JP2012244401A - Communication system, base station thereof and communication control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、IP(Internet Protocol)網を利用する通信システムとその基地局および通信制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a communication system using an IP (Internet Protocol) network, a base station thereof, and a communication control method.
障害の発生に際して通信パスを迂回させることが様々な形態の通信システムにおいて行われている。発側および着側端末間でのピアツーピア通信においてIP網を経由する形態のシステムにおいては、例えば次のような手法が提案されている。
PHS(Personal Handy-phone System)を例として説明する。すなわち一方の端末をIP網に接続するインタフェースに障害が生じると、他方の端末への通信パスをPHSの無線リソースを利用して再設定することが提案されている。障害は例えばヘルスチェックに対する応答の不在などにより検出することができる。上記提案では例えば音声パケットをカプセル化してPIAFS(Personal handy phone Internet Access Forum Standard)に基づくデータ通信により伝送することが考えられている。この方式ではPHS無線通信モジュールと称するデバイスが提案され、その通信方式やプロトコルスタックに関しても詳細に検討されている。
In various forms of communication systems, a communication path is bypassed when a failure occurs. For example, the following method has been proposed in a system in the form of passing through an IP network in peer-to-peer communication between a calling side terminal and a called side terminal.
A PHS (Personal Handy-phone System) will be described as an example. That is, it has been proposed that when a failure occurs in an interface connecting one terminal to an IP network, the communication path to the other terminal is reconfigured using PHS radio resources. The failure can be detected by, for example, the absence of a response to the health check. In the above proposal, for example, it is considered that voice packets are encapsulated and transmitted by data communication based on PIAFS (Personal handy phone Internet Access Forum Standard). In this system, a device called a PHS wireless communication module has been proposed, and the communication system and protocol stack have been studied in detail.
ところで、PHSやいわゆるセルラフォンシステムの無線リソースには限りがあり、例えば現行のPHSでは1つの基地局あたり最大で4チャネルである。これらのチャネルがすべて他の通信に使用されていると回線閉塞となり、無線区間を経由する通信パスを設定することができない。結果として迂回ルートを形成することができず耐障害性能に改善の余地があることから、新たな技術の提供が求められている。
目的は、耐障害性能を改善した通信システムとその基地局および通信制御方法を提供することにある。
By the way, the radio resources of the PHS and the so-called cellular phone system are limited. For example, the current PHS has a maximum of 4 channels per base station. If all of these channels are used for other communications, the line is blocked, and a communication path passing through the wireless section cannot be set. As a result, a detour route cannot be formed and there is room for improvement in fault tolerance performance, and therefore, provision of a new technology is demanded.
An object is to provide a communication system, a base station, and a communication control method with improved fault tolerance performance.
実施形態によれば、通信システムは、ベストエフォート型の通信網と端末との間のインタフェースを接続する接続装置と、無線ゾーンを展開して当該無線ゾーン内の移動局を通信網に接続する基地局と、インタフェースに障害が生じると、端末とその通信相手先との間の通信パスを基地局を経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備する。基地局は開放処理部を備える。開放処理部は、無線ゾーンにおける迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して迂回のための無線リソースを確保する。 According to the embodiment, the communication system includes a connection device that connects an interface between a best-effort communication network and a terminal, and a base that expands a wireless zone and connects a mobile station in the wireless zone to the communication network. And a detour processing module for detouring a communication path between the terminal and the communication partner to a route via the base station when a failure occurs in the interface. The base station includes an opening processing unit. The release processing unit forcibly releases a channel occupied by one of the mobile stations in the radio zone if there is no available radio resource for the detour in the radio zone, and releases the radio resource for the detour. Secure.
