JP2007129591A - 基地局及びデータ転送方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ハードハンドオーバ時に生じる瞬断時間を短縮する。
【解決手段】 移動局とユーザデータを送受信する際にユーザデータを一時的に保持するデータ保持部119と、移動局が他の基地局にハードハンドオーバする場合に、データ保持部に保持されたユーザデータに対して、ハードハンドオーバにより他の基地局に転送されるユーザデータであることを示す転送識別子を付加する識別子付加部116と、転送識別子の付加されたユーザデータを、転送装置を介して他の基地局に転送するデータ転送部118とを備える。
【選択図】 図2

Description

本発明は基地局間におけるデータ転送技術に関し、特に移動局がハードハンドオーバを実行する際に基地局間データ転送を行う基地局及びデータ転送方法に関する。
第3世代標準化機構(3GPP)で議論が開始された次世代の無線アクセス・ネットワークのE−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)システムにおいては、基地局(セル)間のハンドオーバとして、ハードハンドオーバが用いることが提案されている。ハードハンドオーバでは、移動局は、ハードハンドオーバ元の基地局との無線リンクを切断してから、ハードハンドオーバ先の基地局との無線リンクを確立する。
したがって、ハードハンドオーバを用いることにより、ソフトハンドオーバを用いる場合と比較してシステムの複雑性を緩和できる。しかし、ハードハンドオーバでは、ハンドオーバ先の基地局から、ハンドオーバ元の基地局で保持されたままのユーザデータを受信できない。ハンドオーバ元の基地局が、ハンドオーバ先の基地局に対して、ユーザデータをパケット単位で転送する手法が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。
"Fast Handovers for Mobile IPv6",RFC4068
しかしながら、通常のデータが伝送路上をトラフィックとして流れているため、データ通信を行いながらハンドオーバする移動局が複数存在する場合、通常のデータとハンドオーバ時に基地局間で転送されるユーザデータとによって伝送路の輻輳が発生する。伝送路の輻輳に起因して、ハンドオーバ時に転送されるユーザデータが欠落する恐れがある。この結果、ユーザデータが上位レイヤで再送されることになり、ユーザスループットが大幅に低下し、ハードハンドオーバ時に生じる瞬断時間が増加する可能性がある。
上記問題点を鑑み、本発明は、ハードハンドオーバ時に生じる瞬断時間を短縮可能な基地局及びデータ転送方法を提供する。
上記課題を解決するために、本発明の第1の特徴は、移動局とユーザデータを送受信する際にユーザデータを一時的に保持するデータ保持部と、移動局が他の基地局にハードハンドオーバする場合に、データ保持部に保持されたユーザデータに対して、ハードハンドオーバにより他の基地局に転送されるユーザデータであることを示す転送識別子を付加する識別子付加部と、転送識別子の付加されたユーザデータを、転送装置を介して他の基地局に転送するデータ転送部とを備える基地局であることを要旨とする。
第1の特徴に係る基地局においては、転送装置において、転送識別子の付加されているユーザデータが、転送識別子の付加されていない通常のデータよりも優先的に他の基地局へ転送されることが好ましい。
第1の特徴に係る基地局においては、他の基地局の無線アクセス方式を判定する判定部と、無線アクセス方式の判定結果に基づいてユーザデータの転送優先度を決定する優先度決定部とを更に備え、識別子付加部が、データ保持部に保持されたユーザデータに対して転送優先度に応じた転送識別子を付加することが好ましい。
第1の特徴に係る基地局においては、ユーザデータがフレーム単位で他の基地局に転送され、転送識別子がフレームのヘッダに付加されることが好ましい。
第1の特徴に係るにおいては、ユーザデータがパケット単位で他の基地局に転送され、転送識別子がパケットのヘッダに付加されることが好ましい。
更に、本発明の第2の特徴は、基地局に用いるデータ転送方法であって、移動局とユーザデータを送受信する際にユーザデータを一時的に保持するステップと、移動局が他の基地局にハードハンドオーバする場合に、保持されたユーザデータに対して、ハードハンドオーバにより他の基地局に転送されるユーザデータであることを示す転送識別子を付加するステップと、転送識別子の付加されたユーザデータを、転送装置を介して他の基地局に転送するステップとを含むデータ転送方法であることを要旨とする。
