JP2007013463A - 無線通信システムのハンドオーバ方法および移動端末 - Google Patents

Abstract

【課題】状況変化に応じて最適な無線基地局への接続を行うことを可能とする。
【解決手段】ハンドオーバ手順の開始決定後、上位局２が、ハンドオーバ先候補となる１つ以上の無線基地局３ｂに対してチャネル設定を行うとともに、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局３ａ，３ｂに対してパケットをマルチキャストし、さらに上位局２がハンドオーバ手順の開始およびハンドオーバ先候補の無線チャネル情報を移動端末４へ指示し、移動端末４がハンドオーバ元の無線基地局３ａおよび前記指示された無線チャネル情報に対応するハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂとの無線回線品質を測定し、この測定結果に基づいてハンドオーバタイミングを決定してハンドオーバ先の無線チャネル３ｂへ切替え、上位局２に対してハンドオーバ完了を通知し、上位局２がハンドオーバ完了を受信すると、無線基地局３ａ，３ｂに対して設定したハンドオーバ先以外の無線リソースを解放する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信システムのハンドオーバ方法および移動端末に関するものである。

非特許文献１には、移動端末が周辺の無線基地局から受信する信号の品質（無線回線品質）の測定結果を上位局へ報告し、上位局である無線ネットワーク制御装置がハンドオーバ開始およびハンドオーバタイミングを決定することが示されている。すなわち、上位局がハンドオーバ開始を決定すると、ハンドオーバ先の無線チャネル設定後、移動端末に対して無線チャネル再構成を指示することで移動端末が無線チャネルの切替えを行い、無線チャネルの切替えが完了した移動端末は、上位局に対して無線チャネル再構成の完了を通知している。

また、特許文献１には、モバイルＩＰネットワークにおいて、リアルタイムトラヒックについては、通信の中断を回避するためにホームエージェントがハンドオーバ元とハンドオーバ先の無線基地局に同じパケットをバイキャストすること、非リアルタイムトラフィックについては、パケットロスを回避するためにハンドオーバ前の無線基地局がパケットをバッファリングし、ハンドオーバ完了後にバッファリングしていたパケットをハンドオーバ先の無線基地局に転送することが示されている。

特開２００２−１２５２５４号公報 請求項３、図４ 3GPP TR25.931 V6.1.0 (2005-03) "UTRAN Functions, Examples on Signalling Procedures"、 P63〜68（7.11.1.3節）

しかしながら、非特許文献１に記載のハンドオーバ方法では、ハンドオーバ開始およびハンドオーバタイミングを上位局で決定していたため、ハンドオーバ開始時点からハンドオーバタイミングに至るまでの制御遅延により、ハンドオーバタイミングにおける実際の無線回線品質がハンドオーバ開始時点と大きく異なっている可能性があり、移動端末が無線回線品質として最適な無線基地局に接続して通信することができず、ハンドオーバに失敗するという問題がある。また、移動端末が頻繁に無線回線品質の測定結果を上位局へ報告したとしても、無線回線品質の測定タイミングとハンドオーバタイミングの間に上位局とのラウンドトリップ遅延があるため、急激な無線回線品質の変化には対応が困難であった。

また、特許文献１に記載のハンドオーバ方法では、リアルタイムトラヒックについては、ホームエージェントがハンドオーバ元およびハンドオーバ先の無線基地局に対してマルチキャストし、それぞれの無線基地局から無線回線へパケット送信を行うため、ハンドオーバ中に無線リソースの使用効率が悪化する問題があった。また、非リアルタイムトラヒックについては、ハンドオーバ完了時にハンドオーバ元の無線基地局がハンドオーバ先の無線基地局の輻輳状態に関わらずバースト的にパケットを再転送するため、ハンドオーバ先の無線基地局で輻輳に伴うパケット破棄が発生する危険性が高かった。

この発明は上記に鑑みてなされたものであって、ハンドオーバタイミングを移動端末が決定することで、状況変化に応じて最適な無線基地局への接続を行うことが可能な無線通信システムのハンドオーバ方法および移動端末を得ることを目的とする。

またこの発明は、非リアルタイムトラヒックについても無線基地局へのマルチキャストを可能とするだけでなく、無線基地局の輻輳状態を考慮したマルチキャストを行うことで、パケット破棄の危険性を大幅に低減することが可能とするとともに、マルチキャスト時には、ハンドオーバ先候補の無線基地局で無線回線への不要なパケット送信を防ぐことで無線リソース使用効率を向上させることができる無線通信システムのハンドオーバ方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信することで、複数の無線基地局が同一データを含むパケットを移動端末へ送信する無線通信システムのハンドオーバ方法において、ハンドオーバ手順の開始決定後、上位装置が、ハンドオーバ先候補となる１つ以上の無線基地局に対してチャネル設定を行うとともに、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局に対して、パケットをマルチキャストし、さらに上位装置がハンドオーバ手順の開始およびハンドオーバ先候補の無線チャネル情報を移動端末へ指示する第１ステップと、移動端末が、ハンドオーバ元の無線基地局および前記指示された無線チャネル情報に対応するハンドオーバ先候補の無線基地局との無線回線品質を測定し、この測定結果に基づいてハンドオーバタイミングを決定してハンドオーバ先の無線チャネルへ切替え、上位装置に対してハンドオーバ完了を通知する第２ステップと、上位装置がハンドオーバ完了を受信すると、無線基地局に対して設定したハンドオーバ先以外の無線リソースを解放する第３ステップとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、ハンドオーバタイミングを移動端末が最新の無線回線品質情報に基づき判断するようにしているため、ハンドオーバに成功する可能性が高くなる。また、移動端末で選択可能なハンドオーバ先候補の無線基地局を上位装置が複数設定するようにしたため、移動端末が通信の継続に最適なハンドオーバ先へハンドオーバすることが可能となり、ハンドオーバに成功する可能性が極めて高くなる。

