JP6967491B2 - 中継伝送路を含んだハンドオーバが実行される無線通信システムにおける端末装置、基地局装置、その制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、中継伝送路を含んだハンドオーバが実行される際の制御技術に関する。

近年、セルラ通信システムにおいて、端末装置が、コアネットワークと接続される基地局と直接接続せずに、その基地局との通信を中継する中継装置に接続する方式が検討されている（非特許文献１参照）。

３ＧＰＰ ＴＲ ３６．８０６、Ｖ９．０．０、２０１０年３月

中継装置による中継伝送路を用いたシステムにおいても端末装置のモビリティ管理は重要であるが、このようなシステムにおいては、端末装置におけるハンドオーバ処理をどのように実行すべきかが明らかでない。特に、端末装置が、ある中継装置から他の中継装置へと接続先を切り替える場合、中継経路が適切に設定されないと、通信速度の低下や場合によっては通信ができなくなる等の不都合が生じうる。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、中継伝送路を用いたセルラ通信システムに適したハンドオーバ手順を提供する。

本発明の一態様による端末装置は、コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置であって、使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報を、当該第１の通信経路におけるサービング基地局として動作する前記基地局装置から、取得する取得手段と、前記候補の情報から、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定する特定手段と、前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うか否かを判定する判定手段と、前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定されたことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行する実行手段と、を有する。

本発明の一態様による基地局装置は、コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置に対するサービング基地局として動作する前記基地局装置であって、前記端末装置が使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報であって、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定可能な情報を含んだ前記候補の情報を、当該第１の通信経路を前記端末装置へ通知する通知手段を有し、前記端末装置は、前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定したことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行する、ことを特徴とする。

本発明によれば、中継伝送路を用いたセルラ通信システムにおいて適切に端末装置のハンドオーバ処理を完遂させることができる。

無線通信システムの構成例を示す図である。 装置の構成例を示す図である。 基地局装置の機能構成例を示す図である。 端末装置の機能構成例を示す図である。 システムで実行される処理の流れの例を示す図である。 システムで実行される処理の流れの例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（システム構成）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。本無線通信システムは、一例において、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）システムや、第５世代以降のセルラ通信システムである。ただし、これに限られず、同様の構成を有する任意の無線通信システムに、以下の議論を適用することができる。

本無線通信システムは、中継装置（図１におけるｇＮＢ１及びｇＮＢ２）を含んで構成される。なお、ｇＮＢ１やｇＮＢ２は、端末装置から、中継装置として認識されてもよいが、中継動作を行わない他の基地局装置と同様の基地局装置として認識されてもよい。また、以下の説明では、端末装置は、中継装置に接続するものとして説明するが、ｇＮＢ３やｇＮＢ４などのコアネットワークと直接接続される基地局装置と接続してもよい。なお、ここでの「コアネットワークと直接接続」とは、端末装置が接続可能な中継装置を含まない通信経路を介してコアネットワークと接続することを指す。すなわち、図１においては、ｇＮＢ３及びｇＮＢ４は、コアネットワークと直接接続している基地局装置であり、ｇＮＢ１及びｇＮＢ２は、コアネットワークと直接接続されていない中継装置である。なお、ｇＮＢ１及びｇＮＢ２も基地局装置として分類されうるが、本実施形態では、特に必要な場合を除いて、これらのことを中継装置と呼ぶ場合がある。

本実施形態では、端末装置は、ｇＮＢ１を中継装置として、ｇＮＢ４と接続する。ここで、ｇＮＢ４は、コアネットワークと直接接続されている基地局装置であり、例えばモビリティ管理機能を有する。一例において、このようなモビリティ管理機能を有する基地局装置が、端末装置にとってのサービング基地局となる。すなわち、端末装置は、ｇＮＢ１と直接接続するが、ｇＮＢ１がモビリティ管理機能を有しない場合、この端末装置にとってのサービング基地局はモビリティ管理機能を有するｇＮＢ４となる。また、端末装置は、コアネットワークと直接接続されている基地局装置を複数含んだ通信経路を介してコアネットワークと接続されうる。この場合、その通信経路において、最もコアネットワークと近い基地局装置が、サービング基地局となる。例えば、端末装置がｇＮＢ２→ｇＮＢ３→ｇＮＢ４→コアネットワークの順の通信経路でコアネットワークに接続する場合、その端末装置のサービング基地局は、ｇＮＢ４となる。なお、端末装置は、例えば電波強度等に応じてｇＮＢ３やｇＮＢ４と直接接続してもよい。すなわち、中継通信経路は必ず用いられなければならないわけではない。

本実施形態では、図１に示すように、端末装置は、ｇＮＢ１に接続した状態から移動して、ｇＮＢ２が展開するエリア内に移動し、ｇＮＢ２にハンドオーバするものとする。このとき、端末装置からコアネットワークまでの中継通信経路は、例えば、（１）ｇＮＢ２→ｇＮＢ４→コアネットワーク、（２）ｇＮＢ２→ｇＮＢ３→コアネットワーク、及び（３）ｇＮＢ２→ｇＮＢ３→ｇＮＢ４→コアネットワークのいずれかとなりうる。これらの通信経路のいずれを選択するかは、例えば、遅延時間が所定値以下となるように、又は、端末装置が要求するサービスに対応可能な基地局装置がサービング基地局となるように選択されうる。例えば、端末装置が要求するサービスにｇＮＢ３が対応していない場合は、サービング基地局がｇＮＢ４となるように、（１）又は（３）の通信経路が選択されうる。また、例えば、各基地局装置や中継装置における負荷に応じて、通信経路が選択されてもよい。すなわち、負荷の高い基地局装置や中継装置が含まれる通信経路については選択されないようにしてもよい。このように、中継通信を用いるシステムにおいては、ハンドオーバ時に、どのような通信経路を使用するかを選択し、通信経路を適切に設定することが重要となる。

