JP2012156898A - 通信システム、移動機及び切替制御方法 - Google Patents

通信システム、移動機及び切替制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】移動機の能力がコアネットワーク側で取得されることなく無線アクセス技術（RAT）が異なる無線通信システムへの切り替えを実行する場合において、セルをサーチする時間に起因する接続遅延を効果的に抑制し得る通信システム、移動機及び切替制御方法を提供する。
【解決手段】UE300は、第１無線通信システム、及び第１無線通信システムと異なり、複数の周波数帯域を使用する第２無線通信システムに接続可能である。UE300は、第１無線通信システムから第２無線通信システムへの切り替え及び第２無線通信システムが使用する周波数帯域に含まれる複数の切替先周波数を指示するRRC CONNECTION REJECTを受信し、複数の切替先周波数にUE300が送受信不可能な不可能周波数が含まれている場合、複数の切替先周波数から不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線アクセス技術（RAT）が異なる複数の無線通信システムに接続可能な移動機と通信制御装置とを含む通信システム、移動機及び切替制御方法に関する。
3G（Wideband-CDMA）システム（以下、3G）、及びLong Term Evolutionシステム（以下、LTE）など、使用する無線アクセス技術（RAT）が異なる複数の無線通信システムに接続可能な移動機に関して、当該複数の無線通信システム間のハンドオーバ（Inter-RAT Handover）方法が種々規定されている（例えば、非特許文献１）。
このようなRATが異なる無線通信システム間において、移動機が接続する無線通信システムの切り替えを実行する場合、Redirectionと呼ばれる制御が存在する。Redirectionは、切替先の無線通信システム（RAT）及び切替先の周波数を指定する。移動機は、指定された無線通信システムの周波数において、当該無線通信システムが使用するRATに従ったセルのサーチを実行する。
Redirectionでは、切替元の無線通信システムの基地局と移動機とのConnectionが切断された状態となる。つまり、移動機は、切替元の無線通信システムとのConnectionを一旦切断した上で、切替先の無線通信システムに接続し、無線通信システムへのConnection要求を行う。特に、3GからLTEへのRedirectionでは、通信開始メッセージ（RRC CONNECTION REQUEST）に対して、即座にLTEにRedirectionを実行する仕様（RRC CONNECTION REJECT）が規定されている（非特許文献１の8.1.3.9章参照）。
この仕様によれば、通信が可能な周波数帯域などの移動機の能力をコアネットワーク側において取得する前にLTEへの切り替えが実行されるため、迅速な無線通信システムの切り替えが可能となる。
3GPP TS 2５.331, Technical Specification Group Radio Access Network; Radio Resource Control (RRC);Protocol specification Section 8.1.3.9 Reception of an RRC CONNECTION REJECT message by the UE
しかしながら、上述したRedirectionには、次のような問題があった。すなわち、移動機の能力が取得されることなくLTEへの切り替えが実行されるため、コアネットワーク側では、移動機が切替先の無線通信システムの周波数帯域（例えば、800MHz帯と2GHz帯）に対応しているか否かが不明である。
このため、コアネットワーク側に設けられたRNCなどの通信制御装置において、移動機が当該RATに従った無線信号を送受信できない未対応の周波数を指定してしまう場合が発生し得る。このような場合、移動機は、指定された複数の周波数のうち、未対応の周波数についてもサーチを試みる場合があるため、結果的に移動機がセルをサーチする時間が長くなり、無線通信システムの切り替えに伴う接続遅延が増大する問題がある。
そこで、本発明は、移動機の能力がコアネットワーク側で取得されることなく無線アクセス技術（RAT）が異なる無線通信システムへの切り替えを実行する場合において、セルをサーチする時間に起因する接続遅延を効果的に抑制し得る通信システム、移動機及び切替制御方法の提供を目的とする。
本発明の第１の特徴は、第１無線通信システム（3Gシステム20）、及び前記第１無線通信システムと異なり、複数の周波数帯域を使用する第２無線通信システム（LTEシステム10）に接続可能な移動機（UE300）と、前記移動機の前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替えを制御する通信制御装置（RNC210）とを含む通信システムであって、前記通信制御装置は、前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替え及び前記第２無線通信システムが使用する周波数帯域に含まれる複数の切替先周波数を指示する切替指示（RRC CONNECTION REJECT）を前記移動機に送信する切替指示送信部（切替指示送信部215）を備え、前記移動機は、前記通信制御装置から受信した前記切替指示に含まれる前記複数の切替先周波数に前記移動機が送受信不可能な不可能周波数（例えば、800MHz帯）が含まれている場合、前記複数の切替先周波数から前記不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチを実行する接続先セル処理部を備えることを要旨とする。
