JP2009239746A - 無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下り方向データを無線基地局間で転送するシステム構成において、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する無線基地局の処理負荷を低減可能とする。
【解決手段】無線端末との間の無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局を示す候補基地局情報を含み、無線基地局への接続を要求するRoute_Openメッセージを無線端末から受信する接続要求受信部１２１と、無線基地局が送受信するトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するトラフィック情報取得部１２２と、取得されたトラフィック情報に基づき、トラフィック量が所定量を上回るか否かを判定するトラフィック量判定部１２３と、トラフィック量が所定量を上回ると判定された場合、Route_Openメッセージに含まれる候補基地局情報に基づき、接続先候補基地局にRoute_Openメッセージを転送する接続要求転送部１２５とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、下り方向データを無線基地局間で転送する無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法に関する。

従来、無線通信システムにおいて、無線端末は、移動中などにおいてより条件の良い無線基地局へ接続先を切り替える、いわゆるハンドオーバを行っている。このような無線通信システムにおいて、無線端末宛ての下り方向データを、ハンドオーバ元の無線基地局から他の無線基地局（具体的には、ハンドオーバ先の無線基地局）を介して無線端末へ転送する方式が提案されている。

このような方式を採用する無線通信システムとしては、例えば3GPP2（Third Generation Partnership Project 2）にて規格策定中のUMB（Ultra Mobile Broadband）が挙げられる（非特許文献１参照）。上述した転送処理により、ハンドオーバ元の無線基地局において無線端末に未送信の下り方向データを、ハンドオーバ先の無線基地局から無線端末へ送信することができ、下り方向データのロスが低減される。
"Overview for Ultra Mobile Broadband (UMB) Air Interface Specification（3GPP2 C.S0084-000-0）"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年３月２０日検索］、<http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/C.S0084-000-0_v2.0_070904.pdf>

しかしながら、下り方向データを無線基地局間で転送する従来の無線通信システムには、次のような問題がある。具体的には、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する無線基地局は、このような転送処理を実行しつつ、接続中の無線端末とも通常の無線通信を行う。

このため、転送処理に伴う処理負荷と、通常の無線通信に伴う処理負荷とが重なり、無線基地局の処理負荷が増大する。特に、無線基地局が他の無線基地局を介して多数の無線端末に下り方向データを転送する場合には、当該無線基地局の処理負荷が処理能力を超える可能性がある。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、下り方向データを無線基地局間で転送するシステム構成において、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する無線基地局の処理負荷を低減可能な無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような側面を有している。まず、本発明の第１の側面は、無線端末（無線端末２Ａまたは無線端末２Ｂ）と、他の無線基地局（例えば無線基地局１Ｃ）を介して、前記無線端末宛ての下り方向データを前記無線端末に転送可能な無線基地局（無線基地局１Ａ）とを含む無線通信システム（無線通信システム１０）であって、前記無線端末は、前記無線基地局への接続を要求する接続要求（Route_Openメッセージ）を前記無線基地局に送信し、前記接続要求は、前記無線端末との間の無線品質（例えば受信ＳＮＲ、受信ＲＳＳＩまたは受信ＦＥＲ）が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局（例えば無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃ）を示す候補基地局情報を含み、前記無線基地局は、前記接続要求を受信する接続要求受信部（接続要求受信部１２１）と、前記無線基地局が送受信するトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するトラフィック情報取得部（トラフィック情報取得部１２２）と、前記トラフィック情報取得部によって取得された前記トラフィック情報に基づき、前記トラフィック量が所定量を上回るか否かを判定するトラフィック量判定部（トラフィック量判定部１２３）と、前記トラフィック量判定部によって前記トラフィック量が前記所定量を上回ると判定された場合、前記接続要求に含まれる前記候補基地局情報に基づき、前記接続先候補基地局に前記接続要求を転送する接続要求転送部（接続要求転送部１２５）とを備えることを要旨とする。

このような無線通信システムによれば、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する無線基地局は、自局が送受信するトラフィック量が所定量を上回る場合に、無線端末から受信した接続要求に含まれる候補基地局情報に基づき、接続先候補基地局に接続要求を転送する。

つまり、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する無線基地局は、自局の処理負荷が高まっている場合に、自局への接続要求を接続先候補基地局に転送することによって、処理負荷を分散させることができ、自局の処理負荷を低減できる。

本発明の第２の側面は、他の無線基地局（例えば無線基地局１Ｃ）を介して、無線端末（無線端末２Ａまたは無線端末２Ｂ）宛ての下り方向データを前記無線端末に転送可能な無線基地局（無線基地局１Ａ）であって、前記無線端末との間の無線品質（例えば受信ＳＮＲ、受信ＲＳＳＩまたは受信ＦＥＲ）が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局（例えば無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃ）を示す候補基地局情報を含み、前記無線基地局への接続を要求する接続要求（Route_Openメッセージ）を前記無線端末から受信する接続要求受信部（接続要求受信部１２１）と、前記無線基地局が送受信するトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するトラフィック情報取得部（トラフィック情報取得部１２２）と、前記トラフィック情報取得部によって取得された前記トラフィック情報に基づき、前記トラフィック量が所定量を上回るか否かを判定するトラフィック量判定部（トラフィック量判定部１２３）と、前記トラフィック量判定部によって前記トラフィック量が前記所定量を上回ると判定された場合、前記接続要求に含まれる前記候補基地局情報に基づき、前記接続先候補基地局に前記接続要求を転送する接続要求転送部（接続要求転送部１２５）とを備えることを要旨とする。

