JP2019029964A - 多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線バックホールシステムにおいて、バックホール中継端末に多重無線伝送技術が適用される場合、遅延を最小化して効率よくデータをルーティングする、データルーティング方法を提供する。
【解決手段】基本基地局には基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末にはバックホール使用者端末がWiFi AP又はバックホール基地局を介して連結された無線バックホールシステムは、LTE網又は基本基地局に備えられたバックホールエージェントにより具現される。基本基地局に連結された端末が、バックホール中継端末である場合、基本基地局に追加の資源が予約される無線リンク(E-RAB)の割当を開始し、活性化した資源に対するゲートウェイアドレスを、自分のアドレスに設定し、前記設定されたアドレスにより、バックホール中継端末で発生する全てのデータを１次的に受信する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線バックホールシステムに関し、特に、無線バックホールシステムにおいて、バックホール中継端末に多重無線伝送技術が適用される場合、遅延を最小化して効率よくデータをルーティングする、多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法に関する。

周知のように、フェムトセル(Femto cell)基地局(以下、単に‘フェムト基地局'という)とは、家庭や事務室などの屋内に設置されたブロードバンド網を介して、移動通信コアネットワークに接続する超小型移動通信基地局である。このようなフェムト基地局は、室内のカバレージを拡大し、通話品質を向上させ、様々な有無線融合サービスを効率よく提供するなどの様々なメリットを有する。

3GPP LTE(Long Term Evolution)又はLTE-A(LTE Advanced)(以下、これらを総称して‘LTE'という)では、eNB(evolved NodeB)、及びHeNB(Home evolved NodeB)という基地局を定義している。 このうち、eNBは、一般のマクロセル(macro cell)を担当するマクロ基地局であり、HeNBは、フェムトセルを担当するフェムト基地局である。すなわち、3GPPでは、従来のマクロ基地局と別に、特定の使用者だけが接続可能なフェムト基地局が設置される環境を考えている。ここで、フェムト基地局は、使用者あるいは事業者によって、カバレージの増大、容量の増大、又はその他の差別化したサービスの提供などを目的に、設置することができる。フェムト基地局のサービスカバレージは、最小数メーターから最大マクロサービスカバレージ程度まで考えられる。

一方、無線通信システムにおいて、基地局と核心網(core network)をいずれも、有線で連結すると、高い設置コストが求められるだけでなく、基地局が追加に設置される度に、追加費用がかかる。これを解決するために、バックホール(backhaul)中継端末を導入し、このようなバックホール中継端末には、3G又はLTE基地局(例えば、フェムトセル基地局; 以下、‘バックホール基地局'という)又は、WiFiアクセスポイント(WiFi AP)が連結され、バックホール中継端末は、再度、基本基地局と無線で連結され、基本基地局は、インターネット又は3G/LTE核心網に有線で連結されている。

図１は、従来の無線バックホールシステムのネットワーク構成及び動作手続きを説明するための図である。図１に示しているように、従来の無線バックホールシステムのネットワーク構成によると、基本基地局には、基本使用者端末及びバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール基地局又はWiFi APを介して、使用者端末(以下、これを‘バックホール使用者端末’という)が連結される。

従来の無線バックホールシステム、例えば、LTE技術を適用した無線バックホールシステムの場合、基本基地局とバックホール中継端末の間の通信には、LTE技術が適用され、前記バックホール中継端末は、バックホール基地局又はWiFi APに連動する。図１において、青色で示されるIPは、送信元IP(Source IP)を示し、黄色で示されるIPは、宛先IP(Destination IP)を示す。UE IPとB-UE IPは各々、バックホール使用者端末とバックホール中継端末に割当られたIPアドレスを示し、Server IPは、バックホール使用者端末(UE)が接続しようとするIPアドレスであって、例えば、各種の検索サイト（ＷＷＷ.ｄａｕｍ．ｎｅｔ、ＷＷＷ.ｇｏｏｇｌｅ。ｃｏｍ．など）である。UE TEID(Tunnel Endpoint ID)は、GTP(GPRS Tunneling Protocol)により、バックホール使用者端末(UE)に割当られた固有IDを示し、B-UE TEIDは、バックホール中継端末(B-UE)に割当られた固有のTEIDを示す。Femto IPは、フェムト基地局、すなわち、バックホール中継端末に連動したバックホール基地局に割当られたIPアドレスを示し、Macro IPは、基本基地局のIPアドレスを示し、S-GW IPとP-GW IPは各々、サービングゲートウェイ及びPDN(Packet Data Network)ゲートウェイに割当られたIPアドレスを示す。

