JP2009296149A - 移動通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】基地局間ハンドオーバ時の移動局へのパケットデータ転送において、経路変更により生じるデータ順序の逆転に対して正常の順序でデータ受信を可能とする。
【解決手段】ゲートウェイからのシーケンシャルなパケットデータを受信する移動局が、移動元無線基地局から移動先無線基地局への移動に伴って行われるハンドオーバ処理時に、前記移動元無線基地局は、前記ゲートウェイから受信するパケットデータのうち前記移動局に未送信のパケットデータを前記移動先基地局へ転送する際に、前記未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始情報を付与し、更に、前記ゲートウェイは、前記シーケンシャルなパケットデータのうち前記移動先無線基地局へ直接送信するパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始情報を付与し、前記移動先無線基地局は、前記移動元無線基地局及びゲートウェイから送信されるパケットデータの前記先頭パケットの転送開始情報に基づき、前記シーケンシャルなパケットデータの順序を判定して、前記移動局に転送する。
【選択図】図6

Description

本発明は、ゲートウェイからのパケットデータを、基地局を通して移動局で受信する移動通信システムに関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)で規定される移動通信ネットワークノード(UTRAN:Universal Mobile Telecommunication Terrestrial Radio Access Network))において、移動局(UE:User Equipment)は、ゲートウェイ(GW)から無線基地局を通してパケットデータを受信する。
移動局(UE)が、パケットデータを受信している収容基地局(移動元無線基地局Source eNodeB:S-eNBと表記)から隣接する基地局(移動先無線基地局Target eNodeB:T-eNBと表記)に在圏位置を移動するときに基地局間ハンドオーバ(HO)が行われる。この際に、移動局(UE)は、ゲートウェイ(GW)からの下りパケットデータ受信において、受信データの連続性が求められる。
図1は、移動通信システムでのUTRANにおける基地局間ハンドオーバ(HO)の構成例を示す図である。
ゲートウェイ(GW)から移動元無線基地局(S-eNB)を通してデータを受信している移動局(UE)が、移動元無線基地局(S-eNB)からハンドオーバして移動先無線基地局(T-eNB)に在圏する場合を想定する。
かかる場合、移動局(UE)は、ゲートウェイ(GW)内にあるパケットデータを移動元無線基地局(S-eNB)から移動先無線基地局(T-eNB)に転送されるデータとして、及びゲートウェイ(GW)から移動先無線基地局(T-eNB)に直接送信されるデータとして移動先無線基地局動先基地局(T-eNB)を通して受信することになる。
この際、図1に示す構成では、移動局(UE)はゲートウェイ(GW)とのパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCPプロトコル)によって、パケットデータの順序整理が行われ、順序付けられた(シーケンシャルな)受信データを形成することが可能である。
すなわち、データ送信元のゲートウェイ(GW)と受信先の移動局(UE)との間でのPDCPプロトコルにおけるシーケンス番号によってゲートウェイ(GW)内のパケット出力時、及び途中経路である基地局(eNB)やIP網によるパケット順序入れ替えが発生しても移動局(UE)でPDCPリオーダリング(順序再構成)処理が実施され、受信データの順序保証が可能である。
一方、第3世代移動体通信システムの標準化プロジェクト(3GPP:3G Partnership Project)で提案されている3GPP LTE(Long Term Evolution)における構成では、図1の移動通信システムでのUTRANは、図2に示す如くになる。
すなわち、ゲートウェイ(GW)に実装されていたPDCP機能が無線基地局(eNB)に移り、無線基地局(eNB)と移動局(UE)間でPDCPをやり取りすることになる。かかる場合は、ゲートウェイ(GW)と移動局(UE)間の終端(End-End)間でパケット順序を保証するプロトコルが無くなる。
このため、ゲートウェイ(GW)と移動局(UE)間において受信パケットの順序を保証することができなくなる。
すなわち、IPネットワークにおいては、ある決められた最大転送ユニットサイズ(以下、MTU:Maximum Transfer Unitと呼ぶ)以上のIPパケットは、MTUの長さに分割される。
図3は、かかるIPネットワークにおけるパケット転送例を示す図である。図3において、MTU以下のIPパケットの場合、順序を判別するような仕組みが無い。したがって、経路が変わり、遅延が大きくなるなどの理由によりパケット転送順序が入れ替わって到着される可能性がある。
かかる場合、MTUサイズによって分割されたパケット「0−1」,「0−2」は受信側で組み立てが可能であるが、分割されないパケット1,2同士の順序逆転は組み立てが不可能となる。
したがって、IPネットワーク転送において、経路変更等により順序逆転が発生しても順序を正しく戻すことができなくなる。
