JPH07508379A - マイクロセルラー無線ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロセルラー無線ネットワーク 発明の分野 本発明は、複数のペーストランシーバステーションおよびベースステーションコ ントローラおよび交換機の如きより高いレベルのネットワーク要素と、前記ペー ストランシーバステーションおよびより高いレベルのネットワーク要素に接続さ れて前記ネットワーク要素とペーストランシーバステーションとの間のデジタル 伝送リンクをダイナミックに確立させるためのノード手段を有した伝送ネットワ ークとを備えるマイクロセルラー無線ネットワークに関するものである。

発明の概要 現在、種々なセルラー無線または移動電話システムが使用され、または開発され てきており、これらシステムにおいては、そのネットワークによってカバーされ る地理的領域は、無線セルと称されるいくつかのより小さな無線領域に分割され ており、ある無線電話または移動無線ステーションがそのセル内に位置している ときには、そのステーションが、その無線セル内に配置された固定無線ステーシ ョンまたはベースステーションを介して固定ネットワークと通信できるようなも のとされている。そのシステムに属している移動ステーションは、そのシステム の領域内において１つのセルから別の１つのセルへと自由に動き回ることがある 。ベースステーションは、通常、固定伝送リンク（例えば、ＰＣＭリンク）にて 、直接的に、または、中間ベースステーションコントローラを介して、移動交換 機に接続される。中間ベースステーションコントローラは、いくつかのベースス テーションを含むペースステーションシステムを制御するものである。各ベース ステーションには、ある無線路を介して移動ステーションに対して呼びをセット アツプするための一定数のトラヒックチャンネルが設けられている。あるベース ステーションとある移動交換機とを相互に接続する伝送リンクには、ベースステ ーションのトラヒックチャンネルの数に等しい一定数の伝送チャンネルが含まれ る。セルラー無線ネットワークにおける移動ステーションによって生ぜしめられ るトラヒック負荷は、非常に統計的なものである。すなわち、利用しうるすべて の無線チャンネルおよびトラヒックチャンネルが同時に使用されることはない。

実際的には、最も高いトラヒック負荷が地理的にどこに位置するかを前もって予 測することは非常に難しい。したがって、従来のマイクロセルラーネットワーク においては、ベースステーションとスイッチングセンタ二との間の伝送リンクと してベースステーションのトラヒックチャンネルの数に等しい一定数の伝送チャ ンネルが割り当てられている。

高いトラヒック負荷を有する人口密度の高い領域においては、非常に小さな無線 セルを使用し、したがって、より多くの無線セルを使用することにより、無線チ ャンネルをより効率よく使用できるようにするようなセルラーネットワークが必 要とされてきている。このようなマイクロセルラーネットワークは、非常に多く のベースステーションを備えており、したがって、トラヒック負荷の分布を予測 するのは実際的には不可能である。一方、ベースステーションのトラヒックチャ ンネルの数はより多くなり、したがって、移動交換機とベースステーションとの 間の伝送リンクとして同数の多数の固定伝送リンクが割り当てられなければなら ない。種々な領域におけるトラヒック負荷が一日の中で異なる時間毎にはっきり と変化するようなマイクロセルラーネットワークにおいては、−日の中で異なる 時間毎に異なるベースステーションに対して伝送リンクの手動ルーチングが使用 されている。前述したように、トラヒック負荷は、マイクロセルラーネットワー クにおいては急速に変化し、それを予測することが難しいので、伝送チャンネル を効率よく手動で割り当て制御することは不可能である。

ヨーロア　ハ特許出願第３６６３４２号明細書には、ベースステーションと他の ネットワーク要素とが、固定接続でなく、パケット切り換えＷＡＮ（広域ネット ワーク）を介して呼び毎のペースにて確立される仮想接続によって相互に接続さ れるようなセルラー無線ネットワークが開示されている。パケット負荷およびス イッチのルーチングが重要であり、したがって、同明細書には、加入者がセルの 境界を横切ったか否かに応して、種々異なる仕方にてパケットを処理するための 手順が開示されている。パケット切り換えネットワークによる解決方法の欠点は 、汎用のパケット切り換えネットワークを利用できず、したがって、その目的の ために必要とされる特性を有したネットワークを特別に構成しなければならない ことである。パケット切り換えネットワークによる解決方法は、また、その目的 にしか使用できない新しい装置を必要としており、したがって、経済的にこの解 決方法を実施することは困難である。

