JP5875639B2 - 移動体通信システム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の移動端末と基地局との間で無線通信を実施する移動体通信システムに関するものである。
第3世代と呼ばれる通信方式のうち、W−CDMA(Wideband Code division Multiple Access)方式が2001年から日本で商用サービスが開始されている。また、下りリンク(個別データチャネル、個別制御チャネル)にパケット伝送用のチャネル(HS-DSCH: High Speed-Downlink Shared Channel)を追加することにより、下りリンクを用いたデータ送信の更なる高速化を実現するHSDPA(High Speed Down Link Packet Access)のサービスが開始されている。さらに、上り方向のデータ送信をさらに高速化するためHSUPA(High Speed Up Link Packet Access)方式についてもサービスが開始されている。W−CDMAは、移動体通信システムの規格化団体である3GPP(3rd Generation Partnership Project)により定められた通信方式であり、リリース8版の規格書がとりまとめられている。
また、3GPPにおいて、W−CDMAとは別の通信方式として、無線区間については「ロングタームエボリューション」(Long Term Evolution LTE)、コアネットワーク(単にネットワークとも称する)を含めたシステム全体構成については「システムアーキテクチャエボリューション」(System Architecture Evolution SAE)と称される新たな通信方式が検討されている。LTEでは、アクセス方式、無線のチャネル構成やプロトコルが、現在のW−CDMA(HSDPA/HSUPA)とは全く異なるものになる。たとえば、アクセス方式は、W−CDMAが符号分割多元接続(Code Division Multiple Access)を用いているのに対して、LTEは下り方向はOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing )、上り方向はSC−FDMA(Single Career Frequency Division Multiple Access)を用いる。また、帯域幅は、W−CDMAが5MHzであるのに対し、LTEでは1.4/3/5/10/15/20MHzの中で基地局ごとに選択可能となっている。また、LTEでは、W−CDMAのように回線交換を含まず、パケット通信方式のみになる。
LTEはW−CDMAのコアネットワーク(GPRS)とは異なる新たなコアネットワークを用いて通信システムが構成されるため、W−CDMA網とは別の独立した無線アクセス網として定義される。したがって、W−CDMAの通信システムと区別するため、LTEの通信システムでは、移動端末(UE: User Equipment)と通信を行う基地局(Base station)はeNB(E-UTRAN NodeB)、複数の基地局と制御データやユーザデータのやり取りを行う基地局制御装置(Radio Network Controller)はEPC(Evolved Packet Core)(aGW: Access Gatewayと称されることもある)と称される。このLTEの通信システムでは、ユニキャスト(Unicast)サービスとE-MBMSサービス(Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service)が提供される。E−MBMSサービスとは、放送型マルチメディアサービスであり、単にMBMSと称される場合もある。複数の移動端末に対してニュースや天気予報や、モバイル放送など大容量放送コンテンツが送信される。これを1対多(Point to Multipoint)サービスともいう。
3GPPでの、LTEシステムにおける全体的なアーキテクチャ(Architecture)に関する現在の決定事項が、非特許文献1に記載されている。全体的なアーキテクチャ(非特許文献1 4.6.1章)について図1を用いて説明する。図1は、LTE方式の通信システムの構成を示す説明図である。図1において、移動端末101に対する制御プロトコル(例えばRRC(Radio Resource Management))とユーザプレイン(例えばPDCP: Packet Data Convergence Protocol、RLC: Radio Link Control、MAC: Medium Access Control、PHY: Physical layer)が基地局102で終端するなら、E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)は1つあるいは複数の基地局102によって構成される。基地局102は、MME103(Mobility Management Entity)から通知されるページング信号(Paging Signaling、ページングメッセージ(paging messages)とも称される)のスケジューリング(Scheduling)及び送信を行う。基地局102はX2インタフェースにより、お互いに接続される。また基地局102は、S1インタフェースによりEPC(Evolved Packet Core)に接続される、より明確にはS1_MMEインタフェースによりMME103(Mobility Management Entity)に接続され、S1_UインタフェースによりS−GW104(Serving Gateway)に接続される。MME103は、複数あるいは単数の基地局102へのページング信号の分配を行う。また、MME103は待受け状態(Idle State)のモビリティ制御(Mobility control)を行う。MME103は移動端末が待ち受け状態及び、アクティブ状態(Active State)の際に、トラッキングエリア(Tracking Area)リストの管理を行う。S−GW104はひとつまたは複数の基地局102とユーザデータの送受信を行う。S−GW104は基地局間のハンドオーバーの際、ローカルな移動性のアンカーポイント(Mobility Anchor Point)となる。更にP−GW(PDN Gateway)が存在し、ユーザ毎のパケットフィルタリングやUE−IDアドレスの割当などを行う。
移動端末101と基地局102間の制御プロトコルRRCは、報知(Broadcast)、ページング(paging)、RRC接続マネージメント(RRC connection management)などを行う。RRCにおける基地局と移動端末の状態として、RRC_Idle、RRC_CONNECTEDがある。RRC_IDLEでは、PLMN(Public Land Mobile Network)選択、システム情報(System information、SI)の報知、ページング(paging)、セル再選択(cell re-selection)、モビリティ等が行われる。RRC_CONNECTEDでは、移動端末はRRC接続(connection)を有し、ネットワークとのデータの送受信を行うことができ、また、ハンドオーバー(Handover、HO)、隣接セル(Neighbour cell)のメジャメント等が行われる。
3GPPでの、LTEシステムにおけるフレーム構成に関する現在の決定事項が、非特許文献1(5章)に記載されている。図2を用いて説明する。図2はLTE方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。図2において、1つの無線フレーム(Radio frame)は10msである。無線フレームは10個の等しい大きさのサブフレーム(Sub-frame)に分割される。サブフレームは、2個の等しい大きさのスロット(slot)に分割される。無線フレーム毎に1番目と6番目のサブフレームに下り同期信号(Downlink Synchronization Signal: SS)が含まれる。同期信号には第一同期信号(Primary Synchronization Signal: P-SS)と第二同期信号(Secondary Synchronization Signal: S-SS)がある。サブフレーム単位にてMBSFN(Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network)用とMBSFN以外のチャネルの多重が行われる。以降、MBSFN送信用のサブフレームをMBSFNサブフレーム(MBSFN sub-frame)と称する。非特許文献2に、MBSFNサブフレームの割り当て時のシグナリング例が記載されている。図3は、MBSFNフレームの構成を示す説明図である。図3において、MBSFNフレーム(MBSFN frame)毎にMBSFNサブフレームが割り当てられる。MBSFNフレームの集合(MBSFN frame Cluster)がスケジュールされる。MBSFNフレームの集合の繰り返し周期(Repetition Period)が割り当てられる。
3GPPでの、LTEシステムにおけるチャネル構成に関する現在の決定事項が、非特許文献1に記載されている。CSG(Closed Subscriber Group cell)セルにおいてもnon−CSGセルと同じチャネル構成が用いられると想定されている。物理チャネル(Physical channel)について(非特許文献1 5章)図4を用いて説明する。図4は、LTE方式の通信システムで使用される物理チャネルを説明する説明図である。図4において、物理報知チャネル401(Physical Broadcast channel: PBCH)は基地局102から移動端末101へ送信される下りチャネルである。BCHトランスポートブロック(transport block)は40ms間隔中の4個のサブフレームにマッピングされる。40msタイミングの明白なシグナリングはない。物理制御チャネルフォーマットインジケータチャネル402(Physical Control format indicator channel: PCFICH)は基地局102から移動端末101へ送信される。PCFICHは、PDCCHsのために用いるOFDMシンボルの数について基地局102から移動端末101へ通知する。PCFICHはサブフレーム毎に送信される。物理下り制御チャネル403(Physical downlink control channel: PDCCH)は基地局102から移動端末101へ送信される下りチャネルである。PDCCHは、リソース割り当て(allocation)、DL−SCH(図5に示されるトランスポートチャネルの1つである下り共有チャネル)に関するHARQ情報、PCH(図5に示されるトランスポートチャネルの1つであるページングチャネル)を通知する。PDCCHは、上りスケジューリンググラント(Uplink Scheduling Grant)を運ぶ。PDCCHは、上り送信に対する応答信号であるACK/Nackを運ぶ。PDCCHはL1/L2制御信号とも呼ばれる。物理下り共有チャネル404(Physical downlink shared channel: PDSCH)は、基地局102から移動端末101へ送信される下りチャネルである。PDSCHはトランスポートチャネルであるDL-SCH(下り共有チャネル)やトランスポートチャネルであるPCHがマッピングされている。物理マルチキャストチャネル405(Physical multicast channel: PMCH)は基地局102から移動端末101へ送信される下りチャネルである。PMCHはトランスポートチャネルであるMCH(マルチキャストチャネル)がマッピングされている。
物理上り制御チャネル406(Physical Uplink control channel: PUCCH)は移動端末101から基地局102へ送信される上りチャネルである。PUCCHは下り送信に対する応答信号(response)であるACK/Nackを運ぶ。PUCCHはCQI(Channel Quality indicator)レポートを運ぶ。CQIとは受信したデータの品質、もしくは通信路品質を示す品質情報である。またPUCCHは、スケジューリングリクエスト(Scheduling Request: SR)を運ぶ。物理上り共有チャネル407(Physical Uplink shared channel: PUSCH)は移動端末101から基地局102へ送信される上りチャネルである。PUSCHはUL−SCH(図5に示されるトランスポートチャネルの1つである上り共有チャネル)がマッピングされている。物理HARQインジケータチャネル408(Physical Hybrid ARQ indicator channel: PHICH)は基地局102から移動端末101へ送信される下りチャネルである。PHICHは上り送信に対する応答であるACK/Nackを運ぶ。物理ランダムアクセスチャネル409(Physical random access channel: PRACH)は移動端末101から基地局102へ送信される上りチャネルである。PRACHはランダムアクセスプリアンブル(random access preamble)を運ぶ。
下りリファレンスシグナル(Reference signal)は、移動体通信システムとして既知のシンボルが、毎スロットの最初、3番目、最後のOFDMシンボルに挿入される。移動端末の物理レイヤの測定として、リファレンスシンボルの受信電力(Reference symbol received power:RSRP)がある。
トランスポートチャネル(Transport channel)について(非特許文献1 5章)図5を用いて説明する。図5は、LTE方式の通信システムで使用されるトランスポートチャネルを説明する説明図である。図5Aには下りトランスポートチャネルと下り物理チャネル間のマッピングを示す。図5Bには上りトランスポートチャネルと上り物理チャネル間のマッピングを示す。下りトランスポートチャネルについて報知チャネル(Broadcast channel: BCH)はその基地局(セル)全体に報知される。BCHは物理報知チャネル(PBCH)にマッピングされる。下り共有チャネル(Downlink Shared channel: DL-SCH)には、HARQ(Hybrid ARQ)による再送制御が適用される。基地局(セル)全体への報知が可能である。ダイナミックあるいは準静的(Semi-static)なリソース割り当てをサポートする。準静的なリソース割り当ては,パーシステントスケジューリング(Persistent Scheduling)とも言われる。移動端末の低消費電力化のために移動端末のDRX(Discontinuous reception)をサポートする。DL−SCHは物理下り共有チャネル(PDSCH)へマッピングされる。ページングチャネル(Paging channel: PCH)は移動端末の低消費電力を可能とするために移動端末のDRXをサポートする。基地局(セル)全体への報知が要求される。動的にトラフィックに利用できる物理下り共有チャネル(PDSCH)のような物理リソース、あるいは他の制御チャネルの物理下り制御チャネル(PDCCH)のような物理リソースへマッピングされる。マルチキャストチャネル(Multicast channel: MCH)は基地局(セル)全体への報知に使用される。マルチセル送信におけるMBMSサービス(MTCHとMCCH)のSFN合成をサポートする。準静的なリソース割り当てをサポートする。MCHはPMCHへマッピングされる。
上り共有チャネル(Uplink Shared channel: UL-SCH)にはHARQ(Hybrid ARQ)による再送制御が適用される。ダイナミックあるいは準静的(Semi-static)なリソース割り当てをサポートする。UL−SCHは物理上り共有チャネル(PUSCH)へマッピングされる。図5Bに示されるランダムアクセスチャネル(Random access channel: RACH)は制御情報に限られている。衝突のリスクがある。RACHは物理ランダムアクセスチャネル(PRACH)へマッピングされる。