以下に、本発明にかかる無線通信システムのハンドオーバ方法および移動端末の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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、実施の形態１を適用する無線通信システムの構成を示す図である。図１において、ネットワーク１はＩＰネットワークやＡＴＭネットワークなど通信システムに応じて構築されたネットワークであり、ハンドオーバ開始決定元としての上位局２とパケットの送受信を行う。無線基地局３ａ、３ｂは上位局２に接続されており、上位局２とパケットの送受信を行う。４は移動端末であり、この場合移動端末４は、無線基地局３ａと無線回線を通じてパケットの送受信を行い、移動などに伴って無線基地局３ｂへハンドオーバすることを表している。

なお、ハンドオーバ先候補となる無線基地局は複数存在しても構わないが、ここでは簡単のため、ハンドオーバ先候補として無線基地局３ｂのみが存在しているものとする。５ａ〜５ｄは下り方向のデータパケットを表しており、６は上位局２が保有するパケット保持部、７ａおよび７ｂはそれぞれ無線基地局３ａ、３ｂが保有するパケット保持部である。

次に、３ＧＰＰ標準であるＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）において、例えば下りパケットチャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）にこの発明を適用した場合のハンドオーバ動作を図２を用いて説明する。この例では、上位局２は無線ネットワーク制御装置に相当する。

図２に示すように、移動端末４と通信を行っている相手側装置（図示せず）から移動端末４宛へのパケットがネットワーク１を介して上位局２で受信され、上位局２はこのパケットをハンドオーバ元の無線基地局３ａを介して移動端末４に送信している。このとき、移動端末４は、接続中の無線基地局３ａおよび周辺無線基地局３ｂの無線回線品質を定期的に測定し、この測定結果を接続中の無線基地局３ａを介して上位局２へ報告している。上位局２では、その測定結果などに基づきハンドオーバの開始を決定すると、上位局２はハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂに対してパケットチャネルの設定手順を実施する。なお、ハンドオーバ先候補の無線基地局は複数であっても構わない。

ハンドオーバ先の無線基地局３ｂへのパケットチャネル設定が完了すると、ネットワーク１を経由して上位局２が受信した移動端末４宛てのデータパケット５ａは、上位局２のパケット保持部６に一旦蓄積された後、移動端末４のハンドオーバ元である無線基地局３ａおよびハンドオーバ先候補である無線基地局３ｂへマルチキャスト送信される。

この実施の形態１では、リアルタイムトラヒックがマルチキャストされる場合を例として、無線基地局３ａ、３ｂが上位局２から受信したパケットをそれぞれ無線回線へ送信する場合について説明する。

つぎに、上位局２は、移動端末４にハンドオーバを実行させるため、接続中の無線基地局３ａを介して移動端末４へハンドオーバ手順の開始指示である無線チャネル再構成指示を送信する。無線チャネル再構成の指示には、移動端末４において選択可能なハンドオーバ先候補に対応する無線チャネル情報が含まれている。

無線チャネル再構成指示を受信すると、移動端末４は、無線チャネル再構成で指示された無線チャネルに対応する全ての無線基地局と、現在接続中の無線基地局３ａについて、無線回線品質を夫々測定し、これら各無線基地局についての最新の無線回線品質情報を比較することによりハンドオーバの必要性を判断する。例えば、現在接続中の無線基地局３ａの無線回線品質のほうがハンドオーバ先候補の無線回線品質より良くて、ハンドオーバが不要と判定した場合は、この段階ではハンドオーバを行わず、次回以降の無線回線品質測定時に再度ハンドオーバの必要性を判断する。このようにして、移動端末４では、上位局２からの無線チャネル再構成指示を受信した後、各無線基地局の無線回線品質測定を測定することで、ハンドオーバが実際に必要な正確なタイミングを検出している。

その後、移動端末４は、ハンドオーバが必要と判断された時点で、ハンドオーバ先となる無線基地局３ｂへ無線チャネルの切替えを実施し、無線チャネル切替え完了後に無線チャネル再構成完了をハンドオーバ先の無線基地局３ｂを介して上位局２へ通知する。

無線チャネル再構成完了を通知された上位局２は、ハンドオーバ先の無線基地局３ｂ以外に設定していたパケットチャネルを解放する。以上でハンドオーバ手順が完了する。

なお、本実施の形態１では上位局が１つ以上の無線基地局に対してパケットのマルチキャストを行うことを前提として記載しているが、パケットのマルチキャストを行わずハンドオーバ先候補の無線基地局に対してパケットチャネルを確保しておくだけとする無線通信システムでも本発明を応用することができる。

以上のように、実施の形態１では、ハンドオーバタイミングを移動端末が最新の無線回線品質情報に基づき判断するようにしているため、ハンドオーバに成功する可能性が高くなる。また、移動端末で選択可能なハンドオーバ先候補の無線基地局を上位局が複数設定するようにしたため、移動端末が通信の継続に最適なハンドオーバ先へハンドオーバすることが可能となり、ハンドオーバに成功する可能性が極めて高くなる。

実施の形態２．
つぎに、図３に従ってこの発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、実施の形態１の要部構成すなわち移動端末４が最終的にハンドオーバ先の無線基地局を選択できることを前提としており、さらに、ハンドオーバ開始決定元である上位局２と移動端末４の間でハンドオーバ制御用の情報である無線チャネル再構成指示が届かずハンドオーバ手順に失敗した場合や移動端末４がハンドオーバを行わない場合に対処するための構成、手順を追加している。

図３は、実施の形態２のハンドオーバ制御手順を示したものである。実施構成および上位局２が無線チャネル再構成を送信する前までの手順は実施の形態１と同様なので説明を省略する。

