JP6282964B2 - 移動通信システム、呼制御装置、及び呼制御方法 - Google Patents

Description

本発明は移動通信の分野に関し、特に、ハンドオーバ時の呼損を回避する呼制御技術に関する。

移動通信の方式は、第三世代（３Ｇ）からＬＴＥ（Long Term Evolution）へ移行してきており、ＬＴＥによるパケット交換方式の無線通信サービスと、３Ｇの回線交換方式の無線通信サービスが同一の地理的エリアで重畳して提供されているところも多い。移動局は３Ｇ方式の無線アクセスシステムとＬＴＥ方式の無線アクセスシステムの間でハンドオーバを実施する。このような異なる無線アクセス種別（ＲＡＴ：Radio Access Technology）間でのハンドオーバはinter-RATハンドオーバと呼ばれている。

ハンドオーバは、無線を含めてネットワークとの接続を維持したままユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）の接続先を切り替える技術である。音声通話の場合、音声呼を継続したままＬＴＥの通話方式から３Ｇの回線交換通話方式に切り替える手法はＳＲＶＣＣ（Single Radio Voice Call Continuity）と呼ばれている。

音声通話をインターネットプロトコルを利用して行う手順はＳＩＰ（Session Initiation Protocol：セッション開始プロトコル）で規定されている。図１に、ＳＩＰのおおまかな呼接続の手順を示す。発側のＵＥ（不図示）から着側のＵＥ（図面においては「ＵＥ（着）」と表記する。）４０に対する発信要求（SIP_INVITE）があると、図示しない問い合わせサーバであるＩ−ＣＳＣＦ（Interrogating Call Session Control Function）から着側のＳ−ＣＳＣＦ（Serving Call Session Control Function）（図面においては「Ｓ−ＣＳＣＦ（着）」と表記する。）５０に、ＵＥ４０宛ての「SIP_INVITE」メッセージが転送されてくる。Ｓ−ＣＳＣＦ５０は、受信した「SIP_INVITE」メッセージを着側のアプリケーションサーバ（ＡＳ：Application Server）（図面においては「ＡＳ（着）」と表記する。）２０に通知する（Ｓ１１１）。ＡＳ２０は「SIP_INVITE」メッセージを、着側のＳ−ＣＳＣＦ５０及びＰ−ＣＳＣＦ（Proxy Call Session Control Function）（図面においては「Ｐ−ＣＳＣＦ（着）」と表記する。）３０を介してＵＥ４０に転送する（Ｓ１１２）。

ＵＥ４０は、この発信要求に対して、呼び出し中であることを示す「SIP_180」メッセージを送信する。この「SIP_180」メッセージは、Ｐ−ＣＳＣＦ３０、Ｓ−ＣＳＣＦ５０を介してＡＳ２０に転送される（Ｓ１１３）。「SIP_180」メッセージを受信したＡＳ２０は、Ｓ−ＣＳＣＦ５０を介して「SIP_180」メッセージを発側のＵＥに転送する（不図示）。ＡＳ２０は、暫定応答に対する送達確認メッセージであるＰＲＡＣＫ（Provisional Response Acknowledge）を発側ＵＥから受け取ると（不図示）、ＰＲＡＣＫをＵＥ４０に転送する（Ｓ１１４）。ＰＲＡＣＫを受け取ったＵＥ４０は、接続応答メッセージとして「SIP_200」メッセージを送信する。「SIP_200」メッセージは、Ｐ−ＣＳＣＦ３０、Ｓ−ＣＳＣＦ５０、ＡＳ２０を介して、図示しない発側のＵＥに通知される。

このようなセッションセットアップ中に、ＳＲＶＣＣにより回線交換（ＣＳ：Circuit Switched）ドメインへのハンドオーバが発生した場合、シグナリング経路をＡＳにアンカリングすることでシグナリング遅延を低減する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、発側ＵＥから発信要求（SIP_INVITE）が送信された後であって、着側ＵＥから呼出中信号（SIP_180）が発側ＵＥへ送信される前にＬＴＥから３Ｇへのハンドオーバが生じた場合に発側ＵＥの無音状態を解消する方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特表２０１３−５０９７４６号公報 特開２０１４−５３７７４号公報

着側ＵＥ４０が発呼側からの発信要求（SIP_INVITE）に対する呼出中信号「SIP_180」を送信してから、ＰＲＡＣＫ（暫定応答に対する送達確認）を受け取るまでの間にＳＲＶＣＣが生じた場合、ＰＲＡＣＫに対する返答が滞り、正しく呼接続ができない可能性がある。