次世代のセルラ通信システムでは、狭い範囲のエリア（セル）をカバーするビームが形成され、周波数リソースの有効活用が図られることが想定される。このようなセルのさらなる小型化により、端末装置が移動するときに、ハンドオーバの発生頻度が高くなりうる。このため、１回のハンドオーバにおけるサービス中断時間を短くすることが重要となる。このため、本実施形態では、ネットワーク（サービング基地局）が端末装置にハンドオーバを指示するのではなく、端末装置が自律的にハンドオーバを実行するものとする。

このようなハンドオーバを実行するには、ハンドオーバ前のサービング基地局（例えばｇＮＢ４）が、事前に、接続中の端末装置に対してハンドオーバに必要な情報を通知する必要がある。例えば、ｇＮＢ４は、端末装置に対して、そのサービング基地局からの接続の切替先の候補となる他の基地局装置（中継装置）の情報を、ハンドオーバ先の候補基地局装置の情報として、事前に通知する。候補基地局装置の情報は、一例において、その候補基地局装置によって提供されるセルの識別情報と、その候補基地局装置との接続手順で用いられる情報とを含みうる。ここで、識別情報は、例えば、その候補基地局装置のNR Cell Global ID（ＮＣＧＩ）でありうる。なお、ＮＣＧＩは、Public Land Mobile Network ID（ＰＬＭＮ ＩＤ）とNR Cell Identity（ＮＣＩ）との組み合わせによって定まるセルのグローバルＩＤである。また、接続手順は例えばランダムアクセス手順であり、接続手順で用いられる情報は、一例において、候補基地局装置によって形成されるビーム情報、ルーティング情報（Tracking Area ID（ＴＡＩ））、周波数情報等を含みうる。

本実施形態のｇＮＢ４は、これらの情報に加えて、端末装置に対して、その端末装置が利用可能な通信経路の情報（経路情報）を事前に通知する。そして、端末装置は、自律的なハンドオーバを実行する際に、通知された経路情報に基づいて１つの通信経路を選択し、接続の切替先の基地局装置（中継装置）に対して、その選択した通信経路の情報を通知する。この通知により、例えば接続切替先の基地局装置（中継装置）が、端末装置によって指定された通信経路を設定するため、端末装置によって要求されるサービスに対応できない通信経路を設定してしまうことを防ぐことができる。

ここで、ｇＮＢ４が通知する通信経路は、例えば、ｇＮＢ４がサービング基地局として提供可能な全ての通信経路でありうる。このような１つのサービング基地局が提供可能なエリアはセルエリアと呼ばれる場合がある。これによれば、例えばｇＮＢ４がサービング基地局としてサービスを提供している端末装置に対して、ハンドオーバ後に確実にサービスが継続されるようにすることができる。また、ｇＮＢ４が通知する通信経路は、例えば、ｇＮＢ４と、ｇＮＢ４の周囲に存在する他のサービング基地局として動作可能な他の基地局装置とが提供可能な全ての通信経路でありうる。なお、ここでの他の基地局装置は、第５世代セルラ通信システムであるＮＲ（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）のＲＮＡ（ＲＡＮ−ｂａｓｅｄ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ａｒｅａ）に属する、サービング基地局として動作可能な基地局装置でありうる。また、ｇＮＢ４と同じトラッキングエリアに属する、サービング基地局として動作可能な基地局装置が手協可能な全ての通信経路が通知されてもよい。これによれば、ｇＮＢ４がサービング基地局として通信サービスを提供することができる範囲外に端末装置が移動した場合に、その端末装置が通信サービスを維持することができるような通信経路に関する経路情報が、端末装置に通知される。また、これによれば、端末装置に対して多数の通信経路の候補の情報が通知されるため、端末装置は、より適切な１つの通信経路を選択して接続を切り替えることができる。また、これら以外の、ｇＮＢ４が考慮すべき（端末装置へ通知すべき）通信経路の範囲が規定されてもよい。

経路情報は、その通信経路に含まれる基地局装置（中継装置）を指定する情報を含みうる。例えば、端末装置が直接接続する中継装置から、コアネットワークに直接接続する基地局装置の順に、又はその逆順に、通信経路に含まれる基地局装置の識別情報が並べられた情報が、経路情報として通知されうる。これにより、端末装置は、どのような通信経路を介してハンドオーバ後の通信を継続することができるかを知ることができ、例えば、ハンドオーバ先候補のうち、ホップ数（中継回数）が最小等の通信経路を自律的に選択してハンドオーバを実行することができる。なお、このように、サービング基地局は、全ての使用される可能性のある経路情報を端末装置に通知する場合は、例えばブロードキャスト信号によってこの情報通知を行うようにしうる。なお、ここでのブロードキャスト信号の送信は、その基地局がサービング基地局として動作する全ての通信経路によって展開されるセル内の全端末装置へ情報が通知されるように行われる。すなわち、サービング基地局自身がブロードキャスト信号を送信してもよいし、それに加えて又は代わりに、サービング基地局からの信号を中継する中継装置がそのブロードキャスト信号を送信してもよい。これによれば、複数の端末装置に情報を一斉に通知することができるため、シグナリングオーバーヘッドを抑制することができる。

