JP4172207B2 - 無線アクセスネットワーク装置及びそれを用いた移動通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線アクセスネットワーク装置及びそれを用いた移動通信システムに関し、特にＷ−ＣＤＭＡセルラ方式の移動通信システムにおける無線制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信システムであるＷ−ＣＤＭＡ通信システムのアーキテクチャを図１１に示す。無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１は、無線制御装置（ＲＮＣ）４，５と、Ｎｏｄｅ Ｂ（ノードＢ）６〜９により構成されており、交換機ネットワークであるコアネットワーク（ＣＮ）３とＩｕインタフェースを介して接続される。Ｎｏｄｅ Ｂ６〜９は無線送受信を行う論理的なノードを意味し、具体的には、無線基地局装置である。
【０００３】
Ｎｏｄｅ ＢとＲＮＣ間のインタフェースはＩｕｂと称されており、ＲＮＣ間のインタフェースとしてＩｕｒインタフェースも規定されている。各Ｎｏｄｅ Ｂは１つあるいは複数のセル１０をカバーするものであり、Ｎｏｄｅ Ｂは移動機（ＵＥ）２と無線インタフェースを介して接続されている。Ｎｏｄｅ Ｂは無線回線を終端し、ＲＮＣはＮｏｄｅ Ｂの管理と、ソフトハンドオーバ時の無線パスの選択合成を行うものである。なお、図１１に示したアーキテクチャの詳細は３ＧＰＰ（３rd Generation Partnership Projects）に規定されている。
【０００４】
この図１１に示したＷ−ＣＤＭＡ通信システムにおける無線インタフェースのプロトコルアーキテクチャを図１２に示している。図１２に示す如く、このプロトコルアーキテクチャは、Ｌ１として示す物理レイヤ（ＰＨＹ）１１と、Ｌ２として示すデータリンクレイヤ１２〜１４と、Ｌ３として示すネットワークレイヤ（ＲＲＣ：Radio Resource Control）１５とからなる３層のプロトコルレイヤにより構成されている。
【０００５】
Ｌ２のデータリンクレイヤはＭＡＣ（Media Access Control）レイヤ１２と、ＲＬＣ（Radio Link Control）レイヤ１３と、ＢＭＣ（Broadcast/Multicast Control ）レイヤ１４とによる３つのサブレイヤに分かれている。また、ＭＡＣレイヤ１２はＭＡＣ−ｃ／ｓｈ（common/share）１２１と、ＭＡＣ−ｄ（dedicated ）１２２とを有しており、ＲＬＣレイヤ１３は複数のＲＬＣ１３１〜１３４を有している。
【０００６】
図１２中の楕円はレイヤ間、あるいはサブレイヤ間のサービスアクセスポイン（ＳＡＰ）を示しており、ＲＬＣサブレイヤ１３とＭＡＣサブレイヤ１２との間のＳＡＰは論理チャネルを提供する。つまり、論理チャネルは、ＭＡＣサブレイヤ１２からＲＬＣサブレイヤ１３へ提供されるチャネルであり、伝送信号の機能や論理的な特性によって分類され、転送される情報の内容により特徴づけられるものである。
【０００７】
この論理チャネルの例としては、ＣＣＣＨ（Common Control Channel）、ＰＣＣＨ（Paging Control Channel）、ＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel ）、ＣＴＣＨ（Common Traffic Channel）がある。
【０００８】
ＭＡＣサブレイヤ１２と物理レイヤ１１との間のＳＡＰはトランスポートチャネルを提供する。つまり、トランスポートチャネルは、物理レイヤ１１からＭＡＣサブレイヤ１２に提供されるチャネルであり、伝送形態によって分類され、無線インタフェースを介してどのような情報がどのように転送されるかで特徴づけられるものである。
【０００９】
このトランスポートチャネルの例としては、ＰＣＨ（Paging Channel）と、ＤＣＨ（Dedicated Channel ）と、ＢＣＨ（Broadcast Channel ）と、ＦＡＣＨ（Forward Access Channel）とがある。
【００１０】
物理レイヤ１１や、データリンクレイヤの各サブレイヤ１２〜１４は、ネットワークレイヤ（ＲＲＣ）１５により制御チャネルを提供するＣ−ＳＡＰを介して制御されるようになっている。この図１２に示したプロトコルアーキテクチャの詳細は３ＧＰＰのＴＲ２５．９２５に規定されている。
【００１１】
また、図１２においては、制御信号を転送するシグナリングのためのＣ（Control ）プレーンとユーザデータを転送するＵ（User）プレーンとがあり、Ｌ２のＢＭＣサブレイヤ１４はＵプレーンのみに適用されるものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１のＲＮＣ４，５におては、Ｃプレーンを制御する機能と、Ｕプレーンを制御する機能とが、物理的に一体となった装置とされている。
【００１３】
この様なＵプレーンとＣプレーンとの両制御機能が一体化された従来のＲＮＣを有する移動通信システムにおいては、シグナリングの処理能力を向上させたい場合には、Ｃプレーンの制御機能のみを追加すれば良いにもかかわらず、ＲＮＣそのものを追加することが必要であり、また、ユーザデータの転送速度を向上させたい場合には、Ｕプレーンの制御機能のみを追加すれば良いにもかかわらず、ＲＮＣそのものを追加することが必要である。従って、従来のＲＮＣの構成では、スケラビリティに富んだシステムを構築することが困難である。
【００１４】
また、ソフトハンドオーバ時においては、次の様な問題がある。すなわち、通常の呼設定時には、ＲＮＣとＮｏｄｅ Ｂ間には、無線回線（Radio Link）が一本接続されている状態であるが、ＵＥ（移動機）が移動してソフトハンドオーバ状態になると、ＲＮＣと複数のＮｏｄｅ Ｂとの間で、パスが二本またそれ以上接続されることになる。そして、ＲＮＣをまたがってソフトハンドオーバ状態になると、サービングＲＮＣとドリフトＲＮＣとの間のＩｕｒ（図１１参照）と称されるインタフェースを利用して、パスが接続されることになる。
【００１５】
この様なＲＮＣをまたがるソフトハンドオーバ状態のときには、ソフトハンドオーバ中の複数のＮｏｄｅ Ｂに対して、一つのＵプレーン制御機能部からユーザデータ用のパスを接続できるにもかかわらず、サービングＲＮＣとドリフトＲＮＣとの間にそのためのパスを接続することが必要となり、資源の無駄であるばかりか、ＲＮＣを経由することによる遅延が生ずるという欠点がある。
【００１６】
本発明の目的は、スケラビリティに富んだシステム構築を可能とした無線アクセスネットワーク装置及びそれを用いた移動通信システムを提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、ソフトハンドオーバ時に、資源の無駄を省いてかつ遅延を生ずることがない無線アクセスネットワーク装置及びそれを用いた移動通信システムを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による無線アクセスネットワーク装置は、移動通信システムにおける移動端末と交換機ネットワークである上位装置との間に設けられ、前記移動端末と無線インタフェースを介して接続される無線アクセスネットワーク装置であって、前記移動端末に関するユーザデータの転送制御をなすユーザプレーン制御手段と、制御信号であるシグナリングの転送制御をなすコントロールプレーン制御手段とを含み、前記ユーザプレーン制御手段と前記コントロールプレーン制御手段とが物理的に分離して設けられており、前記ユーザプレーン制御手段は、無線基地局に組み込まれており、かつ前記無線インタフェースのプロトコルであるデータリンクレイヤを終端する機能を有することを特徴とする。
【００１９】
そして、前記コントロールプレーン制御手段は、前記無線インタフェースのプロトコルであるネットワークレイヤを終端する機能を有することを特徴とする。また、前記ユーザデータは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤを介して前記移動端末と前記上位装置との間で転送制御され、前記シグナリングは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤ及び前記コントロールプレーン制御手段のネットワークレイヤを介して転送制御されることを特徴とする。
【００２０】
更に、前記無線基地局は、前記無線インタフェースのプロトコルである物理レイヤを終端する機能を有することを特徴とする。また、前記ユーザプレーン制御手段は、ソフトハンドオーバ状態にある複数の無線基地局からの前記ユーザデータのうち受信品質の良好なものを選択して前記上位装置へ送出する手段を含むことを特徴とする。そして、前記移動通信システムはＷ−ＣＤＭＡ方式のセルラシステムであることを特徴とする。
【００２１】
