JPH10512432A - 通信システムにおいて通信チャネルを割り当てる方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 通信システム１１５はサービスを要求する移動局１００からページング信号１０３を受信し、ページング信号１０３にサービス要求を緊急と識別する情報５０２が含まれる場合は、基地トランシーバ局１０５，１０７，１０９内の通信チャネルが、移動局１００にサービスを提供するために直接的に割り当てられる。通信チャネルが直ちに利用できない場合は、通信システム１１５は通信チャネルを利用可能にすることを試みる。通信システム１１５の顕著な特徴は、通信システム１１５上の緊急呼トラフィックを表す指標６００を監視することである。指標６００の状況に基づいて、通信システム１１５は適切な措置を講じて、優先アクセス・クラスを有する移動局１００に対して優先サービスを提供する。この要領で優先サービスを提供することにより、通信システム１１５は、通信資源を緊急に必要とする優先アクセス・クラスを持つ移動局１００に対して、効率的に通信資源を割り当てる。

Description

【発明の詳細な説明】 通信システムにおいて通信チャネルを割り当てる方法 および装置 技術分野 本発明は、一般に通信システムに関し、さらに詳しくは、無線電話通信システ ムにおいて優先アクセス・サービスを提供する方法および装置に関する。 発明の背景 ワイヤレス通信システムは周知のものであり、地上移動無線，セルラ無線電話 ，パーソナル通信システム（ＰＣＳ:personal communication system）およびそ の他の通信システムを含む多くの種類で成り立つ。たとえばセルラ無線電話通信 システムにおいては、基地トランシーバ局（ＢＴＳ:base transceiver station ）によりサービスを提供される複数の通信セルが、基地局システム（ＢＳＳ: ba se station system）を形成する基地局コントローラ（ＢＳＣ: base station co ntroller）に通常リンクされる。さらにＢＳＣは、ＢＳＳと公衆電話交換網（Ｐ ＳＴＮ: public switched telephone network）との接続、ならびに ＢＳＳ同士の相互接続を行う移動交換センター（ＭＳＣ: mobile switching cen ter）にリンクされる。通信セル内で動作する移動通信ユニット（または移動局 （ＭＳ: mobile station））は、無線通信を利用して、サービスを提供するＢＳ Ｓとの信号の送受信を行う。信号は、ＢＴＳ，ＢＳＣおよびＭＳＣにより処理さ れ、他のＭＳとの通信トランザクションまたは地上回線電話ユーザとのＰＳＴＮ を介する通信トランザクションを完了する。 ある種の無線電話通信システム、たとえば汎ヨーロッパ・デジタル化移動体通 信システム（ＧＳＭ: Ｇlobal Ｓystem for Ｍobile Ｃommunication）の無線電 話通信システムにおいては、ＢＳＳは同報制御チャネル（ＢＣＣＨ: broadcast control channel）を介してその信号範囲のすべてのＭＳに信号を絶えず送信す る。この信号には、ＭＳがシステムにアクセスするために必要な情報が含まれる 。この信号内では、ＢＳＳがシステムにアクセスすることを許可するアクセス・ クラスに関する情報が特に重要である。 ＧＳＭ勧告４．０８では、通常クラス，緊急クラスおよび特殊サービス・アク セス・クラスの３つのアクセス・クラスを定義する。１０個の通常アクセス・ク ラス（０〜９から任意），１つの緊急クラス（１０）および５つの特殊サービス ・アクセス・クラス（１１〜１５）がある。これ以降は、緊急アクセス・クラス と特殊サービス・アクセス・クラスを総称する場合は、通常アクセス・クラスと 区別し て「優先アクセス・クラス」と呼ぶ。 通常のＭＳ発呼手順においては、ＭＳが通信セルに入り、ＢＣＣＨを受信して 、そのセル内にＢＳＳが対応すべき適切なアクセス・クラスを有するか否かを判 定する。