本発明の第３の側面は、本発明の第２の側面に係り、前記トラフィック情報取得部は、他の無線基地局を介して下り方向データを転送すべき無線端末の数である転送対象端末数（ＤＡＰ保持端末数）を前記トラフィック情報として取得することを要旨とする。

本発明の第４の側面は、本発明の第３の側面に係り、前記トラフィック情報取得部は、前記転送対象端末数に加え、下り方向データを直接送信すべき無線端末の数である送信対象端末数（ＦＬＳＥ保持端末数）と、上り方向データを直接受信すべき無線端末の数である受信対象端末数（ＲＬＳＥ保持端末数）とを前記トラフィック情報として取得することを要旨とする。

本発明の第５の側面は、本発明の第２の側面に係り、前記接続要求の転送先の前記接続先候補基地局から、前記接続要求を許可する旨の接続許可通知（Route_Open_Acceptメッセージ）を受信した場合に、受信した前記接続許可通知を前記無線端末に送信する通知送信部（許可通知送信部１２４）をさらに備えることを要旨とする。

本発明の第６の側面は、本発明の第２の側面に係り、前記無線基地局から所定範囲内に位置する無線基地局である少なくとも１つの周辺無線基地局（例えば無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃ）から、前記周辺無線基地局が送受信するトラフィック量を示す周辺トラフィック情報を取得する周辺トラフィック情報取得部（周辺トラフィック情報取得部１２６）をさらに備え、前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局が複数存在する場合、前記周辺トラフィック情報取得部によって取得された前記周辺トラフィック情報に基づいて、複数の接続先候補基地局の中から前記接続要求の転送先を選択することを要旨とする。

本発明の第７の側面は、本発明の第６の側面に係り、前記周辺トラフィック情報取得部は、前記周辺無線基地局が他の無線基地局を介して下り方向データを転送すべき無線端末の数である転送対象端末数（ＤＡＰ保持端末数）を前記周辺トラフィック情報として取得することを要旨とする。

本発明の第８の側面は、本発明の第７の側面に係り、前記周辺トラフィック情報取得部は、前記転送対象端末数に加え、前記周辺無線基地局が下り方向データを直接送信すべき無線端末の数である送信対象端末数（ＦＬＳＥ保持端末数）と、前記周辺無線基地局が上り方向データを直接受信すべき無線端末の数である受信対象端末数（ＲＬＳＥ保持端末数）とを前記周辺トラフィック情報として取得することを要旨とする。

本発明の第９の側面は、本発明の第６の側面に係り、前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局であって前記周辺無線基地局である複数の無線基地局のうち、送受信するトラフィック量が最も少ない無線基地局を前記転送先として選択することを要旨とする。

本発明の第１０の側面は、本発明の第６の側面に係り、前記接続要求は、前記接続先候補基地局と前記無線端末との間の無線品質を示す無線品質情報をさらに含み、前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局が複数存在する場合、前記周辺トラフィック情報取得部によって取得された前記周辺トラフィック情報と、前記接続要求に含まれる前記無線品質情報とに基づいて、前記転送先を選択することを要旨とする。

本発明の第１１の側面は、本発明の第１０の側面に係り、前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局であって前記周辺無線基地局である複数の無線基地局において、送受信するトラフィック量が同等である場合、前記複数の無線基地局の中から前記無線品質が最も高い無線基地局を前記転送先として選択することを要旨とする無線基地局。

本発明の第１２の側面は、他の無線基地局（例えば無線基地局１Ｃ）を介して下り方向データを転送可能な無線基地局（無線基地局１Ａ）と通信する無線端末（無線端末２Ａ）であって、前記無線端末との間の無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局（例えば無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃ）を示す候補基地局情報を生成する候補基地局情報生成部（無線品質情報生成部２２３）と、前記無線端末と前記接続先候補基地局との間の無線品質を示す無線品質情報を生成する無線品質情報生成部（無線品質情報生成部２２３）と、前記無線基地局への接続を要求する接続要求（Route_Openメッセージ）を前記無線基地局に送信する接続要求送信部（接続要求送信部２２４）とを備え、前記接続要求は、前記候補基地局情報生成部によって生成された前記候補基地局情報と、前記無線品質情報生成部によって生成された前記無線品質情報とを含むことを要旨とする。

本発明の第１３の側面は、無線端末と、他の無線基地局を介して、前記無線端末宛ての下り方向データを前記無線端末に転送可能な無線基地局とを用いた無線通信方法であって、前記無線端末が、前記無線端末との間の無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局を示す候補基地局情報を含み、前記無線基地局への接続を要求する接続要求を前記無線基地局に送信するステップ（ステップＳ１０２）と、前記無線基地局が、前記無線端末から前記接続要求を受信するステップ（ステップＳ１０２）と、前記無線基地局が、前記無線基地局において送受信されるトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するステップ（ステップＳ１０３）と、前記無線基地局が、前記取得するステップにおいて取得された前記トラフィック情報に基づき、前記トラフィック量が所定量を上回るか否かを判定するステップ（ステップＳ１０３）と、前記無線基地局が、前記判定するステップにおいて前記トラフィック量が前記所定量を上回ると判定された場合に、前記接続要求に含まれる前記候補基地局情報に基づき、前記接続先候補基地局に前記接続要求を転送するステップ（ステップＳ１０５）とを備えることを要旨とする。

本発明によれば、下り方向データを無線基地局間で転送するシステム構成において、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する無線基地局の処理負荷を低減可能な無線通信システム、無線基地局、無線端末および無線通信方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの構成、（２）無線通信システムの動作、（３）メッセージの構成例、（４）作用・効果、（５）その他の実施形態について説明する。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。