本発明の第２の特徴は、第１無線通信システム、及び前記第１無線通信システムと異なり、複数の周波数帯域を使用する第２無線通信システムに接続可能な移動機であって、前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替え及び前記第２無線通信システムが使用する周波数帯域に含まれる複数の切替先周波数を指示する切替指示を受信し、前記複数の切替先周波数に前記移動機が送受信不可能な不可能周波数が含まれている場合、前記複数の切替先周波数から前記不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチを実行する接続先セル処理部を備えることを要旨とする。
本発明の第２の特徴において、前記接続先セル処理部は、前記複数の切替先周波数の全てが前記不可能周波数である場合、前記複数の切替先周波数のセルに対してサーチを実行せず、前記第１無線通信システムの切替元のセルに対してサーチを実行してもよい。
本発明の第２の特徴において、前記複数の切替先周波数の全てが前記不可能周波数である場合、前記複数の切替先周波数のセルに対してサーチを実行せず、前記移動機が送受信可能な周波数帯域の全てのセルに対してサーチを実行してもよい。
本発明の第３の特徴は、第１無線通信システム、及び前記第１無線通信システムと異なり、複数の周波数帯域を使用する第２無線通信システムに接続可能な移動機の前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替えを制御する切替制御方法であって、通信制御装置が、前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替え及び前記第２無線通信システムが使用する周波数帯域に含まれる複数の切替先周波数を指示する切替指示を前記移動機に送信するステップと、前記移動機が、前記通信制御装置から受信した前記切替指示に含まれる前記複数の切替先周波数に前記移動機が送受信不可能な不可能周波数が含まれている場合、前記複数の切替先周波数から前記不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチを実行するステップとを備えることを要旨とする。
本発明の特徴によれば、移動機の能力がコアネットワーク側で取得されることなく無線アクセス技術（RAT）が異なる無線通信システムへの切り替えを実行する場合において、セルをサーチする時間に起因する接続遅延を効果的に抑制し得る通信システム、移動機及び切替制御方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係る通信システムを含む無線通信ネットワークの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係るRNC210の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るUE300の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るRNC210及びUE300との間において主に実行される無線通信システムの切替シーケンスを示す図である。 本発明の変更例に係るUE300によるセルのサーチ方法を示す図である（変更例１）。 本発明の変更例に係るUE300によるセルのサーチ方法を示す図である（変更例２）。
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
（１）の無線通信ネットワークの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る通信システムを含む無線通信ネットワークの全体概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る無線通信ネットワークは、LTEシステム10と、3Gシステム20とによって構成される。
LTEシステム10は、LTE方式に従った無線通信システムである。3Gシステム20は、3G方式（W-CDMA）に従った無線通信システムである。すなわち、LTEシステム10と3Gシステム20とでは、使用する無線アクセス技術（RAT）が異なっている。本実施形態では、3Gシステム20は請求の範囲において規定する第１無線通信システムを構成し、LTEシステム10は、請求の範囲において規定する第２無線通信システムを構成する。
UE300（移動機）は、LTEシステム10及び3Gシステム20に無線により接続可能である。
LTEシステム10には、UE300と無線通信を実行する基地局であるeNodeB110A、eNodeB110B、及びeNodeB110A、eNodeB110BやUE300の制御を実行するMME120（Mobility Management Entity）が含まれる。