ある場合は、ＭＳはランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ: random access channel）上でＢＳＳに送付されるランダム・アクセス・バースト（Ｒ ＡＢ: random access burst）と通常呼ばれる１バイトのメッセージ信号を介し てＢＳＳにサービスを要求する。ＭＳがある時間間隔内に、ＲＡＢへの応答をＢ ＳＳから受信しない場合は、ＭＳはタイムアウトになり、第２ＲＡＢを発する。 機密上の理由から、ＲＡＢにはほとんど情報は含まれず、サービスを要求するＭ Ｓの特定の識別子に関わる情報を持たない。従って、ＢＳＳは第２ＲＡＢが第１ ＲＡＢと同じＭＳからのものであることを認識する方法がなく、実際には１つの 要求にサービスを提供すればよい場合も、これらの要求の両方に対応しようとす る。その結果、このようなシステムにおける通信資源の割当が非効率的になる。 この現象は、たとえばユーザが直ちにシステムに対するアクセスを必要とする 緊急の状態において、優先アクセスがＭＳユーザにより要求される状況では特に 問題がある。１バイトＲＡＢには、ＭＳの特定の識別子に関する情報が含まれな いが、緊急ワード（ＥＷ: emergency word）と呼ばれる１ビットが含まれる。こ のＥＷがイネーブルになると、その要求を緊急アクセス要求として区別する。Ｅ Ｗがイネーブ ルになるには３つの場合がある。（１）すなわち、ＭＳが緊急アクセス・クラス （１０）を有する場合。（２）ＭＳは通常アクセス・クラスを有するが、緊急呼 （すなわち９１１）を起こそうとする場合。（３）あるいはＭＳが特殊サービス ・アクセス・クラスを有して、９１１などの緊急呼を試行する場合である。サー ビス要求は、ＥＷを介して緊急と識別されるが、ＭＳの特定の識別子は分からな いままである。従って、複数のＲＡＢがＢＳＳの非効率的な負荷を招く状況は残 る。その結果、ユーザがＢＳＳの迅速なサービスを最も必要とする場合に、ＢＳ Ｓが非効率的動作を行うことになる。 かくして、システムに負荷を過度に与えず、現在のＲＡＢ構造が持つ機密性を 犠牲にせずに、無線電話通信システムに迅速にアクセスして、優先アクセス呼に 対応するための方法および装置が必要である。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による優先アクセス・サービスを実現するのに適したセルラ 無線電話通信システムのブロック図である。 第２図は、通常アクセス・サービス要求に対する従来技術による呼処理手順の 実施例を示す流れ図の例である。 第３図は、本発明による優先アクセス・サービス機能を実現する無線電話通信 システムのブロック図である。 第４図は、本発明による優先アクセス・サービスの実施例を示す流れ図の例で ある。 第５図は、ＧＳＭ勧告４．０８に定義されるＲＡＢ構造を一般的に示す。 第６図は、指標と、被受信緊急サービス要求数の、通信システム内で利用可能 な通信チャネル数に対する比との関係を示す。 好適な実施例の詳細説明 通信システム１１５は、サービスを要求する移動局１００からページング信号 １０３を受信し、ページング信号１０３にそのサービス要求を緊急５０２と識別 する情報が含まれる場合は、基地トランシーバ局１０５，１０７，１０９内の通 信チャネルが直接割り当てられ、移動局１００にサービスを提供する。通信チャ ネルがすぐに利用できない場合は、通信システム１１５は通信チャネルを利用可 能にすることを試みる。通信システム１１５の際だった特徴は、通信システム１ １５上の緊急呼トラフィックを表す指標６００を監視することである。指標６０ ０の状況に基づいて、通信システム１１５は適切な措置をとり、優先アクセス・ クラスを有する移動局１００に対して優先サービスを提供する。このようにして 優先サービスを提供することにより、通信システム１１５は、資源を緊急に必要 とする優先アク セス・クラスを有する移動局１００に通信資源を効率的に割り当てる。 