JP4892594B2 - 移動通信システムにおける移動機及びセル遷移方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムにおける移動機及び方法に関連する。

携帯電話等の標準規格である3gpp(3rd Generation Partnership Project)では、通信中にセルを遷移する方式として、ハンドオーバーとセルチェンジオーダ(CCO: Cell Change Order)という方式が規定されている。この場合における「セル遷移」は、同じ無線アクセス技術(RAT: Radio Access Technology)の中でセルを遷移する場合だけでなく、RATを変更してセルを遷移する場合も含まれる。無線アクセス技術(RAT)の具体例としては、例えば、GSM(Global System for Mobile Communications)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)、LTE(Long Term Evolution)等があるが、これらに限定されない。

ハンドオーバーは、セルの遷移が必要なタイミングにおいて、基地局(BTS: Base STation)）が主導的な制御を行い、移動機(UE：User Equipment)が通信を瞬断することなく、セルを切り替える方式である。

CCOの場合、セルの遷移が必要となるタイミングにおいて、基地局BTSは、移動機UEに対して、無線部分の解放の指示と共に遷移先のセルの周波数情報や報知情報等を指示する。移動機UEは、その情報を元に遷移先のセルをサーチし、発見できたセルに切り替える。CCOにおいて、セルの変更後に通信を継続するには、UE主導またはネットワーク(NW: NetWork)主導で再発信処理を行う必要がある。したがって、CCOの場合、セルの変更前後で通信は瞬断することになる。

CCOには大別して2通りの方式があり、一方はリダイレクション(Redirection)方式であり、他方はNACC(Network Assisted Cell Change)方式である。主な相違は、ネットワークNWから移動機UEへ通知される情報の内容である。リダイレクション方式の場合、基地局BTSから移動機UEへ、無線接続の解放の指示と共に遷移先のセルの周波数情報が通知される。移動機UEは、通知された周波数情報を元にセルサーチを行い、発見できたセルの報知情報を受信し、セルを切り替える。一方、NACC方式の場合、基地局BTSから移動機UEへ、無線部分の解放の指示と共に、遷移先セルの報知情報が通知される。報知情報は、セルの周波数情報だけでなく、他のシステム情報も含んでいる。NACC方式の場合、移動機UEは報知情報を元にセルサーチを行い、発見できたセルに切り替える。NACC方式の場合、移動機はセルサーチ前に既に報知情報を取得しているので、セルサーチ後の報知情報の受信は必須でない。

リダイレクション等に関する従来技術については、例えば特許文献1に記載されている。

特表2007-521777号公報

ところで、携帯電話の通信中に無線接続が切断された場合、例えば「接続が中断されました」というような警告又はワーニング(warning)が表示部に表示される。これにより、通信できない状況をユーザに知らせることができ、ユーザの不満を軽減したり、次の動作を促したりすることができる。

本発明の発明者等は、本発明の基礎研究において、CCOによるセル遷移を行う場合にこのようなワーニング機能を使用することを考察した。上述したように、CCOの場合、無線接続の解放後にセルを遷移し、ユーザ主導または基地局主導で再発信を行い、通信を継続する。この無線接続の解放により、一時的ではあるが無線接続は切断され、この切断に起因して、接続が中断された旨のワーニングが表示部に表示されることが予想される。その結果、ユーザは、通信を継続しようとして発信操作を行うかもしれない。しかしながら、CCOの処理において、無線接続の解放後、セル遷移が完了するまでの間、移動機は新旧何れのセルにも接続されていないので、そのような発信は無駄である。このような無駄な発信処理は、ユーザビリティとして望ましくない。ユーザの希望する操作がそもそも受け付けられないような状況は、できるだけ避けるべきだからである。

さらに、セル遷移の完了後、移動機は遷移先のセルで通信可能になる。しかしながら、セル遷移完了前に表示されたワーニングに起因して、ユーザは、セル遷移完了後も依然として通信できない状況であると錯覚してしまうかもしれない。通信できるにもかかわらず、過去のワーニングの表示に起因して、ユーザが通信を諦めてしまうおそれがある。このような通信機会の損失も望ましくない。