発明の開示 本発明の目的は、ベースステーションとより高いレベルのネットワーク要素との 間で伝送チャンネルリソースをより効率良く使用できるようにしたマイクロセル ラー無線ネットワークを提供することである。

このような目的は、前述したようなマイクロセルラー無線ネットワークであって 、その伝送ネットワークは、ＳＤＩネットワークであって、制御手段を備えてお り、該制御手段は、前記ペーストランシーバステーションまたはより高いレベル のネットワーク要素に対する、それらのトラヒック負荷に応じた前記伝送ネット ワークの伝送容量のダイナミックな割り当てを、使用されている伝送チャンネル の数および使用されていない伝送チャンネルの数に基づき、または、無線ネット ワークのネットワーク管理から得られる負荷情報に基づいて、決定することを特 徴とするマイクロセルラー無線ネットワークによって達成される。

本発明のマイクロセルラーネットワークにおいては、マイクロセルラーネットワ ークにおける伝送容量の自動割り当ては、ＳＤＩ　（同期デジタルヒエラルキー ）伝送ネットワークの如きものを介してより高いレベルのネットワーク要素へベ ースステーションを相互接続することによって得られる。ベースステーションの デジタル伝送チャンネル（ＰＣＭチャンネルの如き）およびより高いレベルのネ ットワーク要素は、ＳＤＨ伝送ネットワークのノード要素に直接的に接続されう る。

これらのノード要素においては、デジタル信号は、いわゆる３７Ｍフレームであ るＳＤＨフレームにて伝送される。ＳＤＩ伝送ネットワークの利点は、デジタル 伝送チャンネルのデータが３７Ｍフレームに挿入され、各ノード要素において、 その３７Ｍフレームを分解する必要なしに、そこから外すことができるというこ とである。一方、ＳＤＨ伝送システムは、そのＳＤＨ伝送ネットワークの種々な ノードの間、したがって、ベースステーションとより高いレベルのネットワーク 要素との間での３７Ｍフレームの伝送容量の効率の良い割り当てが行えるように する効率的な標準化されたネットワーク管理機能を有している。ＳＤＨ伝送ネッ トワークのこれらのネットワーク管理機能は、それらのトラヒック負荷に応じて ベースステーションに対する伝送容量の割り当てのために効率良く利用されつる 。

ＳＤＲネットワークのネットワーク管理によれば、例えば、ＳＤＩネットワーク の使用状態を監視することにより、または、移動交換機またはその他のあるより 高いレベルのネットワーク要素から受け取られる無線システムの実際の無線トラ ヒック負荷に関する情報を用いることにより、個々のベースステーションの伝送 容量要求に関する情報を得ることができる。

本発明によって得られる効率の良さは、１つのベースステーションにて利用しう るすべてのトラヒックおよび信号チャンネルが１つのＳＤＲノードへと伝送され るということによるものである。しかしながら、実際に使用されている（呼びを 有する）音声チャンネルおよび１つの信号チャンネルのみが、そのノードからさ らに伝送されるのである。実際的には、その伝送ネットワークは呼び毎に接続を 切り換えることができる程速くないので、ある予備伝送容量が各ベースステーシ ョンに対して割り当てられねばならない。

本発明の解決方法によれば、マイクロセルラー無線ネットワークの固定伝送構造 において、従来のネットワークにおいて可能であるよりもより高度の最適化を行 えるのである。

ある特定の好ましい伝送ネットワーク構成は、リングが破壊されるときに、伝送 リンクの切断を防止するような内部安全機能を有するようなＳＤＲリングネット ワークである。

図面の簡単な説明 次に、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

図１は、従来のセルラー無線システムの概略構成を示しており、図２は、固定伝 送ネットワークがＳ　Ｄ　Ｉ−（リングによって実施されているような本発明の セルラー無線システムを示している。

