JP5560173B2

JP5560173B2 - 無線通信システム、コネクション確立方法、及び装置

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Publication number: JP5560173B2
Application number: JP2010267066A
Authority: JP
Inventors: 利行齋藤; 堅三郎藤嶋; 克彦恒原
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Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: JP2012119886A

Description

基地局、端末、及びリレー局を有する無線通信システムに関し、特に、基地局と端末との間のデータ通信のための基地局及びリレー局への無線通信コネクション確立技術に関する。

移動体無線通信システムにおいて、固定局（基地局）は移動局（端末）の移動範囲を想定して配置される。具体的には、各基地局が端末と通信可能なエリア（セル）を、複数基地局を並べることでオーバーラップさせ、端末が想定範囲内のどこに位置してもいずれかの基地局との通信が可能となるよう基地局を配置する。ただし実際は、基地局配置の位置に対する制約や、建物などの遮蔽物の影響で端末が基地局と通信できなくなるエリア（不感地帯）が生じる。不感地帯を減らすために、基地局と端末との間の無線通信を中継するリレー局が導入されている。このリレー局はＡｍｐｌｉｆｙ＆Ｆｏｒｗａｒｄタイプ（ＡＦタイプ）のリレー局であり、受信した信号を増幅送信する機能を有する。

ＡＦタイプのリレー局は、ベースバンド信号処理を行わないため装置構成が簡易になるものの、受信端の雑音も増幅するため、中継された信号の信号電力対雑音電力比（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ、ＳＮＲ）が、リレー局の受信端でのＳＮＲより高くなることはない。これに対し、リレー局内でベースバンド信号処理を行い、受信信号を一旦復号してデータビット系列に戻し、同データビット系列を再度符号化することで、リレー局の受信雑音成分を除去できるＤｅｃｏｄｅ＆Ｆｏｒｗａｒｄタイプ（ＤＦタイプ）のリレー局が知られている。これにより、リレー局の送信端におけるＳＮＲを、受信端におけるＳＮＲよりも高くすることができる。

ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄに向けて、移動通信の規格化団体である３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）はＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）の後継規格であるＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（以下ＬＴＥ−Ａと略記する）の標準化を進めている。ＬＴＥ−Ａではセル平均周波数利用効率およびセルエッジ周波数利用効率の向上を図るため、ＤＦタイプのリレー局の導入が検討されている。また、同じく規格化団体ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）はＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）の後継規格であるＩＥＥＥ８０２．１６ｍの標準化を進めており、同様にＤＦタイプのリレー局の導入が検討されている。

３ＧＰＰにおいて、リレー局はドナー基地局との無線バックホール回線を有するノードとして定義されている（非特許文献１）。非特許文献１によると、無線バックホール回線としてはＩｎｂａｎｄｂａｃｋｈａｕｌとＯｕｔｂａｎｄｂａｃｋｈａｕｌの２種類が検討の俎上にあり、前者はデータ通信で使用する無線通信リソースの一部でバックホール回線用の無線通信リソースを確保し、後者はデータ通信で使用する無線通信リソースとは別に、バックホール回線用の無線通信リソースを確保する。後者の方が無線通信リソースの管理は容易であるが、極端な例としてバックホール回線を一切使用する必要が無い場合、バックホール回線用として割り当てている無線通信リソースをデータ通信に転用できないため、周波数利用効率が低下しやすいという性質を持つ。また、ＩＥＥＥはＷｉＭＡＸとの完全な後方互換を目標としているため、そのリレー局は自ずとＩｎｂａｎｄｂａｃｋｈａｕｌとなる（非特許文献２）。

また、リレー局の形態は、大別して独立型と従属型の２通りが存在する。独立型のリレー局は、無線リソースの割当やパケットの再送制御であるＨ−ＡＲＱ（ＨｙｂｒｉｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｐｅａｔｒｅＱｕｅｓｔ）を自ら独立して行うことが可能なものであり、従来の基地局とほぼ同等の機能を持つ。基地局との差分は、ネットワークとのデータのやり取りを、無線で他の基地局に依存する点である。従属型のリレー局はリソース割当やＨ−ＡＲＱを含むリソース制御を含めて他の基地局に依存するものであり、単純なＤＦタイプのリレー局と言える。ＬＴＥ−ＡではＴｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２が各々独立型、従属型に対応し、ＷｉＭＡＸにおいては非透過型、透過型が各々独立型、従属型に対応する。

不感地対策の目的でリレー局を配置する場合、リレー局のセルは親基地局（リレー局が無線バックホールの通信相手とする基地局）の不感地であり、リレー局に接続する端末は親基地局と直接は通信できない。また、そのようなリレー局の無線バックホール品質は一般に低くなる。そのため、リレー局は一般に、親基地局と見通し内通信が可能な位置への固定設置や高性能なアンテナの使用により無線バックホールの品質を改善する。

一方、特許文献１には、複数の基地局から同じ信号を送信することで無線通信品質を改善するソフトハンドオーバという技術を開示している。

特開２００３−２７４４３７号公報

３ＧＰＰ、"ＦｕｒｔｈｅｒａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｓｆｏｒＥ−ＵＴＲＡＰｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒａｓｐｅｃｔｓ（Ｒｅｌｅａｓｅ９）"，ＴＲ３６．８１４、ｖ９．０．０、２０１０／０３,ｐｐ．２５−３０ＩＥＥＥ、"ＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＬｏｃａｌａｎｄｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓＰａｒｔ１６：ＡｉｒＩｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒＢｒｏａｄｂａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓＳｙｓｔｅｍｓＡｍｅｎｄｍｅｎｔ１：ＭｕｌｔｉｈｏｐＲｅｌａｙＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"、ＩＥＥＥＰ８０２．１６ｊ−２００９，２００９／０６，ｐｐ．１９２−２００

リレー局を導入した無線通信システムを図１に示す。基地局１０１と端末１０２とがデータ通信する無線通信システムにリレー局１０３を導入すると、基地局−端末間の無線通信路である第一無線通信路１０４に加えて、リレー局−端末間の無線通信路である第二無線通信路１０５および基地局−リレー局間の無線通信路である第三無線通信路１０６が発生する。前述のように、不感地対策のリレー局の場合、一般に第一無線通信路は通信が困難な程度に低く、第三無線通信路の通信品質も低い。

前記のＩｎｂａｎｄＢａｃｋｈａｕｌの場合、例えば図１のように基地局とリレー局が排他的に無線リソースを用いて送信を行うことで下り通信の干渉を回避する。図１において１０７、１０８、１０９はそれぞれ第一無線通信路、第二無線通信路、第三無線通信路に割り当てられる無線リソースを示す。第三無線通信路の通信品質が低い場合、同じデータ量の伝送に必要な無線リソース１０９が増大し、基地局が第一無線通信路の通信に用いる無線リソース１０７が減少する。第三無線通信路は、第二無線通信路の送信データを中継するものであり、通信システム全体のスループットには寄与しない。すなわち、第三無線通信路の品質が低いほどシステムの無線リソース利用効率は低下する。

また、伝搬路変動によっては、第三無線通信路が通信不可能な品質になる場合がある。ＬＴＥでは、このようにリレー局を含めた端末と基地局の間で無線通信が不可能になった状態をＲＬＦ（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＦａｉｌｕｒｅ）と呼び、端末とネットワークの間の無線コネクションが切断されている。この場合、端末は無線伝搬路の品質の回復を一定時間待ち、その間に改善しなければコネクション確立動作をやり直す。端末の場合は、コネクションを再確立しても影響は該当端末に限定されるが、リレー局と基地局間の第三無線通信路でＲＬＦが発生すると、コネクションの再確立までリレー局配下の端末全てが通信不可能となる。そのため、第三無線通信路でＲＬＦが発生し得る場合、リレー局配下の端末の通信が不安定になるという課題がある。

このような課題に対し、複数の基地局から同じ信号を送信することで無線通信品質を改善する、ソフトハンドオーバという技術が、上述した特許文献１で開示されている。特許文献１では、ソフトハンドオーバ状態にある端末が新しいＲａｄｉｏＢｅａｒｅｒ（無線セッション。ほぼアプリケーションに対応）を確立する際、既存のＲａｄｉｏＢｅａｒｅｒと合わせたトラフィック量を伝送できる無線リンクのみ残すことで、ソフトハンドオーバの状態を最大限維持しつつ新規のＲａｄｉｏＢｅａｒｅｒを確立可能とし、呼損量を低減する。ただし、ソフトハンドオーバは複数の基地局が同じ信号を送信するため、Ｗ−ＣＤＭＡやｃｄｍａ２０００のようなＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）系のシステムでは、受信信号の合成による端末端のＳＮＲ改善効果が得られる。一方、ＬＴＥやＷｉＭＡＸのようなＯＦＤＭＡ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）系のシステムでは、各基地局で時間・周波数リソースを確保する必要があるため、ソフトハンドオーバを適用すると、宛先の端末の通信品質が改善する効果と引き換えに、システムの無線リソース利用効率が低下するという課題がある。

本発明の目的は、このような課題を解決できる無線通信システム、コネクション確立方法、及び装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、無線通信システムであって、
複数の基地局と、基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、端末の移動管理を行うノードと、端末に対するゲートウェイ装置とを備え、端末は、端末に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを、第一の無線通信路を介して複数の基地局との間で確立する無線通信システムを提供する。

また、上記の目的を達成するため、本発明においては、無線通信システムにおける無線通信コネクション確立方法であって、無線通信システムは、基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、端末と第二の無線通信路を介し、基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、端末に対するゲートウェイ装置と、リレー局に対するゲートウェイ装置を備え、リレー局は、第三の無線通信路を介した、リレー局に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを複数の基地局との間で確立する無線通信コネクション確立方法を提供する。

更に、上記目的を達成するため、本発明においては、基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と第二の無線通信路を介し、基地局と第三の無線通信路を介して通信する無線通信装置であって、互いに接続された処理部と、記憶部と、基地局側無線フロントエンド部と、端末側無線フロントエンド部とを備え、処理部は、第三の無線通信路を介した、無線通信装置に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の基地局との間で確立する無線通信装置を提供する。

すなわち、上記目的を解決するために、本発明の好適な態様において、リレー局を構成する無線通信装置がネットワークとの間に複数の基地局を介して複数の無線コネクションを確立することにより、いずれかの基地局との間で無線通信が不可能になった場合でもネットワークとのコネクションが完全には切断されない構成とし、リレー局である無線通信装置配下の端末の通信の安定性を向上する無線通信システムを提供する。

無線通信システムにおいて、無線通信リソースの利用効率を維持しつつ無線バックホールの安定性を高めることができる。

また、複数の無線コネクションで別々のデータを通信することにより、親基地局間の無線通信路の負荷分散や、システム全体の無線リソース利用効率の低下を防止する構成とする。

リレー局を導入した無線通信システムと、基地局とリレー局との無線通信リソース分割の概略を説明するための図である。第一の実施例におけるシステム構成例を示す図である。第一の実施例における移動管理ノードの動作フローチャートを示す図である。基地局のみのＬＴＥネットワークシステム構成例を示す図である。基地局のみのＬＴＥネットワークシステムにおける端末のコネクション確立の動作シーケンスを示す図である。図４のコネクション確立要求メッセージの内容を説明するための図である。基地局のみのＬＴＥネットワークシステムにおけるＭＭＥの動作フローチャートを示す図である。Ｂｅａｒｅｒの対応関係を説明するための図である。リレー局を含むシステムのシステム構成例を示す図である。リレー局を含むシステムにおける端末のコネクション確立の動作シーケンスを示す図である。リレー局を含むシステムにおけるＵＥ−ＰＧＷの動作フローチャートを示す図である。リレー局のＢｅａｒｅｒと端末のＢｅａｒｅｒの対応関係を示す図である。ＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値の対応テーブルの例を示す図である。端末のＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤとＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの対応テーブルの例を示す図である。リレー局配下の端末に対するデータの処理を示す動作フローチャートを示す図である。第二の実施例におけるシステム構成例を示す図である。第二の実施例におけるコネクション確立要求メッセージの内容を示す図である。第二の実施例におけるＭＭＥの動作フローチャートを示す図である。第二の実施例において、リレー局が複製要求を含むコネクション確立要求を送信した場合の動作シーケンスを示す図である。第二の実施例における、ＭＭＥからＳ−ＧＷへのセッション確立要求メッセージの内容を示す図である。第二の実施例におけるＳ−ＧＷの動作フローチャートを示す図である。第二の実施例におけるＳ−ＧＷからＰ−ＧＷへのセッション確立要求メッセージの内容を示す図である。第二の実施例におけるＰ−ＧＷの動作フローチャートを示す図である。第二の実施例において、リレー局配下の端末がコネクション確立要求を送信した場合の動作シーケンスを示す図である。第二の実施例における端末のＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤとＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの対応テーブルの例を示す図である。第二の実施例における、リレー局配下の端末に対するデータの処理を示す動作フローチャートを示す図である。第三の実施例において、リレー局配下の端末がコネクション確立要求を送信した場合の動作シーケンスを示す図である。第三の実施例におけるＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値の対応テーブルの例を示す図である。第三の実施例におけるＰ−ＧＷの動作フローチャートを示す図である。第四の実施例における、リレー局の親基地局数の制限に関する動作フローチャートを示す図である。第五の実施例において、リレー局配下の端末がコネクション確立要求を送信した場合の動作シーケンスを示す図である。第五の実施例における親基地局の負荷情報管理テーブルの例を示す図である。第六の実施例におけるセッション確立の動作シーケンスを示す図である。第六の実施例におけるＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値及び負荷情報の対応テーブルの例を示す図である。第六の実施例におけるＰ−ＧＷの動作フローチャートを示す図である。第六の実施例において、リレー局がコネクション確立要求を転送した親基地局の負荷が他の親基地局よりも高かった場合の動作シーケンスを示す図である。各実施例におけるリレー局装置の機能ブロック構成例を示す図である。各実施例におけるリレー局装置の装置構成例を示す図である。各実施例におけるＭＭＥ装置の装置構成例を示す図である。各実施例におけるＳ−ＧＷ装置の装置構成例を示す図である。各実施例におけるＲＮ−ＰＧＷ装置の装置構成例を示す図である。各実施例におけるＵＥ−ＰＧＷ装置の装置構成例を示す図である。