この状態で、バックホール使用者端末が、バックホール中継端末にリレー形態で連結されたバックホール基地局にアクセスする場合、バックホール使用者端末は、3G/LTE網からIPアドレス(UE IP)を割当(ステップＳ１)されるが、このようなバックホール中継端末と3G/LTE網の間に受け渡す全てのデータには、該当IPアドレスが用いられる。ついで、バックホール中継端末が基本基地局にアクセスする際、3G/LTE網から、IPアドレス(B-UE IP)を割当(ステップＳ３)されるが、以後、バックホール中継端末と3G/LTE網の間に受け渡される全てのデータには、該当IPアドレス(B-UE IP)が用いられる。

結果として、バックホール中継端末にリレー形態で連結されたバックホール基地局を介してサービスを受けるバックホール使用者端末の全てのデータは、バックホール中継端末のIPアドレス(B-UE IP)にカプセル化して、3G/LTE網のサービングゲートウェイ(Serving GateWay;S-GW)に伝達(ステップＳ４)される。

ついで、該当データを受信したサービングゲートウェイは、１次的に、基本基地局で追加したIPヘッダ(macro IP及びSGW IP)を処理して、外部のインターネット網、すなわちPDNゲートウェイに伝達する(ステップＳ５)。ついで、P-GW/DPI(Deep Packet Inspection)段では、バックホール使用者端末のIPアドレスを確認し、この場合、宛先IPアドレスがサービングゲートウェイであるので、該当データを再度、3G/LTE網内のサービングゲートウェイに伝達(ステップＳ６)する。

ついで、該当データを受信したサービングゲートウェイは、バックホール使用者端末で追加したIPヘッダを処理して、外部のインターネット網、すなわちPDNゲートウェイに伝達する(ステップＳ７)。最後に、P-GW/DPIは、該当データの宛先IPアドレスを確認した後に、該当データを、インターネットを介して、該当宛先IPアドレスに伝達(ステップＳ８)する。

従来の無線バックホールシステムによると、基本基地局及びバックホール中継端末を修正しなくても、バックホール網の構成が可能であるだけでなく、既に開発された技術だけを適用するため、システムの開発が容易であるというメリットがある。

しかし、バックホール使用者端末で発生したデータを、インターネットにルーティングするためには、サービングゲートウェイとPDNゲートウェイを繰返しルーティングしなければならず、これにより、ルーティング遅延が生じ、結果として、データ応用のスルプット(throughput)及びリアルタイム応用サービス(例えば、VoLTE)の品質劣化を生じるという問題があった。

その上に、P-GW/DPI段でバックホール使用者端末のIPアドレスを確認した後、該当データをサービングゲートウェイに伝達する手続きは、通常、網事業者が保安上の理由で許容しない手続きである。そこで、これをサポートするためには、バックホール中継端末に特定のIP帯域を割当して、該帯域に対してのみ、該当動作を許容すべきであるところ、これは、P-GW/DPIにおいて、IPルーティングテーブルを変更する必要があることを意味する。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、無線バックホールシステムにおいて、バックホール中継端末に多重無線伝送技術が適用される場合、遅延を最小化して効率よくデータをルーティングする、多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、バックホール中継端末に連結されたバックホール基地局又はWiFi AP内のバックホール使用者端末で発生するデータの送信元アドレス、すなわちバックホール中継端末のIPアドレスに基づいて時間遅延を最小化することができる、多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、核心網を変更することなく、バックホール網導入ができるようにした、すなわち、バックホール中継端末で発生したデータが、3G網又はLTE網に流入される前に処理することで、3G網又はLTE網では、バックホール中継端末に連結されたバックホール基地局が、自分に直接連結されたことと認識させる、多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、バックホール中継端末に連結されたWiFi APに接続されたバックホール使用者端末で生じたデータに対するデータオフローディングを効率よく行えるようにした、多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の第１特徴による多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法によると、基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結された無線バックホールシステムにおいて、LTE網又は基本基地局に備えられたバックホールエージェントにより行われ、基本基地局に連結された端末が、バックホール中継端末である場合、基本基地局に追加の資源が予約される無線リンク(E-RAB)の割当を開始し、活性化した資源に対するゲートウェイアドレスを、自分のアドレスに設定し、前記設定されたアドレスにより、バックホール中継端末で発生する全てのデータを１次的に受信する。

前記第１特徴において、バックホール使用者端末から送信したデータに対して、バックホール中継端末と基本基地局の間で追加されたヘッダを除去した後、3G網又はLTE網に伝達し、3G網又はLTE網で受信した、バックホール使用者端末に伝達されるべきデータに対して、バックホール中継端末と基本基地局の間のルーティングのためのヘッダを追加することを特徴とする。

バックホールエージェントは、 基本基地局で受信した、バックホール使用者端末から送信されたデータについて、バックホール中継端末と基本基地局の間に追加されたヘッダを除去した後、インターネット網に伝達し、インターネット網で受信した、バックホール使用者端末に伝達されるべきデータに対して、バックホール中継端末と基本基地局の間のルーティングのためのヘッダを追加することを特徴とする。

