JP2015216574A - 無線制御装置、接続先切替方法、及び無線通信制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 第１通信システムでの音声通話の終了時に第２通信システムへＲＡＴを切り替える際に、サービスに対する悪影響をできるだけ低減または抑制する。
【解決手段】 音声通話サービスを提供する第１の無線通信システムで移動端末の無線通信を制御する無線制御装置は、前記移動端末の音声通話の終了時に、パケット接続の有無と、第２の無線通信システムのエリアカバー状況を判断し、パケット接続がないかまたはパケット通信データ量が第１閾値以下の場合であって、かつ、前記移動端末が前記第２の無線通信システムのサービスエリアでカバーされている場合に、前記移動端末に対して前記第２の無線通信システムへのリダイレクションを指示する制御部を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線制御装置、接続先切替方法、及び無線通信制御システムに関する。

第３世代パートナーシッププロジェクト（Third Generation Partnership Projects:３ＧＰＰ）において、符号分割多元接続（Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ）技術に基づくＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）と呼ばれる移動通信システムが仕様化され（以降、「３Ｇ」と呼称する）、日本やヨーロッパをはじめ多数の国で普及している。Ｗ−ＣＤＭＡシステムはＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）とも呼ばれている。

３Ｇ方式の通信システムをさらに進化させたロングタームエボリューション（Long Term Evolution:ＬＴＥ）方式のシステムは、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:ＯＦＤＭ）技術を採用し、より高速、大容量、低遅延となるように仕様が規定されている。

このような無線通信システムの種別は、ＲＡＴ（Radio Access Technology）と呼ばれている。ＲＡＴには、上記のＷ−ＣＤＭＡ方式やＬＴＥ方式の無線通信システムに加えて、ｃｄｍａ２０００方式やＧＥＲＡＮ（GSM/EDGE Radio Access Network）方式等の無線通信システムもある。これらのＲＡＴは、様々な国や地域の様々な周波数で様々なオペレータにより運用されており、場合によっては同一の地域で複数のＲＡＴを使用することが可能である。ＲＡＴ間で負荷分散を図る場合や、特定のＲＡＴでしか提供されていないサービスをユーザが希望する場合などに、あるＲＡＴに在圏するユーザを別のＲＡＴへ移す処理が行われる。

例えば、ＬＴＥ方式の或るＲＡＴにおいて音声通信サービスが提供されていなかった場合、そのＲＡＴに接続しているユーザが音声通信を希望したとする。この場合、ユーザを３Ｇ方式のＲＡＴに移して音声通信サービスを提供することで、サービス性を維持する。この技術は、ＣＳフォールバック（Circuit-Switched Fallback:ＣＳＦＢ）と呼ばれている。また、ＬＴＥ方式でＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）が提供されている場合においても、ＳＲＶＣＣ（Single Radio Voice Call Continuity）によりＬＴＥでのＶｏＩＰから３Ｇ方式のＣＳへ切り替え、音声通信サービスを継続することも可能である。

異なるＲＡＴ間で接続先を切り替える一つの方法に、リダイレクション（Release with Redirection）と呼ばれる方法がある。あるＲＡＴのユーザ（移動局）を別のＲＡＴへ移す必要が生じた場合、ネットワーク（ＮＷ）はリリースリダイレクション制御信号"RRC Connection Release"を移動局に通知する。リリースリダイレクション制御信号は、切替先のＲＡＴ及びそのＲＡＴで使用される周波数を示す情報を含み、現在のＲＡＴとの接続を切断して切替先のＲＡＴとの間で接続を確立すべきことを通知する。リリースリダイレクション制御信号（RRC Connection Release）を受信した移動局は、現在のＲＡＴとの接続を切断し、切替先として指定された周波数のセルをサーチし、同期信号を獲得する。さらに、切替先のセルから報知情報を取得し、切替先のセルに対する接続を確立する。これにより移動局は、切替先のセルに在圏することになり、例えば、切替先のＲＡＴで提供されているサービスを受けることができる。

もう一つのＲＡＴ切り替え方法として、ハンドオーバがある。ハンドオーバは、無線を含め、ネットワークとの接続を維持したままＲＡＴを切り替えることが可能である。したがって、リダイレクションに比べてパケットロスがほとんど起こらないという特徴がある。リダイレクションは無線切断により、パケットの再送処理が発生する可能性が高い。ただし、ハンドオーバは接続を維持したままの切り替えとなるため、システム全体としての対応が必要であり、リダイレクションより機能追加の難度が上がるという側面もある。なお、ＳＲＶＣＣはハンドオーバに包含される技術である。

