JP5195972B2 - 移動無線通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の無線基地局と無線移動局とを含み、各種のデータをパケット化し、複数の無線基地局から同一データを同一タイミングで無線移動局へ送信する移動無線通信システムに関する。
複数の無線基地局は、ネットワークを介して上位のアクセスゲートウェイと接続し、無線移動局は、移動しながら又は停止した状態で、無線基地局を介して通信する移動無線通信システムは、既に各種のシステム構成が提案され、且つ実用化されている。例えば、LTE(Long Term Evolution)に代表される次世代移動無線通信システムに於いて、MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)は、特定地域に存在する複数の無線移動局に対して同一データを提供するサービスであり、マルチキャストサービスとブロードキャストサービスとが規定されている。前者のマルチキャストサービスは、特定のマルチキャストサービスに対して登録、加入したユーザ向けに提供するサービスであり、後者のブロードキャストサービスは、そのサービスエリアに存在する総てのユーザに提供可能とするサービスであって、そのデータを受信するか否かは、ユーザが判断するもので、ネットワーク側との間の制御信号の授受は行わないで済むものである(例えば、非特許文献1参照)。
又同様に、マルチキャストサービスとブロードキャストサービスとを提供する移動無線通信システムに於いて、無線基地局とその上位の制御局とを含み、論理チャネルとして、データを送信するMTCH(MBMS point−to−multipoint Traffic Channel)及び制御情報を送信するMCCH(MBMS point−to−multipoint Control Channel)と、物理チャネルとして、制御情報送信中を通知するMICH(MBMS Notification Indicator Channel)とを導入し、制御局は、同一制御情報を繰り返し送信する送信時間を変更可能とし、その送信タイミング情報を無線基地局に通知するものである。その為に、制御局のカウンタの第1のカウント値と、無線基地局のカウンタの第2のカウント値との差分を第1のカウント値に加算した値以上の値に相当するタイミングを変更タイミングとして、無線基地局へ通知する手段が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−323113号公報 特開2001−69559号公報 特開平9−261154号公報 特開2003−348643号公報
3GPP TR25.814 v7.0.0(2006−06) (3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network;Physical layer aspects for evolved Universal Terrestrial Radio Access(UTRA) 7.1.1 Basic transimission scheme)
前述のMBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)の運用時に於いては、複数の無線基地局は、無線移動局に対して同一データを同一タイミングで送信する必要がある。即ち、複数の無線基地局が同一データを同一タイミングで送信できない場合、無線移動局は、ハンドオーバ処理の前後に於けるデータの連続性が得られない問題が生じる。その為、複数の無線基地局は、相互に時間同期をとる必要がある。その場合、前述の非特許文献1に於いて規定されているガードインターバル(Cyclic Prefix:CP)の範囲は、Long CP(Cyclic Prefix) Lengthとして、16.67μsecと規定されている。即ち、無線基地局間で時間同期をとる場合、少なくもμsecオーダの精度が必要となる。このような時間精度を維持する為には、各無線基地局に高精度発振器を設ける必要がある。MBMSを実現する場合はさらに、この精度を保ちつつアクセスゲートウェイがそれぞれの無線基地局へ同一のメッセージを送信し、各無線基地局から無線移動局へ同一タイミングで送信する仕組みが必要となる。
本発明は、前述の従来の問題を解決するもので、各無線基地局で時間同期を必要とする環境に於いて、複数の無線基地局から同一データを同一タイミングで送信できるようにすることを目的とする。
