JP6467294B2 - 通信システムおよび中継装置 - Google Patents

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Description

本発明は、移動体通信を提供する通信システムに関する。
携帯電話機等の端末装置と無線通信する複数の無線装置(子機)に対し、無線基地局等の上位装置から供給される無線(RF:Radio Frequency)信号を分配する分配装置(親機/BASE unit)が例えば非特許文献1に開示されている。非特許文献1の構成では、複数の無線装置により例えば屋内等に複数のセルを形成することが可能である。各無線装置は光回線で分配装置に接続される。
非特許文献1の技術のもとで新規な通信周波数に対応するためには、当該通信周波数に対応した専用の複数の無線装置と分配装置とを開発および設置する必要がある。以上の事情を背景として、例えば特許文献1には、制御装置(REC:Radio Equipment Control)と無線装置との間に中継装置を介在させた構成が開示されている。中継装置は、CPRI(Common Public Radio Interface)に準拠した通信経路(CPRIリンク)を介して制御装置および無線装置の各々に接続される。
副家ほか3名,「W-CDMA/LTEシステム共用RoFシステムの開発」NTT DOCOMO テクニカル・ジャーナル Vol.18 No.1
特開2011−130182号公報
ところで、特許文献1のように制御装置が無線装置を管理する構成では、無線装置の障害の有無や制御の可否等の状態を制御装置が把握するための監視制御が実行され得る。例えば、制御装置と無線装置との間にCPRIに準拠して確立される通信経路を介して無線装置の監視制御が実行される。以上のように無線装置毎の1個の通信経路を利用して制御装置が1個の無線装置を監視制御する構成のもとで、中継装置に複数の無線装置を接続する場合を想定すると、複数の無線装置に対する監視制御のために制御装置の構成や処理を変更する必要があり煩雑であるという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、制御装置が接続された中継装置に複数の無線装置を接続する場合に各無線装置の監視制御のために必要な作業の負担を軽減することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る通信システムは、端末装置との間で無線通信する複数の無線装置と、複数の無線装置に接続された中継装置と、中継装置に接続された制御装置とを具備し、中継装置は、制御装置と複数の無線装置との間でデータを中継する通信中継部と、制御装置が当該中継装置を監視または制御するための制御装置と中継装置との間の通信を終端する第1接続部と、当該中継装置が複数の無線装置の各々を監視または制御するための当該中継装置と各無線装置との間の通信を終端する第2接続部とを含む。
また、本発明の好適な態様に係る中継装置は、端末装置との間で無線通信する複数の無線装置に接続されるとともに制御装置に接続された中継装置であって、制御装置と複数の無線装置との間でデータを中継する通信中継部と、制御装置が当該中継装置を監視または制御するための制御装置と中継装置との間の通信を終端する第1接続部と、当該中継装置が複数の無線装置の各々を監視または制御するための当該中継装置と各無線装置との間の通信を終端する第2接続部とを具備する。
本発明によれば、制御装置が接続された中継装置に複数の無線装置を接続する場合に各無線装置の監視制御のために必要な作業の負担を軽減することが可能である。
本発明の第1実施形態に係る通信システムの構成図である。 中継装置の構成図である。 通信システムの動作の説明図である。 状態報告を生成する処理のフローチャートである。 状態報告の生成の説明図である。 第2実施形態における通信システムの動作の説明図である。 第2実施形態における状態報告を生成する処理のフローチャートである。 第2実施形態における状態報告の生成の説明図である。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態の通信システム100の構成図である。第1実施形態の無線通信システム100は、音声通話やデータ通信等の移動体通信サービスを提供する移動体通信網に設置されて複数の端末装置200と無線通信する無線基地局システムである。