基本基地局で予約される資源の量及び特性は、QCI(QoS Class Identifier)又はAMBR(Aggregated Maximum Bit Rate)を用いて決定することを特徴とする。

本発明の第２特徴によると、基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結され、LTE網又は基本基地局には、バックホールエージェントが備えられた無線バックホールシステムで行われ、バックホール中継端末が、バックホール中継端末に連動するWiFi AP内のバックホール使用者端末で発生したIPデータを受信した場合、このデータに、無線リンク区間ヘッダを追加して、基本基地局に伝送する(a)ステップと、基本基地局が、前記(a)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、バックホール中継端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、GTP/IPヘッダを追加して、バックホールエージェントに伝達する(b)ステップと、バックホールエージェントが、サービングゲートウェイのIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認し、自分が割当したIPアドレスである場合は、該当データから、GTP/IPヘッダを除去し、このようにGTP/IPヘッダが除去されたデータが、他のGTP/IPヘッダを有さない場合に、該当データを、インターネットに伝達する(c)ステップとを含む多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法が提供される。

前記第２特徴において、前記GTP/IPヘッダは、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスであることを特徴とする。

バックホールエージェントが、インターネットからIPデータを受信した場合に、着信IPアドレスが、自分がバックホール中継端末に割当したIPアドレスであるかを確認し、自分が割当したIPアドレスである場合は、該当データを、バックホール中継端末に割当したGTP情報を用いて、基本基地局に伝達する(d)ステップと、基本基地局が、前記(d)ステップで伝達されたデータから、GTP/IPヘッダを除去した後、これに、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール中継端末に伝達する(e)ステップと、バックホール中継端末が、前記(e)ステップで受信したデータにGTP/IPヘッダが存在しない場合、これをWiFi APに伝達する(f)ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の第３特徴によると、基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結され、LTE網又は基本基地局にバックホールエージェントが備えられた無線バックホールシステムで行われ、基本基地局内の基本使用者端末が、自体的に発生したIPデータに無線リンク区間ヘッダを追加して、基本基地局に伝送する(h)ステップと、基本基地局が、前記(h)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去した後、基本基地局内の基本使用者端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、GTP/IPヘッダを追加して、バックホールエージェントに伝達する(i)ステップと、バックホールエージェントが、サービングゲートウェイのIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認した後に、自分が割当したIPアドレスではない場合、追加動作することなく、受信したデータを、核心網に伝達する(j)ステップとを含む多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法が提供される。

前記第３特徴において、前記(h)ステップで追加されたGTP/IPヘッダは、基本使用者端末に割当られたGTP TEID、基本基地局IPアドレス、及びサービングゲートウェイIPアドレスであることを特徴とする。

バックホールエージェントが、核心網からIPデータを受信した場合、着信IPアドレスが、自分がバックホール中継端末に割当したIPアドレスであるかを確認する(k)ステップと、前記(k)ステップにおける確認結果、自分が割当したIPアドレスではない場合、受信したデータを、追加動作することなく、基本基地局にそのまま伝達する(l)ステップと、基本基地局が受信したデータから、GTP/IPヘッダを除去した後、無線リンク区間ヘッダを追加して、一般端末に伝達する(m)ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の第４特徴によると、基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結され、LTE網又は基本基地局には、バックホールエージェントが備えられた無線バックホールシステムで行われ、バックホール使用者端末が、自体的に発生したIPデータに、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール基地局に伝達する(o)ステップと、
バックホール基地局が、前記(o)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、バックホール使用者端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、バックホール使用者端末に割当られたGTP TEID、バックホール基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイIPアドレスを追加して、バックホール中継端末に伝達する(p)ステップと、バックホール中継端末が、前記ステップ(p)で受信したデータに、無線リンク区間ヘッダを追加して、基本基地局に伝達する(q)ステップと、 基本基地局が、前記(q)ステップで受信した該当データから、無線リンク区間ヘッダを除去して、バックホール中継端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを追加して、バックホールエージェントに伝達する(r)ステップと、バックホールエージェントが、前記(r)ステップで追加されたサービングゲートウェイIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認して、自分が割当したIPアドレスである場合に、前記(r)ステップで受信したデータから、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局IPアドレス、及びサービングゲートウェイIPアドレスを除去した後に、核心網に伝達する(s)ステップとを含む多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法が提供される。