HARQについて説明する。HARQとは自動再送(Automatic Repeat reQuest)と誤り訂正(Forward Error Correction)との組み合わせにより伝送路の通信品質を向上させる技術である。通信品質が変化する伝送路に対しても再送により誤り訂正が有効に機能するという利点がある。特に再送にあたって初送の受信結果と再送の受信結果の合成をすることで更なる品質向上を得ることも可能である。再送の方法の一例を説明する。受信側にて受信データが正しくデコード出来なかった場合(CRC Cyclic Redundancy Check エラーが発生した場合(CRC=NG))、受信側から送信側へ「Nack」を送信する。「Nack」を受信した送信側はデータを再送する。受信側にて受信データが正しくデコードできた場合(CRCエラーが発生しない場合(CRC=OK))、受信側から送信側へ「Ack」を送信する。「Ack」を受信した送信側は次のデータを送信する。HARQ方式の一例として「チェースコンバイニング」(Chase Combining)がある。チェースコンバイニングとは初送と再送に同じデータ系列を送信するもので、再送において初送のデータ系列と再送のデータ系列の合成を行うことで利得を向上させる方式である。これは初送データに誤りがあったとしても部分的に正確なものも含まれており、正確な部分の初送データと再送データとを合成することでより高精度にデータを送信できるという考え方に基づいている。また、HARQ方式の別の例としてIR(Incremental Redundancy)がある。IRとは冗長度を増加させるものであり、再送においてパリティビットを送信することで初送と組み合わせて冗長度を増加させ、誤り訂正機能により品質を向上させるものである。
論理チャネル(Logical channel)について(非特許文献1 6章)図6を用いて説明する。図6は、LTE方式の通信システムで使用される論理チャネルを説明する説明図である。図6Aには下りロジカルチャネルと下りトランスポートチャネル間のマッピングを示す。図6Bには上りロジカルチャネルと上りトランスポートチャネル間のマッピングを示す。報知制御チャネル(Broadcast control channel: BCCH)は報知システム制御情報のための下りチャネルである。論理チャネルであるBCCHはトランスポートチャネルである報知チャネル(BCH)、あるいは下り共有チャネル(DL-SCH)へマッピングされる。ページング制御チャネル(Paging control channel: PCCH)はページング信号を送信するための下りチャネルである。PCCHは移動端末のセルロケーションをネットワークが知らない場合に用いられる。論理チャネルであるPCCHはトランスポートチャネルであるページングチャネル(PCH)へマッピングされる。共有制御チャネル(Common control channel: CCCH)は移動端末と基地局間の送信制御情報のためのチャネルである。CCCHは移動端末がネットワークとの間でRRC接続(connection)を持っていない場合に用いられる。下り方法では、CCCHはトランスポートチャネルである下り共有チャネル(DL−SCH)へマッピングされる。上り方向では、CCCHはトランスポートチャネルである上り共有チャネル(UL-SCH)へマッピングされる。
マルチキャスト制御チャネル(Multicast control channel: MCCH)は1対多の送信のための下りチャネルである。ネットワークから移動端末への1つあるいはいくつかのMTCH用のMBMS制御情報の送信のために用いられるチャネルである。MCCHはMBMS受信中の移動端末のみに用いられるチャネルである。MCCHはトランスポートチャネルである下り共有チャネル(DL-SCH)あるいはマルチキャストチャネル(MCH)へマッピングされる。個別制御チャネル(Dedicated control channel: DCCH)は移動端末とネットワーク間の個別制御情報を送信するチャネルである。DCCHは上りでは上り共有チャネル(UL-SCH)へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル(DL-SCH)にマッピングされる。個別トラフィックチャネル(Dedicate Traffic channel: DTCH)はユーザ情報の送信のための個別移動端末への1対1通信のチャネルである。DTCHは上り・下りともに存在する。DTCHは上りでは上り共有チャネル(UL-SCH)へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル(DL-SCH)へマッピングされる。マルチキャストトラフィックチャネル(Multicast Traffic channel: MTCH)はネットワークから移動端末へのトラフィックデータ送信のための下りチャネルである。MTCHはMBMS受信中の移動端末のみに用いられるチャネルである。MTCHは下り共有チャネル(DL-SCH)あるいはマルチキャストチャネル(MCH)へマッピングされる。
GCIとは、グローバルセル識別子(Global Cell Identity)のことである。LTE及びUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)においてCSGセル(Closed Subscriber Group cell)が導入される。CSGについて以下説明する(非特許文献3 3.1章)。CSG(Closed Subscriber Group)とは、利用可能な加入者をオペレータが特定しているセルである(特定加入者用セル)。特定された加入者は、PLMN(Public Land Mobile Network)のひとつ以上のE-UTRANセルにアクセスすることが許可される。特定された加入者がアクセスを許可されている1つ以上のE−UTRANセルを“CSG cell(s)”とよぶ。ただし、PLMNにはアクセス制限がある。CSGセルとは、固有のCSGアイデンティティ(CSG identity: CSG ID,CSG-ID)を報知するPLMNの一部である。あらかじめ利用登録し、許可された加入者グループのメンバーは、アクセス許可情報であるところのCSG−IDを用いてCSGセルにアクセスする。
CSG−IDはCSGセルかセルによって報知される。移動体通信システムにCSG−IDは複数存在する。そして、CSG−IDは、CSG関連のメンバーのアクセスを容易にするために移動端末(UE)によって使用される。移動端末の位置追跡は、1つ以上のセルからなる区域を単位に行われる。位置追跡は、待受け状態であっても移動端末の位置を追跡し、呼び出す(移動端末が着呼する)ことを可能にするためである。この移動端末の位置追跡のための区域をトラッキングエリアとよぶ。CSGホワイトリスト(CSG White List)とは、加入者が属するCSGセルのすべてのCSG IDが記録されている、USIMに格納されたリストである。CSGホワイトリストは、許可CSGリスト(Allowed CSG ID List)と呼ばれることもある。
「適切なセル」(Suitable cell)について以下説明する(非特許文献3 4.3章)。「適切なセル」(Suitable cell)とは、UEが通常(normal)サービスを受けるためにキャンプオン(Camp ON)するセルである。そのようなセルは、(1)セルは選択されたPLMNか登録されたPLMN、または「Equivalent PLMNリスト」のPLMNの一部であること、(2)NAS(non-access stratum)によって提供された最新情報にてさらに以下の条件を満たすこと、(a)そのセルが禁じられた(barred)セルでないこと。(b)そのセルが“ローミングのための禁止されたLAs”リストの一部ではなく、少なくとも1つのトラッキングエリア(Tracking Area: TA)の一部であること。その場合、そのセルは上記(1)を満たす必要がある、(c)そのセルが、セル選択評価基準を満たしていること、(d)そのセルが、CSGセルとしてシステム情報(System Information: SI)によって特定されたセルに関しては、CSG−IDはUEの「CSGホワイトリスト」(CSG White List)の一部であること(UEのCSG White List中に含まれること)。
「アクセプタブルセル」(Acceptable cell)について以下説明する(非特許文献3 4.3章)これは、UEが限られたサービス(緊急通報)を受けるためにキャンプオンするセルである。そのようなセルは以下のすべての要件を充足するものとする。つまり、E−UTRANネットワークで緊急通報を開始するための最小のセットの要件を以下に示す。(1)そのセルが禁じられた(barred)セルでないこと。(2)そのセルが、セル選択評価基準を満たしていること。
セルにキャンプオン(camp on)するとは、UEがセル選択/再選択(cell selection/reselection)処理を完了し、UEがシステム情報とページング情報をモニタするセルを選択した状態である。
3GPPにおいて、Home−NodeB(Home-NB、HNB)、Home−eNodeB(Home-eNB、HeNB)と称される基地局が検討されている。UTRANにおけるHNB、またはE-UTRANにおけるHeNBは、例えば家庭、法人、商業用のアクセスサービス向けの基地局である。非特許文献4にHeNB及びHNBへのアクセスの3つの異なるモードが開示されている。オープンアクセスモード(Open access mode)とクローズドアクセスモード(Closed access mode)とハイブリッドアクセスモード(Hybrid access mode)である。各々のモードは以下のような特徴を有する。オープンアクセスモードでは、HeNBやHNBは通常のオペレータのノーマルセルとして操作される。クローズドアクセスモードでは、HeNBやHNBがCSGセルとして操作される。これはCSGメンバーのみアクセス可能なCSGセルである。ハイブリッドアクセスモードでは、非CSGメンバーも同時にアクセス許可されているCSGセルである。ハイブリッドアクセスモードのセルは、言い換えれば、オープンアクセスモードとクローズドアクセスモードの両方をサポートするセルである。ハイブリッドアクセスモードのセルはハイブリッドセルとも称される。
3GPP TS36.300 V9.0.0 4.6.1章、4.6.2章、5章、6章 3GPP R1−072963 3GPP TS36.304 V8.6.0 3.1章、4.3章、5.2.4.8.1章 3GPP S1−083461 3GPP R2−082899 3GPP TS22.220 V9.1.1 3GPP R2−093950 3GPP R3−091053 3GPP TS36.331 3GPP TS36.101
HeNB(HNB)のサービスとして、CSGセルにおいては同じCSGに属するCSGメンバーにサービスや課金設定において優遇する運用が検討されている。
CSGメンバーに該優遇を受けられるようにするため、あるCSGのメンバーであるUEは、他のセルよりも同じCSGに属するCSGセルに優先的にアクセス可能とする必要がある。CSGメンバーであるUEの優先的なアクセスはハイブリッドセルにも適用されると考えられる。ハイブリッドセルはCSGメンバーも非CSGメンバーも同時にアクセス許可されているCSGセルである。従って、ハイブリッドセルにおいては、オープンアクセスモードでアクセスする非CSGメンバーよりもクローズドアクセスモードでアクセスするCSGメンバーを優先的にアクセス可能とする必要がある。
3GPPにおいて、ハイブリッドセルにおいてCSGメンバーを優先的にアクセス可能とさせる方法として、ハイブリッドセルへ、あるいはハイブリッドセルからのセル再選択の際にCSGメンバーのUEを優先することで、ハイブリッドセルに非CSGメンバーのUEよりも長く留まらせることが提案されている(非特許文献7)。
また、別の方法として、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクトさせることが提案されている(非特許文献8)。
3GPPにおいて、ハイブリッドセルにおいてCSGメンバーを優先的にアクセス可能とさせる方法として、非特許文献7で提案されているように、ハイブリッドセルへ、あるいはハイブリッドセルからのセル再選択の際にCSGメンバーのUEを優先することで、ハイブリッドセルに非CSGメンバーのUEよりも長く留まらせるようにすると、クローズドアクセスモードのカバレッジがオープンアクセスモードのカバレッジよりも広くなってしまう場合がある。このような場合、CSGメンバーのUEと、非CSGメンバーのUEとのアクセス先が異なるエリアが生じてしまい、相互のUEのアクセスによって大きな干渉が生じることとなる。これらの干渉により、該エリアに存在するCSGメンバーのUE,非CSGメンバーのUEともに、アクセス失敗が発生する可能性が高くなり、さらには最悪通信できなくなってしまう場合が生じる。この問題点についてはなんら先行文献も無く、3GPPにおける議論もなんらされていない。
本発明の目的は、ハイブリッド基地局においてクローズドモードの移動端末を優先的にアクセス可能とさせる移動体通信システムを提供することである。
本発明は、1以上の移動端末および1以上の基地局からなるアクセスグループが登録された場合に、前記アクセスグループに含まれる基地局に対し同じアクセスグループに含まれる移動端末からのクローズドモードのアクセス、および同じアクセスグループに含まれない移動端末からのオープンモードのアクセスをハイブリッドに許可する移動体通信システムであって、混雑状態のときに、オープンモードの移動端末を、前記クローズドモードのアクセスおよび前記オープンモードのアクセスをハイブリッドに許可するハイブリッド基地局から別の基地局にハンドオーバさせることによってリダイレクトさせ、前記ハイブリッド基地局への切り戻りが不可となるような設定変更を、ハンドオーバが成功となった後に実行することを特徴とする移動体通信システムである。
また本発明は、1以上の移動端末および1以上の基地局からなるアクセスグループが登録された場合に、前記アクセスグループに含まれる基地局に対し同じアクセスグループに含まれる移動端末からのクローズドモードのアクセス、および同じアクセスグループに含まれない移動端末からのオープンモードのアクセスをハイブリッドに許可する移動体通信システムであって、混雑状態のときに、オープンモードの移動端末を、前記クローズドモードのアクセスおよび前記オープンモードのアクセスをハイブリッドに許可するハイブリッド基地局から別の基地局にリダイレクトさせ、前記ハイブリッド基地局から別の基地局へのリダイレクトに失敗した場合、前記ハイブリッド基地局への切り戻りを禁止することを特徴とする移動体通信システムである。
本発明によれば、混雑状態のときにオープンモードの移動端末をハイブリッド基地局から別の基地局にリダイレクトさせるので、ハイブリッド基地局においてクローズドモードの移動端末のアクセスを優先可能とできる。
LTE方式の通信システムの構成を示す説明図である。 LTE方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。 MBSFN(Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network)フレームの構成を示す説明図である。 LTE方式の通信システムで使用される物理チャネルを説明する説明図である。 LTE方式の通信システムで使用されるトランスポートチャネルを説明する説明図である。 LTE方式の通信システムで使用される論理チャネルを説明する説明図である。 現在3GPPで議論されている移動体通信システムの全体的な構成を示すブロック図である。 本発明に係る移動端末311の構成を示すブロック図である。 本発明に係る基地局312の構成を示すブロック図である。 本発明に係るMMEの構成を示すブロック図である。 本発明に係るHeNBGWの構成を示すブロック図である。 LTE方式の通信システムにおいて移動端末(UE)が行うセルサーチの概略を示すフローチャートである。 ハイブリッドセルにおいてCSGメンバーのUEを非CSGメンバーのUEより長く留まらせた場合の概念図である。 CSGメンバーのUEのみアクセス可能なエリアで生じる干渉の概念図である。 現在3GPPで議論されている通常のHO手順の動作例である。 CSGメンバーUEからの新たなRRC接続要求をトリガとしてリダイレクトを起動させる場合の動作例である。 RRC接続確認をトリガとしてリダイレクトを起動させる場合の動作例である。 現在3GPPで議論されているHO失敗の際のUEの動作を説明する図である。 本発明に係るHO失敗時のUEの動作の具体例である。 ハイブリッドセルが混雑状態の際に複数のセルをターゲットセルとする場合のシーケンス例である。 複数のターゲットセルに対してシリアルにHO要求を行う場合のシーケンス例である。 所望のターゲットセル数を設定した場合のシーケンス例である。 通信継続に必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報通知までを複数のターゲットセルに対して行った場合のシーケンス例である。 非CSGメンバーのUEに対するカバレッジとCSGメンバーのUEに対するカバレッジを同じにした場合の概念図である。 ハイブリッドセルへ/からのセル再選択手順を非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにした場合の概念図である。
実施の形態1.
