JP6441745B2 - 連携通信システム及び状態連携方法 - Google Patents
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Description
図13は、無線ネットワークの大容量化を実現するためのセルの構成を示す図である。トラヒック量の増大に対して、無線ネットワークの大容量化を実現するため、図13に示すようにヘテロジーニアスネットワークと呼ばれる高送信電力のマクロセルC1のカバレッジ上に、多数の低送信電力のスモールセルC2をオーバレイしたネットワーク構成に関する技術検討が行われている(例えば、非特許文献1参照)。
オン・オフセルは、セル停止の承認要求に対応して、ソースセルからセル停止許可を受信すると、セル切り替え手順を行い、オン・オフセル配下の移動無線端末をソースセルに受け渡す。ソースセルは、オン・オフセル配下の移動無線端末との通信を引き継ぎ、ユーザデータの送受信を開始する。セル切り替え手順の後に、オン・オフセルは、保持していた無線端末情報の解放又はオン・オフセルのオフの完了をソースセルに通知し、セルの状態をオフに遷移させる。
図15に示すこの方式は、図14と組み合わせて実施される場合もある。
外部の装置の制御部は、移動無線端末との間で送受するユーザデータのトラヒック量が多い場合に、全体のスループットを向上させるため、オン・オフセルを起動してオン状態にすると判断し、オン・オフセルにセル起動要求を送信する。制御部からセル起動要求を受信したオン・オフセルは、セル起動要求を確認した旨を示すセル起動応答を返信し、セルの状態をオンに切り替える。そして、オン・オフセルは、セル切り替え手順又はセル登録手順を行ってセル配下の移動無線端末を収容し、移動無線端末との間でユーザデータを送受信する。
その後、制御部が、オン・オフセルをオフにする必要があると判断した場合、セル停止要求をオン・オフセルに送信する。停止要求を受信したオン・オフセルは、セル停止応答の返送後、セル切り替え手順を行って配下の移動無線端末を解放し、セルの状態をオフに切り替える。移動無線端末は切り替え先のセルを介してユーザデータを送受信する。
図17に示すPONシステムは、C−RAN構成のセルラーシステムを収容している。C−RAN構成のセルラーシステムを収容したPONシステムでは、BBU810に接続される光装置はOLT(Optical Line Terminal、光加入者線終端装置)915であり、RRH820に接続される光装置はONU(Optical Network Unit、光加入者線ネットワーク装置)925である。OLT915−ONU925間は、光ファイバ710と光スプリッタ720により接続される。ONU925からOLT915の方向の信号は上り信号、OLT915からONU925の方向の信号は下り信号である。
なお、図17及び図18においてONU#i(iは1以上n以下の整数)は、i番目のONUであることを示す。
下り通信の場合、OLTは、上位装置から受信した複数の下位装置宛ての下りデータ(下り信号)を多重した信号をONUに送信し、ONUは、受信した信号から所望の下りデータを抽出して下位装置に送信する。下りデータには、下位装置に割当てられた上りリンクの帯域を示す帯域情報が付加される。
一方、上り通信の場合、下位装置からONUに上りデータ(上り信号)が到来すると、ONUは、ONU−OLT間で通信を行い、OLTから送信許可を受信する。すなわち、ONUは、OLTに上り信号の受信を通知(Report)し、OLTから送信許可(Gate)を受信した後に、バッファリングしていた上りデータをOLTに送信する。このONU−OLT間の通信を、上りリンクネゴシエーションと定義する。OLTは、ONUから受信した上り信号を、割当てられた帯域により上位装置に出力する。
図20は、スリープ機能を有するPONシステムの構成例を示す図である。
