以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る無線通信システムの概略構成の例を示す図である。本実施形態に係る無線通信システムは、例えばLTEシステムで実現することができる。
図1に示すように、本実施形態に係る無線通信システムは、基地局100、端末200、MME(Mobility Management Equipment)310、S−GW(Serving-Gateway)320、P−GW(PDN-Gateway)330、IMS(IP Multimedia Subsystem)400を含んで構成される。図1に示した無線通信システムの例は、基地局を3つ含み、それぞれ、基地局100A、基地局100B、および基地局100Cとして表してある。これらの基地局は、それぞれがセルを形成している。なお、本実施形態に係る無線通信システムにおいては、基地局は2つ以上の任意の数とすることができる。
基地局100は、端末200に対して、基地局100の周囲に存在する基地局について所定の測定を行うための設定を通知する。また、基地局100は、端末200から通知される所定の測定の結果に基づいて、ハンドオーバのターゲットとなる基地局を決定する。端末200は、基地局100を介して無線通信を行う。また、端末200は、基地局100から通知された設定に基づいて、基地局100の周囲に存在する基地局について所定の測定を行う。
MME310は、端末200の位置登録や着信時の端末呼び出し処理、および基地局100の間のハンドオーバといったモビリティ管理を行う。また、MME310は、MME/S−GW内における(Intra MME/S-GW)ハンドオーバの際、S−GWに対して、ソース基地局からターゲット基地局へのユーザデータのパススイッチングを要求する(図7における12番のPath Switch Request)。S−GW320は、音声やパケットなどのユーザデータを処理する。また、S−GW320は、MME/S−GW内における(Intra MME/S-GW)ハンドオーバの際、ソース基地局からターゲット基地局へのユーザデータのパススイッチングを行う(図10における14番のSwitch DL path)。P−GW330は、IMS400とのインタフェースを有している。IMS400は、SIP(Session Initiation Protocol)を用いたマルチメディアサービスに対応した公衆通信網である。
図1において、基地局100A、基地局100B、および基地局100Cの間は、それぞれX2と呼ばれるインタフェースで接続される。MME310と、基地局100A、基地局100B、および基地局100Cとの間は、それぞれS1−MMEと呼ばれるインタフェースで接続される。S−GW320と、基地局100A、基地局100B、および基地局100Cとの間は、それぞれS1−Uと呼ばれるインタフェースで接続される。MME310と、S−GW320との間は、S11と呼ばれるインタフェースで接続される。S−GW320と、P−GW330との間は、S5と呼ばれるインタフェースで接続される。また、P−GW330と、IMS400との間は、SGiと呼ばれるインタフェースで接続される。
また、IMS400に対しては、図1に示したP−GW330以外のP−GWも接続されることを想定している。さらに、当該P−GW330以外のP−GWは、図1に示した各基地局100、端末200、MME310、S−GW320と同様のノード群で構成される無線通信システムが接続されることを想定している。
図2は、図1に示した基地局100の概略構成の例を示す図である。この基地局100は、基地局100と接続している端末200に、周囲の基地局の測定のための設定を通知する。この設定の中にハンドオーバの対象外となる基地局のリスト(ブラックリスト)が含まれる。
図2に示すように、基地局100は、RFアンテナ101、RF部102、変復調部103、基地局インタフェース部104、OMT(Operation Maintenance Tool)インタフェース部105、BH(Backhaul)インタフェース部106、制御部107、記憶部108、を備えている。
RFアンテナ101は、端末200へのRF信号の送信、および端末200からのRF信号の受信を行う。RF部102は、RFアンテナ101で送受信するRF信号を、RF帯域およびデジタル処理可能な帯域に変換する。変復調部103は、RF部102に出力される信号を変調するとともに、RF部102から入力された信号を復調する。基地局インタフェース部104は、他の基地局とのインタフェースとして機能する。OMTインタフェース部105は、オペレータが基地局100を手動で制御する際のインタフェースとして機能する。BHインタフェース部106は、コアネットワークのインタフェースとして機能する。制御部107は、基地局100を構成する各機能部をはじめ、基地局100の全体を制御および管理する。特に、本実施形態において、制御部107は、端末200がハンドオーバする際、端末200から通知された所定の測定の結果に基づいて、接続中の基地局100の周囲に存在する他の基地局のうち端末200がハンドオーバする基地局を決定するように制御する。また、制御部107は、このように決定された基地局100にハンドオーバできない場合、当該決定された基地局100とは異種のセルを形成する基地局100について所定の測定を行うように端末200に指示するように制御する。制御部107による本実施形態特有のハンドオーバに係る制御については、さらに後述する。記憶部108は、各種のデータを記憶することができるメモリである。