図7は、現在3GPPにおいて議論されているLTE方式の移動体通信システムの全体的な構成を示すブロック図である。現在3GPPにおいては、CSG(Closed Subscriber Group)セル(e-UTRANのHome-eNodeB(Home-eNB,HeNB),UTRANのHome-NB(HNB))とnon-CSGセル(e-UTRANのeNodeB(eNB)、UTRANのNodeB(NB)、GERANのBSS)とを含めたシステムの全体的な構成が検討されており、e−UTRANについては、図7のような構成が提案されている(非特許文献1 4.6.1.章)。
図7について説明する。移動端末(UE)71は基地局72と送受信を行う。基地局72はeNB(non-CSGセル)72−1と、Home−eNB72−2とに分類される。eNB72−1はMME73とインタフェースS1により接続され、eNBとMMEとの間で制御情報が通信される。ひとつのeNB72−1に対して複数のMME73が接続される。eNB間はインタフェースX2により接続され、eNB間で制御情報が通信される。
Home−eNB72−2はMME73とインタフェースS1により接続され、Home−eNBとMMEとの間で制御情報が通信される。ひとつのMMEに対して複数のHome−eNBが接続される。あるいは、Home−eNB72−2はHeNBGW(Home-eNB GateWay)74を介してMME73と接続される。Home−eNBとHeGWはインタフェースS1により接続され、HeNBGW74とMME73はインタフェースS1を介して接続される。ひとつまたは複数のHome−eNB72−2がひとつのHeNBGW74と接続され、S1を通して情報が通信される。HeNBGW74はひとつまたは複数のMME73と接続され、S1を通して情報が通信される。
さらに現在3GPPでは以下のような構成が検討されている。Home−eNB72−2間のインタフェースX2はサポートされない。MME73からは、HeNBGW74はeNB72−1として見える。Home−eNB72−2からは、HeNBGW74はMME73として見える。Home−eNB72−2がHeNBGW74を介してEPCに接続されるか否かに関係なく、Home−eNB72−2とEPC間のインタフェースS1は同じである。MME73をまたがるような、Home−eNB72−2へのモビリティ、あるいはHome−eNB72−2からのモビリティはサポートされない。Home−eNB72−2は唯一のセルをサポートする。
図8は、本発明に係る移動端末(図7の端末71)の構成を示すブロック図である。図8に示す移動端末の送信処理を説明する。まず、プロトコル処理部801からの制御データ、アプリケーション部802からのユーザデータが送信データバッファ部803へ保存される。送信データバッファ部803に保存されたデータはエンコーダー部804へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに送信データバッファ部803から変調部805へ直接出力されるデータが存在しても良い。エンコーダー部804でエンコード処理されたデータは変調部805にて変調処理が行われる。変調されたデータはベースバンド信号に変換された後、周波数変換部806へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ807から基地局312に送信信号が送信される。また、移動端末311の受信処理は以下のとおり実行される。基地局312からの無線信号がアンテナ807により受信される。受信信号は、周波数変換部806にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部808において復調処理が行われる。復調後のデータはデコーダー部809へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部801へ渡され、ユーザデータはアプリケーション部802へ渡される。移動端末の一連の処理は制御部810によって制御される。よって制御部810は、図面では省略しているが、各部(801〜809)と接続している。
図9は、本発明に係る基地局(図7の基地局72)の構成を示すブロック図である。図9に示す基地局の送信処理を説明する。EPC通信部901は、基地局72とEPC(MME73,HeNBGW74など)間のデータの送受信を行う。他基地局通信部902は、他の基地局との間のデータの送受信を行う。Home−eNB72−2間のインタフェースX2はサポートされない方向であるため、Home−eNB72−2では、他基地局通信部902が存在しないことも考えられる。EPC通信部901、他基地局通信部902はそれぞれプロトコル処理部903と情報の受け渡しを行う。プロトコル処理部903からの制御データ、またEPC通信部901と他基地局通信部902からのユーザデータ及び制御データが送信データバッファ部904へ保存される。送信データバッファ部904に保存されたデータはエンコーダー部905へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに送信データバッファ部904から変調部906へ直接出力されるデータが存在しても良い。エンコードされたデータは変調部906にて変調処理が行われる。変調されたデータはベースバンド信号に変換された後、周波数変換部907へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ908より一つもしくは複数の移動端末71に対して送信信号が送信される。また、基地局72の受信処理は以下のとおり実行される。ひとつもしくは複数の移動端末311からの無線信号がアンテナ908により受信される。受信信号は周波数変換部907にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部909で復調処理が行われる。復調されたデータはデコーダー部910へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部903あるいはEPC通信部901、他基地局通信部902へ渡され、ユーザデータはEPC通信部901、他基地局通信部902へ渡される。基地局72の一連の処理は制御部911によって制御される。よって制御部911は図面では省略しているが各部(901〜910)と接続している。
現在3GPPにおいて議論されているHome−eNB72−2の機能を以下に示す(非特許文献1 4.6.2章)。Home−eNB72−2はeNB72−1と同じ機能を持つ。加えてHeNBGW74と接続する場合、以下示す機能を有する。適当なサービングHeNBGW74を発見する機能を有する。Home−eNB72−2は1つのHeNBGW74に唯一接続する、つまり、HeNBGW74との接続の場合は、Home−eNB72−2でS1におけるFlex機能を使用しない。Home−eNB72−2がHeNBGW74に接続されると、同時に別のHeNBGW74や別のMME73に接続しない。Home−eNB72−2のTACとPLMN IDは、HeNBGW74によってサポートされる。Home−eNB72−2をHeNBGW74に接続すると、「UE attachment」でのMME73の選択は、Home−eNB72−2の代わりにHeNBGW74によって行われる。Home−eNB72−2はネットワーク計画なしで配備されるかもしれない。よってHome−eNB72−2は1つの地理的な領域から別の地理的な領域へ移されるかもしれない。したがって位置による異なったHeNBGW74に接続する必要があるかもしれない。
図10は、本発明に係るMME(Mobility Management Entity)の構成を示すブロック図である。PDN GW通信部1001はMME73とPDN GW間のデータの送受信を行う。基地局通信部1002はMME73と基地局72間をS1インタフェースによるデータの送受信を行う。PDN GWから受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータはPDN GW通信部1001からユーザプレイン処理部1003経由で基地局通信部1002に渡され、1つあるいは複数の基地局72へ送信される。基地局72から受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは基地局通信部1002からユーザプレイン処理部1003経由でPDN GW通信部1001に渡され、PDN GWへ送信される。
PDN GWから受信したデータが制御データであった場合、制御データはPDN GW通信部1001から制御プレイン制御部1005へ渡される。基地局72から受信したデータが制御データであった場合、制御データは基地局通信部1002から制御プレイン制御部1005へ渡される。HeNBGW通信部1004は、HeNBGW74が存在する場合に設けられ、情報種別によって、MME73とHeNBGW74間のインタフェース(IF)によるデータの送受信を行う。HeNBGW通信部1004から受信した制御データはHeNBGW通信部1004から制御プレイン制御部1005へ渡される。制御プレイン制御部1005での処理の結果は、PDN GW通信部1001経由でPDN GWへ送信される。また、制御プレイン制御部1005で処理された結果は、基地局通信部1002経由でS1インタフェースにより1つあるいは複数の基地局72へ送信され、またHeNBGW通信部1004経由で1つあるいは複数のHeNBGW74へ送信される。
制御プレイン制御部1005には、NASセキュリティ部1005−1、SAEベアラコントロール部1005−2、アイドルステート(Idle State)モビリティ管理部1005―3などが含まれ、制御プレインに対する処理全般を行う。NASセキュリティ部1005―1はNAS(Non-Access Stratum)メッセージのセキュリティなどを行う。SAEベアラコントロール部1005―2はSAE(System Architecture Evolution)のベアラの管理などを行う。アイドルステートモビリティ管理部1005―3は、待受け(LTE‐IDLE状態、単にアイドルとも称される)状態のモビリティ管理、待受け状態時のページング信号の生成及び制御、傘下の1つあるいは複数の移動端末71のトラッキングエリア(TA)の追加、削除、更新、検索、トラッキングエリアリスト(TA List)管理などを行う。MMEはUEが登録されている(registered)追跡領域(トラッキングエリア:tracking Area: TA)に属するセルへページングメッセージを送信することで、ページングプロトコルに着手する。MMEに接続されるHome−eNB72−2のCSGの管理やCSG−IDの管理、そしてホワイトリスト管理を、アイドルステートモビリティ管理部1005―3で行っても良い。CSG−IDの管理では、CSG−IDに対応する移動端末とCSGセルの関係が管理(追加、削除、更新、検索)される。例えば、あるCSG−IDにユーザアクセス登録された一つまたは複数の移動端末と該CSG−IDに属するCSGセルの関係であっても良い。ホワイトリスト管理では、移動端末とCSG−IDの関係が管理(追加、削除、更新、検索)される。例えば、ホワイトリストには、ある移動端末がユーザ登録した一つまたは複数のCSG−IDが記憶されても良い。これらのCSGに関する管理はMME73の中の他の部分で行われても良い。MME313の一連の処理は制御部1006によって制御される。よって制御部1006は図面では省略しているが各部(1001〜1005)と接続している。
現在3GPPにおいて議論されているMME73の機能を以下に示す(非特許文献1 4.6.2章)。MME73はCSG(Closed Subscriber Groups)のメンバーの1つ、あるいは複数の移動端末のアクセスコントロールを行う。ページングの最適化(Paging optimization)の実行をオプションとして認める。
図11は、本発明に係るHeNBGWの構成を示すブロック図である。EPC通信部1101はHeNBGW74とMME73間をS1インタフェースによるデータの送受信を行う。基地局通信部1102はHeNBGW74とHome−eNB72−2間をS1インタフェースによるデータの送受信を行う。ロケーション処理部1103は、EPC通信部1101経由で渡されたMME73からのデータのうちレジストレーション情報など、複数のHome−eNBに送信する処理を行う。ロケーション処理部1103で処理されたデータは、基地局通信部1102に渡され、ひとつまたは複数のHome−eNB72−2にS1インタフェースを介して送信される。ロケーション処理部1103での処理を必要とせず通過(透過)させるだけのデータは、EPC通信部1101から基地局通信部1102に渡され、ひとつまたは複数のHome−eNB72−2にS1インタフェースを介して送信される。HeNBGW74の一連の処理は制御部1104によって制御される。よって制御部1104は図面では省略しているが各部(1101〜1103)と接続している。
現在3GPPにおいて議論されているHeNBGW74の機能を以下に示す(非特許文献1 4・6・2章)。S1アプリケーションについてリレーする。Home−eNB72−2へのMME73の手順の一部分であるが、移動端末71に関係しないS1アプリケーションについて終端する。HeNBGW74が配置されるとき、移動端末71に無関係な手順がHome−eNB72−2とHeNBGW74間、そしてHeNBGW74とMME73間を通信される。HeNBGW74と他のノード間でインタフェースX2は設定されない。ページングの最適化(Paging optimization)の実行をオプションとして認める。
次に移動体通信システムにおける一般的なセルサーチ方法の一例を示す。図12は、LTE方式の通信システムにおいて移動端末(UE)が行うセルサーチから待ち受け動作までの概略を示すフローチャートである。移動端末にてセルサーチが開始されると、ステップST1201で周辺の基地局から送信される第一同期信号(P−SS)、第二同期信号(S−SS)を用いてスロットタイミング、フレームタイミングの同期をとる。P−SSとS−SSあわせて、同期信号(SS)にはセル毎に割り当てられたPCI(Physical Cell Identity)に1対1対応するシンクロナイゼーションコードが割り当てられている。PCIの数は現在504通りが検討されており、この504通りのPCIを用いて同期をとるとともに、同期がとれたセルのPCIを検出(特定)する。次に同期がとれたセルに対して、ステップST1202で、基地局からセル毎に送信される参照信号RS(Reference Signal)を検出し受信電力の測定を行う。参照信号RSにはPCIと1対1に対応したコードが用いられており、そのコードで相関をとることによって他セルと分離できる。ST1201で特定したPCIから該セルのRS用のコードを導出することによって、RSを検出し、RS受信電力を測定することが可能となる。次にST1203で、ST1202までで検出されたひとつ以上のセルの中から、RSの受信品質が最も良いセル(例えば、RSの受信電力が最も高いセル、つまりベストセル)を選択する。次にST1204でベストセルのPBCHを受信して、報知情報であるBCCHを得る。PBCH上のBCCHには、セル構成情報が含まれるMIB(Master Information Block)がのる。MIBの情報としては、例えば、DL(ダウンリンク)システム帯域幅(送信帯域幅設定(transmission bandwidth configuration:dl-bandwidth)とも呼ばれる)、送信アンテナ数、SFN(System Frame Number)などがある。
次に1205で、MIBのセル構成情報をもとに該セルのDL−SCHを受信して、報知情報BCCHの中のSIB(System Information Block)1を得る。SIB1には該セルへのアクセスに関する情報や、セルセレクションに関する情報、他のSIB(SIBk; k≧2の整数)のスケジューリング情報が含まれる。また、SIB1にはTAC(Tracking Area Code)が含まれる。次にST1206で、移動端末は、ST1205で受信したTACと、移動端末が既に保有しているTACと比較する。比較した結果、同じならば、該セルで待ち受け動作に入る。比較して異なる場合は、移動端末は該セルを通してコアネットワーク(Core Network, EPC)(MMEなどが含まれる)へ、TAU(Tracking Area Update)を行うためTAの変更を要求する。コアネットワークは、TAU要求信号とともに移動端末から送られてくる該移動端末の識別番号(UE−IDなど)をもとに、TAの更新を行う。コアネットワークはTAの更新後、移動端末にTAU受領信号を送信する。移動端末は該セルのTACで、移動端末が保有するTAC(あるいはTACリスト)を書き換える(更新する)。その後移動端末は該セルで待ち受け動作に入る。
LTEやUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)においては、CSG(Closed Subscriber Group)セルの導入が検討されている。前述したように、CSGセルに登録したひとつまたは複数の移動端末のみにアクセスが許される。CSGセルと登録されたひとつまたは複数の移動端末がひとつのCSGを構成する。このように構成されたCSGにはCSG−IDと呼ばれる固有の識別番号が付される。なお、ひとつのCSGには複数のCSGセルがあっても良い。移動端末はどれかひとつのCSGセルに登録すればそのCSGセルが属するCSGの他のCSGセルにはアクセス可能となる。また、LTEでのHome−eNBやUMTSでのHome−NBがCSGセルとして使われることがある。CSGセルに登録した移動端末は、ホワイトリストを有する。具体的にはホワイトリストはSIM/USIMに記憶される。ホワイトリストには、移動端末が登録したCSGセルのCSG情報がのる。CSG情報として具体的には、CSG−ID、TAI(Tracking Area Identity)、TACなどが考えられる。CSG−IDとTACが対応づけられていれば、どちらか一方で良い。また、CSG−IDやTACとGCI(Global Cell Identity)が対応付けられていればGCIでもよい。以上から、ホワイトリストを有しない(本発明においては、ホワイトリストが空(empty)の場合も含める)移動端末は、CSGセルにアクセスすることは不可能であり、non−CSGセルのみにしかアクセスできない。一方、ホワイトリストを有する移動端末は、登録したCSG−IDのCSGセルにも、non−CSGセルにもアクセスすることが可能となる。
3GPPでは、全PCI(Physical Cell Identity)を、CSGセル用とnon−CSGセル用とに分割(PCIスプリットと称する)することが議論されている(非特許文献5)。またPCIスプリット情報は、システム情報にて基地局から傘下の移動端末に対して報知されることが議論されている。PCIスプリットを用いた移動端末の基本動作を開示する。PCIスプリット情報を有しない移動端末は、全PCIを用いて(例えば504コード全てを用いて)セルサーチを行う必要がある。対してPCIスプリット情報を有する移動端末は、当該PCIスプリット情報を用いてセルサーチを行うことが可能である。
3GPPでは、一時的なCSGメンバーを認める。一時的なメンバーはテンポラリメンバー(temporary member)、あるいは訪問者(ビジタ:visitor)とも呼ばれる。テンポラリメンバーはCSGメンバーとして認める期間を設定することが可能である(非特許文献6)。
3GPPでは、移動端末がCSGセルをセレクション、あるいはリセレクションする方法について2つのモードが存在する。1つ目は自動(Automatic)モードである。自動モードの特徴を以下に示す。移動端末内の許可CSGリスト(Allowed CSG ID List)を利用してセレクション、あるいはリセレクションを行う。PLMN選択が完了した後、non−CSGセル、あるいは許可CSGリストに存在するCSG IDを伴うCSGセルである場合にのみ、選択している該PLMN中の1つのセルにキャンプオンする。移動端末の許可CSGリストが空であるなら、移動端末はCSGセルの自立(autonomous)サーチ機能を停止する(非特許文献3 5.2.4.8.1章)。
2つ目は手動(Manual)モードである。手動モードの特徴を以下に示す。移動端末は、現在選択されているPLMNで利用可能なCSGのリストをユーザに示す。移動端末がユーザに提供するCSGのリストは移動端末に保存されている許可CSGリストに含まれるCSGに限られない。ユーザが該CSGのリストを基に選定した後、移動端末は選択されたCSG IDを伴うセルへキャンプオンし、登録(register)を試みる(非特許文献3 5.2.4.8.1章)。
3GPPにおいて提案された非特許文献7は、ハイブリッドセルにおいてCSGメンバーを優先的にアクセス可能とさせる方法として、ハイブリッドセルへ、あるいはハイブリッドセルから別のセルへのセル再選択あるいは別のセルからハイブリッドセルへのセル再選択の際にCSGメンバーのUEを優先することで、ハイブリッドセルに非CSGメンバーのUEよりも長く留まらせるようにする技術を開示している。ハイブリッドセルに非CSGメンバーのUEよりも長く留まらせるようにすると、クローズドアクセスモードのカバレッジがオープンアクセスモードのカバレッジよりも広くなってしまう場合がある。
図13に、ハイブリッドセルにおいてCSGメンバーのUEを非CSGメンバーのUEより長く留まらせた場合の概念図を示す。図中、1301はnon−CSGセルで、ここでは例としてマクロセル(eNB)とする。1302は該non−CSGセルによるカバレッジを示す。1303はハイブリッドセル(ハイブリッドアクセスモードのHeNB)である。1304は該ハイブリッドセルにおいてオープンアクセスモードとクローズドアクセスモードの両方によってアクセス可能なカバレッジである。1305(斜線部)は該ハイブリッドセルにおいてクローズドアクセスモードのみアクセス可能なカバレッジを示す。1306はハイブリッドセルの属するCSGと同じCSGメンバーのUEである。1307は非CSGメンバーのUEである。CSGメンバーのUEはカバレッジ1305のエリア外ではnon−CSGセル1301と通信を行っており、カバレッジ1305のエリアへ移動したUE1306はセル再選択によりハイブリッドセル1303と通信を行なう。非CSGメンバーのUE1307は、カバレッジ1305のエリアにおいてもまだnon−CSGセル1301と通信を行なっており、カバレッジ1304へ移動して始めてセル再選択によりハイブリッドセル1303と通信を行う。
このように、ハイブリッドセルにおいて、CSGメンバーのUEを非CSGメンバーのUEに比べて長く留まらせるようにすると、その分、クローズドアクセスモードのカバレッジがオープンアクセスモードのカバレッジより広くなってしまう場合がある。CSGメンバーのUEのみがハイブリッドセルにアクセスできるエリアが生じるためである。そのようなエリア(図中斜線部)では、CSGメンバーのUEはハイブリッドセルにアクセスし、非CSGメンバーのUEは他のセル(図ではマクロセル)にアクセスすることになる。このようなエリアが生じる状況では以下に述べるような干渉の問題が生じる。
図14に、CSGメンバーのUEのみアクセス可能なエリアで生じる干渉の概念図を示す。図14(a)は上り通信において生じる干渉を、図14(b)は下り通信において生じる干渉を各々示している。図14中にて図13と同番号の箇所の説明は省略する。図中実線矢印は信号を示し、破線矢印は干渉を示す。
図14(a)について説明する。CSGメンバーのUEのみがハイブリッドセルにアクセスできるエリア(図中斜線部)1305では、CSGメンバーのUE(1306)はハイブリッドセル(1303)にアクセスし、非CSGメンバーのUE(1307)はマクロセル(1301)にアクセスすることになる。これにより、上り通信においては以下の干渉が生じてしまう。非CSGメンバーのUE(1307)からマクロセル(1301)への上り信号波が、ハイブリッドセル傘下のCSGメンバーのUE(1306)の上り信号波に干渉を与える(1401)。CSGメンバーのUE(1306)からハイブリッドセル(1303)への上り信号波が、マクロセル傘下の非CSGメンバーのUE(1307)の上り信号波に干渉を与える(1402)。
図14(b)について説明する。CSGメンバーのUEのみがハイブリッドセルにアクセスできるエリア(図中斜線部)1305では、CSGメンバーのUE(1306)はハイブリッドセル(1303)にアクセスし、非CSGメンバーのUE(1307)はマクロセル(1301)にアクセスすることになる。これにより、下り通信においては以下の干渉が生じてしまう。ハイブリッドセル(1303)からCSGメンバーのUE(1306)への下り信号波が、マクロセル傘下の非CSGメンバーのUE(1307)の下り信号波に干渉を与える(1403)。マクロセル(1301)から非CSGメンバーのUE(1307)への下り信号波が、ハイブリッドセル傘下のCSGメンバーのUE(1306)への下り信号波に干渉を与える(1404)。
このように、CSGメンバーのUEのみアクセス可能なエリアにおいて、CSGメンバーのUEと、非CSGメンバーのUEとのアクセス先が異なることにより、相互のUEのアクセスによって大きな干渉が生じることとなる。これらの干渉により、該エリアに存在するCSGメンバーのUE,非CSGメンバーのUEともに、アクセス失敗が発生する可能性が高くなり、さらには通信できなくなってしまう場合が生じる。いいかえると、CSGメンバーのUEかつ/または非CSGメンバーのUEが通信できなくなるエリアが生じてしまう。この問題点についてはなんら先行文献も無く、3GPPにおける議論もなんらされていない。
本実施の形態では上記の問題点を解消するための方法を開示する。ハイブリッドセルにおいて、非CSGメンバーのUEに対するカバレッジとCSGメンバーのUEに対するカバレッジを同じにする。言い換えると、オープンアクセスモードにおけるセル(基地局)の通信エリアとクローズドアクセスモードにおけるセル(基地局)の通信エリアとを同一にする。具体的な方法として、ハイブリッドセルで用いられるカバレッジを規定するパラメータを、非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにする。あるいは同じパラメータ値を両UE(CSGメンバーのUEと非CSGメンバーのUE)に対して適用する。ハイブリッドセルで用いられるカバレッジに関するパラメータの例として、セルからの最大送信電力、セルのアンテナのチルト角、あるいは、セル傘下の各UEの最大許容送信電力などである。UEの最大許容送信電力は、非特許文献10に示されるように、UEの上り送信電力を制限させることができるパラメータである。
図24に、非CSGメンバーのUEに対するカバレッジとCSGメンバーのUEに対するカバレッジを同じにした場合の概念図を示す。図中、2401はnon−CSGセルで、ここではマクロセル(eNB)とする。2402は該non−CSGセルによるカバレッジを示す。2403はハイブリッドセル(ハイブリッドアクセスモードのHeNB)である。2404は該ハイブリッドセルにおいてオープンアクセスモードとクローズドアクセスモードの両方でアクセス可能なカバレッジを示す。2405はハイブリッドセルの属するCSGと同じCSGメンバーのUEである。2406は非CSGメンバーのUEである。
マクロセル(2401)はハイブリッドセルのようにハイブリッドアクセスモードのセルではなくオープンアクセスモードのみのセルである。このため、マクロセル(2401)の傘下のUEが何であってもカバレッジは該マクロセル(2401)として一つである(2402)。ここでは、ハイブリッドセル(2403)においても同様に、傘下のUEが何であってもカバレッジは該ハイブリッドセル(2403)として一つとする(2404)。
こうすることで、CSGメンバーのUE(2405)、非CSGメンバーのUE(2406)ともにハイブリッドセル(2403)のカバレッジ(2404)外ではnon−CSGセル(2401)と通信を行うようになる。一方、ハイブリッドセルのカバレッジ(2404)内では、CSGメンバーのUE(2405)、非CSGメンバーのUE(2406)ともにハイブリッドセル(2403)と通信を行うようになる。従って、図14(a)および図14(b)に示したような、CSGメンバーのUEと、非CSGメンバーのUEとのアクセス先が異なるエリアを無くすことができ、該エリアで生じる上りかつ/または下りの干渉を無くすことができる。
本実施の形態で開示した方法とすることで、システム内にハイブリッドセルを配置した場合に、CSGメンバーのUEかつ/または非CSGメンバーのUEが通信できなくなるエリアを無くすことができる。従って、システム内のハイブリッドセルの柔軟な配置を可能とし、多種多様なサービスの提供を行えるようになる。
また、ハイブリッドセルで用いられるカバレッジを規定するパラメータを、非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにする、あるいは同じパラメータ値を両UEに対して適用することで、ハイブリッドセルにおける制御処理の簡素化が図れる。また同じパラメータ値を両UEに対して適用するため、パラメータによる異なる制御が不要となり、UEにおいての制御処理も簡素化することができる。また、ハイブリッドセルでのパラメータ数を削減でき、傘下のUEに通知が必要となるパラメータ数も削減可能となるため、シグナリング量の削減が可能となる。これにより、無線資源の有効活用等の効果を得ることが出来る。
実施の形態2
本実施の形態では上記の問題点を解消するための別の方法を開示する。ハイブリッドセルから別のセルへのセル再選択および別のセルからハイブリッドセルへのセル再選択において、該再選択の手順、ルール、セルランキングクライテリアなどの基準を非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにする。具体的な方法として、ハイブリッドセルから別のセルへのセル再選択および別のセルからハイブリッドセルへのセル再選択に用いる基準を規定するパラメータを両UEに対して同じにする、あるいは同じパラメータ値を適用する。ハイブリッドセルから別のセルへのセル再選択および別のセルからハイブリッドセルへのセル再選択に用いる基準を規定するパラメータ例として、セル再選択を開始するためのサービングセルの受信品質閾値(Sintrasearch、Sintersearch)、セルランキングのクライテリアでセルの受信品質の測定結果に対して適用するオフセット値(Qoffset)などがある。
図25に、ハイブリッドセルへ/からのセル再選択基準を非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにした場合の概念図を示す。図中、図24と同じ番号の説明は省略する。ハイブリッドセル(2403)へのセル再選択基準を非CSGメンバーのUE(2406)とCSGメンバーのUE(2405)とで同じにすることで、もし、マクロセル(2401)傘下の非CSGメンバーのUE(2406)、CSGメンバーのUE(2405)が同じ位置にいた場合、他の電波環境が同じであった場合、該両UEともに同じ地点で、ハイブリッドセル(2403)へセル再選択することとなる。また、ハイブリッドセル(2403)からのセル再選択基準を非CSGメンバーのUE(2406)とCSGメンバーのUE(2405)とで同じにすることで、もしハイブリッドセル(2403)傘下の非CSGメンバーのUE(2406)、CSGメンバーのUE(2405)が同じ位置にいた場合、他の電波環境が同じであった場合、該両UEともに同じ地点で、マクロセル(2401)へセル再選択することとなる。
従って、ハイブリッドセル(2403)において傘下のUEがCSGメンバーであろうと非CSGメンバーであろうとカバレッジは該ハイブリッドセル(2403)として一つとすることができる(2404)。こうすることで、CSGメンバーのUE(2405)、非CSGメンバーのUE(2406)ともにハイブリッドセル(2403)のカバレッジ(2404)外ではnon−CSGセル(2401)と通信を行うようになる。一方、ハイブリッドセルのカバレッジ(2404)内では、CSGメンバーのUE(2405)、非CSGメンバーのUE(2406)ともにハイブリッドセル(2403)と通信を行うようになる。従って、図14(a)および図14(b)に示したような、CSGメンバーのUEと、非CSGメンバーのUEとのアクセス先が異なるエリアを無くすことができ、該エリアで生じる上りかつ/または下りの干渉を無くすことができる。
本実施の形態で開示した方法とすることで、システム内にハイブリッドセルを配置した場合に、CSGメンバーのUEかつ/または非CSGメンバーのUEが通信できなくなるエリアを無くすことができる。従って、システム内のハイブリッドセルの柔軟な配置を可能とし、多種多様なサービスの提供を行えるようになる。
また、ハイブリッドセルへ/からのセル再選択において、該再選択の手順、ルール、セルランキングクライテリアなどの基準を非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにすることで、セルにおける制御処理の簡素化が図れる。また同じパラメータ値を両UEに対して適用するため、パラメータによる異なる制御が不要となり、UEにおいての制御処理も簡素化することができる。また、セルで用いられるパラメータ数を削減でき、傘下のUEに通知が必要となるパラメータ数も削減可能となるため、シグナリング量の削減が可能となる。これにより、無線資源の有効活用等の効果を得ることが出来る。
実施の形態3
本実施の形態では上記の問題点を解消するための別の方法を開示する。実施の形態2においては、ハイブリッドセルへ/からのセル再選択の場合について開示した。すなわち、RRC_Idle(アイドル)状態のUEに対して、CSGメンバーのUEと、非CSGメンバーのUEとのアクセス先が異なるエリアを無くすことができ、該エリアで生じる上りかつ/または下りの干渉を無くすことができる。
本実施の形態では、RRC接続状態(RRC_connected)のUEに対して、CSGメンバーのUEと、非CSGメンバーのUEとのアクセス先が異なるエリアを無くすことができ、該エリアで生じる上りかつ/または下りの干渉を無くすことができる方法を開示する。