本発明は、システム内の通信チャネルを緊急サービス５０２を要求するユーザ に割り当てる通信システム１１５によって構成される。通信システム１１５は、 まずユーザ１００から、緊急サービス情報５０２を含む信号１０３を受信するこ とによりこれを実行する。この信号１０３に含まれる緊急サービス情報５０２の 状況に基づいて、通信システム１１５は通信チャネルを直接的に割り当て、第２ 図の標準呼処理手順を介することで時間を無駄にすることなく、緊急サービス要 求に対応する。通信チャネルが即座に利用可能でない場合は、通信システム１１ ５は制御チャネルを割り当てて、一時的に緊急サービス要求を内蔵し、同時に音 声チャネルを解放して、それにより新たに利用可能な通信チャネルを作り出す。 その後、新たに利用可能になった通信チャネルが緊急サービス要求に割り当てら れる。 通信システム１１５の別の特徴は、緊急時に優先アクセス・クラスを持つユー ザに対するアクセスをあらかじめ制限することである。通信システム１１５は、 優先アクセス・クラスを有する複数のユーザ１００から、対応する複数の信号１ ０３を受信し、通信システム１１５上で緊急呼トラフィックを表す指標６００を 監視し、指標６００が特定の閾値に到達すると、通信システム１１５に対するア クセスを、優先アクセス分類を持つユーザ以外には拒否すること によりこれを実行する。従って、請求される本発明により、従来技術に対する別 の改善点とは、通信システム１１５が通信システム１１５上の緊急アクセス負荷 を表す指標６００を追跡し、閾値に達すると優先アクセス要求以外の要求をすべ て拒否して、これらのユーザに最適なサービスを提供することである。 本発明は、汎ヨーロッパ・デジタル化移動体通信（ＧＳＭ: Ｇlobal Ｓystem for Ｍobile Ｃommunication），時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ: time divisio n multiple access）無線電話通信システムに関連する実施例において説明され る。本発明は、たとえばアナログ，符号分割多重接続（ＣＤＭＡ: code divisio n multiple access）またはその他のＴＤＭＡなど任意の無線電話通信システム に適用することができることは当業者には明白であろう。第１図を参照して、こ こには本発明による優先アクセス・サービスを実現するのに適したセルラ無線電 話通信システムの一例のブロック図が示される。第１図には、基地局システム（ ＢＳＳ）１１５を構築する基地局コントローラ（ＢＳＣ）１１１によりサービス を提供される複数の基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１０５〜１０９を備える無線 電話通信システムが図示される。ＢＳＣ１１１は、移動交換センター（ＭＳＣ） １２０に結合され、ＭＳＣ１２０は、さらに公衆電話交換網（ＰＴＳＮ）１３０ に結合される。移動局（１つがＭＳ１００として図示される）は、ＢＴＳ１０５ 〜１０９によりサービ スを提供される通信セル内で動作し、無線周波数（ＲＦ: radio frequency）信 号１０３を介して周知の方法でＢＴＳ１０５〜１０９の１つと通信を行う。ＭＳ １００で発される、あるいはそこに終端する呼は、ＭＳＣ１２０を通じて、ＰＳ ＴＮ１３０にリンクされる有線電話顧客か、ＭＳＣ１２０またはその他のＭＳＣ （図示せず）によりサービスを提供されるその他の無線電話通信システム・ユー ザへと処理される。 好適な実施例においては、ＢＳＳ１１５によりサービスを提供される移動局（ ＭＳ）１００は、ＢＳＳへのアクセスを管理するアクセス・クラスを割り当てら れる。ＢＳＳ１１５のサービスを要求するには、ＭＳ１００は、通常はページと 呼ばれる信号１０３をすべてのＢＴＳ１０５〜１０９に送信する。