図3は、図1に示した端末200の概略構成の例を示す図である。図3に示すように、端末200は、RFアンテナ201、RF部202、変復調部203、制御部204、記憶部205、入力部206、デコーダ部207、マイク208、スピーカ209、表示部210、GPSアンテナ211、GPS部212、加速度センサ213、を備えている。
RFアンテナ201は、基地局100へのRF信号の送信、および基地局100からのRF信号の受信を行う。RF部202は、RFアンテナ201で送受信するRF信号を、RF帯域およびデジタル処理可能な帯域に変換する。変復調部203は、RF部202に出力される信号を変調するとともに、RF部202から入力された信号を復調する。制御部204は、端末200を構成する各機能部をはじめ、端末200の全体を制御および管理する。特に、本実施形態において、制御部204は、接続中の基地局100からの通知に基づいて、接続中の基地局100の周囲に存在する他の基地局について所定の測定を行うとともに、所定の測定の結果を接続中の基地局100に通知するように制御する。制御部204による本実施形態特有のハンドオーバに係る制御については、さらに後述する。記憶部205は、各種のデータを記憶することができるメモリである。
入力部206は、操作者による各種入力操作を検出する。デコーダ部207は、音声信号および画像信号をデコードする。マイク208は、音声を検出して電気信号に変換する。スピーカ209は、音声を表す電気信号を音声に変換して出力する。表示部210は、各種画像を表示する。GPSアンテナ211は、人工衛星からの信号を受信する。GPS部212は、GPS(Global Positioning System)により位置を検出する。加速度センサ213は、端末200が移動している際の加速度を測定する。
図4は、端末200の速度と、端末200がハンドオーバするターゲットとなる基地局100が形成するセルとの対応関係を示す図である。
本実施の形態に係る端末200は、例えば図4に示すように、ハンドオーバする際のターゲットとなる基地局100を選択するアルゴリズムが実装されているものとする。すなわち、端末200が移動する速度が時速0〜24kmの場合、端末200がハンドオーバする際のターゲットとなる基地局100として、ピコセルを形成する基地局100を選定する。また、端末200が移動する速度が時速25〜49kmの場合、端末200がハンドオーバする際のターゲットとなる基地局100として、ナノセルを形成する基地局100を選定する。また、端末200が移動する速度が時速50〜74kmの場合、端末200がハンドオーバする際のターゲットとなる基地局100として、マイクロセルを形成する基地局100を選定する。また、端末200が移動する速度が時速75km以上の場合、端末200がハンドオーバする際のターゲットとなる基地局100として、マクロセルを形成する基地局100を選定する。しかしながら、図4に示した関係は一例であり、他の対応関係を想定することもできる。
また、図4において、端末200の周囲にターゲットとなる種類のセルを形成する基地局が存在しない場合も想定される。このような場合、例えば端末200が本来ならばマクロセルを選択する速度で移動していれば、マイクロ、ナノ、ピコの順に、マクロセルよりもセル半径の小さいセルを形成する基地局を選択するようにするのが好適である。また、例えば端末200が本来ならばピコセルを選択する速度で移動していれば、ナノ、マイクロ、マクロの順に、ピコセルよりもセル半径の大きいセルを形成する基地局を選択するようにするのが好適である。
さらに、例えば端末200が本来ならばナノセルまたはマイクロセルを選択するような速度で移動している場合、端末200の加速度に基づいて、ターゲットとなる基地局を選択するのが好適である。例えば端末200の加速度が正の時は、セル半径がより大きなセルを形成する基地局を選択するのが好適である。この場合、より大きなセルを形成する基地局として、マクロセルを形成する基地局が選択できないならば、より小さなセル半径のセルを形成する基地局を選択するのが好適である。また、例えば端末200の加速度が負の時は、セル半径のより小さなセルを形成する基地局を選択するようにするのが好適である。この場合、より小さなセルを形成する基地局として、ピコセルを形成する基地局が選択できないならば、より大きなセル半径のセルを形成する基地局を選択するのが好適である。また、端末200が特定経路を移動中であり、同一の経路を既に通過した端末200がハンドオーバしたセルの種類の情報を基地局100が保持している場合、その情報を優先するのが好適である。
図5は、第1実施形態における端末200のハンドオーバを説明する図である。
図5に示すように、端末200aは基地局100Aと通信中すなわち接続中であり、進行方向を示す矢印の方向に移動しているものとする。端末200aの進行方向に存在する基地局100D、100E、および100Fは、上述したブラックリストに登録されているものとする。すなわち、基地局100D、100E、および100Fは、端末200がMeasurement Reportのための各種の測定を行う対象外となっているものとする。また、基地局100Bおよび100Cは、それぞれ輻輳中であるものとする。基地局100A、100B、および100Cはマクロセルを形成する基地局であり、基地局100D、100E、および100Fはマイクロセルを形成する基地局であるものとする。なお、端末200aはマクロセルを形成する基地局をハンドオーバのターゲットとするような速度で移動しているものとする。端末200aの速度と、端末200aがハンドオーバするターゲットとなる基地局100が形成するセルとの関係は、図4で説明した通りである。
図6は、第1実施形態において実施されるIntra MME/S-GWハンドオーバのシーケンスを示す図である。図6に示すシーケンスは、図5に示したような環境において実施される。
