JP2011077704A - 無線通信システムおよびハンドオーバ制御方法 - Google Patents

無線通信システムおよびハンドオーバ制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】効率的なハンドオーバを実現する無線通信システムを得ること。
【解決手段】本発明は、1つ以上の基地局を収容可能な基地局収容装置(MME10,20,30)と、MMEに接続された基地局(eNB11,HeNB21)とを備えた無線通信システムであって、MME20,30は、他の基地局と直接通信する機能を有していない基地局であるHeNB21からハンドオーバ制御で使用される所定の情報を取得して保持しておき、HeNB21へのハンドオーバ要求を受信した場合、保持しておいた情報に基づいて、ハンドオーバ要求を受け付けるかどうか判断する。
【選択図】図1

Description

本発明は、移動機の効率的なハンドオーバを実現する無線通信システムおよびハンドオーバ制御方法に関する。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)では次世代移動体通信システムEPS(Evolved Packet System)において、主に屋内での使用を目的とした家庭用基地局(Home eNodeB、以下、HeNBと称す)の規格化が進められている。
このHeNBには、通常の基地局(以下、eNBと称す)と比べてセル半径が小さい,収用ユーザが少ない,ユーザが加入するブロードバンド回線を使用してコアネットワークに接続される,といった特徴がある。又、CSG(Closed Subscriber Group)と呼ばれるアクセス制御機能を具備し、特定ユーザのみ接続を許可するclosedモード,全てのユーザに接続を許可するopenモード,アクセス権をもつユーザに対してはclosedモードで動作し、かつアクセス権をもたないユーザに対してはopenモードとして動作するhybridモード,の3つのアクセス制御レベルを提供することで、ユーザ宅内,不感地,ショッピングモール等における様々なサービス形態に対応できるようにしている。
また、3GPPでは、EPSにおいてHeNBを導入する場合の無線アクセスネットワーク(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network、以下、E−UTRANと称す)のアーキテクチャが規格化され、下記非特許文献1にまとめられている。そして、HeNBを含むE−UTRANアーキテクチャは次のように要約できる。
(1)eNB間に存在するX2インタフェースがHeNB間には存在しない。
(2)HeNBはコアネットワーク(Evolved Packet Core、以下、EPCと称す)ノードであるMME(Mobility Management Entity)及びS−GW(Serving Gateway)とS1インタフェースで直接接続するか、あるいは複数のHeNBを収容するHeNB−GW(HeNB Gateway)を設け、HeNBはHeNB−GWと接続し、HeNB−GWはMME/S−GWと接続する。
(3)HeNBがHeNB−GWと接続する場合、HeNB〜HeNB−GW間ではS1フレックスと呼ばれるeNB/HeNB〜MME/S−GW間の多対多接続はしない。
(4)HeNB−GW間にはX2インタフェースが存在しない。
ここで、X2インタフェースはeNB間の制御/データパスであり、eNB間で移動機(User Equipment、以下、UEと称す)がハンドオーバする際にハンドオーバ制御メッセージを交換したり、ハンドオーバ前のeNBにおいて送信途中のデータをハンドオーバ先eNBに転送したりする他、eNB間でセル間干渉回避を行なうための情報や負荷分散を行なうための情報が交換される。また、3GPPでは、ハンドオーバ制御やセル間干渉回避・負荷分散を行なうための情報を交換するためのプロトコル(X2−AP)規格(非特許文献2参照)、およびハンドオーバの際のデータ転送を行なうためのプロトコル(GTP−U)規格(非特許文献3参照)がまとめられている。これらの規格に従うことにより、X2インタフェースをもつeNB間では、各セルにおけるUE接続状況が負荷情報としてX2−APプロトコルによって交換されるため、ハンドオーバを開始しようとするeNBではUEが測定したハンドオーバ先候補セルの無線品質及びX2−APプロトコルにより取得した各セルの負荷状況を加味してハンドオーバ先セルを決定する。その結果、ハンドオーバ実行後にハンドオーバ先セルの無線品質が悪く無線接続が切れることを回避するのみならず、ハンドオーバ先セルに多数のUEが接続しており、ハンドオーバしてきたUEを受け付けることができずに無線接続が切れる問題も回避することができる。
3GPP TS36.300,V8.9.0(2009−06) 3GPP TS36.423,V8.6.0(2009−06) 3GPP TS29.281,V8.2.0(2009−06)
Openモード又はhybridモードのHeNBは、公共性が高いためにショッピングモールなどの人の到来が多いエリアへの設置が予想される。このようなエリアではHeNBへ接続するユーザが定常的に多く、新規UEの接続ができなくなる状態(新たに接続を希望するUEに対してリソースを割り当てられない状態)になる可能性が高くなる。しかし、HeNBは基地局間インタフェースであるX2インタフェースがなく、基地局間で各セルの負荷情報を交換することができないため、ある基地局(eNB又はHeNB)からHeNBへハンドオーバする際にはハンドオーバ先HeNBの負荷情報を把握することなく、ハンドオーバ制御を行なうことになる。ハンドオーバ先HeNBは新規ハンドオーバを受け付けることができない場合、ハンドオーバ要求を受信する度に拒絶メッセージを返信することになるが、上記多数のユーザが到来するエリアではハンドオーバメッセージが頻繁にHeNBに送信されることになり、HeNBが接続するブロードバンド回線をひっ迫させたり、HeNBのハンドオーバ処理負荷を上昇させたりする問題が発生する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、HeNBへの効率的なハンドオーバを実現する無線通信システムおよびハンドオーバ制御方法を提供す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、1つ以上の基地局を収容可能な基地局収容装置と、基地局収容装置に接続された基地局とを備えた無線通信システムであって、前記基地局収容装置は、他の基地局と直接通信する機能を有していない基地局である特殊基地局からハンドオーバ制御で使用される所定の情報を取得して保持しておき、特殊基地局へのハンドオーバ要求を受信した場合、保持しておいた情報に基づいて、ハンドオーバ要求を受け付けるかどうか判断することを特徴とする。