上位局２が移動端末４に対して無線チャネル再構成を指示する場合、無線チャネル再構成内に移動端末４がハンドオーバを実施するべきハンドオーバ期限情報を設定し、該設定したハンドオーバ期限までに移動端末４がハンドオーバを行うことを期待して、上位局２が無線チャネル再構成完了受信までのタイマを設定する。ハンドオーバ期限情報は、例えば、システムフレーム番号（ＳＦＮ）を利用する。

移動端末４は、ハンドオーバ期限情報を含む無線チャネル再構成の指示を受けると、実施の形態１と同様、ハンドオーバタイミングの判定動作に入るが、ハンドオーバ元での無線回線品質が十分であるなどの理由によりハンドオーバを実施しないまま無線チャネル再構成に設定されたハンドオーバ期限が経過すると、ハンドオーバ動作を停止してハンドオーバ元で通信継続し、上位局２に対しては無線チャネル再構成完了を通知しない。

上位局２では、設定したタイマのタイムアウトまでに無線チャネル再構成完了を受信しない場合は、ハンドオーバ先候補の無線基地局に対してパケットマルチキャスト停止、およびパケットチャネル解放を行う。

このように実施の形態２においては、移動端末に対してハンドオーバの指示と同時にハンドオーバ期限を示すようにしているので、ハンドオーバタイミングを移動端末が判断するようにした場合においても、移動端末がハンドオーバ期限までにハンドオーバを実施しなければ、上位局によって確保したハンドオーバ先候補の無線リソースを解放できるため、システム内の無線リソースの再利用が可能となる。また、ハンドオーバ元の無線回線品質劣化により、ハンドオーバの指示が移動端末へ届かなかった場合も同じ手順で無線リソースの解放が実施できるため、上位局での制御が簡単となる効果がある。

実施の形態３．
つぎに、図４に従ってこの発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、上位局２が移動端末４に対してハンドオーバ先候補を示した後に、明示的にハンドオーバ先を指定することでハンドオーバを実行させ、上位局２が無線基地局へ設定した無線リソースを解放するようにしている。

図４は、実施の形態３のハンドオーバ制御手順を示したものである。実施構成および移動端末４が無線チャネル再構成を受信するまでの手順は実施の形態１と同様なので説明を省略する。

上位局２は、移動端末４へ無線チャネル再構成を指示した後、移動端末４のハンドオーバを即時実行するかどうかの判断を行う。この判断は従来と同様、例えば無線リソースの再配置など、上位局２においてハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補である無線基地局３ａ、３ｂの負荷状態、あるいは保守的な理由により、特定の無線基地局からユーザが使用する無線リソースを排除する必要があるかどうか判断することに基づいて行われる。

ハンドオーバの即時実行が必要と判断された場合、上位局２は、無線チャネル再構成で指示した無線チャネルの中から１つの無線チャネルを選択し、選択した１つの無線チャンネルへの切替え指示を移動端末４へ通知する。ここで指定する無線チャネルは、ハンドオーバ元の無線チャネルを指定しても良く、ハンドオーバ元の無線チャネルを指定した場合には、ハンドオーバのキャンセルを意味する。

無線チャネル切替え指定を受信した移動端末４は、ハンドオーバタイミングの判定を中止し、直ちに指定された無線チャネルへの切替えを行った後、上位局２へ無線チャネル再構成完了を通知する。無線チャネル再構成完了を受信した上位局２は、ハンドオーバ先以外の無線基地局に対してパケットマルチキャスト停止、およびパケットチャネル解放を行う。

このように実施の形態３では、ハンドオーバタイミングを移動端末毎に異なるアルゴリズムで判断する場合においても、上位局が強制的に移動端末のハンドオーバを実行またはキャンセルできるようにしているので、システムの無線リソース使用状況に応じてハンドオーバを完了させることができるという効果がある。

実施の形態４．
つぎに、図５に従ってこの発明の実施の形態４について説明する。上記実施の形態１〜３では、上位局２からマルチキャストされるパケットを各無線基地局がそれぞれ無線回線へパケット送信することで、リアルタイムトラヒックに対応できる例を示したが、この実施の形態４では、非リアルタイムトラヒックなど、パケット消失が望まれない通信に対応可能にしている。もちろんリアルタイムトラヒックに対しての適用も可能である。

図５は、実施の形態４のハンドオーバ制御手順を示したものである。実施構成および上位局２がハンドオーバ手順の開始を決定するまでの手順は実施の形態１と同様なので説明を省略する。

ハンドオーバの開始を決定した上位局２は、ハンドオーバ先候補である無線基地局３ｂに対してパケットチャネル設定を行うと同時に、この設定したチャネルからのパケット送信を保留するように指示する。保留の指示はパケットチャネル設定時の呼制御情報に含まれる。

ネットワーク１を経由して上位局２が受信した移動端末４宛てのデータパケット５ａは、上位局２のパケット保持部６に一旦蓄積された後、移動端末４のハンドオーバ元である無線基地局３ａおよびハンドオーバ先候補である無線基地局３ｂへマルチキャスト送信される。ここで、上位局２が移動端末４宛てのパケットのマルチキャストを行うと、無線基地局３ａからはパケット送信が行われるが、無線基地局３ｂでは先の上位局２からの保留指示によりパケットをパケット保持部７ｂにバッファリングして無線回線へ送信せず保留することになる。

つぎに、上位局２は実施の形態１と同様に無線チャネル再構成をハンドオーバ元である無線基地局３ａを介して移動端末４へ指示する。この実施の形態４では、移動端末４が実施の形態１と同様にしてハンドオーバタイミングを検出すると、移動端末４はハンドオーバ先へ無線チャネルを切替える前に、ハンドオーバ元である無線基地局３ａに対して、ハンドオーバ実行の通知を行う。この通知は、個別チャネルやＨＳ−ＤＰＣＣＨなどの上りチャネルに制御情報を付加することで行われ、ハンドオーバによりハンドオーバ元である無線基地局３ａとの接続を解除することを無線基地局３ａに通知する。なお、無線基地局３ａに対して行うハンドオーバ実行の通知として、移動端末４が明示的な通知を行わず、単に無線基地局３ｂへ無線チャネルを切替えることでも実施可能である。その場合は、無線基地局３ａが移動端末４に設定していた個別チャネルの無線同期状態が外れることで移動端末４のハンドオーバを検出することになる。