なお、ＮＲでは、サービスごとにネットワークを定義するネットワークスライシング技術が用いられる。そして、基地局装置ごとにサポートするネットワークスライスは異なりうる。すなわち、一部の基地局装置は全てのネットワークスライスをサポートして全てのサービスを提供しうるが、他の一部の基地局装置は一部のネットワークスライスのみをサポートして、一部のサービスについては提供できない場合がありうる。このとき、ｇＮＢ４が、端末装置が要求するサービスによらずに他の基地局装置をサービング基地局とする通信経路の経路情報を通知すると、端末装置が自律的にハンドオーバを行った結果、接続の切替先の通信経路ではそのサービスに対応できない場合がありうる。

このため、ｇＮＢ４は、端末装置が要求するサービスの情報に基づいて、そのサービスを提供することができる通信経路を抽出して、その抽出した通信経路に関する経路情報を端末装置へ通知してもよい。ここで、端末装置が要求するサービスの情報は、例えば、Network Slice Selection Assistance Information（ＮＳＳＡＩ）である。ＮＳＳＡＩは、１つ以上のＳｉｎｇｌｅ−ＮＳＳＡＩ（Ｓ−ＮＳＳＡＩ）を含み、各ネットワークスライスは、Ｓ−ＮＳＳＡＩによって一意に識別される。なお、特定のネットワークスライスは、特定のAccess and Mobility management Function（ＡＭＦ）のみをサポートする。サービング基地局として動作可能な各基地局装置は、自装置をサービング基地局として接続中の端末装置における通信経路の切替先の情報として、例えば、ＮＣＧＩ、ビーム情報、ルーティング情報、周波数情報に加えて、その通信経路のサービング基地局のＡＭＦ ＩＤ（又は複数のＳ−ＮＳＳＡＩの情報）を管理しうる。サービング基地局として動作可能な各基地局装置は、接続中の端末装置が要求するサービスの情報であるＮＳＳＡＩを取得し、その端末装置がハンドオーバ後に利用する可能性のある経路情報のうち、取得したＮＳＳＡＩに対応するＡＭＦ ＩＤ又はＳ−ＮＳＳＡＩ情報を有する他の基地局装置がサービング基地局となる通信経路を候補として選択する。そして、基地局装置は、接続中の端末装置に対して、選択した通信経路に関する経路情報を送信し、選択されなかった通信経路の経路情報については送信しない。端末装置は、これらの情報を取得した後に、所定のトリガが発生したことに応じて、上述のような自律的ハンドオーバを実行しうる。このような構成によれば、端末装置は、接続の切替先の通信経路の経路情報として、自装置が要求するサービスを提供可能な通信経路の経路情報が提供されることとなるため、接続の切替後に通信サービスの提供が受けられなくなることを防ぐことができる。

また、経路情報は、その通信経路の負荷の状況を含んでもよい。すなわち、ｇＮＢ４は、上述のように使用されうる全ての通信経路又は端末装置に提供されるサービスに対応する一部の経路情報の通知を行う際に、その通信経路の負荷が高い状態にあるか否かを示す情報を併せて送信しうる。端末装置は、この負荷の情報に基づいて、例えば負荷の低い状態の通信経路を選択するなど、ハンドオーバ先の通信経路を自律的に選択することができる。同様に、各通信経路において得ることができるスループットの情報が経路情報に含められてもよい。端末装置は、この情報と自装置が送受信するデータ量の予測値に基づいて、その予測値が大きい場合には十分なスループットを得ることができる通信経路を選択してハンドオーバを実行しうる。一方、端末装置は、少量のデータを送信するだけの場合などには、スループットの情報によらずに、ハンドオーバ先の通信経路を決定しうる。

また、経路情報は、例えば、各通信経路における伝送遅延の情報を含んでもよい。端末装置は、この情報に基づいて、自装置が要求するサービスにおいて許容される遅延量を満たす通信経路を選択して、ハンドオーバを実行することができる。なお、端末装置は、経路情報が示す基地局及び中継装置の数から、コアネットワークまでの間のホップ数を特定することができる。このため、端末装置は、ホップ数の少ない通信経路を選択してハンドオーバすることもできる。なお、ｇＮＢ４は、端末装置が要求する遅延量の情報を予め取得しておき、その遅延量の要求を満足することができる（又は満足できる可能性がある）通信経路に関する経路情報のみを端末装置へ送信するようにしてもよい。

また、経路情報は、例えば、各通信経路における信頼度の情報を含んでもよい。通信経路の信頼度の情報は、例えば、その通信経路を用いて通信を行った場合の誤り率（フレーム誤り率、ビット誤り率）や、通信成功までの再送回数等の情報等を含みうる。端末装置は、この情報に基づいて、自装置の通信において必要な信頼性を満たすことができる信頼度の情報に対応する通信経路を選択して、ハンドオーバを実行することができる。例えば、高信頼の通信を行う必要がある端末装置は、信頼度の高い通信経路を優先的に選択して、ハンドオーバを実行するようにしうる。

