JP5759347B2 - 中継装置及び中継装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、中継装置及び中継装置の制御方法に関するものである。

移動局が基地局と通信するためには、移動局は基地局からの無線電波が届く範囲（サービスエリア）に位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地では、障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。また、屋外に設置された基地局からは、電波が届かない領域（例えば、建物の内部や地下）が多く存在する。特に、ＩＥＥＥ標準規格802.16eを基に規格化されたＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）（登録商標）等の高速無線通信方式では、２．５ＧＨｚ以上の高周波数帯の電波が使用されるが、このような電波は直進性が強く、障害物を回りこむ性質が弱い。そのため、ＷｉＭＡＸ等は障害物の影響を強く受ける。このような電波が届かない領域をカバーするため、基地局と移動局との間の無線信号を中継する中継装置（レピータ）が必要となる。

近年、基地局と移動局との間の無線信号を中継する以外の機能を有する中継装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の中継装置は、移動局（端末）が、異なるプロトコルが規定された複数のサーバからサービス提供を受ける場合に、中継装置が、接続すべきサーバ（移動局がサービスを受けたいサーバ）を移動局の代わりに選択するものである。具体的には、中継装置は、移動局から要求電文を受信すると、要求する情報の種類を表す対象情報を抽出する。続いて、中継装置は、対象情報に基づいて接続すべきサーバを決定する。そして、中継装置は、決定されたサーバのコマンド列に要求電文を変換し、決定されたサーバとの接続後、変換されたコマンド列をサーバに送信する。中継装置が、サーバ毎のプロトコルに対応するため、移動局は、プロトコルに対応する要求電文を送信する必要がなくなる。

ところで、中継装置は、移動局にサービス提供を行うサーバ以外にも、中継装置をＩＰ（Internet Protocol）ネットワークに接続するための中継装置用のゲートウェイにも接続される。中継装置が接続すべきゲートウェイは、特許文献１のように移動局からのサービス要求により変化するものではないため、予め中継装置毎に設定されているものである。具体的には、中継装置は、接続すべきゲートウェイのＩＰアドレスを有し、当該ＩＰアドレスによって特定されるゲートウェイに接続する。

特開平１０−１４５４５１号公報

しかし、中継装置は、基地局のサービスエリアを補完するという性質上、基地局に比べ容易に設置場所を変更することができる。そのため、中継装置は、設置場所の変更により、接続先のゲートウェイから離れることがある。中継装置の接続先のゲートウェイは予め設定されているため、中継装置により近いゲートウェイが存在する場合でも、中継装置は、直近のゲートウェイに接続することができない。接続先のゲートウェイが中継装置から離れているほど、通信損失が問題となる。

また、中継装置の接続先のゲートウェイが予め設定されていると、中継装置は、新たに設置されたゲートウェイに接続することができず、ゲートウェイ毎に管理する中継装置の数（リソース）に偏りが発生する。リソースが集中したゲートウェイは、パフォーマンスが低下し、データパケットの疎通等の処理が遅延したりする。新たなゲートウェイを設置しても、ゲートウェイ毎の処理負荷を分散させることができないため、既存のゲートウェイの処理負荷が軽減されることはない。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、直近の中継装置用ゲートウェイを接続先として決定できる中継装置及び中継装置の制御方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係る中継装置の発明は、
基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
前記基地局と無線信号を送受信する基地局側通信部と、
基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
前記基地局側通信部が接続先の基地局の識別情報を受信すると、当該識別情報に関連付けられているアドレス情報を前記記憶部から読み出し、当該アドレス情報に対応する中継装置用ゲートウェイに接続することを決定する制御部と
を備え、
前記基地局側通信部は、接続先の基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを受信し、
前記制御部は、受信された前記識別情報と前記アドレス情報とを関連付けて前記記憶部に記憶させることを特徴とする中継装置である。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を方法として実現させた第２の観点に係る中継装置の制御方法の発明は、
基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置の制御方法において、当該中継装置が、
基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを関連付けて記憶するステップと、
接続先の基地局の識別情報を受信するステップと、
当該識別情報に関連付けられているアドレス情報を前記記憶部から読み出すステップと、
当該アドレス情報に対応する中継装置用ゲートウェイに接続することを決定するステップと、
接続先の基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを受信するステップと、
受信された前記識別情報と前記アドレス情報とを関連付けて前記記憶部に記憶するステップと
を含む中継装置の制御方法である。

