JP2009231998A - WiMAX通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】移動端末がハンドオーバする際に生じるパケットロス及び移動端末間で通信する際の通信遅延を抑えるWiMAX通信システムを提供する。
【解決手段】WiMAX通信システム10は、移動端末12aと、移動端末12aが無線接続される基地局14aと、移動端末12aと基地局14aとを配下で管理するASNGW16と、ASNGW16と基地局14aとの間に接続されたproxyGW20とを備える。WiMAX通信システム10では、基地局14aと有線で接続されたproxyGW20が、移動端末12aの基地局14aから基地局14bへのハンドオーバを制御することにより、ハンドオーバの際に発生していた通信不能時間を短縮し、パケットロスの発生を大幅に抑えることができる。
【選択図】図1
【解決手段】WiMAX通信システム10は、移動端末12aと、移動端末12aが無線接続される基地局14aと、移動端末12aと基地局14aとを配下で管理するASNGW16と、ASNGW16と基地局14aとの間に接続されたproxyGW20とを備える。WiMAX通信システム10では、基地局14aと有線で接続されたproxyGW20が、移動端末12aの基地局14aから基地局14bへのハンドオーバを制御することにより、ハンドオーバの際に発生していた通信不能時間を短縮し、パケットロスの発生を大幅に抑えることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、移動端末が基地局間でハンドオーバするときの制御、前記移動端末が他の移動端末に対してデータパケットを送信するときの制御をするWiMAX通信システムに関する。
次世代の高速移動体通信方式としてWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)が国際的に注目を集めている。
図3は、一般的なWiMAXの全体のシステムの説明図である。図3に示すWiMAXシステム100は、移動端末(MS)12a、12b、12cと、基地局(BS)14a、14bと、ASNGW(Access Service Network Gateway)16とを備え、基地局14a、14bとASNGW16とは広域通信網18で接続されている。
移動端末12a、12b、12cは、通信機能を有するコンピュータや携帯電話等であり、基地局14a、14bは、移動端末12a、12bと無線通信するための無線装置であり、移動端末12a、12bは基地局14aと無線接続され、移動端末12cは基地局14bと無線接続される。ASNGW16は、移動端末12a、12b、12cと、基地局14a、14bとを管理、制御する。広域通信網18は、インターネットやWANで構成されている。
WiMAXシステム100において、移動端末12aが移動端末12bに対してデータパケットを送信する場合には、基地局14a、広域通信網18、ASNGW16、広域通信網18、基地局14a、移動端末12aと経由する通信経路を確立して、データパケットが送信される。また、移動端末12aから基地局14bに無線接続されている移動端末12cに対してデータパケットを送信する場合には、基地局14a、広域通信網18、ASNGW16、広域通信網18、基地局14b、移動端末12cと経由する通信経路を確立して、データパケットが送信される。
また、移動端末12aが無線接続する基地局14aとの間で無線通信ができなくなる場所に移動した場合に、他の移動端末と通信するためには無線接続先を基地局14aから他の基地局、例えば、基地局14bに変更する必要がある。この移動端末12aが無線接続されている基地局から、他の基地局に無線接続先を変更することをハンドオーバという(非特許文献1参照)。
図4は、移動端末12aが基地局14aから基地局14bにハンドオーバする場合の説明図であり、図5は、移動端末12aが基地局14aから基地局14bにハンドオーバする場合の処理に供されるシーケンスである。
移動端末12aは、ハンドオーバする場合にはハンドオーバの可否を確認するためにメッセージ「MOB MSHO REQ」を基地局14aに送信する(ステップS1)。このメッセージ「MOB MSHO REQ」には、移動端末12aが無線接続をすることが可能な基地局のリストが含まれ、基地局14bが接続可能な基地局として含まれているとする。
基地局14aは、受信したメッセージ「MOB MSHO REQ」に含まれるリスト中の基地局に当該メッセージを送信するためにメッセージ「HO REQ」をASNGW16に送信し(ステップS2)、ASNGW16は、受信したメッセージ「HO REQ」をリストに含まれる基地局14bに転送する(ステップS3)。