ハイブリッドセルから別のセルへのハンドオーバー(outbound HO)および別のセルからハイブリッドセルへのハンドオーバー(inbound HO)において、該HOの手順、ルール、クライテリアなどの基準を非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにする。具体的な方法として、ハイブリッドセルへ/からのHOの基準を規定するパラメータを両UEに対して同じにする、あるいは同じパラメータ値を適用する。ハイブリッドセルへ/からのHOの基準を規定するパラメータの例として、メジャメントレポートでイベントを発生するか否かの判断指標となるパラメータがある。イベント発生の閾値(Thresh、Thresh1、Thresh2)、受信品質の測定結果に対して適用するサービングセルのオフセット値(Ocs)、受信品質の測定結果に対して適用するサービングセルの周波数のオフセット値(Ofs)、受信品質の測定結果に対して適用する隣接セルのオフセット値(Ocn)、受信品質の測定結果に対して適用する隣接セルの周波数のオフセット値(Ofn)、イベント毎のオフセット値(Off)、イベント毎のヒステリシス(Hys)などがある。
こうすることで、RRC接続状態のCSGメンバーのUEとRRC接続状態の非CSGメンバーのUEにおいて、ともにハイブリッドセルのカバレッジを同じとすることが可能となる。従って、図14(a)および図14(b)に示したような、CSGメンバーのUEと、非CSGメンバーのUEとのアクセス先が異なるエリアを無くすことができ、該エリアで生じる上りかつ/または下りの干渉を無くすことができる。
本実施の形態で開示した方法とすることで、システム内にハイブリッドセルを配置した場合に、CSGメンバーのUEかつ/または非CSGメンバーのUEが通信できなくなるエリアを無くすことができる。従って、システム内のハイブリッドセルの柔軟な配置を可能とし、多種多様なサービスの提供を行えるようになる。
また、ハイブリッドセルへ/からのHOにおいて、HOの手順、ルール、クライテリアなどの基準を非CSGメンバーのUEとCSGメンバーのUEとで同じにすることで、セルにおける制御処理の簡素化が図れる。また同じパラメータ値を両UEに対して適用するため、パラメータによる異なる制御が不要となり、UEにおいての制御処理も簡素化することができる。また、セルで用いられるパラメータ数を削減でき、傘下のUEに通知が必要となるパラメータ数も削減可能となるため、シグナリング量の削減が可能となる。これにより、無線資源の有効活用等の効果を得ることが出来る。
実施の形態1から実施の形態3を組合せて適用してもよい。これにより、UEがRRC−Idle状態およびRRC接続状態のどちらにおいても、また、RRC−Idle状態とRRC接続状態との間で遷移する際の動作においても、CSGメンバーのUEかつ/または非CSGメンバーのUEが通信できなくなるエリアを無くすことができる。
実施の形態4
3GPPにおいて、ハイブリッドセルにおいてCSGメンバーを優先的にアクセス可能とさせるための別の方法として、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、非CSGメンバーのUEを他セルにリダイレクトさせることが提案されている(非特許文献8)ことを述べた。また、非特許文献8には、混雑状態のハイブリッドセルにおいて、既にRRC接続状態(RRC_Connected)の非CSGメンバーのUEを他のセルにリダイレクトさせることが記載されている。
しかしながら、いつ、どうやってリダイレクトさせるかなど、具体的なことは何ら記載されておらず、実運用できないという問題が生じる。
本実施の形態ではこの問題点を解消するための方法を開示する。既にRRC接続状態(RRC_Connected)の非CSGメンバーのUEを他のセルにリダイレクトさせる具体的な方法として、混雑状態のハイブリッドセルにおいて、CSGメンバーのUEから新たにRRC接続要求(RRC Connection Request)をセルが受信した場合に、この接続要求をトリガとして、非CSGメンバーのUEを他のセルへリダイレクトさせる手順を起動する。リダイレクトの具体的方法としては、該非CSGメンバーのUEを他のセルへハンドオーバー(HO)させるようにする。
まず、図15に通常のHO手順の動作例を示す(非特許文献1)。これは3GPPにおいて議論されているHO手順の例である。ここでは、ソースセルとターゲットセル間の通信はX2インタフェースで行う場合について示している。
ST1501でソースセルはメジャメントコントロールメッセージをUEに通知して、UEにメジャメントを行わせる。ST1502でUEはメジャメント結果をソースセルに対して通知する。ST1503でソースセルは該UEからのメジャメントレポートを用いてターゲットセルを決定する。このように、通常のHOでは、各セルが、主としてUEの受信品質測定結果を元に、該UEがHO必要かどうか、どのセルへHOさせるかどうかを判断する。つまり、UEからのメジャメントレポート(ST1502)をトリガとしてHO手順を起動する。
ターゲットセルを決定したソースセルは、ST1504で、該ターゲットセルにHOリクエストメッセージを通知する。該HOリクエストメッセージに、HOさせるUEに関する情報である、UEコンテキスト(UE context)情報が含まれる。ターゲットセルはST1505で自セルの状態、該UEに関する情報を考慮して該UEへのHOを許可するかどうかを決定する。ここでは許可する場合を示している。HO許可の場合、ターゲットセルはST1506でHOリクエストに対する許可メッセージ(Ack)を通知する。該許可メッセージを受信したソースセルは、ST1507で、UEに対してHO制御情報を通知する。
また、ターゲットセルに対して、ST1509で、HOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報を、ターゲットセルに通知する。ST1507でHO制御情報を受信したUEは、ST1508でソースセルからデタッチを行い、該HO制御情報に含まれるターゲットセル情報に基づいて、ST1510でターゲットセルに対して同期処理を行う。同期処理確立後、ターゲットセルはST1511で上りリソースのアロケーション情報と送信タイミング情報であるTA(timing advance)情報をUEに通知する。該情報を受信したUEは、ST1512でターゲットセルに対してRRC接続再構成完了メッセージを通知する。これにより、UEとターゲットセル間でのデータ通信が開始される。
ST1512を受信したターゲットセルは、ST1513で、上位装置であるMME、サービングGW(S−GW)を介してソースセルとの間で、HO完遂のための処理を行う。ST1513のHO完遂のための処理にともなってソースセルはST1514で該UEに関する情報に付随する制御に用いていたリソースを開放する。
HO手順において、ST1504のソースセルのHOリクエスト送信からST1507のソースセルのHO制御情報送信までをHO準備(プレパレーション)ステップ、ST1508のUEのデタッチ処理、ST1509のソースセルのSNステータス情報送信からST1512のソースセルのRRC接続再構成完了受信までをHO実行(エクゼキューション)ステップ、ST1513のHO完遂のための処理開始からST1514のソースセルのリソース開放までをHO完遂(コンプレション)ステップとする。
次に、本実施の形態における具体的な方法を開示する。図16に、混雑状態のハイブリッドセルがCSGメンバーUEからの新たなRRC接続要求(RRC Connection Request)をトリガとして、非CSGメンバーUEの他セルへのリダイレクトを起動させる場合の動作例を示す。リダイレクトの具体的方法としてHOを用いる。図中、図15と同じステップ番号の箇所の説明は省略する。本例において、ソースセルはハイブリッドセルである。また、ターゲットセルのアクセスモードは特にこだわらずにセルAとする。
ハイブリッドセルにおいて非CSGメンバーがRRC接続状態である場合について示す(ST1612)。該非CSGメンバーUEはコアネットワーク側(MME、S−GWなど)とハイブリッドセルを介してデータ通信などのサービスを行なっていても良い。ST1601で、ハイブリッドセル傘下のCSGメンバーUEが、RRC接続要求を送信する。該RRC接続要求メッセージを受信した混雑状態のハイブリッドセルは、ST1602で自セルにおいて、リダイレクトさせるRRC接続状態の非CSGメンバーUEを決定する。ここでは、リダイレクトとして他セルへのHOとする。前述のように、通常のHOは主としてUEの受信品質測定結果をトリガとして行われる。しかし、本実施の形態では、混雑状態のハイブリッドセルにおけるCSGメンバーUEからの新たなRRC接続要求(RRC Connection Request)の受信をトリガとしてHOを行うようにする。また、オープンモードのUE(移動端末)をハイブリッドセル(基地局)から別のセル(基地局)にリダイレクト(ハンドオーバー)させた後に、クローズドモードのUE(移動端末)とハイブリッドセル(基地局)との接続を完了させる。こうすることで、CSGメンバーUE(クローズドモードのUE)の新たなRRC接続要求のタイミングでHO手順を開始することができるため、CSGメンバーUEが通信可能となるまでの制御遅延を低減させることが可能となる。
ST1602でHOさせる非CSGメンバーUEを決定したハイブリッドセルは、該非CSGメンバーUEを他セルへHOさせる処理を開始する。ST1501で該非CSGメンバーUEにメジャメントコントロールメッセージを通知し、ST1502でUEはメジャメント結果をハイブリッドセルに対して通知する。ST1503でターゲットセルを決定したハイブリッドセルは、図15で示した手順と異なり、ST1605、ST1606でMMEを介してターゲットセルにHO要求メッセージを送信する。図7で示したように、現在の3GPPにおけるHeNBのアーキテクチャでは、セル間のX2インタフェースが無く、HeNB間はMMEあるいはHeNBGWあるいはS−GWを介してS1インタフェースにより接続されることになる。従って、ソースセルであるハイブリッドセルとターゲットセル間のメッセージはMME/HeNBGW/S−GWを介して通信されるようにしておくと良い。該HO要求メッセージに、HOさせるUEに関する情報が含まれる。ターゲットセルはST1505で自セルの状態、該UEに関する情報を考慮して該UEへのHOを許可するかどうかを決定する。ここでは許可する場合を示している。HO許可の場合、ターゲットセルはST1607、ST1608でMMEなどを介してHOリクエストに対する許可メッセージを通知する。これもX2インタフェースが無いためMMEなどを介して行われるようにすると良い。該許可メッセージを受信したソースセルは、ST1507で、UEに対してHO制御情報を通知する。また、ターゲットセルに対して、ST1609、ST1610で、HOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報をターゲットセルに通知する。データについてはMMEあるいはHeNBGWを介さず、S−GWを介して通知されても良い。そして、図15と同様に、ST1508からST1514が行われる。
ST1514においてHOが完遂したのを受けて、ST1603でハイブリッドセルはRRC接続セットアップメッセージを、RRC接続要求したCSGメンバーUEに通知する。該セットアップメッセージを受信した該CSGメンバーUEはセットアップを行い、ST1604でRRC接続セットアップ完了メッセージをハイブリッドセルに通知する。これにより、CSGメンバーUEはコアネットワーク側(MMEなど)とハイブリッドセルを介してデータ通信などのサービスを行なうことが可能となる。
一方、非CSGメンバーUEは、ST1512でターゲットセルに対してRRC接続再構成完了メッセージを通知し、UEとターゲットセル間でのデータ通信が開始される。これにより、非CSGメンバーは、RRC接続状態を保ちながらターゲットセルで通信を行なうことが可能となる。
図16で示した具体例では、ST1502でUEがメジャメント結果をハイブリッドセルに対して通知し、その情報を元に、ハイブリッドセルがST1503でターゲットセルを決定するようにしている。この方法ではなく、ST1602でHOさせる非CSGメンバーUE決定後にST1501、ST1502を行わないようにしても良い。ST1602の後、ST1503を行うようにする。ハイブリッドセルが周辺に存在するセルを認識していれば、それを元にターゲットセルを決定するようにしても良い。ハイブリッドセルが周辺に存在するセルを認識する方法として、HeNBで周辺セルからの受信品質測定を行いその結果を用いる方法、あるいは、ハイブリッドセル傘下の他のUEからのメジャメント結果を用いる方法がある。ST1501、ST1502を省略することによって、リダイレクト(HO)を行うまでの時間を短縮させることができるため、CSGメンバーUEがハイブリッドセルにおいてCSGメンバーとしてのサービスを受けられるまでの時間、あるいは非CSGメンバーが他のセルで通信できるまでの時間を短縮させることが可能となる。
上記の例では、非CSGメンバーのUEのリダイレクト(HO)完遂後、CSGメンバーUEのRRC接続完遂手順を行うことにしていたが、非CSGメンバーのUEのリダイレクト(HO)と、CSGメンバーUEのRRC接続手順を並行して実施するようにしても良い。こうすることにより、たとえ非CSGメンバーのUEのリダイレクト(HO)が失敗しても、CSGメンバーUEのハイブリッドセルへのRRC接続手順を完遂できるため、CSGメンバーUEのアクセスを優先可能とできる。
このように、混雑状態のハイブリッドセルが、非CSGメンバーUEのリダイレクトを行わせるトリガを、CSGメンバーのUEからのRRC接続要求とすることによって、該CSGメンバーUEが、該ハイブリッドセルでRRC接続設立、ネットワーク側とのデータの送受信を行うことが可能となり、ハイブリッドセルにおいてCSGメンバーとしてのサービスの提供を受けることが可能となる。
また、該トリガをCSGメンバーのUEからのRRC接続要求として、RRC接続完遂前に非CSGメンバーUEをリダイレクトさせることによって、混雑状態のハイブリッドセルがRRC接続のためのリソース不足のような場合にも、非CSGメンバーUEをリダイレクトさせ、さらにCSGメンバーをRRC接続させることが可能となる。
実施の形態4 第一の変形例
既にRRC接続状態(RRC_Connected)の非CSGメンバーのUEを他のセルへリダイレクトする具体的な別の方法として、混雑状態のハイブリッドセルにおいて、CSGメンバーのUEから新たにRRC接続要求が行われ、RRC接続完了をハイブリッドセルが受信した場合に、このRRC接続完了をトリガとして、非CSGメンバーのUEを他のセルへリダイレクトさせる手順を起動する。
一例として、図17に、RRC接続完了として、RRC接続セットアップ完了メッセージ(RRC Connection Setup Complete)をトリガとして、非CSGメンバーUEの他セルへのリダイレクトを起動させる方法について示す。リダイレクトの具体的方法としてHOを用いる。図中、ST1611は、図16に示したST1611の一連の処理と同じである。
ハイブリッドセルにおいて非CSGメンバーがRRC接続状態である場合について示す(ST1705)。該非CSGメンバーUEはコアネットワーク側(MMEなど)とハイブリッドセルを介してデータ通信などのサービスを行なっていても良い。ST1701で、ハイブリッドセル傘下のCSGメンバーUEが、RRC接続要求を送信する。ST1702でハイブリッドセルはRRC接続セットアップメッセージを、RRC接続要求したCSGメンバーUEに通知する。該セットアップメッセージを受信した該CSGメンバーUEはセットアップを行い、ST1703でRRC接続セットアップ完了メッセージをハイブリッドセルに通知する。該RRC接続セットアップ完了メッセージを受信した混雑状態のハイブリッドセルは、ST1704で自セルにおいて、リダイレクトさせるRRC接続状態の非CSGメンバーUEを決定する。ここでは、リダイレクトとして他セルへのHOとする。混雑状態のハイブリッドセルにおけるCSGメンバーUEからの新たなRRC接続セットアップ完了(RRC Connection setup complete)メッセージの受信をトリガとしてHOを行うようにする。言い換えると、クローズドモードのUE(移動端末)とハイブリッドセル(基地局)との接続を完了させた後に、オープンモードのUE(移動端末)をハイブリッドセル(基地局)から別のセル(基地局)にリダイレクトさせる。
こうすることで、CSGメンバーUEはRRC接続状態となるため、いつでもコアネットワークとのデータ通信を行なえる準備ができている状態となる。従って、例えば、該ハイブリッドセル傘下の他のRRC接続状態にある非CSGメンバーUEが通信を終了したり、RRC_Idle状態に遷移したりした場合に、リダイレクト(HO)させる対象となった非CSGメンバーUEがまだHO完遂していない場合でも、該CSGメンバーはコアネットワークとハイブリッドセルを介して通信を行なえるようになり、CSGメンバーとしてのサービスの提供を受けることが可能となる。
