JP2008118202A - 移動通信システムにおける基地局とゲートウェイ装置間の制御信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＣＣＰのような中継プロトコルや、大量のＩＰアドレス設定及び管理をすることなく、移動局が最初に接続したゲートウェイ装置と別のゲートウェイ装置に収容された基地局間で、ＳＣＴＰコネクションを設定し制御信号の送受を継続することができる制御信号伝送方法を提供する。
【解決手段】ハンドオーバ元基地局は、前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置のＩＰアドレスをハンドオーバ先の基地局に通知し、ハンドオーバ先基地局は、通知されたＩＰアドレスで前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置とＳＣＴＰコネクションを確立し、ハンドオーバ先基地局は、前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置と制御信号の送受を行なうことにより達成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動通信システムにおける基地局とゲートウェイ装置（基地局制御局、交換局も含む）間の制御信号伝送方法に関する。

３ＧＰＰにて標準化されている第３世代移動通信システム仕様では、ＩＰネットワーク上でノード間の移動通信システム固有の制御信号を伝送する場合に、下位レイヤに位置するトランスポートプロトコルとしてＳＣＴＰ（Ｓｔｒｅａｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を定義している（非特許文献１及び２参照）。

ＳＣＴＰは、ノード間制御信号伝送に必要とされる信頼性を維持する機能が定義されており、再送機能やコネクション監視機能を有している。

一般に移動通信システムでは、基地局と基地局の上位に位置するゲートウェイ装置（交換局、無線制御装置も含む）間でユーザ情報の送受信や無線回線を設定する情報等を扱う制御信号を送受信する必要がある。通常、最初に移動局が接続されたゲートウェイ装置は、移動局の移動に応じて任意の基地局と制御信号を送受信する必要がある。つまり、ゲートウェイ装置と任意の基地局間でトランスポート層の信頼性を維持する仕組みが必要になる。

従来システムでは、ゲートウェイ装置とそのゲートウェイ装置に直接収容される基地局の間でのみＳＣＴＰが常時確立されている。仮に、ゲートウェイ装置を跨る基地局の間で移動局が移動した場合は、移動先の基地局と該基地局を収容するゲートウェイ装置間のＳＣＴＰコネクションを経由して、制御信号が伝送される。つまり、制御信号はエンドツーエンド（ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ）のＳＣＴＰコネクション上ではなく、複数のＳＣＴＰコネクション上を中継される必要がある。そこで、ＳＣＴＰの上位に中継機能を有するＳＣＣＰ（Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐａｒｔ）プロトコルが定義されている。
３ＧＰＰ ＴＳ２５．４１２ ＲＦＣ ２９６０

上述の通り、ノード間の制御信号伝送プロトコルとしては、信頼性機能を有するＳＣＴＰと中継機能を有するＳＣＣＰに分離しているため、プロトコルスタックが複雑化している。一方、ＳＣＴＰを全ゲートウェイ装置と全基地局とメッシュ的に接続することで中継機能を不要にすることは可能であるが、接続パス数が膨大となるため、大規模なシステムでは、ＩＰアドレスの管理設定、接続性の維持、処理能力の観点で課題がある。

また、別の考え方として、ゲートウェイ装置を跨る基地局間ハンドオーバの場合は、ハンドオーバ先基地局を収容するゲートウェイ装置に再接続する方法も考えられる。但し、再接続は、移動局とゲートウェイ装置間で新規の識別子の付与等、設定をやり直す必要があるため、ハンドオーバに時間がかかり、ユーザデータ信号の欠落や遅延など通信品質に悪影響をもたらす。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ＳＣＣＰのような中継プロトコルや、大量のＩＰアドレスの設定及び管理をすることなく、移動局が最初に接続したゲートウェイ装置と別のゲートウェイ装置に収容された基地局間で、ＳＣＴＰコネクションを設定し制御信号の送受信を継続することができる制御信号伝送方法を提供することにある。