好適な実施例 においては、このページはランダム・アクセス・バースト（ＲＡＢ）と呼ばれ、 サービスを要求するＢＳＳ１１５内のすべてのＢＴＳ１０５〜１０９に対してＭ Ｓ１００により送付される８ビット（１バイト）のメッセージである。ＲＡＢ内 で特に重要なのが緊急ワード（ＥＷ）であり、これはイネーブルになると、サー ビス要求を緊急呼として識別する。 第５図を参照して、ＲＡＢ５００内で３ビットのＥＷ５０２を識別する８ビッ トＲＡＢ５００の構造の表現例が図示される。ＥＷ５０２は、次の３つの方法の うち１つによりイネーブルになる。（１）すなわち、ＭＳ１００が緊急アクセス ・ クラスを有する。（２）ＭＳ１００は通常アクセス・クラスを有するが緊急呼（ すなわち９１１）を発する。（３）ＭＳ１００が特殊サービス・アクセス・クラ スを有し９１１などの緊急呼を試行する。従って、ＢＳＳ１１５がＭＳ１００の 特定の識別子を知らなくとも、ＲＡＢ５００に含まれるＥＷ５０２がイネーブル になると、サービス要求が緊急であることを認識する。好適な実施例においては 、ＥＷ５０２が上記のようにイネーブルになると、論理状態「１」に設定され、 逆にディスエーブルになると論理状態「０」に設定される。 第２図を参照して、通常アクセス・サービス要求の従来技術による呼処理手順 の実施例を示す流れ図が示される。通常の呼条件下では、ＭＳ１００がＢＳＳ１ １５上でアクセスを要求する場合、段階２００に示されるように通常サービスを 要求する信号１０３を送る（すなわちＥＷはイネーブルにならない）。段階２０ ２において、ＢＳＳ１１５はサービスに対するこのランダム要求に応答して、Ｍ Ｓ１００に利用可能な制御チャネルを割り当て、ＢＳＳ１１５がサービスに対す る要求を受け付けたことをＭＳ１００に知らせる（段階２０６）。しかし、制御 チャネルは音声呼を処理することができないので、通知のためだけに用いられる ことになる。従って、段階２０８において、ＭＳ１００が一時的に制御チャネル 内に常駐する間に、ＢＳＳ１１５はＭＳＣ１２０に対して、ＢＳＳ１１５がＭＳ １００からの着信呼を有することを知らせ、段階２１０でＭＳＣ１２０は音声サ ービスが必要であ るか否かを判定する。制御チャネルとは異なり、通信チャネルは情報を通知する だけでなく音声呼を処理することもできる。段階２１２において、ＭＳＣ１２０ が通信チャネルが必要でないと判定すると、制御チャネルが呼を処理する（段階 ２２０）。あるいは、段階２１２において、通信チャネルが必要であると判定さ れると、ＭＳＣ１２０は段階２１４でＢＳＳ１１５に対して、通信チャネルが必 要であることを通知する。段階２１６において、ＢＳＳ１１５は、どの通信チャ ネルを割り当てるべきかを決定し、ＭＳ１００に対して制御チャネルを介して、 特定の周波数に同調し、通信チャネルにアクセスする（段階２１８）よう通知し 、これによって制御チャネルを解放する。 ＧＳＭ通信システムの好適な実施例に関連して、制御チャネルをスタンドアロ ーン専用制御チャネル（ＳＤＣＣＨ: stand-alone dedicated control channel ）と呼び、通信チャネルをトラフィック・チャネル（ＴＣＨ: traffic channel ）と呼ぶ。 第３図を参照して、本発明による優先アクセス・サービス機能を実現する無線 電話通信システムのブロック図の代表的な例を示す。この実施例においては、Ｒ ＡＢ５００を含む信号１０３は、ＭＳ１００からＢＴＳ１０５〜１０９のアンテ ナ３０２に送られる。被受信信号１０３は、増幅器３０４を介して、チャネル・ イコライザ／検出器３０６に配信され、イコライザ／検出器３０６は信号１０３ 内のＲＡＢ５ ００の存在を検知する。通信チャネル決定／割当装置３１０は、次に、着信信号 １０３内のＲＡＢ５００がイネーブルになったＥＷ５０２を有するか否かを判定 し、有する場合は、ＭＳ１００に利用可能なＴＣＨを割り当てる。ＢＴＳ１０５ 〜１０９が利用可能なＴＣＨを持たない場合、通信チャネル決定／割当装置３１ ０は、ＳＤＣＣＨが利用可能か否かを判定し、利用可能である場合は、それをＭ Ｓ１００に割り当て、同時にＴＣＨをＭＳ１００が用いるように分解する。