JP5469200B2 - 通信制御システム及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線通信システムに接続可能な移動機を制御する通信制御システム及び通信制御方法に関する。

3G（Wideband-CDMA）システム（以下、3G）、及びLong Term Evolutionシステム（以下、LTE）などの複数の無線通信システムに接続可能な移動局に関して、無線通信システム間における当該移動局の制御方法（Inter-RAT mobility）が種々規定されている。

例えば、パケット交換型の通信ベアラであるPSベアラを用いてLTEに接続した移動機（UE）は、回線交換型の通信ベアラであるCSベアラを用いて3Gにフォールバック（CSFB）することができる。

このようにCSFBは、LTE側で回線交換（CS）呼をサポートしてない場合に、3GのUTRAN（またはGSMのGERAN）などのCS呼をサポートする無線通信システムにUEを遷移させ、当該CS呼をUEに接続する制御方法である。

CS呼をサポートする無線通信システムへのUEの遷移方法には、PS HANDOVER、Redirection with/without System Information Block、Redirection、及びCELL CHANGE ORDERなどの手順が規定されている（非特許文献１参照）。具体的には、eNB（無線基地局）は、UEの能力などに基づいて上述した何れの手順を実行するかを決定する。

ここで、UEがPSベアラを用いてLTEと接続している場合、つまり、UEがPS呼を接続している場合、UEの他の無線通信システムへの遷移後においても当該PSベアラを継続的に利用させるために、PS HANDOVER手順が優先的に実行されることが一般的である。

3GPP TS 36.331, Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Radio Resource Control (RRC);Protocol specification

しかしながら、例えば、Default Bearerなどの優先度の低い通信ベアラの場合や、再接続などのリカバリーが期待できるPSベアラであった場合、PS HANDOVER手順が実行されると、PSベアラのリソース捕捉手順（成功／失敗）などが発生する場合がある。このため、音声通話など、リアルタイム性が求められる回線交換系サービスの呼である場合、UEの他の無線通信システムへの遷移に伴う当該呼の接続遅延が生じる恐れがある。

図１は、移動機（UE）がLTEから3Gに遷移する場合における従来の通信シーケンスを示す。図１に示すように、eNBは、PS HANDOVER手順を実行するが、RNCがPSベアラ用のリソース、つまり、設定中の通信ベアラを継続できるリソースを捕捉できなかった場合、PS HANDOVER手順が失敗したことがeNBに通知される（ステップS10〜S20）。そこで、eNBは、PS HANDOVER手順に代えて、Redirection手順を実行する（ステップS30〜S40）。Redirection手順が実行された結果、UEは、3G（W-CDMA）を経由してCS呼を接続する。このように、PS HANDOVER手順を経てRedirection手順が実行されるため、当該呼の接続遅延が生じる。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、移動機が他の無線通信システムへの遷移する場合において、設定中の通信ベアラを遷移先の無線通信システムにおいて継続できるリソースを捕捉できない場合でも、呼の接続遅延を低減し得る通信制御システム及び通信制御方法の提供を目的とする。

本発明の第１の特徴は、移動機（移動機300）と第１無線通信システム（LTEシステム10）との間において、少なくともユーザデータの伝送に用いられる第１通信ベアラ（例えば、PSベアラ）を設定し、前記移動機と、前記第１無線通信システムと異なる第２無線通信システムとの間において、少なくともユーザデータの伝送に用いられるとともに、前記第１無線通信システムとは設定が不可能な第２通信ベアラ（例えば、CSベアラ）を設定する通信制御システムであって、前記第２通信ベアラを設定するために、前記第１通信ベアラを用いて前記第１無線通信システムと接続されている前記移動機の接続先を、前記第２無線通信システムに切り替える際に、前記第１通信ベアラお前記第２通信ベアラに対する優先度に基づいて、前記第１通信ベアラを前記第２無線通信システムにハンドオーバさせるか否かを決定するハンドオーバ制御部（ハンドオーバ制御部115）を備えることを要旨とする。

