JP4618456B2

JP4618456B2 - 無線通信システム、無線端末、管理装置、およびセッション制御方法

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Publication number: JP4618456B2
Application number: JP2008139510A
Authority: JP
Inventors: 和宏森瀬
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2028-05-28
Also published as: CN101594646A; JP2009290445A; US20090296682A1; EP2129174A2; EP2129174A3

Description

本発明は、上り信号と下り信号が時分割多重される無線通信システムに関する。

無線基地局により形成されるセルで通信エリアをカバーし、通信エリア内の無線端末による通信を可能にする無線通信システムには、無線端末から無線基地局への上り信号と、無線基地局から無線端末への下り信号とを時分割多重するものがある。例えば、ＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）では、マクロセル、マイクロセル、フェムトセル等のセルで通信エリアをカバーすることによって様々な場所での通信が可能となる。そして、ＷｉＭＡＸのフレームフォーマットは、上り信号と下り信号を時分割多重したものとなっている。

また、無線端末において用いられるアプリケーションは様々であり、各アプリケーションによって通信に必要な帯域が異なる。

また、アプリケーションによっては上りチャネルに要求される帯域と下りチャネルに要求される帯域が異なることもある。例えば、ライブ映像をカメラで撮影し、無線端末を通じてサーバにアップロードするようなアプリケーションでは上りチャネルに大きな帯域が要求される。また、ＩＰＴＶ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）を無線端末で視聴するようなアプリケーションでは下りチャネルに大きな帯域が要求される。

また、ユーザ毎に上りチャネルと下りチャネルのどちらの帯域を多く使うかが異なることもある。

そのため、上述したような無線通信システムでも様々な帯域の通信を効率良く収容することが求められる。

特許文献１には、時分割多重方式および時分割マルチアクセス方式を使用する伝送装置において、１バースト周期中の上り領域と下り領域の長さを異ならせる技術が開示されている。

特許文献２には、数個の移動通信網を組み合わせた移動通信システムにおいて、容量、伝送速度、使用可能度などに基づいて、接続する移動通信網を選択する技術が開示されている。
特開平１０−３０３８４６号公報特表平１１−５０１７８３号公報

いずれかのアプリケーションの通信を効率よく収容するように、特許文献１の開示のように上り領域と下り領域を異なる長さに設計しても、上りと下りの比率がシステムの設計と異なるアプリケーションでは好適とはならない。

また、複数のセル毎に、特許文献１の開示のように上り領域と下り領域の長さを異ならせ、伝送速度等に基づいて無線端末の接続先を選択することとした場合、カバレッジの重なる隣接セルや重複セル同士で上りと下りの比率が異なると、セル間で干渉が生じてしまう。時分割多重通信を用いる無線通信システムの仕様では、一般に、上り信号と下り信号とが時間的および空間的に重複することは想定されていないからである。そのため、カバレッジの重なるセル同士の上り下りの帯域比率が異なることがないようなセル設計が必要であり、設計が煩雑である。

本発明の目的は、煩雑な設計を必要とせず、必要な帯域の異なる複数の通信を効率良く収容することを可能にする無線通信技術を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の無線通信システムは、
第１の周波数に上りチャネルと下りチャネルを第１の比率で時分割多重し、所定のカバレッジで前記上りチャネルおよび前記下りチャネルを用いて前記無線端末の通信を中継する第１の基地局装置と、
前記第１の基地局装置のカバレッジと重複するカバレッジで、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に上りチャネルと下りチャネルを、前記第１の比率と異なる第２の比率で時分割多重し、前記上りチャネルおよび前記下りチャネルを用いて前記無線端末の通信を中継する第２の基地局装置と、を有し、
前記第１の基地局装置は、前記第１の比率を示す第１の情報を無線回線のフレームのヘッダで報知し、前記第２の基地局装置は、前記第２の比率を示す第２の情報を無線回線のフレームのヘッダで報知し、
前記第１の情報と前記第２の情報は、前記無線端末が接続する基地局装置を選択するのに用いられる。

本発明の一態様による無線端末は、時分割多重される上りチャネルと下りチャネルの比率が異なる複数の無線基地局のいずれかを選択して通信を行う無線端末であって、
アプリケーションを起動し、起動したアプリケーションの制御を実行するアプリケーション制御手段と、
複数の基地局装置から報知された、該基地局装置における上りチャネルと下りチャネルの比率を取得し、アプリケーション制御手段で起動された前記アプリケーションにおいて通信に要求されるサービス品質を監視し、監視結果と前記基地局装置における比率とに基づいて、接続する基地局装置を選択する基地局選択手段と、
基地局選択手段によって選択された基地局装置を経由するセッションを確立し、アプリケーション制御手段によって起動された前記アプリケーションに提供する接続処理手段と、を有している。

