JP2000502847A - 移動無線システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セルラ無線システムは無線基地局（Ａ，Ｂ，Ｃ）を含み、その各々は割当てられた数の無線チャンネルを有している。各無線基地局は分岐された網（５，７ａ，７ｂ等）によって網の他部（ＢＳＣ，ＭＳＣ）に接続されている。分岐点Ｈでは中間スイッチが用意されていてトランク部（５）内のチャンネルを分岐内のチャンネル（７ａ，７ｂ等）に接続するようにしている。トランクリンク（５）の容量は基地局（及びそれが関係する分岐リンク（７ａ，７ｂ，７ｃ））の全容量よりも少ない。１又は複数の基地局が余分の容量をもっている時には、その容量はディスエーブルとされて、トランクリンク（５）の容量は限度を越えないようにする。各基地局（Ａ，Ｂ，Ｃ）の容量は予想された需要、あるいは実際の需要に従って変えられるが、基地局（Ａ，Ｂ，Ｃ）の全体の（ディスエーブルとなっていない）容量がトランクリンク（５）の容量を越えないことを条件とする。

Description

【発明の詳細な説明】 移動無線システム この発明は移動無線システムに関する。この発明は主としてセルラ無線網に関 して記述される。しかし、この発明は他の移動無線システム、例えば私的（私設 ）移動無線（Private Mobile Radio：ＰＭＲ）システムにも応用できる。 典型的なセルラ無線網では多数の基地局が無線の受持範囲が求められている地 域全体にわたって配置されており、移動ユニットがその地域全体で網の固定部分 と無線基地局の１つを経由して無線通信状態となれるようにしている。この無線 基地局は近くにある移動ユニットと無線通信を確立するための無線トランシーバ を含んでいる。いくつかの無線チャンネルが用意されて、いくつかの移動ユニッ トと同時通信ができるようにしている。これらの無線チャンネルは例えば時分割 機構における別個の時間スロットであってよいし、また異なる無線周波数でもよ いし、その両方でもよい。無線基地局はそれ自体が固定リンクによってスイッチ ングセンタに物理的に接続されていて、それによって通信リンクがそれぞれの無 線基地局を経て２つの移動ユニット間で動作でき、あるいは移動ユニット（これ もまた無線基地局を経由して）と例えばＰＳＴＮのような固定電話網とか他のセ ルラ無線システム、もしくは他の遠隔通信網間で動作できる。 この無線基地局は、移動ユニットと無線通信を確立するために制御機能を必要 とし、また正しい移動ユニットへ到来呼を向けるためにカバー範囲内にどの移動 ユニットがあるかを判断する他の色々な機能を実行し、さらに、ある基地局によ りサービスを受ける地域から他によりサービスを受ける地域へ呼の途中で移動ユ ニットが移動するときには呼のハンドオーバがされるようにする制御機能を必要 とする。このような制御機能は無線基地局への指令を含んでいて、割当てられた チャンネルの１つの上で移動ユニットと通信をするようにし、その中には呼の開 始と終了との場合のような命令を含んでいたり、またハンドオーバプロセスを実 行するようにしている。 移動無線用グローバルシステム（Global System for Mobile radio：ＧＳＭ） 規格では、無線基地局のこれら制御機能は、機能的にも、また普通は物理的にも 、制御対象としているトランシーバからは分離されている。制御機能はいくつか の 基地局（ＧＳＭシステムでは“トランシーバ基地”（Base Transceiver Sites： ＢＴＳ）として知られている）の無線トランシーバを制御する“基地制御器”（ Base Site Controller：ＢＳＣ）であって、若干の距離が離れていてもよいもの により実行される。複雑さが含まれているので、保守用アクセスを容易にするた めに、このやり方で少数の場所内で制御機能を実行するために必要な装置を集中 させるのが得策である。ＧＳＭ規格で使用される用語がここでは便宜上使用され るが、請求項の範囲に制限を加えるものではない。とくに、用語“無線基地局（ radio base station）は文脈上明らかに他の意味を求めるものでない限りトラン シーバ基地を意味するものとする。 トランシーバ基地と基地制御器との間の接続は相当に長くてもよく、一般には 数十キロメートルになる。トランシーバ基地と基地制御器との間はセルラ無線網 のインフラストラクチャの主要部分を構成できる。多くの場合、いくつかのトラ ンシーバ基地からの固定リンクはある点、以後ここでは“分岐点”（branch poi nt）と呼ぶ点で出逢い、トランシーバ基地と基地制御器もしくは他のスイッチと の中間にこの点があり、共通トランクリンク上の分岐点から、ルートの残りの部 分に対しては基地制御器もしくは他のスイッチまでリンクは続く。 各トランシーバ基地は多数の無線チャンネルが利用可能として備えられている 。チャンネルの数は同時にトランシーバ基地と通信できる移動ユニットの最大数 を決める。この最大容量が得られるためにはトランシーバ基地と基地制御器との 間にある固定の物理リンクはその数がそこで利用可能な個々の通信チャンネルの 数と少くとも同じであることを求める。用語“チャンネルでここで用いられてい るものは、問題としている通信リンク上で個々の呼を運ぶために使われる資源（ 時間スロット、ケーブル、搬送周波数など）を意味する。“無線チャンネル”は 無線リンク内のこのようなチャンネルのことで、“トランクチャンネル”等に対 しても同様である。 通信トランクリンク上で共用されている基地制御器と種々のトランシーバ基地 との間のルーテングの一部については、固定リンク内で必要とされるチャンネル の数はトランシーバ基地全部の総容量に等しい。これは共用トランク上のリンク の容量を無駄にすることになり、その理由は全部のトランシーバ基地が同時に全 容量を使う動作をすることは極めてありそうもないことによる。 制御機能と無線トランシーバが物理的に無線基地局内に一緒に置かれているシ ステムであっても（すなわち基地制御器機能なトランシーバ基地で実行されてい るシステムであっても）、基地局と多数の無線基地局にサービスをしている主移 動スイッチングセンタ（ＭＳＣ）との間の固定リンク内で同じ問題が生ずる。