JP2004525581A - 第３世代セルラーネットワーク - Google Patents

Abstract

本発明は、第３世代セルラーネットワーク、さらに詳細には基地局と他の基地局または他のネットワークとの間のバックボーン交換ネットワークに関する。本発明は、故障の可能性が低減した３Ｇセルラー通信システムを提供する。本発明の第１の局面は、セルラー無線カバレッジを提供する複数の基地局無線インターフェイス、少なくとも１つのノードＢ及び無線ネットワークコントローラを含む第３世代無線通信ネットワークが提供される。このシステムは、ＩＭＡ保護モードまたはＩＭＡアグリゲーションモードを提供するために少なくとも１つのノードと無線ネットワークコントローラとの間に少なくとも２つの信号パスが存在するように構成されている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、第３世代セルラーネットワークに関し、さらに詳細には、基地局と他の基地局または他のネットワークとの間のバックボーンＡＴＭ交換ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
第１及び第２世代セルラー無線システムは現在、世界で広く普及し、移動体通信のユーザーに遠隔通信サービスを提供している。容量需要の問題を克服し、テキストとデータの伝送を行うために、第３世代無線システムが提案されている。かかる第３世代システムの１つは、第３世代パートナーシップ（３ＧＰＰ）機関により提案されている欧州次世代移動体通信システム（ＵＭＴＳ）である。
【０００３】
近年、ネットワークの容量／帯域幅に対する需要が著しく増加している。現在注目されているネットワーク技術の１つは非同期通信モード（ＡＴＭ）技術である。ＡＴＭ技術は、仮想回路及びインテリジェント交換技術を導入することにより従来の交換ネットワークを改良するものである。仮想回路の帯域幅割当て及び遅延及び遅延のばらつきのような伝達特性を任意特定の使用例のニーズに合わせて調整することが可能である。
【０００４】
さらに、ＡＴＭネットワークは一般的に、普通の回路データ転送速度が６００Ｍｂｐｓである他のネットワークトポロジーよりも広く且つ高い速度範囲にわたって動作し、速度が１０Ｇｂｐｓを超える使用例もある。ＡＴＭプロトコルは、光ファイバ、無線リレーなどのような高い信頼性を有する物理的レイヤー上で信号伝送を行うことを意図している。
【０００５】
非同期通信モード（ＡＴＭ）技術は、基地局と、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）と呼ぶ制御主体との間でユーザー及び制御データ（データ）の伝送を行うために特化されている。各基地局からのデータはＡＴＭ交換機によりノード（３ＧシステムではノードＢと呼ぶ）を介してＲＮＣへ送られるか、または基地局展開密度が高い領域では、幾つかのノードＢが、ＡＴＭ通信をＲＮＣに対して行うノードＢ集信装置と通信する。
【０００６】
図１は３Ｇネットワークを示すが、基地局１２は移動体ユーザー１０と、３ＧＰＰによりノードＢと呼ばれるＲＮＣ（Ｉｕｂインターフェイス）１４との間のインターフェイスとして働き、ノードＢは無線ネットワークコントローラ、ＲＮＣ、１６に対して信号を伝送する。従って、各ノードＢは、その無線インターフェイスインフラストラクチャ（トランシーバ、電力増幅器、アンテナ及び関連の制御装置）に連携し、地上無線送信インフラストラクチャより成る。ノードＢは、ＩＭＡをサポートするＡＴＭ集信装置（ＡＴＭ交換機）かまたは、ＵＭＴＳ基地局とＡＴＭ集信装置の両方として働くノードＢでよい。後者の構成は、Ｉｕｂハブ構成と呼ぶことが多い。
【０００７】
従って、ノードＢ集信装置はコストが最も低いと見ることができる。３Ｇネットワークの開発コストは、これまでのところ高いということが分かっており、全てのコスト削減措置が適宜講じられる。ノードＢ集信装置とＲＮＣのリンクを用いると、高いビット速度の伝送ラインを展開することが可能である。
【０００８】
