JP2960365B2 - ハンドオフ方法及びハンドオフ機能を備えた移動体通信網 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドオフ方法及
びハンドオフ機能を備えた移動体通信網に関し、マルチ
メディア通信を実現する手段として有望視されているＡ
ＴＭ通信方式の交換機、ＡＴＭ交換機間に接続された通
信リンク、ＡＴＭ交換機に接続された基地局、移動端末
等からなるＡＴＭ移動通信システムにおける、ハンドオ
フ方法及び該機能を備えた移動体通信網に関するもので
ある。

【従来の技術】従来の移動通信システム（ＰＨＳ、携帯
電話）において、移動端末との呼の接続を制御する交換
機は、移動している移動端末から無線基地局を変える
（ハンドオフする）要求を受け取ったり、移動端末と無
線通信している基地局の無線電力強度の監視によるハン
ドオフ要求を受け取り、呼（コネクション）の接続を維
持している。従来のコネクション維持方法は、末端の交
換機に移動接続制御装置を接続し、その装置に接続して
いる基地局間でのみハンドオフを実現したり、交換局間
でハンドオフする場合にコネクションを延長して接続を
維持していた。一方、マルチメディア通信を実現する有
力な通信方式としてＡＴＭネットワークがあるが、ＡＴ
Ｍネットワークでの移動通信は予め決められたコネクシ
ョンの経路であるＰＶＣ[:Permanent Virtual Circuit]
を選択することにより、ハンドオフ時のコネクションを
維持する方式が研究されているだけで、コネクションを
自由に接続できるＳＶＣ[:Switched Virtual Circuit]
を使用した移動通信は実現されていない。

【発明が解決しようとする課題】従来の移動通信システ
ムの方式をＡＴＭネットワークに適応しようとした場
合、以下の課題が生じる。まず、マルチメディア通信で
は高速通信を行う必要があり、広帯域の周波数、即ち高
い無線周波数を使用しなければならない。このため、第
一の課題として、１つの無線基地局がカバーできる無線
エリアの面積が小さくなり、隣接する無線エリアのオー
バーラップする部分が少なくなるので、ハンドオフ先の
無線基地局の選定に要する時間を短くしなければならな
いという課題がある。また、第二の課題として、広帯域
のコネクションをハンドオフする必要があるため、コネ
クションの延長法式を用いてコネクションの接続を維持
した場合、ＡＴＭ交換機間のリンク資源の無駄遣いにな
り、接続できるコネクション数が減るという課題があ
る。本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決
し、ハンドオフ先の選定に要する時間を短縮すること
と、帯域の大きいコネクションのハンドオフ時のネット
ワーク資源を有効利用することが可能なハンドオフ方法
及びハンドオフ機能を備えた移動体通信網を提供するこ
とにある。

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を実現す
るため、本発明のＡＴＭ移動通信方式では、ＡＴＭ交換
機、ＡＴＭ交換機間のリンク、無線基地局、および、移
動端末を備える移動通信システムにおいて、移動端末が
移動先の無線エリア内に入ると、移動先（次）の無線エ
リアが接続しているＡＴＭ交換機のアドレス等の情報と
ハンドオフ要求を、現在の無線基地局が接続されている
ＡＴＭ交換機に送信する。現在接続中のＡＴＭ交換機
は、次のＡＴＭ交換機に予備コネクションを接続する。
なお、コネクションの接続は相手の端末が必要である
が、まだハンドオフしていないＡＴＭ交換機に対してコ
ネクションを接続しなければならないので、各ＡＴＭ交
換機には疑似端末を持たせ、その疑似端末に予備コネク
ションを接続する。また、本予備コネクションは複数の
無線エリアが重なっている領域では、複数本の接続が可
能である。次に、移動端末が更に次の無線基地局に近づ
き、現在の無線基地局からの無線電力が弱まると、移動
端末は現在接続しているＡＴＭ交換機に、データ停止要
求、コネクション接続要求を出し、現在接続しているＡ
ＴＭ交換機は次に接続するＡＴＭ交換機に無線周波数を
要求し、移動端末にこの周波数を伝える。また、接続し
ない他の予備コネクション切断要求を出し、コネクショ
ンが次のＡＴＭ交換機につながるように、従来のコネク
ションと使用する予備コネクション同士を接続する。こ
の際、それぞれのコネクションは、逆向きではあるが同
じリンクに接続されるケースもあるため、コネクション
の番号であるコールレファレンス（call reference）は
異なる値にし、ＡＴＭ交換機内にコールレファレンス変
換テーブルを備えて変換する。最後に、移動端末は無線
周波数を切替え、データ送信開始要求を出し、ハンドオ
フを完了する。上記第二の目的を実現するため、本発明
のＡＴＭ移動通信方式では、移動通信システムにおい
て、移動端末が移動先の無線エリア内に入ると、移動先
（次）の無線エリアが接続しているＡＴＭ交換機のアド
レス等の情報とハンドオフ要求をハンドオフ制御局（交
換機）に送信する。また、ハンドオフ制御局は、各ＡＴ
Ｍ交換機からリンクの情報を収集しており、これらの使
用帯域から移動端末と移動端末が通信している相手端末
間の最適経路を算出する。この最適経路は、例えばダイ
キストラ（Dijkstra）法やワーシャル（Warshall）法を
用いて計算することができる。次にハンドオフ制御局
は、現在のコネクションの経路と最適なコネクションの
経路を比較し、経路に差が生じ始めるＡＴＭ交換機（切
替え交換機）に対して予備コネクション接続要求を出
す。この予備コネクションは上記コネクション延長方式
と同様に複数持たせる事ができ、また予備コネクション
を実現するために各ＡＴＭ交換機には疑似端末を持たせ
る。次に移動端末が更に次の無線基地局に近づき、現在
の無線基地局からの無線電力が弱まると、移動端末はハ
ンドオフ制御局にデータ停止要求、コネクション接続要
求を出し、ハンドオフ制御局は切替え交換機にコネクシ
ョン接続要求を出すと共に、接続しない他の予備コネク
ション切断要求を出し、移動端末が次に移動するＡＴＭ
交換機に無線周波数を要求し、移動端末にこの周波数を
伝える。本ケースでは、同一リンクに同一コネクション
が通ることはないので、切替え交換機でこれらのコネク
ションを接続する際に、コールレファレンスを統一す
る。最後に、移動端末は無線周波数を切替え、データ送
信開始要求を出し、ハンドオフを完了する。