第2の特徴に係るデータ転送方法においては、転送装置において、転送識別子の付加されているユーザデータが、転送識別子の付加されていない通常のデータよりも優先的に他の基地局へ転送されることが好ましい。
第2の特徴に係るデータ転送方法においては、他の基地局の無線アクセス方式を判定するステップと、無線アクセス方式の判定結果に基づいてユーザデータの転送優先度を決定するステップとを更に含み、転送識別子を付加するステップにおいて、保持されたユーザデータに対して転送優先度に応じた転送識別子を付加することが好ましい。
第2の特徴に係るデータ転送方法においては、ユーザデータがフレーム単位で他の基地局に転送され、転送識別子がフレームのヘッダに付加されることが好ましい。
第2の特徴に係るデータ転送方法においては、ユーザデータがパケット単位で他の基地局に転送され、転送識別子がパケットのヘッダに付加されることが好ましい。
本発明によれば、ハードハンドオーバ時に生じる瞬断時間を短縮可能な基地局及びデータ転送方法を提供できる。
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
本発明の実施形態に係る移動通信システムは、図1に示すように、移動局UEと、複数の基地局11a〜14aと、転送装置(レイヤ2スイッチ21)と、アクセスゲートウェイAGとを備える。図1においては転送装置としてレイヤ2スイッチ21が使用されている。一例として、基地局11a〜14a及びアクセスゲートウェイAGはレイヤ2スイッチ21を中心としたスター型に接続され、各基地局がレイヤ2スイッチ21を介して他の基地局とデータ転送可能な構成としている。アクセスゲートウェイAGは図示を省略するコアネットワークに接続される。また、基地局11a〜14aがセルC1〜C4をそれぞれ構成している。尚、各基地局が指向性を有する複数のアンテナを有し、各セル内で複数のセクタが構成されていても良い。
移動局UEはハンドオーバとしてハードハンドオーバを実行する。「ハードハンドオーバ」とは、移動局UEが、セルC1からセルC2に移動する際に、ハンドオーバ元の基地局との無線リンクを切断してから、ハンドオーバ先の基地局との無線リンクを確立するハンドオーバを意味する。即ちハードハンドオーバでは、移動局UEは、常に1つの基地局のみとユーザデータの送受信を行う。
基地局11a〜14aのうちの2つの基地局間では、移動局UEがハードハンドオーバ(以下、単に「ハンドオーバ」という。)する際に、ハンドオーバ元の基地局内に保持されているユーザデータをハンドオーバ先の基地局に転送可能な伝送経路が設定される。具体的には、ハンドオーバ元の基地局が、ハンドオーバ先の基地局のアドレスを指定することで、レイヤ2スイッチ21を介したユーザデータのデータ転送が実現される。尚、図1に示す例においては、移動局UEが、基地局11aのセルC1側から基地局12aのセルC2側に移動し、基地局11aがハンドオーバ元の基地局であり、基地局12aがハンドオーバ先の基地局としている。
基地局11aは、図2に示すように、無線通信部111、制御部114、転送スケジューラ115、識別子付加部116、レイヤ1処理部117、データ転送部118、及びデータ保持部119を備える。データ保持部119は、移動局UEとユーザデータを送受信する際にユーザデータを一時的に保持する。識別子付加部116は、移動局UEがハンドオーバ先の基地局12aにハンドオーバする場合に、データ保持部119に保持されたユーザデータに対して、ハンドオーバによりハンドオーバ先の基地局12aに転送されるユーザデータであることを示す転送識別子を付加する。ここで、「ハンドオーバによりハンドオーバ先の基地局に転送されるユーザデータ」とは、例えば、ハンドオーバ元の基地局において、移動局UEに対して未送信の下りユーザデータ、再送中の下りユーザデータ等を意味する。データ転送部118は、転送識別子の付加されたユーザデータを、レイヤ2スイッチ21を介してハンドオーバ先の基地局12aに転送する。無線通信部111、制御部114、レイヤ1処理部117、及び転送スケジューラ115の各機能については後述する。図1に示す基地局12a〜14aは図2に示す基地局11aと同様の構成を有する。
