JP2009268045A - Convolutional network - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高度なサービスを提供する移動通信ネットワーク実現するためのネットワークのノード間接続技術を用いた新しい移動通信ネットワークのアーキテクチャに関する。The present invention relates to a new mobile communication network architecture using a network inter-node connection technology for realizing a mobile communication network that provides advanced services.
従来の移動通信ネットワークでは各地に多数の基地局を配置しこれらを制御する無線制御局で束ねてこれをネットワークに接続するような構成がとられていた。図1に従来の移動通信ネットワークの構成を示す。複数の基地局は基地局制御装置に接続され、制御される。一つの基地局制御装置で制御可能な基地局数には限りがあるので、実際には一定数の基地局を収容するとそれ以降の基地局は次の基地局に収容されるようになる。図1の例では基地局6までが制御装置1に、基地局7以降が制御装置2に収容されるような構成を示している。A conventional mobile communication network has a configuration in which a large number of base stations are arranged in various places and bundled together by radio control stations that control them and connected to the network. FIG. 1 shows the configuration of a conventional mobile communication network. The plurality of base stations are connected to and controlled by the base station controller. Since the number of base stations that can be controlled by one base station controller is limited, in reality, when a certain number of base stations are accommodated, the subsequent base stations are accommodated in the next base station. In the example of FIG. 1, a configuration is shown in which up to the
図2にはより現実的な基地局の配置を示す。実際の基地局は2次元的に配置される。図2において各円はそれぞれの基地局のサービスエリアを示し、基地局は各園の中心にあると考える。図2に示されるようにたがいに隣接する基地局では一部サービスエリアが重なるのが普通である。このような重なったエリアにある端末がどちらの基地局と通信するべきかはその時々の電波伝搬状況によって異なる。一般に電波伝搬状況は波長の1/4違う場所では大きく異なると言われており、WCDMA方式のように2HGz帯を使用しているシステムでは4cmほど移動しただけで電波伝搬が大きく異なり、接続すべき基地局が異なる可能性がある。従ってエリアが互いに重なるような基地局間では端末をどちらの基地局に収容するかはきわめて注意深く制御する必要がある。FIG. 2 shows a more realistic base station arrangement. Actual base stations are arranged two-dimensionally. In FIG. 2, each circle indicates the service area of each base station, and the base station is considered to be at the center of each garden. As shown in FIG. 2, the base stations adjacent to each other usually have some service areas overlapping. Which base station a terminal in such an overlapping area should communicate with depends on the radio wave propagation situation at that time. In general, it is said that the radio wave propagation situation is greatly different at a place where the wavelength is ¼, and in a system using the 2HGz band like the WCDMA system, the radio wave propagation differs greatly only by moving about 4 cm, and should be connected. The base station may be different. Therefore, it is necessary to very carefully control which base station the terminal is accommodated between base stations whose areas overlap each other.
図3には図2のような基地局配置で互いにどのような基地局とエリアが重なるかを示す図である。図3の横線はそれぞれの基地局がどの基地局と重なったエリアを持っているかを示している。それぞれの基地局にとってこの範囲内にある基地局は互いに密接な連携を取って端末を収容する必要があることは明らかである。また、図3より明らかなことは、電波伝搬の関係から言えばたがいに近接する基地局同士ではサービスエリアの重なりがあるということである。この重なりは通常は物理的距離の近い基地局同士で起るが、電波の反射の具合によっては物理的にはある程度離れた基地局間で起こることもある。このように互いにサービスエリアが重なる基地局を本発明では「ネットワーク距離が近い基地局」と呼ぶ。FIG. 3 is a diagram showing what base stations and areas overlap with each other in the base station arrangement as shown in FIG. The horizontal lines in FIG. 3 indicate which base station each base station has an overlapping area. Obviously, base stations within this range for each base station need to accommodate terminals in close cooperation with each other. Also, it is clear from FIG. 3 that there are overlapping service areas between adjacent base stations in terms of radio wave propagation. This overlap usually occurs between base stations that are close to each other in physical distance, but depending on how the radio waves are reflected, it may occur between base stations that are physically separated to some extent. Base stations with overlapping service areas are called “base stations with a short network distance” in the present invention.
