JP2011010201A - 通信制御方法および無線基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】無線リソースの利用効率を低下させることなくユーザデータの転送遅延を抑制可能なハンドオーバを実現する通信制御方法を得ること。
【解決手段】無線移動局３が近隣の無線基地局２−２へハンドオーバを行う際に、無線移動局３と接続し、無線移動局３とゲートウェイとの間の経路を保持し、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局２−３が、無線基地局２−２を経路に追加すると当該無線基地局２−２が経路に重複して含まれることとなる場合には、経路短縮指示と無線移動局３の短縮経路情報とを含めたハンドオーバ要求を、無線基地局２−２に送信し、ハンドオーバ要求にて経路短縮指示を受けた無線基地局２−２は、短縮経路情報を用いて、以後の無線移動局３のユーザデータを転送する。
【選択図】図６

Description

本発明は、マルチホップセルラネットワークにおける通信制御方法に関する。

従来から、送信端末が、直接の無線通信が不可能な受信端末に対する送信データを、他の無線通信端末をマルチホップ転送することによって届ける、アドホックネットワークと呼ばれる技術がある。アドホックネットワークでは、ＤＳＲ（Dynamic Source Routing）やＡＯＤＶ（Ad hoc On−Demand Distance Vector）といったルーティングプロトコルを用いて、ネットワークを構成する端末間の経路を確立することが知られている（下記、非特許文献１参照）。

一方、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）にて標準化されたパケット交換制御では、通信用の個別チャネルに対して、最初の通信確立の際に使用した無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ： Radio Network Controller）をアンカーポイントとして、そこからデータのルーティング経路を延長する制御を行っている（下記、非特許文献２参照）。

また、３ＧＰＰにて標準化されたＬＴＥ（Long Term Evolution）では、ＲＮＣ機能をｅＮｏｄｅＢに移し、ハンドオーバ時にアンカーポイントを移動し、データ通信経路を切り替える方式を採っている（下記、非特許文献３参照）。

さらに、下記特許文献１では、特定の端末間に発生するデータ送受信のそれぞれにおいて、ルーティング経路のホップ数を比較し、ホップ数の増加によりルーティング経路が冗長になったことを検出し、この結果に基づいて、ルーティング経路の最適化，アンカールータの変更などを行う方法が開示されている。ホップ数は、ＩＰｖ４におけるＴＴＬ（Time to Live）パラメータや、ＩＰｖ６のホップリミットパラメータを使用してカウントする。

また、上記のアドホックネットワークの技術をセルラ無線システムに適用する形態として、たとえば、基地局間で無線中継を行う場合が考えられる。この場合、移動局が接続する基地局とコアネットワークとの間の通信は、他の基地局が無線中継により通信データをマルチホップ転送することで実現される。

特開２００３−２２４５８９号公報

アドホックモバイルワイヤレスネットワーク −プロトコルとシステム− C−K．Toh著 構造計画研究所訳 共立出版 ２００３年 3GPP TS 25.832 "Manifestations of Handover and SRNS relocation" 3GPP TS 23.401 V8.3.0 "General Packet Radio Service （GPRS） enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network （E-UTRAN） access"

しかしながら、アドホックネットワークをＬＴＥや将来的なセルラ無線システムに適用する場合には、移動局のアンカーポイントとなる基地局をマルチホップ経路上の基地局の中から選択する必要がある。

このとき、たとえば、移動局が移動するたびに最も移動局に近い基地局にセルラネットワーク管理機能を提供させる場合、移動局のコンテキストを転送するための制御パケットが発生し、基地局間の無線リソースを消費する、という問題があった。

また、最もコアネットワークに近い基地局にセルラネットワーク管理機能を固定させる場合、コンテキスト転送にともなう問題は発生しないが、当該基地局は多くの移動局を扱うこととなるため負荷が集中する、という問題があった。一方、逆の方法、すなわち、移動局が最初に接続した基地局にセルラネットワーク管理機能を固定させ、移動時が経路を延長する方式をとる場合、転送用の無線リソースが必要となるため、基地局間の無線リソースを消費する、という問題があった。

