JP2007300502A - データ伝送のためのシステム、方法、基地局及び移動局 - Google Patents

Abstract

【課題】データ伝送システムにおけるデータ伝送遅延を減らし、スループットを向上させること。
【解決手段】データ伝送システムは移動局及び基地局を有する。基地局は、移動局宛のユーザデータを上位ノードから受信する手段と、非ハンドオーバ動作モードで動作する場合に、ユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けを検出する手段と、抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットに所定の識別子を付与する手段とを有する。移動局は、基地局から受信したパケットのシーケンスナンバの番号抜け及び所定の識別子を検出する手段と、所定の識別子が検出されたか否かに応じて、抜けた番号に対応するパケットを待機するか否かを判定する手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明はユーザデータの伝送技術に関し、特に基地局及びその上位ノード間のインターフェースでデータ抜けが発生した場合のデータ伝送に関する。

IMT−2000(International Mobile Telecommunication−2000)システムでは、RANノード（例えば、RNC：Radio Network Controller）とコアノード（例えば、SGSN：Serving GPRS Service Node）との間で定義されるIu上のUP（Uプレーンプロトコル）として、GTP−U（GPRS Tunneling Protocol−U plane）が使用されている。GTP−Uのフレームフォーマットには、シーケンスナンバが含まれるが、Iu上では、再送制御等は実施されない。このようなシステムについては例えば非特許文献１に記載されている。
3GPP TS25.415、29.060

IMT−2000システム以降の次世代移動通信システム（例えば、LTE：Long Term Evolution）では、Iuインターフェースに対応するS1インターフェースが規定され、ハンドオーバ時には、ハンドオーバ元の基地局からハンドオーバ先の基地局へデータを転送することが想定されている。ハンドオーバ時の基地局間及び基地局−上位ノード間のデータ転送に伴い、ハンドオーバ元基地局からハンドオーバ先基地局への転送データと基地局上位ノード（例えば、アクセスゲートウェイ）からのユーザデータとが混在する（データが入れ子になる）ので、該ユーザデータの順序補正メカニズムが検討されている（但し、順序補正を行う場所は、基地局又は移動局の少なくとも2つの選択肢がある。）。ユーザデータが入れ子になって到着した場合、タイマで待ち合わせを行って、順序を補正すること（リオーダリング制御）が考えられる。

例えば、移動局宛のユーザデータ（#1,#2,#3,#4,#5）が基地局の上位ノードで受信され、それらが基地局を通じて移動局に伝送されるとする。#1〜#5はユーザデータを構成するパケット又はパケットデータユニットの各々に付与されるシーケンスナンバである。ユーザデータ(#1,#2)を受信済みの状態で移動局がハンドオーバを行う際に、ハンドオーバ元基地局はユーザデータ#3を受信済みであるが移動局には未送信であったとする。残りのユーザデータ(#4,#5)は上位ノードからハンドオーバ先基地局に伝送されるとする。この場合に、ハンドオーバ先基地局は、ハンドオーバ元基地局からユーザデータ#3を受信する一方、上位ノードからユーザデータ(#4,#5)を受信する。ハンドオーバ先基地局がシーケンス番号順にユーザデータを受信できた場合は、それらを順に移動局に伝送することでハンドオーバを無事に完了できる。ハンドオーバ先基地局が、番号順でない順序、例えば#4,#5,#3の順でユーザデータを受信したとする。この場合、上記のシステムではハンドオーバ先基地局は#4,#5のユーザデータを受信してもそれらを直ちには移動局へ伝送せず、#3のユーザデータの到着を待機し、順序を揃えて移動局に伝送する。

このようにシーケンス番号の番号抜けに応じて、抜けた番号のデータ到着を待機する手法（「待ち合わせ」又は「リオーダリング」と呼ばれてもよい）は、移動局でのシーケンス番号の整合性を確保する観点からは好ましい。

ところで、シーケンス番号の番号抜けはハンドオーバ時だけでなく、通常のデータ伝送時にも発生し得る。従ってシーケンス番号の番号抜けを契機として待ち合わせを行うことにすると、通常のデータ伝送にS1インターフェースでデータ抜けが発生した場合にも、上記の待ち合わせが行われる。しかしながらそのように一律に待ち合わせを行うことにすると、固定的な遅延が発生し、信号品質要求を充分に満たすことができなくなるおそれがある。また、スループットへの影響等も懸念される。そもそも通常のデータ伝送時にはデータの欠落は想定されるとしても、シーケンス番号が入れ替わって受信される可能性は極めて低い。従って通常のデータ伝送時に待ち合わせを行ったとしても、不適切なシーケンス番号の順序を適正にできる可能性は極めて低い。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、データ伝送システムにおけるデータ伝送遅延を減らし、スループットを向上させることである。

