JP2007019830A

JP2007019830A - 移動通信システムのハンドオーバ処理方式

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Publication number: JP2007019830A
Application number: JP2005198907A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Yamamoto; 敬治山本; Ayanori Kishino; 文徳岸野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-07
Also published as: CN1893730A; US20070008931A1; GB2428356B; CN100505917C; US8068480B2; US8144659B2; JP4197692B2; CA2551426C; GB2428356A; GB0613488D0; US20090086675A1; CA2551426A1

Abstract

【課題】ハンドオーバ処理をＩＰ網内で独自に処理することができるようにし、これにより加入者への柔軟なサービスを提供可能な移動通信システムのハンドオーバ処理方式を提供すること。
【解決手段】無線端末ＰＳ１と無線端末ＰＳ３との間でＩＰ網ＤＮを利用するＶｏＩＰ接続が形成されたのち（通信経路Ａ）、ＰＳ３が呼出エリア３に移動すると、ＰＳ３は基地局ＣＳ３にハンドオーバ発呼を行い、ＣＳ３はこの発呼をゲートウェイ装置３０に送信する。ゲートウェイ装置３０はハンドオーバ元呼が自装置内に有れば基地局ＣＳを接り続えるが、元呼が無ければ隣接するゲートウェイ装置にハンドオーバ元呼の有無を問い合わせる。元呼がある返答を得た場合には接続先ゲートウェイ装置を取得して、接続先ゲートウェイ装置とＶｏＩＰ接続を行い、ハンドオーバ接続が行われる（通信経路Ｃ）。このようにしてＩＰ網ＤＮのリソースのみを用いたハンドオーバ処理が実現される。
【選択図】図８

Description

本発明は、回線交換網とＩＰ（Internet Protocol）網とを相互に接続するゲートウェイ装置を用いた移動通信システムのハンドオーバ処理方式に関する。

近年になり、情報通信ニーズの増大や通信の自由化が進展するにつれ、音声およびデータ通信を含む情報通信サービスが多様化してきている。このような背景から通信サービス分野に新たに参入する事業者（キャリア）も増えてきており、キャリア間のサービス競争が盛んになってきている。新規のキャリアはＮＣＣ（New Common Carrier）と称され、ＶｏＩＰ（Voice over IP）などの技術を用いて様々なサービスを提供している。ＶｏＩＰとは音声信号をＩＰパケット化して伝送することにより音声系ネットワークとデータ系ネットワークとを統合する技術である（例えば特許文献１を参照）。

ＮＣＣは自らの加入者回線を持たないケースが多いため、加入者回線をすでに持つ特定のキャリアから、既定の料金で借り受けることが多い、またＮＣＣの多くは自らの資金でたとえばＩＰ網などの自前のネットワークを構築する。これに特定キャリアの回線交換網も加えて通信システムが形成され、一般ユーザへのサービスの提供にはこれらの設備が複合的に利用される。

ところで加入者回線を借り受けるＮＣＣは、その回線使用料を固定料金と利用に応じた従量課金で特定キャリアに支払わねばならない。そこで、加入者網と回線交換網の間にゲートウェイ装置を設け、ＩＰ網側へトラヒックを流すことで借用する通信リソースを最小限にすることが考えられる。このようなゲートウェイ装置を用いる移動通信システムにおいて、無線端末の位置情報（どこのエリアにいるかの情報）は特定キャリアにより管理されるので、無線端末の移動にあわせたハンドオーバ処理（無線端末が通信する基地局を変える処理）にあたりＩＰ網内では位置情報が分からず、ハンドオーバが行えなくなってしまう。
特開２００４−５６３３６号公報

