WO2011067816A1 - 基地局、無線ネットワーク制御装置、ハンドオーバ方法 - Google Patents

基地局、無線ネットワーク制御装置、ハンドオーバ方法 Download PDF

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WO2011067816A1
WO2011067816A1 PCT/JP2009/006584 JP2009006584W WO2011067816A1 WO 2011067816 A1 WO2011067816 A1 WO 2011067816A1 JP 2009006584 W JP2009006584 W JP 2009006584W WO 2011067816 A1 WO2011067816 A1 WO 2011067816A1
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WO
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base station
network
public
handover
control device
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PCT/JP2009/006584
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Inventor
畠山伸也
杉崎秀行
伊藤幹朗
高島健
東紘一郎
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富士通株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/16—Performing reselection for specific purposes
    • H04W36/22—Performing reselection for specific purposes for handling the traffic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/04—Reselecting a cell layer in multi-layered cells
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/045—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using private Base Stations, e.g. femto Base Stations, home Node B

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication technology in a mobile communication network in which a base station (Home NodeB) that can be connected to a radio network control apparatus via a public network is introduced.
  • a base station Home NodeB
  • UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • Home NodeB is connected to the host device via the public IP network, not via the Iub dedicated line. That is, Home NodeB can be used when a user of a mobile station (UE: User Equipment) connects to an IP line in the home.
  • UE User Equipment
  • Home NodeB is assumed to be installed to cover a local area outside the area covered by a large macro base station for unspecified users (hereinafter referred to as “macro NodeB”).
  • macro NodeB a large macro base station for unspecified users
  • the mobile station does not need to use the bandwidth of the Iub dedicated line. That is, from the viewpoint of a wireless communication provider, the more users connected to the network via Home NodeB, the more users can be accommodated without increasing the Iub line (that is, the coverage rate can be increased).
  • Home NodeB can easily combine a function as a radio base station and a function as a home server.
  • Fig. 1 shows the configuration of a wireless communication system (UTRAN) including Home NodeB and macro NodeB.
  • the Home Node B 100 is connected to an RNC (Radio Network Controller) 200 via a public IP network and a gateway (GW) 400.
  • the macro Node B 300 is connected to the RNC 200 via a dedicated Iub line 1001 provided by a wireless communication carrier.
  • the RNC 200 is connected to a higher-order core network (CN: Core Network).
  • CN Core Network
  • cell C1 is an area where Home NodeB 100 can communicate
  • cell C3 is an area where macro NodeB 300 can communicate.
  • Cell C1 is contained in cell C3.
  • the mobile station (UE) when the mobile station (UE) is in a position where it can communicate with both the Home NodeB 100 and the macro NodeB300, the handover of the mobile station (UE) between the Home NodeB100 and the macro NodeB300 Managed by RNC200.
  • the wireless communication quality that allows the mobile station to communicate with both the Home NodeB 100 and the macro NodeB 300 is obtained, communication is performed via the NodeB (base station) having the higher wireless communication quality. Will be done.
  • the first and second cells there is known a method for selecting a target cell.
  • Information used by Home NodeB when it detects that a mobile station that is allowed to access Home NodeB enters or appears in the location registration area for Home NodeB cell search and handover There is known a method in which the mobile station is notified individually.
  • the mobile station starts communication via the macro NodeB because the radio communication quality with the macro NodeB is higher than the radio communication quality with the Home NodeB.
  • the mobile station UE
  • communicates with the macro NodeB 300 it is performed via the Iub line 1001.
  • the Iub line 1001 is managed by a wireless communication provider, and when the Iub line 1001 is in a congested state (for example, when packet discard is detected), the wireless communicator is responsible for various types of solutions for eliminating the congested state.
  • the wireless communication quality with Home NodeB is higher than the wireless communication quality with Macro NodeB, it is assumed that the mobile station starts communication via Home NodeB.
  • a mobile station UE
  • the public IP network is in a congested state, packet discard and packet delay are performed. As a result of this, a situation may occur where the communication rate decreases.
  • the wireless communication carrier cannot manage the communication status of the public IP network accessed by another communication device group 6 or the like unrelated to the wireless communication carrier.
  • the wireless communication quality with Home NodeB is higher than the wireless communication quality with Macro NodeB, there is no opportunity for handover from Home NodeB to another NodeB. For this reason, the public IP network becomes a bottleneck, and there is a possibility that communication of the mobile station may be continued with a low communication rate in the entire wireless access network.
  • the object of the present invention is when the public network becomes congested when the mobile station is communicating with the base station connected to the radio network controller via the public network. Even if it exists, it is to prevent the decrease in the communication rate due to the congestion state of the public line network.
  • a base station connected to a wireless network control device via a public line network is provided.
  • This base station (A) a first congestion determination unit that determines whether or not the public line network is in a congestion state; (B) When it is determined that the public line network is in a congested state, a request is made to the wireless network control device to hand over the mobile station established with the local station to the base station for unspecified users.
  • a handover request unit that transmits a request signal to be transmitted; Is provided.
  • a radio network controller connected to a first base station via a public line network and connected to a second base station without going through a public line network.
  • This wireless network control device (C) a second congestion determination unit that determines whether or not the public line network is in a congestion state; (D) When it is determined that the public network is congested while the mobile station is communicating with the first base station, the mobile station is handed over from the first base station to the second base station.
  • This handover method is (E) the step of the first base station determining whether or not the public line network is congested; (F) When the first base station determines to the radio network control device that the public line network is in a congested state, the first base station of the mobile station that has established communication with the own base station Sending a request signal requesting handover to the station; (G) a step in which the radio network controller performs a handover process from the first base station to the second base station in response to the request signal; including.
  • Another handover method is: (H) a step in which the radio network controller determines whether or not the public line network is congested; (I) When the radio network controller determines that the public line network is in a congested state while the mobile station establishes communication with the first base station, the radio network control device determines that the second base station from the first base station of the mobile station Performing a handover process to the station; including.
  • the disclosed base station radio network controller, and handover method, when the mobile station is communicating with the base station connected to the radio network controller via the public network, the public network Even when the network becomes congested, it is possible to prevent the decrease in the communication rate due to the congestion of the public network.
  • FIG. 10 is a flowchart when the congestion state of the public IP network is determined by Home NodeB in the system of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart when the RNC determines the congestion state of the public IP network in the system of the second embodiment.
  • the flowchart which shows operation
  • system a radio communication system including the base station
  • the system of this embodiment belongs to UTRAN, which is a UMTS radio access network.
  • the Home Node B 10 is connected to the RNC 20 via a public IP network (public line network) and a gateway (GW) 40.
  • the wireless communication carrier cannot manage the communication status of the public IP network accessed by another communication device group 6 or the like unrelated to the wireless communication carrier.
  • the macro Node B 30 is connected to the RNC 20 via a dedicated Iub line 1001 provided by a wireless communication carrier.
  • the RNC 20 is connected to a higher-order core network (CN).
  • CN higher-order core network
  • the system includes means for determining whether or not the public IP network is in a congested state in order to avoid such a decrease in the communication rate.
  • a handover is performed from the home node B10 to the macro node B30.
  • FIG. 2 discloses the configuration of Home NodeB 10.
  • the Home NodeB 10 includes a wireless interface (wireless IF) unit 11, an Iub interface (Iub IF) unit 12, a frame monitoring unit 13 (first congestion determination unit), and a handover request unit 14.
  • the wireless interface unit 11 includes a receiver and a transmitter, and performs physical layer processing in the wireless interface, MAC-PDU (Medium Access Control-Protocol Data Unit) processing for each mobile station, frame processing, and the like.
  • the Iub interface unit 12 exchanges frames with the Iub interface unit 21 of the RNC 20 described later using a predetermined transport channel via the public IP network and the gateway 40.
  • the frame monitoring unit 13 is provided between the wireless interface unit 11 and the Iub interface unit 12.
  • the frame monitoring unit 13 monitors the downstream frame from the Iub interface unit 12 and determines whether or not the public IP network is congested based on data in the downstream frame. The determination method will be described later.
  • the handover request unit 14 determines to request the RNC 20 to make a handover of the mobile station to the macro Node B.
  • the uplink frame transmitted from the Iub interface unit 12 includes a signal indicating a handover request (hereinafter referred to as “handover request signal” or simply “request signal”). It will be.
  • the handover request signal may be included in a control frame from the Home Node B 10 to the macro Node B 30, for example.
