JPWO2008143282A1 - ハンドオーバ制御装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

移動局１１１、…、１ＮＱが通信する基地局を一の基地局から近隣の他の基地局へと切り替えるハンドオーバ制御装置であって、ゲートウェイサーバ３０は、前記移動局１１１、…、１ＮＱに割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で移動局１１１、…、１ＮＱの通信品質を監視し、前記通信品質が所定の品質を下回った場合、前記他の基地局の情報を移動局１１１、…、１ＮＱに送信する。

Description

［関連出願の記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２００７−１３５６９４号（２００７年５月２２日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、ハンドオーバ制御装置、方法およびプログラムに関する。

近年、移動通信システムとして、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ、ワイマックス）システムが注目されている。ＷｉＭＡＸシステムにおいては、１台の無線ＬＡＮアクセスポイントによって半径約５０ｋｍをカバーし、最大７０Ｍｂｐｓの通信速度を可能とする。

図１はＷｉＭＡＸシステムの構成図である。ＷｉＭＡＸシステムは、移動局１１_１、…、１Ｎ_Ｑと、基地局１１、…、１Ｎと、ＡＳＮ−ＧＷ（Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ、アクセスサービスネットワーク・ゲートウェイ）３０と、ＡＡＡ（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ、Ａｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ、Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）サーバ４０とからなる。

ＡＳＮ−ＧＷ３０は、配下に接続される基地局１１、…、１Ｎ、および移動局１１_１、…、１Ｎ_Ｑの管理および制御を行う。

ＡＡＡサーバ４０は移動局１１_１、…、１Ｎ_Ｑの認証、許可および課金を行う。

移動局１１_１、…、１１_Ｐは基地局１１にエントリする移動局を表し、移動局１Ｎ_１、…、１Ｎ_Ｑは基地局１Ｎにエントリする移動局を表す。

従来のＷｉＭＡＸシステムにおいて、ＡＳＮ−ＧＷ３０はエントリしてきた移動局の認証をＡＡＡサーバ４０に要求する。また、ＡＳＮ−ＧＷ３０は配下の基地局１１、…、１Ｎから収集した基地局情報を、近隣基地局情報として一定の時間間隔で基地局１１、…、１Ｎへ送信する。

特許文献１において、基地局装置が移動局の受信状態を監視し、呼損や品質劣化が生じている移動局を検出し、当該移動局を現基地局装置と搬送周波数の異なる別の基地局装置へハンドオーバさせる、技術が開示されている。

国際公開第２００４／１１２４１９号

上記の特許文献１の開示事項は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。以下に本発明による関連技術の分析を与える。
上記のＡＳＮ−ＧＷ３０をはじめとするゲートウェイサーバが、基地局の監視のみならず、移動局のリンク状況の監視も行った場合、ゲートウェイサーバにおける処理の負荷が増大し、ＷｉＭＡＸシステム全体の性能の低下を引き起こす。実際、ゲートウェイサーバが移動局のリンク状況を取得する際のデータ送信方法はユニキャスト方式であるため、監視下の移動局の数が多くなるにつれて、ゲートウェイサーバが移動局のリンク状況を取得するための処理負荷は増大する。

特許文献１に開示された技術においても、同様に、移動局の数が増えるにしたがって、基地局装置における移動局の監視負荷が増大する。

しかし、これを回避するために、ゲートウェイサーバ（もしくは基地局装置）において移動局のリンク状況の監視を行わない場合、移動局はハンドオーバ直前の時点における最新の近隣基地局情報を得ることができず、ハンドオーバの品質が低下する。

したがって、ゲートウェイサーバにおける処理負荷の増加を抑えつつ、ハンドオーバの品質を向上させることが課題となる。

本発明の第１の視点に係るハンドオーバ制御装置は、移動局が通信する基地局を一の基地局から（例えば近隣の）他の基地局へと切り替えるハンドオーバ制御装置であって、前記移動局に割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で前記移動局の通信品質を監視し、前記通信品質が所定の品質を下回った場合、前記他の基地局の情報を前記移動局に送信するように構成されたゲートウェイサーバを備えたことを特徴とする。