図1は、実施形態に係る通信システムの一例を示すシステム図である。図1のIP網5はIPパケットを伝送するベストエフォート型の通信ネットワークであり、レイヤ2であるデータリンク層、およびレイヤ1である物理層の種別は問わない。
IP網5にはそれぞれIP回線L1を介してIP交換機11、12および接続装置2が接続される。IP交換機11、12および接続装置2にはISDN(Integrated Services Digital Network)回線L2も接続される。IP交換機11、12および接続装置2はISDN回線L2とIP回線L1とを相互接続する。このうち接続装置2はさらに無線モジュール21を備える。すなわち接続装置2は、IP網5とパケット端末33との間の、インタフェースを接続する。このインタフェースにはターミナルアダプタT3が含まれる。
FIG. 1 is a system diagram illustrating an example of a communication system according to an embodiment. The
The
無線モジュール21は基地局41と無線接続するための機能を備える。無線モジュール21はIP網5へのインタフェースに障害が生じた際に、パケット端末33に係わるトラフィックを基地局41を介してIP交換機11に迂回させる機能を備える。すなわち無線モジュール21は、パケット端末33とIP網5との間のインタフェースに障害が生じると、パケット端末33とその通信相手先(例えばパケット端末32)との間の通信パスを、基地局41を経由するルートに迂回させる。
The
基地局41はISDN回線L2あるいはIP回線L1を介してIP交換機11に接続される。また基地局はPHS端末(以下、移動局と表記する)71と無線接続する。ターミナルアダプタ(TA)T1,T2,T3は、ISDN回線L2を終端する。パケット端末31,32,33は、パケット発呼、およびパケット着呼機能を備え、これによりパケット端末間での相互のパケット授受が可能となる。各パケット端末はTAを介してネットワークに接続される。PIAFS終端装置6はIP網5に接続され、PIAFS(PHS Internet Access Forum Standard)を終端する。すなわち図1に示されるシステムではPHS端末による通信とパケット端末によるデータ通信とが混在する。
The
図2は、図1に示される通信システムの要部を示す図である。図2において、基地局41,42,47,48がIP交換機11に接続され、基地局43,44,45,46がIP交換機12に接続される。IP交換機11,12はIP網5を経由して通信する。パケット端末31,32はターミナルアダプタT1、IP交換機11、IP網5、IP交換機12およびターミナルアダプタT2を経由して相互にバイナリデータなどを通信する。
FIG. 2 is a diagram showing a main part of the communication system shown in FIG. In FIG. 2,
移動局74は基地局44を介してIP交換機12に接続される。移動局73は基地局43を介してIP交換機12に接続される。パケット端末31,33はターミナルアダプタT3、接続装置2、IP網5、IP交換機12およびターミナルアダプタT2を経由して相互にバイナリデータなどを通信する。移動局71、72および75は基地局41を介してIP交換機11に接続される。移動局71〜75は音声通信に加えて例えばPIAFSを用いたデータ通信も可能である。
The mobile station 74 is connected to the
図3は、図1および図2に示される基地局41の一例を示す機能ブロック図である。基地局42〜48についても同様である。図3において基地局41はアンテナANTと、無線部(RF)102と、通信制御部103と、データ交換部104と、網インタフェース部105と、制御部106とを備える。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of the
無線部102はアンテナANTからギガヘルツ帯の電波を放射して無線ゾーンを展開し、無線ゾーン内に在圏する移動局との間で無線信号を授受する。これにより移動局は基地局41およびIP交換機11を介してIP網5に接続される。通信制御部103は通信データの変調や復調などの無線通信に係わる信号処理及び制御を行う。データ交換部104は複数の送信チャネルへの送信データの多重化や複数の受信チャネルにより受信した受信データの分離処理などを行う。網インタフェース部105はIP交換機11との間で送受信データを伝送するためのインタフェース処理を行う。制御部106は、通信制御部103による通信信号処理、データ交換部104におけるデータの多重分離処理、網インタフェース部105におけるインタフェース処理を統括的に制御する。
The
制御部106は、この実施形態に係わる処理機能として開放処理部106aと、再接続処理部106bとを備える。
開放処理部106aは、自らが展開する無線ゾーンにおいて無線モジュール21の主導による迂回ルート形成のための無線リソースに空きがなければ、この無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放する。これにより迂回のための無線リソースが確保される。
The
If there is no available radio resource for forming a detour route led by the
特に、開放処理部106aは、複数のチャネルが同じ移動局により占有されていれば、これらの複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルを開放する。また開放処理部106aは、占有チャネル数の多い移動局(高速データ通信中など)により占有されているチャネルから順に優先的に開放する。
In particular, the
再接続処理部106bは、通信パスの迂回ルートから通常ルートへの切戻しに応じて、開放処理部106aにより開放され迂回ルートの形成に用いられたチャネルを、無線ゾーン内のいずれかの移動局に再度割り当てる。再割り当ての対象は迂回前に当該チャネルを占有していた占有元の移動局であっても良いし、その他の移動局であっても良い。例えば使用中のチャネル数が最小のデバイスに空きチャネルを割り当てるようにしても良い。あるいはデータ通信を要求するデバイスに空きチャネルを優先的に割り当て、音声通信を行うデバイスへの割り当ての優先度を低くしても良い。次に、上記構成における動作を説明する。