通信 チャネル決定／割当装置３１０が、ＳＤＣＣＨが利用可能ではないと判定すると 、指標６００を調整して、将来の呼要求に備えて緊急呼要求に対応する。ＴＣＨ が利用可能になると、そのＴＣＨは周知の方式３０８，３１２，３３０，３２０ ，３１８，３１６，３１４で機能する。通信チャネル決定／割当装置３１０は、 ＴＣＨが利用可能であるか否かを判定するためだけに用いられ、利用可能である 場合は、それをＭＳに割り当て、ＢＳＳが受信する緊急サービス要求の数を指標 ６００の形で常時追跡する。 第４図は、本発明による優先アクセス・サービスの実施例を示す流れ図の例で ある。段階４００において、ＢＳＳ１１５はＲＡＢ５００を含む信号１０３を受 信する。緊急呼発信手順においては、段階４０２で、ＢＳＳ１１５はＭＳ１００ により送付されたＲＡＢ５００のＥＷ５０２がイネーブルになると判定し、指標 を調整（段階４０４）した後に要求は利用可能なＴＣＨのいずれかにより直ちに 処理され（段階４０ ８〜４１２）、ＭＳ１００に対して、ＢＳＳ１１５が要求を受け付けたことを知 らせ、それによって緊急要求に対する最適なアクセスを行う。かくして、従来技 術に対する本発明の１つの改善点は、ＢＳＳ１１５が緊急サービス要求を知らせ るイネーブルになったＥＷ５０２を有するＲＡＢ５００を受信すると、その要求 はＳＤＣＣＨではなく利用可能なＴＣＨにより直ちに処理され、それによって発 呼を完了するために必要な時間を最小限に抑える。 段階４０８において、ＢＳＳ１１５が利用可能なＴＣＨを持たない場合は、利 用可能なＳＤＣＣＨを割り当て（段階４１４〜４１８）、ＭＳ１００に対してＢ ＳＳ１１５がその要求を受け付けたことを知らせ（サービスに対する通常ランダ ム要求のように）、非緊急呼を運ぶＴＣＨの「分解」を開始する（段階４２０） 。この「分解」手順でＭＳ１００とＢＳＳ１１５との間の通信経路が閉鎖され、 それにより通信チャネルが解放される。好適な実施例においては、新たに利用可 能になったＴＣＨは、ＳＤＣＣＨ上に一時的に常駐するＭＳ１００に対して利用 可能になる（段階４２２〜４２４）。従って、従来技術に対する別の改善点は、 ＴＣＨは利用できないがＳＤＣＣＨが利用可能なときに、ＢＳＳ１１５が一時的 にＭＳ１００をＳＤＣＣＨ上に置き（これによりＭＳ１００に対して要求が受け 付けられたことが通知され、タイムアウト／再ＲＡＢの問題を防ぐ）、優先順位 の低い呼の「分解」を開始して、ＭＳ１００に必要なサービスを提供するために かかる 時間を最小限に抑えることである。 ＢＳＳ１１５が段階４１６においてＳＤＣＣＨまたはＴＣＨを緊急呼に割り当 てない場合は、ＭＳ１００はその初期のＲＡＢ５００に対する応答を受信しない 。ＭＳ１００はＢＳＳ１１５が応答するのを待ってタイムアウトになり、段階４ １６において再度ＲＡＢ５００を発する。従って、ＢＳＳ１１５は同じＭＳ１０ ０から複数のＲＡＢ５００を受信することもある。従って、１つのセルが過度に 利用される場合は、いくつかの非緊急呼を終わらせて、反復される緊急ＲＡＢ５ ００のために１つのＴＣＨを解放しようとすることもできる。 いくつかのＭＳが同一の緊急呼を試行しようとすることもありうるので、ＢＳ Ｓ１１５は段階４２６において、緊急呼トラフィックの程度の指示値を表す指標 を追跡する。指標が閾値に到達すると（段階４２６）、ＢＳＳ１１５は優先アク セス・クラスに有利に、通常アクセス・クラスをあらかじめ制限する（段階４３ ２）。従って、従来技術に対する別の改善点は、本発明によりＢＳＳ１１５が、 通信チャネルに対する強化された必要性を予測し、チャネルを優先アクセス・ク ラスを有するＭＳ１００のために確保することにより、緊急時に対応することが できることである。 最後に、段階４２６で参照される指標を参照して、第６図は、システム上に課 された緊急呼負荷を追跡する際にＢＳＳが採用する指標尺度６００の一例を示す 。