また、端末装置は、上述の情報の組み合わせに基づいてハンドオーバ先の通信経路を決定することができる。例えば、端末装置は、低遅延が要求されるサービスのための通信を行う場合には、通信ができない程度の負荷がかかっている通信経路を除いて、遅延やホップ数が少ない通信経路を選択してハンドオーバを実行しうる。また、端末装置は、遅延の要求が厳しくないサービスのための通信を行う場合には、遅延やホップ数によらずに負荷の小さい通信経路を選択してハンドオーバを実行しうる。

以下では、このような各装置の構成及び実行される処理の流れの例について説明する。

（ハードウェア構成）
図２に、基地局装置及び端末装置のハードウェア構成例を示す。なお、以下で説明する基地局装置は、主としてサービング基地局として動作可能な、コアネットワークと直接接続する基地局装置でありうるが、中継装置として動作する基地局装置についても同様のハードウェア構成を有しうる。基地局装置及び端末装置は、一例において、図２に示すようなハードウェア構成を有し、例えば、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、外部記憶装置２０４、及び通信回路２０５を有する。基地局装置及び端末装置では、例えばＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及び外部記憶装置２０４のいずれかに記録された、上述のような基地局装置及び端末装置の各機能を実現するプログラムがＣＰＵ２０１により実行される。

そして、基地局装置及び端末装置は、例えばＣＰＵ２０１により通信回路２０５を制御して、他の装置と通信を行う。なお、基地局装置の通信回路２０５は、例えば、有線回線を通じて、他の基地局装置や他のネットワークノードと通信を行うことができる。また、基地局装置の通信回路２０５は、１つ以上（複数）のビームを形成して端末装置との間で無線通信することが可能でありうる。また、この場合、端末装置の通信回路２０５は、基地局装置の通信回路２０５によって形成されたビームのうちの少なくともいずれかを介して、基地局装置と接続して無線通信することができるように構成される。なお、図２の構成において、基地局装置及び端末装置は、１つの通信回路２０５を有するような概略図を示しているが、これに限られず、複数の通信回路を有してもよい。例えば、基地局装置は、他の基地局装置との有線通信のための第１の通信回路と、端末装置との無線通信のための第２の通信回路とを有しうる。また、端末装置は、例えばＮＲ用の第１の通信回路と、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）用の第２の通信回路とを有してもよい。また、端末装置は、例えば無線ＬＡＮ等のセルラ以外の規格に関する無線通信回路を有してもよいし、さらに、例えばＵＳＢ接続等による有線接続時に用いられる有線通信回路を有してもよい。

なお、基地局装置及び端末装置は、各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、全機能がコンピュータとプログラムにより実行されてもよい。

（機能構成）
図３に、基地局装置（端末装置に対するサービング基地局として動作可能な基地局装置）の機能構成例を示す。基地局装置は、例えば、通信部３０１、隣接情報記憶部３０２、経路情報記憶部３０３、及び、候補経路通知部３０４を有する。また、基地局装置は、例えばオプションとして、要求情報取得部３０５及び状態情報取得部３０６を有してもよい。

通信部３０１は、他の基地局装置との間での有線／無線通信や、接続中の端末装置との間での無線通信を実行する。

隣接情報記憶部３０２は、自装置がサービング基地局となる複数の通信経路のそれぞれにおいて端末装置と直接接続する中継装置が提供するエリア（セル）について、そのエリアと隣接するエリアを提供する基地局装置または中継装置の情報を記憶する。すなわち、隣接情報記憶部３０２は、端末装置がハンドオーバを実行する場合の接続の切替先の候補となる基地局装置または中継装置の情報を記憶する。なお、隣接情報記憶部３０２は、自装置がサービング基地局として形成される中継伝送路における中継装置も、隣接情報として含みうる。すなわち、隣接情報記憶部３０２は、周囲の他装置がサービング基地局となる複数の通信経路に関する中継装置等の情報に加えて、自装置がサービング基地局となる複数の通信経路に関する中継装置等の情報を隣接情報として記憶する。ここで記憶される情報は、例えば、ＮＣＧＩ、ビーム情報、ルーティング情報、及びＡＭＦ ＩＤ（又は複数のＳ−ＮＳＳＡＩの情報）を含みうる。なお、隣接情報記憶部３０２は、隣接関係にある基地局装置が増減した場合等に、自動的に隣接関係を構築するAutomatic Neighbor relation（ＡＮＲ）機能を有してもよい。

経路情報記憶部３０３は、隣接情報記憶部３０２が記憶している、基地局装置または中継装置と、コアネットワークとの間の通信経路を特定する情報を記憶する。すなわち、端末装置がハンドオーバを実行した場合に、ハンドオーバ後に使用する通信経路に関する経路情報を記憶する。

候補経路通知部３０４は、端末装置が、現在使用している通信経路からハンドオーバによって切り替えられる可能性がある、切替先の通信経路の情報を、その端末装置へ通知する。一例において、候補経路通知部３０４は、隣接情報記憶部３０２が記憶している全ての基地局装置または中継装置を末端とする通信経路の情報を、ブロードキャスト信号によって送信しうる。また、候補経路通知部３０４は、端末装置が在圏するセルに隣接するセルを構築する基地局装置または中継装置が末端となる（端末装置と直接接続する）通信経路に関する経路情報を、その端末装置に対して個別に通知する。このような個別のシグナリングは、例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリングや、on-demand SI（System Information）等によって行われる。