無線基地局３ａでは、ハンドオーバの通知を受けると移動端末４宛てのパケット送信を直ちに停止し、移動端末４への未送信パケットのインデックス情報を上位局２に対して通知する。パケットのインデックス情報とは、上位局２から無線基地局３ａ、３ｂへの送信パケットに付与されているシーケンス番号である。

インデックス情報を通知された上位局２では直ちに無線基地局３ａへのパケット送信を停止する。一方、移動端末４では無線チャネルをハンドオーバ先に切替えた後、上位局２に対して無線チャネル再構成完了をハンドオーバ先の無線基地局３ｂを介して通知する。上位局２では、移動端末４から無線チャネル再構成完了を受信すると、ハンドオーバ先の無線基地局３ｂに対し、保留中のパケット送信開始を指示した後、ハンドオーバ先以外の無線基地局に対して設定していたパケットチャネルの解放を行う。また、パケットの送信開始指示には、ハンドオーバ元の無線基地局３ａから通知された移動端末４への未送信パケットのインデックス情報を付与しておく。

無線基地局３ｂでは、このインデックス情報に基づき、パケット保持部７ｂにバッファリングしているパケットのうちの未送信のパケットから移動端末４へ送信を開始し、移動端末４へ送信済みのパケットは破棄する。なお、移動端末４がハンドオーバを行わず、キャンセルする場合には、無線基地局３ａに対するハンドオーバ通知は行わず、無線基地局３ａにおいてはパケット送信の停止および上位局２へのインデックス情報通知も行わない。上位局２では無線基地局３ａからインデックス情報を受信しない場合は、ハンドオーバ先の無線基地局３ｂへのパケット送信開始指示を行わない。

このように実施の形態４においては、マルチキャストによるパケットをハンドオーバ先の無線基地局で保留しておき、移動端末でのハンドオーバ直前にハンドオーバ元の無線基地局で送信を停止し、ハンドオーバ後にハンドオーバ先の無線基地局から継続パケットを受信できるようにするようにしているので、非リアルタイムトラヒックなどのパケット消失が望まれない通信に対してもマルチキャストによる通信が適用できるため、トラヒックの性質に応じてハンドオーバ方法を切替えることにより、あらゆる通信に対してハンドオーバに伴う通信中断時間を短縮できるという効果がある。

実施の形態５．
つぎに、図６，図７に従ってこの発明の実施の形態５について説明する。上記実施の形態１〜４では、各無線基地局のバッファ状態によらず上位局２からパケットをマルチキャストする例を示したが、この実施の形態５では、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先の使用バッファ量を上位局が考慮してマルチキャストを行うようにしている。この実施の形態では、ハンドオーバ中にハンドオーバ先候補の無線基地局で送信パケットの保留を行うことが前提となる。すなわち、この実施の形態５では、前述したように、ハンドオーバの開始を決定した上位局２は、ハンドオーバ先候補である無線基地局に対してパケットチャネル設定を行うと同時に、この設定したチャネルからのパケット送信を保留するようにハンドオーバ先候補である無線基地局に指示する。この指示に基づいて、ハンドオーバ先候補である無線基地局は、送信パケットの保留を行う。

図６は、実施の形態５のシステム構成およびパケットの送受信を示している。上位局２、無線基地局３ａ、３ｂ、移動端末４の構成、機能については、図１と同様であるため、その説明を省略する。

上位局２が移動端末４のハンドオーバ開始を決定すると、前述したように、ハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂに対してパケットチャネルを設定し、パケットの保留を指示するが、このパケットチャネルを設定に応答して、ハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂが、上位局２からその後にマルチキャストされる下りパケットについての受信許容量８ｂを上位局２へ通知する。一方、ハンドオーバ元の無線基地局３ａについても、上位局２からマルチキャストを開始する旨の通知を行う。ハンドオーバ元の無線基地局３ａは、この通知に応答して、下りパケット受信許容量８ａを上位局２へ通知する。これらの下りパケット受信許容量は、ハンドオーバ中に受信を許容するパケット数であり、各無線基地局のバッファ空き状態に基づき決定される。

図７は、実施の形態５を適用した各無線基地局の構成例を示すものである。上位局２から受信する移動端末４宛てのパケットは、パケット送受信部９を経由してパケット保持部７へ蓄積される。パケット保持部７には各移動端末宛のキュー７−１〜７−ｍが設けられ、これらキュー７−１〜７−ｍに蓄積されたパケットはスケジューラ部１１により決定される順番で無線回線へ送信される。バッファ使用量管理部１２は、パケット保持部７で使用しているバッファ量を管理しており、受信可能なパケット数として下りパケット受信許容量を算出し、算出した下りパケット受信許容量を呼制御部１４を通じて上位局２へ送る。

上位局２では、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局から受信した下りパケット受信許容量に基づき、最も小さい下りパケット受信許容量をハンドオーバ中にマルチキャストするパケット数として決定し、それ以上のパケット送信は行わないようにする。

このように実施の形態５においては、上位局がハンドオーバ中にマルチキャストを行う無線基地局のバッファ使用状況を考慮した上で、最も下りパケット受信許容量の小さい無線基地局に合わせたパケット送信を行うようにしているので、各無線基地局におけるバッファ溢れによるパケット破棄がなくなり、ハンドオーバに伴うパケット消失を防ぐことができ、上位レイヤでの再送も発生しなくなるため、システムスループットが向上するという効果がある。