本発明によれば、負荷が高いHeNB(特殊基地局に相当)に対して無駄なハンドオーバ要求が送信されなくなり、効率的なハンドオーバ制御が実現できる。また、ハンドオーバ先のHeNBとそれを制御しているMME(基地局収容装置に相当)との間の帯域がハンドオーバ制御メッセージによりひっ迫されるのを防止できるとともに、ハンドオーバ先のHeNBにおけるハンドオーバ処理負荷を軽減できる。
図1は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。 図2は、HeNB21からMMEへ通知される負荷情報の一例を示す図である。 図3は、実施の形態1の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図である。 図4は、HeNBからMMEへ通知される、ハンドオーバ処理の受け付けレベルの一例を示す図である。 図5は、実施の形態2の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図である。 図6は、HeNBからMMEへ通知されるUE属性の一例を示す図である。 図7は、UE属性に対応させたハンドオーバ処理の受け付けレベルの一例を示す図である。 図8は、実施の形態3の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図である。 図9は、実施の形態4の無線通信システムの構成例を示す図である。 図10は、実施の形態4の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図である。
以下に、本発明にかかる無線通信システムおよびハンドオーバ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、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態1の構成例を示す図であり、一例として、無線通信システムがE−UTRANの場合(EPSにHeNBを導入した場合)の構成を示している。具体的には、このE−UTRANは、図示を省略したEPC(コアネットワーク)へのゲートウェイ装置である複数のMME(この例ではMME10,20,30を示している)と、MMEにS1インタフェースで接続する1つ以上のeNBおよびHeNB(この例ではMME10に接続するeNB11,MME20および30に接続するHeNB21を示している)とにより構成されている。また、移動機であるUE1は、基地局(eNBまたはHeNB)に無線接続し、移動に伴いハンドオーバを実行して接続先の基地局を切り替える。なお、基地局としてHeNBのみを備えた構成であってもよい。
上記構成のE−UTRANにおいて、基地局収容装置に相当するMME10、20および30はEPC内で相互に通信可能であり、図示した鎖線で示すインタフェース(3GPPにて規定されているS10インタフェース)で接続されている。なお、各MMEは自身に接続されたeNB及びHeNBに接続しているUEの移動管理やQoS制御・課金を含むサービス制御等、制御面を司る。また、eNB及びHeNBを介してUEと送受するユーザデータは、S−GWがEPCとE−UTRANとの間のゲートウェイ装置となってUEの通信相手との間で送受信されるが、図1においては記載を省略している。また、ハンドオーバ元基地局は通常の基地局(eNB)である必要はなく、ハンドオーバ先基地局と同様に家庭用基地局(HeNB)であっても同様の制御手順となる。
以下、本実施の形態の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御動作について説明する。ここでは、図1に示した構成の無線通信システムにおいて、eNB11に接続しているUE1がHeNB21にハンドオーバする場合の動作例について説明する。
まず、HeNB21は、自身に接続しているUEに割り当てている無線リソースの空きや接続UEに対する無線リソース管理制御・移動制御等の制御負荷を元に、自身の負荷状態を判断し、その結果を示す負荷情報をMME20及びMME30へ通知する。図2は、HeNB21からMME20及びMME30へ通知される負荷情報の一例を示す図である。図に示すように負荷レベルは、任意のUEを受け付け可能な状態(レベル0)と、負荷が高く新規のUEを受け付け不可能な状態(レベル1)の2レベルとし、HeNB21は負荷レベルが変化する毎にMME20及びMME30に負荷レベルを通知する。負荷レベルの通知には、例えば3GPP TS36.413(V8.6.1)で規定されている「ENB CONFIGURATION UPDATEメッセージ」に負荷レベルを通知する領域を設けて使用することができる。又、同規格で規定されている、MMEの負荷状態をHeNB又はeNBに通知するのに使用する「OVERLOAD STARTメッセージ」及び「OVERLOAD STOPメッセージ」と同様のメッセージを追加定義して使用することができる。もちろん、これ以外の方法にて通知するようにしてもよい。MME20および30は、HeNB21から通知された負荷情報を、HeNB21から新たな負荷情報が通知されてくるまで保持しておく。
上記のようにしてMME20及びMME30がHeNB21の負荷状態を把握し、HeNB21の負荷が高く、新規UEを受け付け不可能な状態でUE1がeNB11からHeNB21へハンドオーバする際の動作を、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態1の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図であり、具体的には、ハンドオーバ先の基地局として選択されたHeNB21が高負荷状態のためハンドオーバ(UE1の新規接続)を受け付けられない場合の制御シーケンスを示している。
