JP2928104B2 - パケット化セルラ通信方法 - Google Patents

パケット化セルラ通信方法

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JP2928104B2 JP6260906A JP26090694A JP2928104B2 JP 2928104 B2 JP2928104 B2 JP 2928104B2 JP 6260906 A JP6260906 A JP 6260906A JP 26090694 A JP26090694 A JP 26090694A JP 2928104 B2 JP2928104 B2 JP 2928104B2
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    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/20Control channels or signalling for resource management
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パケット化したセルラ
システムに関し、特に、チャネルの割当とハンドオフの
ために、移動体電話と基地局との関係を決定するため
に、一定時間のリアルタイムの処理を必要とするような
システムに関する。
【0002】
【従来技術の説明】ワイヤレスのデータ通信、例えば、
移動体電話コンピューティング、ワイヤレスメッセー
ジ、ファクシミリ、ファイルトランスファ、データベー
スへのアクセス、に対する興味が増加しつつある。デス
クトップ型のコンピュータから、持ち運び可能なコンピ
ュータに移行する傾向と共に、広範囲の接続性を有する
パケット化セルラ通信に対する要望がますます重要とな
り、ワイヤレスネットワークの第3成長期と考えられて
いる。
【0003】一般的なセルラネットワークは、多数のベ
ース局を有する。そして、各基地局は、割り当てられた
領域(すなわち、セル)を有する。移動体電話端末から
発呼するために、移動体電話のセルラ電話機は、電源が
入れられ、最強の受信強度が得られる制御チャネルのグ
ループの周波数を走査する。いったん適切な制御チャネ
ルが選択されると、基地局と移動体電話との間で、メッ
セージの交換が行われ、被呼端末番号がこの基地局に転
送され、送信チャネルがこの移動体電話に割り当てられ
る。
【0004】ところが、不都合なことに、このようなプ
ロセスは、移動体電話の電話機は、(1)周波数のバン
ドを走査し、(2)そのパワー強度を測定し、(3)そ
の測定されたパワー強度を基地局に送信することができ
なければならない。このような機能が移動体電話のハン
ドセットには必要である。したがって、移動端末の効率
を増加させるために、このような処理期間(能力)を最
小にする技術が必要である。
【0005】さらに、このような通信が活性状態の間
に、ある基地局のセルから出ていく移動体電話端末は、
その移動体電話が次に入るセルをカバーする次の基地局
にハンドオフされなければならない。既存の交換システ
ムにおいては、このハンドオフのプロセスは、基地局と
移動体電話との間の連続的通信を介して行われる。この
ような技術は、個別のセルに対し動作するそのシステム
レベルの交換/制御機能(移動体電話ネットワークの高
次層)を有する。個別の基地局から受信された信号の強
度を連続的にリアルタイムで測定し、比較することによ
り、この移動体電話は、その発呼を他のセルにハンドオ
フ動作を開始する。このような呼びのハンドオフは、進
行中の呼びを遮断することなく行われる。一般的に、隣
接するセルの間のカバレッジ領域のオーバーラップ部分
は、ハンドオフの間、高品質の受信を可能とするために
必要である。
【0006】ところが、不都合なことに、このようなハ
ンドオフの技術は、パケット交換されるワイヤレスシス
テムにおいては、データトラフィックの完結性、あるい
は、バースト性により有効ではない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、パケット交換されるワイヤシステムに用いられ
るハンドオフプロセスに対し、有効な技術を提供するこ
とである。さらに、移動体電話機は、バッテリ駆動であ
るために、その消費電力が制限されているため、このよ