（１）無線通信システムの構成
まず、本実施形態に係る無線通信システムの構成について、（１．１）無線通信システムの全体概略構成、（１．２）無線端末の構成、（１．３）無線基地局の構成の順に説明する。

（１．１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。

図１に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局１Ａ〜１Ｃと、無線端末２Ａおよび２Ｂと、アクセスゲートウェイ３と、ネットワーク４とを含む。図１では説明の簡略化のため、２つの無線端末のみを図示しているが、実際には多数の無線端末が無線基地局１Ａ〜１Ｃの周囲に位置している。

本実施形態では、無線通信システム１０は、高速通信可能な広域ＩＰブロードバンドシステムの１つである3GPP2 UMB Air Interface（以下、単に「ＵＭＢシステム」という）に基づく構成を有する。

無線基地局１Ａ〜１Ｃおよびアクセスゲートウェイ３は、図示を省略するルータなどを介して互いに有線接続されている。無線基地局１Ａ〜１Ｃは、アクセスゲートウェイ３を介してネットワーク４と通信可能である。また、無線基地局１Ａ〜１Ｃは、互いに通信（すなわち、基地局間通信）することができる。

無線基地局１Ａ〜１Ｃは、自局の通信可能エリア内に位置する無線端末と無線通信する。無線端末２Ａおよび２Ｂは、電源投入時やハンドオーバ時において、無線基地局１Ａ〜１Ｃが報知する無線信号（いわゆる、パイロット信号）の受信ＳＮＲ、受信ＲＳＳＩまたは受信ＦＥＲなどの受信品質を比較して、最も受信品質が高い無線基地局に接続要求を送信する。このような接続要求は、ＵＭＢシステムではRoute_Openメッセージと呼ばれる。

図１の例では、無線端末２Ｂは移動中であり、無線基地局１Ａから無線基地局１Ｃへのハンドオーバを実行する。ここで、無線基地局１Ａと、無線基地局１Ａ及びアクセスゲートウェイ３間の通信経路とにおいて、無線端末２Ｂ宛ての下り方向データが残存することになる。

そこで、無線基地局１Ａは、アクセスゲートウェイ３と無線基地局１Ｃとの中継局となり、無線端末２Ｂへ未送信の下り方向データを無線基地局１Ｃに転送する。無線基地局１Ｃは、無線基地局１Ａから受信した下り方向データを無線端末２Ｂに中継する。これにより、データロスの少ない高速なハンドオーバが実現される。

上り方向通信において、無線基地局１Ｃは、無線端末２Ｂから受信した上り方向データを無線基地局１Ａに転送する。無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｃから受信した上り方向データをアクセスゲートウェイ３に中継する。なお、ＵＭＢシステムでは、オプションとして、無線基地局１Ｃが無線基地局１Ａを介さずに上り方向データを直接アクセスゲートウェイ３に中継することも可能である。

ＵＭＢシステムにおいては、無線基地局１Ａのようにアクセスゲートウェイ３及び無線基地局１Ｃ間の中継局として機能する無線基地局をＤＡＰ(Data Attachment Point)と称し、無線基地局１Ｃのように実際に無線端末２Ｂに下り方向データを送信する無線基地局をＦＬＳＥ(Forward Link Serving eBS)と称し、無線基地局１Ｃのように実際に無線端末２Ｂから上り方向データを実際に受信する無線基地局をＲＬＳＥ(Reverse Link Serving eBS)と称している。ただし、ＦＬＳＥとＲＬＳＥとが異なる無線基地局となる場合もある。

なお、ＵＭＢシステムにおいては、無線基地局はＡＮ（Access Network）と呼ばれ、無線端末はＡＴ（Access Terminal）と呼ばれる。以下においては、無線基地局を適宜ＡＮと称し、無線端末を適宜ＡＴと称する。

さらに、ＵＭＢシステムにおいて、ハンドオーバ元の無線基地局１Ａからハンドオーバ先の無線基地局１ＣへＤＡＰを切り替える方式としては、以下の（ａ）〜（ｃ）などが想定されている。

（ａ）ハンドオーバから一定期間経過した後に、ＤＡＰを無線基地局１Ａから無線基地局１Ｃに切り替える方式。

（ｂ）送受信のデータトラフィックがなくなった際に、ＤＡＰを無線基地局１Ａから無線基地局１Ｃに切り替える方式。

（ｃ）無線基地局１Ａにて未処理・未送信のデータを無線基地局１Ｃに送信が完了した際、ＤＡＰを無線基地局１Ａから無線基地局１Ｃに切り替える方式。

このようにＤＡＰを無線基地局１Ａから無線基地局１Ｃに切り替えることによって、ＤＡＰとＦＬＳＥとが同じ無線基地局（すなわち、無線基地局１Ｃ）になる。

以下の実施形態では、下り方向通信（フォワードリンク）において、無線基地局１Ａが無線端末２ＢのＤＡＰであり、無線基地局１Ｃが無線端末２ＢのＦＬＳＥであるものとする。上り方向通信（リバースリンク）において、無線基地局１Ａが無線端末２ＢのＤＡＰであり、無線基地局１Ｃが無線端末２ＢのＲＬＳＥであるものとする。なお、無線基地局１Ｂは、ＤＡＰ、ＦＬＳＥおよびＲＬＳＥのいずれにも該当しないものとする。

本実施形態において、無線端末２Ａは、電源投入時またはハンドオーバ時において、無線基地局１Ａに対して接続を要求する。すなわち、無線端末２Ａは、無線基地局１Ａ〜１Ｃが送信するパイロット信号の受信品質を比較し、無線基地局１Ａとの間の無線品質が最も高いと判断して、Route_Openメッセージを無線基地局１Ａに送信する。

