JP4846640B2

JP4846640B2 - 通信方法および通信システム

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Publication number: JP4846640B2
Application number: JP2007084878A
Authority: JP
Inventors: 晃大久保
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP2008245060A

Description

本発明は、セルラーシステムにおける通信方法に関するものであり、特にマルチキャストサービスの配信を行う通信システムにおける通信方法に関するものである。

従来のセルラーシステムにおけるマルチキャスト通信方法について説明する。セルラーシステムにより提供される各種サービスは高度な利便性から大多数の人々が利用するところとなっている。そして、今日主流となった第３世代（３Ｇ）のセルラーシステムを更に発展させて、高速化／大容量化を実現するための技術仕様についての国際標準化検討作業が進められている。

たとえば、The 3rd Generation Partnership Project（３ＧＰＰ）において策定されている第３世代のセルラーシステムの標準技術仕様では、Mobile Switching Centre（ＭＳＣ）またはServing GPRS Support Node（ＳＧＳＮ）がそれぞれ複数個でプールと呼ばれる１つの制御単位を構成する。さらに、無線ネットワークシステムの制御装置であるBase Station Controller（ＢＳＣ）またはRadio Network Controller（ＲＮＣ）と、コアネットワークの加入者ノードであるＭＳＣまたはＳＧＳＮとがＮ：Ｍ（Ｎ，Ｍは自然数）で接続される構成となっている。

これにより、プール内での加入者ノードの負荷分散または危険分散を図り、１つの無線ネットワークを複数のオペレータのコアネットワークで共有して制御するMulti-Operator Core Network（ＭＯＣＮ）を実現している。また、複数の無線基地局のうち、幾つかの無線基地局は前記複数のプール間にわたってオーバラップさせて複数の加入者ノードに接続することで、プール間にわたった負荷分散あるいは危険分散が可能な構成となっている（たとえば、下記非特許文献１参照）。

一方、移動機は、所望するマルチキャストサービスに参加する場合、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）において標準勧告草案として策定されているＩＧＭＰ（Internet Group Management Protocol），ＭＬＤ（Multicast Listener Discovery）などのマルチキャストグループ管理プロトコルによるグループ参加要求メッセージ（Join Message）を送信する。そして、このグループ参加要求メッセージは、無線ネットワークおよび加入者ノードを介して、デフォルトで設定したＩＰ（Internet Protocol）パケットの転送経路により、直接、ゲートウェイノード（ＧＧＳＮ）へ送信される。

ゲートウェイノードは、グループ参加要求メッセージを受信すると、ブロードキャスト／マルチキャストセンター（ＢＭ−ＳＣ）との間でメッセージの送信元の移動機の認証処理を行う。そして、ゲートウェイノードは、その移動機のマルチキャストサービスを活性するために、そのメッセージが経由した加入者ノードへサービス通知を行う。サービス通知を受けた加入者ノードは、メッセージの送信元移動機との間のマルチキャスト通信用のコンテキストを生成する（たとえば、下記非特許文献２参照）。

3GPP，"Intra-domain connection of Radio Access Network(RAN) nodes to multiple Core Network(CN) nodes"，TS 23.236，v6.3.0，２００６年６月 3GPP，"Multimedia Broadcast/Multicast Service（MBMS）；Architecture and functional description"，TS 23.246，v6.10.0，２００６年６月 3GPP，"Feasibility study for evolved Universal Terrestrial Radio Access(UTRA) and Universal Terrestrial Radio Access Network(UTRAN)"，TR 25.912，v7.0.0，２００６年６月

しかしながら、上記従来の技術によれば、移動機がマルチキャストサービスへ参加する際には、グループ参加要求をデフォルトで設定したＩＰパケットの転送経路により直接ゲートウェイノードへ送信する。そして、ゲートウェイノードは、ＩＰパケットを転送した加入者ノードを経由してマルチキャストサービスの配信を行う。したがって、上記従来の技術では、複数の加入者ノードがプールを構成して負荷分散をはかっているものの、マルチキャストサービスの配信に関しては、移動機がグループ参加要求をした加入者ノード経由に固定されてしまう。そのため、マルチキャストサービスの配信に関わる加入者ノードの負荷分散をはかることができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マルチキャストサービス配信に関わる加入者ノードの負荷分散を可能とする通信方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動機と無線基地局と前記無線基地局経由で移動機の制御を行う加入者ノードとを含み、少なくとも１つの加入者ノードで制御単位であるプールを構成し、加入者ノードに前記無線基地局が接続された通信システムにおいて、前記移動機にマルチキャストサービスの配信を行う場合の通信方法であって、同一プール内で、マルチキャストサービスごとに加入者ノードを対応させる加入者ノード対応付けステップと、前記無線基地局が、前記移動機から、マルチキャストサービスの配信を受けるためのマルチキャストグループへの参加要求メッセージまたはマルチキャストグループからの離脱要求メッセージを受信した場合に、そのメッセージをマルチキャストにより同一プール内の全ての加入者ノードに転送するメッセージ転送ステップと、前記マルチキャストサービスに対応する加入者ノードは、前記メッセージを受信すると、前記メッセージに基づきグループ参加またはグループ離脱のための処理を行うメッセージ処理ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、プール内でマルチキャストサービスごとに加入者ノードを他凹付けておき、無線基地局が、移動機が送信したマルチキャストサービスへの参加または要求メッセージをプール内の全加入者ノード宛にマルチキャストにより転送するようにしたので、マルチキャストサービス配信に関わる加入者ノードの負荷分散ができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信方法および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、無線通信を行う移動体である移動機１１，１と、移動機１１，１２との間で無線通信を行う無線基地局２１，２２，２３，２４と、複数の無線基地局と接続し、接続した無線基地局を介して移動機１１，１２を一斉呼出しするための位置登録制御，移動機１１，１２との間のユーザパケット転送のためのセッション制御などを行う加入者ノード４１，４２，４３，４４と、複数の加入者ノードを収容し、外部ネットワーク９との関門となるゲートウェイノード６と、移動機（ユーザ）に対して各種のマルチキャストサービスを提供するための管理などを行うマルチキャストサービスセンター７と、サービスに対応したマルチキャストパケットの送信元ノードであるマルチキャストソース８１と、で構成されている。