3Gシステム20には、UE300と無線通信を実行する基地局であるNodeB220、及びNodeB220やUE300の制御を実行するRNC210（Radio Network Controller）が含まれる。特に、本実施形態に関して、RNC210は、UE300の3Gシステム20からLTEシステム10への切り替えを制御する。本実施形態において、RNC210は、請求の範囲において規定する通信制御装置を構成する。また、本実施形態では、UE300とRNC210とによって、請求の範囲において規定する通信システムが構成される。
LTEシステム10及び3Gシステム20を構成する各装置は、コアネットワーク30を介して通信可能に接続されている。
eNodeB110Aは、LTE方式に従ったセルC1Aを形成する。セルC1Aは、800MHz帯の無線周波数を用いて形成される。同様に、eNodeB110Bは、LTE方式に従ったセルC1Bを形成する。セルC1Bは、2GHz帯の無線周波数を用いて形成される。
NodeB220は、3G方式に従ったセルC2を形成する。セルC2は、2GHz帯の無線周波数を用いて形成される。
UE300は、上述したようにLTEシステム10及び3Gシステム20に無線により接続可能であるが、LTE方式については2GHz帯の無線周波数のみ通信を実行する能力を有する。
（２）通信システムの機能ブロック構成
次に、本実施形態において通信システムを構成するRNC210及びUE300の機能ブロック構成について説明する。図２は、RNC210の機能ブロック構成図である。図３は、UE300の機能ブロック構成図である。
（２．１）RNC210
図２に示すように、RNC210は、接続受付部211、周波数情報記憶部213及び切替指示送信部215を備える。
接続受付部211は、UE300からの3Gシステム20に対する接続を受け付ける。具体的には、接続受付部211は、UE300からNodeB220を介して、無線リソース制御（RRC）プロトコルに従ったRRC CONNECTION REQUESTを受信する。
周波数情報記憶部213は、NodeB220が形成するセルC2の周辺セル（セルC1A, C1B）の情報を記憶する。具体的には、周波数情報記憶部213は、当該周辺セルで用いられている無線アクセス技術（RAT）の種別（3G/LTE）及び当該周辺セルで使用される周波数帯域（800MHz帯/2GHz帯）を記憶する。なお、周波数情報記憶部213が記憶する情報は、必要時にコアネットワーク30を介してLTEシステム10側から取得してもよい。
切替指示送信部215は、UE300が接続する無線通信システムを切り替える切替指示をUE300に送信する。具体的には、切替指示送信部215は、当該切替指示として、無線リソース制御（RRC）プロトコルに従ったRRC CONNECTION REJECTをUE300に送信する。切替指示送信部215は、UE300の能力、具体的には、UE300が送受信可能な周波数帯域を取得することなく、RRC CONNECTION REJECTをUE300に送信する。
本実施形態に係るRRC CONNECTION REJECTには、切替先の無線通信システム、具体的には、Redirection先として、LTEのセルの周波数が設定される。より具体的には、RRC CONNECTION REJECTには、セルC1A（800MHz帯）及びセルC1B（2GHz帯）の周波数を示す情報が含まれる。なお、当該周波数を示す情報は、例えば、「Redirection info」配下の「Inter-RAT Info」の情報要素（IE）を用いて示すことができる。
すなわち、RRC CONNECTION REJECTは、3Gシステム20からLTEシステム10への切り替え、及びLTEシステム10が使用する周波数帯域（800MHz帯/2GHz帯）に含まれる複数の切替先周波数をUE300に指示することができる。なお、複数の切替先周波数とは、800MHz帯における所要通信チャネルの周波数、及び2GHz帯における所要通信チャネルの周波数を意味する。
（２．２）UE300
図３に示すように、UE300は、信号送受信部301、周波数帯域判定部303、品質判定部305及び接続先セル処理部307を備える。
信号送受信部301は、LTEシステム10または3Gシステム20と所定の信号を送受信する。特に、本実施形態では、信号送受信部301は、RNC210にRRC CONNECTION REQUESTを送信するとともに、RNC210からRRC CONNECTION REJECT（切替指示）を受信する。
周波数帯域判定部303は、RRC CONNECTION REJECTに示されているRedirection先の無線通信システム（RAT）の周波数帯域を判定する。さらに、周波数帯域判定部303は、判定した周波数帯域の中から、UE300が送受信可能な周波数帯域（2GHz帯）の周波数のみを抽出する。
品質判定部305は、周波数帯域判定部303によって抽出されたUE300が送受信可能な周波数帯域に含まれる周波数のセルのみサーチを実行し、当該セルからの無線信号の受信品質を判定する。品質判定部305は、所定の受信品質の閾値を満足するセルの情報を接続先セル処理部307に通知する。
接続先セル処理部307は、品質判定部305によって通知されたセルの中から、UE300が接続するセルを決定する。具体的には、接続先セル処理部307は、RRC CONNECTION REJECTに含まれる複数の切替先周波数と、UE300が送受信可能な周波数帯域とに基づいて、当該切替先周波数にUE300が送受信不可能な不可能周波数（800MHz帯）が含まれているか否かを判定する。接続先セル処理部307は、当該複数の切替先周波数に不可能周波数が含まれている場合、当該複数の切替先周波数から不可能周波数を除外した切替先周波数のセル（2GHz帯）に対してのみサーチを実行する。