図6に示すシーケンスにおいて、端末は、図5に示した端末200aとする。また、図6に示すシーケンスにおいて、ソース基地局は、図5に示した基地局100Aとする。さらに、図6に示すシーケンスにおいて、ターゲット基地局は、図5に示した基地局100B、100C、100D、100E、および100Fのうちから選定するものとする。端末200aに関するソース基地局100Aのコンテキストは、ローミングに関する制限情報を含んでいるものとする。
まず、前述した制限情報および端末200aの速度情報に基づいて、ソース基地局100Aは、ハンドオーバの対象となる端末200aに対して、Measurement Control(Measurement Configuration)を通知する(図6における1番の処理)。ここで、端末200aの速度情報は、ハンドオーバが始まる直前に端末200aからソース基地局100Aに通知されたMeasurement Reportに含まれる情報を使用することができる。また、Measurement Configuration内には、Measurement Objectすなわちブラックリストに登録された基地局100の情報が含まれている。本例においては、端末200aがマクロセル(100A、100B、および100C)をターゲットとするような速度で移動しているので、それ以外の種類のセル(マイクロセル(100D、100E、および100F))の基地局をブラックリストに含める。
次に、ソース基地局100Aは、アップリンクの帯域を端末200aに割り当てる(UL allocation)。
端末200aは、ブラックリストに基づいて、ソース基地局100Aの周囲に存在する基地局(この場合基地局100B−C)について前述した各種の測定を実施した後で、ソース基地局100AにMeasurement Reportを送信する(図6における2番の処理)。なお、このMeasurement Reportには、端末200aの速度情報を含むものとする。ここで、この速度情報は、例えば、端末200aに搭載されたGPS部212が、GPSアンテナ211を経て人工衛星からの信号を受信して、所定の時刻における端末200aの位置を算出することにより、得ることができる。
端末200aがソース基地局100AにMeasurement Reportを送信した後、ソース基地局100Aは、そのMeasurement Reportに基づいて、端末200aがハンドオーバする際の対象(ターゲット)となるターゲット基地局を決定する(図6における3番の処理HO decision)。ここで、ターゲット基地局は必ずしも1つの基地局に限定する必要はなく、複数の基地局から構成される基地局群とすることもできる。図5に示した状況に従って説明するため、ここでは、ターゲット基地局(群)を、電波伝搬状況を踏まえて、基地局100Bおよび100Cとして説明する。なお、ここまでの段階の処理においては、通常のハンドオーバに係る処理と同様に、ブラックリストに登録された基地局(100D−F)はターゲット基地局とせずに、ブラックリストに登録されていない基地局(100Bおよび100C)をターゲット基地局とする。また、ソース基地局100Aは、Measurement Report内に含まれる端末200aの速度情報を、記憶部108に記憶しておく。
ターゲット基地局を決定する処理の後、ソース基地局100Aは、ターゲット基地局100Bおよび100Cに、ハンドオーバを要求する(図6における4番の処理Handover Request)。ここでは、ブラックリストに登録されていない基地局である、マクロセルを形成する基地局(100Bおよび100C)についてハンドオーバを要求する。
しかしながら、図5に示すように、基地局100Bおよび100Cはともに輻輳中とする。したがって、これらの基地局100Bおよび100Cはともに、図6における5番の処理Admission Controlにおいて、ソース基地局100Aから要求されたQoSを満たす無線リソースを用意することができず、無線ベアラを確立することに失敗する。このため、これらの基地局100Bおよび100Cはともに、ソース基地局100Aに対して、ハンドオーバの準備が失敗した旨を通知する(図6における21番の処理Handover Preparation Failure)。
これまでターゲット基地局としていた基地局100Bおよび100Cから、ハンドオーバの準備が失敗した旨が通知されたら、ソース基地局100Aは、異なる種類のセルを形成する基地局100をターゲットとするようにブラックリストを設定する。本例においては、ソース基地局100Aはマクロセルを形成する基地局であるため、マクロセルとは異なる種類のマイクロセルを形成する基地局100D、100E、および100Fをターゲットとするようにブラックリストを設定する。このようにしてブラックリストが設定されたら、ソース基地局100Aは、新たに設定されたターゲットになる基地局について所定の測定を行うよう端末200aに指示する。このため、ソース基地局100Aは、端末200aにMeasurement Controlを送信する(図6における31番の処理Measurement Control)。
この後は、上述したマクロセルを形成する基地局に対してハンドオーバを試みた時と同様の処理を行う。すなわち、端末200aは、所定の測定の結果(Measurement Report)をソース基地局100Aに送信する(図6における32番の処理)。そして、ソース基地局100Aは、ターゲット基地局(基地局100D、100E、および100F)にハンドオーバを要求する(図6における33番の処理Handover Request)。