このような互いにネットワーク距離の近い基地局間では極めて短時間に端末が通信すべき基地局変える必要が出る可能性があり互いに密接な情報をやり取りする必要がある。図2に示すようにネットワーク距離の近い基地局は、それぞれの基地局を中心としてその周辺の基地局となるので、明確な分岐点は存在しない。Such base stations having a short network distance may need to change the base station with which the terminal communicates in a very short time, and it is necessary to exchange close information with each other. As shown in FIG. 2, a base station with a short network distance is a base station in the vicinity of each base station, so there is no clear branch point.
しかし、すべての基地局間で密接な情報をやり取りする必要はないことは明らかである。密接な情報をやり取りする必要があるのは、端末が移動していく可能性のあるそれぞれの基地局から見た周辺の基地局である。このように互いにネットワーク距離の近い基地局同士が密接に情報をやり取りできるようなネットワークを本発明では「畳み込みネットワーク」とよぶ。However, it is clear that there is no need to exchange close information between all base stations. It is the surrounding base stations viewed from each base station that the terminal may move, that needs to exchange close information. In the present invention, such a network in which base stations having a short network distance can exchange information closely is referred to as a “convolution network” in the present invention.
実際のネットワークは図1のようなスター型構成になる場合が多い。基地局な数は極めて多く全てを相互に接続するのは敷設コストなどが高くつくので、集線機能を持つノードを配置するのである。このような集線装置は通常、基地局制御装置と呼ばれる。この場合、問題となるのは異なる基地局制御装置に互いに隣接する基地局が収容されている場合である。本来、収容される基地局制御装置が異なる場合にも基地局間では密接な連携をとる必要がある。(図における基地局4,5と基地局6,7がこの例に相当する)。しかし、物理的に異なる制御装置に収容された基地局間で密接な連携をとることは従来は困難であった。An actual network often has a star configuration as shown in FIG. The number of base stations is extremely large, and it is expensive to install all of them together. Therefore, a node having a concentrating function is arranged. Such a concentrator is usually called a base station controller. In this case, a problem arises when base stations adjacent to each other are accommodated in different base station control apparatuses. Originally, even when the accommodated base station control devices are different, close cooperation between the base stations is required. (
このような問題点を解決するために提案された技術がソフトハンドオフである。この概念を図4を用いて説明する。端末が基地局1から基地局2へ向かって移動する場合、A地点を過ぎると、端末は基地局1と基地局2の両方に接続される。つまり、端末へ向けた下り信号は制御装置から基地局1と基地局2の両方に送られ、基地局1、基地局2の両方が端末向けの信号を送信する。そして、端末がB地点を通過すると、基地局1との接続は解除され、基地局2とだけ接続される。AとBの区間内でも、実際は数cm動いただけで伝搬状況が変わるので、本来は基地局1または基地局2のどちらかがこの端末を制御してそれを高速で切り替えるのが望ましいが、先に述べたように高速制御は実現が困難なので、A地点とB地点だけで接続制御を行い、後は両方と接続するという概念を持ち込んで、ソフトハンドオフは問題を解決していた。A technique proposed for solving such problems is soft handoff. This concept will be described with reference to FIG. When the terminal moves from the
このソフトハンドオフの手法は、電話サービスに対してはうまく機能していた。つまり電話サービスにおいては接続の概念が明確であり、接続中は次々とデータが来ることが明らかであったために、わずかな移動による電波環境の違いは無視して両方を平均的に接続し、品質を高めるということが有効であったのである。また、端末あたりのトラヒック量も少なく、同時に複数の電話トラヒックを運ぶことが大切であること、一度接続した電話は途中で切れないことが大切であること、など電話特有の要求条件がこの方式に合致していた。This soft handoff approach worked well for telephone services. In other words, in the telephone service, the concept of connection is clear, and it was clear that data will come one after another, so the difference in radio wave environment due to slight movement is ignored, and both are connected on average, quality It was effective to increase In addition, there is a small amount of traffic per terminal, and it is important to carry multiple phone traffic at the same time, and it is important that a phone once connected is not interrupted. It was in agreement.