なお、パケットデータネットワークＰＤＮから非パケットデータネットワークへの切り替え操作時に、ＰＤＮベアラ接続を一時停止し、ＣＳＦＢ/ＳＲＶＣＣの終了に応じてリダイレクションを開始してＰＤＮ接続を再開する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特表２０１４−５０２８３１号公報

３ＧＰＰ技術仕様書 ＴＳ２５．３３１ ver. 8.24.0 ３ＧＰＰ技術仕様書 ＴＳ３６．３３１ ver. 8.20.0

ＬＴＥ方式から３Ｇ方式へＣＳＦＢによる音声接続のためのＲＡＴ切り替える場合、またはＳＲＶＣＣによりＬＴＥでのＶｏＩＰから３ＧのＣＳへ切り替える場合、もしくは通信電波状況によりＬＴＥではなく３Ｇへ在圏している状態からの音声接続を実施し、音声接続を終了した場合、再びＬＴＥへＲＡＴを切り替えることが考えられる。その際、利用される制御としてはリダイレクションが一般的である。ハンドオーバはパケットのベアラが必要になるため、音声のみ接続されている場合はハンドオーバできない。

しかし、スマートフォンのように、通信頻度・通信量の多い移動通信端末の場合、音声接続をしている間にパケットベアラも設定されているケースが多くある。この場合、音声接続終了時にリダイレクションによるＲＡＴ切り替えを実施すると、パケットも同時に切断されてしまい、サービス性が損なわれるおそれがある。さらに、ＬＴＥエリアと３Ｇエリアの差分があるようなケースでは、リダイレクション後、ＬＴＥエリアへの在圏ができず、３Ｇエリアに戻ってきて再度パケット通信を行うケースも考えられる。

そこで、第１通信システムでの音声通話終了時に第２通信システムへＲＡＴを切り替える際に、サービスに対する悪影響を極力低減、または抑制することを課題とする。

音声通話サービスを提供する第１の無線通信システムで移動端末の無線通信を制御する無線制御装置は、
前記移動端末の音声通話の終了時に、パケット接続の有無と、第２の無線通信システムのエリアカバー状況を判断し、パケット接続がないかまたはパケット通信データ量が第１閾値以下の場合であって、かつ、前記移動端末が前記第２の無線通信システムのサービスエリアでカバーされている場合に、前記移動端末に対して前記第２の無線通信システムへのリダイレクションを指示する制御部、
を有する。

第１通信システムでの音声通話の終了時に第２通信システムへＲＡＴを切り替える際にサービスに対する悪影響を低減または抑制することができる。

実施形態の無線制御技術が適用される無線通信システムの例を示す図である。 実施形態の接続先切替方法のフローチャートである。 図１のシステムで用いられる無線制御装置の概略構成図である。

図１は、実施形態の接続先切り替え手法が適用される無線通信システム１の構成例を示す。無線通信システム１では、ＬＴＥのサービスと３Ｇのサービスが地理的に同一または重なり合うエリアで提供されている。ＬＴＥ方式の基地局であるｅＮＢ（evolved Node B）２２はＬＴＥコアネットワーク２１に提供され、ＬＴＥのエリア２３ａ、２３ｂを管轄している。３Ｇ方式の無線制御装置（ＲＮＣ）１２は３Ｇコアネットワーク１１に接続されて、３Ｇのエリア１３ａ、１３ｂを制御している。なお、ＲＮＣ１２に接続されて各エリア１３ａ、１３ｂを管轄する１以上の基地局装置は省略してある。

ＬＴＥエリア２３ａに在圏する移動通信端末（ＵＥ：User Equipment）４０が音声接続する時は、ＣＳＦＢにより３Ｇへの切り替えが行われる。実施形態では、音声通話サービスは３Ｇの回線交換ドメインでのみ提供されており、移動通信端末４０が在圏するＬＴＥ方式の特定のＲＡＴ上でＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）は直接提供されていないものとする。なお、ＬＴＥでＶｏＩＰサービスは直接提供されていても良いが、移動通信端末４０がＶｏＩＰ非対応の場合はＣＳＦＢを実施する、またはＶｏＩＰに対応していてもＳＲＶＣＣで３ＧのＣＳに切り替えたり無線品質等の影響により３Ｇ在圏からの回線交換で通信する場合も含む。また、移動通信端末４０はＬＴＥと３Ｇの双方での通信が可能なものとする。移動通信端末４０の音声接続時にＬＴＥに在圏したままの状態では音声通話サービスを提供することができない場合、移動通信端末４０の単一の無線を使って３Ｇへの接続切り替え（ＣＳＦＢ）が行われる。図１では、ＬＴＥと３Ｇを例にしているが、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）などの他のＲＡＴとＬＴＥの間の切り替えであってもよい。