また、移動局の移動にともなうハンドオーバにより、セルラネットワーク管理機能を基地局間で移動する場合、管理機能の切り替え，経路の再構築，経路追加、などが発生し、ユーザデータの転送が遅延する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マルチホップセルラシステムにおいて、無線リソースの利用効率を低下させることなくユーザデータの転送遅延を抑制可能なハンドオーバを実現する通信制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、コアネットワークに接続するゲートウェイと、無線移動局と、当該ゲートウェイと当該無線移動局との間の無線回線を中継可能な複数の無線基地局と、を備えるマルチホップセルラシステムにおける通信制御方法であって、前記無線移動局と接続する無線基地局である第１の基地局が、当該無線移動局と前記ゲートウェイとの間の経路を保持し、当該無線移動局に対してセルラネットワーク管理機能を提供する経路構築ステップと、前記無線移動局が前記第１の基地局から近隣の無線基地局である第２の基地局へハンドオーバを行う際に、当該第２の基地局を前記経路に追加すると当該第２の基地局が経路に重複して含まれることとなる場合に、当該第１の基地局が、経路短縮指示と短縮経路情報とを含めたハンドオーバ要求を、当該第２の基地局に送信する短縮転送指示ステップと、前記ハンドオーバ要求にて経路短縮指示を受けた第２の基地局が、前記短縮経路情報を用いて、以後の前記無線移動局のユーザデータを転送する短縮転送ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、効率のよい経路切り替えが可能となり、また、ユーザデータの転送遅延を低減可能となる、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態におけるマルチホップセルラネットワークの構成例を示す図である。 図２は、ゲートウェイの構成例を示す図である。 図３は、無線基地局の構成例を示す図である。 図４は、無線移動局の構成例を示す図である。 図５は、無線移動局が無線基地局間をハンドオーバする場合の一例を示す図である。 図６は、図５の場合に行われるハンドオーバ動作を説明するシーケンス図である。 図７は、無線移動局と短縮経路とを関連付けて管理する短縮経路管理テーブルの構成例を示す図である。 図８は、無線基地局におけるＵ−Ｐｌａｎｅデータの処理を示すフローチャートである。 図９は、ハンドオーバ後に不要になったリソースを解放する処理を行う場合のシーケンス図である。 図１０は、実施の形態２における経路統合処理を説明するためのシーケンス図である。 図１１は、実施の形態２の変形例である経路統合処理を説明するためのシーケンス図である。

以下に、本発明にかかる通信制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態におけるマルチホップセルラネットワークの構成例を示す図である。図１のマルチホップセルラネットワークは、コアネットワークとの接続インタフェースを有するゲートウェイ１と、ゲートウェイ１と無線移動局３との無線中継を行う無線基地局２−１，２−２，２−３，２−４と、無線移動局３とを備える。４は、無線基地局２−１の無線通信エリアである。なお、ここでは無線移動局３のみを代表的に示すが、実際には複数の無線移動局が存在する。

各無線基地局は、マルチホップセルラネットワークに接続する無線移動局（ここでは無線移動局３）に対する無線リソースの管理および移動管理を実施するためのセルラネットワーク管理機能を有する。ただし、１つの無線移動局に対して全ての無線基地局がセルラネットワーク管理機能を提供する必要はなく、無線移動局からゲートウェイ１までの経路上に接続するいずれかの無線基地局が当該機能を提供すればよい。無線移動局３は、ここでは、無線基地局２−１〜２−４のいずれかに接続してデータ通信を行う。無線基地局２−１は、無線通信エリア４内に在圏するノード、すなわち、ここでは、無線基地局２−２およびゲートウェイ１との直接通信が可能である。また、各無線基地局は、それぞれ、既存のアドホックネットワークのルーティングプロトコルなどにより、ゲートウェイ１にデータ転送するための経路テーブルを管理している。

図１の例では、無線移動局３が無線基地局２−１と直接通信する場合、経路は、たとえば、無線基地局２−１〜ゲートウェイ１となる。また、無線移動局３が無線基地局２−２と直接通信する場合、経路は、たとえば、無線基地局２−２〜無線基地局２−１〜ゲートウェイ１となる。また、無線移動局３が無線基地局２−３と直接通信する場合、経路は、たとえば、無線基地局２−３〜無線基地局２−４〜ゲートウェイ１となる。

ここでは、無線移動局３に対するセルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局が、自局からゲートウェイ１までの経路、および自局から無線移動局３までの経路を管理する。また、本実施の形態では、複数の無線基地局間でデータが転送されるため、Ｗ−ＣＤＭＡのような無線基地局間をまたがるソフトハンドオーバ処理は行われないとする。

また、通信開始前には、制御信号およびユーザデータの経路は、共通の経路にて最適化されているとする。

図２は、ゲートウェイ１の構成例を示す図である。図２に示すように、ゲートウェイ１は、コアネットワークと通信するための有線Ｉ／Ｆ部１１と、無線基地局または無線移動局と通信するための無線Ｉ／Ｆ部１２と、有線Ｉ／Ｆ部１１または無線Ｉ／Ｆ部１２を介して送受信するメッセージを処理するための制御メッセージ処理部１３と、制御メッセージを送信する経路を決定する経路制御部１４と、無線移動局のリソースを管理するリソース制御部１５とを備える。

図３は、無線基地局２−Ｍ（Ｍは自然数）の構成例を示す図である。図３に示すように、無線基地局２−Ｍは、他の無線基地局または無線移動局と通信するための無線Ｉ／Ｆ部２１と、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して送受信する制御メッセージを処理するための制御メッセージ処理部２２と、制御メッセージ／ユーザデータを送信する経路を管理する経路制御部２３と、自局が使用する無線リソースの管理を行うリソース制御部２４と、無線移動局に対してセルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局となった場合に、その無線移動局にセルラネットワーク管理機能を提供するための移動局管理情報（位置登録情報など）を保持する移動制御部２５と、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して送受信するユーザデータを処理し、また、必要に応じて経路短縮可否を確認実施する（詳細後述）Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６と、を備える。なお、リソース制御部２４は、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局となった場合に、ゲートウェイ１に対して要求する無線移動局の無線リソースを決定し、また、周辺無線基地局からの無線リソース要求／解放に対応した無線リソースの管理を行う。

