JP5521739B2 - 通信システム、キャリア側通信装置、基地局装置および通信方法 - Google Patents
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Description
さらに、本発明の他の目的は、通信断の回避および負荷分散のための通信経路切替を行って通信品質の向上を図った基地局装置を提供することである。
3Gコアネットワーク11は、3G方式の通信を終端するコアネットワークであり、MSC(Mobile Switching Center)11aおよびSGSN(Serving General packet radio service Support Node)11bを含む。
LTEコアネットワーク12は、LTE方式の通信を終端するコアネットワークであり、MME(Mobile Management Entity)12aおよびS−GW(Serving−GateWay)12bを含む。
3GフェムトGW13は、3G方式のフェムトセル(HNB:Home Node B)の通信プロトコルを終端するGW設備である。なお、3G方式に対応したフェムトセルは、HNBと呼ばれる。3GフェムトGW13は、HNB−GW13aおよびHNB−GW向けSeGW(Security GateWay)13bを含む。
HNB−GW向けSeGW13bは、ネットワーク40を介してデュアルフェムトセル20内の3Gフェムトセル部21と通信を行うSeGWである。なお、セキュリティゲートウェイは、一般に、IPsec(Security Architecture for Internet Protocol)のような暗号通信機能が実装されて、プロトコルの異なるネットワーク同士の接続を可能にする。HNB−GW向けSeGW13bは、3Gフェムトセル部21内の回線終端部21aに対してIPsecセッションの確立を実施する。
LTEフェムトGW14は、LTE方式のフェムトセル(HeNB:Home eNode B)の通信プロトコルを終端するGW設備である。なお、LTE方式に対応したフェムトセルは、HeNBとも呼ばれる。LTEフェムトGW14は、HeNB−GW14aおよびHeNB−GW向けSeGW14bを含む。
フェムトセルマネジメントサーバ15は、複数台のデュアルフェムトセル20を管理するための保守・管理ノードであり、HMS15aおよびHMS向けSeGW15bを含む。
3Gフェムトセル部21は、3G方式の通信に必要な機能を有している機能部であり、回線終端部21a、プロトコル終端部21bおよび無線部21cを含む。
LTEフェムトセル部22は、LTE方式の通信に必要な機能を有している機能部であり、回線終端部22a、プロトコル終端部22bおよび無線部22cを含む。
マネジメント部23は、上位のフェムトセルマネジメントサーバ15とTR−069プロトコル等を用いて通信を行い、回線状態の通知や回線切替の指示を受ける。さらに、3Gフェムトセル部21およびLTEフェムトセル部22へ回線切替指示を送信し、応答である回線状態の取得等を実施する。
3G通信部31は、3G方式での通信を行う機能部であり、無線部31aを含む。無線部31aは、3G方式の無線IF Uuを終端する(詳細は割愛する)。
LTE通信部32は、LTE方式での通信を行う機能部であり、無線部32aを含む。無線部32aは、LTE方式の無線IF LTE−Uuを終端する(詳細は割愛する)。
上位アプリケーション33は、無線レイヤより上位の処理を行う機能部である(詳細は割愛する)。
LTEから3Gの通信経路に切り替える場合には、以下の(1)〜(3)の動作項目がある。(1)デュアルフェムトセル20が通信断を検知したときの3G方式側通信経路を使用したLTE方式の通信、(2)HeNB−GW14aが通信断を検知したときの3G方式側通信経路を使用したLTE方式の通信、(3)HeNB−GW14aまたはHeNB−GW向けSeGW14bがセッション数オーバのときの3G方式側通信経路を使用したLTE方式の通信。
図4は3G方式側通信経路を使用したLTE方式の通信のシーケンスを示す図である。デュアルフェムトセル20が通信断を検知したときの通信経路切替(LTE→3G)シーケンスである。
〔S2〕プロトコル終端部22bがマネジメント部23の制御部23bに対し通信断を通知する。
〔S4〕制御部23bは、プロトコル終端部21bに対し回線切替要求を送信する。