Handover Requestを受信したターゲット基地局(基地局100D、100E、および100F)は、それぞれ図6に示す34番の処理Admission Controlにおいて、端末200aのハンドオーバの可否について返信を行う。すなわち、要求されたQoSが保証できる無線リソースを用意でき、無線ベアラの確立が可能な場合、ハンドオーバ要求承認をソース基地局100Aに送信する(図6における35番Handover Request Ack)。また、Handover Requestに応じることができない場合は、各ターゲット基地局は、図6に示す35番の処理において、ハンドオーバの準備が失敗した旨(Handover Preparation Failure)をソース基地局100Aに返信する。以上のような処理を、ターゲット基地局である基地局100D、100E、および100Fの全てについて行う。
その後、ソース基地局100Aから例えば基地局100Dへ端末200aのハンドオーバを行う処理は、図10に示した非特許文献1に記載のシーケンスと同様に行うことができる。すなわち、図6に示した35番の処理の後は、図10に示したIntra MME/S-GWのハンドオーバのシーケンスにおいて、6番の後の処理に従って行うことができる。なお、仮にハンドオーバのターゲットとなったマイクロセルを形成する基地局100D、100E、および100Fの全てがHandover Preparation Failureを送信してきた場合も、その後の処理は同様に図10の6番の後の処理に従って行うことができる。
このように、本実施形態によれば、ハンドオーバの対象となった基地局が全て輻輳している場合、ハンドオーバの対象外となる基地局のリストが更新される。したがって、端末がハンドオーバを行うことができずに通信が切断してしまうというおそれを軽減することができる。また、本実施形態によれば、端末が移動する速度が変化することにより、ハンドオーバの対象外となる基地局のリストが更新される。したがって、ハンドオーバの対象になった基地局が全て輻輳している場合でも、ブラックリストが再度更新されるため、輻輳しているセルのみがハンドオーバの対象になるおそれを軽減することができる。よって、本実施形態によれば、端末が基地局間でハンドオーバを行う際に、通信の品質が劣化するリスクを低減することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態は、上述した第1実施の形態における基地局100および端末200の処理の一部を変更または追加するものである。したがって、以下、第2実施形態の説明においては、上述した第1実施形態とは異なる内容を中心に説明し、第1実施形態と同様になる説明は適宜省略する。
図7は、第2実施形態における端末200のハンドオーバを説明する図である。
図7に示すように、端末200a’は基地局100D’と通信中すなわち接続中であり、進行方向を示す矢印の方向に移動しているものとする。端末200a’の近くに存在する基地局100A’、100B’、100C’、100G’、100H’、および100I’は、上述したブラックリストに登録されているものとする。すなわち基地局100A’、100B’、100C’、100G’、100H’、および100I’は、端末200がMeasurement Reportのための各種の測定を行う対象外となっているものとする。また、基地局100E’および100F’は、それぞれ輻輳中であるものとする。基地局100A’、100B’、および100C’はマクロセルを形成する基地局であり、基地局100D’、100E’、および100F’はマイクロセルを形成する基地局であるものとする。また、基地局100G’、100H’、および100I’はナノセルを形成する基地局であるものとする。なお、端末200a’はマイクロセルを形成する基地局をハンドオーバのターゲットとするような速度で移動しているものとする。端末200a’の速度と、端末200a’がハンドオーバするターゲットとなる基地局100が形成するセルとの関係は、図4で説明した通りである。
第2実施形態において実施されるIntra MME/S-GWハンドオーバのシーケンスは、図6に示したシーケンスにおける処理の一部を変更または追加するものである。したがって、以下、第2実施形態において実施されるIntra MME/S-GWハンドオーバのシーケンスを、図6を参照して説明する。第2実施形態において実施されるシーケンスは、図7に示したような環境において実施される。
第2実施形態において実施されるシーケンスにおいて、端末は、図7に示した端末200a’とする。また、第2実施形態において実施されるシーケンスにおいて、ソース基地局は、図7に示した基地局100D’とする。さらに、第2実施形態において実施されるシーケンスにおいて、ターゲット基地局は、図7に示した基地局100A’、100B’、100C’、100E’、100F’100G’、100H’、および100I’のうちから選定するものとする。端末200a’に関するソース基地局100D’のコンテキストは、ローミングに関する制限情報を含んでいるものとする。
まず、前述した制限情報および端末200a’の速度情報に基づいて、ソース基地局100D’は、ハンドオーバの対象となる端末200a’に対して、Measurement Control(Measurement Configuration)を通知する(図6における1番の処理)。ここで、端末200a’の速度情報は、ハンドオーバが始まる直前に端末200a’からソース基地局100D’に通知されたMeasurement Reportに含まれる情報を使用することができる。また、Measurement Configuration内には、Measurement Objectすなわちブラックリストに登録された基地局100の情報が含まれている。本例においては、端末200a’がマイクロセル(100D’、100E’、および100F’)をターゲットとするような速度で移動している。このため、それ以外の種類のセル(マクロセル(100A’、100B’、および100C’)ならびにナノセル(100G’、100H’、および100I’))を形成する基地局をブラックリストに含める。