ＬＴＥセルと３Ｇセルは、ほぼ同等のエリアをカバーする場合と、カバーするエリアに差分がある場合がある。カバーするエリアに差分がある場合とは、周波数帯域が異なる場合や、フェムトセルやＣＳＧ（Closed Subscriber Group）セルのように小型で干渉を受けることでエリアが縮退してしまう場合などを含む。

ＣＳＦＢにより、ＲＡＴが３Ｇへ切り替えられると、通話終了後にＬＴＥへそのままリダイレクションすべきか、ハンドオーバさせるべきかが問題となる。実施形態では、通話終了時に単純にリダイレクションするのではなく、パケットベアラが設定されているときは、リダイレクション（強制切断）を実施しない。また、ＬＴＥエリア外である場合も、ＬＴＥにリダイレクションを行わない。以下で、具体的に説明する。

図２は、実施形態の接続先切り替え方法のフローチャートである。無線制御装置１２は、移動通信端末４０の音声呼切断のタイミングで（Ｓ１１）、パケット接続の有無を判断する（Ｓ１２）。移動通信端末４０にパケット接続がない場合は（Ｓ１２でＮＯ）、ＬＴＥエリアが十分であり移動通信端末４０が在圏可能かどうかを判断する（Ｓ１３）。移動通信端末４０のためにＬＴＥエリアが十分な場合は（Ｓ１３でＹＥＳ）、ＬＴＥへのリダイレクションを実施する（Ｓ１４）。このパターンは、接続を維持すべきパケット通信がなく、ＬＴＥへの復帰が可能であることから、３Ｇでの接続を切断してＬＴＥへ切り戻す指示を出してもサービスに影響しないパターンである。無線制御装置１２は、移動通信端末４０に対してリリースリダイレクション制御信号を送信する。移動通信端末はこの制御信号に含まれるＬＴＥセル情報や周波数情報に基づき、３Ｇとの接続を開放して、ＬＴＥセルへのＲＲＣ接続要求を送信する。

ＬＴＥエリアが移動通信端末４０にとって十分かどうかの判定（Ｓ１３）は、移動通信端末４０からの測定結果に基づいて行ってもよいし、システム上でＬＴＥエリアが現時点で十分かどうかのフラグをあらかじめ保持しておいてもよい。あるいは、無線制御装置１２で過去のリダイレクション成功率を保持しておき、成功率が一定以上の場合にＬＴＥエリアカバー率が十分であると判断してもよい。ＬＴＥエリアが故障・輻輳等で規制されている場合は、ＬＴＥエリア率が不十分と判断してもよい。

リダイレクション成功率は、ＬＴＥ側での通信接続情報を用いてもよい。ＬＴＥ側の通信接続情報は、３Ｇコアネットワーク１１を介してＬＴＥコアネットワーク２１から取得してもよい。ＬＴＥ側の通信接続情報が取得できない場合は、リダイレクション後の一定時間以内に３Ｇエリアでパケット通信接続を実施する場合を失敗とみなしてもよい。これは、音声終了後にＬＴＥエリアに在圏できずに３Ｇに在圏する場合である。リダイレクション後に一定時間を超える時間が経過したときは、リダイレクション成功とみなしてもよい。

音声終了時にパケット接続がある場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、パケット通信データ量が閾値以下か否かを判断する（Ｓ１５）。この閾値はシステム上で保持されている値であり、外部システムから手動で変更可能としてもよい。また、たとえば、ＬＴＥ側の輻輳により規制度合が強い場合は、閾値を自動的に引き下げて、ＬＴＥへのリダイレクションを抑制する方向に制御してもよい。閾値をゼロまで引き下げれば常にリダイレクションを抑止することも可能となる。また、逆に３Ｇ側が輻輳している場合は閾値を引き上げて、実質的にパケット通信データ量なしとし、常にリダイレクションすることも可能である。上記のように、閾値をリダイレクション実施スイッチのように利用することも可能である。

パケット通信データ量が閾値以下の場合は（Ｓ１５でＹＥＳ）、単一無線でＬＴＥ側に切り替えたとしてもパケット通信サービスへの影響が軽微であることを意味する。この場合は、Ｓ１３に進んでＬＴＥエリアでカバーされているか否かを判断し、ＬＴＥエリアでカバーされていれば、ＬＴＥへのリダイレクションを行う（Ｓ１４）。ＬＴＥへのリダイレクションが決定されると、移動通信端末４０に対してネットワークからリリースリダイレクション制御信号が送信される。移動通信端末４０は、３Ｇでの接続を開放してＬＴＥ側へ在圏する。

