JP2007318590A - 無線ネットワーク制御装置及びネットワーク制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線ネットワーク制御装置及びネットワーク制御方法に関し、Ｗ−ＣＤＭＡシステムにおける無線回線の瞬断発生時にネットワーク負荷が増大せず、ネットワークの各ノードの処理能力が圧迫されないようにする。
【解決手段】移動局（ＭＳ）から通知される無線回線の品質情報（ＣＱＩ）の値を基に、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）で電波環境の推測を行い、電波環境が悪いときは、移動局（ＭＳ）から無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）へのセルアップデート（Cell Update）メッセージが届かなくても、パスの開放処理を行う局間制御信号を送信することなくリンク確立状態を保持し、セルアップデート（Cell Update）メッセージの待ち受けタイマ値を経過しても該メッセージが到来しないときにパスの開放処理を行う局間制御信号を送信する。該待ち受けタイマ値は、品質情報（ＣＱＩ）の値によって変化させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線ネットワーク制御装置及びネットワーク制御方法に関し、特に、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）システムに於いて、ネットワークシステムの負荷の低減を図る無線ネットワーク制御装置及びネットワーク制御方法に関する。

現在、Ｓｕｐｅｒ３Ｇや第４世代（４Ｇ）の携帯電話方式を含むＷ−ＣＤＭＡシステムに於いて、呼処理の増大に伴うシステム負荷が懸念され、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）でも議論が開始されている。図７にＷ−ＣＤＭＡシステムの構成を示す。Ｗ−ＣＤＭＡシステムは、移動機（ＭＳ）、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）及び交換機（Core Network）から構成される。

Ｗ−ＣＤＭＡシステムを構成する各ノード（無線基地局（ＮｏｄｅＢ）、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）、交換機（Core Network））間はＡＴＭ回線で接続され、該ＡＴＭ回線を用いて、ユーザ情報転送プレーン（U-plane）及び呼処理に伴う局間制御信号プレーン（C-plane）の搬送が行われる。無線基地局（ＮｏｄｅＢ）と移動機（ＭＳ）との間は無線回線で接続され、無線回線を用いてユーザ情報転送プレーン（U-plane）及び各種制御信号の搬送が行われる。

図８に無線回線瞬断時における従来の局間制御信号の送受動作の概要を示す。無線基地局（ＮｏｄｅＢ）と移動機（ＭＳ）との間は、無線回線で接続されているため、フェージング等の影響を受ける電波環境の悪い条件下では瞬断が発生しやすい。無線回線の瞬断が発生すると、ラジオリソース制御（ＲＲＣ）プロトコルのセルアップデート（Cell Update）メッセージが無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）に到達せず、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、該セルアップデート（Cell Update）メッセージが到来しないことを認識すると、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）及び交換機（Core Network）の各ノードに対し、局間制御信号（ＮＢＡＰ／ＱＡＡＬ２／ＲＡＮＡＰ等）を用いて、当該呼に関する各ノード間のパス開放処理を行い、その後、無線回線の瞬断が回復したときに再接続処理を行っている。

図９に無線回線瞬断発生時における従来の局間制御信号の送受のシーケンスを示す。同図に示すように、移動機（ＭＳ）、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）及び交換機（Core Network）の間でリンクが確立された状態で、無線回線の瞬断が発生し、移動機（ＭＳ）からのセルアップデート（Cell Update）メッセージが途絶え、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）に到達しなかった場合、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、交換機（Core Network）に対して“Ｉｕ ＲＥＬＥＡＳＥ ＲＥＱＵＥＳＴ”メッセージを送信し、交換機（Core Network）から該メッセージに対する“ＤＩＲＥＣＴ ＴＲＮＳＦＥＲ”メッセージを受信する。

