn的信道分配等的各种控制功能。

IP网关1连接到ISDN(综合业务数字网，Integrated Service DigitalNetwork)网40，并经由例如互联网服务提供商(ISP)3连接到互联网4。ISDN网40是传送分时数据的连接型网络，互联网是传送IP包的无连接型网络，是相互不同种类的网络。IP网关1吸收这些协议的差异，中继各网络4、40与移动终端PS之间的通过IP的包通信。除此以外，也有在基站控制装置2上连接着固定电话机5的情况。

图2是表示通过多个基站形成的区域的示意图。这里，对各基站赋予作为CSa～CSf的标号。各基站CSa～CSf单独地形成无线区(以下称作区域或单元)。移动终端PS在区域内与在该区域中展开的基站(例如CSb)无线连接。

图3是详细地表示图1的移动通信系统S的要部的功能框图。在图3中，IP网关1具备包缓冲处理部6、包重发处理部7、和包缓冲器8。其中，包缓冲处理部6及包重发处理部7是例如通过CPU(中央处理单元，CentralProcessing Unit)的运算处理实现的软件主体的控制功能，包缓冲器8是RAM(随机接入存储器，Random Access Memory)等硬件存储器。

包缓冲处理部6将通过下行链路发送给移动终端PS的包保持在包缓冲器8中。该保持期间至少为比伴随着移动终端PS的区域移动的移交期间长的时间。即，使包缓冲器8的容量为足够缓冲在移交期间中产生的包的总量的容量。如果移动终端PS有多个，则包缓冲器8对各移动终端的每个设置，对各移动终端的每个保持下行链路包。

此外，包缓冲处理部6对缓冲器的包赋予能够按照终端区别的识别号码。作为其形态，可以考虑例如将连续的序列号组合到终端固有的识别号码中的形态。总之，该识别号码只要是能够按照终端区别、并且在接收侧能够判断包的连续性的形态就可以。另外，从IP网关1通过下行链路送出的包也被赋予相同的识别号码。即，在IP网关1中复制被赋予了识别号码的包，将一个保持在包缓冲器8中，并且将另一个通过下行链路向移动终端PS为目的地送出。这里，IP网关1不论有无来自移动终端PS的响应，都将复制的包原样通过下行链路即时发送。

包重发处理部7根据来自移动终端PS的请求，将被请求的包从包缓冲器8读出，重新发送给请求源的移动终端PS。进行该请求的是在移动终端PS中新具备的功能处理部即发送请求处理部9。

发送请求处理部9在移动终端PS移交中的状态下读取从基站(CS1、CS2)到达的包的识别号码，检查其连续性。如果识别号码为不连续，则可知有未到达的包、即发生包丢失。所以，发送请求处理部9为了消除该不连续，对IP网关1请求未到达的包的重新发送。具体而言，发送请求处理部9将到达了移动终端PS的包中的连续的识别号码的最后的识别号码通知给IP网关1的包重发处理部7。即，如果从接收包读取的序列号是(001)、(002)、(003)、(004)、(007)的状态，则发送请求处理部9将(004)通知给包重发处理部7。接受到它，包重发处理部7从接着的(005)的包开始依次从包缓冲器8读出，再次发送给移动终端PS。接着，说明上述结构的作用。

图4是表示图3的系统中的有关包重发的处理次序的顺序图。最初，设移动终端PS在基站CS1的区域内为通信中，在该状态下，基站CS1与移动终端PS、基站CS1与基站控制装置2、以及基站控制装置2与IP网关1分别呼叫连接(S101、S102、S103)。IP网关1一边进行包的即时发送，一边将该包复制，保持到包缓冲器8中(S104)。缓冲器容量是满足移交期间的最小限度的容量，将移交期间以上之前的包依次丢弃。

如果移动终端PS移动而接近于基站CS1的区域的边界，则通信品质从规定的水平开始逐渐劣化。移动终端PS检测到该情况，求出新的连接目的地基站，例如对导频信号的接收强度处于规定范围内的基站CS2发出连接请求(S105)。接收到该请求的基站CS2将连接响应返回给移动终端PS(S106)，在移动终端PS与基站CS2之间连接无线链路(呼叫)(S107)。接着，移动终端PS将HO(移交)请求发送给基站CS2，还进行基站控制装置2与基站CS2的呼叫连接(S108)，基站CS2将移交成功通知向基站控制装置2发送(S109)。