このような課題を解決するため本発明による制御信号伝送方法は、
移動局が通信中のゲートウェイ装置とは異なるゲートウェイ装置に収容される基地局にハンドオーバを行う場合における制御信号伝送方法であって：
ハンドオーバ元基地局は、前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置のＩＰアドレスをハンドオーバ先の基地局に通知し、
前記ハンドオーバ先基地局は、通知されたＩＰアドレスで前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置とＳＣＴＰコネクションを確立し、
前記ハンドオーバ先基地局は、前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置と制御信号の送受信を行う
ことを特徴の１つとする。

このようにすることにより、基地局とゲートウェイ装置間で、ＳＣＣＰ等の中継機能が不要になりプロトコルスタックの簡易化を図ることが出来る。また、直接収容されるゲートウェイ装置と基地局以外は、移動局が接続されている場合のみＳＣＴＰを確立すればよいため、ＳＣＴＰ／ＩＰコネクション本数を削減することが可能になり、接続性の管理や装置処理能力のへのインパクトが減少する。

本発明の実施例によれば、ＳＣＣＰのような中継プロトコルや、大量のＩＰアドレス設定及び管理をすることなく、移動局が最初に接続したゲートウェイ装置と別のゲートウェイ装置に収容された基地局間で、ＳＣＴＰコネクションを設定し制御信号の送受信を継続することができる制御信号伝送方法を実現できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明の実施例を以下に示す。

図１に本発明の実施例にかかる移動通信システムの構成例を示す。

１０１（１０１_１，．．．，１０１_ｎ−２，１０１_ｎ−１，１０１_ｎ）（ｎは、ｎ＞２の整数）は基地局を示しており、１０３は移動局を示しており、１０４（１０４_１、１０４_２）はゲートウェイ装置を示している。

基地局１０１は、移動局１０３との間で無線チャネルを構成し制御信号やユーザデータ信号の送受信を行う機能を有する。また、基地局１０１は、ゲートウェイ装置側の有線伝送路インタフェースを有し、ゲートウェイ装置側とＳＣＴＰ／ＩＰコネクションを確立し制御信号の送受信を行う。また、基地局１０１は、自局と通信中の移動局１０３が別の基地局にハンドオーバする場合に、接続されているゲートウェイ装置１０４のＩＰアドレスをハンドオーバ先の基地局に通知する機能を有する。

また、１０２（１０２_１，．．．，１０２_ｎ−２，１０２_ｎ−１及び１０２_ｎ）は、基地局１０１（１０１_１，．．．，１０１_ｎ−２，１０１_ｎ−１及び１０１_ｎ）がカバーするエリア（無線セル）を示し、サービスエリアは無線セル１０２の集合により構成される。移動局が無線セルを跨って移動する場合にはハンドオーバを行う。

移動局１０３は、基地局１０１との間で無線チャネルを構成し制御信号やユーザデータ信号の送受信を行う機能を有する。また、無線セル間をハンドオーバする機能を有する。

ゲートウェイ装置１０４は、基地局１０１を介して移動局１０３と接続し、制御信号の送受信を行う機能を有する。また、基地局１０１とＳＣＴＰ（Ｓｔｒｅａｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰコネクションを確立し、移動局１０３との制御信号の中継や、基地局１０１に対する制御を行う。ここでは、ゲートウェイ装置と称したが、無線制御局、交換局と定義しても良い。

１０５はＩＰトランスポートネットワークを示しており、全てのノードはこのＩＰトランスポートネットワークを介して通信を行うことが可能である。但し、任意の装置と通信を行うためには、接続する装置のＩＰアドレス情報を必要とする。

１０６はゲートウェイ装置と基地局間のＳＣＴＰコネクションを示している。

図１に示す例では、ゲートウェイ装置１０４が２つあり、それぞれに複数の基地局が収容され、基地局毎にＳＣＴＰコネクションを有している。すなわち、ゲートウェイ装置１０４_１及び１０４_２を有し、ゲートウェイ装置１０４_１には基地局１０１_１、…、１０１_ｎ−２が収容され、ゲートウェイ装置１０４_２には基地局１０１_ｎ−１、１０１_ｎが収容される。