図４は、無線移動局３の構成例を示す図である。図４に示すように、無線移動局３は、無線基地局と通信するための無線Ｉ／Ｆ部３１と、無線Ｉ／Ｆ部３１を介して送受信するメッセージを処理するための制御メッセージ処理部３２と、周辺の無線基地局との通信品質を測定する品質測定部３３と、を備える。

なお、図２〜図４には、本実施の形態の特徴的な構成のみを記載し、他の一般的な構成については記載を省略した。

つづいて、以上のように構成されたセルラネットワークにおけるユーザデータ転送の動作について説明する。まず、無線移動局がハンドオーバする際の動作について説明する。

図５は、無線移動局３が、無線基地局間をハンドオーバする場合の一例を示す図である。図５では、無線移動局３が、無線基地局２−３との通信中に移動し、無線基地局２−２の近傍へ移動する様子を示す。この場合、無線基地局２−３が、無線移動局３に対するセルラネットワーク管理機能を提供する。

図６は、図５の場合に行われるハンドオーバ動作を説明するシーケンス図である。無線移動局３の品質測定部３３は、無線Ｉ／Ｆ部３１を介して随時品質測定を行い、たとえば、無線基地局２−２からの通信品質の測定結果が、無線基地局２−３からの通信品質の測定結果よりも上となったことを検出する。品質測定部３３は、その旨および測定結果を制御メッセージ処理部３２に通知する。制御メッセージ処理部３２は、無線Ｉ／Ｆ部３１を介して、その旨を報告するための品質測定結果メッセージを、自局のセルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局２−３に向けて送信する（ステップＳ１）。

無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、当該品質測定結果メッセージを受信すると、受信した内容に基づいて、自局（無線基地局２−３）から無線基地局２−２への無線移動局３のハンドオーバを決定する。また、制御メッセージ処理部２２は、無線移動局３がハンドオーバする旨およびハンドオーバ先を経路制御部２３に通知する。経路制御部２３は、自局とゲートウェイ１との経路に、ハンドオーバ先の無線基地局（無線基地局２−２）が含まれるかどうかを確認する（ステップＳ２）。ここでは、無線基地局２−２が上記経路に含まれ、中継の無線基地局が重複することとなるため、無線基地局２−３の経路制御部２３は、その旨および短縮した場合の経路を制御メッセージ処理部２２に通知する。これを受けた制御メッセージ処理部２２は、当該経路の情報を無線移動局３に関するユーザデータの短縮経路情報とし、ハンドオーバ先（無線基地局２−２）に向けたハンドオーバ要求メッセージに、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータに関する経路短縮指示，および当該短縮経路情報を含めて送信する（ステップＳ３）。

本実施の形態では、無線移動局３とゲートウェイ１との間の経路は、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局（無線基地局２−３）が管理するので、ここでは、短縮経路情報は経路そのものであるが、他の方法で通知することもできる。たとえば、上記経路を各無線基地局が管理する場合、短縮可能な経路箇所（自局と無線基地局２−２との間の経路）の情報を通知してもよい。

無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して上記ハンドオーバ要求を受信すると、経路短縮指示が含まれているかどうかチェックする。当該指示が含まれる場合には、制御メッセージ処理部２２は、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６の「経路短縮機能」が起動していなければこれをＯＮにし、また、ユーザデータの短縮経路情報に基づいて、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６が保持する短縮経路管理テーブルにデータを登録する。

図７は、無線移動局と短縮経路とを関連付けて管理する短縮経路管理テーブルの構成例を示す図である。図７の短縮経路管理テーブルは、「無線移動局」，「短縮経路」，「指示元無線基地局」，「タイムスタンプ」といった項目を備える。「無線移動局」は、短縮経路の対象である無線移動局である。「短縮経路」は、「無線移動局」が宛先である場合の短縮経路、および「無線移動局」が送信元である場合の短縮経路である。「指示元無線基地局」は、経路短縮を指示した無線基地局である。「タイムスタンプ」は、短縮経路を用いて転送を行った最新時刻である。

無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、ユーザデータの短縮経路情報に基づいて、短縮経路管理テーブルのデータを作成する。具体的には、「無線移動局」に短縮転送を行う対象である“無線移動局３”をセットし、「指示元無線基地局」に、ハンドオーバ要求送信元である“無線基地局２−３”をセットし、「短縮経路」に、無線移動局３からゲートウェイ１，および自局から無線移動局３への経路をセットしたデータを登録する。これにより無線移動局３についての短縮転送が可能となる。制御メッセージ処理部２２は、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して、経路短縮を開始した旨を含めたハンドオーバ応答メッセージを、無線基地局２−３に返信する（ステップＳ４）。

なお、たとえば、経路短縮機能が使用できないといった場合には、無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、経路短縮指示を処理せずにハンドオーバ応答を返信し、通常のハンドオーバ処理を行う。また、本実施の形態では、無線基地局は図３の構成を備えるが、たとえば、ハンドオーバ先となる無線基地局（ここでいう無線基地局２−２）が、図３の構成ではなく従来の構成を備える場合、経路短縮指示を処理できないので、同様に、経路短縮指示を処理せずにハンドオーバ応答を返信し、通常のハンドオーバ処理を行う。