〔S5b〕プロトコル終端部21bは、上記のパケットをIuhパケットにカプセリングし、HNB−GW13aに送信する
〔S5c〕HNB−GW13aは、上記パケットをデカプセリングし、HeNB−GW14aに転送する。
上記のような、LTEフェムトセル部22が通信断を検知した場合に、3G方式の通信経路を用いて通信を可能にすることで、LTE方式の通信の継続を実現することが可能になる。
図5は3G方式側通信経路を使用したLTE方式の通信のシーケンスを示す図である。HeNB−GW14aが通信断を検知したときの通信経路切替(LTE→3G)シーケンスである。
〔S12〕HeNB−GW14aがHMS15aに対し通信断を通知する。
〔S13〕HMS15aは、制御部23bに通信断通知を転送し、制御部23bは、プロトコル終端部21b、プロトコル終端部22bに回線切替要求を送信する。
上記のような、HeNB−GW14aが通信断を検知した場合に、3G方式の通信経路を用いて通信を可能にすることで、LTE方式の通信の継続を実現することが可能になる。
図6は3G方式側通信経路を使用したLTE方式の通信のシーケンスを示す図である。HeNB−GW14aがセッション数オーバを検知したときの通信経路切替(LTE→3G)シーケンスを示している。
〔S22b〕HeNB−GW向けSeGW14bは、HMS15aにセッション数オーバを通知し、HMS15aは、制御部23bにセッション数オーバを通知する。以降の動作は、図5のステップS13以降の内容と同じである。
図8はLTE方式側通信経路を使用した3G方式の通信のシーケンスを示す図である。デュアルフェムトセル20が通信断を検知したときの通信経路切替(3G→LTE)シーケンスを示している。
〔S32〕プロトコル終端部21bがマネジメント部23内の制御部23bに対し通信断を通知する。
〔S34〕制御部23bは、プロトコル終端部22bに対し回線切替要求を送信する。
〔S35b〕プロトコル終端部22bは、上記のパケットをS1パケットにカプセリングし、HeNB−GW14aに送信する。
〔S35d〕下りパケットについても同様に、HNB−GW13a→HeNB−GW14a→プロトコル終端部22b→プロトコル終端部21bと送信する。
(5)HNB−GW13aが通信断を検知したときのLTE方式側通信経路を使用した3G方式の通信
図9はLTE方式側通信経路を使用した3G方式の通信のシーケンスを示す図である。HNB−GW13aが通信断を検知したときの通信経路切替(3G→LTE)シーケンスを示している。
〔S42〕HNB−GW13aがHMS15aに対し通信断を通知する。
〔S43〕HMS15aは、制御部23bに通信断通知を転送し、制御部23bは、プロトコル終端部22b、プロトコル終端部21bに回線切替要求を送信する。
上記のような、HNB−GW13aが通信断を検知した場合に、LTE方式の通信経路を用いて通信を可能にすることで、3G方式の通信の継続を実現することが可能になる。
図10はLTE方式側通信経路を使用した3G方式の通信のシーケンスを示す図である。HNB−GW13aがセッション数オーバを検知したときの通信経路切替(3G→LTE)シーケンスを示している。
〔S52b〕HNB−GW向けSeGW13bは、HMS15aにセッション数オーバを通知し、HMS15aは、制御部23bにセッション数オーバを通知する。
上記のような、HNB−GW向けSeGW13bがセッション数オーバの場合に、LTE方式の通信経路を用いて通信を可能にすることで、負荷分散が行われて3G方式の通信の継続を実現することが可能になる。
図12は3G方式側通信経路を冗長通信経路に使用したLTE方式による通信のシーケンスを示す図である。
〔S62〕プロトコル終端部22bがマネジメント部23の制御部23bに対し冗長通信経路作成要求を通知する。
〔S64〕制御部23bは、プロトコル終端部21bに対し冗長通信経路作成要求を送信する。
〔S65b〕プロトコル終端部21bは、上記のパケットをIuhパケットにカプセリングし、HNB−GW13aに送信する。
〔S65d〕下りパケットについても同様に、HeNB−GW14a→HNB−GW13a→プロトコル終端部21b→プロトコル終端部22bと送信する。
図13はLTE方式側通信経路を冗長通信経路に使用した3G方式による通信のシーケンスを示す図である。
〔S72〕プロトコル終端部21bがマネジメント部23の制御部23bに対し冗長通信経路作成要求を通知する。