特に、第６図は、一定の時間内の緊急サービス要求数６０２の、ある ＢＳＳ内で利用可能な通信チャネル数６０４に対する比に関連するものとして定 義される指標６００を表す。 要するに、ここに請求される本発明は、従来技術に対して２つの顕著な改善を もたらす。第１は、通信システムが緊急サービス情報を含むページを受信すると 、利用可能な任意の通信チャネルが要求を直ちに直接的に処理することである。 これに対し従来技術では通常のＢＳＳ−ＭＳＣ通信サイクルが行われる。第２に 、通信システムは、システムに課された緊急呼トラフィックを表す指標を追跡し て、緊急時には、優先アクセス・サービス・クラスを持つユーザ以外には通信シ ステムへのアクセスをあらかじめ拒否する。これら２つの改善点が共に、緊急時 に、はるかに応答性が良く効率的な通信システムを可能にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．通信システム内で通信チャネルを割り当てる方法であって： 緊急サービス情報を含む信号を第１ユーザから受信する段階； 利用可能な通信チャネルがあるか否かを判定する段階；および 前記緊急サービス情報の状況に基づいて、前記第１ユーザに対して、前記利用 可能な通信チャネルを割り当てる段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ２．前記通信チャネルが利用不能の場合に、利用可能な制御チャネルがあるか 否かを判定する段階；および 前記制御チャネルが利用可能であると判定される場合に、前記利用可能な制御 チャネルを前記第１ユーザに割り当てる段階； によってさらに構成される請求項１記載の方法。 ３．利用可能な通信チャネルがあるか否かを判定する前記段階が、緊急アクセ ス・クラスを持たない第２ユーザを通信チャネルから排除して、利用可能な通信 チャネルを生成する段階によってさらに構成される請求項１記載の方法。 ４．通信システム内で通信チャネルを割り当てる装置であって： 緊急サービス情報を含む信号を第１ユーザから受信する手段； 利用可能な通信チャネルがあるか否かを判定する手段；および 前記利用可能な通信チャネルを前記第１ユーザに割り当てる手段； によって構成されることを特徴とする装置。 ５．前記通信チャネルが利用不能の場合に、利用可能な制御チャネルがあるか 否かを判定する手段；および 前記制御チャネルが利用可能であると判定される場合に、前記利用可能な制御 チャネルを前記第１ユーザに割り当てる手段； によってさらに構成される請求項４記載の装置。 ６．利用可能な通信チャネルがあるか否かを判定する前記手段が、緊急アクセ ス・クラスを持たない第２ユーザを通信チャネルから排除して、利用可能な通信 チャネルを生成する手段によってさらに構成される請求項４記載の装置。 ７．基地局システム内のトラフィック・チャネルを移動局に割り当てる装置で あって： 前記移動局から、緊急ワードがイネーブルになったアクセス信号を受信する手 段； 利用可能なトラフィック・チャネルがあるか否かを判定する手段；および まず制御チャネルを割り当てることなしに、前記利用可 能なトラフィック・チャネルを前記移動局に割り当てる手段； によって構成されることを特徴とする装置。 ８．前記トラフィック・チャネルが利用不能であると判定される場合に、前記 制御チャネルを前記移動局に割り当てる手段によってさらに構成される請求項７ 記載の装置。 ９．通信システム内の複数の通信チャネルを、対応する複数のユーザに提供す る方法であって： 前記対応する複数のユーザから複数の信号を受信する段階； 優先アクセス情報を有する被受信信号の数に関連する指標を追跡する段階；お よび 前記指標が一定の閾値に達すると、前記通信システムに対するアクセスを、優 先アクセス情報を有するユーザに制限する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 １０．前記指標が、優先アクセス情報を有する被受信信号の総数の、前記通信 システム内の通信チャネルの総数に対する比である請求項９記載の方法。