無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して上記ハンドオーバ応答メッセージを受信すると、無線移動局３について短縮転送を開始したことを経路制御部２３内に保存する。そして、無線移動局３に対して、ハンドオーバを指示するためのハンドオーバ指示メッセージを送信する（ステップＳ５）。無線移動局３の制御メッセージ処理部３２は、無線Ｉ／Ｆ部３１を介して当該ハンドオーバ指示メッセージを受信すると、自局の接続先である無線基地局を、無線基地局２−３から無線基地局２−２に切り替える。そして、無線基地局２−２に対し、ハンドオーバが完了したことを伝えるハンドオーバ完了メッセージを送信する（ステップＳ６）。

つぎに、ハンドオーバ完了後におけるユーザデータの転送処理について説明する。図８は、無線基地局におけるＵ−Ｐｌａｎｅデータの処理を示すフローチャートである。ここでは、無線基地局２−２の処理を例に説明する。無線基地局２−２の無線Ｉ／Ｆ部２１は、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータを受信すると、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６に当該データを転送する（ステップＳ１１）。

無線基地局２−２のＵ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、自身内にて「経路短縮機能」が起動されているかどうかを確認する（ステップＳ１２）。起動されている場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータの宛先または転送元が、短縮経路管理テーブルに登録されているかどうかを確認する（ステップＳ１３）。ここでは、図７に示すように、無線移動局３に対するデータが登録されているので、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、登録がなされていると判断する（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）。Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、短縮経路管理テーブルの「短縮経路」にしたがって、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータの経路情報につぎの宛先（ノード）を設定して更新する（ステップＳ１４）。その後、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、短縮経路管理テーブルにて、転送に用いたデータ（無線移動局３のデータ）の「タイムスタンプ」を、システム時刻で更新する（ステップＳ１５）。

一方、「経路短縮機能」が起動されていない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ），または短縮経路管理テーブルに登録がない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）には、無線基地局２−２は短縮転送を行わない。この場合、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、経路制御部２３より、予め設定されている通常の経路を読み出し、当該経路におけるつぎの宛先（ノード）を、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータに設定する（ステップＳ１６）。Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、無線Ｉ／Ｆ部２１に対し、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータを転送するとともに転送要求を行う（ステップＳ１７）。

図５を用いて、このような短縮転送を行う場合の経路を示す。上記処理により、無線移動局３は無線基地局２−２にハンドオーバするが、セルラネットワーク管理機能は無線基地局２−３から変更されない。トラヒックの少ない制御信号に関しては、短縮経路を用いずに、冗長な経路「無線基地局２−２〜無線基地局２−３〜無線基地局２−２〜無線基地局２−１〜ゲートウェイ１」を用いる。一方、トラヒックの多いユーザデータに関しては、冗長な転送処理を防ぎ、効率的な経路「無線基地局２−２〜無線基地局２−１〜ゲートウェイ１」を用いた転送を行う。

なお、本実施の形態における動作は、無線移動局が通信状態である場合のハンドオーバ時にのみ適用する。非通信状態である場合には、従来通りの経路切り替え処理を実施し、すなわち、ＰＤＰコンテキストなどを転送して、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えることとする。

以上説明したように、本実施の形態では、無線移動局が移動したことによりハンドオーバが発生する場合には、当該無線移動局の移動元である無線基地局が、移動先となる無線基地局に対し、当該無線移動局に関する経路短縮機能の起動指示と、ユーザデータの短縮経路情報とを送信する構成とした。また、移動先となる無線基地局は、当該短縮経路情報を用いて短縮経路を設定し、当該無線移動局のユーザデータを短縮経路にて転送する構成とした。

これにより、ハンドオーバ時には、無線移動局のセルラネットワーク管理機能を変更する処理および時間を省略しつつ、トラヒックの多いユーザデータに関して短縮経路を用いた転送を行うので、効率のよい経路切り替えが可能となり、また、ユーザデータの転送遅延を低減可能となる。

なお、本実施の形態では、ハンドオーバ完了により処理を終了することとしたが、さらに、不要になったリソースを解放する処理を行ってもよい。

図９は、ハンドオーバ後に不要になったリソースを解放する処理を行う場合のシーケンス図である。上記図６の処理で述べた通りに、無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、無線移動局３からのハンドオーバ完了を受信する（ステップＳ６）。つづいて、無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、ハンドオーバ前に設定し無線基地局２−３との通信に用いた無線リソース（ユーザデータ転送が可能なリソース）を、制御信号の送受信を行うために必要な無線リソースに切り替えるための無線リソース切替要求を、無線基地局２−３に送信する（ステップＳ２１）。

無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、リソース制御部２４に対してリソースの切り替えを指示する。これを受けたリソース制御部２４は、無線基地局２−２との通信に用いる無線リソースを、制御信号の送受信を行うために必要な程度の無線リソースに切り替え、その旨を制御メッセージ処理部２２に報告する。制御メッセージ処理部２２は、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して、当該無線リソース切替要求に対する応答である無線リソース切替応答にて、無線リソースの切り替えが完了した旨を無線基地局２−２に返信する（ステップＳ２２）。

これを受けた無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、無線基地局２−３側のリソース切り替えが行われたと判断するので、同様に自局の切り替え処理を行う。すなわち、制御メッセージ処理部２２は、上述同様にリソース制御部２４に対してリソースの切り替えを指示する。その後の処理は上記同様である。