以下、本発明の種々の実施例を図面に従い順次説明する。本明細書において、コネクションとセッションは、いずれも端末とネットワークの間の認証や位置登録といった基本的な接続を示す。本明細書では、ＬＴＥのメッセージ名の関係で、端末と直接やり取りする場合はコネクション、上位ノード間でやり取りする場合はセッションと表現する。なお、本明細書において、各実施例のシステムの処理フローを説明するためフローチャートを用いるが、フローチャートの数番は、動作フローの各動作、ステップ、命令等を示している。

図２Ａ及び図２Ｂは、第一の実施例に係る無線通信システムを説明するための図である。図２Ａに、無線通信システムの一般的なネットワーク構成を示す。端末１０２がコアネットワーク２０１と無線通信コネクションを確立する際、その間には基地局１０１の他に移動管理ノード２０４とゲートウェイ装置２０３が介在する。端末１０２は第一の基地局１０１を通りコアネットワーク２０１へ至る第一の経路でコネクションを確立済みとする。この時、端末１０２が更に第二の基地局２０２を通りコアネットワークへ至る第二の経路でコネクションの確立要求を行った場合、従来のシステムでは、移動管理ノード２０４が既存の第一の経路のコネクションを削除する。これにより、端末１０２とネットワークのコネクションが最大１つに制限され、端末１０２が複数の基地局の通信エリアを、ネットワークに対する通知なく移動した場合でも、使用が期待できない過去のエリアの通信コネクションを削除できる。ただし、端末１０２が同時に複数のコネクションを確立することが許可されないため、例えばリレー局のように殆ど移動を行わないものが、複数の親基地局との間にコネクションを確立する動作が実現できない。

そこで、第一の実施例では、このような複数のコネクションの同時利用を見込む端末１０２が、複数のコネクションを確立することを可能にする。具体的には、端末１０２からのコネクション確立要求に、既存のコネクションを削除しないことを要求する“複製要求”の情報を追加する。

図２Ｂに、第一の実施例における移動管理ノード２０４の動作フローチャートを示す。端末からのコネクション確立要求を受けた際（２０５）、移動管理ノードはまず複製要求の有無を判定し（２０６）、複製要求がない場合は通常通り既存のコネクションを削除する（２０７，２０８）。一方、複製要求がある場合はこれらの動作をスキップし、ゲートウェイ装置に対して新規のコネクション確立を要求する（２０９）。

以上説明した第一の実施例により、例えばリレー局や殆ど移動しない端末が、複製要求を設定することで複数のコネクションを確立できるようになる。ソフトハンドオーバと異なり、別々のコネクションでは独立のデータ送信もできるため、無線リソースの利用効率の劣化を最小限に抑えつつ、これらの端末の通信を安定化することができる。なお、移動管理ノードやゲートウェイ装置が第一と第二の経路で共通の場合を例に説明したが、別々の場合でもそれらの間で通信が可能であれば、同様の制御が可能である。

以上説明した実施例１の基本構成を、ＬＴＥのシステムに適用する場合の各種の実施例を、第二から第六の実施例として説明する。まず、第二から第六の実施例を説明するにあたり、まずＬＴＥ−Ａで現在想定されるリレー局を含むシステムの構成を、図３〜図１４を用いて説明する。

上述の通り、コネクションとセッションはいずれも端末とネットワークの間の認証や位置登録といった基本的な接続を示し、ＬＴＥのメッセージ名の関係で、端末と直接やり取りする場合はコネクション、上位ノード間でやり取りする場合はセッションと表現する。

図３にＬＴＥのネットワーク構成を示す。端末１０２がコアネットワーク３０１とコネクションを確立する際、その間には基地局１０１の他にＭＭＥ（ＭｏｂｉｌｉｔｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＥｎｔｉｔｙ）３０２、ＳＧＷ（ＳｅｒｖｉｎｇＧａｔｅｗａｙ）３０３、ＰＧＷ（ＰａｃｋｅｔＤａｔａＮｅｔｗｏｒｋＧａｔｅｗａｙ）３０４が介在する。ＭＭＥ３０２は端末の移動管理のためのノードであり、端末が基地局間を移動した場合のコネクションの維持を行う。ＳＧＷ３０３は無線通信システム内の移動を終端するためのノードであり、複数の基地局を配下に置くことで、ＳＧＷのエリア内を端末が移動した場合の通信の継続性を制御する。ＰＧＷ３０４はコアネットワークに対するゲートウェイであり、端末とコアネットワークの間のコネクション管理を行う。１つの基地局は１つのＳＧＷとＭＭＥに、１つのＳＧＷは１つのＭＭＥに接続している。ただし、１つのＭＭＥに複数のＳＧＷが接続することや、１つのＳＧＷに複数の基地局が接続することは可能である。

図４に、上記の構成において、端末がネットワークとコネクションを確立する際の動作シーケンスを示す。端末１０２は最初に基地局１０１との間で無線コネクションを確立する（４０１）。無線コネクション確立後、端末１０２はまずＭＭＥを宛先としてコネクション確立要求（ＡｔｔａｃｈＲｅｑｕｅｓｔ）４０２を通知する。コネクション確立要求４０２はＮＡＳ（Ｎｏｎ−ＡｃｃｅｓｓＳｔｒａｔｕｍ）メッセージの形で通知され、基地局１０１は直接の処理を行わずに、無線コネクション確立後初めての端末からのメッセージであることを示すＵＥＩｎｉｔｉａｌＭｅｓｓａｇｅとしてＭＭＥ３０２へと転送する（４０３）。

図５に、コネクション確立要求４０２の例として、必須の内容を示す。必須のフィールドは、Ｌ３メッセージとしてのヘッダ５０１、コネクション確立の目的５０２、端末のＩＤ５０３、端末の無線・ネットワークレベルの機能サポート情報５０４の４つに大別される。端末ＩＤ５０３において、端末はＭＭＥに接続した場合に与えられる一時的なＩＤであるＧＵＴＩ（ＧｌｏｂａｌｌｙＵｎｉｑｕｅＴｅｍｐｏｒａｒｙＩｄｅｎｔｉｔｙ）を所持していればＧＵＴＩを、所持していなければＩＭＳＩ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｏｂｉｌｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＩｄｅｎｔｉｔｙ）を通知する。コネクション確立要求４０２を受信したＭＭＥ（図４におけるｎｅｗＭＭＥ）は、端末ＩＤ５０３がＧＵＴＩであるか否かにより、端末が新規にコアネットワークとコネクションを確立するのか、既にどこかのＭＭＥ経由でコネクションを確立済であるのかを判断する。

コネクション確立要求４０２を受けたＭＭＥは、まずネットワーク側のノードであるＨＳＳ（ＨｏｍｅＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＳｅｒｖｅｒ）との間で端末の認証を行い（４０４）、暗号化が行われていなければ、端末に対して暗号化のパラメータを設定する（４０５）。以上の後、ＭＭＥはコネクション確立要求４０２の端末ＩＤ５０３から既存のコネクションの有無を判定し（４０６）、既存のコネクションが存在する場合は削除する。端末ＩＤがＧＵＴＩを示し、端末がＧＵＴＩを取得したエリア（≒ＭＭＥ）ＯｌｄｒｏｕｔｉｎｇａｒｅａｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎがｎｅｗＭＭＥと同じ場合、正式な切断をせずにコネクション確立を再度行ったことを示す。この場合、ｎｅｗＭＭＥはＳＧＷに対して端末の既存セッションの削除を要求し（４０７）、ＳＧＷはＰＧＷとの間で該当セッションの削除を行い（４０８）、削除の完了をＭＭＥへと通知する（４０９）。

一方、ＧＵＴＩの取得エリアがｎｅｗＭＭＥとは別の場合、ハンドオーバを行わずに他ＭＭＥのエリアから移動したことを示す。この場合、ｎｅｗＭＭＥはＨＳＳに対して端末所属情報の更新（ＬｏｃａｔｉｏｎＵｐｄａｔｅ）を要求する（４１０）。ＨＳＳはそれを受けてｏｌｄＭＭＥに対して端末のセッションを削除するＣａｎｃｅｌＬｏｃａｔｉｏｎを要求し、ｏｌｄＭＭＥはＳＧＷに端末のセッションを削除させる（４１１）。ｏｌｄＭＭＥから削除完了の通知を受けると、ＨＳＳは更新の完了通知であるＬｏｃａｔｉｏｎＵｐｄａｔｅＡｃｋをｎｅｗＭＭＥへ通知する（４１２）。

以上のようにして端末のコネクションがない状態とした上で、ＭＭＥはＳＧＷに新規セッションの確立を要求する（４１３）。ＳＧＷはそれを受けてＰＧＷとの間で新規セッションを確立し（４１４）、セッション確立応答をＭＭＥへ通知する（４１５）。ＭＭＥはセッション確立応答４１５に従いコネクション確立応答（確立成功の場合はＡｔｔａｃｈＡｃｃｅｐｔ）４１６を生成してＩｎｉｔｉａｌＣｏｎｔｅｘｔＳｅｔｕｐＲｅｑｕｅｓｔの形で基地局へと通知し、基地局はそれを受けて端末との間で無線コネクションの情報を更新する（４１７）。以上で端末とネットワークの間でコネクションが確立されるため、端末は基地局を介してＭＭＥへコネクション確立完了通知ＡｔｔａｃｈＣｏｍｐｌｅｔｅ４１８をＩｎｉｔｉａｌＣｏｎｔｅｘｔＳｅｔｕｐＲｅｓｐｏｏｎｓｅの形で通知する。

図６に、ＭＭＥ３０２の動作フローチャートを示す。ＭＭＥは端末のコネクション確立要求を受信した場合（６０１）、まず端末ＩＤ５０３がＧＵＴＩを示すかを判定する（６０２）。ＧＵＴＩの場合、更に自分が割り当てたものかを５０３の取得エリアの情報から判定し（６０３）、自分が割り当てていた場合は対応するコネクションを削除する（６０４）。自分以外が割り当てていた場合、もしくはＧＵＴＩが通知されなかった場合、ＨＳＳにＬｏｃａｔｉｏｎＵｐｄａｔｅを要求する（６０５）。すなわち、移動元のＭＭＥが存在する場合、端末１０２とそのＭＭＥとの間で確立されたコネクションを削除する。以上の処理の後、ＳＧＷ３０３に対して新規のセッション確立を要求し（６０６）、結果を基地局１０１へと通知する（６０７）。

なお、ＬＴＥにおいて、“コネクション”は更にＢｅａｒｅｒと呼ばれるものに対応付けられる。Ｂｅａｒｅｒは音声や画像というＱｏＳ要求の異なる単位で確立される論理的なデータのトンネルであり、例えばコネクション確立要求に対してはＤｅｆａｕｌｔＢｅａｒｅｒと呼ばれるＢｅａｒｅｒが確立される。図７に示すように、Ｂｅａｒｅｒは両端のノードにより名称が変わり、端末とＰＧＷの間はＥＰＳＢｅａｒｅｒ７０１、端末と基地局の間はＲａｄｉｏＢｅａｒｅｒ７０２、基地局とＳＧＷの間はＳ１Ｂｅａｒｅｒ７０３、ＳＧＷとＰＧＷの間はＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒ７０４、端末とＳＧＷの間はＥ−ＲＡＢ７０５と呼ばれる。各ノードは各ＥＰＳＢｅａｒｅｒに対して上位と下位のＢｅａｒｅｒ（例えば基地局ではＲａｄｉｏＢｅａｒｅｒとＳ１Ｂｅａｒｅｒ）の対応付けを行う。

