JP2009296244A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】移動無線端末装置がサービス圏外にいることを確実に認識することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供する。
【解決手段】アクセスポイントAPが移動局MSに対して送信したCF-Pollに対して、何ら応答がない場合に、GANCに対して移動局MSがサービス圏外に移動したことを通知し、この通知を受けたGANCは、以後、GERAN(移動通信網NW1)を経由して、発着信を行うようにしたものである。
【選択図】 図1

Description

この発明は、デュアルモード通信が可能な移動無線端末装置を用いた無線通信システムに関する。
周知のように、携帯電話機に代表される移動無線端末装置は、移動通信網の無線基地局を通じた通信(携帯電話網を通じた通信)と、無線LANのアクセスポイントを通じた通信(無線LAN通信)を行えるデュアルモード端末が存在する。このデュアルモード端末は、無線LANを優先的に利用するようにし、無線LANが利用できるサービスエリア内では、無線LANを通じた通信を行い、サービス圏外になると、より広いサービスエリアを有する移動通信網を通じた通信を行う。これによれば、移動無線端末装置の利用者は、運用コストを削減でき、また通信事業者は、トラヒックを分散してシステムの負荷を軽減することができる。
しかしながら、従来の無線通信システムでは、無線LANを通じた通信を行っている移動無線端末装置が、所定の切断手順を実施する前に無線LANの圏外に移動してしまうと、移動無線端末装置がサービス圏外にいることを認識できない。このため、このような状況で上記移動無線端末装置宛ての着信が発生すると、その通知が行えないという問題があった。
これに対して従来は、外部装置との通信中に所定のタイミングで到来すべき信号が受信できない場合に、通常の管理手順で用いるタイマよりも短い周期で移動無線端末装置からのメッセージを監視し、この監視結果に基づいて、移動無線端末装置が無線LANの圏外に移動したか否かを判定するようにしている(例えば、特許文献1参照)。しかし、従来は、通信中に外部装置が圏外に移動したかを監視するものであって、着信を待ち受けるような通信を行っていない装置については、その監視を行えないという問題があった。
特開2006−005476公報
従来の無線通信システムでは、着信を待ち受ける移動無線端末装置がサービス圏外にいることを確実に認識することができないという問題があった。
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、移動無線端末装置がサービス圏外にいることを確実に認識することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、この発明は、無線通信網に収容され移動無線端末装置と無線通信するアクセスポイントと、無線通信網と前記アクセスポイントを通じて、移動無線端末装置の発着信を制御する網制御装置とを備えた無線通信システムにおいて、アクセスポイントは、データ送信を許可する移動無線端末装置に宛てたメッセージを送信する送信手段と、移動無線端末装置がメッセージを受信した場合に送信する応答信号を受信する受信手段と、受信手段が前記応答信号を受信できない場合に、無線通信網を通じて網制御装置に、移動無線端末装置がアクセスポイントのサービス圏外に移動した旨を通知する通知手段とを具備して構成するようにした。
以上述べたように、この発明では、アクセスポイントから送信されたメッセージを移動無線端末装置が受信した場合に送信する応答信号が受信できない場合に、アクセスポイントが網制御装置に対して、移動無線端末装置がアクセスポイントのサービス圏外に移動した旨を通知するようにしている。
したがって、この発明によれば、移動無線端末装置がサービス圏外にいることを確実に認識することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供できる。
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係わる無線通信システムの構成を示している。この図に示すように、当該無線通信システムは、主たる構成要素として、移動局MSと、無線基地局BSと、移動通信網NW1と、アクセスポイントAPと、無線通信網NW2と、GANC(Generic Access Network Controller)とを備える。
また図1は、移動局MSの構成を示している。移動局MSは、サービス加入者(ユーザ)が携帯するデュアルモード端末であって、主な構成要素として、制御部100と、第1無線通信部110と、第2無線通信部120と、通話部130と、表示部140と、操作部150と、記憶部160とを備える。
第1無線通信部110は、制御部100の指示にしたがって、移動通信網NW1に収容された無線基地局BSと無線通信を行い、音声データや電子メールデータなどの送受信、Webデータやストリーミングデータなどの受信を行う。すなわち、移動通信網NW1、およびこれに収容された無線基地局BSは、携帯電話システムの一部を構成するものである。なお、図1において移動通信網NW1は、無線基地局BSだけを収容しているが、実際のシステムでは、多数の無線基地局を収容して、多数のセルで複数の通信エリアを形成している。