パケット通信データ量が閾値を超える場合は（Ｓ１５でＮＯ）、パケット切断によるサービスへの影響が大きいことを意味する。この場合は、切断をともなうリダイレクションではなく、ＬＴＥへのハンドオーバを実施するか否かを判断する（Ｓ１６）。

ＬＴＥへハンドオーバを実施する場合は（Ｓ１６でＹＥＳ）、ＬＴＥへのハンドオーバが行われる（Ｓ１８）。ハンドオーバであれば、パケットロスを最小限に抑制、または回避することができる。ＬＴＥへのハンドオーバが実施されない場合は（Ｓ１６でＮＯ）、３Ｇでの接続を維持する（Ｓ１７）。すなわち、移動通信端末４０に対してRRC connection ReconfigurationもしくはRelease with Redirection制御信号を送信するかわりに、３Ｇサービス継続のための制御信号が送信される。これにより、音声通話終了時に並行して行われていたパケット通信の切断を回避することができる。

ハンドオーバの実施判断用に（Ｓ１６）、パケット通信データ量に基づく第２の閾値（ハンドオーバ用の閾値）を設定してもよい。第２の閾値は一般に、リダイレクションによるサービス切断の影響の有無を判断する第１の閾値よりも大きい値に設定される。一例として、第２の閾値を超えるパケット通信データ量がある場合は、通信速度の速いＬＴＥへハンドオーバさせる。３Ｇの通信速度で十分な場合は、ＬＴＥへのハンドオーバを実施しないで３Ｇでの通信を継続させる。

Ｓ１３でＬＴＥエリアにカバーされていない場合（Ｓ１３でＮＯ）も、ＬＴＥへのハンドオーバの可否判断（Ｓ１６）に進む。ＬＴＥエリアにカバーされていない場合は、通常はＬＴＥへのハンドオーバを行わないが、移動通信端末４０がＬＴＥサービス提供エリアの方向に向かって進行中であり、比較的大量のパケット通信が行われている場合は、ＬＴＥへのハンドオーバを実施してもよい。また、ＬＴＥサービス提供エリアカバー率が一定の値以上の場合は、ＬＴＥへのハンドオーバを実施することにしてもよい。

図３は、実施形態の無線制御装置１２の概略構成図である。無線制御装置１２は、コアネットワークとの通信を行うコアネットワーク通信処理部１２１と、無線アクセス区間で移動通信端末と通信を行う移動通信端末通信処理部１２２と、制御部１２８と、記憶部１２９を有する。記憶部１２９は、通信データ量閾値保持部１２３と、ＬＴＥエリアカバー情報保持部１２４を含む。制御部１２８は、パケット通信状態判定部１２５と、ＬＴＥエリア判定部１２６と、ＲＡＴ切り替え判定部１２７を含む。

コアネットワーク通信処理部１２１にて、コアネットワーク１１から移動通信端末４０に対する音声切断の信号を受信した場合、パケット通信状態判定部１２５は、移動通信端末４０のパケット通信の有無を判断する。移動通信端末４０で現にパケット通信が行われている場合は、通信データ量閾値保持部１２３を参照して、移動通信端末４０の現在のパケット通信量と第１の閾値を比較をする。通信データ量に関する閾値（第1の閾値と、後述する第２の閾値を含む）は、外部の閾値設定システム５０から変更可能である。あるいは、無線制御装置１２がＬＴＥの規制情報等に基づいて自動更新してもよい。

パケット通信がない場合や、パケット通信量が第１閾値以下である場合は、ＬＴＥエリア判定部１２６は、ＬＴＥエリアカバー情報保持部１２４を参照して、移動通信端末４０の位置がＬＴＥエリアにより十分にカバーされているかどうかを判定する。ＬＴＥエリアカバー情報保持部１２４は、フラグ情報によりＬＴＥエリアでカバーされているかどうかを示してもよいし、過去のＬＴＥシステムへのリダイレクション成功率を保持していてもよい。ＬＴＥへのリダイレクション成功率に替えて、ＬＴＥサービス提供エリアカバー率を保持してもよい。また、ＬＴＥの規制情報に基づいて無線制御装置１２がエリアカバー情報を変更してもよい。