〔S74〕制御部23bは、プロトコル終端部22bに対し冗長通信経路作成要求を送信する。
〔S75b〕プロトコル終端部22bは、上記のパケットをS1パケットにカプセリングし、HeNB−GW14aに送信する。
〔S75d〕下りパケットについても同様に、HNB−GW13a→HeNB−GW14a→プロトコル終端部22b→プロトコル終端部21bと送信する。
各項目の例として、メッセージ名は、通信断通知に対する応答と記載し、自ノード名は、HeNB−GW、HNB−GW、3Gフェムトセル、LTEフェムトセル、HMSのいずれかを記載する。接続結果は、成功、失敗のいずれかを記載する。
フェムトセル側接続情報は、フェムトセルの接続設定情報として、IPアドレス、ポート番号、SCTPのポイントコード、GTP−UのTEID等を必要な分だけ記載する。フェムトGW側接続情報は、フェムトGWの接続設定情報として、IPアドレス、ポート番号、SCTPのポイントコード、GTP−UのTEID等を必要な分だけ記載する。
各項目の例として、メッセージ名は、回線切替要求に対する応答と記載し、自ノード名は、自身のノード名をHeNB−GW、HNB−GW、3Gフェムトセル、LTEフェムトセル、HMSのいずれかを記載する。接続結果は、成功、失敗のいずれかを記載する。
フェムトセル側接続情報は、フェムトセルの接続設定情報として、IPアドレス、ポート番号、SCTPのポイントコード、GTP−UのTEID等を必要な分だけ記載する。フェムトGW側接続情報は、フェムトGWの接続設定情報として、IPアドレス、ポート番号、SCTPのポイントコード、GTP−UのTEID等を必要な分だけ記載する。
S1−MME over Iuhは、下位レイヤから上位レイヤに向かって、Ethernet、IP、SCTP、RUA、S1−AP、GMM/SM(GPRS Mobility Management/Session Management)といったスタック構成を有する。
S1−UおよびIuh−PS U−Plane over S1は、下位レイヤから上位レイヤに向かって、Ethernet、IP、UDP、GTP−U、IP、DATA、DATAといったスタック構成を有する。
図25はプロトコルスタックを示す図である。HMS15aと制御部23b間の制御インタフェースのプロトコルスタックを示している。制御インタフェースであるTR−069は、下位レイヤから上位レイヤに向かって、Ethernet、IP、TCP(Transmission Control Protocol)、SSL/TLS(The SSL Protocol, Version 3.0/RFC 2246, The TLS Protocol, Version 1.0)、HTTP(RFC 2616, Hypertext Transfer Protocol)、SOAP(Simple Object Access Protocol)、RPC(Remote Procedure Call) Methods、DATAといったスタック構成を有する。
(付記1) 第1の通信セッションによる通信を行う第1の上位ノードと、第2の通信セッションによる通信を行う第2の上位ノードと、前記第1の上位ノードおよび前記第2の上位ノードの制御を行う上位側通信制御部とを含むキャリア側通信装置と、
前記第1の上位ノードに対して前記第1の通信セッションを確立して通信を行う第1の通信部と、前記第2の上位ノードに対して前記第2の通信セッションを確立して通信を行う第2の通信部と、前記第1の通信部および前記第2の通信部の制御を行う通信制御部とを含む基地局装置と、
を備え、
前記通信制御部および前記上位側通信制御部は、前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行う、
ことを特徴とする通信システム。
前記通信制御部は、前記第1の通信セッションに関する信号を、前記第2の通信セッションを介して前記第2の上位ノードへ送信させることで、同一信号を前記第1の通信セッションおよび前記第2の通信セッションの2経路から送信させ、
前記上位側通信制御部は、前記第1の通信セッションに関する信号を、前記第2の通信セッションを介して前記第2の通信部へ送信させることで、同一信号を前記第1の通信セッションおよび前記第2の通信セッションの2経路から送信させる、
ことを特徴とする付記1記載の通信システム。
前記第2の上位ノードは、前記第1の通信セッションに関する信号を前記第2の通信セッションでカプセリングして前記第2の通信部へ送信する、
