JP2022017101A - Radio communication unit and radio network system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットに関するものであり、複数ユニット間の連携動作を容易に実現でき、広域エリアのカバーリング対応にも好適に使用可能な無線通信ユニットと、それを用いた無線ネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal in accordance with a communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project), and easily realizes a cooperative operation between a plurality of units. The present invention relates to a wireless communication unit that can be used and can be suitably used for covering a wide area, and a wireless network system using the wireless communication unit.
3GPP仕様に基づく高速通信規格(例えば、LTE(Long Term Evolution)あるいはWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access))の無線ネットワークシステムにおいては、無線通信アクセス網を収容するEPC(Evolved Packet Core)をエリア内に構築することが必須であり、移動端末が接続する無線基地局は該EPCを介してIPパケットの送受信制御を受ける。一方、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットPCなどの移動端末の普及に伴い、海上や過疎地域、あるいは災害等により通信機能が喪失した地域など、EPCや無線基地局がインフラ的に整備されていない地域(以下、「無線非整備地域」と称する)においても、移動端末を利用したいという要望が高まっている。 In a wireless network system of a high-speed communication standard based on 3GPP specifications (for example, LTE (Long Term Evolution) or WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)), an EPC (Evolved Packet Core) accommodating a wireless communication access network is included in the area. It is essential to construct, and the wireless base station to which the mobile terminal is connected receives control of transmission / reception of IP packets via the EPC. On the other hand, with the spread of mobile terminals such as mobile phones, smartphones and tablet PCs, areas where EPCs and wireless base stations are not maintained in terms of infrastructure, such as areas at sea, depopulated areas, or areas where communication functions have been lost due to disasters, etc. ( In the following, it is also referred to as "wireless non-developed area"), and there is an increasing demand for using mobile terminals.
こうした要望に応えるべく、例えば特許文献1には、無線基地局とEPC機能部とを一体化した複合型の無線通信ユニットが提案されている。このような無線通信ユニットを上記のような無線非整備地域に設置することで、該ユニットに含まれる無線基地局部により小規模ながら通信可能エリアが構築され、ユニット内のEPC機能部が通信制御を行なう形で、前記無線基地局部に接続する複数の移動端末間で無線通信を行なうことが可能となる。しかし、無線通信ユニット1台でカバーできる通信エリアは狭く、また、通信容量も限られている。この場合、無線非整備地域内に無線通信ユニットを複数台配置することも考えられるが、ユニット間での通信連携が考慮されておらず、異なる複合装置に接続された移動端末同士の通信ができない、という欠点がある。また、移動端末の接続台数が増えたり、動画データなどの大容量データの送受信がなされたりした場合など、エリア内の通信トラフィックが過剰となった場合は輻輳などの問題を生じやすい問題がある。
In order to meet such a demand, for example,
そこで、特許文献2~7には、複数の無線通信ユニットを連携させ、移動端末からの通信トラフィックを各無線通信ユニットに分散して転送処理する構成が開示されている。具体的には、特許文献5の図6に、移動端末との通信をオフロードさせるための無線通信ユニット同士の連携経路として、衛星装置を経由する形態が開示されている。
Therefore,
特許文献2~7においては、複数の無線通信ユニットが相互接続されている様子が図示されている(例えば、特許文献2の図1等)。しかし、上述した衛星装置を経由したオフロード形態を除けば、上記文献には、該接続がいかなる実態にて構築されているかについて、全く開示はない。仮に無線通信ユニット間が有線接続されていると考えた場合、無線非整備地域内の相応に広い通信エリア内に無線通信ユニットを分散配置しようとすれば、装置間を接続する通信ケーブルが非常に長くなる。その結果、信号品質及び通信容量の低下を招き、これを防止するための中継装置が必要となるなど、接続インフラ構築のためのコストが高騰する問題がある。さらに、列車や自動車、船舶など、無線通信ユニットが移動体に搭載される用途にあっては、各無線通信ユニットをケーブル接続することは物理的に不可能である。
本発明の課題は、複数の無線通信ユニットを簡便な構造により無線連携させることが可能であり、ひいては複数ユニット間の連携動作を容易に実現できる無線通信ユニットと、それを用いた無線ネットワークシステムとを提供することにある。 The subject of the present invention is a wireless communication unit capable of wirelessly linking a plurality of wireless communication units with a simple structure, and thus easily realizing a cooperative operation between the plurality of units, and a wireless network system using the wireless communication unit. Is to provide.
上記の課題を解決するために、本発明の無線通信ユニットは、3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部と、EPC機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部(以下、上流無線基地局部という)にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ(以下、上流無線リンクという)を介して、上流ノードユニットに対する連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部(以下、下流中継無線通信部という)からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ(以下、下流無線リンクという)を介して、下流ノードユニットに対する連携接続が可能とされ、EPC機能部は、通信プロトコルスタックが組み込まれた通信ファームウェアを記憶する通信ファームウェア記憶部と、通信ファームウェアの実行により無線ネットワーク通信制御を行なう通信制御部とを備え、通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側においてトランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層として、上流ノードユニットのEPC制御部との間又は下流ノードユニットのEPC制御部との間にて連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する報知情報である連携報知情報の送受信を取り扱う無線連携プロトコル層が付加されており、通信制御部は、無線連携プロトコル層上にて定義される連携報知パケットに連携報知情報を組み込むとともに、上流ノードユニットとの間又は下流ノードユニットとの間での連携報知情報の送受信制御を、トランスポート層上にて規定されるパケット送受信プロトコルに基づき連携報知パケットの送受信制御として実行する連携報知情報送受信制御部を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the wireless communication unit of the present invention is a wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal in accordance with the communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project). A wireless base station unit to which a mobile terminal can be connected via a terminal wireless bearer, an EPC (Evolved Packet Core) functional unit that is connected to the wireless base station unit by wire and functions as an upper network control unit for the wireless base station unit, and an EPC. By being connected to the functional unit by wire and attaching to the wireless base station section (hereinafter referred to as the upstream wireless base station section) of the upstream node unit, which is another wireless communication unit on the upstream side, the upstream linked wireless bearer (hereinafter referred to as the upstream wireless bearer). It is equipped with a relay radio communication unit that enables cooperative connection to the upstream node unit via an upstream radio link), and the radio base station unit is a relay radio communication of the downstream node unit, which is another radio communication unit on the downstream side. By receiving an attachment from the unit (hereinafter referred to as the downstream relay wireless communication unit), a cooperative connection to the downstream node unit is possible via the downstream linked wireless bearer (hereinafter referred to as the downstream wireless link), and the EPC function is enabled. The unit includes a communication firmware storage unit that stores communication firmware in which the communication protocol stack is incorporated, and a communication control unit that controls wireless network communication by executing the communication firmware, and is a transport layer on the control plane side of the communication protocol stack. As a new protocol layer on the upper layer side of the above, it is broadcast information used for controlling the construction and management of the cooperative wireless bearer between the EPC control unit of the upstream node unit and the EPC control unit of the downstream node unit. A wireless cooperation protocol layer that handles transmission and reception of cooperation notification information is added, and the communication control unit incorporates the cooperation notification information into the cooperation notification packet defined on the wireless cooperation protocol layer, and also between the upstream node unit or It is equipped with a linkage notification information transmission / reception control unit that executes transmission / reception control of cooperation notification information with the downstream node unit as transmission / reception control of cooperation notification packets based on the packet transmission / reception protocol specified on the transport layer. It is a feature.
また、本発明の無線ネットワークシステムは、3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部と、EPC機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部(上流無線基地局部)にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ(上流無線リンク)を介して、上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部(下流中継無線通信部)からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ(下流無線リンク)を介して、下流ノードユニットとの連携接続が可能とされ、EPC機能部は、通信プロトコルスタックが組み込まれた通信ファームウェアを記憶する通信ファームウェア記憶部と、通信ファームウェアの実行により無線ネットワーク通信制御を行なう通信制御部とを備え、通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側においてトランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層として、上流ノードユニットのEPC制御部との間又は下流ノードユニットのEPC制御部との間にて連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する報知情報である連携報知情報の送受信を取り扱う無線連携プロトコル層が付加されており、通信制御部は、無線連携プロトコル層上にて定義される連携報知パケットに連携報知情報を組み込むとともに、上流ノードユニットとの間又は下流ノードユニットとの間での連携報知情報の送受信制御を、トランスポート層上にて規定されるパケット送受信プロトコルに従い連携報知パケットの送受信制御として実行する連携報知情報送受信制御部を備えた無線通信ユニットが、連携無線ベアラにて複数相互に接続された無線通信ユニット群からなり、複数の無線通信ユニットの任意の1つをなす第一無線通信ユニットに端末無線ベアラを介して接続された移動端末と、他の任意の1つをなす第二無線通信ユニットに端末無線ベアラを介して接続された移動端末とが、第一無線通信ユニットから第二無線通信ユニットに至る2以上の無線通信ユニットと、それら無線通信ユニットを相互に接続する連携無線ベアラとを介してユーザデータの送受信を行なうようにしたことを特徴とする。なお、上流無線リンクと下流無線リンクは、着目している無線通信ユニットの上流側に構築されるか、下流側に構築されるかの違いのみであり、隣接する無線通信ユニットの中継無線通信部と無線基地局部とを相互に接続する連携無線ベアラとしての機能的実体は同じであり、以下、これらを総称する場合は単に「無線リンク」とも称する。 Further, the wireless network system of the present invention is a wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal in accordance with a communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project), and the mobile terminal is a terminal radio. A wireless base station unit that can be connected via a bearer, an EPC (Evolved Packet Core) functional unit that is wiredly connected to the wireless base station unit and functions as an upper network control unit for the wireless base station unit, and a wired connection to the EPC functional unit. At the same time, by attaching to the radio base station section (upstream radio base station section) of the upstream node unit, which is another wireless communication unit on the upstream side, the upstream node unit and the upstream node unit can be connected via the linked radio bearer (upstream radio link) on the upstream side. It is equipped with a relay wireless communication unit that enables cooperative connection, and the wireless base station unit attaches from the relay wireless communication unit (downstream relay wireless communication unit) of the downstream node unit, which is another wireless communication unit on the downstream side. By receiving, the linked connection with the downstream node unit is possible via the linked wireless bearer (downstream wireless link) on the downstream side, and the EPC function unit stores the communication firmware in which the communication protocol stack is incorporated. It is equipped with a storage unit and a communication control unit that controls wireless network communication by executing communication firmware, and EPC control of the upstream node unit as a new protocol layer on the upper layer side of the transport layer on the control plane side of the communication protocol stack. A wireless cooperation protocol layer that handles transmission and reception of cooperation notification information, which is notification information used for controlling the construction and management of the cooperation wireless bearer, is added between the unit and the EPC control unit of the downstream node unit. The communication control unit incorporates the linkage notification information into the linkage notification packet defined on the wireless linkage protocol layer, and controls the transmission / reception of the linkage notification information between the upstream node unit and the downstream node unit. A group of wireless communication units in which multiple wireless communication units equipped with a cooperative notification information transmission / reception control unit that executes as transmission / reception control of linked notification packets according to the packet transmission / reception protocol specified on the port layer are connected to each other by a linked wireless bearer. A mobile terminal consisting of a mobile terminal connected to a first radio communication unit forming any one of a plurality of radio communication units via a terminal radio bearer, and a second radio forming any one of the other. A mobile terminal connected to a communication unit via a terminal wireless bearer, two or more wireless communication units from the first wireless communication unit to the second wireless communication unit, and a cooperative wireless bearer that connects these wireless communication units to each other. It is characterized in that user data is transmitted and received via and. The upstream wireless link and the downstream wireless link differ only in whether they are constructed on the upstream side or the downstream side of the wireless communication unit of interest, and the relay wireless communication unit of the adjacent wireless communication unit. The functional entity as a cooperative wireless bearer that interconnects the radio base station and the radio base station is the same, and hereinafter, when these are collectively referred to, they are also simply referred to as "wireless link".
本発明の無線通信ユニットは、上流ノードユニットの無線基地局部(上流無線基地局部)と上流無線リンクを介して接続可能な中継無線通信部が設けられる。また、無線基地局部は、下流ノードユニットの中継無線通信部(下流中継無線通信部)と下流無線リンクを介して接続可能とされる。 The wireless communication unit of the present invention is provided with a relay wireless communication unit that can be connected to the wireless base station unit (upstream wireless base station unit) of the upstream node unit via an upstream wireless link. Further, the radio base station unit can be connected to the relay radio communication unit (downstream relay radio communication unit) of the downstream node unit via the downstream radio link.
つまり、ある無線通信ユニットの中継無線通信部は、別の無線通信ユニットの無線基地局に対し無線接続できるようになる。その結果、無線リンクを介して複数の無線通信ユニットを連携接続させることができ、移動端末に対する無線通信エリアの拡張を図ることができる。また、通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側は、トランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層である無線連携プロトコル層が付加された特有の構成を有している。無線リンク(連携無線ベアラ)の構築及び管理の制御に使用する連携報知情報を、無線連携プロトコル層上で定義される連携報知パケットに組み込むことで、連携接続対象となる複数の無線通信ユニット間での連携報知情報の送受信制御の形態を大幅に単純化でき、また制御プログラミングの簡略化を図ることが可能となる。ひいては無線通信ユニット間の無線リンクによる連携接続制御をきめ細かく行なうことできる。 That is, the relay wireless communication unit of one wireless communication unit can wirelessly connect to the wireless base station of another wireless communication unit. As a result, a plurality of wireless communication units can be linked and connected via a wireless link, and the wireless communication area for mobile terminals can be expanded. Further, the control plane side of the communication protocol stack has a unique configuration in which a wireless cooperation protocol layer, which is a new protocol layer, is added to the upper layer side of the transport layer. By incorporating the linkage notification information used for controlling the construction and management of the wireless link (linkage wireless bearer) into the linkage notification packet defined on the wireless linkage protocol layer, it is possible to link between multiple wireless communication units to be linked. It is possible to greatly simplify the form of transmission / reception control of the cooperation notification information of the above, and also to simplify the control programming. As a result, it is possible to finely control the linked connection by the wireless link between the wireless communication units.
以下、本発明を実施するための形態を添付の図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の無線ネットワークシステムの構成単位となる無線通信ユニット対の概念を一実施形態として示す模式図である。無線通信ユニット対は本発明の一実施形態である同一構成の無線通信ユニット1(A),1(B)からなり(以下、無線通信ユニット対1(A),1(B)ともいう)、それぞれ3GPPで規定された方式(本実施形態では、LTEとするが、WiMAXなど他の方式であってもよい)の通信プロトコルスタックに従い、UE(移動端末)5との間で無線通信を行なうものとして構成されている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the concept of a pair of wireless communication units, which is a constituent unit of the wireless network system of the present invention, as an embodiment. The wireless communication unit pair comprises the wireless communication units 1 (A) and 1 (B) having the same configuration according to the embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as wireless communication unit pairs 1 (A) and 1 (B)). Wireless communication with the UE (mobile terminal) 5 is performed according to the communication protocol stack of each method specified by 3GPP (in this embodiment, LTE is used, but other methods such as WiMAX may be used). It is configured as.