本発明によれば、重複するカバレッジを有する第１の基地局装置と第２の基地局装置が互いに異なる周波数を用い、互いに異なる比率で上り信号と下り信号を時分割多重するので、上り信号および下り信号に要求される帯域に応じて、通信をどちらの基地局装置に接続するか選択することができる。そのため、本発明によれば様々な帯域の通信を効率良く収容することができる。また、本発明によれば、カバレッジの重なるセル同士の上り下りの帯域比率が異なることがないようにするというセル設計の煩雑さがない。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、無線通信システムは、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）網１１に接続された無線アクセス網１２を有している。無線アクセス網１２は、基地局装置１３，１４とゲートウェイ装置１５を有している。基地局装置１３，１４はゲートウェイ装置１５と接続されている。

ゲートウェイ装置１５は、無線アクセス網１２をＩＰ網１１に接続する関門となる。

基地局装置１３，１４は、更に上りチャネルと下りチャネルを含む無線回線で無線端末１６と接続し、上りチャネルと下りチャネルを用いて無線端末１６の通信を中継する。

基地局装置１３，１４は、所定の周波数に上りチャネルと下りチャネルを所定の比率で時分割多重し、所定のカバレッジで無線端末１６の通信を中継する。

基地局装置１３の周波数と基地局装置１４の周波数とは互いに異なる周波数である。例えば、それらは相互の通信に干渉による影響が生じないだけ離れていればよい。

また、基地局装置１３での上りチャネルと下りチャネルの比率と、基地局装置１４での上りチャネルと下りチャネルの比率とは互いに異なる。例えば、それぞれの比率を、無線通信システムを経由して提供される複数のサービスのそれぞれに適した比率に設定すればよい。

また、基地局装置１３のカバレッジと基地局装置１４のカバレッジとは互いに重複している。それらのカバレッジの少なくとも一部が重複していてよいが、典型的な例としては大部分が重複している。

図２は、本実施形態の無線通信システムのセル構成の一例を示す図である。図２では、基地局装置（ＢＳ）１３₁，１４₁が互いに異なる周波数でセルを形成し、基地局装置１３₂，１４₂が互いに異なる周波数でセルを形成し、基地局装置１３₃，１４₃が互いに異なる周波数でセルを形成している。

基地局装置１３₁がセル２１₁を形成し、基地局装置１４₁がセル２２₁を形成している。基地局装置１３₂がセル２１₂を形成し、基地局装置１４₂がセル２２₂を形成している。基地局装置１３₃がセル２１₃を形成し、基地局装置１４₃がセル２２₃を形成している。

セル２１₁，２２₁が互いに同じカバレッジであり、セル２１₂，２２₂が互いに同じカバレッジであり、セル２１₃，２２₃が互いに同じカバレッジである。

また、セル２１₁，２１₂，２１₃は、時分割多重される上りチャネルと下りチャネルの比率が互いに等しい。セル２２₁，２２₂，２２₃は、時分割多重される上りチャネルと下りチャネルの比率が互いに等しい。そして、セル２１₁，２１₂，２１₃における比率と、セル２２₁，２２₂，２２₃における比率とは互いに異なっている。

無線端末１６は、通信サービスを利用してアプリケーションを実行する端末であり、アプリケーションの処理に基づいて無線アクセス網１２経由でＩＰ網１１に接続する。無線端末１６において用いられるアプリケーションには様々なものがあり、アプリケーションの種類によって通信に必要な帯域が異なる。

無線端末１６は基地局装置１３と基地局装置１４のいずれにも接続することができる。無線端末１６の通信のセッションがいずれの基地局装置を経由するかは、無線端末１６に依存して、あるいは無線端末１６で利用されるアプリケーションに依存して選択される。無線端末１６の通信のセッションがいずれの基地局装置を経由するかは、ネットワーク主導で選択されてもよく、無線端末１６主導で選択されてもよい。あるいは、ネットワーク主導の選択と無線端末１６主導の選択が併用されてもよい。

まず、無線端末１６の通信のセッションがいずれの基地局装置を経由するかを無線端末１６主導で選択する例について説明する。

基地局装置１３，１４は、自身の無線回線における上りチャネルと下りチャネルの比率を示す情報を無線回線のフレームのヘッダで報知する。これにより、無線端末１６は、基地局装置１３，１４のそれぞれにおける比率を知ることができる。この情報は、無線端末１６が接続する基地局装置を選択するのに用いられる。

図３は、無線端末１６の構成を示すブロック図である。図３を参照すると、無線端末１６は、アプリケーション制御部３１、基地局選択部３２、および接続処理部３３を有している。