図２は、呼確立中のＳＲＶＣＣによる問題を説明する図である。ＵＥ４０は、発側ＵＥからの発信要求（SIP_INVITE）に対して、呼出中であることを示す「SIP_180」メッセージを送信する（Ｓ１１）。

その後、ＵＥ４０がＰＲＡＣＫを受け取る前に、ＳＲＶＣＣが開始される。ＳＲＶＣＣ開始のため、３Ｇの回線交換ドメインの着側のＭＳＣ（Mobile Switching Center）サーバ（図面においては「ＭＳＣ Ｓｅｒｖｅｒ（着）」と表記する。）１０は、ＳＲＶＣＣ用のセッション転送要求である「SIP_INVITE」メッセージをＰ−ＣＳＣＦ３０に送信する（Ｓ１２）。Ｐ−ＣＳＣＦ３０は、セッション継続を通知する応答メッセージ「SIP_183」をＭＳＣサーバ１０に返す（Ｓ１３）。これにより、ＭＳＣサーバ１０とＵＥ４０の間で、ＬＴＥから３Ｇへの無線切り替え（ＲＡＴ切り替え）が行われる（Ｓ１４）。ＭＳＣサーバ１０はＰ−ＣＳＣＦ３０に、無線チャネル確立応答である「SIP_INFO」を送信する（Ｓ１５）。

ここで、発側ＵＥから暫定応答に対する送達確認「SIP_PRACK」を受け取っているＡＳ２０は、ＳＩＰ手順に従ってＰＲＡＣＫをＰ−ＣＳＣＦ３０に送信する（Ｓ１６）。Ｐ−ＣＳＣＦ３０は、ＳＩＰ手順に従って、ＰＲＡＣＫをＵＥ４０に向けて送信する（Ｓ１７）。しかし、すでに３Ｇの無線チャネルが確立しているためＵＥ４０へのＰＲＡＣＫの転送が完結しない。ＡＳ２０はタイムアウトまでＰＲＡＣＫの再送を行うが（Ｓ１８）、ＵＥ４０はＰＲＡＣＫに応答することができず、発側ＵＥはＵＥ４０からの「SIP_200」メッセージを受け取ることができない。すなわち、信号遷移が未完了のまま呼接続できない事態が発生する。

そこで、呼確立中に着側で異なる無線種別への切り替えが実施された場合でも、呼の浮きや、呼切断を回避することのできる呼制御技術の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、呼確立中に無線チャネル切り替え（ハンドオーバ）が発生した場合に、ＩＭＳ（IP Multimedia Subsystem）の呼制御ノードにて発側から送られてくる送達確認（ＰＲＡＣＫ）を終端させて、発側のＵＥに対する接続応答（SIP_200）を送信する。これにより、呼の接続を維持することができる。

具体的には、本発明の一つの態様では、第１の無線アクセスシステムと第２の無線アクセスシステムが共存する移動通信システムにおいて、
前記第１の無線アクセスシステムは呼制御装置を有し、
前記呼制御装置は、移動局に対する着呼があったときに、前記着呼に対する前記移動局からの暫定的な応答の送信後であって、かつ発信側から前記暫定的な応答に対する送達確認を受信するまでの間に、前記移動局において前記第１の無線アクセスシステムから前記第２の無線アクセスシステムへの無線種別の切り替えが実施されているか否かを判断し、前記無線種別の切り替えが実施されている場合に、前記送達確認を終端させて、前記発信側に接続応答を送信する、
ことを特徴とする。

別の態様では、第１の無線通信システムで用いられる呼制御装置を提供する。呼制御装置は、
移動局の無線通信状態を管理する制御部と、
送受信部と
を有し、
前記制御部は、前記移動局が前記第１の無線アクセスシステムから、前記第１の無線アクセスシステムと異なる第２の無線アクセスシステムへ無線種別を切り替えたときに、前記無線種別の切り替えを管理し、
前記移動局に対する着呼があったときに、前記着呼に対する前記移動局からの暫定的な応答の送信後であって、かつ発信側から前記暫定的な応答に対する送達確認を受信するまでの間に、前記移動局で前記無線種別の切り替えが実施された場合に、前記送達確認を終端させて、前記発信側への接続応答を生成し、
前記送受信部は、前記接続応答を前記発信側へ送信する。

呼確立中に着側で異なる無線種別への切り替えが実施された場合でも、呼の浮きや切断を回避することができる。

一般的なセッション開始手順を示す図である。 呼確立中のＳＲＶＣＣにより生じる問題を説明する図である。 本発明が適用される移動通信システムの概略図である。 実施形態のハンドオーバ制御のシーケンス図である。 Ｐ−ＣＳＣＦが行う処理フローの図である。 ＭＳＣサーバとＰ−ＣＳＣＦの概略構成図である。

