WO2018179127A1 - データ制御装置および基地局 - Google Patents

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WO2018179127A1
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base station
data
mobile station
handover
terminal
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PCT/JP2017/012854
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French (fr)
Inventor
木下　裕介
啓二郎 武
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/02—Buffering or recovering information during reselection ; Modification of the traffic flow during hand-off
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H04W4/44—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for communication between vehicles and infrastructures, e.g. vehicle-to-cloud [V2C] or vehicle-to-home [V2H]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/04—Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/12—Interfaces between hierarchically different network devices between access points and access point controllers

Definitions

  • the present invention relates to a communication method between a mobile station that moves along a movement path and a base station that is installed along the movement path.
  • a handover for switching the base station with which the mobile station communicates Doing so may cause interruption of ongoing communication or loss of communication data.
  • a communication protocol such as TCP (Transmission Control Protocol) used for end-to-end communication between a user terminal and a server stipulates that the transmission side retransmits the communication data when delivery confirmation of the communication data cannot be confirmed. Yes.
  • a TCP delivery confirmation message is received when a relay device provided on the mobile station side acts as a proxy for the receiving terminal on the mobile station side when a radio link with the handover destination base station is established.
  • a technique has been proposed in which communication is resumed by retransmitting a TCP ACK (Acknowledgement), without waiting until the retransmission timer of the transmitting terminal expires (Patent Document 1).
  • the transmission terminal performs retransmission of the lost data, so the reception terminal receives the data retransmitted by the transmission terminal from the retransmission of the TCP ACK by the relay device.
  • RTT Red Trip Time
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and a plurality of base stations installed along a moving path and a mobile station moving along the moving path switch the connected base stations by handover.
  • An object of the present invention is to reduce a delay in retransmitting communication data lost due to handover in a wireless communication system that performs communication.
  • a mobile station moving along a predetermined moving path performs communication while switching between base stations to be connected by handover between a plurality of base stations installed along the moving path.
  • Data for bi-casting data to a base station in a wireless communication system in which data destined for a terminal connected to a mobile station at the time of a handover is bi-cast transmitted to a handover source base station and a handover destination base station When receiving a delivery confirmation message transmitted from the terminal to a network interface connected to a counterpart terminal communicating with the terminal, a base station interface connected to the base station, and the terminal, the delivery confirmation message To the partner terminal and the handover destination base station, and the mobile station A control unit for instructing the mobile station to transmit the bicast-transmitted data to the handover destination base station when notified of the connection to the base station.
  • a mobile station moving along a predetermined moving path performs communication while switching between base stations to be connected by handing over a plurality of base stations installed along the moving path.
  • a base station in a wireless communication system in which a data control device bi-casts data transmitted from a partner terminal of a terminal connected to a mobile station to the terminal to a handover source base station and a handover destination base station.
  • the control station interface that is connected to the data control device, the wireless communication device that performs wireless communication with the mobile station, and the data that is transmitted to the mobile station that is not connected to the own device that is bicast transmitted from the data control device as memory If the delivery confirmation message transferred from the data controller is received, the delivery confirmation message is received.
  • the mobile station connects to the own device by handover and receives an instruction to transmit the data to be held from the data control device to the mobile station, the data to be held for the connected mobile station is discarded. And a control unit that starts transmission.
  • the lost data is transferred from the handover destination base station.
  • data that can be confirmed to be received by the terminal based on the ACK from the terminal transferred from the data control apparatus in the handover destination base station can be deleted and removed from the retransmission target The effect of shortening the end-to-end communication disconnection time due to data loss and preventing unnecessary retransmissions can be obtained.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a configuration of a wireless communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is a configuration diagram illustrating an example of a configuration of a data control device according to a first embodiment.
  • 2 is a configuration diagram showing an example of a configuration of a base station according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a table
  • It is a table
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a configuration of a radio communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a wireless communication system includes a server 100, a data control apparatus 101, a network 102, a base station 103 (103 1 -103 3 ), an LCX (Leaky Coaxial Cable) 106 (106 1 -106 3 ), a mobile station 110, a terminal 112 is provided.
  • a system is assumed in which a mobile station 110 is mounted on a train 109 that travels on a track that is a moving route.
  • Each LCX 106 corresponds to an antenna of the base station 103 connected to the corresponding base station 103, and the LCX 106 is installed along the line. Note that the base station 103 does not necessarily use the LCX 106 as an antenna, and other types of antennas may be used.
  • the mobile station 110 moves on the track, wirelessly communicates with the base station 103 via the LCX 106, and switches the base station 103 connected as the train 109 moves by handover.
  • Figure 1 shows how a mobile station 110 performs a handover to the base station 103 2 from the base station 103 1.
  • the terminal 112 is connected to the mobile station 110, and the server 100 is a partner terminal for end-to-end communication of the terminal 112.
  • the data control apparatus 101 is connected to the server 100 via the network 102 and relays data between the base station 103 and the server 100.
  • FIG. 1 shows an example in which the mobile station 110 is installed on the train 109 moving on the track.
  • the present invention is not limited to the train radio system.
  • a mobile device that travels by setting a travel route to the destination, or a travel destination based on vehicle position, speed, route information such as a map, the degree of congestion of the route, or past statistics of such information. May be applied to a wireless system intended for a wireless terminal on a mobile device.
  • the server 100 and the terminal 112 are not limited to specific devices, and may be existing devices having a communication function.
  • the mobile station 110 may be a general mobile radio terminal of various schemes for continuing communication by performing handover between base stations.
  • the base station 103 may be a general radio base station of various methods except that it supports bicast. In bicast, when a mobile radio terminal performs a handover, before the handover of the data transmission source or relay source device to the mobile radio terminal, the handover destination radio base station is added to the handover source radio base station. It is also a technology that transmits data.
