JP2005348391A - データ転送システムおよびその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 1台のCプレーン制御装置に対して複数台のUプレーン制御装置を接続することによって、Uプレーン制御装置の増減を行うことで低コストかつ状況に応じたネットワーク構成を実現することができるデータ転送システムおよびその方法を提供する。
【解決手段】 Uプレーン制御装置11等は、所定の時点での回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つをCプレーン制御装置20に対して報告し、Cプレーン制御装置20は、UE40に対してサービスを提供するのに最適なUプレーンリンクを選択してコアネットワーク30に対して、Uプレーンリンクを新たなUプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をし、コアネットワーク30は、Uプレーンリンクを張り替える。
【選択図】 図4

Description

本発明は、Cプレーン制御装置とUプレーン制御装置が分離されておりCプレーン制御装置が最適な伝送路を選択するデータ転送システムおよびその方法に関する。
UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)は、携帯電話等のユーザ装置であるUE(User Equipment)と交換網等のコアネットワークであるCN(Core Network)の中間に位置して、それぞれのインターフェースの相互接続を実現するノードである。RNCは、無線基地局(BTS)とRNC間のインターフェースであるIubインターフェースを介して複数の無線基地局を収容し、制御情報のやりとりを実行する制御チャネル(CCH)およびユーザデータを伝達するトラヒックチャネル(TCH)に関する多様な処理を行うが、そのうち、ユーザ間で共有されるものを共通チャネルといい、ユーザ個別に割当てられるものを個別チャネルという。
近時、3GPP(3rd Generation Partnership Projects)標準化において無線基地局制御装置であるRNC(Radio Network Controller)のALL_IP化に関する議論が盛んに行われており、今後はUプレーンの使用率の増加が予想されることから、CプレーンとUプレーンを分離したRNCに関して考慮する必要がある。ALL_IP化、C/U(Cプレーン/Uプレーン)分離を実現したRNCにおいて、既存のシステムで実現している動作を保証するとともに、C/U分離時に考えられる、一台のCプレーン制御装置で複数のUプレーン制御装置を管理するという新たな問題に対する有効なリソース使用方式は、3GPP標準化で明確になっていない。
なお、Cプレーンとは、Contorol Planeを意味しており、装置間でやり取りする制御メッセージのデータが通るリンクのことをいい、また、Uプレーンとは、User data Planeを意味しており、実際にユーザがやり取りする様々なコンテンツデータが通るリンクのことをいう。
また、従来、CプレーンとUプレーンを管理する機能は同一装置内で実現していたため、これらのデータが流れるリンクも同一のルートを通っていたが、このCプレーンとUプレーンを管理する装置を分離することで、様々なスケーラビリティに対応したネットワーク構成を実現すべく、CプレーンとUプレーンの制御装置を分離する概念をプレーンの分離ないしはC/U分離という。
ここで、ユーザデータを扱うUプレーン制御装置が輻輳状態になったときには、処理の一部を他のバックアップ用Uプレーン制御装置に引き継いで処理を継続することによって、ユーザデータの増大が予想される場合であっても、ユーザデータを扱うネットワーク内での処理を容易に分散し、システム全体のダウンを防止することができる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−48209号公報
しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。
無線基地局とUプレーン制御装置は、必ず1対1の関係で結び付けられておりUプレーン制御装置のレイヤ2における処理の負荷分散は可能であっても、サービスエリア内でのユーザデータトラヒックの増減等に応じて複数のUプレーン制御装置のうちから最適な伝送路を実現するものを選択することができないという問題点があった。
そこで、本発明は、1台のCプレーン制御装置に対して複数台のUプレーン制御装置を接続することによって、Uプレーン制御装置の増減を行うことで低コストかつ状況に応じたネットワーク構成を実現することができるデータ転送システムおよびその方法を提供することを目的とする。
本発明のデータ転送システムは、無線基地局と接続されるユーザ端末と、ネットワークを介してそれぞれが接続されている複数のUプレーン制御装置と、Cプレーン制御装置と、コアネットワークを含むデータ転送システムであって、Uプレーン制御装置は、所定の時点での回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、Cプレーン制御装置に対して報告を行う状態報告手段を備え、