うな移動電話機により処理される電力量を減少させるよ
うな技術を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のシステムは、基
地局にあるデータベースリストに蓄積するために、ID
情報を含む疑似周期的なビーコン信号を通話中の移動体
電話から基地局に送信することを特徴とする。この通話
中の移動体電話の識別情報のデータベースのリストは、
各基地局から隣接するセルの全ての基地局に周期的に送
信され、その基地局内の非通話中の移動体電話リストに
記憶する。第2基地局で移動体電話のビーコン信号を受
信すると、第1セルから第2セルに移動する移動体電話
の制御は、第1セル内の基地局から隣接するセルの第2
基地局へハンドオフされる。
【0009】さらに、本発明のパケット化セルラシステ
ムにおいては、本発明の技術は、資源(すなわち、伝送
チャネル)の割当のためにも使うことができる。ある伝
送チャネル用の複数のデータスロットを必要とする移動
体電話は、ビーコン信号上のID情報と共に、スロット
の数の割当を要求する信号を送信する。このような要求
信号を受信すると、基地局は、ある選定した送信チャネ
ル上にスロットを確保する。
【0010】
【実施例】図1は、本発明のセルラシステム5の一部を
表す。この本発明のセルラシステム5は、複数のセル6
からなり、各セル6は、その中に配置された1個の基地
局10を有する。何れの2つの隣接するセル6も、オー
バーラップ領域12の部分を共有する。移動体電話14
(すなわち、自動車、飛行機、移動電話)は、一つのロ
ケーションから他のロケーションに物理的に移動可能
で、ワイヤレス(無線)リンク15を介して基地局10
に通信可能である。基地局10は、有線ネットワーク1
6により接続されている。
【0011】従来のシステムにおいて、呼びが発生する
と、移動体電話14は基地局10により送信される制御
チャネルのグループの周波数を走査して、最大受信強度
を有するものを探す。いったん、制御チャネルが選定さ
れると、基地局10と移動体電話14との間で、メッセ
ージが交換されて、被呼端末番号がワイヤレス(無線)
リンク15を介して基地局10に転送される。この基地
局10は、有線ネットワーク16、あるいは、ワイヤレ
ス(無線)リンク15、あるいは、その両方でもって被
呼端末と接続される。
【0012】移動体電話14が第1基地局10を有する
第1セル6から第2基地局10を有する第2セル6に移
動すると、呼びの制御を第2基地局10にハンドオフ
(ハンドオーバー)する必要がある。このようなハンド
オフは、移動体電話14がワイヤレス(無線)リンク1
5内を移動するときは常に繰り返して起こる。この既存
のシステムでは、セル6に対し動作するそれ自身の物理
的、および、システムレベルの交換/制御機能(移動ネ
ットワークの高次レイヤ)を用いて、このハンドオフを
実行する。例えば、基地局10で受信された移動体電話
14から送信される信号強度が、連続的に移動体電話に
より測定され、所定のしきい値と比較される。この受信
信号レベルが、このしきい値以下の場合には、移動体電
話14は、制御チャネルを走査して、最大の受信信号
は、どの基地局10から発せられているかを決定し、そ
の基地局10にハンドオフする。その後、この呼びは、
第1セル6から第2セル6に、この呼びを中断すること
なく切り替えられる。
【0013】このような走査方法は、長く連続する呼び
をモニタするときにはよく機能するが、送信中のデータ
トラフィックコールのバースト性、あるいは、完結性に
起因するようなパケット交換システムにおいては、あま
り有効ではない。従って、現在必要とされている技術
は、データ型のトラフィックコールのハンドオフを有効
に制御することである。
【0014】本発明のセルラシステム5は、全カバレッ
ジ領域に渡って、セル6の間で基地局10をローミング
している。移動体電話14は、電源が入った状態、すな
わち、オン状態、あるいは、電源がオフの状態、の何れ
かで(前者を活性状態、後者を非活性状態、と以下称す
る)ある。移動体電話14が活性状態の時に、この移動
体電話14は、ID番号が付されている。各ユーザに
は、ワールドワイドに唯一のID番号が割り当てられて
いる。このID番号は、例えば、電話番号、あるいは、
ユーザの家のインタネットパケット(IP)のアドレス
からなり、ユーザのログインと関連づけられている。こ
