JP5078665B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに係る発明であって、特に、通信チャネルの割り当てを制御する無線通信システムに関するものである。

近年、複数の移動局及び複数の基地局を設けて無線通信を行う無線通信システムが普及している。この無線通信システムには、複数の基地局を接続して通信チャネルを管理統制する統制局が存在する。但し、統制局には接続可能な基地局数が限られており、例えば最大基地局数が１６台であるとすれば、基地局を最大１６台以上に増やすことができず、電波不感エリアの解消や通信エリアの拡大を図ることができない。そこで、複数の基地局を統制局から見て１つの基地局とみなすことができる回路集約制御装置を備える無線通信システムが特許文献１に示すように開発されている。特許文献１に示されている例（特許文献１の図１参照）では、３局の基地局が回路集約制御装置に接続されており、回線集約制御装置に接続された３局の基地局は、統制局に対して１局の基地局の如く振る舞うことが可能である。そのため、既存システムの統制局や基地局のハード・ソフトの変更なく基地局を増設して通信エリアを拡大することが可能となる。

なお、回線集約制御装置は、統制局から送信される下り伝送信号を受信して、接続された基地局へ同報伝送すると共に、接続された基地局のそれぞれから送信される上り伝送信号を受信して、先着順に上り伝送信号に編成して統制局へ送信している。

特開２００５−１３０２６５号公報

回線集約制御装置を無線通信システムに導入することで、回線集約制御装置に接続された基地局に割り当てる通信チャネルの位置と、統制局が回線集約制御装置に割り当てる通信チャネルの位置とが一致しなくなる。

特に、回線集約制御装置に接続されたある基地局の割り当て可能な通信チャネル数が、回線集約制御装置に割り当て可能な通信チャネル数に比べて少ない場合がある。この場合、統制局は当該基地局に空きの通信チャネルがないことを知るすべがないので、当該基地局のサービスエリア内の移動局宛に新たなグループ通信等の発信要求があると、統制局は回線集約制御装置の空きの通信チャネルに対して通信チャネルを割り当ててしまう。

このように回線集約制御装置に通信チャネルを割り当てても、当該基地局には通信チャネルの空きがないため、最終的にはグループ通信等が確立できずにすぐに通信が切断されてしまう。このとき、発信元の移動局側のユーザは、一旦通信チャネルが割り当てられてからすぐに切断されるという動作に見舞われる。また、当該基地局の空きの通信チャネルがない状態が続けば、統制局が管理している回線集約制御装置５の空きの通信チャネルが存在する限り、上記の現象が発生し続けるという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、回線集約制御装置を備えた無線通信システムであって、当該回線集約制御装置に接続された基地局の不都合を緩和する無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る解決手段は、複数の移動局と、移動局との間で無線通信を行う複数の基地局と、複数の基地局と接続され、移動局間及び移動局と公衆網との通信に必要な通信チャネルの割り当てを管理統制する統制局と、統制局と接続され、接続された複数の基地局を統制局に対して１つの基地局として管理統制可能にする回線集約制御装置とを備える無線通信システムであって、回線集約制御装置に接続された１局以上の基地局に、割り当て可能な通信チャネルが存在しない場合、回線集約制御装置は、統制局による割り当て可能な通信チャネルを全て閉塞して、回線集約制御装置に接続された基地局のサービスエリア内に在圏する移動局宛の通信を制限する。

本発明に記載の無線通信システムは、回線集約制御装置に接続された１局以上の基地局に、割り当て可能な通信チャネルが存在しない場合、回線集約制御装置が、統制局による割り当て可能な通信チャネルを全て閉塞して、回線集約制御装置に接続された基地局のサービスエリア内に在圏する移動局宛の通信を制限するので、一旦通信状態になった直後に切断される等の基地局の不都合を緩和することができる。