実施の形態６．
つぎに、図８を用いてこの発明の実施の形態６について説明する。この実施の形態６では、実施の形態５を前提としており、ハンドオーバ中は各無線基地局から下りパケット受信許容量を随時間欠的に更新して上位局へ通知し、上位局ではこの通知に基づいてマルチキャストするパケット送信量を更新するようにしている。

図８は、実施の形態６を適用した各無線基地局の構成例を示すものである。バッファ使用量管理部１２、受信許容量通知部１３、およびタイマ１０を除く各構成要素の動作は実施の形態５と同様であるため、説明を省略する。バッファ使用量管理部１２は、タイマ１０を用いて周期的に下りパケット受信許容量を更新しており、例えばその更新毎に下りパケット受信許容量を受信許容量通知部１３を経由して上位局２へ通知している。

下りパケット受信許容量の通知タイミングのその他の例としては、前回通知した下りパケット受信許容量から変更があった場合、あるいは前回通知した下りパケット受信許容量から大きく値が変動した場合などとしてもよい。

上位局２では、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局から受信した最新の下りパケット受信許容量の中で最も小さい下りパケット受信許容量をパケット送信許容量として保持し、ハンドオーバ中にマルチキャストするパケット数がパケット送信許容量を超えないようにパケット送信を行う。パケット送信許容量が更新されれば、その都度最新の値に従ってパケット送信数を制限する。

以上に示した下りパケット受信許容量の通知は、ＨＳＤＰＡ方式のシステムであればＦｒａｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌで実施されるフロー制御で代用することも可能である。また、パケット送信許容量の通知単位は、ＨＳＤＰＡ方式のようにプライオリティキュー毎に行ってもよく、ユーザ単位でまとめて行っても良い。

このように実施の形態６においては、上位局がハンドオーバ中にマルチキャストを行う複数の無線基地局の下りパケット受信許容量を随時比較更新するようにしているので、ハンドオーバ中状態の期間が長くなったとしても、各無線基地局の最新のバッファ使用状況に基づいて上位局からハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局へマルチキャストが行えるようになるため、各無線基地局でのバッファ溢れによるパケット破棄を発生させることなく最適なスループットを保つことができるようになる。

実施の形態７．
つぎに、図９を用いてこの発明の実施の形態７について説明する。この実施の形態７では、実施の形態６で説明したようにハンドオーバ先の無線基地局からの下り受信パケット許容量に基づき、マルチキャストするパケットの送信量を変更するとともに、ハンドオーバ先の無線基地局で不要となったパケットを随時破棄するようにしている。この実施の形態７では、ハンドオーバ中にハンドオーバ先候補の無線基地局で送信パケットの保留を行うことが前提となる。すなわち、この実施の形態７では、前述したように、ハンドオーバの開始を決定した上位局２は、ハンドオーバ先候補である無線基地局に対してパケットチャネル設定を行うと同時に、この設定したチャネルからのパケット送信を保留するようにハンドオーバ先候補である無線基地局に指示する。この指示に基づいて、ハンドオーバ先候補である無線基地局は、送信パケットの保留を行う。

図９は、実施の形態７を適用したシステム構成およびパケットの送受信を示している。図９において、図６に示した構成に、パケット削除情報１５が追加されている。

ハンドオーバが開始され、上位局２からハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局へパケットがマルチキャストされるようになると、ハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂにおいては、上位局２から受信したパケットを内部に保留しており、移動端末４には送信しない。一方、ハンドオーバ元の無線基地局３ａでは、ハンドオーバ中においても移動端末４へパケットを送信することで通信が継続されている。

ここで、ハンドオーバ元の無線基地局３ａでは、移動端末４へ送信完了したパケットのインデックス情報をパケット削除情報１５によってハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂへ通知する。

この通知は、無線基地局３ａがハンドオーバ先候補の無線基地局を認識することが必要なため、事前に上位局２からハンドオーバ先候補のアドレス情報のリストをもらうことで可能となるが、上位局２へパケット削除情報１５を通知することで、上位局２を経由してハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂへパケット削除情報１５を通知するようにしても良い。

また、パケット削除情報１５の通知タイミングは、ハンドオーバ元の無線基地局３ａから移動端末４へ送信完了したパケット数が一定値になった時点、あるいは一定時間間隔で通知するなどの手法を採用することができる。

パケット削除情報１５を受信したハンドオーバ先候補の無線基地局３ｂでは、削除するべきパケットのインデックス情報に基づき、不要なパケット、すなわち無線基地局３ａで送信完了済みのパケットをバッファ内から破棄する。ハンドオーバ中は、上記の動作に基づいてパケットの削除が繰り返され、ハンドオーバが完了すると、ハンドオーバ元の無線基地局３ａからハンドオーバ先の無線基地局３ｂへ最後のパケット削除情報１５が通知される。この通知は、ハンドオーバ中に随時実施していたパケット削除情報の通知と同様に行っても良いが、実施の形態４の図５に示したインデックス情報通知および送信開始指示を用いるようにしてもよい。

ハンドオーバ先の無線基地局３ｂでは、不要なパケットの破棄を行った後、最後に受信したインデックス情報に続くインデックス情報を持つパケットから移動端末４へのパケット送信を開始する。上位局２では、ハンドオーバ先以外の無線基地局３ａに設定したパケットチャネルを削除することで、それらの無線基地局に滞留している移動端末４宛てのパケットを破棄させる。

このように実施の形態７においては、ハンドオーバ中にハンドオーバ元で送信完了した移動端末宛てのパケットをハンドオーバ先候補の無線基地局で破棄できるようにしたので、ハンドオーバ先候補の無線基地局で使用可能な空きバッファ量が増えるため、上位局へ通知する下りパケット受信許容量も大きくすることができるようになり、ハンドオーバ中のスループットが向上するという効果がある。