発明の詳細な説明 本発明は、ベースステーションと、交換機の如き、より高いレベルのシステム構 成部分との間の伝送チャンネルがデジタルであるか、または、デジタル形式に変 換されうるようなすべてのセルラー無線システムに使用するのに適したものであ る。このようなセルラー無線システムの代表例としては、ヨーロッパ移動無線シ ステムＧＳＭ、ＤＣＳ　ｌ　８００およびＰＣＭ（パーソナル通信ネットワーク ）がある。

図１は、従来のセルラー無線システムを図式的に例示したものである。最も高い レベルのネットワーク要素は、移動交換機ＭＳＣであり、この移動交換機ＭＳＣ には、２つのより低いレベルのネットワーク要素が、デジタル伝送リンク１２に よってスター接続されている。このデジタル伝送リンク１２は、代表的には、Ｃ ＣＩＴＴ推奨Ｇ、７０３にしたがってＰＣＭリンクである。ベースステーション コントローラＢ５Ｃｌ、Ｂ５Ｃ２と移動交換機ＭＳＣとの間のＰＣＭリンク１２ の伝送チャンネルは、信号チャンネルおよびトラヒックチャンネル（音声または データチャンネル）の両方を含む。最も低いレベルのネットワーク要素、すなわ ち、ペーストランンーパステーションＢＴＳ１およびＢＴＳ２、およびペースト ランシーバステーションＢＴＳ３およびＢＴＳ４は、それぞれ、ＰＣＭリンク１ １によって、ベースステーションコントローラＢ５ＣｌおよびＢ５Ｃ２にスター 接続されている。ＰＣＭリンクＩＩの各々は、信号チャンネルおよびトラヒック チャンネルの両方として使用される伝送チャンネルを含む。ベースステーション ＢＴＳ１−ＢＴＳ４の各々は、移動加入者ステーションとの間で無線路１４を介 してセットアツプされるべき呼びのための所定の一定数のトラヒックチャンネル を有している。ある移動無線ステーションとあるベースステーションＢＴＳとの 間で無線路を通しである呼びがセットアツプされるとき、ＰＣＭリンク１１およ び１２を介して移動交換機ＭＳＣへ、それからさらに、伝送リンク１３を通して 同じまたは他のネットワークの別の移動交換機へ、または、リンク１２および１ １を通して同じ移動交換機ＭＳＣの下にある別のベースステーションへ、そして 、加入者移動ステーションＭＳへと逆の経路を通してというように、両方向の伝 送経路が確立される。したがって、各呼び毎に、ペーストランシーバステーンタ ンＢＴＳと交換機ＭＳＣとの間に２つのＰＣＭ伝送チャンネルが必要とされる。

前述したように、ベースステーションのトラヒック負荷は、ベースステーション 毎に、統計的に大きく変化するものであり、すべてのベースステーションのすべ てのトラヒックチャンネルが同時に使用されるようなことはない。しかしながら 、固定伝送ネットワークのＰＣＭリンク１１および１２の数は、各ベースステー ションのトラヒックチャンネルの総数にしたがって設計されねばならない。

通常のセルラーネットワークに比べてはるかに多数の非常に小さな無線セルによ って同じ地理的領域をカバーしており、したがって、より多くのベースステーシ ョンが必要とされるようなマイクロセルラー無線ネットワークにおいては、固定 伝送ネットワークのＰＣＭリンクのために必要とされる伝送チャンネルの数は、 大幅に増大することになる。実際的には、トラヒック負荷に応じて異なるベース ステーションに対して異なる時間に同じ伝送チャンネルを使用することによって 、伝送リンク１１および１２により必要とされる容量を減少させることはできな い。

本発明のマイクロセルラー無線ネットワークにおいては、ベースステーションお よびより高いレベルのネットワーク要素は、固定データリンクによって相互に接 続されるのでなく、ＳＤＨ伝送ネットワークの如きものを介して接続され、その ＳＤＨによって提供されるデジタル伝送チャンネルの総数が、すべてのベースス テーションのトラヒックチャンネルの総数より少なくなるようにしている。本発 明によれば、このような容量の限定された伝送ネットワークが、そのＳＤＨ伝送 ネットワーク等のネットワーク管理機能を利用して異なるネットワーク要素へそ のトラヒック負荷に応じて自動的に分配される。