本発明では、移動局及び移動局と通信する基地局を有するデータ伝送システムが使用される。基地局は、移動局宛のユーザデータを上位ノードから受信する手段と、非ハンドオーバ動作モードで動作する場合に、前記ユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けを検出する手段と、抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットに所定の識別子を付与する手段とを有する。移動局は、基地局から受信したパケットのシーケンスナンバの番号抜け及び所定の識別子を検出する手段と、所定の識別子が検出されたか否かに応じて、抜けた番号に対応するパケットを待機するか否かを判定する手段とを有する。

本発明によれば、データ伝送システムにおけるデータ伝送遅延を減らし、スループットを向上させることができる。

本発明の一形態では、基地局の上位ノード（アクセスゲートウェイ）から基地局を経由して移動局へユーザデータを伝送するデータ伝送方法が使用される。基地局はアクセスゲートウェイから伝送されるユーザデータに付与されたシーケンスナンバを検出する。基地局は、アクセスゲートウェイから伝送されるユーザデータに付与されたシーケンスナンバの抜けを検出した場合に、シーケンスナンバ抜け後に到着するユーザデータに識別子（フラグ）を付与して移動局に伝送する。移動局は、シーケンスナンバをもとに、ユーザデータの順序を正しく並び替える。移動局は、フラグを識別した場合に、データの待合わせを行わずに、上位レイヤへユーザデータを転送する。

本発明の一形態では、基地局の上位ノード（アクセスゲートウェイ）から基地局を経由して移動局へユーザデータを伝送するデータ伝送方法が使用される。基地局は、アクセスゲートウェイから伝送されるユーザデータに付与されたシーケンスナンバを検出する。基地局は、アクセスゲートウェイから伝送されるユーザデータに付与されたシーケンスナンバの抜けを検出した場合に、シーケンスナンバ抜け後に到着後のデータの待合わせを行わずに、上位レイヤへユーザデータを転送する。

本発明の様々な形態によれば、S1インターフェース上で、シーケンスナンバ抜けが検出された場合であっても通常のデータ伝送時のときには、待ち合わせが行われずに上位レイヤにユーザデータが転送される。これにより順序補正に伴う遅延を効果的に抑制できる。遅延が抑制されることで、スループットへの影響も低減させることができる。

以下、本発明の第1実施例によるデータ伝送のための通信システム、方法、基地局及び移動局が説明される。

<通信システム>
図１は本発明の一実施例による通信システムの概略を示す。本実施例で想定される通信システムは、基地局の上位ノードであるアクセスゲートウェイ(aGW)と、アクセスゲートウェイ配下に接続された基地局(eNB又はeNodeB)と、移動局又はユーザ装置（UE）とを有する。本実施例では、無線アクセスネットワーク（RAN）に着目しているため、それに特化するように他の要素（たとえば、コアネットワーク（CN）等）は図示されていない。

本実施例では無線アクセスネットワーク装置（RAN）は複数の基地局(eNodeB)で構成され、複数の基地局(eNodeB)の上位ノード(3Gで言うところのRNC等)はRAN内には存在しない。アクセスゲートウェイ（aGW）はコアネットワークに属する機能要素又はエンティティである。アクセスゲートウェイは複数の基地局の上位ノードの一例であり、ルータやスイッチ等と呼ばれてもよい。

アクセスゲートウェイはシーケンスナンバを含んだユーザデータを伝送する。このシーケンスナンバは、データ欠落の基地局での検出や、ハンドオーバ時の基地局での順序制御（リオーダリング制御）等に利用可能である。アクセスゲートウェイが付与するシーケンスナンバは、秘匿用のシーケンスナンバでもよいし、FP/GTP−U等のUプレーンプロトコルに付与されるシーケンスナンバであってもよい。

<基地局>
図２は本発明の一実施例による基地局の機能ブロック図を示す。図示されるように基地局は制御部、有線伝送部、無線伝送部、シーケンスナンバ検出部及びハンドオーバ監視部を備える。制御部は、基地局に備わる各機能エンティティに対して制御を行い、基地局全体の動作を司る。有線伝送部は、基地局の上位ノード（アクセスゲートウェイ）から伝送されたユーザデータを受信する機能を備える。無線伝送部は、移動局装置へユーザデータを伝送する機能を備える。シーケンスナンバ検出部は、アクセスゲートウェイから伝送されたユーザデータに付与されたシーケンスナンバの抜けを検出する機能、シーケンスナンバ抜けを検出した際に、シーケンスナンバ抜け後に到着する最初のユーザデータにフラグ（識別子）を設定する機能を備える。ハンドオーバ監視部は、該移動局装置がハンドオーバ起動中か、否かを監視する。