また、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、移動機（ＭＳ）に対して“ＤＯＷＮ ＬＩＮＫ ＤＩＲＥＣＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ”メッセージを送信し、移動機（ＭＳ）から該メッセージに対する“ＵＰ ＬＩＮＫ ＤＩＲＥＣＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ”メッセージの到来を待つが、無線回線の状態が悪く、移動機（ＭＳ）からの該メッセージの返信が受信されない場合、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、所定時間のタイムアウト検出により次のシーケンスに遷移し、交換機（Core Network）に対して“ＤＩＲＥＣＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ”メッセージを送信し、交換機（Core Network）から該メッセージに対する“Ｉｕ ＲＥＬＥＡＳＥ ＣＯＭＭＡＮＤ”メッセージを受信する。

そして、移動機（ＭＳ）に対して“Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＲＥＬＥＡＳＥ”メッセージを送信し、移動機（ＭＳ）から該メッセージに対する“Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ＲＥＬＥＡＳＥ Ｃｏｍｐｌｅｔｅ”メッセージの到来を待つが、無線回線の状態が悪く、移動機（ＭＳ）からの該メッセージの返信が受信されない場合、所定時間のタイムアウト検出により次のシーケンスに遷移し、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）に対して“Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｄｅｌｅｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ”メッセージを送信し、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）から該メッセージに対する“Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｄｅｌｅｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ”メッセージを受信し、更に無線基地局（ＮｏｄｅＢ）に対して“Ｒｅｌｅａｓｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ”メッセージを送信し、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）から該メッセージに対する“Ｒｅｌｅａｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ”メッセージを受信し、リンク開放状態となる。

このように無線回線の瞬断が発生し、それによってパス開放を行う場合に、各ノード間で膨大な量の局間制御信号が生起し、それぞれのノードで各局間制御信号を基に各種の処理が行われる。送受される局間制御信号数が増大すれば、そのままネットワーク負荷となり、また各ノードの処理負荷も増大し、各ノードの処理能力を圧迫する。

そのため下記の特許文献１等により、冗長又は無効と判定された無線回線の伝送信号の有線伝送路を介した伝送を停止し、ネットワーク負荷の低減を図った移動通信システムが提案されている。同文献に記載の移動通信システムは、複数の基地局が複数の有線伝送路を介して合成局に接続され、複数の基地局と移動局との間の複数の無線回線の品質を測定し、この測定値に基づいて合成上の冗長性及び有効性を無線回線毎に判定し、この判定の結果、冗長である又は有効でないと判定された無線回線の伝送信号の有線伝送路を介した伝送を停止することにより、ソフトハンドオーバー時の各基地局と合成局との間の有線伝送コストを低減するものである。
特開平９−２６１７２５号公報

電波環境の瞬時的な劣化によって無線回線の瞬断が発生すると、パス開放及びその後の再接続処理を行うために、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）を中心としたノード間で膨大な量の局間制御信号が生起し、各ノードで局間制御信号を基に各種の処理を行う必要があり、送受される局間制御信号数が増大すれば、ネットワーク負荷が増大し、各ノードの処理負荷も増大するため、ネットワーク及びノードの性能が損なわれることとなる。負荷増大に対する性能低下を防ぐには、より処理能力の高い装置が必要となり、設備コストの高騰をもたらすこととなる。

本発明は、Ｗ−ＣＤＭＡシステムにおける無線回線の瞬断発生時にネットワーク負荷が増大せず、ネットワークの各ノードの処理能力が圧迫されない無線ネットワーク制御装置及びネットワーク制御方法を提供することを目的とする。

本発明の無線ネットワーク制御装置は、（１）移動機から周期的に報告される該移動機と無線基地局との間の無線回線の品質情報を用いて該無線回線の電波環境を推測し、該電波環境が劣化状態にあると判定したとき、該無線回線による通信が途絶えた場合に、該無線回線の開放処理を直ちに行うことなく、該無線回線のリンク確立状態を所定時間維持し、前記所定時間経過しても前記無線回線による通信の途絶状態が復旧しない場合に、前記無線回線を開放する局間制御信号を送信することを特徴とする。

また、（２）前記所定時間経過しても前記無線回線による通信の途絶状態が復旧しない場合に、前記上位ノードとの接続回線を開放する局間制御信号を送信することを特徴とする。