このため、図2に示したような3GPP LTE(Long Term Evolution)における構成では、移動元無線基地局(S-eNB)から移動先無線基地局(T-eNB)へのデータ転送と、ゲートウェイ(GW)から移動先無線基地局(T-eNB)への直接送信において経路変更によりデータ順序の逆転の可能性がある。かかる場合、移動局(UE)は、データ受信の連続性が得られないことになる。
非特許文献1、2には、3GPPで規定される移動通信ネットワークノード(UTRAN:Universal Mobile Telecommunication Terrestrial Radio Access Network))についての説明がある。
TS36.300 v8.3.0(19章) TS36.413 v2.0.0(8.2.1章、9.1章、9.2章)
したがって、本発明の目的は、基地局間ハンドオーバ時のパケットデータ転送において、移動元無線基地局(S-eNB)から移動先無線基地局(T-eNB)へのデータ転送と、ゲートウェイ(GW)から移動先無線基地局(T-eNB)への直接送信において経路変更により生じるデータ順序の逆転に対して正常の順序でデータ受信を可能とする移動通信システムを提供することにある。
ゲートウェイ(GW)からのパケットデータを、基地局(eNB)を通して移動局(UE)で受信する移動通信システムにおいて、ゲートウェイ(GW)からのシーケンシャルなパケットデータを受信する移動局(UE)が、移動元無線基地局(S-eNB)から移動先無線基地局(T-eNB)への移動に伴って行われるハンドオーバ処理時に、前記移動元無線基地局(S-eNB)は、前記ゲートウェイから受信済みで、前記移動局(UE)に未送信のパケットデータを前記移動先基地局(T-eNB)へ転送する際に、前記未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始情報を付与する。
さらに、前記ゲートウェイ(GW)は、前記移動局(UE)宛のシーケンシャルなパケットデータのうち、前記移動元無線基地局(S-eNB)経由では未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始情報を付与し、前記移動先無線基地局(T-eNB)へ直接送信する。 具体例として、ゲートウェイ(GW)と移動元無線基地局(S−eNB)間で使われるGTP(General Packet Radio Services Tunneling Protocol)-Uプロトコルのシーケンス番号とゲートウェイ(GW)と移動先無線基地局(T−eNB)間のGTP-Uプロトコルのシーケンス番号を使用し、関連付けさせる。
同時に、ゲートウェイ(GW)と移動元無線基地局(S−eNB)間、及び移動元無線基地局(S−eNB)と移動先無線基地局(T−eNB)間のGTP−Uヘッダ内に、新たに転送開始情報ビットを付与することで順序を保証する。
さらに、先頭パケットが廃棄されるような場合でも途中のパケットや最終パケットを判別させる場合は、送信開始するパケットのシーケンス番号を送信パケット毎のGTP-Uヘッダ内に付与する。
以下に図面に従い、実施例を説明する。
実施例として、先の図2に示したLTEのUTRAN構成において、データ受信におけるパケット順の逆転が生じないように以下のような条件を考慮した仕組みを備える。
ハンドオーバ(HO)時に、上位装置であるゲートウェイ(GW)から送信され、移動先無線基地局(T-eNB)で受信するデータは、移動元無線基地局(S-eNB)経由で受信するデータとゲートウェイ(GW)から直接受信する二つの経路(図2:A、B)が存在する。
ここで、3GPP(3rd Generation Partnership Project)におけるLTEでは、PDCP制御機能が無線基地局(eNB)側に移り、ゲートウェイ(GW)と移動元無線基地局(S−eNB)間ではGTP−Uプロトコルが適用されて送信パケットのシーケンス番号(転送順序情報)が付与される。
このために、移動先無線基地局(T-eNB)から見ると、受信する3GPPにおける、ゲートウェイ(GW)と移動元無線基地局(S−eNB)間で使われるGTP−Uプロトコルに従うシーケンス番号は、ゲートウェイ(GW)が付与した最初のシーケンス番号とは限られない。
また、移動先無線基地局(T-eNB)において、ハンドオーバ時にゲートウェイ(GW)及び移動元無線基地局(S-eNB)のそれぞれからの一番目の受信データが、真に送信側(移動元無線基地局(S-eNB)及びゲートウェイ(GW))が出力した先頭のパケットデータであるかは、ネットワーク状態により確約されるものではない。
このために先頭データから順序整理を行うためには、送信側が最初に送信したデータを知らせる必要がある。同時に、移動元無線基地局(S-eNB)からの転送データにおいては最終パケットデータも不明であるため、場合によっては移動先無線基地局(T-eNB)に知らせる必要がある。
このような条件を考慮して、実施例においては、順序の連続性を判別する仕組みを備える。かかる順序の連続性を判別するために移動先無線基地局(T-eNB)では、移動元無線基地局(S-eNB)が移動先無線基地局(T-eNB)宛に送信開始したデータの先頭パケット、及び最後の送信パケットが判別できる仕組みを備える。
図4は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)における、ゲートウェイ(GW)と移動元無線基地局(S−eNB)(及び移動先無線基地局(T−eNB))間で使われるGTP−Uプロトコルに従うセルフォーマットのヘッダ部における実施例構成を示す図である。