ただし、無線端末２Ａおよび無線基地局１Ｂ間の無線品質と、無線端末２Ａおよび無線基地局１Ｃ間の無線品質とは、無線端末２Ａが接続するために必要な所定品質を満たしているものとする。

（１．２）無線端末の構成
次に、無線端末２Ａおよび２Ｂの構成について、（１．２．１）無線端末の概略構成、（１．２．２）無線端末の詳細構成の順に説明する。

ただし、無線端末２Ｂの構成は無線端末２Ａと同様であるため、無線端末２Ｂの構成についての説明は省略する。

（１．２．１）無線端末の概略構成
図２は、無線端末２Ａの概略構成図である。図２に示すように、無線端末２Ａは、ＲＦ部２１０、制御部２２０、記憶部２３０、表示部２４０、操作部２５０、マイク２６０、スピーカ２７０および音声コーデック部２８０を含む。

ＲＦ部２１０は、ＬＮＡ、パワーアンプ、アップコンバータ及びダウンコンバータなどを含み、無線信号の送受信を行う。また、ＲＦ部２１０は、無線基地局１Ａ〜１Ｃが送信するパイロット信号を周期的に受信する。

制御部２２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末２Ａが具備する各種機能を制御する。記憶部２３０は、例えばメモリによって構成され、無線端末２Ａにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。

表示部２４０は、制御部２２０を介して受信した画像を表示したり、操作内容（入力電話番号やアドレスなど）を表示したりする。操作部２５０は、テンキーやファンクションキーなどによって構成され、ユーザの操作内容を入力するために用いられるインタフェースである。

マイク２６０は、音声を集音し、集音された音声に基づく音声データを音声コーデック部２８０経由で制御部２２０に入力する。スピーカ２７０は、音声コーデック部２８０を介して制御部２２０から取得した音声データに基づいて音声を出力する。

（１．２．２）無線端末の詳細構成
次に、無線端末２Ａの詳細構成、具体的には、制御部２２０の機能ブロック構成について説明する。図３は、制御部２２０の機能ブロック構成図である。

図３に示すように、制御部２２０は、無線品質測定部２２１、候補基地局情報生成部２２２、無線品質情報生成部２２３および接続要求送信部２２４を含む。

無線品質測定部２２１は、ＲＦ部２１０が受信するパイロット信号に応じて、無線基地局１Ａ〜１Ｃとの間の無線品質（受信ＳＮＲ、受信ＲＳＳＩまたは受信ＦＥＲなど）を測定する。無線品質測定部２２１によって測定された無線品質は、候補基地局情報生成部２２２および無線品質情報生成部２２３に通知される。

候補基地局情報生成部２２２は、無線品質測定部２２１によって測定された無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局を示す候補基地局情報を生成する。ここで、所定品質とは、無線端末２Ａが接続した場合に正常に通信可能な程度の無線品質を指している。候補基地局情報には、接続先候補基地局を識別する基地局識別子が含まれる。

本実施形態では、無線基地局１Ａを除くと、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃは無線端末２Ａの接続先候補基地局である。このため、候補基地局情報生成部２２２が生成する候補基地局情報には、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃのそれぞれの基地局識別子が含まれる。

無線品質情報生成部２２３は、接続先候補基地局との間の無線品質を示す無線品質情報を生成する。無線品質情報としては、無線品質（受信ＳＮＲ、受信ＲＳＳＩまたは受信ＦＥＲなど）の値に限らず、無線品質に応じて接続先候補基地局を順位付けした順位情報でもよい。本実施形態では、このような順位情報を無線品質情報として用いる。

接続要求送信部２２４は、候補基地局情報生成部２２２によって生成された候補基地局情報と、無線品質情報生成部２２３によって生成された無線品質情報とを含むRoute_Openメッセージを無線基地局１Ａに送信する。

（１．３）無線基地局の構成
次に、無線基地局１Ａ〜１Ｃの構成について、（１．３．１）無線基地局の概略構成、（１．３．２）無線基地局の詳細構成の順に説明する。

ただし、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃの構成は無線基地局１Ａと同様であるため、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃの構成についての説明は省略する。

（１．３．１）無線基地局の概略構成
図４は、無線基地局１Ａの概略構成図である。図４に示すように、無線基地局１Ａは、ＲＦ部１１０、制御部１２０、Ｉ／Ｆ部１３０および記憶部１４０を含む。

ＲＦ部１１０は、ＬＮＡ、パワーアンプ、アップコンバータ及びダウンコンバータなどを含み、無線信号の送受信を行う。また、ＲＦ部１１０は、パイロット信号を常時報知する。

制御部１２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局１Ａが具備する各種機能を制御する。また、制御部１２０は、無線基地局１Ａと通信中の無線端末を管理する機能を有する。具体的には、制御部１２０は、無線基地局１ＡをＤＡＰとする無線端末と、無線基地局１ＡをＦＬＳＥとする無線端末と、無線基地局１ＡをＲＬＳＥとする無線端末とを管理し、これらの無線端末の情報を記憶部１４０に記憶させる。

以下においては、無線基地局１ＡをＤＡＰとする無線端末の数（すなわち、無線基地局１Ａが他の無線基地局を介して下り方向データを転送すべき無線端末の数）をＤＡＰ保持端末数と称する。また、無線基地局１ＡをＦＬＳＥとする無線端末の数（すなわち、無線基地局１Ａが下り方向データを直接送信すべき無線端末の数）をＦＬＳＥ保持端末数と称する。無線基地局１ＡをＲＬＳＥとする無線端末の数（すなわち、無線基地局１Ａが上り方向データを直接受信すべき無線端末の数）をＲＬＳＥ保持端末数と称する。