Cプレーン制御装置は、Uプレーン制御装置の状態報告手段から状態情報を受信する状態情報受信手段と、状態情報受信手段によって受信された状態情報に基づいて、ユーザ端末に対してサービスを提供するのに最適なUプレーンリンクを選択するUプレーンリンク選択手段と、コアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たなUプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をするUプレーンリンク張替要求手段を備え、コアネットワークは、Uプレーンリンクを張り替えるUプレーンリンク張替手段を備える。
また、Uプレーン制御装置の状態報告手段は、Cプレーン制御装置からの報告要求に基づいて、回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、Cプレーン制御装置に対して報告を行ってもよい。
また、ユーザ端末は、CELL_PCH状態で無線基地局を移動した場合に、Cプレーン制御装置に対してCellを移動した旨を通知するCell移動通知手段を備え、Cプレーン制御装置は、ユーザ端末のCell移動通知手段によって通知された情報を受け取るCell移動通知受取手段を備え、Uプレーンリンク張替要求手段は、Cell移動通知受取手段によって受け取られた情報に基づいて、移動先の無線基地局がいかなるUプレーン制御装置の配下であるかを確認して、コアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たなUプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をしてもよい。
本発明のデータ転送方法は、無線基地局と接続されるユーザ端末と、ネットワークを介してそれぞれが接続されている複数のUプレーン制御装置と、Cプレーン制御装置と、コアネットワークを利用したデータ転送方法であって、Uプレーン制御装置が、状態報告手段によって所定の時点での回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、Cプレーン制御装置に対して報告を行うステップを有し、Cプレーン制御装置が、状態情報受信手段によってUプレーン制御装置の状態報告手段から状態情報を受信するステップと、Uプレーンリンク選択手段によって状態情報受信手段で受信された状態情報に基づいて、ユーザ端末に対してサービスを提供するのに最適なUプレーンリンクを選択するステップと、Uプレーンリンク張替要求手段によってコアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たなUプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をするステップを有し、コアネットワークが、Uプレーンリンク張替手段によってUプレーンリンクを張り替えるステップを有する。
また、Uプレーン制御装置が報告を行うステップにおいて、Cプレーン制御装置からの報告要求に基づいて、回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、Cプレーン制御装置に対して報告を行ってもよい。
また、ユーザ端末が、Cell移動通知手段によってCELL_PCH状態で無線基地局を移動した場合に、Cプレーン制御装置に対してCellを移動した旨を通知するステップを有し、Cプレーン制御装置が、Cell移動通知受取手段によってユーザ端末のCell移動通知手段で通知された情報を受け取るステップを有し、張り替える旨の要求をするステップにおいて、Uプレーンリンク張替要求手段は、Cell移動通知受取手段によって受け取られた情報に基づいて、移動先の無線基地局がいかなるUプレーン制御装置の配下であるかを確認して、コアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たなUプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をしてもよい。
本発明のデータ転送システムおよびその方法によれば、1台のCプレーン制御装置に対して複数台のUプレーン制御装置を接続することによって、Uプレーン制御装置の増減を行うことで低コストかつ状況に応じたネットワーク構成を実現することができる。
次に、本発明の一実施の形態の構成について図面を参照して説明する。
図1を参照すると、本実施形態におけるデータ転送システムは、無線基地局1、2と、Uプレーン制御装置11、12と、Cプレーン制御装置20と、コアネットワーク30と、UE(ユーザ端末)40から構成されている。
Uプレーン制御装置11、12と、Cプレーン制御装置20と、コアネットワーク30はネットワーク100を介してそれぞれ接続されている。