下りリンクに関して、OLT950は、上位装置から信号を受信した後に、バッファ部210にその信号を待機させる。OLT950は、バッファ部210から読み出された順に信号を下りフレーム処理部220に出力する。下りフレーム処理部220は、バッファ部210から出力された信号のフレームを、PONシステムで用いられるフレームに変換する。このとき、下りフレーム処理部220は、スリープ/起動制御部951からスリープ機能に関する制御情報を受け取り、制御信号としてフレームに挿入する。E/O変換部は230、上り信号を電気信号から光信号に変換した後に、光ファイバ500に送る。ONU960のO/E変換部310は、光ファイバ500により伝送された光信号を受信して電気信号に変換し、下りフレーム処理部320に出力する。下りフレーム処理部320は、O/E変換部310から受信した信号を、PONフレームから所望のフレームに変換し、下位装置に出力する。ここで、下りフレーム処理部320は、OLT950から送信されたスリープ機能に関する制御信号を電気信号から取得してスリープ/起動命令読取部961に出力する。スリープ/起動命令読取部961は、制御信号がスリープ命令である場合に休止部370に通知し、休止部370は、ONU960をスリープ状態に遷移させる。
OLT950は、ONU960が起動(オン)状態であるときには、ONU960に下りデータを送信する。OLT950は、ONU960の上り/下りフレームを検知しなかった場合、そのONU960にSleep Allow(ON)を送信する。ONU960は、Sleep Allow(ON)を受信すると、スリープ状態に遷移できると判断した場合、OLT950にSleep request(Sleep)を送信してからスリープ状態に入る。スリープは周期的なものである。ONU960は、上りトラヒックが発生するか、OLT950からSleep Allow(OFF)を受信した場合に、スリープ状態から起動状態に遷移する。
本発明の実施形態による連携通信システムは、セルラーシステム(通信システム)における通信を、光アクセスシステム(伝送システム)が中継して光伝送する構成である。セルラーシステムの無線基地局は光アクセスシステムと接続されており、連携通信システムは、セルラーシステムにおける無線基地局のオン・オフの切り替え動作と、光アクセスシステムのスリープ制御とを連動させる。これにより、連携通信システムの通信遅延時間や消費電力の増加を防ぐ。
本実施形態の連携通信システムに用いられる光アクセスシステムはPONシステムであり、自律制御によりセルのオン・オフを切り替えるセルラーシステムを収容する。
図1は、本発明の第1の実施形態による連携通信システム100の構成を示すブロック図である。同図において、図20に示す従来技術のPONシステムと同一の部分には同一の符号を付している。連携通信システム100に収容されるセルラーシステムの構成はC−RANである。つまり、連携通信システム100は、無線基地局のBBU410(第二通信装置)とRRH420(第一通信装置)とが、光装置を介して光ファイバ500により接続された構成である。BBU410に接続される光装置はOLT200(第二伝送装置)であり、RRH420に接続される光装置はONU300(第一伝送装置)である。なお、同図においては、ONU300を一台のみ示しているが、複数台が備えられ得る。この場合、光スプリッタが、1本の光ファイバ500で伝送される光信号を複数に分配することにより、1台のOLT200と複数台のONU300とが接続される。
セルをオンにする場合、BBU410は、セル起動要求を送信する。OLT200はそのセル起動要求を受信すると、ONU300を起動状態に遷移させるための命令を送信する。ONU300は、OLT200からの命令に従って起動した後に、OLT200からセル起動要求を受信してオン・オフRRH420に送信する。セル起動後は、従来の手法通りにセル切り替え手順又はセル登録手順を踏み、オン・オフRRH420の起動を完了する。
オン・オフRRH420はオフであり、ONU300はスリープ状態であるが、周期的に起動する。BBU410は、ソースセルの無線基地局又はソースセルの通信を管理する外部装置(以下、「ソースセル」と記載する。)に、トラヒック量要求を送信し、トラヒック量情報の送信を要求する(ステップS105)。ソースセルは、BBU410が信号処理を行っている各セルのトラヒック量を示すトラヒック量情報を、トラヒック量通知によりBBU410に通知する(ステップS110)。トラヒック量情報はセルと、そのセルに収容されている移動無線端末との間でやりとりされるトラヒック量を示す。BBU410は、受信したトラヒック量情報に基づいて各セルの状態をオンにするかオフにするかのオンオフ判定を行う(ステップS115)。BBU410は、現在状態がオフであるオン・オフRRH420のセルをオンにすると判定した場合、そのセルの起動を承認するようソースセルに要求する(ステップS120)。ソースセルは、セルの起動を承認した場合、セル起動許可をBBU410に返送する(ステップS125)。BBU410は、セル起動許可を受信すると、オン・オフRRH420のセルの起動を要求するセル起動要求を、オン・オフRRH420宛の信号を送信する回線とは別の回線によりOLT200に送信する(ステップS130)。このセル起動要求は、セルオン・オフ情報に相当する。