本発明の第２の視点に係るハンドオーバ制御方法は、移動局が通信する基地局を一の基地局から（例えば近隣の）他の基地局へと切り替えるハンドオーバ制御方法であって、前記移動局に割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で前記移動局の通信品質を監視する工程と、前記通信品質が所定の品質を下回った場合、前記他の基地局の情報を前記移動局に送信する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の第３の視点に係るハンドオーバ制御プログラムは、移動局が通信する基地局を一の基地局から（例えば近隣の）他の基地局へと切り替える処理をコンピュータに実行させるハンドオーバ制御プログラムであって、前記移動局に割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で前記移動局の通信品質を監視する処理と、前記通信品質が所定の品質を下回った場合、前記他の基地局の情報を前記移動局に送信する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明のハンドオーバ制御装置によって、移動局は、従来と比較してハンドオーバの時点により近い時点における近隣基地局情報を取得することができるため、ハンドオーバの品質を向上させることができる。

また、本発明のハンドオーバ処理装置によって、移動局ごとに割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で移動局を監視することで、すべての移動局を一定の頻度で監視した場合と比較して、ゲートウェイサーバの処理負担を軽減することができる。

ハンドオーバ制御システムの構成図である。 本発明の実施例に係るハンドオーバ制御装置におけるＡＳＮ−ＧＷの構成図である。 本発明の実施例に係るハンドオーバ制御装置におけるサービスレベル管理部に記憶されたサービスレベルを示した図である。 本発明の実施例に係るハンドオーバ制御方法のシーケンス図である。 本発明の実施例に係るハンドオーバ制御方法のシーケンス図である。

符号の説明

１１、…、１Ｎ 基地局
１１_１、…、１１_ｐ、１Ｎ_１…１Ｎ_Ｑ 移動局
３０ ＡＳＮ−ＧＷ（ゲートウェイサーバ）
４０ ＡＡＡサーバ（認証サーバ）
３０１ サービスレベル管理部
３０２ リンク状況取得部
３０３ 近隣基地局情報送受信部
３０４ 基地局側送受信部
３０５ ＡＡＡサーバ側送受信部

第１の展開形態のハンドオーバ制御装置は、上記第１の視点に係るハンドオーバ制御装置において、前記通信品質が、上り方向または下り方向のＣＩＮＲの少なくともいずれかであることが好ましい。

第２の展開形態のハンドオーバ制御装置は、上記第１の視点に係るハンドオーバ制御装置において、前記サービスレベルを記憶するとともに前記ゲートウェイサーバへ送信するように構成された認証サーバを備えることが好ましい。

第３の展開形態のハンドオーバ制御装置は、上記第１の視点に係るハンドオーバ制御装置において、前記認証サーバが、前記サービスレベルを前記ゲートウェイサーバへ送信する際、アクセスアクセプト・パケットにおいて送信するように構成されることが好ましい。

第４の展開形態のハンドオーバ制御装置は、上記第１の視点に係るハンドオーバ制御装置において、前記移動局の識別子と前記移動局に割り当てられたサービスレベルとからなるレコードを記憶する記憶装置を備えることが好ましい。

本発明の実施形態に係るハンドオーバ制御装置は、図１を参照すると、ＷｉＭＡＸシステムを構成する移動局と基地局とを制御するハンドオーバ制御装置であって、ＡＳＮ−ＧＷ（ゲートウェイサーバ）３０と、認証、許可、課金を行うＡＡＡサーバ(認証サーバ)４０とを有する。

ＡＡＡサーバ４０は、移動局それぞれに対するサービスレベルを記憶し、移動局の認証成功後のアクセスアクセプト（Ａｃｃｅｓｓ Ａｃｃｅｐｔ）・パケットにおいて、その移動局に対するサービスレベルを属性値として埋め込んで、ＡＳＮ−ＧＷ３０へ通知する。

サービスレベルとは、エンドユーザに提供するサービスの品質をいい、例えば、端末局のユーザに提供されるハンドオーバの品質をいう。ハンドオーバの品質が良いとは、ハンドオーバにおいて通信の瞬断が起こりにくいことなどを指す。

ＡＳＮ−ＧＷ３０は、サービスレベルに応じて移動局の監視頻度を変更する。ＡＳＮ−ＧＷ３０は、従来の定期的な近隣基地局情報の配信と比較して、より短い時間間隔で近隣基地局情報を配信することが好ましい。なぜなら、ハンドオーバの時点により近い時点における、近隣基地局情報をハンドオーバの候補として、移動局へ提供することによって、ハンドオーバの品質を向上させることができるからである。