  • the present invention does not limit the specific implementation procedure of bicasting to a specific method. For example, the method disclosed in International Publication No. 2017/002179 may be used.
  • the data control device 101 is a device that performs bicast to the base station 103.
  • the network 102 is a general communication network such as an IP (Internet Protocol) network.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the data control apparatus 101 according to this embodiment.
  • the data control apparatus 101 includes a processor 200 as a control unit, a memory 201, a network interface 202, and a base station interface 203.
  • the network interface 202 is an interface for connecting to the network 102, and is a network interface card (NIC: Network Interface Card).
  • the base station interface 203 is an interface circuit for connecting to the base station 103.
  • the base station interface 203 may be an interface unique to the device, or may be an interface conforming to various existing interface standards.
  • the base station interface 203 may be a NIC or the like, and in this case, may be shared with the network interface 202.
  • the base station 103 and the data control apparatus 101 When the base station 103 and the data control apparatus 101 are connected via a communication network, they may be connected via a tunnel such as an IP tunnel, for example.
  • the processor 200 may be a general-purpose processor or a circuit that executes a program such as a DSP (Digital Signal Processor) or a dedicated circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Good.
  • a program such as a DSP (Digital Signal Processor) or a dedicated circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Good.
  • the processor 200 is a circuit that executes a program
  • the executed program may be stored in the memory 201.
  • the memory 201 is a volatile or non-volatile memory such as RAM (Random Access Memory), Flash ROM (Read Only Memory), or a combination thereof, and may further include a disk device such as a hard disk.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the base station 103 according to this embodiment.
  • the base station 103 includes a processor 300 as a control unit, a memory 301, a control station interface 303, and a wireless communication device 304.
  • the control station interface 303 is an interface circuit for connecting to the data control apparatus 101.
  • the control station interface 303 may be an interface unique to the apparatus, or may be an interface conforming to various existing interface standards.
  • the control station interface 203 may be a NIC or the like.
  • the wireless communication device 304 is a device that performs wireless communication processing between the base station 103 and the mobile station 110.
  • the present invention is not limited to a specific wireless communication system, but is an LCX communication device in the case of the system configuration example of FIG.
  • the processor 300 may be a general-purpose processor or a circuit that executes a program such as a DSP, or may be a dedicated circuit such as an FPGA or an ASIC. In the case where the processor 300 is a circuit that executes a program, the executed program may be stored in the memory 201.
  • the memory 201 is a volatile or nonvolatile memory such as RAM or Flash ROM, or a combination thereof, and may further include a disk device such as a hard disk.
  • the base station 103 is a radio base station supporting bicast, and the processor 300 controls the base station 103 including bicast processing.
  • FIG. 4 shows information held in the memory 201 in the data control apparatus 101, and shows information on the connection relationship between the terminal 112 and the mobile station 110 and the connection relationship between the mobile station 110 and the base station 103.
  • the connection relationship between the terminal 112 and the mobile station 110 may be set in the data control apparatus 101 during the configuration of the wireless communication system or during operation.
  • a setting method a setting by a control console not shown in FIG. 2 or a setting by receiving data distribution via the network 102 by the network interface 202 can be considered.
  • the data control apparatus 101 notifies the connection relationship between the mobile station 110 and the base station 103 from the base station 103 when, for example, a connection procedure between the mobile station 110 and the base station 103 performed in a general wireless communication system is performed. Can be obtained.
  • FIG. 5 shows information held in the memory 201 in the data control apparatus 101, and shows information on the base station 103 to be connected next with the base station 103 to which the mobile station 110 is currently connected as an index. Such information can be determined in advance when the base station 103 is installed along the movement route.
  • the server 100 uses TCP (Transmission Control Protocol) as a transport layer communication protocol and communication data is retransmitted by TCP.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the communication protocol is not necessarily limited to TCP.
  • the protocol used for retransmission is not limited to the transport layer protocol.
  • the network 102 is assumed to be an IP network.
  • the data control apparatus 101 and the base station 103 perform the bicast operation.
  • the bicast may be performed using the existing technology
  • the data control apparatus 101 and the base station 103 perform the bicast operation below. Based on the premise of this, the operation characteristic of this embodiment will be mainly described.
  • data (1) indicates TCP data having a TCP sequence number of 1.
  • ACK (2) represents a TCP ACK (Acknowledgement) with a sequence number of 2.
  • TCP ACK is a TCP delivery confirmation message, and the sequence number of TCP ACK is a value expected to be the sequence number of the next frame to be transmitted by the communication partner.
  • the sequence number is 1 Indicates that it was received.
  • a value obtained by adding the data amount of the received frame to the sequence number of the received frame is the TCP ACK sequence number.
  • the description is simplified as described above.
  • the server 100 transmits data (1) addressed to the terminal 112 (Seq 500).
  • Data (1) is received by the network interface 202 in the data control apparatus 101 and processed by the processor 200.
  • the processor 200 determines that the data (1) is destined for the terminal 112 from the network layer address (IP address) that is the destination information of the data (1), refers to the table shown in FIG. determining and transmitting the data (1), to transfer data (1) to the base station 103 1 in order to be transmitted to the mobile station 110. Further, it decided to bi-cast to the base station 103 2 data (1), the next to the mobile station 110 of the base station 103 1 is connected to the transfer to the base station 103 1 by referring to the table shown in FIG. 5 To do.
  • IP address network layer address
  • Processor 200 on the basis of this determination, transmits the data (1) to the base station 103 1 addressed via the base station interface 203 (Seq501), the base station 103 2 addressed via the base station interface 203 and data (1) Transmit (Seq 502).
  • the base station 103 1 transmits the received data (1) to the mobile station 110, the terminal 112 receives the data (1) via the mobile station 110.