図１において、サービスエリア３１，３２，３３，３４は、無線基地局毎ごとに１つまたは複数のセルで構成されるサービスエリアの範囲である。ここでは、サービスエリア３１，３２，３３，３４は、それぞれ無線基地局２１，２２，２３，２４が構成するサービスエリアとする。プール５１，５２は、負荷分散や冗長性確保のために複数の加入者ノードで構成される制御単位である。また、本実施の形態のゲートウェイノード６は外部ネットワーク９と接続されている。マルチキャストソース８２，マルチキャストソース８３は、外部ネットワーク９に存在するマルチキャストパケットの送信元ノードである。

本実施の形態では、１つのプール内で、マルチキャストサービスごとにそのサービスのパケットの転送などを行う加入者ノードをあらかじめ割り当て、各加入者ノードはそのノードが割り当てられたマルチキャストサービスのマルチキャストパケットに関する処理を行う。マルチキャストサービスセンター７は、同一ネットワーク内のマルチキャストソース８１と外部ネットワークに存在するマルチキャストソース８２，８３を収容し、各種のマルチキャストサービスに参加する移動機（ユーザ）１１，１２に対する認証／課金，マルチキャストグループの管理，移動機に対するマルチキャストサービスの通知などを行なう。

図２は本実施の形態における全体の動作の一例を示すシーケンス図である。図３は本実施の形態の移動機，無線基地局，加入者ノード間のプロトコル構成の一例を示した図である。図４は本実施の形態の無線基地局２１のＲＲＣメッセージ受信処理の一例を示すフローチャートである。以下、これらの図を用いて本実施の形態における動作を説明する。

まず、図２に示すように、移動機１１は、サービスエリア３１に存在するとし、無線基地局２１との間で“ＲＲＣ（Radio Resource Control） Connection Setup”手順によって、ユーザパケットや制御メッセージを搬送するための無線回線を設定する（ステップＳ１）。つぎに、移動機１１は無線基地局２１経由で加入者ノードとの間で、"Context Activation”手順を実行する（ステップＳ２）。“Context Activation”手順のなかで、ユーザ認証，位置登録などを行い、さらにセッションを確立する。これによって、移動機１１は、この通信システムにおいてユーザパケットの送受信が行えるようになる。

つぎに、移動機１１は、所望するマルチキャストサービスの配信をうけるために、ＩＧＭＰ（Internet Group Management Protocol）またはＭＬＤ（Multicast Listener Discovery）などのマルチキャストグループ管理プロトコルによるグループ参加要求メッセージ（Join Message）を無線基地局２１に送信する（ステップＳ３）。このとき、具ループ参加要求メッセージには、参加を希望するマルチキャストサービスの識別子が含まれている。グループ参加要求メッセージは、透過的に転送するためにＲＲＣのDirect Transferメッセージとして送信される。なお、以下では、マルチキャストグループ管理プロトコルは、ＩＧＭＰまたはＭＬＤメッセージであるとして説明するが、これに限らず、その通信システムが対応している他のマルチキャストグループ管理プロトコルを用いるようにしてもよい。

ここで、図３に示したプロトコル構成について説明する。図３に示すように、本実施の形態の移動機１１，１２のプロトコルは、Physical（物理），ＭＡＣ（Media Access Control），ＲＬＣ（Radio Link Control），ＲＲＣ，ＮＡＳ（Non Access Stratum）、ＩＧＭＰ／ＭＬＤで構成される。本実施の形態の無線基地局３１〜３４のプロトコルは、Physical（物理），ＭＡＣ，ＲＬＣ，ＲＲＣ，ＲＡＮＡＰ（Radio Access Network Application Part），ＳＣＴＰ，ＩＰで構成される。また、本実施の形態の加入者ノード４１〜４４のプロトコルは、ＲＡＮＡＰ，ＳＣＴＰ（Stream Control Transmission Protocol），ＩＰ（Internet Protocol），Physicalで構成される。ＮＡＳ（Non Access Stratum）は、移動機１１，１２からＲＲＣのDirect Transferメッセージとして送信され、無線基地局３１〜３４においてＲＡＮＡＰのDirect Transferメッセージに変換されて、加入者ノード４１〜４４に到達する。ＩＧＭＰ／ＭＬＤは、移動機１１，１２からＲＲＣのDirect Transferメッセージとして送信され、無線基地局３１〜３４においてＩＰマルチキャストアドレスが付与されて加入者ノード４１〜４４に転送される。

また、無線基地局２１は、ＲＲＣメッセージを受信すると、ＲＲＣメッセージの内容に基づいて受信の処理を行う。ここで、無線基地局２１のＲＲＣメッセージ受信処理について図４を用いて説明する。無線基地局２１は、ＲＲＣメッセージの待ち受け状態中（ステップＳ２１）に、ＲＲＣメッセージを受信する（ステップＳ２２）。つぎに、無線基地局２１は、受信したメッセージ種別がDirect Transferメッセージであるか否かの判断を行う（ステップＳ２３）。メッセージ種別がDirect Transferメッセージでないと判断した場合（ステップＳ２３Ｎｏ）には、そのＲＲＣメッセージに対応した処理を実施する（ステップＳ２４）。

また、メッセージ種別がDirect Transferメッセージであると判断した場合（ステップＳ２３Ｙｅｓ）には、さらにＮＡＳメッセージであるか否かを判断する（ステップＳ２５）。ＮＡＳメッセージであると判断した場合（ステップＳ２５Ｙｅｓ）は、加入者ノードとの間の制御プロトコルであるＲＡＮＡＰのDirect Transferメッセージにマッピングし直して、移動機１１を制御している加入者ノード４１（ステップＳ２でセッションを確立した加入者ノード）へ転送する（ステップＳ２６）。ＮＡＳメッセージでないと判断した場合（ステップＳ２５Ｎｏ）は、さらに、ＩＧＭＰまたはＭＬＤメッセージであるか否かを判断する（ステップＳ２７）。