上記のように構成された本発明に係る中継装置及び中継装置の制御方法によれば、中継装置は、直近の中継装置用ゲートウェイを接続先に決定することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。無線通信システム１１は、基地局ＢＳ（Base Station）（ＢＳ１及びＢＳ２）と、移動局ＭＳ（Mobile Station）（ＭＳ１及びＭＳ２）と、中継装置１０１と、基地局用ゲートウェイ１０３（１０３−１及び１０３−２）と、中継装置用ゲートウェイ１０５（１０５−１及び１０５−２）とから構成されている。無線通信システム１１の通信方式がＷｉＭＡＸである場合、無線通信システム１１には、例えば時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式が採用される。中継装置１０１は、ＷｉＭＡＸ等の無線通信方式において、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で送受信される無線信号を中継する。移動局ＭＳは、基地局ＢＳのセル（通信可能エリア）の範囲外に位置していても、中継装置１０１を介して基地局ＢＳと無線信号を送受信できる。

中継装置１０１は、移動可能であり、図１のように。移動局ＭＳ１と基地局ＢＳ１との間で送受信される無線信号を中継する位置から、移動局ＭＳ２と基地局ＢＳ２との間で送受信される無線信号を中継する位置に移動するものとする。

基地局用ゲートウェイ１０３は、当該ゲートウェイに接続されている基地局ＢＳの位置や無線通信状態などの基地局情報を管理するものであり、ＷｉＭＡＸシステムにおいては、ＡＳＮ−ＧＷ（アクセスサービスネットワークゲートウェイ）と称されるものである。図１では、基地局用ゲートウェイ１０３−１及び１０３−２が基地局ＢＳ１及びＢＳ２にそれぞれ有線で接続されているため、基地局用ゲートウェイ１０３−１及び１０３−２は、基地局ＢＳ１及びＢＳ２をそれぞれ管理する。

中継装置用ゲートウェイ１０５は、中継装置１０１の位置や無線通信状態などの中継装置情報を管理するものである。また、中継装置用ゲートウェイ１０５は、外部ネットワーク（コアネットワーク）と接続されるものであり、音声データとデジタルデータとを変換する。中継装置用ゲートウェイ１０５は、複数の基地局用ゲートウェイ１０３と有線で接続することができ、図１では、中継装置用ゲートウェイ１０５−１及び１０５−２は、基地局用ゲートウェイ１０３−１及び１０３−２の双方に接続されている。

図２は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

中継装置１０１は、基地局ＢＳと通信を行うドナーノード（ＭＳ部）１１１と、移動局ＭＳと通信を行うサービスノード（ＢＳ部）１１３とを備えている。中継装置１０１は、一体型又は分離型である。一体型の中継装置１０１は、一つの筐体内にドナーノード１１１とサービスノード１１３とを備えるものである。分離型の中継装置１０１では、ドナーノード１１１とサービスノード１１３とをそれぞれ独立して配置することが可能である。一体型又は分離型のドナーノード１１１とサービスノード１１３とは、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル等の信号ケーブルにより接続される。

まず、ドナーノード１１１の機能ブロックについて説明する。ドナーノード１１１は、基地局側通信部１１７と、記憶部１１９と、制御部１２１とを備えている。基地局側通信部１１７及び記憶部１１９は、制御部１２１に接続されている。

基地局側通信部１１７は、アンテナを介して基地局ＢＳと無線信号を送受信する。基地局側通信部１１７は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、制御部１２１に送る。また、基地局側通信部１１７は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより、無線信号を生成し、アンテナを介して当該無線信号を基地局ＢＳに送信する。