図８に、リレー局を含むシステムの構成を示す。端末１０２はリレー局１０３に接続し、リレー局１０３は更に親基地局１０１（ＤｏｎｏｒＢａｓｅＳｔａｔｉｏｎ）を介してコアネットワーク３０１に接続している。基地局１０１とコアネットワーク３０１の間には、リレー局１０３のコネクションを管理するためのＭＭＥ、ＳＧＷ、ＰＧＷであるＲＮ−ＭＭＥ８０１、ＲＮ−ＳＧＷ８０２、ＲＮ−ＰＧＷ８０３と、端末１０２のコネクションを管理するためのＭＭＥ、ＳＧＷ、ＰＧＷであるＵＥ−ＭＭＥ８０４、ＵＥ−ＳＧＷ８０５、ＵＥ−ＰＧＷ８０６が介在する。リレー局１０３とＲＮ−ＭＭＥ８０１、ＲＮ−ＳＧＷ８０２、ＲＮ−ＰＧＷ８０３の間、及び端末１０２とＵＥ−ＭＭＥ８０４、ＵＥ−ＳＧＷ８０５、ＵＥ−ＰＧＷ８０６の間の制御動作は、基本的に図３における端末１０２とＭＭＥ３０２、ＳＧＷ３０３、ＰＧＷ３０４の間の制御動作に従う。ＵＥ−ＭＭＥ８０４及びＵＥ−ＳＧＷ８０５と通信を行うノードが、図３では基地局１０１であったのに対し、図８ではＲＮ−ＰＧＷ８０３となる。

図９に、図８の構成において端末１０２がコアネットワーク３０１とコネクションを確立する際の動作シーケンスを示す。まず、リレー局１０３は、親基地局１０１を選択した時点でＲＮ−ＰＧＷ８０２との間にコネクションを確立する。この動作９０１は図４における端末のコネクション確立動作４０１〜４１８と変わらない。図示の便宜上、動作４０６〜４１５はＤｅｆａｕｌｔＢｅａｒｅｒ確立動作９０２と示した。このようにしてＲＮ−ＰＧＷとリレー局の間にＥＰＳＢｅａｒｅｒ（以降ＲＮＢｅａｒｅｒと呼ぶ）が確立されると、後で図１０を用いて説明するＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒを対応付けるため、ＲＮ−ＰＧＷとＵＥ−ＰＧＷは、確立したＲＮＢｅａｒｅｒに対してＤｉｆｆｓｅｒｖのＤＳＦｉｅｌｄ値を対応付け、情報を共有する（９０３）。

以上にて、ＵＥのコネクション確立動作を受け付ける準備が完了する。端末がコネクション確立要求４０２を送信するまでの動作は図４と同様で、それを受けたリレー局が送信するＩｎｉｔｉａｌＵＥＭｅｓｓａｇｅ９０４が、親基地局及びＲＮ−ＰＧＷを介してＵＥ−ＭＭＥへ到着する点が異なる。また、ＲＮＢｅａｒｅｒとＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒを対応付けるため、ＲＮ−ＰＧＷはＩｎｉｔｉａｌＵＥＭｅｓｓａｇｅ９０４にＲＮＢｅａｒｅｒのＩＤを付加する。

認証動作（９０５）の動作は認証動作４０４と同様で、ＲＮ−ＰＧＷ及び親基地局を介して端末と通信する点が異なる。ＵＥ−ＭＭＥとＵＥ−ＳＧＷ／ＰＧＷとの間のＤｅｆａｕｌｔＢｅａｒｅｒ確立動作（９０２）はリレー局と同様に行い、コネクション確立応答９０６をＵＥＣｏｎｔｅｘｔＳｅｔｕｐＲｅｑｕｅｓｔの形で通知し、リレー局と端末の間で無線コネクションの情報更新（４１７）が完了した後、コネクション確立完了通知（９０７）をＵＥＣｏｎｔｅｘｔＳｅｔｕｐＲｅｓｎｐｏｎｓｅ（９０７）の形で受ける。以上により端末のＥＰＳＢｅａｒｅｒを確立した後、ＵＥ−ＰＧＷはＲＮ−ＰＧＷからの情報に基づき、確立したＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応付けを記録する（９０８）。

図１０に、ＵＥ−ＰＧＷ８０６の動作フローチャートを示す。ＵＥ−ＳＧＷ８０５からセッション確立要求（ＣｒｅａｔｅＳｅｓｓｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔ）を受信すると（１００１）、その情報に従ってＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤを対応付け（１００２）、ＵＥ−ＳＧＷとの間にＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒを確立する（１００３）。更にＲＮＢｅａｒｅｒＩＤが含まれているかを判定し（１００４）、含まれていた場合はＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒとの対応付けを内部で管理するテーブルに記録する（１００５）。以上の動作の後、ＵＥ−ＰＧＷは確立したＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒの情報をセッション確立応答としてＵＥ−ＳＧＷへと通知する（１００６）。

図１１に、リレー局を含むシステムにおける、ＵＥＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応付けを示す。リレー局配下の端末のデータは必ずＲＮ−ＰＧＷを通るため、一旦ＲＮＢｅａｒｅｒへのマッピングが必要となる。ＵＥＲａｄｉｏＢｅａｒｅｒ７０２は図７と同様であり、ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒ１１０１は図７におけるＳ１Ｂｅａｒｅｒ７０３とＳ５/Ｓ８Ｂｅａｒｅｒ７０４を合わせたものを示す。ＲＮＢｅａｒｅｒ１１０２は、ＲＮ−ＰＧＷとリレー局の間に確立されている。ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応付け１１０３には、Ｄｉｆｆｓｅｒｖのヘッダに含まれるＤＳＦｉｅｌｄを用いる。ＲＮＢｅａｒｅｒ毎に別々のＤＳＦｉｅｌｄ値を割り当て、ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒのデータに対して対応するＲＮＢｅａｒｅｒのＤＳＦｉｅｌｄ値を設定することで、ＲＮ−ＰＧＷがＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒのデータを対応するＲＮＢｅａｒｅｒへマッピング可能となる。図９のステップ９０３で新規のＲＮＢｅａｒｅｒを確立した場合、ＲＮ−ＰＧＷがＵＥ−ＰＧＷへＩＤを通知し、ＵＥ−ＰＧＷが新規のＤＳＦｉｅｌｄ値を割り当てる。以上のように、リレー局を含むシステムにおいては、ＵＥ−ＰＧＷ８０６は少なくとも図１２、１３に示すようなテーブルを内部で管理する。

図１２はＲＮＢｅａｒｅｒとＤＳＦｉｌｅｄ値の対応テーブルであり、図９の９０３のタイミングで更新する。一方、図１３はＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応を示すテーブルであり、図１０の１００５にて更新する。リレー局を介さずにＥＰＳＢｅａｒｅｒを確立した場合、図１３のＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤ＝２、３のように対応するＲＮＢｅａｒｅｒが存在しない状態となる。

図１４に、以上の説明をまとめた、リレー局を含むシステムにおける、端末宛のデータを受信した場合のシステムの動作フローチャートを示す。ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒに対するデータを受信した場合（１４０１）、ＵＥ−ＰＧＷは、まず図１３のテーブルから宛先の端末がリレー局の配下にいるかを判定する（１４０２）。リレー局の配下でない、すなわち図１３の対応するＲＮＢｅａｒｅｒが有効な値でない場合、ＵＥ−ＰＧＷは通常通りにＵＥ−ＳＧＷを経由して端末の接続先基地局へデータを転送する（１４０３）。

一方、ＲＮＢｅａｒｅｒが有効な値であった場合、ＵＥ−ＰＧＷは図１２のテーブルから対応するＤＳＦｉｅｌｄの値を取得し、データのＤＳＦｉｅｌｄを取得した値に設定した上でＲＮ−ＰＧＷへ転送する（１４０４）。ＲＮ−ＰＧＷはＤＳＦｉｅｌｄの値に基づいてＲＮＢｅａｒｅｒへマッピングすることで（１４０５）端末の接続先リレー局へとデータを転送し、リレー局は端末の送信データキューにデータを格納する（１４０６）。以上により基地局／リレー局いずれの配下である場合も、端末の接続先にデータが到着し、それらのノードが無線リンクを介して端末へとデータを送信する（１４０７）。

以上が、これから詳述する第二の実施例〜第六の実施例が適用される、ＬＴＥ−Ａで想定されるリレー局を含むシステムの構成を説明した。

以上を踏まえ、リレー局が複数の経路でコネクションを確立する第二の実施例を図１５〜図２５を用いて説明する。図４で説明したように、既にコネクションを確立している端末が、別の基地局経由でコネクション確立要求を送信した場合、通常、ＭＭＥは既存のコネクションを削除する。これは、車や電車で高速に移動し得る端末を考えた場合に、古いコネクションが未使用のまま確保され続けることを回避するためと考えられる。一方、特に不感地対策として導入されるリレー局は殆ど移動がないと考えられ、複数のコネクションを確立しても無駄になる可能性は低い。言い換えるなら、リレー局は殆ど移動を行わない端末と考えることができる。そこで、本実施例では、リレー局が実施例１で説明した端末と同様、複数の経路でコネクションを確立可能な構成とする。

このように、リレー局が複数コネクションの確立を図る契機は、例えばリレー局に接続する端末数が増えてトラフィック量の期待値が一定以上となった場合や、第三無線通信路の品質が低いと判断された場合が考えられる。トラフィック量の期待値は、例えばＬＴＥの場合はＥＰＳＢｅａｒｅｒ毎にＱｏＳ要求を示すＱＣＩ（ＱｏＳＣｌａｓｓＩｎｄｉｃａｔｏｒ）が割り当てられており、これを基に推定する。例えば、リレー局に接続する端末数が第一の閾値以上か否か、あるいは、期待されるトラフィック量の総和が第二の閾値以上か否かを判断して、複数コネクションの確立を図る。また、第三無線通信路の品質は、下り信号の受信ＳＩＮＲやＰＥＲ（ＰａｃｋｅｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）、上りの残りバッファ量などを基に判断できる。すなわち、受信ＳＩＮＲが第三の閾値以下か否か、下り信号のＰＥＲが第四の閾値以下か否かを判断して、複数コネクションの確立を図る。

図１５に、第二の実施例におけるネットワーク構成の一例を示す。リレー局１０３から基地局１０１を通り、ＵＥ−ＰＧＷ８０５を経てコアネットワーク３０１へ至る第一の経路は、図８のネットワーク構成と同様である。第二の実施例では、リレー局１０３が更に基地局１５０１を通り、ＵＥ−ＰＧＷ８０５を経てコアネットワーク３０１へ至る第二の経路を確立する。本実施例では、少なくともＵＥ−ＰＧＷ８０６は、経路が異なる場合でも共通、すなわちコアネットワーク３０１からのデータの到着地点は、少なくとも各経路で共通とする。それ以外のノードは経路によって共通でも別々でも良いが、図１５の構成においては、第二の経路のＲＮ−ＳＧＷ１５０２、ＲＮ−ＰＧＷ１５０３、ＵＥ−ＭＭＥ１５０４、ＵＥ−ＳＧＷ１５０５は第一の経路と別で、ＲＮ−ＭＭＥ８０１は共通とした。動作シーケンスの説明の便宜上、第二の実施例はこのような構成例としたが、これから説明する図１７、図２０、図２２のフローチャートはこれらが共通であっても動作する。

図１６に示すコネクション確立要求メッセージを用い、本実施例において、第一の経路でコネクションを確立しているリレー局が、更に第二の経路でコネクションを確立する方法を説明する。本実施例の構成においては、第二以降の経路のコネクション確立であることを上位ノードに認識させるため、図１６のようにコネクション確立要求に、複製要求を示すフィールド“ＤｕｐｌｉｃａｔｅＩｎｄｉｃａｔｏｒ”１６０１を追加する。最初のコネクション確立においては複製要求を設定せず、第二以降の経路のコネクション確立においては複製要求を設定することで、コネクション確立要求を受信したノードが第二以降の経路に対するものか否かを判断する。

図１７に、第二の実施例におけるＲＮ−ＭＭＥの動作フローチャートを示す。動作６０１〜６０７は図６と同様である。ただし、ＲＮ−ＭＭＥ８０１における“端末”、例えばステップ６０２の端末とはリレー局を示す。上述した通り本明細書において、広義には“端末”にはリレー局が含まれる。ＲＮ−ＭＭＥ８０１が、リレー局１０３からコネクション確立要求を受信した場合、まず複製要求１６０１を確認する（１７０１）。設定されていなかった場合、新規セッション確立動作６０２〜６０７を行う。設定されていた場合、ＩＤ情報５０３がＲＮ−ＭＭＥ８０１に既知であるかを確認する（１７０２）。

具体的には、ＲＮ−ＭＭＥ８０１が確立したコネクションの情報とＩＤ情報５０３が示すＩＭＳＩもしくはＧＵＴＩの一致を調べる。既知ではない場合、第二以降の経路のコネクション確立ではないと判断して新規のコネクション確立を行う。既知の場合、ＲＮ−ＳＧＷ８０２に対するセッション確立要求に複製要求を設定する（１７０３）。既知でない場合でもＵＥ−ＰＧＷ８０６を介して他のＲＮ−ＭＭＥにＩＤの問合せを行い、第二以降の経路のセッション確立であるか否かを判断する構成としても良い。

