JP2001292093A - マルチ・ステーション・ネットワークにおけるルーティング方法 - Google Patents
マルチ・ステーション・ネットワークにおけるルーティング方法Info
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Abstract
継する方法を提供する。 【解決手段】 システムは複数の移動局と基地局とで構
成される。各基地局は、その通信範囲内で同期送信を行
う。この同期送信は基地局から通信範囲内の移動局への
同報データ送信に関する同報制御チャネルを定義する。
同期送信は通信範囲内の移動局で受信され、同報制御チ
ャネルと、移動局が相互にプローブ・データをやり取り
するための少なくとも1つの呼チャネルとが抽出され
る。プローブ・データは、他の移動局の利用の可能性に
関する接続性情報の取得のために移動局で用いられる。
同期送信は、移動局間でメッセージ・データを中継する
ために移動局で用いられる少なくとも1つのトラフィッ
ク・チャネルを定義するデータも含む。実際上、本発明
の方法は、従来のセルラ技術と適用的中継技術とを組み
合わせる混成システムを提供する。
Description
・ネットワークにおける移動局間における、臨時の即ち
適用的メッセージ・ルーティングを利用した、マルチ・
ステーション・ネットワーク内部のルーティング伝送方
法に関する。
の主要な系統、即ち、時分割二重化(TDD)システム
および周波数分割二重化(FDD)システム、またはこ
れら2つの二重化方法の混成から成る。TDDシステム
では、基地局および移動局は、順次のタイム・スロット
における送信および受信によって二重化即ち双方向通信
を達成し、一方FDD二重化では、異なる周波数帯域で
送信および受信を行なうことによってこれを達成する。
路をカバーするために用いる送信電力を最少に抑える。
多数の加入者に応対する無線電気通信システムでは、適
用的送信方法を利用することができる。この場合、情報
は発信局から宛先局まで多数の局即ちノード間で中継さ
れる。かかる方法の一例が、国際特許出願第WO96/
19887号に記載されており、その内容はこの言及に
より本願にも含まれるものとする。
では、最も効率的な通信方法は、単一の比較的電力の大
きなホップを用いるよりはむしろ、より長い経路を多数
のより小さいホップに分解する方がよいことが示されて
いる。しかしながら、かかるシステムにおいて、大きな
処理オーバーヘッドを生ずることなく、効率的なデータ
・ルーティングを行なうのは、並大抵のことではない。
である。
移動局および複数の基地局から成るセルラ無線通信シス
テムにおいて移動局間でデータを中継する方法を提供す
る。この方法は、各基地局から、当該基地局の通信範囲
内において同期送信を行なうステップであって、該同期
送信が通信範囲内における基地局から移動局への同報デ
ータの送信のための同報制御チャネルを規定するステッ
プと、通信範囲内にある移動局において同期送信を受信
し、同報制御チャネル、および移動局が互いにプローブ
・データを送信可能な少なくとも1つの発呼チャネルを
規定するデータを抽出するステップであって、移動局が
プローブ・データを用いて、他の移動局の使用可能性に
関する接続性情報を得るステップとから成る。
は、基地局を識別する情報、および基地局において利用
可能な容量に関する情報を含むことができる。移動局
は、発呼チャネルを利用してプローブ信号を他の移動局
に同報することができ、各移動局からのプローブ信号
は、送信電力、ローカル背景ノイズ・レベル、および他
の局に対する経路損失に関する情報を含む。
からプローブ信号を受信した移動局は、その中の情報を
利用して、他の移動局に関する接続性データを発生す
る。同期送信は、好ましくは、移動局がそれらの間でメ
ッセージ・データを中継するために使用可能な少なくと
も1つのトラフィック・チャネルを規定する。
較的高い電力および比較的低いデータ・レートで行わ
れ、トラフィック・チャネル上で移動局間で送信される
メッセージ・データは比較的低い電力および比較的高い
データ・レートで送信される。
ート送信が、広い面積の通信範囲を有する基地局によっ
て行われ、これらの送信は、同期およびその他の情報を
直接セル(基地局の通信範囲)内の移動局に同報するた
めに用いられる。移動局は比較的低い電力で動作するの
で、セル内部で発信元移動局から基地局への高速データ
・サービスの返送を支援するために移動局間でメッセー
ジ・データを中継し合う必要がある。また、移動局を介
するメッセージ・データ中継は、基地局からセル内の移
動局に高速データ・サービスを提供し、これらのサービ
スをセル周辺まで効果的に拡大するためにも用いられ
る。
すると、この情報を利用して、移動局が互いに双方向処
理を行なうために使用可能な特定のタイム・スロットお
よび周波数、即ち、「発呼チャネル」(ランダム・アク
セス・チャネルまたはORACHとも呼ぶ)を突き止め
る。
ゆる同報プローブ・メッセージを送信する。このメッセ
ージは、送信電力、ローカル背景ノイズ・レベル、およ
び経路損失データというような数個のパラメータを含
む。この情報によって、近隣移動局から同報プローブ・
メッセージを受信した移動局は、当該近隣局に対するロ
ーカル接続性指標を得ることができる。各移動局は、各
近隣局毎に、ローカル接続性指標のリストを維持してい
る。この近隣局リストは、各移動局が送出する同報プロ
ーブ・メッセージの中に含まれるので、近隣局リストを
含む同報プローブ・メッセージを受信すると、移動局
は、2ホップ先までの他の移動局に対するローカル接続
性情報を得ることができる。
セージに傾斜情報も含ませる。傾斜情報は、特定の宛先
局に多数のリレー・リンクを介してデータを送信する場
合の累積コストを表す。コスト関数を用いて、個々の宛
先に対する傾斜を計算する。この関数は、指定の宛先局
に到達するまでに必要な累積電力、リレー・リンク上で
の資源利用、必要なリレー数等のような、多数のパラメ