レイヤ2スイッチ21は、基地局11aからの転送識別子の付加されているユーザデータを、基地局12a〜14aからの転送識別子の付加されていない通常のデータよりも優先的に基地局12aへ転送する。一例として、基地局11aからレイヤ2スイッチ21を介して基地局12aに至る第1伝送経路、基地局13aからレイヤ2スイッチ21を介して基地局12aに至る第2伝送経路、及び基地局14aからレイヤ2スイッチ21を介して基地局12aに至る第3伝送経路を仮定する。第1伝送経路上では転送識別子の付加されているユーザデータが伝送され、第2及び第3伝送経路上では転送識別子の付加されていない通常のデータが伝送されている場合、レイヤ2スイッチ21は、第1伝送経路上のユーザデータを優先的に基地局12aに転送する。第1伝送経路上のユーザデータが優先的に基地局12aに転送される期間では、第2及び第3伝送経路上では転送識別子の付加されていない通常のデータは、例えばレイヤ2スイッチ21内のバッファ(図示省略)に保持される。このようにして、ハンドオーバ時に基地局間で転送されるユーザデータを優先して転送可能な移動通信システムが実現される。
更に、データ転送部118は、図3に示すように、ユーザデータをフレーム単位でハンドオーバ先の基地局12aに転送する。識別子付加部116のレイヤ2処理部1161は、転送識別子をレイヤ2フレームヘッダに付加する。レイヤ2処理部1161で処理されたユーザデータはレイヤ1処理部117で更に処理されてデータ転送部この場合、イーサネット(登録商標)の仮想ローカル・エリア・ネットワーク(VLAN)機能を利用できる。即ち、転送識別子を付加するフィールドとして、VLANタグ内のクラス・オブ・サービス(CoS)フィールドを利用できる。したがって、既存のレイヤ2スイッチ21を用いて、レイヤ2フレームヘッダにおける転送識別子の検出、及び転送識別子を有するフレームの優先転送が実行可能である。
また、図1に示す基地局11aが移動局UEから受信した上りユーザデータは、図2に示すデータ保持部119の上りリンクユーザデータバッファ113に一時的に保持される。これに対して基地局11aがネットワーク側から受信した下りユーザデータは、データ転送部118を介してデータ保持部119の転送データバッファ112に一時的に保持される。
転送スケジューラ115は、データ保持部119に保持されたユーザデータをネットワーク側に転送する際の転送順序を決定する。
制御部114は、基地局11a全体の動作を制御する。詳細には制御部114は、ハンドオーバ制御部130、転送順序制御部131、再送制御部132、判定部133、及び優先度決定部134を備える。ハンドオーバ制御部130はハードハンドオーバ動作を制御する。転送順序制御部131は、転送対象となるユーザデータの種類等のQoS情報に基づいて、転送スケジューラ115を制御する。ここで、「ユーザデータの種類」としては、ユーザデータの内容(会話データ、ストリーミングデータ、対話型データ、バックグラウンドデータ等)、ユーザデータの送受信先、及びユーザデータの方向(上り、下り)のうち少なくとも1つが利用できる。再送制御部132は、ユーザデータの欠落を補償するための再送制御を行う。移動局UEとの間の再送制御によって送達確認のとれたユーザデータは、転送データバッファ112から削除される。
判定部133は、ハンドオーバ先の基地局12aの無線アクセス方式を判定する。優先度決定部134は、無線アクセス方式の判定結果に基づいてユーザデータの転送優先度を決定する。無線アクセス方式の切り替えを伴うハンドオーバ時には、同一の無線アクセス方式内でのハンドオーバと比較してハンドオーバに要する時間が増大する。よって、無線アクセス方式の切り替えを伴うハンドオーバ時には優先度高、同一の無線アクセス方式内でのハンドオーバ時には優先度低とそれぞれ決定される。
この結果、レイヤ2スイッチ21に対して、転送識別子の付加されたユーザデータが異なる基地局から複数転送される場合において、優先度高と設定された転送識別子の付加されたユーザデータを優先して転送先の基地局12aに転送する。したがって、転送識別子の付加されたユーザデータ間でも優先度付けを行うことができる。
以下に、図4に示すシーケンス図を参照して、図1に示す移動局UE、基地局11a、基地局12a、及びレイヤ2スイッチ21のハンドオーバ時における動作を説明する。尚、ハンドオーバ開始前には、移動局UEが、ハンドオーバ元の基地局11a及びレイヤ2スイッチ21を介して、アクセスゲートウェイAGとユーザデータを送受信している一例について説明する。