本実施の形態の無線通信システムにおいて、UE1は、所定のタイミングで受信信号レベルや通信品質などを測定し、その測定結果を測定情報として含んだ「MEASUREMENT REPORTメッセージ」を接続中のeNB11へ送信する(ステップS1)。なお、UE1は、通信中ではない他の周辺基地局(たとえばHeNB21)からの信号受信レベルなども併せて測定・通知する。2つ以上の周辺基地局からの信号受信レベルなどを測定し、それらの測定結果の一部またはすべてを通知するようにしてもよい。eNB11は、UE1から報告された測定情報等に基づいて、UE1を他の基地局にハンドオーバさせるかどうかを判断する。ハンドオーバさせると判断した場合、ハンドオーバ先の基地局も併せて決定する。
そして、eNB11は、ここでは、ハンドオーバさせると判断し、またハンドオーバ先の基地局をHeNB21に決定し、自身配下のUE1をHeNB21へハンドオーバさせることを、S1インタフェースで接続されたMME10に「HANDOVER REQUIREDメッセージ」を送信することにより通知する(ステップS2)。
eNB11から上記通知を受けた場合、MME10は、UE1のハンドオーバ先基地局(HeNB21)を管理(制御)しているMMEを確認し、HeNB21がMME20及びMME30に制御されていることを判断して、そのうちの一つをハンドオーバ後のUE1の移動管理を行なうEPCノード(コアネットワークノード)として選択する。ここでは、MME20を選択したものとして説明を進める。この場合、MME10は、ハンドオーバ要求(FORWARD RELOCATION REQUESTメッセージ)をMME20に送信する(ステップS3)。
MME20は、MME10からハンドオーバ要求を受信すると、このハンドオーバ要求が示している基地局(ハンドオーバ先として選択されたHeNB21)から取得しておいた負荷情報を確認し、当該基地局の負荷状態を把握する。そして、ここではHeNB21の負荷が高く、UE1のハンドオーバを受け付け不可能な状態であるため、直ちに、ハンドオーバ要求を拒絶する内容のメッセージ応答(FORWARD RELOCATION RESPONSEメッセージ)をMME10に返送する(ステップS4)。
MME10は、上記ステップS3でのハンドオーバ要求に対してハンドオーバを拒絶する応答をMME20から受信すると、eNB11に対してHeNB21へのハンドオーバを拒絶する応答(HANDOVER PREPARATION FAILUREメッセージ)を返送する(ステップS5)。
なお、HeNB21の負荷が低い場合(上記ステップS4でMME20がMME10からのハンドオーバ要求を受付可能と判断した場合)のその後の処理は従来と同様である。この場合の制御手順は、3GPP TS23.401(V8.6.0)に記載されたものと同様であるため、説明を省略する。
また、図3に示したハンドオーバ制御は、図1に示したシステム構成、すなわち、ハンドオーバ元基地局(eNB又はHeNB)およびハンドオーバ先基地局(HeNB)がMMEに直接接続され、かつハンドーバ元基地局が接続されたMMEとハンドオーバ先基地局が接続されたMMEが異なる場合の動作を示したものであるが、ハンドオーバ前後の基地局が接続するMMEが同一の場合や、MMEとHeNBの間にHeNB−GWが介在する場合のハンドオーバ制御も同様である。以下、これらの場合について概説する。
<ハンドオーバ元基地局とハンドオーバ先HeNBが同一MMEに接続されている場合>
図1においてMME10とMME20が同一の場合などが該当する。ここでは、eNB11およびHeNB21がともにMME10に接続されている場合の動作例について説明する。この場合、図3におけるステップS3およびS4が省略され、MME10はステップS2において「HANDOVER REQUIREDメッセージ」を受信すると、ハンドオーバ先HeNB21の負荷状態をチェックし、HeNB21が高負荷状態のためハンドオーバ要求を受け付けられない場合には、ステップS5でハンドオーバ拒否(HANDOVER PREPARATION FAILUREメッセージ)をハンドオーバ元のeNB11に返答する。
<ハンドオーバ元基地局がHeNB−GWに接続されている場合>
図1においてeNB11がHeNBに置き換えられ、さらに、このHeNBとMME10がHeNB−GWを介して接続されている場合などが該当する。この場合、図3においてステップS2の「HANDOVER REQUIREDメッセージ」とステップS5の「HANDOVER PREPARATION FAILUREメッセージ」、すなわち、ハンドオーバ元基地局とこの基地局を制御しているMME10との間で送受信されるメッセージがHeNB−GWによって中継される。これ以外の点については上述したハンドオーバ制御と同じである。
<ハンドオーバ先HeNBがHeNB−GWに接続されている場合>
図1においてHeNB21がHeNB−GWを介してMME20および30に接続されている場合などが該当する。この場合、ハンドオーバ後のUE1の移動管理を行なうMME20とHeNB21と間の制御メッセージがHeNB−GWによって中継される点が上述したハンドオーバ制御と異なる。ただし、MME20は、HeNB21の負荷が高いことを認識した場合、HeNB21にハンドオーバ制御メッセージを送信しないので、HeNB−GWによる制御メッセージの中継も発生しない。
このように、本実施の形態の無線通信システムでは、HeNBがMMEへ自身の負荷状態を通知する手段を設け、MMEは、制御している各HeNBの負荷状態を把握するようにしておき、ハンドオーバ先の基地局として指定されたHeNBの負荷が高くハンドオーバを受け付けられない状態の場合には、ハンドオーバ元の基地局(eNBまたはHeNB)を制御しているMMEから受信したMME間のハンドオーバ要求に対して、ただちに拒否応答を返送するようにした。これにより、負荷が高いHeNBに対して無駄なハンドオーバ要求が送信されなくなり、効率的なハンドオーバ制御が実現できる。また、ハンドオーバ先のHeNBとそれを制御しているMMEとの間のユーザ加入ブロードバンド回線の帯域をハンドオーバ制御メッセージがひっ迫するのを防止できるとともに、ハンドオーバ先のHeNBにおいて相次ぐハンドオーバ要求を処理するためのハンドオーバ処理負荷を軽減できる。
実施の形態2.