本発明による移動通信システムは、前記無線アクセスネットワーク装置を含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。図１は本発明の実施例の機能ブロック図であり、図１２と同等部分は同一符号により示している。図１に示す如く、ＲＮＣ４が、シグナリングを制御するＣプレーンに相当するＣプレーン制御装置（ＣＰＥ：Control Plane Equipment ）４１と、ユーザデータを制御するＵプレーンに相当するＵプレーン制御装置（ＵＰＥ：User Plane Equipment）４２とに分離される構成である。
【００２３】
全てのシグナリングは、各装置との間で、直接Ｃプレーン制御装置４１内に設けられた中央制御装置（ＣＰ：Control Processor ）１６とやりとりが行われる。しかしながら、移動機（ＵＥ）２とＲＮＣ４との間のＲＲＣシグナリングに関しては、ＣプレーンとＵプレーンとに明確に分離することができないために、Ｕプレーン制御装置４２内において、ＲＬＣ１３１や１３２を終端した後、Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣ１５へ転送するよう構成されている。
【００２４】
こうすることにより、図１２に示した既存のＲＮＣのプロトコルレイヤアーキテクチャにおいて、Ｌ１として示される物理レイヤ（ＰＨＹ）１１はＮｏｄｅ Ｂ（無線基地局装置）６に、Ｌ２として示されるデータリンクレイヤ１２〜１４はＵプレーン制御装置４２に、Ｌ３として示されるネットワークレイヤ１５以上はＣプレーン制御装置４１に、それぞれ分離することができる。
【００２５】
Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣ１５からは、制御チャネルを提供するＣ−ＳＡＰ（Control Service Access Point）を用いて、Ｎｏｄｅ Ｂ内の物理レイヤ１１、Ｕプレーン制御装置４２内のＭＡＣレイヤ１２、ＲＬＣレイヤ１３及びＢＭＣレイヤ１４を終端する各装置が制御されるようになっている。また、Ｎｏｄｅ Ｂ６とＲＮＣ４との間のシグナリングＮＢＡＰ、ＲＮＣ４と他のＲＮＣ内Ｃプレーン制御装置（ＣＰＥ）４３との間のシグナリングＲＮＳＡＰ、ＲＮＣ４とＭＳＣ（Mobile Switching Center ）３１やＳＧＳＮ（Serving GPRS(Global Packet Radio Service) Switching Node）３２との間のシグナリングＲＡＮＡＰは、Ｃプレーン制御装置４１内のＣＰ１６により直接終端して処理を行うものとする。
【００２６】
なお、ＭＳＣ３１は回線交換機能を有し、ＳＧＳＮ３２はパケット交換機能を有するものであり、図１１に示したコアネットワーク（ＣＮ）３に含まれる。
【００２７】
また、ＲＮＣ４と移動機２との間で利用されるＲＲＣシグナリングは、移動機２からＮｏｄｅ Ｂ６、Ｕプレーン制御装置４２内のＭＡＣレイヤ１２及びＲＬＣレイヤ１３を経由して、Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣレイヤ１５で終端される。ＰＣＨ／ＦＡＣＨに関しては、Ｎｏｄｅ Ｂ６とＵプレーン制御装置４２との関係が、Ｌｏｇｉｃａｌ Ｏ＆Ｍ手順（物理的には、Ｎｏｄｅ Ｂに実装されているリソースを、ＲＮＣがコントロールするためのシグナリングであり、３ＧＰＰの仕様書（２５．４０１）にて規定）後に必ず固定され、局データを変更しない限り変更されることはないので、Ｕプレーン制御装置４２内のＭＡＣ−ｃ／ｓｈレイヤ１２１及びＲＬＣレイヤ１３で終端され、Ｃプレーン制御装置４１へ送信される。
【００２８】
ユーザデータを送信するＤＣＨ（個別チャネル：Dedicated Channel ）に関しても、任意のＮｏｄｅ ＢとＵプレーン制御装置４２とを接続することができ、Ｕプレーン制御装置４２内で、複数のＮｏｄｅ Ｂ間でパスの選択合成が、選択合成部１２３で行われた後、ＭＡＣ−ｄレイヤ１２２及びＲＬＣレイヤ１３で終端され、Ｃプレーン制御装置４１を介する回線交換機能を有するＭＳＣ３１や、パケット交換機能を有するＳＧＳＮ３２へ送信される。
【００２９】
なお、この選択合成部１２３は、ソフトハンドオーバ時において、複数のＮｏｄｅ ＢからのＤＣＨを選択合成し、これ等Ｎｏｄｅ Ｂのなかから回線品質（受信品質）の最も良い回線を選んで、上位装置へ送出するものである。
【００３０】
この様な図１に示した装置構成とすることにより、スケーラビリティに富んだシステム構成を組むことが可能となる。すなわち、シグナリングの処理能力を向上させる場合には、Ｃプレーン制御装置４１のみを追加し、またユーザデータ転送速度を向上させる場合には、ユーザプレーン制御装置４２のみを追加するようにすることができる。また、Ｕプレーン制御装置４２内の各装置は、それぞれの装置間では関係を持たず、Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣ１５により制御されるために、独立の装置として実装することも可能である。
【００３１】
図２は、本発明の実施例に基づいて分離されたＣプレーン制御装置（ＣＰＥ）とＵプレーン制御装置（ＵＰＥ）との間のスケーラビリティを確保できることを説明するための図である。Ｃプレーン制御装置４１ａ〜４１ｃとＵプレーン制御装置４２ａ〜４２ｃは、ＩＰルータもしくはハブなどの装置１７を介して、接続される。従来は、Ｃプレーン制御装置とＵプレーン制御装置は一つのＲＮＣ装置であったために、増設単位はＲＮＣ単位でしかできなかった。しかしながら、Ｃプレーン制御装置は呼処理などのシグナリング処理を行っており、呼量が多くなると、処理能力が足りなくなる場合が考えられる。その際、Ｃプレーン制御装置を新たに追加することで、処理を容易に分散することができる。
【００３２】
たとえば、２台のＣプレーン制御装置４１ａ，４１ｂのとき、移動機の端末番号の下一桁が偶数であればＣプレーン制御装置４１ａを、奇数であればＣプレーン制御装置４１ｂを、それぞれ利用すると決めていたアルゴリズムを、３台のＣプレーン制御装置４１ａ〜４１ｃとして、端末番号の下一桁が０，１，２，３ならＣプレーン制御装置４１ａを、４，５，６ならＣプレーン制御装置４１ｂを、７，８，９ならＣプレーン制御装置４１ｃを、それぞれ利用するように変更することによって、処理能力を約１．５倍に容易にできる。
【００３３】
また、それとは別に、Ｕプレーン制御装置はユーザデータの転送を行っており、各移動機の転送する送受信データ量が多くなると、処理能力が足りなくなる場合が考えられる。その際、Ｕプレーン制御装置を新たに追加することで、処理を容易に分散することができる。たとえば、２台のＵプレーン制御装置４２ａ，４２ｂでＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｆを３台ずつ配下に接続していた構成を、３台のＵプレーン制御装置４２ａ〜４２ｃでＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｆを２台ずつ配下に接続することによって、転送速度を約１．５倍に増やすことが容易にできる。
【００３４】
図３は、移動機である端末ＵＥ２がＮｏｄｅ Ｂ６ａとＮｏｄｅ Ｂ６ｂ間でソフトハンドオーバを行っている状態の図である。ＤＣＨは、Ｎｏｄｅ Ｂ６ａとＮｏｄｅ Ｂ６ｂの双方から端末２へ接続される。Ｕプレーン制御装置４２ａ内の選択合成部１２３における選択合成により、Ｎｏｄｅ Ｂ６ａと６ｂのうち、回線品質の良い回線が選ばれて上位装置へ送られる。
【００３５】
図４は、移動機である端末ＵＥがＮｏｄｅ Ｂ＃１（６ａ）、Ｕプレーン制御装置（ＵＰＥ）＃１（４２ａ）を利用して音声通信を行っている状態から（ステップＳ１）、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２（６ｂ）との間でソフトハンドオーバの要求を行い、端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間のパスを接続するまでのシーケンスである。Ｃプレーン制御装置（ＣＰＥ）＃１（４１ａ）はＵプレーン制御装置＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃１を、Ｃプレーン制御装置＃２（４１ｂ）はＵプレーン制御装置＃２（４２ｂ）とＮｏｄｅ Ｂ＃２のリソース管理を行っている。
【００３６】
ソフトハンドオーバの要求は、“MEASUREMENT REPORT（ＲＲＣ）”として、端末ＵＥからＮｏｄｅ Ｂ＃１、Ｕプレーン制御装置＃１を経由して、Ｃプレーン制御装置＃１に通知される（ステップＳ２）。Ｃプレーン制御装置＃１はＵプレーン制御装置＃１に対するソフトハンドオーバ用のＩＰアドレスを取得し、“RADIO LINK SETUP REQUEST”と共に、Ｕプレーン制御装置＃１へ通知する（ステップＳ３）。Ｕプレーン制御装置＃１は、Ｃプレーン制御装置＃１へ“RADIO LINK
SETUP RESPONSE ”により応答する（ステップＳ４）。
【００３７】