図２に本実施例における移動通信システムを構成する各装置のＩＰアドレスの設定管理例を示す。ゲートウェイ装置＃Ｘ（Ｘは、Ｘ＞０の整数）は基地局＃１−＃５を収容しており、各基地局のＩＰアドレスをシステムデータとして保持している。ゲートウェイ装置＃Ｘは、基地局アドレステーブルに、基地局＃０１のＩＰアドレスｚｚ：ｚｚ：ｚｚ：ｚ１、・・・、基地局＃０５のＩＰアドレスｚｚ：ｚｚ：ｚｚ：ｚ５を記憶する。

また、基地局＃１−＃５は逆にゲートウェイ装置＃ＸのＩＰアドレスをシステムデータとして保持し、そのＩＰアドレスを元にＳＣＴＰコネクションを確立している。ゲートウェイ装置＃Ｙと基地局＃６−＃１０の関係も同様である。

ここで、ゲートウェイ装置に更に基地局のＩＰアドレスを設定し、多数のＳＣＴＰコネクションを構成させることも可能である。また、逆に、基地局にも複数のゲートウェイ装置のアドレスを設定し、複数のゲートウェイ装置のＩＰアドレスとＳＣＴＰコネクションを構成させることも可能である。但し、大規模な移動通信システムでは、基地局装置が数万局、ゲートウェイ装置も数十局レベルにも達するため、全ての装置間をメッシュ的に構成することは、アドレスの設定管理や、ＳＣＴＰコネクション維持に必要な処理能力の観点で困難である。そのため、現実的には今回の例のようにゲートウェイ装置毎に基地局収容を分割する必要がある。

図３及び図４に本実施例におけるハンドオーバ時の制御信号の伝送例を示す。これらの図を元に本発明の実施例に係る制御信号伝送方法について説明する。ここでは、異なるゲートウェイ装置に収容されている基地局に移動局がハンドオーバ（ＨＯ）を行う状況を仮定している。ゲートウェイ装置＃Ｘ（ＩＰアドレス＝ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ：ｘｘ）は基地局＃１（ＩＰアドレス＝ｚｚ：ｚｚ：ｚｚ：ｚ１）−＃５（ＩＰアドレス＝ｚｚ：ｚｚ：ｚｚ：ｚ５）を収容し、ゲートウェイ装置＃Ｙ（ＩＰアドレス＝ｙｙ：ｙｙ：ｙｙ：ｙｙ）は基地局＃６（ＩＰアドレス＝ｚｚ：ｚｚ：ｚｚ：ｚ６）−＃１０（ＩＰアドレス＝ｚｚ：ｚｚ：ｚｚ：ｚａ）を収容する。

ここでは、基地局＃５のカバーするエリアに在圏する移動局１０３が、基地局＃６のカバーするエリアにハンドオーバする場合について説明する。

まず、ハンドオーバ（ＨＯ）元の基地局＃５はＨＯ先基地局＃６へ、ゲートウェイ装置＃ＸのＩＰアドレスを通知する（ステップＳ４０２）。ここで、基地局＃６は基地局＃５の周辺ゾーンに位置する基地局として登録されており、予め基地局＃５は基地局＃６のＩＰアドレスを把握している。ゲートウェイ装置の収容先の基地局を問わず、ＨＯ時はＨＯ元基地局からＨＯ先基地局に対して、該当移動局の加入者情報や無線制御状態に関する情報を引継ぐ必要があるため、ステップＳ４０２におけるＩＰアドレスの通知は、この無線制御状態の情報通知と同一信号で行うことが可能であり、特に余分な手順が増えることにはならない。