つづいて、実施の形態2の無線通信システムについて説明する。なお、システムの構成は、実施の形態1と同様であるものとして説明を行なう(図1参照)。
実施の形態1では、HeNBが自身を制御するMMEに対して、負荷が高いか否かの2値を通知しておき、MMEはハンドオーバ制御時に、ハンドオーバ先として指定されたHeNBの負荷が高い状態であれば、ハンドオーバ制御メッセージをこのHeNBに送信することなく、一律ハンドオーバを拒否する制御動作について説明した。これに対して、本実施の形態では、HeNBは、自身を制御するMME(複数の場合もありうる)に対して、図4に例示したような、ハンドオーバ処理の受け付けレベル(0〜3のいずれか)を通知し、この通知内容に基づいてMMEがハンドオーバ制御を実施することにより、HeNBにおける不要なハンドオーバ制御動作を削減しつつ、既存UEの負荷分散やQoS制御等の高度な呼処理をHeNBで行なう場合の制御動作について説明する。
図4において、受け付け状態「0」は、HeNBが任意のUEからのハンドオーバ要求を受け付ける(UEや呼の種別に基づいた規制を行なっていない)ことを意味しており、受け付け状態「1」は、HeNBがCSG(アクセス権を有するユーザ(UE)のハンドオーバ)及び緊急呼のハンドオーバのみを受け付けることを意味しており、受け付け状態「2」は、HeNBが緊急呼のハンドオーバ要求のみを受け付けることを意味しており、また受け付け状態「3」は、HeNBが呼の種別によらず、すべてのハンドオーバ要求を受け付けないことを意味している。なお、HeNBは、ハンドオーバ処理の受け付けレベルを変更した場合、自身を制御するMMEへハンドオーバ処理の受け付けレベルを通知する。
以下、図5を参照しながら本実施の形態のハンドオーバ制御動作について説明する。図5は、実施の形態2の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図であり、HeNB21がハンドオーバ(UE1の新規接続)を受け付けられない場合のシーケンスを示している。なお、HeNB21がハンドオーバ要求を受付可能な場合、通常のシーケンスとなるが、これは、3GPP TS.23.401(V8.6.0)に従った制御となる。また、図5において、実施の形態1のハンドオーバ制御シーケンスを示した図3に含まれる処理と同一の処理には同じステップ番号を付与している。これらの処理については、説明を省略する。
本実施の形態の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御では、ステップS3を実行すると、次に、ハンドオーバ受付制御動作を実行する(ステップS10)。このステップS10では、具体的には、MME20は、まず、HeNB21のハンドオーバ受け付け状態をチェックする。
そして、(A)受け付け状態が「0」の場合には通常のハンドオーバ手順に従いステップS11を実行する。
(B)受け付け状態が「1」の場合にはUE1が確立しているサービスが緊急呼かかどうか、およびUE1がHeNB21にアクセス可能な移動機として登録されているか(アクセス権を有しているか)どうかを確認し、UE1が緊急呼を確立しているかアクセス権を有していれば、通常のシーケンスと同様に、HeNB21へのハンドオーバ要求(HANDOVER REQUESTメッセージ)の送信およびそれに対する応答(HAND OVER FAILUREメッセージ)の受信を行なう(ステップS11,S12)。なお、図5では、HeNB21がハンドオーバ制御動作を行なった結果、何らかの理由によりハンドオーバ要求を受け付けることができなかった場合のシーケンス例を示している。一方、UE1が緊急呼を確立しておらず、かつアクセス権も有していない場合、MME20はステップS11を実行することなく、ただちに、ハンドオーバ要求を拒絶する内容のメッセージ応答(FORWARD RELOCATION RESPONSEメッセージ)をMME10に返送する(ステップS4)。
また、(C)受け付け状態が「2」の場合にはUE1が確立しているサービスが緊急呼かどうかを確認し、UE1が緊急呼を確立していれば、通常のシーケンスと同様に、HeNB21へのハンドオーバ要求(HANDOVER REQUESTメッセージ)の送信およびそれに対する応答(HAND OVER FAILUREメッセージ)の受信を行なう(ステップS11,S12)。一方、緊急呼を確立していなければ、MME20はステップS11を実行することなく、ただちにステップS4を実行する。
また、(D)受け付け状態が「3」の場合には、ステップS11を実行することなく、ただちにステップS4を実行する。なお、この場合のシーケンスは実施の形態1で示した、ハンドオーバ先基地局の負荷が高い状態におけるシーケンスと同じである。