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明が適用
される通信網の一例である移動体通信網の構成を示すブ
ロック図である。移動通信ネットワーク１は、ＡＴＭ交
換機１０〜１５、ＡＴＭ交換機間の通信リンク、コネク
ション切り替え方式においてハンドオフを制御するハン
ドオフ制御局（交換機）１１、無線エリア３０〜３２に
対応する無線基地局１６〜１８、移動端末１９等から成
る。各ＡＴＭ交換機１０〜１５は、移動端末の移動先と
考えられるＡＴＭ交換機に仮想の通信回線であるコネク
ションを接続する際に移動端末の役割を代行させる疑似
端末２０〜２４を備えている。また、各ＡＴＭ交換機は
出力側の通信リンク接続部に出力バッファを持ってい
る。そして、移動端末１９は、例えば固定ネットワーク
２を介して相手端末３とコネクション３３を接続して通
信を行っているものとする。実施例におけるコネクショ
ン３３は、周知のＡＴＭフォーラムのＵＮＩ（User-Net
work Interface）を用いて接続されており、この接続手
順を図２に、ＡＴＭセルのフォーマットを図３に、各呼
制御セルのペイロード部に格納されるデータのフォーマ
ットを図４に示す。以下、図２に基づき、一般的な呼接
続制御手順を説明する。コネクション接続を要求する発
呼側の端末は、セルのユーザー情報部であるペイロード
（PayloadUser Information）部に図４の「呼設定」
（以下、かぎ括弧は該名前のセルを表す）データを載せ
て送出し、該セルはＡＴＭ交換機を経由して着呼側端末
に到達する。各ＡＴＭ交換機は、「呼設定」を受け取っ
た時点で、受け取った印である「呼設定受付」を返す。
着呼側はこの「呼設定」を受け入れ、コネクションを設
定するための「応答」を発呼側へ返送する。発呼側は、
この「応答」を受け取ると、「応答確認」を返し、コネ
クションが成立して通信が開始される。通信が終了し、
コネクションを解除する際は、解除したい側から「解
放」を相手側に送り出し、相手側がこれを受け取ると、
「解放完了」を送り返してコネクションを解除する。な
お、このコネクション解除に関しては、端末だけではな
く、ＡＴＭ交換機から解除することもでき、その際は両
方向（発呼側と着呼側）に「解放」を送信する。図２の
手順は固定通信の場合であり、この方式を移動通信に適
応する場合、以下の２点の課題を解決する必要がある。
まず第一に、移動端末の位置管理を行う必要がある。こ
れは、移動端末が発呼側である際には必要ではなく、着
呼側となる際に必要となる機能であり、移動端末の位置
を管理し、最終接続先であるＡＴＭ交換機を特定する機
能である。ただし、移動端末が常に発呼側になるように
すれば、この機能は必要ではなくなる。即ち、移動端末
に対して通信を行いたい場合は、移動端末に対してポケ
ベルのように発呼要求をブロードキャスト（すべてのＡ
ＴＭ交換機に同報通知）し、移動端末側から発呼させれ
ば良いことになる。第二に、移動端末１９が無線セル３
０〜３２を横切る際に、この無線セルに対応する無線基
地局１６〜１８を切替え、コネクションを接続しつつ移
動端末を追跡する、即ちハンドオフを行うために、ＡＴ
Ｍ交換機１０〜１５間でコネクションを延長又は切替え
る必要がある。このため、前記ＵＮＩのコネクション接
続手順およびＡＴＭ交換機に新機能の追加が必要とな
る。以下、ハンドオフを実現するためのコネクションの
接続制御について説明する。まずコネクション延長方式
について説明する。図１において、移動端末１９が他の
交換機Ｂ１４に対応するエリア３１に移動した場合に
は、現交換機Ａ１３から他の交換機Ｂ１４までコネクシ
ョンを追加接続し、現在通信中のコネクション３３と追
加接続したコネクションとを現交換機Ａ１３で折り返し
接続して、移動端末１９との接続を行う。移動端末１９
が更に別のエリア３２に移動した場合には、コネクショ
ンを更に追加接続し、該コネクションを使用して接続を
行う。この方式は、移動端末が移動する度にコネクショ
ンを追加接続するので、コネクション延長方式と呼ぶ。
次に、コネクション切換え方式について説明する。移動
端末１９がエリア３１に移動した場合には、コネクショ
ン３３の交換機Ｃ１０より移動端末側を交換機Ｂ１４に
切換え、移動端末１９と通信を行う。更に移動端末が他
のエリア３２に移動した場合には、コネクション３３の
交換機Ｃ１０より移動端末側を、交換機１２、１５を経
由するコネクションに切換え、移動端末１９と通信を行
う。コネクションを切り換える交換機の位置及び経路の
指定は、ハンドオフ制御局１１が行う。この方式では、
移動端末が移動する度にコネクションを切り換えるの
で、コネクション切換え方式と呼ぶ。以下、コネクショ
ン延長方式、コネクション切換え方式及び、コネクショ
ン切替え方式で使用されるハンドオフ制御局について詳
細に説明する。図７は、コネクション延長方式を説明す