こ の固定リンクもまた分岐した網を形成して、同じ理由でいくつかの分岐に共通の トランク内で容量を過剰に予見し供給することになりうる。 国際特許明細書Ｗ０９４／００９５０(Nokia) は同期ディジタル階層（ＳＤＨ ）網でループを含むものが多数のマイクロセルトランシーバ基地にサービスを提 供する構成を記述している。ループ上の各トランシーバ基地には加入−引出し(A dd-Drop)マルチプレクサ（ＡＤＭ）があり、それがマルチプレクサによってサー ビスを受けるそれぞれのトランシーバ基地と関係するチャンネルがと抽出できる ようにしている。ＳＤＨループはトランシーバ基地と共通であるので、そのチャ ンネルのいずれもが需要に応じてトランシーバ基地のいずれにも割当てされ、基 地局の全容量を組合せたものよりもＳＤＨシステムでは少いチャンネルが必要と される。 しかし、このシステムは多数の不利なことを受入れなければならない。まず、 ＳＴＭ−１として知られているＳＤＨキャリヤの基本的要素が１５５Ｍビット／ 秒の容量をもつことである。一般的なマイクロセルサイトでは３２０ｋビット／ 秒だけを必要とする。その結果、ＳＤＨ網の使用を容量についてみると、基地局 の全組合せ容量がＳＤＨシステムの容量よりも大きくなることになるとすると、 ５００を越えるマイクロセルサイトが各ループによってサービスを受けることに なってしまう。これは、ループ上の各マイクロセルが３２０ｋビット／秒容量を 供給するために２つの１５５Ｍビット／秒接続による供給を受けねばならないと いうように、ＳＤＨシステムの容量の非効率的な使用となる。さらに５００もの マイクロセルサイトは広い地域にサービスすることになり、また単一のループに よってサービスされる広い地域をもつことは何らかの故障に対して非常に脆弱な ものとなり、２つの故障したリンクが５００のマイクロセル全部を隔離したもの としてしまう。加入−引出しマルチプレクサ（ＡＤＭ）はマイクロセル基地電子 装置がもつ物理的寸法よりもずっと大きな物理的寸法をもつから、マイクロセル ／ＡＤＭの組合せのようなものは設置に不便であり、見た目にも悪い影響を与え る。さらに、上記の特許明細書に記述された構成は単一の基地制御器（ＢＳＣ） と全トランシーバ基地にサービスを提供している移動スイッチングセンタとを備 えている。これは制御信号がＳＤＨループ上でＢＳＣと各ＢＴＳとの間で伝送さ れることを必要とする。このような制御信号用のチャンネルでハンドオーバ等を 制御するためのものは各トランシーバサイトで利用可能でなければならず、使用 していないときでも、ハンドオーバがいつでも始動できなければならない。各ト ランシーバ基地の各チャンネルはそれ自体のシグナリングチャンネルを有し、こ れらが全部ＢＳＣに向けてＳＤＨループ上で送られなければならない。 この発明の第１の特徴によると、複数の移動無線ステーションにサービスをす るための移動無線システムであり： 該移動無線ステーションと通信をするための複数の無線基地ステーションであ って、各々が割当てられた数の無線チャンネルを有しているものと； １または複数のトランク通信リンクとを含み；各トランク通信リンクは複数の 無線基地ステーションにサービスをするそれぞれの中間スイッチにサービスして おり； 各無線基地ステーションは、それが割当てた無線チャンネルと少くとも同じ数 のチャンネルを有する通信リンクによって、それがサービスする中間スイッチに 接続されており； 各トランク通信リンクは、そのそれぞれ中間スイッチによりサービスをされる 複数の無線基地ステーションの無線チャンネルの全数よりも少ないチャンネルを もっており； また、無線基地ステーションを制御して、各トランク通信リンクにより使用さ れているチャンネルの全数がそれがサービスする基地ステーションにより使用さ れる無線チャンネル数に等しいかそれより大きいものであるようにするための無 線資源制御手段を含む移動無線システムが提供されている。 この発明の第２の特徴によると、多数の無線チャンネル上の移動無線ステーシ ョンとの間で無線信号を各々が送受することができる複数の無線基地ステーショ ンを含み、各無線基地ステーションはそれが割当てた無線チャンネルと少くとも 同じ数のチャンネルを有する関係する通信リンクによって関係する中間スイッチ と接続されており；また１または複数のトランク通信リンクを含み、各トランク 通信リンクはそれぞれの中間スイッチにサービスをしまたそのそれぞれの中間ス イッチによってサービスされる複数の基地ステーションの無線チャンネルの全数 よりも少ないチャンネルをもっているような移動無線システムを動作する方法で あって：中間スイッチに接続された１または複数の無線基地ステーションと、そ れらが関係する通信リンクを制御して、中間スイッチによってサービスされてい る無線基地ステーションにより使用されている無線チャンネルの全数が中間スイ ッチによりサービスにサービスしているトランク通信リンクにより使用されるチ ャンネルの数に等しいかそれもより少ないようにする段階で成る方法が提供され ている。 この構成は、トランクリンクが、それがサービスしている無線基地ステーショ ンの組合せた容量よりも小ない容量をもっていながら、個々の基地ステーション へのルートが分岐する点にある中間スイッチと網の他部との間で使えるようにす る。分岐されたレイアウトはループよりも効率的であり、そのことは個々のリン クの全長についても，またもっと遠隔の分岐路上でも容量についての要求が少い という理由でも言うことができる。さらに、分岐したレイアウトはプレシオクロ ナスディジタル階層（ＰＤＨ）がＳＤＨの代りとして使用されるのに適したもの であり、そのことは後述する。 好ましい実施例では、トランク通信リンクは中間スイッチを基地制御器に接続 し、そこでは依然として基地ステーション制御機能が行なわれる。一つの構成で は、１または複数の第１の中間スイッチはそのそれぞれのトランク通信リンクに よって中間スイッチの別の１つに接続されており、そこでこの別の中間スイッチ は１または複数の中間スイッチによってもサービスされる基地ステーションにサ ービスをする。この別な中間スイッチはまた１または複数の別の基地ステーショ ンに直接のサービスをしてもよい。 