記憶部１４０は、例えばメモリによって構成され、ＤＡＰ保持端末数、ＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数を記憶する。また、記憶部１４０は、無線基地局１Ａにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。

Ｉ／Ｆ部１３０は、ルータなどを介して無線基地局１Ａ〜１Ｃ及びアクセスゲートウェイ３などに有線接続される。

（１．３．２）無線基地局の詳細構成
次に、無線基地局１Ａの詳細構成、具体的には、制御部１２０の機能ブロック構成について説明する。図５は、制御部１２０の機能ブロック構成図である。

図５に示すように、制御部１２０は、接続要求受信部１２１、トラフィック情報取得部１２２、トラフィック量判定部１２３、許可通知送信部１２４、接続要求転送部１２５および周辺トラフィック情報取得部１２６を含む。

接続要求受信部１２１は、接続要求（Route_Openメッセージ）を無線端末２Ａから受信する。

トラフィック情報取得部１２２は、無線基地局１Ａが送受信するトラフィック量を示すトラフィック情報を取得する。ここで、無線基地局１Ａが送受信するトラフィック量には、無線基地局１Ａが無線端末と直接送受信するトラフィック量だけでなく、他の無線基地局を介して無線端末と送受信するトラフィック量も含まれる。本実施形態では、トラフィック情報として、無線基地局１ＡのＤＡＰ保持端末数、ＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数を用いる。

周辺トラフィック情報取得部１２６は、無線基地局１Ａから所定範囲内に位置する無線基地局である少なくとも１つの周辺無線基地局から、当該周辺無線基地局が送受信するトラフィック量を示す周辺トラフィック情報を定期的に取得する。例えば、周辺トラフィック情報取得部１２６は、ＵＭＢシステムにおいて定められた近接検索メッセージであるNeighbor_Discoveryメッセージを用いて、周辺トラフィック情報を周期的に取得する。

本実施形態では、周辺トラフィック情報として、周辺無線基地局のＤＡＰ保持端末数、ＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数を用いる。また、無線基地局１Ａの周辺無線基地局が、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃであるものとする。

なお、本実施形態では、無線端末２Ａの接続先候補基地局（無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃ）と、無線基地局１Ａの周辺無線基地局（無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃ）とが一致しているが、接続先候補基地局と周辺無線基地局とが異なる場合もある。

トラフィック量判定部１２３は、トラフィック情報取得部１２２によって取得されたトラフィック情報に基づき、無線基地局１Ａが送受信するトラフィック量が所定量を上回るか否かを判定する。例えば、トラフィック量判定部１２３は、無線基地局１ＡのＤＡＰ保持端末数、ＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数の総数が、予め定められた閾値を超えた場合に、無線基地局１Ａが送受信するトラフィック量が所定量を上回ると判定する。当該閾値は、無線基地局１Ａの処理能力に応じて予め設定される。

許可通知送信部１２４は、トラフィック量判定部１２３において、無線基地局１Ａが送受信するトラフィック量が所定量以下であると判定された場合に、接続要求（Route_Openメッセージ）を許可する旨を通知する接続許可通知を無線端末２Ａに送信する。このような接続許可通知は、ＵＭＢシステムにおいてはRoute_Open_Acceptメッセージと呼ばれる。

Route_Open_Acceptメッセージには、接続要求を許可した無線基地局の基地局識別子が含まれている。無線端末２Ａは、Route_Open_Acceptメッセージを受信すると、受信したRoute_Open_Acceptメッセージ中の基地局識別子が示す無線基地局に接続する。

接続要求転送部１２５は、トラフィック量判定部１２３において、無線基地局１Ａが送受信するトラフィック量が所定量を上回ると判定された場合に、Route_Openメッセージに含まれる候補基地局情報に基づき、接続先候補基地局にRoute_Openメッセージを転送する。

本実施形態では、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃのそれぞれの基地局識別子が候補基地局情報に含まれているため、接続要求転送部１２５は、無線基地局１Ｂまたは無線基地局１ＣにRoute_Openメッセージを転送する。ただし、無線基地局１Ｃは無線端末２ＢのＦＬＳＥおよびＲＬＳＥとして機能しており、負荷分散の観点では、無線基地局１Ｃよりも無線基地局１ＢにRoute_Openメッセージを転送することが好ましい。

このように、無線端末２Ａの接続先候補基地局が複数存在する場合、接続要求転送部１２５は、上述した周辺トラフィック情報を考慮してRoute_Openメッセージの転送先の無線基地局を選択する。

具体的には、接続要求転送部１２５は、無線端末２Ａの接続先候補基地局であって無線基地局１Ａの周辺無線基地局である無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃのうち、送受信するトラフィック量が最も少ない無線基地局を、Route_Openメッセージの転送先として選択する。

例えば、接続要求転送部１２５は、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃのそれぞれについて、ＤＡＰ保持端末数、ＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数の総数を比較する。その結果、接続要求転送部１２５は、無線基地局１Ｂが送受信するトラフィック量が少ないと判断し、Route_Openメッセージの転送先として無線基地局１Ｂを選択する。

なお、仮に無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃの送受信するトラフィック量が同等である場合、接続要求転送部１２５は、Route_Openメッセージに含まれる無線品質情報を考慮してRoute_Openメッセージの転送先の無線基地局を選択する。具体的には、接続要求転送部１２５は、無線基地局１Ｂおよび無線基地局１Ｃのうち、無線端末２Ａとの間の無線品質が高い方にRoute_Openメッセージを転送する。