図１８に、第二の実施例において、コネクション確立要求の複製要求が設定されていた場合の動作シーケンスを示す。リレー局１０３から親基地局を介してＲＮ−ＭＭＥに送信されるコネクション確立要求（１８０１、１８０２）に複製要求のフィールド１６０１が含まれている点が図４と異なる。複製要求が設定されている場合、コネクションの重複判定動作（４０６）の結果に関わらず、既存のコネクションを削除する動作４０７−４０９や４１０−４１２を行わない（１８０３）。また、ＲＮ−ＭＭＥからＲＮ−ＳＧＷに対して通知するセッション確立要求１８０４にも複製要求のフィールドが含まれており、図１７で述べたようにリレー局１０３が通知する端末ＩＤがＲＮ−ＭＭＥに既知であった場合に設定する。

図１９に、ＲＮ−ＭＭＥからＲＮ−ＳＧＷに対して通知するセッション確立要求の内容を示す。ＩＭＳＩやＲＮ−ＳＧＷのＲＮ−ＰＧＷ側／親基地局側のポート情報、ＥＰＳＢｅａｒｅｒ（ＲＮＢｅａｒｅｒ）ＩＤ等の情報が含まれているが、本実施例に直接は関係しないため詳細は省略する。複製要求のフィールド１９０１が含まれており、設定されている場合は第二以降の経路のセッション確立要求であることを示す。

図２０に、第二の実施例におけるＲＮ−ＳＧＷの動作フローチャートを示す。ＲＮ−ＭＭＥからセッション確立要求を受信した場合（２００１）、ＲＮ−ＳＧＷはまず複製要求を確認する（２００２）。設定されていない場合、通知されたＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤを格納し（２００３）、ＲＮ−ＰＧＷに対してそのＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤでセッション確立要求を実施し（２００４）、ＲＮ−ＰＧＷからのセッション確立応答を受けて（２００５）、コネクション確立応答を親基地局へと通知する（２００６）。

複製要求が設定されている場合、ＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤがＲＮ−ＳＧＷで確立済みのものと一致するかを判定する（２００７）。一致しない場合、例えば図１５のように第一の経路はそのＲＮ−ＳＧＷ以外を通る。そのため、ＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤを格納した上でＲＮ−ＳＧＷからＲＮ−ＰＧＷに対するセッション確立要求の複製要求を設定し（２００８）、そのＥＰＳＢｅａｒｅｒに対するコネクションをそのＲＮ−ＳＧＷ経由でも確立する。一致する場合、親基地局が異なっていてもＲＮ−ＳＧＷは共通のため、ＲＮ−ＳＧＷと第二の親基地局との間のＳ１Ｂｅａｒｅｒを、第一の親基地局との間のＳ１Ｂｅａｒｅｒを複製する形で確立する（２００９）ことで、ＲＮ−ＰＧＷよりも上位のノードに認識させることなく第二の経路を確立できる。この場合、親基地局に対するコネクション確立応答２００６はＲＮ−ＳＧＷが生成する。具体的には、Ｓ１ＢｅａｒｅｒはＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒと対応付けることでＥＰＳＢｅａｒｅｒを形成するため、ＲＮ−ＳＧＷが管理しているＳ１ＢｅａｒｅｒとＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒの対応テーブルにおいて、第二の親基地局との間のＳ１Ｂｅａｒｅｒを第一の親基地局が対応付けられているＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒに対応付けることで実現できる。

図２１に、ＲＮ−ＳＧＷのＲＮ−ＰＧＷに対するセッション確立要求の内容を示す。図１９と同様、ＩＭＳＩやＲＮ−ＳＧＷのＲＮ−ＰＧＷ側／親基地局側のポート情報、ＥＰＳＢｅａｒｅｒ（ＲＮＢｅａｒｅｒ）ＩＤ等の情報が含まれているが、本実施例に直接は関係しないため詳細は省略する。複製要求２１０１が含まれており、設定されている場合は第二以降の経路のセッション確立要求であることを示す。

図２２に、第二の実施例におけるＲＮ−ＰＧＷの動作フローチャートを示す。ＲＮ−ＳＧＷからのセッション確立要求の受信（２２０１）に複製要求のフィールドが含まれている点が図１０と異なる。複製要求の設定を判定し（２２０２）、設定されていない場合は図１０と同様の動作１００２〜１００６を行う。設定されている場合、通知されたＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤがＲＮ−ＰＧＷで確立済みのものと一致するかを判定する（２２０３）。一致しない場合、例えば図１５のように第一の経路は該ＲＮ−ＰＧＷ以外を通る。そこで、ＲＮ−ＰＧＷのレベルでは、図１０と同じ動作１００２〜１００６により独立の経路を生成し、ＵＥ−ＳＧＷもしくはＵＥ−ＰＧＷのレベルで経路を統合する。一致する場合、親基地局及びＲＮ−ＳＧＷが異なっていてもＲＮ−ＰＧＷは共通のため、ＲＮ−ＰＧＷと第二のＲＮ−ＳＧＷとの間のＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒを、第一のＲＮ−ＳＧＷとの間のＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒを複製する形で確立する（２２０４）。具体的には、ＲＮ−ＰＧＷが管理しているＳ５／Ｓ８ＢｅａｒｅｒとＥＰＳＢｅａｒｅｒの対応テーブルにおいて、第二のＲＮ−ＳＧＷとの間のＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒを第一のＲＮ−ＳＧＷが対応付けられているＥＰＳＢｅａｒｅｒに対応付けることで実現できる。

以上により、ＲＮ−ＳＧＷと親基地局の間のＳ１ＢｅａｒｅｒもしくはＲＮ−ＰＧＷとＲＮ−ＳＧＷの間のＳ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒの複製により経路を二重化できる。図１５のようにＲＮ−ＰＧＷが経路間で異なる場合は、ＵＥ−ＳＧＷもしくはＵＥ−ＰＧＷのレベルで二重化する。

次に、第二の実施例において、リレー局１０３が複数の経路でコネクションを確立している状態で、リレー局１０３に接続する端末１０２が新規にコネクションを確立する場合について説明する。

図２３に、第二の実施例において、端末１０２がコアネットワーク３０１とコネクションを確立する際の動作シーケンスを示す。リレー局１０３は、図１６〜図２２に示す手段により、少なくとも二つの親基地局を介してＲＮ−ＰＧＷまでのコネクションを確立しており、各々のＲＮ−ＰＧＷとＵＥ−ＰＧＷは、図１２に示すＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値の対応の情報９０３を共有しているとする。また、図９におけるＲＮのコネクション確立動作９０１は、本実施例に直接は関係しないため、図２３上ではスペースの関係上省略する。

端末がコネクション確立要求４０２を送信してからコネクション確立完了通知９０７が送信されるまでの動作は図９と同様である。すなわち、第一の経路のコネクションは図９と同様の手段で確立する。第一の経路を確立後、リレー局は自らがネットワークとの間に複数の経路でコネクションを確立しているかを判定し（２３０１）、確立している場合、第一の経路の親基地局とは異なる親基地局各々に対し、コネクション確立要求４０２を複製して複製要求を設定し、ＩｎｉｔｉａｌＵＥＭｅｓｓａｇｅ９０４の形で送信する（２３０２）。ＵＥ−ＭＭＥは端末ＩＤとＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの対応関係を参照し（２３０３）、端末ＩＤとＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの組合せ、もしくは端末ＩＤそのものが既知でない場合は、ＵＥ−ＳＧＷに対して複製要求を設定したセッション確立要求を行う（９０２）。

ＵＥ−ＭＭＥからＲＮ−ＰＧＷ経由でセッション確立応答（ＡｔｔａｃｈＡｃｃｅｐｔ９０６）を受信した場合、リレー局はその端末が少なくとも１つの経路でコネクションを確立済みであるかを判定し（２３０４）、確立済み、すなわちリレー局自身が複製したＩｎｉｔｉａｌＵＥＭｅｓｓａｇｅへのセッション確立応答であった場合、端末との間で無線コネクションの情報の更新４１７を行わず、コネクション確立完了通知２３０５を代理で生成してＵＥＭＭＥに通知する。ＵＥ−ＰＧＷが同じＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤに対して異なるＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとの対応でコネクション確立応答を受信した場合、ＵＥ−ＰＧＷは、図１３のテーブルにおいて、ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒに対してＲＮＢｅａｒｅｒの対応付けを追加する（２３０６）。その結果、第二の実施例におけるＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応テーブルは図２４のようになる。ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤ＝１に対し、複数のＲＮＢｅａｒｅｒＩＤ＝１，３が対応付けられている。なお、ＵＥ−ＭＭＥ／ＵＥ−ＳＧＷ／ＵＥ−ＰＧＷの動作フローチャートは、各々図１７／図２０／図２２に示すフローチャートと共通となる。

図２４のようなテーブルを持つことにより、第二の実施例における、端末宛のデータを受信した場合のシステムの動作フローチャートは図２５のようになる。

図２５において、動作１４０１〜１４０７は全て図１４と同様である。図２４のように、複数のＲＮＢｅａｒｅｒＩＤに対応するＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤが存在するため、受信したＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒのデータのＤＳＦｉｅｌｄをその値に設定した上でＲＮ−ＰＧＷへと転送する動作１４０４の後に、対応するＲＮＢｅａｒｅｒＩＤが他にもあるかを判定するステップ（２５０１）を追加し、対応する全てのＲＮＢｅａｒｅｒＩＤに対するＤＳＦｉｅｌｄの値をもつパケットを各々生成した上でＲＮ−ＰＧＷへと送信する。これにより、同じＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤに対するデータが複数の経路を通ってリレー局へと到達するようになる。

第三の実施例を図２６〜図２８を用いて説明する。第二の実施例では、リレー局が複数の経路でコネクションを確立した後、端末からのコネクション確立要求をその都度複製することで、端末に意識させずに複数の端末のコネクションを確立したが、第三の実施例ではＵＥ−ＰＧＷがＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの間の対応関係を把握する形態とすることで、コネクション確立要求を複製することなく端末のコネクションを複数化する。

図２６に、第三の実施例において、端末がネットワークとコネクションを確立する際の動作シーケンスを示す。ＲＮ−ＰＧＷとＵＥ−ＰＧＷがＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値の対応情報を共有する際、更にリレー局の固有ＩＤであるＩＭＳＩを対応付けて共有する（２６０１）点、ＵＥ−ＰＧＷがＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤとＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの対応関係を記録する（２６０２）際にＩＭＳＩとＲＮＢｅａｒｅｒの対応付けを追加する点、その結果リレー局が複製したコネクション確立要求２３０２を送信する必要がなくなっている点が図２３と異なる。

図２７に、第三の実施例におけるＲＮＢｅａｒｅｒとＤＳＦｉｌｅｄの値の対応を示すテーブルを示す。図１３に比べてリレー局のＩＭＳＩが管理対象に加わり、同じＩＭＳＩを持つＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値がまとめられている。例えばＩＭＳＩ＝１のリレー局はＲＮＢｅａｒｅｒＩＤ１と３を確立している。このテーブルは、図２６において２６０１を受信すると更新される。

図２８に、第三の実施例におけるＵＥ−ＰＧＷの動作フローチャートを示す。リレー局配下の端末からコネクション確立要求を受けた場合、図１３のようなＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤとＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの対応テーブルを作成する動作１００５において、更に図２７のテーブルを用いてＩＭＳＩが同じ他のＲＮＢｅａｒｅｒＩＤが存在するかを判定するステップ（２８０１）を追加し、１回のコネクション確立要求で図２４に示すＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤと複数のＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの対応関係を示すテーブルを作成する点が図２２と異なる。

以上、第二及び第三の実施例では、リレー局が複数の経路でコネクションを確立し、そのリレー局配下の端末がコネクション確立を要求した場合の動作を説明した。この時、同じ端末に対する同じデータが複数の親基地局からリレー局に到着する可能性があるが、リレー局で重複したデータを破棄すれば問題はない。ただし、第三無線通信路のリソースを余分に消費するため、個別の端末のコネクション全ては二重化しない方がリソースの利用効率は向上する。そこで、以下の第四〜第六の実施例により、リレー局が複数の経路でコネクションを確立した環境下で無線リソースの利用効率を向上する方法を説明する。

図２９により、第四の実施例を説明する。第四の実施例においては、リレー局が親基地局に対して送信するフィードバック情報により、親基地局からリレー局への無線データの送信を制御する。