のID番号は、移動体電話14に対し、固定しているも
のではなく、移動体電話14のIDは、移動体電話14
の現在の使用者に基づいて変更し得る(すなわち、移動
体電話は、ユーザのIDとしている。かくして、現在の
システムは、ID番号は、人々を特定するのであって、
端末の素子のみを特定するものではない。複数のユーザ
が同一の移動体電話14に関連するときには、この移動
体電話14には、特別のIDを割り当てることも可能で
ある。
【0015】現在のハンドオフ系は、別個の不変的シグ
ナリングチャネル(Sチャネル)を用い、このSチャネ
ルは、各基地局10により連続的にモニタされる。この
Sチャネルは、制御チャネルで、これを用いて、基地局
10により移動体電話14との関係を確立し、維持し、
更新し、終了させる。いったん、このような関係が形成
されると、情報の実際の伝送には、別個の伝送チャネル
が形成され、これは、また、その設定プロセス、あるい
は、終了プロセスも行われる。
【0016】本発明においては、各活性状態の移動体電
話14は、ビーコン信号をSチャネル上に発信し、この
ビーコン信号が、その移動体電話のID情報を含んでい
る。このビーコンの送信期間は、内蔵ジッタを有する。
このようなビーコン信号は、疑似周期的に伝送される。
周期性とは、平均的周期性という意味である。このジッ
タは、2つのビーコンが永久に衝突するような状況を回
避するために、発信の相関を除去するため必要である。
このジッタは、ビーコンの伝送時間の数倍のオーダであ
る。かくして、移動体電話14が基地局10の領域を通
してローミングすると、この移動体電話14のID番号
は、基地局10により連続的に受信される。
【0017】移動体電話14に電源が入ると、基地局1
0との関係が、発呼接続が行われないときでも、疑似周
期的ビーコンにより形成される。この移動体電話14が
新たな接続を開始すると、それ自身のID番号と宛先の
信号を基地局10に送信する。
【0018】ビーコンで送信されるID番号を用いて、
各基地局10は、その領域内の活性状態の移動体電話1
4のデータベースリストを維持する。さらに、各基地局
10は、そのデータベース内に隣接するセル6の全ての
活性状態の移動体電話14のリストを維持する。この隣
接するセルの活性状態の移動体電話14は、そのセルに
とっては非活性状態の移動体電話14である。この情報
は、各基地局10のカバレッジ領域内の活性状態の移動
体電話14のリストを周期的に分配することにより、隣
接するセル6に有線ネットワーク16を介して届く。基
地局10のカバレッジ領域内の活性状態の移動体電話1
4のID番号のリスト以外にも、この情報交換には、基
地局のカバレッジ領域内の活性状態の移動体電話14の
接続先のアドレス、および、活性状態の移動体電話14
に関連する送信チャネル番号等が含まれる。
【0019】また、本発明においては、このビーコン信
号は、移動体電話14によって送信チャネルを介して送
信されるべきデータを受け入れるために必要なスロット
数も含んでいる。その後、この基地局10は、この選定
された送信チャネルに、このスロット番号を割り当て
る。このような割当技術により、資源(送信チャネル)
を浪費しない点で有利である。
【0020】次に、操作方法について説明する。基地局
10は、セル6から移動体電話14の被呼者番号とID
番号を受信し、その被呼者端末に休眠状態の接続をセッ
トアップする。かくして、移動体電話14が、基地局1
0のカバレッジ領域内に移動したとき(すなわち、基地
局が、この移動体電話14のビーコンIDを受信したと
き)、移動体電話14の状態を活性中に変更して、チャ
ネルをその移動体電話14に割り当てる。かくして、移
動体電話14と基地局10の間の接続が形成される。移
動体電話14は、同時に、複数の基地局10に関連づけ
られてもよい(例えば、オーバーラップ領域12に基地
局10が存在する場合)。このハンドオフのメカニズム
は、移動体電話14にとっては検知し得ないものであ
り、したがって、どの基地局が自分に関連しているか知
る由もない。
【0021】基地局10がタイムアウトの期間まで、移
動体電話14からのビーコンを受信することができない
と、この移動体電話14は、自身のカバレッジ領域から
出ていったと決定する。その後、この移動体電話14の
ID番号は、データベース内では非活性状態に変更され
て、移動体電話の送信先への接続は、遊休状態に変更さ
れる。