さらに、パケット通信では一般に、TCP(Transmission Control Protocol)等の再送制御のプロトコルが使用されている。信号の送信後、肯定的な送達確認信号を受信できなかった場合、再送信号が送信される。例えば、上記のCCOの処理において、無線接続の解放後、セル遷移が完了するまでの間に、ユーザが発信操作を行ったとする。この発信は適切には無線送信されないので、肯定的な送達確認信号は返ってこない。その結果、再送タイマーが起動され、一定期間経過後にその信号が再送されることになる。上述したように、セル遷移が完了した後、移動機は通信可能になるが、再送タイマーが満了していないことに起因して、再送信号は再送を待機することになる。再送タイマーが長く設定されていた場合、再発信までの時間が長くなり、ユーザの待ち時間が無駄に長くなってしまうことが懸念される。これは、スループットの向上を図る観点からも好ましくない。

本発明の課題は、移動機が周波数を切り換えるセル遷移を行う場合に、移動機による無駄な発信の抑制及び発信待機時間の短縮を図ることである。

本発明による移動通信システムにおける移動機は、
移動通信システムにおける移動機であって、
セル遷移の指示信号を移行元の基地局から受信し、在圏セルの周波数とは異なる遷移先の周波数の情報が少なくとも含まれているセル情報を、前記指示信号から抽出するセル情報管理部と、
前記遷移先の周波数の情報を用いてセルサーチを行い、在圏セルを遷移先のセルに切り換え、移行先の基地局との間で無線接続を確立する通信部と、
前記移行元の基地局との間で無線接続が中断した場合に、セルチェンジオーダ(CCO)方式によるセル遷移が行われつつあるか否かに応じて、無線接続の中断を表示部により表示するか否かを決定する表示管理部と
を有し、在圏セルの変更前に再送信号が再送を待機していた場合、前記通信部は、再送タイマーによらず在圏セルの変更後速やかに前記無線接続を確立して該再送信号を送信する、移動機である。

本発明によれば、移動機が周波数を切り換えるセル遷移を行う場合に、移動機による無駄な発信の抑制及び発信待機時間の短縮を図ることができる。

システム概念図。 ユーザ装置の機能ブロック図。 リダイレクション方式が使用される場合の動作シーケンスを示す図。 NACC方式が使用される場合の動作シーケンスを示す図。

本発明の一形態による移動機は、セル遷移が周波数の変更を要する場合、無線接続の中断を表示部が表示することを禁止する。したがって、移動機が周波数を切り換えるセル遷移を行う場合に、無駄なワーニングに起因する無駄な発信を抑制することができる。さらに、移動機は、在圏セルの変更前に再送信号が再送を待機していた場合、再送タイマーによらず在圏セルの変更後速やかに、移動機は無線接続を確立し、該再送信号を送信する。したがって、発信待機時間の短縮を図ることができる。

セル遷移は、リダイレクション方式により行われてもよいし、NACC方式により行われてもよい。本発明はCCOの方式によらず使用可能である。

ユーザによる不必要な発信操作を防ぐ観点からは、リダイレクションの間、移動機の表示部は、「しばらくお待ち下さい。」というようなワーニングを表示してもよい。

本発明は、CCOが行われる移動機のディスプレイ表示や再送制御等のアプリケーションに関連する。CCOの場合、セル遷移の際に無線接続の瞬断を伴うので、ワーニングの機能をそのまま使用したとすると、切断のワーニングが表示部に表示される。しかしながら、CCOの処理が首尾良く進めば、すぐにセル遷移が実行され、再発信により接続を維持することができる。本発明の場合、CCOの処理の途中で「接続が中断されました」等のワーニングは、表示部に表示されない。また、通信中にCCOが実施され、セル遷移完了後は、再発信により通信可能になる。本発明の場合、セル遷移完了後、間髪入れずに再発信の処理が行われる。このように本発明は、移動機における表示や送信タイミングを工夫することで、移動機による無駄な発信の抑制及び発信待機時間の短縮を図ることができる。また、通信中に無線の解放を伴うセル遷移(CCO)があった場合でも、通信が継続しているかのようなディスプレイ表示を行うことができる。さらに、セルが切り替わったタイミングで速やかに再発信を行うことで、無駄な中断時間を極力少なくすることができる。

以下の観点から本発明の実施例を説明する。

A.システム
B.ユーザ装置
C.動作シーケンス(リダイレクション方式の場合)
D.動作シーケンス(NACC方式の場合)