The
図4は、実施形態に係わる通信システムにおける障害発生時の処理手順の一例を示すシーケンス図である。例えば接続装置2においてIP回線L1の回線障害が検出されると(ステップS1)、無線モジュール21に障害の発生が通知される(ステップS2)。そうすると無線モジュール21は迂回要求メッセージを基地局41に通知する(ステップS3)。基地局41はこのメッセージを受けると、迂回ルート形成のための無線リソースに空きがあるか、すなわち空きチャネルの有無を判定する(ステップS4)。空きリソースがあれば迂回処理が実行される(ステップS5)。
FIG. 4 is a sequence diagram illustrating an example of a processing procedure when a failure occurs in the communication system according to the embodiment. For example, when a line failure of the IP line L1 is detected in the connection device 2 (step S1), the occurrence of the failure is notified to the wireless module 21 (step S2). Then, the
空きリソースが無ければ、基地局41はチャネル開放制御を実行する(ステップS6)。すなわち基地局41は、2つのチャネルを占有している移動局71(図2)にチャネル開放要求メッセージを送信する(ステップS7)。これを受けた移動局71は使用中の少なくとも一つのチャネルを開放し、開放したチャネルのチャネルID(識別子)を記載したチャネル開放通知メッセージを基地局41に返信する(ステップS8)。
If there is no free resource, the
次に基地局41は、開放されたチャネルのチャネルIDを含む割当チャネル通知メッセージを無線モジュール21に通知する(ステップS9)。これを受けて無線モジュール21と基地局41との間で、無線モジュール21と基地局41に接続するための無線接続処理が実行される(ステップS10)。この手順が完了すると、パケット端末33の通信パスを基地局41を経由するルートに迂回させるための処理(迂回処理)が、接続装置2と基地局41との間で実行される(ステップS11)。迂回が完了すると、その旨をパケット端末33に通知するようにしても良い(ステップS12)。
Next, the
図5は、IP回線L1に回線障害が生じたときに基地局41の無線リソースに空きチャネルが無い状態を示す図である。例えば移動局71が高速データ通信のため2つのチャネルを束ねて占有しており、残りのチャネルもいずれかの移動局により占有されて基地局41の展開する無線ゾーン内に空きチャネルが無いとする。またパケット端末33がIP網5を経由してパケット端末32と通信中であるとする。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state where there is no empty channel in the radio resource of the
この状態からIP回線L1に障害が生じると、無線モジュール21は直ちに基地局41を経由する迂回ルートを形成しようとするが、この時点で使用可能な無線リソースが無い。また、例えば基地局41とIP交換機11との間のISDN Bチャネルといった有線リソースにも空きがない。そこで実施形態では、移動局71により占有されている2つのうち1つのチャネルを強制的に開放させる。
If a failure occurs in the IP line L1 from this state, the
図6は、図5に示される状態から1つのチャネルが開放された状態を示す図である。図6に示されるように実施形態ではパケット端末33,32間での通信を優先させるようにし、移動局71が使用中のチャネルの一つを解放させる。これにより移動局71の通信速度は以前と比べて低速になるが、パケット端末33,32間での通信は継続させることが可能になる。これにより重要な端末(ここではパケット端末33,32)間での通信の可用性を向上させることができる。なお実施形態では、例えば音声通信よりもデータ通信を重要視し、データ通信を行っている端末を重要端末として捉えるようにすれば良い。あるいは通信速度よりも、より多くの端末が通信できるようにすることを重要視しても良い。
FIG. 6 is a diagram showing a state where one channel is released from the state shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the embodiment, priority is given to communication between the
実施形態において、迂回ルート形成時に開放するチャネルとしては、例えば同じ割り当て先に割り当てられた数が最も多いチャネルから選択する、というポリシーを採択するようにする。また、各割り当て先の使用中チャネル数がいずれも同じであれば、例えばチャネル番号が最若番のチャネルを開放するようにする。 In the embodiment, as a channel to be opened when a detour route is formed, for example, a policy of selecting a channel having the largest number allocated to the same allocation destination is adopted. If the number of channels in use at each allocation destination is the same, for example, the channel with the lowest channel number is released.