ータに依存する。各移動局は、宛先局のアイデンティテ
ィ(ID)・データを含む近隣局からのプローブを受信
する毎に、個々の宛先局に関連する傾斜を更新する。各
移動局毎に他のあらゆる移動局に対する傾斜情報を処理
し維持することは実用的ではないので、移動局は基地局
からの同期および同報送信を用いて、それらが位置する
通信範囲の基地局を識別し、これらの基地局に対する傾
斜を生成する。これによって、傾斜を生成する宛先数が
大幅に減少する。何故なら、通常所与の移動局は1つま
たは少数の基地局によってカバーされるに過ぎないから
である。
は、移動局がリレー・モードにおいて相互間でメッセー
ジ・データを転送するために使用可能なタイム・スロッ
トおよび周波数を規定するために用いられる。これらの
タイム・スロットおよび周波数のことを、専用トラフィ
ック・チャネル(ODTCH)と呼ぶ。
リレー・リンクを一層効率的に設定するために、本発明
の方法にしたがって移動局によって用いられる。
ODMA(機会分割多元接続)技法をセルラ・ワイヤレ
ス通信システムにおいて利用し、かかるシステムの性能
向上を図ることを目的とする。したがって、このシステ
ムは、セル内において移動局が直接基地局と通信する従
来のセルラ・システム、およびいずれの基地局および移
動局もそれらの間でメッセージを中継することによって
互いに通信する必要がない完全なODMAシステムとの
間の混成である。
ように纏めることができる。移動局MSAが基地局に対
して発呼したい場合。 1.発呼側の移動局MSAは、最初に発呼チャネル(O
RACH)上で通知をその近隣局に送り、それに戻る傾
斜(gradient)を発生し始めることをこれらに
知らせる。すると、MSAと同じ基地局の通信範囲(基
地局からの同期および同報送信をモニタすることによっ
て確立される)内にある全ての局は、基地局がMSAへ
の経路を見つけるために用いる、MSAへのルーティン
グ傾斜を発生し始める。 2.発呼側移動局MSAは、その傾斜テーブルを参照
し、それをカバーする基地局への最良のルートを決定し
た後、発呼チャネル(ORACH)上で呼設定プローブ
・メッセージをその近隣局MSBの1つに送る。呼設定
プローブは、要求ベアラ信号品質(QoS)(インター
ネットのようなサービス種、およびメッセージ遅延要
件)の詳細、および当該呼に対する移動局によるスルー
プットを含む。これは、近隣局がその呼にどれだけの資
源を予約するかを決定する。 3.近隣局MSBは、発呼チャネル(ORACH)上
で、MSBおよびMSA間の接続に機会駆動トラフィック
・チャネル(ODTCH)のどのチャネルを用いること
ができるかについての詳細を含む、承認プローブ・メッ
セージによって応答する。ODTCHが利用可能な場
合、以降の呼維持通信全てにODTCHを用いる。 4.同じ手順が、MSBおよびそれが選択した近隣局M
SCの1つとの間で実行され、次いでMSCからその最良
の近隣局に対して実行される。傾斜は、基地局に到達す
るまで、局間を辿られて行き、呼設定情報は基地局に渡
される。 5.呼設定情報(要求情報)は、基地局によってRRC
(無線資源制御部)に渡され、コア・ネットワークと交
渉する。コア・ネットワークは、セキュリティおよび請
求書発行の目的のため、およびネットワーク資源の設定
のために、移動局MSAの認証を与える。ネットワーク
によって呼が許可された場合、移動局からネットワーク
までの中継リンクが事実上確立されたことになる。 6.次に、基地局は、移動局MSAに戻る中継リンクを
確立しなければならない。移動局MSAは最初に発呼チ
ャネル(ORACH)上で通知をその近隣局に送り、そ
れに戻る傾斜を発生し始めることをこれらに知らせるの
で、基地局は、これらの傾斜が到達するのをタイムアウ
トTroutewaitの間待つ。タイムアウトTr outewaitの
後、基地局ノードBの傾斜テーブルを調べ、ODMA移
動局MSAに対する適当な接続を求める。基地局ノード
Bが、移動局MSCが移動局MSAとの通信に最良の近隣
局であると認めた場合、MSCと順方向中継リンク・ベ
アラ確立手順を開始する。 7.同じ手順は、MSC−MSB間、およびMSBからM
SAにおいて繰り返される。 8.一旦基地局からMSAへの順方向中継リンクが割り
当てられたなら、ODMAルートが確立され、データお
よびその他のネットワーク・システム情報を交換するこ
とが許される。 9.一旦呼が終了すると、MSAはそのプローブから、
他の移動局に対するそれへの傾斜を発生する要求を除去
する。
場合。 1.移動局は基地局の同期および同報の送信をモニタす
る。ある移動局が、一方の基地局の通信範囲から他方に
移動したことを検出した場合、基地局に位置更新を送
る。これは、基地局への直接送信として、または中継を
介して送られる短いメッセージとして行なうことができ
る。位置情報は、それを受信した基地局によって、移動
局をカバーする基地局を追跡するためにネットワークが
用いる中央移動局位置データベースに送られる。 2.ネットワークが移動局に発呼したい場合、ネットワ
ークは中央移動局位置データベースを参照し、どの基地
局が当該移動局をカバーしているのか判断する。次に、
ネットワーク・コントローラはこれらの基地局に移動局
を呼び出すように命令する。 3.移動局は、基地局からの同報情報をモニタする。あ
る移動局が呼出し信号を聴取した場合、受信したプロー
ブの発信元である基地局に発呼することによって応答す
る。次に、移動局はその近隣局に、それに戻る傾斜を発
生し始めることを知らせ、前述のように、移動局発呼手
順で基地局との呼を開始する。 4.呼出しを送り、オプションとして応答メッセージを
直接または中継によって受信した後、基地局は、タイム
アウトTwaitrouteの間待ち、呼び出された移動局から
それら自体への経路を集めるのに十分な時間を確保す
る。 5.残りの手順は、移動局が発呼する際に用いるものと
同一である。
際にネットワークからの呼出しメッセージを用いること