（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係る無線通信システムのブロック図を示す。図１に示す無線通信システムでは、公衆網１と統制局２が接続され、統制局２が、複数の基地局３（３ｄ，３ｅ，・・・）及び１台の回線集約制御装置５と接続している。ここで、回線集約制御装置５は、基地局３ａ，３ｂ及び３ｃと接続され、基地局３ａのサービスエリア内には移動局４ａ及び４ｂが在圏し、基地局３ｂのサービスエリア内には移動局４ｃが在圏し、基地局３ｃのサービスエリア内には移動局４ｄ，４ｅ，４ｆ及び４ｇが在圏している。また、基地局３ｄ及び３ｅは統制局２に直接接続され、基地局３ｄのサービスエリア内には移動局４ｈ及び４ｉが在圏し、基地局３ｅのサービスエリア内には移動局４ｊが在圏している。なお、回線集約制御装置５は、基地局３ａ，３ｂ及び３ｃの回線を集約するので、統制局２から見た基地局３ａ，３ｂ及び３ｃのサービスエリアは１つに集約される。

次に、本実施の形態に係る無線通信システムの動作について説明する。図２は、グループ通信を例に統制局２及び回線集約制御装置５の通信チャネル割り当てを説明するための図であり、全ての基地局３の通信チャネル構成を４キャリア／４スロットとした場合を例に挙げている。まず、図１において基地局３ｄのサービスエリア内の移動局４ｈから、回線集約制御装置５に接続された基地局３ａのサービスエリア内の移動局４ａ及び基地局３ｃのサービスエリア内の移動局４ｄにグループ通信を発呼する例を説明する。

まず、図２に示すように、統制局２は、下り伝送信号の制御チャネル（ＣＡＣ（Call Admission Control））６により周期的に通信要求を問い合わせる制御データを、回線集約制御装置５を介して（あるいは直接）各基地局３へ常に送信している。なお、図２に示す通信チャネルでは、キャリア１のスロット１にＣＡＣ６が割り当てられているが、本発明はこれに限られず、他のキャリア及びスロットに割り当てても良い。

次に、統制局２は、接続要求のあった基地局３ｄに対して、図２に示すグループ通信１「グ１」（キャリア１，スロット４）の通信チャネルを割り当てる。さらに、統制局２は、統制局２内で管理している回線集約制御装置５の通信チャネルに対しても、「グ１」（キャリア１，スロット４）の通信チャネルを割り当てる。ここで、統制局２は、移動局４ａと移動局４ｄの在圏しているエリア（ここでは、回線集約制御装置５）を予め位置登録等により把握しているものとする。

次に、回線集約制御装置５は、統制局２より割り当てられた通信チャネル「グ１」を配下の基地局３ａ及び基地局３ｃのそれぞれの通信チャネルにも割り当てる。これにより、移動局４ｈ、移動局４ａ及び移動局４ｄが統制局２を介した通信回線で接続され、グループ通信を行うことが可能となる。

しかし、無線通信システムに回線集約制御装置５を設けることで、回線集約制御装置が配下の基地局３ａ，３ｂ，３ｃに割り当てる通信チャネルの位置と、統制局２が回線集約制御装置５に対して割り当てる通信チャネルの位置とが一致しなくなる場合がある。例えば、図３に示すように、回線集約制御装置５配下の基地局３ｃの通信チャネル数（キャリア実装数）が基地局３ａの通信チャネル数に比べて２キャリア分少ない場合であって、基地局３ｃにトラヒックが集中し、空きの通信チャネルがない状態が考えられる。

この場合、統制局２は、回線集約制御装置５のみを管理しており、回線集約制御装置５配下の基地局３ｃに通信チャネルの空きがないことを知ることができない。なお、図３に示す例では、まず移動局４ａ，４ｄ及び４ｈが１スロット分のグループ通信１「グ１」を開始し、続いて移動局４ｂ及び４ｅが２スロット分のグループ通信２「グ２」を開始し、続いて移動局４ｆ及び４ｉが４スロット分の個別通信４「個４」を開始した場合を表している。そのため、基地局３ｃの全ての通信チャネルが使用中の状態（空き通信チャネル無しの状態）になっている。