  • the control station interface 303 receives the data (1) and transfers it to the processor 300.
  • Processor 300 of the base station 103 2 it is determined that the mobile station 110 to the terminal 112 that is the destination of the data (1) is connected is not connected to the own device, the bi-cast data (1) Instead of wireless transmission, it is stored and held in the memory 301 (Seq 503). Whether the terminal 112 is connected to the mobile station 110 connected to its own device is determined by the base station 103 storing the connection between the terminal 112 and the mobile station 110 in advance and connected to its own device. This can be done easily by managing the station 110.
  • Data (1) transmitted to the base station 103 1 is received by the mobile station 110 and transferred to the terminal 112.
  • the terminal 112 that has received the data (1) transmits a corresponding ACK (2) to the mobile station 110.
  • the mobile station 110 transmits ACK (2) to the connected base station 103 1 .
  • the base station 103 1, the wireless communication device 304 receives the ACK (2), is a transmit processor 300, the data control unit 101 through the control station interface 303 (Seq504).
  • the base station interface 203 receives ACK (2), and ACK (2) is processed by the processor 200.
  • the processor 200 analyzes the destination information of the received ACK (2), the type of frame, and the like, and determines that it is a TCP ACK from the terminal 112 performing bicast transmission.
  • the destination information includes a network layer address (for example, an IP address), a transport layer connection information (for example, a TCP port number), and the like.
  • the processor 200 outputs ACK (2) via the network interface 202 so as to be transmitted to the server 100 (Seq 505).
  • the processor 200 transfers the ACK (2) via the base station interface 203 to the base station 103 2 addressed that bi-cast data (1) (Seq506).
  • the acknowledgment of the transfer of the base station 103 2 addressed may be performed while carrying out bi-cast.
  • the base station 103 2 receives the ACK (2) sent from the data control unit 101, the control station interface 303 receives the ACK (2), transfers the ACK (2) to the processor 300.
  • the processor 300 analyzes the destination information of ACK (2), the frame type, and the like, and determines that the ACK (2) corresponds to the data (1) addressed to the terminal 112. Then, it determines that the data (1) destined for the terminal 112 suspended in the processing of Seq 503 is unnecessary, and discards the data (Seq 507).
  • the server 100 transmits data (2) (Seq 508).
  • Data (2) is processed in the same manner as data (1), and is transmitted from the data control apparatus 101 to the base station 103 1 and the base station 103 2 (Seq 509, Seq 510).
  • the base station 103 1 transmits the data (2) to the mobile station 110, the base station 103 2 to hold the data (2) (Seq511).
  • the mobile station 110 performs a handover to the base station 103 2 from the base station 103 1
  • the data base station 103 1 transmits (2) is not received by the mobile station 110, and disappeared.
  • Mobile station 110 carries out a handover from the base station 103 1 to the base station 103 2 (Seq512).
  • the base station 103 2 reports that mobile station 110 has connected to the own device to the data control unit 101 (connection notification) (Seq513).
  • the base station 103 2 data controller 101 which has received the connection notification from the mobile station 110 shown in FIG. 4 updates the information of the connection relationship between the base station 103. As shown in FIG. 7, the base station that the mobile station 110 is connected it is changed to the base station 103 2 (Seq514). Then, the data control unit 101, data terminal 112 addressed to connect to mobile station 110 that is pending transmission to be transmitted from the base station 103 2 transmits a transmission instruction to the base station 103 2 ( Seq515).
  • the base station 103 2, the transmission instruction data control apparatus 101 is transmitted is received by the control station interface 303 and processed by the processor 300.
  • the processor 300 transmits data (2) addressed to the terminal 112 held in the memory 301 to the mobile station 110 via the wireless communication device 304. If a plurality of data is held, the held data is transmitted. Also, data received after the transmission instruction is transmitted to the mobile station 110.
  • the data control apparatus transfers data addressed to the opposite terminal to both the base station to which the terminal is connected and the base station to be connected next.
  • the ACK from the terminal is received
  • the ACK is transmitted to the terminal and the base station to which the data addressed to the terminal is bicast transmitted
  • the mobile station is connected from the base station to which the mobile station is connected by the handover.
  • a connection notification indicating that a connection has been made is received, the transmission start of the bicast-transmitted data held in the base station is notified by a transmission instruction.
  • the base station suspends and holds transmission of data addressed to a terminal connected to a mobile station that is not connected to its own device that is bicast from the data control device, and stores the data held in the data control device.
  • the data is discarded, and when the transmission instruction from the data control apparatus is received, transmission of the held data is started.
  • the lost data can be retransmitted from the handover destination base station, and the handover destination base station Based on the ACK from the terminal transferred from the data control apparatus in the station, the data confirmed to be received by the terminal can be deleted and removed from the retransmission target.
  • the ACK transmitted from the mobile station to the base station disappears.
  • next connection base station serving as the bicast transmission destination is described as one in FIG. 5, but a plurality of base stations may be used.
  • one terminal is connected to the mobile station, but a plurality of terminals may be used.
  • Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, a description has been given of a mode in which a data control apparatus issues a hold data transmission instruction to a handover destination base station. However, it is also possible to determine whether to start holding data transmission at the handover destination base station. In this embodiment, a mode will be described in which the handover destination base station determines the start of transmission of pending data.
  • the configuration of the radio communication system according to this embodiment and the configurations of the base station 103 and the data control apparatus 101 are the same as those in the first embodiment.
  • the operation at the time of handover according to this embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
  • the operation sequence between the devices It is a sequence diagram which shows an example.
  • the processes from Seq 500 to Seq 512 are the same as those in the first embodiment.
  • Processor 300 of the base station 103 2 in the process of Seq512 detects that the mobile station 110 to the own apparatus is connected. Then, the processor 300 of the base station 103 2 determines the start of transmission to the mobile station 110 (Seq517).