無線通信ユニット1(A),1(B)は、それぞれ移動体である大型船舶WS(A),WS(B)に設置され、後に詳述する無線リンク55により無線接続されている。各無線通信ユニット1(A),1(B)は、それぞれUE(移動端末)5が接続可能となるセル50(A),50(B)を形成する。また、大型船舶WS(A),WS(B)(例えば漁業母船、タンカーなど)の周囲では小船舶FB(例えば、漁船、タグボートなど)が操業をおこなっており、セル50(A)又はセル50(B)内の小船舶FBの乗員がUE5を携行している。それらUE5は、それぞれ最も近い無線通信ユニット1(A),1(B)に対し端末無線ベアラ57により無線接続されている。なお、UE5は大型船舶WS(A),WS(B)の乗員が携行するものであってもよい。また、無線通信ユニット1(A),1(B)の設置先は船舶以外の移動体(車両など)であってもよいし、例えば陸上の所望の設置先に固定配置してもよい。
The wireless communication units 1 (A) and 1 (B) are installed on the large vessels WS (A) and WS (B), which are mobile bodies, respectively, and are wirelessly connected by a
図2は、無線通信ユニット1(A),1(B)の機能ブロック構成を示すものである。無線通信ユニット1(A),1(B)は電気的にはいずれも同一の構成を有する。そして、本明細書において複数の無線通信ユニット及びその構成要素を互いに区別して示す場合は、対応する構成要素に同一の番号を付与しつつ、該番号に続く形で括弧付きの大文字アルファベットを付与して示す。一方、無線通信ユニット間の区別を行なわずに各構成要素を示す場合は、括弧付きの大文字アルファベットを省略する場合がある。以下、無線通信ユニット1(A)側の符号を主体的に用いて説明するが、必要に応じて無線通信ユニット1(B)側についても、対応する符号を援用しつつ説明する。また、本明細書に添付の図面において無線ベアラを示す矢印線を破線にて示し、有線のベアラないし電気的な接続線は実線又は一点鎖線の矢印線で示している。 FIG. 2 shows a functional block configuration of the wireless communication units 1 (A) and 1 (B). The wireless communication units 1 (A) and 1 (B) both have the same electrical configuration. When a plurality of wireless communication units and their components are shown separately from each other in the present specification, the same number is given to the corresponding component, and an uppercase alphabet in parentheses is given following the number. Shown. On the other hand, when each component is shown without distinguishing between wireless communication units, the uppercase alphabet in parentheses may be omitted. Hereinafter, the reference numerals of the wireless communication unit 1 (A) side will be mainly used, but the wireless communication unit 1 (B) side will also be described with reference to the corresponding reference numerals as needed. Further, in the drawings attached to the present specification, the arrow line indicating the wireless bearer is indicated by a broken line, and the wired bearer or the electrical connection line is indicated by a solid line or a alternate long and short dash line.
無線通信ユニット1(A)は、UE(移動端末)5が端末無線ベアラ57を介して接続可能な無線基地局部4(A)(eNodeB(evolved NodeB))と、無線基地局部4(A)に有線接続され、該無線基地局部4(A)に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部3(A)とを有する。また、該EPC機能部3(A)には、上流側の無線通信ユニット1(B)(上流ノードユニット)の無線基地局部4(B)(上流無線基地局部)に対し上流側の連携無線ベアラ(上流無線リンク)55(A)を介して接続可能な中継無線通信部9(A)が有線接続されている。
The wireless communication unit 1 (A) is connected to the wireless base station unit 4 (A) (eNodeB (evolved NodeB)) to which the UE (mobile terminal) 5 can be connected via the
一方、無線通信ユニット1(B)は、同様の無線基地局部4(B)と、無線基地局部4(B)に有線接続され、該無線基地局部4(B)に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC機能部3(B)と、EPC機能部3(B)に有線接続される中継無線通信部9(B)を備える。該中継無線通信部9(B)は、例えば図11に示すように、無線通信ユニット1(B)の上流側に、さらに別の無線通信ユニット(上流ノードユニット)1(C)が配置されていれば、その無線通信ユニット1(C)の無線基地局部4(C)に対し無線リンク55(B)を介して接続可能である(図11参照)。また、無線基地局部4(B)は、下流側の無線通信ユニット1(A)(下流ノードユニット)の中継無線通信部9(A)(下流中継無線通信部)に対し、下流側の連携無線ベアラ(下流無線リンク)55(A)を介して接続可能とされている。無線リンク55(A)は、例えば無線通信ユニット1(A)から見たときは上流無線リンクとなり、無線通信ユニット1(B)から見たときは下流無線リンクとなる。 On the other hand, the wireless communication unit 1 (B) is wiredly connected to the same wireless base station unit 4 (B) and the wireless base station unit 4 (B), and functions as an upper network control unit for the wireless base station unit 4 (B). It includes an EPC function unit 3 (B) and a relay wireless communication unit 9 (B) connected by wire to the EPC function unit 3 (B). In the relay wireless communication unit 9 (B), for example, as shown in FIG. 11, another wireless communication unit (upstream node unit) 1 (C) is arranged on the upstream side of the wireless communication unit 1 (B). Then, it is possible to connect to the wireless base station unit 4 (C) of the wireless communication unit 1 (C) via the wireless link 55 (B) (see FIG. 11). Further, the radio base station unit 4 (B) is linked to the downstream relay radio communication unit 9 (A) (downstream relay radio communication unit) of the downstream radio communication unit 1 (A) (downstream node unit). It is possible to connect via the bearer (downstream wireless link) 55 (A). The wireless link 55 (A) is, for example, an upstream wireless link when viewed from the wireless communication unit 1 (A), and is a downstream wireless link when viewed from the wireless communication unit 1 (B).
次に、いずれの無線通信ユニット1(A),1(B)(以下、総称する場合は無線通信ユニット1という)においても、EPC機能部3は、コントロールプレーン側のゲートウェイとなるMME(Mobility Management Entity)2、ユーザプレーン側のゲートウェイとなるS-GW(Serving Gateway)6、EPC機能部3、及び該EPC機能部3の上流側ネットワーク要素(ここで、ルータ8(後述)及び中継無線通信部9)の結節点に位置し、上流側ネットワーク要素側(つまり、上流ノードユニット側)に向けたIPアドレス管理を行なうP-GW(PDN (Packet Data Network) Gateway)7を有する。無線基地局部4には複数のUE5が端末無線ベアラ57を介して無線接続される。また、ルータ8には、映像データ、画像データあるいは音声データからなるユーザデータの配信元となるアプリケーションサーバ8’が接続されている。
Next, in any of the wireless communication units 1 (A) and 1 (B) (hereinafter, collectively referred to as wireless communication unit 1), the
コントロールプレーン側において無線基地局部(eNodeB)4は、S1-MMEインターフェースを介してMME2に接続される。また、ユーザプレーン側において無線基地局部4は、S1-Uインターフェースを介してS-GW6に接続される。また、S-GW6はS5インターフェースを介してP-GW7と接続される。
On the control plane side, the radio base station unit (eNodeB) 4 is connected to the
図3は、無線通信ユニット1の電気的構成を示すブロック図である。EPC機能部3はマイコンハードウェアを主体に構成されており、CPU301、プログラム実行領域となるRAM302、マスクROM303(恒久的に書換えが不要なマイコンハードウェア周辺制御用等のファームウェアを格納している;以下、同様)及びそれらを相互に接続するバス306等からなる。また、バス306にはフラッシュメモリ305が接続され、ここにEPC用の通信プロトコルスタックを含む通信ファームウェア305a(通信制御部の機能実現プログラムである)が格納されている。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the
図6及び図7は、無線通信ユニット1が使用する通信プロトコルスタックを示し、図6はコントロールプレーン側のプロトコルスタックを、図7はユーザプレーン側のコプロトコルスタックを示している。いずれのプロトコルスタックも有線通信用のスタックと無線通信用のスタックとに分かれており、図6及び図7において、「LTE」と表示されている部分が無線通信用のスタックを示す。説明の便宜のため、いずれの図においても無線通信ユニット1(A)と無線通信ユニット1(B)とを無線リンクにより接続した状態で示している。EPC機能部3が使用するプロトコルスタックは、コアネットワーク側インターフェースCoreと無線アクセスネットワーク(Radio Access Network)側インターフェースRANとからなる。図6及び図7においては、説明の簡略化のため無線通信ユニット1(A)側についてはコアネットワーク側インターフェースCoreのみを図示している。
6 and 7 show the communication protocol stack used by the
まず、図6のコントロールプレーン側のプロトコルスタックから説明する。無線基地局部(eNodeB)4はEPC機能部3の無線アクセスネットワーク側インターフェースRANに接続される。この区間のプロトコルスタックは、PHY(物理)層(L1)、データリンク層をなすMAC(Medium Access Control)層(L2)、ネットワーク層をなすIP(Internet Protocol)層、トランスポート層をなすUDP(User Datagram Protocol)層及び最上層をなすGTP(GPRS(General Packet Radio Service)Tunneling Protocol)層からなる。この接続区間はユニット内部での有線通信となり、GTPを用いたトンネリングによりIPパケットのやり取りがなされる。また、中継無線通信部9はEPC機能部3のコアネットワーク側インターフェースCoreに接続され、IP層を介したLAN通信によりIPパケットのやり取りがなされる。
First, the protocol stack on the control plane side of FIG. 6 will be described. The radio base station unit (eNodeB) 4 is connected to the radio access network side interface RAN of the
一方、中継無線通信部9と無線基地局部(eNodeB)4との無線通信区間のプロトコルスタックは、PHY層、MAC層、RLC層、PDCP層及びRRC層からなる。各層の役割は以下の通りである。
・PHY層:符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行なう。UE5及び中継無線通信部9のPHY層と無線基地局部(eNodeB)4のPHY層との間では、物理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・MAC層:データの優先制御、HARQによる再送制御処理、及びランダムアクセス手順等を行なう。UE5及び中継無線通信部9のMAC層と無線基地局部4のMAC層との間では、トランスポートチャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。無線基地局部4のMAC層は、上下リンクのトランスポートフォーマット(トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式(MCS))及びUE5への割当リソースブロックを決定するスケジューラを含む。
On the other hand, the protocol stack of the radio communication section between the relay
-PHY layer: Performs coding / decoding, modulation / demodulation, antenna mapping / demapping, and resource mapping / demapping. Data and control signals are transmitted between the PHY layer of the
-MAC layer: Performs data priority control, retransmission control processing by HARQ, random access procedure, and the like. Data and control signals are transmitted between the MAC layer of the
・RLC層:MAC層及びPHY層の機能を利用してデータを受信側のRLC層に伝送する。UE5のRLC層と無線基地局部4のRLC層との間では、論理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・PDCP層:PDUのヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行なう。
・RRC層:制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。UE5のRRC層と無線基地局部4のRRC層との間では、各種設定のためのメッセージ(RRCメッセージ)が伝送される。RRC層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルを制御する。UE5のRRCと無線基地局部4のRRCとの間に接続(RRC接続)がある場合、UE5はRRCコネクティッドモードとなり、そうでない場合はRRCアイドルモードとなる。
RLC layer: Data is transmitted to the receiving RLC layer by using the functions of the MAC layer and the PHY layer. Data and control signals are transmitted between the RLC layer of the
-PDCP layer: Compresses / decompresses the header of the PDU, and encrypts / decrypts it.
RRC layer: Defined only in the control plane that handles the control signal. Messages for various settings (RRC messages) are transmitted between the RRC layer of the
次に、2つの無線通信ユニット(上流ノードユニット)1(A)及び無線通信ユニット(下流ノードユニット)1(B)間に連携無線ベアラ(無線リンク)を構築し、これらを連携接続するための制御シーケンスは、上記連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する連携報知情報を、それら上流ノードユニット及び下流ノードユニットのEPC機能部3間にて送受信することにより実行される。そして、コアネットワーク側インターフェースCoreをなすプロトコルスタックには、該連携報知情報を取り扱う無線連携プロトコル層WLPが付加されている。
Next, a cooperative wireless bearer (wireless link) is constructed between the two wireless communication units (upstream node unit) 1 (A) and the wireless communication unit (downstream node unit) 1 (B), and these are linked and connected. The control sequence is executed by transmitting and receiving the cooperation notification information used for controlling the construction and management of the cooperation radio bearer between the upstream node unit and the
コアネットワーク側インターフェースCoreをなすプロトコルスタックは、下層側からPHY層(L1)、MAC層(L2)、IP層、UDP層及び無線連携プロトコル層WLPを含む。無線連携プロトコル層WLPは、UDP層(トランスポート層)上に構築される本発明特有の新たなプロトコル層として定義される。上記の連携報知情報は無線連携プロトコル層WLP上にて定義される連携報知パケットに組み込まれ、上流ノードユニット及び下流ノードユニットのEPC機能部3は、連携報知情報の送受信制御を、トランスポート層(ここでは、UDP)上にて規定されるパケット送受信プロトコルに基づき連携報知パケットの送受信制御として実行する(連携報知情報送受信制御部の機能が実現されている)。UDPは、接続確認のためのステートが排除され、かつ送受信されるデータの誤りや順序の違いなどを検出する機能を有さない簡便なプロトコルである。例えば、同じトランスポート層のプロトコルであるTCP(Transmission Control Protocol)の場合、データ本体のパケット通信以外に、開始処理と終了処理が実施されるが、UDPは開始処理及び終了処理は実施されない。また、TCPではパケットの受信に対しACK(acknowledgement)を応答として返すが、UDPではACKを返さない。UDPのデータ送受信手順はこのように簡略化されたものであり、ユニット間の連携接続制御の迅速化に貢献する。なお、無線連携プロトコル層WLPの機能実現プログラムは、図3において通信ファームウェア305aに対し、無線連携プロトコル層モジュール305pとして組み込まれている。
The protocol stack forming the core network side interface Core includes a PHY layer (L1), a MAC layer (L2), an IP layer, a UDP layer, and a wireless cooperation protocol layer WLP from the lower layer side. The wireless cooperation protocol layer WLP is defined as a new protocol layer peculiar to the present invention constructed on the UDP layer (transport layer). The above-mentioned cooperation notification information is incorporated in the cooperation notification packet defined on the wireless cooperation protocol layer WLP, and the
次に、図7のユーザプレーン側のプロトコルスタックについて説明する。該プロトコルスタックの構造は、多くの点で図6のコントロープレーン側のスタック構造と共通しているので、以下、主にその相違点につい説明し、構造的に重複するプロトコル層については、図6と同じ符号を付与して詳細を略する。EPC機能部3のコアネットワーク側インターフェースCoreは、ユーザデータに関しては受信するIPパケットの受動的な転送処理に専念するため、最上層がネットワーク層であるIP層となっている。また、ユーザデータの送信元及び受信先となるUE5あるいはアプリケーションサーバ(APP)8’において、該ユーザデータの送受信を取り扱う最上部のプロトコル層はアプリケーション層APPである。
Next, the protocol stack on the user plane side of FIG. 7 will be described. Since the structure of the protocol stack is common to the stack structure on the control plane side of FIG. 6 in many respects, the differences will be mainly described below, and the structurally overlapping protocol layers will be described in FIG. The same code as is given and the details are omitted. The core network side interface Core of the
図5の上は、ユーザデータの転送に用いるIPパケットの模式図である。IPパケット1300はIPヘッダ1301とペイロード1302とからなり、IPヘッダ1301にはPDU識別番号、データの送信元アドレス1301a、送信先アドレス1301bなどが書き込まれる。一方、同図下は、連携報知パケット1350の模式図であり、IPヘッダ1351とペイロード1352とからなる。ユーザデータの転送に用いるIPパケットとの相違点は、送信先アドレスが特定のアドレス(図5下においては「172.17.1.1」)に固定されたIPパケットとして発行される点にある。この固定送信先アドレスは、そのIPパケットが連携報知パケットであることを示す識別情報を兼ねたものである。このような連携報知パケット1350を用いることにより、1つの連携報知パケットのペイロード1352に組み込まれた連携報知情報を、無線リンクにより連携接続されている複数の無線通信ユニット間で容易に共有化することができる。
The upper part of FIG. 5 is a schematic diagram of an IP packet used for transferring user data. The IP packet 1300 includes an IP header 1301 and a payload 1302, and a PDU identification number, a
次に、通信ファームウェア305aの無線連携プロトコル層モジュール305pには、次の3つの制御モジュールが含まれている。
・ルーティング管理モジュール305pr
無線基地局部4又は中継無線通信部9が受信したIPパケット(ユーザデータ及び制御データ)を、EPC機能部3から見てどの向きに送信するかを管理する。基本的に、次の3つのいずれかが実行される。
(管理制御1)IPパケットを上流側に転送する。すなわち、自ノードユニットの中継無線通信部9及び上流無線リンクを経て上流ノードユニットの無線基地局部4に向かう方向である。
(管理制御2)IPパケットを下流側に転送する。すなわち、自ノードユニットの無線基地局部4及び下流無線リンクを経て下流ノードユニットの中継無線通信部9に向かう方向である。
(管理制御3)IPパケットを自ノードユニットに接続中のアプリケーションサーバ8’またはUE5に転送する。
Next, the wireless cooperation protocol layer module 305p of the communication firmware 305a includes the following three control modules.