許可通知送信部１２４は、Route_Openメッセージの転送先の接続先候補基地局からRoute_Open_Acceptメッセージを受信した場合、受信したRoute_Open_Acceptメッセージを無線端末２Ａに送信する。

（２）無線通信システムの動作
図６は、無線通信システム１０の動作シーケンスを示すシーケンス図である。なお、本動作シーケンスでは、説明の簡略化のため、無線基地局１Ｃの動作の説明は省略している。

ステップＳ１０１において、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂは、Neighbor_Discoveryメッセージを送受信する。Neighbor_Discoveryメッセージには、上述した周辺トラフィック情報が含まれている。

ステップＳ１０２において、無線端末２Ａは、Route_Openメッセージを無線基地局１Ａに送信する。Route_Openメッセージには、上述した候補基地局情報および無線品質情報が含まれている。

ステップＳ１０３において、無線基地局１Ａは、自局が送受信するトラフィック量が所定量を上回るか否かを判定する。無線基地局１Ａは、自局が送受信するトラフィック量が所定量以下である場合、Route_Open_Acceptメッセージを無線端末２Ａに送信する（ステップＳ１０４）。一方、自局が送受信するトラフィック量が所定量を上回る場合、処理がステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂにおけるトラフィック量が少ないと判断し、Route_Openメッセージを無線基地局１Ｂに転送する。

ステップＳ１０６において、無線基地局１Ｂは、Route_Open_Acceptメッセージを無線基地局１Ａに送信する。

ステップＳ１０７において、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂから受信したRoute_Open_Acceptメッセージを無線端末２Ａに中継する。

ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０において、無線端末２Ａは、無線基地局１Ｂとの接続処理を実行する。具体的には、ステップＳ１０８およびステップＳ１０９において、無線端末２Ａは、Route_Mapメッセージを無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂに送信する。Route_Mapメッセージには、無線端末２Ａが接続対象とする無線基地局の基地局識別子が含まれる。

ステップＳ１１０において、無線端末２Ａは、無線基地局１Ｂとの間に通信セッションを設定するとともに、ＩＰアドレスの取得などを実行する。

（３）メッセージの構成例
次に、上述したメッセージの詳細構成について、（３．１）Route_Openメッセージの構成例、（３．２）Neighbor_Discoveryメッセージの構成例の順に説明する。

（３．１）Route_Openメッセージの構成例
図７は、本実施形態に係るRoute_Openメッセージの構成例を示すメッセージ構成図である。

図７に示すように、本実施形態に係るRoute_Openメッセージでは、通常のＵＭＢシステムに従ったRoute_Openメッセージに対して、４ビット長の”Num Candidate AN”フィールドと、６４ビット長の”Candidate ANIDmsb”フィールドとが追加されている。

”Num Candidate AN”フィールドには、接続先候補基地局の数を示す情報が格納される。”Candidate ANIDmsb”フィールドは、接続先候補基地局の数に対応して設けられる。具体的には、”Candidate ANIDmsb”フィールドでは、接続先候補基地局の基地局識別子が、無線品質の良い順に配列される。

（３．２）Neighbor_Discoveryメッセージの構成例
図８（ａ）は、本実施形態に係るNeighbor_Discoveryメッセージの構成例を示すメッセージ構成図である。

図８に示すように、本実施形態に係るNeighbor_Discoveryメッセージでは、通常のＵＭＢシステムに従ったNeighbor_Discoveryメッセージに対して、可変長の”Neighbor Traffic Information”フィールドが追加されている。”Neighbor Traffic Information”フィールドには、上述した周辺トラフィック情報が格納される。

図８（ｂ）は、”Neighbor Traffic Information”フィールドの詳細を示す図である。図８（ｂ）において、”ANID”は基地局識別子を表す。”The AT number of DAP”は、ＤＡＰ保持端末数を表す。”The AT number of FLSE number”は、ＦＬＳＥ保持端末数を表す。”The AT number of RLSE number”は、ＲＬＳＥ保持端末数を表す。

（４）作用・効果
無線通信システム１０によれば、無線基地局１Ｃを介して無線端末２Ｂに下り方向データを転送する無線基地局１Ａは、無線基地局１Ａが送受信するトラフィック量が所定量を上回る場合に、無線端末２Ａから受信したRoute_Openメッセージに含まれる候補基地局情報に基づき、接続先候補基地局である無線基地局１ＢにRoute_Openメッセージを転送する。このように、無線基地局１Ａは、自局の処理負荷が高まっている場合に、自局へのRoute_Openメッセージを接続先候補基地局に転送し、処理負荷を分散させることができ、無線基地局１Ａの処理負荷を低減できる。

本実施形態では、トラフィック情報取得部１２２は、ＤＡＰ保持端末数をトラフィック情報として取得する。このため、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する処理負荷が高まっている場合に、自局へのRoute_Openメッセージを接続先候補基地局に転送することができる。

本実施形態では、トラフィック情報取得部１２２は、ＤＡＰ保持端末数に加え、ＦＬＳＥ保持端末数とＲＬＳＥ保持端末数とをトラフィック情報として取得する。これにより、他の無線基地局を介して無線端末に下り方向データを転送する処理負荷に加え、無線端末との通常の無線通信に伴う処理負荷が高まっている場合に、自局へのRoute_Openメッセージを接続先候補基地局に転送することができる。

本実施形態では、許可通知送信部１２４は、Route_Openメッセージの転送先の接続先候補基地局からRoute_Open_Acceptメッセージを受信した場合に、受信したRoute_Open_Acceptメッセージを無線端末２Ａに送信する。したがって、無線端末２Ａは、Route_Open_Acceptメッセージを確実に受信可能となる。