この場合には、経路を短縮した場合に、使用しなくなった経路に関する不要なリソースを解放することとなり、無線基地局の無線リソースを有効に活用できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、無線移動局がハンドオーバした場合には、ハンドオーバ先となる無線基地局が、当該無線移動局のユーザデータを短縮経路にて転送することとした。本実施の形態では、その後、無線移動局との無通信状態が一定時間続いた場合には、制御信号とユーザデータの経路が異なる状態を解消する場合を説明する。

図１０は、本実施の形態における経路統合処理を説明するためのシーケンス図である。実施の形態１にて説明したように、図６の処理が行われ、ハンドオーバが完了した状態を考える。この状態では、上述のように、制御信号に関しては、冗長な経路にて「無線基地局２−２〜無線基地局２−３〜無線基地局２−２〜無線基地局２−１〜ゲートウェイ１」と転送され、ユーザデータに関しては、短縮経路にて「無線基地局２−２〜無線基地局２−１〜ゲートウェイ１」と転送される。

無線基地局２−２のＵ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、短縮転送機能がＯＮになっている場合、定期的に、短縮経路管理テーブルに登録される各エントリの「タイムスタンプ」と現在システム時刻とを比較する。その結果、タイムスタンプの時刻から所定の時間以上経過しているエントリが存在する場合には、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、該当する無線移動局についてユーザデータの転送がプリザベーション状態にあると判断する。Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、制御信号とユーザデータの経路とが異なる状態を解消する経路統合処理を起動する（ステップＳ３１）。ここでは、無線移動局３を対象に経路統合処理が起動される場合を説明する。

無線基地局２−２のＵ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、無線基地局２−３に対し、無線移動局３を指定し無線移動局の移動局管理情報の引継ぎを要求するための移動局情報引継要求を、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して送信する（ステップＳ３２）。無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、移動制御部２５から移動局管理情報を受け取る。制御メッセージ処理部２２は、移動局情報引継要求に対する応答である移動局情報引継確認に、当該移動局管理情報を含め、無線基地局２−２に返信する（ステップＳ３３）。

無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、移動制御部２５に対し、無線移動局３に対してセルラネットワーク管理機能を提供することを通知し、また、移動制御部２５内に無線移動局３の移動局管理情報を登録する（ステップＳ３４）。さらに、制御メッセージ処理部２２は、リソース制御部２４に対し、無線移動局３に対する経路の再設定を行うにあたり必要な無線リソースを問合せる。リソース制御部２４は、ゲートウェイ１に対し要求する無線リソース割当量を決定し、制御メッセージ処理部２２に通知する。制御メッセージ処理部２２は、通知された無線リソース割当量を指定して、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して、無線基地局２−１経由により（ステップＳ３５）、ゲートウェイ１に対し無線移動局３に対する無線リソース割当ておよび経路再設定の要求（経路再設定要求）を送信する（ステップＳ３６）。

ゲートウェイ１の制御メッセージ処理部１３は、無線Ｉ／Ｆ部１２を介して経路再設定要求を受信すると、経路制御部１４に対し、無線移動局３に対する経路の再設定を指示する。経路制御部１４は、自身が保持する経路情報を参照して、無線移動局３との間の経路を再設定し、新たに設定した経路を制御メッセージ処理部１３に通知する。ここでは、たとえば、“ゲートウェイ１〜無線基地局２−１〜無線基地局２−２〜無線移動局３”という経路が設定される。また、制御メッセージ処理部１３は、リソース制御部１５に対し、要求された無線リソースを指定して無線リソースの割当てを指示する。リソース制御部１５は、当該指示にしたがって無線リソースの割当てを行い、割当ての結果を制御メッセージ処理部１３に通知する。制御メッセージ処理部１３は、再設定された経路および無線リソース割当てを含めて、無線Ｉ／Ｆ部１２を介し、無線基地局２−１経由にて（ステップＳ３７）、無線基地局２−２に対し経路再設定応答を返信する（ステップＳ３８）。

無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、無線Ｉ／Ｆ部２１を介して当該経路再設定応答を受信すると、当該経路再設定応答に含まれる経路を経路制御部２３に保存する。また、無線リソース割当ての結果をリソース制御部２４に保存する。そして、制御メッセージ処理部２２は、無線移動局３に対し、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を要求するためのセルラネットワーク管理機能変更要求を送信する（ステップＳ３９）。これを受けた無線移動局３の制御メッセージ処理部３２は、自身が保持するセルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局を、無線基地局２−３から無線基地局２−２に変更する。

また、無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６に対し、無線移動局３への短縮経路管理テーブルをクリアすべき旨を指示する。これを受けたＵ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、無線移動局３に関する短縮経路管理テーブルのエントリを削除する。ここでは、図７に示す、無線移動局３に対するエントリが削除される。また、他に登録エントリがない場合には、短縮経路転送機能をＯＦＦとする。Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部２６は、短縮経路管理テーブルをクリアした旨を制御メッセージ処理部２２に報告し、これを受けた制御メッセージ処理部２２は、無線基地局２−３に対し制御信号の解放を要求するためのリソース解放要求を送信する（ステップＳ４０）。