を除いて、移動局が発信する場合と殆ど同じであること
を注記しておく。
いることとする。 ARQ 自動反復要求 BCCH 同報制御チャネル BCH 同報チャネル C 制御− CC 呼制御 CCCH 共通制御チャネル CCH 制御チャネル CCTrCH 符号化複合トランスポート・チャネル CN コア・ネットワーク CRC 巡回冗長検査 DC 専用制御(SAP) DCA 動的チャネル割り当て DCCH 専用制御チャネル DCH 専用チャネル DL ダウンリンク DRNC ドリフト無線ネットワーク・コントローラ DSCH ダウンリンク共有チャネル DTCH 専用トラフィック・チャネル FACH 順方向リンク・アクセス・チャネル FAUSCH 高速アップリング・シグナリング・チャネル FCS フレーム・チェック・シーケンス FDD 周波数分割二重化 GC 全体制御(SAP) HO ハンドオーバー ITU 国際電気通信連合 kbps 毎秒キロ・ビット L1 レイヤ1(物理レイヤ) L2 レイヤ2(データ・リンク・レイヤ) L3 レイヤ3(ネットワーク・レイヤ) LAC リンク・アクセス制御 LAI 位置区域識別 MAC 中間アクセス制御 MM 移動性管理 Nt 通知(SAP) OCCCH ODMA共通制御チャネル ODCCH ODMA専用制御チャネル ODCH ODMA専用チャネル ODMA 機会駆動多元接続 ORACH ODMAランダム・アクセス・チャネル ODTCH ODMA専用トラフィック・チャネル PCCH 呼出し制御チャネル PCH 呼出しチャネル PDU プロトコル・データ・ユニット PHY 物理レイヤ PhyCH 物理チャネル RACH ランダム・アクセス・チャネル RLC 無線リンク制御 RNC 無線ネットワーク・コントローラ RNS 無線ネットワーク・サブシステム RNTI 無線ネットワーク一時的識別 RRC 無線資源制御 SAP サービス・アクセス・ポイント SCCH 同期制御チャネル SCH 同期チャネル SDU サービス・データ・ユニット SRNC サービス提供無線ネットワーク・コントローラ SRNS サービス提供ネットワーク・サブシステム TCH トラフィック・チャネル TDD 時分割二重化 TFCI トランスポート・フォーマット結合指標 TFI トランスポート・フォーマット指標 TMSI 一時的移動局加入者識別 TPC 送信電力制御 U− ユーザ− UE ユーザ機器 UER ODMA中継動作が可能化されているユーザ機器 UL アップリンク UMTS ユニバーサル移動局電気通信システム URA UTRAN登録区域 UTRA UMTS地上無線アクセス UTRAN UTMS地上無線アクセス・ネットワークトランスポート・チャネル トランスポート・チャネルは大きく次の2グループに分
類される。
る際に、UEのインバンド識別が必要となる) ・専用チャネル(物理チャネル、即ち、FDDではコー
ドおよび周波数、TDDではコード、タイム・スロット
および周波数によってUEを識別する) 共通トランスポート・チャネル・タイプには次のものが
ある。 ランダム・アクセス・チャネル(RACH) 例えば、初期アクセスまたはリアルタイムではない専用
制御またはトラフィック・データのような、比較的少量
のデータ送信に用いられる、競合に基づくアップリンク
・チャネル。 ODMAランダム・アクセス・チャネル(ORACH) リレーリンクにおいて用いられる競合に基づくチャネ
ル。 順方向アクセス・チャネル(FACH) 比較的少量のデータ送信に用いられる閉ループ電力制御
のない共通ダウンリンク・チャネル。 ダウンリンク共有チャネル(DSCH) 専用制御またはトラフィック・データを搬送する数個の
UEによって共有されるダウンリンク・チャネル。 同報チャネル(BCH) システム情報のセル全体への同報に用いられるダウンリ
ンク・チャネル。 同期チャネル(SCH) TDDモードにおいて同期情報のセル全体への同報に用
いられるダウンリンク・チャネル。
DDモードにのみ定義されていることを注記しておく。
FDDモードでは、同期チャネルは物理チャネルとして
定義される。しかしながら、このチャネルは、先に定義
したSCHトランスポート・チャネルと混同しないよう
にしなければならない。 呼出しチャネル(PCH) 効率的なUEスリープ・モード手順を可能にする、制御
情報のセル全体への同報に用いられるダウンリンク・チ
ャネル。現在識別されている情報タイプは、呼出しおよ
び通知である。他の使用として、BCCH情報の変更の
UTRAN通知をあげることができる。専用トランスポ
ート・チャネル・タイプには次のものがある。 専用チャネル(DCH) アップリンクまたはダウンリンクにおいて用いられる1
つのUEに専用のチャネル。 高速アップリンク・シグナリング・チャネル(FAUS
CH) FACHと共に専用チャネルを割り当てるために用いら
れるアップリンク・チャネル。 ODMA専用チャネル(ODCH) リレーリンクにおいて用いられる1つのUEに専用のチ
ャネル。論理チャネル MACレイヤは、論理チャネル上でデータ転送サービス
を提供する。MACが提供する異なる種類のデータ転送
サービスに対して、1組の論理チャネル・タイプが定義
される。各論理チャネル・タイプは、どのタイプの情報
が転送されるかによって定義される。
に分類される。 ・制御チャネル(制御面情報の転送のため) ・トラフィック・チャネル(ユーザ面情報の転送のた
め) 論理チャネル・タイプの構成を図1に示す。制御チャネル 制御チャネルは、制御面情報の転送にのみ用いられる。 同期制御チャネル(SCCH) TDD動作の場合に同期情報(セルID、オプションの
情報)を同報するためのダウンリンク・チャネル。 同報制御チャネル(BCCH) システム制御情報を同報するためのダウンリンク・チャ
ネル 呼出し制御チャネル(PCCH) 呼出し情報を転送するダウンリンク・チャネル。このチ
ャネルが用いられるのは、ネットワークが、UEの位置
セルを知らないとき、またはUEが(UEスリープ・モ