  • FIG. 3 is an example of a header of a control frame including a handover request signal. This frame format is also disclosed in Non-Patent Document 2.
  • Frame CRC indicates the result of CRC (Cyclic Redundancy Check) applied thereafter
  • FT Frae Type indicates a frame type (data frame or control frame).
  • Control Frame Type is, for example, 8-bit control information.
  • a code indicating a control frame for making a handover request is assigned to 8-bit Control Frame Type.
  • FIG. 2 discloses a macro NodeB 30 configuration.
  • the macro NodeB 30 includes a wireless interface (wireless IF) unit 31 and an Iub interface (Iub IF) unit 32.
  • the radio interface unit 31 and the Iub interface unit 32 perform processing equivalent to that of the radio interface unit 11 and the Iub interface unit 12 of the Home NodeB 10, respectively.
  • the macro Node B 30 is capable of an Iub interface via a radio interface with a mobile station and an Iub line 1001 with the RNC 20.
  • FIG. 2 discloses the configuration of RNC 20.
  • the RNC 20 includes an Iub interface (Iub IF) unit 21, an Iu interface (Iu IF) unit 22, a frame monitoring unit 23 (second congestion determination unit), and a handover processing unit 24.
  • the Iub interface unit 21 exchanges frames with the Iub interface unit 12 of the Home NodeB 10 or the Iub interface unit 32 of the macro NodeB 30 using a predetermined transport channel.
  • the Iu interface unit 22 performs protocol processing conforming to the upper CN (core network).
  • the frame monitoring unit 23 is provided between the Iub interface unit 21 and the Iu interface unit 22.
  • the frame monitoring unit 23 monitors the upstream frame from the Iub interface unit 21 and determines whether or not the public IP network is congested based on data in the upstream frame. The determination method will be described later.
  • the handover processing unit 24 sends a macro to the mobile station from the Home NodeB 10 Handover to NodeB 30 is performed.
  • FIG. 4 shows a frame format of HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channel) which is a transport channel added for HSDPA (High Speed Downlink Packet Access).
  • MAC-d is an abbreviation for MAC-DCH (Dedicated Channel) and is a MAC for dedicated channels.
  • This frame format is also disclosed in Non-Patent Document 1.
  • the HS-DSCH frame header includes an FSN (Frame Sequence Number). This FSN is, for example, 4-bit data that is incremented each time an HS-DSCH data frame is transmitted.
  • the frame monitoring unit 13 of the Home Node B 10 monitors the FSN of the HS-DSCH data frame from the RNC 20, and determines that the frame has been lost in the public IP network when the continuity of the FSN is lost. Specifically, a method of counting the number of times the FSN does not continue in a certain time and comparing the count value with a predetermined threshold (first threshold) can be considered. For example, if the threshold is set to 20%, it is determined that the public IP network is in a congested state when the number of lost frames (that is, the count value) is 20 or more in 100 received frames. It should be noted that the number of received frames to be evaluated (100 in the above example) is preferably a somewhat large number in order to ensure accuracy of determination. As described above, the Home NodeB 10 can determine whether or not the public IP network is congested in the downlink from the RNC 20.
  • FIG. 5 shows a frame format of E-DCH (Enhanced Dedicated Channel), which is a transport channel added for HSUPA (High Speed Uplink Packet Access).
  • MAC-es is an abbreviation for MAC-es SRNC (Serving Radio Network Controller), and is an E-DCH MAC in SRNC (corresponding to RNC 20 in this embodiment).
  • This frame format is also disclosed in Non-Patent Document 2.
  • the header of the E-DCH frame includes the FSN as in the HS-DSCH.
  • the FSN is, for example, 4-bit data that is incremented each time an E-DCH data frame is transmitted.
  • the frame monitoring unit 23 of the RNC 20 monitors the FSN of the E-DCH data frame from the Home Node B 10 and determines that the frame has been lost in the public IP network when the continuity of the FSN is lost. Specifically, a method of counting the number of times the FSN does not continue in a certain time and comparing the count value with a predetermined threshold (third threshold) can be considered. As described above, the RNC 20 can determine whether or not the public IP network has reached a congestion state in the uplink from the Home Node B 10.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation when the public IP network is congested in the downstream of the system of this embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation when the public IP network is congested in the upstream of the system of this embodiment.
  • (1-6-1) Operation when Public IP Network is Congested in Downstream Referring to FIG. 6, in the initial state of the system of the present embodiment, the mobile station (UE) moves down from RNC 20 via Home Node B10. It is assumed that the data frame is received. That is, the Iub interface unit 21 of the RNC 20 transmits a downlink data frame on the HS-DSCH as a transport channel. The transmitted data frame is received by the Iub interface unit 12 of the Home NodeB 10 via the gateway 40 and the public IP network (step S10). In Home NodeB 10, the frame monitoring unit 13 determines whether or not the public IP network has reached a congestion state based on the FSN value in the header of the received data frame (step S10). The data frame received by Home NodeB 10 is mapped to a radio frame and transmitted to the mobile station (step S12).
  • the frame monitoring unit 13 of the Home Node B 10 counts the number of times the FSN (Frame Sequence Number) does not continue in a certain time, and compares the count value with a predetermined threshold value. As a result, when it is detected that the count value exceeds the threshold value (step S14), the detection result is given to the handover request unit 14 (step S16). In response to the detection result, the handover request unit 14 determines to request the RNC 20 to perform handover of the mobile station to the macro NodeB. Then, a control frame including a handover request signal is transmitted to the RNC 20 via the Iub interface unit 12 (step S18).
  • FSN Full Sequence Number
  • the frame monitoring unit 23 of the RNC 20 analyzes the control frame from the Home Node B 10 and notifies the handover processing unit 24 that a handover request signal is included (step S20).
  • the handover processing unit 24 searches for a macro NodeB that can be handed over (step S22). That is, since a message indicating the reception quality from one or more neighboring macro NodeBs is periodically sent from the mobile station to the RNC 20, the reception quality at the mobile station is the highest among the one or more macro NodeBs. Search for a good macro NodeB.
  • the macro NodeB 30 is selected as the handover target NodeB (handover destination base station).
  • the RNC 20 performs a handover process with the mobile station (step S24).
  • the RNC 20 requests the macro NodeB 30 that is the target NodeB for handover to prepare a wireless line and a wired line so that the mobile station can perform the handover.
  • the RNC 30 transmits a handover command message to the mobile station via the currently connected Home NodeB 10.
  • the mobile station switches the NodeB to be connected from Home to NodeB10 to the macro NodeB30.
  • a handover completion message is transmitted to the RNC 30 via the newly connected macro Node B 30 to complete the handover process.
  • the downlink data frame is transmitted from the Iub interface unit 21 of the RNC 20 to the mobile station via the Iub line 1001 and the macro NodeB 30 (step S26).
  • the downlink frame is delivered to the mobile station without going through the congested public IP network, it is possible to avoid a decrease in the communication rate due to the congested state of the public IP network.
  • the mobile station may be handed over from the macro NodeB 30 to the Home NodeB 10 after a predetermined time has elapsed (step S28). This is because there is a possibility that the congestion state of the public IP network has been resolved after a lapse of a certain time from step S24, and it is preferable from the viewpoint of increasing the coverage of the macro NodeB 30.
  • the downlink data frame is transmitted from the Iub interface unit 21 of the RNC 20 to the mobile station via the gateway 40, the public IP network, and the Home NodeB 10 (step S30).
  • the mobile station receives uplink data via Home NodeB 10 It is assumed that a frame is being transmitted (step S40).
  • the Iub interface unit 12 of the Home NodeB 10 transmits an uplink data frame on the E-DCH as a transport channel.
  • the transmitted data frame is received by the Iub interface unit 21 of the RNC 20 via the gateway 40 and the public IP network (step S42).
  • the frame monitoring unit 23 determines whether or not the public IP network has reached a congestion state based on the FSN value in the header of the received data frame (step S42).
  • the frame monitoring unit 23 of the RNC 20 counts, for example, the number of times the FSN does not continue in a certain time, and compares the count value with a predetermined threshold value. As a result, when it is detected that the count value exceeds the threshold value (step S44), the detection result is given to the handover processing unit 24 (step S46).
  • the handover processing unit 24 searches for a macro NodeB that can be handed over (step S48). That is, since a message indicating the reception quality from one or more neighboring NodeBs is periodically sent from the mobile station to the RNC 20, the reception quality at the mobile station is the best from one or more macro NodeBs. Search for the macro Macro NodeB. As a result, in the system of the present embodiment, the macro NodeB 30 is selected as the target NodeB (handover destination base station) for handover. Then, the RNC 20 performs a handover process with the mobile station (step S50).