るためのブロック図である。図１と同じものには同じ番
号を付してある。エリア３０は基地局１６から電波が届
く無線エリアである。無線エリア３０の内側に設けたエ
リア４０、４１内では良好に通信が可能であるものとす
る。各無線基地局１６、１７は、無線エリアに対して自
無線基地局の認識番号と接続しているＡＴＭ交換機のＡ
ＴＭアドレスを流している。例えば、無線エリア３０で
は、無線基地局１６の認識番号とＡＴＭ交換機Ａ１３の
ＡＴＭアドレス（後述するが、実際にはＡＴＭ交換機Ａ
１３に接続している疑似端末２２のアドレス）を流して
いる。いま、移動端末１９がエリア４０→４１→４２→
４３と移動したときの、移動端末１９からのハンドオフ
要求と実際の接続について図７および図１０に基づき説
明する。移動端末１９がエリア４０に存在するときに
は、移動端末１９は基地局１６と無線で通信している。
移動端末１９がエリア４１、即ち隣接する無線基地局１
７の電波の届くエリアに移動すると、基地局１６を経由
してＡＴＭ交換機Ａ１３に対して、図４の「移動端末か
らのハンドオフ要求」（HANDOFF REQ FROM MT）を送る
（図７、１０のＳ１）。このハンドオフ要求のＡＴＭセ
ルフォーマットは「呼設定」のフォーマットと同じであ
る。移動端末１９は、この「移動端末からのハンドオフ
要求」の中の「被呼者アドレス」部に、無線基地局１７
が接続されているＡＴＭ交換機Ｂ１４のＡＴＭアドレス
を入れて送信する。ハンドオフ要求を受け取ったＡＴＭ
交換機Ａ１３は、コネクション延長方式が望ましいか、
コネクション切換え方式が望ましいか判断する。判断基
準としては、携帯電話のように、接続時間が短く、かつ
コネクションの使用帯域が少ない場合にはコネクション
延長方式を採用し、帯域が大きな場合には切り替え方式
を採用する。なぜなら、コネクション切換え方式の方が
ネットワーク資源としてのリンクを無駄遣いしないが、
使用帯域が少なく、かつハンドオフ回数が少ない場合に
は、コネクション延長方式の方が制御セルが少なく、ハ
ンドオフ接続制御方式に向いているからである。ここで
はコネクション延長方式を選択したものとする（Ｓ
２）。「ハンドオフ要求」を受け取ったＡＴＭ交換機Ａ
１３は、移動端末１９に対して、ハンドオフ要求制御を
開始した返事として、「ハンドオフ受付」を送る。この
セルフォーマットは、図５に示され、「ハンドオフ方
式」部で、移動端末にハンドオフ制御方式を通知してい
る。尚、コネクション延長方式しか使用しないシステム
では、本「ハンドオフ方式」部は不要である（Ｓ３）。
ＡＴＭ交換機Ａ１３は、ＡＴＭ交換機Ｂ１４に対して予
備コネクションの「呼設定」を行う。予備コネクション
は、複数接続が可能で、複数の無線セルが重なり合って
いる領域に移動した場合には、それぞれのＡＴＭ交換機
に対して予備コネクションを接続する（Ｓ４〜Ｓ７）。
予備コネクションについて、図８を用いて更に説明す
る。本例は、移動端末１９が無線エリア４０の無線基地
局１６及びＡＴＭ交換機１６を経由して通信している状
態で、無線エリア４３に入った直後の状態である。一般
に、コネクションを設定する際には、相手端末に対して
行うが、移動端末が次の無線エリアで通信していない状
態では、この移動端末に対してコネクションを接続する
ことは出来ない。この例では、移動端末１９はＡＴＭ交
換機Ａ１３に対してハンドオフ要求を送り、ＡＴＭ交換
機Ａ１３はＡＴＭ交換機Ｂ１４に対して「呼設定」を送
ろうとしている。従って、各ＡＴＭ交換機に疑似端末２
２、２３を持たせ、この疑似端末に対して「呼設定」を
送信するようにする。すると、移動端末と通信していな
い状態でも予備コネクションを接続出来るようになる。
再び図７，１０に戻って説明する。予備コネクションが
接続し終わると、ＡＴＭ交換機Ａ１３は移動端末に対し
て、「ハンドオフ要求確認」通知を送る。図６にセルフ
ォーマットを示す（Ｓ８）。次に、移動端末１９がエリ
ア４２に移動すると、無線基地局１７を経由した通信を
開始するために、データを停止し、ＡＴＭ交換機Ａ１３
に対して「移動端末からの予備コネクション接続要求」
を送出する。図５にセルフォーマットを示す。該フォー
マットにおいて、通信を行いたい無線基地局の認識番号
を「ＢＳノード番号」部に、コネクションを接続して欲
しいＡＴＭ交換機のアドレス（疑似端末のアドレス）を
「ＡＴＭアドレス」部に入れて送り出す（Ｓ９）。ＡＴ
Ｍ交換機Ａ１３は、移動端末１９に「ハンドオフ受付」
を返すと共に、交換機Ａ１３への予備コネクションを使
用するために、交換機Ｃ１０を介して交換機Ｂ１４に対
して「予備コネクション接続要求」を送る。このセルフ
ォーマットを図５に示す。該要求セルを受け取った各交
換機１０、１４はそれぞれ「呼設定受付」を返送する
（Ｓ１０）。該セルを受け取った交換機Ｂ１４は、疑似
端末２３へのコネクションを解除し、コネクションを無
線基地局１７へ切り換える。また、交換機Ｂ１４は移動