ード手順を利用する)セル接続状態にあるときである。 共通制御チャネル(CCCH) ネットワークおよびUE間で制御情報を送信する双方向
チャネル。このチャネルは、ネットワークとのRRC接
続を有さないUEによって共通に用いられる。 専用制御チャネル(DCCH) UEおよびネットワーク間で専用制御情報を送信する二
点間双方向チャネル。このチャネルは、RRC接続設定
手順によって確立される。 ODMA共通制御チャネル(OCCCH) UE間で制御情報を送信する双方向チャネル。 ODMA専用制御チャネル(ODCCH) UE間で専用制御情報を送信する二点間双方向チャネ
ル。このチャネルは、RRC接続設定手順によって確立
される。トラフィック・チャネル トラフィック・チャネルは、ユーザ面情報の転送にのみ
用いられる。 専用トラフィック・チャネル(DTCH) 専用トラフィック・チャネル(DTCH)は、ユーザ情
報の転送のための、1つのUEに専用の二点間チャネル
である。DTCHはアップリンクおよびダウンリンク双
方に存在することができる。 ODMA専用トラフィック・チャネル(ODTCH) ODMA専用トラフィック・チャネル(ODTCH)
は、UE間でのユーザ情報の転送のための、1つのUE
に専用の二点間チャネルである。ODTCHはリレーリ
ンク内に存在する。 1.ランダム・アクセス・チャネル(群)(RACH)
は次の特徴を有する。
ット数はFFSである。
RACH)は次の特徴を有する。
はFFS用である)。 ・リレーリンク内に存在する。 ・衝突の危険性。
の特徴を有する。
s)。 ・高速電力制御ができない。 ・UEのインバンド識別を必要とする。 4.同報チャネル(BCH)は次の特徴を有する。
る。 ・低い固定ビット・レート。 ・セルの通信範囲全体に同報する必要がある。 7.ダウンリンク共有チャネル(チャネル群)(DSC
H)は次の特徴を有する。
力制御を用いることができる。 ・セル全体に同報することができる。 ・他のチャネル(DCHまたはDSCH制御チャネル)
上でのシグナリングに基づいて、宛先UEの暗示的な識
別を行なうことができる。 8.DSCH制御チャネルは次の特徴を有する。
Nとも通信するODMAリレー・ノード。 ODMAリレー・ノード ODMAプロトコルを用いて中継することができる、U
ERまたはシードのような、リレー・デバイス。 リレー 別のユーザに対して情報の受信および送信が可能なデバ
イス。 中継 UERによって実行されるような、別のユーザに対して
情報を受信および送信するプロセス。 リレーリンク リレーリンクは、2つのODMAリレー・ノード間の通
信ラインである。 ルート・リレー 通信の発信元または宛先のいずれかとなるODMAリレ
ー・ノード。 シード ネットワーク・オペレータによって配置され、一般に固
定され、常に電力を投入され、ディスプレイ/キーパッ
ドを有さない、ODMAリレー・ノード。 ユーザ機器リレー(UER) リレー動作が可能であり、情報を発信または受信するこ
とができるUE。
DD)システムおよびTDD/FDD(周波数分割二重
化)システム双方において、移動局発信(MO)および
移動局終端(MT)ルーティングを行なう方法およびシ
ステムを提供することである。
びFDDを用いる移動局ならびに基地局間における中継
技術を統合化する方法を提供する。本発明は、南アフリ
カ特許第95/10789号に記載されているような、
適用的臨時ルーティング技術(opportunist
ic ad hoc routing techniq
ues)を利用し、南アフリカ特許第98/6882号
に記載されている電力適応化の概念、および南アフリカ
特許第98/4891号に記載されているようなルーテ
ィング技術を用いる。これらの特許の内容は、この言及
により本願にも含まれるものとする。
れているシステムの混成化により、南アフリカ特許第9
8/1835号に記載されている方法論の改善または実
現を図るものである。南アフリカ特許第98/1835
号の内容は、この言及により本願にも含まれるものとす
る。この特許文書はセルラ構造に関し、複数の基地局が
それらの間に利用可能な資源が少ない領域を有する場合
に、移動局による中継を用いてこれらの領域に資源を供
給することによって容量を増大させ、性能の向上を図
る。
基地局との間で情報またはデータを中継するルートまた
は方法を得るために、それらの電力および送信を探査し
適合化させ、ある数の近隣局を集合化する。この探査は
適応的に行われ、南アフリカ特許第98/4891号に
記載されているように、他の局からのフィードバックに
基づいて、電力レベル、探査率、および探査間隔を設定
する。
されており、近隣局間で、ネットワーク内の種々の宛先
への電力量または経路品質に関する情報を処理すること
から成る。
地局が傾斜を発見しなければならない主要ルートであ
る、セルラ構造に技術を拡大する。これは、ルーティン
グを非常に簡略化する。何故なら、提供側移動局がその
情報の大部分を基地局との間でルーティングするので、
移動局がしなければならないのは、基地局即ちノード
「B」に対する傾斜を発生することだけであるからであ
る。これは、特許第98/4891号に記載されている
方法を簡略化したものである。その出願では、マルチ・
ホップを基本としてあらゆるノード間に完全なメッシュ
・ルーティングがある。したがって、セルラ環境におい
ては、移動局はその通常のアイドル環境において基地局
に対する傾斜を探査し収集するだけでよい。このアイド
ル探査プロセスの間、十分な近隣局が収集され、少なく
とも1つの基地局への傾斜を発見することができ、更に
好ましくは冗長なルーティングを可能にすることもでき
る。
MA)システムに適用するものである。かかるシステム
では、「近隣局の収集」を用いてネットワーク内部にお
けるルーティング・プロセスを実行する。近隣局の収集
とは、ODMAリレー・ノードのローカル接続性を、背
景プローブ・メッセージの使用によって評価するプロセ
スである。この近隣局情報は、近隣局テーブルに格納さ