第四の実施例におけるリレー局の動作フローチャートを図２９に示す。まず、リレー局は無線データを受信する親基地局数の最大値Ｍを予め所持しておく。この情報は、例えば図４における無線コネクションの情報更新（４１７）においてネットワーク側から通知しても良いし、リレー局のハードウェアに予め設定しておいても良い。リレー局はコネクションを確立している親基地局の数Ｎを第五の閾値である最大値Ｍと比較し（２９０１）、Ｎ＞Ｍとなった場合は下位（Ｎ−Ｍ）の基地局とのデータ送受信を停止する。セルラシステムの下り通信においては、一般に端末は基地局へ下り通信品質の情報をフィードバックする。例えばＬＴＥにおいてはＣＱＩ（ＣｈａｎｎｅｌＱｕａｌｉｔｙＩｎｄｉｃａｔｏｒ）が相当する。この情報を無効な値、すなわち最も低いＭＣＳ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅ）でも通信が不可能であることを示す値へと上書きすることで、その基地局からの下り通信を遮断できる（２９０２）。また、ＯＦＤＭＡの上り通信では基地局から予め周波数リソースの割り当てを受ける必要があるため、端末は一般に割り当ての希望を事前に基地局へ通知する。例えばＬＴＥにおいてはＳＲ（ＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇＲｅｑｕｅｓｔ）が相当する。ＳＲ送信を停止することで、その基地局からの上りリソースの割り当てを停止できる（２９０３）。

図３０及び図３１を用いて第五の実施例を説明する。第五の実施例は、第二の実施例において、端末のコネクション確立要求の都度リレー局が転送先の基地局を選択し、そちらのみにコネクション確立要求を転送することで、いずれか一方のＲＮＢｅａｒｅｒを経由する経路でのみ端末のコネクションを確立する。

図３０に、第五の実施例において、端末がネットワークとコネクションを確立する際の動作シーケンスを示す。端末からコネクション確立要求を受信した際、リレー局が転送先の親基地局を選択し（３００１）、そちらのみに転送を行う点が図２３と異なる。親基地局の選択はランダムで行っても良いが、負荷の状況を勘案して選択すると親基地局間の負荷分散を実現できる。例えば、図３１のように親基地局毎の接続端末数を基準にして転送先の基地局を選択（コネクションを確立している端末の数が最も少ないコネクションを選択）すれば良い。また、前記のＱＣＩから親基地局毎のスループットを推定して基準としても良い。例えば、通信コネクションを介して通信を行う端末の期待されるトラフィック量の総和が最も小さいコネクションを選択する。

以降９０７の動作までは図９と同様である。このような状況で、ある親基地局との間の無線コネクションが切断された場合（３００２）、リレー局は他にコネクションを確立している親基地局が存在するかを判定する（３００３）。存在する場合、切断された親基地局を介してコネクションを確立していた端末各々に対して、ＩｎｉｔｉａｌＵＥＭｅｓｓａｇｅ９０４を複製して別の親基地局に対して送信することでコネクションを再確立する。この時、複製要求は設定しないことで古いコネクションをクリアする。親基地局の変更に伴いＵＥ−ＳＧＷが変更される場合があるため、コネクション確立応答９０６の受信時点で端末との間で無線コネクションの再設定４１７を行う。これにより、いずれかの親基地局との間の無線コネクションが切断されたとしても、別の親基地局との間に端末のコネクションを張り直すことで、端末の通信の継続性を向上できる。

図３２〜３５を第六の実施例を用いて説明する。第六の実施例は、第三の実施例のようにＵＥ−ＰＧＷがＲＮＢｅａｒｅｒの対応関係を把握している状況において、リレー局経由のコネクション確立の要求を受けた場合、ＵＥ−ＰＧＷが同じＩＭＳＩに対応するＲＮＢｅａｒｅｒの負荷状況を比較し、ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒと対応付けるＲＮＢｅａｒｅｒを決定する。

第六の実施例において、ＵＥ−ＭＭＥとＵＥ−ＰＧＷ間のセッション確立動作を図３２に示す。３２０１、３２０２、３２０３、３２０５、３２０６は、図９において９０２で纏めて表現していた動作の詳細である。端末からのコネクション確立要求を受け、ＵＥ−ＭＭＥは図１９に示す内容のセッション確立要求（ＣｒｅａｔｅＳｅｓｓｉｏｎＲｅｑｕｅｓｔ）３２０１をＵＥ−ＳＧＷへ行い、それを受けたＵＥ−ＳＧＷは図２１に示す内容のセッション確立要求３２０２をＵＥ−ＰＧＷへ行う。ＵＥ−ＰＧＷは課金やＱｏＳを管理するノードであるＰＣＲＦ（ＰｏｌｉｃｙａｎｄＣｈａｒｇｉｎｇＴｕｌｅｓＦｕｎｃｔｉｏｎ）から前記のＱＣＩのような情報を取得し（３２０３）、セッション確立応答（ＣｒｅａｔｅＳｅｓｓｉｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅ）をＵＥ−ＳＧＷ経由でＵＥ−ＭＭＥへ返信する（３２０５、３２０６）。セッション確立応答は、主には要求に対する結果を示す“Ｃａｕｓｅ”と確立したＥＰＳＢｅａｒｅｒの詳細を示す“ＢｅａｒｅｒＣｏｎｔｅｘｔｓＣｒｅａｔｅｄ”の２つのフィールドから成る。本実施例においては、ＵＥ−ＰＧＷがセッション確立応答を受けた際、同じＩＭＳＩに対応するＲＮＢｅａｒｅｒの中で負荷を比較（３２０４）した上でセッション確立応答を返信する。ＲＮＢｅａｒｅｒの負荷は、例えば図３３のようなテーブルを用いて管理する。ここでは接続端末数（ＲＮＢｅａｒｅｒＩＤ経由で確立しているコネクションの数）を比較の基準（通信コネクションを介して通信を行う端末の数が最も小さいコネクションを選択）としたが、ＰＣＲＦから受信したＱＣＩの情報に基づいて前記第五の実施例と同様にＲＮＢｅａｒｅｒ毎のスループットを予測し、それを基準としても良い。

図３４に、第六の実施例におけるＵＥ−ＰＧＷの動作フローチャートを示す。セッション確立要求にＲＮＢｅａｒｅｒの情報が含まれていた場合、ＵＥ−ＰＧＷはまず図３３のテーブルに基づき、同じＩＭＳＩを持つ他のＲＮＢｅａｒｅｒの有無を判定し（２８０１）、存在しない場合は要求通りのＲＮＢｅａｒｅｒでセッションを確立する（３４０２）。存在する場合は、同じテーブルに基づきセッション確立要求に含まれているＲＮＢｅａｒｅｒの負荷を他のＲＮＢｅａｒｅｒと比較し、負荷が他よりも低い場合は要求通りのＲＮＢｅａｒｅｒでセッションを確立する（３４０２）。一方、他のＲＮＢｅａｒｅｒよりも負荷が高い場合、ＵＥ−ＰＧＷはリレー局に対して別のＲＮＢｅａｒｅｒ経由でのコネクション確立を要求する。具体的には、セッション確立応答の“Ｃａｕｓｅ”に別のＲＮＢｅａｒｅｒでの確立を要求する内容を追加し、それを受けたＵＥ−ＭＭＥがリレー局に対して別のＲＮＢｅａｒｅｒでのコネクション確立を要求する内容を示すコネクション確立拒否通知（ＡｔｔａｃｈＲｅｊｅｃｔ）を行う。この時、コネクション確立を要求すべき、すなわち最も負荷が低いＲＮＢｅａｒｅｒのＩＤを具体的に示すことで、リレー局がコネクション確立要求をやり直す回数を低減しても良い。

第六の実施例において、第一の親基地局経由のＲＮＢｅａｒｅｒの負荷が第二の親基地局経由のＲＮＢｅａｒｅｒの負荷よりも高い場合に、リレー局が第一の親基地局経由で端末のコネクション確立要求を送信した場合の動作シーケンスを図３５に示す。第一のＲＮＢｅａｒｅｒの負荷が第二のものよりも高いため、ＵＥ−ＰＧＷは第二の基地局経由でのコネクション確立を要求し、ＵＥ−ＭＭＥはその旨をコネクション確立拒否通知３５０１に含めて通知する。リレー局はそれを受けて第二の基地局経由で再びコネクション確立要求を転送し、ＵＥ−ＭＭＥからコネクション確立応答（ＡｔｔａｃｈＡｃｃｅｐｔ）９０６を受けた時点で初めて端末に対して無線コネクションの再設定４１７を行う。以上の動作はリレー局がコネクション確立要求を転送する経路を選択する手段には直接関係しないため、第五の実施例のようにリレー局が自らの判断基準でコネクション確立要求の転送経路を選択し、ＵＥ−ＰＧＷが最終的な経路の決定権を持つ構成としても良い。そのため、第五の実施例と同様に、ある親基地局との間の無線コネクションが切断された場合に、切断された親基地局を介してコネクションを確立していた端末各々に対して、リレー局がそのＩｎｉｔｉａｌＵＥＭｅｓｓａｇｅ９０４を複製して別の親基地局へと送信することでコネクションを再確立し、端末の通信の継続性を向上できる。

図３６から図４１を用いて、上述した各実施例中のＯＦＤＭ通信を行う無線通信システムを構成するリレー局、ＭＭＥ、ＳＧＷ、ＰＧＷの構成の一例を説明する。

図３６はリレー局である無線通信装置の機能構成例である。３６０１は基地局側の無線フロントエンド部、３６０２は端末側の無線フロントエンド部である。３６０１及び３６０２は、アンテナ、デュプレクサ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、アップコンバータ、ダウンコンバータ、アナログデジタル変換、デジタルアナログ変換で構成される。

下りベースバンド処理部３６０３は、基地局側無線フロントエンド部３６０１から入力された下りベースバンド信号を復号し、リレー局制御ブロック３６０４へと復号データを入力する。更に、リレー局制御ブロック３６０４から第二無線通信路の下りリソース割当て情報と送信データの入力を受け、送信データを符号化して端末側無線フロントエンド部３６０２へ出力する。

上りベースバンド信号処理部３６０５は、端末側無線フロントエンド部３６０２から入力された上りベースバンド信号を復号し、リレー局制御ブロック３６０４へと復号データを入力する。更に、リレー局制御ブロック３６０４から第二無線通信路の上りリソース割当て情報と送信データの入力を受け、符号化して基地局側フロントエンド部３６０１へ出力する。

リレー局制御ブロック３６０４は各実施例におけるリレー局の動作の主体となり、ベースバンド処理部３６０３、３６０５から入力された受信信号に基づいた受信データバッファ３７０２の更新、受信データバッファに基づく第二無線通信路のリソース割当て情報及び送信データ情報のベースバンド処理部３６０３、３６０５への入力、及び送信指示を行う。第二から第六の実施例において第二以降の経路のコネクション確立を生成し、更に、第二及び第四の実施例においては自らを接続先とする端末のコネクション確立要求の複製、第四の実施例においてはフィードバック情報の調整による経路の制御、第五及び第六の実施例においては自らを接続先とする端末のコネクション確立要求の転送経路の選択を行う。

図３７は、リレー局１０３である無線通信装置のハードウェア構成例である。リレー局１０３は、処理部であるプロセッサ３７０１と、記憶部となるデータバッファ３７０２と、メモリ３７０３を有し、それぞれ内部バス３７０４で接続されている。さらに、ネットワークＩ／Ｆとして、基地局無線フロントエンド部３６０１及び端末側無線フロントエンド部３６０２を有する。また、リレー局１０３は、プログラムやテーブルを格納する記憶装置３７０５を有する。

記憶部である記憶装置３７０５には、処理部であるプロセッサ２７０１等で実行される中継制御プログラム３７０６、端末コネクション管理プログラム３７０７、通信路品質推定プログラム３７０８、参照信号処理プログラム３７０９、更には端末情報管理テーブル３７１０及び親基地局情報管理テーブル３７１１が格納されている。なお、本願明細書で開示されるリレー局１０３における処理に対応するプログラムや情報は、図示されていないものも格納されている。

プロセッサ３７０１が実行する中継制御プログラム３７０６及び端末コネクション管理プログラム３７０７は、図３６のリレー局制御ブロック３６０４に対応する。中継制御プログラム３７０６は、第二から第六の実施例においては、端末情報管理テーブル３７１０に格納されている接続端末数やトラフィック量の期待値の情報と閾値の比較、及び通信路品質推定プログラム３７０７が出力する、下り信号の受信ＳＩＮＲや無線バックホールのＰＥＲ、上りデータの残りバッファ量と閾値の比較により、複数経路でのコネクション確立の要否を判定する。また、第四の実施例においては、通信路品質推定プログラム３７０７が出力する前記の情報を親基地局情報管理テーブル３７１１に格納されている親基地局各々に対して計算し、親基地局の数が閾値を超過している場合は、前記の情報が示す無線バックホールの品質が悪い方から親基地局と閾値の差の数だけ、親基地局に対するフィードバック情報を無効にする。

端末コネクション管理プログラム３７０７は、第二の実施例においては、親基地局情報管理テーブル３７１１に格納されている情報に基づき、第二以降の親基地局に対するコネクション確立要求を複製して送信し、ＵＥ−ＳＧＷからのコネクション確立完了通知を受けて端末情報管理テーブル３７１０の情報を更新する。また、第五及び第六の実施例においては、端末からコネクション確立要求を受けた際、３７１１の示す情報に基づいて親基地局毎の負荷情報を推定し、コネクション確立要求を転送する親基地局を決定する。