Uプレーン制御装置11およびUプレーン制御装置12は、Cプレーン制御装置20に帰属している。また、無線基地局1は、Uプレーン制御装置11に帰属し、無線基地局2は、Uプレーン制御装置12に帰属している。
図1に示すように、UE40は、無線基地局1とUプレーン制御装置11を使用して、PS(Packet Service)呼通信状態であり、このときUプレーンリンクは、Uプレーン制御装置11と無線基地局1を経由してUE40と送受信を行っている。
図2を参照すると、Uプレーン制御装置11、12は、プログラム、データ等を保持するメモリ202と、回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、障害状態等を監視して帰属するCプレーン制御装置20に対して報告を行う機能を有している状態報告部204と、それらの各部の制御を行う制御部201と、バス203を備えている。
図3を参照すると、Cプレーン制御装置20は、プログラム、データ等を保持するメモリ302と、各Uプレーン制御装置から状態報告を受ける機能を有している状態情報受信部304と、最適なUプレーンリンクを選択する機能を有しているUプレーンリンク選択部305と、UEからCellの移動通知を受け取る機能を有しているCell移動通知受取部306と、Uプレーン制御装置の張り替え要求を行う機能を有しているUプレーンリンク張替要求部307と、それらの各部の制御を行う制御部301と、バス303を備えている。
次に、図1、図4〜図7を参照して、本実施形態におけるUプレーンリンクの張替処理のフローを詳細に説明する。
まず、図1および図6を参照すると、3GPP標準化の規定では、PS呼通信中に一定時間パケットデータがやり取りされなければ、無線リソースの有効活用およびUE40の送信電力を抑制する目的でCell_DCH状態からCELL_PCH状態に遷移することが許されているため、CELL_PCH状態では無線区間の個別CHリソースである、UE40から無線基地局1間および無線基地局1からUプレーン制御装置11間のUプレーンリンクが解放される(S601)。
ここで、Cell_DCH状態とは、ユーザ端末が通信中の状態であることを示しており、この時にはUプレーンのリンクは張られた状態である。また、CELL_PCH状態とは、ユーザ端末がページングのみを待ち受けている状態を示しており、この時にはUプレーンのリンクは張られていない状態である。
このように、CELL_PCH状態状態時にはネットワーク側からみると端末が一時休止している状態になるため、無駄なリソースの確保や無線リソースの節約が図られる。
以上を踏まえ、ユーザが通信を開始した後、一定時間Uプレーンの導通がない場合にCell_DCH状態からCELL_PCH状態へ端末を遷移させることでリソースの有効活用を図ることができる。
ただし、Uプレーン制御装置11からコアネットワーク30間のUプレーンリンクに関しては、いつ下りのパケットデータがRNC側に送られてくるのかRNC側では意識できないので、そのUプレーンリンクはUE40がCell_DCH状態からCELL_PCH状態に遷移したときに使用していたUプレーン制御装置11に対して張られ続ける(S602)。
図2は、図1のUE40がCELL_PCH状態に遷移後の状態を踏まえて、CELL_PCH状態にあるUE40が無線基地局1の配下から移動はしていないが、ネットワーク側主導でUプレーン制御装置11からコアネットワーク30間のUプレーンリンクを、Uプレーン制御装置12に張り替える処理について説明する図である。
図2および図6を参照すると、各Uプレーン制御装置の状態報告部204は、現時点での回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、障害状態等を監視し、定期的に帰属しているCプレーン制御装置20に対して報告を行う(S603)。ここで、報告は、Cプレーン制御装置20からの報告要求に基づいてそのタイミングでなされてもよい。
Cプレーン制御装置20のUプレーンリンク選択部305は、状態情報受信部304が各Uプレーン制御装置から受けた状態報告に基づいてUE40に対してサービスを提供するのに最適なUプレーンリンクを選択する(S604)。
Cプレーン制御装置20が、UE40がCELL_PCH状態に遷移する直前まで使用していた、すなわち、現在使用中のUプレーン制御装置11からコアネットワーク30間のUプレーンリンクが最適であると判断した場合には、コアネットワーク30側に対して特に要求は行わない。一方、Uプレーン制御装置12を使用することが適切であると判断した場合には、コアネットワーク30側に対して、新たに定義するメッセージを用いてUプレーンリンクをUプレーン制御装置11からUプレーン制御装置12に対して張り替える旨の要求を行う(S605)。
なお、「新たに定義するメッセージ」とは、Uプレーン制御装置12のトラヒック状態をCプレーン制御装置20で管理し、トラヒック状態によって異なるUプレーン制御装置へデータを流すようにコアネットワーク30に要求するために使用する新メッセージをいう。
既存システムではC/U分離を想定していないので、「新たに定義する」こととしたものである。