第2無線通信部120は、例えばIEEE802.11a,b,g,nなどの無線LAN通信などの無線通信規格に準拠した無線通信手段であって、制御部100の指示にしたがって、無線通信網NW2に収容されたアクセスポイントAPと無線通信を行い、種々のデータ通信を行う。すなわち、無線通信網NW2、およびこれに収容されたアクセスポイントAPは、無線LANシステムの一部を構成するものである。
通話部130は、スピーカ131やマイクロホン132と接続され、マイクロホン132を通じて入力されたユーザの音声を音声データに変換して制御部100に出力したり、通話相手などから受信した音声データを復号してスピーカ131から出力するものである。 表示部140は、制御部100の制御により、画像(静止画像および動画像)や文字情報などを表示して、視覚的にユーザに情報を伝達するものである。
操作部150は、複数のキースイッチなどを備え、これを通じてユーザから指示を受け付けるものである。
記憶部160は、制御部100の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、WebブラウジングによりダウンロードしたWebデータや、ダウンロードしたストリーミングデータなどを記憶するものである。
制御部100は、マイクロプロセッサを備え、記憶部160が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、当該移動局MSの各部を統括して制御し、音声通信やデータ通信を実現するものである。また制御部100は、記憶部160が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって動作し、電子メールの送受信や、Webブラウジング、ダウンロードしたストリーミングデータに基づいて動画像を表示部140に表示したり、音声通信を行う通信制御機能を備える。
なお、音声通信は、制御部100の制御によって、第1無線通信部110および第2無線通信部120のいずれを用いても可能であり、制御部100は、移動通信網NW1のエリアと無線通信網NW2のエリアの両方が使用可能な場所では、無線通信網NW2を通じた音声通信を優先的に行うように制御を行う。
すなわち、移動通信網NW1のエリアと無線通信網NW2のエリアの両方が使用可能な場所では、制御部100は、第1無線通信部110については間欠動作させ、第2無線通信部120を動作させて着信を待ち受ける。そして、移動通信網NW1のエリアだけが使用可能な場所では、第2無線通信部120については間欠動作させ、第1無線通信部110を動作させて着信を待ち受ける。
次に、図2を参照して、アクセスポイントAPの構成について説明する。この図に示すように、アクセスポイントAPは、主たる構成要素として、制御部200と、無線通信部210と、ネットワーク通信部220と、記憶部230とを備える。
無線通信部210は、移動局MSの第2無線通信部120と無線通信するものである。すなわち、例えばIEEE802.11a,b,g,nなどの無線LAN通信などの無線通信規格に準拠した無線通信手段であって、制御部200からの指示にしたがって、移動局MSと無線通信を行う。
ネットワーク通信部220は、後に詳述する通信プロトコルにしたがって、無線通信網NW2を通じてGANCと通信するものである。なお、図2において無線通信網NW2は、アクセスポイントAPだけを収容しているが、実際のシステムでは、多数のアクセスポイントを収容して通信エリアを形成している。
記憶部230は、制御部200の制御プログラムや制御データを記憶する。
制御部200は、マイクロプロセッサを備え、記憶部230が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、当該アクセスポイントAPの各部を統括して制御するものであって、例えば、無線通信部210と通信する移動局MSを無線通信網NW2を通じて、GANCに接続する。
次に、GANCについて説明する。GANCは、上記無線LANシステムを通じて接続される端末装置(例えば移動局MS)を移動通信網NW1に接続する制御を行うものである。図3に、Generic Access Network(GAN)のアーキテクチャを示す。図3では、3GPP TS43.318 version6.8.0 Release6に対応する場合を例として示している。これは、ETSI勧告TS 143.318 V6.8.0(2006-11)と同一である。以下に簡単に説明するが、詳細については、同勧告を参照されたい。
GANは、GANCと、アクセスポイントAPと、移動局MSと、移動通信網NW1とを有しており、特長的な機能は以下の通りである。GANCは、GERAN(GSM EDGE Radio Access Network:GSM、EDGEという第2,2.5世代の携帯電話網) Base Station Subsystemに対するコアネットワークで、SEGW(Security Gateway)を含んでいる。
Generic IP Access Networkは、図1に示したアクセスポイントAPおよび無線通信網NW2に相当するものであって、移動局MSとGANC間を接続する。Upは、MSとGANC間のインタフェースとして定義される。