本発明の第１の特徴において、前記ハンドオーバ制御部は、前記第２通信ベアラの優先度が前記第１通信ベアラの優先度よりも高い場合、前記第１通信ベアラを前記第２無線通信システムにハンドオーバさせずに、前記移動機を前記第２無線通信システムに切り替えるリダイレクション処理を実行してもよい。

本発明の第１の特徴において、前記ハンドオーバ制御部は、前記第１通信ベアラの優先度が前記第２通信ベアラの優先度と同一または高い場合、前記第１通信ベアラを前記第２無線通信システムにハンドオーバさせるハンドオーバ処理を実行してもよい。

本発明の第１の特徴において、前記ハンドオーバ制御部は、前記第１通信ベアラの前記第２通信ベアラに対する優先度が判定できない場合、前記第１通信ベアラを前記第２無線通信システムにハンドオーバさせずに、前記移動機を前記第２無線通信システムに切り替えるリダイレクション処理を実行してもよい。

本発明の第１の特徴において、前記第１通信ベアラは、パケット交換技術を利用するパケット交換型であり、前記第２通信ベアラは、回線交換技術を利用する回線交換型であり、前記第２通信ベアラの優先度は、前記第１通信ベアラの優先度よりも高く設定されてもよい。

本発明の第２の特徴は、移動機と第１無線通信システムとの間において、少なくともユーザデータの伝送に用いられる第１通信ベアラを設定し、前記移動機と、前記第１無線通信システムと異なる第２無線通信システムとの間において、少なくともユーザデータの伝送に用いられるとともに、前記第１無線通信システムとは設定が不可能な第２通信ベアラを設定する通信制御方法であって、前記第１通信ベアラを用いて前記第１無線通信システムと接続されている前記移動機の接続先を、前記第２無線通信システムに切り替える際に、前記第１通信ベアラまたは前記第２通信ベアラの何れを優先するかを示す優先度を判定するステップと、前記第１通信ベアラを前記第２無線通信システムにハンドオーバさせるか否かを決定するステップとを備えることを要旨とする。

また、本発明の他の特徴は、移動機とLTEシステムとの間において、Voice over IPベアラを設定し、前記移動機と3Gシステムとの間において、CSベアラを設定する通信制御システムであって、前記LTEシステムと、前記Voice over IPベアラと前記Voice over IPに用いない他の通信ベアラ（例えば、Defaultベアラ）とを設定し接続されている前記移動機の接続先を、前記3Gシステムに切り替える際に、前記Voice over IPベアラの前記Voice over IPに用いない他のベアラに対する優先度に基づいて、Single Radio Voice Call Continuityにより前記3Gシステムにおける前記CSベアラに置換される前記Voice over IPのみをハンドオーバさせ、前記Voice over IPに用いない他のベアラをハンドオーバさせないハンドオーバ制御部を備えることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、移動機が他の無線通信システムへの遷移する場合において、設定中の通信ベアラを遷移先の無線通信システムにおいて継続できるリソースを捕捉できない場合でも、呼の接続遅延を低減し得る通信制御システム及び通信制御方法を提供することができる。

従来例に係る無線通信システムの通信シーケンスを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係るMME120の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るeNB110の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの通信シーケンスを示す図である。 本発明の実施形態に係るベアラ優先度テーブル400の一例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）無線通信システムの全体概略構成
図２は、本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図２に示すように、本実施形態に係る無線通信システムは、LTEシステム10と、3Gシステム20とによって構成される。

LTEシステム10（第１無線通信システム）は、LTE方式に従った無線通信システムである。3Gシステム20（第２無線通信システム）は、3G方式（W-CDMA）に従った無線通信システムである。すなわち、LTEシステム10と3Gシステム20とでは、使用する無線通信技術（RAT）が異なっている。

LTEシステム10には、LTEコアネットワーク11、eNB110及びMME120が含まれる。3Gシステム20には、3Gコアネットワーク21、RNC210、BTS220及びSGSN230（Serving GPRS Support Node）が含まれる。

移動機300（UE）は、LTEシステム10及び3Gシステム20に無線により接続可能である。具体的には、移動機300は、eNB110と無線通信を実行し、LTEシステム10に接続する。また、移動機300は、BTS220と無線通信を実行し、3Gシステム20に接続する。