実施の形態８．
つぎに、図１０を用いてこの発明の実施の形態８について説明する。この実施の形態８は、ハンドオーバ開始以前にハンドオーバ元の無線基地局のみに送信されていたパケットが、ハンドオーバ元の無線基地局で移動端末に送信完了しないまま、ハンドオーバが完了した場合に対処しようとするものであり、ハンドオーバ開始以前にハンドオーバ元の無線基地局のみに送信されていたパケットをハンドオーバ先の無線基地局へ転送するようにしている。この実施の形態８においても、ハンドオーバ中にハンドオーバ先候補の無線基地局で送信パケットの保留を行うことが前提となる。

図１０は、実施の形態８を適用したシステム構成およびパケットの送受信を示している。図１０において、先頭インデックス情報１６は、マルチキャスト開始時に上位局２からハンドオーバ元の無線基地局３ａに対して通知されるものであり、マルチキャストされたパケットの先頭を示すインデックス情報である。

ハンドオーバ元通知１７は、上位局がハンドオーバ先の無線基地局３ｂに対して通知するものであって、ハンドオーバ元の無線基地局３ａのアドレス情報である。このアドレス情報は、図５に示した送信開始指示に含めても構わないが、ここでは送信開始指示とは別に通知するものとして説明する。

パケット５eは、上位局２がマルチキャストを開始する以前にハンドオーバ元の無線基地局３ａのみに送信されたパケットをハンドオーバ元の無線基地局３ａからハンドオーバ先の無線基地局３ｂへ転送すること示している。また下りパケット受信許容量８ｃは、ハンドオーバ先の無線基地局３ｂからハンドオーバ元の無線基地局３ａへ通知されるものである。パケット転送完了通知１８は、ハンドオーバ元の無線基地局３ａが、ハンドオーバ先の無線基地局３ｂへのパケット転送が完了したことを上位局２に対して通知することを示している。それ以外の構成は、実施の形態６と同様であるため説明を省略する。

次に動作を説明する。ハンドオーバによりパケットのマルチキャストが開始されると、上位局２からハンドオーバ元の無線基地局３ａに対して、マルチキャストされたパケットの先頭を示すインデックス情報である先頭インデックス情報１６が通知される。先頭インデックス情報１６は、マルチキャストされるパケット５ｂと別に示しているが、パケット５ｂに先頭を示すフラグなどを設けることで通知しても良い。無線基地局３ａではこの先頭インデックス情報を保存しておき、ハンドオーバが行われることで無線回線へのパケット送信を停止した時点、例えば図５に示したハンドオーバ通知を受信しパケット送信を停止した時点で、ハンドオーバ中に移動端末４へ送信完了したパケットのインデックス情報と比較する。

この比較の結果、先頭インデックス情報が送信完了のインデックス情報より大きく、かつそれらのインデックス情報が連続しない場合には、上位局２から無線基地局３ａのみに送信されたパケットを無線基地局３ａで保持していると判断し、先頭インデックス情報で示されるパケット以前のパケットをハンドオーバ先の無線基地局３ｂに対して転送する準備をする。

一方、上位局２が移動端末４での無線チャネル切替えが完了したことを認識した時点、例えば、図５に示した無線チャネル再構成完了を受信した時点で、ハンドオーバ元通知１７をハンドオーバ先の無線基地局３ｂへ通知し、ハンドオーバ先およびハンドオーバ元の無線基地局以外に設定していたパケットチャネルを解放する。

また、ハンドオーバ先の無線基地局３ｂがハンドオーバ元通知１７を受信すると、無線基地局３ｂから無線基地局３ａに対して下りパケット受信許容量８ｃの通知が開始される。下りパケット受信許容量８ｃの通知は、実施の形態６に示したのと同様に、無線基地局３ｂでの下りパケット受信許容量を随時更新して通知する。無線基地局３ｂから下りパケット受信許容量８ｃを受信した無線基地局３ａは、先に準備していた無線基地局へのパケット転送を無線基地局３ｂへ行うと認識し、通知された下りパケット受信許容量に従って無線基地局３ｂへのパケット転送を行う。以降、無線基地局３ａから無線基地局３ｂへのパケット転送が全て完了すると、無線基地局３ａから上位局２に対してパケット転送完了通知１８が通知される。

パケット転送完了通知１８の受信により上位局２はハンドオーバ元の無線基地局３ａに設定していたパケットチャネルを解放する。また、ハンドオーバ先の無線基地局３ｂでは無線基地局３ａから転送されたパケットのインデックスを参照しながら移動端末４へ順次パケット転送を開始し、上位局２からマルチキャストで受信したパケット以前のパケットが全て揃ったことを認識すると、無線基地局３ａに対して実施していた下りパケット受信許容量８ｃの通知を停止するとともに、上位局２からマルチキャストにより受信していたパケットの保留を解除することでパケット送信を継続する。

このように実施の形態８では、ハンドオーバ開始以前にハンドオーバ元の無線基地局のみに送信されていたパケットをハンドオーバ先の無線基地局へ転送する際に、ハンドオーバ先の無線基地局のバッファ状況を考慮しながら転送できるようにしたので、ハンドオーバ先の無線基地局でバッファ溢れによるパケット消失を防ぐことができ、ハンドオーバ完了後に上位レイヤでの再送によるパケット遅延およびスループット低下を防止することができるようになる。

実施の形態９．
以上の実施の形態５〜８では、パケットを受信する無線基地局のバッファ状態を考慮したパケット送信方法の実施例を示したが、これらの実施例におけるハンドオーバ開始の決定、およびハンドオーバタイミングの決定については、移動端末４または上位局２のどちらで実施するかを限定するものではなく、例えば従来のようにハンドオーバタイミングの決定を上位局２で行う場合においても実施可能である。