  • the processor 300 of the base station 103 2 transmits data that are pending transmission in the process of Seq511 since the mobile station 110 is the transmission destination (2) to the mobile station 110 (Seq518). If necessary, a connection notification may be sent to the data control apparatus 101 as in Seq 513 of the first embodiment (Seq 519). Further, the data control apparatus 101 may update the internal information similarly to the Seq 514 of the first embodiment (Seq 520).
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the determination of transmission of pending data is performed by the base station.
  • the effect of shortening the delay of retransmitted data can be expected.
  • 100 server 101 data control unit, 102 network, 103, 103 1, 103 2, 103 3 base stations, 106, 106 1, 106 2, 106 3 LCX, 109 trains, 110 mobile station, 112 terminal, 200 a processor, 201 Memory, 202 Network interface, 203 Base station interface, 300 processor, 301 Memory, 303 Control station interface, 304 Wireless communication device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

定められた移動経路を移動する移動局が複数の基地局間をハンドオーバして接続する基地局を切り替えながら通信を行い、移動局がハンドオーバをする際に移動局に接続された端末あてのデータがハンドオーバ元の基地局とハンドオーバ先の基地局にバイキャスト送信される無線通信システムにおける、基地局に対してデータをバイキャスト送信するデータ制御装置であって、端末と通信する相手端末と接続されるネットワークインタフェース（２０２）と、基地局と接続される基地局インタフェース（２０３）と、端末から相手端末あてに送信された送達確認メッセージを受信すると、当該送達確認メッセージを相手端末とハンドオーバ先の基地局とに送信し、ハンドオーバ先の基地局から移動局が当該基地局に接続したことを通知されると、ハンドオーバ先の基地局に対してバイキャスト送信されたデータを移動局に対して送信するよう指示を行う制御部（２００）と、を備える。

Description

データ制御装置および基地局
　この発明は、移動経路に沿って移動する移動局と移動経路に沿って設置された基地局との間の通信方式に関する。
　線路などの移動経路に沿って設置された複数の基地局と、移動経路上を移動する列車などに搭載された移動局が無線通信する無線通信システムでは、移動局が通信する基地局を切り替えるハンドオーバをすると、実施中の通信の中断や通信データの消失が発生する可能性がある。移動局に接続されたユーザ端末と地上ネットワーク側に接続されたサーバが通信する場合、ユーザ端末とサーバ間の通信データが消失する。ユーザ端末とサーバ間のようなエンドツーエンドの通信に用いられるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）等の通信プロトコルでは、通信データの送達確認ができない場合に当該通信データを送信側が再送することが定められている。再送の実施が送信側で設定された再送待ちタイマの満了によって判断される場合、再送待ちタイマが満了するまではハンドオーバ完了後もユーザ端末とサーバ間の通信が再開されず、その結果、無線の利用効率が低下し、スループットが低下するという問題がある。
　このような問題に対処する方法として、ハンドオーバ先の基地局との無線リンクの確立を契機として、移動局側に備えられた中継装置が移動局側の受信端末の代理で、ＴＣＰの送達確認メッセージであるＴＣＰ　ＡＣＫ（Acknowledgement）を再送することで、送信端末の再送タイマの満了まで待つことなく通信を再開する技術が提案されている（特許文献１）。
特開２０１０－５０６６５号公報
　しかしながら、上述の特許文献１の技術を適用した無線システムでは、消失したデータの再送を送信端末が行うことになるため、中継装置によるＴＣＰ　ＡＣＫの再送から送信端末が再送したデータを受信端末が受信するまでのＲＴＴ(Round Trip Time)が長くなり、通信データの遅延が大きいという問題がある。
　この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、移動経路に沿って設置された複数の基地局と移動経路に沿って移動する移動局が、接続する基地局をハンドオーバにより切り替えながら通信する無線通信システムにおいて、ハンドオーバによって消失した通信データの再送時の遅延を削減することを目的とする。
　この発明のデータ制御装置は、定められた移動経路を移動する移動局が移動経路に沿って設置された複数の基地局間をハンドオーバして接続する基地局を切り替えながら通信を行い、移動局がハンドオーバをする際に移動局に接続された端末あてのデータがハンドオーバ元の基地局とハンドオーバ先の基地局にバイキャスト送信される無線通信システムにおける、基地局に対してデータをバイキャスト送信するデータ制御装置であって、端末と通信する相手端末と接続されるネットワークインタフェースと、基地局と接続される基地局インタフェースと端末から相手端末あてに送信された送達確認メッセージを受信すると、当該送達確認メッセージを相手端末とハンドオーバ先の基地局とに送信し、ハンドオーバ先の基地局から移動局が当該基地局に接続したことを通知されると、ハンドオーバ先の基地局に対してバイキャスト送信されたデータを移動局に対して送信するよう指示を行う制御部と、を備えるようにしたものである。