前記第４特徴において、バックホールエージェントが、核心網からデータを受信した場合に、着信端末のIPアドレスが、自分が割当したものであるかを確認して、自分が割当したIPアドレスである場合、受信したデータに、バックホール端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを追加した後に、基本基地局に伝達する(t)ステップと、基本基地局が、ステップ(t)で受信したデータから、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを除去した後に、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール中継端末に伝達する(u)ステップと、バックホール中継端末が、ステップ(u)で受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、基本基地局が伝送したデータを復元し、前記復元したデータを、バックホール基地局に伝達する(v)ステップと、バックホール基地局が、前記(v)ステップで受信したデータから、バックホール基地局と核心網の間のルーティングのために用いられた、バックホール使用者端末に割当られたGTP TEID、バックホール基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを除去した後に、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール使用者端末に伝達する(w)ステップと、バックホール使用者端末が、前記(w)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、使用者データを復元する(x)ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法によると、バックホール使用者端末のIPデータルーティング遅延を最小化することで、バックホール使用者端末で用いるサービスの品質劣化を最小化することができる。

また、本発明によると、バックホール網の導入による影響が、バックホールエージェントで収容されるので、核心網を変更、例えば核心網のルーティングテーブルなどを変更する必要がなく、結果として、バックホール網の導入が容易となる。

さらには、バックホール中継端末に連結されたWiFi APに接続されたバックホール使用者端末で発生したデータに対するオフローディングが可能であるため、核心網の負荷を減少することができる。

図１は、従来の無線バックホールシステムにおけるネットワーク構成及び動作手続きを説明するための図である。 図２は、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムのネットワーク構成図である。 図３は、本発明のLTE無線バックホールシステムの動作手続きを説明するためのシーケンス図である。 図４は、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおいて、WiFi APに連結されたバックホール経由端末に対するデータルーティング手続きを説明するための図である。 図５は、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおいて、3G/LTE基地局に連結されたバックホール経由端末に対するデータルーティング手続きを説明するための図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法の好適な実施例について詳述する。

図２は、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムのネットワーク構成図である。図２に示しているように、本発明の無線バックホールシステムのネットワーク構成によると、基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、バックホール基地局、すなわち、WiFi AP、3G/LTE基地局(例えば、フェムトセル基地局)を介して連結される。

一方、本発明の無線バックホールシステムには、バックホールエージェントが、LTE網又は基本基地局にソフトウェアモジュールで具現されるか、別の装備で具現される。これに関して、従来設置されたLTE網では、端末活性化に際して、資源が予約されない基本リンクだけが活性化されることに対して、本発明では、バックホール中継端末の場合、バックホールエージェントが、基本基地局に更なる資源が予約される無線リンク(E-RAB)の割当を開始する。ここで、基本基地局で予約される資源の量及び特性は、QCI(QoS Class Identifier)又はAMBR(Aggregated Maximum Bit Rate)を用いて、決定することができる。

バックホールエージェントで開始される資源が予約される無線リンク割当は、バックホール中継端末に連動するバックホール使用者端末のサービスを考えて、複数回発生することがあるが、これは、データ形態別に異なるサービス品質を満たすためである。バックホールエージェントは、更に活性化した資源に対するゲートウェイアドレスを、自分のアドレスに設定する。これにより、バックホール中継端末で発生する全てのデータは、１次的に、バックホールエージェントに受信されることになる。

バックホールエージェントは、更に、基本基地局で受信したダウンリンクデータ、すなわちバックホール使用者端末で送信したデータに対して、バックホール中継端末と基本基地局の間で追加されたヘッダを除去した後、3G網及びLTE網に伝達し、これに関する詳細動作については、後述する。

バックホールエージェントは、更に、3G網及びLTE網で受信したアップリンクデータ(バックホール使用者端末に伝達されるデータ)について、バックホール中継端末と基本基地局の間のルーティングのためのヘッダを追加し、これに関する詳細動作及びルーティング手続きについては、後述する。

バックホールエージェントは、更に、基本基地局で受信したアップリンクデータ(バックホール使用者端末から送信されたデータ)に対して、バックホール中継端末と基本基地局の間に追加されたヘッダを除去した後、インターネット網に伝達し、これに関する詳細動作及びルーティング手続きについては、後述する。

バックホールエージェントは、更に、インターネット網で受信したダウンリンクデータ(バックホール使用者端末に伝達されるデータ)に対して、バックホール中継端末と基本基地局の間のルーティングのためのヘッダを追加し、これに関する詳細動作及びルーティング手続きについては、後述する。

図３は、本発明のLTE無線バックホールシステムの動作を説明するためのシーケンス図である。 図３に示しているように、本発明のLTE無線バックホールシステムは、バックホールエージェントモジュールを備えて、バックホール網環境でも、効率よく動作するように構成されている。

すなわち、本発明のLTE無線バックホールシステムによると、バックホール中継端末の活性化に際して、従来には、資源が予約されない基本リンクだけが活性化されるという不都合を解消するために、バックホールエージェントが活性化した端末が、バックホール中継端末であることをチェックした後に、基本基地局に更なる資源が予約される無線リンク(E-RAB)の割当を開始する。