ＡＴＭ（ＡＴＭ（ＩＭＡ））における逆多重化は、帯域幅を低コストで増加させるために使用される。有利なことに、ＡＴＭ（ＩＭＡ）は、帯域幅が毎秒ｎｘ２Ｍビットの送信リンクに低価格で毎秒２ＭビットのＥ１ラインをグルーピングするかまたはマイクロ波リンクを使用することにより実現可能である。３ＧＰＰでも、Ｅ１に加えてＴ１（毎秒１．５Ｍビット）を使用できる。ＩＭＡはＥ１、Ｊ１及びＴ１ラインを使用可能であるが、これらのラインはそれぞれ欧州、日本及びアメリカの規格決定機関により採用される傾向がある。かかるラインはキャリアプロトコルとは独立にデータを送信できる。即ち、それは特定のキャリアプロトコルに対してトランスパレントである。便宜的に、以下において、かかるプロトコルとしてＥ１だけに言及するが、Ｊ１、Ｔ１または他の等価規格も利用可能であることを理解されたい。同様に、用語「ノードＢ」が本願全体にわたって使用されているが、等価タイプのノードも意図されている。
【０００９】
図１に従って構成されたシステムでは、伝送リンクが故障すると通信が完全に途絶する傾向がある。
【発明の目的】
【００１０】
本発明は、故障の可能性を低減した３Ｇセルラー通信システムを提供しようとするものである。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の第１の局面によると、無線セルラーカバレージを与える複数の基地局無線インターフェイス、少なくとも１つのノードＢ及び無線ネットワークコントローラを有する第３世代無線通信ネットワークであって、無線インターフェイスと無線ネットワークコントローラとの間を伝送される信号及び信号伝送データが少なくとも１つのノードＢを経由し、少なくとも１つのノードＢはＩＭＡ機能を有し、少なくとも１つのノードと無線ネットワークコントローラとの間を伝送される信号及び信号伝送データは非同期伝送モードで伝送され、少なくとも１つのノードと無線ネットワークコントローラとの間にはＩＭＡ保護モードまたはＩＭＡアグリゲーションモードを与える少なくとも２つの信号パスが存在する第３世代無線通信ネットワークが提供される。
【００１２】
１つの実施例によると、ノードＢと無線ネットワークコントローラとより成る複数のネットワークが設けられ、各ノードは、少なくとも２つの他のノードまたは少なくとも１つの他のノードＢ及び無線ネットワークコントローラと通信するように作動可能であり、無線インターフェイスと各ノードＢとの間には物理的なリンクが存在し、各ノードＢと少なくとも２つの他のネットワークとの間には少なくとも２つの信号パスが存在する。
【００１３】
第３の実施例では、複数のノードが存在し、ノードＢは、少なくとも１つのノードＢ集信装置と通信するようにグルーピングされ、少なくとも１つの集信装置は無線ネットワークコントローラと通信し、少なくとも１つのノードＢ集信装置と無線ネットワークコントローラとの間には少なくとも２つの伝送パスが存在する。
【００１４】
好ましくは、ノードＢとノード集信装置との間には複数の伝送パスが存在する。
【００１５】
本発明によると、作動方法も提供される。
【００１６】
本発明は、第３世代セルラーネットワークにおいて逆マルチプレクサを低コストで使用するものである。本発明はまた、毎秒２ＭビットのＥ１伝送ラインのような低価格で低容量の伝送ラインを用いることにより帯域幅を増加させ帯域幅の利用度を改善するものである。
【実施例】
【００１７】
本発明を実施するために発明者が企図した最適モードを以下に例示する。以下の説明において、本発明の完全な理解に資するため特定の詳細事項について明らかにする。当業者にとっては、本発明は種々の変形例で実施可能なことが明らかであろう。
【００１８】
図１は、現在の規格に従って構成された３Ｇシステムを示す。移動体ユーザー１０は、ノードＢ１４に連携する無線インターフェイス１２と無線通信する。ノードＢは、ＡＴＭ通信ネットワーク１８を介して無線ネットワークコントローラＲＮＣ１６と通信する。通信ネットワークが任意の点で故障した場合、故障点の両側のノード間では通信不能になる。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施例を示す。移動体ユーザー１０は、無線通信により基地局無線インターフェイス１２と通信する。しかしながら、この場合、ＡＴＭネットワークは、各ノードＢ１４が無線ネットコントローラ１６と通信可能な少なくとも２つの伝送パスまたはリンク１８を有する分散ネットワークを構成する。便利なことに、これらのリンクは多数の（ｎ個の）Ｅ１リンクより成る。伝送パスは光リンク、無線リンクまたは他のタイプでよい。図２に示す本発明の第１の実施例において、各ノードＢに設けられた逆マルチプレクサ２０は、中間のノードＢを介して発信ノードＢと無線ネットワークコントローラとの間でＡＴＭにつき逆多重化を行うことができる。ＩＭＡは、ＩＭＡノード間の信号伝送のための特殊なＡＴＭ制御セル（ＩＣＰ）を交換する。これを、ＩＭＡ信号伝送またはＡＴＭレベル信号伝送と呼ぶこともある。