基地局14bは、移動端末12aのハンドオーバの可否を示すメッセージ「HO RSP」をASNGW16に送信する(ステップS4)。ハンドオーバの可否は、基地局14bの無線帯域の使用量などを考慮して判断される。ASNGW16に対して送信されたメッセージ「HO RSP」では、移動端末12aのハンドオーバを許可する旨であるとする。
ASNGW16は、受信したメッセージ「HO RSP」を基地局14aに転送する(ステップS5)。
基地局14aは、メッセージ「HO RSP」の代わり、ハンドオーバの可否を示すメッセージ「MOB BSHO RSP」を移動端末12aに送信するとともに(ステップS6)、メッセージ「HO RSP」を受信した確認としてメッセージ「HO ACK」をASNGW16に送信する(ステップS7)。ASNGW16は、受信したメッセージ「HO ACK」を基地局14bに転送する(ステップS8)。
移動端末12aは、基地局14bに対してハンドオーバの実行を予告するために、メッセージ「MOB MSHO IND」を基地局14aに送信し(ステップS9)、基地局14aはメッセージ「MOB MSHO IND」の代わりにメッセージ「HO CONF」をASNGW16に送信し(ステップS10)、ASNGW16は受信したメッセージ「HO CONF」を基地局14bに転送する(ステップS11)。
基地局14bは、メッセージ「HO CONF」を受信した確認としてメッセージ「HO ACK」をASNGW16に送信し(ステップS12)、ASNGW16は受信したメッセージ「HO ACK」を基地局14aに転送する(ステップS13)。
移動端末12aは、メッセージ「RNG REQ」を基地局14bに送信して無線接続を試み(ステップS14)、基地局14bがメッセージ「RNG RSP」を移動端末12aに返信することにより、移動端末12aと基地局14bとの間で無線接続が確立する(ステップS15)。
基地局14bは、移動端末12a宛に送信されるデータパケットを基地局14aの代わりに基地局14bに送信する指示としてASNGW16にメッセージ「Path Reg Req」を送信し(ステップS16)、ASNGW16はこの指示内容に従って処理する旨を伝えるためにメッセージ「Path Reg Rsp」を基地局14bに送信する(ステップS17)。基地局14bは、メッセージ「Path Reg Rsp」を受信した確認としてメッセージ「Path Reg Ack」をASNGW16に送信する(ステップS18)。
基地局14bは、移動端末12aのハンドオーバが完了した旨としてメッセージ「HO Complete」をASNGW16に送信し(ステップS19)、ASNGW16は、基地局14aに受信したメッセージ「HO Complete」を基地局14aに転送する(ステップS20)。
ASNGW16は、基地局14aに登録されている移動端末12aの登録情報の削除をするために基地局14aにメッセージ「Path Dereg Req」を送信し(ステップS21)、基地局14aは、移動端末12aの登録情報の削除完了後にメッセージ「Path Dereg Rsp」をASNGW16に返信する(ステップS22)。
移動端末12aは上記の処理をし、ハンドオーバが終了すると基地局14bを介したデータパケットの送受信が可能となる。
WiMAX FORUM 「WiMAX Forum Network Architecture」 2007年3月28日 p.151-223
しかしながら、移動端末12aが移動端末12b若しくは移動端末12cに対してデータパケットを送信するとき又は移動端末12aがハンドオーバするときには、必ずASNGW16との間で通信を行わなければならない。ASNGW16との通信では、基地局14a又は基地局14bとASNGW16との間は広域通信網18で接続されている。WiMAXシステム100が大規模なシステムである場合には、基地局14a又は基地局14bとASNGW16との接続距離は数十キロメートルに及び、多くのルータを経由して接続されるために通信遅延が生じる。また、移動端末12aがハンドオーバするときには、ステップS10〜S18の間での処理では、移動端末12aはデータ不通期間であり、このデータ不通期間での処理は、基地局14a又は基地局14bとASNGW16との間の通信であり、上記の理由による通信遅延によって処理が滞ることにより、多くのパケットロスが生じ得る。ビデオ・オン・デマンド(VOD:Video On Demand)による動画データの配信や、IP電話に代表されるVoIP(Voice over Internet Protocol)における音声データの送受信においては、僅かなパケットロスにより使い勝手が低下するために、パケットロスの少ないハンドオーバが望まれている。