端末と通信する無線周波数を準備し、「予備コネクショ
ン確認」の「上り周波数」部に基地局１７への上り回線
の周波数を入れ、基地局からの下り回線の周波数を「下
り周波数」部に入れて送り出す（Ｓ１１）。ＡＴＭ交換
機Ａ１３が「予備コネクション確認」を受け取ると、今
まで使用していたコネクションと交換機Ｂ１４へのコネ
クションを接続し、複数の予備コネクションを接続して
いた場合には、使用しない予備コネクションを「解除」
する（Ｓ１２）。交換機Ａ１３は移動端末へコネクショ
ン接続完了と無線エリア４３で使用する周波数を、「移
動端末への予備コネクション確認」を用いて通知する。
本セルフォーマットを図５に示す（Ｓ１３）。予備コネ
クション接続の部分を詳細に説明する。図９は、従来使
用していたコネクションとこれから使用する予備コネク
ションの接続の手順を説明している。ＡＴＭ交換機Ａ１
３は内部にコールレファレンス（呼参照番号）変換テー
ブル４５を備えている。ＡＴＭ交換機Ｂ１４が「予備コ
ネクション接続要求」を受け取ると、本交換機は移動端
末との通信のための無線周波数を用意し、「予備コネク
ション確認」を使用して交換機Ａ１３に通知する。それ
と同時に、交換機Ｂ１４と疑似端末２３間のコネクショ
ンを解除し、無線基地局１７へコネクションを延ばす。
「予備コネクション確認」が帰ってくると、交換機Ａ１
３は移動端末１９へ周波数等を通知すると同時に、通信
中のコネクションと予備コネクションとを接続する。図
９の例では、交換機Ａ１３と交換機Ｃ１０間の同一リン
ク上に行きと帰りのコネクションが存在している。ここ
で、コネクションの番号であるコールレファレンスが同
一の場合、交換機Ｃ１０でコネクション分類が出来なく
なる。従って、旧コネクションと追加した新コネクショ
ンではコールレファレンスを変え、交換機Ａ１３内のコ
ールレファレンス変換テーブル４５でコネクションの番
号変換を行う。例えば、旧コネクションのコールレファ
レンスを１とし、新コネクションのコールレファレンス
を２とすると、コールレファレン変換ステーブルを用い
て、１と２が相互に変換される。再び図７，１０に戻っ
て説明する。移動端末が「移動端末への予備コネクショ
ン確認」を交換機Ａ１３から受け取ると、通知された無
線周波数に切換え（Ｓ１４）、交換機Ｂ１４に「ハンド
オフ完了」通知を送信する。本セルフォーマットを図５
に示す（Ｓ１５）。最後に、移動端末１９が「ハンドオ
フ完了確認」を受け取ると、ハンドオフ制御が完了する
（Ｓ１６）。図１１はコネクション切り替え方式を説明
するためのブロック図であり、図１４は、コネクション
切り替え方式におけるハンドオフ手順を示す説明図であ
る。図１１において、図１、７と同じものには同じ番号
が付してある。各ＡＴＭ交換機１０、１３、１４は、ハ
ンドオフ制御局（交換機）１１に対して、各リンクの使
用帯域及びＡＴＭ交換機の出力バッファのＡＴＭセル蓄
積量を「リンク情報」を使用して、常時送出している。
本セルフォーマットを図６に示す。いま、移動端末がエ
リア４０、４１、４２、４３と移動していくときの、移
動端末１９からのハンドオフ要求と実際の接続につい
て、図１１〜１４を用いて説明する。移動端末１９がエ
リア４０に存在するときには、移動端末は基地局１６と
無線で通信している。移動端末がエリア４１に移動す
る、即ち、無線エリア４３と重なる部分に移動すると、
基地局１６を経由してＡＴＭ交換機Ａ１３に対して、
「移動端末からのハンドオフ要求」を送る。このハンド
オフ要求のＡＴＭセルフォーマットを図４に示す。移動
端末は、このセル中の「被呼者アドレス」部に、無線基
地局１７が接続されているＡＴＭ交換機Ｂ１４のＡＴＭ
アドレスを入れて送信する（Ｓ２１）。ハンドオフ要求
を受け取ったＡＴＭ交換機Ａ１３は、コネクション延長
方式が望ましいか、コネクション切換え方式が望ましい
か判断する。ここでは、コネクション切替え方式を選択
したものとする（Ｓ２２）。ハンドオフ要求を受け取っ
たＡＴＭ交換機Ａ１３は、移動端末１９に対して、ハン
ドオフ要求制御を開始した返事として、「ハンドオフ受
付」を送る。このセルフォーマットを図５に示す。該セ
ルの「ハンドオフ方式」部で、移動端末にハンドオフ制
御方式を通知する。尚、コネクション切替え方式しか使
用しないシステムでは、「ハンドオフ方式」部は不要で
ある（Ｓ２３）。ＡＴＭ交換機Ａ１３は、ハンドオフ制
御局１１に「ハンドオフ要求」を送る。このセルフォー
マットを図４に示す（Ｓ２４）。「ハンドオフ要求」を
受け取ったハンドオフ制御局は、ハンドオフ要求処理中
の返送である「呼設定受付」を送り返す（Ｓ２５）。続
いてハンドオフ制御局１１は、各ＡＴＭ交換機がハンド
オフ制御局に送信している「リンク情報」を基に、相手
端末から交換機Ｂ１４までの最適経路を算出し、コネク
ションの切替えが必要な交換機に通知する。ハンドオフ
制御局内での制御については、図１５、１６を用いて後
述する。図１１の例では、交換機Ｃ１０で切替えを行う