通信路品質推定プログラム３７０８は、端末からの上り参照信号または基地局からの下り参照信号を基に、上りまたは下り通信路の通信品質を推定する。

参照信号処理プログラム３７０９は、端末への下り参照信号または基地局への上り参照信号について、参照シンボル系列を生成し、送信変調シンボルへと挿入する。

端末情報管理テーブル３７１０は、リレー局に接続している端末各々について、ＱＣＩや転送先の親基地局の情報を管理する。

親基地局情報管理テーブル３７１１は、リレー局が接続先とする親基地局各々について、下り信号の受信ＳＩＮＲやＰＥＲという無線バックホールの品質情報や、転送端末数やトラフィック量の期待値という無線バックホールの負荷情報を管理する。

プロセッサ３７０１は、記憶装置３７０５に格納されているプログラムを実行する。また、プロセッサ３７０１は、プログラムを実行し、リレー局制御ブロック３６０４に対応する処理等を実行し、テーブルを参照し、無線通信を制御する。

データバッファ３７０２は、端末から受信した上り信号または基地局から受信した下り信号を、基地局あるいは端末へ転送するために一時的に格納するもので、図１４におけるリレー局のキューに相当する。メモリ３７０３は、プロセッサ３７０１が処理するプログラムが展開され、処理に必要なデータを保持する。

無線フロントエンド部３６０１及び３６０２は、図３６と同様で、基地局や端末装置との無線信号の送受信を行うインターフェースである。

図３８は、ＭＭＥ３０２の装置構成例である。本発明においては、ＭＭＥはＲＮ−ＭＭＥとＵＥ−ＭＭＥの２通りが存在するが、共通点が多いため１つの構成で説明する。ＭＭＥ３０２は、プロセッサ３８０３とメモリ３８０４を有し、それぞれ内部バス３８０５で接続されている。さらに、基地局側に対するネットワークＩ／Ｆ３８０１とＳ−ＧＷに対するネットワークＩ／Ｆ３８０２を有し、プログラムやテーブルを格納する記憶装置３８０６を有する。

記憶装置３８０６には、ＭＭＥ制御プログラム３８０７と端末情報管理テーブル３８０８が格納されている。ここで、ＲＮ−ＭＭＥにおける“端末”はリレー局を示す。なお、本願明細書で開示されるＭＭＥ３０２における処理に対応するプログラムや情報は、図示されていないものも格納されている。

プロセッサ３８０３で実行されるＭＭＥ制御プログラム３８０７は、端末からのコネクション確立要求を受けた際、その端末ＩＤがＭＭＥの割り当てたものか判定し、ＭＭＥが割り当てたものの場合は端末情報管理テーブル３８０８の情報と比較し、自らがＩＤを割り当てた端末か判定する。自ら割り当てていた場合、Ｓ−ＧＷに対してその端末の古いコネクションを削除するよう要求し、割り当てていなかった場合は、ＰＧＷに対して、割り当てたＭＭＥにその端末の古いコネクションを削除させるよう要求する。第二から第六の実施例においては、更に端末からのコネクション確立要求に含まれる複製要求を参照し、複製要求があった場合は前記の古いコネクションを削除する動作を行わず、Ｓ−ＧＷに対して複製要求を含むセッション確立要求を実施する。

端末情報管理テーブル３８０８は、ＭＭＥ配下のＳ−ＧＷ経由でコネクションを確立している端末各々について、ＭＭＥが割り当てた端末のＩＤや接続先のＳ−ＧＷの情報を管理する。

プロセッサ３８０３は、記憶装置３８０６に格納されているプログラムを実行する。それにより、前記のようなＭＭＥの制御動作を実現する。メモリ３８０４は、プロセッサ３８０３が処理するプログラムが展開され、処理に必要なデータを保持する。

ネットワークＩ／Ｆ３８０１及び３８０２は、基地局やＳ−ＧＷとデータ及び制御信号の送受信を行うインターフェースである。

図３９は、Ｓ−ＧＷ３０３の装置構成例である。上述した各実施例においては、Ｓ−ＧＷはＲＮ−ＳＧＷとＵＥ−ＳＧＷの２通りが存在するが、共通点が多いため１つの構成で説明する。Ｓ−ＧＷ３０３は、プロセッサ３９０３、データバッファ３９０４及びメモリ３９０５を有し、それぞれ内部バス３９０６で接続されている。さらに、ＭＭＥに対するネットワークＩ／Ｆ３９０１とＰ−ＧＷに対するネットワークＩ／Ｆ３９０２を有し、プログラムやテーブルを格納する記憶装置３９０７を有する。

記憶装置３９０７には、Ｓ−ＧＷ制御プログラム３９０８と端末情報管理テーブル３９０９が格納されている。ここで、ＲＮ−ＳＧＷにおける“端末”はリレー局を示す。なお、本明細書で開示されるＳ−ＧＷ３０３における処理に対応するプログラムや情報は、図示されていないものも格納されている。

プロセッサ３９０３で実行されるＳ−ＧＷ制御プログラム３９０８は、ＭＭＥからセッション確立要求を受け、その内容に従ってＰ−ＧＷへセッション確立要求を通知する。第二から第六の実施例においては、更にＭＭＥからのセッション確立要求に含まれる複製要求を参照し、複製要求があった場合、複製する端末のセッションが、そのＳ−ＧＷ配下の基地局を経由して既に確立済の場合は、そのＳ−ＧＷと新たにセッションを確立する基地局との間のセッションを複製する。確立済みでなかった場合は、Ｐ−ＧＷに対するセッション確立要求に複製要求を含める。

端末情報管理テーブル３９０９は、Ｓ−ＧＷ経由でコネクションを確立している端末各々について、ＭＭＥが割り当てた端末のＩＤや、経由する基地局及びＰ−ＧＷの情報を管理する。

プロセッサ３９０３は、記憶装置３９０７に格納されているプログラムを実行することで、前記のようなＳ−ＧＷの制御動作を実現する。メモリ３９０５は、プロセッサ３９０３が処理するプログラムが展開され、処理に必要なデータを保持する。

データバッファ３９０４は、基地局から受信した上り信号またはＰ−ＧＷから受信した下り信号を、Ｐ−ＧＷあるいは基地局へ転送するために一時的に格納するものである。

ネットワークＩ／Ｆ３９０１及び３９０２は、ＭＭＥやＰ−ＧＷとデータ及び制御信号の送受信を行うインターフェースである。

図４０は、ＲＮ−ＰＧＷ８０３の装置構成例である。ＲＮ−ＰＧＷ８０３は、プロセッサ４００４、データバッファ４００５及びメモリ４００６を有し、それぞれ内部バス４００７で接続されている。さらに、ＲＮ−ＳＧＷに対するネットワークＩ／Ｆ４００１とＵＥ−ＭＭＥに対するネットワークＩ／Ｆ４００２及びＵＥ−ＳＧＷに対するネットワークＩ／Ｆ４００３を有し、プログラムやテーブルを格納する記憶装置４００８を有する。

記憶装置４００８には、ＲＮ−ＰＧＷ制御プログラム４００９とマッピングプログラム４０１０、及びリレー局情報管理テーブル４０１１が格納されている。なお、本願明細書で開示されるＲＮ−ＰＧＷ８０３における処理に対応するプログラムや情報は、図示されていないものも格納されている。

プロセッサ４００４で実行されるＲＮ−ＰＧＷ制御プログラム４００９は、図４で説明した新規セッションの確立動作及びＲＮ−ＭＭＥから要求を受けての既存セッションの削除動作に加え、リレー局がＲＮ−ＰＧＷとの間に新規ＲＮＢｅａｒｅｒを確立した際、ＤｉｆｆｓｅｒｖのＤＳＦｉｅｌｄの値の対応付けをＵＥ−ＰＧＷと共有し、リレー局情報管理テーブル４０１１を更新する。また、端末からリレー局を経由して通知されたセッション確立情報をＵＥ−ＭＭＥ及びＵＥ−ＳＧＷへと転送する際、経由したリレー局のＲＮＢｅａｒｅｒの情報を付加する。第二から第六の実施例においては、ＲＮ−ＳＧＷから複製要求を含むセッション確立要求を受けた際、複製する端末のセッションが、そのＲＮ−ＰＧＷ配下のＲＮ−ＳＧＷ経由で確立済の場合は、新たにセッションを確立するＲＮ−ＳＧＷとの間のセッションを複製する。確立済みでなかった場合は、通常の新規セッション確立を行う。

マッピングプログラム４０１０は、ＵＥ−ＳＧＷから端末宛のデータを受信した際、リレー局情報管理テーブル４０１１を参照し、設定されたＤＳＦｉｅｌｄの値に対応するＲＮＢｅａｒｅｒへと受信データをマッピングする。

リレー局情報管理テーブル４０１１は、ＲＮ−ＰＧＷに対してコネクションを確立しているリレー局各々について、ＲＮ−ＭＭＥが割り当てた端末のＩＤや、経由する親基地局及びＲＮ−ＰＧＷの情報、確立したＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値の対応を管理する。

プロセッサ４００４は、記憶装置４００８に格納されているプログラムを実行することで、前記のようなＲＮ−ＰＧＷの制御動作を実現する。メモリ４００６は、プロセッサ４００４が処理するプログラムが展開され、処理に必要なデータを保持する。

データバッファ４００５は、ＲＮ−ＳＧＷから受信した上り信号またはＵＥ−ＳＧＷから受信した下り信号を、ＵＥ−ＳＧＷあるいはＲＮ−ＳＧＷへ転送するために一時的に格納するものである。ここで“信号”はリレー局配下の端末の信号を示す。

ネットワークＩ／Ｆ４００１、４００２及び４００３は、ＲＮ−ＳＧＷやＵＥ−ＭＭＥ及びＵＥ−ＳＧＷとデータ及び制御信号の送受信を行うインターフェースである。

図４１は、ＵＥ−ＰＧＷ８０６の装置構成例である。ＵＥ−ＰＧＷ８０６は、プロセッサ４１０３、データバッファ４１０４及びメモリ４１０５を有し、それぞれ内部バス４１０６で接続されている。さらに、ＵＥ−ＳＧＷに対するネットワークＩ／Ｆ４１０１とコアネットワークに対するネットワークＩ／Ｆ４１０２を有し、プログラムやテーブルを格納する記憶装置４１０７を有する。

記憶装置４１０７には、ＵＥ−ＰＧＷ制御プログラム４１０８とマッピングプログラム４１０９、リレー局情報管理テーブル４１１０及び端末情報管理テーブル４１１１が格納されている。なお、本願明細書で開示されるＵＥ−ＰＧＷ８０３における処理に対応するプログラムや情報は、図示されていないものも格納されている。

ＵＥ−ＰＧＷ制御プログラム４１０８は、図４で説明した新規セッション確立動作及びＵＥ−ＭＭＥから要求を受けての既存セッション削除動作に加え、リレー局がＲＮ−ＰＧＷとの間に新規ＲＮＢｅａｒｅｒを確立した際、ＤｉｆｆｓｅｒｖのＤＳＦｉｅｌｄの値の対応付けをＲＮ−ＰＧＷと共有し、リレー局情報管理テーブル４１１０を更新する。また、端末からリレー局経由で通知されたセッション確立情報を受信すると、ＲＮ−ＰＧＷが付加するＲＮＢｅａｒｅｒの情報と４１１０に基づき、確立した端末のＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応付けを端末情報管理テーブル４１１１に記録する。第二から第四の実施例においては、ＵＥ−ＳＧＷから複製要求を含むセッション確立要求を受けると、セッション確立要求が示す端末のＥＰＳＢｅａｒｅｒに対応するセッションを、ＵＥ−ＰＧＷとセッション確立要求の送信元のＵＥ−ＳＧＷとの間にも確立する。その際、セッション確立要求が示すリレー局の情報に基づき、端末情報管理テーブル４１１１を更新する。第三の実施例においては、前記の端末のＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応付けを４１１１に記録する際、４１１０に格納されている情報に基づき、同じリレー局（ＩＭＳＩ）に対応するＲＮＢｅａｒｅｒ全てと対応付けて記録する。第六の実施例においては、リレー局管理テーブル４１１０に基づき、セッション確立要求を中継するＲＮＢｅａｒｅｒの負荷情報を、同じリレー局を経由する他のＲＮＢｅａｒｅｒと比較し、前者の方が高負荷である場合は、セッション確立を拒否する、もしくは別のＲＮＢｅａｒｅｒ経由でのセッション確立をリレー局に対して要求する。

マッピングプログラム４１０９は、コアネットワークから端末宛のデータを受信した際、端末情報管理テーブル４１１１に格納されている端末とリレー局の対応情報に基づき、ＵＥ−ＳＧＷを介してＲＮ−ＰＧＷへと送信するデータのＤＳＦｉｅｌｄの値を、リレー局情報管理テーブル４１１０が示すリレー局に対応する値に設定する。第二から第四の実施例において、ＵＥ−ＰＧＷと端末の間に複数の経路がある場合、各リレー局に対応するＤＳＦｉｅｌｄの値に設定したパケットを各々生成し、それらをＵＥ−ＳＧＷへと転送する。