当該リソース解放要求を受信した無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、リソース制御部２４に対して、無線基地局２−２との通信に用いた無線リソース（制御信号転送が可能なリソース）の解放を指示する。これを受けたリソース制御部２４は、無線基地局２−２との制御信号の転送に用いる無線リソースを解放し、その旨を制御メッセージ処理部２２に報告する。

無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、上述同様に、移動制御部２５に対し、無線移動局３へのセルラネットワーク管理機能の提供を終了する旨を通知し、登録している無線移動局３の移動局管理情報を削除する（ステップＳ４１）。

また、リソース解放要求を送信した無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、上述同様に、リソース制御部２４に対して無線基地局２−３との通信に用いた無線リソースの解放を指示する。

以上説明したように、本実施の形態では、無線移動局との無通信状態が一定時間続いた場合には、ハンドオーバ先の無線基地局が、制御信号とユーザデータの経路が異なる状態を解消する処理を起動することとした。当該処理では、ゲートウェイに経路の再設定を要求し、また、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更する。これにより、ハンドオーバにともない一時的に制御信号とユーザデータの経路が異なる状態となった後には、無通信状態を検出することで、ユーザデータ転送に影響を与えずに経路の統合および適正化が可能となる。

なお、本実施の形態では、ハンドオーバ先である無線基地局が、経路の統合処理を起動することとしたが、移動元である無線基地局が、当該処理を起動してもよい。

図１１は、本実施の形態の変形例である経路統合処理を説明するためのシーケンス図である。無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、無線Ｉ／Ｆ部２１を介してゲートウェイ１と無線移動局３との制御メッセージ（制御信号）を受信し処理している。制御メッセージ処理部２２は、たとえば、ゲートウェイ１からの制御メッセージにより、無線移動局３の通信が終了したことを検出する（ステップＳ５１）。制御メッセージ処理部２２は、経路制御部２３を参照し、無線移動局３について短縮転送が行われていると認識すると、経路統合処理を実行する。制御メッセージ処理部２２は、移動制御部２５に対し、無線移動局３へのセルラネットワーク管理機能の提供を終了する旨を通知し、また、登録している無線移動局３の移動局管理情報を読み出す。そして、制御メッセージ処理部２２は、無線基地局２−２に対し、セルラネットワーク管理機能の提供を引き継ぐ旨、および無線移動局３の移動局管理情報を含めた移動局情報引継要求を送信する（ステップＳ５２）。

これを受けた無線基地局２−２の制御メッセージ処理部２２は、移動局情報引継要求に基づいて、無線移動局３に対してセルラネットワーク管理機能を提供すると判断し、移動局情報引継確認に引継ぎを了解した旨を含め、無線基地局２−３に返信する（ステップＳ５３）。また、制御メッセージ処理部２２は、上述同様、移動制御部２５に対し、無線移動局３に対してセルラネットワーク管理機能を提供することを通知し、また、取得した移動局管理情報を登録する（ステップＳ３４）。

以降の処理は、上述同様である。ただし、既に通信が終了しているため、ステップＳ３５，Ｓ３６にて行う経路再設定の要求では、制御信号分の無線リソースのみを要求する。

この場合には、無線移動局との通信が終了した場合に、移動元の無線基地局が、制御信号とユーザデータの経路が異なる状態を解消する処理を起動することとした。この方法においても、上述同様の効果が得られる。

ところで、実施の形態１で述べたが、経路短縮指示を発行しても、実行されない場合もある。無線基地局２−３の制御メッセージ処理部２２は、ハンドオーバ応答にて短縮転送が開始された旨が報告されない場合、経路制御部２３内に、短縮転送が開始したことを保存する代わりに、無線移動局３について経路が異なった旨を記録する。そして、上述のように通信の終了を検出すると、経路制御部２３を参照し、無線移動局３について制御信号とユーザデータの経路が異なっている旨が記録されていることを認識すると、図１１の経路統合処理同様の処理を行う。

この場合には、経路の重複を検出したが、Ｕ−Ｐｌａｎｅの経路最適化ができずに制御信号（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）と同様に重複する状態となった場合にも、その旨を記憶しておき、通信終了時に、同様にＣ−ＰｌａｎｅおよびＵ−Ｐｌａｎｅの経路を最適化することが可能である。

以上説明したように、本発明にかかる通信制御方法では、無線移動局の移動にともなって経路の追加が発生したことで、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局が経路の冗長性を検出した場合、負荷の少ない制御信号の転送に関しては経路を追加し、負荷のかかるユーザデータの転送に関しては、本来セルラネットワーク管理機能を移行すべき無線基地局に経路の短縮指示を通知する。これにより、セルラネットワーク管理機能の移行および経路の再構築を実行する場合と比べて、無線リソースを節約でき、また、ユーザデータの転送遅延を低減可能である。

また、冗長な経路に割当てられていた無線リソースのうち、ユーザデータ用を解放して制御信号用のみを残すことで、無線リソースの有効活用が可能である。

また、通信が終了したことを検出した場合や、ユーザデータの転送が一定期間行われていないことを検出した場合には、無通信期間内に、制御信号の経路とユーザデータの経路とを統一するので、ユーザデータの転送に影響を与えることなく、制御信号とユーザデータの経路が異なる準正常状態を適正化することが可能である。