本実施形態に係る無線通信システムでは、移動機300とLTEシステム10との間において、PSベアラ（第１通信ベアラ）が設定される。また、移動機300と、3Gシステム20との間において、CSベアラ（第２通信ベアラ）が設定される。

PSベアラ及びCSベアラは、通信ベアラであり、少なくともユーザデータの伝送に用いられる物理的または論理的な通信路（パス）である。なお、通信ベアラではユーザデータに限らず、通信用の制御データなど他データの伝送に用いられてもよい。

PSベアラは、パケット交換技術を利用するパケット交換（PS）型である。CSベアラは、回線交換技術を利用する回線交換（CS）型である。本実施形態では、LTEコアネットワーク11はPSドメインのみによって構成されるため、CSベアラは、3Gシステム20のみで設定可能であり、LTEシステム10とは設定が不可能な通信ベアラである。

（２）無線通信システムの機能ブロック構成
次に、上述した無線通信システムを構成する装置のうち、主な装置の機能ブロック構成について説明する。図３は、MME120の機能ブロック構成図である。また、図４は、eNB110の機能ブロック構成図である。本実施形態では、eNB110とMME120とによって通信制御システムが構成される。

（２．１）MME120
図３に示すように、MME120は、ベアラ優先度管理部121及び優先度通知部123を備える。

ベアラ優先度管理部121は、LTEシステム10及び3Gシステム20において設定される通信ベアラの優先度を管理する。具体的には、ベアラ優先度管理部121は、PSベアラを用いてLTEシステム10と接続されている移動機300の接続先を、3Gシステム20に切り替える際に、PSベアラのCSベアラに対する優先度を記憶する。

図６は、ベアラ優先度管理部121によって記憶されるベアラ優先度テーブル400の一例を示す。図６に示すように、ベアラ優先度テーブル400は、「優先度」と「ベアラ種別」とによって構成される。優先度は、値が小さいほど高いことを示す。つまり、本実施形態では、CSベアラの優先度は、PSベアラの優先度よりも高く設定されている。

優先度通知部123は、ベアラ優先度管理部121において管理されている通信ベアラの優先度を所定の装置に通知する。具体的には、優先度通知部123は、移動機300がLTEシステム10から3Gシステム20に遷移する手順において、当該優先度をeNB110に通知する。

例えば、優先度通知部123は、eNB110に通知されるINITIAL CONTEXT SETUP REQUEST(CSFB indicator)に当該優先度を含めることができる。なお、優先度通知部123は、INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST(CSFB indicator)に当該優先度を含めず、別個のメッセージを用いて当該優先度をeNB110に通知してもよい。

（２．２）eNB110
図４に示すように、eNB110は、無線通信部111、優先度取得部113及びハンドオーバ制御部115を備える。

無線通信部111は、移動機300とLTE方式に従った無線通信を実行する。

優先度取得部113は、MME120から通知される通信ベアラの優先度を取得する。具体的には、優先度取得部113は、INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST(CSFB indicator)に含まれている当該優先度を取得する。

ハンドオーバ制御部115は、移動機300のLTEシステム10から3Gシステム20への遷移、つまり、移動機300の接続先がLTEシステム10から3Gシステム20に切り替わる際における通信ベアラのハンドオーバを制御する。

具体的には、ハンドオーバ制御部115は、CSベアラを設定するために、PSベアラを用いてLTEシステム10と接続されている移動機300の接続先を、3Gシステム20に切り替える際に、上述したPSベアラのCSベアラに対する優先度に基づいて、PSベアラを3Gシステム20にハンドオーバさせるか否かを決定する。

ハンドオーバ制御部115は、優先度取得部113が当該優先度を取得した結果、CSベアラの優先度がPSベアラの優先度よりも高い場合、PSベアラを3Gシステム20にハンドオーバさせずに、移動機300を3Gシステム20に切り替えるリダイレクション処理を実行することができる。この結果、移動機300は、LTEシステム10と設定されていたPSベアラはハンドオーバされないが、移動機300は、3Gシステム20にフォールバックし、3Gシステム20と新規にCSベアラを設定し、CS呼を接続する。