ヘッダ部は、GTP−UヘッダIと、拡張ヘッダIIを有している。GTP−Uプロトコルでは、サービス毎に32ビット構成で特定するトンネルID(TE-ID)10がGTP−UヘッダIに付与される。さらに、GTP−Uプロトコルに従いパケットにシリアル番号11が付与される。
第1の実施例としてGTP−UヘッダI内のバージョン(version)フィールドの3ビット領域(5〜7bits目:version0か1の特定しか使われていない)12中の上位1ビットを転送開始情報12Aとして使用する。
ゲートウェイ(GW)が移動先無線基地局(T−eNB)へ送信する際に、最初のデータのみについて転送開始情報12Aを有効とする(ビット「1」を立てる)。これにより、ゲートウェイ(GW)から移動先無線基地局(T−eNB)への最初の送信パケットデータであることを示すことができる。
同様に、既に移動元無線基地局(S−eNB)にバッファリングされている、もしくはバッファリング途中のデータを移動先無線基地局(T-eNB)に転送する場合は、移動元無線基地局(S−eNB)から最初に移動先無線基地局(T−eNB)に送信すべきデータにおいても最初の送信パケットデータであることを示すために転送開始情報12Aを有効とする。
上記の実施例に従うセルフォーマットのヘッダ部の使用条件として次のような態様とする。
送信側では送信順番を示すシーケンス番号11を付与する。送信側であるゲートウェイ(GW)では、基地局(e-NB)が切り替わっても同じトンネルID(TE-ID)10でシーケンス番号11をシーケンシャルに連続するように付与し続ければ、移動先無線基地局(T−eNB)で順序整列が可能である。
しかし、トンネルID(TE-ID)10の使用決定は受信される側で自由に決められるため、ゲートウェイ(GW)と移動元無線基地局(S−eNB)の間、ゲートウェイ(GW)と移動先無線基地局(T−eNB)の間、移動元無線基地局(S−eNB)と移動先無線基地局(T−eNB)の間ではそれぞれ異なるものとなる。
そこで、移動先無線基地局(T−eNB)から見て、トンネルID(TE-ID)10が変わっても、変わったトンネルID(TE-ID)10を関連付けし、GTP−UヘッダI内のシーケンス番号11がシーケンシャルに連続しているようにするために、以下の構成とする。
ゲートウェイ(GW)では、移動元無線基地局(S−eNB)から要求のあった、ある一つのトンネルID(TE-ID)10に対して付与していたシーケンス番号11を、ハンドオーバにより基地局(eNB)が切り替わった際に、移動先無線基地局(T−eNB)から要求のあったトンネルID(TE-ID)10に変更し、シーケンス番号11の続きから付与する仕組みを持つ。
移動元無線基地局(S−eNB)では、ハンドオーバ時に、ゲートウェイ(GW)と通信していたトンネルID(TE-ID)10の移動局(UE)向け未送信データ分を、移動先無線基地局(T−eNB)から要求のあったトンネルID(TE-ID)10に変更する。次いで、シーケンス番号11を変えることなく移動先無線基地局(T−eNB)に送信する。
移動先無線基地局(T−eNB)では、ゲートウェイ(GW)および移動元無線基地局(S−eNB)に要求したトンネルID(TE-ID)10を一元管理する。移動先無線基地局(T−eNB)において、ゲートウェイ(GW)から受信したデータはバッファリングしておき、移動元無線基地局(S−eNB)から受信したデータを先に移動局(UE)へ送信送する。
その後ゲートウェイ(GW)から受信したデータを移動局(UE)へ送信していく。その際、移動先無線基地局(T−eNB)に備えるPDCP機能により転送順序情報である順番を示すシーケンス番号を、GTP−Uのシーケンス番号11に対応させて新たにシーケンシャルに付与していく。
図5は、上記した図2のLTEのUTRAN構成において、上記の仕組みを適用した具体的なデータの流れの例を示す図である。
なお、図2のLTEのUTRAN構成において、ゲートウェイ(GW)は、TEID制御部100、移動元無線基地局(SeNB)と移動先無線基地局(T−eNB)のそれぞれにバッファ200、300及びTEID制御部201,301を有している。さらに、移動元無線基地局(SeNB)と移動先無線基地局(T−eNB)のそれぞれにPDCP制御部202,302を有して構成されている。
図5において、移動元無線基地局(S-eNB)の要求により、ゲートウェイ(GW)と移動元無線基地局(S-eNB)間にトンネルID(TEID)として{1}が設定されている。
図5において、ゲートウェイ(GW)からGTP−Uシーケンス番号「1」〜「19」までのパケットデータが移動元無線基地局(S-eNB)に向け送出されている。このうち移動元無線基地局(S-eNB)が移動局(UE)に送信を完了しているのはTEID:{1}としてのGTP−Uシーケンス番号の「1」〜「9」までである(図5、(1))。
この時点で移動局(UE)の移動によるハンドオーバ(HO)処理が開始されると、移動先無線基地局(T-eNB)は、移動元無線基地局(S-eNB)との間でGTP−UのTEID:{2}を要求し確立する。
そして、移動元無線基地局(S-eNB)ではTEID:{1}と{2}を組として、LEID制御部201のテーブルに関連付けしておく。さらに、移動先無線基地局(T-eNB)は、ゲートウェイ(GW)との間でGTP−UのTEID:{3}を要求し確立する。