本実施形態では、接続要求転送部１２５は、接続先候補基地局が複数存在する場合、周辺トラフィック情報取得部１２６によって取得された周辺トラフィック情報に基づいて、複数の接続先候補基地局の中からRoute_Openメッセージの転送先を選択する。これにより、周辺無線基地局のトラフィック状況を考慮してRoute_Openメッセージを転送可能となる。

本実施形態では、周辺トラフィック情報取得部１２６は、周辺無線基地局のＤＡＰ保持端末数を周辺トラフィック情報として取得する。このため、ＤＡＰ処理により処理負荷が高まっている周辺無線基地局を避けてRoute_Openメッセージを転送可能となり、効果的に負荷分散を実現することができる。

本実施形態では、周辺トラフィック情報取得部１２６は、ＤＡＰ保持端末数に加え、周辺無線基地局のＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数を周辺トラフィック情報として取得する。これにより、無線端末との通常の無線通信に伴う処理負荷が高まっている周辺無線基地局を避けてRoute_Openメッセージを転送可能となり、効果的に負荷分散を実現することができる。

本実施形態では、接続要求転送部１２５は、Route_Openメッセージの転送先として、送受信するトラフィック量が最も少ない接続先候補基地局を選択する。したがって、より確実に負荷分散を実現することができる。

本実施形態では、接続要求転送部１２５は、接続先候補基地局が複数存在する場合、周辺トラフィック情報取得部１２６によって取得された周辺トラフィック情報と、Route_Openメッセージに含まれる無線品質情報とに基づいて、Route_Openメッセージの転送先を選択する。これにより、周辺トラフィック情報だけでなく、無線端末２Ａとの間の無線品質を考慮して、Route_Openメッセージを転送可能となる。

本実施形態では、接続要求転送部１２５は、送受信するトラフィック量が同等である場合、無線端末２Ａとの間の無線品質が最も高い無線基地局を、Route_Openメッセージの転送先として選択する。したがって、無線端末２Ａは、無線端末２Ａとの間の無線品質が最も高い無線基地局に接続可能となり、安定した無線通信を実現可能となる。

（５）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。

上述した実施形態では、無線基地局１Ａは、無線基地局１ＢからのRoute_Open_Acceptメッセージを無線端末２Ａに中継していたが、無線基地局１Ａを経由せずに、無線基地局１ＢがRoute_Open_Acceptメッセージを無線端末２Ａに直接送信してもよい。

また、上述した実施形態では、無線基地局１Ａは、ＤＡＰ保持端末数、ＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数をトラフィック情報および周辺トラフィック情報として用いていた。しかしながら、ＤＡＰ保持端末数のみをトラフィック情報および周辺トラフィック情報として用いてもよい。さらに、ＤＡＰ保持端末数、ＦＬＳＥ保持端末数およびＲＬＳＥ保持端末数に代えて、無線基地局１Ａ〜１Ｃが送受信する総データレートや、無線基地局１Ａ〜１Ｃの送受信バッファ内のデータ量を用いることができる。

上述した実施形態では、無線端末２Ａは、無線品質情報生成部２２３を有していたが、無線品質情報生成部２２３を省略した構成でもよい。この場合、Route_Openメッセージは無線品質情報を含まないため、接続要求転送部１２５は、接続先候補基地局の無線品質の度合いを考慮せずにRoute_Open_Acceptメッセージを転送する。

上述した実施形態では、無線基地局１Ａは、周辺トラフィック情報取得部１２６を有していたが、無線品質情報生成部２２３を省略した構成でもよい。この場合、接続要求転送部１２５は、周辺無線基地局が送受信するトラフィック量を考慮せずにRoute_Open_Acceptメッセージを転送する。

なお、上述した実施形態では、ＵＭＢシステムに基づく構成について説明したが、ＵＭＢシステムに限らず、無線端末のハンドオーバ時に無線基地局間で少なくとも下り方向データを転送する無線通信システムであれば本発明を応用可能である。

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無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線端末の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る制御部の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る制御部の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作シーケンスを示すシーケンス図である。 本発明の実施形態に係るRoute_Openメッセージの構成例を示すメッセージ構成図である。 本発明の実施形態に係るNeighbor_Discoveryメッセージの構成例を示すメッセージ構成図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ…無線基地局、２Ａ，２Ｂ…無線端末、３…アクセスゲートウェイ、４…ネットワーク、１０…無線通信システム、１１０…ＲＦ部、１２０…制御部、１２１…接続要求受信部、１２２…トラフィック情報取得部、１２３…トラフィック量判定部、１２４…許可通知送信部、１２５…接続要求転送部、１２６…周辺トラフィック情報取得部、１３０…Ｉ／Ｆ部、１４０…記憶部、２１０…ＲＦ部、２２０…制御部、２２１…無線品質測定部、２２２…候補基地局情報生成部、２２３…無線品質情報生成部、２２４…接続要求送信部、２３０…記憶部、２４０…表示部、２５０…操作部、２６０…マイク、２７０…スピーカ、２８０…音声コーデック部

Claims (13)