しかしながら、現在においては電話は既にほとんどの国民に普及し、これからは高速のデータ通信を提供することが移動通信にとっても極めて重要である。データ通信では全く送信すべき情報がない状態が続くかと思うと突然大量のデータが到着したりして、端末あたりのデータ量の変動が極めて激しい。大量のデータが到着した場合には、できるだけ多くの無線資源をその端末に与えて短期間に送信を完結させることがユーザー満足度の点からも極めて重要である。従ってデータ通信の場合には図4のA地点とB地点の間では両方の基地局と同時に通信する、といった、マクロな制御ではなく、瞬時の電波環境によってどの基地局と通信するのが最もふさわしいかを判断し最適な基地局から送信するといった、ミクロな制御が極めて重要である。このためにはたがいに隣接する基地局間での端末の電波の受信状況の確認などの短時間での密接なやり取りが不可欠になる。図1の例で、基地局1から基地局6までのように同一の基地局制御装置に収容されている基地局間では、このような密接な情報連携は比較的容易であるが、基地局4,5と基地局6,7のように異なる基地局制御装置に収容されている基地局間でこのような密接なやり取りを行うことは容易ではない。全ての基地局間を相互に直接接続すれば密接なやり取りは可能であるがこれは現実的ではない。従来の技術ではこのような将来の移動通信ネットワークの要請にこたえることができないのである。However, at present, telephones are already widely used by most people, and from now on, providing high-speed data communication is extremely important for mobile communication. In data communication, if a state where there is no information to be transmitted continues, a large amount of data arrives suddenly, and the fluctuation of the data amount per terminal is extremely severe. When a large amount of data arrives, it is extremely important from the viewpoint of user satisfaction to give as much radio resources as possible to the terminal and complete the transmission in a short time. Therefore, in the case of data communication, it is most suitable to communicate with which base station according to the instantaneous radio wave environment, not macro control, such as communication between both base stations between point A and point B in FIG. It is extremely important to perform micro control such as determining whether or not to transmit from an optimal base station. For this purpose, close exchange in a short time such as confirmation of the reception status of the radio waves of the terminal between the adjacent base stations becomes indispensable. In the example of FIG. 1, such close information cooperation is relatively easy between base stations accommodated in the same base station controller such as
本発明の目的は、これまで説明したような互いに電波が干渉しあうような基地局間で物理的ネットワークの構成に関わりなく、必要な基地局間で電波受信状況を密接にやり取りすることが可能な移動通信ネットワークを提供し、高速パケット伝送に対して最適な基地局からの伝送方式を行うことを可能にするものである。The object of the present invention is to allow radio base stations to communicate closely with each other regardless of the physical network configuration between base stations where radio waves interfere with each other as described above. A mobile communication network is provided, and a transmission system from a base station that is optimal for high-speed packet transmission can be performed.
本発明においては、多数の基地局を有する移動通信ネットワークであって、それぞれの基地局が互いにネットワーク距離の近い基地局に対して、遅延の少ない方法で自基地局の端末情報を伝送することを特徴とした畳み込みネットワークを提供することによって上記課題を解決する。In the present invention, a mobile communication network having a large number of base stations, each base station transmitting terminal information of its own base station to a base station having a short network distance by a method with little delay. The above problem is solved by providing a featured convolutional network.
なお、「ネットワーク距離の近い基地局」とは移動端末が互いに直接ハンドオーバーする可能性のある基地局を意味する。Note that “a base station with a short network distance” means a base station in which mobile terminals may be handed over directly to each other.
また、「ネットワーク距離の近い基地局」とは物理的距離が近いことを意味する場合もある。In addition, “a base station with a short network distance” may mean a short physical distance.
更に、「自基地局の端末情報」とは自基地局の管理下にある端末に対する無線リソース割り当てに必要な情報を意味する。Further, “terminal information of own base station” means information necessary for radio resource allocation to terminals under the management of the own base station.
構成によっては、「自基地局の端末情報」とは自基地局の管理下にある端末に対する無線リソース割り当てに必要な情報に加えて、送受信データを意味する場合もある。Depending on the configuration, “terminal information of own base station” may mean transmission / reception data in addition to information necessary for radio resource allocation to terminals under the management of the own base station.