  • the RNC 20 requests the macro NodeB 30 that is the target NodeB for handover to prepare a wireless line and a wired line so that the mobile station can perform the handover.
  • the RNC 30 transmits a handover command message to the mobile station via the currently connected Home NodeB 10.
  • the mobile station switches the NodeB to be connected from Home to NodeB10 to the macro NodeB30.
  • a handover completion message is transmitted to the RNC 30 via the newly connected macro Node B 30 to complete the handover process.
  • the uplink data frame from the mobile station is transmitted to the RNC 20 via the macro NodeB 30 and the Iub line 1001 (step S52).
  • the uplink frame is delivered to the RNC 20 without going through the congested public IP network, so that it is possible to avoid a decrease in the communication rate due to the congested state of the public IP network.
  • the mobile station may be handed over from the macro NodeB 30 to the Home NodeB 10 after a predetermined time has elapsed (step S54).
  • the uplink data frame from the mobile station is transmitted from the Iub interface unit 12 of Home NodeB 10 to the RNC 20 via the public IP network and the gateway 40 (step S56). .
  • the public IP network between Home ⁇ ⁇ NodeB and RNC has become congested while the mobile station is connected to the radio access network via Home NodeB.
  • the handover to the macro NodeB is performed. Therefore, when the wireless communication quality between the mobile station and Home NodeB is better than the wireless communication state between the mobile station and the macro NodeB, when there is no opportunity for handover based on the wireless communication quality, the public IP network It is possible to prevent a decrease in the communication rate due to the congestion state.
  • (2-1) Method for Determining Congestion State of Public IP Network in the Present Embodiment In order to determine whether the public IP network is in a congested state, in this embodiment, one of Home NodeB or RNC is changed from one to the other.
  • the control frame for measuring the round-trip communication time is transmitted.
  • One of the Home NodeB and the RNC that has received the control frame immediately transmits the control frame or a response signal indicating that the control frame has been received to the other.
  • One of the Home NodeB or RNC that has transmitted the control frame measures the round-trip communication time based on the transmission time of the control frame and the reception time of the control frame or response signal received from the other.
  • a public IP network is interposed between Home NodeB and RNC.
  • Frame CRC indicates the result of CRC applied thereafter
  • FT Frame Type
  • Frame Type indicates a frame type (data frame or control frame).
  • Control Frame Type is, for example, 8-bit control information.
  • a code indicating a control frame for measuring the round-trip communication time is assigned to 8-bit Control Frame Type.
  • FSN Fre Sequence Number
  • a control frame including a handover request signal is called a “first control frame”
  • a control frame for measuring a round-trip communication time is “ This is called “second control frame”.
  • the schematic configuration of the Home NodeB and the RNC in this embodiment is the same as that shown in FIG. 2, but the processing of both frame monitoring units is different from that in the first embodiment.
  • one frame monitoring unit measures a round-trip communication time and has a memory (not shown) for realizing the processing. That is, one frame monitoring unit generates and transmits the second control frame, and stores the FSN (Frame Sequence Number) of the second control frame and the transmission time in association in the memory.
  • the other frame monitoring unit immediately returns the second control frame transmitted from one frame monitoring unit as it is. As described above, the other frame monitoring unit may return a response signal associated with the transmitted second control frame.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an operation when the round-trip communication time is measured by Home NodeB.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an operation when the round-trip communication time is measured by the RNC.
  • step S13a When the round-trip communication time is measured by Home NodeB Since FIG. 9 differs from FIG. 6 only in the process before step S14, here the process before step S14 (step S13a, S13b) will be mainly described.
  • the process of step S13a is as follows. That is, the frame monitoring unit of Home NodeB 10 generates and transmits a second control frame in accordance with the format shown in FIG. At that time, as shown in FIG. 8B, the frame monitoring unit of the Home NodeB 10 associates the FSN (Frame Sequence Number) of the second control frame with the transmission time and stores them in the memory.
  • FSN Full Sequence Number
  • the frame monitoring unit of the RNC 20 confirms the second control frame transmitted from the Home NodeB 10
  • the frame monitoring unit immediately controls to transmit (reply) the second control frame to the Home NodeB 10.
  • the frame monitoring unit of the Home NodeB 10 reads the FSN and the reception time of the second control frame returned from the RNC 20. Then, the frame monitoring unit of Home NodeB 10 compares the FSN of the returned second control frame with the FSN stored in the memory, and calculates the round-trip communication time based on the transmission time and the reception time. .
  • the process in step S13a is periodically performed between the RNC 20 and the Home Node B10.
  • Step S13b shows a case where the second control frame is returned with a delay due to the fact that the public IP network is more congested than in Step S13a.
  • step S14 it is determined that the public IP network is in a congestion state because the round-trip communication time exceeds a predetermined threshold (second threshold).
  • a first control frame (a control frame including a handover request signal) is generated and transmitted to the RNC 20 (step S18).
  • step S43a is as follows. That is, the frame monitoring unit of the RNC 20 generates and transmits a second control frame according to the format shown in FIG. At that time, as shown in FIG. 8B, the frame monitoring unit of the RNC 20 associates the FSN of the second control frame with the transmission time and stores them in the memory. When the frame monitoring unit of the Home NodeB 10 confirms the second control frame transmitted from the RNC 20, it immediately controls to transmit (reply) the second control frame to the RNC 20.
  • the frame monitoring unit of the RNC 20 reads the FSN and the reception time of the second control frame returned from the Home NodeB 10.
  • the frame monitoring unit of the RNC 20 collates the returned FSN of the second control frame with the FSN stored in the memory, and calculates a round-trip communication time based on the transmission time and the reception time.
  • the process in step S43a is periodically performed between the RNC 20 and the Home Node B10.
  • step S43b shows a case where the second control frame is returned with a delay due to the fact that the public IP network is more congested than in Step S43a.
  • step S44 it is determined that the public IP network is in a congested state because the round-trip communication time exceeds a predetermined threshold (fourth threshold).
  • the round-trip communication time may be measured by either Home NodeB or RNC.
  • both Home NodeB and RNC may measure the round-trip communication time to determine the congestion state of the public IP network.
  • the base station, radio network control apparatus, and handover method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course, it may be changed.
  • FIG. 11 is a flowchart for confirming whether or not handover is permitted for a user of a mobile station.
  • FIG. 11 shows an example in which steps S23a and S23b for confirming whether or not handover is permitted are added to FIG.
  • step S24 before executing the handover process in step S24, a signal for confirming whether the handover is permitted or not is transmitted from the RNC 20 to the mobile station (UE) (step S23a).
  • the process of step S24 is performed only when a signal indicating permission of handover is returned from the mobile station according to the signal.