ここで、ステップS11およびS12の詳細について示す。ステップS11では、HeNB21はMME20からハンドオーバ要求(HANDOVER REQUESTメッセージ)を受信すると、自セルの負荷状態および既存UE(自基地局に接続中のUE)のQoSに従い、必要ならば既存UEのデータレートを減少させたり、他セルへハンドオーバさせたりして、新規ハンドオーバUEの受け付け準備を行なう。ステップS12では、HeNB21にてUE1のハンドオーバを受け付け不可と判別した場合、ハンドオーバを拒絶する応答(HANDOVER FAILUREメッセージ)をMME20に返す。
なお、実施の形態1でも示したように、ハンドオーバ元の基地局がHeNBの場合も同様の制御となる。また、HeNBはHeNB−GWを介してMMEに接続される構成であっても、同様の制御となる。
このように、本実施の形態では、各HeNBが自身を制御するMMEに対してハンドオーバ受け付け状態(図4参照)を通知し、各MMEはハンドオーバを実行しようとしているUEの種別(アクセス権を有するかどうかなどを示す属性)および確立中の呼の種別(たとえば緊急呼か否か)が各ハンドオーバ受け付け状態における条件を満足するかどうか判断し、満足する場合にのみハンドオーバ要求をハンドオーバ先HeNBに送信するようにした。これにより、ハンドオーバ制御にかかる無駄な制御メッセージ(ハンドオーバ要求)がMMEからハンドオーバ先HeNBへ送信されることがなくなり、効率的なハンドオーバ制御が実現できる。また、MMEとHeNBとの間のユーザ加入ブロードバンド回線の帯域をハンドオーバ制御メッセージがひっ迫するのを防止するとともに、ハンドオーバ先のHeNBにおいて相次ぐハンドオーバ要求を処理するためのハンドオーバ処理負荷を軽減できる。さらに、UEのサービス種別やアクセス権に基づいてハンドオーバ先HeNBにて詳細なハンドオーバ受け付け制御を行なうことが可能となる。
実施の形態3.
つづいて、実施の形態3の無線通信システムについて説明する。なお、システムの構成は、実施の形態1と同様であるものとして説明を行なう(図1参照)。
実施の形態2では、MMEが、UEのサービス種別やアクセス権など、サービス属性に基づいてハンドオーバ要求をHeNBに送信するか否かを判断する制御動作について説明した。これに対して本実施の形態では、MMEが、UEの無線属性に基づいてハンドオーバ要求をHeNBに送信するか否かを判断する制御動作について説明する。
図6は、HeNBがMMEに通知する、ハンドオーバ受け付け状態を構成するUE属性の一例を示す図である。属性番号「0」は、ハンドオーバ先の基地局(HeNB)へのアクセス権を有しているUEであることを示し、属性番号「1」は、緊急呼を確立しているUEであることを示す。また、属性番号「2」は、ハンドオーバ元の基地局と通信することにより、ハンドオーバ先の基地局(HeNB)に干渉を与えるUEであることを示し、属性番号「3」は、その他のUE(上記のいずれの属性にもあてはまらないUE)であることを示す。本実施の形態ではこれらUE属性のリストをハンドオーバ処理の受け付けレベルとする。例えば、図4で示したハンドオーバ処理の受け付けレベルは、図6に示したUE属性を利用して図7に示したように構成することができる。図7は、UE属性に対応させたハンドオーバ処理の受け付けレベルの一例を示す図である。
本実施の形態においては、HeNBは、ハンドオーバ処理の受け付けレベルを変更した場合、ハンドオーバ処理の受け付けレベルとともに、干渉UEとみなす条件を、自身を制御するMME(複数の場合もある)へ通知する。干渉UEとみなす条件は、例えばUEが測定するハンドオーバ先基地局のRSSI(Received Signal Strength Indicator)の下限およびUEのハンドオーバ元基地局に接続時の送信電力の下限とし、UEが測定したハンドオーバ先基地局のRSSIおよび送信電力がこれら下限値を上回っていたとき、干渉UEとする。あるいは、UE1が測定するハンドオーバ先基地局のパスロスとハンドオーバ元基地局のパスロスの差があるしきい値を上回ったときとする。干渉UEとみなす条件を図1に示した構成の場合にあてはめてみると、UE1が測定するHeNB21のRSSIの下限およびUE1のeNB11接続時の送信電力の下限を使用し、UE1が測定したHeNB21のRSSIおよび送信電力がこれら下限値を上回った場合とする。あるいは、UE1が測定するHeNB21のパスロスとeNB11のパスロスの差が所定のしきい値を上回った場合とする。