リレー局情報管理テーブル４１１０は、ＲＮ−ＰＧＷに対してコネクションを確立しているリレー局各々について、ＲＮ−ＭＭＥが割り当てた端末のＩＤや、経由する親基地局及びＲＮ−ＰＧＷの情報、確立したＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＤＳＦｉｅｌｄ値の対応を管理するもので、図１２、２７、３３に相当する。第三の実施例においては、更にＲＮの固有ＩＤ（ＩＭＳＩ）と対応付けて管理を行い、第六の実施例においては、更にＲＮＢｅａｒｅｒ毎の負荷情報を管理する。

端末情報管理テーブル４１１１は、リレー局を含むシステムにおいてＵＥ−ＰＧＷとの間にコネクションを確立した端末各々について、確立したＥＰＳＢｅａｒｅｒと対応するＲＮＢｅａｒｅｒの情報を管理するもので、図１３、２４に相当する。第二から第四の実施例において、ＵＥ−ＰＧＷと端末の間に複数の経路がある場合、同じＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤに対して複数のＲＮＢｅａｒｅｒＩＤが対応付けられる。

プロセッサ４１０３は、記憶装置４１０７に格納されているプログラムを実行することで、前記のようなＵＥ−ＰＧＷの制御動作を実現する。メモリ４１０５は、プロセッサ４１０３が処理するプログラムが展開され、処理に必要なデータを保持する。

データバッファ４１０４は、ＲＮ−ＳＧＷから受信した上り信号またはＵＥ−ＳＧＷから受信した下り信号を、ＵＥ−ＳＧＷあるいはＲＮ−ＳＧＷへ転送するために一時的に格納するものである。ここで“信号”はリレー局配下の端末の信号を示す。

ネットワークＩ／Ｆ４１０１及び４１０２は、ＵＥ−ＳＧＷ及びコアネットワークとデータ及び制御信号の送受信を行うインターフェースである。

以上の実施例により、リレー局を有する無線通信システムにおいて、無線通信リソースの利用効率を維持しつつ無線バックホールの安定性を高めることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

更に、上述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いし、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成することによりソフトウェアで実現しても良いことは言うまでもない。

以上詳述した本願明細書には、特許請求の範囲の欄に記載された発明に限定されることなく、その他多くの発明が開示されている。それらを例示すると下記の通りである。

例示１：無線通信システムであって、基地局と、前記基地局と第一の通信路を介して通信する端末と、前記端末と第二の通信路、前記基地局と第三の通信路を介して通信するリレー局と、前記端末の移動管理を行うノードと、前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記端末に対するゲートウェイ装置と、前記リレー局に対するゲートウェイ装置を備え、前記リレー局は、前記第三の無線通信路を介した前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを特徴とする無線通信システム。

例示２：例示１記載の無線通信システムであって、前記リレー局が、前記第二の無線通信路を介してリレー局と通信する前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局からゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを介して複数確立することを特徴とする無線通信システム。

例示３：例示１記載の無線通信システムであって、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局と前記第二の無線通信路を介して通信する前記端末の数が第一の閾値を上回った場合に複数確立することを特徴とする無線通信システム。

例示４：例示１記載の無線通信システムであって、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局と前記第二の無線通信路を介して通信する前記端末に対して期待されるトラフィック量の総和が第二の閾値を上回った場合に複数確立することを特徴とする無線通信システム。

例示５：例示１記載の無線通信システムであって、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記第三の無線通信路の受信信号と干渉電力の比が第三の閾値を下回った場合に複数確立することを特徴とする無線通信システム。

例示６：例示１記載の無線通信システムであって、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記第三の無線通信路の通信の成功率が第四の閾値を下回った場合に複数確立することを特徴とする無線通信システム。

例示７：例示２記載の無線通信システムであって、前記端末は、前記リレー局に対して通信コネクションの確立要求を一度だけ行い、前記リレー局が前記コネクションの確立要求を複製して前記複数の通信コネクションで送信することを特徴とする無線通信システム。

例示８：例示２記載の無線通信システムであって、前記端末は、前記リレー局に対して通信コネクションの確立要求を一度だけ行い、前記端末に対するゲートウェイ装置が、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションが複数確立されていることを把握して、前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数確立することを特徴とする無線通信システム。

例示９：例示７記載の無線通信システムであって、前記リレー局は、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを確立している数が第五の閾値を上回っている場合に、前記複数の通信コネクションのうち、通信品質の低い通信コネクションにおける通信を停止することを特徴とする無線通信システム。

例示１０：例示１記載の無線通信システムであって、前記リレー局は、前記第二の無線通信路を介してリレー局と通信する前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションの確立を要求された場合、前記複数の通信コネクションのうち、通信コネクションを介して前記端末に対するゲートウェイ装置と通信コネクションを確立している前記端末の数が最も少ないコネクションを選択して前記通信コネクションを確立することを特徴とする無線通信システム。

例示１１：例示１記載の無線通信システムであって、前記リレー局は、前記第二の無線通信路を介してリレー局と通信する前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションの確立を要求された場合、前記複数の通信コネクションのうち、通信コネクションを介して通信を行う前記端末の期待されるトラフィック量の総和が最も小さいコネクションを選択して前記通信コネクションを確立することを特徴とする無線通信システム。

例示１２：例示１記載の無線通信システムであって、前記端末に対するゲートウェイ装置は、前記第二の無線通信路を介してリレー局と通信する前記端末から通信コネクションの確立を要求された場合、前記リレー局と前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションのうち、前記通信コネクションを介して通信を行う前記端末の数が最も小さいコネクションを選択して前記通信コネクションを確立することを特徴とする無線通信システム。

例示１３：例示１記載の無線通信システムであって、前記端末に対するゲートウェイ装置は、前記第二の無線通信路を介してリレー局と通信する前記端末から通信コネクションの確立を要求された場合、前記リレー局と前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションのうち、前記通信コネクションを介して通信を行う前記端末の期待されるトラフィック量の総和が最も小さいコネクションを選択して前記通信コネクションを確立することを特徴とする無線通信システム。

１０１基地局
１０２端末
１０３リレー局
１０４基地局−端末間の第一無線通信路
１０５リレー局−端末間の第二無線通信路
１０６基地局−リレー局間の第三無線通信路
１０７第一無線通信路に割り当てられた無線通信リソース
１０８第二無線通信路に割り当てられた無線通信リソース
１０９第三無線通信路に割り当てられた無線通信リソース
２０１コアネットワーク
２０２第二の基地局
２０３ゲートウェイ装置
２０４移動管理ノード
２０５コネクション確立要求の受信
２０６コネクション確立要求に対する複製要求の設定の判定
２０７端末の既存コネクションの有無の判定
２０８既存コネクションの削除
２０９ゲートウェイに対する新規コネクションの確立要求
３０１コアネットワーク
３０２ＭＭＥ
３０３Ｓ−ＧＷ
３０４Ｐ−ＧＷ
４０１端末と基地局の間の無線コネクション確立動作
４０２端末から基地局へのコネクション確立要求
４０３基地局がＭＭＥへと転送する端末のコネクション確立要求
４０４端末の認証動作
４０５端末−基地局間の暗号化設定
４０６ＭＭＥにおける既存セッションの有無の判定
４０７ＭＭＥからＳ−ＧＷへの既存セッションの削除要求
４０８Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷの間の既存セッションの削除
４０９Ｓ−ＧＷからＭＭＥへの既存セッション完了の通知
４１０ＭＭＥからＰ−ＧＷへの端末の存在エリアの更新要求
４１１Ｐ−ＧＷと端末の旧接続先ＭＭＥの間の端末情報の削除
４１２Ｐ−ＧＷからＭＭＥへの端末の存在エリアの更新完了通知
４１３ＭＭＥからＳ−ＧＷへの新規セッション確立要求
４１４Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷの間の新規セッション確立
４１５Ｓ−ＧＷからＭＭＥへの新規セッション確立完了通知
４１６ＭＭＥから基地局へのコネクション確立応答
４１７端末と基地局の間の無線コネクション更新
４１８端末から（基地局経由）ＭＭＥへのコネクション確立完了通知
５０１コネクション確立要求のＬ３メッセージヘッダ
５０２コネクション確立要求の目的を示すフィールド
５０３端末のＩＤを表す情報
５０４端末の無線・ネットワークレベルの機能サポート情報
６０１コネクション確立要求の受信
６０２通知された端末ＩＤがＧＵＴＩであるかの判定
６０３検出されたＧＵＴＩとセッション確率済みのＧＵＴＩとの比較
６０４既存セッションの削除
６０５端末の存在エリアの更新
６０６Ｓ−ＧＷに対する新規セッションの確立要求
６０７Ｓ−ＧＷからのセッション確立応答の転送
７０１ＥＰＳＢｅａｒｅｒ
７０２ＲａｄｉｏＢｅａｒｅｒ
７０３Ｓ１Ｂｅａｒｅｒ
７０４Ｓ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒ
７０５Ｅ−ＲＡＢ
８０１リレー局用のＭＭＥ
８０２リレー局用のＳ−ＧＷ
８０３リレー局用のＰ−ＧＷ
８０４端末用のＭＭＥ
８０５端末用のＳ−ＧＷ
８０６端末用のＰ−ＧＷ
９０１リレー局とリレー局用Ｐ−ＧＷとの間のコネクション確立
９０２ＤｅｆａｕｌｔＢｅａｒｅｒの確立
９０３ＲＮ−ＰＧＷとＵＥ−ＰＧＷの間のＲＮＢｅａｒｅｒとＤＳＦｉｅｌｄの対応情報の共有動作
９０４リレー局に接続する端末のコネクション確立要求
９０５リレー局に接続する端末の認証動作
９０６リレー局に接続する端末に対するコネクション確立応答
９０７リレー局に接続する端末のコネクション確立完了通知
９０８ＲＮＢｅａｒｅｒとＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒの対応付け
１００１セッション確立要求の受信
１００２ＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤの対応付け
１００３Ｓ５／Ｓ８Ｂｅａｒｅｒの確立
１００４セッション確立要求におけるＲＮＢｅａｒｅｒＩＤの有無の判定
１００５ＲＮＢｅａｒｅｒＩＤとＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤの対応関係記録
１００６セッション確立結果のＵＥ−ＳＧＷへの通知
１１０１ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒ
１１０２ＲＮＢｅａｒｅｒ
１１０３ＲＮＢｅａｒｅｒとＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒの間の対応付け
１４０１ＵＥ−ＰＧＷの端末宛下りデータの受信
１４０２宛先端末のＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒと対応するＲＮＢｅａｒｅｒの判定
１４０３通常通りのデータ転送動作
１４０４ＵＥ−ＰＧＷによるＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応付け
１４０５ＲＮ−ＰＧＷによる受信データのＲＮＢｅａｒｅｒへのマッピング
１４０６リレー局による端末宛データのキューへの格納
１４０７リレー局または基地局から端末へのデータの伝送
１５０１第二の親基地局
１５０２第二のリレー局用Ｓ−ＧＷ
１５０３第二のリレー局用Ｐ−ＧＷ
１５０４第二の端末用ＭＭＥ
１５０５第二の端末用Ｓ−ＧＷ
１６０１コネクション確立要求における複製要求を示す追加フィールド
１７０１コネクション確立要求に対する複製要求の設定の判定
１７０２端末ＩＤが既知であるかの判定
１７０３セッション確立要求への複製要求の設定
１８０１複製要求が設定されたコネクション確立要求
１８０２複製要求が設定されたコネクション確立要求
１８０３複製要求が設定されたコネクション確立要求を受信した際のＲＮ−ＭＭＥのセッション管理動作
１８０４複製要求が設定されたセッション確立要求
１９０１セッション確立要求における複製要求を示す追加フィールド
２００１セッション確立要求の受信
２００２セッション確立要求に対する複製要求の設定の判定
２００３複製要求が設定されていなかった場合のセッション確立要求生成
２００４セッション確立要求のＰ−ＧＷへの送信
２００５Ｐ−ＧＷからのセッション確立応答受信
２００６基地局に対するセッション確立応答の送信
２００７ＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤが既知であるかの判定
２００８セッション確立要求への複製要求の設定
２００９Ｓ−ＧＷと基地局の間のセッションの複製
２１０１セッション確立要求における複製要求を示す追加フィールド
２２０１複製要求設定の可能性のあるセッション確立要求の受信
２２０２セッション確立要求に対する複製要求の設定の判定
２２０３ＥＰＳＢｅａｒｅｒＩＤが既知であるかの判定
２２０４Ｐ−ＧＷとＳ−ＧＷの間のセッションの複製
２３０１リレー局による複数経路確立の判定
２３０２複製要求が設定されたコネクション確立要求
２３０３ＭＭＥによる端末ＩＤとＲＮＢｅａｒｅｒの組合せが既知であるかの判定
２３０４リレー局による確立済みセッションの有無の判定
２３０５リレー局が生成したダミーのコネクション確立完了通知
２３０６ＵＥ−ＰＧＷによるＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒとＲＮＢｅａｒｅｒの対応テーブル更新
２５０１複数の対応するＲＮＢｅａｒｅｒが存在するか否かの判定
２６０１ＲＮ−ＰＧＷとＵＥ−ＰＧＷの間の、ＲＮＢｅａｒｅｒ＋リレー局のＩＭＳＩとＤＳＦｉｅｌｄの対応情報の共有
２６０２ＵＥＥＰＳＢｅａｒｅｒと複数のＲＮＢｅａｒｅｒの対応付け
２８０１複数のＲＮＢｅａｒｅｒと対応付けるか否かの判定
２９０１コネクションを確立している親基地局数と閾値の比較
２９０２通信品質の悪い親基地局からの下り通信を停止させる動作
２９０３通信品質の悪い親基地局への上り通信を停止させる動作
３００１コネクション確立要求の転送先親基地局の選択
３００２無線バックホールのコネクション切断検出
３００３切断されたもの以外の親基地局に対するコネクション確立の有無の判定
３２０１ＵＥ−ＭＭＥからＵＥ−ＳＧＷへのセッション確立要求
３２０２ＵＥ−ＳＧＷからＵＥ−ＰＧＷへのセッション確立要求
３２０３ＰＣＲＦからの課金ポリシーやＱｏＳ要求情報の取得
３２０４ＲＮＢｅａｒｅｒの負荷に基づくセッション確立要求の許可判定
３２０５ＵＥ−ＰＧＷからＵＥ−ＳＧＷへのセッション確立応答
３２０６ＵＥ−ＳＧＷからＵＥ−ＭＭＥへのセッション確立応答
３４０１ＲＮＢｅａｒｅｒ間の負荷情報の比較
３４０２要求通りのＲＮＢｅａｒｅｒでのセッション確立の決定
３４０３要求のＲＮＢｅａｒｅｒでのセッション確立の拒否
３５０１ＵＥ−ＭＭＥからリレー局へのコネクション確立拒否通知
３６０１リレー局装置の基地局側無線フロントエンド
３６０２リレー局装置の端末側無線フロントエンド
３６０３リレー局装置の下りベースバンド信号処理
３６０４リレー局装置の制御部
３６０５リレー局装置の上りベースバンド信号処理
３７０１リレー局装置のプロセッサ
３７０２リレー局装置のデータバッファ
３７０３リレー局装置のメモリ
３７０４リレー局装置の内部データバス
３７０５リレー局装置の記憶装置
３７０６リレー局装置の中継制御プログラム
３７０７リレー局装置の端末コネクション管理プログラム
３７０８リレー局装置の通信路品質測定プログラム
３７０９リレー局装置の参照信号処理プログラム
３７１０リレー局装置の管理する端末情報管理テーブル
３７１１リレー局装置の管理する親基地局情報管理テーブル
３８０１ＭＭＥ装置の基地局に対するＩ／Ｆ
３８０２ＭＭＥ装置のＳ−ＧＷに対するＩ／Ｆ
３８０３ＭＭＥ装置のプロセッサ
３８０４ＭＭＥ装置のメモリ
３８０５ＭＭＥ装置の内部データバス
３８０６ＭＭＥ装置の記憶装置
３８０７ＭＭＥ装置のＭＭＥ制御プログラム
３８０８ＭＭＥ装置の管理する端末情報管理テーブル
３９０１Ｓ−ＧＷ装置のＭＭＥに対するＩ／Ｆ
３９０２Ｓ−ＧＷ装置のＰ−ＧＷに対するＩ／Ｆ
３９０３Ｓ−ＧＷ装置のプロセッサ
３９０４Ｓ−ＧＷ装置のデータバッファ
３９０５Ｓ−ＧＷ装置のメモリ
３９０６Ｓ−ＧＷ装置の内部データバス
３９０７Ｓ−ＧＷ装置の記憶装置
３９０８Ｓ−ＧＷ装置のＳ−ＧＷ制御プログラム
３９０９Ｓ−ＧＷ装置の管理する端末情報管理テーブル
４００１ＲＮ−ＰＧＷ装置のＲＮ−ＳＧＷに対するＩ／Ｆ
４００２ＲＮ−ＰＧＷ装置のＵＥ−ＭＭＥに対するＩ／Ｆ
４００３ＲＮ−ＰＧＷ装置のＵＥ−ＳＧＷに対するＩ／Ｆ
４００４ＲＮ−ＰＧＷ装置のプロセッサ
４００５ＲＮ−ＰＧＷ装置のデータバッファ
４００６ＲＮ−ＰＧＷ装置のメモリ
４００７ＲＮ−ＰＧＷ装置の内部データバス
４００８ＲＮ−ＰＧＷ装置の記憶装置
４００９ＲＮ−ＰＧＷ装置のＲＮ−ＰＧＷ制御プログラム
４０１０ＲＮ−ＰＧＷ装置のマッピングプログラム
４０１１ＲＮ−ＰＧＷ装置の管理するリレー局情報管理テーブル
４１０１ＵＥ−ＰＧＷ装置のＵＥ−ＳＧＷに対するＩ／Ｆ
４１０２ＵＥ−ＰＧＷ装置のコアネットワークに対するＩ／Ｆ
４１０３ＵＥ−ＰＧＷ装置のプロセッサ
４１０４ＵＥ−ＰＧＷ装置のデータバッファ
４１０５ＵＥ−ＰＧＷ装置のメモリ
４１０６ＵＥ−ＰＧＷ装置の内部データバス
４１０７ＵＥ−ＰＧＷ装置の記憶装置
４１０８ＵＥ−ＰＧＷ装置のＵＥ−ＰＧＷ制御プログラム
４１０９ＵＥ−ＰＧＷ装置のマッピングプログラム
４１１０ＵＥ−ＰＧＷ装置の管理するリレー局情報管理テーブル
４１１１ＵＥ−ＰＧＷ装置の管理する端末情報管理テーブル。