と最適な経路になるので、ハンドオフ制御局１１は交換
機Ｃ１０に対して経路を指定して、予備コネクションの
接続を要求する「呼設定要求」を出す。本セルフォーマ
ットを図６に示す。該セルの「ｓｗＡＴＭアドレス」部
にコネクションのが経由するＡＴＭ交換機のＡＴＭアド
レスを、又、「ポート」部に交換機の出力ポート情報を
入れて送り出す。本セルは複数セルになる場合がある
（Ｓ２６）。「呼設定要求」を受信した交換機Ｃ１０
は、ハンドオフ制御局１１に受信確認の「呼設定受付」
を送る（Ｓ２７）。続いて交換機Ｃ１０は、交換機Ｂ１
４に対して予備コネクションの「呼設定」を行う。予備
コネクションは、複数接続が可能で、複数の無線セルが
重なり合っている領域に移動した場合には、それぞれの
ＡＴＭ交換機に対して予備コネクションを接続する（Ｓ
２８〜Ｓ３０）。予備コネクションについて、図１２を
用いて更に説明する。本例は、移動端末１９が無線エリ
ア４０の無線基地局１６及びＡＴＭ交換機Ａ１３を経由
して通信している状態で、無線エリア４３に入った直後
の状態である。この例では、ＡＴＭ交換機Ｃ１０はＡＴ
Ｍ交換機Ｂ１４に予備コネクションの接続即ち「呼設
定」を行おうとしており、このような場合に、各ＡＴＭ
交換機に疑似端末２２、２３を持たせ、この疑似端末に
対して「呼設定」を送信するようにする。このようにす
れば、移動端末と通信していない状態でも通常の処理で
予備コネクションを接続出来るようになる。再び図１
１，１４に戻って説明する。予備コネクションが接続し
終わると、ＡＴＭ交換機Ｃ１０はハンドオフ制御局１１
に「呼設定要求確認」を送る。このセルフォーマットを
図４に示す（Ｓ３１）。ハンドオフ制御局１１が「呼設
定要求確認」を受け取ると、ハンドオフ要求を出した交
換機Ａ１３に「ハンドオフ要求確認」通知を送る。この
セルフォーマットを図６に示す（Ｓ３２）。交換機Ａ１
３が「ハンドオフ要求確認」を受け取ると、移動端末に
「移動端末へのハンドオフ要求確認」を送る。このセル
フォーマットを図６に示す（Ｓ３３）。次に、移動端末
がエリア４２に移動すると、無線基地局１７を経由した
通信を開始するために、データの送出を停止し、ＡＴＭ
交換機Ａ１３に対してＡＴＭ交換機Ｂ１４への「移動端
末からの予備コネクション接続要求」を送出する。この
セルフォーマットを図５に示す。該セルにおいては、通
信を行いたい無線基地局の認識番号を「ＢＳノード番
号」部に、コネクションを接続して欲しいＡＴＭ交換機
のアドレス（実際には疑似端末のアドレス）を「ＡＴＭ
アドレス」部に入れて送り出す（Ｓ３４）。ＡＴＭ交換
機Ａ１３は「移動端末からの予備コネクション接続要
求」を受け取ると、ハンドオフ制御局１１に「予備コネ
クション接続要求」を送る（Ｓ３５）。ハンドオフ制御
局１１はコネクションを実際に切替える交換機Ｃ１０に
「予備コネクション接続要求」を送り、予備コネクショ
ンの接続を要求する（Ｓ３６）。また、複数の予備コネ
クションを接続していた場合には、使用しない予備コネ
クションを「解放」する。続いて、ＡＴＭ交換機Ｃ１０
は、交換機Ｂ１４に対して、交換機Ｂ１４への予備コネ
クションを使用するために、「予備コネクション接続要
求」を送る。本接続手順の更なる説明は、図１３を用い
て後述する。セルフォーマットを図５に示す（Ｓ３
７）。本セルを受け取った交換機Ｂ１４は、疑似端末２
３へのコネクションを解除し、コネクションを無線基地
局１７へ切り換える。また、交換機Ｂ１４は移動端末１
９と通信する無線周波数を準備し、「予備コネクション
確認」（図５）の「上り周波数」部に基地局への通信の
ための周波数を入れ、基地局からの通信のための周波数
を「下り周波数」部に入れて、交換機Ｃ１０、交換機Ａ
１３へと送り出す（Ｓ３８）。ＡＴＭ交換機Ｃ１０が
「予備コネクション確認」を受け取ると、今まで使用し
ていたＡＴＭ交換機Ｃ１０からＡＴＭ交換機Ａ１３まで
のコネクションを解除し、ＡＴＭ交換機Ｃ１０から交換
機Ｂ１４までの予備コネクションを結合する（Ｓ３
９）。交換機Ａ１３は移動端末１９へコネクション接続
完了と無線エリア４２、４３で使用する周波数を「移動
端末への予備コネクション確認」を用いて通知する。本
セルフォーマットを図５に示す（Ｓ４０）。図１３は、
従来使用していたコネクションとこれから使用する予備
コネクションの接続の手順を示す説明図である。まず、
ハンドオフ制御局１１が「予備コネクション接続要求」
を受け取ると、交換機Ｃ１０に「予備コネクション接続
要求」を送出し、交換機Ｃ１０はコネクション５０とコ
ネクション５２を接続し、不要なコネクション５１を
「解放」する。また、ＡＴＭ交換機Ｃ１０はＡＴＭ交換
機Ｂ１４に「予備コネクション接続要求」を送る。ＡＴ
Ｍ交換機Ｂ１４が「予備コネクション接続要求」を受け
取ると、本交換機は移動端末１９との通信のための無線
周波数を用意し、「予備コネクション確認」を使用して