上述した具体例では、リダイレクトの具体的方法としてHOを用いていた。HOに限らず、ハイブリッドセルからのRRC接続のリリース、あるいは、ハイブリッドセルからのRRC接続のリリース後さらに他のセルへのキャンプオンであっても良い。他のセルへキャンプオンさせる方法として、セル選択、あるいはセル再選択を行うようにしても良い。この際、RRC接続のリリースされた該ハイブリッドセルへの選択を禁止する。禁止する時間を一定時間として、タイマーを設けるようにしても良い。こうすることで、該ハイブリッドセルに永久にセル選択、セル再選択できなくなることを防げる。この方法とすることで、非CSGメンバーUEのRRC接続状態を継続させることはできないが、他のセルにおいて再度RRC接続設立可能となる。
実施の形態5
非特許文献8には、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクトさせる場合に、セルの報知情報であるCSG−indicatorを変更(FALSE→TRUE)する方法が記載されている。CSG−indicatorはSIB1に含まれており、クローズドアクセスモードのみのCSGセルの場合TRUEが設定され、オープンアクセスモードのみのnon−CSGセルあるいはハイブリッドモードのハイブリッドセルの場合FALSEが設定される。従って、ハイブリッドセルのCSG−indicatorを変更(FALSE→TRUE)することで、ハイブリッドセルをクローズドアクセスモードのみのCSGセルとして動作させ、非CSGメンバーのUEが該ハイブリッドセルにアクセスすることをできなくする。
しかし、既にRRC接続状態(RRC_Connected)の非CSGメンバーのUEを他のセルへリダイレクトする具体的な方法としてHOとした場合に、この方法を行うと問題が生じる。通常、HO手順では、ターゲットセルへのHOを失敗した場合(HO Failure、HOF)、ソースセルの設定に戻ることになっている。これは、切り戻り、とも称される。
図18に、3GPP規格におけるHO失敗の際のUEの動作を示す(非特許文献9)。UEがST1801でHO失敗を検出すると、ST1802で、ソースセルの設定に戻りRRC接続の再設立(re-establishment)手順を始める。RRC接続の再設立手順にてUEはT311をスタートする(ST1803)。T311はRRC接続の再設立手順に許される時間で、該時間のタイマーである。UEはST1802でソースセルの設定に戻るため、suitableセルとしてソースセルを選択することになる。suitableセルを選択した場合、直ちにST1804へ移行する(A)。ST1804でUEは、タイマーT311をストップさせ、T301をスタートさせ、RRC接続再設立要求をソースセルへ送信する。T301はUEがRRC接続再設立メッセージをソースセルから受信するまでに許される時間で、該時間のタイマーである。その後、UEがRRC接続再設立メッセージを受信できずにT301が満了した場合(ST1805)、ST1806に移行して、RRC接続の再設立失敗と判断して、RRC接続状態から離れる。
図18に示すように、3GPPの規格においても、ターゲットセルへのHOを失敗した場合、ソースセルの設定に戻ることになっている。通常、ソースセルは既にアクセスしていたセルであり、従って、suitableセルである。つまり、通常のHO失敗ではソースセルへ切り戻り、常にsuitableセルを選択した場合のプロシージャを行うことになる(A)。
しかし、混雑状態のハイブリッドセルのSIB1のCSG-indicatorを変更(FALSE→TRUE)することで、該ハイブリッドセルをクローズドアクセスモードのみのCSGセルとして動作させ、該ハイブリッドセルに既にRRC接続状態の非CSGメンバーのUEを他のセルへHOさせた場合は問題が生じる。HO手順におけるソースセル(該ハイブリッドセル)が該非CSGメンバーUEにとってsuitableセルではなくなってしまうためである。混雑状態の該ハイブリッドセル(該ソースセル)は、CSG-indicatorがTRUEとなっているためである。CSG-indicatorがTRUEの場合、同じCSGメンバーのUEしかsuitableセルとして扱えない。従って、非CSGメンバーのUEはsuitableセルでは無くなってしまうのである。
このような場合に、非CSGメンバーUEがHO失敗によりソースセルの設定に戻っても、該ハイブリッドセル(該ソースセル)はsuitableセルではないため、何もすることができずにT311のタイマーの満了を待つことになってしまう(B)。UEは、ST1807でT311タイマーの満了によりST1806へ移行し、RRC接続の再設立失敗となり、RRC接続状態から離れなければならなくなってしまう。このように、非CSGメンバーUEのリダイレクトのため通常のHO手順を行った場合、HO失敗時にRRC接続再設立が常に不可能となってしまう問題が生じる。また、HO失敗時にRRC接続状態から離れるまで常にT311満了の時間を待たねばならず、RRC接続状態から離れて次の動作を行なうことができるようになるまで、無駄な時間を費やすことになる。
これらの問題点については、なんら先行文献もなく3GPPにおいて議論もなんらなされていない。
本実施の形態では、上記の問題を解消するため、非CSGメンバーUEのリダイレクト成功以後に混雑状態のハイブリッドセルのSIB1のCSG-indicatorを変更(FALSE→TRUE)する。
このように、ハイブリッドセル(基地局)への切り戻りが不可となるような設定変更をハンドオーバが成功となった後に実行することにより、混雑状態のハイブリッドセルによりHOさせられた非CSGメンバーUEが、たとえターゲットセルに対してHO失敗となった場合でも、ソースセルへの切り戻りを行うことが可能となる。従って、図18において、該非CSGメンバーUEは、Aのルートを通ってST1804を実行できるようになる。これにより、UEはRRC接続再設立可能となる。
さらに、該ハイブリッドセルは切り戻った非CSGメンバーUEに対して、再度HOを実行することも可能となる。非CSGメンバーUEは、HOが成功するまで切り戻りは可能となるため、RRC接続状態から離れてしまうことはなくなる。
非CSGメンバーUEがリダイレクト成功したか否かの判断は、リダイレクトの具体的方法としてHOとした場合、ハイブリッドセルにおいてHO完遂したか否かで判断すれば良い。HO完遂した場合はリダイレクト成功とし、HO完遂しなかった場合はリダイレクト不成功とすれば良い。HO完遂したかどうかは、図15のST1514のリソース開放を行ったかどうかで判断すれば良い。
リダイレクトの具体的方法として、ハイブリッドセルからのRRC接続のリリース、あるいは、ハイブリッドセルからのRRC接続のリリース後さらに他のセルへのキャンプオンであった場合、いずれもRRC接続状態から離れるので特に問題は生じない。よって、該ハイブリッドセルが上記動作を開始した際に、SIB1のCSG-indicatorを変更(FALSE→TRUE)すれば良い。
このようにすることで、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクトさせるようにした場合に、非CSGメンバーUEのHO失敗時に常にRRC接続再設立が不可能となる問題を解消することができる。従って、CSGメンバーに優先的にハイブリッドセルで高速サービスや課金設定などの優遇を受けられるようにできるとともに、非CSGメンバーのUEもRRC接続状態を継続したまま他セルへHOして通信を継続することが可能となる、という効果が得られる。
実施の形態5 第一の変形例
しかし、ハイブリッドセルへの切り戻りが不可となるような設定の変更を、HOが成功後に変更するようにした場合、いつまでたってもHO成功しなかった場合は、いつまでたってもCSGメンバーUEが該ハイブリッドセルにアクセスできなくなってしまう。これを防ぐため、所定時間が経過した後にHO失敗とみなし、UEが該ハイブリッドセルとのRRC接続状態から離れるようにしておくと良い。所定時間はタイマーを用いて計時すれば良い。UEがソースセルからのリダイレクトによる最初のHO制御情報を受信してからHOを成功するまでのタイマーとすれば良い。
所定時間の設定はソースセルが行いUEに通知するようにしておく。該所定時間の通知方法を以下に3つ開示する。
第一の方法は、セル(ネットワーク側)がUEに報知情報としてBCCHを用いてPBCHあるいはPDSCHにて通知する。セルがマスター情報(MIB)を用いてPBCHにて、あるいはシステム情報(SIB)を用いてPDSCHにて通知する。これは傘下の全移動端末に対して通知可能であり、無線リソースの有効活用という点において優れた方法である。
第二の方法は、セルがHOさせるUEを決定した後に、該UEに対して個別チャネル(DCCH)を用いて通知する。セルが該UEに対して通知するメジャメントコントロールメッセージ、あるいはセルが該UEに対して通知するモビリティ(HO)制御情報に含めるようにしても良い。該通知は、リダイレクトによるHOの際の最初のHO実行ステップより前に行うと良い。これにより、UE毎に許容時間を設定できるようになるため、HOさせるUEの電波状況や能力あるいはCSGメンバーか否かなどに応じて柔軟に設定可能となる。
第三の方法は、移動体通信システムとして静的な値とする。移動体通信システムとして静的な値とは、移動体通信システムとして移動端末・基地局などにとって既知の値、規格書などに記載する値を指す。これにより基地局(ネットワーク側)とUEとの間で無線信号が発生しない。よって無線リソースの有効活用という点で効果を得ることが出来る。さらに、静的に決定された値なので、無線信号の受信エラーの発生を防ぐという効果を得ることが出来る。
該タイマーの具体例として、実施の形態11で開示した方法が適用できる。例えば、HO成功するまでの該所定時間を従来のHOのためのタイマー(T304、非特許文献9参照)の整数倍にして該整数値をソースセルからUEに通知する方法などである。こうすることによって、ソースセルが、非CSGメンバーUEの一回のHO失敗までの時間およびCSGメンバーUEのハイブリッドセルへのアクセス許容遅延時間を考慮した上で、柔軟にHO成功するまでの所定時間を設定することが可能となる。該タイマーとして、実施の形態11で開示した新たなタイマーを適用することも可能である。
こうすることで、非CSGメンバーのUEがいつまでたってもHO成功できず、よっていつまでたってもCSGメンバーUEが混雑状態のハイブリッドセルにアクセスできなくなってしまうことを防ぐことができる。
実施の形態6
ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、セルの報知情報であるCSG−indicatorを変更(FALSE→TRUE)して非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクトさせる場合に、非CSGメンバーのUEがHO失敗時にRRC接続状態から離れて次の動作を行なうことができるようになるまで、無駄な時間を費やすことになってしまう。この問題を解消するため、本実施の形態では、HO失敗時にソースセルの設定に戻ることを許可しないようにする。言い換えると、HO失敗時にソースセルへ切り戻らないようにする。
具体的には、少なくともハイブリッドセルの報知情報であるCSG−indicatorがTRUEとして動作している間は、ハイブリッドセルが非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクト(HO)させた場合にHO失敗してもソースセルへの設定に戻ることを許可しないようにする。こうすることで、HO失敗した非CSGメンバーのUEがソースセルの設定に戻ってRRC接続再設立の手順を行わせないようにできる。従って不要な手続きが排除され、HO失敗時の制御を簡単化できるという効果が得られる。
さらに、他セルへリダイレクト(HO)させられた非CSGメンバーUEがターゲットセルでHO失敗した場合、ただちに、RRC接続を離れる手順を開始するようにすると良い。
図19に、本実施の形態で開示するHO失敗時のUEの動作の具体例を示す。図19において、図18と同じステップ番号の説明は省略する。UEがST1801でHO失敗を検出する。該UEは、ST1901にて、ソースセルが混雑状態でのHOか否かを判断する。混雑状態でのHOではない場合は、ST1802に移行して通常のHO失敗時の手順を実行する。混雑状態でのHOである場合は、該UEはソースセルの設定に戻ることを不許可として、直ちにST1806へ移行する。混雑状態のハイブリッドセルからリダイレクト(HO)させられた非CSGメンバーUEはST1901でYesとなり、ただちにST1806でRRC接続再設立失敗となりRRC接続を離れることになる。
こうすることで、非CSGメンバーのUEがたとえHO失敗したとしても、通常のRRC接続再設立手順に許される時間(T311)を待たずしてRRC接続を離れてセル選択の手順を行えることになる。従って、該非CSGメンバーUEは遅延無く早い時間でキャンプオン可能なセルを検索することが可能となる。
なお、RRC接続を離れる手順を開始した場合、セル選択の手順を行うのではなく、セル再選択の手順を行うようにしても良い。さらに該非CSGメンバーUEは遅延無く早い時間でキャンプオン可能なセルを検索することが可能となる。
RRC接続を離れてセル選択あるいはセル再選択の手順において、セル選択あるいはセル再選択を行う際、該非CSGメンバーUEはソースセルを選択することはない。なぜならば、ソースセルであるハイブリッドセルの報知情報CSG−indicatorがTRUEとして動作している間のHO失敗だからである。ソースセルは、suitableセルではなくなるためキャンプオン不可能となる。従って、ソースセルであった混雑状態のハイブリッドセルを選択することは無く、ただちに、他のセルへアクセスすることが可能となる。
実施の形態7
本実施の形態では、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、セルの報知情報であるCSG−indicatorを変更(FALSE→TRUE)して非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクトさせる場合に、非CSGメンバーのUEがHO失敗時に常にRRC接続再設立不可能となってしまう問題を解消するための別の方法を開示する。
少なくともハイブリッドセルの報知情報であるCSG−indicatorがTRUEとして動作している間は、該ハイブリッドセルからのHOの際のターゲットセルを複数設定するようにする。複数のセルをターゲットセルとして、該非CSGメンバーUEが最初のターゲットセルに対してHO失敗した場合に他のターゲットセルに対してHOを試みるようにする。このようにすることで、HO失敗時に常にRRC接続再設立不可能となってしまう問題を解消することができる。
具体的な動作について示す。図20に、ハイブリッドセルが混雑状態の際に複数のセルをターゲットセルとする場合のシーケンス例を示す。図20において図17と同じステップ番号の説明は省略する。本例において、ソースセルはハイブリッドセルである。ST1704でソースセルがリダイレクト(HO)させるRRC接続状態の非CSGメンバーUEを決定する。ST2025でソースセルはHOさせる該非CSGメンバーUEに対してメジャメントコントロールメッセージを通知し、ST2026で該UEはメジャメントレポートをソースセルに対して通知する。ソースセルは該メジャメントレポートにもとづいてST2001で複数のターゲットセルを決定する。実施の形態4で開示したように、ST2025、ST2026を省略することも可能である。
ST2001で複数のターゲットセルを決定したソースセルは、ST2002、ST2003、ST2004で複数のターゲットセルに対するHO要求メッセージを、MME(あるいはHeNBGW)を介して各々のターゲットセルに通知する。この際、ソースセルからMMEに通知するHO要求メッセージは、ST2002に示すように一つのメッセージ内に複数のターゲットセルの情報を含めるようにしても良いし、ターゲットセル毎に別々のメッセージとしても良い。複数のターゲットセルとして、本例ではターゲットセルA、ターゲットセルBとする。各ターゲットセルは、ST2005、ST2006で各々自セルの負荷状況、HO要求メッセージに含まれるUEに関する情報などを基にしてHOを許可するか否か決定する。本例ではHOを許可した場合について記載する。もしHO許可しない場合は、ソースセルに対してHO要求に対してAckを返さない、あるいは許可しない旨のNackを返す。HOを許可したターゲットセルは、ST2007、ST2008、ST2009でHO許可する旨のHO要求許可メッセージを、MMEを介してソースセルに通知する。この際、MMEからソースセルに通知するHO要求許可メッセージは、ST2009に示すように一つのメッセージ内に複数のターゲットセルの情報を含めるようにしても良いし、ターゲットセル毎に別々のメッセージとしても良い。このようにすることで、ソースセルはHO許可した複数のターゲットセルの情報を得ることができる。