図7は、実施形態に係わる通信システムにおける障害復旧時の処理手順の一例を示すシーケンス図である。図7において、例えば接続装置2によりIP回線L1の障害復旧が検出されると(ステップS21)、接続装置2は復旧通知メッセージを無線モジュール21に通知する(ステップS22)。これを受けて無線モジュール21は、図4のステップS9で自らに割り当てられたチャネルを切断するためのチャネル切断要求メッセージを基地局41に通知する(ステップS24)。そうすると基地局41は当該チャネルを切断するチャネル切断制御を実行し(ステップS25)、このチャネルを用いて移動局71と再接続するための再接続要求メッセージを移動局71に通知する(ステップS26)。これを受けて、移動局71と基地局41との間で、図2の状態に戻すための再接続処理が実行される(ステップS27)。
FIG. 7 is a sequence diagram illustrating an example of a processing procedure at the time of failure recovery in the communication system according to the embodiment. In FIG. 7, for example, when failure recovery of the IP line L1 is detected by the connection device 2 (step S21), the
上記手順と平行して、接続装置2の制御により切戻し処理が実行される(ステップS23)。切戻し処理とは、迂回処理により通常ルートから迂回ルートへと切り替えられた通信パスのルートを、障害復旧に伴って通常ルートに戻すための処理である。図7の手順が完了すると、図2に示される状態が再度実現される。 In parallel with the above procedure, a switchback process is executed under the control of the connection device 2 (step S23). The switch-back process is a process for returning the route of the communication path that has been switched from the normal route to the detour route by the detour processing to the normal route along with the failure recovery. When the procedure of FIG. 7 is completed, the state shown in FIG. 2 is realized again.
図8は、迂回処理に際して基地局41の通信リソースの割り当て状態が遷移することを示す図である。図8に示すテーブルは、例えばルートの切り替え/切戻しに関係する基地局41によって管理される。
システムに障害が無く迂回前の状態では、図8(a)に示されるように、基地局41の無線ゾーン内のチャネル1〜4は、それぞれ移動局71,71,72,75に割り当てられているとする。この状態からIP回線L1に障害が生じてルートの迂回が実施されると、図8(b)に示されるように、基地局41のチャネル1〜4は、それぞれ無線モジュール21、移動局71,72,75に割り当てられる。その後、IP回線障害が復旧すると迂回前の状態が再現されて、図8(c)に示されるようにチャネル1〜4はそれぞれ移動局71,71,72,75に割り当てられる。
FIG. 8 is a diagram illustrating that the communication resource allocation state of the
In a state where there is no failure in the system and before detouring, as shown in FIG. 8A,
また、IP回線障害復旧後は、無線モジュール21はチャネル1を使わなくなるため、このチャネル1の割り当てについて図8(c)のように再現するようにする他、基地局41では、移動局71,72,75と通信を行っているが、今度、強制的に開放するチャネルの選択方式の逆に、同一割当先で一番チャネル仕様数が少ないものに対して追加で割り当てるようにしてもよい。各割当先の使用中チャネル数が同じである場合、再若番チャネル番号を使用している割当先に対して割り当てる。この場合は、前記移動局71に対して割り当て、前記基地局1で保持する各チャネルの割当状況は迂回する前の状況と同様である。
In addition, since the
図9は、図1に示されるシステムにおける通常のルートと迂回ルートとの一例を示す図である。パケット端末33,32間でのピアツーピア通信は、通常ではパケット端末33、ターミナルアダプタT3、接続装置2およびIP網5を経由するルートの通信パスを用いて実現されている。この状態から回線障害が生じると、パケット端末33、ターミナルアダプタT3、接続装置2、無線モジュール21、基地局41、IP交換機11およびIP網5を経由する迂回ルートが用意され、このルート上に上記ピアツーピア通信の通信パスが設定される。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a normal route and a detour route in the system shown in FIG. Peer-to-peer communication between the
以上説明したようにこの実施形態では、パケット端末33,32間での通信パスに障害が生じると、基地局41を経由するルートに上記通信パスを迂回させる。その際、基地局41の無線ゾーン内の移動局などにより当該無線ゾーンのリソースがすべて占有されていれば、いずれかのチャネルを強制的に開放させる。そして、開放されたチャネルを用いて無線モジュール21および基地局41を経由するルートを用意し、このルートに沿って通信パスを再設定するようにしている。このようにしたので、耐障害性能を改善した通信システムとその基地局および通信制御方法を提供することが可能となる。
As described above, in this embodiment, when a failure occurs in the communication path between the
なお上記実施形態ではPHSを想定したが、これに限らずセルラフォンシステム全般において上記実施形態を適用することが可能である。また現行のPHSに限定されず、より多くの無線通信チャネルを備える次世代PHSに対しても上記実施形態を適用することが可能である。 In addition, although PHS was assumed in the said embodiment, it is possible to apply the said embodiment not only to this but the cellular phone system whole. In addition, the present embodiment is not limited to the current PHS, and the above-described embodiment can be applied to a next-generation PHS having more wireless communication channels.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although an embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