先ず図4のステップS1において、ハンドオーバ元の基地局11aが適切なハンドオーバ先の基地局(セル)を選択できるように、移動局UEは周辺セルサーチを行う。移動局UEは、周辺セルサーチの結果に応じて、ハンドオーバ先の候補となる基地局の情報を基地局11aにメジャメント報告として送信する。
次にステップS2において、ハンドオーバ元の基地局11aは、移動局UEからのメジャメント報告を元に、ハンドオーバを開始する必要があるかを判定する。ハンドオーバを開始する必要があると判定した場合、リソースの空き状況等に応じてハンドオーバ先の候補となる基地局のうち適切な基地局が選択される。
ステップS3において、ハンドオーバ元の基地局11aは、ハンドオーバ要求及びQoS情報等を含むコンテキストをレイヤ2スイッチ21を介して基地局12aへ転送する。
ステップS4では、ハンドオーバ元の基地局11aから転送されたQoS情報を元に、ハンドオーバ先の基地局が、移動局UEのためのリソースの割り当て及び予約をする。移動局UEのための必要なリソースの予約の可否が判断されると、ステップS5に移行する。
ステップS5において、ハンドオーバ先の基地局12aは、ハンドオーバ元の基地局11aに対して、リソースの予約が成功したか否かをレイヤ2スイッチ21を介して通知する。同時に、ハンドオーバ先の基地局12aの無線アクセス方式等の情報が得られる。リソースの予約が可能であると通知された場合、基地局11aは、基地局をハンドオーバ先の基地局として決定する。これに対してリソースの予約が不可能であると通知された場合、ステップS3に戻り、基地局11aが、移動局UEからのメジャメント報告に含まれる他の基地局に対してハンドオーバ要求の動作を行う。尚、ハンドオーバ先の基地局12aが、ハンドオーバ元の基地局11aに無線アクセス方式を通知する場合に限らず、アクセスゲートウェイAG又はコアネットワークが、ハンドオーバ先の基地局12aの無線アクセス方式を通知しても構わない。
ステップS6において、ハンドオーバ元の基地局11aは、ハンドオーバ先の基地局12aに転送すべきユーザデータに対して、上述した転送識別子を付加する。
ステップS7において、ハンドオーバ元の基地局11aは、ハンドオーバ先の基地局12aからハンドオーバの事前準備の完了の報告を受けた後に、ユーザデータの転送を開始する。
ステップS8において、レイヤ2スイッチ21は、ユーザデータの各フレームのヘッダに付加された転送識別子を検出し、転送識別子の付加されたフレームを優先的にハンドオーバ先の基地局12aに転送する。
ステップS9において、ハンドオーバ元の基地局11aは、移動局UEがハンドオーバ先の基地局12aと無線回線を再設定するのに必要な情報を通知する。
ステップS10において、移動局UEは、ハンドオーバ先の基地局12aと無線同期を確立し、無線チャネルを設定する。
ステップS11において、移動局UEは、ハンドオーバ先の基地局12aとの無線チャネルの設定後、ハンドオーバ先の基地局12aに対してハンドオーバが完了したことを通知する。
ステップS12において、ハンドオーバ先の基地局12aは、アクセスゲートウェイAGにパス更新リクエストを送信する。アクセスゲートウェイAGは、デスティネーションのアドレスをハンドオーバ元の基地局11aからハンドオーバ先の基地局12aへパス更新を実行する。
ステップS13で、アクセスゲートウェイAGは、ハンドオーバ元の基地局11aとのシグナリングをリリースする。
次に、図5に示すフローチャートを参照して、図4のステップS6に示した転送識別子付加処理の処理手順例について説明する。
先ずステップS61において、図2に示す制御部114は、ハンドオーバ先の基地局12aの無線アクセス方式を判定する。無線アクセス方式の判定は、図4のステップS5に示すコンテキスト転送応答の内容に基づいて行われる。
ステップS62において、優先度決定部134は、ステップS61の結果に基づいてユーザデータの転送優先度を決定する。
ステップS63において、識別子付加部116は、データ保持部119に保持されたユーザデータに対して、ステップS62で決定された転送優先度に応じた転送識別子を付加する。
