JP5165259B2 - 通信制御装置、無線通信端末および通信制御方法 - Google Patents
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Description
例えば、CDMA2000では、データ伝送の方式として、回線交換を用いる通信方式(CDMA2000 1x)、パケット交換方式を用いて、上り方向:153.6kbps、下り方向:約2.4Mbpsのデータレート(伝送速度)を実現する通信方式(CDMA2000 1x EV−DO Rev.0)および、前記Rev.0の通信方式をさらに高速化して、上り方向:約1.8Mbps、下り方向:約3.1Mbpsのデータレート(伝送速度)を実現する通信方式(CDMA2000 1x EV−DO Rev.A)が規定されている(例えば非特許文献1および非特許文献2参照)。
また、CDMA2000 1x EV−DO Rev.Aのもう1つの特徴として、QoS(Quality of Service)を制御する機能が追加されたことが挙げられる。
上記技術の例2では、図15のシーケンス図に示すように、無線通信端末(AT)および基地局(ANα)の間で接続(コネクション)確立がなされた後、無線通信端末(AT)から基地局(ANα)にアトリビュートアップデート要求メッセージ(AttributeUpdateRequest Msg)(Profile ID= 高レート、低レート)が送出され、それを受信した基地局(ANα)は、QoS割当判定を行い、基地局(ANα)は高レート割当可能であるため、高レートを割り当てることを決定して、アトリビュートアップデート受諾メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )およびアトリビュートアップデート要求メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )(Profile ID= 高レート)を無線通信端末に送出し、それを受信した無線通信端末は、アトリビュートアップデート受諾メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )を基地局(ANα)に返送する。以上の4つのメッセージのやり取りによってQoSパラメータの割当が行われ、無線通信端末(AT)および基地局(ANα)の間でQoS確立がなされることになる。
図18のシーケンス図を用いてさらに詳しく説明する。無線通信端末(AT)および基地局(ANα)の間で接続(コネクション)確立がなされた後、無線通信端末(AT)から基地局(ANα)にアトリビュートアップデート要求メッセージ(AttributeUpdateRequest Msg)(Profile ID= 高レート、低レート)が送出され、それを受信した基地局(ANα)は、QoS割当判定を行い、基地局(ANα)は高レート割当は不可能であるが低レート割当は可能であるため、低レートを割り当てることを決定して、アトリビュートアップデート受諾メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )およびアトリビュートアップデート要求メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )(Profile ID= 低レート)を無線通信端末に送出し、それを受信した無線通信端末は、アトリビュートアップデート受諾メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )を基地局(ANα)に返送する。以上の4つのメッセージのやり取りによってQoSパラメータの割当が行われ、無線通信端末(AT)および基地局(ANα)の間で低レートでのQoS確立がなされてしまうことになる。
本発明は、基地局が自局および他局のQoSリソースを考慮した基地局から、QoS要求の際に、適切な基地局を通知されることにより、高レートのQoSを確立させるようにした無線通信端末を提供することを第2の目的とする。
本発明は、QoS要求を受信した基地局が自局および他局のQoSリソースを考慮して、QoSを要求した無線通信端末に適切な基地局を割り当てることにより、高レートのQoSを確立させるとともにQoSリソースを有効利用するようにした通信制御方法を提供することを第3の目的とする。
なお、図1には、移動体通信システムの構成要素である通信制御装置として基地局を用いる例を示したが、通信制御装置として基地局制御局(PCF:Packet Control Function )を用いる場合も、以下に説明する基地局の構成および機能に相当するものをPCFに搭載することにより、基地局において実現している本発明特有の処理(基地局のQoSリソースに基づくハンドオフ処理等)をPCFにおいて実現することができる。なお、基地局100は、他の基地局や基地局制御局にも接続可能であり、データ通信を行うことができる。
上記RF制御部140は、EV−DOシステムの通信(送受信)を制御したり、アンテナで受信した無線通信端末や他の基地局装置(図示せず)からの電界の強度(RSSI等)を測定したりするものである。また、EV−DO用RF部130から入力されるデータ信号およびEV−DO用RF部130へ出力するデータ信号に対応して受信部140aおよび送信部140bとして機能する。また、無線通信端末からQoSの設定要求を受信する。