これにより、ゲートウェイ(GW)ではTEID:{1}と{3}を組として、LEID制御部100のテーブルに関連付けしておく。移動先無線基地局(T-eNB)は、TEID:{2}と{3}を組として、LEID制御部301のテーブルに関連付けしておく。
図5に戻り、ハンドオーバ(HO)が開始されると、移動元無線基地局(S-eNB)はTEID:{1}のシリアル番号「10」のパケットから、移動先無線基地局(T-eNB)へTEID:{2}として送信し始める(図5、(2))。
その際、シリアル番号「10」が最初に送信するデータであるので、GTP-Uヘッダ内versionフィールドの最上位ビットを[1]をセットし、移動先無線基地局(T-eNB)へ送信する。
同時にゲートウェイ(GW)はTEID:{1}の「20」番目のパケットから順に移動先無線基地局(T-eNB)へTEID:{3}として送信し始める(図5、(4))。
その際、「20」番目のパケットが最初に送信するデータであるので、GTP-Uヘッダ内versionフィールドの最上位ビットに[1]をセットし、移動先無線基地局(T-eNB)へ送信する。
移動先無線基地局(T-eNB)では、TEID:{2}の先頭フラグが付与されているGTP-Uシリアル番号「10」が移動元無線基地局(S-eNB)からの先頭データであると判断し、TEID:{3}の先頭フラグが付与されているGTP-Uシリアル番号「20」がゲートウェイ(GW)からの先頭データであると判断する。
移動先無線基地局(T-eNB)は、ゲートウェイ(GW)からの先頭パケットがGTP-Uシリアル番号「20」であると分かるので、移動元無線基地局(S-eNB)からのGTP-Uシリアル番号「10」〜「19」までを移動機(UE)に対して送信し、その後ゲートウェイ(GW)からのGTP-Uシリアル番号「20」以降のパケットを送信する。
図6は、図5に対応する処理の流れを示すフロー図である。
移動元無線基地局(S−eNB)からゲートウェイ(GW)に対し、ゲートウェイ(GW)との間でGTP−UのID(TE-ID){1}の設定を要求する(ステップS1)。
これによりゲートウェイ(GW)のTEID制御部100によりトンネルID(TE-ID){1}が設定される。
ここで、ゲートウェイ(GW)のTEID制御部100は、図10A,図10Bに示すようにそれぞれ移動元無線基地局(S−eNB)に対するGTP−SN(シリアル番号)管理メモリ(図10A)と、移動先無線基地局(T−eNB)に対するGTP−SN管理メモリ(図10B)を有している。
GTP−SN(シリアル番号)管理メモリは、先に設定されたトンネルID(TE-ID)毎に付与したGTP−シリアル番号が登録される。
かかる図10A,図10Bに示すGTP−SN(シリアル番号)管理メモリは、移動元無線基地局(S−eNB)のTEID制御部201にも備えられる。但し、移動元無線基地局(S−eNB)においては、ゲートウェイ(GW)に対するGTP−SN管理メモリと、移動先無線基地局(T−eNB)に対するGTP−SN管理メモリとなる。
図10Cは,移動先無線基地局(T−eNB)の制御部301有するTEID関連付けメモリの例である。関連するTEID対応に、転送開始情報を判定したときに無線基地局(S−eNB)の先頭TEID、ゲートウェイ(GW)の先頭TEIDを登録する。さらに、PDCP制御部302により移動局(UE)にパケットを転送する時に付与したシリアル番号が記録される。
図6に戻り説明すると、ゲートウェイ(GW)において、トンネルID(TE-ID){1}に対応してGTP−UプロトコルによりパケットのGTPヘッダIにシーケンス番号11(図4参照)を付与して図10AのGTP−SN管理メモリに記録保持すると共に、シーケンス番号11(図4参照)を付与されたパケットを移動元無線基地局(S−eNB)に送信する(ステップS2)。
ここで、トンネルID(TE-ID){1}に対してGTP−Uプロトコルによるシーケンス番号の付されたパケットが移動元無線基地局(S−eNB)に送信される(ステップS2)。
したがって、移動元無線基地局(S−eNB)は、移動元無線基地局(S−eNB)に在圏している移動局(UE)に対し、ゲートウェイ(GW)から送信されたパケットを転送する(ステップS3)。
その後移動局(UE)が移動してハンドオーバ処理が開始される(ステップS4)。ハンドオーバ処理が開始するまでに、移動元無線基地局(S−eNB)から移動局(UE)に対し、GTP−Uプロトコルによるシーケンス番号「1」〜「9」までのパケットが送信されたと想定する。
ハンドオーバの通知が、移動元無線基地局(S−eNB)からゲートウェイ(GW)に通知される(ステップS6)。
そして、ゲートウェイ(GW)が、移動局(UE)のハンドオーバを認識するまで(ステップS8)、ゲートウェイ(GW)から移動元無線基地局(S−eNB)に、GTP−Uプロトコルによる連続するシーケンス番号SN=(10〜19)のパケットが送信される(ステップS5、S7)。
移動先無線基地局(T−eNB)は、移動局(UE)のハンドオーバに従い、トンネルID(TE-ID){2}、{3}をそれぞれ移動元無線基地局(S−eNB)およびゲートウェイ(GW)に要求通知し、確立する(ステップS9、S10)。
かかるトンネルID(TE-ID){2}、{3}の要求通知を受け、ゲートウェイ(GW)および移動元無線基地局(S−eNB)は、既存のトンネルID(TE-ID){1}との関連付けを行う(ステップS11,S12)。
ゲートウェイ(GW)では、トンネルID(TE-ID){1}と要求通知されたトンネルID(TE-ID){3}との関連づけを行う(ステップS11)。移動元無線基地局(S-eNB)は、トンネルID(TE-ID){1}と要求通知されたトンネルID(TE-ID){2}との関連づけを行う(ステップS12)。