図３は、実施形態のハンドオーバ制御技術が適用される移動通信システム１の概略図である。３Ｇ方式の無線アクセスサービスと、ＬＴＥ方式の無線アクセスサービスが、同一又は一部重複する（ＬＴＥエリアが３Ｇエリアに内包される）地理的エリアで展開されている。着側のＵＥ４０は、３ＧとＬＴＥの双方の無線アクセス方式に対応可能な移動機である。

３Ｇのネットワークで、着側のＵＥ４０はＵＴＲＡＮ（Universal Terrestrial Radio Access Network）（図面においては「ＵＴＲＡＮ（着）」と表記する。）７０を介して、ＭＳＣ（Mobile Switching Center：移動通信交換局）サーバ１０に接続される。ＵＴＲＡＮ７０は、Node Bと呼ばれる１以上の基地局と、これらの基地局を制御するＲＮＣ（Radio Network Controller:無線制御局）を含む。

ＬＴＥのネットワークで、着側のＵＥ４０は、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network；図面においては「Ｅ−ＵＴＲＡＮ（着）」と表記する。）６０及びＥＰＣ（Evolved Packet Core）ネットワーク６５を介して、ＩＭＳノードであるＰ−ＣＳＣＦ３０と接続される。Ｐ−ＣＳＣＦ３０はＵＥ４０とＩＭＳとをインタフェースするノードであり、呼のセッション状態を管理するＳ−ＣＳＣＦ５０を介してＡＳ２０に接続される。Ｐ−ＣＳＣＦ３０とＳ−ＣＳＣＦ５０をひとつのＩＭＳ装置で実現してもよい。あるいは、Ｐ−ＣＳＣＦ３０とＳ−ＣＳＣＦ５０とＡＳ２０をひとつのＩＭＳ装置で実現してもよい。

着側のＭＳＣサーバ１０とＰ−ＣＳＣＦ３０は接続され、ＳＩＰ信号の送受信が可能である。呼確立中にＳＲＶＣＣが開始された場合、ＭＳＣサーバ１０は、Ｐ−ＣＳＣＦ３０にセッション転送要求を示すＳＩＰ信号を送信し、Ｐ−ＣＳＣＦ３０は、ＭＳＣサーバ１０にセッション転送の通知を行う。ＭＳＣサーバ１０は、ＬＴＥから３Ｇへの無線チャネルの切り替えが完了したならば、Ｐ−ＣＳＣＦ３０に無線チャネルが確立した旨を示すＳＩＰ信号を送信する。

図４は、実施形態のハンドオーバ制御のシーケンス図である。図４のシーケンスが開始する前段階の処理として、着側のＳ−ＣＳＣＦ５０（図３参照）が発側のＳ−ＣＳＣＦから発信要求（SIP_INVITE）を受け取ると、ＡＳ２０を経由して、Ｓ−ＣＳＣＦ５０、Ｐ−ＣＳＣＦ３０、着側ＵＥ４０の順で、発信要求（SIP_INVITE）が転送される。

発信要求（SIP_INVITE）を受け取ったＵＥ４０は、呼出中である旨を示す呼出中信号「SIP_180 (INVITE)」をＰ−ＣＳＣＦ３０に送信する（Ｓ２１）。呼出中信号は、Ｓ−ＣＳＣＦ５０を介してＡＳ２０に転送され（Ｓ２１）、Ｓ−ＣＳＣＦ５０から発側ＵＥに送信される。

Ｐ−ＣＳＣＦ３０による「SIP_180」の転送後、かつＰＲＡＣＫを受信するまでの間にＳＲＶＣＣが開始されたとする。この場合、着側のＭＳＣサーバ１０は、Ｐ−ＣＳＣＦ３０に、ＳＲＶＣＣ用のセッション転送要求である「SIP_INVITE」メッセージを送信する（Ｓ２２）。Ｐ−ＣＳＣＦ３０は、セッションの転送を通知する応答メッセージ「SIP_183」をＭＳＣサーバ１０に返す（Ｓ２３）。ＵＥ４０は、回線交換ドメインでの無線チャネルを確立し、ＬＴＥから３Ｇへの無線切り替え（ハンドオーバ）が行われる（Ｓ２４）。ＭＳＣサーバ１０はＰ−ＣＳＣＦ３０に、無線チャネル確立応答である「SIP_INFO」を送信する（Ｓ２５）。