ＩＧＭＰまたはＭＬＤメッセージでない（ＩＧＭＰメッセージでもなく、ＭＬＤメッセージでもない）と判断した場合（ステップＳ２７Ｎｏ）には、メッセージを廃棄するなどのエラー処理を実施する（ステップＳ２８）。ＩＧＭＰまたはＭＬＤメッセージであると判断した場合（ステップＳ２７Ｙｅｓ）には、プール５１内の全ての加入者ノードを宛先としたＩＰマルチキャストアドレスを付与して加入者ノード方向へ転送する（ステップＳ２９）。そして、ふたたび、ＲＲＣメッセージの待ち受け状態となる（ステップＳ３０）。

図２の説明に戻ると、ステップＳ４として、無線基地局２１は、グループ参加要求メッセージをプール５１内の全加入者ノードにＩＰマルチキャストにより転送する（ステップＳ４）。具体的には、無線基地局２１は図４で説明を行った処理が行い、この場合には、ＩＧＭＰまたはＭＬＤメッセージを受信するので、ステップＳ２９の処理が行われることになる。

上述のようにプール内でマルチキャストサービスごとにそのサービスを担当する加入者ノードが割り当てられている。ここでは、ステップＳ３で送信されたグループ参加要求メッセージによって指定される（移動機１１が配信を所望する）マルチキャストサービスには、加入者ノード４１が割り当てられているとする。

加入者ノード４１は、ステップ４で転送されたグループ参加要求メッセージによって指定されたマルチキャストサービスが、自ノードに割り当てられているサービスであると判断する。そして、ゲートウェイノード６にＰＩＭ（Protocol Independent Multicast）などのマルチキャストルーティング管理プロトコルによるグループ参加要求メッセージを送信する（ステップＳ５）。一方、加入者ノード４２は、ステップ４で転送されたグループ参加要求メッセージによって指定されたマルチキャストサービスが、自ノードに割り当てられているサービスでないと判断して、転送されたグループ参加要求メッセージを廃棄する。

ゲートウェイノード６は、グループ参加要求メッセージを受信するとマルチキャストサービスセンター７へ認証要求メッセージ（Authorization Request）を送信して、移動機１１の、そのマルチキャストサービス参加に対する認証を要求する（ステップＳ６）。マルチキャストサービスセンター７は、ゲートウェイノード６へ認証応答メッセージ（Authorization Response）メッセージを送信して、前記移動機１１の認証結果を返す（ステップＳ７）。ここでは、マルチキャストサービスセンター７において移動機１１のそのマルチキャストサービスへの参加が、認証されたとする。

ゲートウェイノード７は、認証応答メッセージを受信すると、移動機１１が参加を要求したマルチキャストサービスのパケットの配信を開始することを伝えるため、加入者ノード４１に対してマルチキャスト通知（ＭＢＭＳ（Multimedia Broadcast／Multicast Service） Notification）メッセージを送信する（ステップＳ８）。

つぎに、加入者ノード４１は、ゲートウェイノード６に対して、マルチキャスト通知への応答（ＭＢＭＳ Notification Response）メッセージを送信する（ステップＳ９）。また、加入者ノード４１は、移動機１１に対しては、マルチキャスト配信を管理するためのコンテキストの活性化を要求するための“Request ＭＢＭＳ Context Activation”メッセージを送信する（ステップＳ１０）。移動機１１は、“Request ＭＢＭＳ Context Activation”メッセージを受信すると加入者ノード４１に対して、コンテキストの作成を要求するための“Activate ＭＢＭＳ Context Request”メッセージを送信する（ステップＳ１１）。加入者ノード４１は移動機１１のマルチキャスト配信を管理するためのコンテキストを生成して、ゲートウェイノードに対してマルチキャスト配信を管理するためのコンテキストを指示するための“Create ＭＢＭＳ Context Request”メッセージを送信する（ステップＳ１２）。

ゲートウェイノード６も、移動機１１のマルチキャスト配信を管理するためのコンテキストを生成して、加入者ノード４１に対して“Create ＭＢＭＳ Context Request”メッセージへの応答である“Create ＭＢＭＳ Context Response”を送信する（ステップＳ１３）。そして、加入者ノード４１は移動機１１に対して、“Activate ＭＢＭＳ Context Request”メッセージの応答である“Activate ＭＢＭＳ Create Context Accept”メッセージを送信する（Ｓ１４）。なお、ここではマルチキャストサービスへの参加要求を行う場合について説明したが、マルチキャストサービスから離脱を行う場合についても、無線基地局２１は同様にＩＰマルチキャストによりプール内の全加入者ノードに離脱要求メッセージを転送して、そのマルチキャストサービスに加入者ノードが離脱の処理を行うようにすればよい。

このように、本実施の形態では、プール５１内で、マルチキャストサービスごとに加入者ノードを割り当て、無線基地局２１が、移動機１１から送信されたマルチキャストサービスへの参加要求メッセージを、プール内の全加入者制御ノード宛にマルチキャストにより転送するようにした。そして、その参加要求されたマルチキャストサービスに対応する加入者ノードが、マルチキャストサービスの配信開始までの処理を行う。このため、マルチキャストサービスごとに制御を行う加入者ノードを分けることができ、加入者ノードの負荷分散を行うことができる。

実施の形態２．
図５は本発明にかかる通信システムの実施の形態２における動作の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態における通信システムの構成例は実施の形態１の図１と同様である。以下、実施の形態１と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、１つのプール内で、マルチキャストサービスごとにそのサービスのパケットの転送などを行う加入者ノードをあらかじめ割り当て、各加入者ノードはそのノードが割り当てられたマルチキャストサービスのマルチキャストパケットに関する処理を行う。