ST2010でソースセルはHO許可した複数のターゲットセルの中で該UEにHOさせる優先順位を決定する。ST2011でソースセルは該UEに対してHO制御情報を通知する。該HO制御情報の中に、一つのターゲットセルに関する情報だけでなく、複数のターゲットセルに関する情報を含めるようにする。さらに、該複数のターゲットセルの優先順位の情報を含めるようにする。優先順位を数値情報で含めるようにしても良い。例えば、最も高いものから順に、1、2、3・・として、各ターゲットセル情報に付随させておくと良い。また、優先順位が最も高いターゲットセルをプライマリーターゲットセル、次をセカンダリーターゲットセルなどとして通知するようにしても良い。また、別の方法として、ST2011を複数回UEに通知するようにしても良い。一つのHO制御情報に一つのターゲットセルに関する情報を含めるようにして、複数のターゲットセル数だけUEに通知するようにしても良い。該UEは優先順位の高いターゲットセルからHOを行い、HO失敗時は次の優先順位のターゲットセルにHOを行うようにする。
HO準備ステップ(ST2002からST2011)において、HO要求メッセージを複数のターゲットセルに対して通知するのではなく、通常のHOの手順と同じように一つのターゲットセルに対して通知して、HO失敗した場合にHO準備ステップ以降を繰り返すようにしても良い。
しかし、通常のHO手順では、HO制御情報をソースセルから受信したUEはソースセルに対してデタッチを行う。従って、HO失敗時に新たなターゲットセルに対してHO準備ステップを行った場合、ソースセルからUEへ再度新たなターゲットセルのHO制御情報を通知しなくてはならない。この時にUEはデタッチしていることになるため、ソースセルはUEに対して新たなターゲットセルのHO制御情報を通知できなくなってしまう。
HO準備ステップを複数のターゲットセルに対して行い、UEのデタッチ前に複数のターゲットセルのHO制御情報をUEに通知しておき、HO失敗時にHO実行ステップ以降を繰返し行うようにすることによって、上記のような問題を解消することも可能となる。
ST2010で複数のターゲットセルの中で該UEにHOさせる優先順位を決定したソースセルは、ST2013、ST2014で優先順位が最も高いターゲットセル(ここではターゲットセルA)に対してHOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報をターゲットセルに通知する。データについてはMMEを介さず、S−GWを介して通知されても良い。
一方ST2011でHO制御情報を通知された該UEは、ST2012でソースセルに対してデタッチを行い、ST2015で優先順位が最も高いターゲットセル(ターゲットセルA)に対して同期処理を開始する。本例では、HO失敗の場合について示す。ST2015にて同期処理失敗あるいはRRC接続再構成完了メッセージをターゲットセルが受信できないなどで、HO失敗となる(ST2016)。
HO失敗の場合、ソースセルは次の優先順位のターゲットセル(ここではターゲットセルB)に対してHOで通信を継続させるために必要な情報を通知しておかなくてはならない。このため、ソースセルはターゲットセルAと該UEがHO失敗したことを認識しなくてはならない。このため、ある一定時間の間にターゲットセルAあるいはMMEからUEコンテキスト開放メッセージが来なかったらHO失敗と判断するようにしておく。UEコンテキスト開放メッセージの送受信はHO完遂のための処理の一部である。ある一定の時間を計時するタイマーを設けても良い。UEコンテキスト開放メッセージを受信したらタイマーをストップさせるようにすれば良い。ソースセルは、該タイマーが満了した場合はHO失敗と判断し(ST2017)、ST2018、ST2019で次の優先順位のターゲットセルBに対してHOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報をターゲットセルに通知する。データについてはMMEを介さず、S−GWを介して通知しても良い。該タイマーに、通常のHOのためのタイマー(T304、非特許文献9参照)を用いても良い。あるいは、通常のHOのためのタイマーの設定値にもとづいて導出するようにしても良い。例えば、通常のHOのためのタイマー値よりもある一定の時間短くして、UEが該通常のタイマーによりHO失敗と判断して、次の優先順位のターゲットセルに同期処理を開始する以前に、ソースセルから次の優先順位のターゲットセルに対してHOに必要な情報を通知できるようにしておくと良い。
一方、ST2016でターゲットセルAに対してHO失敗と判断した該UEは、ST2011でソースセルより受信したHO制御情報に含まれる複数のターゲットセルに関する情報に従って、ST2020で次の優先順位のターゲットセル(ここではターゲットセルB)に対して同期処理を開始する。該UEは、ST2011でソースセルより受信したHO制御情報に複数のターゲットセルが含まれている場合に、HO失敗時に再度HOを行うこと、そのための同期処理(ST2015)を可能としておくと良い。また、受信した該複数のターゲットセルの範囲内のセルに対して、HO失敗時に再度HOを行うようにすれば良い。ST2011にて優先順位を受信している場合は、該優先順位に従ってHOを行うようにすれば良い。
該UEがターゲットセルBに対して同期処理確立後、ターゲットセルBはST2021で上りリソースのアロケーション情報と送信タイミング情報であるTA(timing advance)情報を該UEに通知する。該情報を受信した該UEは、ST2022でターゲットセルBに対してRRC接続再構成完了メッセージを通知する。これにより、該UEとターゲットセルB間でのデータ通信が開始される。ST2022を受信したターゲットセルBは、ST2023で、上位装置であるMME、S−GWを介してソースセルとの間で、HO完遂のための処理を行う。ST2023のHO完遂のための処理にともなってソースセルはST2024で該UEに関する情報に付随する制御に用いていたリソースを開放する。
上記のように、HO準備ステップを複数のターゲットセルに対して行い、HO失敗時にHO実行ステップ以降を繰返し行うようにすることで、HO失敗時に、常にRRC接続再設立不可能となるのではなく、他のターゲットセルに対してHOを試みることができるようになる。従って、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクトさせるようにした場合に、非CSGメンバーUEのHO失敗時に常にRRC接続再設立が不可能となる問題を解消することができる。従って、CSGメンバーに優先的にハイブリッドセルで高速サービスや下記設定などの優遇を受けられるようにできるとともに、非CSGメンバーのUEもRRC接続状態を継続したまま他セルへHOして通信を継続することが可能となる、という効果が得られる。
もし、複数のターゲットセル全てに対してHO失敗となった場合は、実施の形態6で開示した方法を適用すれば良い。ソースセルが混雑状態によるHOで失敗となった場合は、ソースセルの設定に戻らず、直ちにRRC接続状態から離れるようにすれば良い。こうすることで、非CSGメンバーUEが、たとえ全てのターゲットセルに対してHO失敗となったとしても、該UEは遅延無く早い時間でキャンプオン可能なセルを検索することが可能となる。
少なくともハイブリッドセルの報知情報であるCSG−indicatorがTRUEとして動作している間、該ハイブリッドセルからのHOの際のターゲットセルを複数のセルとすることを許可する際に、ターゲットセル数に最大値を設けるようにしても良い。ST2001の複数のターゲットセル決定において最大値を設けても良いし、ST2010のターゲットセルの優先順位決定において最大値を設けるようにしても良い。また、該HOを行うターゲットセルの最大値を設けて、UEが該最大値以内でターゲットセルにHOを行えるようにしても良い。最大値は、あらかじめ決められていても良いし、UEが用いる場合は、ソースセル、あるいはコアネットワーク側(MME、HeNBGW)からソースセルを介してUEに通知するようにしても良い。通知方法として、報知情報を用いてソースセル傘下のUEに同報的に通知しても良いし、個別にUEに通知するようにしても良い。個別にUEに通知する場合は、HO制御情報に含めて通知するようにしても良い。
最大値を設定することで、ソースセルがターゲットセルあるいはUEに対して通知しなければならない情報量やメッセージのシグナリング量を制限することができる。また、システムとして複雑な動作となったり、多くのセル、MME、HeNBGW、S−GW間でのシグナリングが輻輳したりして生じる制御遅延を回避することができる。
実施の形態8
実施の形態7では、HO準備ステップを複数のターゲットセルに対して行う際、一例として複数のターゲットセルに対して並行にHO要求を行う方法を開示した。本実施の形態では別の方法として、複数のターゲットセルに対してシリアルにHO要求を行う方法を開示する。
図21に、複数のターゲットセルに対してシリアルにHO要求を行う場合のシーケンス例を示す。HO全体のシーケンスである図20のうち、異なる動作となるST2001からST2010までの処理を新たに示した。ソースセルはハイブリッドセルである。i番目のターゲットセルをターゲットセル#iで示す。
ST2101でソースセルは複数のターゲットセルを決定する。ソースセルはST2102で決定したターゲットセルに優先順位づけを行う。ST2103でiに0を入れ、ST2104でi=i+1とする。ST2105でソースセルは優先順位i番目のターゲットセルへHO要求を行う。ST2106、ST2107でHO要求を、MMEを介してターゲットセル#iに通知する。ターゲットセル#iは該UEに対するHOを許可するか否かを判断して(ST2108)、ST2109、ST2110でHO要求許可/不許可メッセージを、MMEを介してソースセルに通知する。該HO要求許可/不許可メッセージを受信したソースセルは、ST2101で決定した複数のターゲットセル全てに対してHO要求を通知したかどうかを判断する。通知していない場合は、ST2104にもどり、次の優先順位のターゲットセルに対して、ST2110までの処理を繰り返す。ST2111で全てのターゲットセルにHO要求を通知した場合は、ST2112に移行して、HO要求許可メッセージを受信したターゲットセルに対して再度優先順位を決定する。
ここでは、ST2105からST2110までのHO準備ステップを順次行うことを説明したが、後続のHO実行ステップおよびHO完遂ステップについても順次行う。
このようにすることで、ソースセルは必要に応じてHO要求メッセージをシグナリングすれば良くなる。従って、並行に行うシグナリング量を削減できるため、セル、MME、HeNBGW間のインタフェースにおけるシグナルの輻輳を低減でき、シグナリング送受信エラーを低減することが可能となる。ソースセルにおいて、HO要求許可/不許可メッセージの誤受信を低減することが可能となる。
実施の形態8 第一の変形例
複数のターゲットセルに対してシリアルにHO要求を行う場合、所望のターゲットセル数を設定しておいても良い。
図22に所望のターゲットセル数を設定した場合のシーケンス例を示す。図22において図21と同じ番号の説明は省略する。ST2201でソースセルはHO要求許可メッセージを受信したターゲットセル数をカウントし、該所望のターゲットセル数を満たしたか否かを判断する。満たしていない場合は、ST2104に戻って次の優先順位のターゲットセルに対して再度HO要求を繰り返す。ST2201で該所望のターゲットセル数を満たしている場合は、ST2112に移行する。
このようにすることで、ソースセルは最小限必要な数のターゲットセルのみにHO要求メッセージをシグナリングすればよくなる。無駄なシグナリングを無くすことが可能となり、システムとしての動作を安定させることが可能となる。
また、別の方法として、複数のターゲットセルに対してシリアルにHO要求を行う場合、ある時間間隔内に、HO要求許可メッセージを受信したターゲットセルを、ターゲットセルとしても良い。ある時間間隔を計時するタイマーを設けても良い。該時間間隔内でHO要求許可メッセージを受信したターゲットセルをターゲットセルとして、ST2112でUEに通知するターゲットセルの優先順位を再度決定するようにする。
具体例として、図22において、ST2103でi=0とするとともに該時間間隔を計時するタイマーをスタートさせ、ST2201の処理をタイマーが満了したか否かで判断するようにする。満了していない場合は、ST2104に戻り、満了した場合は、ST2112に移行するようにすれば良い。
このようにすることで、HO準備ステップにかかる時間を制限させることが可能となるため、混雑状態のハイブリッドセルから他セルへリダイレクト(HO)させられる非CSGメンバーUEの通話が途切れる時間を制限することが可能となる。また、新たに該ハイブリッドセルにRRC接続を行うCSGメンバーUEが通信可能となるまでの遅延時間を削減可能となる。
なお、これらの方法は組合せて用いても良い。また、本実施の形態8第一の変形例で開示した方法は、実施の形態7で開示した、複数のターゲットセルに対して並行してHO要求を行う場合にも適用可能である。
実施の形態9
実施の形態7、8では、少なくともハイブリッドセルの報知情報であるCSG−indicatorがTRUEとして動作している間は、該ハイブリッドセルからのHOの際のターゲットセルを複数のセルとすることを許可した。具体的な動作例として、HO準備ステップを複数のターゲットセルに対して行い、HO失敗時にHO実行ステップ以降を繰返し行うようにする方法を開示した。
本実施の形態では、別の具体的な動作例として、HO準備ステップおよびHO実行ステップのうちターゲットセルに対してHOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報をターゲットセルに通知するまでを、複数のターゲットセルに対して行い、それ以降を繰返し行うようにする方法を開示する。
図23に、通信継続に必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報通知までを複数のターゲットセルに対して行った場合のシーケンス例を示す。ソースセルはハイブリッドセルである。図23において図20と同じ番号については説明を省略する。図23のST2010でソースセルが複数のターゲットセルの優先順位を決定し、ST2011で非CSGメンバーUEに対してHO制御情報を通知するまでは、図20と同じである。ST2301、ST2302、ST2303にて、ソースセルは、HOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報を、複数のターゲットセルに通知する。データについてはMMEを介さずS−GWを介して通知しても良い。該複数のターゲットセルはST2011でUEに通知したHO制御情報に含まれる複数のターゲットセルと同じにすると良い。本例ではターゲットセルA、ターゲットセルBとする。ソースセルからS−GWに通知する、HOで通信を継続させるために必要なデータは、ST2301に示すように一つのメッセージ内に複数のターゲットセルの情報を含めるようにしても良いし、ターゲットセル毎に別々のメッセージとしても良い。また、ソースセルからMMEあるいはHeNBGWに通知する、HOで通信を継続させるために必要なデータに関するPDCPのSNステータス情報についても、ST2301に示すように一つのメッセージ内に複数のターゲットセルの情報を含めるようにしても良いし、ターゲットセル毎に別々のメッセージとしても良い。
こうすることで、ターゲットセルとなった全てのセルにおいて、ST2002、ST2003、ST2004でソースセルから通知されたUEに関するコンテキスト情報だけでなく、HOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報が通知されることになる。従って、非CSGメンバーUEが、優先順位の最も高いターゲットセルにHO失敗して次の優先順位のターゲットセルにHOを行ったとしても、該ターゲットセルではHOに必要な情報を有していることになり、非CSGメンバーにHOを可能とする。
また、この場合、UEがターゲットセルの優先順位を決定するようにしても良い。HO失敗した場合に、UEが次のターゲットセルを選択したとしても、既にターゲット候補となるセルはHOに必要な情報を有しているので、該UEがHOを行うことは可能となる。
UEがターゲットセルの優先順位を決定することで、ST2011でソースセルは複数のターゲットセルの情報を通知するが、優先順位の情報については通知しなくて済む。よって、情報量の削減が可能となる。さらに、図20で示したST2017の処理が不要になる。既にソースセルはターゲットセル全てにHOに必要な情報を通知しているので、UEがHO失敗した場合に、次の優先順位のセルに対してHOに必要な情報を送る必要が無くなる。このため、ソースセルが、UEとターゲットセル間でのHO失敗を認識する必要が無くなる。従って、ST2017の処理を不要にできるのである。このようにすることで、ソースセルにおけるHO処理を簡単化することが可能となる。また、UEがターゲットセルの優先順位を決定することで、UEにとって、より接続の可能性の高いターゲットセルを選択できるという効果が得られる。また、HO失敗毎に、ソースセルからターゲットセルへ、HOで通信を継続させるために必要なデータとそれに関するPDCPのSNステータス情報を通知する必要がなくなるため、HO完遂までの時間を短縮できる効果が得られる。