図7は、移動先無線基地局(T−eNB)のトンネルIDの要求、確立の詳細処理フローである。
図7において、移動先無線基地局(T−eNB)は、ハンドオーバの有無を判断し(処理工程P1)、ハンドオーバ有のとき(処理工程P1、Yes)、移動元無線基地局(S−eNB)とのトンネルID(TE-ID){2}を確立し、ゲートウェイ(GW)とのトンネルID(TE-ID){3}を確立する(処理工程P2)。
ついで、移動先無線基地局(T−eNB)のTEID制御部302のメモリに、図10Cに示すように、それぞれのTEID用メモリエリアに関連する他方のTEIDを格納する。
このように、移動先無線基地局(T−eNB)で、TEID{2},{3}の関連付けが行われる(処理工程P3)。
図6のフローに戻り、ゲートウェイ(GW)は、移動先無線基地局(T−eNB)宛のパケットデータのうち、シリアル番号SN=20のパケットに転送開始(先頭)情報として、図4の12Aのビットを[1]に設定付与する(ステップS14)。
同様に、移動元無線基地局(S−eNB)は、移動局(UE)に未送信であるパケットデータのうち、シリアル番号SN=10のパケットに先頭情報を付与する(ステップS15)。
移動元無線基地局(S−eNB)は更にシリアル番号SN=10のパケットとそれに連続するシリアル番号SN=11〜19のパケットデータをTEID{2}で移動先無線基地局(T−eNB)に送信する(ステップS15A)。
同様にゲートウェイ(GW)は更にシリアル番号SN=20のパケットとそれに連続するシリアル番号SN=21からのパケットデータをトンネルID{3}で移動先無線基地局(T−eNB)に送信する(ステップS14A)。
したがって、ゲートウェイ(GW)からは、トンネルID(TE-ID){3}のシリアル番号SN=20の先頭情報が付され、更に連続するシリアル番号のパケットが、移動先無線基地局(T−eNB)に送られる。同様に、移動元無線基地局(S−eNB)からは、ゲートウェイ(GW)から受信し、移動局(UE)に未送信のパケット(シリアル番号SN10から19)が移動先無線基地局(T−eNB)に送られる。
一方、移動先無線基地局(T−eNB)は、このように移動元無線基地局(S−eNB)及びゲートウェイ(GW)から送られるパケットを、それぞれ図8、図9の受信フローに従い受信し、移動局(UE)に転送する(ステップS16)。
図8は、図6のシーケンスフローのステップS16に対応する、移動先無線基地局(T−eNB)における移動元無線基地局(S−eNB)からのパケットの受信処理フローである。
移動先無線基地局(T−eNB)は、TEID制御部301によりトンネルID{2}のパケット(GTPシリアル番号10〜19)を移動元無線基地局(S−eNB)から受信し(処理工程P20)、先頭パケットフラグ(図4、12A)が有効か否かを判断する(処理工程P21)。
先頭パケットフラグが有効でなければ(処理工程P21、No)、先頭パケット受信済みで、次の(連続する)GTP−Uシリアル番号であるか(例えば、図6ステップS15AのBのパケット)否かを判断する(処理工程P22)。
処理工程P22で、次の(連続する)GTPシリアル番号でなければ(処理工程P22、No)、当該パケットを送信しないでバッファ300に滞留させる(処理工程P23)。バッファ300に受信パケットを滞留させる理由は、連続するGTPシリアル番号SNでないときは、送信パケットが欠落、順序逆転、あるいはゲートウェイ(GW)から転送されたパケットである可能性があるためである。
処理工程P22で、次の(連続する)GTPシリアル番号であれば(処理工程P22、Yes)、移動先無線基地局(T−eNB)のPDCP制御部302により、PDCPシリアル番号を対応させて移動局(UE)に送信する(処理工程P25)。
さらに、バッファ300に送信しないで滞留させたパケットがあれば(処理工程P25、Yes)、連続してPDCPシリアル番号を対応させて移動局(UE)に送信する(処理工程P24)。
処理工程P21で受信パケットの先頭フラグが有効であれば(処理工程P21、Yes)、移動元無線基地局(S−eNB)からの先頭パケットのGTP−Uプロトコルによりゲートウェイ(GW)で付与されたGTPシリアル番号が判明する(処理工程P24)。
したがって、移動先無線基地局(T-eNB)で、PDCP制御部301によりGTPシリアル番号にPDCPシリアル番号を対応させて、移動局(UE)に送信する(処理工程P25)。
さらに、バッファ300に滞留している、GTPシリアル番号の連続するパケットがあれば(処理工程P26、Yes)、処理工程P25と同様に、PDCP制御部301によりGTPシリアル番号にPDCPシリアル番号を対応させて、移動局(UE)に送信する(ステップS27)。
一方、ゲートウェイ(GW)から送られるパケットの移動先無線基地局(T-eNB)での受信処理は、図9のフロー図に従い行われる。図9は、図6のシーケンスフローのステップS16に対応する。
移動先無線基地局(T−eNB)は、TEID制御部301によりトンネルID{3}のパケットをゲートウェイ(GW)から受信し(処理工程P30)、先頭パケットフラグの表示(12A,図4)が有効か否かにより先頭パケットか否かを判断する(処理工程P31)。
先頭パケットフラグが有効でなければ(処理工程P31、No)、先頭パケット受信済みで、次の(連続する)GTPシリアル番号であるか(例えば、図6、ステップS14Aのbのパケット)否かを判断する(処理工程P22)。