このとき、発側ＵＥから暫定応答に対する送達確認「SIP_PRACK」を受け取っているＡＳ２０は、Ｓ−ＣＳＣＦ５０（図３参照）を介してＰＲＡＣＫをＰ−ＣＳＣＦ３０に送信する（Ｓ２６）。Ｐ−ＣＳＣＦ３０は、無線チャネル確立応答（SIP_INFO）の受信によりＵＥ４０が３Ｇに遷移済であることを認識する。そこで、ＰＲＡＣＫをＵＥ４０に転送せずにＰ−ＣＳＣＦ３０で終端させ、ＰＲＡＣＫに対する応答として「SIP_200」をＡＳ２０に送信する（Ｓ２７）。「SIP_200」はＳ−ＣＳＣＦ５０を介してＡＳ２０へ送られ、Ｓ−ＣＳＣＦ５０経由で発側のＵＥ（図面においては「ＵＥ（発）」と表記する。）に転送される（Ｓ２８）。

これにより、ネットワークはＳＲＶＣＣを完了して正常通り３Ｇの無線チャネルでの呼接続がなされる。

図５はｍＰ−ＣＳＣＦ３０で行われる処理フローを示す図である。Ｐ−ＣＳＣＦ３０は着側のＡＳ２０経由で、発側ＵＥからＵＥ４０の暫定応答に対するＰＲＡＣＫを受信する（Ｓ３１）。Ｐ−ＣＳＣＦ３０は、自局がＭＳＣサーバ１０からＵＥ４０についての無線チャネル確立応答「SIP_INFO」を受信しているか否かを判断する（Ｓ３２）。「SIP_INFO」を受信していない場合は、通常通りＰＲＡＣＫをＵＥ４０に送信し、ＵＥ４０から受信する「SIP_200」メッセージをＳ−ＣＳＣＦ５０経由でＡＳ２０に送信する（Ｓ３３）。

Ｐ−ＣＳＣＦ３０がＰＲＡＣＫ受信時にＭＳＣサーバ１０からの無線チャネル確立応答「SIP_INFO」を受信している場合は（Ｓ３２でＹＥＳ）、ＰＲＡＣＫを終端して、発側ＵＥに「SIP_200」（SIP_200）を返す（Ｓ３４）。

図６は、ＭＳＣサーバ１０とＰ−ＣＳＣＦ３０の構成及び信号の流れを示す図である。Ｐ−ＣＳＣＦ３０は、ＭＳＣサーバ１０との間のメッセージ送受信部３１と、ＡＳ２０との間のメッセージ送受信部３２と、制御部３５を有する。制御部３５は、無線状態管理部３３と無線状態監視部３４を含む。

ＭＳＣサーバ１０は、ＵＥとのメッセージ送受信部１１と、Ｐ−ＣＳＣＦ３０との間のメッセージ送受信部１２と、無線状態管理部１３を有する。メッセージ送受信部１１は、ＵＥ４０からＳＲＶＣＣ完了通知を受信すると、ＵＥ４０における無線チャネルの確立を無線状態管理部１３に通知する。無線状態管理部１３は、ＵＥ４０に割り当てられた無線チャネル（音声メディア用のベアラリソース）を管理するとともに、ＵＥ４０において３Ｇの無線チャネルが確立されたことを通知する「SIP_INFO」メッセージを、送受信部１２からＰ−ＣＳＣＦ３０へ送信する。

Ｐ−ＣＳＣＦのメッセージ送受信部３１は、「SIP_INFO」を受信すると、受信したメッセージを無線状態監視部３４に供給する。これにより、無線状態監視部３４は、ＵＥ４０において３Ｇでの無線チャネルが確立されていることを認識する。

メッセージ送受信部３２は、ＡＳ２０からのＳＩＰメッセージを受信し、ＡＳ２０へのＳＩＰメッセージを送信する。メッセージ送受信部３２は、ＡＳ２０からＰＲＡＣＫを受信すると、無線状態管理部３３へＰＲＡＣＫを供給する。無線状態管理部３３は、ＰＲＡＣＫを受け取ると、ＵＥ４０でＳＲＶＣＣが実施されているか否かを無線状態監視部３４に問い合わせる。ＵＥ４０でＳＲＶＣＣが実施されている場合、すなわち３Ｇの無線チャネルが確立されている場合は、無線状態管理部３３はＰＲＡＣＫを終端し、「SIP_200」メッセージを生成する。「SIP_200」メッセージはメッセージ送受信３２からＡＳ２０に送信される。