本発明の移動無線通信システムは、アクセスゲートウェイからマルチキャストデータ又はブロードキャストデータを複数の無線基地局へ伝送し、該複数の無線基地局から複数の無線移動局へ前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを送信する移動無線通信システムに於いて、前記アクセスゲートウェイは、複数の無線移動局への前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータの送信時刻情報を設定したヘッダを付加して複数の無線基地局へ送出する手段を備え、前記複数の無線基地局は、第1のインタフェースを介して相互に接続されており、前記複数の基地局が相互接続された前記第1のインタフェースとは異なる第2のインタフェースを介して前記送信時刻が設定されたヘッダを受信し、前記ヘッダに設定された前記送信時刻情報に従って、前記第2のインタフェースを介して受信した前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを、前記複数の無線移動局へ無線送信する手段を備え、前記複数の無線移動局は、前記無線基地局から無線送信された前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを受信する受信手段を備えている。
又アクセスゲートウェイからデータを複数の無線基地局へ伝送し、該複数の無線基地局から複数の無線移動局へ前記データを送信する移動無線通信システムに於いて、前記アクセスゲートウェイは、前記無線移動局への前記データの送信時刻情報を設定したヘッダを付加して前記複数の無線基地局へ送出する手段を備え、前記複数の無線基地局は、第1のインタフェースを介して相互に接続されており、前記複数の基地局が相互接続された前記第1のインタフェースとは異なる第2のインタフェースを介して前記送信時刻が設定されたヘッダを受信し、前記ヘッダに設定された前記送信時刻情報に従って、前記第2のインタフェースを介して受信した前記データを前記複数の無線移動局へ無線送信する手段を備え、前記無線移動局は、前記複数の無線基地局から無線送信された前記データを合成して受信する受信手段を備えている。
アクセスゲートウェイからマルチキャストデータ又はブロードキャストデータを無線基地局へ伝送し、その無線基地局から複数の無線移動局へマルチキャストデータ又はブロードキャストデータを送信し、無線基地局は、ヘッダに設定された送信時刻情報に従って、マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを、複数の無線移動局へ送信することにより、MBMSサービスを容易に実現可能となり、ヘッダには送信時刻情報を設定するだけであるから、その構成が複雑化することがない利点がある。
本発明の実施例1の要部説明図である。 本発明の実施例1の無線基地局の要部説明図である。 MBMS用データ送信時の概要説明図である。 MBMS用データとヘッダとの説明図である。 MBMS用データ伝送時の概要説明図である。 本発明の実施例1のフローチャートである。
本発明の移動無線通信システムは、アクセスゲートウェイからマルチキャストデータ又はブロードキャストデータを無線基地局へ伝送し、該無線基地局から複数の無線移動局へ前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを送信する移動無線通信システムに於いて、前記アクセスゲートウェイは、前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータに複数の無線移動局への送信時刻情報を設定したヘッダを付加して前記無線基地局へ送出する手段を備え、前記無線基地局は、前記ヘッダに設定された前記送信時刻情報に従って、前記アクセスゲートウェイから転送された前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを、前記複数の無線移動局へ送信する手段を備え、前記複数の無線移動局は、前記無線基地局から送信された前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを受信する受信手段を備えている。
又アクセスゲートウェイからデータを複数の無線基地局へ伝送し、該複数の無線基地局から無線移動局へ前記データを送信する移動無線通信システムに於いて、前記アクセスゲートウェイは、前記データに前記無線移動局への送信時刻情報を設定したヘッダを付加して前記複数の無線基地局へ送出する手段を備え、前記複数の無線基地局は、前記ヘッダに設定された前記送信時刻情報に従って、前記アクセスゲートウェイから転送された前記データを前記無線移動局へ送信する手段を備え、前記無線移動局は、前記複数の無線基地局から送信された前記データを合成して受信する受信手段を備えている。