次に、ソース基地局100D’は、アップリンクの帯域を端末200a’に割り当てる(UL allocation)。
端末200aは、ブラックリストに基づいて、ソース基地局100D’の周囲に存在する基地局(この場合基地局100E’−F’)について前述した各種の測定を実施した後で、ソース基地局100D’にMeasurement Reportを送信する(図6における2番の処理)。なお、このMeasurement Reportには、端末200a’の速度情報および加速度情報を含むものとする。ここで、この速度情報は、例えば、端末200aに搭載されたGPS部212が、GPSアンテナ211を経て人工衛星からの信号を受信して、所定の時刻における端末200aの位置を算出することにより、得ることができる。また、加速度情報は、端末200a’が備える加速度センサ213により取得することができる。
端末200a’がソース基地局100D’にMeasurement Reportを送信した後、ソース基地局100D’は、そのMeasurement Reportに基づいて、端末200a’がハンドオーバする際の対象(ターゲット)となるターゲット基地局を決定する(図6における3番の処理HO decision)。ここで、ターゲット基地局は必ずしも1つの基地局に限定する必要はなく、複数の基地局から構成される基地局群とすることもできる。図7に示した状況に従って説明するため、ここでは、ターゲット基地局(群)を、電波伝搬状況を踏まえて、基地局100E’および100F’として説明する。なお、ここまでの段階の処理においては、通常のハンドオーバに係る処理と同様に、ブラックリストに登録された基地局(100A’−C’および100G’−100I’)はターゲット基地局にしない。ここでは、ブラックリストに登録されていない基地局(100E’および100F’)をターゲット基地局とする。また、ソース基地局100D’は、Measurement Report内に含まれる端末200a’の速度情報および加速度情報を、記憶部108に記憶しておく。
ターゲット基地局を決定する処理の後、ソース基地局100D’は、ターゲット基地局100E’および100F’に、ハンドオーバを要求する(図6における4番の処理Handover Request)。ここでは、ブラックリストに登録されていない基地局である、マイクロセルを形成する基地局(100E’および100F’)についてハンドオーバを要求する。
しかしながら、図5に示すように、基地局100E’および100F’はともに輻輳中とする。したがって、これらの基地局100E’および100F’はともに、図6における5番の処理Admission Controlにおいて、ソース基地局100D’から要求されたQoSを満たす無線リソースを用意することができず、無線ベアラを確立することに失敗する。このため、これらの基地局100E’および100F’はともに、ソース基地局100D’に対して、ハンドオーバの準備が失敗した旨を通知する(図6における21番の処理Handover Preparation Failure)。
これまでターゲット基地局としていた基地局100E’および100F’から、ハンドオーバの準備が失敗した旨が通知されたら、ソース基地局100D’は、異なる種類のセルを形成する基地局100をターゲットとするようにブラックリストを設定する。ここで、本実施形態においては、ソース基地局D’が記憶部108に記憶した加速度情報を参照し、端末200a’が移動する際の加速度に基づいて、異なる種類のセルを形成する基地局100をターゲットとして選定する。
本例においては、ソース基地局100D’はマイクロセルを形成する基地局であるため、マイクロセルとは異なる種類のマクロセルまたはナノセルを形成する基地局をターゲットとしてブラックリストを設定する。ここで、ソース基地局100D’は、端末200a’が移動する際の加速度が正の場合は、マクロセルを形成する基地局(100A’、100B’、および100C’)をターゲットとするのが好適である。また、ソース基地局100D’は、端末200a’が移動する際の加速度が負の場合は、ナノセルを形成する基地局(100G’、100H’、および100I’)をターゲットとするのが好適である。
このようにしてブラックリストが設定されたら、ソース基地局100D’は、新たに設定されたターゲットになる基地局について所定の測定を行うよう端末200a’に指示する。このため、ソース基地局100D’は、端末200a’にMeasurement Controlを送信する(図6における31番の処理Measurement Control)。
この後は、上述したマイクロセルを形成する基地局に対してハンドオーバを試みた時と同様の処理を行う。すなわち、端末200a’は、所定の測定の結果(Measurement Report)をソース基地局100D’に送信する(図6における32番の処理)。そして、ソース基地局100D’は、ターゲット基地局(基地局100A’−C’または100G’−I’)にハンドオーバを要求する(図6における33番の処理Handover Request)。