実施の形態１０．
以上の実施の形態１〜９では、ＨＳＤＰＡ方式の無線通信システムに本発明を適用した場合の実施例を示したが、本発明は無線通信システムの構成、すなわち上位局２、無線基地局３ａ、３ｂなどの装置構成を限定するものではなく、例えば、図１などにおける上位局２はＷ−ＣＤＭＡの無線ネットワーク制御装置に限るものではない。また、図５などにおいてハンドオーバの開始および終了の制御や無線基地局３ａ、３ｂとの間のパケットチャネル設定、解放、さらには無線基地局３ａ、３ｂや移動端末４とのハンドオーバに関する制御情報交換を上位局２で実施しているが、これらの制御機能部を上位局２から分離して別装置としても構わない。この場合は、上位局２にから分離した機能部と上位局の間に情報をやりとりするための制御チャネルが別途必要となる。また、上記で上位局２から分離した機能部と無線基地局とを一体化させる構成をとった場合でも本発明を適用することが可能である。これら上位局２，別装置を含めて上位装置と呼ぶ。

以上のように、本発明にかかる無線通信システムのハンドオーバ方法は、ＨＳＤＰＡ方式などの無線通信システムに有用である。

この発明にかかる無線通信システムの構成を示す図である。 実施の形態１の無線通信システムの信号シーケンス図である。 実施の形態２の無線通信システムの信号シーケンス図である。 実施の形態３の無線通信システムの信号シーケンス図である。 実施の形態４の無線通信システムの信号シーケンス図である。 実施の形態５にかかる無線通信システムの構成およびパケットの流れを示す図である。 実施の形態５を適用した場合の無線基地局の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態６を適用した場合の無線基地局の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態７にかかる無線通信システムの構成およびパケットの流れを示す図である。 実施の形態８にかかる無線通信システムの構成およびパケットの流れを示す図である。

符号の説明

１ ネットワーク
２ 上位局
３ａ，３ｂ 無線基地局
４ 移動端末
６ パケット保持部
７，７ａ，７ｂ パケット保持部
９ パケット送受信部
１０ タイマ
１１ スケジューラ部
１２ バッファ使用量管理部
１３ 受信許容量通知部
１４ 呼制御部

Claims (9)