Claims

無線通信システムであって、
複数の基地局と、
前記基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、
前記端末の移動管理を行うノードと、
前記端末に対するゲートウェイ装置と、
前記端末と第二の無線通信路、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、
前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記リレー局に対するゲートウェイ装置とを備え、
前記端末は、前記端末に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを、前記第一の無線通信路を介して複数の前記基地局との間で確立し、
前記リレー局の移動管理を行うノードは、前記リレー局が、前記第三の無線通信路を介した、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを許可し、
前記リレー局が、前記第二の無線通信路を介して前記リレー局と通信する前記端末から、前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを介して複数確立し、
前記端末は、前記リレー局に対して通信コネクションの確立要求を一度だけ行い、前記リレー局が前記通信コネクションの確立要求を複製して前記複数の通信コネクションで送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１記載の無線通信システムであって、
前記リレー局は、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを確立している数が所定の閾値を上回っている場合に、前記複数の通信コネクションのうち、通信品質の低い通信コネクションにおける通信を停止する、
ことを特徴とする無線通信システム。
無線通信システムであって、
複数の基地局と、
前記基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、
前記端末の移動管理を行うノードと、
前記端末に対するゲートウェイ装置と、
前記端末と第二の無線通信路、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、
前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記リレー局に対するゲートウェイ装置とを備え、
前記端末は、前記端末に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを、前記第一の無線通信路を介して複数の前記基地局との間で確立し、
前記リレー局の移動管理を行うノードは、前記リレー局が、前記第三の無線通信路を介した、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを許可し、
前記リレー局が、前記第二の無線通信路を介して前記リレー局と通信する前記端末から、前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを介して複数確立し、
前記端末は、前記リレー局に対して通信コネクションの確立要求を一度だけ行い、前記端末に対するゲートウェイ装置が、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションが複数確立されていることを把握して、前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数確立する、
ことを特徴とする無線通信システム。
無線通信システムであって、
複数の基地局と、
前記基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、
前記端末の移動管理を行うノードと、
前記端末に対するゲートウェイ装置と、
前記端末と第二の無線通信路、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、
前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記リレー局に対するゲートウェイ装置とを備え、
前記端末は、前記端末に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを、前記第一の無線通信路を介して複数の前記基地局との間で確立し、
前記リレー局の移動管理を行うノードは、前記リレー局が、前記第三の無線通信路を介した、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを許可し、
前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局と前記第二の無線通信路を介して通信する前記端末の数が第一の閾値を上回った場合、前記リレー局と前記第二の無線通信路を介して通信する前記端末に対して期待されるトラフィック量の総和が第二の閾値を上回った場合、前記第三の無線通信路の受信信号と干渉電力の比が第三の閾値を下回った場合、或いは前記第三の無線通信路の通信の成功率が第四の閾値を下回った場合に複数確立する、
ことを特徴とする無線通信システム。
無線通信システムであって、
複数の基地局と、
前記基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、
前記端末の移動管理を行うノードと、
前記端末に対するゲートウェイ装置と、
前記端末と第二の無線通信路、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、
前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記リレー局に対するゲートウェイ装置とを備え、
前記端末は、前記端末に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを、前記第一の無線通信路を介して複数の前記基地局との間で確立し、
前記リレー局の移動管理を行うノードは、前記リレー局が、前記第三の無線通信路を介した、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを許可し、
前記リレー局は、前記第二の無線通信路を介して前記リレー局と通信する前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションの確立を要求された場合、前記複数の通信コネクションのうち、通信コネクションを介して前記端末に対するゲートウェイ装置と通信コネクションを確立している前記端末の数が最も少ないコネクション、或いは通信コネクションを介して通信を行う前記端末の期待されるトラフィック量の総和が最も小さいコネクションを選択して前記通信コネクションを確立する、
ことを特徴とする無線通信システム。
無線通信システムであって、
複数の基地局と、
前記基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、
前記端末の移動管理を行うノードと、
前記端末に対するゲートウェイ装置と、
前記端末と第二の無線通信路、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、
前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記リレー局に対するゲートウェイ装置とを備え、
前記端末は、前記端末に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを、前記第一の無線通信路を介して複数の前記基地局との間で確立し、
前記リレー局の移動管理を行うノードは、前記リレー局が、前記第三の無線通信路を介した、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを許可し、
前記端末に対するゲートウェイ装置は、前記第二の無線通信路を介して前記リレー局と通信する前記端末から通信コネクションの確立を要求された場合、前記リレー局と前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションのうち、前記通信コネクションを介して通信を行う前記端末の数が最も小さいコネクション、或いは前記通信コネクションを介して通信を行う前記端末の期待されるトラフィック量の総和が最も小さいコネクションを選択して前記通信コネクションを確立する、
ことを特徴とする無線通信システム。
無線通信システムにおける無線通信コネクション確立方法であって、
前記無線通信システムは、基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、前記端末と第二の無線通信路を介し、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、前記端末に対するゲートウェイ装置と、前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記リレー局に対するゲートウェイ装置を備え、
前記リレー局の移動管理を行うノードは、前記リレー局が、前記第三の無線通信路を介した、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを許可し、
前記リレー局が、前記第二の無線通信路を介して、前記リレー局と通信する前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの前記複数の通信コネクションを介して複数確立し、
前記端末は、前記リレー局に対して通信コネクションの確立要求を一度だけ行い、前記リレー局は、前記コネクションの確立要求を複製して、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの前記複数の通信コネクションで送信する、
ことを特徴とする無線通信コネクション確立方法。
無線通信システムにおける無線通信コネクション確立方法であって、
前記無線通信システムは、基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と、前記端末と第二の無線通信路を介し、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信するリレー局と、前記端末に対するゲートウェイ装置と、前記リレー局の移動管理を行うノードと、前記リレー局に対するゲートウェイ装置を備え、
前記リレー局の移動管理を行うノードは、前記リレー局が、前記第三の無線通信路を介した、前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの複数の通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立することを許可し、
前記リレー局が、前記第二の無線通信路を介して、前記リレー局と通信する前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの前記複数の通信コネクションを介して複数確立し、
前記端末は、前記リレー局に対して通信コネクションの確立要求を一度だけ行い、
前記端末に対するゲートウェイ装置が、前記リレー局から前記リレー局に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションが複数確立されていることを把握して、前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数確立する、
ことを特徴とする無線通信コネクション確立方法。
基地局と第一の無線通信路を介して通信する端末と第二の無線通信路を介し、前記基地局と第三の無線通信路を介して通信する無線通信装置であって、
互いに接続された処理部と、記憶部と、基地局側無線フロントエンド部と、端末側無線フロントエンド部とを備え、
前記処理部は、
前記第三の無線通信路を介した、前記無線通信装置に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを複数の前記基地局との間で確立し、
前記第二の無線通信路を介して、前記無線通信装置と通信する前記端末から前記端末に対するゲートウェイ装置までの通信コネクションを、前記無線通信装置から前記無線通信装置に対するゲートウェイ装置までの複数の前記通信コネクションを介して複数確立し、
前記端末は、前記無線通信装置に対して通信コネクションの確立要求を一度だけ行い、前記無線通信装置が前記コネクションの確立要求を複製して前記複数の通信コネクションで送信する、
ことを特徴とする無線通信装置。