ＲＡＴ切り替え判定部１２７は、パケット通信状態判定部１２５とＬＴＥエリア判定部１２６の判断結果に基づいて、ＬＴＥへリダイレクションを実施するか、ハンドオーバを実施するか、または３Ｇでの通信を継続するかを判定する。ＲＡＴ切り替え判定部１２７は、通信データ量閾値保持部１２３に保持されるハンドオーバ判定用の第２の閾値を参照してハンドオーバの実施要否を判断してもよいし、ＬＴＥエリアカバー情報保持部１２４に保持されるＬＴＥカバー情報を参照してハンドオーバの実施可否を判断してもよい。

この構成により、サービスに対する影響を最小限に抑えて移動通信端末４０のためのＲＡＴ切り替え制御を行うことができる。

１ 無線通信システム
１１ ３Ｇコアネットワーク
１２ 無線制御装置（ＲＮＣ）
１３ａ、１３ｂ ３Ｇエリア
２１ ＬＴＥコアネットワーク
２２ 基地局（ｅＮＢ）
２３ａ、２３ｂ ＬＴＥエリア
４０ 移動通信端末
１２１ コアネットワーク通信処理部
１２２ 移動通信端末通信処理部
１２３ 通信データ量閾値保持部
１２４ ＬＴＥエリアカバー情報保持部
１２５ パケット通信状態判定部
１２６ ＬＴＥエリア判定部
１２７ ＲＡＴ切り替え判定部
１２８ 制御部
１２９ 記憶部

Claims (6)

1. 音声通話サービスを提供する第１の無線通信システムで移動端末の無線通信を制御する無線制御装置であって、
   前記移動端末の音声通話の終了時に、パケット接続の有無と、第２の無線通信システムのエリアカバー状況を判断し、パケット接続がないかまたはパケット通信データ量が第１閾値以下の場合であって、かつ、前記移動端末が前記第２の無線通信システムのサービスエリアでカバーされている場合に、前記移動端末に対して前記第２の無線通信システムへのリダイレクションを指示する制御部、
   を有することを特徴とする無線制御装置。
2. 前記制御部は、前記移動端末の音声通話の終了時に、前記第１閾値を超えるパケット通信データ量のパケット接続がある場合、または前記移動端末の位置が前記第２の無線通信システムのエリアでカバーされていない場合に、前記第２の無線通信システムへのハンドオーバを実施するか否かを判断し、前記第２の無線通信システムへのハンドオーバを実施する場合に、前記移動端末に対して、前記第２の無線通信システムへのハンドオーバを指示する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
3. 前記制御部は、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超えるパケット通信データ量でパケット接続がされている場合に、前記第２の無線通信システムへのハンドオーバを実施し、前記第２の閾値以下のパケット通信データ量の場合は前記ハンドオーバを実施せずに、前記移動端末に対して、前記第１の無線通信システムでのパケット通信の継続を指示する、ことを特徴とする請求項２に記載の無線制御装置。
4. 前記第１の閾値情報と、前記第２の無線通信システムのエリアカバー情報を格納する記憶部、
   をさらに有し、前記制御部は、前記第１及び第２の無線通信システムの規制情報に基づいて、前記第１の閾値情報と前記エリアカバー情報の少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
5. 音声通話サービスを提供する第１の無線通信システムで、移動端末が音声通話を切断したときに、前記第１の無線通信システムの無線制御装置において、前記移動端末におけるパケット接続の有無と、第２の通信システムのエリアカバー状況とを判断し、
   前記移動端末にパケット接続がないかまたはパケット通信データ量が第１閾値以下の場合であって、かつ、前記移動端末が前記第２の無線通信システムのサービスエリアでカバーされている場合に、前記無線制御装置から前記移動端末に対して前記第２の無線通信システムへのリダイレクションを指示する制御信号を送信する、
   ことを特徴とする接続先切替方法。
6. 音声通話サービスを提供する第１の無線通信システムと、
   前記第1の無線通信システムと異なる第２の無線通信システムと、
   前記第１の無線通信システム及び前記第２の無線通信システムの双方と通信可能な移動端末と、
   前記第１の無線通信システムで前記移動端末の無線通信を制御する無線制御装置と、
   を含み、
   前記無線制御装置は、前記移動端末の音声通話の終了時に、前記移動端末におけるパケット接続の有無と、前記第２の無線通信システムのエリアカバー状況とを判断し、
   前記移動端末にパケット接続がないかまたはパケット通信データ量が第１閾値以下の場合であって、かつ、前記移動端末が前記第２の無線通信システムのサービスエリアでカバーされている場合に、前記無線制御装置から前記移動端末に対して前記第２の無線通信システムへのリダイレクションを指示する制御信号を送信する、
   ことを特徴とする無線通信制御システム。

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