Handover Requestを受信したターゲット基地局(基地局100A’−C’または100G’−I’)は、それぞれ図6に示す34番の処理Admission Controlにおいて、端末200a’のハンドオーバの可否について返信を行う。すなわち、要求されたQoSが保証できる無線リソースを用意でき、無線ベアラの確立が可能な場合、ハンドオーバ要求承認をソース基地局100D’に送信する(図6における35番Handover Request Ack)。また、Handover Requestに応じることができない場合は、各ターゲット基地局は、図6に示す35番の処理において、ハンドオーバの準備が失敗した旨(Handover Preparation Failure)をソース基地局100D’に返信する。以上のような処理を、ターゲット基地局である基地局100A’−C’または100G’−I’の全てについて行う。
その後、ソース基地局100D’から例えば基地局100G’へ端末200a’のハンドオーバを行う処理は、図10に示した非特許文献1に記載のシーケンスと同様に行うことができる。すなわち、図6に示した35番の処理の後は、図10に示したIntra MME/S-GWのハンドオーバのシーケンスにおいて、6番の後の処理に従って行うことができる。なお、仮にハンドオーバのターゲットとなったマイクロセルを形成する基地局100A’−C’および100G’−I’の全てがHandover Preparation Failureを送信してきた場合も、その後の処理は同様に図10の6番の後の処理に従って行うことができる。
このように、本実施形態によれば、端末200a’が移動する際の加速度が考慮される。このため、端末200a’が例えばマイクロセルを形成する基地局100をハンドオーバの対象とする速度で移動していて、ハンドオーバの対象外となる基地局のリストを更新する際に、移動の加速度に応じた大きさのセルを形成する基地局が優先して選定される。また、本実施形態によれば、ソース基地局と接続中の端末200a’の通信が阻害されにくくなる結果、他の端末の通信が必要以上に阻害されるおそれを軽減する効果も期待できる。このように、本実施形態によれば、端末が基地局間でハンドオーバを行う際に、通信の品質が劣化するリスクを低減することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
第3実施形態は、上述した第1実施の形態における基地局100および端末200の処理の一部を変更または追加するものである。したがって、以下、第3実施形態の説明においては、上述した第1および第2実施形態とは異なる内容を中心に説明し、第1および第2実施形態と同様になる説明は適宜省略する。
図8は、第3実施形態における端末200のハンドオーバを説明する図である。
図8に示すように、端末200a”および端末200b”は基地局100A”と通信中すなわち接続中であり、進行方向を示す矢印の方向に移動しているものとする。なお、これらの端末は、例えば高速道路などの所定の経路500上を移動しているものとする。すなわち、本例においては、例えば高速道路などの所定の経路500上を移動している自動車に搭乗しているユーザが端末200a”または端末200b”を使用している状況などを想定している。
端末200a”の進行方向に存在する基地局100D”、100E”、および100F”は、上述したブラックリストに登録されているものとする。すなわち、基地局100D”、100E”、および100F”は、端末200a”がMeasurement Reportのための各種の測定を行う対象外となっているものとする。また、基地局100B”および100C”は、それぞれ輻輳中であるものとする。基地局100A”、100B”、および100C”はマクロセルを形成する基地局であり、基地局100D”、100E”、および100F”はマイクロセルを形成する基地局であるものとする。なお、端末200a”および端末200b”はマクロセルを形成する基地局をハンドオーバのターゲットとするような速度で移動しているものとする。端末200a”および端末200b”の速度と、端末200a”および端末200b”がハンドオーバするターゲットとなる基地局100が形成するセルとの関係は、図4で説明した通りである。
図9は、第3実施形態において実施されるIntra MME/S-GWハンドオーバのシーケンスを示す図である。図9に示すシーケンスは、図8に示したような環境において実施される。
図9に示すシーケンスにおいて、端末は、図8に示した端末200a”または端末200b”とする。また、図9に示すシーケンスにおいて、ソース基地局は、図8に示した基地局100A”とする。さらに、図9に示すシーケンスにおいて、ターゲット基地局は、図8に示した基地局100B”、100C”、100D”、100E”、および100F”のうちから選定するものとする。
まず、図9に示すシーケンスにおいて、端末200a”の動作について説明する。ここで、端末200a”に関するソース基地局100A”のコンテキストは、ローミングに関する制限情報を含んでいるものとする。
図9に示すシーケンスが開始すると、ソース基地局100A”は、端末200a”の速度および位置の情報を、ソース基地局A”の記憶部108に記憶された自局の近隣の地図情報に対応させることにより、端末200a”が特定の経路を移動中か否かを判定する(図9における51番の処理)。このため、ソース基地局100A”は、自局のセルを含む近隣の地図情報を、記憶部108に予め記憶しておく。あるいは、ソース基地局100A”は、必要に応じて、地図情報を外部のサーバ等から取得するようにしてもよい。また、端末200a”の速度および位置の情報は、ハンドオーバが始まる直前に端末200a”からソース基地局100A”に通知されたMeasurement Reportに含まれる情報を使用することができる。