　この発明の基地局は、定められた移動経路を移動する移動局が移動経路に沿って設置された複数の基地局間をハンドオーバして接続する基地局を切り替えながら通信を行い、移動局がハンドオーバをする際に移動局に接続された端末の相手端末が当該端末あてに送信したデータをデータ制御装置がハンドオーバ元の基地局とハンドオーバ先の基地局にバイキャスト送信する無線通信システムにおける基地局であってデータ制御装置と接続される制御局インタフェースと、移動局と無線通信を行う無線通信機と、データ制御装置からバイキャスト送信された自装置に接続しない移動局が送信先であるデータをメモリに保持させて移動局への送信を保留し、データ制御装置から転送された送達確認メッセージを受信すると当該送達確認メッセージに対応する保留するデータを破棄し、ハンドオーバにより自装置に移動局が接続してデータ制御装置より当該移動局への保留するデータの送信の指示を受けると、接続した移動局に対する保留するデータの送信を開始する制御部と、を備えるようにしたものである。
　この発明によれば、上述のように構成したので、エンドツーエンド通信のデータがハンドオーバに起因して基地局から移動局への送信時に消失した場合に、消失したデータをハンドオーバ先の基地局より再送することができるとともに、ハンドオーバ先の基地局においてデータ制御装置から転送された端末からのＡＣＫに基づいて端末に受信されたことが確認できたデータを削除して再送の対象から外すことができ、データの消失によるエンドツーエンドの通信断の時間を短縮し、また不要な再送を防止する効果が得られる。
この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成の一例を示すシステム構成図である。 実施の形態１に係るデータ制御装置の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１に係る基地局の構成の一例を示す構成図である。 データ制御装置のメモリに保持される端末と移動局の接続関係と移動局と基地局の接続関係の情報の一例を示す表である。 データ制御装置のメモリに保持される移動局が接続する基地局と次に接続する基地局の対応の一例を示す表である。 この発明の実施の形態１に係る無線通信システムにおける移動局のハンドオーバ時の装置間のシーケンスの一例を示すシーケンス図である。 ハンドオーバ後に更新された、データ制御装置のメモリに保持される移動局が接続する基地局と次に接続する基地局の対応の一例を示す表である。 この発明の実施の形態２に係る無線通信システムにおける移動局のハンドオーバ時の装置間のシーケンスの一例を示すシーケンス図である。
　以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下で参照する図面においては、同一もしくは相当する部分には同一の符号を付している。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成の一例を示すシステム構成図である。図１において、無線通信システムはサーバ１００、データ制御装置１０１、ネットワーク１０２、基地局１０３（１０３１－１０３３）、ＬＣＸ（Leaky Coaxial Cable）１０６（１０６１－１０６３）、移動局１１０、端末１１２を備えている。なお、図１ではこの発明に関わる無線通信システムの一例として、移動局１１０が移動経路である線路上を走行する列車１０９に搭載されたシステムを想定している。ＬＣＸ１０６はそれぞれ対応する基地局１０３に接続された基地局１０３のアンテナに相当し、ＬＣＸ１０６が線路に沿って設置される。なお、基地局１０３は必ずしもＬＣＸ１０６をアンテナとして用いる必要はなく、他の方式のアンテナが用いられてもよい。
　移動局１１０は線路上を移動し、ＬＣＸ１０６を介して基地局１０３と無線通信を行い、列車１０９の移動に伴って接続する基地局１０３をハンドオーバにより切り替える。図１は、移動局１１０が基地局１０３１から基地局１０３２にハンドオーバする様子を示している。端末１１２は移動局１１０に接続されており、サーバ１００は端末１１２のエンドツーエンド通信の相手端末である。データ制御装置１０１はサーバ１００とネットワーク１０２を介して接続され、基地局１０３とサーバ１００との間でデータを中継する。
　図１では線路上を移動する列車１０９に移動局１１０が設置された例を示したが、この発明は適用先を列車無線のシステムに限定するものではない。例えば目的地までの走行経路を定めて走行する移動機器や、あるいは、車両の位置、速度、地図等の経路情報、経路の混雑度、また、これらの情報の過去の統計などに基づいて移動先を予測される移動機器上の無線端末向けの無線システムに適用してもよい。
　また、図１においてサーバ１００、端末１１２は特定の装置に限定されるものではなく、通信機能を備えた既存の装置であってよい。移動局１１０は、基地局間をハンドオーバして通信を継続する各種方式の一般的な移動無線端末であってよい。基地局１０３はバイキャストに対応することを除いて各種方式の一般的な無線基地局であってよい。バイキャストは、移動無線端末がハンドオーバを行う際に、移動無線端末あてのデータの送信元あるいは中継元の装置がハンドオーバの実施前に、ハンドオーバ元の無線基地局に加えてハンドオーバ先の無線基地局にもデータを送信する技術である。この発明はバイキャストの具体的な実施手順を特定の方法に限定しない。例えば国際公開第２０１７／００２１７９号に開示された方法を用いればよい。データ制御装置１０１は基地局１０３あてのバイキャストを行う装置である。また、ネットワーク１０２は例えばＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク等の一般的な通信ネットワークである。