このように、基地局装置は、端末装置に対して、ハンドオーバによる接続の切替先の基地局装置や中継装置の候補の情報のみならず、それらの基地局装置や中継装置を末端とする通信経路の候補の情報をも通知する。なお、基地局装置は、通信経路の候補の情報がその通信経路内に含まれる基地局装置や中継装置の情報を含む場合、通信経路の候補の情報を送信し、接続切替先の基地局装置や中継装置の候補の情報を送信しなくてもよい。

候補経路通知部３０４は、要求情報取得部３０５によって（例えば端末装置から）取得された、端末装置が要求するサービスの情報に基づいて、端末装置に通知する通信経路の候補を限定してもよい。例えば、要求情報取得部３０５は、登録されていない端末装置からの登録を要求するメッセージ（registration request）を受信して、そのメッセージ内のＮＳＳＡＩを、端末装置が要求するサービスの情報として取得しうる。また、要求情報取得部３０５は、登録されている端末装置について、ネットワーク内の所定のノードにおいて管理されている、端末装置が要求するサービスの情報を、その所定のノードから取得しうる。また、場合によっては、要求情報取得部３０５は、端末装置が、他のサービング基地局の配下からハンドオーバしてきた場合に、そのハンドオーバ元の基地局装置から、端末装置が要求するサービスの情報を取得してもよい。候補経路通知部３０４は、例えば、経路情報記憶部３０３において記憶されている経路情報のうち、サービング基地局が端末装置に要求されているサービスを実行できる経路情報を抽出し、その抽出した経路情報のみを端末装置へ通知しうる。

また、候補経路通知部３０４は、通知される各通信経路における負荷の状態を示す情報、遅延量の情報、スループットの情報、信頼度の情報の少なくともいずれかを、通知する経路情報に追加して送信してもよい。すなわち、候補経路通知部３０４は、通信経路を構成する基地局装置及び中継装置の情報に加え、各経路（場合によってはその経路内の基地局装置または中継装置）の負荷が高いか否かを示す状態の情報、その経路を用いた場合の予想遅延量、得ることができることが予想されるスループットの情報、信頼度の情報を端末装置に通知しうる。これにより、端末装置が経路選択を行う際の様々な判定基準を与えることができる。

図４は、端末装置の機能構成例を示す図である。端末装置は、例えば、通信部４０１、候補情報取得部４０２、トリガ判定部４０３、周辺情報取得部４０４、ハンドオーバ実行部４０５、及び要求サービス通知部４０６を有する。

通信部４０１は、周囲の基地局装置または中継装置と無線接続を確立し、接続中の基地局装置または中継装置を含んで設定される通信経路を用いてコアネットワークとの間での通信を行う。また、通信部４０１は、接続していない基地局装置または中継装置からの無線信号を受信して、その無線信号に含まれるセルの識別情報（例えばＰＣＩ）等を取得することができる。

候補情報取得部４０２は、現在使用中の通信経路からの切替先の候補の通信経路に関する経路情報を、サービング基地局から（必要に応じて中継装置を介して）取得する。候補情報取得部４０２は、例えば、現在使用中の通信経路を用いて接続中のサービング基地局から、その通信経路からの切替先となりうる全ての通信経路に関する経路情報を取得しうる。また、候補情報取得部４０２は、端末装置が要求するサービスの情報に応じて、サービング基地局が抽出した切替先の通信経路に関する経路情報を取得してもよい。なお、候補情報取得部４０２は、例えば、通信経路の候補の情報から、それぞれの通信経路の末端であり、端末装置が直接接続すべき基地局装置または中継装置を特定し、その基地局装置または中継装置の情報を取得する。なお、基地局装置または中継装置の情報は、例えば、その基地局装置または中継装置が形成するセルの識別情報（例えばＮＣＧＩ）と、その基地局装置または中継装置との接続手順で用いられる情報（例えばビーム情報、ルーティング情報、周波数情報等）を含みうる。経路情報は、これらの情報を含んでもよいし、経路情報とは別個にこれらの情報が取得されてもよい。

トリガ判定部４０３は、例えば、直接接続している基地局装置または中継装置からの無線信号の品質が所定レベルを下回ったことや、サービング基地局の負荷が所定値を超えたこと等に応じた遅延量が所定値より大きくなったこと、サービング基地局から割り当てられるリソース量が所定量以下であること等の、端末装置がハンドオーバを開始するためのトリガを判定する。なお、トリガ判定部４０３は、端末装置が自律的にハンドオーバを開始するための任意のトリガを判定しうる。