【0022】移動体電話14は、オーバーラップ領域1
2の領域にある間は、複数の基地局10により活性状態
と認識される。この場合、移動体電話のパケットは、二
重に形成される。このように二重に形成された移動体電
話のパケットを識別し、それらを本発明のセルラシステ
ム5から取り除くことは、有線ネットワーク16が行
う。ある場合においては、端末点(例えば、送信プロト
コール)は、この二重のパケットを削除するために必要
である。このようなパケットの二重形成は、有線ネット
ワーク16内のある種の非効率性に相当するものであ
る。しかし、有線ネットワーク16は、ボトルネックで
はないので、このような非効率性は、必ずしも大きな不
利な点とはならない。
【0023】前述したように、個別のSチャネルを用い
て、連続的に各基地局10をモニタする。本発明のシス
テムにおいて用いられる代表的なSチャネルは、ALO
HA系のような無調整の送信に依っている。このALO
HA系については、A. S. Tanenbaum著“COMPUTER NETW
ORKS”(1991年)の253〜265ページに記載さ
れている。しかし、本発明においては、ALOHA系の
ように、送信が成功したか否かを決定するために、送信
を聞く必要はない。このALOHA系について簡単に説
明すると、このALOHA系は、ユーザ(移動体電話使
用者)は、彼らが送信されるべきデータをもっていると
きは、常にいつでも送信させる。そのために、衝突が起
こり、この衝突したパケットは破損する。このパケット
が破損したときには、送信者(移動体電話使用者)は、
ランダムな時間だけ待機し、再び送信する。この待機時
間は、ランダムでなければならない。その理由は、ロッ
クステップにおいては、この同一のパケットは何度も衝
突を繰り返すことになるからである。
【0024】上記の本発明の変形例としては、移動体電
話14からその関連の基地局10へのビーコン信号は、
移動体電話がオーバーラップ領域12から所定の距離内
にあるときのみ送信することもできる。このように構成
することにより、移動体電話14と基地局10に必要と
される処理の一部を軽減することができる。この所定の
距離は、移動体電話14と基地局10との間の信号パワ
ーを測定することにより確認される。また、パワーレベ
ルが所定のレベル以下に落ちたときには、疑似周期的ビ
ーコン信号を開始する。別法として、信号のビットエラ
ーレートを基地局10、および/または移動体電話14
でモニタすることもできる。所定のしきい値以上のビッ
トエラーレートは、疑似周期的ビーコン信号の動作を開
始させる。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、移動体電話が存在す
るセルに隣接するセル内の基地局で、その移動体電話を
非活性状態に、更に、宛先電話番号を休眠接続状態にデ
ータリストに登録しておくことにより、その移動体電話
が隣接するセル内に移動してきた時、即時に切り替える
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が実行されるセルラネットワークを表す
図。
【符号の説明】
5 本発明のセルラシステム 6 セル 10 基地局 12 オーバーラップ領域 14 移動体電話 15 ワイヤレス(無線)リンク 16 有線ネットワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チー − リン イ アメリカ合衆国、07726 ニュージャー ジー、マナラパン、テイラー レイク コート 9 (56)参考文献 特開 平6−121373(JP,A) 特開 平2−121418(JP,A) 特開 平1−311633(JP,A) 特開 昭63−175535(JP,A) 特開 昭63−133723(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隣接するセルと部分的にオーバーラップ
    するカバレッジ領域を有する複数のセルを有し、各セル
    内に1個の基地局を有するパケット化セルラ通信システ
    ムにおいて、 各セルの基地局に備えられ、該基地局のカバレッジ領域
    内の活性状態の移動体電話を識別する第1データベース
    リストと、 各セルの基地局に備えられ、該セルに隣接するセル内の
    活性状態の移動体電話を識別する第2データベースリス