例えば、複数の切替先周波数として、800.aaaMHz,800.bbbMHz, 2000.cccMHz, 2000.dddMHzが含まれている場合、接続先セル処理部307は、UE300が送受信不可能な800.aaaMHz,800.bbbMHzを除外し、2000.cccMHz, 2000.dddMHzのセルについてのみセルのサーチを実行する。
（３）通信システムの動作
次に、図４を参照して、上述した通信システムの動作について説明する。図４は、RNC210及びUE300との間において主に実行される無線通信システムの切替シーケンスを示す。
ここでは、UE300は、3Gシステム20のセルC2に在圏しており、3Gシステム20からLTEシステム10への切替を実行する。
UE300は、3Gシステム20との接続を要求するRRC CONNECTION REQUESTをRNC210に送信する（ステップS10）。
RRC CONNECTION REQUESTを受信したRNC210は、LTEシステム10へのRedirectionを実行させることを決定し、UE300にRedirectionを実行させるためのメッセージであるRRC CONNECTION REJECTをUE300に送信する（ステップS20）。RRC CONNECTION REJECTは、UE300の能力、具体的には、UE300が送受信可能な周波数帯域をRNC210が取得する前に送信される。
なお、RNC210がLTEシステム10にRedirectionさせることを決定する要因としては、3Gシステム20におけるトラフィックの輻輳状況や、LTEシステム10及び3Gシステム20によって提供されるサービスの種別などによる。
RRC CONNECTION REJECTには、Redirection先としてLTEシステム10のセル（セルC1A, C1B）の周波数が設定される。ここでは、800MHz帯と2GHz帯の周波数が設定されているものとする。
RRC CONNECTION REJECTを受信したUE300は、RRC CONNECTION REJECTに含まれる周波数の情報に基づいて、UE300が対応可能な周波数帯域、具体的には、UE300が送受信可能な周波数帯域を判定する（ステップS30）。
UE300は、対応不可能な周波数帯域（LTEの800MHz帯）の周波数を除外（ステップS40）し、対応可能な周波数帯域（LTEの2GHz帯）の周波数のセル（セルC1B）に対してのみサーチを実行する（ステップS50）。すなわち、UE300は、除外した周波数帯域（LTEの800MHz帯）の周波数のセル（セルC1A）に対してはサーチを実行しない。
UE300は、当該セルのサーチの実行によって検出されたセルC1Bを形成するeNodeB110Bに対してRRC CONNECTION REQUESTを送信する（ステップS60）。
（４）変更例
次に、図５及び図６を参照して、UE300によるセルのサーチ方法の変更例について説明する。図５及び図６は、上述したステップS10〜S30のシーケンスが実行された結果、ステップS30においてUE300が送受信可能な周波数帯域が無かった場合におけるUE300の動作を示す。
（４．１）変更例１
図５に示すように、UE300（接続先セル処理部307）は、送受信可能な周波数帯域が無かった場合、つまり、切替先周波数の全てが不可能周波数である場合、当該切替先周波数のセルに対してサーチを実行せず、3Gシステム20の切替元のセル（セルC2）に対してサーチを実行する（ステップS40A）。
具体的には、UE300は、切替先周波数の全てが不可能周波数である場合、LTEシステム10のセルをサーチせずに、3Gシステム20のセルにRRC CONNECTION REQUESTを再度送信してもよい。
（４．２）変更例２
図６に示すように、UE300（接続先セル処理部307）は、送受信可能な周波数帯域が無かった場合、当該切替先周波数のセルに対してサーチを実行せず、UE300が対応可能な周波数帯域、具体的には、送受信可能な周波数帯域の全てのセルに対してサーチを実行する（ステップS40B）。
なお、UE300は、何れかの無線通信システム（RAT）に限らず、LTEシステム10及び3Gシステム20において送受信可能な全ての周波数帯域においてセルのサーチを実行してもよい。
（５）作用・効果
以上説明した本実施形態に係る通信システムによれば、UE300がRNC210から受信したRRC CONNECTION REJECT（切替指示）にUE300が送受信不可能な周波数帯域の周波数（不可能周波数）が含まれている場合、UE300は、切替先周波数から当該不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチ実行する。
このため、UE300の能力（UE300が送受信可能な周波数帯域）がRNC210などによって取得される前にRRC CONNECTION REJECTがUE300に送信される場合でも、UE300が不可能周波数のセルのサーチを試みる動作が回避される。この結果、UE300がセルをサーチする時間に起因する接続遅延を効果的に抑制される。