端末装置200は、例えば携帯電話機やスマートフォン等の可搬型のユーザ装置(UE:User Equipment)である。タブレット端末,パーソナルコンピュータ,UMPC(Ultra-Mobile Personal Computer),携帯型ゲーム装置等の各種の可搬型の通信端末も端末装置200として利用され得る。第1実施形態の無線通信システム100は、3GPP(Third Generation Partnership Project)のLTE(Long Term Evolution)に準拠した通信方式で端末装置200と無線通信する。すなわち、下りリンクの無線送信方式としてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)が採用され、上りリンクの無線送信方式としてSC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)が採用される。ただし、無線通信システム100と端末装置200との間の通信方式は以上の例示に限定されない。
図1に例示される通り、無線通信システム100は、制御装置10と中継装置20と複数(N個)の無線装置30とを具備する(Nは2以上の自然数)。制御装置10と中継装置20と各無線装置30とは相互に別体の装置である。中継装置20は、物理回線42を介して制御装置10に接続されるとともに、物理回線44を介してN個の無線装置30の各々に接続される。物理回線42および物理回線44は、例えば光ファイバで構成される光回線である。すなわち、第1実施形態の無線通信システム100は、中継装置20と複数の無線装置30との間の物理回線44を光フロントホール(fronthaul)とする光張出し構成を採用する。
各無線装置30は、端末装置200と無線通信する通信機器(RE:Radio Eqipment)である。具体的には、無線装置30は、図1に例示される通り、送受信部32と複数のアンテナ34とを具備する。送受信部32は、複数のアンテナ34からの受信信号に対して復調や増幅等の各種の処理を実行するとともに、送信対象となる伝送信号(ベースバンド信号)の変調や増幅等の各種の処理で送信信号を生成する。複数のアンテナ34は、端末装置200から送信された電波を受信して受信信号を生成するとともに、信号処理部12から供給される送信信号に応じた電波を端末装置200に送信する。無線装置30は、複数のアンテナ34を利用したMIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)による無線通信が可能である。
制御装置10は、無線装置30を監視および制御する通信機器(REC:Radio Equipment Control)である。具体的には、制御装置10は、信号処理部12と監視制御部14とを具備する。信号処理部12は、外部装置から受信した送信データに対する信号処理で下りリンクの伝送信号(例えばIQ(In-Phase / Quadrature-Phase)信号)を生成して中継装置20に送信し、中継装置20から受信した上りリンクの伝送信号に対する信号処理で受信データを生成する。監視制御部14は、当該制御装置10の配下にある装置の障害の有無や制御の可否等の状態(以下「装置状態」と総称する)を把握するための監視制御を実行する。
中継装置20は、制御装置10とN個の無線装置30の各々との通信を中継する。図2は、中継装置20の構成図である。図2に例示される通り、第1実施形態の中継装置20は、通信中継部22と第1接続部24と第2接続部26とを具備する。中継装置20の各要素は、例えば記憶装置に記憶されたプログラムを演算処理装置(CPU)が実行することで実現される。ただし、FPGA(Field Programmable Gate Array)またはDSP(Digital Signal Processor)等の電子回路で中継装置20の一部または全部の機能を実現することも可能である。
通信中継部22は、制御装置10とN個の無線装置30との間でデータを中継する。具体的には、通信中継部22は、制御装置10から物理回線42を介して受信した下りリンクの伝送信号SDをN系統に複製したうえで各物理回線44を介してN個の無線装置30に並列に送信する。また、通信中継部22は、N個の無線装置30から物理回線44を介して受信したN系統の伝送信号SUの合成(例えば加算)により上りリンクの1系統の伝送信号SUを生成したうえで物理回線42を介して制御装置10に送信する。なお、N系統の伝送信号SUの何れか(例えば受信強度が最大の伝送信号SU)を選択して制御装置10に送信することも可能である。