近年、無線アクセス部分のさらなる高速化、広帯域化をはかるためにＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などのマルチキャリア方式を適用した次世代の無線アクセス方式／無線アクセスネットワークの技術参考仕様が検討されている。この技術参考仕様においては、同一内容の信号を同一周波数（チャネル）で複数の局が送信を行うＳＦＮ（Single Frequency Network）と呼ばれる方式が示されている。この方式では、たとえば、「3GPP，“Feasibility study for evolved Universal Terrestrial Radio Access(UTRA) and Universal Terrestrial Radio Access Network(UTRAN)”，TR 25.912，v7.0.0，２００６年６月」に記載されているように、各セル間で同期をとり送信するタイミングを一致させて同一内容を送信するマルチセル送信により、マルチキャストサービスの配信におけるセル端のスループット改善をはかる。

マルチキャストサービスの配信をマルチセル送信によって行う場合、マルチセル送信を行う基地局間で、タイミングの同期，無線区間のリソースブロックの割り当て，送信スケジュールなどを共有する必要がある。タイミングについては、ＧＰＳ（Global Positioning System）など用いることで、同期がはかれるが、無線区間のリソースブロックの割り当て情報，送信スケジュールについては、無線基地局間で共有する方法が確立されていない。このため、無線基地局間でマルチセル送信が行なわれても移動機側で正しくコンテンツ情報やパケットを受け取ることができないという問題が発生する。本実施の形態では、この問題を解決するために、これらの無線区間のリソースブロックの割り当て、送信スケジュールを共有する通信方法を実現する。

図５に示すように、本実施の形態においては、マルチキャストサービスセンター７は、マルチキャストサービスの配信準備が整うと、配信するマルチキャストサービスとそのマルチキャストサービスの属性，サービスエリア，サービス品質などを通知するため、ゲートウェイノード６に対して、Session Start Requestを送信する（ステップＳ３１）。ゲートウェイノード６は、マルチキャストサービスセンター７に対して、Session Start Responseを送信して（ステップＳ３２）、さらにSession Start Requestで指定されたサービスエリアに対応した複数の加入者ノードに対してＭＢＭＳ Session Start Requestを送信する（ステップＳ３３）。ここでは、その指定されたサービスエリアに対応する加入者ノードのうちの１つが加入者ノード４１であるとし、加入者ノード４１を例にあげて、以下の説明を行う。

加入者ノード４１は、ＭＢＭＳ Session Start Requestを受信すると、ゲートウェイノード６にＭＢＭＳ Session Start Responseを送信する（ステップＳ３４）。そして、加入者ノード４１は、ＭＢＭＳ Session Start Requestで指定されたマルチキャストサービス属性、たとえば最大ビットレートなどに従い、無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを決定して記憶する（ステップＳ３５）。そして、加入者ノード４１は、ＭＢＭＳ Session Start Requestで指定されたサービスエリアに対応した複数の無線基地局に対して、決定した無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを含むＭＢＭＳ Session Start Requestを送信する（ステップＳ３６）。ここでは、その指定されたサービスエリアに対応する無線基地局のうちの１つが無線基地局２１であるとし、無線基地局２１を例にあげて、以下の説明を行う。

無線基地局２１は、ＭＢＭＳ Session Start Requestを受信すると、加入者ノード４１にＭＢＭＳ Session Start Responseを送信する（ステップＳ３７）。無線基地局２１は、ＭＢＭＳ Session Start Requestに含まれるリソースブロックと送信スケジュールに基づいて、マルチキャストサービスのパケットを配信するための移動機１１との間の無線リソースを確保する（ステップＳ３８：Radio Resource Setup）。

また、加入者ノード４１は、プール５１内の他の加入者ノード（この場合は加入者ノード４２）に対して、無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを、マルチキャストを用いた同報により通知する（ステップＳ３９）。通知を受信した他の加入者ノードは、通知された無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを記憶する（ステップＳ４０）。そして、他の加入者ノードは、自身が同様にゲートウェイノード６からＭＢＭＳ Session Start Requestを受信し、無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを決定する際に、記憶した無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールと重複しないように決定する。そして、その決定結果を同様にマルチキャストにより他の加入者ノードに通知する。

移動機１１からマルチキャストサービスの配信要求があった場合の処理については実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、加入者ノード４１は自身に割り当てられたマルチキャストグループに関する無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを決定すると、自身に接続する無線基地局に通知した後に、プール５１内の加入者ノードにマルチキャストにより通知するようにした。また、通知をうけた加入者ノードは、自身自身に割り当てられたマルチキャストグループに関するリソースブロックおよび送信スケジュールは通知をうけたリソースブロックおよび送信スケジュールと重複しないように決定し、さらに、決定結果をプール５１内の加入者ノードにマルチキャストにより通知するようにした。

このため、実施の形態１の効果に加え、さらに、プール５１内の全ての加入者ノードおよび無線基地局が、マルチキャストサービスに関する無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを共有することができる。したがって、マルチセル送信を行う場合にも移動機１１が複数の無線基地局から正しくパケットを受け取ることができる。

実施の形態３．
図６は本発明にかかる通信システムの実施の形態３における動作の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態における通信システムの構成例は実施の形態１の図１と同様である。以下、実施の形態１または実施の形態２と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１または実施の形態２と異なる部分について説明する。

図６において、マルチキャストサービスセンター７がSession Start Requestを送信するところから、加入者ノード４１が無線区間のリソースブロックと送信スケジュールを決定するところまで（ステップＳ３１〜ステップＳ３５）は、実施の形態２と同様であるため、同一のステップ番号を付して説明は省略する。

つぎに、加入者ノード４１は、プール５１内の他の加入者ノード（この場合は加入者ノード４２）に対して、決定した無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを、マルチキャストを用いた同報により通知し、監視タイマを起動する（ステップＳ４１）。そして、通知先の他の加入者ノードからの応答メッセージを監視する。他の加入者ノードは、通知された無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールが自身の記憶しているリソースブロックおよび送信スケジュールと競合しているか否か確認する（ステップＳ４２）。ここでは、競合していたとする。加入者ノード４２は、加入者ノード４１に対して競合していることを通知する（ステップＳ４３）。