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Abstract

　移動局（ＵＥ）がHome NodeB経由で無線アクセスネットワークに接続されている間に、Home NodeBと無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）の間の公衆ＩＰ網が輻輳状態になったと判断した場合には、Home NodeBからマクロNodeBへハンドオーバを行うようにした。よって、移動局とHome NodeBの間の無線通信品質が、その移動局とマクロNodeBとの無線通信状態よりも良好である場合など、無線通信品質に基づくハンドオーバの契機がない場合に、公衆ＩＰ網の輻輳状態に起因した疎通レートの低下が継続しない。

Description

基地局、無線ネットワーク制御装置、ハンドオーバ方法
　本発明は、公衆回線網を経由して無線ネットワーク制御装置に接続されうる基地局（Home NodeB）を導入した移動通信ネットワークにおける無線通信技術に関する。
　移動体通信システムとして近年商用運用されているＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunication System) の無線アクセスネットワークであるＵＴＲＡＮ(Universal Terrestrial Radio Access Network)では、家庭用の特定ユーザ向けの小型の基地局の使用が検討されている。この特定ユーザ向けの基地局は、Home NodeBと称されている。このようなHome NodeBは、Ｉｕｂ専用回線を経由せずに、公衆IP網経由で上位装置と接続される。すなわち、Home NodeBは、移動局(ＵＥ：User Equipment)のユーザが家庭内のIP回線に接続することで使用可能となる。
　Home NodeBは、不特定ユーザ向けの大型のマクロ基地局（以下、「マクロNodeB」という。）がカバーするエリア外の局所的なエリアをカバーするために設置されることが想定されている。その一方で、Home NodeBが、マクロNodeBがカバーするエリア内に位置する場合であっても、以下の理由から、家庭内にHome NodeBが普及することが期待されている。
　先ず第１に、移動局がHome NodeB経由でネットワークに接続すれば、その移動局がＩｕｂ専用回線の帯域を使用せずに済む点である。すなわち、無線通信事業者にとって見れば、Home NodeB経由でネットワークに接続するユーザが増加するほど、Ｉｕｂ回線を増設せずにより多くのユーザを収容できる（すなわち、カバー率を上げることができる）。第２に、第１の理由に関連して、多くのユーザがHome NodeB経由でネットワークに接続することは無線通信事業者にとって有益であるため、ユーザがHome NodeB経由で接続する場合には、ユーザに対して課金上の利益が与えられ得る点である。第３に、Home NodeBが、無線基地局としての機能と、ホームサーバとしての機能とを容易に融合可能である点が挙げられる。
　図１に、Home NodeBとマクロNodeBを含む無線通信システム（ＵＴＲＡＮ）の構成を示す。図１を参照すると、Home NodeB１００は、公衆ＩＰ網及びゲートウェイ(ＧＷ)４００を経由して、ＲＮＣ(Radio Network Controller；無線ネットワーク制御装置)２００に接続される。一方、マクロNodeB３００は、無線通信事業者によって提供される専用回線のＩｕｂ回線１００１を経由してＲＮＣ２００に接続される。ＲＮＣ２００は、さらに上位のコアネットワーク（ＣＮ：Core Network）に接続される。なお、セルＣ１はHome NodeB１００が通信可能なエリアであり、セルＣ３はマクロNodeB３００が通信可能なエリアである。セルＣ１はセルＣ３に包含されている。
　図１に示すように、移動局（ＵＥ）が、Home NodeB１００及びマクロNodeB３００の双方と通信可能な位置にある場合には、Home NodeB１００とマクロNodeB３００の間の移動局（ＵＥ）のハンドオーバは、上位のＲＮＣ２００で管理される。このとき、移動局がHome NodeB１００及びマクロNodeB３００の双方との間で通信可能な無線通信品質が得られている場合には、より無線通信品質が高い方のNodeB（基地局）を経由して通信が行われることになる。
　なお、ＵＴＲＡＮにおけるＩｕｒインタフェース、Ｉｕｂインタフェースに関しては、３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)による技術仕様書が開示されている。
　また、ハンドオーバに関し、第１及び第２のセルの負荷パラメータに基づいて、移動局を第１の周波数帯域から第２の周波数帯域に移動させるために、第１及び第２のセルの中からも目的のセルを選択するようにした方法が知られている。
　Home NodeBのセルサーチやハンドオーバに関し、Home NodeBにアクセスを許可されている移動局が位置登録エリア内に進入或いは出現したことを検出したときに、Home NodeBが使用している情報（周波数情報等）を移動局に個別に通知するようにした方法が知られている。
特開２００６－２１１６４５号公報 特開２００８－２７８２６４号公報
3GPP TS 25.425 V6.6.0 :3rd Generation Partnership Project; TechnicalSpecification Group Radio Access Network; UTRAN Iur interface user planeprotocols for Common Transport Channel data streams (Release 6) 3GPP TS 25.427 V6.8.0 :3rd Generation Partnership Project; TechnicalSpecification Group Radio Access Network; UTRAN Iub/Iur interface user planeprotocol for DCH data streams (Release 6)
　上述したように、移動局がHome NodeB及びマクロNodeBの双方との間で通信可能な無線通信品質が得られている場合には、より無線通信品質が高い方のNodeBを経由して通信が行われることになる。
　ここで先ず、マクロNodeBとの無線通信品質がHome NodeBとの無線通信品質よりも高いため、移動局がマクロNodeBを経由して通信が開始された場合を想定する。この場合、再度図１を参照すると、移動局（ＵＥ）がマクロNodeB３００と通信を行うときにはＩｕｂ回線１００１を経由して行われることになる。Ｉｕｂ回線１００１は無線通信事業者が管理しており、Ｉｕｂ回線１００１が輻輳状態となった場合（例えばパケット破棄を検出した場合）には、無線通信事業者は、輻輳状態を解消するための様々な方策を採ることができる。例えば、マクロNodeB３００又はＲＮＣ２００からの上り又は下りの送信レートを一時的に低下させ、輻輳状態が解消した後に送信レートを回復させる等の方策が採られる。
　一方、Home NodeBとの無線通信品質がマクロNodeBとの無線通信品質よりも高いため、移動局がHome NodeBを経由して通信が開始された場合を想定する。図１を参照すると、移動局（ＵＥ）がHome NodeB１００と通信を行うときには公衆ＩＰ網を経由してＲＮＣ２００に接続されることになるが、公衆ＩＰ網が輻輳状態の場合、パケット破棄やパケット遅延が生ずることにより、疎通レートが低下する状況が生じうる。ここで、無線通信事業者は、無線通信事業者とは無関係の他の通信機器群６等がアクセスしている公衆ＩＰ網の通信状況を管理できない。また、Home NodeBとの無線通信品質がマクロNodeBとの無線通信品質よりも高い限り、Home NodeBから他のNodeBへのハンドオーバの契機がない。そのため、公衆ＩＰ網がボトルネックとなり、無線アクセスネットワーク全体では低疎通レートのまま移動局の通信が継続してしまう虞がある。
　したがって、本発明の目的は、移動局が、公衆回線網を経由して無線ネットワーク制御装置に接続される基地局、と通信を行っているときに、公衆回線網が輻輳状態になった場合であっても、公衆回線網の輻輳状態に起因した疎通レートの低下が継続することを防止することである。
　第１の観点では、公衆回線網を経由して無線ネットワーク制御装置に接続された基地局、が提供される。
　この基地局は、
　（Ａ）公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断する第１輻輳判断部；
　（Ｂ）公衆回線網が輻輳状態であると判断されたときに、無線ネットワーク制御装置に対して、自局と通信が確立されている移動局の不特定ユーザ向けの基地局へのハンドオーバを要求する要求信号を送信するハンドオーバ要求部；
を備える。
　第２の観点では、第１基地局と公衆回線網を経由して接続され、第２基地局と公衆回線網を経由せずに接続された、無線ネットワーク制御装置、が提供される。
　この無線ネットワーク制御装置は、
　（Ｃ）公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断する第２輻輳判断部；