5…IP網、L1…IP回線、11、12…IP交換機、2…接続装置、L2…ISDN回線、21…無線モジュール、41〜48…基地局、T1,T2,T3…ターミナルアダプタ(TA)、31〜33…パケット端末、6…PIAFS終端装置、71〜75…移動局、ANT…アンテナ、102…無線部(RF)、103…通信制御部、104…データ交換部、105…網インタフェース部、106…制御部、106a…開放処理部、106b…再接続処理部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
無線ゾーンを展開して当該無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する基地局と、
前記インタフェースに障害が生じると、前記端末とその通信相手先との間の通信パスを前記基地局を経由するルートに迂回させる迂回処理モジュールとを具備し、
前記基地局は、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して、前記迂回のための無線リソースを確保する開放処理部を備える、通信システム。 A connection device for connecting an interface between a best-effort communication network and a terminal;
A base station that expands a radio zone and connects a mobile station in the radio zone to the communication network; and
When a failure occurs in the interface, a detour processing module for detouring a communication path between the terminal and its communication partner to a route via the base station,
The base station
If there is no available radio resource for the detour in the radio zone, the channel occupied by any mobile station in the radio zone is forcibly released to secure the radio resource for the detour A communication system comprising an opening processing unit.
前記無線ゾーンを展開して当該無線ゾーン内の移動局を前記通信網に接続する手段と、
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放して、前記迂回のための無線リソースを確保する開放処理部とを備える、基地局。 A connection device that connects an interface between a best-effort communication network and a terminal, and if a failure occurs in the interface, a communication path between the terminal and a communication partner is diverted to a route via a wireless zone In a base station provided in a communication system comprising a bypass processing module,
Means for expanding the radio zone and connecting a mobile station in the radio zone to the communication network;
If there is no available radio resource for the detour in the radio zone, the channel occupied by any mobile station in the radio zone is forcibly released to secure the radio resource for the detour A base station comprising an open processing unit.
前記無線ゾーンにおける前記迂回のための無線リソースに空きがなければ、前記基地局が、当該無線ゾーン内のいずれかの移動局により占有されているチャネルを強制的に開放し、前記迂回のための無線リソースを確保する、通信制御方法。 A connection device that connects an interface between a best-effort communication network and a terminal, a base station that expands a wireless zone and connects a mobile station in the wireless zone to the communication network, and a failure occurs in the interface And a communication control method used in a communication system comprising a detour processing module for detouring a communication path between the terminal and the communication partner to a route passing through the base station,
If there is no available radio resource for the detour in the radio zone, the base station forcibly releases a channel occupied by any mobile station in the radio zone, and A communication control method for securing radio resources.
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