具体的に、本発明のLTE無線バックホールシステムによると、まず、バックホール中継端末の電源を入れる場合、バックホール中継端末と基本基地局の間で、RRC連結設定(RRC connection establishment)手続きが行われる。以後、バックホールエージェントとバックホール中継端末の間に、認証及び位置登録手続きが行われる。このような位置登録過程において、バックホール中継端末は、バックホールエージェントにのみ認識され、LTE核心網において、バックホール中継端末は、認識されない。

一方、本発明によるバックホールエージェントは、登録手続きを行う端末に関して、基本基地局にダウンリンク(Down Link;DL)NAS(Non-Access Stratum)伝送(transport)手続きにより、該当端末に対する固有IDを要請する。これに応じて、基本基地局は、バックホール中継端末との間でNAS伝送(Transport)手続きを行い、バックホール中継端末の固有IDを獲得した後に、これをUL(Up Link)NAS伝送(Transport)手続きにより、バックホールエージェントに報告し、バックホールエージェントは、伝達されたIDに基づいて、現在のLTE核心網に登録された端末が、バックホール中継端末であるか否かをチェックすることができる。

一方、前記バックホール中継端末の確認過程とは別に、LTE核心網は、バックホールエージェントを介して、基本基地局に、Ｓ１制御メッセージのInitial Context Setup Requestを伝送することで、バックホール中継端末に無線リンク資源を割当し、この過程で、バックホールエージェントは、自分のアドレスを、バックホール使用者端末のデータ処理のためのゲートウェイアドレスに設定する。このような最初の資源割当時には、無線資源に対する予約をしないか、固定した資源を割当する。

一方、基本基地局は、自分に接続された基本使用者端末とバックホール中継端末にいずれも要求されたサービス品質を満たすように資源割当を行い、バックホール中継端末の場合は、複数のバックホール使用者端末のデータが受け渡されなければならないため、多くの資源が固定的に割当られるべきである。

このために、基本基地局は、バックホール中継端末との間で、RRC連結形状変更(RRC Connection Reconfiguration)手続きを行い、バックホール中継端末から、最新端末能力を獲得する。以後、基本基地局は、端末能力情報が含まれたＳ１制御メッセージのInitial Context Setup Responseを、バックホールエージェントを介して、LTE核心網に伝達する。

一方、バックホールエージェントは、現在登録された端末がバックホール中継端末である場合に、基本基地局に資源を更に割当し、基本基地局で予約される資源の量及び特性は、前記QCI又はAMBRに基づいて決められる。ここで、QCIは、LTEサービスにおいて、サービス等級を示すために用いられるサービス品質クラス識別子パラメーターであって、ゲートウェイだけでなく、トランジット(transit)区間で、優先順位に基づくトラフィックスケジューリングのために使われる。

AMBRは、使用集計最大ビット率であって、LTEサービスでは、複数のベアラーが、ネットワーク資源を過多に使用する場合を防止するために、AMBRにより、複数のEPSベアラーの帯域幅の和が、一定水準を超えないようにすることができる。

再度、図３に戻し、バックホールエージェントは、基本基地局への資源の追加割当のために、バックホール基地局に、E-RAB設定要請(E-RAB Setup Request)メッセージを伝送し、これに応じて、基本基地局は、資源の予約がある追加リンク設定のために、バックホール中継端末との間で、RRC連結形状変更手続きを行った後に、その結果として、バックホールエージェントに、E-RAB設定応答(E-RAB Setup Response)メッセージを伝送する。この過程で、バックホールエージェントは、自分のアドレスを、バックホール使用者端末のデータ処理のためのゲートウェイアドレスに設定することができる。そして、このようなE-RAB設定要請及び応答は、バックホール使用者端末のデータサービス要求事項を考えて、複数回行うことができる。

図４は、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおいて、WiFi APに連結されたバックホール使用者端末に対するデータルーティング過程を説明するための図である。図４に示しているように、本実施例によると、バックホール中継端末に連動するWiFi AP内のバックホール使用者端末で発生したIPデータを受信(ステップＳ１１)したバッグホール中継端末は、これに無線リンク区間ヘッダ(図示せず)を追加して、基本基地局に伝送(ステップＳ１２)する。

ついで、基本基地局は、バックホール中継端末より受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去した後、バックホール中継端末が伝送したデータに復元し、以後、このように復元されたデータに、GTP/IPヘッダ、すなわちバックホール中継端末に割当られたGTP TEID(B-UE TEID)、基本基地局のIPアドレス(Macro IP)、及びサービングゲートウェイIPアドレス(S-GW IP)を追加して、バックホールエージェントに伝達(ステップＳ１３)する。