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態によれば、ハンドオーバ時に基地局間で転送されるユーザデータと、通常のデータとをレイヤ2スイッチ21が識別できる。よって、伝送路が輻輳していても、ハンドオーバ時に基地局間で転送されるユーザデータを優先的に転送することが可能となる。したがって、ハンドオーバ時に基地局間で転送されるユーザデータの損失を大幅に低減可能となり、且つ移動局UEにおける瞬断時間を大幅に短縮できる。
(変形例)
上述した実施形態においては、ハンドオーバ時おけるユーザデータの転送を、レイヤ2プロトコルを用いて実現する一例を説明したが、本発明の実施形態の変形例として、レイヤ3プロトコルを用いる場合について説明する。本発明の実施形態の変形例に係る移動通信システムは、図6に示すように、転送装置として複数のルータ31,32,・・・を使用している点が、転送装置としてレイヤ2スイッチ21を使用する図1と異なる。転送対象のユーザデータは、各ルータ31,32,・・・のIPルーティングによりユーザデータを転送する。また、図6に示す例においては、移動局UEが、基地局11bのセルC1側から基地局12bのセルC2側に移動し、基地局11bがハンドオーバ元の基地局であり、基地局12bがハンドオーバ先の基地局であるとしている。
基地局11bは、図7に示すように、識別子付加部116がレイヤ3処理部1162を備えている点が、図2に示した基地局11aの構成と異なる。即ち、図8に示すように、ユーザデータがパケット単位でハンドオーバ先の基地局12bに転送され、レイヤ3処理部1162によって、転送識別子がパケットのヘッダに付加される。この場合、転送するユーザデータにTCP/IP又はUDP/IP等のレイヤ3カプセリングを行い、レイヤ3フレームヘッダ(例えば、DiffServコード・ポイント(DSCP))に転送識別子が付加される。したがって、既存のルータを用いて、転送識別子の検出及び転送識別子を有するIPパケットの優先転送が実行可能である。
このように、本発明の実施形態の変形例によれば、ハンドオーバ時に基地局間で転送されるユーザデータと、通常のデータとを伝送経路、即ちルータ等の転送装置において識別可能な移動通信システム及び移動通信方法を提供できる。更に、複雑な伝送経路上においても、ハンドオーバ時に基地局間で転送されるユーザデータに優先度付けを行うことが可能となる。
(その他の実施形態)
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
上述した実施形態に係る移動通信システムは、例えば高速パケット通信システムである「HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)」や「HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)」に適応可能である。
転送識別子に対する優先度決定の基準として、ハンドオーバ時に用いられる基地局間の無線アクセス方式の一致・不一致を使用する一例を説明した。しかしながら、優先度を決定する基準は無線アクセス方式に限定されるものではない。例えば、転送識別子に対する優先度決定の基準として、既に述べたユーザデータの種類を利用可能である。同一セル内に複数の移動局UEが存在する場合、基地局11aにおける移動局UE毎のデータ保持量、又は各移動局UEの移動速度等を、転送識別子に対する優先度決定の基準として利用しても良い。
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
本発明の実施形態に係る移動通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局間で転送されるフレームの一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るデータ転送方法の手順例を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る基地局の動作例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例に係る移動通信システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る基地局の構成例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係る基地局間で転送されるパケットの一例を示す模式図である。
符号の説明
AG…アクセスゲートウェイ