<移動局>
図３は本発明の一実施例による移動局の機能ブロック図を示す。図示されるように移動局は制御部、無線伝送部及び順序制御部を備える。制御部は、移動局に備わる各機能エンティティに対して制御を行い、移動局全体の動作を司る。無線伝送部は、基地局から伝送されるユーザデータを受信する機能を備える。順序制御部は、基地局から伝送されるユーザデータの順序を正しい順序に並び替える機能、ユーザデータに基地局でフラグが付与されていた場合に、待合わせを行わないようにする機能を備える。

<基地局の動作フロー>
図４は本発明の一実施例による基地局の動作フローを示す。基地局は、ハンドオーバ起動中か、それとも、通常のユーザデータ伝送であるかを判断する（ステップ1）。ステップ1の判断の結果、ハンドオーバ動作中の場合には、本動作フローは終了する。一方、ステップ1の判断の結果、通常のユーザデータ伝送である場合には、上位ノードから伝送されたユーザデータにシーケンスナンバの番号抜けが検出されたか否かが判断される（ステップ2）。例えば、ユーザデータのパケット各々のシーケンス番号が#1,#2,#3,#4,#5のように順に並んでいたならば、番号抜けはない。しかしながら、上位ノードから受信したパケットのシーケンス番号が、例えば#1,#2,#4,#5の順序であったならば、シーケンス番号#3が抜けているので、「番号抜け有り」として判断される。ステップ2の判断の結果、シーケンスナンバの番号抜けが検出されなかった場合にはフローはステップ3には進まず、シーケンスナンバ抜けが検出された場合にフローはステップ3に進む。ステップ3では、抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットの中で最初に到着するパケット（ユーザデータ）に対して或る識別子（又はフラグ）が付与される。後述するようにこのフラグの有無に応じて、移動局は待合わせの処理を行うか否かを決定する。

<移動局の動作フロー>
図５は本発明の一実施例による移動局の動作フローを示す。移動局は、基地局からユーザデータを受信しているか否かを判断する（ステップ1）。ステップ1の判断の結果、基地局からユーザデータを受信していない場合には、本動作フローは終了する。一方、基地局からユーザデータを受信していた場合には、移動局はシーケンスナンバの番号抜けの有無を検査する（ステップ2）。移動局は受信したユーザデータ（パケット）にフラグが付与されているか否かも検査する。このフラグは図４のステップ3で基地局により付与された者である。図５のステップ2の判断の結果、フラグの付与されたシーケンスナンバが受信されていた場合には、待合わせ処理を行わず、該ユーザデータを上位機能エンティティに転送し、ウインドウ制御を行う（ステップ3）。即ち所定のウインドウサイズの範疇で移動局からの送達確認（ACK）なしに基地局から移動局へパケットが次々と伝送される。ステップ3ではリオーダリング制御（タイマを用いた待合わせ制御）はなされず、抜けた番号に対応するパケットは例えば再送パケットの対象になる。一方、ステップ2の判断の結果、シーケンスナンバの番号抜けが検出され、フラグの付与されたユーザデータが受信されていなかった場合には、通常のリオーダリング制御が行われる（ステップ4）。

以下、本発明の第２実施例による基地局及び方法が説明される。通信システムについては第1実施例で説明済みであるので説明は省略される。

<基地局>
図６は本発明の一実施例による基地局の機能ブロック図を示す。図示されるように基地局は制御部、有線伝送部、シーケンスナンバ検出・順序制御部及びハンドオーバ監視部を備える。実際には図２と同様に無線伝送部も備わっているが、図示及び説明の簡明化を図るためそれは図示されていない。制御部は、基地局が備える各機能エンティティに対して制御を行い、基地局全体の動作を司る。有線伝送部は、基地局の上位ノード（アクセスゲートウェイ）から伝送されたユーザデータを受信する機能を備える。シーケンスナンバ検出・順序補正部は、アクセスゲートウェイから伝送されたユーザデータに付与されたシーケンスナンバに基づいて順序制御を行う機能、通常のデータ伝送時にシーケンスナンバ抜けを検出した場合に、待合わせを行わずに、該当機能エンティティにデータを転送する機能を備える。ハンドオーバ監視部は、該移動局装置がハンドオーバ起動中か、否かを監視する。