図1は、本発明の実施例1の要部説明図であり、(A)はアクセスゲートウェイの要部機能を示し、(B)はアクセスゲートウェイと無線基地局との間の伝送遅延時間の説明図である。図1の(A)に於いて、1はアクセスゲートウェイ、2は無線基地局、3は無線移動局、4は上位装置、11は呼処理監視制御機能部、12は伝送路インタフェース機能部、13はユーザプレーン機能部、14はゲートウェイインタフェース機能部、15は呼処理機能部、16はユーザプレーン機能部、17はヘッダ処理部を示す。
図1に於いては、アクセスゲートウェイ1に、単一の無線基地局2とこの無線基地局2に単一の無線移動局3が接続された状態を図示しているが、図示を省略したネットワークを介して、単一又は複数の上位装置4及び複数の無線基地局2が接続され、又無線移動局3も複数存在するものであり、無線基地局2との間は無線で接続されて、移動無線通信システムを構成している。なお、アクセスゲートウェイ1と無線基地局2と無線移動局3と上位装置4の主要部は、それぞれ既に知られた構成を適用することができるが、本発明の実施例1に於いては、アクセスゲートウェイ1のユーザプレーン機能部13に、ヘッダ処理部17を設ける。このヘッダ処理部17は、上位装置4からのデータをゲートウェイインタフェース機能部14により受信してMBMS用データとする時に、このMBMS用データを無線基地局2が送信する時刻を通知する為の送信時刻情報を設定したヘッダを生成し、このヘッダをMBMS用データに付加し、伝送路インタフェース機能部12を介して無線基地局2へ送信する。又呼処理監視制御機能部11は、無線基地局2を介して無線移動局3に対する呼処理の制御を行うものである。又ユーザプレーン機能部13は、無線基地局2を介した無線移動局3との間のデータの送受信の管理及び制御を行う。
無線基地局2へ送信するMBMS用データに対するヘッダに設定する送信時刻情報は、アクセスゲートウェイ1のユーザプレーン機能部13に於いて算出することができる。この場合、図1の(B)に示すように、アクセスゲートウェイ1から無線基地局2へデータを送信する時刻をt1(送信タイムスタンプ)、無線基地局2が受信した時刻をt2(受信タイムスタンプ)、無線基地局2からアクセスゲートウェイ1に送信した時刻をt3(伝送タイムスタンプ)、アクセスゲートウェイ1が受信した時刻をt4(応答受信)とすると、下り伝送遅延時間Δtd=t2−t1、上り伝送遅延時間Δtu=t4−t3となる。各無線基地局2が無線移動局3へ送信する時刻tsは、ts>t1+Δtdの条件とする必要がある。それにより、各無線基地局2は、無線移動局3に対して同一時刻にMBMS用データを送信することができるから、無線移動局3は、隣接する無線基地局2間を移動した場合でも、連続してMBMS用データを受信することができる。
又システム立ち上げ初期や運用中等に於いて、アクセスゲートウェイ1からヘッダに設定した送信時刻情報が無線基地局2に通知された時点で、その無線基地局2に於いては、現在時刻が指定データ送信時刻を過ぎている場合がある。このような場合には、無線基地局2は、現在時刻と指定データ送信時刻との差を修正時間差分teとして、無線基地局2からアクセスゲートウェイ1に指定データ送信時刻エラーを通知する。アクセスゲートウェイ1は、無線基地局2へ通知する指定データ送信時刻tdを修正する。即ち、ts>t1+Δtd+teの時刻関係となるように修正することになる。
各無線基地局2は、アクセスゲートウェイ1からの指定データ送信時刻にMBMS用データを送信するものであるから、アクセスゲートウェイ1を含めて時刻同期をとることが必要であり、例えば、GPS(Global Positioning System)を利用するか、電波時計用の放送波を利用するか、又は、アクセスゲートウェイ1から時刻情報としてカウンタのカウント値を各無線基地局2へ、前述のヘッダ等により通知し、各無線基地局2は、アクセスゲートウェイ1との間の伝送遅延時間を基に時刻情報を示すカウンタのカウント値を修正する手段を設けることができる。又送信時刻情報をカウント値としてヘッダに設定することも可能である。
図2は、本発明の実施例1の無線基地局の要部説明図であり、21は図示を省略した無線移動局との間で送受信する為のアンテナ、22は前置増幅器(MHA;Mast Head Amplifier)、23は電力増幅器(TPA;Transmit Power Amplifier)、24は送受信制御部、25は制御処理部、26は送受信部(TRX;Transmitter Receiver)、27はベースバンド処理部(BB;Base Band Unit)、28はヘッダ処理部、29はインタフェース部(IF)、30は図示を省略したネットワークを介してアクセスゲートウェイとの間で送受信する為のハイウェイインタフェース部(HWIF;High Way Interfase)、31は共通メモリ(CM;Common Memory)、32は呼制御プロセッサ(CPU;Call Processing Unit)、33はデータベース(DB;Data Base Unit)を示す。なお、無線移動局との間の送受信機能をまとめて示すものである。