ついで、基本基地局からデータを受信したバックホールエージェントは、サービングゲートウェイのIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認し、確認結果、自分が割当したIPアドレスの場合は、該当データからGTP/IPヘッダを除去し、このようにGTP/IPヘッダが除去されたデータが、他のGTP/IPヘッダを有さない場合に、これをインターネットに伝達(ステップＳ１４)する。

一方、インターネットからIPデータを受信した後、バックホールエージェントは、着信IPアドレスが、自分がバックホール中継端末に割当したIPアドレスであるかを確認し、自分が割当したIPアドレスである場合は、該当データを、バックホール中継端末に割当したGTP情報を用いて、基本基地局に伝達する。

ついで、基本基地局は、伝達されたデータからGTP/IPヘッダを除去した後、これに、無線リンク区間ヘッダ(図示せず)を追加して、バックホール中継端末に伝達し、このデータを受信したバックホール中継端末は、該当データにGTP/IPヘッダが存在しない場合、これをWiFi APに伝達する。

ついで、本発明の無線バックホールシステムにおいて、基本基地局に連結された一般端末に対するデータルーティング方法について、説明する。

まず、基本基地局に連結された基本使用者端末の場合、3GPP規格に準ずる一般の手続きを経て動作するので、バックホールエージェントは、受信したデータに何らの加工も行わないまま、基本基地局、又は3G又はLTE網に伝達する機能だけを行う。

これにより、基本基地局内の基本使用者端末で発生したIPデータは、無線リンク区間ヘッダが追加されて基本基地局に伝送され、基本基地局は、無線リンク区間ヘッダを除去した後、一般端末が伝送したデータに復元する。ついで、このように復元されたデータに、GTP/IPヘッダ、すなわち基本使用者端末に割当られたGTP TEID、基本基地局IPアドレス、及びサービングゲートウェイIPアドレスを追加して、バックホールエージェントに伝達する。

ついで、このようにデータを受信したバックホールエージェントは、サービングゲートウェイのIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認し、自分が割当したIPアドレスではない場合、追加動作することなく、受信したデータを、核心網に単純伝達することになる。

一方、核心網からIPデータを受信した後、バックホールエージェントは、着信IPアドレスが、自分がバックホール中継端末に割当したIPアドレスであるかを確認し、確認結果、自分が割当したIPアドレスではない場合、受信したデータを追加動作することなく、基本基地局にそのまま伝達する。最後に、基本基地局は、GTP/IPヘッダの除去、及び無線リンク区間ヘッダを追加して、基本使用者端末に伝達する。

図５は、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおいて、バックホール基地局に連結されたバックホール使用者端末に対するデータルーティング方法を説明するための図である。図５に示しているように、本実施例によると、バックホール使用者端末で発生したIPデータは、無線リンクヘッダ(図示せず)が追加されて、バックホール基地局に伝達(ステップＳ２１)される。ついで、バックホール基地局は、受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、バックホール使用者端末が伝送したデータに復元した後に、このように復元されたデータに、GTP/IPヘッダ、すなわちバックホール使用者端末に割当られたGTP TEID(UE TEID)、バックホール基地局のIPアドレス(3G/LTE IP)、及びサービングゲートウェイIPアドレス(S-GW IP)を追加して、バックホール中継端末に伝達(ステップＳ２２)する。

ついで、データを受信したバックホール中継端末は、該データに、無線リンクヘッダ(図示せず)を追加して基本基地局に伝達し、このデータを受信した基本基地局は、該当データから、無線リンク区間ヘッダを除去した後、バックホール中継端末が伝送したデータに復元し、このように復元されたデータに、GTP/IPヘッダ、すなわちバックホール中継端末に割当られたGTP TEID(B-UE TEID)、基本基地局のIPアドレス(Macro IP)、及びサービングゲートウェイのIPアドレス(S-GW IP)を追加して、バックホールエージェントに伝達(ステップＳ２３)する。

ついで、このデータを受信したバックホールエージェントは、基本基地局で追加されたサービングゲートウェイIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認し、確認結果、自分が割当したIPアドレスである場合、受信したデータから、基本基地局とバックホールエージェントの間のルーティングのために追加されたGTP/IPヘッダ、すなわち、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID(B-UE TEID)、基本基地局IPアドレス(Macro IP)、及びサービングゲートウェイIPアドレス(S-GW IP)を除去した後に、核心網に伝達(ステップＳ２４)する。

ついで、データを受信した核心網は、通常のデータ処理手続きと同一の手続きでデータを処理した後、このように処理されたデータを、インターネットに伝達(ステップＳ２５及びＳ２６)する。これにより、インターネットに伝達されるデータ構造は、一般の基地局で発生したデータ構造と同一であり、結果として、従来技術のようなルーティング遅延が発生しない。