オン・オフRRH420のセルをオフ状態に遷移させるための制御の手順は、BBU410とソースセルのやり取りの結果、BBU410がセルをオフ状態に遷移させると判断した場合に開始される。ONU300とオン・オフRRH420は起動状態にあるため、セルの停止要求をオン・オフRRH420に送信する手順は従来通りの通信にて行われる。オン・オフRRH420は、BBU410が送信したセル停止要求を受信し、セル停止要求を確認したことをBBU410に返信する。そして、オン・オフRRH420は、ソースセルもしくは他の近隣セルとセル切り替え手順を行った後に無線端末情報を解放する。その後、BBU410は、セル停止が確定したことを知らせる情報をオン・オフRRH420に送信し、オフ状態にする。その際、オン・オフRRH420は停止したこと示す旨(セル停止応答)を返信する。BBU410は、オン・オフRRH420が停止中であることをOLT200に通知する。OLT200はその通知を基にONU300をスリープ状態に遷移させる。
また、本実施形態ではONU300のスリープ/起動の判定はOLT200にて管理されている。この場合以外にもONU300側自身がスリープ/起動判定を行うケースも考えられる。このケースは他の実施形態でも同様に適用可能である。
本実施形態の連携通信システムに用いられる光アクセスシステムはPONシステムであり、無線基地局が自律制御にスモールセルのオン・オフを切り替えるセルラーシステムを収容する。
連携通信システム101に適用されるセルラーシステムの構成はD−RANである。つまり、連携通信システム101は、上位装置430(第二通信装置)と無線基地局440(第一通信装置)とが、光装置を介して光ファイバ500で接続された構成である。上位装置430と接続される光装置はOLT201(第二伝送装置)であり、無線基地局440と接続される光装置はONU301(第一伝送装置)である。なお、同図においては、ONU301を一台のみ示しているが、複数台が備えられ得る。この場合、光スプリッタが、1本の光ファイバ500で伝送される光信号を複数に分配することにより、1台のOLT201と複数台のONU301とが接続される。
D−RAN構成ではセルのオン・オフ判定部が、無線基地局440に配置される場合がある。そのため、第1の実施形態とは異なりオン・オフ判定の決定に、光アクセス区間での情報のやりとりが行われる。
ONU301の構成は、第1の実施形態のONU300と同様である。
オフ状態のオン・オフ無線基地局440がトラヒック量情報の確認のためソースセル宛てに送信したトラヒック量要求は、ONU301がスリープ状態であるため、一旦バッファリングされる。OLT201とONU301の間で、ONU301を起動するための通信が行われると、ONU301は、起動した後に、バッファリングしていたトラヒック量要求を送信する。このタイミングでONU301は起動状態にある。オン・オフ無線基地局440は、ソースセルからセル起動許可を受信した場合に、オン状態に遷移する。その後、連携通信システム101は、セル切り替え手順もしくはセル登録手順を行い、オン・オフ無線基地局440の起動を完了する。
オン・オフ無線基地局440をオフ状態に遷移させる手順は、オン・オフ無線基地局440とソースセルのやり取りの結果、オン・オフ無線基地局440がセルをオフ状態に遷移させると判断した場合に開始される。ONU301とオン・オフ無線基地局440は起動状態にあるため、停止要求の手順は従来通りの通信にて行われる。オン・オフ無線基地局440は、セルの停止許可をソースセルから受信した場合に、セルの切り替え手順を行って、配下の移動無線端末をソースセルもしくは近隣のセルに受け渡した後に、無線端末情報の解放通知とセルオフの完了通知を送信し、オフ状態に遷移する。無線基地局440は、セルがオフ状態にある旨をONU301に通知し、ONU301はその情報をOLT201に送信する。OLT201はその情報を基にスリープ判定を行い、ONU301をスリープ状態に遷移させるシーケンスに移る。