上記QoSリソース割当部150aは、無線通信端末からQoSの設定要求を受信して、該QoSの設定要求に応じてQoSリソースを割り当てるものである。
上記QoSリソース管理部150bは、QoSリソース割当部150aが割り当てているQoSリソースを管理するものである。
上記ハンドオフ制御部150cを含むシステム制御部150は、新たに無線通信端末からQoSの設定要求を受信した際に、QoSリソース管理部150bが管理しているQoSリソースに基づいて、当該QoSの設定要求に対するQoSリソースの割当が十分でないと判断した場合、当該QoSの設定要求に対してQoSの割当が十分可能な他の基地局または他のセクタへ前記無線通信端末がハンドオフするように制御するものである。
上記ハンドオフ制御部150cはさらに、QoSリソースが所定の閾値を超えている基地局またはセクタへハンドオフするように制御する機能(機能1)と、当該QoSの設定要求に対してQoSの割当が十分可能な他の基地局または他のセクタであって、ハンドオフ元の基地局から距離が近い基地局またはハンドオフ元のセクタから距離が近いセクタへハンドオフするように制御する機能(機能2)と、ハンドオフ先の基地局またはセクタからハンドオフ成功の通知が行われるまで接続状態を保持しておくように制御する機能(機能3)と、他の基地局または他のセクタへハンドオフさせた無線通信端末からQoSの設定要求を受信した場合、可能な範囲でQoSリソースを割り当てるか、あるいは、QoSリソースを割り当てないで接続を許可する機能(機能4)と、QoSリソースを割り当てないで接続を許可した無線通信端末に対して、QoSリソースが空いたときに優先的にQoSリソースを割り当てる機能(機能5)とを有している。
上記周辺基地局情報記憶部180aは、当該基地局の周辺基地局情報を記憶するものである。
上記基地局QoSリソース情報記憶部180bは、自局および周辺基地局のQoSリソースに関する情報を当該基地局と関連付けた自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブル(後述する図4参照)を記憶するものである。なお、通信制御装置としてPCFを用いる場合には、周辺基地局QoSリソース状況テーブルの代わりに基地局QoSリソース状況テーブル(後述する図5参照)を記憶するものとする。
上記RF制御部240は、EV−DOシステムの通信(送受信)を制御したり、アンテナ210で受信した基地局(図示せず)からの電界強度(RSSI等)を測定したりするものである。また、EV−DO用RF部230から入力されるデータ信号およびEV−DO用RF部230へ出力するデータ信号に対応して受信部240aおよび送信部240bとして機能する。
上記QoS設定要求部250aは、接続中の基地局に対してQoSの設定要求を送出するものである。
上記ハンドオフ制御部250bは、QoS設定要求部250aによるQoSの設定要求に応じて他の基地局または他のセクタへハンドオフするように通知された場合、該通知に基づいて指定された基地局またはセクタへハンドオフするように制御するものである。
上記QoS再設定要求部250cは、ハンドオフ制御部250bによりハンドオフした指定された基地局またはセクタに対してQoSの設定要求を送出した結果、当該QoSの設定要求が指定された基地局またはセクタに受け入れられなかった場合、ハンドオフ元の基地局に対して再度QoSの設定要求を送出するように制御するものである。
上記システム記憶部280は、RAM等のメモリによって構成され、アプリケーションプログラムや一時的なデータを保存するものである。
図3は第1実施形態の移動体通信システムにおいて実施するQoS割当処理1を示すフローチャートである。このQoS割当処理1は、無線通信端末からQoS要求を受けた基地局において実施する処理である。
まず、図3のステップS11では、自局において高レートを割当可能であるか否かを判定し、高レートを割当不可能であればステップS13に進み、高レートを割当可能であればステップS12に進んで、QoSを要求した端末に高レートQoSを割り当てる。ステップS13では、他局(周辺基地局)のQoSリソースを検索し、次のステップS14では、検索した結果、QoSを要求した無線通信端末を割り当てる基地局に対して通知を行う。この通知は、「当該基地局に対してQoSを要求した無線通信端末を割り当てたこと」を通知する情報を含んでいるものとする。次のステップS15では、QoSを要求した無線通信端末にQoSリソースの多い前記検索結果の基地局を割り当てるハンドオフ指示をする。
(手段1)一定時間毎に周辺基地局に問い合わせることによりQoSリソースデータを更新する。
(手段2)一定時間毎に周辺基地局から送信されてくるデータを用いてQoSリソースデータを更新する。この場合、自基地局も一定時間毎に周辺基地局にQoSリソースデータを通知するものとする。
(手段3)端末からQoS設定要求があった際に、PCFに問い合わせることによりQoSリソースデータを更新する。
(手段4)端末からQoS設定要求があった際に、周辺基地局に問い合わせることによりQoSリソースデータを更新する。