一方、核心網からデータを受信したバックホールエージェントは、着信端末のIPアドレスが、自分が割当したものであるかを確認(ステップＳ２４)し、自分が割当したIPアドレスである場合、基本基地局とバックホールエージェントの間のルーティングのために、受信したデータに、GTP/IPヘッダ、すなわちバックホール中継端末に割当られたGTP TEID(B-UE TEID)、基本基地局のIPアドレス(Macro IP)、及びサービングゲートウェイのIPアドレス(S-GW IP)を追加した後に、基本基地局に伝達(ステップＳ２３)する。

ついで、データを受信した基本基地局は、自分とバックホールエージェントの間のルーティングのために使われたGTP/IPヘッダを除去した後に、該当データに、無線リンクヘッダ(図示せず)を追加して、バックホール中継端末に伝達(ステップＳ２２)する。ついで、データを受信したバックホール中継端末は、無線リンク区間ヘッダを除去して、基本基地局が伝送したデータに復元した後、このように復元されたデータを、バックホール基地局に伝達(ステップＳ２２)する。

ついで、データを受信したバックホール基地局は、バックホール基地局と核心網の間のルーティングのために使われたGTP/IPヘッダ、すなわちバックホール使用者端末に割当られたGTP TEID(UE TEID)、バックホール基地局IPアドレス(3G/LTE IP)、及びサービングゲートウェイIPアドレス(S-GW IP)を除去した後、このように復元されたIPデータに、無線リンクヘッダ(図示せず)を追加して、バックホール使用者端末に伝達する。最後に、データを受信したバックホール使用者端末は、無線リンク区間ヘッダを除去した後、使用者IPデータを復元する(ステップＳ２１)。

以上、添付の図面を参照して、本発明の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法の好適な実施例について詳しく説明したが、これは、例示に過ぎず、本発明の技術的思想の範疇内で様々な変形と変更が可能である。
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Claims (11)