図３に示す状態において、例えば基地局３ｄのサービスエリア内の移動局４ｊから、基地局３ｃのサービスエリア内の移動局４ｇ宛に新たなグループ通信等の発信要求があった場合を考える。この場合、統制局２は、回線集約制御装置５の通信チャネルの状態しか把握していないので、図３に示すように空きの通信チャネル（キャリア３，４）があると判断して基地局３ｄ及び回線集約制御装置５に対し通信チャネルを割り当てる。

しかし、回線集約制御装置５に空きの通信チャネルがあっても、基地局３ｃに空きの通信チャネルがないため、最終的には移動局４ｊと移動局４ｇとの通信回線が確立できずに通信がすぐに切断されてしまう。このとき、発信元の移動局４ｊを使用するユーザは、一旦通信チャネルが割り当てられてからすぐに通信が切断されるという動作に見舞われる。さらに、基地局３ｃの空きの通信チャネルがない状態が続けば、統制局２で管理している回線集約制御装置５の通信チャネルに空きが存在する限り、上記のような現象が発生し続ける。

図４に、本実施の形態に係る無線通信システムの動作を説明するためのシーケンス図を示す。図４に示すシーケンス図は、図３に示す通信状態と同じ状態であり、横方向に各基地局３、各移動局４及び回線集約制御装置５をそれぞれ図示し、縦方向にそれぞれの時系列の変化を表している。まず、図４のシーケンス図では、移動局４ａ，４ｄ及び４ｈの間でグループ通信１「グ１」が、移動局４ｂ，４ｅの間でグループ通信２「グ２」がそれぞれ行われている。このとき、統制局２で管理する回線集約制御装置５の通信チャネルは割り当て表７のような状態であり、キャリア１のスロット４の通信チャネルに「グ１」が、キャリア１のスロット２，３の通信チャネルに「グ２」がそれぞれ割り当てられている。一方、回線集約制御装置５で管理されている基地局３ａの通信チャネルの割り当て表８も、キャリア１のスロット４の通信チャネルに「グ１」が、キャリア１のスロット２，３の通信チャネルに「グ２」がそれぞれ割り当てられている。

次に、移動局４ｆから移動局４ｉへの４スロット分の個別通信４「個４」が確立されるまでの動作を図４のシーケンス図を用いて説明する。まず、移動局４ｆが４スロット分の個別通信開始要求を、基地局３ａ及び回線集約制御装置５を介して統制局２に送信する。統制局２では、個別通信開始要求を着信要求として移動局４ｉに基地局３ｄを介して送信する。移動局４ｉは、当該着信要求に対する着信応答を統制局２に基地局３ｄを介して送信する。統制局２は、当該着信応答を受け取ると、接続応答信号を移動局４ｆに対して回線集約制御装置５及び基地局３ａを介して送信する。さらに、統制局２は、移動局４ｆ及び移動局４ｉに対して通信チャネルを指定する。つまり、回線集約制御装置５の割り当て表７ａのキャリア２や、基地局３ａの割り当て表８ａのキャリア２のように通信チャネル「個４」が割り当てられる。

図４に示す基地局３ａの割り当て表８ａは、個別通信４を開始した時点で空きの通信チャネルがない状態になる。この状態でさらに、基地局３ｅに属する移動局４ｊより基地局３ｃの属する移動局４ｇ宛にグループ通信の開始が要求された場合（グループ通信開始要求）、統制局２は、回線集約制御装置５の割り当て表７ａに示すようにキャリア３，４に空きの通信チャネルがあると判断する。そのため、統制局２は、基地局３ｅ及び回線集約制御装置５に対して通信チャネルを指定し、通信チャネルを割り当てるので、基地局３ｅに属する移動局４ｊは一旦通信状態となる。

しかしながら、基地局３ｃには、割り当て表８に示すように空きの通信チャネルがないため、統制局２から通知された通信チャネルの指定を受け付けられず、回線集約制御装置５は統制局２に対して通信異常（あるいは通信チャネルの指定に対するエラー）を通知する。統制局２は、通信異常を受けて該グループ通信を切断するために、切断指示を移動局４ｊに送信する。このとき、移動局４ｊは、一旦通信状態に入っていた状態から、通信が切断されてしまう。通常、基地局３に空きチャネルがない場合は、グループ通信開始要求等の発信要求に対して理由付きの接続拒否が返される（待時式システムの場合は予約状態に入る）ため、上記の動作（一旦通信状態となった後に切断）は移動局４を扱うユーザにとっては異常な振る舞いとなる。