　図２はこの実施の形態に係るデータ制御装置１０１の構成の一例を示す構成図である。データ制御装置１０１は制御部であるプロセッサ２００、メモリ２０１、ネットワークインタフェース２０２、基地局インタフェース２０３を備える。ネットワークインタフェース２０２はネットワーク１０２に接続するためのインタフェースであり、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ：Network Interface Card）などである。基地局インタフェース２０３は基地局１０３と接続するためのインタフェース回路である。基地局インタフェース２０３は装置独自のインタフェースであっても良いし、既存の種々のインタフェース規格に準拠したインタフェースであってもよい。また、基地局１０３とデータ制御装置１０１が通信ネットワークを介して接続される場合には、基地局インタフェース２０３はＮＩＣ等であってもよく、この場合、ネットワークインタフェース２０２と共通化されてもよい。基地局１０３とデータ制御装置１０１が通信ネットワークを介して接続される場合には、例えばＩＰトンネルなどのトンネルにより接続するようにしてもよい。
　プロセッサ２００は汎用のプロセッサあるいはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプログラムを実行する回路であっても良いし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用回路であってもよい。なお、プロセッサ２００がプログラムを実行する回路である場合には、実行されるプログラムはメモリ２０１に記憶されるようにすればよい。また、メモリ２０１はＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｆｌａｓｈ　ＲＯＭ（Read Only Memory）など揮発性あるいは不揮発性のメモリ、あるいはその組み合わせであり、さらにハードディスク等のディスク装置を含んでもよい。
　図３はこの実施の形態に係る基地局１０３の構成の一例を示す構成図である。基地局１０３は制御部であるプロセッサ３００、メモリ３０１、制御局インタフェース３０３、無線通信機３０４を備える。制御局インタフェース３０３はデータ制御装置１０１と接続するためのインタフェース回路である。制御局インタフェース３０３は装置に独自のインタフェースであっても良いし、既存の種々のインタフェース規格に準拠したインタフェースであってもよい。また、基地局１０３とデータ制御装置１０１が通信ネットワークを介して接続される場合には、制御局インタフェース２０３はＮＩＣ等であってもよい。また、無線通信機３０４は基地局１０３と移動局１１０間の無線通信処理を行う装置である。前述の通りこの発明は特定の無線通信方式に限定されるものではないが、図１のシステム構成例の場合、ＬＣＸ通信機である。
　プロセッサ３００は汎用のプロセッサあるいはＤＳＰ等のプログラムを実行する回路であっても良いし、ＦＰＧＡやＡＳＩＣなどの専用回路であってもよい。なお、プロセッサ３００がプログラムを実行する回路である場合には、実行されるプログラムはメモリ２０１に記憶されるようにすればよい。また、メモリ２０１はＲＡＭ、Ｆｌａｓｈ　ＲＯＭなど揮発性あるいは不揮発性のメモリあるいはそれらの組み合わせであり、さらにハードディスク等のディスク装置を含んでもよい。前述の通り基地局１０３はバイキャストに対応した無線基地局であり、プロセッサ３００はバイキャストの処理を含めて基地局１０３の制御を行う。
　図４は、データ制御装置１０１においてメモリ２０１に保持される情報であり、端末１１２と移動局１１０の接続関係、また移動局１１０と基地局１０３の接続関係の情報を示す。端末１１２と移動局１１０の接続関係は、無線通信システムの構成時に、あるいは運用中にデータ制御装置１０１に設定されるようにすればよい。設定の方法は図２に図示しない制御コンソールによる設定や、あるいはネットワークインタフェース２０２がネットワーク１０２経由のデータ配信を受信することによる設定などが考えられる。データ制御装置１０１は移動局１１０と基地局１０３の接続関係を、例えば、一般的な無線通信システムで行われる移動局１１０と基地局１０３の接続手順が実施された際に、基地局１０３から通知されることにより取得可能である。
　図５は、データ制御装置１０１においてメモリ２０１に保持される情報であり、移動局１１０が現在接続している基地局１０３をインデックスとして、次に接続する基地局１０３の情報を示すものである。このような情報は、移動経路に沿って基地局１０３が設置されている場合、予め定めておくことが可能である。
　次にこの実施の形態の無線通信システムにおけるハンドオーバ時の通信データの処理について説明する。なお、図１に示したシステムを構成する複数の装置が係るため、図６に示す装置間のシーケンス図を用いて説明する。以下の説明ではサーバ１００がトランスポート層の通信プロトコルとしてＴＣＰ（Transmission Control Protocol）を使用し、通信データの再送がＴＣＰによって行われる場合を例に説明するが、通信プロトコルは必ずしもＴＣＰに限定されない。また、再送のために用いられるプロトコルはトランスポート層のプロトコルに限定されない。また、ネットワーク１０２はＩＰネットワークであるものとする。上述の通り、データ制御装置１０１と基地局１０３はバイキャスト動作を行うが、バイキャストについては既存の技術を用いて行えばよいので、以下ではデータ制御装置１０１と基地局１０３がバイキャスト動作をすることを前提に、この実施の形態において特徴のある動作を中心に説明する。
　図６に示すシーケンス図は、移動局１１０とサーバ１００が通信を実施しており、移動局１１０が基地局１０３１の通信エリアから基地局１０３２の通信エリアにハンドオーバするときの装置間シーケンスの一例を示している。図６においてデータ（１）と記されているのは、ＴＣＰのシーケンス番号が１のＴＣＰデータを示している。またＡＣＫ（２）はシーケンス番号が２のＴＣＰ　ＡＣＫ（Acknowledgement）を表している。ＴＣＰ　ＡＣＫはＴＣＰの送達確認メッセージであり、ＴＣＰ　ＡＣＫのシーケンス番号は次に通信相手が送信するフレームのシーケンス番号になることが期待される値であり、この例の場合シーケンス番号が１のフレームまで受信できたことを示す。なお、実際のＴＣＰの処理では、受信したフレームのシーケンス番号に受信したフレームのデータ量を加算した値がＴＣＰ　ＡＣＫのシーケンス番号になるが、ここでは上述のように簡略化して説明をする。