C1〜C4…セル
UE…移動局
11a〜14a,11b,12b…基地局
21…レイヤ2スイッチ
31,32,・・・ …ルータ
111…無線通信部
112…転送データバッファ
113…リンクユーザデータバッファ
114…制御部
115…転送スケジューラ
116…識別子付加部
117…レイヤ1処理部
118…データ転送部
119…データ保持部
130…ハンドオーバ制御部
131…転送順序制御部
132…再送制御部
133…判定部
134…優先度決定部
1161…レイヤ2処理部
1162…レイヤ3処理部

Claims (10)

  1. 移動局とユーザデータを送受信する際に前記ユーザデータを一時的に保持するデータ保持部と、
    前記移動局が他の基地局にハードハンドオーバする場合に、前記データ保持部に保持された前記ユーザデータに対して、前記ハードハンドオーバにより前記他の基地局に転送される前記ユーザデータであることを示す転送識別子を付加する識別子付加部と、
    前記転送識別子の付加された前記ユーザデータを、転送装置を介して前記他の基地局に転送するデータ転送部
    とを備えることを特徴とする基地局。
  2. 前記転送装置において、前記転送識別子の付加されている前記ユーザデータが、前記転送識別子の付加されていない通常のデータよりも優先的に前記他の基地局へ転送されることを特徴とする請求項1に記載の基地局。
  3. 前記他の基地局の無線アクセス方式を判定する判定部と、
    前記無線アクセス方式の判定結果に基づいて前記ユーザデータの転送優先度を決定する優先度決定部
    とを更に備え、前記識別子付加部が、前記データ保持部に保持された前記ユーザデータに対して前記転送優先度に応じた前記転送識別子を付加することを特徴とする請求項1又は2に記載の基地局。
  4. 前記ユーザデータがフレーム単位で前記他の基地局に転送され、前記転送識別子が前記フレームのヘッダに付加されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基地局。
  5. 前記ユーザデータがパケット単位で前記他の基地局に転送され、前記転送識別子が前記パケットのヘッダに付加されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の基地局。
  6. 基地局に用いるデータ転送方法であって、
    移動局とユーザデータを送受信する際に前記ユーザデータを一時的に保持するステップと、
    前記移動局が他の基地局にハードハンドオーバする場合に、前記保持された前記ユーザデータに対して、前記ハードハンドオーバにより前記他の基地局に転送される前記ユーザデータであることを示す転送識別子を付加するステップと、
    前記転送識別子の付加された前記ユーザデータを、転送装置を介して前記他の基地局に転送するステップ
    とを含むことを特徴とするデータ転送方法。
  7. 前記転送装置において、前記転送識別子の付加されている前記ユーザデータが、前記転送識別子の付加されていない通常のデータよりも優先的に前記他の基地局へ転送されることを特徴とする請求項6に記載のデータ転送方法。
  8. 前記他の基地局の無線アクセス方式を判定するステップと、
    前記無線アクセス方式の判定結果に基づいて前記ユーザデータの転送優先度を決定するステップ
    とを更に含み、前記転送識別子を付加するステップにおいて、前記保持された前記ユーザデータに対して前記転送優先度に応じた前記転送識別子を付加することを特徴とする請求項6又は7に記載のデータ転送方法。
  9. 前記ユーザデータがフレーム単位で前記他の基地局に転送され、前記転送識別子が前記フレームのヘッダに付加されることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のデータ転送方法。
  10. 前記ユーザデータがパケット単位で前記他の基地局に転送され、前記転送識別子が前記パケットのヘッダに付加されることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のデータ転送方法。
JP2005321595A 2005-11-04 2005-11-04 基地局及びデータ転送方法 Active JP4628254B2 (ja)

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