れる。また、近隣局メッセージから傾斜テーブルも得ら
れるが、これらは端末間接続性を評価する際に用いられ
る。傾斜は、実際には、伝搬条件、ホップ数、およびそ
の他のシステム・パラメータに関する、個々の経路上で
のルーティング・メッセージのコスト関数である。実際
には、各移動局は少なくとも1つの傾斜をノードBに対
して有し、あらゆる呼設定手順を実行可能であり、経路
の獲得が可能でなければならない。
接続を実現する最も簡単な方法は、基地局に移動局と同
じ機能を実行させることによって、近隣局を探査し収集
し、移動局と同じ機構に従うことによって、単純なルー
ティング方法の使用を可能にすることである。この場
合、基地局ノードはネットワーク内の他のいずれのノー
ドとも同一のように見えるが、それに対してルートされ
るか、あるいはセルの領域内にある他のあらゆるノード
からそれに傾斜が収集されるという1つの規定がある。
これを可能にするために、基地局は時分割二重化で動作
し、探査を実行し、移動局が行なうのと同じ方法で同じ
チャネルのモニタリングを行なえるようにしなければな
らない。この発呼チャネルを用いる方法は、南アフリカ
特許第98/4891号に更に詳しく記載されている。
されているように、基地局が時分割二重化モードで動作
する場合、呼出し機能によって、基地局はあらゆる特定
の移動局にも送信および発呼し、トラフィックの送信を
開始することができる。加えて、基地局は、種々の遠隔
局と同期を取り、これらにタイム・スロットおよび送信
間隔を定義させることによって、それらのローカル・ク
ロックの一層効果的な同期および資源使用の効率化を図
った送信を可能にすることができる。基地局はこの時間
同期情報を、例えば、発呼チャネルまたは専用同報チャ
ネル上で同報し、これはネットワーク内または特定の基
地局の領域内の全ての遠隔局によってモニタされる。こ
れによって、移動局または遠隔局は、どの基地局がこれ
らをカバーしているのか特定することができ、更にそれ
ら自体を基地局に対して同期化すると共に互いに同期化
することができる。図1に示すように、基地局同報の通
信範囲、および低データ・レート通信範囲はセル全体を
カバーし、一方より高速の資源の領域は、南アフリカ特
許第98/1835号に記載されている方法論を用い
て、セルの一部のみをカバーする。
構およびTDD通信基盤内に構築された手順の全てを有
するTDDシステムを用いることであろう。この実施態
様により、同期や呼出しメッセージのようなシステム情
報が、標準的なTDDシステムから容易に得られるよう
になる。移動局発信・終端ODMA呼設定手順、ならび
に位置更新手順について以下に説明する。
の範囲を拡大し、例えば、音声通信範囲のためにTDD
およびFDDによって提供されるそれを一致させること
である。この概念の簡略図を図2に示す。
DMAおよび一体化TDD/ODMA通信基盤を用い
て、いかにしてデータ・サービス通信範囲を提供するこ
とができるかという概念を示す。この図は、背景システ
ムが直接ODMAの使用によって、拡大データ通信範囲
を提供することができるという状況を示す。
これは、典型的な加入者が、例えば、番号をダイアルす
るかあるいは固定ネットワークにおける特定のアドレス
を指定することによって、発呼しようとしている状況か
ら成る。これは、基地局、および基地局を通じて固定通
信基盤によって特定の宛先まで、接続を設定する必要が
ある。これは、本質的に2段階手順から成る。まず、図
3に示すように、ランダム・アクセス・チャネル(RA
CH)呼要求が基地局に対して出される。その後、基地
局における容量に関して資源が一旦割り当てられると、
VAFACHまたはアクセス許可チャネルを用いて応答
が返送される。
ットワークに中継するプロセスを図4に示す。図4にお
いて、ID3は発信側であり、ID2で識別される基地
局への最良の傾斜を発見するためにその経路テーブルを
参照し、ORACHメッセージ即ち送信をID2に送
る。ID2は、しかるべく応答して受信を承認し、それ
をID1に転送する。ID1は、そこから基地局まで最
良の傾斜を有する。同様に、ID1は、メッセージを基
地局に送る。この段階で、基地局はメッセージをRN
C、即ち、無線ネットワーク・コントローラに送る。す
ると、無線ネットワーク・コントローラはこの特定の要
求のためにチャネルを基地局に割り当て、こうして固定
通信基盤において効果的に資源を予約する。次に、基地
局は多リレー・ホップによって、要求を出した移動局に
情報を返送し、順方向および逆方向リンク割り当てを与
える。このプロセスにおいて、ID2およびID1は中
継資源を確保しておくことができ、基地局およびネット
ワーク・コントローラが行なうように、それら自身でI
D3のために一時的に中継資源を予約する。あるいは、
リレーは機会に応じて用いられるので、ID1およびI
D2以外のIDを用いてデータをID3から基地局に中
継することも可能である。
は、多数の手順から成り、かかる手順の1つが無線資源
制御である。この説明では、呼設定手順を簡略化し、基
本的なODMA呼手順の説明を簡単にする(図3参
照)。
とが示されている。最初の動作は、呼設定要求であり、
RACH(ランダム・アクセス・チャネル)上で行わ
れ、その結果直接割当メッセージが得られ、FACH
(順方向アクセス制御チャネル)上で受信される。直接
割当メッセージは、TCH(トラフィック・チャネル)
およびSACCH(低速関連制御チャネル)を無線リン
クに用いる際の詳細を含む。しかしながら、ODMAリ
レー・システムでは、呼設定は、ルートを決定するため
に用いられる各移動局と交渉しなければならない。
全てのODMA移動局は探査機構を実行し近隣局を収集
し終えている。一旦十分な探査を実行したなら、メッセ
ージをノードBに送信することができる。このような典
型的な呼設定手順を図4に示す。尚、純粋なTDDシス
テムでは、呼出しメッセージおよび同期メッセージはコ
アTDD通信基盤から容易に得られることを注記してお