接着，移动终端PS、基站控制装置2与IP网关1之间的会话的建立经由基站CS2开始。另外，在该顺序中可以使用例如SIP(会话发起协议，Session Initiation Protocol)顺序。

如果在移动终端PS与IP网关1之间建立会话，则IP网关1在维持着经由基站CS1的与移动终端PS之间的会话及通信的状态下，再建立与基站CS2之间的会话。这样，执行移动终端PS从基站CS1向基站CS2的移交。

在到此为止的过程中，移动终端PS检查对已到达的包赋予的识别号码的连续性(步骤S112)。如果保持着连续性，则就这样移交结束，但如果发现了不连续，则移动终端PS认为有未到达的包，请求包的重新发送。

即，移动终端PS在移交正常结束后，将已接收的包中的最后的包的识别号码通知给IP网关1(S110)。IP网关1基于被通知的识别号码，从移动终端PS用的包缓冲器8读出具有接着的识别号码的包，依次重新发送(S111)。如果重新发送结束，则在这以后开始经由基站CS2的包传送。

如以上说明，在该实施方式中，在IP网关1中具备按照移动终端确保的包缓冲器8、将下行链路包跨越移交期间保持在包缓冲器8中的包缓冲处理部6、和根据来自移动终端的请求而重新发送包的包重发处理部7。此外，在移动终端PS中，具备在移交时对IP网关1请求未到达的包的重新发送的发送请求处理部9。包缓冲处理部6如果从移动终端PS接收到移交通知，则对下行链路包赋予连续的识别号码。移动终端PS检查到达的包的识别号码的连续性，如果为不连续，则将连续的最后的包的识别号码通知给IP网关1。并且，IP网关1将从被通知的下个号码开始的包依次从包缓冲器8读出而重新发送。

由于这样，所以即使在移交时产生了不能由移动终端PS接收的包，该包本身也不会丢失。并且，由于以移交为契机开始包的缓冲及识别号码的附加，所以能够使平常时的资源消耗成为最小限度。进而，由于通过在移动终端PS侧检查包的连续号码能够检测到有无未到达的包，所以能够减轻处理负荷，还能够减轻上层等级的处理。由于这些，能够简单地防止伴随着移交的包丢失。

[第2实施方式]

图5是表示图1的移动通信系统S的第2实施方式的功能框图。在图5中，对于与图3共通的部分赋予相同的标号而表示，这里仅对不同的部分进行说明。在图5的系统中，IP网关1具备包广播处理部10。包广播处理部10直接地讲，跨越从移交的开始到结束的期间复制向移动终端PS的下行链路包，通过广播将包发送给有关移交的基站CS1、CS2两者。

在该实施方式中，在移交时，在基站CS1(移交源)和基站CS2(移交目的地)的两个基站与移动终端PS之间已经形成无线链路。通常，向移动终端PS的包被以位置登录了移动终端PS的基站CS1为目的地发送。移动终端PS成为经由基站CS1进行IP通信的状态。

在该实施方式中，检测到通信品质劣化的移动终端PS也与第1实施方式同样将HO请求发送给基站CS2。然后，经过与图4同样的次序，如果在移动终端PS与IP网关1之间建立了经由基站CS2的SIP连接，则IP网关1的包广播处理部10将相同的包发送给与移动终端PS链路连接中的基站CS1、CS2。最后，与移动终端PS之间的路径被从基站CS1切换为经由基站CS2，移交结束。

这样，通过在移交时移动终端PS将相同的包通过广播发送给连接中的两个基站，也能够防止移交时的包丢失。

[第3实施方式]

在第2实施方式中，对有关移交的两个基站送出相同的包，但并不限于两个，也可以广播发送给多个基站。

图6是表示图1的移动通信系统S的第3实施方式的功能框图。在图6的系统中，IP网关1具备多个基站包发送处理部11。多个基站包发送处理部11在移动终端PS的移交时对多个基站CS1～CSn发送相同的包。

在该实施方式中，如果从移动终端PS产生HO请求，则IP网关1将相同的包也发送给处于与移动终端PS连接中的基站CS1相同的基站控制装置2的管理下的、基站CS2～CSn。即，在IP网关1中复制多个基站的量的包。或者，也可以使从IP网关1送出的包为一个、通过基站控制装置2复制它。