GANCとGERANとの相互接続のためのインタフェースについては、以下に定義される。すなわち、Aインタフェース(3GPP TS48.003)は、回線交換データサービスに用いられる。Gbインタフェース(3GPP TS48.018)は、パケットデータサービスに用いられる。Lbインタフェース(3GPP TS43.059)は、位置情報サービスに用いられる。CBC-SBCインタフェース(3GPP TS23.041)は、セルブロードキャストサービスに用いられる。
なお、CC(Call Control)やSM(Session Management)などのトランザクション制御やユーザサービスについては、コアネットワーク側にて行われる。AAA(Authentication, Authorization and Accounting)プロキシサーバは、Wmインタフェース(3GPP TS29.234参照)を介して運用される。MSCは、Mobile Switching Centerの略であり、SGSNは、Serving GPRS Support Nodeの略である。
また図3では、移動通信網NW1は、HPLMN(Home Public Land Mobile Network)あるいはVPLMN(Visited Public Land Mobile Network)に相当する。VPLMNは、現在接続しているネットワークのことであり、例えばローミングなどした際に接続されるもので、HPLMN以外のネットワークに相当する。
また図3において、D’/Gr’は、AAAプロキシサーバとHLR(Home Location Register)間のリファレンスポイントである。AAAサーバは、ネットワークへのアクセスに関して、認証、許可およびアカウント管理を行うものである。HLRは、端末の情報が格納しており、AAAサーバはこの情報をD’/Gr’を用いて入手し、認証の可否や課金制御を行う。
図4に、回線交換型通信時の通信制御構造に関するGANアーキテクチャの主要な機能を示す。AccessレイヤとTransport IPレイヤは、移動局MSとGANCとの間を接続するレイヤである。IPsecレイヤは、(IP security)暗号化とデータ保全(Integrity)に用いられるレイヤである。
TCPレイヤは、Remote IPレイヤにて送信され、移動局MSとGANCとの間のGA-RCレイヤ用トランスポートを確保するために用いられる。GA-RCレイヤは、GANレジストレーション手順を含むIPコネクションのマネジメントに用いられる。GA-CSRプロトコルは、GSM-RRプロトコルと等価で、GA-RCレイヤにてマネジメントされる。
MM上位レイヤのプロトコルは、MA-MSC間でスルーされる。GANCは、GA-CSRプロトコルを終端し、BSSAP(Base Station Subsystem Application Part)メッセージを用いてAインタフェースを介してこれを機能させる。Remote IPレイヤは、‘IPsec tunnel mode’の内部機能であり、移動局MSがGANCに接続する場合に用いられる。Remote IPは、‘IPsec connection establishment’時に実行される。
以上のような構成により移動局MSは、例えば在宅時やオフィスにいる際は、自宅やオフィスに設置されたアクセスポイントAPを通じて通信し、アクセスポイントAPのサービス圏外では、より広いサービスエリアを有する無線基地局BSを通じて通信する。このように、移動局MSが、アクセスポイントAPを通じて通信を行うか、あるいは無線基地局BSを通じて通信を行うかは、GANCが制御する。
アクセスポイントAPと移動局MSとの間の無線通信では、その手順信号として、PS-poll(Power Save Polling)メッセージとCF-poll(Contention Free Polling)メッセージが存在する。
図5に示すように、アクセスポイントAPが各移動局に宛てて配信する情報の有無を示すTIM(Traffic Indication Map)を含んだビーコンを、予め設定された周期(100ms)毎に送信する。一方、各移動局は、省電力のために、上記周期よりも長い周期(300ms)で上記ビーコンを間欠受信し、受信しない間は、受信部(第2無線通信部120)を制御部100が停止させてスリープ状態となっている。このようにして、上記ビーコンを間欠受信した移動局は、TIMを参照して、当該ビーコンに自局宛の情報が含まれることを確認すると、アクセスポイントAPに対して自局宛の信号の送信を要求する。この要求を行うために送信する信号が、PS-pollである。
一方、CF-pollは、複数の移動局が同時に信号を送信して衝突することを回避するために、CP(Contention Period)においてCFP(Contention Free Period)制御を実施する場合に、アクセスポイントAPが移動局に向けて送信する信号である。すなわち、図6に示すような制御を実施する。
アクセスポイントAPは、ビーコンを送信する毎に、CPとCFPを切り替える機能を有しており、CFPを開始する場合には、その旨を示すDTIMを含むビーコンを送信する。そして、送信を許可する移動局に対して、CF-pollを送信して、送信の許可を通知する。これを受信した移動局は、上記許可を認識すると、データの送信を行う。もし移動局に送信すべきデータが存在しない場合には、Null-Functionsメッセージを送信する。すなわち、移動局MSは、CF-pollを受信すると、ただちにデータ送信を行うか、あるいはNull-Functionsメッセージを送信する。