【００２０】
逆マルチプレクサが動作する機構は種々ある。図３ａ及び３ｂを参照して、伝送パス１８は、多数のＥ１ライン３０、伝送パスに沿うＥ１通信を可能にするトランシーバを表すブロック２２、２４、２６、２８より成る。Ｅ１ラインは、図３ａに示すように各ノードＢに連携する逆マルチプレクサ２０に選択的に接続されるか、全てのＥ１ラインが逆マルチプレクサ２０に接続される。かくして、中間のノードＢを介する２つのノードＢ間の通信は、中間のノードＢの逆マルチプレクサによる逆多重化が関与する場合と関与しない場合がある。
【００２１】
図４を参照して、第２の実施例はノードＢ集信装置３２を使用するが、これらのノードＢはノード集信装置により無線ネットワークコントローラと通信する。ノード集信装置と無線ネットワークコントローラとの間には２つのリンクがあり、また、各ノードＢとノードＢ集信装置３２との間には２つのリンクが存在する。この第２の実施例では、高ビット速度の伝送ラインを使用できるが、これはユーザー浸透度が高い領域では普通である。本発明によると、ＡＴＭ（ＩＭＡ）における逆多重化は、低コストで帯域幅を増加するために、また送端ノードと受端ノードとの間に少なくとも２つの伝送ラインパスを設けるために使用される。これにより冗長性の利益が得られる。即ち、一方の伝送ラインまたはデータパスが故障しても、通信トラフィックを残りのデータパスに切り換えることができる。さらに、少なくとも２つの通信パスを設けることによりチャンネル利用度が改善される。
【００２２】
図５及び６は、無線ネットワークコントローラへの通信パスのそれぞれ４４及び４６で示す箇所で故障が発生した場合の影響を示す。各図における故障４４、４６は、多数のＥ１ラインより成る残りの伝送ラインだけにより信号伝送を継続することにより対処することができる。もちろん、第１の例では３つ以上の伝送ラインを設けることも可能である。影響を受けるノードＢからの信号伝送の方向を、矢印３４、３６、３８、４０で示す。
【００２３】
図７を参照して、ＡＴＭにおける逆多重化の原理を説明する。ＡＴＭ（ＩＭＡ）における逆多重化は、毎秒ｎ×２Ｍビットの帯域幅を有するＩＭＡグループ５１と５２との間でｎ個の毎秒２Ｍビット伝送ライン（＃０−Ａ２）をグルーピングするために使用可能である。伝送ラインに故障が発生した場合、ＩＭＡグループの標準化された自己回復が可能となるようにＡＴＭ（ＩＭＡ）における逆多重化構成を変更することができる。この機構は、残りのラインを使用してＩＭＡグループをほとんど継ぎ目なしに継続動作させることが可能である。毎秒２Ｍビットのラインはそれぞれ、ＵＭＴＳ無線アクセスネットワークの中でいずれの方向にも使用できるが、その理由は、ＩＭＡが２５ミリ秒またはそれ以上のライン間遅延を補償できるからである（ＡＴＭフォラム技術仕様ａｆ−ｐｈｙ−００８６．００ｘ）。
【００２４】
ネットワーク計画を適正に行うことにより、ノードＢ集信装置をＲＮＣに接続するための毎秒２Ｍビットの全てのラインを、上述した閉ループに匹敵する態様に構成することができる。ＩＭＡグループは、ＲＮＣと各ノードＢ集信装置との間に２またはそれ以上のラインを結合する。図８を参照して、このＩＭＡループが開くと(即ち、リンクが故障すると)、ＩＭＡ保護モードの自己回復機構により、ノードＢ集信装置はＲＮＣとの接続関係を確実に持続される。簡単なトラフィック制御により、リングが故障した後も各ＲＮＣと各ノードＢ集信装置との間にはＩＭＡによりグルーピングされた十分な伝送資源が確実に存在する。即ち、ＩＭＡ保護モードにおいて、帯域幅パラメータは例えばＥ１ではｎ×１８１２セル／秒である。しかしながら、接続許容制御により、新しいＡＴＭノードの接続では、ＰＣＲ_iは、ＳＩＧＭＡ ＰＣＲ_i＜帯域幅パラメータであれば受入れ可能となるようにする必要がある。（これは、保護モードのトラフィック制御である）。
【００２５】
コストが主要なファクターであるＩＭＡアグリゲーションモードでは、ＩＭＡは帯域幅の増加のためにのみ使用する。単一ラインの１つが故障した場合、故障ラインが修復するまでＩＭＡグループ全体を稼動停止にする。ＩＭＡアグリゲーションモードにおいて、帯域幅パラメータは、例えばＥ１ではｎ×３８４９セル／秒と等価である。しかしながら、接続許容制御により、新しいＡＴＭノードの接続では、ＰＣＲ_iは、ＳＩＧＭＡ ＰＣＲ_i＜帯域幅パラメータであれば受入れ可能となるようにする必要がある。（これは、保護モードのトラフィック制御である）。