<基地局の動作フロー>
図７は本発明の一実施例による基地局の動作フローを示す。基地局は、ハンドオーバ起動中か、それとも、通常のユーザデータ伝送であるかを判断する（ステップ1）。ステップ1の判断の結果、ハンドオーバ起動中の場合には、通常のリオーダリング制御が行われる（ステップ2）。すなわち、上位ノードから伝送されたユーザデータにシーケンスナンバの番号抜けの有無が検査され、番号抜けがあった場合にはタイマを用いて待合わせ制御が行われる。一方、ステップ1の判断の結果、通常のユーザデータ伝送である場合には、上位ノードから伝送されたユーザデータにシーケンスナンバの番号抜けの有無が検査される（ステップ3）。ステップ3の判断の結果、シーケンスナンバの番号抜けが検出されなかった場合にはフローはステップ4に進まず、シーケンスナンバの番号抜けが検出された場合にステップ4に進む。ステップ4では、抜けた番号に続いて最初に到着するユーザデータは、直ちに上位機能エンティティに転送され、ウインドウ制御が行われる（ステップ3）。この場合、リオーダリング制御はなされず、抜けた番号に対応するパケットは例えば再送パケットの対象になる。

本発明の一実施例による通信システムの概略図を示す。 本発明の一実施例による基地局の機能ブロック図を示す。 本発明の一実施例による移動局の機能ブロック図を示す。 基地局の動作例を示すフローチャートである。 移動局の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施例による基地局の機能ブロック図を示す。 基地局の動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

ＵＥ ユーザ装置
ｅＮＢ 基地局
ａＧＷ アクセスゲートウェイ

Claims (6)

1. 移動局及び移動局と通信する基地局を有するデータ伝送システムであって、前記基地局は、
   移動局宛のユーザデータを上位ノードから受信する手段と、
   非ハンドオーバ動作モードで動作する場合に、前記ユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けを検出する手段と、
   抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットに所定の識別子を付与する手段と、
   を有し、前記移動局は、
   前記基地局から受信したパケットのシーケンスナンバの番号抜け及び前記所定の識別子を検出する手段と、
   前記所定の識別子が検出されたか否かに応じて、抜けた番号に対応するパケットを待機するか否かを判定する手段と、
   を有することを特徴とするデータ伝送システム。
2. データ伝送システム内で移動局及び上位ノードと通信する基地局であって、
   移動局宛のユーザデータを上位ノードから受信する手段と、
   非ハンドオーバ動作モードで動作する場合に、前記ユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けを検出する手段と、
   抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットに所定の識別子を付与する手段と、
   を有し、前記所定の識別子は、抜けた番号に対応するパケットを移動局が待機すべきか否かを示す
   ことを特徴とする基地局。
3. 非ハンドオーバ動作モードで動作する場合に、上位ノードから受信したユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けを検出し、抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットに所定の識別子を付与する基地局と通信する移動局であって、
   前記基地局から受信したパケットのシーケンスナンバの番号抜け及び前記所定の識別子を検出する手段と、
   前記所定の識別子が検出されたか否かに応じて、抜けた番号に対応するパケットを待機するか否かを判定する手段と、
   を有することを特徴とする移動局。
4. 移動局及び移動局と通信する基地局を有するシステムで使用されるデータ伝送方法であって、
   基地局により、移動局宛のユーザデータが上位ノードから受信されるステップと、
   非ハンドオーバ動作モードで動作する前記基地局により、前記ユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けが検出されるステップと、
   前記基地局により、抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットに所定の識別子が付与されるステップと、
   前記移動局により、前記基地局から送信されたパケットのシーケンスナンバの番号抜け及び前記所定の識別子が検出されるステップと、
   前記移動局により、前記所定の識別子が検出されたか否かに応じて、抜けた番号に対応するパケットを待機するか否かが判定されるステップと、
   を有することを特徴とするデータ伝送方法。
5. データ伝送システム内で移動局と通信する基地局であって、
   移動局宛のユーザデータを上位ノードから受信する手段と、
   前記ユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けを検出する手段と、
   動作モードがハンドオーバ動作モードであるか否かに応じて、抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットを待機するか否かを判定する手段と、
   を有することを特徴とする基地局。
6. データ伝送システム内で移動局と通信する基地局で使用されるデータ伝送方法であって、
   移動局宛のユーザデータを上位ノードから受信するステップと、
   前記ユーザデータ中のパケット各々に付与されたシーケンスナンバの番号抜けを検出するステップと、
   動作モードがハンドオーバ動作モードであるか否かに応じて、抜けた番号に続くシーケンスナンバを有するパケットを待機するか否かを判定するステップと、
   を有することを特徴とするデータ伝送方法。

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