以上述べたように、キャリア網からの課金を削減するためにゲートウェイ装置を設け、ＩＰ網側へトラヒックを流すことが考えられている。しかしながら移動通信システムにおいてはハンドオーバ処理に際して特定キャリアの情報を利用することができず、無線端末の移動に伴ってハンドオーバが行えなくなるという不具合が発生する。
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、ハンドオーバ処理をＩＰ網内で独自に処理することができるようにし、これにより加入者への柔軟なサービスを提供可能な移動通信システムのハンドオーバ処理方式を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、移動通信システムの基地局を含む加入者網と、公衆網と、ＩＰ（Internet Protocol）網とに接続されるゲートウェイ装置において実施され、前記移動通信システムの無線端末の移動に伴うハンドオーバ処理方式であって、前記ゲートウェイ装置は、回線交換処理を行う回線交換接続手段と、ＩＰパケット化された音声データを前記ＩＰ網と授受して通信を行うＶｏＩＰ通信機能とこのＶｏＩＰ通信機能のための呼制御機能とを制御するＶｏＩＰ接続手段と、前記基地局からの発信要求がハンドオーバ発呼か否かを判定するハンドオーバ検出手段と、ハンドオーバの元の通信呼が自装置内にあるかを判断する通信呼検出手段と、発信者情報、着信者情報、呼番号、および呼種別を含む呼情報を記憶する呼情報記憶手段と、ＩＰ網内でハンドオーバの元呼を検索するハンドオーバ元呼探索手段と、通信相手から通信呼を引き継いで通信を継続するハンドオーバ処理手段とを具備し、ＩＰ網内のＶｏＩＰ通信呼のハンドオーバ処理をＩＰ網内に閉じて行うことを特徴とする移動通信システムのハンドオーバ処理方式が提供される。

このような手段を講じることにより、ＩＰ網内におけるハンドオーバ元呼が検索され、無線端末の移動によるハンドオーバ処理がゲートウェイ装置の自律的な処理により実現される。これにより加入者回線の使用料金を削減することができる。

この発明によれば、ハンドオーバ処理をＩＰ網内で独自に処理することができ、これにより加入者への柔軟なサービスを提供可能な移動通信システムのハンドオーバ処理方式を提供することができる。

図１は、本発明に係わるハンドオーバ処理方式が適用される通信システムの実施の形態を示すシステム図である。このシステムは、いずれも回線交換網ＸＮとＩＰ網ＤＮとに接続されるゲートウェイ装置１０，２０，３０を備える。ゲートウェイ装置１０には移動通信システムの呼出エリア１を形成する基地局ＣＳｎ，ＣＳｍが接続される。ゲートウェイ装置２０には呼出エリア２を形成する基地局ＣＳ１，ＣＳ２が接続され、ゲートウェイ装置３０には呼出エリア３を形成する基地局ＣＳ３が接続される。各無線端末ＰＳ（ＰＳ１〜ＰＳ３）は呼出エリア内において無線プロトコルを介して基地局ＣＳと接続し、ゲートウェイ装置間の回線を通して通信相手方と接続する。ＩＰ網ＤＮは広域イーサネット（登録商標）やＩＰ−ＶＰＮ接続サービスなどのパケット通信網であり、ＮＣＣの独自網などとして形成される。

各ゲートウェイ装置１０，２０，３０は接続する基地局ＣＳから発せられた信号（音声データや映像、画像データなどのデジタル信号）を、回線交換網ＸＮまたはＩＰ網ＤＮのいずれかに振り分けて送出する。またゲートウェイ装置１０，２０，３０は回線交換網ＸＮおよびＩＰ網ＤＮからの無線端末に宛てた信号を基地局ＣＳに向けて送出し、当該端末に着信させる。これにより、回線交換網ＸＮおよびＩＰ網ＤＮに属する端末と、双方向の通信経路を任意に設定することができる。

図２は図１のゲートウェイ装置１０，２０，３０を示す機能ブロック図である。図において、加入者回線インタフェース２０１は基地局ＣＳ側に接続され、加入者回線インタフェース２０２は回線交換網ＸＮに接続される。ＩＰインタフェース２０３はＩＰ網ＤＮに接続される。いずれのインタフェース２０１〜２０３も制御部１００に接続される。制御部１００は回線交換接続部１０１と、ＶｏＩＰ接続部１０２と、ハンドオーバ検出部１０３と、通信呼検出部１０４と、呼情報記憶部１０５と、ハンドオーバ元呼探索部１０６と、ハンドオーバ処理部１０７とを備える。

このうち回線交換接続部１０１は加入者回線インタフェース２０１，２０２に接続されて回線交換接続を実現する。ＶｏＩＰ接続部１０２はＩＰインタフェース２０３によりＩＰパケット化された音声データをＩＰ網ＤＮと授受して通信を行う。またＶｏＩＰ接続部１０２はＶｏＩＰ通信機能のための呼制御処理も行う。ハンドオーバ検出部１０３は基地局ＣＳからの発信要求がハンドオーバ発呼か否かを判定する。通信呼検出部１０４はハンドオーバの元の通信呼が自装置内にあるか否かを判断する。呼情報記憶部１０５は発信者情報、着信者情報、呼番号、および呼種別を含む呼情報を記憶する。特にこれらの情報は、図３に示すような呼情報データベースのような形式で管理される。呼情報データベースには接続中の呼を識別するための呼番号に対応付けて、発信者番号（発番）、着信者番号（着番）、およびその呼種別が対応付けられる。ハンドオーバ元呼探索部１０６はハンドオーバの元の通信呼が自装置内に無い場合に、ＩＰ網ＤＮ内でハンドオーバの元呼を検索する。ハンドオーバ処理部１０７は、通信相手から通信呼を引き継いで通信を継続する。

