JP3985456B2 - 移動体通信システム、移動端末、基地局制御装置及びパケットデータサービスノード - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システムに関し、特に通信品質保証機能を備えた移動体通信システム、移動端末、基地局制御装置及びパケットデータサービスノードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例えば次世代移動体通信の標準化団体である3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2)による規格であるStage 3 description of Ax interface rev.1 (3gpp2-ACO-19990927-0)に記載されているように、移動体通信システムにおいては無線チャネルを有効に利用するために、パケット交換方式を用いて複数の端末間で無線チャネルを共有する方法が知られている。この方式では、各移動体端末は信号の送信または受信要求が発生した場合には他の端末と共有で割り当てられている無線チャネルを使用してパケットの形で信号を送受信し、送受信要求がない場合には無線チャネルを開放して他の移動体端末が無線チャネルを使用できるようにしている。しかしある一定時間パケットの送受信が行なわれなかった移動体端末に対しては、無線チャネルの割り当て自体が解除される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した移動体通信システムでは、無線チャネルの割り当てが解除されてしまった移動体端末に再び送受信要求が発生した場合、その移動体端末に対して無線チャネルを割り当てることから始めなければならないが、割り当て可能な空き無線チャネルを確保できない可能性がある。また移動体通信システムにおいては、移動体端末のセル間の移動に伴って、移動先のセルを制御している無線基地局から無線チャネルの割り当てを受ける必要があるが、この場合にも割り当て可能な空き無線チャネルを確保できない可能性がある。これは、電子商取引等高度な信頼性を要求される通信を行う場合に通信品質保証上重要な課題となる。
【０００４】
本発明の目的は、無線チャネルの優先的な使用を必要とする場合に、パケット送受信の間隔に関わらず無線チャネルの割り当てを受け続け、また無線チャネルの割り当て要求時に際しても優先的に無線チャネルの割り当てを受けられる手段を持った移動端末を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、無線チャネルの優先使用要求を発した移動体端末に対して、パケット送受信の間隔に関わらず無線チャネルを割り当て続け、また優先使用要求を発している移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求した場合には優先的に無線チャネルを割り当てる手段を持った基地局制御装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、無線チャネルの優先使用要求を発した移動体端末に対して、無線チャネルを優先的に使用させる手段を持ったパケットデータサービスノードを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、無線チャネルの優先使用要求を発した移動体端末にはパケット送受信の間隔に関わらず無線チャネルを割り当て続け、また無線チャネルの優先使用要求を発している移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求した場合には優先的に無線チャネルを割り当てることができる移動体通信システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、無線チャネルの優先的な使用を要求する移動体端末は、無線基地局に対して周期的に優先要求を送信し、優先要求を受信した無線基地局は優先要求端末に対して周期的に応答を送信するようにしたことを特徴する。これにより優先使用要求を発している移動体端末と無線基地局との間には周期的な送受信が行なわれることになるため、送受信の周期がチャネル割り当ての解除までの時間より短ければ、移動体端末は無線チャネルの割り当てを受け続けることができる。
【０００９】