この発明を強化したものでは、分岐点で制限されたスイッチング容量を導入す ることもこの分岐点と網の他部との間の共通物理トランク上でチャンネルが選択 的にルート設定できるようにし、それによってリンクの全損失に対する若干の安 全対策となる。無線基地ステーションは中間スイッチと網の他部との間のトラン クリンク上の個々のチャンネルに専用のものではないので、物理トランクリンク の１つが失なわれる場合には、各無線基地ステーションは他の物理リンク上のル ートをとるチャンネルのいくつかを持つことができ、それによって、恐らくは低 い容量となるが、全部の無線基地ステーションが動作を続けることができる。 各無線基地ステーションは制御手段と関係していて、その利用可能な無線チャ ンネル（と通信リンク内の関係するチャンネル）の１又は複数を選択的にイネー ブルとディスエーブルとして、イネーブルとした無線チャンネルの全数がそのト ランクリンク内のチャンネル数を越えないようにし、また、中間スイッチが、ト ランクリンク内のチャンネルを、現在イネーブルとなっている無線チャンネルと 関係する通信リンク内のチャンネルを用いて、呼に割当てる手段を有しているの が好ましい。 無線基地ステーションに対するトランクリンク内のチャンネルの割当ては需要 に応じてすることができる。一実施例では、割当ては所定計画表（スケジュール ）に従って予めプログラムされていて、この計画表は一日のうちの異なる時間で 異なる基地ステーションにおいて予測される需要を基礎としている。もし無線基 地ステーションの無線チャンネルが、そのチャンネルがディスエーブルとされな ければならない時刻に進行中の呼により使用状態にあるとすると、チャンネルを ディスエーブルとし、かつ別の無線基地ステーション内の無線チャンネルを対応 してイネーブルとすることが、その呼が終了するかハンドオーバされるかしてそ のチャンネルが空き状態になるまで遅延されるようにすることができる。 代りの構成では、チャンネルは現実の需要に基づいて割当てがされて、トラン クリンク内のあるチャンネルが無線基地ステーションに割当てられるのは、無線 基地ステーションのカバー範囲内で移動ユニットとの通信が求められているとき に限るようにしてよい。移動ユニットが１つの無線基地ステーションから同じ中 間スイッチによってサービスされている別なものへとハンドオーバされる場合に は、その呼に割当てられたトランクチャンネルの中間スイッチ内の接続が第１の 無線基地ステーションから第２の無線基地ステーションへのハンドオーバの時刻 に切換えられ、それによってトランクリンクが全容量で動作していたとしても呼 が継続できるようにできる。 トランクリンク内でトランクチャンネルを共用している無線基地ステーション の選択は予測された需要パターンに従ってすることができる。例えば、基地ステ ーションで仕事のために移動している期間中に最大容量を使うものは作業時間中 は静寂となり、これは鉄道の主要駅に対してサービスをするもののような場合で 、これは逆が真となるような基地ステーションで、例えば街の中心にサービスを しているものと共用をすることができる。基地ステーションは互に物理的に近接 している必要はなく、地理的な要件としては同じ中間スイッチにより、すなわち 同じ分岐点でサービスがされることだけである。 トランク通信リンクは伝送網管理手段によって制御でき、またこのシステムに はさらにトラヒック需要データ入力手段と伝送容量制御器を含めて、トラヒック 需要データ入力手段からの入力に応答して無線資源制御手段と伝送網管理手段と の動作を調和させるようにできる。使用されるデータは履歴に関するものでよい が、実時間で監視されたものが望ましい。 このシステムはスペアのトラヒック容量を無線及び伝送網内に分散されるよう にしてもよい。 望ましいこの発明の実施例を添付の図面を参照して記述して行く。 図１は３つの無線基地ステーション内でのトラヒック需要の一般的なパターン を示す。 図２は先行技術のセルラ無線システムを示す。 図３はこの発明の実施例による簡単化したセルラ無線システムを例示する。 図４はもっと複雑な伝送網を示す。 図５はセルラ無線網の監視及び制御システムに対する構造を示す。 図６は図３に示した簡単化したシステムのトランクリンクの通信チャンネルの １つで使われる時間スロット割当てパターンを示す。 この発明を理解するためには、先ず例示のシステムでのトラヒック需要を考察 することが有用である。この例示目的のために問題を大幅に簡単化してあるが、 根底にある原理は多数の基地ステーションともっと沢山の可変負荷を有するもっ と複雑なシステムにも適用できる。 図１は例示したセルラ無線システムの３つの無線基地局用の例示的なトラヒッ クレベルを示す。各無線基地ステーション（ＢＴＳ）Ａ，Ｂ，Ｃは最大容量４５ 通信チャンネルを有しているが、これらの無線基地ステーションは同時にはこの 最大容量を全部必要とはしない。午前中の期間ｔ１（Ｔ０からＴ１まで：午前７ 時から正午まで）では、無線基地ステーションＢはその全容量４５チャンネルを 必要とし、また無線基地局ＡとＣとはそれぞれ３０と１５チャンネルを必要とす る。午後の期間ｔ２では（Ｔ１からＴ２まで：正午から午後６時まで）、無線基 地ステーションＡはその全容量４５チャンネルを必要とし、また無線基地ステー ションＢとＣとはそれぞれ３０と１５チャンネルを必要とする。夕方の期間ｔ３ （Ｔ２からＴ３まで：午後６時から真夜中まで）は３つの基地ステーションＡ， Ｂ，Ｃがみな３０チャンネルを必要とする。夜間には（Ｔ３からＴ４まで：真夜 中から午前７時まで）無線基地局Ｃはその全容量４５チャンネルを必要とし、ま た無線基地ステーションＡとＢとはそれぞれが１５チャンネルだけを必要とする 。 図２は３つの無線基地ステーション（トランシーバ基地ＢＴＳ）Ａ，Ｂ，Ｃが スイッチングセンタＭＳＣに基地制御器（ＢＳＣ）１１を介して接続され、分岐 網を形成するそれぞれのリンク１Ａ，１Ｂ，１Ｃが使われている。各リンク１Ａ ，１Ｂ，１Ｃにはそれぞれの分岐部分７ａ，７ｂ，７ｃがトランシーバ基地から 分岐点Ｈまであり、また共通のトランク部分２が分岐点Ｈから基地制御器（ＢＳ Ｃ）１１まである。この先行技術のシステムでは分岐点Ｈは分岐部分と各物理リ ンク１Ａ，１Ｂ，１Ｃのトランク部分との間の単に物理的接続にすぎない。 