本発明実現のためには、複数の基地局を制御する基地局制御装置であって、自局配下の基地局に対して、互いにネットワーク距離の近い基地局相互に、遅延の少ない方法で基地局の端末情報を伝送する基地局制御装置を設置する場合もある。In order to realize the present invention, a base station control apparatus that controls a plurality of base stations, and a base station with a short delay between base stations that are close to each other with respect to the base stations under its own station. In some cases, a base station controller for transmitting the terminal information is installed.
更に、複数の基地局を制御する基地局制御装置であって、自局配下外の基地局で自局配下の基地局とネットワーク距離の近い基地局に対して遅延の少ない方法で当該基地局の端末情報を伝達するとともに、自局配下外の当該基地局からの端末情報を自局配下の当該基地局に遅延の少ない方法で伝達することを特徴とした基地局制御装置を設置する場合もある。Furthermore, a base station control apparatus for controlling a plurality of base stations, wherein a base station outside the base station is connected to a base station near the base station near the base station by a method having a small delay with respect to the base station. In some cases, a base station control device is installed that transmits terminal information and also transmits terminal information from the base station outside the base station to the base station under the base station in a method with little delay. .
基地局に関しては、自局とネットワーク距離の近い基地局に対して自局の端末情報を遅延の少ない方法で伝達するとともに、自局とネットワーク距離の近い当該基地局からの情報を遅延の少ない方法で受信することを特徴とした移動通信基地局を設置する。As for the base station, the terminal information of the own station is transmitted to the base station having a network distance close to that of the own station by a method with a small delay, and the information from the base station having a network distance close to the own station is a method having a small delay A mobile communication base station characterized by receiving in
本発明によれば、互いに隣接している基地局間同士で密接に情報をやり取りして高度なサービスを実現する移動通信ネットワークを提供することができる。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mobile communication network which implement | achieves an advanced service by exchanging information closely between mutually adjacent base stations can be provided.
図5には本発明の第1の実施例を示す。図において基地局1から6は基地局制御装置200に、基地局7,8は基地局制御装置300に接続されているとする。また、基地局間の互いの干渉関係は図2に示されているようなものであるとする。FIG. 5 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, it is assumed that the
この場合、基地局、5,6と基地局7,8は異なった基地局制御装置に収容されているが、干渉の関係から言えば密接な関係があり、短時間での情報交換が必要となる。In this case, the
まず、基地局制御装置200の動作を説明する。それぞれの基地局からの信号はモデムを介してイーサネット240に接続される。イーサネット240に接続されている装置は互いに他の装置からの信号を受信することができる。ここでは基地局6に接続されているモデム250の動作について説明する。First, the operation of the base
モデム250では基地局6から受信された信号を制御部220に上げるとともに、近接する基地局、(第2図の例でいえば基地局基地局4,5,7,8と密接に情報交換しなくてはならない。そのためにはモデム250は基地局4,5、7,8の信号を受信するように設定する。基地局4,5からの信号は直接イーサネット240に接続されているので受信が可能である。しかし、基地局7,8からの信号は基地局300に接続されているので、そのままでは受信できない。同様に基地局7,8に対して自局の信号を伝えることもできない。The