ことを特徴とする付記1記載の通信システム。
基地局に対して第1の通信セッションによる通信を行う第1の上位ノードと、
前記基地局に対して第2の通信セッションによる通信を行う第2の上位ノードと、
前記第1の上位ノードおよび前記第2の上位ノードの制御を行う上位側通信制御部と、
を備え、
前記上位側通信制御部は、前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行う、
ことを特徴とするキャリア側通信装置。
上位キャリアに対して第1の通信セッションを確立して通信を行う第1の通信部と、
前記上位キャリアに対して第2の通信セッションを確立して通信を行う第2の通信部と、
前記第1の通信部および前記第2の通信部の制御を行う通信制御部と、
を備え、
前記通信制御部は、前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行う、
ことを特徴とする基地局装置。
前記キャリア側通信装置と前記基地局装置との間に、第1の通信セッションおよび第2の通信セッションを確立して通信を行い、
前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行う、
ことを特徴とする通信方法。
前記W−CDMAノードに対して前記W−CDMA通信セッションを確立して通信を行うW−CDMA通信部と、前記LTEノードに対して前記LTE通信セッションを確立して通信を行うLTE通信部と、前記W−CDMA通信部および前記LTE通信部の制御を行う通信制御部とを含む基地局装置と、
を備え、
前記通信制御部および前記上位側通信制御部は、
前記W−CDMA通信セッションの通信断が発生した場合、または前記W−CDMA通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記W−CDMA通信セッションから前記LTE通信セッションへの通信経路の切替制御を行い、
前記LTE通信セッションの通信断が発生した場合、または前記LTE通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記LTE通信セッションから前記W−CDMA通信セッションへの通信経路の切替制御を行う、
ことを特徴とする通信システム。
前記通信制御部は、前記W−CDMA通信セッションに関する信号を、前記LTE通信セッションを介して前記LTEノードへ送信させることで、同一信号を前記W−CDMA通信セッションおよび前記LTE通信セッションの2経路から送信させ、
前記上位側通信制御部は、前記W−CDMA通信セッションに関する信号を、前記LTE通信セッションを介して前記LTE通信部へ送信させることで、同一信号を前記W−CDMA通信セッションおよび前記LTE通信セッションの2経路から送信させる、
ことを特徴とする付記7記載の通信システム。
前記通信制御部は、前記LTE通信セッションに関する信号を、前記W−CDMA通信セッションを介して前記W−CDMAノードへ送信させることで、同一信号を前記LTE通信セッションおよび前記W−CDMA通信セッションの2経路から送信させ、
前記上位側通信制御部は、前記LTE通信セッションに関する信号を、前記W−CDMA通信セッションを介して前記W−CDMA通信部へ送信させることで、同一信号を前記LTE通信セッションおよび前記W−CDMA通信セッションの2経路から送信させる、
ことを特徴とする付記7記載の通信システム。
前記LTE通信セッションの通信断が生じている場合、または前記LTE通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記W−CDMAノードは、前記LTE通信セッションに関する信号を前記W−CDMA通信セッションでカプセリングして前記基地局装置へ送信する、
ことを特徴とする付記7記載の通信システム。
前記LTE通信セッションの通信断が生じている場合、または前記LTE通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記W−CDMA通信部は、前記LTE通信セッションに関する信号を前記W−CDMA通信セッションでカプセリングして前記キャリア側通信装置へ送信する、
ことを特徴とする付記7記載の通信システム。
10 キャリア側通信装置
13 第1の上位ノード
14 第2の上位ノード
15 上位側通信制御部