　（Ｄ）移動局が第１基地局との通信が確立されている間に、公衆回線網が輻輳状態であると判断されたときには、第１基地局から第２基地局への移動局のハンドオーバ処理を行うハンドオーバ処理部；
を備える。
　第３の観点では、無線ネットワーク制御装置と公衆回線網を経由して接続された第１基地局と、無線ネットワーク制御装置と公衆回線網を経由せずに接続された第２基地局との間のハンドオーバ方法、が提供される。
　このハンドオーバ方法は、
　（Ｅ）第１基地局が、公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断するステップ；
　（Ｆ）第１基地局が前記無線ネットワーク制御装置に対して、公衆回線網が輻輳状態であると判断したときには、自局と通信が確立されている移動局の第１基地局から第２基地局へのハンドオーバを要求する要求信号を送信するステップ；
　（Ｇ）無線ネットワーク制御装置が、要求信号に応じて、第１基地局から第２基地局へのハンドオーバ処理を行うステップ；
を含む。
　別のハンドオーバ方法は、
　（Ｈ）無線ネットワーク制御装置が、公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断するステップ；
　（Ｉ）無線ネットワーク制御装置が、移動局が第１基地局と通信を確立している間に、公衆回線網が輻輳状態であると判断したときには、移動局の第１基地局から第２基地局へのハンドオーバ処理を行うステップ；
を含む。
　開示の基地局、無線ネットワーク制御装置、ハンドオーバ方法によれば、移動局が、公衆回線網を経由して無線ネットワーク制御装置に接続される基地局、と通信を行っているときに、公衆回線網が輻輳状態になった場合であっても、公衆回線網の輻輳状態に起因した疎通レートの低下が継続することを防止できる。
Home NodeBとマクロNodeBを含む無線通信システム（ＵＴＲＡＮ）の構成を示す図。 実施形態のシステムの概略構成を示す図。 第１実施形態における制御フレームのヘッダの一例を示す図。 ＨＳ－ＤＳＣＨのフレームフォーマットを示す図。 Ｅ－ＤＣＨのフレームフォーマットを示す図。 第１実施形態のシステムの下りにおいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となった場合の動作を示すフロー図。 第１実施形態のシステムの上りにおいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となった場合の動作を示すフロー図。 第２実施形態における第２制御フレームのヘッダの例を示す図。 第２実施形態のシステムにおいて、公衆ＩＰ網の輻輳状態の判断をHome NodeBで行う場合のフロー図。 第２実施形態のシステムにおいて、公衆ＩＰ網の輻輳状態の判断をＲＮＣで行う場合のフロー図。 第３実施形態のシステムの下りにおいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となった場合の動作を示すフロー図。
　１０…Home NodeB、１１…無線インタフェース部、１２…Ｉｕｂインタフェース部、１３…フレーム監視部、１４…ハンドオーバ要求部、２０…ＲＮＣ、２１…Ｉｕｂインタフェース部、２２…Ｉｕインタフェース部、２３…フレーム監視部、２４…ハンドオーバ処理部、３０…マクロNodeB、３１…無線インタフェース部、３２…Ｉｕｂインタフェース部、４０…ゲートウェイ
　以下、実施形態に係る基地局、及びその信号処理方法、並びに基地局を含む無線通信システム（以下、単に「システム」という。）について説明する。
　（１）第１実施形態
　（１－１）実施形態のシステム
　図２を参照して、実施形態のシステムの概略構成を説明する。
　本実施形態のシステムは、ＵＭＴＳの無線アクセスネットワークであるＵＴＲＡＮに属している。図２に示すように、このシステムにおいて、Home NodeB１０は、公衆ＩＰ網（公衆回線網）及びゲートウェイ(ＧＷ)４０を経由して、ＲＮＣ２０に接続される。ここで、無線通信事業者は、無線通信事業者とは無関係の他の通信機器群６等がアクセスしている公衆ＩＰ網の通信状況を管理できない。一方、マクロNodeB３０は、無線通信事業者によって提供される専用回線のＩｕｂ回線１００１を経由してＲＮＣ２０に接続される。ＲＮＣ２０は、さらに上位のコアネットワーク（ＣＮ）に接続される。
　図２に示すシステムにおいて、移動局（ＵＥ）がHome NodeB１０経由で無線アクセスネットワークに接続されている状況を想定する。この状況下で、公衆ＩＰ網が輻輳状態となると、仮に何らの対策も採られなかったならば、公衆ＩＰ網の輻輳状態に起因した疎通レートの低下が継続してしまう。本実施形態のシステムでは、かかる疎通レートの低下の継続を回避するため、公衆ＩＰ網が輻輳状態となったか否かを判断する手段を備える。そして、公衆ＩＰ網が輻輳状態となったと判断された場合には、Home NodeB１０からマクロNodeB３０へハンドオーバが行われる。これにより、公衆ＩＰ網の輻輳状態に起因した、無線アクセスネットワークにおける疎通レート（移動局とＲＮＣの間のトラフィックの疎通レート）の低下が継続することが回避される。
　（１－２）Home NodeBの構成
　図２には、Home NodeB１０の構成が開示される。図２に示すように、Home NodeB１０は、無線インタフェース（無線ＩＦ）部１１、Ｉｕｂインタフェース（Ｉｕｂ　ＩＦ）部１２、フレーム監視部１３（第１輻輳判断部）、ハンドオーバ要求部１４を備える。
　無線インタフェース部１１は、受信機及び送信機を備え、無線インタフェースにおける物理層の処理、移動局ごとのＭＡＣ－ＰＤＵ(Medium Access Control - Protocol Data Unit)の処理、フレームの処理等を行う。
　Ｉｕｂインタフェース部１２は、公衆ＩＰ網及びゲートウェイ４０を介して、後述するＲＮＣ２０のＩｕｂインタフェース部２１との間で所定のトランスポートチャネルを使用してフレームの授受を行う。
　フレーム監視部１３は、無線インタフェース部１１とＩｕｂインタフェース部１２との間に設けられる。フレーム監視部１３は、Ｉｕｂインタフェース部１２からの下りフレームを監視し、下りフレーム内のデータに基づいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となっているか否かを判断する。その判断方法については後述する。
　ハンドオーバ要求部１４は、フレーム監視部１３により公衆ＩＰ網が輻輳状態となったと判断されると、ＲＮＣ２０に対して、移動局のマクロNodeBへのハンドオーバを要求することを決定する。ハンドオーバを要求することが決定されると、Ｉｕｂインタフェース部１２から送出される上りフレームには、ハンドオーバ要求を示す信号（以下、「ハンドオーバ要求信号」、又は単に「要求信号」という。）が含まれることになる。
　ハンドオーバ要求信号は、例えばHome NodeB１０からマクロNodeB３０への制御フレームに含めるようにしてもよい。図３は、ハンドオーバ要求信号を含む制御フレームのヘッダの一例である。なお、このフレームフォーマットは、非特許文献２にも開示されている。このヘッダにおいて、Frame CRCは、これ以降に適用されるCRC(Cyclic Redundancy Check)の結果を示し、ＦＴ(Frame Type)はフレームタイプ（データフレーム又は制御フレーム）を示す。Control Frame Typeは例えば８ビットの制御情報である。８ビットのControl Frame Typeには、ハンドオーバ要求を行うための制御フレームであることを示すコードが割り当てられる。
　（１－３）マクロNodeBの構成
　図２には、マクロNodeB３０の構成が開示される。図２に示すように、マクロNodeB３０は、無線インタフェース（無線ＩＦ）部３１、Ｉｕｂインタフェース（Ｉｕｂ　ＩＦ）部３２を備える。無線インタフェース部３１、Ｉｕｂインタフェース部３２はそれぞれ、Home NodeB１０の無線インタフェース部１１、Ｉｕｂインタフェース部１２と同等の処理を行う。それにより、マクロNodeB３０は、移動局との無線インタフェース、及びＲＮＣ２０とのＩｕｂ回線１００１を介してＩｕｂインタフェースが可能となっている。
　（１－４）ＲＮＣの構成
　図２には、ＲＮＣ２０の構成が開示される。図２に示すように、ＲＮＣ２０は、Ｉｕｂインタフェース（Ｉｕｂ　ＩＦ）部２１、Ｉｕインタフェース（Ｉｕ　ＩＦ）部２２、フレーム監視部２３（第２輻輳判断部）、ハンドオーバ処理部２４を備える。
　Ｉｕｂインタフェース部２１は、前述したように、Home NodeB１０のＩｕｂインタフェース部１２、又はマクロNodeB３０のＩｕｂインタフェース部３２との間で所定のトランスポートチャネルを使用してフレームの授受を行う。Ｉｕインタフェース部２２は、上位のＣＮ（コアネットワーク）に適合したプロトコル処理を行う。
　フレーム監視部２３は、Ｉｕｂインタフェース部２１とＩｕインタフェース部２２との間に設けられる。フレーム監視部２３は、Ｉｕｂインタフェース部２１からの上りフレームを監視し、上りフレーム内のデータに基づいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となっているか否かを判断する。その判断方法については後述する。