次に、Ｃプレーン制御装置＃１は、移動先Ｎｏｄｅ Ｂ＃２を管理するＣプレーン制御装置＃２へ“RADIO LINK SETUP REQUEST（ＲＮＳＡＰ）”と共にソフトハンドオーバ用に取得したＵプレーン制御装置＃１のＩＰアドレスを送信し（ステップＳ５）、Ｃプレーン制御装置＃２はＮｏｄｅ Ｂ＃２へ“RADIO LINK SETUP REQUEST（ＮＢＡＰ）”と共にソフトハンドオーバ用に取得したＵプレーン制御装置＃１のＩＰアドレスを送信する（ステップＳ６）。
【００３８】
Ｎｏｄｅ Ｂ＃２は、Ｃプレーン制御装置＃２へ“RADIO LINK SETUP RESPONSE （ＮＢＡＰ）”を通知する際に、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ７）。次に、Ｃプレーン制御装置＃２はＣプレーン制御装置＃１へ“RADIO LINK SETUP RESPONSE （ＲＮＳＡＰ）”と共にＮｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ８）。Ｃプレーン制御装置＃１は、Ｕプレーン制御装置＃１に“RADIO LINK SETUP INDICATION ”によって、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ９）。
【００３９】
これらの手順により、Ｕプレーン制御装置＃１にはＮｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスが、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２にはＵプレーン制御装置＃１のＩＰアドレスが、それぞれ通知され、ユーザデータの送受信ができる状態になる。それと同時に、Ｃプレーン制御装置＃１は端末ＵＥへ“ACTIVE SET UPDATE （ＲＲＣ）”を通知する（ステップＳ１０）。端末ＵＥからＣプレーン制御装置＃１へ“ACTIVE SET UPDATE COMPLETE（ＲＲＣ）”が通知されることにより（ステップＳ１１）、端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間で無線同期が開始される（ステップＳ１２）。
【００４０】
端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間の無線回線のレイヤ１（Ｌ１）同期が完了したあと、“RADIO LINK RESTORE INDICATION （ＮＢＡＰ）”がＮｏｄｅ Ｂ＃２からＣプレーン制御装置＃２へ通知される（ステップＳ１３）。Ｃプレーン制御装置＃２はＣプレーン制御装置＃１へ、“RADIO LINK RESTORE INDICATION （ＲＮＳＡＰ）”を送信し（ステップＳ１４）、端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間のパスは設定を完了し、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２を経由して、一つのＵプレーン制御装置＃１に接続するソフトハンドオーバのパスが設定される（ステップＳ１５）。
【００４１】
このように、ＲＮＣをまたがるソフトハンドオーバの場合には、本発明では、従来のようにユーザデータに関してドリフトＲＮＣとサービングＲＮＣとの間にパスを設定することなく、一つのＵプレーン制御装置から複数のＮｏｄｅ Ｂへパスを接続することにより、ソフトハンドオーバが可能となるために、同じＵプレーン制御装置を利用し続けることができ、ＲＮＣ間のパスが不要になり、資源の有効利用が図れると共に、ＲＮＣを経由することによる遅延が防止されることにもなる。
【００４２】
次に、ＲＮＣをＣプレーン制御装置とＵプレーン制御装置とに分離して、更に、Ｕプレーン制御装置をＮｏｄｅ Ｂに組み込むという、変形例も考えられる。この場合、Ｎｏｄｅ Ｂに組み込まれたＵプレーン制御装置がユーザデータの選択合成を実行する機能（図１の選択合成部１２３）を持たない場合には、複数のＮｏｄｅ Ｂを介したソフトハンドオーバが実行できなくなる。このことは無線区間にＣＤＭＡを用いることのメリットを放棄するといえる。そこで、個々のＮｏｄｅ Ｂにユーザデータの選択合成を行なう機能を持たせ、Ｎｏｄｅ Ｂ間での通信を行なうことが考えられる。
【００４３】
まず、図５に、従来のネットワーク構成とユーザデータ、制御信号の流れを示す。このネットワーク構成では、複数のＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｃを含む状態でソフトハンドオーバが行なわれているときは、ＳＲＮＣ（サービングＲＮＣ：Serving RNC ）４ｂがユーザデータ、制御信号の終端を行なう。複数のＲＮＣを含むソフトハンドオーバが行なわれているときには、インタフェースＩｕｒを介してＤＲＮＣ（ドリフトＲＮＣ：Drift RNC ）４ａからＳＲＮＣ４ｂにユーザデータ、制御信号が転送される。
【００４４】
図６は、ＲＮＣがＣプレーン制御装置４２とＵプレーン制御装置４１とに分離され、かつＵプレーン制御装置４２ａ〜４２ｃがＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｃにそれぞれ組み込まれたときのネットワーク構成である。Ｎｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｃ、Ｃプレーン制御装置４１、ＣＮ３がＩＰ網１００を介して接続されている。
【００４５】
次に、図６で示されたＩＰ網において、どのように複数のＮｏｄｅ Ｂを含むハンドオーバが実行されるかを示す。ここでは、Ｃプレーン制御装置４１が各Ｎｏｄｅ ＢのＩＰアドレスを知っていると仮定する。
【００４６】
図７は、端末ＵＥが無線リンク（ＲＬ）を持っていない状態から２つのＮｏｄｅ Ｂを介して無線リンク（ＲＬ）を設定する例である。Ｃプレーン制御装置（ＣＰＥ）は複数のＮｏｄｅ Ｂ（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２）の中から、サービングノードとなるＮｏｄｅ Ｂを選択する（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１）（ステップＳ２０）。Ｃプレーン制御装置は“Radio Link Setup Request”メッセージでサービングＮｏｄｅ Ｂ（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１）のＩＰアドレスと、その他のＮｏｄｅ Ｂ（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２）のＩＰアドレスを、両者の違いが分かるようにＮｏｄｅ Ｂに通知する（ステップＳ２１，２２）。
【００４７】
Ｃプレーン制御装置は最も品質の良いセルを制御しているＮｏｄｅ ＢをサービングＮｏｄｅ Ｂに指定する。Ｎｏｄｅ Ｂは自ノードのＩＰアドレスとサービングＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとを比較して、自ノードのＩＰアドレスとサービングＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとが等しい場合は、自ノードがサービングＮｏｄｅ Ｂであると認識する（ステップＳ２２）。それ以外のＮｏｄｅ Ｂは、サービングＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスをＵＬ（アップリンク）データの転送先として認識する（ステップＳ２４）。
【００４８】
各Ｎｏｄｅ Ｂは無線リンクの設定に必要なリソースが確保できたら、Ｃプレーン制御装置に“Radio Link Setup Response ”メッセージを返信する（ステップＳ２５，２６）。その後、Ｕプレーンの同期の確立を実行する（ステップＳ２７）。
【００４９】
ＤＬ（ダウンリンク）のデータ転送の場合では（ステップＳ２８）、サービングＮｏｄｅ Ｂは“Radio Link Setup Request”メッセージで通知された他のＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスにデータを転送する（ステップＳ２９）。ＵＬ（アップリンク）のデータ転送の場合では、サービングＮｏｄｅ Ｂは各Ｎｏｄｅ Ｂから受信したデータを比較して、最も品質の良いものを上位に転送する（ステップＳ３０）。
【００５０】
図８は、移動機が既に無線リンクを持っている状態から、新たなＮｏｄｅ Ｂを介して無線リンクを追加してソフトハンドオーバの状態になる例である。この場合は既に無線リンクが設定されているＮｏｄｅ Ｂ（図８では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２）に（ステップＳ３１）、サービングとなるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとを通知する必要がある。
【００５１】