また、（３）前記無線回線による通信の途絶状態を、前記移動機から周期的に送信されるセルアップデートメッセージの受信の有無によって判定し、該セルアップデートメッセージの受信を待ち受ける所定時間を、前記無線回線の品質情報の値を基に、無線回線の品質が悪くなるほど長い時間の値に設定することを特徴とする。

また、（４）前周期で受信した無線回線の品質情報の値と今周期で受信した無線回線の品質情報の値との差分を算出し、該差分を基に、前周期の無線回線の品質より今周期の無線回線の品質の劣化が大きいほど、前記所定時間の時間長が長くなるように変化させることを特徴とする。

また、本発明のネットワーク制御方法は、（５）移動機から周期的に報告される該移動機と無線基地局との間の無線回線の品質情報を用いて該無線回線の電波環境を推測し、該電波環境が劣化状態にあると判定したとき、該無線回線による通信が途絶えた場合に、該無線回線及び上位ノードとの接続回線の開放処理を直ちに行うことなく、リンク確立状態を所定時間維持し、前記所定時間経過しても前記無線回線による通信の途絶状態が復旧しない場合に、前記リンク確立状態を開放する局間制御信号を送信することを特徴とする。

本発明によれば、電波環境が瞬時的に劣化する条件下で、無線回線の瞬断が発生してもパス開放及び再接続の処理に伴う局間制御信号の生起を抑制し、それによりネットワークシステムの負荷を低減することが可能となる。また、各ノードの処理負荷が減少するため、各ノードに処理能力の高い装置を導入する必要が無くなり、設備コストを低減することができる。

ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）方式では、ＨＳ−ＤＰＣＣＨ（High Speed Dedicated Physical Control Channel）のチャネルを用いて、各移動機（ＭＳ）から無線基地局（ＮｏｄｅＢ）に対して無線回線の品質情報（ＣＱＩ：Cannel Quality Indicator）を送信する。該品質情報（ＣＱＩ）は、移動機（ＭＳ）から送信するＨＳ−ＰＤＳＣＨのチャネルの送信電力及び変調方式の変更を無線回線の品質に基づいて行うために送信する情報である。

本発明は、移動局（ＭＳ）から通知される無線回線の品質情報（ＣＱＩ）の値を基に、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）で電波環境の推測を行い、電波環境が悪いときは、移動局（ＭＳ）から無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）にセルアップデート（Cell Update）メッセージが到達せず通信が途絶えても、直ちに開放処理を行うことなく、リンク確立状態を所定時間保持するようにしたものである。

本発明の第１の実施例を図１及び図２に示す。図１は本発明による局間制御信号の送受の態様を示す。図２は本発明による局間制御信号の送受のシーケンスを示す。第１の実施例は、移動機（ＭＳ）が１つの無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）と接続されている場合の実施例である。

図１に示すように、移動機（ＭＳ）は、ＨＳ−ＤＰＣＣＨのチャネルを用いて無線基地局（ＮｏｄｅＢ）に無線回線の品質情報（ＣＱＩ）を送信し、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）は該品質情報（ＣＱＩ）の値を無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）に通知し、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、該無線回線の品質情報（ＣＱＩ）の値から電波環境を推測する。

そして、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、周期的に送信されるセルアップデート（Cell Update）メッセージ待ちのタイマテーブルを参照し、無縁回線の品質に応じて該メッセージの待ち受けタイマ値を変更して、セルアップデート（Cell Update）メッセージを待ち受ける。タイマ動作期間中にセルアップデート（Cell Update）を受信した場合は、当該呼の無線回線の開放を行わず、リンク確立状態を維持する。そして、セルアップデート（Cell Update）メッセージの待ち受けがタイムアウトとなってから、無線基地局（ＮｏｄｅＢ）に対して当該呼の無線回線を開放するための局間制御信号を送信する。

また、同様に、タイマ動作期間中にセルアップデート（Cell Update）を受信した場合は、交換機（Core Network）等の上位ノードに対する当該呼の接続回線の開放を行わず、リンク確立状態を維持する。そして、セルアップデート（Cell Update）メッセージの待ち受けがタイムアウトとなってから、交換機（Core Network）等の上位ノードに対する当該呼の接続回線を開放するための局間制御信号を送信する。