処理工程P32で、次の(連続する)GTPシリアル番号でなければ(処理工程P32、No)、当該パケットを送信しないでバッファ300に滞留させる(処理工程P33)。バッファ300に受信パケットを滞留させる理由は、連続するGTPシリアル番号SNでないときは、送信パケットが欠落したか、順序逆転、あるいは移動元無線基地局(S-eNB)から転送されたパケットである可能性があるためである。
処理工程P32で、次の(連続する)GTPシリアル番号であれば(処理工程P32、Yes)、移動元無線基地局(S-eNB)からのパケットの全てが移動局(UE)に送信済か否かを判定する(ステップS35)。
移動元無線基地局(S-eNB)からのパケットの全てが移動局(UE)に送信し終わっていなければ(処理工程P35、No)、送信しないで滞留させる(処理工程P33)。
移動元無線基地局(S-eNB)からのパケットの全てが移動局(UE)に送信済みであれば(処理工程P35、Yes)、移動先無線基地局(T−eNB)のPDCP制御部302により、PDCPシリアル番号を対応させて移動局(UE)に送信する(処理工程P36)。
さらに、バッファ300に送信しないで滞留させたパケットがあれば(処理工程P37、Yes)、連続してPDCPシリアル番号を対応させて移動局(UE)に送信する(処理工程P38)。
先の、処理工程P31で受信パケットの先頭フラグが有効であれば(処理工程P31、Yes)、当該先頭フラグが有効であるパケットのGTP−Uプロトコルによりゲートウェイ(GW)で付与されたGTPシリアル番号に基づき、移動元無線基地局(S−eNB)からの最終パケットのGTPシリアル番号が判明する(処理工程P34)。
したがって、移動元無線基地局(S-eNB)からのパケットの全てが移動局(UE)に送信済か否かを判定する(ステップS35)。
移動元無線基地局(S-eNB)からのパケットの全てが移動局(UE)に送信し終わっていなければ(処理工程P35、No)、送信しないで滞留させる(処理工程P33)。
移動元無線基地局(S-eNB)からのパケットの全てが移動局(UE)に送信済みであれば(処理工程P35、Yes)、移動先無線基地局(T−eNB)のPDCP制御部302により、PDCPシリアル番号を対応させて移動局(UE)に送信する(処理工程P36)。
さらに、バッファ300に送信しないで滞留させたパケットがあれば(処理工程P37、Yes)、PDCP制御部302により、連続してPDCPシリアル番号を対応させて移動局(UE)に送信する(処理工程P38)。
上記の実施例に従い、移動先無線基地局(T−eNB)は、移動元無線基地局(S−eNB)から上記で示された先頭データを受信すると、ゲートウェイ(GW)からの先頭パケットデータ内のGTP-Uシーケンス番号よりも若番であれば先に全て移動局(UE)に送信する。
その際、移動局(UE)に対してPDCP制御部302でPDCPのシーケンス番号を先頭パケットから順番に割当て送信する。その後ゲートウェイ(GW)から受信される先頭パケットから順番に移動局(UE)に受信パケットを送信していく。
なお、上記先頭フラグによりゲートウェイ(GW)からの先頭データを判別できるため、GTP−Uプロトコルにより付与されるシーケンス番号を比較することで移動元無線基地局(S-eNB)からの最終データを判別することが可能となる。したがって、最終データを示すフラグ等のアイテムは不要である。
上記により、新たにヘッダを追加すること無く、新しいパケットを追加することの必要がなく、更に制御信号の追加をすることもなく、移動局(UE)においてハンドオーバ時にパケット順序を連続して受信することが可能である。
ここで、ハンドオーバ時におけるパケット受信において、準正常の動作として次のようなケースが想定される。
移動先無線基地局(T-eNB)から見て、移動元無線基地局(S-eNB)からの連続するパケットデータがネットワークの原因により途中のパケットが遅れて到着した場合において、移動元無線基地局(S-eNB)からの先頭データが判別できれば、受信できていないシーケンス番号を想定することが可能である。
さらにゲートウェイ(GW)からの先頭データも判別できれば、移動元無線基地局(S-eNB)からの受信パケットデータがいくつ届いていないかも判別可能である。すなわち、移動先無線基地局(T-eNB)がPDCP制御部301において、移動局(UE)へ送信するデータについて、GTP−Uプロトコルのシーケンス番号とPDCPのシーケンス番号の対応付けを行い、未だ受信できていないパケットデータ分のPDCPシーケンス番号を飛ばすことで、PDCPシーケンス番号をシーケンシャルに付与し、移動局(UE)に送信可能となる。
遅れて受信したパケットデータには、先に飛ばした部分のPDCPシーケンス番号を付与して、送信途中に割り込ませ移動局(UE)へ送信可能である。
遅れて受信したパケットデータがある場合の準正常動作時は、上記のとおりの対応が可能であるが、移動先無線基地局(T-eNB)から見て、移動元無線基地局(S−eNB)からのデータがネットワークの原因により途中のパケットが廃棄されてしまった場合は、PDCPシーケンス番号は飛んだままとなる。
したがって、移動局(UE)において再送が必要となれば、上位レイヤにより再送制御が実施されることになる。