ONU302は、図4に示すONU301に、セルオン・オフ情報取得部380(情報取得部)及びスリープ/起動制御部390(状態制御部)をさらに備えた構成である。セルオン・オフ情報取得部380は、無線基地局440からセルのオンオフ判定結果をセルオン・オフ情報として取得する。オンオフ判定結果は、セル起動承認要求、セル完了通知として通知される。スリープ/起動制御部390は、オンオフ判定結果と、ONU302の状態とが一致しない場合、ONU302の状態を遷移させる。つまり、スリープ/起動制御部390は、セル起動承認要求を受信した場合、ONU302がスリープ状態であるときには、休止部370に起動を指示する。また、スリープ/起動制御部390は、セル完了通知を受信した場合、ONU302が起動状態であるときには、休止部370に状態をスリープにするよう指示する。スリープ/起動制御部390は、ONU302の起動を指示したこと、あるいは、スリープ状態とするよう指示したことを示すスリープ/起動命令情報を生成し、上りフレーム処理部340に出力し、OLT202に送信する。スリープ/起動命令情報は、セル起動承認要求、セル停止承認要求として送信される。
なお、上述した説明及び図5〜図7に記載のシーケンス名は、実際にやりとりされている命名規則に準拠しているものではなく、簡易な名称として定義している。
本実施形態は、図16のように、セルのオン・オフの状態を制御する装置が、外部の装置に設置された制御部からセルのオン・オフの切り替え命令を受信するPONシステムに適用される。C−RAN構成の場合、外部の装置の制御部はBBU410と同等とみなせるため、本実施形態の連携通信システムの構成は、図1に示す第1の実施形態の連携通信システムと同様の構成である。D−RAN構成の場合の連携通信システムの構成を図9に示す。
ONU303の構成は、第2の実施形態のONU301と同様である。
OLT203が制御部450からオン・オフ無線基地局440のセルの起動要求を受信すると、スリープ/起動制御部270は、ONU303をオン状態に遷移させるための信号を出力する。ONU303は起動後、バッファ部330に記憶していたセルの起動要求をオン・オフ無線基地局440に送信する。オン・オフ無線基地局440はセルをオン状態とし、セルが起動した旨を制御部450に通知する。その後、セルの切り替え手順又は登録手順を行った後に、オン・オフ無線基地局440は、配下のセルの移動無線端末を収容する。
オン・オフセルをオフ状態に遷移させる手順では、オン・オフ無線基地局440が制御部450からセルの停止要求を受信してセルの切り替え手順を行い、オン・オフ無線基地局440が収容している移動無線端末を他のセルに受け渡す。その後、オン・オフ無線基地局440は、無線端末情報を解放する旨とセルオフの完了通知を制御部に送信する。制御部450は、オン・オフセルが停止した旨をOLT203に通知し、OLT203は、ONU303をスリープ状態に遷移させる。
第1の実施形態及び第2の実施形態においては、トラヒック量情報をBBU410又は上位装置430から受信している。しかしながら、自セルに移動無線端末が増加してきた際の情報を監視する等、セル配下のトラヒック量の増減より、オン・オフ状態の遷移を行う構成も考えられる。そこで、本実施形態では、図2、図3、図14、図15のトラヒック量要求を移動無線端末に送信し、移動無線端末はトラヒック量通知を送信する。
第1の実施形態から第4の実施形態では、光アクセスシステムがセルラーシステムからセルオン・オフ情報を取得している。第5の実施形態では、光アクセスシステムが下り信号又は上り信号を監視し、セルオン・オフ情報を取得する。以下では、上述した他の実施形態との差分を中心に説明する。
OLT204のセルオン・オフ情報の取得以外の動作は、第1の実施形態のOLT200と同様である。
なお、外部の装置がセルオン・オフ情報抽出部280備え、この装置がセルオン・オフ情報をOLTに通知する構成としてもよい。