そこで、まず、新たなＮｏｄｅ Ｂ（図８では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１）に対して、無線リンクを、“Radio Link Setup Request”メッセージ（ステップＳ３２）及び“Radio Link Setup Response ”メッセージ（ステップＳ３３）を使用して設定し（ステップＳ３４）、その後ソフトハンドオーバに含まれる全てのＮｏｄｅ ＢにサービングとなるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスを通知する。
【００５２】
このための手段として、新たに“Soft Handover Indication”メッセージを提案する（ステップＳ３６，３７）。このメッセージにサービングとなるＮｏｄｅＢのＩＰアドレスとソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスが含まれる。その後の動作は図７と同様であり、同一符号を持って示している。
【００５３】
図７、図８では、２つのＮｏｄｅ Ｂを含むソフトハンドオーバを例としているが、ソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ Ｂの数は２つ以上でも上記のメカニズムは適応可能である。この場合には、図７、図８におけるステップＳ３６，３７の“Other Node B IP address に複数のＩＰアドレスが設定されることになる。
【００５４】
図９にＩＰ網１００でのユーザデータ、制御信号の流れを示す。図９は図７、図８のシーケンスと対応している。
【００５５】
個々のＮｏｄｅ Ｂに選択合成機能を持たせた場合の例を述べたが、個々のＮｏｄｅ Ｂに選択合成機能を持たせると、Ｎｏｄｅ Ｂの製造コストが高くなるという問題がある。そこで、複数のＮｏｄｅ Ｂのなかから、ある一つのＮｏｄｅ Ｂにのみ選択合成機能を持たせる構成も考えられる。この場合には、複数のＮｏｄｅ Ｂを介したソフトハンドオーバでは、ユーザデータはこの選択合成機能を有するＮｏｄｅ Ｂにより終端されるものとする。こうすることにより、ＣＤＭＡの特徴であるソフトハンドオーバ機能を維持することができることになる。
【００５６】
図１０にＮｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２がソフトハンドオーバに含まれているが、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２ともに選択合成を行なう機能を持たない場合のＩＰ網１００でのユーザデータ、制御信号の流れを示す。図１０では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃３（６ｃ）が選択合成機能を有しているものとする。
【００５７】
このような処理を実現するためには、ＣＮ３がＩＰ網１００に含まれる全てのＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレス、位置、選択合成機能の有無、負荷状況などの情報を知っていることが前提となる。図１０の例では、ＣＮ３はＮｏｄｅ Ｂ＃１、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２にサービング（Ｓｅｒｖｉｎｇ）となるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスを通知し、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２はサービングとなるＮｏｄｅ Ｂにデータを転送する。また、ＣＮ３はＮｏｄｅ Ｂ＃３に対して、サービングとして機能するよう指示を行う。
【００５８】
ソフトハンドオーバに含まれているＮｏｄｅ Ｂ以外からサービングＮｏｄｅＢを選択するときには、ＣＮ３は、ソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ Ｂと、サービングノードとして機能するＮｏｄｅ Ｂとの物理的な距離や、サービング対象となるＮｏｄｅ Ｂの負荷状況を考慮するものとする。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＲＮＣをシグナリング制御装置のＣプレーン制御装置とユーザデータ処理装置のＵプレーン制御装置に分離したことにより、スケーラビリティに富んだシステム構成にすることができるという効果がある。また、Ｕプレーン制御装置内の各装置間を関連づけていないため、別々に実装することができる。
【００６０】
更に、Ｃプレーン制御装置をまたがるソフトハンドオーバの時でも、同じＵプレーン制御装置を利用し続けることができ、ＲＮＣとＲＮＣを接続する従来の接続パスが不要になり、また、ＲＮＣを経由することによる遅延をなくすことができるという効果がある。
【００６１】
更にはまた、Ｎｏｄｅ Ｂに現状のＲＮＣで行なわれているユーザデータの終端機能が組み込まれて、そのＮｏｄｅ ＢがＩＰ網に接続されている場合でも、あるＮｏｄｅ Ｂにユーザデータの選択合成機能を持たせることにより、複数のＮｏｄｅ Ｂを含んだソフトハンドオーバを実行できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施例の効果を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例を使用した場合のソフトハンドオーバ時の状態を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例におけるソフトハンドオーバ時のパス接続シーケンス図である。
【図５】既存（従来）のネットワーク構成とユーザデータ、制御信号の流れを示す図である。
【図６】本発明の実施例を使用したＩＰ網のネットワーク構成を示す図である。
【図７】同時に複数のＮｏｄｅ Ｂに無線リンクを設定する場合の、本発明の実施例のシーケンス図である。
【図８】新たなＮｏｄｅ Ｂに無線リンクを追加設定する場合の、本発明の実施例のシーケンス図である。
【図９】本発明の実施例におけるＩＰ網でのユーザデータ、制御信号の流れの例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例におけるＩＰ網でのユーザデータ、制御信号の流れの他の例を示す図である。
【図１１】Ｗ−ＣＤＭＡ通信方式のシステムアーキテクチャを示す図である。
【図１２】図１１のシステムアーキテクチャをプロトコルアーキテクチャとして示す図である。
【符号の説明】
１ 無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）
２ 移動機（ＵＥ）
３ コアネットワーク（ＣＮ）
４ 無線制御装置（ＲＮＣ）
６ Ｎｏｄｅ Ｂ（ノードＢ：無線基地局装置）
１１ 物理層（ＰＨＹ）
１２ ＭＡＣサブレイヤ
１３ ＲＬＣサブレイヤ
１４ ＢＭＣサブレイヤ
１５ ＲＲＣレイヤ
１６ 中央制御装置（ＣＰ）
１７ ルータ
３１ ＭＳＣ（Mobile Switching Center ）
３２ ＳＧＳＮ（Serving GPRS Switching Node )
４１ Ｃ（コントロール）プレーン制御装置（ＣＰＥ）
４２ Ｕ（ユーザ）プレーン制御装置（ＵＰＥ）
【発明の属する技術分野】
本発明は無線アクセスネットワーク装置及びそれを用いた移動通信システムに関し、特にＷ−ＣＤＭＡセルラ方式の移動通信システムにおける無線制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信システムであるＷ−ＣＤＭＡ通信システムのアーキテクチャを図１１に示す。無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１は、無線制御装置（ＲＮＣ）４，５と、Ｎｏｄｅ Ｂ（ノードＢ）６〜９により構成されており、交換機ネットワークであるコアネットワーク（ＣＮ）３とＩｕインタフェースを介して接続される。Ｎｏｄｅ Ｂ６〜９は無線送受信を行う論理的なノードを意味し、具体的には、無線基地局装置である。
【０００３】
Ｎｏｄｅ ＢとＲＮＣ間のインタフェースはＩｕｂと称されており、ＲＮＣ間のインタフェースとしてＩｕｒインタフェースも規定されている。各Ｎｏｄｅ Ｂは１つあるいは複数のセル１０をカバーするものであり、Ｎｏｄｅ Ｂは移動機（ＵＥ）２と無線インタフェースを介して接続されている。Ｎｏｄｅ Ｂは無線回線を終端し、ＲＮＣはＮｏｄｅ Ｂの管理と、ソフトハンドオーバ時の無線パスの選択合成を行うものである。なお、図１１に示したアーキテクチャの詳細は３ＧＰＰ（３rd Generation Partnership Projects）に規定されている。
【０００４】
この図１１に示したＷ−ＣＤＭＡ通信システムにおける無線インタフェースのプロトコルアーキテクチャを図１２に示している。図１２に示す如く、このプロトコルアーキテクチャは、Ｌ１として示す物理レイヤ（ＰＨＹ）１１と、Ｌ２として示すデータリンクレイヤ１２〜１４と、Ｌ３として示すネットワークレイヤ（ＲＲＣ：Radio Resource Control）１５とからなる３層のプロトコルレイヤにより構成されている。