Cプレーン制御装置20からの要求を受け付けたコアネットワーク30は、UプレーンリンクをUプレーン制御装置12に張り替える(S606)。なお、Uプレーンリンクを張替える時には、すでに呼の接続情報はRNC側であるコアネットワーク30側でネゴシエーションは済んでいるため、新たにUプレーン制御装置12からコアネットワーク30間のCプレーン設定を行う必要はなく、パケットデータの送信方向となるUプレーンリンクの変更のみを行う。
上りまたは下りのパケットデータが発生した場合には、個別CHの無線リンクリソースは、Uプレーン制御装置12を介して再設定される(S607)。
図3は、図1のUE40がCELL_PCH状態に遷移後の状態を踏まえて、CELL_PCH状態にあるUE40が無線基地局1の配下から無線基地局2の配下に移動した場合に、UE40からRNC側であるCプレーン制御装置20に対して送信される、「Cell Update」メッセージをトリガとして、UプレーンリンクをUプレーン制御装置11からUプレーン制御装置12に張り替える処理について説明する図である。
図3および図7を参照すると、UE40は、CELL_PCH状態で無線基地局1から無線基地局2に移動した場合には、3GPP標準化の規定上、Cプレーン制御装置20に対してCellを移動した旨を通知する(S701)。
Cプレーン制御装置20は、Cell移動通知受取部306によってUE40からCellの移動通知を受け取って、移動先の無線基地局2がどのUプレーン制御装置の配下であるかを確認して、UE40がCELL_PCH状態に遷移したときに接続していたUプレーン制御装置11と異なるUプレーン制御装置であるか否かを判断し、異なる場合には、Uプレーンリンク張替要求部307によって、コアネットワーク30側に対して、UプレーンリンクをUプレーン制御装置11からUプレーン制御装置12に張り替える旨の要求を行う(S702)。
コアネットワーク30側では、Cプレーン制御装置20からUプレーンリンクを張り替える旨の要求を受け付け、UプレーンリンクをUプレーン制御装置11からUプレーン制御装置12に張り替える(S703)。
上りまたは下りのパケットデータが発生した場合には、個別CHの無線リンクリソースは、Uプレーン制御装置12を介して再設定される(S704)。
上記の実施形態によれば、新たにCプレーン制御装置20からコアネットワーク30間でインターフェースを定義することによって、既存のUE40および各無線基地局に変更を加えることなく、既存のUE40が行っている位置情報通知機能によってUプレーンリンクのみを適切なUプレーン制御装置に張り替えて、Uプレーンデータの送信経路を単純化することができる。また、C/U分離を実施したネットワーク構成で、Uプレーン制御装置からの状態報告に基づいてトラヒック管理および経路管理を実施することができる。
したがって、既存システムの、UE40がCell_DCH状態からCELL_PCH状態に遷移した場合に、RNCからコアネットワーク30間のUプレーンリンクはそのままであり、UE40が異なるRNC配下のCellに移動したときもUプレーンリンクの張り替えは行われなく、そのため、UE40がCELL_PCH状態で異なるCellに移動して、再度Cell_DCH状態に戻って通信する場合には、一度UプレーンデータをUE40がCELL_PCH状態になったときのRNCに送り、現在、UE40が在圏するRNCに対して転送する必要があり、再接続時間およびネットワーク内での経路管理に問題が発生する点、また、現在、3GPP標準化で規定されているRNCからコアネットワーク30間のインターフェースおよび仕様の範囲内でUプレーンリンクの張り替えを行う場合には、Uプレーンリンクのみを張り替えることを考慮していないため、再度、Cプレーンの設定からやり直す必要があるという点を改善することができる。
なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、一のUプレーン制御装置の一部の機構がCプレーン制御装置としての機能を有していてもよい。さらに、上記各実施形態における処理動作の全部または一部を情報処理装置により実行させるためのプログラムも本発明に属する。
本発明の実施形態におけるデータ転送システムの概略構成を示す図である。 Uプレーン制御装置の構成を示す図である。 Cプレーン制御装置の構成を示す図である。 Uプレーンリンクが張り替えられたデータ転送システムの概略構成を示す図である。 Uプレーンリンクが張り替えられたデータ転送システムの概略構成を示す図である。 Uプレーンリンクの張り替え処理の動作を示すフローチャートである。 Uプレーンリンクの張り替え処理の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1、2 無線基地局
11、12 Uプレーン制御装置
20 Cプレーン制御装置
30 コアネットワーク
40 UE(ユーザ端末)
100 ネットワーク

Claims (6)