アクセスゲートウェイから制御処理部25のハイウェイインタフェース部30により、ヘッダが付加されたMBMS用データを受信すると、呼制御プロセッサ32の制御によってインタフェース部29から送受信制御部24のベースバンド処理部27へ転送し、MBMS用データに付加されたヘッダをヘッダ処理部28へ転送する。ヘッダ処理部28は、MBMS用データに付加されたヘッダに設定された送信時刻情報を基に無線移動局に対するMBMS用データの送信時刻を決定する。この場合、前述のように、指定データ送信時刻が現在時刻を過ぎている場合は、アクセスゲートウェイに対して、ハイウェイインタフェース部30を介して、指定データ送信時刻エラーを通知する。
図3は、MBMS用データの送信の概要説明図であり、アクセスゲートウェイ(aGW:access Gate Way)1と、無線基地局(eNB:enhanced NodeB)2−1,2−2と、無線移動局(UE:User Equipment)3とを示し、アクセスゲートウェイ1は、MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)情報を、例えば、図1に示す上位装置4から受信すると、メッセージ分配として示すように、無線基地局数分コピーして無線基地局2−1,2−2へ転送する。即ち、アクセスゲートウェイ1は、MBMS情報を前述のMBMS用データとし、且つ送信時刻情報を設定したヘッダを付加して転送する。各無線基地局2−1,2−2は、ヘッダに設定された送信時刻情報に従った指定データ送信時刻に、そのヘッダを除去したMBMS用データを無線移動局3へ送信する。それにより、無線基地局2−1から送信したMBMS用データS1と、無線基地局2−2から送信したMBMS用データS2とは、同一時刻に、同一順序のパケットデータP1,P2,P3,・・・として送信される。無線移動局3は、複数の無線基地局2−1,2−2からのMBMS用データを伝播遅延時間差で受信することができ、例えば、遅延波を含めて受信合成するレイク合成等により受信処理することができる。
図4は、MBMS用データ伝送時のヘッダを含む説明図であり、アクセスゲートウェイaGWに於いて上位装置から転送されたPDCP(Packet Deta Convergence Protocol)ヘッダを含むPDCPデータをRLC SDU(Radio Link Control Service Data Unit)として、それに送信時刻情報を設定したMBMSヘッダを付加して、各無線基地局へ転送する。各無線基地局は、MBMSヘッダを削除し、RLC SDUデータを、RLC PDUデータとし、それぞれ宛先情報等を含むヘッダを付加した無線送信単位の図3のパケットデータP1,P2,P3,・・・として、MBMSヘッダに設定された送信時刻情報に従った指定データ送信時刻に送信する。
図5は、MBMS用データ伝送時のシステムの概要を示すもので、アクセスゲートウェイ(aGW)1と、無線基地局(eNB)2−1,2−2と、無線移動局(UE)3とを含む移動無線通信システムを示し、S1 Interfaseは、アクセスゲートウェイ1と無線基地局2−1,2−2との間のインタフェース、X2 Interfaseは、無線基地局2−1,2−2間のインタフェースを示す。アクセスゲートウェイ1は、図1に示すヘッダ処理部17に於いて送信時刻情報を設定したヘッダHを生成し、そのヘッダHを付加したMBMS用データを無線基地局2−1,2−2へS1 Interfaseを介して転送する。無線基地局2−1,2−2は、図2に示すヘッダ処理部28に於いて、ヘッダHに設定された送信時刻情報を抽出し、無線移動局3に対する送信タイミングを取得し、そのヘッダHを除去して、各無線基地局2−1,2−2から同一タイミングで、例えば、図3に示すパケットデータP1として送信する。
図6は、本発明の実施例1のフローチャートであり、ステップ(A1)〜(A9)について説明する。アクセスゲートウェイaGWは、上位ネットワーク(図1の上位装置4に相当)からデータ(MBMS用データ)を受信すると(A1)、そのデータの送信先無線基地局eNBを確認し、そのデータを送信先無線基地局eNB数分コピーする(A2)。そして、無線基地局eNBから無線移動局UEへ送信する時刻を決定し、その送信時刻情報を設定したヘッダをデータに付加する(A3)。その場合のヘッダに設定する送信時刻情報は、μsec単位のデータ送信時刻とするか、又は、アクセスゲートウェイaGWと無線基地局eNBと無線移動局UEとの間のタイミング制御用のカウンタのカウント値又は或る基準値からの差分値をカウント値として用いることもできる。そして、そのデータを無線基地局eNBへ送信する(A4)。