以下、図8を参照しながら本実施の形態のハンドオーバ制御動作について説明する。図8は、実施の形態3の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図であり、HeNB21がハンドオーバ(UE1の新規接続)を受け付けられない場合のシーケンスを示している。なお、HeNB21がハンドオーバ要求を受付可能な場合、通常のシーケンスとなるが、これは、3GPP TS.23.401(V8.6.0)に従った制御となる。また、図8において、実施の形態2のハンドオーバ制御シーケンスを示した図5に含まれる処理と同一の処理には同じステップ番号を付与している。これらの処理については、説明を省略する。
本実施の形態の無線通信システムにおいて、eNB11は、MME20におけるハンドオーバ受け付け制御のために必要なRSSI,パスロス等の測定結果の情報(測定情報)をUE1から取得する。これらの測定結果は、「MEASUREMENT REPORTメッセージ」にてUE1からeNB11へ通知される(ステップS1a)。なお、UE1は、通信中ではない他の周辺基地局(たとえばHeNB21)についての測定結果も併せて通知する。eNB11はUE1から報告された測定情報等に基づいて、UE1を他の基地局にハンドオーバさせるかどうかを判断する。ハンドオーバさせると判断した場合、ハンドオーバ先の基地局も併せて決定する。
そして、eNB11は、UE11をハンドオーバさせると判断した場合、UE1から取得した無線測定情報を「HANDOVER REQUIREDメッセージ」に含め、自身を制御しているMME10に送信する(ステップS2a)。
eNB11から「HANDOVER REQUIREDメッセージ」を受け取ったMME10は、このメッセージに含まれている無線測定情報を「FORWARD RELOCATION REQUESTメッセージ」に含め、UE1のハンドオーバ先基地局であるHeNB21を制御しているMMEのいずれか(この例ではMME20)に送信する(ステップS3a)。
MME10から「FORWARD RELOCATION REQUESTメッセージ」を受け取ったMME20は、ハンドオーバ先基地局であるHeNB21のハンドオーバ受け付け状態(図6,図7参照)をチェックする。そして、ハンドオーバ受け付け状態が干渉UE属性を含む場合には、ステップS3aでMME10から取得した無線測定情報に基づいて、ハンドオーバUEであるUE1が干渉UEか否かを判別する。UE1が干渉UEでなければ、HeNB21がハンドオーバを受け付けられないと判断し、ただちにステップS4を実行する。一方、ハンドオーバ受け付け状態が干渉UE属性を含まない場合及びUE1が干渉UEである場合、実施の形態2のステップS10で実行した動作と同じ動作を実行する(ステップS10a)。すなわち、ステップS10aは、ハンドオーバを実行するUEが干渉UEに該当するかどうかの判定処理を上述したステップS10(図5など参照)に追加したものであり、より詳細には、ハンドオーバを実行するUEが干渉UEである場合にステップS10と同じ処理を実行するものである。
また、MME20は、ハンドオーバ要求メッセージ(HANDOVER REQUESTメッセージ)をHeNB21へ送信する場合、MME10から受け取った「FORWARD RELOCATION REQUESTメッセージ」に含まれていた無線測定情報を含めて送信する(ステップS11a)。HeNB21は、受信した無線測定情報に基づいて、UE1をハンドオーバさせるか否かを決定する。
このように、本実施の形態の無線通信システムでは、各HeNBが自身を制御するMMEに対してハンドオーバ受け付け状態(図4参照)を通知し、各MMEは各ハンドオーバ受け付け状態における条件を満足する場合のみハンドオーバ要求をハンドオーバ先HeNBに送信するようにした。また、ハンドオーバ元基地局(eNBまたはHeNB)はハンドオーバUEの無線測定情報をハンドオーバ元MMEに通知し、ハンドオーバ元MMEは受信した無線測定情報をハンドオーバ先MMEに通知するようにした。これにより、無駄なハンドオーバ要求はハンドオーバ先MMEで拒絶されるので、ハンドオーバ制御にかかる無駄な制御メッセージ(ハンドオーバ要求)がMMEからハンドオーバ先HeNBへ送信されることがなくなり、効率的なハンドオーバ制御が実現できる。また、MMEとHeNBとの間のユーザ加入ブロードバンド回線の帯域をハンドオーバ制御メッセージがひっ迫するのを防止するとともに、ハンドオーバ先のHeNBにおいて相次ぐハンドオーバ要求を処理するためのハンドオーバ処理負荷を軽減できる。加えて、UEの無線属性に基づいてハンドオーバ先HeNBにて詳細なハンドオーバ受け付け制御を行なうことが可能となる。
なお、実施の形態1および2の無線通信システムにおいて、本実施の形態と同様に、ハンドオーバUEの無線測定情報をハンドオーバ先MMEに通知するように構成してもよい。この場合にも、ハンドオーバ先MMEで無駄なハンドオーバ要求を拒絶するとともに、ハンドオーバ先HeNBにてUEの無線属性に基づく詳細なハンドオーバ受け付け制御が実施可能となる。
実施の形態4.