この構成により、「SIP_180」メッセージの送信から「SIP_PRACK」受信までのタイミングでＳＲＶＣＣが開始された場合でも、呼の浮きや、呼切断を回避して、呼の接続を維持することができる。

上述した実施形態では、着側のＵＥ４０とのインタフェースを行うＰ−ＣＳＣＦ３０でＰＲＡＣＫの終端処理と「SIP_200」の生成及び送信を行ったが、Ｓ−ＣＳＣＦ５０などのＩＭＳ制御ノードで処理を行ってもよい。

１ 移動通信システム
１０ ＭＳＣサーバ（交換局）
１１ ＵＥとのメッセージ送受信部
１２ Ｐ−ＣＳＣＦ（ＩＭＳノード）とのメッセージ送受信部
１３ 無線状態管理部
３０ Ｐ−ＣＳＣＦ（呼制御装置）
３１ ＭＳＣサーバとのメッセージ送受信部
３２ ＡＳとのメッセージ送受信部
３３ 無線状態管理部
３４ 無線状態監視部
３５ 制御部

Claims (7)

1. 第１の無線アクセスシステムと第２の無線アクセスシステムが共存する移動通信システムであって、
   前記第１の無線アクセスシステムは呼制御装置を有し、
   前記呼制御装置は、移動局に対する着呼があったときに、前記着呼に対する前記移動局からの暫定的な応答の送信後であって、かつ発信側から前記暫定的な応答に対する送達確認を受信するまでの間に、前記移動局において前記第１の無線アクセスシステムから前記第２の無線アクセスシステムへの無線種別の切り替えが実施されているか否かを判断し、前記無線種別の切り替えが実施されている場合に、前記送達確認を終端させて、前記発信側に接続応答を送信する、
   ことを特徴とする移動通信システム。
2. 前記第２の無線アクセスシステムは交換局を有し、
   前記交換局は、前記移動局が前記第１の無線アクセスシステムから前記第２の無線アクセスシステムへ無線種別を切り替えたときに、無線種別切り替え通知を前記呼制御装置に送信し、
   前記呼制御装置は、前記送達確認を受信したときに、前記移動局について前記無線種別切り替え通知を受信しているか否かを判断し、前記無線種別切り替え通知を受信している場合に前記送達確認を終端させることを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 前記交換局は、前記第２の無線アクセスシステムにおいて前記移動局の無線チャネルが確立されたときに、前記呼制御装置に前記無線種別切り替え通知を送信することを特徴とする請求項２に記載の移動通信システム。
4. 第１の無線通信システムで用いられる呼制御装置であって、
   移動局の無線通信状態を管理する制御部と、
   送受信部と
   を有し、
   前記制御部は、前記移動局が前記第１の無線アクセスシステムから、前記第１の無線アクセスシステムと異なる第２の無線アクセスシステムへ無線種別を切り替えたときに、前記無線種別の切り替えを管理し、
   前記移動局に対する着呼があったときに、前記着呼に対する前記移動局からの暫定的な応答の送信後であって、かつ発信側から前記暫定的な応答に対する送達確認を受信するまでの間に、前記移動局で前記無線種別の切り替えが実施された場合に、前記送達確認を終端させて、前記発信側への接続応答を生成し、
   前記送受信部は、前記接続応答を前記発信側へ送信する、
   ことを特徴とする呼制御装置。
5. 前記送受信部は、前記移動局が前記第１の無線アクセスシステムから前記第２の無線アクセスシステムへ無線種別を切り替えたことを示す無線種別切り替え情報を前記第２の無線アクセスシステムから受信し、
   前記制御部は、前記送達確認を受信したときに、前記移動局について前記無線種別切り替え情報を受信しているか否かを判断し、前記無線種別切り替え情報を受信している場合に、前記送達確認を終端させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の呼制御装置。
6. 前記送受信部は、前記第２の無線アクセスシステムにおいて前記移動局のための無線チャネルが確立されたときに、前記第２の無線アクセスシステムの交換局から前記無線種別切り替え情報を受信することを特徴とする請求項５に記載の呼制御装置。
7. 第１の無線通信システムで通信する移動局に対する着呼があったときに、前記第１の無線通信システムの呼制御装置において、前記移動局からの前記着呼に対する暫定的な応答の送信後であって、かつ発信側から前記暫定的な応答に対する送達確認を受信するまでの間に、前記移動局で第２の無線通信システムへの無線種別の切り替えが実施されているか否かを判断し、
   前記無線種別の切り替えが実施されている場合に、前記呼制御装置において前記送達確認を終端させて、前記発信側へ接続応答を送信する、
   ことを特徴とする呼制御方法。

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