また、ハンドオーバ制御部115は、PSベアラ及びCSベアラの何れが優先されるかが判定できない場合、PSベアラを3Gシステム20にハンドオーバさせずに、移動機300を3Gシステム20に切り替えるリダイレクション処理を実行することもできる。なお、PSベアラ及びCSベアラの何れが優先されるかが判定できない場合とは、優先度取得部113が当該優先度をMME120から取得できない場合や、ベアラ優先度テーブル400（図６参照）において該当する通信ベアラの優先度が規定されていない場合などである。

（３）無線通信システムの動作
次に、図５を参照して、上述した無線通信システムの動作について説明する。図５は、本実施形態に係る無線通信システムの通信シーケンスを示す。

図５に示すように、eNB110及び移動機300は、CS呼（例えば、音声通話呼）が生起されたことに基づいて、LTEシステム10から3Gシステム20へのフォールバック（CSFB）を開始する（ステップS110〜S140）。具体的には、移動機300がeNB110との接続中、つまり、LTEシステム10に在圏している際に移動機300に対するCS呼が生起された場合、eNB110からのページング信号に基づいて、移動機300及びeNB110は、当該フォールバックを開始する。なお、ステップS110〜S140の処理は、従来と同様である（図１参照）。

次いで、eNB110は、INITIAL UE MESSAGE(CSFB)をMME120に通知し、移動機300の3Gシステム20へのフォールバックを要求する（ステップS150）。

MME120は、INITIAL UE MESSAGE(CSFB)の受信に対する応答であるINITIAL CONTEXT SETUP REQUEST(CSFB indicator)をeNB110に通知する（ステップS160）。

ここで、MME120は、ベアラ優先度テーブル400（図６参照）に基づいて、通信ベアラの優先度を示す情報要素（ベアラ優先度）をINITIAL CONTEXT SETUP REQUEST(CSFB indicator)に含める。ここでは、3Gシステム20において設定される予定のCSベアラが、LTEシステム10において既に設定されているPSベアラよりも高い優先度であることが通知されるものとする。

eNB110及び移動機300は、MME120から受信したINITIAL CONTEXT SETUP REQUEST(CSFB indicator)に含まれる当該情報要素に基づいて、接続中のPSベアラをハンドオーバすることなく、移動機300の接続先をLTEシステム10から3Gシステム20に切り替えるリダイレクション処理を実行する。

具体的には、eNB110は、RRC CONNECTION RELEASE(to WCDMA)を移動機300に送信する（ステップS170）。また、移動機300は、RRC CONNECTION RELEASE(to WCDMA)の受信に基づいて、RRC CONNECTION REQUESTを3Gシステム20のRNC210に送信する（ステップS180）。この結果、移動機300は、3Gシステム20との間に新たに通信ベアラ（CSベアラ）を設定し、生起されたCS呼を接続する（ステップS190）。

このように、移動機300がPSベアラを用いてLTEシステム10と接続している場合、つまり、UEがPS呼を接続している場合、移動機300の3Gシステム20への遷移後においても当該PSベアラを継続的に利用させるために、PS HANDOVER手順が優先的に実行されるように規定されている場合でも、PS HANDOVER手順（図１参照）は実行されずに、直ちにリダイレクション処理が実行される。

なお、eNB110が3Gシステム20の報知情報を取得している場合、リダイレクション処理における制御信号に報知情報を含めるようにしてもよい。また、eNB110が3Gシステム20の輻輳情報や規制情報を取得している場合、当該情報によりPS HANDOVER手順やリダイレクション処理を実行しないようにしてもよい。

（４）作用・効果
以上説明した本実施形態に係る無線通信システムによれば、移動機300の接続先を3Gシステム20に切り替える際に、PSベアラまたはCSベアラの何れを優先するかを示す優先度に基づいて、PSベアラを前記第２無線通信システムにハンドオーバさせるか否かが決定される。この結果、移動機300の3Gシステム20への遷移後においても当該PSベアラを継続的に利用させるために、PS HANDOVER手順が優先的に実行されるように規定されている場合でも、PS HANDOVER手順は実行されずに、直ちにリダイレクション処理が実行される。なお、図１に示したように、従来例では、PS HANDOVER点順の要否を判定するeNB110は、当該優先度を判定することができない。