つづいて、実施の形態4の無線通信システムについて説明する。先の実施の形態では、拒絶されることが明らかなハンドオーバ要求をハンドオーバ先MMEで拒絶するように構成した場合のハンドオーバ制御動作について説明したが、ハンドオーバ先のMMEとハンドオーバ先の基地局がゲートウェイ装置(HeNB−GW)を介して接続されている場合、HeNB−GWでハンドオーバ要求を拒絶するように構成することも可能である。そこで、本実施の形態では、拒絶されることが明らかなハンドオーバ要求をハンドオーバ先の基地局を収容しているHeNB−GWにて拒絶するハンドオーバ制御動作について説明する。
図9は、実施の形態4の無線通信システムの構成例を示す図であり、先の実施の形態の無線通信システム(図1参照)と比較して、HeNB21がHeNB−GW22を介してMME20および30に接続されている点が異なる。HeNB−GW22は無線アクセスネットワークのノードであり、HeNB−GW22とHeNB21との間がユーザ加入ブロードバンド回線となる。なお、先の実施の形態と同様に、ハンドオーバ元基地局eNB11は通常の基地局である必要はなく、HeNB21と同じ家庭用基地局であってもよい。
以下、本実施の形態の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御動作について説明する。ここでは、図9に示した無線通信システムにおいて、eNB11に接続しているUE1がHeNB21にハンドオーバする際の動作例について説明する。
まず、HeNB21は、自身に接続しているUEに割り当てている無線リソースの空きや接続UEに対する無線リソース管理制御・移動制御等の制御負荷を元に、自身の負荷状態を判断し、その結果を示す負荷情報をHeNB−GW22へ通知する。この負荷情報は、例えば実施の形態1と同様に任意のUEを受け付け可能な状態(レベル0)と、負荷が高く新規のUEを受け付け不可能な状態(レベル1)を示すものとし、HeNB21は負荷状態が変化する毎にHeNB−GW22に負荷情報(負荷レベル)を通知する。負荷情報の通知には、実施の形態1でも説明したように、「ENB CONFIGURATION UPDATEメッセージ」を利用する方法や「OVERLOAD STARTメッセージ」などと同様のメッセージを追加定義して使用する方法が適用できる。もちろん、他の方法で通知するようにしてもよい。HeNB−GW22は、HeNB21から通知された負荷情報を、HeNB21から新たな負荷情報が通知されてくるまで保持しておく。
なお、現在の3GPP規格においては、HeNB−GWはMMEとHeNBとの間の制御メッセージを透過転送することになっているので、HeNB−GW22は、上記負荷情報を含んだ制御メッセージ(ENB CONFIGURATION UPDATEメッセージなど)をHeNB21から受信した場合、含まれている負荷情報が示しているHeNB21の負荷状態を内部に記憶した後、MME20および30に転送するようにしてもよい。
上記のようにしてHeNB−GW22がHeNB21の負荷状態を把握し、HeNB21の負荷が高く、新規UEを受け付け不可能な状態でUE1がeNB11からHeNB21へハンドオーバする際の動作を、図10を用いて説明する。図10は、実施の形態4の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御シーケンスの一例を示す図であり、具体的には、HeNB21が高負荷状態のためハンドオーバを受け付けられない場合のハンドオーバ制御シーケンスを示している。なお、HeNB21がハンドオーバ要求を受付可能な場合、通常のシーケンスとなるが、これは、3GPP TS.23.401(V8.6.0)に従った制御となる。また、図10において、実施の形態1のハンドオーバ制御シーケンスを示した図3に含まれる処理と同一の処理には同じステップ番号を付与している。これらの処理については、説明を省略する。
本実施の形態の無線通信システムにおけるハンドオーバ制御では、ステップS3を実行すると、次に、MME20が、通常のハンドオーバ手順に従って「HANDOVER REQUESTメッセージ」をハンドオーバ先の基地局(HeNB−GW22)へ送信する(ステップS21)。
HeNB−GW22は、「HANDOVER REQUESTメッセージ」を受信すると、このメッセージが示している基地局(ハンドオーバ先のHeNB21)から取得しておいた負荷情報を確認し、当該基地局の状態を確認する。そして、ここではHeNB21の負荷が高く、UE1のハンドオーバを受け付け不可能な状態であるため、直ちに、ハンドオーバ要求を拒絶する応答(HANDOVER FAILUREメッセージ)をMME20に返送する(ステップS22)。これ以降の動作は、実施の形態1と同様である。
なお、図9に示した構成の無線通信システムに対して実施の形態2,3で説明したハンドオーバ制御動作を適用することも可能である。すなわち、実施の形態2,3においてハンドオーバ先HeNBを制御しているMMEが実行していた制御動作(ハンドオーバ制御メッセージをHeNBへ送信するかどうかの判定、および判定結果に応じた動作)を、これらのHeNBとMMEの間に位置するゲートウェイ装置(HeNB−GW)が実行するようにしてもよい。
このように、本実施の形態の無線通信システムでは、実施の形態1〜3で示したハンドオーバ先のMMEが実行していた制御動作(ハンドオーバ制御メッセージをHeNBへ送信するかどうかの判定、および判定結果に応じた動作)を、ハンドオーバ先のHeNBとそれを制御しているMMEとの間に位置するHeNB−GWが実行することとした。このような場合も、実施の形態1〜3と同様の効果を得ることができる。
以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、ハンドオーバ制御のための情報を他の基地局と交換することができない基地局を利用する場合に有用であり、特に、当該基地局への効率的なハンドオーバを提供可能な無線通信システムに適している。
1 UE
10,20,30 MME
11 eNB
21 HeNB
22 HeNB−GW

Claims (18)

  1. 1つ以上の基地局を収容可能な基地局収容装置と、基地局収容装置に接続された基地局とを備えた無線通信システムであって、
    前記基地局収容装置は、他の基地局と直接通信する機能を有していない基地局である特殊基地局からハンドオーバ制御で使用される所定の情報を取得して保持しておき、特殊基地局へのハンドオーバ要求を受信した場合、保持しておいた情報に基づいて、ハンドオーバ要求を受け付けるかどうか判断する