-Routing management module 305pr
It manages in which direction the IP packet (user data and control data) received by the radio
(Management control 1) Forward the IP packet to the upstream side. That is, the direction is toward the radio
(Management control 2) Forward the IP packet to the downstream side. That is, the direction is toward the relay
(Management control 3) Transfer the IP packet to the application
上流ノードユニット及び下流ノードユニットに接続されているアプリケーションサーバ8’及びUE5のノードアドレスのリストは、追って詳述する方式に従い、無線ネットワークシステムを構成する全てのノードユニット(無線通信ユニット1)間で情報共有され、ルーティング管理テーブル305f(ルーティング管理情報)として記憶される。このルーティング管理テーブル305fの内容は、隣接するノードユニット間の連携報知パケット介した通信により定期的に更新される。ルーティング管理モジュール305prの動作は、受信したIPパケットの送信先アドレスが、ルーティング管理テーブル305fを参照することにより、上流側に存在するのか(管理制御1)、下流側に存在するのか(管理制御2)、自ノードユニットのエリア内にあるのか(管理制御3)を単純に判断する処理に集約される。 The list of node addresses of the upstream node unit and the application server 8'and UE5 connected to the downstream node unit is described among all the node units (wireless communication unit 1) constituting the wireless network system according to the method described in detail later. Information is shared and stored as a routing management table 305f (routing management information). The contents of the routing management table 305f are periodically updated by communication via the cooperation notification packet between adjacent node units. The operation of the routing management module 305pr is whether the destination address of the received IP packet exists on the upstream side (management control 1) or on the downstream side by referring to the routing management table 305f (management control 2). ), It is concentrated in the process of simply determining whether it is in the area of the own node unit (management control 3).
・トポロジ管理モジュール305pt
無線ネットワークシステムを構成する全てのノードユニットの無線接続トポロジ(無線リンクを介した位相幾何学的な接続形態)を管理する。無線接続トポロジは、自ノードユニットから見た上流ノードユニット及び下流ノードユニットの特定情報を、全てのノードユニット(無線通信ユニット1)間で情報共有することで把握が可能であり、その内容はトポロジ管理テーブル305tt(トポロジ管理情報)として記憶される。このトポロジ管理テーブル305ttの内容も、隣接するノードユニット間の連携報知パケット介した通信により定期的に更新される。また、後述の棄却リスト305rrもトポロジ管理モジュール305ptに組み込まれている。
-Topology management module 305pt
It manages the wireless connection topology (topological connection form via wireless link) of all the node units that make up the wireless network system. The wireless connection topology can be grasped by sharing the specific information of the upstream node unit and the downstream node unit seen from the own node unit among all the node units (wireless communication unit 1), and the content thereof is the topology. It is stored as a management table 305tt (topology management information). The contents of the topology management table 305tt are also periodically updated by communication via a linkage notification packet between adjacent node units. In addition, the rejection list 305rr, which will be described later, is also incorporated in the topology management module 305pt.
・無線リンク管理モジュール305pj
中継無線通信部9あるいは無線基地局部4が構築する無線リンク(連携無線ベアラ)の状態を管理する。具体的には自ノードユニットの中継無線通信部9が上流ノードユニットの無線基地局部4に無線リンク55を介して接続した場合、または下流ノードユニットの中継無線通信部9が自ノードユニットの無線基地局部4に無線リンク55を介して接続した場合に連携モードとなり、上記のルーティング管理モジュール305pr及びトポロジ管理モジュール305ptが起動する。一方、無線リンク55を介した他ノードユニットの接続がない場合は孤立モードとなり、ルーティング管理情報及びトポロジ管理情報の各内容はクリアされる。さらに、連携モードにて無線リンク55に割り当てるチャネルを決定するためのチャネルマップ305gも無線リンク管理モジュール305pjに組み込まれている。
・ Wireless link management module 305pj
It manages the state of the wireless link (cooperative wireless bearer) constructed by the relay
図11は、上記の構成の無線通信ユニット1を採用した場合の、本発明の無線ネットワークシステムの一構成例を示すものである。該無線ネットワークシステムにおいて無線通信ユニット群1(A)~1(C)は、互いに隣接する無線通信ユニット対(1(A)と1(B)、1(B)と1(C))の基地局セル(例えば、無線通信ユニット対1(A),1(B)の場合、図1の50(A)と50(B))が一部重なる位置関係で、無線リンク55(A)及び55(B)により接続されている。例えば、無線通信ユニット対1(A),1(B)の一方に接続されたUE5(A)(移動端末)と他方に接続されたUE5(B)(移動端末)とは、無線通信ユニット対1(A),1(B)及び該無線通信ユニット対1(A),1(B)を接続する連携無線ベアラ55(A)を介してIPパケットの送受信を行なうことができる。無線通信ユニット群1(A)~1(C)は、例えば全てが前述の船舶などの移動体上に搭載されていてもよいし、一部のもののみを移動体上に搭載し、残余のものを建物内などに固定設置するようにしてもよい。また、無線通信ネットワークが配備されていない地域にて、全ての無線通信ユニット群1(A)~1(C)を固定配置してもよい。
FIG. 11 shows an example of a configuration of the wireless network system of the present invention when the
また、図11においては、無線リンク55(A),55(B)により接続された無線通信ユニットが3(それ以上でもよい)となっている。例えば、無線通信ユニット1(A)に接続されたUE(移動端末)5(A)は、無線通信ユニット1(C)に接続されたUE(移動端末)5(C)と、無線通信ユニット1(A)~1(C)と、それら無線通信ユニット1(A)~1(C)を接続する連携無線ベアラ55(A),55(B)とを介してIPパケットを送受信できるようになっている。このように、接続される無線通信ユニットの数を容易に増やすことができ、より広大なエリアにてUE5同士の無線通信によるIPパケットの送受信が可能となる。
Further, in FIG. 11, the number of wireless communication units connected by the wireless links 55 (A) and 55 (B) is 3 (or more). For example, the UE (mobile terminal) 5 (A) connected to the wireless communication unit 1 (A) has the UE (mobile terminal) 5 (C) connected to the wireless communication unit 1 (C) and the
図11下に掲げた表には、無線通信ユニット群1(A)~1(C)について、無線リンク55(A),55(B)の通信周波数/チャネル番号、トラッキングエリアコード、接続中のUE5(A)~5(C)及びアプリケーションサーバ8’(A)~8’(C)のノードアドレス(表示の簡略化のため、複数のUE5及びアプリケーションサーバ8’のノードアドレスをまとめたサブネットワークアドレスにて示している)、及び無線連携プロトコル層WLP上にて送受信される連携報知パケットの送信先アドレスをまとめて示している。連携報知パケットの送信先アドレスは、どの無線通信ユニット1(A)~1(C)についても同一に定められている。また、無線ネットワークシステム全体でみた場合の、接続中の全てのUE5(A)~5(C)及びアプリケーションサーバ8’(A)~8’(C)のノードアドレスは、無線通信ユニット群1(A)~1(C)間で共有化され、図3のルーティング管理テーブル305fに記憶される。また、無線通信ユニット1(A)~1(C)の接続トポロジ情報([A]→[B]→[C])も同様に共有化され、トポロジ管理テーブル305ttに記憶される。なお、トポロジ管理テーブル305ttに記憶される各無線通信ユニット1(A)~1(C)の特定情報(上記の[A]、[B]、[C])は、無線通信ユニット1(A)~1(C)に固有に割り振られたIDであってもよいし、無線通信ユニット1(A)~1(C)のノードアドレス(例えば、EPC機能部3、無線基地局部4、中継無線通信部9のいずれかのノードアドレスか、これらとは別に割り当てられたユニットノードアドレス)を用いてもよい。本実施形態では、EPC機能部3のノードアドレスを用いるものとする。
In the table below FIG. 11, for the wireless communication unit groups 1 (A) to 1 (C), the communication frequency / channel number of the wireless links 55 (A) and 55 (B), the tracking area code, and the connected Node addresses of UEs 5 (A) to 5 (C) and application servers 8'(A) to 8'(C) (For simplification of display, a sub-network that collects the node addresses of a plurality of
図13は、ルーティング管理テーブル305fの内容の例を示すものであり、上から順に、図11の接続状態にある無線通信ユニット1(A)、1(B)及び1(C)のルーティング管理テーブル305fをそれぞれ示す。UE5(A)~5(C)及びアプリケーションサーバ8’(A)~8’(C)のノードアドレスは、自ノードユニットから見て下流ルート側に存在するノードと上流ルート側に存在するノードとが互いに区別された形で記憶されている。 FIG. 13 shows an example of the contents of the routing management table 305f, and the routing management tables of the wireless communication units 1 (A), 1 (B), and 1 (C) in the connected state of FIG. 11 are shown in order from the top. 305f is shown respectively. The node addresses of the UEs 5 (A) to 5 (C) and the application servers 8'(A) to 8'(C) are the node existing on the downstream route side and the node existing on the upstream route side when viewed from the own node unit. Are memorized in a form that distinguishes them from each other.
また、フラッシュメモリ305には、上記の通信プロトコルスタックをプラットフォームとして、図2のMME2、S-GW6及びP-GW7の各機能を仮想的に実現するMMEエンティティ305b、S-GWエンティティ305c及びPーGWエンティティ305dの各プログラムがインストールされている。また、バス306には上流側通信インターフェース304A及び下流側通信インターフェース304Bが接続されている。P-GW用のIPパケットの入出力ポートは上流側通信インターフェース304Aに、S-GW用のIPパケットの入出力ポートは下流側通信インターフェース304Bにそれぞれ確保される。なお、上記の構成では、図2のMME2、S-GW6及びP-GW7をコンピュータハードウェア上での仮想機能ブロックとして構成しているが、各々独立したハードウェアロジックにより構成してもよい。
Further, in the flash memory 305, the MME entity 305b, S-GW entity 305c, and P- that virtually realize the functions of MME2, S-GW6, and P-GW7 in FIG. 2 using the above communication protocol stack as a platform. Each program of GW entity 305d is installed. Further, the
無線基地局部4はマイコンハードウェアを主体に構成されており、CPU401、プログラム実行領域となるRAM402、マスクROM403及びそれらを相互に接続するバス406等からなる。バス406にはフラッシュメモリ405が接続され、ここに無線基地局用のLTEプロトコルスタックを含む通信ファームウェア405aが格納されている。また、バス406には端末無線ベアラの構築によりUEと無線接続するための無線通信部412と、通信インターフェース404が接続されている。通信インターフェース404はEPC機能部3の下流側通信インターフェース304Bと有線の通信バス31により接続されている。
The radio
中継無線通信部9はマイコンハードウェアを主体に構成されており、CPU901、プログラム実行領域となるRAM902、マスクROM903及びそれらを相互に接続するバス906等からなる。バス906にはフラッシュメモリ905が接続され、ここに中継無線通信部用のLTEプロトコルスタックを含む通信ファームウェア905aが格納されている。また、バス906には無線リンクの構築により上流無線基地局部と無線接続するための無線通信部912と、通信インターフェース904が接続されている。通信インターフェース904はEPC機能部3の上流側通信インターフェース304Aと有線の通信バス30により接続されている。通信ファームウェア905aに組み込まれている中継無線通信部用のLTEプロトコルスタックは後述するUE(移動端末)用のプロトコルスタックと同一のものが使用される。換言すれば、中継無線通信部9の上流無線基地局部への接続手順は、UE(移動端末)の接続手順と方式的には同一である。
The relay
また、通信バス30には、EPC機能部3とアプリケーションサーバ8’(あるいは、、インターネット等の外部ネットワークであってもよい)との間のIPパケットの送受信を中継するルータ8が接続されている。
Further, the
次に、無線通信ユニット1は、着脱式の二次電池モジュール21(例えば、リチウムイオン二次電池モジュールやニッケル水素二次電池モジュールなど)と、無線基地局部4、EPC機能部3、ルータ8及び中継無線通信部9の各機能回路ブロックと、二次電池モジュール21からの入力電圧を各機能回路ブロックの駆動電圧に変換して出力する電源回路部22とが可搬型筐体23に一体的に組付けられた構造を有する。これにより、無線通信ユニット1は、二次電池モジュール21から駆動電源電圧を自律的に調達でき、商用交流などの外部電源電圧が使用不能な設置場所(例えば海上など)においても問題なく使用可能である。可搬型筐体23は金属ないし強化型樹脂製の箱型であり、図3に示す例では、搬送ないし移動の便宜を図るため、可搬型筐体23の底部にキャスター24Cを、同じく背面に手押し用の取手24を設けている。
Next, the
放電により二次電池モジュール21の出力電圧が下がった場合は、可搬型筐体23から二次電池モジュール21を取り外し、例えば図示しない商用交流電源や自家発電装置に接続された専用の充電器に装着して充電することが可能である。また、電源回路部22は、上記商用交流や移動体に設けられた集中電源部などの外部電源電圧も受電できるようになっており、上記駆動電源電圧に変換出力が可能である。さらに、当該外部電源電圧により二次電池モジュール21の充電を実行できるように構成することもできる。例えば電源回路部22が商用交流等から受電している状態で、停電により該受電が途絶えた場合は二次電池モジュール21からの受電に切り替えることで、無線通信ユニット1の動作が継続可能となるように構成することもできる。
If the output voltage of the
次に、図4は、UE(移動端末)5の電気的構成の一例を示すブロック図である。UE5はマイコン100を処理主体として備えたスマートフォンとして構成されている。マイコン100は、CPU101、プログラム実行領域となるRAM102、ROM103、入出力部104及びそれらを相互に接続するバス106等からなる。また、バス106にはフラッシュメモリ105が接続され、ここにUE5の動作環境を構築するためのOS(図示せず)と、端末アプリ105b等がインストールされている。
Next, FIG. 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the UE (mobile terminal) 5. The
また、入出力部104にはグラフィックコントローラ1091を介してモニタ109が接続されている。モニタ109には入力部をなすタッチパネル110が重ね合わされ、モニタ109に表示形成される種々のソフト操作部(ボタンやアイコンなど)と協働して、UE5の動作制御に必要な種々の情報入力がなされるようになっている。タッチパネル110はタッチパネルコントローラ1101を介して入出力部104に接続されている。入出力部104には静止画ないし動画を撮影するためのカメラ111が接続されている。さらに、バス106には無線通信部112が接続されている。UE5は該無線通信部112にて、図3の無線通信ユニット1の無線基地局部4と端末無線ベアラ57を介して無線接続される。
Further, the
次に、図8は、LTEシステムにおける下りリンクのチャネルマッピングを示す。ここでは、論理チャネル(Downlink Logical Channel)、トランスポートチャネル(Downlink Transport Channel)及び物理チャネル(Downlink Physical Channel)相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。
・DTCH(Dedicated Traffic Channel:専用トラフィックチャネル)は、データの送信のための個別論理チャネルである。DTCHは、トランスポートチャネルであるDLSCH(Downlink Shared Channel:下りシェアドチャネル)にマッピングされる。
Next, FIG. 8 shows the downlink channel mapping in the LTE system. Here, the mapping relationship between the logical channel (Downlink Logical Channel), the transport channel (Downlink Transport Channel), and the physical channel (Downlink Physical Channel) is shown. Hereinafter, they will be described in order.
-DTCH (Dedicated Traffic Channel) is an individual logical channel for transmitting data. The DTCH is mapped to a DLSCH (Downlink Shared Channel) which is a transport channel.
・DCCH(Dedicated Control Channel:専用制御チャネル):UE5とネットワークとの間の個別制御情報を送信するための論理チャネルである。DCCHは、UE5及び中継無線通信部9が無線基地局部4とRRC接続を有する場合に用いられる。DCCHは、DLSCHにマッピングされる。
・CCCH(Common Control Channel:共通制御チャネル):UE5及び中継無線通信部9と無線基地局部4との間の送信制御情報のための論理チャネルである。CCCHは、UE5及び中継無線通信部9が無線基地局部4との間でRRC接続を有していない場合に用いられる。CCCHは、DLSCHにマッピングされる。
-DCCH (Dedicated Control Channel): A logical channel for transmitting individual control information between the
CCCH (Common Control Channel): A logical channel for transmission control information between the
・BCCH(Broadcast Control Channel:放送制御チャネル):システム情報配信のための論理チャネルである。BCCHは、トランスポートチャネルであるBCH(Broadcast Channel、放送チャネル)又はDLSCHにマッピングされる。
・PCCH(Paging Control Channel:ページング制御チャネル):ページング情報、及びシステム情報変更を通知するための論理チャネルである。PCCHは、トランスポートチャネルであるPCH(Paging Channel:ページングチャネル)にマッピングされる。
-BCCH (Broadcast Control Channel): A logical channel for system information distribution. BCCH is mapped to BCH (Broadcast Channel) or DLSCH which is a transport channel.
-PCCH (Paging Control Channel): A logical channel for notifying changes in paging information and system information. The PCCH is mapped to a transport channel, PCH (Paging Channel).