　図６のシーケンス図において、まずサーバ１００が端末１１２あてのデータ（１）を送信する（Ｓｅｑ５００）。データ制御装置１０１においてデータ（１）はネットワークインタフェース２０２により受信され、プロセッサ２００で処理される。プロセッサ２００はデータ（１）の宛先情報であるネットワーク層アドレス（ＩＰアドレス）からデータ（１）が端末１１２あてであることを判断して、図４に示したテーブルを参照し、移動局１１０にデータ（１）を送信することと、移動局１１０に送信するためにデータ（１）を基地局１０３１に転送することを判断する。また、図５に示したテーブルを参照して基地局１０３１に転送にするデータ（１）を、基地局１０３１の次に移動局１１０が接続する基地局１０３2にバイキャストすることを決定する。
　プロセッサ２００はこの決定に基づいて、データ（１）を基地局インタフェース２０３経由で基地局１０３１あてに送信する（Ｓｅｑ５０１）とともに、データ（１）を基地局インタフェース２０３経由で基地局１０３２あてに送信する（Ｓｅｑ５０２）。基地局１０３１は受信したデータ（１）を移動局１１０に送信し、端末１１２は移動局１１０を介してデータ（１）を受信する。一方、バイキャストされたデータ（１）を受信する基地局１０３2では、制御局インタフェース３０３がデータ（１）を受信して、プロセッサ３００に転送される。基地局１０３2のプロセッサ３００は、データ（１）のあて先である端末１１２が接続している移動局１１０が自装置に接続していないことを判断して、バイキャストされたデータ（１）を無線送信せずに、メモリ３０１に記憶させて保持する（Ｓｅｑ５０３）。なお、端末１１２が自装置に接続する移動局１１０に接続されているか否かの判断は、あらかじめ端末１１２と移動局１１０との接続を基地局１０３が記憶しておき、自装置に接続した移動局１１０を管理しておくことで容易に行うことができる。
　基地局１０３1に送信されたデータ（１）は移動局１１０で受信され端末１１２に転送される。データ（１）を受信した端末１１２は対応するＡＣＫ（２）を移動局１１０に送信する。移動局１１０はＡＣＫ（２）を接続している基地局１０３1に送信する。そして基地局１０３1では無線通信機３０４がＡＣＫ（２）を受信し、プロセッサ３００、制御局インタフェース３０３を介してデータ制御装置１０１に送信される（Ｓｅｑ５０４）。
　データ制御装置１０１では、基地局インタフェース２０３がＡＣＫ（２）を受信し、ＡＣＫ（２）はプロセッサ２００で処理される。プロセッサ２００は受信されたＡＣＫ（２）の宛先情報、フレームの種別などを解析して、バイキャスト送信をしている端末１１２からのＴＣＰ　ＡＣＫであることを判断する。ここで宛先情報とは、ネットワーク層のアドレス（例えばＩＰアドレス）、トランスポート層のコネクション情報（例えばＴＣＰポート番号）などである。そして、プロセッサ２００はＡＣＫ（２）をサーバ１００あてに送信されるようにネットワークインタフェース２０２を介して出力する（Ｓｅｑ５０５）。また、プロセッサ２００はデータ（１）をバイキャストした基地局１０３２あてに基地局インタフェース２０３を介してＡＣＫ（２）を転送する（Ｓｅｑ５０６）。なお、基地局１０３２あての送達確認の転送はバイキャストを実施しているときに実施すればよい。
　データ制御装置１０１から送信されたＡＣＫ（２）を受信する基地局１０３２では、制御局インタフェース３０３がＡＣＫ（２）を受信して、プロセッサ３００にＡＣＫ（２）を転送する。プロセッサ３００はＡＣＫ（２）の宛先情報、フレーム種別などを解析し、端末１１２あてのデータ（１）に対応するＡＣＫ（２）であることを判断する。そして、Ｓｅｑ５０３の処理で保留している端末１１２あてのデータ（１）を不要と判断し、当該データを破棄する（Ｓｅｑ５０７）。
　次に、サーバ１００がデータ（２）を送信する（Ｓｅｑ５０８）。データ（２）はデータ（１）と同様に処理され、データ制御装置１０１から基地局１０３１、基地局１０３２に送信される（Ｓｅｑ５０９、Ｓｅｑ５１０）。基地局１０３１はデータ（２）を移動局１１０に送信し、基地局１０３２はデータ（２）を保留する（Ｓｅｑ５１１）。ここで、移動局１１０が基地局１０３１から基地局１０３２にハンドオーバする場合を想定し、基地局１０３１が送信したデータ（２）は移動局１１０に受信されず、消失したとする。移動局１１０は基地局１０３１から基地局１０３２へのハンドオーバを実施する（Ｓｅｑ５１２）。ハンドオーバを実施した後、基地局１０３２は移動局１１０が自装置に接続したことをデータ制御装置１０１に通知（接続通知）する（Ｓｅｑ５１３）。
　基地局１０３２から接続通知を受信したデータ制御装置１０１は、図４に示した移動局１１０が基地局１０３の接続関係の情報を更新する。図７に示すように、移動局１１０が接続する基地局は基地局１０３２に変更される（Ｓｅｑ５１４）。そして、データ制御装置１０１は、送信を保留されている移動局１１０に接続する端末１１２あてのデータが基地局１０３２から送信されるように、基地局１０３２に対して送信指示を送信する（Ｓｅｑ５１５）。基地局１０３２では、データ制御装置１０１が送信した送信指示が制御局インタフェース３０３で受信され、プロセッサ３００で処理される。プロセッサ３００は、メモリ３０１に保持されている端末１１２あてのデータ（２）を移動局１１０に対して無線通信機３０４を介して送信する。なお、複数のデータを保持している場合はそれらの保持しているデータを送信する。また、送信指示以降に受信するデータも移動局１１０に対して送信する。
　上述のように、この実施の形態のデータ制御装置と基地局によれば、データ制御装置は対向する端末あてのデータを当該端末が接続する基地局と、次に接続する基地局の双方にバイキャスト送信するとともに、端末からのＡＣＫを受信すると当該ＡＣＫを端末あてデータの送信元と当該端末あてデータをバイキャスト送信した基地局に送信し、ハンドオーバにより移動局が接続した基地局から当該移動局が接続したことの接続通知を受信すると、当該基地局に保留しているバイキャスト送信されたデータの送信開始を送信指示により通知するようにした。また、基地局は、データ制御装置からバイキャストされた自装置に接続していない移動局に接続された端末あてのデータの送信を保留して保持し、データ制御装置から保持しているデータに対応するＡＣＫを受信した場合に当該データを破棄するとともに、データ制御装置からの送信指示を受信すると、保持しているデータの送信を開始するようにした。