上述した実施形態によれば、セルラーシステムの無線基地局におけるオン・オフ切り替え動作と、光アクセスシステムでのスリープ制御とを組み合わせて連動させる。組み合わせる手法は、セルラーシステムから切り替え情報を受信する場合と、信号をスヌープする場合がある。セルラーシステムの無線基地局におけるオン・オフ切り替え動作と、光アクセスシステムでのスリープ制御が連動しているため、タイミングのずれによるバッファ遅延が少なく、システム停止時間を延ばすことにより低消費電力化に貢献することが可能である。
200、201、202、203、204、915、945、950 OLT
210、330 バッファ部
220、320 下りフレーム処理部
230、350 E/O変換部
240、310 O/E変換部
250、340 上りフレーム処理部
260、261、262、380 セルオン・オフ情報取得部
270、390、951 スリープ/起動制御部
280 セルオン・オフ情報抽出部
300、301、302、303、925、935、960 ONU
360、961 スリープ/起動命令読取部
370 休止部
410、810 信号処理部(BBU)
420、820 アンテナ部(RRH)
430、840 上位装置
440、830 無線基地局
450 制御部
500、700、710 光ファイバ
720 光スプリッタ
910、920、930、940 光装置
Claims (7)
- 通信システムが有する第一通信装置と第二通信装置との間の通信を伝送システムが伝送する連携通信システムであって、
前記伝送システムは、
前記第一通信装置が有する通信機能の起動又は停止の状態の遷移を表す状態遷移情報を取得する情報取得部と、
予め決められたスケジュールに従って前記伝送システムの状態遷移を制御する処理と、前記状態遷移情報が表す遷移の状態と前記状態遷移情報が取得されたときの前記伝送システムの状態とが対応しない場合に、前記状態遷移情報が表す遷移の状態に従って前記伝送システムの起動又は休止の状態への切換えを制御する処理とを行う状態制御部と、
を備えることを特徴とする連携通信システム。 - 前記伝送システムは、前記第一通信装置に接続される第一伝送装置と、前記第二通信装置に接続される第二伝送装置とを有し、
前記第二伝送装置は、前記情報取得部と、前記状態制御部とを備え、
前記第一伝送装置は、前記状態制御部による制御に従って自装置を起動又は休止する休止部を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の連携通信システム。 - 前記伝送システムは、前記第一通信装置に接続される第一伝送装置と、前記第二通信装置に接続される第二伝送装置とを有し、
前記第一伝送装置は、
前記情報取得部と、
前記状態制御部と、
前記状態制御部による制御に従って自装置を起動又は休止する休止部とを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の連携通信システム。 - 前記第一伝送装置と前記第二伝送装置とは光伝送により通信する、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の連携通信システム。 - 前記情報取得部は、前記第一通信装置と前記第二通信装置との間の通信を行う回線とは異なる回線により前記通信システムから前記状態遷移情報を取得する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいれか一項に記載の連携通信システム。 - 前記情報取得部は、前記第一通信装置と前記第二通信装置との間の通信を監視して前記状態遷移情報を取得する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の連携通信システム。 - 通信システムが有する第一通信装置と第二通信装置との間の通信を伝送システムが伝送する連携通信システムが実行する状態連携方法であって、
前記伝送システムが、
前記第一通信装置が有する通信機能の起動又は停止の状態の遷移を表す状態遷移情報を取得する情報取得ステップと、
予め決められたスケジュールに従って前記伝送システムの状態遷移を制御する処理と、前記状態遷移情報が表す遷移の状態と前記状態遷移情報が取得されたときの前記伝送システムの状態とが対応しない場合に、前記状態遷移情報が表す遷移の状態に従って前記伝送システムの起動又は休止の状態への切換えを制御する処理とを行う状態制御ステップと、
を有することを特徴とする状態連携方法。
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