周辺情報取得部４０４は、例えばトリガ判定部４０３がハンドオーバの開始のトリガを検出した場合に、周囲に存在する接続中でない基地局装置または中継装置からの無線信号を観測し、それらの装置の識別情報（ＰＣＩ）を取得する。なお、周辺情報取得部４０４は、併せて、周囲の基地局装置または中継装置からの無線信号の受信電力等の無線品質を測定しうる。そして、周辺情報取得部４０４は、周辺の基地局装置または中継装置の識別情報に、候補情報取得部４０２が取得した経路情報における末端の（端末装置と直接接続しうる）基地局装置または中継装置の識別情報と対応するものが存在するかを判定する。周辺情報取得部４０４は、末端の装置の識別情報が周囲の基地局装置または中継装置の識別情報と対応する通信経路に関する経路情報を候補情報取得部４０２が取得していた場合、その周囲の基地局装置または中継装置をハンドオーバのターゲットとして決定する。さらに、周辺情報取得部４０４は、そのハンドオーバのターゲットとして決定された基地局装置または中継装置を末端の装置とする通信経路を、切替後の通信経路として決定する。なお、そのような通信経路の候補が複数存在する場合、周辺情報取得部４０４は、それらの複数の通信経路のうち、末端の装置からの無線信号の無線品質が最も良好な通信経路又は無線品質が所定の基準を超える通信経路を、切替先の通信経路として決定しうる。また、周辺情報取得部４０４は、このような末端の装置からの無線信号の無線品質が良好な通信経路が複数存在する場合、例えばホップ数が最も少ない通信経路を、切替後の通信経路として決定しうる。

また、周辺情報取得部４０４は、経路情報と共に、その負荷情報、遅延量の情報、スループットの情報、信頼度の情報等の追加の情報を取得していた場合、その情報と、自装置が実行しているサービス等の要求に応じて、候補の通信経路を限定してもよい。この場合、要求を満たすことができない通信経路は考慮されず、要求を満たすことができる通信経路における末端の基地局装置または中継装置の識別情報が、周辺の基地局装置または中継装置の識別情報に対応するか否かが判定されうる。これによれば、末端の基地局装置または中継装置からの無線信号の無線品質が良好であるものの、経路全体として要求を満たすことができない通信経路への切り替えが行われてしまうことを防ぐことができる。

また、周辺情報取得部４０４は、トリガ判定部４０３がハンドオーバの開始のトリガを検出する前の段階で、周囲に存在する接続中でない基地局装置または中継装置からの無線信号の観測とそれらの装置の識別情報の取得や受信電力の測定を行ってもよい。例えば、周辺情報取得部４０４は、周期的に、周囲の基地局装置または中継装置からの無線信号の観測等を行ってその結果を保持しておき、トリガ判定部４０３がハンドオーバ開始のトリガを検出した場合に、その保持していた情報に基づいて、ハンドオーバのターゲットを決定してもよい。また、周辺情報取得部４０４は、事前に周囲の基地局装置または中継装置からの無線信号の観測等を行う場合、候補情報取得部４０２が取得した経路情報における末端の基地局装置または中継装置の識別情報と対応する装置に関する結果のみを保持しておくようにしてもよい。これによれば、周辺情報取得部４０４は、トリガ判定部４０３がハンドオーバ開始のトリガを検出した後に、保持している情報の中から通信経路に関する情報を抽出する処理を行わなくてよくなる。これにより、ハンドオーバ開始のトリガが検出されてからの処理に要する時間を短縮することができる。

ハンドオーバ実行部４０５は、周辺情報取得部４０４が決定したハンドオーバのターゲットの装置へのハンドオーバを、サービング基地局を介さずに実行する。ハンドオーバ実行部４０５は、例えば、ターゲットの基地局装置との間でランダムアクセス手順を実行する。また、ハンドオーバ実行部４０５は、このときに、ターゲットの基地局装置に対して、端末装置のコンテキスト情報を送信しうる。また、ハンドオーバ実行部４０５は、このときに、選択した切替先の通信経路の情報を送信しうる。これにより、ネットワーク側に、使用される通信経路の情報が通知され、その通知に従って、端末装置ごとに適した通信経路が設定される。

要求サービス通知部４０６は、端末装置が要求するサービスの情報をサービング基地局へ通知する。要求サービス通知部４０６は、例えば、端末装置がＮＲに登録する際の登録要求メッセージにＮＳＳＡＩを含めて送信することによって、サービング基地局に、端末装置が要求するサービスの情報を通知する。また、要求サービス通知部４０６は、例えば、候補基地局装置の情報をサービング基地局に対して要求する際の要求メッセージに、端末装置が要求するサービスの情報を含めて送信しうる。なお、要求サービス通知部４０６は、これら以外のシグナリングによって、端末装置が要求するサービスの情報を、サービング基地局へ又はサービング基地局を介して他のネットワークノードへ通知してもよい。

（処理の流れ）
続いて、無線通信ネットワークで実行される処理の流れの例について、図５及び図６を用いて説明する。なお、図５及び図６においては、端末装置（ＵＥ）が、ｇＮＢ１及びｇＮＢ４を介する通信経路を用いてコアネットワークと接続しているものとする。なお、このとき、サービング基地局はｇＮＢ４である。図５は、ハンドオーバ後の通信経路がｇＮＢ２とｇＮＢ４とを接続する経路を含む場合であってサービング基地局が変更されない場合の例を示しており、図６は、ハンドオーバ後の通信経路がｇＮＢ２とｇＮＢ３とを接続する経路となり、サービング基地局がｇＮＢ３に切り替えられる場合の例を示している。