【０００５】
Ｌ２のデータリンクレイヤはＭＡＣ（Media Access Control）レイヤ１２と、ＲＬＣ（Radio Link Control）レイヤ１３と、ＢＭＣ（Broadcast/Multicast Control ）レイヤ１４とによる３つのサブレイヤに分かれている。また、ＭＡＣレイヤ１２はＭＡＣ−ｃ／ｓｈ（common/share）１２１と、ＭＡＣ−ｄ（dedicated ）１２２とを有しており、ＲＬＣレイヤ１３は複数のＲＬＣ１３１〜１３４を有している。
【０００６】
図１２中の楕円はレイヤ間、あるいはサブレイヤ間のサービスアクセスポイン（ＳＡＰ）を示しており、ＲＬＣサブレイヤ１３とＭＡＣサブレイヤ１２との間のＳＡＰは論理チャネルを提供する。つまり、論理チャネルは、ＭＡＣサブレイヤ１２からＲＬＣサブレイヤ１３へ提供されるチャネルであり、伝送信号の機能や論理的な特性によって分類され、転送される情報の内容により特徴づけられるものである。
【０００７】
この論理チャネルの例としては、ＣＣＣＨ（Common Control Channel）、ＰＣＣＨ（Paging Control Channel）、ＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel ）、ＣＴＣＨ（Common Traffic Channel）がある。
【０００８】
ＭＡＣサブレイヤ１２と物理レイヤ１１との間のＳＡＰはトランスポートチャネルを提供する。つまり、トランスポートチャネルは、物理レイヤ１１からＭＡＣサブレイヤ１２に提供されるチャネルであり、伝送形態によって分類され、無線インタフェースを介してどのような情報がどのように転送されるかで特徴づけられるものである。
【０００９】
このトランスポートチャネルの例としては、ＰＣＨ（Paging Channel）と、ＤＣＨ（Dedicated Channel ）と、ＢＣＨ（Broadcast Channel ）と、ＦＡＣＨ（Forward Access Channel）とがある。
【００１０】
物理レイヤ１１や、データリンクレイヤの各サブレイヤ１２〜１４は、ネットワークレイヤ（ＲＲＣ）１５により制御チャネルを提供するＣ−ＳＡＰを介して制御されるようになっている。この図１２に示したプロトコルアーキテクチャの詳細は３ＧＰＰのＴＲ２５．９２５に規定されている。
【００１１】
また、図１２においては、制御信号を転送するシグナリングのためのＣ（Control ）プレーンとユーザデータを転送するＵ（User）プレーンとがあり、Ｌ２のＢＭＣサブレイヤ１４はＵプレーンのみに適用されるものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１のＲＮＣ４，５におては、Ｃプレーンを制御する機能と、Ｕプレーンを制御する機能とが、物理的に一体となった装置とされている。
【００１３】
この様なＵプレーンとＣプレーンとの両制御機能が一体化された従来のＲＮＣを有する移動通信システムにおいては、シグナリングの処理能力を向上させたい場合には、Ｃプレーンの制御機能のみを追加すれば良いにもかかわらず、ＲＮＣそのものを追加することが必要であり、また、ユーザデータの転送速度を向上させたい場合には、Ｕプレーンの制御機能のみを追加すれば良いにもかかわらず、ＲＮＣそのものを追加することが必要である。従って、従来のＲＮＣの構成では、スケラビリティに富んだシステムを構築することが困難である。
【００１４】
また、ソフトハンドオーバ時においては、次の様な問題がある。すなわち、通常の呼設定時には、ＲＮＣとＮｏｄｅ Ｂ間には、無線回線（Radio Link）が一本接続されている状態であるが、ＵＥ（移動機）が移動してソフトハンドオーバ状態になると、ＲＮＣと複数のＮｏｄｅ Ｂとの間で、パスが二本またそれ以上接続されることになる。そして、ＲＮＣをまたがってソフトハンドオーバ状態になると、サービングＲＮＣとドリフトＲＮＣとの間のＩｕｒ（図１１参照）と称されるインタフェースを利用して、パスが接続されることになる。
【００１５】
この様なＲＮＣをまたがるソフトハンドオーバ状態のときには、ソフトハンドオーバ中の複数のＮｏｄｅ Ｂに対して、一つのＵプレーン制御機能部からユーザデータ用のパスを接続できるにもかかわらず、サービングＲＮＣとドリフトＲＮＣとの間にそのためのパスを接続することが必要となり、資源の無駄であるばかりか、ＲＮＣを経由することによる遅延が生ずるという欠点がある。
【００１６】
本発明の目的は、スケラビリティに富んだシステム構築を可能とした無線アクセスネットワーク装置及びそれを用いた移動通信システムを提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、ソフトハンドオーバ時に、資源の無駄を省いてかつ遅延を生ずることがない無線アクセスネットワーク装置及びそれを用いた移動通信システムを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明による無線アクセスネットワーク装置は、移動通信システムにおける移動端末と交換機ネットワークである上位装置との間に設けられ、前記移動端末と無線インタフェースを介して接続される無線アクセスネットワーク装置であって、前記移動端末に関するユーザデータの転送制御をなすユーザプレーン制御手段と、制御信号であるシグナリングの転送制御をなすコントロールプレーン制御手段とを含み、前記ユーザプレーン制御手段と前記コントロールプレーン制御手段とが物理的に分離して設けられており、前記ユーザプレーン制御手段は、無線基地局に組み込まれており、かつ前記無線インタフェースのプロトコルであるデータリンクレイヤを終端する機能を有することを特徴とする。
【００１９】
そして、前記コントロールプレーン制御手段は、前記無線インタフェースのプロトコルであるネットワークレイヤを終端する機能を有することを特徴とする。また、前記ユーザデータは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤを介して前記移動端末と前記上位装置との間で転送制御され、前記シグナリングは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤ及び前記コントロールプレーン制御手段のネットワークレイヤを介して転送制御されることを特徴とする。
【００２０】
更に、前記無線基地局は、前記無線インタフェースのプロトコルである物理レイヤを終端する機能を有することを特徴とする。また、前記ユーザプレーン制御手段は、ソフトハンドオーバ状態にある複数の無線基地局からの前記ユーザデータのうち受信品質の良好なものを選択して前記上位装置へ送出する手段を含むことを特徴とする。そして、前記移動通信システムはＷ−ＣＤＭＡ方式のセルラシステムであることを特徴とする。
【００２１】
本発明による移動通信システムは、前記無線アクセスネットワーク装置を含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。図１は本発明の実施例の機能ブロック図であり、図１２と同等部分は同一符号により示している。図１に示す如く、ＲＮＣ４が、シグナリングを制御するＣプレーンに相当するＣプレーン制御装置（ＣＰＥ：Control Plane Equipment ）４１と、ユーザデータを制御するＵプレーンに相当するＵプレーン制御装置（ＵＰＥ：User Plane Equipment）４２とに分離される構成である。
【００２３】
全てのシグナリングは、各装置との間で、直接Ｃプレーン制御装置４１内に設けられた中央制御装置（ＣＰ：Control Processor ）１６とやりとりが行われる。しかしながら、移動機（ＵＥ）２とＲＮＣ４との間のＲＲＣシグナリングに関しては、ＣプレーンとＵプレーンとに明確に分離することができないために、Ｕプレーン制御装置４２内において、ＲＬＣ１３１や１３２を終端した後、Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣ１５へ転送するよう構成されている。
【００２４】
こうすることにより、図１２に示した既存のＲＮＣのプロトコルレイヤアーキテクチャにおいて、Ｌ１として示される物理レイヤ（ＰＨＹ）１１はＮｏｄｅ Ｂ（無線基地局装置）６に、Ｌ２として示されるデータリンクレイヤ１２〜１４はＵプレーン制御装置４２に、Ｌ３として示されるネットワークレイヤ１５以上はＣプレーン制御装置４１に、それぞれ分離することができる。
【００２５】
Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣ１５からは、制御チャネルを提供するＣ−ＳＡＰ（Control Service Access Point）を用いて、Ｎｏｄｅ Ｂ内の物理レイヤ１１、Ｕプレーン制御装置４２内のＭＡＣレイヤ１２、ＲＬＣレイヤ１３及びＢＭＣレイヤ１４を終端する各装置が制御されるようになっている。また、Ｎｏｄｅ Ｂ６とＲＮＣ４との間のシグナリングＮＢＡＰ、ＲＮＣ４と他のＲＮＣ内Ｃプレーン制御装置（ＣＰＥ）４３との間のシグナリングＲＮＳＡＰ、ＲＮＣ４とＭＳＣ（Mobile Switching Center ）３１やＳＧＳＮ（Serving GPRS(Global Packet Radio Service) Switching Node）３２との間のシグナリングＲＡＮＡＰは、Ｃプレーン制御装置４１内のＣＰ１６により直接終端して処理を行うものとする。