また、トランスポートチャネルと物理チャネルとの間のマッピング関係は以下の通りである。
・DLSCH及びPCH:PDSCH(Physical Downlink Shared Channel:物理下りシェアドチャネル)にマッピングされる。DLSCHは、HARQ、リンクアダプテーション、及び動的リソース割当をサポートする。
・BCH:PBCH(Physical Broadcast Channel:物理ブロードキャストチャネル)にマッピングされる。
The mapping relationship between the transport channel and the physical channel is as follows.
-DLSCH and PCH: Mapped to PDSCH (Physical Downlink Shared Channel). DLSCH supports HARQ, link adaptation, and dynamic resource allocation.
-BCH: Mapped to PBCH (Physical Broadcast Channel).
次に、図9は、LTEシステムにおける上りリンクのチャネルマッピングを示す。図8と同様に、論理チャネル(Downlink Logical Channel)、トランスポートチャネル(Downlink Transport Channel)及び物理チャネル(Downlink Physical Channel)相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。 Next, FIG. 9 shows the uplink channel mapping in the LTE system. Similar to FIG. 8, the mapping relationship between the logical channel (Downlink Logical Channel), the transport channel (Downlink Transport Channel), and the physical channel (Downlink Physical Channel) is shown. Hereinafter, they will be described in order.
・CCCH(Common Control Channel:共通制御チャネル):UE5及び中継無線通信部9とEPC機能部3との間の制御情報を送信するために使用される論理チャネルであり、EPC機能部3と無線リソース制御(RRC:Radio Resource Control)接続を有していないUE5によって使用される。
・DCCH(Dedicated Control Channel:専用制御チャネル):1対1(point-to-point)の双方向の論理チャネルであり、UE5及び中継無線通信部9とEPC機能部3と間で個別の制御情報を送信するために利用するチャネルである。専用制御チャネルDCCHは、RRC接続を有しているUE5によって使用される。
・DTCH(Dedicated Traffic Channel:専用トラフィックチャネル):1対1の双方向論理チャネルであり、特定のUE又は中継無線通信部専用のチャネルであって、ユーザ情報の転送のために利用される。
CCCH (Common Control Channel): A logical channel used to transmit control information between the
-DCCH (Dedicated Control Channel): A one-to-one (point-to-point) bidirectional logical channel, and individual control information between the
DTCH (Dedicated Traffic Channel): A one-to-one bidirectional logical channel, which is a channel dedicated to a specific UE or relay radio communication unit, and is used for transferring user information.
・ULSCH(Uplink Shared Channel:上りリンク共用チャネル):HARQ)、動的適応無線リンク制御、間欠送信(DTX:Discontinuous Transmission)がサポートされるトランスポートチャネルである。
・RACH(Random Access Channel:ランダムアクセスチャネル):制限された制御情報が送信されるトランスポートチャネルである。
-ULSCH (Uplink Shared Channel): HARQ), dynamic adaptive radio link control, and intermittent transmission (DTX: Discontinuous Transmission) are supported transport channels.
-RACH (Random Access Channel): A transport channel to which restricted control information is transmitted.
・PUCCH(Physical Uplink Control Channel:物理上りリンク制御チャネル):下りリンクデータに対する応答情報(ACK(Acknowledge)/NACK(Negative acknowledge))、下りリンクの無線品質情報、および、上りリンクデータの送信要求(スケジューリングリクエスト:Scheduling Request:SR)を無線基地局部4に通知するために使用される物理チャネルである。
・PUSCH(Physical Uplink Shared Channel:物理上りリンク共用チャネル):上りリンクデータを送信するために使用される物理チャネルである。
・PRACH(Physical Random Access Channel:物理ランダムアクセスチャネル):主にUE5から無線基地局部4への送信タイミング情報(送信タイミングコマンド)を取得するためのランダムアクセスプリアンブル送信に使用される物理チャネルである。ランダムアクセスプリアンブル送信はランダムアクセス手順の中で行なわれる。
-PUCCH (Physical Uplink Control Channel): Response information (ACK (Acknowledge) / NACK (Negative acknowledge)) for downlink data, downlink radio quality information, and uplink data transmission request ( Scheduling Request: SR) is a physical channel used to notify the radio
-PUSCH (Physical Uplink Shared Channel): A physical channel used for transmitting uplink data.
-PRACH (Physical Random Access Channel): A physical channel mainly used for random access preamble transmission for acquiring transmission timing information (transmission timing command) from the
図9に示すように、上りリンクでは、次のようにトランスポートチャネルと物理チャネルのマッピングが行われる。上りリンク共用チャネルULSCHは、物理上りリンク共用チャネルPUSCHにマッピングされる。ランダムアクセスチャネルRACHは、物理ランダムアクセスチャネルPRACHにマッピングされる。物理上りリンク制御チャネルPUCCHは、物理チャネル単独で使用される。また、共通制御チャネルCCCH、専用制御チャネルDCCH、専用トラフィックチャネルDTCHは、上りリンク共用チャネルULSCHにマッピングされる。 As shown in FIG. 9, in the uplink, the transport channel and the physical channel are mapped as follows. The uplink shared channel ULSCH is mapped to the physical uplink shared channel PUSCH. The random access channel RACH is mapped to the physical random access channel PRACH. The physical uplink control channel PUCCH is used by the physical channel alone. Further, the common control channel CCCH, the dedicated control channel DCCH, and the dedicated traffic channel DTCH are mapped to the uplink shared channel ULSCH.
LTEシステムの下りリンクにおいては、UE5及び中継無線通信部9は無線基地局部4に対してOFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、直交周波数分割多重)アクセス(OFDMA)により無線接続する。OFDMA方式は、周波数分割多重と時間分割多重とを複合させた二次元の多重化アクセス方式として特徴づけられる。具体的には、直交する周波数軸と時間軸のサブキャリアを分割してUE5に割り振り、各サブキャリアの信号がゼロ(0点)になるように、周波数軸上で直交するサブキャリアを分割する。サブキャリアを分割して周波数軸上に割り当てることにより、あるサブキャリアがフェージングの影響を受けても影響のない別のサブキャリアを選択することができるので、ユーザは無線環境に応じてより良好なサブキャリアを使用でき、無線品質を維持できる利点が生ずる。
In the downlink of the LTE system, the
そして、OFDMA方式においては、周波数軸と時間軸とが張る仮想平面上で定義されるリソースブロック(Resource Block:以下、RBともいう)が無線リソースとして採用される。RBは図10に示すように、上記平面を180kHz/0.5msecでマトリックスに区切ったブロックとして定義され、各ブロックは周波数軸上では15kHz間隔で隣接する12個のサブキャリアを、時間軸上ではフレームの1スロット分(7シンボル)を含む。このRBは時間軸上で隣接する2つ(1msec)を1組としてUE5及び中継無線通信部9に割り当てられる。他方、LTEシステムの上りリンクにおいても、SC-FDM(Single Career Frequency-Division Multiplexing)アクセス(SC-FDMA)が採用される点を除き、同様の概念のリソースブロックが無線リソースとして用いられる。OFDMAでは1つのリソースブロックが周波数軸上で12のサブキャリア(帯域幅:15kHz)に分割されるのに対し、SC-FDMAはサブキャリアへの分割がなされないシングルキャリア方式である。
Then, in the OFDMA method, a resource block (Resource Block: hereinafter also referred to as RB) defined on a virtual plane extending the frequency axis and the time axis is adopted as a radio resource. As shown in FIG. 10, RB is defined as blocks in which the plane is divided into matrices at 180 kHz / 0.5 msec, and each block has 12 adjacent subcarriers at intervals of 15 kHz on the frequency axis and 12 adjacent subcarriers on the time axis. Includes 1 slot (7 symbols) of the frame. This RB is assigned to the
3GPP仕様の無線通信方式においては、該3GPPに規定された複数の周波数バンドのいずれが割り当てられる。この割り当てられる周波数バンドは、通信方式によって相違し、例えばLTEバンドとしてはバンド1、3、6、8、11、18、19、21、26、28、41及び42が使用されている。いずれのバンドも、予め定められた帯域幅の複数の周波数チャネルに分割され、EPC機能部3は、図2の無線リンク55及び端末無線ベアラ57を、予め定められた周波数チャネルを選択して構築することとなる。すなわち、下流ノードユニット間チャネル、上流ノードユニット間チャネル及び端末側チャネルは、各々3GPPに規定される複数のバンドのいずれかに属する周波数チャネルとして設定される。
In the wireless communication system of the 3GPP specification, any of the plurality of frequency bands specified in the 3GPP is assigned. The assigned frequency band differs depending on the communication method, and for example,
図11の実施形態において、EPC機能部3は、(下流)無線リンク55の設定周波数チャネルを、予め定められた特定の1つの周波数チャネルである(下流)ユニット間チャネルに固定設定する。また、端末無線ベアラ57の設定周波数チャネルである端末側チャネルについては、(下流)ユニット間チャネルと同一の周波数チャネルに設定される。つまり、EPC機能部3は、直下の無線基地局部4に対し、下流側の無線通信ユニット1の中継無線通信部9と移動端末5に対し同一の周波数チャネルを設定する。
In the embodiment of FIG. 11, the
また、図11において、無線通信ユニット1(A)のセル、無線通信ユニット1(B)のセル及び無線通信ユニット1(C)のセルは互いに重なりを生じている。この場合、例えば無線通信ユニット1(B)から見て上流及び下流の無線通信ユニット1(A),1(C)を接続する無線リンク55(A),(B)のユニット間チャネルは、これを互いに異なる周波数チャネルに設定することで、無線リンク55(A),(B)の構築に際して、これに関与する、互いに一部重なる複数のセルの間での電波干渉を効果的に防止することができる。 Further, in FIG. 11, the cell of the wireless communication unit 1 (A), the cell of the wireless communication unit 1 (B), and the cell of the wireless communication unit 1 (C) are overlapped with each other. In this case, for example, the inter-unit channel of the wireless links 55 (A) and (B) connecting the upstream and downstream wireless communication units 1 (A) and 1 (C) when viewed from the wireless communication unit 1 (B) is the same. By setting the above to different frequency channels, it is possible to effectively prevent radio wave interference between a plurality of cells partially overlapping each other, which are involved in the construction of the wireless links 55 (A) and (B). Can be done.
より具体的には、無線通信ユニット1(A)~1(C)の各EPC機能部3は、(上流)無線リンクが構築される際に、下流ノードユニット間チャネルを、上流無線リンクに対して設定される上流ノードユニット間チャネルと異なる周波数チャネルに設定する一方、端末用チャネル群については、下流ノードユニット間チャネル及び上流ノードユニット間チャネルとのいずれとも異なる周波数チャネル群として設定している。例えば、無線通信ユニット1(B)に着目してみた場合、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、上流無線リンク55(B)に対して設定される上流ノードユニット間チャネルを例えばCH2に設定する。一方、無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は、該無線通信ユニット1(A)から見た上流無線リンク55(A)(無線通信ユニット1(B)から見れば下流無線リンクである)に対して設定される上流ノードユニット間チャネル(無線通信ユニット1(B)から見れば下流ノードユニット間チャネルである)を、上記CH2と相違するCH1に設定するのである。このとき、下流ノードユニット間チャネルCH1と上流ノードユニット間チャネルCH2とを同一バンド内の互いに異なる周波数チャネルとして設定することで、無線リンクを構築するための無線基地局部4及び中継無線通信部9のハードウェアを、単一バンド仕様にて簡便に構成できる利点が生ずる。
More specifically, each
また、端末側チャネルについては、上記同一バンドに属する周波数チャネルのうち、下流ノードユニット間チャネルと同一のチャネルに設定される。例えば、図11の無線ネットワークシステム全体に1つのバンドのみが割り当てられている場合、端末側チャネルは、同一バンドに属する周波数チャネルのうち、下流ノードユニット間チャネルと同一のチャネルを設定することで、端末無線ベアラ構築も含めて無線基地局部4及び中継無線通信部9のハードウェアの単一バンド仕様化を図ることができ、装置構成の簡略化に寄与する。なお、端末側チャネルは、下流ノードユニット間チャネル及び上流ノードユニット間チャネルとして設定されるもの以外の残余の周波数チャネルから切り替え可能に選択してもよい。
Further, the terminal-side channel is set to the same channel as the channel between downstream node units among the frequency channels belonging to the same band. For example, when only one band is assigned to the entire wireless network system of FIG. 11, the terminal side channel is set to the same channel as the channel between downstream node units among the frequency channels belonging to the same band. The hardware of the radio
また、本実施形態では、上記の同一バンドとして、3GPPに規定されたバンド28が採用されている。バンド28は、地上波アナログテレビ放送の停波にともない空きを生じたVHF帯(700MHz帯)に設定されている。バンド28は低周波数帯のため通信速度が幾分遅い関係上、都市部など端末加入者の多いエリア等での採用が積極的に進められておらず、電波リソースの利用状況がそれほどひっ迫していないためスムーズな接続が期待できる。また、低周波数帯であるということは、電波の遠方到達性に優れ、1つの無線通信ユニットのセルカバレッジの拡大を図ることができる。また、地下や障害物があっても繋がりやすい特性を有し、例えば海上や鉱山などで本発明の無線ネットワークシステムを構築する上でも好適であるといえる。 Further, in the present embodiment, the band 28 specified in 3GPP is adopted as the same band as described above. The band 28 is set to the VHF band (700 MHz band), which has a vacancy due to the stoppage of terrestrial analog television broadcasting. Since band 28 is a low frequency band, its communication speed is somewhat slow, so its adoption in areas with many terminal subscribers such as urban areas is not being actively promoted, and the usage of radio wave resources is so tight. Since there is no such thing, smooth connection can be expected. Further, the low frequency band is excellent in distant reachability of radio waves, and it is possible to expand the cell coverage of one wireless communication unit. In addition, it has the property of being easily connected even if there are underground or obstacles, and can be said to be suitable for constructing the wireless network system of the present invention, for example, at sea or in a mine.