記憶部１１９は、基地局ＢＳの識別情報と当該基地局ＢＳに直近の中継装置用ゲートウェイ１０５のアドレス情報とを関連付けて記憶するものであり、ワークメモリなどとしても機能する。基地局ＢＳの識別情報とは、基地局毎に一意に割り当てられる識別子（ＢＳＩＤ）等である。中継装置用ゲートウェイ１０５のアドレス情報とは、中継装置用ゲートウェイ毎に一意に割り当てられるＩＰアドレスやＭＡＣ（Media Access Control）アドレス等である。基地局ＢＳに直近の中継装置用ゲートウェイとは、基地局ＢＳから最も近い（最も有線経路が短い）位置にある中継装置用ゲートウェイである。識別情報とアドレス情報とを関連付けた記憶とは、識別情報により特定される基地局ＢＳと当該基地局ＢＳに直近の中継装置用ゲートウェイ１０５との対応関係が特定できる態様での記憶である。

記憶部１１９には、中継装置１０１の製造時、設置時又は設置後などに定期的又は不定期的に、最新の基地局ＢＳの識別情報と当該基地局ＢＳに直近の中継装置用ゲートウェイ１０５のアドレス情報とを更新して記憶される。記憶部１１９の情報の更新は、例えば、中継装置１０１の管理者が予めオフラインで最新情報を中継装置１０１に入力し、後述する制御部１２１が入力された情報を記憶部１１９に記憶させることにより行われる。また、記憶部１１９の情報の更新を、中継装置１０１が基地局ＢＳから最新情報をオンラインで受信することにより実現することもできる。基地局ＢＳ及び中継装置用ゲートウェイ１０５がそれぞれ自局（自装置）の位置情報を有している場合、基地局ＢＳは、中継装置用ゲートウェイ１０５から中継装置用ゲートウェイ１０５の位置情報を受信することができる。基地局ＢＳは、接続されている全ての中継装置用ゲートウェイ１０５から位置情報を受信することにより、直近の中継装置用ゲートウェイ１０５を把握することができる。そして、基地局ＢＳは、直近の中継装置用ゲートウェイ１０５からアドレス情報を受信し、当該アドレス情報を自局の識別情報と共に中継装置１０１（ドナーノード１１１）に送信する。基地局側通信部１１７が識別情報及びアドレス情報を受信すると、中継装置１０１の制御部１２１は、受信した識別情報及びアドレス情報を関連付けて記憶部１１９に記憶させることができる。

なお、本実施形態では、ドナーノード１１１のみが、記憶部１１９を有するが、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、サービスノード１１３のみが記憶部を有し、当該記憶部が、ドナーノード１１１及びサービスノード１１３の各種情報を記憶することもできる。また、ドナーノード１１１及びサービスノード１１３の双方が記憶部を有し、双方の記憶部がデータを分散して記憶することもできる。

制御部１２１は、ドナーノード１１１及びサービスノード１１３の各機能ブロックをはじめとしてドナーノード１１１及びサービスノード１１３の全体を制御及び管理する。ここで、制御部１２１は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態では、ドナーノード１１１のみが、制御部１２１を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、サービスノード１１３のみが制御部を有し、当該制御部が、ドナーノード１１１及びサービスノード１１３の全体を制御及び管理することができる。また、ドナーノード１１１及びサービスノード１１３の双方が制御部を有し、各々の制御部が関連する各々のユニットを制御及び管理することもできる。制御部１２１が行う処理については、後述の図３の説明にて詳述する。

続いて、サービスノード１１３の機能ブロックについて説明する。サービスノード１１３は、移動局側通信部１２３を備えている。移動局側通信部１２３は、制御部１２１に接続されている。

移動局側通信部１２３は、アンテナを介して移動局ＭＳと無線信号を送受信する。移動局側通信部１２３は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、制御部１２１に送る。また、移動局側通信部１２３は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより、無線信号を生成し、アンテナを介して当該無線信号を移動局ＭＳに送信する。