図４は図２のゲートウェイ装置３０におけるハンドオーバ処理を示す処理フローチャートである。他のゲートウェイ装置においても同様の処理がなされる。図４においてゲートウェイ装置３０は発呼を検出すると（ステップＳ５１）、ハンドオーバ発呼かを判定する（ステップＳ５２）。ハンドオーバ発呼ではなく通常の発呼であれば、ゲートウェイ装置３０は呼種別に応じた回線交換接続、またはＶｏＩＰ接続を行う（ステップＳ５３）。

ステップＳ５２でハンドオーバ発呼と判断した場合は、ゲートウェイ装置３０は呼情報データベース（図３）を検索し、自装置内に通信の元呼があるか否かを判定する（ステップＳ５４）。通信の元呼が時装置内で管理されていれば（ステップＳ５５でＮ）、ゲートウェイ装置３０は回線切替を行い元の基地局ＣＳ側の接続を切断してハンドオーバ処理を行う（ステップＳ５６）。通信の元呼が無ければ（ステップＳ５５でＹ）、無線端末は隣接ゲートウェイ装置からハンドオーバしてくるため、ゲートウェイ装置３０は隣接する他のゲートウェイ装置の情報を取得して、通信の元呼があるかを問い合わせる（ステップＳ５７）。

問い合わせたゲートウェイ装置から元呼がある旨の応答が無ければ（ステップＳ５８でＮ）、ゲートウェイ装置３０は回線交換網ＸＮへハンドオーバ発呼を行い、ハンドオーバ処理を行う（ステップＳ５９）。これにより回線交換網ＸＮの機能を利用したハンドオーバ処理が実施される。元呼ありと応答があれば（ステップＳ５８でＹ）、ゲートウェイ装置３０は元呼の通信相手に関する情報を応答のあったゲートウェイ装置から取得し、相手ゲートウェイとＶｏＩＰ接続によるハンドオーバ接続を行う（ステップＳ５ａ）
図５は、図４のステップＳ５７における処理の例を示すフローチャートである。図４のステップＳ５５で自装置内に元呼無しと判断したゲートウェイ装置３０は、隣接ゲートウェイ装置のアドレス情報を取得する（ステップＳ６１）。この処理のためゲートウェイ装置３０は図７に示すような隣接ゲートウェイ情報データベースを予め記憶し、このデータベース隣接ゲートウェイ装置のアドレス情報を取得する。このデータベースには隣接するゲートウェイ装置のＩＰアドレスおよびネットマスクが管理される。ゲートウェイ装置３０はここで取得したアドレスに向けて通信元呼の有無を問い合わせ（ステップＳ６２）、応答が無ければ（ステップＳ６３でＮ）元呼無しと判断し（ステップＳ６４）、応答があれば（ステップＳ６３でＹ）元子有りと判断し（ステップＳ６５）、応答したゲートウェイ装置が接続している相手ゲートウェイ装置の情報を取得する。

図６は、通信元呼の有無の問い合わせを受けたゲートウェイ装置における処理手順を示すフローチャートである。問い合わせを受けたゲートウェイ装置は、問い合わせのあった発番号、着番号を基にハンドオーバの元呼があるかを検索し（ステップＳ７１）、元呼がある場合には（ステップＳＳ７２でＹ）、問い合わせ元のゲートウェイ装置に向け応答を返す（ステップＳ７３）。

図８は上記構成におけるハンドオーバ方式を説明するための図である。無線端末ＰＳ１と無線端末ＰＳ３との間でＩＰ網ＤＮを利用するＶｏＩＰ接続が形成されたのち（通信経路Ａ）、ＰＳ３が呼出エリア３に移動すると、ＰＳ３は基地局ＣＳ３にハンドオーバ発呼を行い、ＣＳ３はこの発呼をゲートウェイ装置３０に送信する。ゲートウェイ装置３０はハンドオーバ元呼が自装置内に有れば基地局ＣＳを接り続えるが、元呼が無ければ隣接するゲートウェイ装置にハンドオーバ元呼の有無を問い合わせる。元呼がある返答を得た場合には接続先ゲートウェイ装置を取得して、接続先ゲートウェイ装置とＶｏＩＰ接続を行い、ハンドオーバ接続が行われる（通信経路Ｃ）。このようにしてＩＰ網ＤＮのリソースのみを用いたハンドオーバ処理が実現される。すなわちＩＰ網ＤＮ内のＶｏＩＰ通信呼のハンドオーバ処理をＩＰ網ＤＮ内に閉じて行うことができるようになり、ハンドオーバ処理に伴う課金負担を削減することができる。