ここで、図8に示したように、端末200a”は、例えば高速道路などの所定の経路500上を移動しているので、ソース基地局100A”は、端末200a”が特定の経路を移動中と判定する。しかしながら、この時点では、ソース基地局100A”は、同一の経路を移動した端末200のハンドオーバ時のセルの種類を表す情報を、まだ記憶していないものとする。したがって、ここでは、ソース基地局100A”は、端末200a”の速度情報に基づいてブラックリストを設定する。本例では、端末200a”がマクロセルを形成する基地局をターゲットとするような速度で移動しているものとする。したがって、上述したローミングに関する制限情報もふまえて、マクロセル以外の種類のセルを形成する基地局(マイクロセル(100D”、100E”、および100F”))をブラックリストに含める。そして、ソース基地局100A”は、ハンドオーバの対象となる端末200a”に対して、前記ブラックリストを含んだMeasurement Control(Measurement Configuration)を通知する(図9における1番の処理)。
次に、ソース基地局100A”は、アップリンクの帯域を端末200a”に割り当てる(UL allocation)。
端末200a”は、ブラックリストに基づいて、ソース基地局100A”の周囲に存在する基地局(この場合基地局100B”−C”)について前述した各種の測定を実施した後で、ソース基地局100A”にMeasurement Reportを送信する(図9における2番の処理)。なお、このMeasurement Reportには、端末200a”の速度情報および位置情報を含むものとする。ここで、この速度情報は、例えば、端末200a”に搭載されたGPS部212が、GPSアンテナ211を経て人工衛星からの信号を受信して、所定の時刻における端末200a”の位置を算出することにより、得ることができる。また、端末200a”の位置情報も、GPS部212により取得することができる。端末200a”は前記ブラックリストに基づき隣接基地局の各種測定を実施後、ソース基地局A”に対してMeasurement Reportを送信する。
端末200a”がソース基地局100A”にMeasurement Reportを送信した後、ソース基地局100A”は、そのMeasurement Reportに基づいて、端末200a”がハンドオーバする際の対象(ターゲット)となるターゲット基地局を決定する(図9における3番の処理HO decision)。ここで、ターゲット基地局は必ずしも1つの基地局に限定する必要はなく、複数の基地局から構成される基地局群とすることもできる。図8に示した状況に従って説明するため、ここでは、ターゲット基地局(群)を、電波伝搬状況を踏まえて、基地局100B”および100C”として説明する。なお、ここまでの段階の処理においては、通常のハンドオーバに係る処理と同様に、ブラックリストに登録された基地局(100D”−F”)はターゲット基地局とせずに、ブラックリストに登録されていない基地局(100B”および100C”)をターゲット基地局とする。また、ソース基地局100A”は、Measurement Report内に含まれる端末200aの速度情報および位置情報を、記憶部108に記憶しておく。
ターゲット基地局を決定する処理の後、ソース基地局100A”は、ターゲット基地局100B”および100C”に、ハンドオーバを要求する(図9における4番の処理Handover Request)。ここでは、ブラックリストに登録されていない基地局である、マクロセルを形成する基地局(100B”および100C”)についてハンドオーバを要求する。
しかしながら、図8に示すように、基地局100B”および100C”はともに輻輳中とする。したがって、これらの基地局100B”および100C”はともに、図9における5番の処理Admission Controlにおいて、ソース基地局100A”から要求されたQoSを満たす無線リソースを用意することができず、無線ベアラを確立することに失敗する。このため、これらの基地局100B”および100C”はともに、ソース基地局100A”に対して、ハンドオーバの準備が失敗した旨を通知する(図9における21番の処理Handover Preparation Failure)。
これまでターゲット基地局としていた基地局100B”および100C”から、ハンドオーバの準備が失敗した旨が通知されたら、ソース基地局100A”は、異なる種類のセルを形成する基地局100をターゲットとするようにブラックリストを設定する。本例においては、ソース基地局100A”はマクロセルを形成する基地局であるため、マクロセルとは異なる種類のマイクロセルを形成する基地局100D”、100E”、および100F”をターゲットとするようにブラックリストを設定する。このようにしてブラックリストが設定されたら、ソース基地局100A”は、新たに設定されたターゲットになる基地局について所定の測定を行うよう端末200a”に指示する。このため、ソース基地局100A”は、端末200a”にMeasurement Controlを送信する(図9における31番の処理Measurement Control)。
この後は、上述したマクロセルを形成する基地局に対してハンドオーバを試みた時と同様の処理を行う。すなわち、端末200a”は、所定の測定の結果(Measurement Report)をソース基地局100A”に送信する(図9における32番の処理)。そして、ソース基地局100A”は、ターゲット基地局(基地局100D”、100E”、および100F”)にハンドオーバを要求する(図9における33番の処理Handover Request)。