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、移動端末がハンドオーバするときに生じるパケットロス及び移動端末間で通信する際の通信遅延を最小限に抑えることが可能なWiMAX通信システムを提供することを目的とする。
本発明に係るWiMAX通信システムは、移動端末と、前記移動端末が無線接続される基地局と、前記移動端末と前記基地局とを配下で管理するASNGWと、前記ASNGWと前記基地局との間に階層的に接続されたproxyGWとを備え、前記基地局と前記proxyGWとは有線で接続されているWiMAX通信システムであって、一の基地局に第1移動端末が無線接続され、前記proxyGWは、前記第1移動端末が前記一の基地局から他の基地局へのハンドオーバを制御することを特徴とする。これにより、ハンドオーバの際に発生していた通信不能時間を短縮し、パケットロスの発生を大幅に抑えることができる。
また、前記proxyGWは、前記第1移動端末から送信されたデータパケットの送信先を確認し、前記データパケットの送信先が前記一の基地局に無線接続された第2移動端末であると確認した場合に、前記第1移動端末から、前記一の基地局、前記proxyGW、前記一の基地局、前記第2移動端末に至る通信経路を確立し、又は、前記データパケットの送信先が前記他の基地局に無線接続された第3移動端末であると確認した場合に、前記第1移動端末から、前記一の基地局、前記proxyGW、前記他の基地局、前記第3移動端末に至る通信経路を確立し、前記確立した通信経路で前記データパケットが送信されるように制御することによりデータパケット通信におけるジッタ及び通信遅延を抑えることができる。
さらに、前記proxyGWは、前記第1移動端末から送信されたデータパケットの送信先を確認し、前記データパケットの送信先が前記proxyGWの配下ではない第4移動端末であると確認した場合に、前記第1移動端末から前記一の基地局、前記proxyGW、前記ASNGWを含む通信経路を確立し、前記確立した通信経路で前記第4移動端末に前記データパケットが送信されるように制御する。
さらにまた、前記ASNGWと前記proxyGWとは、広域通信網で接続されている。
本発明によれば、基地局と有線で接続されたproxyGWが、移動端末のハンドオーバを制御することにより、ハンドオーバの際に発生していた通信不能時間を短縮し、パケットロスの発生を大幅に抑えることができる。また、proxyGWの配下の移動端末間でのデータパケット通信におけるジッタ及び通信遅延を抑えることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るWiMAX通信システム10の説明図であり、図2は、移動端末のハンドオーバについての説明図である。なお、図3に示したWiMAXシステム100と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図1に示すWiMAX通信システム10は、移動端末12a(第1移動端末)、12b(第2移動端末)が無線接続される基地局14a(一の基地局)と移動端末12c(第3移動端末)が無線接続される基地局14b(他の基地局)とを配下に有するproxyGW20と、移動端末12d(第4移動端末)が無線接続される基地局14cと、ASNGW16とを備える。ASNGW16は、移動端末12a〜12d、基地局14a、14b、14c、proxyGW20を管理、制御し、proxyGW20は、配下の移動端末12a、12b、12c、基地局14a、14bを管理、制御する。基地局14a、14bとproxyGW20とは有線で接続され、ASNGW16と基地局14c、proxyGW20とは広域通信網18で接続されている。
proxyGW20は、配下で管理している基地局14a、14b並びに基地局14aに無線接続されている移動端末12a、12b及び基地局14bに無線接続されている移動端末12cに関する情報をproxyGW登録情報として記録し、管理する。proxyGW登録情報の情報としては、移動端末12a、12b、12cの各ID(例えば、IPアドレス、MACアドレス)、移動端末12a、12bの無線接続先、すなわち無線接続先が基地局14aであること、基地局14aのID、移動端末12cの無線接続先が基地局14bであること、基地局14bのID、サービスフロー情報等が記録されている。
ASNGW16は、proxyGW20が有する登録情報の他に、proxyGW20の情報、移動端末12d、基地局14cの情報をASNGW登録情報として記録し、管理する。
移動端末12aが移動端末12b、12c、12dと通信する場合について説明する。