アプリケーション制御部３１は、ユーザの所望に応じてアプリケーションを起動し、起動したアプリケーションの制御を実行する。

基地局選択部３２は、基地局装置１３，１４から報知された、基地局装置１３，１４の上りチャネルと下りチャネルの比率を取得して保持するとともに、アプリケーション制御部３１で起動されたアプリケーションにおいて通信に要求されるサービス品質を監視し、監視結果と各基地局装置における比率とに基づいて、接続する基地局装置を選択する。

サービス品質には上り信号の帯域と下り信号の帯域とが規定されている。基地局選択部３２は、例えば、サービス品質に規定された上り信号と下り信号の帯域の比率と一致する、上りチャネルと下りチャネルの比率を有する基地局装置を選択すればよい。あるいは、基地局選択部３２は、サービス品質に規定された上り信号と下り信号の帯域の比率に近い、上りチャネルと下りチャネルの比率を有する方の基地局装置を選択すればよい。

接続処理部３３は、基地局選択部３２によって選択された基地局装置を経由するセッションを確立し、確立したセッションを、アプリケーション制御部３１によって起動されたアプリケーションに提供する。

次に、無線端末１６の通信のセッションがいずれの基地局装置を経由するかをネットワーク主導で選択する例について説明する。

図４は、無線端末１６の通信のセッションがいずれの基地局装置を経由するかをネットワーク主導で選択する場合の無線通信システムの構成を示すブロック図である。図４を参照すると、無線アクセス網１２に管理装置４１が接続されている。具体的には、例えば管理装置４１は基地局装置１３，１４と接続すればよい。

管理装置４１は、基地局装置１３，１４が中継する無線端末１６の各通信で要求されるサービス品質を管理し、そのサービス品質に応じて、通信のセッションが経由する基地局装置を選択する。

管理装置４１は、例えば、無線端末１６から不図示のサーバへのセッションの確立の要求があったとき、そのセッションが経由する基地局装置を選択することにしてもよい。また、管理装置４１は、サービス品質を更新するとき、セッションが経由する基地局装置を選択することにしてもよい。また、管理装置４１は、無線端末１６の通信のサービス品質を設定するとき、またはサービス品質を更新するときに、セッションが経由する基地局装置を選択することにしてもよい。

図５は、管理装置４１の構成を示すブロック図である。図５を参照すると、管理装置４１は、サービス品質管理部５１、基地局選択部５２、および接続制御部５３を有している。

サービス品質管理部５１は、基地局装置１３，１４が中継する無線端末１６の各通信で要求されるサービス品質を取得し、そのサービス品質を示す情報を保持する。

基地局選択部５２は、サービス品質管理部５１に保持されている各通信のサービス品質に応じて、各通信のセッションが経由する基地局装置を選択する。

サービス品質には上り信号の帯域と下り信号の帯域とが規定されている。基地局選択部５２は、例えば、サービス品質に規定された上り信号と下り信号の帯域の比率と一致する、上りチャネルと下りチャネルの比率を有する基地局装置を選択すればよい。あるいは、基地局選択部５２は、サービス品質に規定された上り信号と下り信号の帯域の比率に近い、上りチャネルと下りチャネルの比率を有する方の基地局装置を選択すればよい。

また、基地局選択部５２は、例えば、無線端末１６から不図示のサーバへのセッションの確立の要求があったとき、そのセッションが経由する基地局装置を選択することにしてもよい。また、基地局選択部５２は、サービス品質を更新するとき、セッションが経由する基地局装置を選択することにしてもよい。また、基地局選択部５２は、無線端末１６の通信のサービス品質を設定するとき、またはサービス品質を更新するときに、セッションが経由する基地局装置を選択することにしてもよい。

接続制御部５３は、各セッションが、基地局選択部５２によって選択された基地局装置を経由するように各セッションを制御する。

接続制御部５３は、例えば、無線端末１６からセッション確立の要求があったとき、選択された基地局装置を経由するセッションを確立する。

また、接続制御部５３は、例えば、サービス品質が更新されるとき、基地局選択部５２によって選択された基地局装置を経由するようにセッションの経路を切り替えればよい。

また、接続制御部５３は、例えば、無線端末１６の通信のサービス品質を設定するとき、基地局選択部５２によって選択された基地局装置を経由するようにセッションの経路を切り替えればよい。

また、接続制御部５３は、例えば、サービス品質が更新されるときに、基地局選択部５２によって選択された基地局装置を経由するようにセッションの経路を切り替えればよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、重複するカバレッジを有する基地局装置１３，１４が互いに異なる周波数を用い、互いに異なる比率で上り信号と下り信号を時分割多重するので、上り信号および下り信号に要求される帯域に応じて、通信をどちらの基地局装置に接続するか選択することができる。そのため、本実施形態によれば様々な帯域の通信を効率良く収容することができる。また、本実施形態の無線通信システムは、カバレッジの重なるセル同士の上り下りの帯域比率が異なることがないようにするというセル設計の煩雑さがない。