以上説明したように本発明によれば、ＶｏＩＰ通信によるＩＰ網ＤＮを介した通信の確立後、無線端末ＰＳの移動によるハンドオーバ処理を回線交換網ＸＮを介さずゲートウェイ装置が自律的に実施できるようになる。これによりハンドオーバに際して回線交換網ＸＮのリソースを消費せずともよくなり、課金負担を削減することが可能となる。

しかも各ゲートウェイ装置が回線交換網ＸＮとＩＰ網ＤＮとに接続されているので通信経路をより自由に設定できるようになり、対障害に強い通信システムを構成することが可能となる。さらに、費用の安いＩＰ網ＤＮへトラヒックを迂回させることで経済性を高め、トラヒック需要に柔軟にかつ経済的に対応することの可能な通信システムを提供することができる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図５のフローチャートにおいて問い合わせの対象とするゲートウェイ装置のアドレス情報を取得するには、図７の隣接ゲートウェイ情報データベースから取得する方法のほかに、隣接ゲートウェイを特定のＩＰアドレスパターンで配置することで自装置のＩＰアドレスから数式計算で求める方法もある。また、ネットワーク構成を隣接するハンドオーバ可能な区間を同じネットワークとして、このネットワーク内においてブロードキャストメッセージを用いて問い合わせを行うようにしても良い。特にこの方式には、マルチキャストを用いることもできる。また、ネットワーク全域に対してブロードキャストメッセージを用い、すべてのゲートウェイ装置に問い合わせることも可能である。さらに、無線端末の位置情報を保有するサーバにＩＰ網ＤＮを経由して無線端末（例えばＰＳ３）の位置情報と対応ゲートウェイ装置情報を取得して問い合わせることも可能である。

また図９に示すように、アンカーとなるゲートウェイ装置を設けるようにしても良い。図９はＩＰ網ＤＮ内でのハンドオーバ接続処理時に通信の元呼があるゲートウェイ装置を固定してアンカーとして接続処理を行う場合の接続図である。図９においてはゲートウェイ装置２０をアンカーとしている。図９においては、ゲートウェイ装置３０において通信の元呼が他のゲートウェイにあることが判明すると、元呼との接続を維持したまま（アンカーとして固定したまま）新たな通信経路（通信経路Ｄ）を接続するようにしても良い。このアンカーゲートウェイを検索するには上記と同様の手法を用いることができる。

さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明に係わるハンドオーバ処理方式が適用される通信システムの実施の形態を示すシステム図。図１のゲートウェイ装置１０，２０，３０を示す機能ブロック図。図２のゲートウェイ装置１０，２０，３０に記憶される呼情報データベースを示す模式図。図２のゲートウェイ装置３０におけるハンドオーバ処理を示す処理フローチャート。図４のステップＳ５７における処理の一例を示すフローチャート。通信元呼の有無の問い合わせを受けたゲートウェイ装置における処理手順を示すフローチャート。図２のゲートウェイ装置１０，２０，３０に記憶される隣接ゲートウェイ情報データベースを示す模式図。本発明に係わるハンドオーバ方式を説明するための図。本発明に係わる他のハンドオーバ方式を説明するための図。

符号の説明

１０，２０，３０…ゲートウェイ装置、ＤＮ…ＩＰ網、ＸＮ…回線交換網、ＣＳ１（ＣＳ１〜ＣＳ３，ＣＳｍ，ＣＳｎ）…基地局、ＰＳ１〜ＰＳ３…無線端末、２０１，２０２…加入者回線インタフェース、２０３…ＩＰインタフェース、１００…制御部、１０１…回線交換接続部、１０２…ＶｏＩＰ接続部、１０３…ハンドオーバ検出部、１０４…通信呼検出部、１０５…呼情報記憶部、１０６…ハンドオーバ元呼探索部、１０７…ハンドオーバ処理部