そこで、本実施の形態に係る無線通信システムでは、回線集約制御装置５に接続された１局以上の基地局３に、割り当て可能な通信チャネルが存在しない場合、回線集約制御装置５は、統制局２による割り当て可能な通信チャネルを全て閉塞して、統制局２が回線集約制御装置５に接続された基地局３のサービスエリア内の移動局４宛の通信を制限する。

図５に示すシーケンス図を用いて具体的に説明する。ここで、個別通信４（個４）が開始されるまでは図４に示すシーケンス図と同じである。そして、図５に示すシーケンス図では、基地局３ｃの全ての空きチャネルがなくなったので、回線集約制御装置５は、統制局２に対して、統制局２が管理している回線集約制御装置５の割り当て表７ａにある空きの通信チャネルを全て閉塞にするように指示（空きチャネル全閉塞）する。これにより、空きの通信チャネルは、回線集約制御装置５の割り当て表７ｂのように全て閉塞となり、統制局２が管理している回線集約制御装置５の空きの通信チャネルを全て使用不可となる。

この状態で、例えば基地局３ｅに属する移動局４ｊから基地局３ｃに属する移動局４ｇ宛へのグループ通信の開始要求があった場合、統制局２は回線集約制御装置５の空きチャネルがないことを認識できるので、該グループ通信開始要求に対して接続拒否を移動局４ｊに通知できる（待時式システムの場合は予約状態に入れる）。これにより、基地局３ｃに空きチャネルがない状態において、統制局２が新たに通信チャネルを割り当てることができなくなる。

次に、個別通信４（個４）を実行中の移動局４ｆが通信を切断して基地局３ｃに空きの通信チャネルが発生した場合（割り当て表８ｂ）、回線集約制御装置５の割り当て表７ｃのようにキャリア２に空きの通信チャネルが生じる。この場合、回線集約制御装置５は、統制局２に対して空きチャネル閉塞解除を指示し、回線集約制御装置５の割り当て表７ｄのように閉塞した通信チャネルを全解除する。なお、閉塞チャネルの解除は、基地局３ｃに十分な数の通信チャネルの空きが確保できるまで待っても良い。

以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムでは、回線集約制御装置５を導入した無線通信システムであって、回線集約制御装置５に接続される基地局３で空きの通信チャネルがなくなった場合、回線集約制御装置５の通信チャネルの割り当てにおいて、空いている通信チャネルを全て閉塞する。これにより、本実施の形態に係る無線通信システムは、回線集約制御装置５に属する基地局３に空きの通信チャネルがない場合、統制局２が当該基地局３のサービスエリア内の移動局４に対して通信チャネルを割り当てることがなくなるので、一旦通信状態になった直後に切断されるという現象を回避することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、回線集約制御装置５に接続されるある基地局３で通信チャネルの空きがなくなった場合に、回線集約制御装置５の空いている通信チャネルを全て閉塞していた。

しかし、回線集約制御装置５に接続される別の基地局３で通信チャネルが開放された場合、回線集約制御装置５の通信チャネルの割り当てにも空きが生じ、当該空きの通信チャネルにより一旦通信状態になった直後に切断されるという現象が生じる場合が考えられる。

具体的に、図６に示す通信チャネルの割り当ての概略図を用いて説明する。図６の上段は、統制局２で管理している基地局３ｄ及び回路集約制御装置５の通信チャネルの割り当て表であり、図６の下段は、回路集約制御装置５で管理している基地局３ａ，３ｂ及び３ｃの通信チャネルの割り当て表である。今、図６には、グループ通信１「グ１」として基地局３ｄの移動局４ｈ、基地局３ａの移動局４ａ及び基地局３ｃの移動局４ｄの通信、グループ通信２「グ２」として基地局３ａの移動局４ｂと基地局３ｃの移動局４ｅとの通信と、個別通信１「個１」として公衆網１と基地局３ｂの移動局４ｃとの通信、個別通信４「個４」として３ｄの移動局４ｉと基地局３ｃの移動局４ｆとの通信の４つが存在している。そのため、基地局３ｃの通信チャネルに空きがないので、実施の形態１で述べたように回路集約制御装置５の割り当て可能な通信チャネルを全て閉塞する。