続いて、中継装置１０１が接続先の中継装置用ゲートウェイを決定する方法について、図１及び図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。なお、記憶部１１９は、図１に示される基地局ＢＳ１及びＢＳ２の識別情報α１及びα２と、基地局ＢＳ１及びＢＳ２に直近の中継装置用ゲートウェイ１０５のアドレス情報とを記憶しているものとする。本実施形態では、基地局ＢＳ１に直近の中継装置用ゲートウェイは、中継装置用ゲートウェイ１０５−１であり、基地局ＢＳ２に直近の中継装置用ゲートウェイは、中継装置用ゲートウェイ１０５−２であるとする。中継装置用ゲートウェイ１０５−１及び１０５−２のアドレス情報はそれぞれ、アドレス情報Ａ１及びＡ２であるとする。つまり、記憶部１１９は、以下の表のような形で識別情報及び識別情報を関連付けて記憶することができる。

中継装置１０１が、移動局ＭＳ１と基地局ＢＳ１との間で送受信される無線信号を中継する間は、中継装置１０１は、中継装置用ゲートウェイ１０５−１に接続している。そして、その後、中継装置１０１は、移動局ＭＳ２と基地局ＢＳ２との間の無線信号を中継する位置に移動するとする。中継装置１０１の接続先の中継装置用ゲートウェイ１０５−１のアドレス情報が記憶部１１９に記憶される場合、記憶部１１９には、アドレス情報Ａ１が記憶されていることになる。

中継装置１０１が移動すると、まず、ドナーノード１１１の基地局側通信部１１７が基地局ＢＳ２と同期信号を送受信する。そして、基地局ＢＳ２によって中継装置１０１の位置登録や中継装置１０１へのＩＰアドレスの割当などが完了することにより、中継装置１０１のネットワークエントリが完了する。つまり、ドナーノード１１１と基地局ＢＳ２との間の通信接続が確立される（ステップＳ１０１）。

そして、基地局ＢＳ２は、自局の識別情報α２を含む信号を送信する。基地局側通信部１１７は、基地局ＢＳ２の識別情報α２を含む信号を受信し、制御部１２１に識別情報α２を送る（ステップＳ１０２）。なお、基地局ＢＳ２は、自局に直近の中継装置用ゲートウェイ１０５−２のアドレス情報Ａ２を把握している場合は、識別情報α２と併せてアドレス情報Ａ２を送る中継装置１０１に送ることができる。この場合、制御部１２１は、基地局側通信部１１７が受信した識別情報α２とアドレス情報Ａ２とを関連付けて記憶部１１９に記憶させることができる。

制御部１２１は、記憶部１１９に記憶されている情報から、識別情報α２に関連付けられているアドレス情報Ａ２を読み出す（ステップＳ１０３）。

制御部１２１は、基地局ＢＳ２に直近の中継装置用ゲートウェイは、アドレス情報Ａ２に対応する中継装置用ゲートウェイ１０５−２であると判断する。よって、制御部１２１は、中継装置１０１の接続先を中継装置用ゲートウェイ１０５−２に決定する（ステップＳ１０４）。このとき、制御部１２１は、記憶部１１９に記憶されている中継装置１０１の接続先の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報をアドレス情報Ａ１からアドレス情報Ａ２に更新（上書き）することができる。

制御部１２１は、中継装置用ゲートウェイ１０５−２を接続先に指定する接続要求を基地局側通信部１１７に送信させ、中継装置１０１は、基地局ＢＳ２を介して接続先として決定された中継装置用ゲートウェイ１０５−２と接続する（ステップＳ１０５）。

このように本実施形態では、中継装置１０１の制御部１２１は、基地局側通信部１１７が接続先の基地局ＢＳ２の識別情報α２を受信すると、当該識別情報α２に関連付けられているアドレス情報Ａ２を記憶部１１９から読み出し、当該アドレス情報Ａ２に対応する中継装置用ゲートウェイ１０５−２に接続することを決定する。中継装置１０１は、記憶部１１９に基地局ＢＳ１及びＢＳ２の識別情報α１及びα２と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイ１０５−１及び１０５−２のアドレス情報Ａ１及びＡ２とを関連付けて記憶させておく。これにより、中継装置１０１は、移動により接続先の基地局が変わっても、基地局ＢＳ２の識別番号α２を取得することにより、当該基地局ＢＳ２に直近の中継装置用ゲートウェイ１０５−２を特定できる。そして、中継装置１０１は、中継装置用ゲートウェイ１０５−２のアドレス情報Ａ２も有しているので、当該アドレス情報Ａ２を基に中継装置用ゲートウェイ１０５−２に接続することができる。中継装置１０１は、直近の中継装置用ゲートウェイ１０５−２に接続できるため、通信損失を最小限に抑えることができる。また、中継装置１０１は、直近の中継装置用ゲートウェイ１０５に接続することができるので、中継装置１０１が密集するエリアに中継装置用ゲートウェイ１０５を新たに設置することにより、中継装置用ゲートウェイ１０５のリソースを分散させることができる。