交換機Ａ１３に通知する。それと同時に、交換機Ｂ１４
と疑似端末２３間のコネクションを解除し、無線基地局
１７へコネクションを延ばす。交換機Ａ１３は、「予備
コネクション確認」が交換機Ｂ１４から返ってくると、
移動端末１９へ周波数等を通知する。図１３の例はコネ
クション切替えなので、新コネクション接続後はコネク
ション５０とコネクション５１ののコールレファレンス
を同一番号にできる。これにより、コネクション延長方
式で必要であったコールレファレンス変換テーブルは不
要となる。ただし、コネクション延長方式と同様に、新
しいコネクションのコールレファレンスを変えず、変換
テーブルを持たせる事もできる。再び図１１，１４に戻
って説明する。移動端末が「移動端末への予備コネクシ
ョン確認」を交換機Ａ１３から受け取ると、通知された
無線周波数に切換え（Ｓ４１）、交換機Ｂ１４に「ハン
ドオフ完了」通知を送信する。本セルフォーマットを図
５に示す（Ｓ４２）。最後に、移動端末１９が「ハンド
オフ完了確認」を受け取ると、本ハンドオフ制御が完了
する（Ｓ４３）。ハンドオフ制御局は、コネクション切
替え方式で使用されるＡＴＭ交換機であり、ハードウェ
ア的には本特許で使用される他のＡＴＭ交換機と変わり
はない。ただし、ハンドオフ時のコネクションを制御す
るための処理、及びいくつかのテーブルが追加されてい
る。これを図１５〜１７を用いて説明する。上述のコネ
クション切替え方式で説明したが、各ＡＴＭ交換機は各
リンクの使用帯域および出力バッファのセル蓄積量を
「リンク情報」セルを用いてハンドオフ制御局１１に通
知している。このセルフォーマットを図６に示す。各交
換機がこのセルを送り出すタイミングは、一定時間間
隔、またはリンクでの使用帯域または蓄積セル数の変化
が所定値以上になった場合に送り出すことができる。一
定間隔で送り出す方式は、送り出す時間間隔を短くすれ
ばするほどリアルタイムな情報が得られ、ネットワーク
内で輻輳が発生する前にこれを検出できる。即ち、ハン
ドオフ制御局が輻輳が発生する前にコネクションを接続
し直すことができる。しかしながら、この時間間隔を短
くすればするほど、また、ＡＴＭ交換機数が増えれば増
えるほど、ネットワーク内での「リンク情報」セルの数
が増え、ネットワーク資源の無駄遣いとなる。この時間
間隔の調整は、ネットワーク内での通信量、移動端末の
移動速度、通信時間等様々なパラメータによって行う必
要があり、調整が難しい。一方、各リンクの使用帯域ま
たは出力バッファに蓄積するセル数の変化に基づき、
「リンク情報」セルを送り出す方法は、各リンクの使用
帯域と出力バッファの増減が所定値を越えるたびに、セ
ルを出力する方法をとる。例えば、各リンクの最大帯域
を１５５Mbpsとし、５〜１０％の帯域が増減する毎に
「リンク情報」セルを送り出す。すると、特に使用され
ていない部分からは「リンク情報」は送り出されないこ
とになり、必要なときに必要な情報が収集できることに
なる。実施例では、使用帯域又はセル蓄積量の変化に基
づき「リンク情報」を送り出し、リンク情報テーブル６
０の情報を更新する方法を採用するものとする。図１５
は、ハンドオフ制御局１１における経路決定処理を示す
フローチャートである。ハンドオフ制御局は、移動端末
から「ハンドオフ要求」（あるいは「呼設定」）を受け
取ると図１５の処理を開始する。Ｓ５０においては、リ
ンク情報テーブル６０から各リンクの使用帯域および出
力バッファのセル蓄積量を受け取り、各リンクのコスト
を算出する。本実施例では、ハンドオフについて説明す
るが、コネクション最初の「呼設定」に適応することも
できる。リンクコスト算出は、例えば図１７（ｃ）に示
すような式によって行われる。この際、通信サービス即
ち接続するコネクションの品質要求（ＱｏＳ：Qualityo
f Service）によってコストを変化させる。その理由
は、現在の使用帯域および要求帯域のみから最小コスト
経路を算出すると、音声、動画像、データなどの様々な
ＱｏＳのコネクションが同時に同一個所から同一方向に
発生した場合には、皆同じ経路を採用することになるか
らである。また、セルの遅延量が増えたり、輻輳しそう
になると、皆同時に別の経路を採ろうとする。この時に
それぞれのＱｏＳのコネクションが違う経路を採ってく
れればよいが、何れのＱｏＳでもリンクコストが同じだ
と、同じ経路を採ることになるからである。コストリン
ク算出方法については、パラメータとして、現在使用し
ているリンクの使用帯域、出力バッファに蓄積している
セル数、コネクションの要求帯域を使用する。これは、
基本的に使用帯域の少ない経路を選択できるようにする
ためにリンクの使用帯域情報を使い、遅延要求の厳しい
コネクション（ＱｏＳ）の場合にはセル遅延を小さくす
るために出力バッファのセル蓄積数を加味し（セルがバ
ッファに蓄積していると、遅延の原因になる）、要求帯
域が小さいコネクションの場合には使用帯域には影響無