しかし、図６に示す回路集約制御装置５の通信チャネルにおいて、移動局４ｃの通信（個１）が終了した場合、対応する通信チャネル「個１」も開放され、統制局２から見て、回路集約制御装置５に空きの通信チャネルが発生し、基地局３ｃ宛の通信チャネルが割り当て可能になる。そのため、基地局３ｃには空きの通信チャネルがないのに、回路集約制御装置５に空きの通信チャネルがある状態となり、実施の形態１で述べた不具合と同じことが生じる。

そこで、本実施の形態に係る無線通信システムでは、上記の問題を解決するために、図７に示すように、統制局２が管理する回線集約制御装置５の空きの通信チャネルを全て閉塞にすると同時に、閉塞対象である通信チャネルを通信に利用している場合（当該例では「個１」）、当該通信に利用している通信チャネルを予約閉塞チャネル９とする。これにより、予約閉塞チャネル９が解放された直後に、統制局２が自ら予約閉塞チャネル９を閉塞とするため、予約閉塞チャネル９が解放されて統制局２に空きの通信チャネルが発生することを回避できる。

なお、予約閉塞チャネル９は、空きの通信チャネルがなくなった基地局３ｃの通信（図７では「グ１」、「グ２」及び「個４」）以外の通信チャネル（図７ではキャリア３，４）が対象である。なお、「グ１」、「グ２」または「個４」の通信が終了すれば、基地局３ｃに通信チャネルの空きが発生するため、上記のような問題が生じないので、予約閉塞チャネル９は不要である。

以上のように、本実施の形態に係る無線通信システムでは、回線集約制御装置５配下の１局以上の基地局３で通信チャネルの空きがなくなった場合、回線集約制御装置５の通信チャネルの空きを全て閉塞すると同時に、通信に利用している閉塞対象である通信チャネルを予約閉塞チャネル９として、通信終了後に閉塞するので、通信チャネルに空きがない基地局以外で行われている通信チャネルが解放されても通信の不具合を回避することができる。

本発明の実施の形態１に係る無線通信システムのブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信チャネルの割り当てを説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信チャネルの割り当てを説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信チャネルの動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信チャネルの動作を説明するためのシーケンス図である。 本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの通信チャネルの割り当てを説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る無線通信システムの通信チャネルの割り当てを説明するための図である。

符号の説明

１ 公衆網、２ 統制局、３ 基地局、４ 移動局、５ 回線集約制御装置、６ ＣＡＣ、７，８ 割り当て表、９ 予約閉塞チャネル。

Claims (2)

1. 複数の移動局と、
   前記移動局との間で無線通信を行う複数の基地局と、
   複数の前記基地局と接続され、前記移動局間及び前記移動局と公衆網との通信に必要な通信チャネルの割り当てを管理統制する統制局と、
   前記統制局と接続され、接続された複数の前記基地局を前記統制局に対して１つの前記基地局として管理統制可能にする回線集約制御装置とを備える無線通信システムであって、
   前記回線集約制御装置に接続された１局以上の前記基地局に、割り当て可能な通信チャネルが存在しない場合、前記回線集約制御装置は、前記統制局による割り当て可能な通信チャネルを全て閉塞して、前記回線集約制御装置に接続された前記基地局のサービスエリア内に在圏する前記移動局宛の通信を制限することを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記回線集約制御装置は、閉塞対象である前記統制局による割り当て可能な通信チャネルを通信に利用している場合、当該通信に利用している通信チャネルを予約閉塞チャネルとし、
   前記統制局は、前記予約閉塞チャネルを利用している通信の終了後に当該予約閉塞チャネルを閉塞することを特徴とする無線通信システム。
   

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