次に、本発明の無線ネットワークシステムにおいて、図11のごとく隣接する無線リンク55(A),55(B)のユニット間チャネル設定を互いに異ならせるための具体的な手法としては、例えば無線リンク55(A),55(B)経由して、各無線通信ユニット1(A)~1(C)が前述の連携報知パケットの送受信によりユニット間チャネル情報を共有化することにより行なうことができる。
Next, in the wireless network system of the present invention, as a specific method for making the channel settings between adjacent wireless links 55 (A) and 55 (B) different from each other as shown in FIG. 11, for example, the
また、無線ネットワークシステムに参加する無線通信ユニットの上限数が定められている場合には、例えば図11において個々の無線通信ユニット1(A)~1(C)に付与されるノードアドレスの組み合わせに応じて、割り振るべきユニット間チャネルの種別をチャネルマップの形で一律に定め、このチャネルマップを個々の無線通信ユニットのEPC機能部3に組み込んでおくことが、処理のさらなる簡略化を図るうえで有効である。各EPC機能部3はチャネルマップを参照することで、隣接する無線リンクのユニット間チャネルが異なるものとなるように設定とすることが可能となる。この場合、EPC機能部1は、下流ノードユニット間チャネルとして選択可能な周波数チャネル群と、接続先となる下流中継無線通信部のノードアドレスとの対応関係を示すチャネルマップを記憶するチャネルマップ記憶部を有し、下流中継無線通信部からのアタッチ要求を受けるに伴い、該下流中継無線通信部のノードアドレスを取得するとともに、取得したノードアドレスに対応する周波数チャネルをチャネルマップ上にて特定し、特定された該周波数チャネルを下流ノードユニット間チャネルとして設定するように動作する。
When the upper limit of the number of wireless communication units participating in the wireless network system is set, for example, in FIG. 11, the combination of node addresses assigned to the individual wireless communication units 1 (A) to 1 (C) is used. Therefore, the types of inter-unit channels to be allocated are uniformly determined in the form of a channel map, and this channel map is incorporated into the
図12は、チャネルマップ305gの一例を示す。該チャネルマップ305gにおいては、システム構築に参加する無線通信ユニット1の数が4つであり、それぞれユニット特定情報MID01~MID04が付与されている。そして、それらユニット特定情報の組み合わせに応じ、対応する無線通信ユニットの間に設定するユニット間チャネルのチャネル番号が重複を生じないように定められている。ユニット特定情報は、無線通信ユニット1の認証情報IMSI(International Mobile Subscriber Identity)であってもよいし、ノードアドレスであってもよい。
FIG. 12 shows an example of a channel map of 305 g. In the
以下、中継無線通信部9とUE5のアタッチシーケンスの流れについて、図16及び図17を用いて説明する。図16は中継無線通信部9のアタッチシーケンスを示す。TS1では中継無線通信部9から無線基地局部(eNodeB)4を経由してMME2に対し、アタッチ要求が出される。このとき、中継無線通信部9は、認証用のIMSIを送信する。MME2はこれを受け、TS2にてS-GW6に対しベアラ設定要求を送信する。S-GW6はTS3にて、P-GW7との間でS5インターフェース上に物理回線のベアラ設定処理を実行する。ベアラが設定されればS-GW6はTS4にてMME2に、ベアラ設定応答を送信する。
Hereinafter, the flow of the attach sequence of the relay
MME2は、TS5にて要求元ユニットに対応する無線通信チャネルをチャネルマップ305g(図12)上で検索する。そして、TS6で、無線ベアラ設定要求(アタッチ受入れ)を無線基地局部4に設定チャネル番号とともに通知する。これを受けた無線基地局部4はTS7にて設定するべき無線ベアラ(無線リンク)の設定チャネル番号を含むMIB(Master Information Block)を中継無線通信部9に送信する。
The
TS8にて中継無線通信部9はユニット間チャネルを、受信したMIBに含まれる設定チャネル番号に固定設定し、設定完了を返信する。これを受け、TS9にて無線基地局部4はセッション開始要求(タッチ受入れ)を中継無線通信部9に通知する。TS10にて中継無線通信部9は無線リンクを設定し、セッション開始応答を無線基地局部4に返す。TS11にて、無線基地局部4は、セッション開始応答をMME2に通知する。
In the TS8, the relay
一方、図17はUE5(移動端末)のアタッチシーケンスを示す。TS11’ではUE5から無線基地局部(eNodeB)4を経由してMME2に対し、アタッチ要求が出される。このとき、要求元に無線通信ユニットのIMSIを送信する。MME2はこれを受け、TS12にてS-GW6に対しベアラ設定要求を送信する。S-GW6はTS13にて、P-GW7との間でS5インターフェース上に物理回線のベアラ設定処理を実行する。ベアラが設定されればS-GW6はTS14にてMME2に、ベアラ設定応答を送信する。
On the other hand, FIG. 17 shows the attachment sequence of the UE 5 (mobile terminal). In TS11', an attach request is issued from the
MME2は、図13の処理に従い、端末無線ベアラ群として使用可能な設定チャネル番号を決定する。そして、TS16で、無線ベアラ設定要求(アタッチ受入れ)を無線基地局部4に決定した設定チャネル番号とともに通知する。これを受けた無線基地局部4はTS17にて設定するべき無線ベアラ(無線リンク)の設定チャネル番号を含むMIB(Master Information Block)をUE5に送信する。
The
TS18にてUE5は端末側チャネルを、受信したMIBに含まれる設定チャネル番号に設定し、設定完了を返信する。これを受け、TS19にて無線基地局部4はセッション開始要求(アタッチ受入れ)をUE5に通知する。TS20にてUE5は端末側無線ベアラを設定し、セッション開始応答を無線基地局部4に返す。TS21にて、無線基地局部4は、セッション開始応答をMME2に通知する。上記のように、UE5のアタッチシーケンスと中継無線通信部9のアタッチシーケンスとは、周波数チャネル設定の内容を除き、基本的に同一の手順に従い実行されている。
In TS18, the
LTEシステムにおいては、上記設定チャネル番号などの報知情報の送信量を運用・環境ごとに柔軟に変更するために、PBCHを用いた固定的な報知情報リソースと、PDSCHを用いた可変的に使用できる無線リソースとが組み合わせて使用される。ここで固定的なリソースであるPBCHを用いるのは、UE5(中継無線通信部9)が最初に取得する情報として報知情報が定められており、UE5(中継無線通信部9)が無線基地局部(eNodeB)4からの通知を受けることなしに受信できる必要があるためである。UE5は固定的なリソースであるPBCHを最初に受信し、PBCHからPDSCHを受信するための最低限の情報を得て、その情報をもとにPDSCHにて送られる報知情報を読むようにしている。PDSCHはRB単位で割り当て可能な可変リソースであるため、PDSCHにて送信する報知情報の量は可変である。これにより報知情報に使用するリソース量の変更が実現され、ネットワーク運用や環境により異なる報知情報量に応じた無線リソースの割り当てが可能となる。
In the LTE system, in order to flexibly change the transmission amount of the broadcast information such as the above set channel number for each operation / environment, it can be used variably using a fixed broadcast information resource using PBCH and PDSCH. Used in combination with wireless resources. Here, PBCH, which is a fixed resource, is used because the broadcast information is defined as the information first acquired by the UE 5 (relay radio communication unit 9), and the UE 5 (relay radio communication unit 9) uses the radio base station unit (relay radio communication unit 9). This is because it is necessary to be able to receive the notification from eNodeB) 4. The
そして、このPBCHにより送信される報知情報のうち上記のMIBは、無線フレームの先頭(すなわち、サブフレーム番号=0)で送信されるものであり、時間リソース及び周波数リソースが常に固定された形で割り当てられる。その送信情報は、通常は、例えばPDSCHにより他の報知情報(例えばSIB(System Information Block))を受信するための情報、及び無線フレーム番号(SFN : System Frame Number)などである。しかし、本実施形態では、このMIBを利用して、無線基地局部4はUE5(中継無線通信部9)に対し、端末無線ベアラあるいは無線リンクのチャネル情報を配信する。MIBのサイズは24ビットに固定されているが、そのうちの10ビットは予備領域となっているので、例えばこの予備領域を利用して上記無線ベアラの設定チャネル情報を組み込むことが可能である。
Of the broadcast information transmitted by this PBCH, the above MIB is transmitted at the beginning of the radio frame (that is, the subframe number = 0), and the time resource and the frequency resource are always fixed. Assigned. The transmission information is usually, for example, information for receiving other broadcast information (for example, SIB (System Information Block)) by PDSCH, radio frame number (SFN: System Frame Number), and the like. However, in the present embodiment, using this MIB, the radio
図18は、同じ無線通信ユニット1に接続するUE5(UE(I)及びUE(II))間のIPパケットの伝送処理の流れを示すものである。U1及びU2は図15により説明済みのアタッチシーケンスであり、端末無線ベアラが構築される。U3でUE(I)からIPパケットが無線基地局部4に向け上りパケットとして送出される。無線基地局部4がこれをEPC機能部3に転送する。EPC機能部3では、自ノードユニット1(A)に接続中のいずれかのUEのIPアドレスが、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスと一致しているか否かを確認する。図18の場合、UE(II)のIPアドレスがこれに該当することとなり、D1にて該IPパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部4に折り返し転送する。無線基地局部4はこれを受け取ってUE(II)に転送し、処理は完了する。
FIG. 18 shows a flow of transmission processing of IP packets between UEs 5 (UE (I) and UE (II)) connected to the same
図19は、図11において、無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(A)と、隣接する無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(B)と間のIPパケットの伝送処理の流れを示すものである。U1~U3までの処理は図18と同じである。U3において無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は、図13のルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットの送信先アドレスが、自ノードユニット1(A)に接続中のいずれのUEのIPアドレスとも一致しないことを確認するとともに、該送信先アドレスが上流ルート及び下流ルートのいずれに存在するかを確認する。例えば、送信先アドレスが上流ルート側に存在する場合は、U4にてそのIPパケットを、無線リンク55(A)により上流側の無線通信ユニット1(B)に転送する。無線通信ユニット1(B)では、このIPパケットを受け取り、同様に自ノードユニット1(B)に接続中のいずれかのUEのIPアドレスが、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスと一致しているか否かを確認する。一致していれば、D2にて該IPパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部4に転送する。無線基地局部4はこれを受け取ってUE5(B)に転送し、処理は完了する。
FIG. 19 shows an IP packet transmission process between the UE 5 (A) connected to the wireless communication unit 1 (A) and the UE 5 (B) connected to the adjacent wireless communication unit 1 (A) in FIG. It shows the flow of. The processing from U1 to U3 is the same as in FIG. In U3, the
たとえば、IPパケットの送信元のUEが、カスケード接続された無線通信ユニット群の中間のものに接続されており、送信先のUEが該無線通信ユニットよりも下流側の無線通信ユニットに接続中のUEである場合は、上記U3にてEPC機能部3はルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットの送信先アドレスが、下流ルート側のUEのIPアドレスと一致していることを確認することとなる。該IPパケットは下りパケットとして無線基地局部4に転送され、さらに送信先となるUEが接続される無線通信ユニットに下流側の連携無線ベアラを用いて転送される。
For example, the UE that is the source of the IP packet is connected to the middle of the cascaded wireless communication units, and the UE that is the destination is connected to the wireless communication unit that is downstream from the wireless communication unit. In the case of a UE, the
図20は、図11において、無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(A)と、2つ先の無線通信ユニット1(C)に接続中のUE5(C)と間のIPパケットの伝送処理の流れを示すものである。U1~U4までの処理は図19と同じである。U4において無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3はルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスが、例えば上流ルート側に存在することが確認された場合、U5にてそのIPパケットを、無線リンク55(B)により上流側の無線通信ユニット1(C)に転送する。無線通信ユニット1(C)では、このIPパケットを受け取り、自ノードユニットに接続中のUE5(C)のIPアドレスが送信先のIPアドレスと一致することを確認する。そして、D3にて該IPパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部4に転送する。無線基地局部4はこれを受け取ってUE5(C)に転送し、処理は完了する。
FIG. 20 shows an IP packet between the UE 5 (A) connected to the wireless communication unit 1 (A) and the UE 5 (C) connected to the wireless communication unit 1 (C) two destinations ahead in FIG. It shows the flow of transmission processing. The processing from U1 to U4 is the same as in FIG. In U4, the
図21は、無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(A)からのIPパケットが、無線ネットワークシステム外の送信先アドレスを有している場合の処理を示す。U1~U5までの処理は図20と同じである。U5において無線通信ユニット1(C)のEPC機能部3はルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスが上流ルートに存在することを確認し、U6にてそのIPパケットをルータ8に転送する。
FIG. 21 shows a process when the IP packet from the UE 5 (A) connected to the wireless communication unit 1 (A) has a destination address outside the wireless network system. The processing from U1 to U5 is the same as that in FIG. In U5, the
前述の構成の通信ファームウェア305aは、ルーティング管理テーブル305fの作成および更新にかかる以下の機能部の実現プログラムとして機能する(図11参照)。
・ルーティング管理情報受信制御司令部:自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニットを他ノードユニットとして、該他ノードユニットの無線基地局部に接続中の移動端末(UE)5のノードアドレスを含むルーティング管理情報を上流ノードユニット又は下流ノードユニットから、連携報知情報として受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・ルーティング管理情報統合処理部:自ノードユニットの無線基地局部4に接続中の移動端末5のノードアドレスを含むルーティング管理情報を、上流ノードユニット又は下流ノードユニットから受信される他ノードユニットのルーティング管理情報と統合する。
・ルーティング管理情報記憶制御部:統合後のルーティング管理情報をルーティング管理情報記憶部(図3において、フラッシュメモリ305のルーティング管理テーブル305fの記憶領域がこれに該当する)に記憶させる。
・ルーティング管理情報送信制御司令部:統合後のルーティング管理情報を連携報知情報として下流ノードユニット又は上流ノードユニットに向け送信することを、連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・ユーザデータ転送制御部:ルーティング管理情報記憶部に記憶されたルーティング管理情報を参照することによりユーザデータの転送先となる移動端末5のノードアドレスを特定し、通信プロトコルスタックのユーザプレーン側にてユーザデータの転送制御を行なう。
The communication firmware 305a having the above configuration functions as a program for realizing the following functional parts related to the creation and updating of the routing management table 305f (see FIG. 11).
-Routing management information reception control command unit: A mobile terminal (UE) connected to the radio base station section of the other node unit, with the wireless communication unit connected to the upstream side or downstream side of the own node unit as another node unit. It instructs the cooperation notification information transmission / reception control unit to receive the routing management information including the node address of 5 from the upstream node unit or the downstream node unit as the cooperation notification information.
-Routing management information integrated processing unit: Routing management of another node unit that receives routing management information including the node address of the
-Routing management information storage control unit: The integrated routing management information is stored in the routing management information storage unit (in FIG. 3, the storage area of the routing management table 305f of the flash memory 305 corresponds to this).
-Routing management information transmission control command unit: Instructs the linkage notification information transmission / reception control unit to transmit the integrated routing management information to the downstream node unit or the upstream node unit as cooperation notification information.
-User data transfer control unit: By referring to the routing management information stored in the routing management information storage unit, the node address of the
以上の構成により、無線連携プロトコル層WLP上での連携報知パケットの送受信処理により、連携接続された複数の無線通信ユニット1間でのルーティング管理情報の共有化処理をスムーズかつ簡便に実行することができる。以下、その具体的な処理の流れの一例について図14A及び図14Bを用いて説明する。ここでは、無線通信ユニット1(A)~1(C)が図11の接続状態となっている場合を例にとる。
With the above configuration, it is possible to smoothly and easily execute the routing management information sharing process among a plurality of
ルーティング管理テーブル305fの更新処理は、連携報知パケットを介したいわばバケツリレー的な手法により、無線ネットワークシステムの下流端に位置する無線通信ユニット1(A)と上流端に位置する無線通信ユニット1(C)との間で、往復的に実施される。すなわち、処理起点となる下流端の無線通信ユニット1(A)が自ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを報知する連携報知パケットを更新トリガパケットとして発行し上流ノードユニットに送信する。これを受信した上流ノードユニットは連携報知パケットの内容を参照してルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新し、更新後の下流ルート側の内容を次の上流ノードユニットに連携報知パケットにより伝達する(図14A)。そして、 この伝達の流れが上流端の無線通信ユニット1(C)に到達すると、該上流端の無線通信ユニット1(C)はルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新した上で、自ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを報知する連携報知パケットを発行し下流ノードユニットに送信する。これを受信した下流ノードユニットは連携報知パケットの内容を参照してルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新し、更新後の上流ルート側の内容を次の下流ノードユニットに連携報知パケットにより伝達する(図14B)。そして、この伝達の流れが下流端の無線通信ユニット1(A)に返ってくれば、無線通信ユニット1(A)はルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新し、一連の処理が完結する。このシーケンスは、下流端の無線通信ユニット1(A)が上記の更新トリガパケットを定期的に(例えば、あらかじめ定められた時間間隔で)発行することで繰り返され、ルーティング管理テーブル305fを最新の状態に維持することができる。 The update process of the routing management table 305f is performed by a so-called bucket relay method via a linked notification packet, that is, the wireless communication unit 1 (A) located at the downstream end of the wireless network system and the wireless communication unit 1 (A) located at the upstream end. It is carried out reciprocally with C). That is, the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end, which is the processing starting point, issues a linkage notification packet for notifying the node address of the UE 5 (and the application server 8') connected to the own node unit as an update trigger packet to the upstream node. Send to the unit. Upon receiving this, the upstream node unit updates the contents of the downstream route side of the routing management table 305f by referring to the contents of the linkage notification packet, and updates the contents of the downstream route side to the next upstream node unit by the linkage notification packet. Communicate (Fig. 14A). Then, when the flow of this transmission reaches the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end, the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end updates the contents on the downstream route side of the routing management table 305f, and then itself. A linkage notification packet that notifies the node address of the UE 5 (and application server 8') connected to the node unit is issued and transmitted to the downstream node unit. Upon receiving this, the downstream node unit updates the contents of the upstream route side of the routing management table 305f by referring to the contents of the linkage notification packet, and updates the contents of the upstream route side to the next downstream node unit by the linkage notification packet. Communicate (Fig. 14B). Then, when this transmission flow returns to the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end, the wireless communication unit 1 (A) updates the contents on the upstream route side of the routing management table 305f, and a series of processes is completed. do. This sequence is repeated by the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end periodically issuing the above-mentioned update trigger packet (for example, at predetermined time intervals), and the routing management table 305f is updated. Can be maintained at.