図３に示したシステムでは、この発明の好ましい実施例によるセルラ無線シス テムが例示されている。ＧＳＭシステム構造と術語とがここで例示の目的で用い られている。このシステムでは、また３つのトランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃが分岐 点Ｈにそれぞれのリンク７ａ，７ｂ，７ｃを介して接続され、また分岐点Ｈから はトランク（通信）リンク６によって移動スイッチングセンタ（ＭＳＣ）８に基 地制御器（ＢＳＣ）１１を経て接続がされている。しかし、これらのチャンネル は各々が恒久的にリンク７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれの１つの専用になってはい ない。代りに、図３の構成では、分岐点Ｈは（中間）スイッチを含み、その機能 について以下に述べる。この機能はインテリジェント網制御システムの伝送網マ ネージャ３により制御され、また基地制御器ＢＳＣ１１でのクロス接続を制御し ている。網制御システムはまた無線資源を制御するための動作及び保守センタ（ ＯＭＣ）４を含んでおり、資源は本質的には基地制御器（ＢＳＣ）１１に対して 動作するトランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃである。分岐点Ｈはトランクリンク６によ って基地制御器に接続されている。伝送網マネージャ３とＯＭＣ４とは移動スイ ッチングセンタ（ＭＳＣ）８の全体的な制御の下にある。必要とされる制御信号 は、図３では破線によって表現されており、これがＯＭＣ４から基地ステーショ ンＡ，Ｂ，Ｃに、また伝送網マネージャ３から基地制御器１１とハブＨへ物理リ ンク７ａ，７ｂ，７ｃと６とによって送られている。各種の構造が、伝送網に対 して可能であることが理解されると思う。チャンネル６ｄ，６ｅ，６ｆを含むト ランクリンク５は複合伝送網の一部であってよく、この網の物理構造には複数の 冗長度、代替ルーテング等があり、そのすべてが伝送マネージャ３の制御下にあ る。 図４はもっと複雑な網の各種要素の機能的関係を示し、これもまたこの発明に 従ったもので、分岐した網の多数の個々の特徴を例示している。例示されている 物理リンクは実用にあたっては、システムを一層丈夫なものとするために、組込 みの冗長度を有するリンクのシステムとして実施されることになることを知って ほしい。基地制御器１１ａ，１１ｂ，…１１ｇなどは移動スイッチングセンタ（ ＭＳＣ）８の制御の下に動作する。移動スイッチングセンタ８と各基地制御器１ １ａなどは移動スイッチングセンタ８と同期ディジタルハイウェイ（ＳＤＨ）ル ープのような通信網という手段によって通信をすることができる。個々の基地制 御器によって必要とされる容量は網内でこのレベルで同期ディジタル階層ループ の使用を正統なものとするが、個々の基地ステーションへのリンクについては異 なる。移動スイッチングセンタ８の故障に対して警戒をして、第２の移動スイッ チングセンタ１８がまた基地制御器１１−１１ｇに接続可能とされていて、自己 の専用基地制御器１２ａ等−１２ｎへの接続も同じである。同様に、この第２の 移動スイッチングセンタ１８が故障するとすると、基地制御器で正常時にその移 動スイッチングセンタによりサービスを受けているものを移動スイッチングセ ンタ８により制御ができる。各基地制御器と移動スイッチングセンタは加入−引 出しマルチプレクサＡＤＭという手段によって同期ディジタル階層網に接続され ており、そこで網から個々の基地制御器へ向けたトラヒックを抽出し、ＳＤＨル ープにＢＳＣから発生したトラヒックを加える。加入−引出しマルチプレクサは 主ループ上を運ばれているマルチプレックスから関連の信号を抽出するために制 御されていることに注意したい。さらに、同期ディジタル階層が使用されている と、同期ディジタル階層システムから抽出できる最小量は、“ＳＴＭ１”として 知られている階層の個々のモジュールの容量によって決められる。完全なＳＤＨ システムでこのようなＳＴＭ１モジュールがそこで運ばれているものの最小容量 は個々の移動スイッチングセンタによってカバーされる領域にサービスするのに 適した大きさのものである。 各個々の基地制御器（ＢＳＣ）は多数のトランシーバ基地にサービスする。こ れがとくに１つの基地制御器１１に対して例示されているが、他のすべての基地 制御器１１ａ−１１ｇがトランシーバ基地の同じような構成にサービスすること は理解されよう。各基地制御器は１又は複数の主ハブにサービスできる。図４に 示したように、基地制御器１１は２つのハブＨ１とＨ４とにサービスしている。 階層の分岐構造はいろいろな形態をとることができ、そのうちの２つを図４に例 示してある。第１の例では、トランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにサービスするの に、トランシーバ基地ＣとＤとはハブＨ３に接続されていて、ハブＨ３は専用の 関連するトランクリンク２３を有し、それが第２のハブＨ２に接続されている。 ハブＨ２はまた他のトランシーバ基地Ｂに直接サービスし、それ自体の関連する トランクリンク２２をもち、それによって第３のハブＨ１を通って網の他部へ接 続がとられ、Ｈ１はそれ自体がトランシーバ基地Ａに直接サービスしている。ハ ブＨ１は関連するトランクリンク２１をもち、基地制御器１１に接続され、これ によって網の他部へ接続される。図示の構成では、トランシーバ基地Ｅ，Ｆ，Ｇ ，Ｈにサービスするのに、トランシーバ基地ＥとＦとはハブＨ５によってサービ スされ、Ｈ５には専用のトランクリンク２５があって、別のハブＨ４という手段 により網の他部へ接続がとられている。同じようにトランシーバ基地ＧとＨとは ハブＨ６に接続されていて、Ｈ６は関連のトランクリンク２６によってハブＨ４ に 接続されている。ハブＨ４は関連のトランクリンク２４という手段によって基地 制御器１１に接続されている。 各トランクリンク２１，２２，２３，２４，２５，２６は小数のトランシーバ 基地だけにサービスし、とくにリンク２４，２５，２６の場合には、トランシー バ基地の数は階層的形態で減って行き、こういった分岐構造はプレシオクロナス ディジタル階層（ＰＤＨ）と同期ディジタル階層の両システムでの使用に適して いる。