  1. 無線基地局と接続されるユーザ端末と、ネットワークを介してそれぞれが接続されている複数のUプレーン制御装置と、Cプレーン制御装置と、コアネットワークを含むデータ転送システムであって、
    前記Uプレーン制御装置は、所定の時点での回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、前記Cプレーン制御装置に対して報告を行う状態報告手段を備え、
    前記Cプレーン制御装置は、前記Uプレーン制御装置の前記状態報告手段から状態情報を受信する状態情報受信手段と、
    前記状態情報受信手段によって受信された前記状態情報に基づいて、前記ユーザ端末に対してサービスを提供するのに最適なUプレーンリンクを選択するUプレーンリンク選択手段と、
    前記コアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たな前記Uプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をするUプレーンリンク張替要求手段を備え、
    前記コアネットワークは、Uプレーンリンクを張り替えるUプレーンリンク張替手段を備えることを特徴とするデータ転送システム。
  2. 前記Uプレーン制御装置の前記状態報告手段は、前記Cプレーン制御装置からの報告要求に基づいて、回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、前記Cプレーン制御装置に対して報告を行うことを特徴とする請求項1記載のデータ転送システム。
  3. 前記ユーザ端末は、CELL_PCH状態で無線基地局を移動した場合に、前記Cプレーン制御装置に対してCellを移動した旨を通知するCell移動通知手段を備え、
    前記Cプレーン制御装置は、前記ユーザ端末の前記Cell移動通知手段によって通知された情報を受け取るCell移動通知受取手段を備え、
    前記Uプレーンリンク張替要求手段は、前記Cell移動通知受取手段によって受け取られた前記情報に基づいて、移動先の無線基地局がいかなるUプレーン制御装置の配下であるかを確認して、コアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たな前記Uプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をすることを特徴とする請求項1または2記載のデータ転送システム。
  4. 無線基地局と接続されるユーザ端末と、ネットワークを介してそれぞれが接続されている複数のUプレーン制御装置と、Cプレーン制御装置と、コアネットワークを利用したデータ転送方法であって、
    前記Uプレーン制御装置が、状態報告手段によって所定の時点での回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、前記Cプレーン制御装置に対して報告を行うステップを有し、
    前記Cプレーン制御装置が、状態情報受信手段によって前記Uプレーン制御装置の前記状態報告手段から状態情報を受信するステップと、
    Uプレーンリンク選択手段によって前記状態情報受信手段で受信された前記状態情報に基づいて、前記ユーザ端末に対してサービスを提供するのに最適なUプレーンリンクを選択するステップと、
    Uプレーンリンク張替要求手段によって前記コアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たな前記Uプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をするステップを有し、
    前記コアネットワークが、Uプレーンリンク張替手段によってUプレーンリンクを張り替えるステップを有することを特徴とするデータ転送方法。
  5. 前記Uプレーン制御装置が報告を行うステップにおいて、前記Cプレーン制御装置からの報告要求に基づいて、回線トラヒック状態、装置内リソース使用状態、および障害状態のうちの少なくとも1つを監視し、前記Cプレーン制御装置に対して報告を行うことを特徴とする請求項4記載のデータ転送方法。
  6. 前記ユーザ端末が、Cell移動通知手段によってCELL_PCH状態で無線基地局を移動した場合に、前記Cプレーン制御装置に対してCellを移動した旨を通知するステップを有し、
    前記Cプレーン制御装置が、Cell移動通知受取手段によって前記ユーザ端末の前記Cell移動通知手段で通知された情報を受け取るステップを有し、
    前記張り替える旨の要求をするステップにおいて、Uプレーンリンク張替要求手段は、前記Cell移動通知受取手段によって受け取られた前記情報に基づいて、移動先の無線基地局がいかなるUプレーン制御装置の配下であるかを確認して、コアネットワークに対して、Uプレーンリンクを新たな前記Uプレーン制御装置に対して張り替える旨の要求をすることを特徴とする請求項4または5記載のデータ転送方法。
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