Handover Requestを受信したターゲット基地局(基地局100D”、100E”、および100F”)は、それぞれ図9に示す34番の処理Admission Controlにおいて、端末200a”のハンドオーバの可否について返信を行う。すなわち、要求されたQoSが保証できる無線リソースを用意でき、無線ベアラの確立が可能な場合、ハンドオーバ要求承認をソース基地局100A”に送信する(図9における35番Handover Request Ack)。また、Handover Requestに応じることができない場合は、各ターゲット基地局は、図9に示す35番の処理において、ハンドオーバの準備が失敗した旨(Handover Preparation Failure)をソース基地局100A”に返信する。以上のような処理を、ターゲット基地局である基地局100D”、100E”、および100F”の全てについて行う。
この後、端末200a”は特定経路を移動したので、ソース基地局100A”は、端末200a”の速度および位置の情報を記憶部108に記憶する(図9における41番の処理)。また、端末200a”は、マイクロセルを形成する基地局(例えば100D”)にハンドオーバしたとする。この場合、ソース基地局100A”は、ハンドオーバしたセルの種類(セルタイプ)の情報として、マイクロセルにハンドオーバした旨を記憶部108に記憶する(図9における41番の処理)。ここで、仮にマイクロセルを形成する基地局へのハンドオーバに失敗した場合、マクロセルおよびマイクロセルを形成する基地局ともに輻輳していると考えられる。このため、セル半径の大きい方であるマクロセルをセルの種類の情報として記憶するのが好適である。
その後、ソース基地局100A”から例えば基地局100D”へ端末200a”のハンドオーバを行う処理は、図10に示した非特許文献1に記載のシーケンスと同様に行うことができる。すなわち、図9に示した35番の処理の後は、図10に示したIntra MME/S-GWのハンドオーバのシーケンスにおいて、6番の後の処理に従って行うことができる。なお、仮にハンドオーバのターゲットとなったマイクロセルを形成する基地局100D”、100E”、および100F”の全てがHandover Preparation Failureを送信してきた場合も、その後の処理は同様に図10の6番の後の処理に従って行うことができる。
まず、図9に示すシーケンスにおいて、端末200b”の動作について説明する。ここで、端末200b”に関するソース基地局100A”のコンテキストは、ローミングに関する制限情報を含んでいるものとする。
図9に示すシーケンスが開始すると、ソース基地局100A”は、端末200b”の速度および位置の情報を、ソース基地局A”の記憶部108に記憶された自局の近隣の地図情報に対応させることにより、端末200b”が特定の経路を移動中か否かを判定する(図9における51番の処理)。端末200b”の速度および位置の情報は、ハンドオーバが始まる直前に端末200b”からソース基地局100A”に通知されたMeasurement Reportに含まれる情報を使用することができる。
ここで、図8に示したように、端末200b”は、所定の経路500上を移動しているので、ソース基地局100A”は、端末200b”が特定の経路を移動中と判定する。そして、この時点で、ソース基地局100A”は、同一の経路を移動した端末200a”のハンドオーバ時のセルの種類を表す情報を記憶している。したがって、端末200b”が端末200a”と同様の速度で移動していれば、ソース基地局100A”は、端末200a”からの情報に基づいて設定されたブラックリストを、端末200b”にも適用する(図9における52番の処理)。その後の処理は、上述したような端末200a”と同様に行うことができる。
このように、本実施形態によれば、端末の速度情報のみならず、端末の位置情報も考慮してハンドオーバする基地局が選定される。このため、例えば高速道路などを走行する自動車に乗ったユーザによって端末が使用される場合など、同様のハンドオーバが次々に複数回行われると予想される場合に、連続してハンドオーバに失敗するおそれを軽減することができる。このように、本実施形態によれば、端末が基地局間でハンドオーバを行う際に、通信の品質が劣化するリスクを低減することができる。
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。
また、上述の実施例では、移動体通信システムとしてLTEを想定して説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、図10に示したような処理に類似する処理の流れに従って端末(移動端末)が基地局の間でハンドオーバを行う無線通信システムであれば、本発明を同様に適用することができる。
また、上述した各実施形態は、本発明による通信システムにおける各特徴を説明するための典型的な例を示したものである。したがって、本発明による通信システムは、上述した各実施形態で説明した種々の特徴の一部分のみによって実施したり、また上述した各実施形態で説明した種々の特徴を、論理的に矛盾しないように任意に組み合わせて実施したりしてもよい。
例えば、上述した第3実施形態では、端末200b”が特定の経路を移動中であり、かつ端末200b”が端末200a”と同様の速度で移動している場合に、端末200a”からの情報に基づいて設定されたブラックリストを、端末200b”にも適用した。しかしながら、例えば、端末200b”が特定の経路を移動中であると判定された場合に、端末200a”からの情報に基づいて設定されたブラックリストを、端末200b”にも適用することもできる。
また、上述の実施例では、端末200が移動する際の位置情報を取得するためにGPSを採用した。しかしながら、端末200が移動する際の位置情報を取得できるものであれば、本発明はGPSを採用したものに限定されない。例えば、端末200が通信を行う基地局100が存在する位置の情報または通信の電波強度などから、端末200の大まかな位置を推定する等の態様も考えられる。