1. 無線端末と、
   他の無線基地局を介して、前記無線端末宛ての下り方向データを前記無線端末に転送可能な無線基地局と
   を含む無線通信システムであって、
   前記無線端末は、前記無線基地局への接続を要求する接続要求を前記無線基地局に送信し、
   前記接続要求は、前記無線端末との間の無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局を示す候補基地局情報を含み、
   前記無線基地局は、
   前記接続要求を受信する接続要求受信部と、
   前記無線基地局が送受信するトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するトラフィック情報取得部と、
   前記トラフィック情報取得部によって取得された前記トラフィック情報に基づき、前記トラフィック量が所定量を上回るか否かを判定するトラフィック量判定部と、
   前記トラフィック量判定部によって前記トラフィック量が前記所定量を上回ると判定された場合、前記接続要求に含まれる前記候補基地局情報に基づき、前記接続先候補基地局に前記接続要求を転送する接続要求転送部と
   を備える無線通信システム。
2. 他の無線基地局を介して、無線端末宛ての下り方向データを前記無線端末に転送可能な無線基地局であって、
   前記無線端末との間の無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局を示す候補基地局情報を含み、前記無線基地局への接続を要求する接続要求を前記無線端末から受信する接続要求受信部と、
   前記無線基地局が送受信するトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するトラフィック情報取得部と、
   前記トラフィック情報取得部によって取得された前記トラフィック情報に基づき、前記トラフィック量が所定量を上回るか否かを判定するトラフィック量判定部と、
   前記トラフィック量判定部によって前記トラフィック量が前記所定量を上回ると判定された場合、前記接続要求に含まれる前記候補基地局情報に基づき、前記接続先候補基地局に前記接続要求を転送する接続要求転送部と
   を備える無線基地局。
3. 前記トラフィック情報取得部は、他の無線基地局を介して下り方向データを転送すべき無線端末の数である転送対象端末数を前記トラフィック情報として取得する請求項２に記載の無線基地局。
4. 前記トラフィック情報取得部は、前記転送対象端末数に加え、下り方向データを直接送信すべき無線端末の数である送信対象端末数と、上り方向データを直接受信すべき無線端末の数である受信対象端末数とを前記トラフィック情報として取得する請求項３に記載の無線基地局。
5. 前記接続要求の転送先の前記接続先候補基地局から、前記接続要求を許可する旨の接続許可通知を受信した場合に、受信した前記接続許可通知を前記無線端末に送信する通知送信部をさらに備える請求項２に記載の無線基地局。
6. 前記無線基地局から所定範囲内に位置する無線基地局である少なくとも１つの周辺無線基地局から、前記周辺無線基地局が送受信するトラフィック量を示す周辺トラフィック情報を取得する周辺トラフィック情報取得部をさらに備え、
   前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局が複数存在する場合、前記周辺トラフィック情報取得部によって取得された前記周辺トラフィック情報に基づいて、複数の接続先候補基地局の中から前記接続要求の転送先を選択する請求項２に記載の無線基地局。
7. 前記周辺トラフィック情報取得部は、前記周辺無線基地局が他の無線基地局を介して下り方向データを転送すべき無線端末の数である転送対象端末数を前記周辺トラフィック情報として取得する請求項６に記載の無線基地局。
8. 前記周辺トラフィック情報取得部は、前記転送対象端末数に加え、前記周辺無線基地局が下り方向データを直接送信すべき無線端末の数である送信対象端末数と、前記周辺無線基地局が上り方向データを直接受信すべき無線端末の数である受信対象端末数とを前記周辺トラフィック情報として取得する請求項７に記載の無線基地局。
9. 前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局であって前記周辺無線基地局である複数の無線基地局のうち、送受信するトラフィック量が最も少ない無線基地局を前記転送先として選択する請求項６に記載の無線基地局。
10. 前記接続要求は、前記接続先候補基地局と前記無線端末との間の無線品質を示す無線品質情報をさらに含み、
    前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局が複数存在する場合、前記周辺トラフィック情報取得部によって取得された前記周辺トラフィック情報と、前記接続要求に含まれる前記無線品質情報とに基づいて、前記転送先を選択する請求項６に記載の無線基地局。
11. 前記接続要求転送部は、前記接続先候補基地局であって前記周辺無線基地局である複数の無線基地局において、送受信するトラフィック量が同等である場合、前記複数の無線基地局の中から前記無線品質が最も高い無線基地局を前記転送先として選択する請求項１０に記載の無線基地局。
12. 他の無線基地局を介して下り方向データを転送可能な無線基地局と通信する無線端末であって、
    前記無線端末との間の無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局を示す候補基地局情報を生成する候補基地局情報生成部と、
    前記無線端末と前記接続先候補基地局との間の無線品質を示す無線品質情報を生成する無線品質情報生成部と、
    前記無線基地局への接続を要求する接続要求を前記無線基地局に送信する接続要求送信部と
    を備え、
    前記接続要求は、前記候補基地局情報生成部によって生成された前記候補基地局情報と、前記無線品質情報生成部によって生成された前記無線品質情報とを含む無線端末。
13. 無線端末と、
    他の無線基地局を介して、前記無線端末宛ての下り方向データを前記無線端末に転送可能な無線基地局と
    を用いた無線通信方法であって、
    前記無線端末が、前記無線端末との間の無線品質が所定品質以上の無線基地局である接続先候補基地局を示す候補基地局情報を含み、前記無線基地局への接続を要求する接続要求を前記無線基地局に送信するステップと、
    前記無線基地局が、前記無線端末から前記接続要求を受信するステップと、
    前記無線基地局が、前記無線基地局において送受信されるトラフィック量を示すトラフィック情報を取得するステップと、
    前記無線基地局が、前記取得するステップにおいて取得された前記トラフィック情報に基づき、前記トラフィック量が所定量を上回るか否かを判定するステップと、
    前記無線基地局が、前記判定するステップにおいて前記トラフィック量が前記所定量を上回ると判定された場合に、前記接続要求に含まれる前記候補基地局情報に基づき、前記接続先候補基地局に前記接続要求を転送するステップと
    を備える無線通信方法。

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