制御部220では様々なソフトウェア処理が行われているので大きな処理遅延が発生する。従って本実施例ではフィルタ230が他の基地局制御装置に収容されている基地局との低遅延の情報伝達の役目を負う。フィルタ230では異なった基地局制御装置に低遅延で情報を伝達すべき基地局(本実施例では基地局6,7)の信号を通過させ、伝達すべき基地局アドレス(この場合基地局7,8)を付加してルータ210に送る。逆にルータ210から受信される基地局7,8の信号をイーサネットに送り込む。ルータ210では制御部220で処理されたネットワークのサーバへ送り出す信号と、フィルタ230からの基地局の情報をIPネットワーク100へ向けて送り出す。この場合フィルタ230から送られてきた信号には「優先度高」のマークをつけておくことが望ましい。Since various software processes are performed in the
基地局制御装置300でも同等の処理を行う。基地局制御装置200からの信号に着目するとルータ310では基地局制御装置200からの信号のうち「優先度高」の基地局5,6の情報はフィルタ330へ送る。それ以外の通常の信号は制御部320へ送る。フィルタ330では基地局5,6の信号をイーサネット340に流すとともに基地局7,8からの信号をルータ310をルータ210介してフィルタ230へ送る。The
このようにすることで基地局5,6と基地局7,8は互いに異なった基地局制御装置に収容されているにもかかわらず、少ない遅延で互いの情報をやり取りすることができる。このようにすることで基地局5で受信された受信信号は基地局、6,7にも供給されることになり、短時間で他の基地局で受信される電波のほうが強くなったとしても問題なく受信が可能である。また、下りの信号も最も条件の良い基地局から送出することができる。なお、制御部220,320では様々な処理が行われるがその内容は本発明とは直接関係ないので詳述しない。In this way, although the
また、イーサネット240、340は接続されている機器間の情報をやり取りするツールとして説明したが、このような機能はイーサネットに限らずバス構造でも実現できることは明らかである。Further, although the
図6には本発明の第2の実施例を示す。ここでは基地局が直接IPネットワーク100に接続されている場合を示す。IPネットワークの特徴はアドレスを指定すれば網内のどのノードにでも情報を送れることである。IPネットワーク100には多数の基地局が接続されているが本例では基地局5の構成を示し、動作を解説する。FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. Here, a case where the base station is directly connected to the
アンテナ端子10から入力された信号はモデム54で復調される。復調された信号は多重部52で低遅延で周辺基地局に伝達すべき情報と、おもにネットワークゲートウェイなどのじ上位局に分けられる。両方に送る必要がある情報は両方に入れる。A signal input from the
制御部51は上位局に送るべき信号を扱う部分で通常ソフトウェア処理により様々な処理が施される。アドレス管理部52は低遅延の情報を送るべき基地局アドレスを付与する。第2図の例の基地局5であれば基地局3,4,6,7を送るべきアドレスとして付与する。ルータ50では制御部51からの情報と、アドレス管理部52からの情報をIPネットワークに送出する。この場合、アドレス管理部52からの情報は「優先度高」にしておくことが望ましい。The
逆にIPネットワークから受信する場合にはルータ50で基地局3,4,6,7の情報を取り込むようにする。この情報は制御部51に渡され端末への制御情報とする。なお、従来の基地局の無線関連の機能はモデム54と制御部51で実現されることになるが、モデム54と制御部51でどのように機能分担するかは本発明の主目的ではないので詳述しない。ただ、処理遅延の大きな機能は制御部で行うべきであると指摘するにとどめておく。On the contrary, when receiving from the IP network, the
基地局を直接IPネットワークに接続した場合には畳み込みネットワークが簡単に実現できるようにみえるかもしれない。実際、IP網100がお互いの基地局同士を直接接続するメッシュネットワークであれば畳み込みネットワークは容易に実現できる。しかし、現実には物理的に互いの基地局を直接接続することは無く、ほとんどの場合、図1に示すような階層的接続になっている。ただ、インターフェイスを取るのがIPルータになっており、IPルータ同士はいくら物理的に離れていても直接相手の基地局を指定できるので、本実施例のような説明になる。従って基地局5,6と基地局7,8のやり取りでは実際には間に複数のルータが介在することになり、低遅延を保証することは容易ではない。しかし、ルータの分野でも優先度の高いトラヒックは低遅延で伝達すべく様々な工夫がなされているのでその工夫を活用して畳み込みネットワークを実現するのが本実施例である。When the base station is directly connected to the IP network, it may seem that a convolutional network can be easily realized. In fact, if the
以上、詳細に説明したように本発明によればネットワーク距離のたがいに近い基地局間では少ない遅延時間で情報をやり取りし、端末と通信するのに最適な基地局を常に割り当てることが可能な畳み込みネットワークを提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, convolution is possible in which base stations that are close to each other in network distance exchange information with a small delay time and can always assign an optimal base station for communication with a terminal. A network can be provided.
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