1. 移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信することで、複数の無線基地局が同一データを含むパケットを移動端末へ送信する無線通信システムのハンドオーバ方法において、
   ハンドオーバ手順の開始決定後、上位装置が、ハンドオーバ先候補となる１つ以上の無線基地局に対してチャネル設定を行うとともに、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局に対して、パケットをマルチキャストし、さらに上位装置がハンドオーバ手順の開始およびハンドオーバ先候補の無線チャネル情報を移動端末へ指示する第１ステップと、
   移動端末が、ハンドオーバ元の無線基地局および前記指示された無線チャネル情報に対応するハンドオーバ先候補の無線基地局との無線回線品質を測定し、この測定結果に基づいてハンドオーバタイミングを決定してハンドオーバ先の無線チャネルへ切替え、上位装置に対してハンドオーバ完了を通知する第２ステップと、
   上位装置がハンドオーバ完了を受信すると、無線基地局に対して設定したハンドオーバ先以外の無線リソースを解放する第３ステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信システムのハンドオーバ方法。
2. 移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信することで、複数の無線基地局が同一データを含むパケットを移動端末へ送信する無線通信システムのハンドオーバ方法において、
   ハンドオーバ手順の開始決定後、上位装置が、ハンドオーバ先候補となる１つ以上の無線基地局に対してチャネル設定を行うとともに、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局に対して、パケットをマルチキャストし、さらに上位装置がハンドオーバ手順の開始、ハンドオーバ先候補の無線チャネル情報およびハンドオーバタイミングの期限情報を移動端末へ指示する第１ステップと、
   移動端末が、ハンドオーバ元の無線基地局および前記指示された無線チャネル情報に対応するハンドオーバ先候補の無線基地局との無線回線品質を測定し、この測定結果に基づいてハンドオーバタイミングを決定し、この決定時点が前記指示されたハンドオーバタイミングの期限情報の前である場合はハンドオーバ先の無線チャネルへ切替えて上位装置に対してハンドオーバ完了を通知する第２ステップと、
   前記ハンドオーバタイミングの期限情報がタイムアウトする前に上位装置が前記ハンドオーバ完了を受信した場合は、無線基地局に対して設定したハンドオーバ先以外の無線リソースを解放し、前記タイムアウトまでに前記ハンドオーバ完了を受信しない場合は、ハンドオーバ先候補の無線基地局の無線リソースを解放する第３ステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信システムのハンドオーバ方法。
3. 移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信することで、複数の無線基地局が同一データを含むパケットを移動端末へ送信する無線通信システムのハンドオーバ方法において、
   ハンドオーバ手順の開始決定後、上位装置が、ハンドオーバ先候補となる１つ以上の無線基地局に対してチャネル設定を行うとともに、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局に対して、パケットをマルチキャストし、さらに上位装置がハンドオーバ手順の開始およびハンドオーバ先候補の無線チャネル情報を移動端末へ指示する第１ステップと、
   上位装置が、前記移動端末のハンドオーバを即時実行するか否かを判断し、この判断結果に応じてハンドオーバ元を含むハンドオーバ先の無線チャネルを１つ指定してハンドオーバ指示を行う第２ステップと、
   移動端末は、前記無線チャネルが１つ指定されたハンドオーバ指示を受信しない場合は、ハンドオーバ元の無線基地局および前記指示された無線チャネル情報に対応するハンドオーバ先候補の無線基地局との無線回線品質を測定し、この測定結果に基づいてハンドオーバタイミングを決定しかつハンドオーバ先の無線チャネルへ切替えて上位装置に対してハンドオーバ完了を通知し、前記無線チャネルが１つ指定されたハンドオーバ指示を受信した場合は、ハンドオーバ指示で指定された無線チャネルへ切替えて上位装置に対してハンドオーバ完了を通知する第３ステップと、
   上位装置がハンドオーバ完了を受信すると、無線基地局に対して設定したハンドオーバ先以外の無線リソースを解放する第４ステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信システムのハンドオーバ方法。
4. 移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信することで、複数の無線基地局が同一データを含むパケットを移動端末へ送信する無線通信システムのハンドオーバ方法において、
   ハンドオーバ手順の開始決定後、上位装置が、ハンドオーバ先候補となる１つ以上の無線基地局に対してチャネル設定を行う第１ステップと、
   上位装置がハンドオーバ元およびハンドオーバ先候補の無線基地局に対して、パケットをマルチキャストするとともに、ハンドオーバ先候補の無線基地局に対し前記チャネル設定した移動端末に対するパケット送信の保留を指示し、このパケット送信の保留を受信した無線基地局が移動端末へのパケット送信を保留する第２ステップと、
   上位装置がハンドオーバ手順の開始およびハンドオーバ先候補の無線チャネル情報を移動端末へ指示する第３ステップと、
   移動端末が、ハンドオーバ元の無線基地局および前記指示された無線チャネル情報に対応するハンドオーバ先候補の無線基地局との無線回線品質を測定し、この測定結果に基づいてハンドオーバタイミングを決定し、ハンドオーバ元の無線基地局に対してハンドオーバの実施を通知し、その後ハンドオーバ先の無線チャネルへ切替え、上位装置に対してハンドオーバ完了を通知する第４ステップと、
   移動端末からハンドオーバの実施を通知されたハンドオーバ元の無線基地局が、前記移動端末宛のパケット送信を停止し、上位装置に対して送信未完了であるパケットのインデックス情報を通知する第５ステップと、
   上位装置が移動端末からのハンドオーバ完了を受信すると、上位装置がハンドオーバ先の無線基地局に対してパケット送信開始および前記送信未完了であるパケットのインデックス情報を通知するとともに、無線基地局に対して設定したハンドオーバ先以外の無線リソースを解放する第６ステップと、
   ハンドオーバ先の無線基地局が、通知されたパケットのインデックス情報に基づき、移動端末へパケット送信を開始する第７ステップと、
   を備えることを特徴とする無線通信システムのハンドオーバ方法。
5. 移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信するとともに、上位装置がハンドオーバ先候補の無線基地局に対し移動端末に対するパケット送信の保留を指示し、この保留指示に基づいてハンドオーバ先候補の無線基地局が移動端末へのパケット送信を保留するようにした無線通信システムのハンドオーバ方法において、
   前記ハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局は、ハンドオーバ開始時に、下りパケットの受信許容量を、上位装置に対して通知し、
   上位装置は、受信した前記下りパケットの受信許容量に基づき、マルチキャストするパケットの送信量を決定し、決定した送信料に基づくマルチキャスト送信を行うことを特徴とする無線通信システムのハンドオーバ方法。
6. 前記ハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局は、ハンドオーバ開始後、前記下り受信パケット許容量を逐次更新して上位装置に通知し、
   上位装置は、逐次受信した下り受信パケットの許容量に基づき、マルチキャストするパケットの送信量を更新することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システムのハンドオーバ方法。
7. ハンドオーバ元の無線基地局は、ハンドオーバ中およびハンドオーバ完了時に、移動端末へ送信完了したパケットのインデックス情報をハンドオーバ先候補の無線基地局へ通知し、
   ハンドオーバ先候補の無線基地局は、ハンドオーバ中およびハンドオーバ完了時に、受信した前記インデックス情報に基づき前記保留したパケットを破棄するとともに、ハンドオーバ完了時に、前記インデックス情報に基づき、ハンドオーバ元の無線基地局で送信完了したパケット以降のパケットを移動端末へ送信することを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信システムのハンドオーバ方法。
8. 移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信するとともに、上位装置がハンドオーバ先候補の無線基地局に対し移動端末に対するパケット送信の保留を指示し、この保留指示に基づいてハンドオーバ先候補の無線基地局が移動端末へのパケット送信を保留するようにした無線通信システムのハンドオーバ方法において、
   上位装置からハンドオーバ元の無線基地局に対して、マルチキャスト開始時のパケットのインデックス情報を通知し、
   ハンドオーバ元の無線基地局が、ハンドオーバ完了時に、前記通知されたインデックス情報に基づき、滞留しているパケットのうちマルチキャスト開始以前のパケットをハンドオーバ先の無線基地局へ転送し、
   ハンドオーバ完了後、ハンドオーバ先の無線基地局が下りパケットの受信許容量をハンドオーバ元の無線基地局に逐次通知し、
   ハンドオーバ元の無線基地局が、通知された下りパケットの受信許容量に基づき、ハンドオーバ先の無線基地局へ転送するパケットの送信量を変更し、
   ハンドオーバ完了後、ハンドオーバ先の無線基地局が、ハンドオーバ元の無線基地局から転送されたパケットを、前記保留中のマルチキャストされたパケットよりも先に移動端末へ送信することを特徴とする無線通信システムのハンドオーバ方法。
9. 移動端末のハンドオーバ時にハンドオーバ開始決定元である上位装置がハンドオーバ先候補を含む複数の無線基地局に対して下りパケットをマルチキャスト送信することで、複数の無線基地局が同一データを含むパケットを移動端末へ送信する無線通信システムに適用される移動端末において、
   上位装置から通知された無線チャネル情報に対応するハンドオーバ先候補の無線基地局と、ハンドオーバ元の無線基地局との無線回線品質を測定し、この測定結果に基づいてハンドオーバタイミングを決定する手段と、
   前記決定したハンドオーバタイミングに基づいて無線チャネルをハンドオーバ先の無線チャネルへ切替え、上位装置に対してハンドオーバ完了を通知する手段と、
   を備えることを特徴とする移動端末。

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