以上のように、本発明にかかる通信制御方法は、マルチホップセルラシステムに有用であり、特に、無線基地局が無線移動局の移動管理を行う場合に適している。

１ ゲートウェイ
２−Ｍ 無線基地局
３ 無線移動局
４ 無線通信エリア
１１ 有線Ｉ／Ｆ部
１２ 無線Ｉ／Ｆ部
１３ 制御メッセージ処理部
１４ 経路制御部
１５ リソース制御部
２１ 無線Ｉ／Ｆ部
２２ 制御メッセージ処理部
２３ 経路制御部
２４ リソース制御部
２５ 移動制御部
２６ Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理部
３１ 無線Ｉ／Ｆ部
３２ 制御メッセージ処理部
３３ 品質測定部

Claims (15)

1. コアネットワークに接続するゲートウェイと、無線移動局と、当該ゲートウェイと当該無線移動局との間の無線回線を中継可能な複数の無線基地局と、を備えるマルチホップセルラシステムにおける通信制御方法であって、
   前記無線移動局と接続する無線基地局である第１の基地局が、当該無線移動局と前記ゲートウェイとの間の経路を保持し、当該無線移動局に対してセルラネットワーク管理機能を提供する経路構築ステップと、
   前記無線移動局が前記第１の基地局から近隣の無線基地局である第２の基地局へハンドオーバを行う際に、当該第２の基地局を前記経路に追加すると当該第２の基地局が経路に重複して含まれることとなる場合に、当該第１の基地局が、経路短縮指示と短縮経路情報とを含めたハンドオーバ要求を、当該第２の基地局に送信する短縮転送指示ステップと、
   前記ハンドオーバ要求にて経路短縮指示を受けた第２の基地局が、前記短縮経路情報を用いて、以後の前記無線移動局のユーザデータを転送する短縮転送ステップと、
   を含むことを特徴とする通信制御方法。
2. ハンドオーバ完了後、前記第２の基地局が、前記第１の基地局との間に設定されているユーザデータ転送用の無線リソースを解放する無線リソース解放ステップ、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
3. 前記無線移動局と前記ゲートウェイとの通信において制御信号の経路とユーザデータの経路とが異なる状態となり、かつ、前記無線移動局に対して所定の期間にわたりユーザデータの転送を行わなかったことを検出した場合に、前記第２の基地局が、前記第１の基地局に対し、セルラネットワーク管理機能を提供するための移動局管理情報の引継要求である移動局管理情報引継要求を送信する引継要求ステップと、
   前記第１の基地局が、移動局管理情報引継要求に対する応答である移動局管理情報引継確認に、前記無線移動局の移動局管理情報を含めて返信する引継確認ステップと、
   前記第２の基地局が、移動局管理情報引継確認に含まれる移動局管理情報を登録する管理情報登録ステップと、
   前記第２の基地局が、前記ゲートウェイに対して、前記無線移動局との間の経路の再設定を要求するための経路再設定要求を送信する再設定要求ステップと、
   前記第２の基地局が、前記ゲートウェイより経路再設定要求に対する応答である経路再設定応答を受信した場合に、再設定された経路を保存し、また、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局が自局に変更された旨の通知を前記無線移動局に送信する管理基地局変更ステップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御方法。
4. 前記無線移動局と前記ゲートウェイとの通信において制御信号の経路とユーザデータの経路とが異なる状態となり、かつ、前記無線移動局の通信が終了したことを検出した場合に、前記第１の基地局が、前記第２の基地局に対し、セルラネットワーク管理機能を提供するための移動局管理情報の引継要求である移動局管理情報引継要求に、前記無線移動局の移動局管理情報を含めて送信する引継要求ステップと、
   前記第２の基地局が、移動局管理情報引継要求に対する応答である移動局管理情報引継確認を返信する引継確認ステップと、
   前記第２の基地局が、受信した移動局管理情報を登録する管理情報登録ステップと、
   前記第２の基地局が、前記ゲートウェイに対して、前記無線移動局との間の経路の再設定を要求するための経路再設定要求を送信する再設定要求ステップと、
   前記第２の基地局が、前記ゲートウェイより経路再設定要求に対する応答である経路再設定応答を受信した場合に、再設定された経路を保存し、また、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局が自局に変更された旨の通知を前記無線移動局に送信する管理基地局変更ステップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御方法。
5. 前記第２の基地局が、前記第１の基地局に対し、自局との通信に用いた無線リソースを解放することを要求するためのリソース解放要求を送信するステップと、
   前記第１の基地局が、解放を要求された無線リソースを解放し、自局が保持する移動局管理情報を削除する管理情報削除ステップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載の通信制御方法。
6. 前記無線移動局が無通信状態であるときにハンドオーバが発生した場合には、前記短縮転送指示ステップは行われないこととする、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信制御方法。
7. マルチホップセルラシステムにおいて、コアネットワークに接続するゲートウェイと無線移動局との間の無線回線を中継可能な無線基地局であって、
   制御メッセージを処理する制御メッセージ処理手段と、
   前記無線移動局と前記ゲートウェイとの間の経路を管理する経路制御手段と、
   前記無線移動局に対してセルラネットワーク管理機能を提供する場合に、当該無線移動局を管理するための移動局管理情報を保持する移動制御手段と、
   ユーザデータを処理し、また、経路の短縮を実行するＵ−Ｐｌａｎｅデータ処理手段と、