【００２６】
なお、ＭＳＣ３１は回線交換機能を有し、ＳＧＳＮ３２はパケット交換機能を有するものであり、図１１に示したコアネットワーク（ＣＮ）３に含まれる。
【００２７】
また、ＲＮＣ４と移動機２との間で利用されるＲＲＣシグナリングは、移動機２からＮｏｄｅ Ｂ６、Ｕプレーン制御装置４２内のＭＡＣレイヤ１２及びＲＬＣレイヤ１３を経由して、Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣレイヤ１５で終端される。ＰＣＨ／ＦＡＣＨに関しては、Ｎｏｄｅ Ｂ６とＵプレーン制御装置４２との関係が、Ｌｏｇｉｃａｌ Ｏ＆Ｍ手順（物理的には、Ｎｏｄｅ Ｂに実装されているリソースを、ＲＮＣがコントロールするためのシグナリングであり、３ＧＰＰの仕様書（２５．４０１）にて規定）後に必ず固定され、局データを変更しない限り変更されることはないので、Ｕプレーン制御装置４２内のＭＡＣ−ｃ／ｓｈレイヤ１２１及びＲＬＣレイヤ１３で終端され、Ｃプレーン制御装置４１へ送信される。
【００２８】
ユーザデータを送信するＤＣＨ（個別チャネル：Dedicated Channel ）に関しても、任意のＮｏｄｅ ＢとＵプレーン制御装置４２とを接続することができ、Ｕプレーン制御装置４２内で、複数のＮｏｄｅ Ｂ間でパスの選択合成が、選択合成部１２３で行われた後、ＭＡＣ−ｄレイヤ１２２及びＲＬＣレイヤ１３で終端され、Ｃプレーン制御装置４１を介する回線交換機能を有するＭＳＣ３１や、パケット交換機能を有するＳＧＳＮ３２へ送信される。
【００２９】
なお、この選択合成部１２３は、ソフトハンドオーバ時において、複数のＮｏｄｅ ＢからのＤＣＨを選択合成し、これ等Ｎｏｄｅ Ｂのなかから回線品質（受信品質）の最も良い回線を選んで、上位装置へ送出するものである。
【００３０】
この様な図１に示した装置構成とすることにより、スケーラビリティに富んだシステム構成を組むことが可能となる。すなわち、シグナリングの処理能力を向上させる場合には、Ｃプレーン制御装置４１のみを追加し、またユーザデータ転送速度を向上させる場合には、ユーザプレーン制御装置４２のみを追加するようにすることができる。また、Ｕプレーン制御装置４２内の各装置は、それぞれの装置間では関係を持たず、Ｃプレーン制御装置４１内のＲＲＣ１５により制御されるために、独立の装置として実装することも可能である。
【００３１】
図２は、本発明の実施例に基づいて分離されたＣプレーン制御装置（ＣＰＥ）とＵプレーン制御装置（ＵＰＥ）との間のスケーラビリティを確保できることを説明するための図である。Ｃプレーン制御装置４１ａ〜４１ｃとＵプレーン制御装置４２ａ〜４２ｃは、ＩＰルータもしくはハブなどの装置１７を介して、接続される。従来は、Ｃプレーン制御装置とＵプレーン制御装置は一つのＲＮＣ装置であったために、増設単位はＲＮＣ単位でしかできなかった。しかしながら、Ｃプレーン制御装置は呼処理などのシグナリング処理を行っており、呼量が多くなると、処理能力が足りなくなる場合が考えられる。その際、Ｃプレーン制御装置を新たに追加することで、処理を容易に分散することができる。
【００３２】
たとえば、２台のＣプレーン制御装置４１ａ，４１ｂのとき、移動機の端末番号の下一桁が偶数であればＣプレーン制御装置４１ａを、奇数であればＣプレーン制御装置４１ｂを、それぞれ利用すると決めていたアルゴリズムを、３台のＣプレーン制御装置４１ａ〜４１ｃとして、端末番号の下一桁が０，１，２，３ならＣプレーン制御装置４１ａを、４，５，６ならＣプレーン制御装置４１ｂを、７，８，９ならＣプレーン制御装置４１ｃを、それぞれ利用するように変更することによって、処理能力を約１．５倍に容易にできる。
【００３３】
また、それとは別に、Ｕプレーン制御装置はユーザデータの転送を行っており、各移動機の転送する送受信データ量が多くなると、処理能力が足りなくなる場合が考えられる。その際、Ｕプレーン制御装置を新たに追加することで、処理を容易に分散することができる。たとえば、２台のＵプレーン制御装置４２ａ，４２ｂでＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｆを３台ずつ配下に接続していた構成を、３台のＵプレーン制御装置４２ａ〜４２ｃでＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｆを２台ずつ配下に接続することによって、転送速度を約１．５倍に増やすことが容易にできる。
【００３４】
図３は、移動機である端末ＵＥ２がＮｏｄｅ Ｂ６ａとＮｏｄｅ Ｂ６ｂ間でソフトハンドオーバを行っている状態の図である。ＤＣＨは、Ｎｏｄｅ Ｂ６ａとＮｏｄｅ Ｂ６ｂの双方から端末２へ接続される。Ｕプレーン制御装置４２ａ内の選択合成部１２３における選択合成により、Ｎｏｄｅ Ｂ６ａと６ｂのうち、回線品質の良い回線が選ばれて上位装置へ送られる。
【００３５】
図４は、移動機である端末ＵＥがＮｏｄｅ Ｂ＃１（６ａ）、Ｕプレーン制御装置（ＵＰＥ）＃１（４２ａ）を利用して音声通信を行っている状態から（ステップＳ１）、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２（６ｂ）との間でソフトハンドオーバの要求を行い、端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間のパスを接続するまでのシーケンスである。Ｃプレーン制御装置（ＣＰＥ）＃１（４１ａ）はＵプレーン制御装置＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃１を、Ｃプレーン制御装置＃２（４１ｂ）はＵプレーン制御装置＃２（４２ｂ）とＮｏｄｅ Ｂ＃２のリソース管理を行っている。
【００３６】
ソフトハンドオーバの要求は、“MEASUREMENT REPORT（ＲＲＣ）”として、端末ＵＥからＮｏｄｅ Ｂ＃１、Ｕプレーン制御装置＃１を経由して、Ｃプレーン制御装置＃１に通知される（ステップＳ２）。Ｃプレーン制御装置＃１はＵプレーン制御装置＃１に対するソフトハンドオーバ用のＩＰアドレスを取得し、“RADIO LINK SETUP REQUEST”と共に、Ｕプレーン制御装置＃１へ通知する（ステップＳ３）。Ｕプレーン制御装置＃１は、Ｃプレーン制御装置＃１へ“RADIO LINK
SETUP RESPONSE ”により応答する（ステップＳ４）。
【００３７】
次に、Ｃプレーン制御装置＃１は、移動先Ｎｏｄｅ Ｂ＃２を管理するＣプレーン制御装置＃２へ“RADIO LINK SETUP REQUEST（ＲＮＳＡＰ）”と共にソフトハンドオーバ用に取得したＵプレーン制御装置＃１のＩＰアドレスを送信し（ステップＳ５）、Ｃプレーン制御装置＃２はＮｏｄｅ Ｂ＃２へ“RADIO LINK SETUP REQUEST（ＮＢＡＰ）”と共にソフトハンドオーバ用に取得したＵプレーン制御装置＃１のＩＰアドレスを送信する（ステップＳ６）。
【００３８】
Ｎｏｄｅ Ｂ＃２は、Ｃプレーン制御装置＃２へ“RADIO LINK SETUP RESPONSE （ＮＢＡＰ）”を通知する際に、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ７）。次に、Ｃプレーン制御装置＃２はＣプレーン制御装置＃１へ“RADIO LINK SETUP RESPONSE （ＲＮＳＡＰ）”と共にＮｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ８）。Ｃプレーン制御装置＃１は、Ｕプレーン制御装置＃１に“RADIO LINK SETUP INDICATION ”によって、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスを通知する（ステップＳ９）。
【００３９】
これらの手順により、Ｕプレーン制御装置＃１にはＮｏｄｅ Ｂ＃２のＩＰアドレスが、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２にはＵプレーン制御装置＃１のＩＰアドレスが、それぞれ通知され、ユーザデータの送受信ができる状態になる。それと同時に、Ｃプレーン制御装置＃１は端末ＵＥへ“ACTIVE SET UPDATE （ＲＲＣ）”を通知する（ステップＳ１０）。端末ＵＥからＣプレーン制御装置＃１へ“ACTIVE SET UPDATE COMPLETE（ＲＲＣ）”が通知されることにより（ステップＳ１１）、端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間で無線同期が開始される（ステップＳ１２）。
【００４０】