移動端末12aは、データパケットを基地局14aに送信し、基地局14aは受信したデータパケットをproxyGW20に転送する。proxyGW20は、受信したデータパケットから送信先を確認する。proxyGW20は、proxyGW登録情報と受信したデータパケットとを照合することにより送信先が自己の管理下の移動端末12bであることを確認する。
proxyGW20は、データパケットの送信先を確認した後に、移動端末12a、基地局14a、proxyGW20、基地局14a、移動端末12bと経由する通信経路を確立する。通信経路の確立後、移動端末12aと移動端末12bとの通信が可能となる。
また、proxyGW20が、受信したデータパケットの送信先とproxyGW登録情報とを照合し、送信先が基地局14bに無線接続される移動端末12cであると確認した場合には、移動端末12a、基地局14a、proxyGW20、基地局14b、移動端末12cと経由する通信経路を確立する。通信経路の確立後、移動端末12aと移動端末12cとの通信が可能となる。
一方、proxyGW20が、受信したデータパケットの送信先とproxyGW登録情報とを照合した結果、送信先がproxyGW登録情報に記録されていない移動端末である場合には、データパケットをASNGW16に転送する。ASNGW16は、受信したデータパケットの送信先とASNGW登録情報とを照合し、送信先が基地局14bに無線接続される移動端末12dであると確認した場合には、移動端末12a、基地局14a、proxyGW20、広域通信網18、ASNGW16、広域通信網18、基地局14c、移動端末12dと経由する通信経路を確立する。通信経路の確立後、移動端末12aと移動端末12dとの通信が可能となる。
次に、図2に示すように移動端末12aが基地局14aから基地局14bにハンドオーバする場合について説明する。
ASNGW16と、移動端末12a、基地局14a、14bとの間の処理は、proxyGW20がハンドオーバの処理を行う場合と基本的には同じであり、ASNGW16は図5に示すproxyGW20と同様の処理を行う。
移動端末12aは、ハンドオーバの可否を確認するためにメッセージ「MOB MSHO REQ」を基地局14aに送信する(ステップS1)。基地局14aは、受信したメッセージ「MOB MSHO REQ」に含まれるリスト中の基地局に当該メッセージを送信するためにメッセージ「HO REQ」をproxyGW20に送信する(ステップS2’)。
proxyGW20は、受信したメッセージ「HO REQ」をリストに含まれる基地局とproxyGW登録情報に含まれる基地局と照合し、移動端末12aのハンドオーバ先を基地局14bと確認した場合には、メッセージ「HO RSP」を基地局14bに送信する(ステップS3’)。以後、ステップS4〜S22において、proxyGW20がASNGW16の処理を代行し、移動端末12a、基地局14a、14b、proxyGW20との間で行われ、移動端末12aの基地局14aから基地局14bへのハンドオーバが完了する。
一方、ステップS2’の後に、proxyGW20が受信したメッセージ「HO REQ」をリストに含まる基地局とproxyGW登録情報に含まれる基地局と照合した結果、移動端末12aのハンドオーバ先がproxyGW登録情報に記録されていない基地局14cであると確認した場合には、メッセージ「HO RSP」をASNGW16に送信する(ステップS3’)。以後の処理においては、proxyGW20は、基地局14a、14cとASNGW16との通信の際において実質的に何ら処理をせずに、データパケットを転送することとなる。従って、ステップS5〜S22の処理が、実質的に移動端末12a、基地局14a、14c、ASNGW16との間で行われ、移動端末12aの基地局14aから基地局14cへのハンドオーバが完了する。
以上説明したように、WiMAX通信システム10は、移動端末12aと、移動端末12aが無線接続される基地局14aと、移動端末12aと基地局14aとを配下で管理するASNGW16と、ASNGW16と基地局14aとの間に階層的に接続されたproxyGW20とを備える。WiMAX通信システム10では、基地局14aと有線で接続されたproxyGW20が、移動端末12aの基地局14aから基地局14bへのハンドオーバを制御することにより、基地局とASNGWとを広域通信網で接続し、前記ASNGWでハンドオーバの制御をする場合と比較して、ハンドオーバの際に発生していた通信不能時間を短縮し、パケットロスの発生を大幅に抑えることができる。その結果、ビデオ・オン・デマンドによる動画データの配信や、VoIPにおける音声データの送受信において、移動端末でのデータパケットの廃棄確率を低くし、使用勝手の向上を図ることができる。また、ASNGW16の本来行うべき処理をproxyGW20が代わりに処理することにより、ASNGW16の負荷が軽減される。