本発明の解決方法を実施するためには、６４ピツｈ／ｓクロス接続を行えるクロ ス接続要素が必要とされる。これらのクロス接続要素は、ＳＤＨネットワークの ネノｌ−ワーク管理機能によって制御されつる。

前述したように、ＳＤＩは、“同期デノタルヒエラルキー”の略称であり、一般 的には、ＣＣＩＴＴ推奨Ｇ、７０７、Ｇ、７０８、Ｇ、７０９およびＧ、７８］ −Ｇ、７８４において定義されたようなデジタル信号を多重化するための新しい 方法をさしている。ＳＤＨ技法は、例えば、次の論文に詳述されている。

［１］　ＳＤＨ−Ｎｙ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｈｉｅｒａｒｋｉ、１．　Ｌｙｒｂｅ ｒｇ　ｅｔ　ａｌ、。

置Ｅ、Ｎｏ、２．　１９９０．　ｐｐ、４３−４９ＳＤＩ伝送ネツトワークの周 辺インターフェイスにおいては、２０４８キロビツト／Ｓ、８４４８キｏビツト ／ｓ等の伝送速度でのｃｃＩＴＴ推奨Ｇ、７０３によるデジタル信号（ＰＣＭ信 号）は、直接に、ＳＴＭ−１（同期トランスポートモジュール）伝送フレームへ と多重化される。

図２は、本発明のマイクロセルラー無線ネットワークを例示しており、このネッ トワークにおいては、ベースステーションＢＴＳおよびより高いレベルのネット ワーク要素ＢＳＣおよびＭＳＣは、ＳＤＲ伝送ネットワークを通して相互に接　 ′続される。ベースステーションＢＴＳの各々のすべてのトラヒックチャンネル は、そのベースステーションの通常のＰＣＭリンク１１　（ＣＣＩＴＴ　Ｇ、７ ０３に従った）によって最も近いＳＤＨノード１６にリンクされる。しかしなが ら、ＳＤＨノード１６では、発生している呼びに割り当てられたトラヒックチャ ンネルおよび１つの信号チャンネルのみが、ＳＴＭ−１フレームへとマツプされ て、より高いレベルのネットワーク要素ＭＳＣまたはＢＳＣのネットワークノー ド１６へ送られて、そこからＰＣＭリンク１２を通してそのネットワーク要素へ と送られる。したがって、ベースステーションのアクティブなトラヒックチャン ネルのみが、そのＳＤＲ伝送ネットワークの容量を利用する。ＳＤＨ伝送ネット ワークは、そのネットワークのトラヒック負荷に応じて種々なノード１６とネッ トワーク要素ＭＳＣ，ＢＳＣおよびＢＴＳとの間にリンクを確立させる。そのネ ットワークの再構成速度は、必ずしも、呼び毎にＳＤＲリンクを確立させること ができるように充分に速くはないので、実際的には、発生している呼びを有する 伝送チャンネルに加えて、各ベースステーションに対して連続的にいくつかの空 いている伝送チャンネルの予備容量を割り当てるようにするのが好ましい。