競合を通知された加入者ノード４１は、再度無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを決定し（ステップＳ４４）、他の加入者ノードに対して、再度、マルチキャストを使った同報により通知する（ステップＳ４５）。他の加入者ノードは、再度、通知された無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールが自身の記憶しているリソースブロックおよび送信スケジュールと競合しているか否か確認する（ステップＳ４６）。ここでは、競合が発生しておらず他の加入者ノードは競合を通知しなかったとする。

加入者ノード４１は、監視タイマが満了しても他の加入者ノードから競合が通知されない場合、その無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールが確保できたと判断する。そして、加入者ノード４１は、ＭＢＭＳ Session Start Requestで指定されたサービスエリアに対応する複数の無線基地局に対して、ＭＢＭＳ Session Start Requestを送信する（ステップＳ４７）。ここでは、その指定されたサービスエリアに対応する無線基地局のうちの１つが無線基地局２１であるとし、無線基地局２１を例にあげて、以下の説明を行う。

つぎに、無線基地局２１は、加入者ノード４１に対して、ＭＢＭＳ Session Start Responseを送信する（ステップＳ４８）。そして、無線基地局２１は、ＭＢＭＳ Session Start Requestに含まれるリソースブロックと送信スケジュールに基づいて、マルチキャストサービスのパケットを配信するための移動機１１との間の無線リソースを確保する（ステップＳ４９：Radio Resource Setup）。

このように、本実施の形態では、加入者ノード４１は、自身に割り当てられたマルチキャストグループに関する無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを決定すると、プール５１内の加入者ノードにマルチキャストにより通知し、監視タイマで他の加入者ノードからの競合の通知を監視するようにした。そして、監視タイマの満了までに、他の加入者ノードから競合の通知がなかった場合には、競合がないと判断して無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを確定するようにした。このため、実施の形態２の効果に加え、さらに、他の加入者ノードと競合が生じないようにリソースブロックおよび送信スケジュールを決定することができ、競合による通信状態の悪化などを防ぐことができる。

実施の形態４．
図７は本発明にかかる通信システムの実施の形態４における動作の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態における通信システムの構成例は実施の形態１の図１と同様である。以下、実施の形態１〜３と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１〜３と異なる部分について説明する。

まず、実施の形態１で示したマルチキャストサービスの配信要求に関する処理などを実施後に、移動機１１が、マルチキャストサービスの配信を受けているとする（ステップＳ５１）。このときのマルチキャストは、マルチキャストソース８１からマルチキャストサービスセンター７，ゲートウェイノード６，加入者ノード４１，無線基地局２１を順次経由して移動機１１に配信されるとする。マルチキャストサービスのパケットのフローをマルチキャストフローとよぶこととする。また、ステップＳ５１の時点で、サービスエリア３１に隣接するサービスエリアでは、そのマルチキャストフローが配信されていないとする。

そして、移動機１１が無線基地局２１のサービスエリア３１と無線基地局２２のサービスエリア３２の重なり合う場所に移動する。この移動により、移動機１１において、接続している無線基地局２１からの信号の受信レベルが所定の閾値より弱くなり、また、周辺セルサーチにより無線基地局２２が制御するセルからも受信できるようになったとする。移動機１１は、無線基地局２１からの信号の受信レベルを、定期的または必要に応じて測定するものとする。移動機１１は、無線基地局２１からの信号の受信レベルが所定の閾値より弱くなった旨をMeasurement Reportメッセージにより無線基地局２１に通知する（ステップＳ５２）。このとき、無線基地局２１からの信号の受信レベル（測定値）と、周辺セルサーチにより受信可能と判断したセルＩＤもMeasurement Reportメッセージに含めて通知する。

Measurement Reportメッセージを受信した無線基地局２１は、通知された移動機１１における無線基地局２１からの信号の受信レベルと、通知されたセルＩＤに基づいてそのセルが、無線基地局２２の制御しているセル（サービスエリア３２の一部）と判断する。そして、無線基地局２２との間でマルチセル送信を行なうことを決定する（ステップＳ５３）。そして、無線基地局２２に対して、移動機１１が配信を受けているマルチキャストサービスを送信するように要求するメッセージであるＭＢＭＳ Transmission Requestメッセージを通知する（ステップＳ５４）。このとき、ＭＢＭＳ Transmission Requestメッセージにそのマルチキャストサービスに関する無線区間のリソースブロックおよび送信タイミングの情報を含めて通知する。

無線基地局２２は、ＭＢＭＳ Transmission Requestメッセージを受信すると、そのメッセージに含まれる無線区間のリソースブロックおよび送信タイミングに従ってアドミッション制御を行う（ステップＳ５５）。そして、移動機１１が配信をうけているマルチキャストフローを配信するための、移動機１１との間の無線リソースを確保する（ステップＳ５６：Radio Resource Setup）。

つぎに、無線基地局２２は、ＭＢＭＳ Transmission Requestで通知されたマルチキャストサービスを指定して、ＩＧＭＰやＭＬＤなどのマルチキャストグループ管理プロトコルによるグループ参加要求メッセージ（Join Message）を、加入者ノード方向へ送信する（ステップＳ５７）。そして、無線基地局２２は、無線基地局２１に対して、ＭＢＭＳ Transmission Requestへの応答であるＭＢＭＳ Transmission Responseメッセージを送信する（ステップＳ５８）。

無線基地局２１からグループ参加要求メッセージを受信した加入者ノード４１は、無線基地局２２宛の転送経路を、参加要求されたマルチキャストサービスに対応する経路表に追加する（ステップＳ５９）。その後、加入者ノード４１は、そのマルチキャストフローを、無線基地局２２にも転送するようになる（ステップＳ６０）。