く。
簡潔に説明する。 10.MSAは、ネットワーク内のどこかにある別の移
動局に通話することを決定し、そのためにMO呼設定要
求を行なう。 11.MSAは、その傾斜テーブルを参照してノードB
への最良の経路を決定した後、MSBに呼設定プローブ
を送る。呼設定プローブは、要求ベアラ品質(QoS)
およびスループットの詳細を含む。 12.MSBは、接続に使用可能な「機会駆動トラフィ
ック・チャネル(ODTCH)」チャネルの詳細を含む
承認プローブを用いて応答する。ODTCHが利用可能
な場合、このODTCHを以降の呼維持通信の全てに使
用する。 13.同じ手順が、MSB−MSC、およびMSC−ノー
ドB間で実行される。 14.呼設定プリミティブがRRC(無線資源コントロ
ーラ)上で渡され、認証等を行なうコア・ネットワーク
と交渉する。呼が許可されると、順方向リレーリンクを
確立する必要がある。 15.タイムアウトTroutewaitの後、ノードBの傾斜
テーブルを検査し、ODMAノードMSAへの適当な接
続を求める。ノードBは、移動局MSCがODMAノー
ドMSAとの通信に最良の近隣局であることを発見し、
順方向リレーリンク・ベアラ確立手順をMSCと開始す
る。 16.同じ手順が、MSC−MSBおよびMSB−MSA間
で順方向に行われる。 17.一旦MSAへの順方向リレーリンクが割り当てら
れると、ODMA経路が確立され、データおよびそれ以
外のネットワーク・システム情報の交換が可能となる。
いて説明したものである。以下に、固定通信基盤におけ
るユーザが移動局ユーザに連絡を取る、即ち、発呼しよ
うとする際の、移動局終端呼設定手順について説明す
る。
化した例のようなプロセスを行なう。殆どの電気通信シ
ステムでは、いずれの移動局の呼出しでも、3重の拡大
位置区域にわたって呼出しメッセージをまとめることに
よって管理される。これらの位置区域とは、最後に知っ
たセル、最後の位置区域、そして最終的には広域呼出し
を有するネットワーク全体である。ODMAでは、全て
のユーザに対する傾斜は、常に処理されるとは限らず、
そのまま保持されるため、その結果、あらゆるODMA
ノードがネットワーク内の他のあらゆる移動局に対する
傾斜の広域経路テーブルを維持することになり、実用的
でない。したがって、移動局終端呼設定手順におけるこ
のルーティングの問題を克服するために、移動局を最初
に呼び出し、宛先の移動局までの順方向リレーリンク経
路を計算させる。タイムアウトT waitrouteを用いてソ
ース・ノードBまでの経路を収集するのに十分な時間を
与える。この機構を用いると、呼設定手順は、図6を参
照して以下に説明する手順に従う。
しメッセージを用いてこの呼設定手順を呼び出すことを
除いて、移動局開始の場合と殆ど同一であることを注記
しておく。 1.ID003を呼び出し、MO呼設定要求を用いてノ
ードBとの呼を設定するように要求する。 2.MSAは、その傾斜テーブルを参照してノードBま
での最良の経路を決定した後、MSBに呼設定プローブ
を送る。呼設定プローブは、要求ベアラQoSおよびス
ループットの詳細を含む。 3.MSBは、接続に使用可能なODTCHチャネルの
詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ODTCH
が利用可能な場合、このODTCHを以降の呼維持通信
の全てに使用する。 4.同じ手順が、MSB−MSC、およびMSC−ノード
B間で実行される。 5.呼設定プリミティブがRRC(無線資源コントロー
ラ)上で渡され、認証等を行なうコア・ネットワークと
交渉する。呼が許可されると、順方向リレーリンクを確
立する必要がある。 6.タイムアウトTroutewaitの後、ノードBの傾斜テ
ーブルを検査し、ODMAノードMSAへの適当な接続
を求める。ノードBは、移動局MSCがODMAノード
MSAとの通信に最良の近隣局であることを発見し、順
方向リレーリンク・ベアラ確立手順をMSCと開始す
る。 7.同じ手順が、MSC−MSBおよびMSB−MSA間で
順方向に行われる。
当てられると、ODMA経路が確立され、データおよび
それ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能と
なる。
リンク送信の効率を高めるためには、ODMA位置更新
手順が必要となる。位置情報は、ODMA経路テーブル
内に格納されており、RNC内のRRCによって制御さ
れている。位置更新手順は、本質的に標準的なMO呼設
定手順の半分であり、図7に示す。
限度を拡大し、音声通信範囲のためにTDDおよびFD
Dによって提供されるそれと一致させることである。こ
の概念の簡略図を図8に示す。
DD通信基盤しか利用できないシステムでは、最終ホッ
プ・ゲートウェイODMAリレー・ノードを配備しなけ
ればならない。最終ホップ・ゲートウェイODMAリレ
ー・ノードは、ODMA機能性を、RNCに対するわず
かな変更のみを必要とする標準的なFDD通信基盤と相
互作用させることによって、3Gシステム内において高
データ・レート通信を拡大する機能を備えている。尚、
この手法は、ノードBがODMA能力を有さない場合
に、TDDに同様に適用可能であることを注記してお
く。最終ホップを用いた移動局開始呼設定手順および移
動局終端呼設定手順について、以下の段落で説明する。
は、バックボーンTDDシステムから同期情報を得るこ
とができる。しかしながら、バックボーンFDDシステ
ムを用いる場合、多数の方法を用いて同期を導出しなけ
ればならない。1つの方法は、大電力で広い区域にわた
ってTDD同期情報を同報することである。(同期情報
の範囲は、関連のあるリレー間の差であるので、同期送
信側と中継移動局との間のいずれの往復遅延にも限定さ
れない。)第2の方法は、ODMAリレー・ノード間で
実行する自己同期プロセスによって同期が得られると仮
定することができる。別の代替案は、ODMAシステム
がその同期を標準的なFDD同期チャネルから得ること