端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間の無線回線のレイヤ１（Ｌ１）同期が完了したあと、“RADIO LINK RESTORE INDICATION （ＮＢＡＰ）”がＮｏｄｅ Ｂ＃２からＣプレーン制御装置＃２へ通知される（ステップＳ１３）。Ｃプレーン制御装置＃２はＣプレーン制御装置＃１へ、“RADIO LINK RESTORE INDICATION （ＲＮＳＡＰ）”を送信し（ステップＳ１４）、端末ＵＥとＮｏｄｅ Ｂ＃２間のパスは設定を完了し、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２を経由して、一つのＵプレーン制御装置＃１に接続するソフトハンドオーバのパスが設定される（ステップＳ１５）。
【００４１】
このように、ＲＮＣをまたがるソフトハンドオーバの場合には、本発明では、従来のようにユーザデータに関してドリフトＲＮＣとサービングＲＮＣとの間にパスを設定することなく、一つのＵプレーン制御装置から複数のＮｏｄｅ Ｂへパスを接続することにより、ソフトハンドオーバが可能となるために、同じＵプレーン制御装置を利用し続けることができ、ＲＮＣ間のパスが不要になり、資源の有効利用が図れると共に、ＲＮＣを経由することによる遅延が防止されることにもなる。
【００４２】
次に、ＲＮＣをＣプレーン制御装置とＵプレーン制御装置とに分離して、更に、Ｕプレーン制御装置をＮｏｄｅ Ｂに組み込むという、変形例も考えられる。この場合、Ｎｏｄｅ Ｂに組み込まれたＵプレーン制御装置がユーザデータの選択合成を実行する機能（図１の選択合成部１２３）を持たない場合には、複数のＮｏｄｅ Ｂを介したソフトハンドオーバが実行できなくなる。このことは無線区間にＣＤＭＡを用いることのメリットを放棄するといえる。そこで、個々のＮｏｄｅ Ｂにユーザデータの選択合成を行なう機能を持たせ、Ｎｏｄｅ Ｂ間での通信を行なうことが考えられる。
【００４３】
まず、図５に、従来のネットワーク構成とユーザデータ、制御信号の流れを示す。このネットワーク構成では、複数のＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｃを含む状態でソフトハンドオーバが行なわれているときは、ＳＲＮＣ（サービングＲＮＣ：Serving RNC ）４ｂがユーザデータ、制御信号の終端を行なう。複数のＲＮＣを含むソフトハンドオーバが行なわれているときには、インタフェースＩｕｒを介してＤＲＮＣ（ドリフトＲＮＣ：Drift RNC ）４ａからＳＲＮＣ４ｂにユーザデータ、制御信号が転送される。
【００４４】
図６は、ＲＮＣがＣプレーン制御装置４２とＵプレーン制御装置４１とに分離され、かつＵプレーン制御装置４２ａ〜４２ｃがＮｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｃにそれぞれ組み込まれたときのネットワーク構成である。Ｎｏｄｅ Ｂ６ａ〜６ｃ、Ｃプレーン制御装置４１、ＣＮ３がＩＰ網１００を介して接続されている。
【００４５】
次に、図６で示されたＩＰ網において、どのように複数のＮｏｄｅ Ｂを含むハンドオーバが実行されるかを示す。ここでは、Ｃプレーン制御装置４１が各Ｎｏｄｅ ＢのＩＰアドレスを知っていると仮定する。
【００４６】
図７は、端末ＵＥが無線リンク（ＲＬ）を持っていない状態から２つのＮｏｄｅ Ｂを介して無線リンク（ＲＬ）を設定する例である。Ｃプレーン制御装置（ＣＰＥ）は複数のＮｏｄｅ Ｂ（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２）の中から、サービングノードとなるＮｏｄｅ Ｂを選択する（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１）（ステップＳ２０）。Ｃプレーン制御装置は“Radio Link Setup Request”メッセージでサービングＮｏｄｅ Ｂ（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１）のＩＰアドレスと、その他のＮｏｄｅ Ｂ（図７では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２）のＩＰアドレスを、両者の違いが分かるようにＮｏｄｅ Ｂに通知する（ステップＳ２１，２２）。
【００４７】
Ｃプレーン制御装置は最も品質の良いセルを制御しているＮｏｄｅ ＢをサービングＮｏｄｅ Ｂに指定する。Ｎｏｄｅ Ｂは自ノードのＩＰアドレスとサービングＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとを比較して、自ノードのＩＰアドレスとサービングＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとが等しい場合は、自ノードがサービングＮｏｄｅ Ｂであると認識する（ステップＳ２２）。それ以外のＮｏｄｅ Ｂは、サービングＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスをＵＬ（アップリンク）データの転送先として認識する（ステップＳ２４）。
【００４８】
各Ｎｏｄｅ Ｂは無線リンクの設定に必要なリソースが確保できたら、Ｃプレーン制御装置に“Radio Link Setup Response ”メッセージを返信する（ステップＳ２５，２６）。その後、Ｕプレーンの同期の確立を実行する（ステップＳ２７）。
【００４９】
ＤＬ（ダウンリンク）のデータ転送の場合では（ステップＳ２８）、サービングＮｏｄｅ Ｂは“Radio Link Setup Request”メッセージで通知された他のＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスにデータを転送する（ステップＳ２９）。ＵＬ（アップリンク）のデータ転送の場合では、サービングＮｏｄｅ Ｂは各Ｎｏｄｅ Ｂから受信したデータを比較して、最も品質の良いものを上位に転送する（ステップＳ３０）。
【００５０】
図８は、移動機が既に無線リンクを持っている状態から、新たなＮｏｄｅ Ｂを介して無線リンクを追加してソフトハンドオーバの状態になる例である。この場合は既に無線リンクが設定されているＮｏｄｅ Ｂ（図８では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２）に（ステップＳ３１）、サービングとなるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとを通知する必要がある。
【００５１】
そこで、まず、新たなＮｏｄｅ Ｂ（図８では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１）に対して、無線リンクを、“Radio Link Setup Request”メッセージ（ステップＳ３２）及び“Radio Link Setup Response ”メッセージ（ステップＳ３３）を使用して設定し（ステップＳ３４）、その後ソフトハンドオーバに含まれる全てのＮｏｄｅ ＢにサービングとなるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスとソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスを通知する。
【００５２】
このための手段として、新たに“Soft Handover Indication”メッセージを提案する（ステップＳ３６，３７）。このメッセージにサービングとなるＮｏｄｅＢのＩＰアドレスとソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスが含まれる。その後の動作は図７と同様であり、同一符号を持って示している。
【００５３】
図７、図８では、２つのＮｏｄｅ Ｂを含むソフトハンドオーバを例としているが、ソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ Ｂの数は２つ以上でも上記のメカニズムは適応可能である。この場合には、図７、図８におけるステップＳ３６，３７の“Other Node B IP address に複数のＩＰアドレスが設定されることになる。
【００５４】
図９にＩＰ網１００でのユーザデータ、制御信号の流れを示す。図９は図７、図８のシーケンスと対応している。
【００５５】
個々のＮｏｄｅ Ｂに選択合成機能を持たせた場合の例を述べたが、個々のＮｏｄｅ Ｂに選択合成機能を持たせると、Ｎｏｄｅ Ｂの製造コストが高くなるという問題がある。そこで、複数のＮｏｄｅ Ｂのなかから、ある一つのＮｏｄｅ Ｂにのみ選択合成機能を持たせる構成も考えられる。この場合には、複数のＮｏｄｅ Ｂを介したソフトハンドオーバでは、ユーザデータはこの選択合成機能を有するＮｏｄｅ Ｂにより終端されるものとする。こうすることにより、ＣＤＭＡの特徴であるソフトハンドオーバ機能を維持することができることになる。
【００５６】