移動機１１からマルチキャストサービスの配信要求があった場合の処理については実施の形態１と同様である。また、実施の形態２または実施の形態３と同様の動作を行うことにより、各加入者ノードおよび各無線基地局において、マルチキャストサービスに関する無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを共有しておくようにしてもよい。この場合、ステップＳ５４のＭＢＭＳ Transmission Requestにおいては、マルチキャストサービスの指定だけでよく、無線区間のリソースブロックおよび送信スケジュールを送信しなくてもよい。

このように、本実施の形態では、マルチキャストサービスを配信している無線基地局２１は、接続している移動機１１から通知されたMeasurement Reportに基づいて、隣接する無線基地局との間でマルチセル送信が必要と判断すると、Measurement Reportに基づいてマルチセル送信を行う無線基地局２２を選択するようにした。そして、そのマルチキャストサービスの配信で使用しているリソースブロックや送信タイミングを隣接する無線基地局２１へ通知して、マルチキャストサービスを配信するための無線回線を設定するように無線基地局２１へ要求するようにした。隣接する無線基地局２２は、通知されたリソースブロックおよび送信タイミングに基づきマルチキャストサービスを配信できるようにするとともに、そのマルチキャストサービスを配信している加入者ノードに参加要求を送信するようにした。このため、リソースブロックおよび送信タイミングを共有することができ、正しくマルチセル送信を行うことができる。

実施の形態５．
図８は本発明にかかる通信システムの実施の形態５における動作の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態における通信システムの構成例は実施の形態１の図１と同様である。以下、実施の形態１〜４と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１〜４と異なる部分について説明する。

まず、実施の形態４で説明した動作により、図８に示すように、移動機１１に対して、無線基地局２１および無線基地局２２によるマルチセル送信が行われているとする（ステップＳ６０）。つぎに、移動機１１がさらに無線基地局２２側に移動し、移動機１１における無線基地局２１からの信号の受信レベルがさらに低下したとする。移動機１１は、無線基地局２１からの信号の受信レベルがさらに低下したことをMeasurement Reportメッセージにより基地局２１へ通知する（ステップＳ６１）。このとき、無線基地局２１からの信号の受信レベル（測定値）をMeasurement Reportメッセージに含めて通知する。

無線基地局２１は、Measurement Reportメッセージを受信して、さらに移動機１１における受信レベルが低下したと判断し、無線基地局２２へハンドオーバさせることを決定して、無線基地局２２に対してHandover Requestメッセージを送信する（ステップＳ６２）。Handover Requestメッセージを受信した無線基地局２２は、移動機１１が個別に利用している通信用の無線リソースを確保し、無線基地局２１に対してHandover Request Acknowledgementメッセージを送信する（ステップＳ６３）。

Handover Request Acknowledgementメッセージを受信した無線基地局２１は、移動機１１に対してHandover Commandメッセージを送信し（ステップＳ６４）、このメッセージによって移動機１１に無線基地局２２へのハンドオーバを要求する。移動機１１は、Handover Commandメッセージを受信してハンドオーバが完了すると、無線基地局２２に対してHandover Confirmメッセージを送信する（ステップＳ６５）。

無線基地局２２は、Handover Confirmメッセージを受信すると、移動機１１の通信用制御を担当している加入者ノード４２（ここでは、加入者ノード４２が移動機１１の通信用制御を担当していたとする）に対して、転送経路を切替えさせるために、Handover Completeメッセージを送信する（ステップＳ６６）。加入者ノード４２は、転送経路を無線基地局２１方向から無線基地局２２方向へと切替えた後、無線基地局２２に対してHandover Complete Acknowledgeメッセージを送信する（ステップＳ６７）。

無線基地局２２は、Handover Complete Acknowledgeメッセージを受信すると、無線基地局２１に対して、Release Resourceメッセージを送信する（ステップＳ６８）。無線基地局２１は前記移動機１１が個別に利用している通信用の転送を行っていた無線リソースを解放する（ステップＳ６９）。そして無線基地局２１は、自身のサービスエリア３１内の他の移動機（移動機１１以外）が、移動器１１が配信を受けていたマルチキャストフローの配信を受けているか否かを確認する（ステップＳ７０）。そして、そのマルチキャストフローの配信を受けている他の移動機が存在していない場合は、ＩＧＭＰやＭＬＤなどのマルチキャストグループ管理プロトコルによるグループ離脱要求メッセージ（Leave Message）を加入者ノード方向へ送信する（ステップＳ７１）。

そのマルチキャストサービスに対応している加入者ノード４１は、グループ離脱要求メッセージを受信すると、無線基地局２１宛の転送経路を経路表から削除する（ステップＳ７２）。そして、加入者ノード４１は、それ以降そのマルチキャストフローを、無線基地局２２宛に転送しない。なお、加入者ノード４１以外の加入者ノードは、そのマルチキャストサービスに対応していないため、グループ離脱要求メッセージ（Leave Message）を受信しても廃棄する。

このように、本実施の形態では、無線基地局２１は、移動機１１が隣接基地局へハンドオーバした際に、自身のサービスエリア内に移動機１１が配信を受けていたマルチキャストサービスを受信している他の移動機の有無を確認する。そして、そのマルチキャストサービスを受信している他の移動機がない場合には、そのマルチキャストサービスを配信している加入者ノードからのマルチキャストサービスの配信を停止させるために、加入者ノードに対して離脱要求を行うようにした。このため、ハンドオーバ後に、無線基地局２１のリソースを効率的に開放することができる。

実施の形態６．
図９は本発明にかかる通信システムの実施の形態６における動作の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態における通信システムの構成例は実施の形態１の図１と同様である。以下、実施の形態１〜５と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１〜５と異なる部分について説明する。

図９において、ステップＳ５１〜ステップＳ５７については、実施の形態４と同様であるため同一のステップ番号を付して説明を省略する。無線基地局２１は、ステップ５７のＭＢＭＳ Transmission Responseを受信すると、移動機１１に配信しているマルチキャストフローを無線基地局２２へ転送することを決定する（ステップＳ８１）。そして、無線基地局２１は、サービスエリア３１へ配信しながら、無線基地局２２へ転送する（ステップＳ８２）。無線基地局２２は、転送されたマルチキャストフローをステップＳ５４のＭＢＭＳ Transmission Requestメッセージで通知された無線区間のリソースブロック及び送信タイミングでサービスエリア３２に送信する（ステップＳ８３）。このようにして、移動機１１が配信をうけているマルチキャストフローの、無線基地局２１と無線基地局２２によるマルチセル送信ができるようになる。