である。各同期方法の相対的なメリットはFFSであ
る。
実際には、ゲートウェイODMAリレー・ノードの導入
によって簡略化される。ゲートウェイODMAリレー・
ノードが(配備された、一定電力の)シードでもあると
仮定すると、シードが適当な位置に配置され、ノードB
に対して良好な通信範囲をもたらすと仮定することがで
きる。UTRANにおいてODMAの適用性を拡張する
ことにより、探査機構を用いて、ゲートウェイ・ノード
およびノードB(複数のノードB)の性能を評価するこ
とも可能となる。
されると仮定すると、最終ホップを用いる移動局開始呼
設定手順は、図9を参照して以下に説明する手順に従う
ことになる。 1.MSAは、ODMAベアラを用いてネットワーク内
のどこかにある他の移動局に通話することを決定し、M
O呼設定要求を行なう。[注:同期はビーコン送信から
得られる。] 2.MSAは、その傾斜テーブルを参照してノードBへ
の最良の経路を決定した後、MSBに呼設定プローブを
送る。呼設定プローブは、要求ベアラ仕様の詳細を含
む。 3.MSBは、接続に使用可能なODTCHチャネルの
詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ODTCH
が利用可能な場合、このODTCHを以降の呼維持通信
の全てに使用する。 4.同じ手順が、MSB−MSCで実行される。 5.MSCはODMAゲートウェイ・リレー・ノードで
あり、透過性FDDパケット・ベアラを用いてODMA
呼設定情報をノードBに送り、応答を待つ。 6.一旦タイムアウトTroutewaitが終了したなら、ノ
ードBの傾斜テーブルを検査し、ODMAノードMSA
への適当な傾斜を求める。ノードBは、ゲートウェイO
DMAリレー・ノードMSCを介して最良の傾斜が得ら
れることを発見する。 7.標準的なODMAベアラ手順が、MSC−MSBおよ
びMSB−MSA間で順方向に行われる。 8.一旦順方向リレーリンク・チャネルが割り当てられ
ると、データおよびそれ以外のシグナリングをODTC
H上で搬送することが可能となる。
合、手順は呼出しメッセージを復元できなければならな
い。呼出しメッセージは、TDD SCHを用いて送信
した追加情報から得ることができる。しかしながら、こ
れは単にビーコン同期送信機であるものを複雑化する可
能性がある。代替方法の1つとして、標準的なFDDモ
ードを用いて呼出しメッセージを聴取するが、TDD
ODMAベアラを用いてあらゆる追加の通信を行なうこ
とがあげられる。更に別の呼出し実装(実際に用いられ
ている)として、他のODMAリレー・ノードからの代
理呼出しを用いることもあげられる。
るという状況を一例として、以下に図10を参照しなが
ら、最終ホップを用いたMT呼設定手順について説明す
る。 1.[前述の機構の1つを用いて]ID003を呼び出
し、MO呼設定要求を用いてMSAに対してノードBと
の呼を設定するように要求する。 2.MSAは、ODMAベアラを用いてネットワーク内
のどこかにある他の移動局に通話することを決定し、M
O呼設定要求を行なう。[注:同期はビーコン送信から
得られる。] 3.MSAは、その傾斜テーブルを参照してノードBへ
の最良の経路を決定した後、MSBに呼設定プローブを
送る。呼設定プローブは、要求ベアラ仕様の詳細を含
む。 4.MSBは、接続に使用可能なODTCHチャネルの
詳細を含む承認プローブを用いて応答する。ODTCH
が利用可能な場合、このODTCHを以降の呼維持通信
の全てに使用する。 5.同じ手順が、MSB−MSCで実行される。 6.MSCはODMAゲートウェイ・リレー・ノードで
あり、透過性FDDパケット・ベアラを用いてODMA
呼設定情報をノードBに送り、応答を待つ。 7.一旦タイムアウトTroutewaitが終了したなら、ノ
ードBの傾斜テーブルを検査し、ODMAノードMSA
への適当な傾斜を求める。ノードBは、ゲートウェイO
DMAリレー・ノードMSCを介して最良の傾斜が得ら
れることを発見する。 8.標準的なODMAベアラ手順が、MSC−MSBおよ
びMSB−MSA間で順方向に行われる。
当てられたなら、ODMA経路は確立され、データおよ
びそれ以外のネットワーク・システム情報の交換が可能
となる。
リンク送信の効率を高めるためには、ODMA位置更新
手順が必要となる。位置情報は、経路テーブル内に格納
されており、RNC内のRRCによって制御されてい
る。ゲートウェイ最終ホップの場合、経路テーブルは、
ゲートウェイODMAリレー・ノードへの最初のホップ
を考慮に入れる必要がある。かかる位置更新手順の1つ
を図11に示す。
ードにおける制御情報のルーティングに関する説明であ
る。ODMAの主要な特徴は、呼の間リレーとして用い
ることができる適当な近隣を検出するためにUERSに
よって用いられる探査機構である。この探査機構は、各
ノードが、ODMAランダム・アクセス・チャネル(O
RACH)と称する共通制御チャネル上でプローブ・メ
ッセージを送信および受信することから成り、その結果
各ノードにおいて接続性テーブルが構築される。このテ
ーブルは、後に、重大なオーバーヘッドを生ずることな
く、動的にネットワークを介してデータを送出するため
に用いられる。
て2レベルの接続性、即ち、ローカル接続性および端間
接続性を確立する。ローカル接続性は、ノードが、単一
のリレーまたはホップ以内で多数のローカル(近隣)ノ
ードを選択し、同報プローブを交換することを可能にす
る。
メッセージは、TX電力、ローカル背景ノイズ・レベル
および経路損失というような、いくつかの物理レイヤ特
性から成る。添付資料Aは、同報プローブ・メッセージ
の内容を詳細に示す。これらのフィールドにより、近隣
ノードから同報プローブ・メッセージを受信するノード
が、当該近隣ノードに対するローカル接続性指標を得る
ことができる。ノードは、各近隣ノードについて、ロー
カル接続性指標のリストを維持している。この近隣リス