以下、より詳細に説明する。まず、下流端の無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.1.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.1.0/24)とをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、中継無線通信部(BTC)9に対し上流無線リンク55(A)を介して該連携報知パケットを送信させる(U101)。無線通信ユニット1(B)は無線基地局部4にてこれを受信し、連携報知パケットに書き込まれた上記のノードアドレスによりルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新する(U102)。
Hereinafter, a more detailed description will be given. First, the
このとき、連携報知パケットの送信元が無線通信ユニット1(B)から見て下流側のノードユニットであることは、本実施形態の場合、次のいずれのロジックからも自明に特定できる。
(1)連携報知パケットが無線基地局部4により受信されていること。
(2)連携報知パケットに書き込まれた送信元アドレスが、下流ノードユニットのノードアドレスを示していること。連携報知パケットの発行元はEPC機能部3であり、送信元アドレスが下流ノードユニットのものであるか、下流ノードユニットのものであるかはトポロジ管理テーブル305ttを参照することにより把握できる。
At this time, the fact that the source of the cooperation notification packet is the node unit on the downstream side when viewed from the wireless communication unit 1 (B) can be clearly specified from any of the following logics in the case of the present embodiment.
(1) The cooperation notification packet is received by the radio
(2) The source address written in the linkage notification packet indicates the node address of the downstream node unit. The issuer of the linkage notification packet is the
続いて、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、無線通信ユニット1(A)から受け取ったUE5のノードアドレス(192.168.1.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.1.0/24)に、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.2.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.2.0/24)を統合し、これらをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、中継無線通信部(BTC)9に対し上流無線リンク55(B)を介して該連携報知パケットを送信させる(U103)。
Subsequently, the
上流端の無線通信ユニット1(C)のEPC機能部3は、無線基地局部4にて上記連携報知パケットを受信し、これに書き込まれた上記のノードアドレスにより、ルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新する(U104)。他方、無線通信ユニット1(C)には上流ノードユニットが接続されていないので、ルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容は空白となる(図13の下参照)。ここまでのシーケンスにより、各無線通信ユニット1(A)~1(C)のルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容更新が完了する。
The
続いて、図14Bに進み、上流端の無線通信ユニット1(C)は、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.3.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.3.0/24)とをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、無線基地局部4に対し下流無線リンク55(B)を介して該連携報知パケットを送信させる(U105)。無線通信ユニット1(B)は中継無線通信部9にてこれを受信し、連携報知パケットに書き込まれた上記のノードアドレスによりルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新する(U106)。この時点で、無線通信ユニット1(B)のルーティング管理テーブル305fの内容は、図13の中央に示す状態となる。
Subsequently, proceeding to FIG. 14B, the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end has the node address (192.168.3.0/24) of the
このとき、連携報知パケットの送信元が無線通信ユニット1(B)から見て上流側のノードユニットであることは、本実施形態の場合、次のいずれのロジックからも自明に特定できる。
(3)連携報知パケットが中継無線通信部9により受信されていること。
(4)連携報知パケットに書き込まれた送信元アドレスが、トポロジ管理テーブル305ttにおいて上流ノードユニットのノードアドレスを示していること。
At this time, the fact that the source of the cooperation notification packet is the node unit on the upstream side when viewed from the wireless communication unit 1 (B) can be clearly specified from any of the following logics in the case of the present embodiment.
(3) The cooperation notification packet is received by the relay
(4) The source address written in the linkage notification packet indicates the node address of the upstream node unit in the topology management table 305tt.
続いて、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、無線通信ユニット1(C)から受け取ったUE5のノードアドレス(192.168.3.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.3.0/24)に、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.2.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.2.0/24)を統合し、これらをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、無線基地局部4に対し下流無線リンク55(A)を介して該連携報知パケットを送信させる(U107)。
Subsequently, the
下流端の無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は中継無線通信部9にて上記連携報知パケットを受信し、これに書き込まれた上記のノードアドレスにより、ルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新する(U104)。他方、無線通信ユニット1(A)には下流ノードユニットが接続されていないので、ルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容は空白となる(図13の上参照)。以上のシーケンスにより、各無線通信ユニット1(A)~1(C)のルーティング管理テーブル305fの内容更新処理は完了する。
The
各無線通信ユニット1(A)~1(C)のUE5の接続状態が変化した場合は、次回の更新処理時にルーティング管理テーブル305fに反映される。このとき、ルーティング管理テーブル305fの内容は、古い内容を消去する形で新しい内容により置き換えられる(すなわち、更新される)。
When the connection state of the
なお、自ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスは、各無線通信ユニット1(A)~1(C)が発行する連携報知パケットにより個別に取得してルーティング管理テーブル305fを更新することも可能である。この場合、トポロジ管理テーブル305ttにより連携報知パケットの送信元の上下流の区別を行ない、ルーティング管理テーブル305fの上流ルート側及び下流ルート側を、連携報知パケットを受け取るごとに更新する流れとなる。ここで、接続遮断されたUE5が発生した場合は、そのUE5のノードアドレスをルーティング管理テーブル305fから消去する手順が別途必要となる。具体的には、接続遮断されたUE5のノードアドレスを連携報知パケットにより報知するか、ルーティング管理テーブル305f上にて、接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを無線通信ユニットのノードアドレスと対応付けて管理するか、のいずれかが必要である。しかしながら、各ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを中間の無線通信ユニット1(B)で統合しつつ、連携報知パケットにより報知する前述の手法であれば、ルーティング管理テーブル305fの既存の内容を消去するだけでよくなり、処理の大幅な簡略化を図ることができる。
The node address of the UE 5 (and the application server 8') connected to the local node unit is individually acquired by the cooperation notification packet issued by each wireless communication unit 1 (A) to 1 (C) and is obtained in the routing management table. It is also possible to update 305f. In this case, the topology management table 305tt distinguishes between upstream and downstream of the source of the cooperation notification packet, and the upstream route side and the downstream route side of the routing management table 305f are updated every time the cooperation notification packet is received. Here, when a
次に、通信ファームウェア305aは、トポロジ管理テーブル305ttの作成および更新にかかる以下の機能部の実現プログラムとしても機能する(図11参照)。
・無線接続トポロジ情報受信制御司令部:自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニット群1(A)~1(C)について、該無線通信ユニット群1(A)~1(C)に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を上流ノードユニット又は下流ノードユニットから、連携報知情報として受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・無線接続トポロジ情報更新処理部:上流ノードユニット又は下流ノードユニットから受信された無線接続トポロジ情報の内容を、該無線接続トポロジ情報が特定する無線通信ユニット群に自ノードユニットを組み込んだ形で更新する。
・無線接続トポロジ情報記憶制御部:更新後の無線接続トポロジ情報を無線接続トポロジ情報記憶部(図3において、フラッシュメモリ305のトポロジ管理テーブル305ttの記憶領域がこれに該当する)に記憶させる。
・無線接続トポロジ情報送信司令部:更新後の無線接続トポロジ情報を下流ノードユニット又は上流ノードユニットに向け送信することを、連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
この場合、ユーザデータ転送制御部は、無線接続トポロジ情報記憶部に記憶された無線接続トポロジ情報に基づいてユーザデータの転送制御を行なう。
Next, the communication firmware 305a also functions as a realization program of the following functional parts related to the creation and update of the topology management table 305tt (see FIG. 11).
-Wireless connection topology information reception control command unit: Regarding the wireless communication unit groups 1 (A) to 1 (C) connected to the upstream side or the downstream side of the own node unit, the wireless communication unit groups 1 (A) to 1 (C) Instructs the linkage notification information transmission / reception control unit to receive the wireless connection topology information that specifies the individual wireless communication units together with the connection order from the upstream node unit or the downstream node unit as cooperation notification information. ..
-Wireless connection topology information update processing unit: Updates the contents of the wireless connection topology information received from the upstream node unit or the downstream node unit by incorporating the own node unit into the wireless communication unit group specified by the wireless connection topology information. do.
-Wireless connection topology information storage control unit: The updated wireless connection topology information is stored in the wireless connection topology information storage unit (in FIG. 3, the storage area of the topology management table 305tt of the flash memory 305 corresponds to this).
-Wireless connection topology information transmission command unit: Instructs the cooperation notification information transmission / reception control unit to transmit the updated wireless connection topology information to the downstream node unit or the upstream node unit.
In this case, the user data transfer control unit controls the transfer of user data based on the wireless connection topology information stored in the wireless connection topology information storage unit.
以上の構成により、無線連携プロトコル層WLP上での連携報知パケットの送受信処理により、連携接続された複数の無線通信ユニット1間でのトポロジ管理情報の共有化処理をスムーズかつ簡便に実行することができる。以下、その具体的な処理の流れの一例について図15を用いて説明する。ここでも、無線通信ユニット1(A)~1(C)が図11の接続状態となっている場合を例にとる。その基本的な処理の流れは、ルーティング管理テーブル305fの更新処理と同様のバケツリレー的な手法により、無線ネットワークシステムの下流端に位置する無線通信ユニット1(A)と上流端に位置する無線通信ユニット1(C)との間で、往復的に実施される。すなわち、処理起点となる下流端の無線通信ユニット1(A)は、自ノードユニットのノードアドレス[A]と上流ノードユニットのノードアドレス[B]を、例えば、その下流側から上流側へ向かう配列順序(接続順序)を反映した無線接続トポロジ情報([A]→[B])として組み込んだ連携報知パケットを、更新トリガパケットとして発行し上流ノードユニットに送信する(U201)。
With the above configuration, it is possible to smoothly and easily execute the processing of sharing the topology management information among a plurality of
上流ノードユニットである無線通信ユニット1(B)は受け取った連携報知パケットの無線接続トポロジ情報([A]→[B])によりトポロジ管理テーブル305ttの内容を更新する(U202)。続いて上流ノードユニット1(B)は、受け取った無線接続トポロジ情報([A]→[B])の上流側に、次の上流ノードユニットのノードアドレス([C])を付け加える形で更新し、その更新後の無線接続トポロジ情報([A]→[B]→「C])を上流ノードユニットである無線通信ユニット1(C)に連携報知パケットを用いて送信する(U203)。 The wireless communication unit 1 (B), which is an upstream node unit, updates the contents of the topology management table 305tt with the wireless connection topology information ([A] → [B]) of the received cooperation notification packet (U202). Subsequently, the upstream node unit 1 (B) is updated by adding the node address ([C]) of the next upstream node unit to the upstream side of the received wireless connection topology information ([A] → [B]). , The updated wireless connection topology information ([A] → [B] → “C]) is transmitted to the wireless communication unit 1 (C), which is an upstream node unit, using a linked notification packet (U203).
連携報知パケットの送信の流れが上流端の無線通信ユニット1(C)に到達すると、該上流端の無線通信ユニット1(C)は受け取った無線接続トポロジ情報によりトポロジ管理テーブル305ttの内容を更新し(U204)、これを自ノードユニットが認識して最新の無線接続トポロジ情報([A]→[B]→「C])として、これを連携報知パケットにより下流ノードユニットである無線通信ユニット1(B)に送信する(U205)。これを受信した下流ノードユニットである無線通信ユニット1(B)は、受信した連携報知パケットの無線接続トポロジ情報の内容によりトポロジ管理テーブル305ttを更新し(U206)、更新後の無線接続トポロジ情報の内容を次の下流ノードユニットである無線通信ユニット1(A)に連携報知パケットにより伝達する(U207)。下流端の無線通信ユニット1(A)は、受信した無線接続トポロジ情報によりトポロジ管理テーブル305ttの内容を更新し、一連の処理が完結する。このシーケンスは、下流端の無線通信ユニット1(A)が上記の更新トリガパケットを定期的に(例えば、あらかじめ定められた時間間隔で)発行することで繰り返され、トポロジ管理テーブル305ttを最新の状態に維持することができる。 When the transmission flow of the linkage notification packet reaches the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end, the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end updates the contents of the topology management table 305tt with the received wireless connection topology information. (U204), this is recognized by the own node unit and used as the latest wireless connection topology information ([A] → [B] → “C]), which is used as the downstream node unit by the linked notification packet ([A] → [B] → “C]). (U205). Upon receiving this, the wireless communication unit 1 (B), which is a downstream node unit, updates the topology management table 305tt according to the contents of the wireless connection topology information of the received cooperation notification packet (U206). , The content of the updated wireless connection topology information is transmitted to the next downstream node unit, the wireless communication unit 1 (A), by a linked notification packet (U207). The downstream end wireless communication unit 1 (A) has received the packet. The contents of the topology management table 305tt are updated by the wireless connection topology information, and a series of processing is completed. In this sequence, the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end periodically (for example, in advance) sends the above update trigger packet. It can be repeated by issuing (at fixed time intervals) to keep the topology management table 305tt up to date.
通信ファームウェア305aは、自ノードユニットが下流端のノードユニットであった場合に、そのさらに下流側に新たな無線通信ユニット(候補ユニット)からのアタッチ要求を受けた時の、アタッチ受け入れ可否の判定・制御に関係する以下の機能部の実現プログラムとしても機能する。
・仮無線リンク構築制御部:下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットとの間に下流無線リンクを本構築するのに先立って、候補ユニットからのアタッチ要求を受けることにより該候補ユニットとの間に仮無線リンクを構築する。
・判定参照情報受信制御司令部:候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定に参照する判定参照情報を連携報知情報として、候補ユニットから仮無線リンクを介して受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・下流無線リンク本構築許可判定部:受信した判定参照情報に基づき候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定を行なう。
・下流無線リンク構築制御部:本構築許可判定の結果が肯定的であった場合は仮無線リンクを下流無線リンクとして本構築状態に移行させる一方、本構築許可判定の結果が否定的であった場合は仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスを実行する。
The communication firmware 305a determines whether or not attachment can be accepted when the own node unit is a node unit at the downstream end and an attach request is received from a new wireless communication unit (candidate unit) further downstream. It also functions as a realization program for the following functional parts related to control.
-Temporary wireless link construction control unit: The candidate by receiving an attach request from the candidate unit prior to the main construction of the downstream wireless link with the candidate unit, which is a wireless communication unit that is a candidate for the downstream node unit. Build a temporary wireless link with the unit.
-Judgment reference information reception control command: Linked notification information transmission / reception control to receive from the candidate unit via the temporary radio link using the judgment reference information referred to in the final construction permission judgment of the downstream radio link for the candidate unit as the linked notification information. Give instructions to the department.
-Downstream wireless link main construction permission determination unit: Based on the received determination reference information, the downstream wireless link main construction permission determination for the candidate unit is performed.
-Downstream radio link construction control unit: If the result of this construction permission judgment is positive, the temporary radio link is moved to the main construction state as a downstream radio link, but the result of this construction permission judgment is negative. In that case, a detach sequence that cancels the construction state of the temporary wireless link is executed.
上記の構成によると、無線リンクが構築できていない候補ユニットとの間に仮無線リンクを一旦構築することで、候補ユニットから判定参照情報を連携報知パケットに組み込んだ形で的確かつ容易に取得することができ、それを参照することで、候補ユニットとの連携接続の可否判定(下流無線リンクの本構築許可判定)を円滑かつ的確に実行することができる。また、判定結果が肯定的であった場合は仮無線リンクを引き継ぐ形で下流無線リンクの本構築状態にスムーズに移行でき、他方、判定結果が否定的であった場合は仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスが実行され、不適格な候補ユニットとの連携接続を効果的に防止することができる。 According to the above configuration, by temporarily constructing a temporary wireless link with a candidate unit for which a wireless link has not been constructed, the determination reference information is accurately and easily acquired from the candidate unit in the form of being incorporated in the cooperation notification packet. By referring to this, it is possible to smoothly and accurately determine whether or not to connect with the candidate unit (determination of permission to construct the downstream wireless link). If the judgment result is positive, the temporary radio link can be smoothly transitioned to the main construction state of the downstream radio link, while if the judgment result is negative, the temporary radio link construction state can be taken over. A detachment sequence is executed to eliminate the problem, and it is possible to effectively prevent the cooperative connection with the ineligible candidate unit.
判定参照情報は、自ノードユニットよりも下流側又は上流側に接続されている候補ユニットを含む無線通信ユニット群について、該無線通信ユニット群に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を含むものとすることができる。この場合、下流無線リンク本構築許可判定部は、無線接続トポロジ情報が示す無線通信ユニット群の接続形態が、予め定められた禁止接続形態に該当する場合に、候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築を非許可として判定するように構成できる。無線接続トポロジ情報の参照により、下流端のノードユニットに対し不適格なトポロジにより接続しようとする候補ユニットとの連携接続を効果的に防止することができる。 The determination reference information is a radio that specifies each wireless communication unit included in the wireless communication unit group together with the connection order for the wireless communication unit group including the candidate units connected to the downstream side or the upstream side of the own node unit. It can include connection topology information. In this case, the downstream wireless link main construction permission determination unit sets the downstream wireless link to the candidate unit when the connection form of the wireless communication unit group indicated by the wireless connection topology information corresponds to a predetermined prohibited connection form. Can be configured to be determined as disallowed. By referring to the wireless connection topology information, it is possible to effectively prevent the cooperative connection with the candidate unit that tries to connect to the node unit at the downstream end by the unsuitable topology.