図１０にＮｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２がソフトハンドオーバに含まれているが、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１とＮｏｄｅ Ｂ＃２ともに選択合成を行なう機能を持たない場合のＩＰ網１００でのユーザデータ、制御信号の流れを示す。図１０では、Ｎｏｄｅ Ｂ＃３（６ｃ）が選択合成機能を有しているものとする。
【００５７】
このような処理を実現するためには、ＣＮ３がＩＰ網１００に含まれる全てのＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレス、位置、選択合成機能の有無、負荷状況などの情報を知っていることが前提となる。図１０の例では、ＣＮ３はＮｏｄｅ Ｂ＃１、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２にサービング（Ｓｅｒｖｉｎｇ）となるＮｏｄｅ ＢのＩＰアドレスを通知し、Ｎｏｄｅ Ｂ＃１、Ｎｏｄｅ Ｂ＃２はサービングとなるＮｏｄｅ Ｂにデータを転送する。また、ＣＮ３はＮｏｄｅ Ｂ＃３に対して、サービングとして機能するよう指示を行う。
【００５８】
ソフトハンドオーバに含まれているＮｏｄｅ Ｂ以外からサービングＮｏｄｅＢを選択するときには、ＣＮ３は、ソフトハンドオーバに含まれるＮｏｄｅ Ｂと、サービングノードとして機能するＮｏｄｅ Ｂとの物理的な距離や、サービング対象となるＮｏｄｅ Ｂの負荷状況を考慮するものとする。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＲＮＣをシグナリング制御装置のＣプレーン制御装置とユーザデータ処理装置のＵプレーン制御装置に分離したことにより、スケーラビリティに富んだシステム構成にすることができるという効果がある。また、Ｕプレーン制御装置内の各装置間を関連づけていないため、別々に実装することができる。
【００６０】
更に、Ｃプレーン制御装置をまたがるソフトハンドオーバの時でも、同じＵプレーン制御装置を利用し続けることができ、ＲＮＣとＲＮＣを接続する従来の接続パスが不要になり、また、ＲＮＣを経由することによる遅延をなくすことができるという効果がある。
【００６１】
更にはまた、Ｎｏｄｅ Ｂに現状のＲＮＣで行なわれているユーザデータの終端機能が組み込まれて、そのＮｏｄｅ ＢがＩＰ網に接続されている場合でも、あるＮｏｄｅ Ｂにユーザデータの選択合成機能を持たせることにより、複数のＮｏｄｅ Ｂを含んだソフトハンドオーバを実行できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施例の効果を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例を使用した場合のソフトハンドオーバ時の状態を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例におけるソフトハンドオーバ時のパス接続シーケンス図である。
【図５】既存（従来）のネットワーク構成とユーザデータ、制御信号の流れを示す図である。
【図６】本発明の実施例を使用したＩＰ網のネットワーク構成を示す図である。
【図７】同時に複数のＮｏｄｅ Ｂに無線リンクを設定する場合の、本発明の実施例のシーケンス図である。
【図８】新たなＮｏｄｅ Ｂに無線リンクを追加設定する場合の、本発明の実施例のシーケンス図である。
【図９】本発明の実施例におけるＩＰ網でのユーザデータ、制御信号の流れの例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例におけるＩＰ網でのユーザデータ、制御信号の流れの他の例を示す図である。
【図１１】Ｗ−ＣＤＭＡ通信方式のシステムアーキテクチャを示す図である。
【図１２】図１１のシステムアーキテクチャをプロトコルアーキテクチャとして示す図である。
【符号の説明】
１ 無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）
２ 移動機（ＵＥ）
３ コアネットワーク（ＣＮ）
４ 無線制御装置（ＲＮＣ）
６ Ｎｏｄｅ Ｂ（ノードＢ：無線基地局装置）
１１ 物理層（ＰＨＹ）
１２ ＭＡＣサブレイヤ
１３ ＲＬＣサブレイヤ
１４ ＢＭＣサブレイヤ
１５ ＲＲＣレイヤ
１６ 中央制御装置（ＣＰ）
１７ ルータ
３１ ＭＳＣ（Mobile Switching Center ）
３２ ＳＧＳＮ（Serving GPRS Switching Node )
４１ Ｃ（コントロール）プレーン制御装置（ＣＰＥ）
４２ Ｕ（ユーザ）プレーン制御装置（ＵＰＥ）
Claims (12)
- 移動通信システムにおける移動端末と交換機ネットワークである上位装置との間に設けられ、前記移動端末と無線インタフェースを介して接続される無線アクセスネットワーク装置であって、
前記移動端末に関するユーザデータの転送制御をなすユーザプレーン制御手段と、
制御信号であるシグナリングの転送制御をなすコントロールプレーン制御手段とを含み、
前記ユーザプレーン制御手段と前記コントロールプレーン制御手段とが物理的に分離して設けられており、
前記ユーザプレーン制御手段は、無線基地局に組み込まれており、かつ前記無線インタフェースのプロトコルであるデータリンクレイヤを終端する機能を有することを特徴とする無線アクセスネットワーク装置。 - 前記コントロールプレーン制御手段は、前記無線インタフェースのプロトコルであるネットワークレイヤを終端する機能を有することを特徴とする請求校１記載の無線アクセスネットワーク装置。
- 前記ユーザデータは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤを介して前記移動端末と前記上位装置との間で転送制御され、前記シグナリングは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤ及び前記コントロールプレーン制御手段のネットワークレイヤを介して転送制御されることを特徴とする請求項２記載の無線アクセスネットワーク装置。
- 前記無線基地局は、前記無線インタフェースのプロトコルである物理レイヤを終端する機能を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の無線アクセスネットワーク装置。
- 前記ユーザプレーン制御手段は、ソフトハンドオーバ状態にある複数の無線基地局からの前記ユーザデータのうち受信品質の良好なものを選択して前記上位装置へ送出する手段を、更に有することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の無線アクセスネットワーク装置。
- 前記移動通信システムはＷ−ＣＤＭＡ方式のセルラシステムであることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の無線アクセスネットワーク装置。
- 移動端末と、交換機ネットワークである上位装置と、これ等移動端末と上位装置との間に設けられて前記移動端末と無線インタフェースを介して接続される無線アクセスネットワーク装置とを含む移動通信システムであって、
前記無線アクセスネットワーク装置は、
前記移動端末に関するユーザデータの転送制御をなすユーザプレーン制御手段と、
制御信号であるシグナリングの転送制御をなすコントロールプレーン制御手段とを含み、
前記ユーザプレーン制御手段と前記コントロールプレーン制御手段とが物理的に分離して設けられており、
前記ユーザプレーン制御手段は、無線基地局に組み込まれており、かつ前記無線インタフェースのプロトコルであるデータリンクレイヤを終端する機能を有することを特徴とする移動通信システム。 - 前記コントロールプレーン制御手段は、前記無線インタフェースのプロトコルであるネットワークレイヤを終端する機能を有することを特徴とする請求項７記載の移動通信システム。
- 前記ユーザデータは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤを介して前記移動端末と前記上位装置との間で転送制御され、前記シグナリングは、前記ユーザプレーン制御手段のデータリンクレイヤ及び前記コントロールプレーン制御手段のネットワークレイヤを介して転送制御されることを特徴とする請求項８記載の移動通信システム。
- 前記無線基地局は、前記無線インタフェースのプロトコルである物理レイヤを終端する機能を有することを特徴とする請求項７〜９いずれか記載の移動通信システム。
- 前記ユーザプレーン制御手段は、ソフトハンドオーバ状態にある複数の無線基地局からの前記ユーザデータのうち受信品質の良好なものを選択して前記上位装置へ送出する手段を、更に有することを特徴とする請求項７〜１０いずれか記載の移動通信システム。
- Ｗ−ＣＤＭＡ方式のセルラシステムであることを特徴とする請求項７〜１１いずれか記載の移動通信システム。
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