    トと、 第1基地局の第1データベースリストにID情報を記憶
    させるために、該第1基地局のカバレッジ領域内の活性
    状態の移動体電話から該第1基地局へ該ID情報を含む
    ビーコン信号を送信するビーコン信号送信手段と、 前記第1基地局の第1データベースリストから前記第1
    基地局のセルに隣接するセルの基地局の各第2データベ
    ースリストへ、前記第1基地局のカバレッジ領域内の活
    性状態の移動体電話のID情報のリストのコピーを周期
    的に送信する周期的送信手段とからなることを特徴とす
    るパケット化セルラ通信システム。
  2. 【請求項2】 前記第1基地局のセルに隣接するセル内
    の第2基地局において該第2基地局に進入してきた移動
    体電話のビーコン信号を受信したときに、前記第1基地
    局から該第2基地局へ該移動体電話の制御をハンドオフ
    する手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記
    載のシステム。
  3. 【請求項3】 前記ビーコン信号は、移動体電話から送
    信されるパケットを収容するのに必要な数の、伝送チャ
    ネルのデータスロットを含むことを特徴とする請求項1
    に記載のシステム。
  4. 【請求項4】 前記ビーコン信号は、前記オーバーラッ
    プするカバレッジ領域から所定の距離の範囲内にあると
    きにのみ発信されることを特徴とする請求項1に記載の
    システム。
  5. 【請求項5】 前記ビーコン信号は、別個のSチャネル
    を通じて送信されることを特徴とする請求項1に記載の
    システム。
  6. 【請求項6】 前記ビーコン信号は、ID情報に加え
    て、宛先電話番号を含むことを特徴とする請求項1に記
    載のシステム。
  7. 【請求項7】 前記周期的送信手段は、地上ネットワー
    クを含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  8. 【請求項8】 前記ビーコン信号送信手段は、所定量の
    ジッタを有する送信周期を有することを特徴とする請求
    項1に記載のシステム。
  9. 【請求項9】 前記ジッタは、ビーコン送信時間の数倍
    のオーダーであることを特徴とする請求項8に記載のシ
    ステム。
  10. 【請求項10】 隣接するセルと部分的にオーバーラッ
    プするカバレッジ領域を有する複数のセルを有し、各セ
    ル内に、複数の移動体電話から送信されるビーコン信号
    を受信する1個の基地局を有するパケット化セルラ通信
    システムにおいて、 各移動体電話から送信される各ビーコン信号に、前記複
    数の移動体電話から送信される複数のビーコン信号の干
    渉を避けるように作用するジッタを加える手段と、 移動体電話内に配置され、第1基地局の第1データベー
    スリストにID情報を記憶させるために、前記ジッタを
    有するとともに該第1基地局のカバレッジ領域内にある
    移動体電話のID情報を含むビーコン信号を疑似周期的
    に送信する手段と、 前記第1基地局から隣接するすべてのセルの基地局へ、
    前記複数の移動体電話のID情報のリストのコピーを周
    期的に送信する手段とからなることを特徴とするパケッ
    ト化セルラ通信システム。
  11. 【請求項11】 各セルの基地局に備えられ、該セル内
    の移動体電話を識別する情報を含む第1データベースリ
    ストと、 各基地局に備えられ、隣接するセル内の移動体電話を識
    別する情報を含む第2データベースリストとをさらに有
    することを特徴とする請求項10に記載のシステム。
  12. 【請求項12】 前記第1基地局のセルに隣接するセル
    内の第2基地局において該第2基地局に進入してきた移
    動体電話のビーコン信号を受信したときに、前記第1基
    地局から該第2基地局へ該移動体電話の制御をハンドオ
    フする手段をさらに有することを特徴とする請求項10
    に記載のシステム。
  13. 【請求項13】 前記ビーコン信号は、前記オーバーラ
    ップするカバレッジ領域から所定の距離の範囲内にある
    ときにのみ発信されることを特徴とする請求項12に記
    載のシステム。