この場合、禁止接続形態は、例えば、自ノードユニットよりも上流側に接続されている他ノードユニットのいずれかと同一の無線通信ユニットが候補ユニットとなる接続形態として定めることができる。このような候補ユニットの連携接続が仮に禁止されない場合、無線リンクを介した無線通信ユニットの接続トポロジは少なくとの一部の無線通信ユニット群の間で無端化する(つまり、ループを形成する)ことになる。その無端化している区間に属する無線通信ユニットは、自ノードユニットから見た上流ルート側の無線通信ユニット群と下流ルート側の無線通信ユニット群との区別が困難となり、ルーティング管理のアルゴリズムが複雑化する問題がある。また、無端化している区間に属する無線通信ユニットの無線基地局部4はすべて、送受信の帯域幅の一部が他ノードユニットとの間の無線リンク構築により常に占有された状態になるので、UE5の接続台数が増加したとき、通信トラフィックが圧迫される可能性がある。よって、該接続形態を禁止することで上記の問題を解決することができる。
In this case, the prohibited connection form can be defined as, for example, a connection form in which the same wireless communication unit as any of the other node units connected to the upstream side of the own node unit is a candidate unit. If such cooperative connection of candidate units is not prohibited, the connection topology of wireless communication units via wireless links will be endless (that is, form a loop) among at least some wireless communication unit groups. It will be. For wireless communication units belonging to the endless section, it becomes difficult to distinguish between the wireless communication unit group on the upstream route side and the wireless communication unit group on the downstream route side as seen from the own node unit, and the routing management algorithm becomes complicated. There is a problem to do. Further, all the radio
また、不適格な候補ユニットからのアタッチ要求は、候補ユニットが下流端のノードユニットに近接して存在している間は、繰り返し実行される可能性があり、下流端のノードユニットの円滑な通信処理が阻害される恐れがある。このような不具合を防止する観点から、通信制御部は、下記の要件を含むものとして構成することが有効である。
・ユニット特定情報取得部:候補ユニットからアタッチ要求を受けるに伴い、該候補ユニットから、該候補ユニットが固有に有するユニット特定情報を取得する。
・接続非許可ユニット登録制御部:候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定が否定的であった場合に、該候補ユニットのユニット特定情報を接続非許可ユニット登録部(図3:棄却リスト305rr)に登録する。
・ユニット特定情報照合部:デタッチシーケンスの実行後に候補ユニットから再度アタッチ要求を受けた際に、該候補ユニットから取得されるユニット特定情報を、接続非許可ユニット登録部に登録済みのユニット特定情報と照合する。
この場合、仮無線リンク構築制御部は、候補ユニットから取得したユニット特定情報と照合一致するユニット特定情報が接続非許可ユニット登録部に非登録の場合は候補ユニットからのアタッチ要求を受け入れて仮無線リンクを構築し、ユニット特定情報が接続非許可ユニット登録部に登録済みの場合は候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するものとして構成される。
Also, attach requests from ineligible candidate units can be repeated while the candidate unit is close to the downstream node unit, allowing smooth communication of the downstream node unit. Processing may be hindered. From the viewpoint of preventing such a problem, it is effective to configure the communication control unit to include the following requirements.
-Unit specific information acquisition unit: When an attach request is received from a candidate unit, the unit specific information unique to the candidate unit is acquired from the candidate unit.
-Connection non-permitted unit registration control unit: When the main construction permission determination of the downstream wireless link for the candidate unit is negative, the unit specific information of the candidate unit is input to the connection non-permitted unit registration unit (Fig. 3: Rejection list 305rr). ).
-Unit specific information collation unit: When an attach request is received again from a candidate unit after executing a detach sequence, the unit specific information acquired from the candidate unit is combined with the unit specific information registered in the connection non-permitted unit registration unit. Match.
In this case, the temporary radio link construction control unit accepts the attach request from the candidate unit and accepts the temporary radio if the unit specific information that matches the unit specific information acquired from the candidate unit is not registered in the connection unauthorized unit registration unit. A link is constructed, and if the unit specific information is already registered in the connection non-permitted unit registration unit, the attach request from the candidate unit is rejected.
上記の構成によると、不適格な候補ユニットからの最初のアタッチ要求時に、該候補ユニットからユニット特定情報を取得し、これを接続非許可ユニットとして登録しておくことで、2回目以降のアタッチ要求時にはユニット特定情報の照合により、アタッチ棄却の形で該候補ユニットとの連携接続を回避することができる。これにより、不適格な候補ユニットからの2回目以降のアタッチ要求時には仮無線リンク構築のためのアタッチシーケンスが実行されず、下流端のノードユニットの通信処理が阻害されることを防止できる。なお、ある時点で「不適格」と判定された候補ユニットも、時間が経過することにより不適格要因が解消されることもあり得る。この場合、接続非許可ユニット登録制御部は、接続非許可ユニット登録部にユニット特定情報を、予め定められた登録有効期間だけ登録するとともに、該登録有効期間が満了するに伴いユニット特定情報の登録状態を無効化するように構成しておくことで、不適格要因が解消された候補ユニットからの無線リンクを介した連携接続を問題なく受け入れることができる。 According to the above configuration, at the time of the first attach request from the ineligible candidate unit, the unit specific information is acquired from the candidate unit and registered as the connection non-permitted unit, so that the second and subsequent attach requests are made. Occasionally, by collating the unit specific information, it is possible to avoid the cooperative connection with the candidate unit in the form of rejecting the attach. As a result, it is possible to prevent the attachment sequence for constructing the temporary radio link from being executed at the second and subsequent attachment requests from the ineligible candidate unit, and the communication processing of the node unit at the downstream end is hindered. It should be noted that the candidate unit determined to be "ineligible" at a certain point may also be eliminated from the ineligible factor over time. In this case, the connection non-permitted unit registration control unit registers the unit specific information in the connection non-permitted unit registration unit only for a predetermined registration valid period, and registers the unit specific information as the registration valid period expires. By configuring to invalidate the state, it is possible to accept the cooperative connection via the wireless link from the candidate unit whose ineligibility factor has been eliminated without any problem.
なお、ユニット特定情報取得部は、候補ユニットに対するアタッチシーケンスにおいて該候補ユニットを接続認証するためのIMSI情報をユニット特定情報として取得するものとして構成することができる。IMSIは候補ユニットの、例えば中継無線通信部9に着脱されるSIM(Subscriber Identity Module)カードに書き込まれた契約加入者の特定情報である。LTEのアタッチシーケンスでは、UE5あるいは中継無線通信部9などの端末機器の加入者認証のため、PUSCHを介して下流端のノードユニットに端末機器からIMSIを送信することが手順として規定されており、これを利用することで、候補ユニットからユニット特定情報を容易に取得できる利点がある。
The unit specific information acquisition unit can be configured to acquire the IMSI information for connecting and authenticating the candidate unit as the unit specific information in the attach sequence to the candidate unit. The IMSI is the specific information of the contract subscriber written in the SIM (Subscriber Identity Module) card of the candidate unit, for example, which is attached to and detached from the relay
仮無線リンク構築制御部は、候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するに伴い、候補ユニットに対し、当該候補ユニットになされる次回のアタッチ要求までの期間延長を促す報知情報を候補ユニットに送信するように構成できる。これにより、一旦アタッチ要求を拒否した候補ユニットから、再アタッチ要求が短い間隔で頻繁に到来すること(このような動作は、ユニット特定情報の棄却リスト305rr(図3)への登録動作の妨げともなる)を防止できる。上記報知情報としては、下流端のノードユニットから候補ユニット側の端末機機器である中継無線通信部9に返される、アタッチ棄却の理由コード(Cause Code:PDSCHを用いて送信される)を採用できる。例えば、LTEの仕様においては、理由コード22(Congestion:混雑)を受けた候補ユニットは、混雑状態の解消を見込んだ一定期間の経過後にのみ無線基地局部4への再アタッチが許可されるようになっており、上記の目的に適合した処理が実現される。また、理由コード15(ほかのトラッキングエリア候補に移れ)を用いることも有効である。LTEの仕様においては、理由コードを受けた候補ユニットは、他のトラッキングエリアに属する無線基地局部4へのアタッチを試みるので、アタッチ棄却された下流端のノードユニットに再度アタッチ要求するまでの時間を引き延ばすことができる。
When the temporary radio link construction control unit rejects the attach request from the candidate unit, the temporary radio link construction control unit sends the candidate unit notification information prompting the candidate unit to extend the period until the next attach request made to the candidate unit. Can be configured to. As a result, reattach requests frequently arrive at short intervals from the candidate unit that once rejected the attach request (such an operation also hinders the operation of registering the unit specific information in the rejection list 305rr (FIG. 3). Can be prevented. As the notification information, a reason code (Cause Code: transmitted using PDSCH) returned from the node unit at the downstream end to the relay
以下、その具体的な処理の流れの一例について図22~図24を用いて説明する。ここでは、無線通信ユニット1(A)が候補ユニットとなり、下流端のノードユニットである無線通信ユニット1(B)の無線基地局部4に接続する場合を例にとる。まず、図22に示すように、候補ユニットとなる無線通信ユニット1(A)は、EPC機能部3の無線連携プロトコル層モジュール305p(無線リンク管理モジュール305pj)にて、アタッチ前の状態では前述の孤立モードの状態が確立されている(M101)。一方、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9は、T101にて探索用電波の送信によりセルサーチを行なう。
Hereinafter, an example of the specific processing flow will be described with reference to FIGS. 22 to 24. Here, an example is taken in which the wireless communication unit 1 (A) is a candidate unit and is connected to the wireless
無線通信ユニット1(B)の無線基地局部4は、この探索用電波が受信されたことを示す報知情報を、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9にMIBあるいはSIBを用いて返す(T102)。中継無線通信部9はこれを受け、T103にて無線基地局部4にアタッチ要求を行なう。T104では、図16で詳述したアタッチシーケンスが実行され、仮無線リンクが構築される。
The radio
無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9は、仮無線リンク構築を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール305pに通知する。これにより、無線通信ユニット1(A)の動作モードは連携モードに移行する(M102)。これを受けて、無線連携プロトコル層モジュール305pは、ルーティング管理モジュール305pr及びトポロジ管理モジュール305ptを起動させ、図14Aにて説明したルーティング管理情報(U101参照)及び図15にて説明したトポロジ管理情報(U201)を、連携報知パケットにより、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3の無線連携プロトコル層モジュール305pに送信する。図中、太い破線は連携報知パケットを介した情報の流れを示す。
The relay
無線連携プロトコル層モジュール305pでは、受信したトポロジ管理情報が示す無線通信ユニット1(A)と無線通信ユニット1(B)との接続トポロジ形態がトポロジ管理モジュール305ptにより解析され、禁止接続形態に該当していないかどうかを判断する(T107:トポロジアップデート照会)。図22においては、前述の無端化部分(ループ)の形成など、禁止接続形態に該当していた場合を示しており、トポロジ管理モジュール305ptはトポロジアップデートを棄却する(T108)。また、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9から認証用に取得したIMSIを、棄却リスト305rrに一定期間登録する(T109)。
In the wireless linkage protocol layer module 305p, the connection topology form between the wireless communication unit 1 (A) and the wireless communication unit 1 (B) indicated by the received topology management information is analyzed by the topology management module 305pt, and corresponds to the prohibited connection form. Determine if not (T107: Topology Update Inquiry). FIG. 22 shows a case where the prohibited connection form such as the formation of the endless portion (loop) described above is applicable, and the topology management module 305pt rejects the topology update (T108). Further, the IMSI acquired for authentication from the relay
無線連携プロトコル層モジュール305pはこの流れを受け、EPC機能部3に対して仮無線リンクの切断(デタッチ)を要求する(T110)。T107~T110に関与する制御情報は、無線通信ユニット1(B)にて、無線連携プロトコル層上におけるEPC機能部3内部での連携報知パケット送受信によりやり取りされる。
In response to this flow, the wireless linkage protocol layer module 305p requests the
そして、T111では、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3が、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9との間でデタッチシーケンスを実行し、仮無線リンクが切断される。無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9は、仮無線リンク切断を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール305pに通知する。これにより、無線リンクは切断状態にアップデートされ(T112)、動作モードは孤立モードに移行する(M103)。なお、棄却リスト305rrに登録されたIMSIは、上記一定期間が経過すれば消去ないし無効化される。
Then, in T111, the
次に、図23は、無線通信ユニット1(A)と無線通信ユニット1(B)との接続トポロジ形態が禁止接続形態に該当していない場合の処理の例を示すものである。図22のT101~T103までの処理はこの場合も同様に実施されるが、図23では図示を省略している。また、図23のT304~T306までの処理は、図22のT104~T106までの処理と同じである。 Next, FIG. 23 shows an example of processing when the connection topology form between the wireless communication unit 1 (A) and the wireless communication unit 1 (B) does not correspond to the prohibited connection form. The processes from T101 to T103 in FIG. 22 are carried out in the same manner in this case as well, but are not shown in FIG. 23. Further, the processing from T304 to T306 in FIG. 23 is the same as the processing from T104 to T106 in FIG.
図23では、仮無線リンクが構築され(T304)、無線リンクがアップデートされた後(T305)、ルーティング管理情報及びトポロジ管理情報を受信した無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3では(T306)、無線連携プロトコル層モジュール305pがT307にて仮無線リンク構築を示す無線リンクアップデートを実行する。また、T308では、受信したトポロジ管理情報が示す接続トポロジ形態がトポロジ管理モジュール305ptにより解析される(T308:トポロジアップデート照会)。トポロジ管理モジュール305ptは、T309にて当該接続トポロジ形態を受け入れ、トポロジ管理テーブル305ttの更新を行なう(トポロジアップデート受入)。一方、無線連携プロトコル層モジュール305pは、T310にてルーティング管理モジュール305prに対し、受信したルーティング管理情報の内容が受け入れ可能かどうかの照会を行なう(ルーティングアップデート照会)。ルーティング管理モジュール305prは、T311にて当該ルーティング管理情報の内容を受け入れ、ルーティング管理テーブル305fの更新を行なう(ルーティングアップデート受入)。無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3(無線連携プロトコル層モジュール305p)は、更新されたトポロジ管理情報及びルーティング情報を、連携報知パケットを介して、無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3(無線連携プロトコル層モジュール305p)に送信する。仮無線リンクは、本構築状態の無線リンク(連携無線ベアラ)として引き継がれ、以下、該無線リンクを経由したユーザデータの伝送が開始される(M303)。
In FIG. 23, after the temporary wireless link is constructed (T304) and the wireless link is updated (T305), the
最後に、図24は、図22の流れにより、一旦アタッチ棄却された候補ユニット(無線通信ユニット1(A))が、無線通信ユニット1(B)に再度アタッチ要求する場合の処理の流れを示すものである。無線通信ユニット1(A)は孤立モードとなっており(M201)、その中継無線通信部9がT201で無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3にアタッチ要求を出す。無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、このとき送信されてくる前述のIMSIを無線連携プロトコル層モジュール305pに照会する。無線連携プロトコル層モジュール305pのトポロジ管理モジュール305ptは、取得されたIMSIを棄却リスト305rr上にて検索する。受信したIMSIが、棄却リスト305rrに登録されたIMSIのいずれかと一致する場合は、T204にてアタッチ要求の棄却が指示される。これにより、仮無線リンクの構築はなされない。
Finally, FIG. 24 shows a processing flow when the candidate unit (wireless communication unit 1 (A)) once rejected by the flow of FIG. 22 requests the wireless communication unit 1 (B) to attach again. It is a thing. The wireless communication unit 1 (A) is in the isolated mode (M201), and the relay
無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、T201にて無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9に対し、理由コードを付与してアタッチ棄却を通知する。このときの理由コードの番号は22(混雑:congestion)としているが、前述の通り15(ほかのトラッキングエリアに移れ)などであってもよい。
The
以上、本発明の実施の形態について説明したが、あくまで例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is merely an example, and the present invention is not limited thereto.