図11はかかる準正常時のパケットデータの流れを示す図である。順序逆転パターン(図11、I)、又は廃棄パターンがある場合(図11,II)は、上記のとおり、データ順序逆転、パケットの廃棄がある場合に、GTP−Uプロトコルのシーケンス番号に対応して付与されるPDCPシーケンス番号を飛ばして移動局(UE)にパケットを送信することができる。
これに対し、先頭データが紛失すると、先頭データを待つ時間が増加すること(タイマ満了により紛失判断をするため)や、先頭データが不明なために中間データが何番目のパケットデータであるかを判断できず、中間データにPDCPシーケンス番号を付与することができないため移動局(UE)に対して何も送信できない状態が継続してしまうことになる。
このために、全体的に移動局(UE)へデータ送信するタイミングが遅れてしまう。
かかる不都合を解決する第2の実施例として、図4に示したGTP−Uヘッダ部の拡張ヘッダIIにオプションとして転送順序情報13を付与する。
図12は、かかる第2の実施例におけるパケットデータの流れを示す図である。図13は、図12に対応する処理の流れを示すフロー図である。
図12において、移動先無線基地局(T-eNB)宛のデータの全てに先頭に送信したパケットのGTP−Uシーケンス番号を付与する機能をゲートウェイ(GW)と移動先無線基地局(T-eNB)に備えるように構成する。
図4に示すヘッダ部において、基本ヘッダであるGTP−UヘッダIのシーケンス番号フィールドはすでに本物のシーケンス番号11で使用されているため、拡張ヘッダIIのオプションフィールド[16ビット]13を使うことで実現させる。
すなわち、移動先無線基地局(T-eNB)において、GTPプロトコルにより付与されたシーケンス番号(図4,11)とオプションフィールドのシーケンス番号(図4,13)が同じである場合、先頭パケットであると判断する。
図12において、移動元無線基地局(S-eNB)は、移動先無線基地局(T-eNB)に送信する連続するパケット(GTP−Uシーケンス番号[10]〜[19])の先頭パケットのGTP−Uシーケンス番号[10]と同じシーケンス番号を送信対象の全てのパケットの拡張ヘッダIIのオプションフィールド13に付与している。
一方、ゲートウェイ(GW)では、連続するパケット(GTP−Uシーケンス番号[20]〜[23])の先頭パケットのGTP−Uシーケンス番号[20]と同じシーケンス番号を送信対象の全てのパケットの拡張ヘッダIIのオプションフィールド13に付与している。
移動元無線基地局(S-eNB)から移動先無線基地局(T-eNB)に送信されるパケットのうち、先頭のパケットを含む複数のパケットが到達しない場合、移動先無線基地局(T-eNB)では、先頭のGTP−Uシーケンス番号[10]のパケットは到達していないが、初めて受信されるGTP−Uシーケンス番号[14]のパケットは、オプションフィールド13に付与されたシーケンス番号[10]と比較することにより、5番目のパケットであることが判定できる。
したがって、PDCP制御部302において、PDCPシーケンス番号[5]を付与して移動局(UE)へ送信してしまうことが可能となる。ゲートウェイ(GW)からの受信データも同様に処理可能である。
移動局(UE)では、PDCPシーケンス番号が順番通りに受信されないことになるが、元々の機能として順序整理機能があるために問題は無い。
このように、第2の実施例によれば、移動先無線基地局(T-eNB)では、先頭パケットが得られていないが、受信したパケット自身からパケット順序を判定でき、移動局(UE)に順序情報と共にパケットを送信できる。
図13は、図12に対応する処理フローである。
図6に示した第1の実施例における処理フローとの比較において、第1にステップS14、S15において先頭パケットに先頭情報(図4,12Aのビットを「1」にする)を付与する際に、先頭パケットを含めて、連続するパケットの全てに先頭パケットのGTP−Uシーケンス番号を付与する処理(S14B,S15B)を追加している。
かかる処理に対応して、移動先無線基地局(T-eNB)で受信するパケットには、先頭パケットのGTP−Uシーケンス番号と同じシーケンス番号がオプションフィールド13に付与されている。
その余の点は、図6で説明した処理と同様である。
上記したとおり、3GPP―LTEにより、PDCP機能の実装がゲートウェイ(GW)から無線基地局(eNB)になったとしてもゲートウェイ(GW)と端末間で順序保証が可能となる。また、順番通りに到着しない場合の待ち時間タイマを減らすことが可能であり、システムトータルの遅延時間を短縮することが可能となる。
移動通信システムでのUTRANにおける基地局間ハンドオーバ(HO)の構成例を示す図である。 3GPP LTE(Long Term Evolution)におけるUTRAN構成を示す図である。 IPネットワークにおけるパケット転送例を示す図である。 3GPPにおける、ゲートウェイと移動元無線基地局(及び移動先無線基地局)間で使われるGTP−Uプロトコルに従うセルフォーマットのヘッダ部における実施例構成を示す図である。 図2のLTEのUTRAN構成において、上記の仕組みを適用した具体的なデータの流れの例を示す図である。 図5に対応する処理の流れを示すフロー図である。 移動先無線基地局(T−eNB)のトンネルIDの要求、確立の詳細処理フロー図である。 図6のシーケンスフローのステップS16に対応する、移動先無線基地局(T−eNB)における移動元無線基地局(S−eNB)からのパケットの受信処理フロー図である。 図6のシーケンスフローのステップS16に対応するフロー図である。 移動元無線基地局(S−eNB)に対するGTP−シリアル番号管理メモリを示す図である。 移動先無線基地局(T−eNB)に対するGTP−SN管理メモリ示す図である。 移動先無線基地局(T−eNB)の制御部301有するTEID関連付けメモリの例である。 準正常時のパケットデータの流れを示す図である。 第2の実施例におけるパケットデータの流れを示す図である。 図12に対応する処理の流れを示すフロー図である。