同期ディジタル階層プロトコルは多数の異なるビット流の搬送を可能とし 、基本的な２Ｍビット／秒ベースユニットに及ぶマルチプレックスのいずれの部 分をキャリヤのルートに沿っておかれている加入−引出しマルチプレクサＡＤＭ のいずれにおいても抽出できる。プレシオクロナスディジタル階層（ＰＤＨ）シ ステムは完全な同期をしていないし、マルチプレックスの個々の要素は少量だけ 他と同期がずれていてもよい。このことは加入−引出しマルチプレクサにおいて マルチプレックスのいずれかの部分を加入するか抽出するためには、多重化の各 種レベルは一度に１つについて進められなければならないことを意味し、ＳＤＨ での状態であるいずれの部分も直接に行うことができ、中間のマルチプレックス レベルを介してすることを要しないのと対比される。図４を参照して上述した網 構造はＳＤＨとＰＤＨシステムの両方で使用するのに非常に適している。とくに 、網の分岐した構造が理由となって、各種マルチプレックスレベル間のステップ ダウンとステップアアップが大きな問題とならない。その理由は各種段階が網の 各種分岐と一致するようにできることによる。これに対して、先行技術の構成で 国際特許明細書Ｎ０９４／００９５９に関連して記述されているものでは、ＰＤ Ｈ構造は不適当であり、その理由は、トランシーバ基地にサービスしているリン グ上の各点で、一度に１層を、ＰＤＨシステム内でデマルチプレックスする必要 があり、各トランシーバ基地のそこでの個々のマルチプレックス要素が抽出でき る基本レベルまで下位方向にデマルチプレックスし、次にそこから、段階ごとに 、多重化を再構成して、ループを通って次の要素へ前送りするようにしなければ ならないことにある。この発明の構造はとくにＰＤＨに適している、がＳＤＨは ほとんど障害なく使うことができる。 図５は各種制御システムの基本的構成を示し、これらが一緒に協調して利用可 能な無線資源と伝送網資源の使用を最大とするようにしている。伝送資源３と、 動作及び保守センタで無線資源用のもの４とはそれぞれ伝送網５と無線網（すな わちトランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃ）を制御する。この両者は入力を統計的監視シ ステム９に供給し、そこではまた日毎とか週毎といった規則的にシステムに対す る需要のデータをもっている。トラヒック統計システムと、伝送網マネージャ３ と、動作と保守センタ４とからの入力は伝送容量制御器（ＴＣＣ）１０に供給さ れ、そこでは今度は伝送網マネージャ３と、動作と保守センタ４とを制御する。 伝送容量制御器１０は移動スイッチングセンタ８と関係することになり、システ ムの無線部と固定部の両方を監視してシステムの故障と使用とを検出し、また今 度はそれらを制御して、例えば固定システムの個々の要素間で固定網のもつフレ キシビリティを使用してリンクを確立するようにし、またそれぞれの基地ステー ションへ供給している伝送網の部分の容量に従って無線網内で無線トランシーバ のオンとオフとの切換えをするようにしている。 この機能を移動スイッチングセンタ（ここでは無線容量を提供し、かつまた固 定網容量を提供することを需要に応じてするように動作している）のルーチン動 作から分離することによって、このシステムは個々の需要の場合によく適合する ことができる。とくに、システム内にスペア（予備の）容量があるときには、伝 送容量制御器はこのスペア容量をシステム内で均等に分布するようにして、余分 の容量がＯＭＣ４と伝送網マネージャ３とによって、そこに割当てられたスペア 容量を用いて、無線網のいずれの部分にも切換えできるようにし、伝送容量制御 器からの介入を必要としないでそれができるようにする。このことは個々の呼設 定とハンドオーバ設定とが適時に行なわれるようにし、その一方で伝送容量制御 器が長い時間帯にわたって大規模な容量問題の前兆を監視でき、かつ対処できる ようにしている。 図６は図３に示した３つのトランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃに対する４つの時間帯 ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４について、３つのチャンネル６ｄ，６ｅ，６ｆの１つに 対する時間スロットの割当てを示す。各チャンネルには３２の時間スロット（０ ないし３１と番号付けした）があって、同期時間スロット０と、シグナリング時 間スロット１６とを含み、したがって呼トラヒック用に各３つのチャンネル６ｄ ， ６ｅ，６ｆ上に全部で３０の時間スロット（すなわち全数で９０時間スロット） を残していることになる。ここに記述した実施例では、時間スロット割当てはチ ャンネル６ｄ，６ｅ，６ｆ間で等しく分けられている。 図１は３つのトランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃに対する全需要が決して９０チャン ネルを越えないことを示し、個々の最高の合計が３×４５＝１３５であることを 示している。図２に示した従来技術のシステムでは、これらの３つのトランシー バ基地を支持するためにトランクリンク２上で必要とされる全容量は１３５チャ ンネル、すなわちそれぞれの最大容量の和である。しかし、これらのチャンネル のうちの９０だけがある与えられた時間で使用されることになり、それ故にトラ ンクリンク２は５０％の過剰容量をもっていることになる。 図３の実施例の動作を図６を参照して記述して行く。図６はチャンネル６ｄに 対する時間スロット割当を示している。他の２つのチャンネル６ｅ，６ｆについ ても同様の割当てがされている。午前中の期間ｔ１、例えば午前７時から正午ま で、トランシーバ基地Ｂは４５時間スロット（各チャンネルに１５）が、トラン シーバ基地Ａには３０の時間スロット（各チャンネルに１０）が、またトランシ ーバ基地Ｃには１５の時間スロット（各チャンネルに５）がそれぞれ割当てられ ている。この例では、チャンネル６ｄではトランシーバ基地Ｂは時間スロット１ ないし１５を割当てられ、トランシーバ基地Ａは時間スロット１７ないし２６を 割当てられ、またトランシーバ基地Ｃは時間スロット２７ないし３１を割当てら れている。