＜A.システム＞
図1は、本実施例が使用されるシステムの概念図を示す。セル1では周波数f₁が使用され、セル2では周波数f₂が使用されるものとする。無線アクセス技術(RAT)は、同一でもよいし、異なっていてもよい。セル1やセル2で使用されるシステムは、当該技術分野で既知の適切な如何なるシステムでもよい。例えば、GSM(Global System for Mobile Communications)、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)、LTE(Long Term Evolution)等が使用されてもよい。ユーザ装置UEは、典型的には携帯電話であるが、通信可能な適切な如何なる移動機でもよい。例えば、ユーザ装置UEは、PDA、情報端末、携帯用パーソナルコンピュータ等でもよい。図示の例ではセル1に隣接してセル2が存在しているが、このような位置関係は必須ではない。一方のセルの中に他方のセルが含まれていてもよいし、セル1とセル2が隣接せずに隔たって存在してもよい。

図1に示されるように、ユーザ装置UEは、セル1からセル2へ遷移する。セル遷移は、CCO(Cell Change Order)方式により行われる。したがって、セルの遷移が必要となるタイミングにおいて、不図示の基地局BTSは、移動機UEに対して、無線部分の解放の指示と共に遷移先のセルの周波数情報や報知情報等を指示する。移動機UEは、その情報を元に遷移先のセルをサーチし、発見できたセルに切り替える。セルの変更後に通信を継続するには、UE主導またはネットワーク(NW: NetWork)主導で再発信処理を行う必要がある。したがって、CCOの場合、セルの変更前後で通信は瞬断する。

＜B.ユーザ装置＞
図2は、移動機UEの機能ブロック図を示す。移動機UEは、通信に関する制御を行うプロトコルスタック部PSと、ユーザインターフェースUI等の制御を行うアプリケーション部APLを少なくとも含む。プロトコルスタック部PSは、通信部21、セル情報管理部22、無線管理部23、APL-PS間メッセージ送受信部24を少なくとも有する。アプリケーション部APLは、APL-PS間メッセージ送受信部25、表示管理部26、データ制御部27、表示部28を少なくとも有する。

通信部21は、ネットワークNW(具体的には、基地局又は無線基地局BTS)との間で信号の送受信を行う。通信部21は、近隣の基地局からの受信レベル等に基づいてセルサーチを行なう。

セル情報管理部22は、セル情報を保持する。セル情報は、在圏セルだけでなく、遷移先のセル又は遷移先候補のセルに関する情報も含む。在圏セルの情報は、在圏セルの報知情報等から取得される。遷移先又はその候補のセルの情報(例えば、遷移先のセルの周波数の情報)は、先ず遷移前のセルの基地局から通知される。後述するように、NACC方式の場合、遷移先のセルの報知情報が、遷移前のセルの基地局から移動機UEに通知される。セル情報管理部22は、取得したセル情報を分析し、移動機が遷移先のセルに遷移できるか否かを判断し、遷移できる場合、セルの切り替えを他の処理部(特に、通信部21)に指示する。例えば、移動機が公のネットワークAを利用できるだけでなく、特定のプライベートネットワークBも使用できる場合であって、遷移先のセルがプライベートネットワークBのセルであったとする。この場合、セル情報管理部22は、セル情報を分析し、移動機が遷移先のセルに遷移できることを確認し、他の処理部にセルの切り替えを指示する。

無線管理部23は、無線接続の状態を管理する。例えば、無線管理部23は、基地局との無線接続が切断された場合、その旨を表示管理部26等に通知する。

APL-PS間メッセージ送受信部24、25は、プロトコルスタック部PS及びアプリケーション部APLの間でメッセージを送受信する。

表示管理部26は、無線接続の状態等を含む通信状態を把握し、表示部の表示を管理する。例えば、無線管理部22から報告された内容が、無線接続の切断された状態であった場合であって、CCOによるセル遷移が行われていなかったとする。この場合、表示管理部26は、切断を示すワーニングが表示部28で表示できるように、表示部28の表示を制御する。また、無線管理部22から報告された内容が、無線接続の切断された状態であった場合であって、CCOによるセル遷移の途中であったとする。この場合、表示管理部26は、切断を示すワーニングが表示部28で表示されることを禁止するように、表示部28の表示を制御する。

データ制御部27は、データの送受信の制御、特に、再送制御等を行う。

表示部28は、ユーザに様々な情報を提示する視覚的なユーザインターフェースである。本実施例の場合、特に、上記のワーニングが必要に応じて表示される。なお、視覚的なユーザインターフェースだけでなく、聴覚的その他のユーザインターフェースが使用されてもよい。

＜C.動作シーケンス(リダイレクション方式の場合)＞
図3は、リダイレクション方式が使用される場合の動作シーケンスを示す。移動機UEが通信している最中に、リダイレクション方式によるセル遷移が行われるものとする。