ところで、移動局MSは、アクセスポイントAPのサービス圏外に移動する場合、それまでにGANCとの間に通信リンクを確立していても、切断の手順を経ることなくサービス圏外に移動してしまうため、GANCは、移動局MSがサービス圏外に移動したことをすぐに認識することはできない。
このため、移動局MSには、Keep Aliveなる手順信号を送信することとしているが、一般に送信周期が数十秒であるため、GANCはすぐにサービス圏外に移動したことを認識することはできない。この期間に移動局MSに着信が発生すると、GANCは移動局MSの圏外移動を認識していないため、アクセスポイントAPを通じて着信の発生を通知しようとするが、通知は行えない。
そこで本発明では、アクセスポイントAPがPS-pollとCF-pollなる手順信号を利用して移動局MSの存在を確認し、移動局MSがサービス圏内にいることが確認できない場合には、その旨をGANCに通知し、この通知を受けたGANCは、GERAN(移動通信網NW1)を経由して、発着信を行うようにする。
次に、図7を参照して、上記構成の無線通信システムの動作について説明する。図7は、移動局MSと、アクセスポイントAPと、GANCとの間で為される通信のシーケンスSを示すものである。
まず、移動局MSが無線LANのサービス圏内に居る場合について説明する。
移動局MSとアクセスポイントAPは、所定の手順にしたがって、無線通信リンクを確立する(シーケンスS010)。この手順は、例えばIEEE802.11に規定される標準的なものである。
続いて、シーケンスS010で確立した無線通信リンクを下位レイヤとして、移動局MSは、GANCとネットワーク接続手順を実行し、上位レイヤの通信リンクを確立する(シーケンスS020)。この手順は、例えば3GPP TS43.318 version6.8.0 Release6またはETSI 勧告TS 143.318 V6.8.0(2006-11)に記載される標準手順である。その後、移動局MSは、ネットワークに接続し、無線LANを通じて待ち受け状態となる。
そしてContention区間においてアクセスポイントAPは、図5に示したように、所定の周期でTIMを含むビーコンをブロードキャスト送信する(シーケンスS101〜S102)。やがて、移動局MSは、間欠動作により上記ビーコンを受信すると、TIMを確認し、自局宛受信データの有無を判断する。
ここで、自局宛ての受信データがない場合は、移動局MSは、次の受信タイミングまでスリープ状態となる。一方、自局宛ての受信データがある場合には、移動局MSは、アクセスポイントAPに対して、データ送信を依頼するためにPS-Pollを送信する(シーケンスS103)。これを受けたアクセスポイントAPは、移動局MS宛てのデータを送信する(シーケンスS104)。
またContention Free区間においてアクセスポイントAPは、図6に示したように、送信を許可する移動局MS宛てにDTIMを含むビーコンを送信(シーケンスS105)した後、CF-Pollを送信する(シーケンスS106)。ここで、移動局MSは、送信すべきデータがない場合には、上記CF-Pollを受信した後にNull-FunctionメッセージをアクセスポイントAPに送信する(シーケンスS107)。
一方、アクセスポイントAPからDTIMを含むビーコンを受信し(シーケンスS108)、送信すべきデータがある場合には、移動局MSは、上記CF-Pollを受信した後(シーケンスS109)にデータをアクセスポイントAPに送信する(シーケンスS110)。
また移動局MSは、予め設定した周期(一般に、数十秒)が到来する毎に、GANCに対してGA-RCレイヤを通じKEEP-ALIVEメッセージを送信し(シーケンスS111)、これによりGANCは、移動局MSがサービス圏内に存在することを確認する。
やがて移動局MSが無線LANのサービス圏外に移動すると、アクセスポイントAPが所定の周期でTIMを含むビーコンをブロードキャスト送信しても(シーケンスS112)、移動局MSには到達せず、移動局MSから送信されるはずのPS-PollはアクセスポイントAPに到達しない(シーケンスS113)。
またContention Free区間においてアクセスポイントAPが、移動局MS宛てにDTIMを含むビーコンを送信(シーケンスS114)し、またCF-Pollを送信(シーケンスS115)しても、移動局MSには到達せず、移動局MSから送信されるはずの何らかの応答信号はアクセスポイントAPに到達しない(シーケンスS116)。
また移動局MSが、予め設定した周期(一般に、数十秒)が到来したことにより、GANCに対してGA-RCレイヤを通じKEEP-ALIVEメッセージを送信しても、このメッセージがGANCに到達することはない(シーケンスS117)。
これに対してアクセスポイントAPにおいて制御部200は、シーケンスS115によりCF-Pollを送信した後、無線通信部210が受信した信号を監視し、移動局MSから何ら応答信号が受信されないことを検出すると、無線通信部210を制御して、CF-Pollを再送信する(シーケンスS118)。このような再送信は、移動局MSから何ら応答信号が受信されるまで、予め設定した回数だけくり返す。なお、CF-Pollを送信してから予め設定した時間内に応答信号が受信できない場合に、応答信号がないものと判断する。