20 基地局装置
21 第1の通信部
22 第2の通信部
23 通信制御部
Claims (5)
- 第1の通信プロトコルでデータを伝送するための第1の通信セッションによる通信を行う第1の上位ノードと、前記第1の通信プロトコルとは異なる第2の通信プロトコルでデータを伝送するための第2の通信セッションによる通信を行う第2の上位ノードと、前記第1の上位ノードおよび前記第2の上位ノードの制御を行う上位側通信制御部とを含むキャリア側通信装置と、
前記第1の上位ノードに対して前記第1の通信セッションを確立して通信を行う第1の通信部と、前記第2の上位ノードに対して前記第2の通信セッションを確立して通信を行う第2の通信部と、前記第1の通信部および前記第2の通信部の制御を行う通信制御部とを含む基地局装置と、
を備え、
前記通信制御部および前記上位側通信制御部は、前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行い、
前記第1の通信部は、前記第2の通信部と前記第2の上位ノードを介して、前記第2の通信セッションによる迂回転送を行って、前記第1の上位ノードに接続する、
ことを特徴とする通信システム。 - 前記第1の通信部と前記第1の上位ノードとの間で、前記第1の通信セッションが確立されて通信が開始したことを契機にして、
前記通信制御部は、前記第1の通信セッションに関する信号を、前記第2の通信セッションを介して前記第2の上位ノードへ送信させることで、同一信号を前記第1の通信セッションおよび前記第2の通信セッションの2経路から送信させ、
前記上位側通信制御部は、前記第1の通信セッションに関する信号を、前記第2の通信セッションを介して前記第2の通信部へ送信させることで、同一信号を前記第1の通信セッションおよび前記第2の通信セッションの2経路から送信させる、
ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。 - 上位キャリアに位置するキャリア側通信装置において、
基地局に対して第1の通信プロトコルでデータを伝送するための第1の通信セッションによる通信を行う第1の上位ノードと、
前記基地局に対して前記第1の通信プロトコルとは異なる第2の通信プロトコルでデータを伝送するための第2の通信セッションによる通信を行う第2の上位ノードと、
前記第1の上位ノードおよび前記第2の上位ノードの制御を行う上位側通信制御部と、
を備え、
前記上位側通信制御部は、前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行い、
前記第1の上位ノードは、前記第2の上位ノードを介した前記第2の通信セッションによる迂回転送によって前記基地局と接続する、
ことを特徴とするキャリア側通信装置。 - 基地局装置において、
上位キャリアに対して第1の通信プロトコルでデータを伝送するための第1の通信セッションを確立して通信を行う第1の通信部と、
前記上位キャリアに対して前記第1の通信プロトコルとは異なる第2の通信プロトコルでデータを伝送するための第2の通信セッションを確立して通信を行う第2の通信部と、
前記第1の通信部および前記第2の通信部の制御を行う通信制御部と、
を備え、
前記通信制御部は、前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行い、
前記第1の通信部は、前記第2の通信部を介して、前記第2の通信セッションによる迂回転送を行って、前記上位キャリアに接続する、
ことを特徴とする基地局装置。 - キャリア側通信装置と基地局装置との間で通信セッションを確立して通信を行う際の通信方法において、
前記キャリア側通信装置と前記基地局装置との間に、第1の通信プロトコルでデータを伝送するための第1の通信セッションおよび前記第1の通信プロトコルとは異なる第2の通信プロトコルでデータを伝送するための第2の通信セッションを確立して通信を行い、
前記第1の通信セッションの通信断が発生した場合、または前記第1の通信セッションの数が上限値以上の場合は、前記第1の通信セッションから前記第2の通信セッションへの通信経路の切替制御を行い、
前記基地局装置は、前記第2の通信セッションによる迂回転送を行って、前記キャリア側通信装置に接続する、
ことを特徴とする通信方法。
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