　これにより、エンドツーエンド通信のデータがハンドオーバに起因して基地局から移動局への送信時に消失した場合に、消失したデータをハンドオーバ先の基地局より再送することができるとともに、ハンドオーバ先の基地局においてデータ制御装置から転送された端末からのＡＣＫに基づいて端末に受信されたことが確認できたデータを削除して再送の対象から外すことができる。この結果、データの消失によるエンドツーエンドの通信断の時間を短縮するという効果を得ることができ、また不要な再送を防止することが可能である。なお、同様の効果は移動局から基地局方向に送信されるＡＣＫの消失時にも得ることができる。
　なお、上述の実施の形態では、図５においてバイキャストの送信先となる次接続基地局を１台として説明したが、複数台であってもよい。また、図１では移動局に接続される端末を１台としているが、複数台であっても良い。
実施の形態２．
　実施の形態１では、ハンドオーバ先の基地局に対する保留データの送信指示をデータ制御装置から行う形態を説明したが、保留データの送信開始の判断をハンドオーバ先の基地局で行うことも可能である。この実施の形態では、ハンドオーバ先の基地局で保留データの送信開始を判断する形態について説明する。
　この実施の形態に係る無線通信システムの構成、また、基地局１０３、データ制御装置１０１の構成は実施の形態１と同様である。以下に、この実施の形態のハンドオーバ時の動作を実施の形態１との差分を中心に説明する。
　図８は、この実施の形態における、基地局１０３１の通信エリアに存在する移動局１１０が基地局１０３２の通信エリアに移動して基地局間をハンドオーバする場合の、装置間の動作シーケンスの一例を示すシーケンス図である。図８において、Ｓｅｑ５００からＳｅｑ５１２までの処理は実施の形態１と同様である。Ｓｅｑ５１２の処理において基地局１０３２のプロセッサ３００は自装置に移動局１１０が接続したことを検出する。そして、基地局１０３２のプロセッサ３００は移動局１１０に対する送信の開始を判断する（Ｓｅｑ５１７）。そして、基地局１０３２のプロセッサ３００は移動局１１０が送信先であることからＳｅｑ５１１の処理で送信を保留しているデータ（２）を移動局１１０に対して送信する（Ｓｅｑ５１８）。なお、必要であれば実施の形態１のＳｅｑ５１３と同様にデータ制御装置１０１に対して接続通知をすればよい（Ｓｅｑ５１９）。また、データ制御装置１０１は、実施の形態１のＳｅｑ５１４と同様に内部情報の更新をすればよい（Ｓｅｑ５２０）。
　この実施の形態のデータ制御装置と基地局によれば、実施の形態１と同様の効果をえることができ、保留データの送信の判断を基地局で行うことから、実施の形態１よりもさらに再送されるデータの遅延を短縮する効果が期待できる。
　なお、以上で説明したシーケンスはいずれも一例であり、この発明の主旨から逸脱しない範囲で手順の入れ替えや並列化をすることも可能である。
　１００　サーバ、１０１　データ制御装置、１０２　ネットワーク、１０３、１０３１、１０３２、１０３３　基地局、１０６、１０６１、１０６２、１０６３　ＬＣＸ、１０９　列車、１１０　移動局、１１２　端末、２００　プロセッサ、２０１　メモリ、２０２　ネットワークインタフェース、２０３　基地局インタフェース、３００　プロセッサ、３０１　メモリ、３０３　制御局インタフェース、３０４　無線通信機。

Claims (3)

  1. 　定められた移動経路を移動する移動局が前記移動経路に沿って設置された複数の基地局間をハンドオーバして接続する前記基地局を切り替えながら通信を行い、前記移動局がハンドオーバをする際に前記移動局に接続された端末あてのデータがハンドオーバ元の前記基地局とハンドオーバ先の前記基地局にバイキャスト送信される無線通信システムにおける、前記基地局に対して前記データをバイキャスト送信するデータ制御装置であって、
    　前記端末と通信する相手端末と接続されるネットワークインタフェースと、
    　前記基地局と接続される基地局インタフェースと、
    　前記端末から前記相手端末あてに送信された送達確認メッセージを受信すると、当該送達確認メッセージを前記相手端末と前記ハンドオーバ先の基地局とに送信し、前記ハンドオーバ先の基地局から前記移動局が当該基地局に接続したことを通知されると、前記ハンドオーバ先の基地局に対して前記バイキャスト送信されたデータを前記移動局に対して送信するよう指示を行う制御部と、
    　を備えることを特徴とするデータ制御装置。
  2. 　定められた移動経路を移動する移動局が前記移動経路に沿って設置された複数の基地局間をハンドオーバして接続する前記基地局を切り替えながら通信を行い、前記移動局がハンドオーバをする際に前記移動局に接続された端末の相手端末が前記端末あてに送信したデータをデータ制御装置がハンドオーバ元の前記基地局とハンドオーバ先の前記基地局にバイキャスト送信する無線通信システムにおける前記基地局であって
    　前記データ制御装置と接続される制御局インタフェースと、
    　前記移動局と無線通信を行う無線通信機と、
    　前記データ制御装置からバイキャスト送信された自装置に接続しない前記移動局が送信先であるデータをメモリに保持させて前記移動局への送信を保留し、前記データ制御装置から転送された送達確認メッセージを受信すると当該送達確認メッセージに対応する前記保留するデータを破棄し、ハンドオーバにより自装置に前記移動局が接続して前記データ制御装置より当該移動局への保留するデータの送信の指示を受けると、前記接続した移動局に対する前記保留するデータの送信を開始する制御部と、
    　を備えることを特徴とする基地局。
  3. 　前記制御部は、ハンドオーバにより自装置に前記移動局が接続したことを検知すると、当該移動局あてのデータの送信を開始し、前記接続した移動局が送信先である前記保留しているデータを送信する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
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