ＡＳＮ−ＧＷ３０は、ＡＡＡサーバ４０から受信した、移動局それぞれのサービスレベルを記憶する。ＡＳＮ−ＧＷ３０は、サービスレベルに応じた時間間隔で、移動局のリンク状況を取得する。リンク状況の具体例として、上り方向のＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）、下り方向のＣＩＮＲを用いてもよい。

ＡＳＮ−ＧＷ３０は、リンク状況を参照して、十分な通信品質が確保できているか否かを判定する。十分な通信品質が確保できていない場合、ＡＳＮ−ＧＷ３０は、移動局がエントリしている基地局に向けて自らが管理するハンドオーバ候補の基地局を最新の近隣基地局情報として送信する。

ハンドオーバ直前の移動局は、エントリ中の基地局を介して、ハンドオーバ候補となる近隣の基地局情報を受信することができる。

したがって、ＡＮＳ−ＧＷ３０から定期的に近隣基地局情報を受信するのみの従来の方法と比較して、ハンドオーバの品質を向上させることができる。

また、移動局それぞれにサービスレベルを割り当てて、ＡＳＮ−ＧＷ３０は、サービスレベルが高いものほど頻繁に、リンク状況を問い合わせることが好ましい。

これによって、全ての移動局に対して、一律にリンク状況の取得を行った場合と比較して、ＡＳＮ−ＧＷ３０の処理負荷を低く抑えることができる。

また、移動局単位でハンドオーバのサービスレベルを割り当てることにより、エンドユーザに向けたサービスも多様化される。

図１を参照すると、ＡＡＡサーバ４０は、ＷｉＭＡＸシステムに加入するユーザ情報として、ユーザＩＤ、パスワードおよびそのユーザに割り当てられたサービスレベルを記憶する。ＡＡＡサーバ４０は、移動局１１_１、…、１Ｎ_Ｑの認証を行い、認証成功の通知としてアクセスアクセプト・パケットをＡＳＮ−ＧＷ３０へ送信する。

このとき、アクセスアクセプト・パケット内において、例えば、ＲＦＣ３５８０で規定されているように、認証に成功した移動局のサービスレベルを属性値として埋め込むことができる。

図２は、本発明の第１の実施例に係るハンドオーバ制御装置に備えたＡＳＮ−ＧＷ３０の構成図を表している。

ＡＳＮ−ＧＷ３０は、サービスレベル管理部３０１と、リンク状況取得部３０２と、近隣基地局情報送受信部３０３と、基地局側送受信部３０４と、ＡＡＡサーバ側送受信部３０５と、からなる。

ＡＳＮ−ＧＷ３０に備えたサービスレベル管理部３０１は、図２を参照すると、ＡＡＡサーバ側送受信部３０５を介して、ＡＡＡサーバ４０から受信したサービスレベルを移動局のＭＡＣアドレスとともに一元管理する。

図３は、サービスレベル管理部３０１に記憶されたサービスレベルのデータフォーマットの一例を示す。図３に示すように、最もサービスレベルの高いユーザにＨＩＧＨ、２番目に高いユーザにＭＩＤ、３番目に高いユーザにＬＯＷを割り当てることができる。

ＡＡＡサーバ側送受信部３０５は、ＡＡＡサーバ４０とのインターフェイスである。

サービスレベル管理部３０１は、ＡＡＡサーバ４０からサービスレベルを受信した場合、リンク状況取得部３０２へサービスレベルを通知する。

リンク状況取得部３０２は、サービスレベルに応じたリンク状況取得間隔およびリンク状況の閾値を予め記憶するとともに、サービスレベルを受信した場合、そのリンク状況取得間隔に基づいて、定期的にリンク状況を取得する。

リンク状況取得部３０２は、取得したリンク状況を参照し、移動局のリンク状況が所定の閾値に達していないと判定した場合、その移動局がエントリしている基地局に向けて最新の近隣基地局情報を送信するよう、近隣基地局情報送受信部３０３に要求する。