本処理では、まず、サービング基地局であるｇＮＢ４は、ｇＮＢ１を介して接続中の端末装置に対して、その端末装置が現在使用中の通信経路からハンドオーバをした場合の切替先の通信経路の候補を示す情報を通知する（Ｓ５０４）。この通知は、一例において、ブロードキャスト信号によって行われてもよいし、ＲＲＣシグナリング等の個別シグナリングによって行われてもよい。なお、端末装置が要求するサービスに対応可能な通信経路についての経路情報を通知する場合等、端末装置ごとに適した経路情報が通知される場合は、個別シグナリングが用いられる。なお、ここで説明する経路情報等の各種情報については上述しているため、詳細な説明を繰り返さない。

なお、ｇＮＢ４は、経路情報の通知のために、例えば端末装置から、その端末装置が要求するサービスの情報を取得し（Ｓ５０１）、その情報に基づいて、そのサービスの要求を満たすことができる通信経路を特定して（Ｓ５０３）、その特定した通信経路の情報を端末装置へ通知してもよい。また、ｇＮＢ４は、各通信経路の負荷、遅延量、スループット、信頼度等の情報を、各経路を監視することによって取得し（Ｓ５０２）、その情報を経路情報と共に端末装置へ送信してもよい。また、ｇＮＢ４は、各通信経路の負荷、遅延量、スループット、信頼度等の情報に基づいて、その端末装置に通知する通信経路を限定してもよい。すなわち、ｇＮＢ４は、端末装置が要求するサービスを適用可能な通信経路についての経路情報のみを、その端末装置に通知してもよい。なお、端末装置が要求するサービスの管理、各通信経路の状態（負荷、遅延量、スループット、信頼度等）の監視、端末装置に通知すべき通信経路の特定が、サービング基地局とは異なるネットワークノード（ＡＭＦ）によって行われてもよい。この場合、ｇＮＢ４は、そのネットワークノードから通知すべき経路情報を取得して、端末装置へその情報を送信する。

端末装置は、例えばｇＮＢ１及びｇＮＢ４を介した通信経路での通信中に、直接接続しているｇＮＢ１から送信された無線信号の無線品質が劣化したこと等の契機が検出されたことに応じて、自律的にハンドオーバを実行するか否かの判定を行う（Ｓ５０５）。また、端末装置は、ハンドオーバを実行すると判定した場合に、いずれの基地局装置（中継装置）にハンドオーバするかを決定する（Ｓ５０６）。一例において、端末装置は、Ｓ５０４で取得した経路情報で示される通信経路における末端として規定されている周囲のｇＮＢ（基地局装置または中継装置）からの無線信号の無線品質を測定し、その無線品質が現在接続中のｇＮＢ１からの無線信号の無線品質より十分に高い場合などに、その周囲のｇＮＢへのハンドオーバを実行すると決定する。ここでは、端末装置は、ハンドオーバ先としてｇＮＢ２を選択したものとする。そして、端末装置は、Ｓ５０６で決定した接続の切替先のｇＮＢからコアネットワークまでの通信経路を、Ｓ５０４で取得した経路情報に基づいて選択する（Ｓ５０７）。例えば、端末装置は、自装置が要求する通信品質に応じて通信経路を１つ選択する。一例において、送受信されるデータ量が多い場合は、負荷が低く、高いスループットを得ることが可能な通信経路が選択される。また、送受信されるデータ量が少ないが、低遅延が要求される場合には、負荷やスループットによらず、遅延量が少ない又はホップ数が少ない通信経路が選択される。また、信頼性が重視される場合は、高信頼の通信経路が選択されうる。なお、これらは一例であり、端末装置は、様々な基準で通信経路の選択を行いうる。また、ハンドオーバ先の装置の選択と通信経路の選択とが同時に行われてもよい。例えば、端末装置は、各通信経路におけるサービング基地局が、自装置が要求するサービスを提供できるか否かを判定することによって、また、上述の負荷や遅延等に応じて、自装置が使用可能な一部の通信経路を特定し、その特定された通信経路の末端の装置の中からハンドオーバ先を決定してもよい。ここでは、ｇＮＢ２とｇＮＢ４とが直接通信する通信経路が選択されたものとする。

端末装置は、切替先ｇＮＢと通信経路との選択の後に、ハンドオーバ先として決定したｇＮＢ２との接続を、ランダムアクセス手順を用いて確立する（Ｓ５０８）。なお、端末装置は、このときに、Ｓ５０７で選択した通信経路の情報を、ハンドオーバ先のｇＮＢ２へ通知する。

ｇＮＢ２は、端末装置と接続すると、Ｓ５０８で通知された通信経路に含まれる基地局装置及び中継装置に対して、端末装置主導のハンドオーバが行われたことを通知し、通信経路の切り替えを実行する（Ｓ５０９）。なお、ｇＮＢ２は、選択した通信経路に含まれる基地局装置又は中継装置から、通信経路の切り替えを拒否された場合には、ハンドオーバが失敗したことを端末装置に通知してもよい。また、通信経路の切り替えを拒否された場合、ｇＮＢ２が自律的に他の通信経路を選択して、通信経路の切り替えを行ってもよい。この場合、ｇＮＢ２は、端末装置に対して、設定した通信経路の情報を通知しうる。