図2の第1接続部24は、制御装置10(監視制御部14)が中継装置20を監視制御するための通信を制御装置10との間で実行する。具体的には、第1接続部24は、監視制御を指示する監視制御指示Q1を制御装置10の監視制御部14から受信するとともに、監視制御指示Q1に対する応答である状態報告R1を制御装置10の監視制御部14に送信する。監視制御指示Q1および状態報告R1の授受による監視制御は、例えばHDLC(High-level Data Link Control procedure)のもとでCPRIにより規定される。ただし、監視制御の方式は以上の例示に限定されない。
第1実施形態の第1接続部24は、制御装置10(監視制御部14)による監視制御のための通信を終端する。すなわち、制御装置10との関係では中継装置20が1個の無線装置(RE)として制御装置10に接続され、制御装置10は、中継装置20を1個の無線装置と認識して監視制御を実行する。制御装置10をマスターとして中継装置20をスレーブとする従属関係が制御装置10と中継装置20との間で終端するとも換言され得る。
他方、図2の第2接続部26は、当該中継装置20がN個の無線装置30の各々を監視制御するための通信を各無線装置30との間で実行する。具体的には、第2接続部26は、監視制御を指示する監視制御指示Q2をN個の無線装置30に並列に送信するとともに、監視制御指示Q2に対する応答である状態報告R2を各無線装置30から受信する。監視制御指示Q2および状態報告R2の授受による監視制御は、制御装置10による中継装置20の監視制御と同様に、例えばHDLCのもとでCPRIにより規定される。ただし、監視制御の方式は以上の例示に限定されない。
第1実施形態の第2接続部26は、中継装置20による各無線装置30の監視制御のための通信を終端する。すなわち、中継装置20は、無線装置30との関係では1個の制御装置(REC)として各無線装置30に接続されて各無線装置30に対する監視制御を実行する。中継装置20をマスターとして無線装置30をスレーブとする従属関係が中継装置20と無線装置30との間で終端するとも換言され得る。
以上に説明した通り、第1実施形態では、制御装置10と中継装置20との間の監視制御用の通信が中継装置20で終端され、かつ、中継装置20と各無線装置30との間の監視制御用の通信が中継装置20で終端される。すなわち、中継装置20は、制御装置10からみて監視制御の対象となる1個の無線装置(RE)として機能し、かつ、各無線装置30からみて監視制御の主体となる1個の制御装置(REC)として機能する。したがって、制御装置10を変更することなく当該制御装置10に中継装置20を介して複数の無線装置30を接続できるという利点がある。
図3は、第1実施形態における監視制御を例示する説明図である。第1実施形態では、監視制御指示Q1および監視制御指示Q2を、障害の有無と使用の有無(使用中/停止中)とを含む装置状態を監視するための監視指示とした場合を例示する。図3に例示される通り、中継装置20の第2接続部26は、装置状態の報告を指示する監視制御指示Q2をN個の無線装置30の各々に送信する(SA1)。各無線装置30は、監視制御指示Q2の受信を契機として、当該無線装置30の装置状態(障害の有無,使用の有無)を示す状態報告R2を生成して中継装置20に送信する(SA2)。中継装置20の第2接続部26は、N個の無線装置30の各々から状態報告R2を受信する。
中継装置20の第1接続部24は、第2接続部26がN個の無線装置30から受信した状態報告R2に応じた状態報告R1を生成する(SA3)。他方、制御装置10(監視制御部14)は、中継装置20が各無線装置30に監視制御指示Q2を送信する動作(SA1)とは独立に、装置状態の報告を指示する監視制御指示Q1を中継装置20に送信する(SA4)。監視制御指示Q1を制御装置10から受信すると、第1接続部24は、各無線装置30の状態報告R2に応じて生成した最新の状態報告R1を制御装置10に送信する(SA5)。
図4は、第1接続部24がN個の無線装置30の状態報告R2から状態報告R1を生成する処理(SA3)を例示するためのフローチャートであり、図5は、状態報告R2が示す装置状態と状態報告R1の内容との関係を例示する説明図である。
図4に例示される通り、中継装置20の第1接続部24は、当該中継装置20に障害があるか否かを判定する(SB1)。中継装置20に障害がない場合(SB1:NO)、第1接続部24は、各無線装置30の状態報告R2を参照することで、N個の無線装置30の何れにも障害がないか否かを判定する(SB2)。N個の無線装置30の何れにも障害がない場合(SB2:YES)、第1接続部24は、図5に例示される通り、正常状態と使用状態とを装置状態として指定した状態報告R1を生成する(SB3)。正常状態は、装置に障害がない状態を意味し、使用状態は、装置が適正に使用されている状態を意味する。