ステップS1において、ネットワークNW(基地局BTS)は、移動機UEに対して、セル遷移を指示する。したがって、図3には示されていないが、ステップS1に至る前に、セル遷移の契機又はイベントが発生している。ネットワークNWは、無線接続の解放要求と共に、遷移先セルの周波数情報を移動機UEに通知する。

ステップS2において、移動機UEの通信部21は、無線接続の解放処理を行い、ネットワークNWからセル遷移(リダイレクト)の指示があったことを無線管理部23へ通知する。無線管理部23は、無線接続が解放されたことを認識し、プロトコルスタック部PSのAPL-PS間メッセージ送受信部24に、セル遷移の指示があったことを通知する。

ステップS3において、プロトコルスタック部PSのAPL-PS間メッセージ送受信部24は、セル遷移の指示があったことを、アプリケーション部APLのAPL-PS間メッセージ送受信部25に通知する。この通知は、リダイレクトによるセル遷移の開始通知を意味する。

ステップS4において、アプリケーション部APLのAPL-PS間メッセージ送受信部25は、セル遷移の指示があったことを表示管理部26に通知する。表示管理部26は、無線接続が切断されていることを、無線管理部23からの報告により把握している。表示管理部26は、無線接続の切断が、リダイレクトによるセル遷移に起因して行われたか否かを確認する。目下の例の場合、無線接続の切断は、リダイレクトによるセル遷移に起因している。この場合、表示管理部26は、表示部28がワーニングを表示する機能を、ディセーブルにする。その結果、リダイレクションにより無線接続が切断されたとしても、「接続が中断されました」のようなワーニングは表示されない。接続が中断された旨のワーニングを表示しないことに加えて、又はその代わりに、リダイレクションが行われていることが、表示部28によりユーザに通知されてもよい。いずれの場合でも、無駄なワーニングに起因するユーザによる発信を抑制できる。一方、無線接続の切断が、リダイレクトによるセル遷移に起因していなかった場合、表示管理部26は、通常通り、ディスプレイ28がワーニングを表示するようにする。

リダイレクションによるセル遷移の指示があったことを確認した表示管理部26は、無線接続が解放されたことをデータ制御部27に通知する。データ制御部27は、無線接続が解放されてネットワークNWとのデータのやりとりが中断されたことを認識し、セル遷移の完了を待つ。

ステップS5において、移動機の通信部21は、遷移先のセルの周波数情報を使用して、セルサーチを行う。本動作例では、リダイレクションによるCCOが行われているので、遷移先のセルの周波数情報は、ネットワークNWから通知されている(ステップS1)。通信部21は、セルサーチを行い、遷移先のセルを発見できたとする。

ステップS6において、移動機の通信部21は、発見された遷移先セルの基地局から報知情報を受信する。報知情報はセル情報管理部22に伝送され、保存される。

ステップS7において、セル情報管理部22は、遷移先のセルに移動機が在圏できるかどうかを判断し、在圏できるならば、在圏セルを遷移先のセルに切り替えることを、通信部21に指示する。図3では明確に示されていないが、在圏できないと判断された場合、セル遷移の処理は終了し、セル遷移は行われない。目下の例の場合、遷移先のセルに移動機は在圏できるものとする。通信部21は、セル遷移の指示を受けると、在圏セルの切り替え処理を行う。

ステップS8において、セル情報管理部22は、セル遷移が完了したことを、プロトコルスタック部PSのAPL-PS間メッセージ送受信部24に通知する。さらに、APL-PS間メッセージ送受信部24は、セル遷移が完了したことをアプリケーション部APLのAPL-PS間メッセージ送受信部25に通知する。そして、APL-PS間メッセージ送受信部25は、データ制御部27にセル遷移が完了したことを通知する。

ステップS9において、データ制御部27は、セル遷移が完了したことの通知を受けると、再送を待機しているデータが存在していた場合、待機しているデータの再送処理を速やかに実行する。この再送タイミングはデータ制御部27に実装されている再送タイマーが計時する期間には依らないタイミングである。すなわち、再送タイマーによる待機期間が満了する前であっても、セル遷移の完了通知後、速やかに再送することが許可される。これにより、データのやりとりの中断時間を極力少なくして再送することが可能となる。