図６の処理は、基本的な流れは図５と同様であるが、サービング基地局が切り替わるため、ｇＮＢ２が端末装置主導のハンドオーバが行われたことを、端末装置が選択した通信経路に含まれるｇＮＢ３に通知した際に、ｇＮＢ３は、そのことをハンドオーバ前のサービング基地局であるｇＮＢ４へ通知する（Ｓ６０１）。なお、このｇＮＢ４への通知をｇＮＢ２が行ってもよい。これにより、ｇＮＢ４は、バッファに蓄積された端末装置宛のデータやシーケンス番号の状態を、ハンドオーバ後のサービング基地局となるｇＮＢ３へ通知する（Ｓ６０２、Ｓ６０３）。なお、ｇＮＢ３は、これらの通知を受信した後に、ＵＥの情報を破棄させるためのメッセージ（ＵＥ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｌｅａｓｅ）をｇＮＢ４へ送信する等の処理を実行しうるが、これは従来のハンドオーバと同様であるため、詳細な説明については省略する。

以上の手順によれば、中継伝送路を用いた無線通信システムにおける端末装置のハンドオーバ処理を適切に完遂することができる。このとき、端末装置が自律的にハンドオーバを実行するため、無線品質が劣化してからハンドオーバが完了するまでの時間を短縮することができる。また、サービング基地局が、事前に、端末装置が要求するサービスを提供できない通信経路を接続の切替先の候補から除くことにより、ハンドオーバ後の通信経路に起因してサービスを継続できなくなることを防ぐことができる。

Claims (14)

1. コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置であって、
   使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報を、当該第１の通信経路におけるサービング基地局として動作する前記基地局装置から、取得する取得手段と、
   前記候補の情報から、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定する特定手段と、
   前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うか否かを判定する判定手段と、
   前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定されたことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行する実行手段と、
   を有することを特徴とする端末装置。
2. 前記候補の情報は、前記候補のそれぞれにおける負荷の状態を示す情報と、前記候補のそれぞれにおける遅延の情報と、前記候補のそれぞれにおいて得られるスループットの情報と、前記候補のそれぞれにおける信頼度の情報と、の少なくともいずれかを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
3. 前記取得手段は、前記サービング基地局からのブロードキャスト信号により、前記候補の情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の端末装置。
4. 前記取得手段は、個別のシグナリングにより、前記端末装置が要求するサービスに応じて抽出された前記候補の情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の端末装置。
5. 前記実行手段は、前記第２の通信経路において前記端末装置と直接接続する装置との間で無線接続を確立することと、当該装置に対して前記第２の通信経路の情報を通知することとによって、前記第２の通信経路への切り替えを実行する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の端末装置。
6. コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置に対するサービング基地局として動作する前記基地局装置であって、
   前記端末装置が使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報であって、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定可能な情報を含んだ前記候補の情報を、当該第１の通信経路を前記端末装置へ通知する通知手段を有し、
   前記端末装置は、前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定したことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行する、
   ことを特徴とする基地局装置。
7. 前記候補の情報は、前記候補のそれぞれにおける負荷の状態を示す情報と、前記候補のそれぞれにおける遅延の情報と、の少なくともいずれかを含む、
   ことを特徴とする請求項６に記載の基地局装置。
8. 前記通知手段は、前記候補の情報を含んだブロードキャスト信号を送信することにより、前記基地局装置が展開するセル内の前記端末装置に前記候補の情報を通知する、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の基地局装置。
9. 前記端末装置が要求するサービスに応じて前記候補を抽出する抽出手段をさらに有し、
   前記通知手段は、前記抽出手段によって抽出された前記候補の情報を通知する、
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の基地局装置。
10. 前記通知手段は、個別のシグナリングにより、前記候補の情報を前記端末装置へ通知する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の基地局装置。
11. コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置によって実行される制御方法であって、
    使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報を、当該第１の通信経路におけるサービング基地局として動作する前記基地局装置から、取得する取得工程と、
    前記候補の情報から、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定する特定工程と、
    前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うか否かを判定する判定工程と、
    前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定されたことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行する実行工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
12. コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置に対するサービング基地局として動作する前記基地局装置によって実行される制御方法であって、
    前記端末装置が使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報であって、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定可能な情報を含んだ前記候補の情報を、当該第１の通信経路を前記端末装置へ通知する通知工程を有し、
    前記端末装置は、前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定したことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行する、
    ことを特徴とする制御方法。
13. コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置に備えられたコンピュータに、
    使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報を、当該第１の通信経路におけるサービング基地局として動作する前記基地局装置から、取得させ、
    前記候補の情報から、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定させ、
    前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うか否かを判定させ、
    前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定されたことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行させる、
    ためのプログラム。
14. コアネットワークと接続する基地局装置を介して又は前記基地局装置および当該基地局装置との通信を中継する中継装置を介して前記コアネットワークとの間で設定される通信経路を用いて通信を行う端末装置に対するサービング基地局として動作する前記基地局装置に備えられたコンピュータに、
    前記端末装置が使用している第１の通信経路からの切替先の通信経路の候補の情報であって、当該候補のそれぞれにおける通信経路における前記コアネットワークまでの中継回数を示すホップ数を特定可能な情報を含んだ前記候補の情報を、当該第１の通信経路を前記端末装置へ通知させるためのプログラムであって、
    前記端末装置は、前記候補の情報を受信した後に前記第１の通信経路からの通信経路の切替を行うと判定したことに応じて、前記第１の通信経路から前記候補に含まれる第２の通信経路への切り替えを、前記サービング基地局の指示によらずに実行する、
    ことを特徴とするプログラム。

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