次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。本実施例では、同一サイトに配置される基地局装置１３，１４のそれぞれが３セクタ構成である。

図６は、無線通信システムに割り当てられた周波数帯を示す図である。図６を参照すると、無線通信システムには、互いに干渉しない程度に十分に離れた２つの周波数帯が割り当てられている。一方の周波数帯には周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３が含まれ、他方の周波数帯には周波数ｆ１′，ｆ２′，ｆ３′が含まれている。

図７は、本実施例における周波数配置を示す図である。基地局装置１３の各セクタでは、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３がそれぞれ用いられ、それぞれの周波数に上りチャネルと下りチャネルが時分割多重される。基地局装置１４の各セクタでは、周波数ｆ１′，ｆ２′，ｆ３′がそれぞれ用いられ、それぞれの周波数に上りチャネルと下りチャネルが時分割多重される。

この例では、基地局装置１３の周波数ｆ１のセクタのカバレッジと、基地局装置１４の周波数ｆ１′のセクタのカバレッジが同じである。基地局装置１３の周波数ｆ２のセクタのカバレッジと、基地局装置１４の周波数ｆ２′のセクタのカバレッジが同じである。基地局装置１３の周波数ｆ３のセクタのカバレッジと、基地局装置１４の周波数ｆ３′のセクタのカバレッジが同じである。基地局装置１３と基地局装置１４では、上りチャネルと下りチャネルの比率が異なるが、周波数が互いに十分に異なるので、干渉の影響は生じない。

なお、本実施形態では、理解を容易にするために、基地局装置１３と基地局装置１４を別々の装置のように説明した。しかし、本発明は、基地局装置１３と基地局装置１４が物理的に分離された構成に限定されるものではない。物理的に１つの装置の中に、基地局装置１３と基地局装置１４が論理的に構成されていてもよい。例えば、６セクタを収容することのできる物理的に１つの基地局装置を論理的に２つに分け、それぞれを３セクタ構成の基地局装置１３、１４として動作させてもよい。

以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、これらの実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、これらの実施形態を組み合わせて使用したり、一部の構成を変更したりしてもよい。

本実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の無線通信システムのセル構成の一例を示す図である。無線端末１６の構成を示すブロック図である。無線端末１６の通信のセッションがいずれの基地局装置を経由するかをネットワーク主導で選択する場合の無線通信システムの構成を示すブロック図である。管理装置４１の構成を示すブロック図である。無線通信システムに割り当てられた周波数帯を示す図である。本実施例における周波数配置を示す図である。

符号の説明

１１ＩＰ網
１２無線アクセス網
１３，１４基地局装置
１５ゲートウェイ装置
１６無線端末
２１，２２セル
３１アプリケーション制御部
３２基地局選択部
３３接続処理部
４１管理装置
５１サービス品質管理部
５２基地局選択部
５３接続制御部

Claims

第１の周波数に上りチャネルと下りチャネルを第１の比率で時分割多重し、所定のカバレッジで前記上りチャネルおよび前記下りチャネルを用いて前記無線端末の通信を中継する第１の基地局装置と、
前記第１の基地局装置のカバレッジと重複するカバレッジで、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に上りチャネルと下りチャネルを、前記第１の比率と異なる第２の比率で時分割多重し、前記上りチャネルおよび前記下りチャネルを用いて前記無線端末の通信を中継する第２の基地局装置と、を有し、
前記第１の基地局装置は、前記第１の比率を示す第１の情報を無線回線のフレームのヘッダで報知し、前記第２の基地局装置は、前記第２の比率を示す第２の情報を無線回線のフレームのヘッダで報知し、
前記第１の情報と前記第２の情報は、前記無線端末が接続する基地局装置を選択するのに用いられる、
無線通信システム。
時分割多重される上りチャネルと下りチャネルの比率が異なる複数の無線基地局のいずれかを選択して通信を行う無線端末であって、
アプリケーションを起動し、起動したアプリケーションの制御を実行するアプリケーション制御手段と、
複数の基地局装置から報知された、該基地局装置における上りチャネルと下りチャネルの比率を取得し、アプリケーション制御手段で起動された前記アプリケーションにおいて通信に要求されるサービス品質を監視し、監視結果と前記基地局装置における比率とに基づいて、接続する基地局装置を選択する基地局選択手段と、
基地局選択手段によって選択された基地局装置を経由するセッションを確立し、アプリケーション制御手段によって起動された前記アプリケーションに提供する接続処理手段と、を有する無線端末。
前記サービス品質には上り信号の帯域と下り信号の帯域とが規定されており、
前記基地局選択手段は、前記サービス品質に規定された上り信号と下り信号の帯域の比率と一致する、あるいは該比率に近い、上りチャネルと下りチャネルの比率を有する基地局装置を選択する、請求項２に記載の無線端末。