1(A),1(B) 無線通信ユニット
WS(A),WS(B) 大型船舶
2 MME
3 EPC機能部
300 ユーザデータパケット
350 連携報知パケット
301 CPU
302 RAM
303 マスクROM
304A 上流側通信インターフェース
304B 下流側通信インターフェース
305 フラッシュメモリ
305a 通信ファームウェア
305p 無線連携プロトコル層モジュール
305pr ルーティング管理モジュール
305f ルーティング管理テーブル
305pt トポロジ管理モジュール
305tt トポロジ管理テーブル
305rr 棄却リスト
305pj 無線リンク管理モジュール
305b MMEエンティティ
305c S-GWエンティティ
305d PーGWエンティティ
305g チャネルマップ
306 バス
21 二次電池モジュール
22 電源回路部
23 可搬型筐体
30,31 通信バス
4 無線基地局部
401 CPU
402 RAM
403 マスクROM
404 通信インターフェース
405 フラッシュメモリ
405a 通信ファームウェア
406 バス
412 無線通信部
5 UE(移動端末)
6 S-GW
7 P-GW
8 ルータ
9 中継無線通信部
901 CPU
902 RAM
903 マスクROM
905 フラッシュメモリ
905a 通信ファームウェア
906 バス
912 無線通信部
50(A),50(B) セル
55 無線リンク(連携無線ベアラ)
57 端末無線ベアラ
1 (A), 1 (B) Wireless communication unit WS (A), WS (B)
3 EPC function unit 300 User data packet 350
302 RAM
303 mask ROM
304A
402 RAM
403 mask ROM
404 Communication interface 405 Flash memory
6 S-GW
7 P-GW
8
902 RAM
903 mask ROM
905 Flash memory
57 Terminal wireless bearer
Claims (13)
前記移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、
前記無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部と、
前記EPC機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部(以下、上流無線基地局部という)にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ(以下、上流無線リンクという)を介して、前記上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、
前記無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部(以下、下流中継無線通信部という)からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ(以下、下流無線リンクという)を介し、前記下流ノードユニットとの連携接続が可能とされ、
前記EPC機能部は、前記通信プロトコルスタックが組み込まれた通信ファームウェアを記憶する通信ファームウェア記憶部と、前記通信ファームウェアの実行により無線ネットワーク通信制御を行なう通信制御部とを備え、
前記通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側においてトランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層として、前記上流ノードユニットのEPC制御部との間又は前記下流ノードユニットのEPC制御部との間にて前記連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する報知情報である連携報知情報の送受信を取り扱う無線連携プロトコル層が付加されており、
前記通信制御部は、無線連携プロトコル層上にて定義される連携報知パケットに前記連携報知情報を組み込むとともに、前記上流ノードユニットとの間又は前記下流ノードユニットとの間での前記連携報知情報の送受信制御を、前記トランスポート層上にて規定されるパケット送受信プロトコルに基づく前記連携報知パケットの送受信制御として実行する連携報知情報送受信制御部を備えたことを特徴とする無線通信ユニット。 A wireless communication unit for performing wireless network communication with mobile terminals in accordance with the communication protocol stack specified by 3GPP (Third Generation Partnership Project).
A wireless base station unit to which the mobile terminal can be connected via a terminal wireless bearer,
An EPC (Evolved Packet Core) function unit that is connected to the radio base station unit by wire and functions as an upper network control unit for the radio base station unit.
By connecting to the EPC function unit by wire and attaching to the radio base station unit (hereinafter referred to as the upstream radio base station unit) of the upstream node unit, which is another wireless communication unit on the upstream side, the upstream side cooperative wireless bearer (hereinafter referred to as the upstream radio base station unit). Hereinafter, it is provided with a relay wireless communication unit capable of linked connection with the upstream node unit via an upstream wireless link).
The radio base station unit receives an attachment from a relay radio communication unit (hereinafter referred to as a downstream relay radio communication unit) of a downstream node unit which is another radio communication unit on the downstream side, thereby receiving a downstream cooperative radio bearer (hereinafter referred to as a downstream relay radio communication unit). , Called downstream wireless link), it is possible to connect with the downstream node unit.
The EPC function unit includes a communication firmware storage unit that stores communication firmware in which the communication protocol stack is incorporated, and a communication control unit that performs wireless network communication control by executing the communication firmware.
As a new protocol layer on the upper layer side of the transport layer on the control plane side of the communication protocol stack, the cooperation between the EPC control unit of the upstream node unit and the EPC control unit of the downstream node unit. A wireless cooperation protocol layer that handles the transmission and reception of cooperation notification information, which is notification information used to control the construction and management of wireless bearers, has been added.
The communication control unit incorporates the cooperation notification information into the cooperation notification packet defined on the wireless cooperation protocol layer, and also incorporates the cooperation notification information between the upstream node unit and the downstream node unit. A wireless communication unit including a linked notification information transmission / reception control unit that executes transmission / reception control as transmission / reception control of the linked notification packet based on the packet transmission / reception protocol defined on the transport layer.
自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニットを他ノードユニットとして、該他ノードユニットの無線基地局部に接続中の移動端末のノードアドレスを含むルーティング管理情報を前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから、前記連携報知情報として受信することを前記連携報知情報送受信制御部に対し指令するルーティング管理情報受信制御司令部と、
前記自ノードユニットの無線基地局部に接続中の移動端末のノードアドレスを含むルーティング管理情報を、前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから受信される前記他ノードユニットのルーティング管理情報と統合するルーティング管理情報統合処理部と、
統合後の前記ルーティング管理情報をルーティング管理情報記憶部に記憶させるルーティング管理情報記憶制御部と、
統合後のルーティング管理情報を前記連携報知情報として前記下流ノードユニット又は前記上流ノードユニットに向け送信することを、前記連携報知情報送受信制御部に対し指令するルーティング管理情報送信制御司令部と、
前記ルーティング管理情報記憶部に記憶された前記ルーティング管理情報を参照することによりユーザデータの転送先となる移動端末のノードアドレスを特定し、前記通信プロトコルスタックのユーザプレーン側にて前記ユーザデータの転送制御を行なうユーザデータ転送制御部と、
を備える請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の無線通信ユニット。 The communication control unit
The wireless communication unit connected to the upstream side or the downstream side of the own node unit is regarded as another node unit, and the routing management information including the node address of the mobile terminal connected to the radio base station portion of the other node unit is used as the upstream node. A routing management information reception control command unit that commands the cooperation notification information transmission / reception control unit to receive as the cooperation notification information from the unit or the downstream node unit.
Routing management that integrates the routing management information including the node address of the mobile terminal connected to the radio base station portion of the own node unit with the routing management information of the upstream node unit or the other node unit received from the downstream node unit. Information integration processing department and
A routing management information storage control unit that stores the integrated routing management information in the routing management information storage unit,
A routing management information transmission control command unit that commands the cooperation notification information transmission / reception control unit to transmit the integrated routing management information as the cooperation notification information to the downstream node unit or the upstream node unit.
By referring to the routing management information stored in the routing management information storage unit, the node address of the mobile terminal to which the user data is transferred is specified, and the user data is transferred on the user plane side of the communication protocol stack. The user data transfer control unit that controls and
The wireless communication unit according to any one of claims 1 to 3.
前記自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニット群について、該無線通信ユニット群に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから、前記連携報知情報として受信することを前記連携報知情報送受信制御部に対し指令する無線接続トポロジ情報受信制御司令部と、
前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから受信された前記無線接続トポロジ情報の内容を、該無線接続トポロジ情報が特定する前記無線通信ユニット群に自ノードユニットを組み込んだ形で更新する無線接続トポロジ情報更新処理部と、
更新後の前記無線接続トポロジ情報を無線接続トポロジ情報記憶部に記憶させる無線接続トポロジ情報記憶制御部と、
更新後の前記無線接続トポロジ情報を前記下流ノードユニット又は前記上流ノードユニットに向け送信することを、前記連携報知情報送受信制御部に対し指令する無線接続トポロジ情報送信司令部とを備え、
前記ユーザデータ転送制御部は、前記無線接続トポロジ情報記憶部に記憶された前記無線接続トポロジ情報に基づいて前記ユーザデータの転送制御を行なう請求項4記載の無線通信ユニット。 The communication control unit
Regarding the wireless communication unit group connected to the upstream side or the downstream side of the own node unit, the upstream node unit provides the wireless connection topology information that specifies the individual wireless communication units included in the wireless communication unit group together with the connection order. Alternatively, the wireless connection topology information reception control command unit that commands the cooperation notification information transmission / reception control unit to receive the cooperation notification information from the downstream node unit.
Wireless connection topology information that updates the contents of the wireless connection topology information received from the upstream node unit or the downstream node unit in the form of incorporating the own node unit into the wireless communication unit group specified by the wireless connection topology information. Update processing unit and
A wireless connection topology information storage control unit that stores the updated wireless connection topology information in the wireless connection topology information storage unit,
It is provided with a wireless connection topology information transmission command unit that commands the cooperation notification information transmission / reception control unit to transmit the updated wireless connection topology information to the downstream node unit or the upstream node unit.
The wireless communication unit according to claim 4, wherein the user data transfer control unit controls transfer of the user data based on the wireless connection topology information stored in the wireless connection topology information storage unit.
前記下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットとの間に前記下流無線リンクを本構築するのに先立って、前記候補ユニットからのアタッチ要求を受けることにより該候補ユニットとの間に仮無線リンクを構築する仮無線リンク構築制御部と、
前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築許可判定に参照する判定参照情報を前記連携報知情報として、前記候補ユニットから前記仮無線リンクを介して受信することを前記連携報知情報送受信制御部に対し指令する判定参照情報受信制御司令部と、
受信した前記判定参照情報に基づき前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築許可判定を行なう下流無線リンク本構築許可判定部と、
前記本構築許可判定の結果が肯定的であった場合は前記仮無線リンクを前記下流無線リンクとして本構築状態に移行させる一方、前記本構築許可判定の結果が否定的であった場合は前記仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスを実行する下流無線リンク構築制御部とを有する請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の無線通信ユニット。 The communication control unit
Prior to the main construction of the downstream wireless link with the candidate unit, which is a wireless communication unit that is a candidate for the downstream node unit, the attachment request from the candidate unit is received from the candidate unit. The temporary wireless link construction control unit that constructs the temporary wireless link,
The cooperation notification information transmission / reception control unit is informed that the candidate unit receives the determination reference information referred to in the main construction permission determination of the downstream radio link as the cooperation notification information from the candidate unit via the provisional radio link. Judgment reference information reception control command unit to command,
A downstream radio link main construction permission determination unit that determines the main construction permission of the downstream radio link for the candidate unit based on the received determination reference information.
If the result of the present construction permission determination is affirmative, the provisional radio link is transferred to the present construction state as the downstream radio link, while if the result of the present construction permission determination is negative, the provisional radio link is said. The wireless communication unit according to any one of claims 1 to 5, further comprising a downstream wireless link construction control unit that executes a detachable sequence for resolving the wireless link construction state.
前記下流無線リンク本構築許可判定部は、前記無線接続トポロジ情報が示す前記無線通信ユニット群の接続形態が、予め定められた禁止接続形態に該当する場合に、前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築を非許可として判定するものである請求項6記載の無線通信ユニット。 The determination reference information specifies each wireless communication unit included in the wireless communication unit group together with the connection order for the wireless communication unit group including the candidate unit connected to the downstream side or the upstream side of the own node unit. Contains wireless connection topology information
The downstream wireless link main construction permission determination unit of the downstream wireless link to the candidate unit when the connection form of the wireless communication unit group indicated by the wireless connection topology information corresponds to a predetermined prohibited connection form. The wireless communication unit according to claim 6, which determines that this construction is not permitted.
前記候補ユニットから前記アタッチ要求を受けるに伴い、該候補ユニットから、該候補ユニットが固有に有するユニット特定情報を取得するユニット特定情報取得部と、
前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築許可判定が否定的であった場合に、該候補ユニットの前記ユニット特定情報を接続非許可ユニット登録部に登録する接続非許可ユニット登録制御部と、
前記デタッチシーケンスの実行後に前記候補ユニットから再度アタッチ要求を受けた際に、該候補ユニットから取得される前記ユニット特定情報を、前記接続非許可ユニット登録部に登録済みのユニット特定情報と照合するユニット特定情報照合部を備え、
前記仮無線リンク構築制御部は、前記候補ユニットから取得したユニット特定情報と照合一致するユニット特定情報が前記接続非許可ユニット登録部に非登録の場合は前記候補ユニットからのアタッチ要求を受け入れて前記仮無線リンクを構築し、前記ユニット特定情報が前記接続非許可ユニット登録部に登録済みの場合は前記候補ユニットからのアタッチ要求を拒否する請求項7又は請求項8に記載の無線通信ユニット。 The communication control unit
A unit-specific information acquisition unit that acquires unit-specific information unique to the candidate unit from the candidate unit in response to receiving the attach request from the candidate unit.
When the determination of permission to construct the downstream wireless link for the candidate unit is negative, the connection non-permitted unit registration control unit that registers the unit specific information of the candidate unit in the connection non-permitted unit registration unit, and the connection non-permitted unit registration control unit.
A unit that collates the unit identification information acquired from the candidate unit with the unit identification information registered in the connection non-permitted unit registration unit when the attachment request is received again from the candidate unit after the execution of the detach sequence. Equipped with a specific information collation unit
When the unit identification information collating with the unit identification information acquired from the candidate unit is not registered in the connection non-permitted unit registration unit, the temporary radio link construction control unit accepts the attach request from the candidate unit. The wireless communication unit according to claim 7 or 8, wherein a temporary wireless link is constructed and the attach request from the candidate unit is rejected when the unit specific information is registered in the connection non-permitted unit registration unit.
複数の前記無線通信ユニットの任意の1つをなす第一無線通信ユニットに前記端末無線ベアラを介して接続された前記移動端末と、他の任意の1つをなす第二無線通信ユニットに前記端末無線ベアラを介して接続された前記移動端末とが、前記第一無線通信ユニットから前記第二無線通信ユニットに至る2以上の無線通信ユニットと、それら無線通信ユニットを相互に接続する前記連携無線ベアラとを介してユーザデータの送受信を行なうようにしたことを特徴とする無線ネットワークシステム。 3 A wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal in accordance with the communication protocol stack specified by the GPP (Third Generation Partnership Project), and a wireless base to which the mobile terminal can connect via a terminal wireless bearer. An EPC (Evolved Packet Core) functional unit that is wiredly connected to the local unit and the wireless base station unit and functions as an upper network control unit for the wireless base station unit, and another upstream side while being wiredly connected to the EPC functional unit. By receiving an attachment from the radio base station section of the upstream node unit, which is a wireless communication unit (hereinafter referred to as the upstream radio base station section), the upstream node via the linked radio bearer on the upstream side (hereinafter referred to as the upstream radio link). The wireless base station unit is provided with a relay wireless communication unit capable of linked connection with the unit, and the wireless base station unit is referred to as a relay wireless communication unit (hereinafter referred to as a downstream relay wireless communication unit) of a downstream node unit which is another wireless communication unit on the downstream side. ) Allows linked connection with the downstream node unit via the downstream linked wireless bearer (hereinafter referred to as downstream wireless link), and the EPC functional unit incorporates the communication protocol stack. It is equipped with a communication firmware storage unit that stores the communication firmware and a communication control unit that performs wireless network communication control by executing the communication firmware, and is new to the upper layer side of the transport layer on the control plane side of the communication protocol stack. As a protocol layer, of the cooperation notification information which is the notification information used for controlling the construction and management of the cooperation radio bearer between the EPC control unit of the upstream node unit and the EPC control unit of the downstream node unit. A wireless cooperation protocol layer that handles transmission and reception is added, and the communication control unit incorporates the cooperation notification information into the cooperation notification packet defined on the wireless cooperation protocol layer, and is between the upstream node unit or the above. It is provided with a linked notification information transmission / reception control unit that executes transmission / reception control of the linked notification information with the downstream node unit as transmission / reception control of the linked notification packet according to the packet transmission / reception protocol specified on the transport layer. The wireless communication unit consists of a group of wireless communication units connected to each other by the cooperative wireless bearer.
The mobile terminal connected to the first wireless communication unit forming any one of the plurality of wireless communication units via the terminal wireless bearer, and the terminal to the second wireless communication unit forming any other arbitrary one. The mobile terminal connected via a wireless bearer connects two or more wireless communication units from the first wireless communication unit to the second wireless communication unit, and the cooperative wireless bearer that connects the wireless communication units to each other. A wireless network system characterized in that user data is transmitted and received via and.
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