Claims

移動通信システムの基地局を含む加入者網と、公衆網と、ＩＰ（Internet Protocol）網とに接続されるゲートウェイ装置において実施され、前記移動通信システムの無線端末の移動に伴うハンドオーバ処理方式であって、
前記ゲートウェイ装置は、
回線交換処理を行う回線交換接続手段と、
ＩＰパケット化された音声データを前記ＩＰ網と授受して通信を行うＶｏＩＰ（Voice over IP）通信機能とこのＶｏＩＰ通信機能のための呼制御機能とを制御するＶｏＩＰ接続手段と、
前記基地局からの発信要求がハンドオーバ発呼か否かを判定するハンドオーバ検出手段と、
ハンドオーバの元の通信呼が自装置内にあるかを判断する通信呼検出手段と、
発信者情報、着信者情報、呼番号、および呼種別を含む呼情報を記憶する呼情報記憶手段と、
ＩＰ網内でハンドオーバの元呼を検索するハンドオーバ元呼探索手段と、
通信相手から通信呼を引き継いで通信を継続するハンドオーバ処理手段とを具備し、
ＩＰ網内のＶｏＩＰ通信呼のハンドオーバ処理をＩＰ網内に閉じて行うことを特徴とする移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ元呼探索手段は、ハンドオーバの元呼の探索相手とするゲートウェイ装置を決定するための情報を管理する隣接ゲートウェイ情報記憶手段を備え、
前記ハンドオーバ元呼探索手段は、前記隣接ゲートウェイ情報記憶手段の情報を基に探索相手のゲートウェイ装置を決定することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
隣接するハンドオーバ可能な区間が同じネットワークである移動通信システムに適用され、
前記ハンドオーバ元呼探索手段は、前記ネットワーク内の全てのゲートウェイ装置を探索対象としてブロードキャストメッセージにより通信の元呼を探索することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ元呼探索手段は、マルチキャストネットワーク上のゲートウェイ装置を探索対象とし、マルチキャストメッセージによりこれらの検索対象ゲートウェイ装置に問い合わせを行うことにより通信の元呼を探索することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ元呼探索手段は、全てのゲートウェイ装置を探索対象とし、ブロードキャストメッセージによりこれらの検索対象ゲートウェイ装置に問い合わせを行うことにより通信の元呼を探索することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ元呼探索手段は、前記無線端末の位置情報を保有するサーバから前記無線端末の位置情報を取得し、当該無線端末の呼び出しエリアをカバーするゲートウェイ装置を探索対象とする問い合わせにより通信の元呼を探索することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
互いに隣接するゲートウェイ装置に一定の割り当て規則によりＩＰアドレスを割り当て、
前記ハンドオーバ元呼探索手段は、前記割り当て規則に従って隣接するゲートウェイ装置を探索対象とする問い合わせにより通信の元呼を探索することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ処理手段は、前記ハンドオーバ元呼探索手段により探索された元呼を持つゲートウェイ装置から元呼の相手情報を取得し、取得した相手ゲートウェイ装置と呼制御に関連する通信をＩＰ上のプロトコルにより直接的に行うことによりゲートウェイ相互間での通信相手との接続を再構成することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ元呼探索手段により探索された元呼を持つゲートウェイ装置のハンドオーバ処理手段は、ハンドオーバ元呼の通信相手ゲートウェイ装置とハンドオーバ先のゲートウェイ装置とに呼制御手順により呼を転送し、
前記元呼を持つゲートウェイ装置が主体となって前記呼の転送処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ処理手段は、前記ハンドオーバ元呼探索手段により探索された元呼を持つゲートウェイ装置との間でＩＰ上のプロトコルにより新たな呼制御用リンクをはり、
音声通信はハンドオーバ先のゲートウェイ装置と元呼の通信相手ゲートウェイとの間で直接通信させてハンドオーバ接続を行い、前記探索されたゲートウェイ装置がアンカーとして呼制御情報の授受を実施することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ハンドオーバ処理手段は、前記通信呼検出手段によりハンドオーバの元呼が自ゲートウェイ装置内に存在すると判定された場合に、通信相手を自装置内に閉じて切替を行うことを特徴とする請求項１に記載の移動通信システムのハンドオーバ処理方式。
前記ゲートウェイ装置は、ハンドオーバ元呼探索手段による探索相手ゲートウェイ装置の決定に際して請求項２乃至７のいずれかに記載の方式を選択的に実施可能であることを特徴とする移動通信システムのハンドオーバ処理方式。