ステップS10では、データ制御部27がデータの再送を開始したことに応じて、APL-PS間メッセージ送受信部25、24を経由して、データが通信部21に伝送される。そして、通信部21は、無線接続を確立し、ステップS11において、ネットワークNWに再発信要求を送信し、再発信が完了する。無線接続が確立されたことは、表示管理部26にも通知される(ステップS12)。

以後、遷移先のセルで移動機は通信を継続することができる。

このように本動作例によれば、無駄なワーニング表示や待ち時間を抑止でき、CCOによるセル遷移後に遷移先のセルでデータのやりとりを継続することができる。表示管理部26が上記のようにディスプレイ28の表示を制御することで、無駄なワーニング表示を抑止するとともに、無線接続が一時的に切断されたとしてもCCOの途中であったならば、あたかも通信が継続しているかのようなユーザインターフェースUIを実現できる。その結果、ユーザが発信すべきないタイミングで発信操作を行ったり、発信できるにもかかわらずユーザが発信を諦めてしまうような問題を効果的に防ぐことができる。

＜D.動作シーケンス(NACC方式の場合)＞
図4は、NACC方式が使用される場合の動作シーケンスを示す。概して図3で説明された動作シーケンスと同様である。したがって、ステップS1において、ネットワークNW(基地局BTS)は、移動機UEに対して、セル遷移を指示する。しかしながら、図4の例の場合、ネットワークNWは、無線接続の解放要求と共に、報知情報を移動機UEに通知する。この点、遷移先セルの周波数情報を移動機UEに通知している図3の例と異なる。報知情報には必要な周波数情報が含まれているので、この周波数情報を用いて、移動機はステップS5においてセルサーチを行うことができる。移動機はすでに報知情報を取得しているので、セルサーチで発見されたセルから改めて報知情報を受信しなくてよい。したがって、図4では、図3のステップS6に相当するステップが示されていない。このため、移動機は在圏セルの切り替えを図3の例の場合よりも速やかに行うことができる。

本発明は、異なる周波数のセルに移動機を遷移させる適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば本発明は、HSDPA/HSUPA方式のW-CDMAシステム、LTE方式のシステム、IMT-Advancedシステム、WiMAX, Wi-Fi方式のシステム等に適用されてもよい。

以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、2以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る実施例又は項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。ソフトウエアは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク(HDD)、リムーバブルディスク、CD-ROM、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体に用意されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。

21 通信部
22 セル情報管理部
23 無線管理部
24、25 APL-PS間メッセージ送受信部
26 表示管理部
27 データ制御部
28 表示部

Claims (5)

1. 移動通信システムにおける移動機であって、
   セル遷移の指示信号を移行元の基地局から受信し、在圏セルの周波数とは異なる遷移先の周波数の情報が少なくとも含まれているセル情報を、前記指示信号から抽出するセル情報管理部と、
   前記遷移先の周波数の情報を用いてセルサーチを行い、在圏セルを遷移先のセルに切り換え、移行先の基地局との間で無線接続を確立する通信部と、
   前記移行元の基地局との間で無線接続が中断した場合に、セルチェンジオーダ(CCO)方式によるセル遷移が行われつつあるか否かに応じて、無線接続の中断を表示部により表示するか否かを決定する表示管理部と
   を有し、在圏セルの変更前に再送信号が再送を待機していた場合、前記通信部は、再送タイマーによらず在圏セルの変更後速やかに前記無線接続を確立して該再送信号を送信する、移動機。
2. 前記セル遷移は、リダイレクション方式により行われる、請求項1記載の移動機。
3. 前記指示信号が、遷移先セルの報知情報を含む、請求項1記載の移動機。
4. 移動通信システムの移動機において使用されるセル遷移方法であって、
   セル遷移の指示信号を移行元の基地局から受信するステップと、
   在圏セルの周波数とは異なる遷移先の周波数の情報が少なくとも含まれているセル情報を、前記指示信号から抽出するステップと、
   前記移行元の基地局との間で無線接続が中断した場合に、セルチェンジオーダ(CCO)方式によるセル遷移が行われつつあるか否かに応じて、無線接続の中断を表示部により表示するか否かを決定するステップと、
   前記遷移先の周波数の情報を用いてセルサーチを行い、在圏セルを遷移先のセルに切り換えるステップと
   を有し、在圏セルの変更前に再送信号が再送を待機していた場合、再送タイマーによらず在圏セルの変更後速やかに、基地局との間で無線接続を確立して該再送信号を送信する、セル遷移方法。
5. 前記指示信号が、遷移先セルの報知情報を含む、請求項4記載のセル遷移方法。

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