更に、本発明においては、無線基地局を制御している基地局制御装置が、無線チャネルを優先的に使用している優先端末と、優先端末以外の非優先端末とを分けて管理し、非優先端末については無線基地局との間での最後の信号の送信または受信時からの経過時間（無線チャネル未使用時間）順に管理する手段を有している。従って、無線チャネルの優先使用要求を発している移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求し、無線基地局に割り当て可能な空き無線チャネルが存在しなかった場合には、基地局制御装置は無線基地局に対して、非優先端末の内無線チャネル未使用時間が長い移動体端末から順に無線チャネルの割り当てを解除し、その無線チャネルを優先使用要求端末に割り当てるよう制御することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適応する移動体データ通信システム１０１の一構成例を示している。本システムは、複数の移動体端末（以下ＭＳとする）１０２を収容し、セル１０３（１０３Ａ〜１０３Ｆ）というサービスエリア内に存在するＭＳ１０２と信号の送受信を行う基地局（以下ＢＳとする）１０４（１０４Ａ〜１０４Ｆ）と、複数の基地局１０４を統合管理する基地局制御装置（以下ＢＳＣとする）１０５（１０５Ａ〜１０５Ｄ）からなる無線アクセスネットワーク（以下ＲＡＮとする）１１０と、無線アクセスネットワーク１１０と接続し、ＩＰパケットルーティング機能を持つパケットデータサービスノード（以下ＰＤＳＮとする）１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）と、ＰＤＳＮ１０６間の端末の移動を実現するホームエージェント（以下ＨＡとする）１０８と、外部ネットワークであるインターネットあるいは企業内ＬＡＮと接続するゲートウェイルータ１０７（１０７Ｂ，１０７Ｃ）及び前記ルータとＰＤＳＮ１０６間を接続するルータ１０７Ａから構成するパケットコアネットワーク１０９より構成する。
【００１１】
図２は、ＭＳ１０２とＰＤＳＮ１０６間のコネクションのマッピング例を示す図である。ＭＳ１０２とＢＳＣ１０５間には無線チャネル２０３が、ＢＳＣ１０５とＰＤＳＮ１０６間にはリンクレイヤコネクション２０２が設定され、両コネクションにＰＰＰコネクション２０１がマッピングされる構成である。移動体端末の移動により生じる無線チャネル２０３とリンクレイヤコネクション２０２のマッピング変更をＢＳＣ１０５で管理することにより、ＭＳ１０２のＢＳ１０４間の移動を実現し、ＰＰＰコネクション２０１とリンクレイヤコネクション２０２のマッピング変更をＰＤＳＮ１０６で管理することにより、ＭＳ１０２のＢＳＣ１０５間の移動を実現する。
図４は本発明を適用したＭＳ１０２の構成の一例を示している。ＭＳ１０２は、アンテナ４０４、アンテナを介してデータを送受信するための符号、複号処理を行う送受信処理部４０３、ユーザインターフェース部４０１、ユーザインタフェース部の制御及びデータのプロトコル処理を行い送受信処理部とのインタフェースを持つコントロール部４０２、及びバッテリー４１５から構成する。ユーザインタフェース部４０１は、表示部４０７、スイッチ部４１６、スピーカ４１３、マイク４１４から構成し、スイッチ部４１６は、電源のオンオフを行う電源スイッチ４０８、数字及び文字入力を行うダイヤルキー４０９、発信実行、着信時の通話開始及びデータサービス開始を行うセレクトキー４１０、表示部のスクロールを行うスクロールキー４１１、及びユーザからの入力やユーザが利用しているサービスに応じてなされるコントロール部４０２からの指示に応じて通信品質保証を要求するＱｏＳキー４１２を備えている。コントロール部４０２は、スイッチ部４１６から入力された要求に応じたサービスを開始し、サービスに関連する送受信トラヒックに対するプロトコル処理、表示部の制御を実行するＣＰＵ４１８、それらのプログラムを格納するメモリであるＲＯＭ４０６、プロトコル処理に必要なステート情報、及び無線リソース状態を記憶するメモリであるＲＡＭ４０５から構成する。４１７はバスであり、４０１、４０２、４０３を互いに接続し、データ、プログラムのやり取りを行う。
【００１２】
図５はＢＳＣ１０５の一構成例を示している。ＢＳＣ１０５は、管理部５０１、基地局Ｉ／Ｆポート部５１０、及びネットワークＩ／Ｆ部５１１から構成し、各部はパケットバス５０９を介して接続する。管理部５０１は、各ＢＳ１０４の無線リソース管理、リンクレイヤコネクション２０２と無線チャネル２０３間の変換を実行するプロセッサ５０３、それらのプログラムを格納するメモリ５０２、無線チャネルの識別子である無線チャネルコード管理テーブル及びＭＳ対応に備える無線チャネルコードと無線リソース状態を管理するテーブル等を配置するメモリキャッシュ５０４、転送するデータを一時的に格納するバッファメモリ５０５、バッファメモリコントローラ５０６、ハードディスク５０７及びハードディスクコントローラ５０８から構成する。ＢＳ１０４とは基地局Ｉ／Ｆポート部５１０を介して接続する構成とし、本実施例では、４つのＢＳ１０４に接続できる構成を示している。ＰＤＳＮ１０６とはネットワークＩ／Ｆ部５１１を介して接続する。
【００１３】