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記所定の情報を、前記特殊基地局の負荷状態を示す情報とする
    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. 前記基地局収容装置は、前記特殊基地局へのハンドオーバ要求を受信すると、当該特殊基地局の負荷状況を確認し、負荷が高い状態であれば前記ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。
  4. 前記所定の情報を、前記特殊基地局でハンドオーバの規制対象とされている移動機および呼の情報とする
    ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  5. 前記基地局収容装置は、前記特殊基地局へのハンドオーバ要求を受信すると、ハンドオーバを実行する移動機および呼について、ハンドオーバの規制対象に含まれるかどうかを確認し、少なくともいずれか一方が含まれる場合、前記ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信システム。
  6. 前記基地局収容装置は、
    前記特殊基地局から、ハンドオーバを実行する移動機が当該特殊基地局に干渉を与える移動機かどうかを判定するための判定基準をさらに取得して保持しておき、
    前記特殊基地局へのハンドオーバ要求を受信した場合、ハンドオーバを実行しようとしている移動機が当該特殊基地局に干渉を与えない移動機であれば、前記ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  7. 直接またはゲートウェイ装置を介して1つ以上の基地局を収容可能な基地局収容装置と、当該基地局収容装置に収容された基地局とを備えた無線通信システムであって、
    他の基地局と直接通信する機能を有していない基地局である特殊基地局と前記基地局収容装置とを接続するゲートウェイ装置は、
    自身に接続されている特殊基地局からハンドオーバ制御で使用される所定の情報を取得して保持しておき、特殊基地局へのハンドオーバ要求を受信した場合、保持しておいた情報に基づいて、ハンドオーバ要求を受け付けるかどうか判断する
    ことを特徴とする無線通信システム。
  8. 前記所定の情報を、前記特殊基地局の負荷状態を示す情報とする
    ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信システム。
  9. 前記特殊基地局と前記基地局収容装置とを接続するゲートウェイ装置は、受信したハンドオーバ要求が示す特殊基地局の負荷状況を確認し、負荷が高い状態であれば当該ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項8に記載の無線通信システム。
  10. 前記所定の情報を、前記特殊基地局でハンドオーバの規制対象とされている移動機および呼の情報とする
    ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信システム。
  11. 前記特殊基地局と前記基地局収容装置とを接続するゲートウェイ装置は、ハンドオーバを実行する移動機および呼について、ハンドオーバの規制対象に含まれるかどうかを確認し、少なくともいずれか一方が含まれる場合、前記ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項10に記載の無線通信システム。
  12. 前記特殊基地局と前記基地局収容装置とを接続するゲートウェイ装置は、
    自身に接続された特殊基地局から、ハンドオーバを実行する移動機が当該特殊基地局に干渉を与える移動機かどうかを判定するための判定基準情報をさらに取得して保持しておき、
    ハンドオーバ要求を受信した場合、ハンドオーバを実行しようとしている移動機が当該特殊基地局に干渉を与えない移動機であれば、当該ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項7〜11のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  13. 直接またはゲートウェイ装置を介して1つ以上の基地局を収容可能な基地局収容装置と、当該基地局収容装置に収容された基地局とを備えた無線通信システムにおいて、前記基地局収容装置または前記ゲートウェイ装置が実行するハンドオーバ制御方法であって、
    他の基地局と直接通信する機能を有していない基地局である特殊基地局からハンドオーバ制御で使用される所定の情報を取得する情報取得ステップと、
    前記特殊基地局へのハンドオーバ要求を受信した場合、前記情報取得ステップで取得した情報に基づいて、ハンドオーバ要求を受け付けるかどうか判断する判断ステップと、
    を含むことを特徴とするハンドオーバ制御方法。
  14. 前記所定の情報を、前記特殊基地局の負荷状態を示す情報とする
    ことを特徴とする請求項13に記載のハンドオーバ制御方法。
  15. 前記判断ステップでは、前記特殊基地局の負荷状況を確認し、負荷が高い状態であれば前記ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項14に記載のハンドオーバ制御方法。
  16. 前記所定の情報を、前記特殊基地局でハンドオーバの規制対象とされている移動機および呼の情報とする
    ことを特徴とする請求項13に記載のハンドオーバ制御方法。
  17. 前記判断ステップでは、ハンドオーバを実行する移動機および呼について、ハンドオーバの規制対象に含まれるかどうかを確認し、少なくともいずれか一方が含まれる場合、前記ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項16に記載のハンドオーバ制御方法。
  18. 前記情報取得ステップでは、前記特殊基地局から、ハンドオーバを実行する移動機が当該特殊基地局に干渉を与える移動機かどうかを判定するための判定基準をさらに取得し、
    前記判断ステップでは、ハンドオーバを実行しようとしている移動機が当該特殊基地局に干渉を与えない移動機であれば、前記ハンドオーバ要求を拒絶する応答メッセージを返送する
    ことを特徴とする請求項13〜17のいずれか一つに記載のハンドオーバ制御方法。
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