次に、ＨＯ先基地局は通知されたゲートウェイ装置＃ＸのＩＰアドレスを元に、ゲートウェイ装置＃ＸとＳＣＴＰコネクションを確立する（ステップＳ４０４）。

次に、新規に設定したＳＣＴＰコネクション上で、移動局１０３とゲートウェイ装置＃Ｘは通信を再開する。

この後、ゲートウェイ装置＃Ｘと通信中の別の移動局が、前述の移動局と同様に基地局＃６にＨＯを行った場合は、既に設定しているＳＣＴＰコネクションを用いて通信を継続可能である。基地局＃６配下に、ゲートウェイ装置＃Ｘと接続する移動局が全ていなくなった場合は、予め定めた一定時間経過後、ＳＣＴＰコネクションおよびＩＰアドレス保持を開放することが可能である。

以上の方法により、ＳＣＣＰのような中継プロトコルや、大量のＩＰアドレス設定管理をすることなく、移動局が最初に接続したゲートウェイ装置と別のゲートウェイに収容された基地局間で制御信号の送受を継続することが可能となる。つまり、移動局が通信を継続しながら長距離を移動したとしても、ハンドオーバによる通信品質の劣化無しに通信の継続を保証することができる。

但し、本方法では従来と比較するとゲートウェイ装置、基地局装置共に収容すべきＳＣＴＰ数は増加する。特に、基地局＃６はゲートウェイ装置＃Ｙに収容される基地局のカバーするエリアの境界に位置するため、隣のゲートウェイ装置＃Ｘと長時間ＳＣＴＰコネクションを設定する状況が多くなる。その一方、基地局＃１０のエリアまで通信を継続しながら移動する移動局の割合は低下するため、基地局＃１０とゲートウェイ装置＃ＸがＳＣＴＰコネクションを設定する状況は限られてくる。よって、著しくＳＣＴＰの本数が増加することはなく、メッシュ的に設定を行う場合と比較すると、ＩＰアドレス設定管理およびＳＣＴＰ処理負荷的にも有利である。

本発明の実施例によれば、基地局とゲートウェイ装置間で、ＳＣＣＰ等の中継機能が不要になりプロトコルスタックの簡易化を図ることができる。また、直接収容されるゲートウェイ装置と基地局以外は、移動局が接続されている場合のみＳＣＴＰを確立すればよいため、ＳＣＴＰ／ＩＰコネクション本数を削減することが可能になり、接続性の管理や装置処理能力のへのインパクトが減少する。

本発明に係る制御信号伝送方法は、無線通信システムに適用できる。

本発明の一実施例に係る移動通信システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るＩＰアドレスの設定及び管理の一例を示す説明図である。 本発明の一実施例に係るハンドオーバ時の制御信号伝送例を示す説明図である。 本発明の一実施例に係る制御信号伝送方法を示すフロー図である。

符号の説明

１００、１０１_１、１０１_ｎ−２、１０１_ｎ−１、１０１_ｎ 基地局装置
１０２_１、１０２_ｎ−２、１０２_ｎ−１、１０２_ｎ 無線セル
１０３ 移動局装置
１０４_１、１０４_２ ゲートウェイ装置

Claims (2)

1. 移動局が通信中のゲートウェイ装置とは異なるゲートウェイ装置に収容される基地局にハンドオーバを行う場合における制御信号伝送方法であって：
   ハンドオーバ元基地局は、前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置のＩＰアドレスをハンドオーバ先の基地局に通知し、
   前記ハンドオーバ先基地局は、通知されたＩＰアドレスで前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置とＳＣＴＰコネクションを確立し、
   前記ハンドオーバ先基地局は、前記移動局が接続している通信中のゲートウェイ装置と制御信号の送受信を行なう
   ことを特徴とする制御信号伝送方法
2. 前記ハンドオーバ先基地局は、異なるゲートウェイ装置に接続されている移動局が１台以上存在する場合は、該当するＳＣＴＰコネクションを保持し、
   移動局が０台の状態が予め定めた時間継続した場合は、該当ＳＣＴＰコネクションを開放する
   ことを特徴とする請求項１記載の制御信号伝送方法

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