在该实施方式中，移动终端PS不确定建立会话的基站，而发出HO(移交)请求。接收到该HO请求的IP网关1与移动终端PS在与基于规定的选择基准相互选择的基站之间建立会话，实施与图4同样的包重发次序。另外，决定从多个基站中选择哪个的基准，基于今后的技术开发。

这样，通过使IP网关1具备对由相同的基站控制装置2管理的所有基站发送相同的包的功能，即使在移动终端PS从基站CS1的区域移动到接近的基站CS2～CSn的任一个区域中的情况下，在移交后也能够正常地接收包。即能够防止包丢失。

[第4实施方式]

图7是表示图1的移动通信系统S的第4实施方式的功能框图。在该实施方式中，IP网关1除了图6的结构以外还具备基站地图12。基站地图12是用来管理各基站CS1～CSn的相对的位置的，如果有基站的增设则每次更新。

在该实施方式中，在向多个基站的包的广播发送时，多个基站包发送处理部11参照基站地图12选择作为发送目的地的基站。即，与以所有的基站为对象相比，以接近于移动终端PS位置登录中的基站CS1的某几个基站为目的地，从频带的有效利用等观点来看是有利的。相邻于基站CS1的基站通过设定在IP网关1中的接近距离阈值求出，将处于离开CS1为接近距离阈值以下的距离的全部基站定义为基站CS1的相邻基站。

图8是表示在本发明的第4实施方式中能够想到的系统环境的示意图。在图8中，设置有多个IP网关1、1′，在IP网关1上连接着基站控制装置2及2′，在IP网关1′上连接着基站控制装置2″。基站控制装置2、2′、2″分别收容基站CSa、CSb、CSc。

在这样的环境中，当移动终端PS例如从基站CSa移交到CSb时，IP网关1通过参照基站地图12，能够容易地确定要广播包的基站。更有显著的效果的是移动终端PS从基站CSb移交到CSc的情况。这些基站虽然分别处于不同的IP网关(1、1′)的属下，但在系统铺设时有可能相邻。所以，通过在IP网关1中具备表示属于其他的IP网关1′的基站的位置的基站地图12，能够确定要广播发送的对方的基站CSc。

这样，在本实施方式中，在IP网关中具备基站地图12，能够进行要广播发送包的基站的缩减。由此，能够通过更智能的形态实施包的广播发送，能够在使通信资源的消耗成为最小限度的同时防止包丢失。

另外，本发明并不限于上述实施方式。例如在上述实施方式中，IP网关1具备包缓冲处理部6、包重发处理部7和包缓冲器8，但也可以是基站控制装置2具备这些。关于基站地图12，其设置场所也没有限制。当然，也可以分散到IP网关1和基站控制装置2中而设置各功能处理部。可以根据集线效果、费用效果比、CPU负荷等各种系统要求而考虑各种措施。

此外，在第1实施方式中，以移交为契机而开始包的缓冲及识别号码的附加。也可以代替它而保持常时地实施包的缓冲及识别号码的附加。如果这样，则能够防止从发生移交到网关识别到该情况的时间间隔中的包丢失。

本发明的其他优点和变更对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，意义广泛的发明并不限于这里表示和描述的具体细节和优选的实施方式。因而，在不脱离由权利要求书定义的发明的主旨和技术范围的情况下能够进行各种变更。