図２に示す動作シーケンス例のように、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）において、無線回線の品質情報（ＣＱＩ）値から電波（エアー）環境を推測し、電波（エアー）環境が悪い場合は、無線回線の瞬断によるセルアップデート（Cell Update）メッセージの受信断が発生してもパス開放を行わず、タイマ値として設定した規定時間以内に無線回線瞬断が復旧してセルアップデート（Cell Update）メッセージが受信されれば、当該呼のパス開放を行うことなく継続してリンク確立状態を維持する。このように、タイマ動作期間中は、無線回線に瞬断が発生しても当該呼のパス開放及び再接続を行わないため、それに伴う局間制御信号の発生数を削減することができる。

本発明の第２の実施例を図３及び図４に示す。第２の実施例はハンドオーバ処理時の実施例である。移動機（ＭＳ）が別の無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）配下の無線エリアに移動したことにより、ハードハンドオーバ処理を行う際、移動先のドリフト無線ネットワーク制御装置（Ｄ−ＲＮＣ）は、交換機（Core Network）を経由してサービング無線ネットワーク制御装置（Ｓ−ＲＮＣ）に当該移動機（ＭＳ）の無線回線品質情報（ＣＱＩ）を通知し、サービング無線ネットワーク制御装置（Ｓ−ＲＮＣ）は、該無線回線品質情報（ＣＱＩ）の値を基に電波環境の推測を行い、電波環境が悪いときはサービング無線ネットワーク制御装置（Ｓ−ＲＮＣ）にセルアップデート（Cell Update）メッセージが届かなくても、当該呼に係る回線のリンク確立状態を維持する。

図４に示す動作シーケンス例のように、サービング無線ネットワーク制御装置（Ｓ−ＲＮＣ）において、無線回線の品質情報（ＣＱＩ）値から電波（エアー）環境を推測し、電波（エアー）環境が悪い場合は、無線回線の瞬断によるセルアップデート（Cell Update）メッセージの受信断が発生してもパス開放を行わず、タイマ値として設定した規定時間以内に無線回線瞬断が復旧してセルアップデート（Cell Update）メッセージが受信されれば、当該呼のパス開放を行うことなく継続してリンク確立状態を維持する。このように、タイマ動作期間中は、無線回線に瞬断が発生しても当該呼のパス開放及び再接続を行わないため、それに伴う局間制御信号の発生数を削減することができる。

次に本発明の第３の実施例として、定期的に移動機（ＭＳ）から無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）へ報告される無線回線の品質情報（ＣＱＩ）値の変化量を検出するために、前周期で受信した品質情報（ＣＱＩ）値と今周期で受信した品質情報（ＣＱＩ）値との差分を算出し、その差分によってセルアップデート（Cell Update）メッセージの受信タイマ値を変更する構成とすることができる。

前周期で受信した品質情報（ＣＱＩ）値と今周期で受信した品質情報（ＣＱＩ）値との差分から上記の受信タイマ値を変化させる理由は、フェージングは徐々に電波が減衰するものではなく急激に減衰し、かつ強弱のレベル変動が繰り返し発生する特性があるため、上述の差分が大きいときはフェージングが発生しているものと推測し、該差分値が大きいほど受信タイマの値を長い時間の値となるようにしたものである。なお、該受信タイマ値は、移動無線システムの環境に依存する要素が大きいため調整可能にするのが好ましい。

以下に第３の実施例における受信タイマの値の設定例を示す。この実施例における受信タイマの値の設定には、図５の表１に示す「カテゴリ１０ 移動機（ＭＳ）のＣＱＩテーブル」と、図６の表２に示す「タイマテーブル」とを用いる。なお、表１及び表２に示す数値は一例として示した数値である。