(使用パターン1)基地局がPCFからQoSリソースデータを定期的に受信し、周辺基地局情報記憶部180aに記憶しておき、QoSリソース割当の判定の際に、記憶しておいた自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブルを参照する。
(使用パターン2)基地局が周辺基地局に定期的に問い合わせて受信、または、周辺基地局からQoSリソースデータを定期的に受信し、周辺基地局情報記憶部180aに記憶しておき、QoSリソース割当の判定の際に、記憶しておいた自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブルを参照する(手段1,手段2)。
(使用パターン3)QoSリソース割当の判定の際に、基地局がPCFに問い合わせて、問い合わせの応答(直接の指示または情報のみ)に基づいてQoSリソースデータを更新して、自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブルを参照する、または、ハンドオフ指示を出す基地局を判定(選択)する。基地局制御局(PCF)は基地局からQoSリソースデータを定期的に受信しておき、記憶部に記憶しておく(手段3)。
(使用パターン4)QoSリソース割当の判定の際に、基地局が周辺基地局に問い合わせて、問い合わせの応答(情報)に基づいてQoSリソースデータを更新して、自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブルを参照する(手段4)。
(a)端末からQoS設定要求が来たときに、各基地局のQoSリソースが図4の自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブルに示す状態であり、当該端末における自基地局の受信感度が−95dBmで、基地局αの受信感度が−85dBmで、基地局βの受信感度が−90dBmであった場合には、基地局βにハンドオフ指示を出す。
(b)端末からQoS設定要求が来たときに、各基地局のQoSリソースが上記(a)の状態であって、当該端末における自基地局の受信感度が−95dBmで、基地局βの受信感度が−88dBmで、基地局γの受信感度が−85dBmであった場合には、基地局γにハンドオフ指示を出す。
(c)端末からQoS設定要求が来たときに、各基地局のQoSリソースが上記(a)の状態であって、当該端末における自基地局の受信感度が−95dBmで、基地局αの受信感度が−85dBmであった場合には、ハンドオフ指示を出さない。
つまり、端末における受信感度ではなく、各基地局のQoSリソースを優先的に考慮して、QoSリソースの割当を行っている。
(手段1)一定時間毎に各基地局に問い合わせることによりQoSリソースデータを更新する。
(手段2)一定時間毎に各基地局から送信されてくるデータを用いてQoSリソースデータを更新する。
(使用パターン)QoSリソース割当の判定の際に、基地局からPCFへの問い合わせの応答(直接の指示または情報のみ)に基づいてQoSリソースを割り当てる基地局を判定(選択)する。基地局制御局(PCF)は基地局からQoSリソースデータを定期的に受信しておき、記憶部に記憶しておく(手段1,手段2)。
(a)基地局αから端末のQoS設定要求が来たときに、各基地局のQoSリソースが図5の基地局QoSリソース状況テーブルに示す状態であり、当該端末における基地局αの受信感度が−85dBmで、基地局βの受信感度が−88dBmで、基地局κの受信感度が−85dBmであった場合には、基地局βにハンドオフ指示を出す。
(b)基地局αから端末QoS設定要求が来たときに、各基地局のQoSリソースが上記(a)の状態であって、当該端末における基地局αの受信感度が−85dBmで、基地局βの受信感度が−90dBmで、基地局γの受信感度が−85dBmであった場合には、基地局κにハンドオフ指示を出す。
(c)基地局αから端末のQoS設定要求が来たときに、各基地局のQoSリソースが上記(a)の状態であって、当該端末における基地局αの受信感度が−85dBmで、基地局γの受信感度が−82dBmであった場合には、ハンドオフ指示を出さない。
つまり、端末における受信感度ではなく、各基地局のQoSリソースを優先的に考慮して、QoSリソースの割当を行っている。
例えば図7に示すように、基地局(ANβ)はQoS通信中の無線通信端末が無いためQoSリソースは全て余っている(使用率0%)が、基地局(ANα)はQoS通信中の無線通信端末が多数あるためQoSリソースの空きが少ない場合、無線通信端末(AT)からのQoS要求(通信要求)を受信した基地局(ANα)は、図3のステップS11のNO−ステップS13−ステップS14−ステップS15を実行することにより、自局のQoSリソースが少なくて他の基地局である基地局(ANβ)のQoSリソースに余裕があるため、図6のシーケンス図に示すように、TCAによって基地局(ANβ)を無線通信端末(AT)に割り当てる。
このTCAを受けた無線通信端末(AT)は、図6のシーケンス図に示すようにして基地局(ANβ)との間でコネクション確立およびQoS確立を行い、図8に示すように、無線通信端末(AT)は基地局(ANβ)にハンドオフする。