Claims

1、一种移动通信系统，其特征在于，具备：

多个基站(CS1～CSn)，分别形成无线区而收容移动终端(PS)；

网关(1)，连接在包通信网上，对该包通信网与上述移动终端之间的包通信进行中继；

包缓冲器(8)；

缓冲器处理部(6)，将通过下行链路发送给上述移动终端的包保持在上述包缓冲器中；以及

重发处理部(7)，将由上述移动终端请求的包从上述包缓冲器中读出，并重新发送给请求源的移动终端；

上述移动终端(PS)具备：

请求处理部(9)，在伴随上述无线区之间的移动而进行的移交时向上述重发处理部请求未到达的包的重新发送；

上述包缓冲器(8)的容量至少是对从上述移交的开始到结束的期间中通过上述下行链路发送的包进行保持所需要的容量；

上述缓冲器处理部(6)至少对从上述移交的开始到结束的期间中的包赋予连续的识别号码，将该包通过上述下行链路发送并且保持在上述包缓冲器(8)中；

如果到达上述移动终端的包的识别号码不连续，则上述请求处理部(9)向上述重发处理部请求消除该不连续所需要的包的重新发送。

2、如权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，

上述缓冲器处理部(6)通过上述下行链路即时发送被赋予了上述识别号码的包。

3、如权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，

上述请求处理部(9)将到达了上述移动终端的包中连续的识别号码的最后的识别号码通知给上述重发处理部；

上述重发处理部(7)从具有被通知的识别号码的下个识别号码的包开始依次重新发送。

4、如权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，

上述包缓冲器(8)设置在多个移动终端的每个上；

上述缓冲器处理部(6)对于上述多个移动终端的每个将上述包保持在各自的包缓冲器中。

5、如权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，

上述网关(1)具备上述包缓冲器(8)、上述缓冲器处理部(6)、和上述重发处理部(7)。

6、如权利要求1所述的移动通信系统，其特征在于，还具备：

集线装置(2)，将上述多个基站(CS1～CSn)集线而连接在上述网关(1)上，具有该多个基站的管理功能；

上述集线装置(2)具备上述包缓冲器(8)、上述缓冲器处理部(6)、和上述重发处理部(7)。

7、一种网关，该网关(1)设在具备分别形成无线区而收容移动终端(PS)的多个基站(CS1～CSn)的移动通信系统中，连接在包通信网上，其特征在于，具备：

中继功能，对上述包通信网与上述移动终端之间的包通信进行中继；

包缓冲器(8)；

重发处理部(7)，在上述移动终端的移交时，将由该移动终端请求的包从上述包缓冲器中读出，并重新发送给请求源的移动终端；

上述缓冲器处理部(6)至少对从上述移交的开始到结束的期间中的包赋予连续的识别号码，将该包通过上述下行链路发送并且保持在上述包缓冲器(8)中。

8、如权利要求7所述的网关，其特征在于，

9、如权利要求7所述的网关，其特征在于，

上述重发处理部(7)从具有从上述移动终端通知的识别号码的下个识别号码的包开始依次重新发送。

10、如权利要求7所述的网关，其特征在于，

上述包缓冲器(8)设置在多个移动终端的每个上；

上述缓冲器处理部(6)对于上述多个移动终端的每个将上述包保持在各自的包缓冲器(8)中。

11、一种集线装置，该集线装置(2)设在具备分别形成无线区而收容移动终端(PS)的多个基站(CS1～CSn)、和连接在包通信网上而对该包通信网与上述移动终端之间的包通信进行中继的网关(1)的移动通信系统中，将上述多个基站集线而连接在上述网关上，其特征在于，具备：

管理功能，管理上述多个基站；

包缓冲器(8)；

12、如权利要求11所述的集线装置，其特征在于，

13、如权利要求11所述的集线装置，其特征在于，

14、如权利要求11所述的集线装置，其特征在于，

上述包缓冲器(8)设置在多个移动终端的每个；

15、一种移交控制方法，是具备分别形成无线区而收容移动终端(PS)的多个基站(CS1～CSn)、和连接在包通信网上而对该包通信网与上述移动终端之间的包通信进行中继的网关(1)的移动通信系统中的上述移动终端的移交控制方法，其特征在于，具备：

将通过下行链路发送给上述移动终端的包在包缓冲器中缓冲的步骤(S104)；

在伴随上述无线区之间的移动而进行的移交时、从上述移动终端向上述移动通信系统请求未到达的包的重新发送的步骤(S110)；

将由上述移动终端请求的包从上述包缓冲器中读出、并重新发送给请求源的移动终端的步骤(S111)；以及

至少对从上述移交的开始到结束的期间中的包赋予连续的识别号码的步骤；

如果到达的包的识别号码不连续，则上述移动终端请求消除该不连续所需要的包的重新发送。

16、如权利要求15所述的移交控制方法，其特征在于，

通过上述下行链路即时发送被赋予了上述识别号码的包。

17、如权利要求15所述的移交控制方法，其特征在于，

上述移动终端将到达的包中连续的识别号码的最后的识别号码通知给上述移动通信系统；

上述移动通信系统从具有被通知的识别号码的下个识别号码的包开始依次重新发送。