他方、N個の無線装置30の何れかに障害がある場合(SB2:NO)、第1接続部24は、各無線装置30の状態報告R2を参照することで、N個の無線装置30の一部に障害が発生しているか否かを判定する(SB4)。N個の無線装置30の一部に障害が発生している場合(他の無線装置30には障害がない場合)、第1接続部24は、図5に例示される通り、部分正常状態と部分使用状態とを装置状態として指定した状態報告R1を生成する(SB5)。部分正常状態は、装置の一部にのみ障害がある状態を意味し、部分使用状態は、装置の一部のみが使用されている状態を意味する。他方、中継装置20に障害がある場合(SB1:YES)、または、N個の無線装置30の全部に障害がある場合(SB4:NO)、第1接続部24は、図5に例示される通り、障害状態を指定する状態報告R1を生成する(SB6)。
以上の説明から理解される通り、正常状態および使用状態を示す状態報告R1と、部分正常状態および部分使用状態を示す状態報告R1と、障害状態を示す状態報告R1との何れかが、N個の無線装置30からの状態報告R2に応じて選択的に生成されたうえで第1接続部24から制御装置10に送信される(SA5)。したがって、中継装置20を対象として監視制御指示Q1の送信と状態報告R1の受信とを制御装置10が実行することで、当該制御装置10の配下にあるN個の無線装置30の何れかまたは中継装置20の障害を検知することが可能である。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
第1実施形態では、監視制御指示Q1および監視制御指示Q2を、装置状態を監視するための監視指示とした場合を例示した。第2実施形態では、監視制御指示Q1および監視制御指示Q2を、制御動作を指示するための制御信号とした場合を例示する。
図6は、第2実施形態における監視制御を例示する説明図である。制御装置10(監視制御部14)は、装置動作の制御のための監視制御指示Q1を中継装置20に送信する(SC1)。監視制御指示Q1は、伝送信号SDの増幅率や送信電力,MIMOに使用するアンテナ34の総数,通信周波数(帯域),伝送データレート等の変数を包含する。なお、各種設定の初期化の指示,電波送信の実行/停止の指示,現在時刻の設定の指示等を監視制御指示Q1として制御装置10から中継装置20に送信することも可能である。
中継装置20の第1接続部24が監視制御指示Q1を受信すると、第2接続部26は、監視制御指示Q1を監視制御指示Q2としてN個の無線装置30の各々に転送する(SC2)。各無線装置30は、中継装置20から受信した監視制御指示Q2に応じて動作する。具体的には、無線装置30は、監視制御指示Q2で指示された変数の設定や監視制御指示Q2で指示された動作を実行する。また、各無線装置30は、監視制御指示Q2で指示された制御動作の可否(すなわち障害の有無)を示す状態報告R2を生成して中継装置20に送信する(SC3)。中継装置20の第2接続部26は、N個の無線装置30の各々から状態報告R2を受信する。
中継装置20の第1接続部24は、第2接続部26がN個の無線装置30から受信した状態報告R2に応じた状態報告R1を生成する(SC4)。第2実施形態の状態報告R1は、監視制御指示Q1で指示された制御動作の可否を装置状態として指定する。第1接続部24は、状態報告R1を制御装置10に送信する(SC5)。
図7は、第1接続部24がN個の無線装置30の状態報告R2から状態報告R1を生成する処理(SC4)を例示するためのフローチャートであり、図8は、状態報告R2が示す装置状態と状態報告R1の内容との関係を例示する説明図である。
図7に例示される通り、中継装置20の第1接続部24は、当該中継装置20に障害があるか否かを判定する(SD1)。中継装置20に障害がない場合(SD1:NO)、第1接続部24は、各無線装置30の状態報告R2を参照することで、N個の無線装置30の何れにも障害がないか否かを判定する(SD2)。N個の無線装置30の何れにも障害がない場合(SD2:YES)、第1接続部24は、図8に例示される通り、制御可能状態を装置状態として指定する状態報告R1を生成する(SD3)。制御可能状態は、監視制御指示Q1および監視制御指示Q2で指示された制御動作を実行可能な状態を意味する。