このハンドオフにより、図9に示すように、基地局(ANβ)は無線通信端末(AT)に高レートのQoSを割り当てるので、基地局(ANβ)は高レート割当分のQoSリソースが減少することになる。
以上の動作の結果、無線通信端末(AT)には高レートのQoSが割り当てられ、基地局(ANβ)のQoSリソースが有効利用されることになる。
図10は第1実施形態の移動体通信システムにおいて実施するQoS割当処理2を示すフローチャートである。このQoS割当処理2は、無線通信端末からQoS要求を受けた基地局において実施する処理であり、上記QoS割当処理1で生じる可能性がある以下の問題の対策を講じたものである。すなわち、上記QoS割当処理1ではQoS要求を受けた基地局の主導で無線通信端末を他の基地局に割り当てるが、その際に、「無線通信端末(AT)が、割り当てられた基地局と通信できない」、「無線通信端末(AT)に割り当てられた基地局の電波強度が弱い」という問題が起こり得る。これらの問題に対し、QoS割当処理2では、「割り当てる基地局の優先順位を考慮する」および「無線通信端末のQoS再要求を受け付ける」という対策を講じている。すなわち、割り当てられた基地局との通信に問題がある場合、端末は、再度同じ基地局(リソースが不足している基地局)にQoS要求を送る動作を行い、QoS要求を受けた基地局は、違う基地局にハンドオフさせた端末から一定時間内(再要求受付タイマーの設定時間内)に再度QoS要求が来た場合、低レート(もしくはQoS無しで)接続を許可する。このQoS割当処理2は、既存のメッセージを用いて実現しているため、変更が容易であるという利点がある。なお、このQoS割当処理2は、上記QoS割当処理1と同様にして、図4に示す自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブルおよび図5に示す基地局QoSリソース状況テーブルを用いるものとする。
上記ステップS23の判定がNOの場合に進むステップS28では、自局において低レートを割当可能であるか否かを判定し、低レートを割当可能であればステップS29に進んでQoSを要求した端末に低レートQoSを割り当て、低レートを割当不可能であればステップS30に進んで、QoSを要求した端末にQoS拒否を通知する。
その後、無線通信端末(AT)から基地局(ANα)にアトリビュートアップデート要求メッセージ(AttributeUpdateRequest Msg)(Profile ID= 高レート、低レート)が送出され、それを受信した基地局(ANα)は、QoS割当判定を行う。このQoS割当判定では、自局(ANα)は高レートを割当不可能であるが、再要求受付タイマーの設定時間の満了前であれば、低レートを割当可能であるため、QoSを要求した無線通信端末(AT)に低レートのQoSを割り当てる。そして、基地局(ANα)は、無線通信端末(AT)にアトリビュートアップデート受諾メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )およびアトリビュートアップデート要求メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )(Profile ID= 低レート)を送出し、それを受信した無線通信端末(AT)は、アトリビュートアップデート受諾メッセージ(AttributeUpdateAccept Msg )を基地局(ANα)に返送する。以上のメッセージのやり取りによってQoSパラメータの割当が再び行われ、無線通信端末(AT)および基地局(ANβ)の間で低レートでのQoS確立がなされることになる。
図12は第1実施形態の移動体通信システムにおいて実施するQoS割当処理3を示すフローチャートである。このQoS割当処理3は、無線通信端末からQoS要求を受けた基地局において実施する処理であり、上記QoS割当処理1で生じる可能性がある以下の問題の対策を講じたものである。すなわち、上記QoS割当処理1ではQoS要求を受けた基地局の主導で無線通信端末を他の基地局に割り当てるが、その際に、「無線通信端末(AT)が、割り当てられた基地局と通信できない」、「無線通信端末(AT)に割り当てられた基地局の電波強度が弱い」という問題が起こり得る。これらの問題に対し、QoS割当処理3では、「割り当てる基地局の優先順位を考慮する」および「無線通信端末のQoS再要求を受け付ける」という対策を講じている。すなわち、割り当てられた基地局との通信に問題がある場合、端末は、再度同じ基地局(リソースが不足している基地局)にQoS要求を送る動作を行い、QoS要求を受けた基地局は、違う基地局にハンドオフさせた端末から一定時間内(再要求受付タイマーの設定時間内)に再度QoS要求が来た場合、低レート(もしくはQoS無しで)接続を許可する。このQoS割当処理3は、上記QoS割当処理2のように既存のメッセージを用いて実現する場合にはコネクションが切断されるため、コネクションの再確立からやり直す必要があることを考慮して、基地局からのTCAメッセージを変更するようにしているため、コネクション再確立が必要ないのでQoS確立までの時間を短縮できるという利点がある。なお、このQoS割当処理3は、上記QoS割当処理1と同様にして、図4に示す自局及び周辺基地局QoSリソース状況テーブルおよび図5に示す基地局QoSリソース状況テーブルを用いるものとする。