符号の説明
100,201,301 TEID制御部
200,300 バッファ
202,302 PDCP制御部
GW ゲートウェイ
S-eNB 移動元無線基地局
T-eNB 移動先無線基地局
UE 移動局

Claims (8)

  1. 上位装置からのパケットデータを、基地局を通して移動局で受信する移動通信システムにおいて、
    前記上位装置からのパケットデータを受信する移動局が、移動元無線基地局から移動先無線基地局への移動に伴って行われるハンドオーバ処理時に、
    前記移動元無線基地局は、前記上位装置から受信するパケットデータのうち前記移動局に未送信のパケットデータを前記移動先基地局へ転送する際に、前記未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始を示す転送開始情報を付与し、
    前記上位装置は、前記パケットデータのうち前記移動先無線基地局へ直接送信するパケットデータの先頭パケットのヘッダに前記転送開始情報を付与し、
    前記移動先無線基地局は、前記移動元無線基地局及び上位装置から送信されるパケットデータの前記先頭パケットの転送開始情報に基づき、前記パケットデータの順序を判定して前記移動局に転送する、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  2. 請求項1において、
    前記パケットデータは、前記上位装置によりパケット毎に送信される順序を示す転送順序情報が付与され、
    前記移動先基地局は、前記移動元基地局および上位装置から受信したパケットの転送順序情報に基づく順序より先の順序に対応するパケットを受信していないときは、前記受信したパケットをバッファに保存して、受信するパケットの順序を入れ替える、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  3. 請求項2において、
    前記移動先無線基地局は、前記上位装置からのパケットデータの先頭パケットに付与された転送順序情報を判定し、前記判定された先頭パケットの転送順序情報に基づき、前記移動元基地局から送信されるべき最終のパケットデータを判別する、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  4. 請求項2において、
    前記移動先無線基地局は、前記移動元無線基地局および上位装置から受信したヘッダの転送順序情報により、受信されていないパケットデータを判別する、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  5. 請求項2において、
    前記転送順序情報は、パケットのGTP-Uヘッダ内シーケンス番号であり、
    前記移動先無線基地局は、前記受信パケットデータのGTP-Uヘッダ内シーケンス番号とPDCPヘッダ内のシーケンス番号を対応させて、前記移動局に前記移動元無線基地局および上位装置からの受信データパケットを転送する、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  6. 請求項1において、
    前記パケットデータは、前記上位装置によりパケット毎に送信される順序を示す転送順序情報が付与され、
    前記上位装置及び移動元無線基地局は、前記転送開始情報が付与される先頭パケットに対応する転送順序情報と同じ転送順序情報を送信するパケットデータの全てに付加して転送する、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  7. 請求項5において、
    前記上位装置と移動元無線基地局間、及び前記上位装置と移動先無線基地局間のそれぞれに異なるトンネルIDが設定され、前記異なるトンネルIDに対して前記パケットのGTP-Uヘッダ内シーケンス番号を連続性が保持されるように前記上位装置により設定する、
    ことを特徴とする移動通信システム。
  8. 上位装置からのパケットデータを、基地局を通して移動局で受信する移動通信方法において、
    前記上位装置からのパケットデータを受信する移動局が、移動元無線基地局から移動先無線基地局への移動に伴って行われるハンドオーバ処理時に、
    前記移動元無線基地局は、前記上位装置から受信するパケットデータのうち前記移動局に未送信のパケットデータを前記移動先基地局へ転送する際に、前記未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始を示す転送開始情報を付与し、
    前記上位装置は、前記パケットデータのうち前記移動先無線基地局へ直接送信するパケットデータの先頭パケットのヘッダに前記転送開始情報を付与し、
    前記移動先無線基地局は、前記移動元無線基地局及び上位装置から送信されるパケットデータの前記先頭パケットの転送開始情報に基づき、前記パケットデータの順序を判定して前記移動局に転送する、
    ことを特徴とする移動通信方法。
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