   を備え、
   前記無線移動局がハンドオーバを行う場合であって、かつセルラネットワーク管理機能を提供する移動元の無線基地局として動作する場合、
   前記経路制御手段は、前記無線移動局と前記ゲートウェイとの間の経路を保持し、また、移動先の無線基地局を前記経路に追加すると当該移動先の無線基地局が経路に重複して含まれる場合に、短縮経路情報を作成して、重複がある旨および当該短縮経路情報を前記制御メッセージ処理手段に通知し、
   前記制御メッセージ処理手段は、重複がある旨の通知を受けると、経路短縮指示と前記短縮経路情報とを含めたハンドオーバ要求を前記移動先の無線基地局に送信し、
   一方、前記無線移動局がハンドオーバを行う場合であって、かつ前記移動先の無線基地局として動作する場合、
   ハンドオーバ要求にて経路短縮指示を受けた制御メッセージ処理手段は、前記Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理手段に、前記無線移動局のユーザデータについての経路短縮を指示するとともに前記短縮経路情報を登録し、
   前記Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理手段は、前記短縮経路情報を用いて、以後の前記無線移動局のユーザデータを転送するよう制御する、
   ことを特徴とする無線基地局。
8. 前記移動先の無線基地局として動作する場合、
   前記制御メッセージ手段は、さらに、前記移動元の無線基地局との間に設定されているユーザデータ転送用の無線リソースを解放するための制御を行う、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
9. 前記移動先の無線基地局として動作する場合、
   前記Ｕ−Ｐｌａｎｅデータ処理手段は、さらに、前記無線移動局と前記ゲートウェイとの通信において制御信号の経路とユーザデータの経路とが異なる状態となり、かつ、当該無線移動局に対して所定の期間にわたりユーザデータの転送を行わなかったことを検出した場合に、前記移動元の無線基地局に対し、移動局管理情報の引継要求である移動局管理情報引継要求を送信する制御を行い、
   さらに、前記制御メッセージ処理手段は、
   移動局管理情報引継要求に対する応答である移動局管理情報引継確認を受信した場合に、当該移動局管理情報引継確認に含まれる移動局管理情報を前記移動制御手段に登録し、また、前記ゲートウェイに対して前記無線移動局との間の経路の再設定を要求するための経路再設定要求を送信し、
   経路再設定要求に対する応答である経路再設定応答を受信した場合には、再設定された経路を前記経路制御手段に保存し、また、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局が自局に変更された旨の通知を前記無線移動局に送信する制御を行う、
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の無線基地局。
10. 前記移動元の無線基地局として動作する場合、
    前記制御メッセージ処理手段は、さらに、移動局管理情報引継要求を受信した場合に、前記移動制御手段より前記無線移動局の移動局管理情報を読み出し、当該移動局管理情報引継要求に対する応答である移動局管理情報引継確認に、読み出した移動局管理情報を含めて送信する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線基地局。
11. 前記移動元の無線基地局として動作する場合、
    前記制御メッセージ処理手段は、さらに、前記無線基地局と前記ゲートウェイとの通信において制御信号の経路とユーザデータの経路とが異なる状態となり、かつ、前記無線移動局の通信が終了したことを検出した場合に、前記移動制御手段より前記無線移動局の移動局管理情報を読み出し、前記移動先の無線基地局に対し、移動局管理情報の引継要求である移動局管理情報引継要求に移動局管理情報を含めて送信する、
    ことを特徴とする請求項７または８に記載の無線基地局。
12. 前記移動先の無線基地局として動作する場合、
    さらに、前記制御メッセージ処理手段は、
    移動局管理情報引継要求を受信すると、当該移動局管理情報引継要求に対する応答である移動局管理情報引継確認を返信し、当該移動局管理情報引継確認に含ませた前記移動局管理情報を前記移動制御手段に登録し、
    また、前記ゲートウェイに対して前記無線移動局との間の経路の再設定を要求する経路再設定要求を送信し、当該経路再設定要求に対する応答である経路再設定応答を受信すると再設定された経路を前記経路制御手段内に保存し、
    また、セルラネットワーク管理機能を提供する無線基地局が変更された旨の通知を前記無線移動局に送信する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線基地局。
13. 前記移動先の無線基地局として動作する場合、
    前記制御メッセージ処理手段は、さらに、前記移動元の無線基地局に対し、自局との通信に用いた無線リソースを解放することを要求するリソース解放要求を送信する、
    ことを特徴とする請求項１０または１２に記載の無線基地局。
14. 前記移動元の無線基地局として動作する場合、
    前記制御メッセージ処理手段は、前記リソース解放要求を受信すると、無線リソースを解放するための制御を行い、また、前記移動制御手段が保持する移動局管理情報を削除する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線基地局。
15. 前記移動元の無線基地局として動作する場合、
    前記制御メッセージ処理手段は、前記無線移動局が無通信状態であるときにハンドオーバが発生した場合に、前記経路短縮指示を発行しない、
    ことを特徴とする請求項７〜１４のいずれか１つに記載の無線基地局。

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