1. 基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結された無線バックホールシステムにおいて、LTE網又は基本基地局に備えられたバックホールエージェントにより行われ、
   基本基地局に連結された端末が、バックホール中継端末である場合、基本基地局に追加の資源が予約される無線リンク(E-RAB)の割当を開始し、
   活性化した資源に対するゲートウェイアドレスを、自分のアドレスに設定し、前記設定されたアドレスにより、バックホール中継端末で発生する全てのデータを１次的に受信し、
   バックホール使用者端末から送信したデータに対して、バックホール中継端末と基本基地局の間で追加されたヘッダを除去した後、3G網又はLTE網に伝達し、
   3G網又はLTE網で受信した、バックホール使用者端末に伝達されるべきデータに対して、バックホール中継端末と基本基地局の間のルーティングのためのヘッダを追加することを特徴とする多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
2. 基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結された無線バックホールシステムにおいて、LTE網又は基本基地局に備えられたバックホールエージェントにより行われ、
   基本基地局に連結された端末が、バックホール中継端末である場合、基本基地局に追加の資源が予約される無線リンク(E-RAB)の割当を開始し、
   活性化した資源に対するゲートウェイアドレスを、自分のアドレスに設定し、前記設定されたアドレスにより、バックホール中継端末で発生する全てのデータを１次的に受信し、
   基本基地局で受信した、バックホール使用者端末から送信されたデータについて、バックホール中継端末と基本基地局の間に追加されたヘッダを除去した後、インターネット網に伝達し、
   インターネット網で受信した、バックホール使用者端末に伝達されるべきデータに対して、バックホール中継端末と基本基地局の間のルーティングのためのヘッダを追加することを特徴とする多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
3. 基本基地局で予約される資源の量及び特性は、QCI(QoS Class Identifier)又はAMBR(Aggregated Maximum Bit Rate)を用いて決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
4. 基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結され、LTE網又は基本基地局には、バックホールエージェントが備えられた無線バックホールシステムで行われ、
   バックホール中継端末が、バックホール中継端末に連動するWiFi AP内のバックホール使用者端末で発生したIPデータを受信した場合、このデータに、無線リンク区間ヘッダを追加して、基本基地局に伝送する(a)ステップと、
   基本基地局が、前記(a)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、バックホール中継端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、GTP/IPヘッダを追加して、バックホールエージェントに伝達する(b)ステップと、
   バックホールエージェントが、サービングゲートウェイのIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認し、自分が割当したIPアドレスである場合は、該当データから、GTP/IPヘッダを除去し、このようにGTP/IPヘッダが除去されたデータが、他のGTP/IPヘッダを有さない場合に、該当データを、インターネットに伝達する(c)ステップとを含むことを特徴とする多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
5. 前記GTP/IPヘッダは、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスであることを特徴とする請求項４に記載の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
6. バックホールエージェントが、インターネットからIPデータを受信した場合に、着信IPアドレスが、自分がバックホール中継端末に割当したIPアドレスであるかを確認し、自分が割当したIPアドレスである場合は、該当データを、バックホール中継端末に割当したGTP情報を用いて、基本基地局に伝達する(d)ステップと、
   基本基地局が、前記(d)ステップで伝達されたデータから、GTP/IPヘッダを除去した後、これに、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール中継端末に伝達する(e)ステップと、
   バックホール中継端末が、前記(e)ステップで受信したデータにGTP/IPヘッダが存在しない場合、これをWiFi APに伝達する(f)ステップとを含むことを特徴とする請求項５に記載の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
7. 基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結され、LTE網又は基本基地局にバックホールエージェントが備えられた無線バックホールシステムで行われ、
   基本基地局内の基本使用者端末が、自体的に発生したIPデータに無線リンク区間ヘッダを追加して、基本基地局に伝送する(h)ステップと、
   基本基地局が、前記(h)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去した後、基本基地局内の基本使用者端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、GTP/IPヘッダを追加して、バックホールエージェントに伝達する(i)ステップと、
   バックホールエージェントが、サービングゲートウェイのIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認した後に、自分が割当したIPアドレスではない場合、追加動作することなく、受信したデータを、核心網に伝達する(j)ステップとを含むことを特徴とする多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
8. 前記(i)ステップで追加されたGTP/IPヘッダは、基本使用者端末に割当られたGTP TEID、基本基地局IPアドレス、及びサービングゲートウェイIPアドレスであることを特徴とする請求項７に記載の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
9. バックホールエージェントが、核心網からIPデータを受信した場合、着信IPアドレスが、自分がバックホール中継端末に割当したIPアドレスであるかを確認する(k)ステップと、
   前記(k)ステップにおける確認結果、自分が割当したIPアドレスではない場合、受信したデータを、追加動作することなく、基本基地局にそのまま伝達する(l)ステップと、
   基本基地局が受信したデータから、GTP/IPヘッダを除去した後、無線リンク区間ヘッダを追加して、一般端末に伝達する(m)ステップとを含むことを特徴とする請求項８に記載の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
10. 基本基地局には、基本使用者端末又はバックホール中継端末が無線で連結され、バックホール中継端末には、バックホール使用者端末が、WiFi AP又はバックホール基地局を介して連結され、LTE網又は基本基地局には、バックホールエージェントが備えられた無線バックホールシステムで行われ、
    バックホール使用者端末が、自体的に発生したIPデータに、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール基地局に伝達する(o)ステップと、
    バックホール基地局が、前記(o)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、バックホール使用者端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、バックホール使用者端末に割当られたGTP TEID、バックホール基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイIPアドレスを追加して、バックホール中継端末に伝達する(p)ステップと、
    バックホール中継端末が、前記ステップ(p)で受信したデータに、無線リンク区間ヘッダを追加して、基本基地局に伝達する(q)ステップと、
    基本基地局が、前記(q)ステップで受信した該当データから、無線リンク区間ヘッダを除去して、バックホール中継端末が伝送したデータを復元し、前記復元したデータに、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを追加して、バックホールエージェントに伝達する(r)ステップと、
    バックホールエージェントが、前記(r)ステップで追加されたサービングゲートウェイIPアドレスが、自分が割当したIPアドレスであるかを確認して、自分が割当したIPアドレスである場合に、前記(r)ステップで受信したデータから、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局IPアドレス、及びサービングゲートウェイIPアドレスを除去した後に、核心網に伝達する(s)ステップとを含むことを特徴とする多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
11. バックホールエージェントが、核心網からデータを受信した場合に、着信端末のIPアドレスが、自分が割当したものであるかを確認して、自分が割当したIPアドレスである場合、受信したデータに、バックホール端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを追加した後に、基本基地局に伝達する(t)ステップと、
    基本基地局が、ステップ(t)で受信したデータから、バックホール中継端末に割当られたGTP TEID、基本基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを除去した後に、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール中継端末に伝達する(u)ステップと、
    バックホール中継端末が、ステップ(u)で受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、基本基地局が伝送したデータを復元し、前記復元したデータを、バックホール基地局に伝達する(v)ステップと、
    バックホール基地局が、前記(v)ステップで受信したデータから、バックホール基地局と核心網の間のルーティングのために用いられた、バックホール使用者端末に割当られたGTP TEID、バックホール基地局のIPアドレス、及びサービングゲートウェイのIPアドレスを除去した後に、無線リンク区間ヘッダを追加して、バックホール使用者端末に伝達する(w)ステップと、
    バックホール使用者端末が、前記(w)ステップで受信したデータから、無線リンク区間ヘッダを除去して、使用者データを復元する(x)ステップとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の多重無線伝送技術が適用された無線バックホールシステムにおけるデータルーティング方法。
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