また、WiMAX通信システム10では、proxyGW20が移動端末12aから送信されたデータパケットの送信先を確認し、前記データパケットの送信先が基地局14aに無線接続された移動端末12bであると確認した場合に、移動端末12aから、基地局14a、proxyGW20、基地局14a、移動端末12bに至る通信経路を確立し、また、前記データパケットの送信先が基地局14bに無線接続された移動端末12cであると確認した場合に、移動端末12aから、基地局14a、proxyGW20、基地局14b、移動端末12cに至る通信経路を確立し、前記確立した通信経路で前記データパケットが送信されるように制御する。基地局とASNGWとを広域通信網で接続し、前記ASNGWが移動端末間の通信を制御する場合には、多くのルータを経由することによるジッタや通信遅延が生じ得るが、基地局14aとproxyGW20とを有線で接続し、proxyGW20が移動端末12aと、移動端末12b又は移動端末12cとの通信を制御することにより、データパケット通信におけるジッタ及び通信遅延を抑えることができる。
さらに、WiMAX通信システム10では、proxyGW20が移動端末12aから送信されたデータパケットの送信先を確認し、前記データパケットの送信先がproxyGW20の配下ではない移動端末12dであると確認した場合には、移動端末12aから、基地局14a、proxyGW20、ASNGW16を含む通信経路を確立し、前記確立した通信経路で移動端末12dに前記データパケットが送信されるように制御する。
なお、上記実施形態では、proxyGW20は1つしか設けられていないが、ASNGW16の配下に広域通信網18を介して階層的に複数設けてもよい。
本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…WiMAX通信システム 12a〜12d…移動端末
14a〜14c…基地局 16…ASNGW
18…広域通信網 20…proxyGW
100…WiMAXシステム
14a〜14c…基地局 16…ASNGW
18…広域通信網 20…proxyGW
100…WiMAXシステム
Claims (5)
- 移動端末と、前記移動端末が無線接続される基地局と、前記移動端末と前記基地局とを配下で管理するASNGWと、前記ASNGWと前記基地局との間に接続されたproxyGWとを備え、前記基地局と前記proxyGWとは有線で接続されているWiMAX通信システムであって、
一の基地局に第1移動端末が無線接続され、
前記proxyGWは、前記第1移動端末が前記一の基地局から他の基地局へのハンドオーバを制御する
ことを特徴とするWiMAX通信システム。 - 請求項1記載のWiMAX通信システムにおいて、
前記proxyGWは、
前記第1移動端末から送信されたデータパケットの送信先を確認し、
前記データパケットの送信先が前記一の基地局に無線接続された第2移動端末であると確認した場合に、前記第1移動端末から、前記一の基地局、前記proxyGW、前記一の基地局、前記第2移動端末に至る通信経路を確立し、
前記確立した通信経路で前記データパケットが送信されるように制御する
ことを特徴とするWiMAX通信システム。 - 請求項1又は2記載のWiMAX通信システムにおいて、
前記proxyGWは、
前記第1移動端末から送信されたデータパケットの送信先を確認し、
前記データパケットの送信先が前記他の基地局に無線接続された第3移動端末であると確認した場合に、前記第1移動端末から、前記一の基地局、前記proxyGW、前記他の基地局、前記第3移動端末に至る通信経路を確立し、
前記確立した通信経路で前記データパケットが送信されるように制御する
ことを特徴とするWiMAX通信システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のWiMAX通信システムにおいて、
前記proxyGWは、
前記第1移動端末から送信されたデータパケットの送信先を確認し、
前記データパケットの送信先が前記proxyGWの配下ではない第4移動端末であると確認した場合に、前記第1移動端末から前記一の基地局、前記proxyGW、前記ASNGWを含む通信経路を確立し、
前記確立した通信経路で前記第4移動端末に前記データパケットが送信されるように制御する
ことを特徴とするWiMAX通信システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のWiMAX通信システムにおいて、
前記ASNGWと前記proxyGWとは、広域通信網で接続されている
ことを特徴とするWiMAX通信システム。
Priority Applications (1)
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