上記ステップS33の判定がNOの場合に進むステップS38では、自局において低レートを割当可能であるか否かを判定し、低レートを割当可能であればステップS39に進んでQoSを要求した端末に低レートQoSを割り当て、低レートを割当不可能であればステップS40に進んで、QoSを要求した端末にQoS拒否を通知する。
さらに、本実施形態の移動体通信システムにおいて実施するQoS割当処理1、QoS割当処理2によれば、既存のメッセージを利用するだけでよいので、メッセージの変更や新規作成は不要になる。
110 アンテナ
130 EV−DO用RF部
140 RF制御部
140a 受信部
140b 送信部
150 システム制御部
150a QoSリソース割当部
150b QoSリソース管理部
150c ハンドオフ制御部
160 入力部
170 表示部
180 システム記憶部
180a 周辺基地局情報記憶部
180b 基地局QoSリソース情報記憶部
200 無線通信端末
210 アンテナ
230 EV−DO用RF部
240 RF制御部240
240a 受信部
240b 送信部
250 システム制御部
250a QoS設定要求部
250b ハンドオフ制御部
250c QoS再設定要求部
260 入力部
270 表示部
280 システム記憶部
Claims (8)
- 無線通信端末からQoSの保証の設定要求を受信して、該QoSの設定要求に応じてQoSリソースを割り当てるQoSリソース割当手段と、
前記QoSリソース割当手段が割り当てているQoSリソースを管理するQoSリソース管理手段と、
新たに無線通信端末からQoSの設定要求を受信した際に、前記QoSリソース管理手段が管理しているQoSリソースに基づいて、当該QoSの設定要求に対するQoSリソースの割当が十分でないと判断した場合、当該QoSの設定要求に対してQoSの割当が十分可能な他の基地局または他のセクタに対して前記無線通信端末がハンドオフするように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする通信制御装置。 - 前記制御手段は、QoSリソースが所定の閾値を超えている基地局またはセクタに対してハンドオフするように制御することを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記制御手段は、当該QoSの設定要求に対してQoSの割当が十分可能な他の基地局または他のセクタであって、ハンドオフ元の基地局から距離が近い基地局またはハンドオフ元のセクタから距離が近いセクタに対してハンドオフするように制御することを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記制御手段は、ハンドオフ先の基地局またはセクタからハンドオフ成功の通知が行われるまで接続状態を保持しておくように制御することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の通信制御装置。
- 前記制御手段は、他の基地局または他のセクタに対してハンドオフさせた無線通信端末からQoSの設定要求を受信した場合、可能な範囲でQoSリソースを割り当てるか、あるいは、QoSリソースを割り当てないで接続を許可することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の通信制御装置。
- 前記制御手段は、QoSリソースを割り当てないで接続を許可した無線通信端末に対して、QoSリソースが空いたときに優先的にQoSリソースを割り当てることを特徴とする請求項5に記載の通信制御装置。
- 接続中の基地局に対してQoSの保証の設定要求を送出するQoS要求手段と、
該QoS要求手段によるQoSの設定要求に応じて、QoSの割当が十分可能な他の基地局または他のセクタに対してハンドオフするように通知された場合、該通知に基づいて指定された基地局またはセクタに対してハンドオフするハンドオフ手段と、
該ハンドオフ手段によりハンドオフした指定された基地局またはセクタに対してQoSの設定要求を送出した結果、当該QoSの設定要求が指定された基地局またはセクタに受け入れられなかった場合、ハンドオフ元の基地局に対して再度QoSの設定要求を送出するように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする無線通信端末。 - 無線通信端末からQoSの保証の設定要求を受信した基地局において、該QoSの設定要求に応じてQoSリソースを割り当て、
前記基地局において割り当てているQoSリソースを管理し、
新たに無線通信端末からQoSの設定要求を受信した際に、前記管理しているQoSリソースに基づいて、当該QoSの設定要求に対するQoSリソースの割当が十分でないと判断した場合、当該QoSの設定要求に対してQoSの割当が十分可能な他の基地局または他のセクタに対して前記無線通信端末がハンドオフするように制御することを特徴とする通信制御方法。
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