　ハンドオーバ処理部２４は、Home NodeB１０からの上りフレームにハンドオーバ要求信号が含まれる場合、又はフレーム監視部２３により公衆ＩＰ網が輻輳状態となったと判断された場合、移動局に対し、Home NodeB１０からマクロNodeB３０へのハンドオーバを行う。
　（１－５）公衆ＩＰ網の輻輳状態の判断方法
　次に、公衆ＩＰ網の輻輳状態の判断方法について説明する。この判断方法では、公衆ＩＰ網の輻輳状態を判断するために、Home NodeB１０とＲＮＣ２０間のトランスポートチャネル上のデータフレームが監視される。
　図４は、ＨＳＤＰＡ(High Speed Downlink Packet Access)のために追加されたトランスポートチャネルであるＨＳ－ＤＳＣＨ(High Speed Downlink Shared Channel)のフレームフォーマットを示す。図４において、ＭＡＣ－ｄは、ＭＡＣ－ＤＣＨ(Dedicated Channel)の略語であり、個別チャネル向けＭＡＣである。なお、このフレームフォーマットは、非特許文献１にも開示されている。
　ＨＳ－ＤＳＣＨのフレームのヘッダ(Header)には、ＦＳＮ(Frame Sequence Number)が含まれている。このＦＳＮは、ＨＳ－ＤＳＣＨデータフレームの各々が送信される度にインクリメントされる、例えば４ビットのデータである。そこで、Home NodeB１０のフレーム監視部１３では、ＲＮＣ２０からのＨＳ－ＤＳＣＨデータフレームのＦＳＮを監視し、ＦＳＮの連続性が失われた場合にフレームが公衆ＩＰ網で損失したと判断する。具体的には、一定時間においてＦＳＮが連続しない回数をカウントし、そのカウント値を所定の閾値（第１閾値）と比較する方法が考えられる。例えば閾値を２０％に設定したならば、１００個の受信フレーム中、損失したフレーム数（すなわち、カウント値）が２０個以上である場合に、公衆ＩＰ網が輻輳状態であると判断される。なお、評価対象となる受信フレームの数（上記例では１００個）は、判断の精度を確保するため、ある程度大きい数が好ましい。
　以上のようにして、Home NodeB１０は、ＲＮＣ２０からの下りリンクにおいて、公衆ＩＰ網が輻輳状態であるか否かを判断することができる。
　図５は、ＨＳＵＰＡ(High Speed Uplink Packet Access)のために追加されたトランスポートチャネルであるＥ－ＤＣＨ(Enhanced Dedicated Channel)のフレームフォーマットを示す。図５において、ＭＡＣ－ｅｓは、ＭＡＣ－ｅｓ　ＳＲＮＣ(Serving Radio Network Controller)の略語であり、ＳＲＮＣ（本実施形態ではＲＮＣ２０に相当）にあるＥ－ＤＣＨ向けＭＡＣである。なお、このフレームフォーマットは、非特許文献２にも開示されている。
　Ｅ－ＤＣＨのフレームのヘッダ(Header)には、ＨＳ－ＤＳＣＨと同様、ＦＳＮが含まれている。このＦＳＮは、Ｅ－ＤＣＨデータフレームの各々が送信される度にインクリメントされる、例えば４ビットのデータである。そこで、ＲＮＣ２０のフレーム監視部２３では、Home NodeB１０からのＥ－ＤＣＨデータフレームのＦＳＮを監視し、ＦＳＮの連続性が失われた場合にフレームが公衆ＩＰ網で損失したと判断する。具体的には、一定時間においてＦＳＮが連続しない回数をカウントし、そのカウント値を所定の閾値（第３閾値）と比較する方法が考えられる。
　以上のようにして、ＲＮＣ２０は、Home NodeB１０からの上りリンクにおいて、公衆ＩＰ網が輻輳状態に至ったか否かを判断することができる。
　（１－６）本実施形態のシステムの動作
　次に、本実施形態のシステムの動作について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、本実施形態のシステムの下りにおいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となった場合の動作を示すフロー図である。図７は、本実施形態のシステムの上りにおいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となった場合の動作を示すフロー図である。
　（１－６－１）下りにおいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となった場合の動作
　図６を参照すると、本実施形態のシステムの初期状態において、移動局（ＵＥ）がHome NodeB１０経由でＲＮＣ２０から下りのデータフレームを受信している場合が想定される。すなわち、ＲＮＣ２０のＩｕｂインタフェース部２１は、トランスポートチャネルとしてのＨＳ－ＤＳＣＨ上で下りのデータフレームを送信する。この送信されたデータフレームは、ゲートウェイ４０及び公衆ＩＰ網を経由して、Home NodeB１０のＩｕｂインタフェース部１２で受信される（ステップＳ１０）。Home NodeB１０では、フレーム監視部１３が、受信されたデータフレームのヘッダ内のＦＳＮの値に基づいて、公衆ＩＰ網が輻輳状態に至ったか否か判断する（ステップＳ１０）。Home NodeB１０で受信されたデータフレームは、無線フレームにマッピングされて移動局へ送信される（ステップＳ１２）。
　ここで、Home NodeB１０のフレーム監視部１３は、例えば、一定時間においてＦＳＮ(Frame Sequence Number)が連続しない回数をカウントし、そのカウント値を所定の閾値と比較している。その結果、カウント値が閾値を超過したことが検出されると（ステップＳ１４）、検出結果がハンドオーバ要求部１４へ与えられる（ステップＳ１６）。ハンドオーバ要求部１４は、その検出結果を受けて、ＲＮＣ２０に対して、移動局のマクロNodeBへのハンドオーバを要求することを決定する。そして、ハンドオーバ要求信号を含む制御フレームが、Ｉｕｂインタフェース部１２を介してＲＮＣ２０へ送信される（ステップＳ１８）。
　次に、ＲＮＣ２０のフレーム監視部２３は、Home NodeB１０からの制御フレームを解析して、ハンドオーバ要求信号が含まれていることをハンドオーバ処理部２４へ通知する（ステップＳ２０）。その通知を受けて、ハンドオーバ処理部２４は、ハンドオーバが可能となるマクロNodeBを検索する（ステップＳ２２）。すなわち、移動局から定期的に、周辺の１又は複数のマクロNodeBからの受信品質を示すメッセージがＲＮＣ２０に届けられているため、１又は複数のマクロNodeBの中から、移動局における受信品質が最も良好なマクロNodeBを検索する。その結果、本実施形態のシステムでは、マクロNodeB３０がハンドオーバのターゲットNodeB（ハンドオーバ先の基地局）として選択される。そして、ＲＮＣ２０は、移動局との間でハンドオーバ処理を行う（ステップＳ２４）。
　すなわち、ＲＮＣ２０は、ハンドオーバのターゲットNodeBであるマクロNodeB３０に対して、移動局がハンドオーバを行えるよう無線回線及び有線回線の準備を要求する。マクロNodeB３０がその準備を完了すると、ＲＮＣ３０は、現在接続しているHome NodeB１０を経由して移動局にハンドオーバ命令メッセージを送信する。移動局は、ハンドオーバ命令メッセージに従って、接続するNodeBをHome NodeB１０からマクロNodeB３０に切換える。そして、新たに接続したマクロNodeB３０を経由してＲＮＣ３０にハンドオーバ完了メッセージを送信し、ハンドオーバ処理を完了させる。
　ハンドオーバの処理が完了すると、下りのデータフレームは、ＲＮＣ２０のＩｕｂインタフェース部２１から、Ｉｕｂ回線１００１及びマクロNodeB３０を経由して移動局へ送信される（ステップＳ２６）。これにより、下りフレームが、輻輳状態となった公衆ＩＰ網を経由せずに移動局へ届けられるため、公衆ＩＰ網の輻輳状態に起因した疎通レートの低下が継続することが回避される。
　なお、ステップＳ２４でハンドオーバ処理を行った後、一定時間経過後に、マクロNodeB３０からHome NodeB１０への移動局のハンドオーバを行うようにしてもよい（ステップＳ２８）。ステップＳ２４から一定時間経過後には公衆ＩＰ網の輻輳状態が解消している可能性もあるし、また、マクロNodeB３０のカバー率を上昇させる観点からも好ましいためである。Home NodeB１０へのハンドオーバが行われた後は、下りのデータフレームは、ＲＮＣ２０のＩｕｂインタフェース部２１から、ゲートウェイ４０、公衆ＩＰ網及びHome NodeB１０を経由して移動局へ送信される（ステップＳ３０）。
　（１－６－２）上りにおいて公衆ＩＰ網が輻輳状態となった場合の動作
　図７を参照すると、本実施形態のシステムの初期状態において、移動局（ＵＥ）がHome NodeB１０経由で上りのデータフレームを送信している場合が想定される（ステップＳ４０）。Home NodeB１０のＩｕｂインタフェース部１２は、トランスポートチャネルとしてのＥ－ＤＣＨ上で上りのデータフレームを送信する。この送信されたデータフレームは、ゲートウェイ４０及び公衆ＩＰ網を経由して、ＲＮＣ２０のＩｕｂインタフェース部２１で受信される（ステップＳ４２）。ＲＮＣ２０では、フレーム監視部２３が、受信されたデータフレームのヘッダ内のＦＳＮの値に基づいて、公衆ＩＰ網が輻輳状態に至ったか否か判断する（ステップＳ４２）。
　ここで、ＲＮＣ２０のフレーム監視部２３は、例えば、一定時間においてＦＳＮが連続しない回数をカウントし、そのカウント値を所定の閾値と比較している。その結果、カウント値が閾値を超過したことが検出されると（ステップＳ４４）、検出結果がハンドオーバ処理部２４へ与えられる（ステップＳ４６）。