図２においては、ＳＤＨ伝送ネットワークは、ノード１６を介してＳＤＩネット ワークに接続されたネットワーク管理コンピュータ１７によって中央制御されて いる。本発明の好ましい実施例においては、ＴＭＮｌ７は、移動交換機ＭＳＣの ネットワーク管理システムに直接に接続されている。この移動変換機ＭＳＣは、 そのマイクロセルラー無線ネットワークにおけるベースステーションの各々の実 際のトラヒック負荷に関する情報を与えている。このトラヒック負荷情報は、例 えば、各ベースステーションにて発生している呼びの数からなる。受は取った情 報に基ついて、ＴＭＮｌ　７は、ＳＤＨ伝送ネットワークの構成を制御する。別 の態様としては、ノード１６は、使用されている実際の伝送容量を監視するよう に構成されうる。このような監視は、例えば、ノード１６またはネットワーク要 素ＭＳＣ，ＢＳＣまたはＢＴＳがそれらに割り当てられているが使用されていな いチャンネルに所定のアイドル信号を伝送して、ＯＳルベルｌにてそのトラヒッ クを測定できるようにして、行われうる。あるベースステーションＢＴＳまたは あるノードがそのトラヒック負荷の増大を観測するとき、そのベースステーショ ンまたはノードは、ネットワーク管理コンピュータＴＭＮ１７からより大きな伝 送容量を要求することができる。さらに別の実施態様によれば、ＴＭＮｌ　７は 、それ自身のノード１６におけるトラヒックを監視することにより、前述したよ うなアイドル信号に基づいて使用されていないチャンネルを認識して、そして、 使用されている伝送チャンネルの数および使用されていない伝送チャンネルの数 に基づいて、各ベースステーションまたはより低いレベルのネットワーク要素の トラヒック負荷を決定することができる。

ＳＤＨネットワークのノード１６は、普通には、アトドロップマルチプレクサＡ ＤＭによって構成される。

最も好ましい５ＤＩＩネツトワーク構造は、リングネットワークであり、このリ ングネットワークによれば、一つのノード１６の故障や、２つのノードの間のリ ンク１５の故障によって、その伝送ネットワークの全体が動作が阻止されてしま わないようにすることができる。すなわち、このＳＤＨネ・ノドワークは、伝送 チャンネルに対して、別の方向から経路選択できる。

添付図およびそれらに関してなされた説明は、単に、本発明を例示しようとした ものである。そのマイクロセルラー無線ネットワークの細部については、本請求 の範囲内において種々変えられるものである。

フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ’、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号ＨＯ４Ｌ　１２／４２ Ｈ０４Ｑ　７／２４ ７８３１−５Ｋ Ｉ ＨＯ４Ｌ　１１１００　３１０　Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．複数のベーストランシーバステーションおよびベースステーションコントロ ーラおよび交換機の如きより高いレベルのネットワーク要素と、前記ベーストラ ンシーバステーションおよびより高いレベルのネットワーク要素に接続されて前 記ネットワーク要素とベーストランシーバステーションとの間のデジタル伝送リ ンクをダイナミックに確立させるためのノード手段を有した伝送ネットワークと を備えるマイクロセルラー無線ネットワークにおいて、前記伝送ネットワークは 、ＳＤＨネットワークであって制御手段を備えており、該制御手段は、前記ベー ストランシーバステーションまたはより高いレベルのネットワーク要素に対する 、それらのトラヒック負荷に応じた前記伝送ネットワークの伝送容量のダイナミ ックな割り当てを、使用されている伝送チャンネルの数および使用されていない 伝送チャンネルの数に基づき、または、無線ネットワークのネットワーク管理か ら得られる負荷情報に基づいて、決定することを特徴とするマイクロセルラー無 線ネットワーク。
2. ２．前記ベーストランシーバステーションまたはより高いレベルのネットワーク 要素は、それらに割り当てられているが使用されていない伝送チャンネルに所定 のアイドル信号を伝送し、前記制御手段は、前記アイドル信号に基づいて、使用 されていないチャンネルを認識する手段と、使用されているチャンネルおよび使 用されていないチャンネルに基づいて各ベーストランシーバステーションまたは より高いレベルのネットワーク要素のトラヒック負荷を定める手段とを備える請 求項１記載のマイクロセルラー無線ネットワーク。
3. ３．前記負荷情報は、発生している呼びの数を含む請求項１または２記載のマイ クロセルラー無線ネットワーク。
4. ４．前記伝送ネットワークは、リングネットワークである請求項１または２また は３記載のマイクロセルラー無線ネットワーク。
5. ５．前記ＳＤＨ伝送ネットワークの前記ノード手段は、６４キロビット／ｓ信号 をルーチングできる要素を含む請求項１または２または３または４記載のマイク ロセルラー無線ネットワーク。