他方、N個の無線装置30の何れかに障害がある場合(SD2:NO)、第1接続部24は、各無線装置30の状態報告R2を参照することで、N個の無線装置30の一部に障害が発生しているか否かを判定する(SD4)。N個の無線装置30の一部に障害が発生している場合(他の無線装置30には障害がない場合)、第1接続部24は、図8に例示される通り、制御可能状態を装置状態として指定する状態報告R1を生成する(SD5)。また、第2接続部26は、状態報告R2で障害を報告してきた無線装置30に対して監視制御指示Q2を再送することで当該無線装置30を自律的に再制御する(SD6)。
他方、中継装置20に障害がある場合(SD1:YES)、または、N個の無線装置30の全部に障害がある場合(SD4:NO)、第1接続部24は、図8に例示される通り、制御不能状態を装置状態として指定する状態報告R1を生成する(SD7)。制御不能状態は、監視制御指示Q1および監視制御指示Q2で指示された制御動作を実行できない状態を意味する。
第2実施形態においても第1実施形態と同様に、制御装置10と中継装置20との間の監視制御用の通信が中継装置20で終端され、かつ、中継装置20と各無線装置30との間の監視制御用の通信が中継装置20で終端される。したがって、第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果が実現される。また、第2実施形態では、制御可能状態を示す状態報告R1と制御不能状態を示す状態報告R1との何れかが、N個の無線装置30からの状態報告R2に応じて選択的に生成されたうえで第1接続部24から制御装置10に送信される(SC5)。したがって、中継装置20を対象として監視制御指示Q1の送信と状態報告R1の受信とを制御装置10が実行することで、当該制御装置10の配下にあるN個の無線装置30の何れかまたは中継装置20の障害を検知することが可能である。
<変形例>
(1)第1実施形態では、制御装置10から中継装置20に対する監視制御指示Q1の送信とは独立に中継装置20が各無線装置30に監視制御指示Q2を送信したが、第2実施形態と同様に、第1実施形態においても、制御装置10から送信された監視制御指示Q1の受信を契機として中継装置20が各無線装置30に監視制御指示Q2を送信することも可能である。
(2)中継装置20は、前述の各形態でも例示した通りコンピュータとプログラムとの協働により実現され得る。前述の各形態のプログラムは、端末装置200との間で無線通信する複数の無線装置30に接続されるとともに制御装置10に接続されたコンピュータ(中継装置20)を、制御装置10と複数の無線装置30との間でデータを中継する通信中継部22、制御装置10が当該中継装置20を監視または制御するための制御装置10と中継装置20との間の通信を終端する第1接続部24、および、当該中継装置20が複数の無線装置30の各々を監視または制御するための当該中継装置20と各無線装置30との間の通信を終端する第2接続部26として機能させる。以上に例示したプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。記録媒体は、例えば非一過性(non-transitory)の記録媒体であり、CD-ROM等の光学式記録媒体が好例であるが、半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。なお、通信網を介した配信の形態で前述のプログラムを提供してコンピュータにインストールすることも可能である。
100……通信システム、200……端末装置、10……制御装置、12……信号処理部、14……監視制御部、20……中継装置、22……通信中継部、24……第1接続部、26……第2接続部、30……無線装置、32……送受信部、34……アンテナ、42……物理回線、44……物理回線。

Claims (4)

  1. 端末装置との間で無線通信する複数の無線装置と、
    前記複数の無線装置に接続された中継装置と、
    前記中継装置に接続された制御装置とを具備し、
    前記中継装置は、
    前記制御装置と前記複数の無線装置との間でデータを中継する通信中継部と、
    前記制御装置が当該中継装置を監視または制御するための前記制御装置と前記中継装置との間の通信を終端する第1接続部と、
    当該中継装置が前記複数の無線装置の各々を監視または制御するための当該中継装置と前記各無線装置との間の通信を終端する第2接続部とを含み、