転換時間Ｔ１では、この例では正午であり、１５の時間スロット（各 チャンネルから５）はトランシーバ基地Ｂの割当てからトランシーバ基地Ａの割 当てへと変換される（この例ではチャンネル６ｄからの時間スロット１１ないし １５、など）。これはトランシーバ基地Ａがその４５の無線チャンネル全部を午 後の時間帯ｔ２で全部使用し、その一方でトランシーバ基地Ｂには３０の時間ス ロットを残し、トランシーバ基地は依然として１５の時間スロットが割当てられ ている。全体で必要とされる時間スロットの数はそこで時間帯ｔ１とｔ２の両方 で９０である。 第２の転換時間Ｔ２では、例えば午後６時には、１５の時間スロット（チャン ネル６ｄから１１ないし１５、など）はトランシーバ基地Ａからトランシーバ基 地Ｃへ変換されて、各トランシーバ基地はここでは３０の時間スロットが割当て られている。 第３の転換時間Ｔ３（例えば真夜中）では、１５の時間スロット（チャンネル ６ｄからの６ないし１０、など）はトランシーバ基地Ｂからトランシーバ基地Ｃ へ割当てられ、それによって、トランシーバ基地Ｃが深夜期間ｔ４中その４５の 無線チャンネルのすべてを使用することができるようにし、その一方でトランシ ーバ基地Ｂには１５の時間スロットを残し、トランシーバ基地Ａはまた深夜期間 ｔ４に対しては１５だけの時間スロットを要求し、それによって１５の時間スロ ット（チャンネル６ｄから１７ないし２１、など）は予備状態（スペア）となる 。これらスペアの時間スロットは他のトランシーバ基地（図示せず）に割当てる ことができるし、あるいはトランクリンク６内のチャンネル６ｄ，６ｅ，６ｆの １つの故障といった不測事態のためにとっておくことができる。 最後に、時刻Ｔ０では、３０の時間スロットでトランシーバ基地Ｃに割当てら れたものが再びトランシーバ基地Ｂに割当てられ、前記１５のスペア時間スロッ トがトランシーバ基地Ｃに割当てられて、このサイクルが再び繰返されるように なる。 トランクリンク６を作り上げているチャンネル６ｄ，６ｅ，６ｆは異なる物理 ルート上を別々にルート形成して、全リンク６の同時故障に対する安全対策とす ることができる。各トランシーバ基地に割当てられた時間スロットはチャンネル ６ｄ，６ｅ，６ｆ間に分配されて、各チャンネル上でなにがしかの時間スロット を各トランシーバ基地がもつようにする。これがチャンネル６ｄ，６ｅ，６ｆの １つが故障したとしても、なにがしかの容量が各トランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃの ために維持されていることを確かにする。 午前中ｔ１は、トランシーバ基地Ａはその４５の無線チャンネルを支持するた めにリンク５上で利用できる時間スロットを１５しかもっていない。残りの３０ の無線チャンネルは“ビジイアウト”とされ、すなわち基地制御器はトランシー バ基地Ａがこれら残りの無線チャンネル上で動作することを許さないように命令 され、それによってトランシーバ基地Ａを通って網と通信をすることができる移 動ユニットの数を制限する。 この例示には夜中の期間ｔ４には多数のスペアの時間スロットが含まれている 。各チャンネルは３０のトラヒック時間スロットがあり、従って、時間スロット は３０の倍数でだけ利用できる。典型的なシステムでは、３を越えたトランシー バ基地があることになり、需要に対して時間スロット容量を整合させることは容 易となる。しかし、あるスペア時間スロットの利用可能性は、チャンネル６ｄ， ６ｅ，６ｆの１つが故障したとするとシステムの堅牢さを確実にする上で有用で あり、それは呼の何がしかがさもなければ失なわれてしまうのに残っているライ ン上のスペアの時間スロットに転送できることによる。 一日のうちのある時間にトランシーバ基地が何も需要をもたないとか、需要が あっても隣接するトランシーバ基地でそのカバー範囲が重なっているものによっ てカバーされるということはありうることである。このような状態では、全体の トランシーバ基地を“ビジイアウト”とできるし、あるいは緊急用に単一チャン ネルを維持することができる。同じように、トランシーバ基地の１つが完全に使 えない状態となるとすると、例えば故障とか保守とかでそうなると、そのトラン シーバ基地に専用であった伝送網内のチャンネルはすべてが別のトランシーバ基 地に再割当てできる。 このシステムは網の他の部分にすでに存在しているシステムに少量の追加の割 込み（ブロッキング）を加えることができ、一番顕著なのはトランシーバ基地Ａ ，Ｂ，Ｃと移動ユニットとの間の空中インターフェースに対してである。ブロッ キングはあるチャンネルが利用可能でないことが呼を失敗させることになる呼の 試みの割合（百分率）として計算される。追加のブロッキングは存在しているト ランシーバ基地チャンネルよりも少いトランクリンクを利用可能とすることによ り導入され（言い換えれば、無線チャンネルは利用可能だがトランクチャンネル は利用できなくする）、このブロッキングは次のように理論的に計算できる。 上の表から分かることは、この例では１％よりも少いトラヒックがトランクリ ンク５内で必要とされている容量の１／３を節約するために失なわれていること である（１３５チャンネルに対して９０時間スロット）。１３５のトランシーバ 基地チャンネルに対して利用可能な１００トランクチャンネルでは、すなわち２ ５％の節約では、僅か０．０５％（すなわち２０００中の１）の呼トラヒックが 失なわれることになる。 固定時刻Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２に切換えが生ずるとして示してあるが、チャンネル が第１のトランシーバ基地Ａによりすでに使用されてはいない場合には第１のト ランシーバ基地Ａから第２のトランシーバ基地Ｂへチャンネルが再割当てされる ようにすることが望ましい。この理由のために、切換え時間に実際に使用されて いるいずれものチャンネルについて、そのチャンネルは第１のトランシーバ基地 に対してその呼が終了するまで、もしくはハンドオーバされるまで割当てが維持 され、その後にそのチャンネルが第２のトランシーバ基地に再割当てされる。 