（例１）前周期で報告されたＣＱＩ値が３０（品質が良い状態）で、今周期で報告されたＣＱＩ値が０（品質が悪くＣＱＩが届かない状態）の場合、その差分３０−０＝３０を算出する。該差分値３０を元に図６の表２に示す「タイマテーブル」を参照し、該「タイマテーブル」から差分値３０に対するタイマ時間３２００ｍｓを読み出し、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）におけるセルアップデート（Cell Update）メッセージの受信タイマ値を３２００ｍｓに設定する。

（例２）前周期で報告されたＣＱＩ値が２５（品質が良い状態）で、今周期で報告されたＣＱＩ値が２１（品質が良い状態）の場合、その差分２５−２１＝４を算出する。該差分値４を元に図６の表２に示す「タイマテーブル」を参照し、該「タイマテーブル」から差分値４に対するタイマ時間１００ｍｓを読み出し、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）におけるセルアップデート（Cell Update）メッセージの受信タイマ値を１００ｍｓに設定する。

本発明による第１の実施例の局間制御信号の送受の態様を示す図である。 本発明による第１の実施例の局間制御信号の送受のシーケンスを示す図である。 本発明による第２の実施例の局間制御信号の送受の態様を示す図である。 本発明による第２の実施例の局間制御信号の送受のシーケンスを示す図である。 （表１）カテゴリ１０ 移動機（ＭＳ）のＣＱＩテーブルを示す図である。 （表２）タイマテーブルを示す図である。 Ｗ−ＣＤＭＡシステムの構成を示す図である。 無線回線瞬断時における従来の局間制御信号の送受動作の概要を示す図である。 無線回線瞬断発生時における従来の局間制御信号の送受のシーケンスを示す図である。

符号の説明

ＭＳ 移動機
ＮｏｄｅＢ 無線基地局
ＲＮＣ 無線ネットワーク制御装置
Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ 交換機
ＣＱＩ 無線回線の品質情報

Claims (5)

1. 移動機から周期的に報告される該移動機と無線基地局との間の無線回線の品質情報を用いて該無線回線の電波環境を推測し、
   該電波環境が劣化状態にあると判定したとき、該無線回線による通信が途絶えた場合に、該無線回線の開放処理を直ちに行うことなく、該無線回線のリンク確立状態を所定時間維持し、
   前記所定時間経過しても前記無線回線による通信の途絶状態が復旧しない場合に、前記無線回線を開放する局間制御信号を送信することを特徴とする無線ネットワーク制御装置。
2. 移動機から周期的に報告される該移動機と無線基地局との間の無線回線の品質情報を用いて該無線回線の電波環境を推測し、
   該電波環境が劣化状態にあると判定したとき、該無線回線による通信が途絶えた場合に、該無線回線の呼に係る上位ノードとの接続回線の開放処理を直ちに行うことなく、該接続回線のリンク確立状態を所定時間維持し、
   前記所定時間経過しても前記無線回線による通信の途絶状態が復旧しない場合に、前記上位ノードとの接続回線を開放する局間制御信号を送信することを特徴とする無線ネットワーク制御装置。
3. 前記無線回線による通信の途絶状態を、前記移動機から周期的に送信されるセルアップデートメッセージの受信の有無によって判定し、該セルアップデートメッセージの受信を待ち受ける所定時間を、前記無線回線の品質情報の値を基に、無線回線の品質が悪くなるほど長い時間の値に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線ネットワーク制御装置。
4. 前周期で受信した無線回線の品質情報の値と今周期で受信した無線回線の品質情報の値との差分を算出し、該差分を基に、前周期の無線回線の品質より今周期の無線回線の品質の劣化が大きいほど、前記所定時間の時間長が長くなるように変化させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の無線ネットワーク制御装置。
5. 移動機から周期的に報告される該移動機と無線基地局との間の無線回線の品質情報を用いて該無線回線の電波環境を推測し、
   該電波環境が劣化状態にあると判定したとき、該無線回線による通信が途絶えた場合に、該無線回線及び上位ノードとの接続回線の開放処理を直ちに行うことなく、リンク確立状態を所定時間維持し、
   前記所定時間経過しても前記無線回線による通信の途絶状態が復旧しない場合に、前記リンク確立状態を開放する局間制御信号を送信することを特徴とするネットワーク制御方法。

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