【００２６】
図７において、ＡＴＭレイヤーからの単一のＡＴＭセルストリーム５３は入力５５においてＩＭＡグループ５１に入力される。ＩＭＡ仮想リンクは３つの物理的リンク５６、５７、５８より成り、これらはＩＭＡグループ５１の物理的リンクの入出力５９、６０、６１から伝送される。ＩＭＡグループ５２の入出力６２、６３、６４では、３つの物理的リンクが接続されている。ＡＴＭセルストリームからのセル６５、６６、６７はＩＭＡグループ５１からＩＭＡ５２への物理的リンク５６、５８を介して伝送され、そこで互いに再び結合されて元のＡＴＭセルストリーム表示を形成する。図８において、物理的リンク５６は稼動不可であり、ＡＴＭセル６５は物理的リンク５８に沿って送られる。
【００２７】
要約すると、３Ｇに多数のデータパスを設け、ＡＴＭのために逆多重化を使用すると保護モードまたはアグリゲーションモードが得られるが、その利点は規格に関する文書には開示も示唆もされていない。本発明の利点は、初期コストが低い利点を大きく凌駕するものと考えられる。ＩＭＡ保護モードでは、簡単なトラフィック制御により、リングが故障した後でもＲＮＣと各ノードＢ着信装置との間にＩＭＡによるグルーピングされた十分な伝送資源が確実に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】現在の規格に従って構成された第３世代ネットワークの一例を示す。
【図２】本発明の第１の実施例の一例を示す。
【図３ａ】Ｅ１ラインへの逆マルチプレクサの１つのに接続様式を示す。
【図３ｂ】Ｅ１ラインへの逆マルチプレクサの別のに接続様式を示す。
【図４】本発明の第２の実施例の一例である。
【図５】本発明の第１及び第２の実施例に従って構成されたネットワークにおける故障の影響を示す。
【図６】本発明の第１及び第２の実施例に従って構成されたネットワークにおける故障の影響を示す。
【図７】ＡＴＭにおける逆多重化の原理を示す。
【図８】本発明により構成された本発明のＡＴＭネットワークの自己故障回復特性を示す。

Claims (7)

1. 無線セルラーカバレージを与える複数の基地局無線インターフェイス、少なくとも１つのノードＢ及び無線ネットワークコントローラを有する第３世代無線通信ネットワークであって、
   無線インターフェイスと無線ネットワークコントローラとの間を伝送される信号及び信号伝送データが少なくとも１つのノードＢを経由し、
   少なくとも１つのノードＢはＩＭＡ機能を有し、
   少なくとも１つのノードと無線ネットワークコントローラとの間を伝送される信号及び信号伝送データは非同期伝送モードで伝送され、
   少なくとも１つのノードと無線ネットワークコントローラとの間にはＩＭＡ保護モードまたはＩＭＡアグリゲーションモードを与える少なくとも２つの信号パスが存在する第３世代無線通信ネットワーク。
2. ノードＢと無線ネットワークコントローラとより成る複数のネットワークが設けられ、
   各ノードは、少なくとも２つの他のノードまたは少なくとも１つの他のノードＢ及び無線ネットワークコントローラと通信するように作動可能であり、
   無線インターフェイスと各ノードＢとの間には物理的なリンクが存在し、
   各ノードＢと少なくとも２つの他のネットワークとの間には少なくとも２つの信号パスが存在する請求項１のネットワーク。
3. 複数のノードが存在し、
   ノードＢは、少なくとも１つのノードＢ集信装置と通信するようにグルーピングされ、
   少なくとも１つの集信装置は無線ネットワークコントローラと通信し、
   少なくとも１つのノードＢ集信装置と無線ネットワークコントローラとの間には少なくとも２つの伝送パスが存在する請求項１のネットワーク。
4. ノードと無線ネットワークコントローラとの間の伝送ラインは、複数のＥ１伝送ラインより成る請求項１乃至３のうち任意の請求項のネットワーク。
5. ノードＢと無線ネットワークコントローラとはＡＴＭ逆マルチプレクサを備えている請求項２のネットワーク。
6. ＡＴＭマルチプレクサ装置は、ノード集信装置及び無線ネットワークコントローラに位置する請求項３のネットワーク。
7. ノードＢとノード集信装置との間には複数の伝送パスが存在する請求項３のネットワーク。