また、上述した変更例１及び変更例２のように、RRC CONNECTION REJECTによって指定された切替先周波数の全てが、UE300が送受信不可能な周波数帯域の周波数（不可能周波数）であっても、3Gシステム20の切替元のセル（セルC2）に対してサーチを実行したり、UE300が送受信可能な周波数帯域の全てのセル（セルC1B及びセルC2）に対してサーチを実行したりすることができる。このため、RRC CONNECTION REJECTを用いる場合でも、切替先の無線通信システムとの接続性を向上させ得る。
（６）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。
例えば、上述した実施形態では、3Gシステム20からLTEシステム10への切り替えを例として説明したが、LTEシステム10から3Gシステム20への切り替えについても同様の処理を実行すればよい。
上述した実施形態では、無線アクセス技術（RAT）として、3GとLTEとを例として説明したが、他のRAT（例えば、cdma2000やGERAN）を用いても構わない。
上述した実施形態では、RNC210がRRC CONNECTION REJECT（切替指示）をUE300に送信する形態であったが、RNC210に代えてeNodeB110B（110A）やMME120などがRRC CONNECTION REJECTに相当する情報をUE300に送信するようにしてもよい。
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
10…LTEシステム
20…3Gシステム
30…コアネットワーク
110A, 110B…eNodeB
120…MME
210…RNC
211…接続受付部
213…周波数情報記憶部
215…切替指示送信部
220…NodeB
300…UE
301…信号送受信部
303…周波数帯域判定部
305…品質判定部
307…接続先セル処理部
C1A, C1B, C2…セル

Claims (5)

  1. 第１無線通信システム、及び前記第１無線通信システムと異なり、複数の周波数帯域を使用する第２無線通信システムに接続可能な移動機と、
    前記移動機の前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替えを制御する通信制御装置と
    を含む通信システムであって、
    前記通信制御装置は、前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替え及び前記第２無線通信システムが使用する周波数帯域に含まれる複数の切替先周波数を指示する切替指示を前記移動機に送信する切替指示送信部を備え、
    前記移動機は、
    前記通信制御装置から受信した前記切替指示に含まれる前記複数の切替先周波数に前記移動機が送受信不可能な不可能周波数が含まれている場合、前記複数の切替先周波数から前記不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチを実行する接続先セル処理部を備える通信システム。
  2. 第１無線通信システム、及び前記第１無線通信システムと異なり、複数の周波数帯域を使用する第２無線通信システムに接続可能な移動機であって、
    前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替え及び前記第２無線通信システムが使用する周波数帯域に含まれる複数の切替先周波数を指示する切替指示を受信し、
    前記複数の切替先周波数に前記移動機が送受信不可能な不可能周波数が含まれている場合、前記複数の切替先周波数から前記不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチを実行する接続先セル処理部を備える移動機。
  3. 前記接続先セル処理部は、前記複数の切替先周波数の全てが前記不可能周波数である場合、前記複数の切替先周波数のセルに対してサーチを実行せず、前記第１無線通信システムの切替元のセルに対してサーチを実行する請求項２に記載の移動機。
  4. 前記接続先セル処理部は、前記複数の切替先周波数の全てが前記不可能周波数である場合、前記複数の切替先周波数のセルに対してサーチを実行せず、前記移動機が送受信可能な周波数帯域の全てのセルに対してサーチを実行する請求項２に記載の移動機。
  5. 第１無線通信システム、及び前記第１無線通信システムと異なり、複数の周波数帯域を使用する第２無線通信システムに接続可能な移動機の前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替えを制御する切替制御方法であって、
    通信制御装置が、前記第１無線通信システムから前記第２無線通信システムへの切り替え及び前記第２無線通信システムが使用する周波数帯域に含まれる複数の切替先周波数を指示する切替指示を前記移動機に送信するステップと、
    前記移動機が、前記通信制御装置から受信した前記切替指示に含まれる前記複数の切替先周波数に前記移動機が送受信不可能な不可能周波数が含まれている場合、前記複数の切替先周波数から前記不可能周波数を除外した切替先周波数のセルに対してのみサーチを実行するステップと
    を備える切替制御方法。
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