無線基地局eNBは、ヘッダに含まれている無線移動局UEへの送信時刻情報を取得し(A5)、送信時刻は正しいか否かを判定する(A6)。この判定処理は、無線基地局eNB内の時刻情報を基に、現在時刻より将来に向かった時刻を示しているか否か、又無線基地局eNBのデータ最大保持時間を超えた時刻を示しているか否かとして判定する。即ち、無線基地局eNBがアクセスゲートウェイaGWからの受信時刻が、送信時刻情報に従った送信時刻より時間的に前の時刻は正しいと判定し、更に、受信時刻と送信時刻情報に従った送信時刻との差分が、無線基地局eNBに於けるデータの最大保持時間より短いと正しいと判定し、それ以外の場合は正しくないと判定する。そして、正しいと判定すると、指定データ送信時刻に無線移動局UEに対する送信を行う(A7)。
又指定された送信時刻の判定結果、正しくなかった場合は、ヘッダに設定された送信時刻情報は破棄し、正しい判定が得られるように送信時刻のずれを計算してアクセスゲートウェイaGWに修正時間差分として通知する(A8)。アクセスゲートウェイaGWは、無線基地局eNBから通知された送信時刻のずれを基に送信時刻の計算式を修正し、その修正した送信時刻の情報を次のデータに対するヘッダに設定して通知する(A9)。このような比較的簡単なヘッダを、アクセスゲートウェイaGWに於いて生成し、MBMS用データに付加することにより、MBMS用データを複数の無線基地局eNBから同一の送信時刻に無線移動局UEに対して送信することができる。
1 アクセスゲートウェイ
2 無線基地局
3 無線移動局
4 上位装置
11 呼処理監視制御機能部
12 伝送路インタフェース機能部
13 ユーザプレーン機能部
14 ゲートウェイインタフェース機能部
15 呼処理機能部
16 ユーザプレーン機能部
17 ヘッダ処理部

Claims (2)

  1. アクセスゲートウェイからマルチキャストデータ又はブロードキャストデータを複数の無線基地局へ伝送し、該複数の無線基地局から複数の無線移動局へ前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを送信する移動無線通信システムに於いて、
    前記アクセスゲートウェイは、複数の無線移動局への前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータの送信時刻情報を設定したヘッダを付加して複数の無線基地局へ送出する手段を備え、
    前記複数の無線基地局は、第1のインタフェースを介して相互に接続されており、前記複数の基地局が相互接続された前記第1のインタフェースとは異なる第2のインタフェースを介して前記送信時刻が設定されたヘッダを受信し、前記ヘッダに設定された前記送信時刻情報に従って、前記第2のインタフェースを介して受信した前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを、前記複数の無線移動局へ無線送信する手段を備え、
    前記複数の無線移動局は、前記無線基地局から無線送信された前記マルチキャストデータ又はブロードキャストデータを受信する受信手段を備えた
    ことを特徴とする移動無線通信システム。
  2. アクセスゲートウェイからデータを複数の無線基地局へ伝送し、該複数の無線基地局から複数の無線移動局へ前記データを送信する移動無線通信システムに於いて、
    前記アクセスゲートウェイは、前記無線移動局への前記データの送信時刻情報を設定したヘッダを付加して前記複数の無線基地局へ送出する手段を備え、
    前記複数の無線基地局は、第1のインタフェースを介して相互に接続されており、前記複数の基地局が相互接続された前記第1のインタフェースとは異なる第2のインタフェースを介して前記送信時刻が設定されたヘッダを受信し、前記ヘッダに設定された前記送信時刻情報に従って、前記第2のインタフェースを介して受信した前記データを前記複数の無線移動局へ無線送信する手段を備え、
    前記無線移動局は、前記複数の無線基地局から無線送信された前記データを合成して受信する受信手段を備えた
    ことを特徴とする移動無線通信システム。
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