また、本実施形態では、記憶部１１９は、基地局側通信部１１７が接続先の基地局ＢＳ２から識別情報α２を受信するよりも前に予め、関連付けられた識別情報α１及びα２とアドレス情報Ａ１及びＡ２とを記憶することができる。これにより、基地局側通信部１１７が接続先の基地局ＢＳ２から識別情報α２のみを受信すれば、制御部１２１は、直近の中継装置用ゲートウェイ１０５−２を特定できる。つまり、中継装置１０１は、接続先の基地局が変わる毎に、当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報を受信する必要がないので、その分中継装置１０１の処理負荷を軽減できる。

また、本実施形態では、基地局側通信部１１７は、接続先の基地局ＢＳ２の識別情報α２と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイ１０５−２のアドレス情報Ａ２とを受信し、制御部１２１は、受信された識別情報α２とアドレス情報Ａ２とを関連付けて記憶部１１９に記憶させることができる。つまり、中継装置１０１は、接続先の基地局が変わる毎に、当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報を受信することにより、基地局と直近の中継装置用ゲートウェイとの最新の関係をリアルタイムで把握することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

上述の本発明の実施形態の説明において、中継装置１０１の接続先の中継装置用ゲートウェイ１０５の特定は、中継装置１０１（ドナーノード１１１）のネットワークエントリが完了したときに行われるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、基地局とゲートウェイ（基地局用ゲートウェイ及び中継装置用ゲートウェイを含む）との間の接続シーケンスを規定するＲＲＭ（Radio Resource Management）シーケンスにより、基地局が中継装置用ゲートウェイから中継装置用ゲートウェイの位置情報を取得することができる。そして、基地局は、直近の中継装置用ゲートウェイを特定し、中継装置に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報を送ることができる。中継装置は、当該アドレス情報を受信した段階で、直近の中継装置用ゲートウェイを特定することができる。

１１ 無線通信システム
１０１ 中継装置
１０３−１、１０３−２ 基地局用ゲートウェイ
１０５−１、１０５−２ 中継装置用ゲートウェイ
１１１ ドナーノード
１１３ サービスノード
１１７ 基地局側通信部
１１９ 記憶部
１２１ 制御部
１２３ 移動局側通信部
ＢＳ１、ＢＳ２ 基地局
ＭＳ１、ＭＳ２ 移動局
α１、α２ 識別情報
Ａ１、Ａ２ アドレス情報

Claims (2)

1. 基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
   前記基地局と無線信号を送受信する基地局側通信部と、
   基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
   前記基地局側通信部が接続先の基地局の識別情報を受信すると、当該識別情報に関連付けられているアドレス情報を前記記憶部から読み出し、当該アドレス情報に対応する中継装置用ゲートウェイに接続することを決定する制御部と
   を備え、
   前記基地局側通信部は、接続先の基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを受信し、
   前記制御部は、受信された前記識別情報と前記アドレス情報とを関連付けて前記記憶部に記憶させることを特徴とする中継装置。
2. 基地局と移動局との間で送受信される無線信号を中継する中継装置の制御方法において、当該中継装置が、
   基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを関連付けて記憶するステップと、
   接続先の基地局の識別情報を受信するステップと、
   当該識別情報に関連付けられているアドレス情報を前記記憶部から読み出すステップと、
   当該アドレス情報に対応する中継装置用ゲートウェイに接続することを決定するステップと、
   接続先の基地局の識別情報と当該基地局に直近の中継装置用ゲートウェイのアドレス情報とを受信するステップと、
   受信された前記識別情報と前記アドレス情報とを関連付けて前記記憶部に記憶するステップと
   を含む中継装置の制御方法。

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