　次に、ハンドオーバ処理部２４が、ハンドオーバが可能となるマクロNodeBを検索する（ステップＳ４８）。すなわち、移動局から定期的に、周辺の１又は複数のNodeBからの受信品質を示すメッセージがＲＮＣ２０に届けられているため、１又は複数のマクロNodeBの中から、移動局における受信品質が最も良好なマクロNodeBを検索する。その結果、本実施形態のシステムでは、マクロNodeB３０がハンドオーバのターゲットNodeB（ハンドオーバ先の基地局）として選択される。そして、ＲＮＣ２０は、移動局との間でハンドオーバ処理を行う（ステップＳ５０）。
　すなわち、ＲＮＣ２０は、ハンドオーバのターゲットNodeBであるマクロNodeB３０に対して、移動局がハンドオーバを行えるよう無線回線及び有線回線の準備を要求する。マクロNodeB３０がその準備を完了すると、ＲＮＣ３０は、現在接続しているHome NodeB１０を経由して移動局にハンドオーバ命令メッセージを送信する。移動局は、ハンドオーバ命令メッセージに従って、接続するNodeBをHome NodeB１０からマクロNodeB３０に切換える。そして、新たに接続したマクロNodeB３０を経由してＲＮＣ３０にハンドオーバ完了メッセージを送信し、ハンドオーバ処理を完了させる。
　ハンドオーバの処理が完了すると、移動局からの上りのデータフレームは、マクロNodeB３０及びＩｕｂ回線１００１を経由してＲＮＣ２０へ送信される（ステップＳ５２）。これにより、上りフレームが、輻輳状態となった公衆ＩＰ網を経由せずにＲＮＣ２０へ届けられるため、公衆ＩＰ網の輻輳状態に起因した疎通レートの低下が継続することが回避される。
　なお、下りの場合と同様の理由から、ステップＳ５０でハンドオーバ処理を行った後、一定時間経過後に、マクロNodeB３０からHome NodeB１０への移動局のハンドオーバを行うようにしてもよい（ステップＳ５４）。Home NodeB１０へのハンドオーバが行われた後は、移動局からの上りのデータフレームは、Home NodeB１０のＩｕｂインタフェース部１２から、公衆ＩＰ網及びゲートウェイ４０を経由してＲＮＣ２０へ送信される（ステップＳ５６）。
　以上説明したように、本実施形態の無線通信システムでは、移動局がHome NodeB経由で無線アクセスネットワークに接続されている間に、Home NodeBとＲＮＣ間の公衆ＩＰ網が輻輳状態になったと判断した場合には、マクロNodeBへハンドオーバを行うようにした。よって、移動局とHome NodeBの間の無線通信品質が、その移動局とマクロNodeBとの無線通信状態よりも良好である場合など、無線通信品質に基づくハンドオーバの契機がない場合に、公衆ＩＰ網の輻輳状態に起因した疎通レートの低下が継続することが防止される。
　（２）第２実施形態
　以下、本実施形態のシステムの第２実施形態について説明する。
　本実施形態では、公衆ＩＰ網の輻輳状態の判断方法が第１実施形態の方法と異なる。
　（２－１）本実施形態における公衆ＩＰ網の輻輳状態の判断方法
　公衆ＩＰ網が輻輳状態であるか否かを判断するため、本実施形態では、Home NodeB又はＲＮＣの一方から他方に対して、往復の通信時間を計測するための制御フレームを送信する。制御フレームを受信したHome NodeB又はＲＮＣの一方は他方に対して、直ちにその制御フレーム、又はその制御フレームを受信したことを示す応答信号を送信する。制御フレームを送信したHome NodeB又はＲＮＣの一方は、制御フレームの送信時刻と、他方から受信した制御フレーム又は応答信号の受信時刻とに基づいて、往復の通信時間を計測する。
　ここで、実施形態のシステムでは、Home NodeBとＲＮＣの間に公衆ＩＰ網が介在している。そのため、公衆ＩＰ網が輻輳状態になると、Home NodeBとＲＮＣの間で送受信されるフレームは、公衆ＩＰ網の経路上にある通信機器のバッファ内に一時的に蓄積されるために遅延する。したがって、Home NodeBとＲＮＣの間の往復の通信時間を計測し、その計測時間が所定の閾値を超えた場合には、公衆ＩＰ網が輻輳状態であると判断することができる。
　往復の通信時間を計測するための制御フレームのフォーマット（ヘッダのみ）の一例を図８（ａ）に示す。このヘッダにおいて、Frame CRCは、これ以降に適用されるCRCの結果を示し、ＦＴ(Frame Type)はフレームタイプ（データフレーム又は制御フレーム）を示す。Control Frame Typeは例えば８ビットの制御情報である。８ビットのControl Frame Typeには、往復の通信時間を計測するための制御フレームであることを示すコードが割り当てられる。ＦＳＮ(Frame Sequence Number)は、この制御フレームの各々が送信される度にインクリメントされる、例えば４ビットのデータである。
　（２－２）本実施形態のHome NodeBとＲＮＣの構成
　以下の説明では、ハンドオーバ要求信号を含む制御フレームを「第１制御フレーム」と呼び、往復の通信時間を計測するための制御フレームを「第２制御フレーム」と呼ぶ。本実施形態のHome NodeBとＲＮＣの概略構成は、図２に示したものと同様であるが、双方のフレーム監視部の処理が第１実施形態と異なる。
　本実施形態において、一方のフレーム監視部は、往復の通信時間を計測するともに、その処理を実現するためのメモリ（図示せず）を有する。すなわち、一方のフレーム監視部は、第２制御フレームを生成して送信するとともに、メモリに第２制御フレームのＦＳＮ(Frame Sequence Number)と送信時刻とを関連付けて記憶しておく。
　本実施形態において、他方のフレーム監視部は、一方のフレーム監視部から送信されてくる第２制御フレームを、直ちにそのまま返信する。なお、前述したように、他方のフレーム監視部は、送信されてくる第２制御フレームと関連付けられた応答信号を返信するようにしてもよい。
　（２－３）本実施形態のシステムの動作
　次に、本実施形態のシステムの動作について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、往復の通信時間をHome NodeBで計測する場合の動作を示すフロー図である。図１０は、往復の通信時間をＲＮＣで計測する場合の動作を示すフロー図である。
　（２－３－１）往復の通信時間をHome NodeBで計測する場合
　図９は図６と比較して、ステップＳ１４以前の処理のみが異なるため、ここでは、ステップＳ１４以前の処理（ステップＳ１３ａ、Ｓ１３ｂ）を中心に説明する。
　ステップＳ１３ａの処理は以下のとおりである。
　すなわち、Home NodeB１０のフレーム監視部は、図８（ａ）に示したフォーマットに従った第２制御フレームを生成して送信する。その際、Home NodeB１０のフレーム監視部は、図８（ｂ）に示したように、第２制御フレームのＦＳＮ(Frame Sequence Number)と送信時刻とを関連付けて、メモリに記憶しておく。ＲＮＣ２０のフレーム監視部は、Home NodeB１０から送信されてきた第２制御フレームを確認すると、直ちにその第２制御フレームをHome NodeB１０へ送信（返信）するように制御する。Home NodeB１０のフレーム監視部では、ＲＮＣ２０から返信されてきた第２制御フレームのＦＳＮと受信時刻とを読み取る。そして、Home NodeB１０のフレーム監視部は、返信されてきた第２制御フレームのＦＳＮと、上記メモリに記憶されているＦＳＮとを照合し、送信時刻と受信時刻に基づいて往復の通信時間を算出する。
　ステップＳ１３ａの処理は、ＲＮＣ２０とHome NodeB１０の間で定期的に行われる。
　ステップＳ１３ｂの処理自体はステップＳ１３ａと同一である。但し、ステップＳ１３ｂは、ステップＳ１３ａの場合よりも、公衆ＩＰ網が輻輳状態であることに起因して、第２制御フレームが遅延して返信されてきた場合を示している。このような場合に、ステップＳ１４では、往復の通信時間が所定の閾値（第２閾値）を超えることで、公衆ＩＰ網が輻輳状態であると判断される。そして、第１実施形態と同様に、第１制御フレーム（ハンドオーバ要求信号を含む制御フレーム）が生成されて、ＲＮＣ２０へ送信される（ステップＳ１８）。
　（２－３－２）往復の通信時間をＲＮＣで計測する場合
　図１０は図７と比較して、ステップＳ４４以前の処理のみが異なるため、ここでは、ステップＳ４４以前の処理（ステップＳ４３ａ、Ｓ４３ｂ）を中心に説明する。
　ステップＳ４３ａの処理は以下のとおりである。
　すなわち、ＲＮＣ２０のフレーム監視部は、図８（ａ）に示したフォーマットに従った第２制御フレームを生成して送信する。その際、ＲＮＣ２０のフレーム監視部は、図８（ｂ）に示したように、第２制御フレームのＦＳＮと送信時刻とを関連付けて、メモリに記憶しておく。Home NodeB１０のフレーム監視部は、ＲＮＣ２０から送信されてきた第２制御フレームを確認すると、直ちにその第２制御フレームをＲＮＣ２０へ送信（返信）するように制御する。ＲＮＣ２０のフレーム監視部では、Home NodeB１０から返信されてきた第２制御フレームのＦＳＮと受信時刻とを読み取る。そして、ＲＮＣ２０のフレーム監視部は、返信されてきた第２制御フレームのＦＳＮと、上記メモリに記憶されているＦＳＮとを照合し、送信時刻と受信時刻に基づいて往復の通信時間を算出する。