  14. 【請求項14】 前記ビーコン信号は、別個のチャネル
    を通じて送信されることを特徴とする請求項13に記載
    のシステム。
  15. 【請求項15】 前記ビーコン信号は、宛先電話番号を
    含むことを特徴とする請求項14に記載のシステム。
  16. 【請求項16】 隣接するセルと部分的にオーバーラッ
    プするカバレッジ領域を有する複数のセルを有し、各セ
    ル内に、複数の移動体電話から送信されるビーコン信号
    を受信する1個の基地局を有するパケット化セルラ通信
    システムにおける移動体電話と第1基地局の間の信号方
    法において、 各移動体電話から送信される各ビーコン信号に、前記複
    数の移動体電話から送信される複数のビーコン信号の干
    渉を避けるように作用するジッタを加えるステップと、 前記第1基地局のデータベースリストにID情報を記憶
    させるために、前記複数の移動体電話から前記第1基地
    局へ、前記ジッタを有するとともにID情報を含むビー
    コン信号を疑似周期的に送信するステップと、 隣接するすべてのセルの基地局に非活性状態の移動体電
    話のリストを記憶させるために、前記第1基地局から隣
    接するすべてのセルの基地局へ、前記複数の移動体電話
    のID情報を周期的に送信するステップとからなること
    を特徴とする、パケット化セルラ通信システムにおける
    信号方法。
  17. 【請求項17】 前記第1基地局から隣接するすべての
    セルの基地局へ、活性状態の移動体電話のID番号のリ
    ストのコピーを周期的に送信するステップと、 隣接するすべてのセルの基地局にID番号のリストを記
    憶するとともに該ID番号を非活性状態として特徴づけ
    るステップと、 前記第1基地局と第2基地局のオーバーラップするカバ
    レッジ領域に前記移動体電話が進入してきたときに、該
    第2基地局が、前記移動体電話のID番号を含むビーコ
    ン信号を受信するステップと、 前記第2基地局が、前記移動体電話の状態を非活性状態
    から活性状態に変更するように前記リストを更新するこ
    とにより前記移動体電話の制御を前記第2基地局に移す
    ステップとをさらに有することを特徴とする請求項16
    に記載の方法。
  18. 【請求項18】 各基地局内に第1データベースを設け
    るステップと、 各基地局内に第2データベースを設けるステップと、 各基地局の第1データベースに、該基地局のセル内の活
    性状態の移動体電話を識別する情報を記憶するステップ
    と、 各基地局の第2データベースに、該基地局のセルに隣接
    するセル内の活性状態の移動体電話を識別する情報を記
    憶するステップとをさらに有することを特徴とする請求
    項16に記載の方法。
  19. 【請求項19】 パケット化セルラ通信システムにおけ
    る呼制御のハンドオフ方法において、 第1基地局の第1データベースリストにID情報を記憶
    させるために、該第1基地局のカバレッジ領域内の活性
    状態の移動体電話を識別するID番号を含むビーコン信
    号を送信するステップと、 前記第1基地局の第1データベースリストからのID番
    号を、前記第1基地局のセルに隣接するすべてのセルへ
    周期的に送信するステップと、 前記第1基地局のセルに隣接する各セル内の第2データ
    ベースリストに、送信されてきたID番号を記憶し、該
    ID番号を非活性状態の移動体電話のものとして特徴づ
    けるステップと、 前記第1基地局のセルに隣接するセルとオーバーラップ
    するカバレッジ領域に移動体電話が進入してきたとき
    に、該隣接するセルの基地局が、該移動体電話のID番
    号を含むビーコン信号を受信するステップと、 前記移動体電話の状態を非活性状態から活性状態に変更
    するように、前記第1基地局のセルに隣接するセルの基
    地局の第1データベースリストを更新することにより前
    記移動体電話の制御を該隣接するセルの基地局に移すス
    テップとからなることを特徴とする、パケット化セルラ
    通信システムにおける呼制御のハンドオフ方法。
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