近隣基地局情報送受信部３０３は、基地局側送受信部３０４を介して、基地局に近隣基地局情報を送信する。

近隣基地局情報送受信部３０３は、配下の基地局から無線リソースに関する情報を収集し、定期的にこれらの基地局に送信するとともに、リンク状況取得部３０２からの命令を受けた場合にも、配下の基地局へ近隣基地局情報を送信する。

基地局側送受信部３０４は、基地局１１、…、１Ｎと通信を行う際のインターフェイスである。

図４のシーケンス図に基づいて、移動局１１_１が、基地局１１にエントリしてからＡＡＡサーバ４０によってサービスレベルが割り当てられるまでの処理について説明する。

ＡＡＡサーバ４０は、加入してくるユーザを認証するため、ユーザＩＤおよびパスワードを記憶する。さらに、ユーザＩＤと対応づけて、ユーザごとのサービスレベルを登録する（ステップＳ４１）。例えば、最もサービスレベルの高いユーザに対してＨＩＧＨ、２番目に高いユーザに対してＭＩＤ、３番目に高いユーザに対してＬＯＷを割り当てることができる（図３参照）。

移動局１１_１が基地局１１へ帰属する（ステップＳ４２）。基地局１１は移動局１１_１のエントリ要求を受信して、ＡＮＳ−ＧＷ３０へ認証要求を送信する。

ＡＳＮ−ＧＷ３０は、認証要求を受信して、ＡＡＡサーバ４０へ転送する。

ＡＡＡサーバ４０は、移動局１１_１からの認証要求を受信し、認証処理を行う（ステップＳ４３）。

ＡＡＡサーバ４０は、認証処理の後、移動局１１_１のサービスレベルをアクセスアクセプト・パケットに埋め込み、ＡＳＮ−ＧＷ３０に送信する。

ＡＳＮ−ＧＷ３０に備えたサービスレベル管理部３０１は、図３のように、移動局１１_１のＭＡＣアドレスと対応づけてサービスレベルを記憶する（ステップＳ４４）。

また、ＡＳＮ−ＧＷ３０は認証結果を基地局１１へ通知し、基地局１１は移動局１１_１へエントリ完了を通知する。

次に、図５のシーケンス図を参照して、移動局１１_１が基地局１１へのエントリを完了した後、ＡＳＮ−ＧＷ３０が適切なハンドオーバ候補の情報（近隣基地局情報）を移送局１１_１へ通知する処理のフローについて説明する。

ＡＳＮ−ＧＷ３０の近隣基地局情報送受信部３０３は、配下の基地局１１、…、１Ｎから基地局情報を収集するとともに、収集した基地局情報を近隣基地局情報として、一定の時間間隔で基地局１１、…、1Ｎへ送信する（ステップＳ５１）。これは従来の近隣基地局情報の送信方法に相当する。

ＡＳＮ−ＧＷ３０のリンク状況取得部３０２は、サービスレベル管理部３０１から通知された移動局１１_１のサービスレベルに応じた一定の時間間隔で移動局１１_１のリンク状況を取得する（ステップＳ５２）。

リンク状況取得要求は基地局１１を介して移動局１１_１に送信され、移動局１１_１は基地局１１を介してリンク状況をＡＳＮ−ＧＷ３０に送信する。

一例として、サービスレベルがＨＩＧＨのときは３０秒間隔、ＭＩＤのときは３００秒（５分）間隔、ＬＯＷのときは６００秒（１０分）間隔とする。

リンク状況取得部３０２は、ステップＳ５２において取得した移動局１１_１のリンク状況において、十分なリンク品質が保たれているか否かを判定する（ステップＳ５３）。

リンク状況取得部３０２は、リンク品質が十分でないと判定した場合、近隣基地局情報送受信部３０３に対して近隣基地局情報の送信を命じる。

移動局１１_１はハンドオーバ直前に最新の近隣基地局情報を受信することにより、正確かつ円滑にハンドオーバ候補の基地局を選び出すことができる。

従来のＷｉＭＡＸシステムにおいては、移動局にハンドオーバ候補となる近隣基地局情報を伝える場合、ＡＳＮ−ＧＷ３０は、移動局に対して定期的に近隣基地局情報の送信を行っていた(ステップＳ５１)。