トは、同報プローブ内に含まれ(添付資料A参照)、し
たがって、近隣リストを有する同報プローブを受信すれ
ば、ノードは2ホップ先までのローカル接続性情報を得
ることができる。
ち、データの最終宛先ID)は、同報プローブ(添付資
料A参照)内で送信される近隣リストにも含まれる。こ
のように、ノードは、個々の宛先IDについて端間接続
性情報を得て、この情報をそれらの経路テーブルに含ま
せることができる。
にデータを中継するためには、ローカルおよび端間接続
性情報双方を維持する必要がある。概念的にこの情報
を、表1(a)および(b)に示すような2つのリンク
・テーブルに格納されたものと見なすことができる。
の詳細を示す。傾斜とは、個々の宛先までに複数のリレ
ー・リンクを介してデータを送信する際の累積コストで
ある。コスト関数を用いて、個々の宛先に対する傾斜を
計算する。この関数は、宛先IDに到達するまでに必要
な累積電力、リレー・リンク上での資源利用、リレー数
等のような、多数のパラメータに依存する。各ノード
は、宛先IDを含む近隣局からのプローブを受信する毎
に、個々の宛先IDに関連する傾斜を更新する。表1
(a)が示すように、宛先IDに対して傾斜を報告する
各近隣局毎に、1つの傾斜を格納し更新する。
関連するタイムスタンプが更新され、その信頼性を示す
ために用いられる。したがって、傾斜が更新されない
と、時とともに劣化していく。尚、傾斜を更新する能力
は、近隣局間の探査速度に直接関係することを注記して
おく。
ーブル(表1(b))に維持される。このリンク・テー
ブルは、ノードの近隣局に関するデータを含む。このデ
ータは、近隣局に到達するために必要な電力、当該近隣
局から受信した最後のプローブ・メッセージのタイムス
タンプ、およびオプションとしてその近隣の第2層(s
econd tier)を含む。
は、必要な性能特性、環境およびリレーの分散または密
度等のような数個の要因に依存する。また、これらの寸
法はオペレータの動作要件またはいずれかの実施制約に
合わせるように特別に作成することも期待される。以下
の2つの例は、リンク・リスト構造を用いた、可能な経
路テーブルの実施態様を示す。
路テーブルの実装を示す。
そして潜在的にゲートウェイODMAリレー・ノードを
介して、ODMA経路を得るために、テーブルが必要で
ある。
という2種類のプローブ・メッセージが定義されてい
る。同報メッセージは、ローカル・ノードの集合に送信
される。これらのメッセージの送信電力は、当該メッセ
ージを首尾よく受信するのに必要な最低の信号対ノイズ
比(SNR)が少なくとも全てのノードにおいて得られ
るように選択される。アドレス・プローブは、特定のノ
ードにアドレスされるので、これらのメッセージの送信
電力は、意図した受信側受信機において受信成功に必要
な最低SNRが得られるように選択される。
必要な送信電力は、受信側受信機の背景ノイズ・レベル
およびこれらのメッセージの送信電力を示すノードから
の以前の同報プローブの受信から(以下に示すように)
得られる。
メッセージのフォーマットは同じである。以下の表は、
プローブ・メッセージの内容を示し、前述の2種類間の
あらゆる相違を示す。
TDD/ODMA通信基盤を用いた、本発明の概念を示
す図。
手順を示す図。
手順を示す図。
手順を示す図。
手順を示す図。
図。
す図。
手順を示す図。
を示す図。
す図。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数の移動局および複数の基地局から成
るセルラ無線通信システムにおいて移動局間でデータを
中継する方法であって、 各基地局から、当該基地局の通信範囲内において同期送
信を行なうステップであって、該同期送信が前記通信範
囲内における前記基地局から移動局への同報データの送
信のための同報制御チャネルを規定する、ステップと、 前記通信範囲内にある移動局において前記同期送信を受
信し、前記同報制御チャネル、および移動局が互いにプ
ローブ・データを送信可能な少なくとも1つの発呼チャ
ネルを規定するデータを抽出するステップであって、移
動局が前記プローブ・データを用いて、他の移動局の使
用可能性に関する接続性情報を得る、ステップと、から
成ることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記基地局から前記移動局に送信される
前記同報データは、前記基地局を識別する情報、および
前記基地局において利用可能な容量に関する情報を含む
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記移動局は、前記発呼チャネルを利用
してプローブ信号を他の移動局に同報し、各移動局から
の前記プローブ信号が、送信電力、ローカル背景ノイズ
・レベル、および他の局に対する経路損失に関する情報
を含むことを特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 前記発呼チャネル上で他の移動局からプ
ローブ信号を受信した移動局は、その中の情報を利用し
て、前記他の移動局に関する接続性データを発生するこ
とを特徴とする請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記同期送信は、移動局がそれらの間で
メッセージを中継するために使用可能な少なくとも1つ
のトラフィック・チャネルを規定することを特徴とする
請求項1ないし4のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 前記基地局からの同期送信は、比較的高
い電力および比較的低いデータ・レートで行われ、前記
トラフィック・チャネル上で移動局間で送信されるメッ
セージ・データは比較的低い電力および比較的高いデー
タ・レートで送信されることを特徴とする請求項5記載
の方法。
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