そして、移動局MSから送信データもしくはNull-Functionメッセージを受信すると、移動局MSがサービス圏内にいるものとして、アクセスポイントAPは、シーケンスS101以降の制御を実行する。
一方、予め設定した回数だけCF-Pollを再送信を行っても、移動局MSから送信データもしくはNull-Functionメッセージが受信できない場合には、制御部200は、ネットワーク通信部220を制御して、GANCに対して、移動局MSがサービス圏外に移動した旨を通知する(シーケンスS119)。なお、このMS不在メッセージは、図4に示すように、GA-RCレイヤを通じて行う。
この通知を受けたGANCは、以後、GERAN(移動通信網NW1)を経由して、発着信を行うようにする。
以上のように、上記構成の無線通信システムでは、アクセスポイントAPが移動局MSに対して送信したCF-Pollに対して、何ら応答がない場合に、GANCに対して移動局MSがサービス圏外に移動したことを通知し、この通知を受けたGANCは、以後、GERAN(移動通信網NW1)を経由して、発着信を行うようにしている。
したがって、上記構成の無線通信システムによれば、KEEP-ALIVEメッセージの受信周期よりも短い周期で送信されるCF-Pollへの応答に基づいて、移動局MSがサービス圏外に移動したことをアクセスポイントAPによって検出されて、GANCに通知されるので、着信を待ち受ける移動局MSがサービス圏外へ移動したことをGANCは確実に認識することができる。
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
この発明に係わる無線通信システムの一実施の形態の構成を示す図。 図1に示した無線通信システムのアクセスポイントの構成を示す回路ブロック図。 図1に示したGeneric Access Networkのアーキテクチャを説明するための図。 図3に示したGANアーキテクチャの主要な機能を説明するための図。 図1に示した移動局とアクセスポイントとの間の通信を説明するための図。 図1に示した移動局とアクセスポイントとの間の通信を説明するための図。 図1に示した無線通信システムで行われる通信を説明するための図。
符号の説明
100…制御部、110…第1無線通信部、120…第2無線通信部、130…通話部、131…スピーカ、132…マイクロホン、140…表示部、150…操作部、160…記憶部、200…制御部、210…無線通信部、220…ネットワーク通信部、230…記憶部、AP…アクセスポイント、BS…無線基地局、MS…移動局、NW1…移動通信網、NW2…無線通信網。

Claims (4)

  1. 無線通信網に収容され移動無線端末装置と無線通信するアクセスポイントと、前記無線通信網と前記アクセスポイントを通じて、前記移動無線端末装置の発着信を制御する網制御装置とを備えた無線通信システムにおいて、
    前記アクセスポイントは、
    データ送信を許可する前記移動無線端末装置に宛てたメッセージを送信する送信手段と、
    前記移動無線端末装置が前記メッセージを受信した場合に送信する応答信号を受信する受信手段と、
    前記受信手段が前記応答信号を受信できない場合に、前記無線通信網を通じて前記網制御装置に、前記移動無線端末装置が前記アクセスポイントのサービス圏外に移動した旨を通知する通知手段とを具備することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記網制御装置は、前記アクセスポイントから前記移動無線端末装置が前記アクセスポイントのサービス圏外に移動した旨の通知を受けると、前記無線通信網とは異なる別の移動通信網を通じて、前記移動無線端末装置の発着信を制御することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3. 前記送信手段は、前記メッセージとして、CF-Pollメッセージを送信することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  4. 無線通信網に収容され移動無線端末装置と無線通信するアクセスポイントと、前記無線通信網と前記アクセスポイントを通じて、前記移動無線端末装置の発着信を制御する網制御装置とを備えた無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記アクセスポイントが、データ送信を許可する前記移動無線端末装置に宛ててメッセージを送信する送信工程と、
    前記移動無線端末装置が前記メッセージを受信した場合に送信する応答信号を、前記アクセスポイントが受信する受信工程と、
    この受信工程で前記応答信号を受信できない場合に、前記アクセスポイントが、前記無線通信網を通じて前記網制御装置に、前記移動無線端末装置が前記アクセスポイントのサービス圏外に移動した旨を通知する通知工程とを具備することを特徴とする無線通信方法。
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