    前記第2接続部は、前記各無線装置の障害の有無を示す状態報告を前記複数の無線装置の各々から受信し、
    前記第1接続部は、前記複数の無線装置の何れにも障害がない場合に1つの無線装置の正常状態を示し、前記複数の無線装置の一部に障害がある場合に前記1つの無線装置の部分正常状態を示し、前記複数の無線装置の全部に障害がある場合または当該中継装置に障害がある場合に前記1つの無線装置の障害状態を示す状態報告を、当該中継装置の障害の有無および前記第2接続部が前記複数の無線装置から受信した状態報告に応じて生成して前記制御装置に送信する
    通信システム。
  2. 端末装置との間で無線通信する複数の無線装置と、
    前記複数の無線装置に接続された中継装置と、
    前記中継装置に接続された制御装置とを具備し、
    前記中継装置は、
    前記制御装置と前記複数の無線装置との間でデータを中継する通信中継部と、
    前記制御装置が当該中継装置を監視または制御するための前記制御装置と前記中継装置との間の通信を終端する第1接続部と、
    当該中継装置が前記複数の無線装置の各々を監視または制御するための当該中継装置と前記各無線装置との間の通信を終端する第2接続部とを含み、
    前記第2接続部は、制御動作を指示する監視制御指示を前記制御装置から受信して前記複数の無線装置の各々に送信する一方、当該監視制御指示で指示された制御動作の可否に応じた障害の有無を示す状態報告を前記複数の無線装置の各々から受信し、
    前記第1接続部は、前記複数の無線装置の何れにも障害がない場合または前記複数の無線装置の一部に障害がある場合に1つの無線装置の制御可能状態を示し、前記複数の無線装置の全部に障害がある場合または当該中継装置に障害がある場合に前記1つの無線装置の制御不能状態を示す状態報告を、当該中継装置の障害の有無および前記第2接続部が前記複数の無線装置から受信した状態報告に応じて生成して前記制御装置に送信する
    通信システム。
  3. 端末装置との間で無線通信する複数の無線装置に接続されるとともに制御装置に接続された中継装置であって、
    前記制御装置と前記複数の無線装置との間でデータを中継する通信中継部と、
    前記制御装置が当該中継装置を監視または制御するための前記制御装置と前記中継装置との間の通信を終端する第1接続部と、
    当該中継装置が前記複数の無線装置の各々を監視または制御するための当該中継装置と前記各無線装置との間の通信を終端する第2接続部と
    を具備し、
    前記第2接続部は、前記各無線装置の障害の有無を示す状態報告を前記複数の無線装置の各々から受信し、
    前記第1接続部は、前記複数の無線装置の何れにも障害がない場合に1つの無線装置の正常状態を示し、前記複数の無線装置の一部に障害がある場合に前記1つの無線装置の部分正常状態を示し、前記複数の無線装置の全部に障害がある場合または当該中継装置に障害がある場合に前記1つの無線装置の障害状態を示す状態報告を、当該中継装置の障害の有無および前記第2接続部が前記複数の無線装置から受信した状態報告に応じて生成して前記制御装置に送信する、
    中継装置。
  4. 端末装置との間で無線通信する複数の無線装置に接続されるとともに制御装置に接続された中継装置であって、
    前記制御装置と前記複数の無線装置との間でデータを中継する通信中継部と、
    前記制御装置が当該中継装置を監視または制御するための前記制御装置と前記中継装置との間の通信を終端する第1接続部と、
    当該中継装置が前記複数の無線装置の各々を監視または制御するための当該中継装置と前記各無線装置との間の通信を終端する第2接続部と
    を具備し、
    前記第2接続部は、制御動作を指示する監視制御指示を前記制御装置から受信して前記複数の無線装置の各々に送信する一方、当該監視制御指示で指示された制御動作の可否に応じた障害の有無を示す状態報告を前記複数の無線装置の各々から受信し、
    前記第1接続部は、前記複数の無線装置の何れにも障害がない場合または前記複数の無線装置の一部に障害がある場合に1つの無線装置の制御可能状態を示し、前記複数の無線装置の全部に障害がある場合または当該中継装置に障害がある場合に前記1つの無線装置の制御不能状態を示す状態報告を、当該中継装置の障害の有無および前記第2接続部が前記複数の無線装置から受信した状態報告に応じて生成して前記制御装置に送信する、
    中継装置。
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