いのでリンクの使用帯域が多少多くともなるべく経由す
るＡＴＭ交換機数を少なくする様にするためである。リ
ンクコスト算出式の一例を図１７（ｃ）に示す。この式
で、Ａ＝リンクコストの最大値、Ｂは、０＜Ｂ＜１で、
ＱｏＳの遅延要求が厳しくなるほど１に近づくパラメー
タである。該式を計算すると、リンクコストは図１７の
様になり、所要のリンクコストが算出できることにな
る。図１７（ａ）は要求帯域が異なる系列ごとの使用帯
域とリンクコストの関係を表しており、ＡＴＭ交換機の
出力バッファのセル蓄積数は考慮していない（Ｂ＝
０）。図１７（ａ）のリンクコストを最小コスト計算に
使用すると、要求帯域の大きいコネクションは使用帯域
の少ないリンクを経由するようになり、要求帯域の小さ
いコネクションは経由するＡＴＭ交換機数が少なくな
る。図１７（ｂ）は蓄積セル数を考慮した場合の例（Ｂ
＞０）であり、リンクの使用帯域に比例して蓄積セル数
が増えるものと仮定している。図１７（ｂ）の系列３は
音声のような、予約帯域が小さく遅延要求が厳しいＱｏ
Ｓである。音声のようなＱｏＳの場合には、図１７
（ａ）の系列１と比較しても分かるように、セル蓄積量
を考慮することで、要求帯域が少ない場合でも使用帯域
が増えるとリンクコストも増えており、多少遠回りをし
てもセル蓄積量の少ない、即ち、セル遅延の少ない交換
機を経由するようになる。系列４はデータのような、予
約帯域が大きく遅延要求が緩いＱｏＳである。図１７
（ａ）の系列２と比較して、あまり違いが無いことが分
かる。再び図１５に戻って、Ｓ５１においては、ハンド
オフ先通信経路の最小コスト経路を算出する。この最小
コスト経路算出方法については、後述する。Ｓ５３にお
いては、算出した最小コストと現在のコネクションの経
路と比較し、実際にコネクションの切り替えを行うＡＴ
Ｍ交換機を決定する。なお、「呼設定」時にはこの処理
はとばす。現在のコネクションの経路情報は、経路情報
テーブル６１に蓄積されている。この経路情報テーブル
６１への書き込みは、「呼設定」時（Ｓ５８）と、コネ
クションを実際に切り替える際（図１６のＳ６２）に行
う。Ｓ５４においては、予備コネクション（「呼設定」
時は正式なコネクション）の接続を行うために、切り替
えを行う交換機（「呼設定」時は移動端末）に「呼設定
要求」を送る。Ｓ５５においては、このコネクションの
接続が成功したかどうかの判断を行い、「呼設定」時の
成功の場合はＳ５８に移行して、経路テーブル６１に経
路を書き込む。予備コネクションの成功の場合はＳ５９
に移行し、移動端末に「ハンドオフ要求確認」を送る。
コネクションの接続失敗の場合はＳ５６に移行して、リ
ンクコスト計算のパラメータ、前記式ではＢを変え、Ｓ
５１に移行して、再度最小コスト経路計算を試みる。次
に実際にコネクションを切り替える際の処理について図
１６を用いて説明する。本制御は、ハンドオフ制御局が
移動端末から「予備コネクション要求」を受け取ると開
始される。Ｓ６０においては、切り替えを行う交換機に
コネクションの切り替え処理（図１３）を指示するため
に、「予備コネクション要求」を出し、Ｓ６１において
は、切り替え後に使用しなくなる旧コネクション及びそ
の他の予備コネクションの切断をそれぞれの交換機に指
示する。Ｓ６２においては、コネクションの経路情報テ
ーブル６１を更新して終了する。次に最小経路算出につ
いて説明する。従来周知の経路選定方式には、最短経路
問題として、あるノードから任意のノードまでの検索方
法（分散処理）と任意のノード間の検索方法（集中処
理）がある。前者はダイキストラ（Dijkstra）法、後者
はワーシャル（Warshall）法が有名であり、全ノード数
をｍとするとそれぞれの計算回数のオーダーは、（ｍの
2乗）と（ｍの3乗）となることが知られている。それぞ
れのアルゴリズムに関しては周知であるので省略する。
また、これらの計算を行うためには各リンクのコストが
必要で、ダイキストラ法ではコスト情報を全てのノード
に通知し、ワーシャル法では集中制御ノードに通知す
る。ネットワーク全体で見るとこのトラヒックは、前者
が［(ｍ−１)の２乗］セルで、後者がｍセルとなる。計
算回数に関しては、ダイキストラ法が有利であるが、ネ
ットワーク内の制御セル数では、ワーシャル法が有利に
なる。本発明においては、できるだけ制御セル数は減ら
したいので、集中処理方式であるワーシャル法を使用す
る。また、ワーシャル法を改良し、あるリンクの上りと
下りの使用帯域が異なる場合でも使用できるようにす
る。今まで述べてきた手段により、ＡＴＭネットワーク
において、移動通信のハンドオフをサポートすることが
できる。なお、本発明は、ＡＴＭネットワークに限ら
ず、コネクションを張って通信を行う任意の方式の通信
網におけるコネクションの切り替え制御に適用可能であ
る。特に、切り替え方式の場合には輻輳や障害を回避す
る等のための固定端末間のコネクションの移動も可能と
なる。