このように、本実施の形態では、マルチキャストサービスを配信している無線基地局２１は、接続している移動機１１から通知されたMeasurement Reportに基づいて、隣接する無線基地局との間でマルチセル送信が必要と判断すると、Measurement Reportに基づいてマルチセル送信を行う無線基地局２２を選択するようにした。そして、そのマルチキャストサービスの配信で使用しているリソースブロックや送信タイミングを隣接する無線基地局２１へ通知して、マルチキャストサービスを配信するための無線回線を設定するように無線基地局２１へ要求するようにした。そして、無線基地局２１は、そのマルチキャストフローを、自身のサービスエリアへの配信を続けつつ、隣接する無線基地局２２へ転送するようにした。このため、リソースブロックおよび送信タイミングを共有することができ、正しくマルチセル送信を行うことができる。

実施の形態７．
図１０は本発明にかかる通信システムの実施の形態７における動作の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態における通信システムの構成例は実施の形態１の図１と同様である。以下、実施の形態１〜６と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１〜６と異なる部分について説明する。

本実施の形態では、まず、実施の形態６で説明した動作によって、無線基地局２１および無線基地局２２によるマルチセル送信により、移動機１１へマルチキャストフローが配信されているとする。図１０に示すステップＳ８４，Ｓ８５，Ｓ８６，Ｓ８７，Ｓ８８，Ｓ８９，Ｓ９０は、それぞれ実施の形態４の図８で示したステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４，Ｓ６５，Ｓ６６，Ｓ６７と同様であるため説明を省略する。

つぎに、無線基地局２２は、ステップＳ８５のHandover Requestで指定された、またはステップＳ８８のHandover Confirmで通知されたマルチキャストサービスを指定し、マルチキャストグループ管理プロトコルによるグループ参加要求メッセージを加入者ノード方向へ送信する（ステップＳ９１）。グループ参加要求メッセージを受信した加入者ノード４１は、無線基地局２２宛の転送経路を要求されたマルチキャストグループに関する経路表に追加する（ステップＳ９２）。

ステップＳ６８〜ステップＳ７３は、実施の形態６の図８の同一番号のステップと同様であるため、説明を省略する。以上の動作により、加入者ノード４１における無線基地局２１宛の経路は削除され、マルチキャストフローは、無線基地局２２経由で移動機１１に転送されるようになる。

このように、本実施の形態では、無線基地局２１は、移動機１１が隣接基地局へハンドオーバした際に、自身のサービスエリア内に移動機１１が配信を受けていたマルチキャストサービスを受信している他の移動機の有無を確認する。そして、そのマルチキャストサービスを受信している他の移動機がない場合には、そのマルチキャストサービスを配信している加入者ノードからのマルチキャストサービスの配信を停止させるために、加入者ノードに対してグループ離脱要求を行うようにした。このため、ハンドオーバ後に、無線基地局２１のリソースを効率的に開放することができる。

また、無線基地局２２は、加入者ノード４１からHandover Complete Acknowledgeメッセージを受信すると、グループ参加要求を送信するようにした。このため、無線基地局２２が、マルチセル送信時に加入者ノード４１からマルチキャストフローの配信を受けずに無線基地局経由２１からの転送によりマルチキャストフローの配信を行っていた場合でも、ハンドオーバ後に、継続してマルチキャストフローの転送を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる通信方法および通信システムは、無線通信システムに有用であり、特に、マルチキャストサービスを行う無線通信システムに適している。

本発明にかかる実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。実施の形態１の全体の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態１の移動機，無線基地局，加入者ノード間のプロトコル構成の一例を示した図である。実施の形態１の無線基地局のＲＲＣメッセージ受信処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態２の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態３の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態４の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態５の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態６の動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態７の動作の一例を示すシーケンス図である。

符号の説明

１１，１２移動機
２１，２２，２３，２４無線基地局
３１，３２，３３，３４サービスエリア
４１，４２，４３，４４，４５加入者ノード
５１，５２プール
６ゲートウェイノード
７マルチキャストサービスセンター
８１，８２，８３マルチキャストソース
９外部ネットワーク