このシステムの変形として、いろいろなトランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃに対する 需要のレベルが監視され、伝送網内のチャンネルが求めに応じてトランシーバ基 地に割当てられるようにする。この構成では、現在使用されていないチャンネル が個々のトランシーバ基地のいずれかに割当てされることはないが、“フローテ ング・リザーブ”（浮動状態の保留）を作り、トランシーバ基地Ａ，Ｂ，Ｃのい ずれもによって使用可能とされる。 もし移動ユニットが１つのトランシーバ基地Ａから、同じ分岐点からサービス を受けている他のトランシーバ基地Ｂへのハンドオーバを求めているとすると、 基地制御器リンク５へのその分岐点上のチャンネルのすべてが使用されていると それが可能であり、その理由は、ハンドオーバが行なわれることになる相手のト ランシーバ基地Ｂで利用可能な無線チャンネルが存在していても、固定リンク内 でそれらのために利用可能なチャンネルがないので、それらのチャンネルは“ビ ジイアウト”となることによる。無論、信号品質が劣化して呼が断とされねばな らないレベルになる前に第１のトランシーバ基地Ａがハンドオーバに失敗する結 果として呼が断となるのと同時に、あるチャンネルが利用可能になる。しかしこ のチャンネルは呼をしようとしているいずれの移動ユニットに対しても利用可能 となるのであって、ハンドオーバが失敗に終った移動ユニットも再び呼の開始プ ロセスをすることができるのであって、他の移動ユニットよりもそのチャンネル を取得する機会が多いわけではない。事実はむしろ少いのであり、その理由とし て、他の移動ユニットはすでに呼を試行し始めていてそのチャンネルを最初に獲 得する公算が高いことが挙げられる。既存の呼を維持することが望ましく、別な 呼の試行を成功させるのを許すためには既存の呼を駄目にすることに先んじてい なければならない（ただしすべての呼は同じ優先順位をもつものとする）。この ためには基地制御器ＢＳＣは、１つの分岐点からサービスを受けている２つのト ランシーバ基地Ａ，Ｂ間でハンドオーバが必要とされていることを認識して、そ の移動ユニットが関与している呼に割当てられた分岐点からＢＳＣリンク６への チャンネル（例えば６ａ）を、第１の無線基地ステーションＡから第２のトラン シーバ基地Ｂへハンドオーバの瞬間に転換する。 好ましい実施例をセルラ無線システム用のＧＳＭ規格の構造と用語とに関連づ けて記述してきた。しかし同じようなシステムを他のセルラ無線システム用に使 用することもまた個人移動無線網用に使用することも可能である。図３を参照し て例示した実施例に対して、セルラ無線システムでは、無線基地ステーション制 御機能がそれらの制御下にある無線トランシーバと同じ位置にあると、分岐され た網が基地ステーションＡ，Ｂ，Ｃと移動スイッチングセンタＭＳＣとの間に位 置しており、そこには別個の基地制御器が存在しない。記述した実施態様はすぐ にこのような構成に適用できることは明らかであろう。 個人（私設）移動無線網は１又は複数の基地ステーションを有して、移動ユニ ットと通信をするようにしている。典型的な応用では、個人移動無線網でガス、 電気、通信等のユーティリティ用の現場部隊で使用されたり、タクシー、鉄道、 とバスの運転手などの運輸関係者により使用されるものでは、各々が移動基地ス テーション（ときにはそれを数個）もっていて、その網に所属する移動ユニット とだけ通信をするようにしている。各個人移動網は自分の要件に従って無線基地 ステーションをもち、これらの網の固定部分での容量のうちのいくらかは過剰な 共通リンクを有していることがありそうであり、とくに、装備が専門の遠隔通信 会社によって提供されるのでそうなりがちである。個人移動無線網はそれ自体の ピーク需要時間に対処するのに十分な容量を各々が持たねばならないが、明らか にオペレータが違うと違った需要パターンを持っており、網の固定部分における 容量を共有することによって、いろいろな個人移動無線オペレータは失敗呼を最 小数として固定網上の容量要求を減らすことができる。チャンネルの割当てが需 要にもとづいて整えられるのであり、一日の時間にもとづくのでなければ、その ときは適切な呼の優先順位づけで、緊急サービスも含めて、その容量要件を通常 は低くするが、予測しがたいような非常に大きな揺らぎが需要にあれば、もっと 予測可能なしかし変動する需要パターンの小さな他のオペレータと全体の容量を 共有するようにできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，Ａ Ｕ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ， ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ギャノン、スティーブン・マーク イギリス国、エイチピー５・１エスエス、 バッキンガムシャー、チェスハム、ボイ ス・ロード 98 (72)発明者 マンデイ、ピーター・ロバート イギリス国、アールジー12・２ジェイゼッ ト、バークシャー、ブラクネル、キャンド ルフォード・クローズ ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 複数の移動無線ステーションにサービスをするための移動無線システム であり： 該移動無線ステーションと通信をするための複数の無線基地ステーションであ って、各々が割当てられた数の無線チャンネルを有しているものと； １または複数のトランク通信リンクとを含み；各トランク通信リンクは複数の 無線基地ステーションにサービスをするそれぞれの中間スイッチにサービスして おり； 各無線基地ステーションは、それが割当てた無線チャンネルと少くとも同じ数 のチャンネルを有する通信リンクによって、それがサービスする中間スイッチに 接続されており； 各トランク通信リンクは、そのそれぞれ中間スイッチによりサービスをされる 複数の無線基地ステーションの無線チャンネルの全数よりも少ないチャンネルを もっており； また、無線基地ステーションを制御して、各トランク通信リンクにより使用さ れているチャンネルの全数がそれがサービスする基地ステーションにより使用さ れる無線チャンネル数に等しいかそれより大きいものであるようにするための無 線資源制御手段を含む移動無線システム。 ２． １または複数の第１の中間スイッチが、それらのそれぞれのトランク通 信リンクによって中間スイッチの別な１つに接続されて、それよってこの別な中 間スイッチが１または複数の第１の中間スイッチによってこれもまたサービスさ れている基地ステーションにサービスをする請求項１記載の移動無線システム。 ３． 前記通信リンクはプレシオクロナスディジタル階層で動作するようにさ れている請求項１又は２記載の移動無線システム。 ４． 各無線基地ステーションは関係する制御手段を有してその利用可能な無 線チャンネルと関係する通信リンクチャンネルの１または複数を選択的にイネー ブルとディスエーブルとにして、イネーブルとした無線チャンネルの全数がトラ ンクリンク内のチャンネルの数を越えないようにし、 また中間スイッチはトランクリンク内のチャンネルを、現在イネーブルとされ ている無線チャンネルと関係する通信リンク内のこれらチャンネルを用いて呼に 割当てるための手段を有し、 中間スイッチはトランクリンク内のチャンネルを、現在ディスエーブルとされ ている無線チャンネルと関係する通信リンクリンク内のこれらのチャンネルを用 いて呼に割当るための手段を有している請求項１，２，３のいずれか１項に記載 の移動無線システム。 ５． 前記トランク通信リンクは伝送網管理手段の制御の下で伝送網の一部を 形成し、前記システムはさらに、トラヒック需要データ入力手段と、前記無線資 源制御手段の動作と調和をとるための伝送容量制御器と、該トラヒック需要デー タ入力手段からの入力に応答する伝送網管理手段とを含む請求項１ないし４のい ずれか１項記載の移動無線システム。 ６． さらに、前記制御手段と関係し移動ユニットと無線通信を確立する要求 に応答し、トランクリンク内のチャンネルがこのような要求に応答してそれぞれ の無線基地局に割当てられるようにされている請求項１ないし５のいずれか１項 に記載の移動無線システム。 ７． さらに、移動ユニットのハンドオーバ要求に応答し、かつ前記制御手段 と関係した手段を含み、移動ユニットがそこで現在動作中であるトランクリンク の通信チャンネルの接続が、そこからハンドオーバがされることになる第１の無 線基地ステーションと関係した通信リンクからそこへハンドオーバがされること になる第２の無線基地ステーションと関係した通信リンクへと、転換されるよう にされている請求項６記載の移動無線システム。 ８． 所定の計画表に従って前記制御手段が動作する請求項１ないし５のいず れか１項記載の移動無線システム。 ９． 前記制御手段は、あるチャンネルがディスエーブルとされるべき計画表 の時刻に進行中の呼により使用状態にある場合には、ディスエーブル用機能とそ のチャンネル用の対応するイネーブル機能とがそのチャンネル使用が終るまで遅 れるようにされている請求項８記載の移動無線システム。 １０． 多数の無線チャンネル上の移動無線ステーションとの間で無線信号を 各々が送受することができる複数の無線基地ステーションを含み、各無線基地ス テーションはそれが割当てた無線チャンネルと少くとも同じ数のチャンネルを有 する関係する通信リンクによって関係する中間スイッチと接続されており；また １または複数のトランク通信リンクを含み、各トランク通信リンクはそれぞれの 中間スイッチにサービスをしまたそのそれぞれの中間スイッチによってサービス される複数の基地ステーションの無線チャンネルの全数よりも少ないチャンネル をもっているような移動無線システムを動作する方法であって：中間スイッチに 接続された１または複数の無線基地ステーションと、それらが関係する通信リン クを制御して、中間スイッチによってサービスされている無線基地ステーション により使用されている無線チャンネルの全数が中間スイッチによりサービスにサ ービスしているトランク通信リンクにより使用されるチャンネルの数に等しいか それもより少ないようにする段階で成る方法。 １１． 前記通信リンクがプレシオクロナスディジタル階層として動作する請 求項１０記載の方法。 １２． 前記無線基地ステーションに利用可能な１または複数の無線チャンネ ルを選択的にイネーブルとディスエーブルとし、イネーブルとされた無線チャン ネルの全数がトランクリンク内のチャンネル数を越えないようにし、また、現在 イネーブルとされた無線チャンネルと関係した通信リンク内でこれらのチャンネ ルを用いてトランクリンク内でこのチャンネルを呼に割当てる段階で成る請求項 １又は２記載の方法。 １３． 前記トランクリンク内の通信チャンネルが、無線基地ステーションに 、この無線基地ステーションと移動無線ユニットとの間で無線通信を確立せよと の要求に応答して、割当てられる請求項１０，１１，１２のいずれか１項記載の 方法。 １４． 移動ユニットのハンドオーバに対する要求に応答して、該移動ユニッ トが現在動作しているトランクリンク上のチャンネルの接続をそこからハンドオ ーバがされることになる第１の無線基地ステーションと関係している通信リンク から、そこへハンドオーバがされることになる第２の無線基地ステーションと関 係している通信リンクへ転換される請求項１３記載の方法。 １５． 所定の計画表に従ってチャンネルの制御が動作する請求項１０，１１ ， １６．あるチャンネルがディスエーブルとされるべき計画表の時刻に進行中の呼 により使用状態にある場合には、ディスエーブル用機能とそのチャンネル用の対 応するイネーブル機能とがそのチャンネルの使用が終るまで遅れるようにされて いる請求項１５記載の方法。 １７．前記トランク通信リンクが、伝送網管理手段の制御の下で伝送網の一部を 形成し、トラヒック需要データが無線基地ステーションと伝送網管理手段との動 作の調和をとるために使用される請求項１０ないし１６のいずれか１項記載の方 法。 １８．トラヒック需要データが実時間で監視されて、該トラヒックデータを供給 するようにした請求項１７記載の方法。 １９．スペアトラヒック容量を無線および伝送網で分配する請求項１７または１ ８記載の方法。 ２０．添付図面を参照して実質的に記載された移動無線システム。 ２１．添付図面を参照して実質的に記載された移動無線システムを動作する方法 。