このため、移動機300の遷移先の無線通信システムにおいてPSベアラ用のリソースを捕捉できない場合でも、呼の接続遅延を低減し得る。

（５）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、CSFBの例について説明したが、Single Radio Voice Call Continuity(SR-VCC)においても、同様の処理を実行することができる。例えば、Voice over IP(VoIP)ベアラと、Defaultベアラとが移動機300とLTEシステム10との間に設定されている状態において、ハンドオーバ制御部115は、SRVCCにより3Gシステム20におけるCSベアラに置換されるVoIPベアラのみをハンドオーバさせ、Defaultベアラをハンドオーバさせないような優先度を設定するようにしてもよい。すなわち、ハンドオーバ制御部115は、第１通信ベアラ（VoIPベアラ）を3Gシステム20にハンドオーバさせる処理を実行してもよい。

また、移動機300の接続中である無線通信システムと設定している通信ベアラ（第１通信ベアラ）の優先度が、移動機300の遷移先の無線通信システムと設定される通信ベアラ（第２通信ベアラ）の優先度と同一または高い場合、第１通信ベアラを遷移先の無線通信システムにハンドオーバさせるハンドオーバ処理を実行してもよい。

上述した実施形態では、LTEシステム10と3Gシステム20とを例として説明したが、本発明の適用範囲は、このような無線通信システムに限定されず、GSMやCDMA2000などの無線通信システム（RAT）についても適用できる。

上述した実施形態では、通信ベアラの優先度がMME120からeNB110に通知される形態としたが、優先度に代えて通信ベアラをハンドオーバさせる必要のないことを示す情報要素を通知するようにしてもよい。このような情報要素も第１通信ベアラの第２通信ベアラに対する優先度に含まれる。

また、当該優先度は、MME120ではなく、MMEの交換局装置で管理されてもよいし、eNB110などの無線基地局や、HeNB-GWなどのゲートウェイ装置で管理されてもよい。さらに、当該優先度に基づく通信ベアラのハンドオーバの要否も当該装置が判定してもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０…LTEシステム
11…LTEコアネットワーク
20…3Gシステム
21…3Gコアネットワーク
110…eNB
111…無線通信部
113…優先度取得部
115…ハンドオーバ制御部
120…MME
121…ベアラ優先度管理部
123…優先度通知部
210…RNC
220…BTS
230…SGSN
300…移動機

Claims (2)

1. 移動機とLTEシステムとの間において、Voice over IPベアラを設定し、
   前記移動機と3Gシステムとの間において、CSベアラを設定する通信制御システムであって、
   前記LTEシステムと、前記Voice over IPベアラとVoice over IPに用いない他の通信ベアラとを設定し接続されている前記移動機の接続先を、前記3Gシステムに切り替える際に、前記Voice over IPベアラ及び前記Voice over IPに用いない他のベアラの優先度に基づいて、Single Radio Voice Call Continuityにより前記3Gシステムにおける前記CSベアラに置換される前記Voice over IPベアラのみをハンドオーバさせ、前記Voice over IPに用いない他のベアラをハンドオーバさせないハンドオーバ制御部を備える通信制御システム。
2. 移動機とLTEシステムとの間において、Voice over IPベアラを設定し、
   前記移動機と3Gシステムとの間において、CSベアラを設定する通信制御方法であって、
   前記LTEシステムと、前記Voice over IPベアラとVoice over IPに用いない他の通信ベアラとを設定し接続されている前記移動機の接続先を、前記3Gシステムに切り替える際に、前記Voice over IPベアラ及び前記Voice over IPに用いない他のベアラの優先度を判定するステップと、
   前記優先度の判定結果に基づいて、Single Radio Voice Call Continuityにより前記3Gシステムにおける前記CSベアラに置換される前記Voice over IPベアラのみをハンドオーバさせ、前記Voice over IPに用いない他のベアラをハンドオーバさせないステップと
   を備える通信制御方法。