Claims

移動機と無線基地局と前記無線基地局経由で移動機の制御を行う加入者ノードとを含み、少なくとも１つの加入者ノードで制御単位であるプールを構成し、加入者ノードに前記無線基地局が接続された通信システムにおいて、前記移動機にマルチキャストサービスの配信を行う場合の通信方法であって、
同一プール内で、マルチキャストサービスごとに加入者ノードを対応付ける加入者ノード対応付けステップと、
前記無線基地局が、前記移動機から、マルチキャストサービスの配信を受けるためのマルチキャストグループへの参加要求メッセージまたはマルチキャストグループに対する離脱要求メッセージを受信した場合に、そのメッセージをマルチキャストにより同一プール内の全ての加入者ノードに転送するメッセージ転送ステップと、
前記マルチキャストサービスに対応する加入者ノードは、前記メッセージを受信すると、前記メッセージに基づきグループ参加またはグループ離脱のための処理を行うメッセージ処理ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
前記加入者ノードが、自身に対応するマルチキャストサービスの配信の準備が整ったことを通知するマルチキャストセッション開始要求メッセージを受信した場合に、そのマルチキャストサービスが使用するリソースブロックおよび送信スケジュールを決定し、その結果をマルチキャストにより同一プール内の他の加入者ノードに通知する第１のスケジュール通知ステップと、
前記通知されたリソースブロックおよび送信スケジュールを受信した加入者ノードが、それらと重複しないように、自身に対応するマルチキャストサービスのリソースブロックおよび送信スケジュールを決定し、その結果をマルチキャストにより同一プール内の他の加入者ノードに通知する第２のスケジュール通知ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記加入者ノードが、自身に対応するマルチキャストサービスの配信の準備が整ったことを通知するマルチキャストセッション開始要求メッセージを受信した場合に、そのマルチキャストサービスが使用するリソースブロックおよび送信スケジュールを決定し、その結果をスケジュール通知としてマルチキャストにより同一プール内の他の加入者ノードに通知するスケジュール通知ステップと、
前記スケジュール通知を受信した加入者ノードが、受け取ったリソースブロックおよび送信スケジュールと自身に対応するマルチキャストサービスのリソースブロックおよび送信スケジュールとを比較して競合するか否かを判断し、競合すると判断した場合には、前記スケジュール通知を送信した加入者ノードに競合する旨を通知する競合通知ステップと、
前記スケジュール通知を送信した加入者ノードが、前記スケジュール通知の送信から所定の時間が経過するまでの間に、前記競合の通知を受信した場合、再度、異なるリソースブロックおよび送信スケジュールを決定し、その結果をマルチキャストにより同一プール内の他の加入者ノードに通知するスケジュール再通知ステップと、
一方、前記スケジュール通知を送信した加入者ノードが、前記スケジュール通知の送信から前記所定の時間が経過するまでの間に前記競合の通知を受信しなかった場合に、前記スケジュール通知ステップにて決定した結果を確定するスケジュール確定ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記移動機が、マルチキャストサービスの配信を受けているときに、接続している無線基地局からの信号の受信レベルの測定値が所定の閾値未満となった場合に、周辺セルの受信レベルのサーチにより受信可能なセルの識別子を取得し、前記測定値と前記セルの識別子とを測定情報として前記接続している無線基地局に通知する測定結果通知ステップと、
前記接続している無線基地局（第１の無線基地局）が、前記測定情報に基づき前記セルの識別子に対応する第２の無線基地局を用いたマルチセル送信が必要であると判断し、前記移動機が配信を受けているマルチキャストサービスとそのマルチキャストサービスに関するリソースブロックおよび送信スケジュールとを含むマルチセル送信開始メッセージを送信するマルチセル送信開始通知ステップと、
前記第２の無線基地局が、受信したマルチセル送信開始メッセージに含まれたリソースブロックおよび送信スケジュールに基づき、前記移動機との間の無線リソースを設定するリソース設定ステップと、
前記第２の無線基地局が、前記移動機が配信を受けているマルチキャストサービスに対応するマルチキャストグループへの参加要求メッセージを同一プール内の全ての加入者ノードに送信するグループ参加要求メッセージ送信ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信方法。
前記第１の無線基地局が、前記移動機がマルチキャストサービスの配信を受けている状態で前記第２の無線基地局へハンドオーバを行った後に、前記マルチセル送信用の無線リソースを解放するとともに、自局のサービスエリア内でそのマルチキャストサービスの配信を受けている他の移動機の有無を確認し、前記他の移動機が無い場合には、そのマルチキャストサービスに対応するマルチキャストグループに対する離脱要求メッセージを同一プール内の全ての加入者ノードにマルチキャストにより送信する離脱要求メッセージ送信ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
前記移動機が、接続している無線基地局からの信号の受信レベルを測定し、前記測定値が所定の閾値未満となった場合には、前記移動機の周辺セルの受信レベルのサーチを行い、受信可能なセルの識別子を取得し、前記測定値と前記セルの識別子を測定情報として前記接続している無線基地局に通知する測定結果通知ステップと、
前記接続している無線基地局（第１の基地局）が、前記測定情報に基づき前記セルの識別子に対応する第２の無線基地局を用いたマルチセル送信が必要であると判断し、前記移動機が配信を受けているマルチキャストサービスとそのマルチキャストサービスに関するリソースブロックおよび送信スケジュールとを含むマルチセル送信開始メッセージを送信するマルチセル送信開始通知ステップと、
前記第２の無線基地局が、受信したマルチセル送信開始メッセージに含まれたリソースブロックおよび送信スケジュールに基づき、前記移動機との間の無線リソースを設定するリソース設定ステップと、
前記第１の無線基地局が、前記第２の無線基地局へ前記移動機が配信をうけているマルチキャストサービスのパケットを転送するマルチキャストパケット転送ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載の通信方法。
前記第２の無線基地局が、前記移動機が前記第１の無線基地局から自局へハンドオーバした後に、前記移動機が配信を受けているマルチキャストサービスに対応するマルチキャストグループへのグループ参加要求メッセージを同一プール内の全ての加入者ノードに送信するグループ参加要求メッセージ送信ステップと、
前記第１の無線基地局が、前記移動機がマルチキャストサービスの配信を受けている状態で、前記第２の無線基地局へハンドオーバを行った後に、前記マルチセル送信用の無線リソースを解放するとともに、自局のサービスエリア内でそのマルチキャストサービスの配信を受けている他の移動機の有無を確認し、前記他の移動機が無い場合には、そのマルチキャストサービスに対応するマルチキャストグループに対する離脱要求メッセージを同一プール内の全ての加入者ノードにマルチキャストにより送信する離脱要求メッセージ送信ステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
移動機と無線基地局と前記無線基地局経由で移動機の制御を行う加入者ノードとを含み、少なくとも１つの加入者ノードで制御単位であるプールを構成し、加入者ノードに前記無線基地局が接続された状態で、前記移動機にマルチキャストサービスの配信を行う通信システムであって、
前記加入者ノードが、自身に対応付けられたマルチキャストサービスの配信を受けるためのグループ参加要求メッセージまたはマルチキャストグループに対する離脱要求メッセージを受信すると、前記メッセージに基づきグループ参加またはグループ離脱のための処理を行い、
前記無線基地局が、前記移動機からマルチキャストサービスの配信を受けるための参加要求メッセージまたは離脱要求メッセージを受信した場合には、そのメッセージをマルチキャストにより同一プール内の全ての加入者ノードに転送することを特徴とする通信システム。