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、移
動端末が無線エリアを越えて移動し、ＡＴＭ交換機を切
り替える必要がある場合、要求帯域の小さいコネクショ
ンは延長方式を使用し、要求帯域の大きいコネクション
は切替え方式を用いることで、様々な帯域のコネクショ
ン接続時でも、資源の有効利用が出来るという効果があ
る。また、疑似端末を使用し、移動する可能性のある複
数の交換機に予備コネクションを張ることができるの
で、ハンドオフ時の次の基地局への接続が早くなるとい
う効果がある。更に、各リンク情報をハンドオフ制御局
に伝送し、ハンドオフ制御局が最適経路を算出、制御す
ることで、ネットワーク資源の有効利用ができると共
に、ネットワークの輻輳を防ぐ効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される移動体通信網の構成を示す
ブロック図である。

【図２】一般的な呼接続制御手順を示す説明図である。

【図３】ＡＴＭセルフォーマットを示す説明図である。

【図４】一般的な呼接続制御手順における呼制御セルの
制御データのフォーマットを示す説明図である。

【図５】本発明において使用する呼制御セルのフォーマ
ット例を示す説明図（１）である。

【図６】本発明において使用する呼制御セルのフォーマ
ット例を示す説明図（２）である。

【図７】コネクション延長方式を説明するためのブロッ
ク図である。

【図８】コネクション延長方式における予備コネクショ
ンを説明するためのブロック図である。

【図９】旧コネクションと予備コネクションの接続手順
を説明するためのブロック図である。

【図１０】本発明のコネクション延長方式におけるハン
ドオフ手順を示す説明図である。

【図１１】コネクション切り替え方式を説明するための
ブロック図である。

【図１２】コネクション切り替え方式における予備コネ
クションを説明するためのブロック図である。

【図１３】旧コネクションと予備コネクションの接続手
順を説明するためのブロック図である。

【図１４】本発明のコネクション切り替え方式における
ハンドオフ手順を示す説明図である。

【図１５】ハンドオフ制御局における経路の決定処理を
示すフローチャートである。

【図１６】ハンドオフ制御局において実際にコネクショ
ンを切り替える際の処理を示すフローチャートである。

【図１７】使用帯域とリンクコストとの関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１…移動体ネットワーク、２…固定ネットワーク、３…
相手端末、１０〜１５…ＡＴＭ交換機、１６〜１８…無
線基地局、１９…移動端末、２０〜２４…疑似端末、３
０〜３２…無線セルエリア、４５…コールレファレンス
変換テーブル、６０…リンク情報テーブル、６１…経路
情報テーブル

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交換機、通信回線、無線基地局、移動端
   末を含む移動体通信網において、 移動端末の移動先と予想される無線エリアに対応する無
   線基地局が別の交換機に収容されている場合に、現在通
   信中の無線基地局を収容する交換機から前記別の交換機
   に収容されている疑似端末手段に対して予備のコネクシ
   ョンを張り、 移動端末が前記別の交換機に対応する無線エリアに移動
   した場合には、現在通信中のコネクションと前記予備の
   コネクションとを接続して経路を延長し、 前記疑似端末手段を移動端末に切り替えて移動端末との
   通信を行うことを特徴とする移動体通信網におけるハン
   ドオフ方法。
2. 【請求項２】 交換機、通信回線、無線基地局、移動端
   末を含む移動体通信網において、 移動端末の移動先と予想される無線エリアに対応する無
   線基地局が別の交換機に収容されている場合に、通信経
   路の変更が必要な交換機から前記別の交換機に収容され
   ている疑似端末手段に対して予備のコネクションを張
   り、 移動端末が前記別の交換機に対応する無線エリアに移動
   した場合には、前記通信経路の変更が必要な交換機にお
   いて通信経路を前記予備のコネクションに切り替え、 前記疑似端末手段を移動端末に切り替えて移動端末との
   通信を行うことを特徴とする移動体通信網におけるハン
   ドオフ方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載したハンドオフ方法にお
   いて、前記移動体通信網内にハンドオフ制御局を備え、 該ハンドオフ制御局は、収集した網内のトラフィック情
   報に基づき、前記予備コネクションの経路を決定するこ
   とを特徴とするハンドオフ方法。
4. 【請求項４】 交換機、通信回線、無線基地局、移動端
   末を含む移動体通信網において、 移動端末の移動先と予想される無線エリアに対応する無
   線基地局が別の交換機に収容されている場合に、コネク
   ションを延長するかあるいは切り替えるために、該別の
   交換機に予備コネクションを張る際に、移動端末として
   の機能を一時的に代行する疑似端末手段を交換機に備え
   たことを特徴とする、ハンドオフ機能を備えた移動体通
   信網。
5. 【請求項５】 請求項４に記載された移動体通信網にお
   いて、 前記予備コネクションを使用して移動前の交換機から移
   動後の交換機にコネクションを延長接続する際に、お互
   いのコネクション番号を参照できるコネクション番号変
   換テーブルを交換機に備えたことを特徴とするハンドオ
   フ機能を備えた移動体通信網。
6. 【請求項６】 請求項４に記載された移動体通信網にお
   いて、 網内に、収集した網内のトラフィック情報に基づき、前
   記予備コネクションの経路を決定するハンドオフ制御局
   を備えたことを特徴とするハンドオフ機能を備えた移動
   体通信網。
7. 【請求項７】 請求項６に記載された移動体通信網にお
   いて、 該ハンドオフ制御局は、通信リンクの使用帯域情報と、
   該通信リンクに接続する交換機の出力バッファのセル蓄
   積量を保持するリンク情報テーブルと、コネクションが
   経由する交換機および通信リンクを経路情報として保持
   するコネクション経路テーブルを備え、 ハンドオフ時には、リンク情報テーブル内の情報に基づ
   き、新しいコネクションが経由する交換機と通信リンク
   を決定し、決定した経路とコネクション経路テーブル内
   の移動前の経路を比較し、コネクションの切替え交換機
   を特定することを特徴としたハンドオフ機能を備えた移
   動体通信網。
8. 【請求項８】 請求項６に記載された移動体通信網にお
   いて、 ハンドオフ制御局がリンク情報テーブル内のルーチング
   情報に基づき、経路としての通信リンクと交換機を決定
   する際に、移動端末のコネクションの要求帯域、各通信
   リンクの使用帯域、最大帯域、交換機の出力バッファの
   セル蓄積数、セル蓄積最大値を使用して各通信リンクの
   コストを算出し、コストの最も小さい経路を選択するこ
   とを特徴としたハンドオフ機能を備えた移動体通信網。