　ステップＳ４３ａの処理は、ＲＮＣ２０とHome NodeB１０の間で定期的に行われる。
　ステップＳ４３ｂの処理自体はステップＳ４３ａと同一である。但し、ステップＳ４３ｂは、ステップＳ４３ａの場合よりも、公衆ＩＰ網が輻輳状態であることに起因して、第２制御フレームが遅延して返信されてきた場合を示している。このような場合に、ステップＳ４４では、往復の通信時間が所定の閾値（第４閾値）を超えることで、公衆ＩＰ網が輻輳状態であると判断される。
　本実施形態における公衆ＩＰ網の輻輳状態の判断方法では、往復の通信時間が評価対象となるため、上りと下りの双方の輻輳状態を同時に判断していることになる。よって、往復の通信時間を計測するのは、Home NodeB又はＲＮＣのいずれかであればよい。無論、Home NodeBとＲＮＣの双方が、往復の通信時間を計測して公衆ＩＰ網の輻輳状態を判断するようにしてもよい。
　以上、本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の基地局、無線ネットワーク制御装置、ハンドオーバ方法は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのは勿論である。
　例えば、上記の各実施形態では、移動局がHome NodeB経由でデータを送受信している場合に、Home NodeBとＲＮＣ間の公衆ＩＰ網が輻輳状態になったと判断した場合には、無条件にマクロNodeBへハンドオーバを行うようにした。しかしながら、マクロNodeBへのハンドオーバは、移動局のユーザに確認した後に行われるようにしてもよい。マクロNodeBよりもHome NodeBを経由して通信を行うことで、移動局のユーザに対して課金上の利益が与えられ得るためである。図１１は、移動局のユーザに対して、ハンドオーバの許否を確認する場合のフロー図である。図１１は、一例として、図６に対してハンドオーバの許否を確認するステップＳ２３ａ、Ｓ２３ｂが付加されたものとなっている。この場合、ステップＳ２４におけるハンドオーバ処理の実行の前に、ＲＮＣ２０から移動局（ＵＥ）に対してハンドオーバの許否確認を行うための信号を送信する（ステップＳ２３ａ）。その信号に応じて、移動局からハンドオーバの許可を示す信号が返信された場合に限り、ステップＳ２４の処理が行われる。
 

Claims (14)

  1. 　公衆回線網を経由して無線ネットワーク制御装置に接続された、基地局であって、
    　前記公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断する第１輻輳判断部と、
    　前記公衆回線網が輻輳状態であると判断されたときに、前記無線ネットワーク制御装置に対して、自局と通信が確立されている移動局の他の基地局へのハンドオーバを要求する要求信号を送信するハンドオーバ要求部と、
    　を備えた、基地局。
  2. 　前記第１輻輳判断部は、
    　前記無線ネットワーク制御装置から送信されたデータの中で、受信できなかったデータの比率が第１閾値を超えた場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項１に記載された基地局。
  3. 　前記第１輻輳判断部は、
    　前記無線ネットワーク制御装置に対して送信した第１データの送信時刻と、前記第１データの無線ネットワーク制御装置における受信に応じて送信された第２データの受信時刻とに基づいて、無線ネットワーク制御装置との間の往復の通信時間を計測し、その通信時間が第２閾値を超えた場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項１に記載された基地局。
  4. 　第１基地局と公衆回線網を経由して接続され、第２基地局と公衆回線網を経由せずに接続された、無線ネットワーク制御装置であって、
    　前記公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断する第２輻輳判断部と、
    　移動局が前記第１基地局との通信が確立されている間に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断されたときには、前記第１基地局から前記第２基地局への前記移動局のハンドオーバ処理を行うハンドオーバ処理部と、
    　を備えた、無線ネットワーク制御装置。
  5. 　前記第２輻輳判断部は、
    　前記第１基地局から送信されたデータの中で、受信できなかったデータの比率が第３閾値を超えた場合、又はハンドオーバを要求する要求信号を前記第１基地局から受信した場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項４に記載された無線ネットワーク制御装置。
  6. 　前記第２輻輳判断部は、
    　前記第１基地局に対して送信した第１データの送信時刻と、前記第１データの第１基地局における受信に応じて送信された第２データの受信時刻とに基づいて、第１基地局との間の往復の通信時間を計測し、その通信時間が第４閾値を超えた場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項４に記載された無線ネットワーク制御装置。
  7. 　前記ハンドオーバ処理部は、
    　前記第１基地局から前記第２基地局へのハンドオーバ処理を行って一定期間経過した後に、前記第２基地局から前記第１基地局へのハンドオーバ処理を行う、
    　請求項４～６のいずれかに記載された無線ネットワーク制御装置。
  8. 　無線ネットワーク制御装置と公衆回線網を経由して接続された第１基地局と、前記無線ネットワーク制御装置と公衆回線網を経由せずに接続された第２基地局との間のハンドオーバ方法であって、
    　前記第１基地局が、前記公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断するステップと、
    　前記第１基地局が前記無線ネットワーク制御装置に対して、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断したときには、自局と通信が確立されている移動局の第１基地局から前記第２基地局へのハンドオーバを要求する要求信号を送信するステップと、
    　前記無線ネットワーク制御装置が、前記要求信号に応じて、前記第１基地局から前記第２基地局へのハンドオーバ処理を行うステップと、
    　を含む、ハンドオーバ方法。
  9. 　前記第１基地局が判断するステップは、
    　前記無線ネットワーク制御装置から送信されたデータの中で、受信できなかったデータの比率が第１閾値を超えた場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項８に記載されたハンドオーバ方法。
  10. 　前記第１基地局が判断するステップは、
    　前記無線ネットワーク制御装置に対して送信した第１データの送信時刻と、前記第１データの無線ネットワーク制御装置における受信に応じて送信された第２データの受信時刻とに基づいて、無線ネットワーク制御装置との間の往復の通信時間を計測し、その通信時間が第２閾値を超えた場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項８に記載されたハンドオーバ方法。
  11. 　無線ネットワーク制御装置と公衆回線網を経由して接続された第１基地局と、前記無線ネットワーク制御装置と公衆回線網を経由せずに接続された第２基地局との間のハンドオーバ方法であって、
    　前記無線ネットワーク制御装置が、前記公衆回線網が輻輳状態であるか否かを判断するステップと、
    　前記無線ネットワーク制御装置が、移動局が前記第１基地局と通信を確立している間に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断したときには、前記移動局の第１基地局から前記第２基地局へのハンドオーバ処理を行うステップと、
    　を含む、ハンドオーバ方法。
  12. 　前記無線ネットワーク制御装置が判断するステップは、
    　前記第１基地局から送信されたデータの中で、受信できなかったデータの比率が第３閾値を超えた場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項１１に記載されたハンドオーバ方法。
  13. 　前記無線ネットワーク制御装置が判断するステップは、
    　前記第１基地局に対して送信した第１データの送信時刻と、前記第１データの第１基地局における受信に応じて送信された第２データの受信時刻とに基づいて、第１基地局との間の往復の通信時間を計測し、その通信時間が第４閾値を超えた場合に、前記公衆回線網が輻輳状態であると判断する、
    　請求項１１に記載されたハンドオーバ方法。
  14. 　前記無線ネットワーク制御装置が、前記第１基地局から前記第２基地局へのハンドオーバ処理を行って一定期間経過した後に、前記第２基地局から前記第１基地局へのハンドオーバ処理を行うステップ、
    　をさらに含む、請求項１１～１３のいずれかに記載されたハンドオーバ方法。
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