したがって、移動局が移動することによってリンク品質が低下した場合であっても、移動局はハンドオーバ直前における近隣基地局情報を得ることができなかった。

従来のＷｉＭＡＸシステムであっても、ＡＳＮ−ＧＷ３０は移動局それぞれに対してユニキャスト方式によってリンク状況を把握することができた。しかし、配下のすべての移動局に対して、ユニキャスト方式によってリンク状況を取得した場合、ＡＳＮ−ＧＷ３０の負荷が過大となるばかりか、システム全体の通信負荷が増大するおそれがあった。

一方、本実施形態のように、移動局それぞれに対してハンドオーバのサービスレベルを導入し、移動局毎のリンク状況を取得する時間間隔を変化させることによって、ＡＳＮ−ＧＷ３０における負荷の増大を抑え、システム全体の通信量も抑制することができる。

本実施形態に係るハンドオーバ処理装置によって、移動局は、従来と比較して、よりハンドオーバの時点に近い時点におけるハンドオーバ候補の基地局情報を取得することができる。

移動局毎のサービスレベルを導入するための方法として、例えば、ＷｉＭＡＸシステムにおけるＡＡＡサーバ４０の機能を用いてもよい。このとき、従来のＷｉＭＡＸシステムの装置構成のみに基づき、新たな装置を導入することなく、本発明の実施形態に係るハンドオーバ装置を実現することができる。また、ユーザ側から通常のＡＡＡ認証の処理を行うのみでよいため、特別なアプリケーションや装置も必要としない。

上記の実施形態においては、ＡＳＮ−ＧＷ３０を１台としたが、もちろん複数台のＡＳＮ−ＧＷを備えた構成としてもよい。

また、移送局それぞれに対するサービスレベルを導入することによって、ＡＳＮ−ＧＷ３０が、移動局のリンク状況を監視し、制御することもできる。すなわち、移動局が主体となってハンドオーバ要求を行う代わりに、ＡＳＮ−ＧＷ３０が主体となって、十分な通信品質を確保できていない移動局に対してハンドオーバ要求を行うこともできる。
本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。

Claims (9)

1. 移動局と通信する基地局を一の基地局から他の基地局に切り替えるハンドオーバ制御装置であって、
   前記移動局に割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で前記移動局の通信品質を監視し、前記通信品質が所定の品質を下回った場合、前記他の基地局の情報をハンドオーバの候補として前記移動局に送信することを特徴とするハンドオーバ制御装置。
2. 前記通信品質が、上り方向及び／又は下り方向のＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）であることを特徴とする、請求項１に記載のハンドオーバ制御装置。
3. 前記移動局の通信品質を監視するとともに前記他の基地局の情報を前記移動局に送信するように構成されたゲートウェイサーバを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のハンドオーバ制御装置。
4. 前記サービスレベルを記憶するとともに、記憶した前記サービスレベルを前記ゲートウェイサーバへ送信するように構成された認証サーバを備えることを特徴とする、請求項３に記載のハンドオーバ制御装置。
5. 前記認証サーバが、前記サービスレベルを前記ゲートウェイサーバへ送信する際、アクセスアクセプト・パケットにおいて送信するように構成されたことを特徴とする、請求項４に記載のハンドオーバ制御装置。
6. 前記移動局の識別子と前記移動局に割り当てられたサービスレベルとを含むレコードを記憶する記憶装置を備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一に記載のハンドオーバ制御装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一に記載のハンドオーバ制御装置と、前記基地局とを備えることを特徴とする移動通信システム。
8. 移動局と通信する基地局を一の基地局から他の基地局へと切り替えるハンドオーバ制御方法であって、
   ハンドオーバ制御装置により前記移動局に割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で前記移動局の通信品質を監視する工程と、
   前記通信品質が所定の品質を下回った場合、前記ハンドオーバ制御装置により前記他の基地局の情報をハンドオーバの候補として前記移動局に送信する工程と、を含むことを特徴とするハンドオーバ制御方法。
9. 移動局と通信する基地局を一の基地局から他の基地局へと切り替える処理をコンピュータに実行させるハンドオーバ制御プログラムであって、
   前記移動局に割り当てられたサービスレベルに応じた頻度で前記移動局の通信品質を監視する処理と、
   前記通信品質が所定の品質を下回った場合、前記他の基地局の情報をハンドオーバの候補として前記移動局に送信する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするハンドオーバ制御プログラム。

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