本実施の形態で開示した方法とすることで、HO失敗時に、常にRRC接続再設立不可能となるのではなく、他のターゲットセルに対してHOを試みることができるようになる。従って、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合に、非CSGメンバーのUEを他セルへリダイレクトさせるようにした場合に、非CSGメンバーUEのHO失敗時に常にRRC接続再設立が不可能となる問題を解消することができる。従って、CSGメンバーに優先的にハイブリッドセルで高速サービスや下記設定などの優遇を受けられるようにできるとともに、非CSGメンバーのUEもRRC接続状態を継続したまま他セルへHOして通信を継続することが可能となる、という効果が得られる。
実施の形態7から実施の形態9で開示した方法は、少なくともハイブリッドセルの報知情報であるCSG−indicatorがTRUEとして動作している間としたが、これにかぎらず、HO先を複数のターゲットセルとする場合のHO手順に適用しても良い。これにより、HO失敗となる可能性を低減することができる。
実施の形態10
本実施の形態では、混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトである旨を、ソースセル(該混雑状態のハイブリッドセル)がリダイレクト対象となるUEに対して通知する。該通知はHO実行ステップより前に行うのが望ましい。
具体的な方法例として、図16で開示したST1602でソースセルがHOさせるRRC接続状態の非CSGメンバーUEを決定した後に、該UEに対して個別チャネル(DCCH)を用いて通知する。該通知はHO実行ステップより前に行うのが望ましい。
ST1501でソースセルが該UEに対して通知するメジャメントコントロールメッセージに含めるようにしても良い。これにより、ソースセルあるいは該UEは、通常のHOでのメジャメントと混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトによるHOでのメジャメントを区別することが可能となり、該2種類のHOでメジャメントの方法、例えばレポートの基準やイベントの閾値などを異ならせることが可能となる。
また、別の方法として、ST1507のメジャメントHO制御情報に含めるようにしても良い。これによって同様に、ソースセルあるいは該UEは、通常のHOと混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトによるHOとを区別することが可能となる。また、メジャメントコントロールを省略するような場合にも適用可能となる。
混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトである旨を示す具体的方法として、1ビットの情報としても良い。例えば、“0”の場合は通常のHO、“1”の場合は混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトによるHOとするなどが考えられる。
混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトである旨を、ソースセルがリダイレクト対象となるUEに対して通知することで、実施の形態6で開示したUEが行うソースセルが混雑状態によるHOか否かの判断に用いることが可能となる(図19のST1901)。該UEがHO失敗した際に、ソースセルの設定に戻るか(切り戻るか)、ソースセルの設定に戻らないか(切り戻らないか)の判断に用いることが可能となる。また、実施の形態7で、混雑状態のハイブリッドセルにリダイレクト(HO)させられるUEがHO失敗時に再度HOを行うか否かの判断指標としても良い。例えば、通常のHOとリダイレクトによるHOとでターゲットセルの最大数が異なるような場合など、該混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトである旨の情報にもとづいて、HO再試行できるターゲットセル数を変更すれば良い。
本実施の形態で開示した方法とすることで、リダイレクト対象となるUEは、混雑状態のハイブリッドセルからのリダイレクトである旨を明示的に受信することが可能となるので、誤って他のHOの方法を採用してしまうなど誤動作が生じにくくなる。従って、システムとして、ハイブリッドセルにおいて他セルへリダイレクトさせる方法を用いた場合にも動作を安定させることができる。
実施の形態11
本実施の形態では、ターゲットセルを複数設定したHOのための許容時間をUEにて計時するタイマーを、従来のターゲットセルが単数のHOのための許容時間を計時するタイマーとは別に新たに設ける。
通常のHOのためのタイマー(T304、非特許文献9参照)は、UEがソースセルからのHO制御情報を受信してからHO成功するまで、つまりRRC接続再構成完了メッセージをターゲットセルに送信するまでを計時する。すなはち、該タイマーは一つのターゲットセルに対するHOのためのタイマーである。一つのターゲットセルに対してHO失敗か否かを判断するタイマーとなる。複数のターゲットセルに対してHOを可能とするような場合は、該タイマーがターゲットセル一つずつのHOに対して用いられることになる。つまり、複数のターゲットセルに対してHOを可能とするような場合には、一連のHOに対する許容時間を設定できなくなってしまう。一連のHOに対する許容時間は、ソースセルでサービスを行おうとしているUEのサービス開始までの遅延時間や、HOしているUEの通信中断時間を決定する。従ってシステムの動作を決定する上で重要である。
そこで、本実施の形態では、UEでのHOのための許容時間(タイマー)を従来のHOのための許容時間(タイマー)とは別に新たに設ける。具体例として、UEがソースセルからのHO制御情報を受信してから一連のHOを成功するまでの許容時間(タイマー)を設ける。
UEがHO失敗して複数のターゲットセルに対してHOを繰返し行うような場合、該タイマー内に、いずれかのターゲットセルへRRC接続再構成完了メッセージを送信できれば一連のHO成功と判断する。しかし、該許容時間内にいずれのターゲットセルへもRRC接続再構成完了メッセージを送信できない場合は、一連のHO失敗とみなし、HO失敗の処理を行う。HO失敗の処理として、実施の形態6で開示したUEが行うソースセルが混雑状態によるHOか否かの判断に用いることが可能となる(図19のST1901)。こうすることで、一連のHOに対する許容時間を制限できるため、ソースセルでサービスを行おうとしているUEのサービス開始までの遅延時間や、HOしているUEの通信中断時間を制限することが可能となる。
なお、本実施の形態で開示した一連のHOに対する許容時間と、従来のHO許容時間をあわせて用いても良い。複数のターゲットセルに対してHOを可能とするような場合に、従来のHO許容時間をターゲットセル一つずつのHOに対する許容時間として、一連のHOについて一連のHOに対する許容時間を用いるようにすれば良い。ターゲットセルひとつずつのHOに対するタイマーを用いることでUEは該ターゲットセルへのHO失敗を認識でき、次の優先順位のターゲットセルへのHOを行うようにできる。
従来のHOのための許容時間を一連のHOに対する許容時間とし、新たに設けたHOのための許容時間をターゲットセル一つずつのHOに対する許容時間としてもよい。いずれにしても上記の効果を得ることが可能となる。
一連のHOに対する許容時間(タイマー)の通知方法を以下に3つ開示する。第一の方法は、セル(ネットワーク側)がUEに報知情報としてBCCHを用いてPBCHあるいはPDSCHにて通知する。セルがマスター情報(MIB)を用いてPBCHにて、あるいはシステム情報(SIB)を用いてPDSCHにて通知する。これは傘下の全移動端末に対して通知可能であり、無線リソースの有効活用という点において優れた方法である。
第二の方法は、セルがHOさせるUEを決定した後に、該UEに対して個別チャネル(DCCH)を用いて通知する。該通知はHO実行ステップより前に行う。セルが該UEに対して通知するメジャメントコントロールメッセージ、あるいはセルが該UEに対して通知するモビリティ(HO)制御情報に含めるようにしても良い。これにより、UE毎に許容時間を設定できるようになるため、HOさせるUEの電波状況や能力あるいはCSGメンバーか否かなどに応じて柔軟に設定可能となる。
静的な値とは、移動体通信システムとして移動端末・基地局などにとって既知の値、規格書などに記載する値を指す。これにより基地局(ネットワーク側)とUEとの間で無線信号が発生しない。よって無線リソースの有効活用という点で効果を得ることが出来る。さらに、静的に決定された値なので、無線信号の受信エラーの発生を防ぐという効果を得ることが出来る。
また、UEでのHOのための許容時間(タイマー)を従来のHOのための許容時間(タイマー)とは別に新たに設ける方法の別の具体例として、一連のHOのための許容時間を従来のHOのための許容時間の整数倍にする。例えば、一連のHOのためのタイマーをTtotal、従来のHOのためのタイマーをTsingleとして、Ttotal=Tsingle×n(nは正の整数)とする。nの値の通知方法は、前述の方法を用いることが可能となる。新たに詳細な許容時間を設けるよりも、nは正の整数なので情報量を少なくすることが可能となる。また、nをターゲットセルの最大値としても良い。ターゲットセルの最大値に関しては実施の形態7に開示した方法を適用することが可能である。ターゲットセルの最大値がソースセルよりUEに通知される場合は、このnの値を通知しなくても良い。情報量をさらに少なくすることが可能となる。
本実施の形態で開示した具体例において、従来のHO許容時間をターゲットセル一つずつのHOに対する許容時間として、新たに設けたHO許容時間を一連のHOに対する許容時間として用いるようにした。これに限らず、従来のHOのための許容時間を一連のHOに対する許容時間とし、新たに設けたHOのための許容時間をターゲットセル一つずつのHOに対する許容時間としてもよい。いずれにしても上述の効果を得ることが可能となる。
本実施の形態は、ハイブリッドセルが混雑(congestion)状態の場合の該ハイブリッドセルからのHOの際のターゲットセルを複数のセルとする場合に限らず、HOの際にターゲットセルを複数のセルとした場合一般に適用できる。
UEのCSG登録抹消の際に、セルあるいはネットワーク主導のHOを行うようにして、該HOに対して、実施の形態4から実施の形態11で開示した方法を適用しても良い。該UEがCSG登録抹消された場合、該CSGに属するセルがsuitableセルではなくなる。UEが、該UEが属するCSGと同じCSGに属するセルと、RRC接続状態である場合に、該UEのCSG登録抹消の際に、セルあるいはネットワーク主導のHOが行われる場合、ソースセルがsuitableセルではなくなるために生じる問題を解消することが可能となる。
CSGのテンポラリー(一時的)メンバーUEのCSG登録期間満了の際に、セルあるいはネットワーク主導のHOを行うようにして、該HOに対して、実施の形態4から実施の形態11で開示した方法を適用しても良い。該テンポラリメンバーUEがCSG登録期間満了した場合、該CSGに属するセルがsuitableセルではなくなるために生じる、上記と同様の問題を解消することが可能となる。
HeNBの電源がoffされる際に、セルあるいはネットワーク主導のHOを行うようにして、該HOに対して、実施の形態4から実施の形態11で開示した方法を適用しても良い。HeNBの電源がoffされた場合、該セル(HeNB)にアクセス不可能となるため、これによって生じる上記と同様の問題を解消することが可能となる。
本発明についてはシステムの周波数キャリアについては特に言及していないが、同じ周波数キャリア内(intra-frequency)のセル再選択、セル選択、ハンドオーバーであっても良いし、他の周波数キャリアへ(inter-frequency)のセル再選択、セル選択、ハンドオーバーであっても良い。例えばCSGセルがnon−CSGセルと異なる専用周波数キャリアで運用されるような場合にも適用できる。
本発明において、実施の形態1から実施の形態11で個別に記載したが、これらは組合せて用いても良い。
システム内のハイブリッドセルの柔軟な配置や多種多様なサービスの提供を可能にするとともに、ハイブリッドセルにおいて、オープンアクセスモードでアクセスする非CSGメンバーよりもクローズドアクセスモードでアクセスする同じCSGに属するCSGメンバーを優先的にアクセス可能としてサービスや課金設定において優遇することが可能となる。
本発明についてはLTEシステム(E−UTRAN)を中心に記載したが、W−CDMAシステム(UTRAN、UMTS)及びLTEアドバンスド(LTE-Advanced)について適用可能である。更には、CSG(Closed Subscriber Group)が導入される移動体通信システムおよび、CSGと同じようにオペレータが加入者を特定し、特定された加入者がアクセスを許可されるような通信システム、HeNBと同じように通常のセルと比較してセル半径の小さいセルが導入されるような通信システムにおいて適用可能である。
1301 マクロセル(eNB)、1302,1304,1305 カバレッジ、1303 ハイブリッドセル、1306,1307 UE。

Claims (10)

  1. 1以上の移動端末および1以上の基地局からなるアクセスグループが登録された場合に、前記アクセスグループに含まれる基地局に対し同じアクセスグループに含まれる移動端末からのクローズドモードのアクセス、および同じアクセスグループに含まれない移動端末からのオープンモードのアクセスをハイブリッドに許可する移動体通信システムであって、
    混雑状態のときに、オープンモードの移動端末を、前記クローズドモードのアクセスおよび前記オープンモードのアクセスをハイブリッドに許可するハイブリッド基地局から別の基地局にハンドオーバさせることによってリダイレクトさせ
    前記ハイブリッド基地局への切り戻りが不可となるような設定変更を、ハンドオーバが成功となった後に実行することを特徴とする移動体通信システム。
  2. 1以上の移動端末および1以上の基地局からなるアクセスグループが登録された場合に、前記アクセスグループに含まれる基地局に対し同じアクセスグループに含まれる移動端末からのクローズドモードのアクセス、および同じアクセスグループに含まれない移動端末からのオープンモードのアクセスをハイブリッドに許可する移動体通信システムであって、
    混雑状態のときに、オープンモードの移動端末を、前記クローズドモードのアクセスおよび前記オープンモードのアクセスをハイブリッドに許可するハイブリッド基地局から別の基地局にリダイレクトさせ
    前記ハイブリッド基地局から別の基地局へのリダイレクトに失敗した場合、前記ハイブリッド基地局への切り戻りを禁止することを特徴とする移動体通信システム。
  3. クローズドモードの移動端末から前記ハイブリッド基地局に接続が要求された場合、オープンモードの移動端末を前記ハイブリッド基地局から別の基地局にリダイレクトさせた後に、前記クローズドモードの移動端末と前記ハイブリッド基地局との接続を完了させることを特徴とする請求項1または2記載の移動体通信システム。
  4. クローズドモードの移動端末から前記ハイブリッド基地局に接続が要求された場合、前記クローズドモードの移動端末と前記ハイブリッド基地局との接続を完了させた後に、オープンモードの移動端末を前記ハイブリッド基地局から別の基地局にリダイレクトさせることを特徴とする請求項1または2記載の移動体通信システム。
  5. オープンモードの移動端末を前記ハイブリッド基地局から別の基地局にハンドオーバさせることによってリダイレクトさせる場合、
    所定時間が経過したときに、前記オープンモードの移動端末と前記ハイブリッド基地局との接続を解除することを特徴とする請求項1または2記載の移動体通信システム。
  6. 前記ハイブリッド基地局からリダイレクトさせるターゲットの基地局を複数設定することを特徴とする請求項1または2記載の移動体通信システム。
  7. オープンモードの移動端末を前記ハイブリッド基地局から別の基地局にハンドオーバさせることによってリダイレクトさせる場合、
    ハンドオーバ準備工程、ハンドオーバ実行工程およびハンドオーバ完遂工程からなるハンドオーバ全工程のうち、前記ハンドオーバ準備工程を複数の基地局に対して並行して行い、ハンドオーバ実行工程およびハンドオーバ完遂工程を複数の基地局に対して成功するまで順次行うことを特徴とする請求項記載の移動体通信システム。
  8. 前記ハイブリッド基地局がオープンモードの移動端末を別の基地局にハンドオーバさせることによってリダイレクトさせる場合、
    ハンドオーバ準備工程、ハンドオーバ実行工程およびハンドオーバ完遂工程からなるハンドオーバ全工程を複数の基地局に対して成功するまで順次行うことを特徴とする請求項記載の移動体通信システム。
  9. 前記ハイブリッド基地局は、別の基地局にリダイレクトさせることをオープンモードの移動端末に通知することを特徴とする請求項1または2記載の移動体通信システム。
  10. オープンモードの移動端末を前記ハイブリッド基地局から別の基地局にハンドオーバさせることによってリダイレクトさせる場合、
    複数のターゲット基地局に対する一連のハンドオーバの失敗を規定する時間を設定し、当該時間を経過したときにハンドオーバ失敗とすることを特徴とする請求項記載の移動体通信システム。
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