図６はＰＤＳＮの一構成例を示している。ＰＤＳＮは管理部６０１、一つ以上のルーティング部６０２から構成し、各部はパケットバス６０３を介して接続する。管理部６０１は、パケットルーティングテーブルを作成するプログラムを格納するメモリ６０５Ａと、そのプログラムを実行するプロセッサ６１０Ａ、パケットルーティングテーブル及びＭＳに関する情報を配置するメモリキャッシュ６１１Ａ、パケットを格納するバッファメモリ６０６Ａ、ルーティング部６０２のバッファメモリ６０６Ｂとの間のパケットのＤＭＡ転送機能及びパケットバス制御機能からなるバッファメモリコントローラ６０７Ａ、ハードディスクコントローラ６０８及びハードディスク６０９から構成される。プロセッサ６１０Aが作成するパケットルーティングテーブルは、移動体データ通信システム１０１に存在するＭＳ１０２の位置情報を収集しＨＡ１０８へ通知するといったＭｏｂｉｌｅ ＩＰの処理やＭＳ１０２とのＰＰＰコネクション２０１設定、ＢＳＣ１０５とのリンクレイヤコネクション２０２設定、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰのＩＰトンネリングとＰＰＰコネクション２０１の対応付け、及びＰＰＰコネクション２０１とリンクレイヤコネクション２０２対応付けを管理する。ルーティング部６０２は、管理部が作成したパケットルーティングテーブルをもとにＨＡ１０８とＢＳＣ１０５間のパケット転送処理を実行するプロセッサ６１０Ｂ、メモリ６０５Ｂ、バッファメモリ６０６Ｂ、バッファメモリコントローラ６０７Ｂ、管理部で作成したパケットルーティングテーブル等を配置するメモリキャッシュ６１１Ｂ、他ルータ１０７等を接続するポート制御部６１２、及び内部バスを持つものである。本図では一つのポート制御部６１２にて４ポートをサポートする構成とし、本実施例では本ポートを介して、一つ以上のルータ１０７及び一つ以上のＢＳＣ１０５と接続する。
【００１４】
図７は、パケット交換における無線リソース状態の遷移図である。状態は、ＭＳ１０２が移動体データ通信システム１０１に接続していない（電源が入っていない、データ送受信ができない）状態であるヌル状態７０１、ＭＳ１０２が移動体データ通信システム１０１に接続し、かつ無線チャネルの割り当てを受けている状態であるアクティブ状態７０２、ＭＳ１０２が移動体データ通信システム１０１に接続しているが、無線チャネルの割り当てを受けていない状態であるドーマント状態７０３の三状態から構成する。アクティブ状態７０２であるＭＳ１０２において一定時間信号の送信または受信が行われない場合、無線チャネルの割り当ては解除されドーマント状態７０３になる。本移動体データ通信システムにおいては、図７に示すアクティブ状態７０２のＭＳのみがＢＳ１０４とのパケット送受信を行うことが可能であり、ヌル状態７０１またはドーマント状態７０３のＭＳはパケットの送受信を行う場合にはランダムアクセスチャネルまたは制御チャネルを利用してＢＳＣ１０５に対して無線チャネルの割り当てを要求し、ＢＳＣ１０５の制御により無線チャネルの割り当てを受けてアクティブ状態７０２へ遷移する必要がある。アクティブ状態へ遷移することに失敗したＭＳ１０２は一定時間が経過した後に再度無線チャネルの割り当てを要求しても良い。
【００１５】
図７に示した状態遷移を実現するために、ＢＳＣ１０５は管理部５０１に各ＭＳ１０２毎に状態遷移タイマ９０１Ｂを持ち、ＭＳ１０２との間で信号を送信または受信する毎にそのＭＳに対応した状態遷移タイマ９０１Ｂをリスタートさせる。この様子を図９に示す。本タイマがタイムアウトした場合、ＢＳＣ１０５は対応するＭＳ１０２に対する無線チャネルの割り当てを解除し、ＭＳ１０２はアクティブ状態７０２からドーマント状態７０３に遷移する。移動体データ通信システム１０１では、ＭＳ１０２がリアルタイムアプリケーションや電子商取引の様に高度な信頼性が要求される通信を行っている際にも、一定時間信号の送受信が行なわれないとリソース状態がドーマント状態７０３に遷移し、無線チャネルの割り当てが解除される。また、信号の送受信を再開する際に必ず割り当て可能な無線チャネルが確保出来るとは限らないため、サービス利用が出来なくなる場合がある。
【００１６】
このような課題を解決する為本発明では、無線チャネルの優先的な使用を必要とする場合に、ユーザがＭＳ１０２が有するＱｏＳキー４１２を押すことにより、またはユーザが利用しているサービスに応じてＭＳ１０２のコントロール部４０２が無線チャネルの優先的な使用を指示することによって、アクティブ状態７０２からドーマント状態７０３への状態遷移を回避し、無線チャネルの割り当てを継続的に受けることを可能にしている。
【００１７】
図８はＢＳ１０４から割当てられている無線チャネルの継続的な割当てを実現するためにＭＳ１０２で行なわれる優先要求の入力処理のフローである。ユーザがＱｏＳキー４１２を入力した場合、またはユーザが利用するサービスやアプリケーションに応じてコントロール部４０２が優先要求を指示した場合、ＭＳ１０２はＱｏＳキー状態をオン状態とし（８０１）、ＢＳＣ１０５による無線チャネルの割り当て解除を回避する為に、一定周期毎にＰＰＰキープアライブパケットを送信する（８０２）。
【００１８】
図１８は、ＰＰＰキープアアライブパケットの構成例を示す。ＰＰＰキープアライブパケット１８００は、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１８０１と、ＰＰＰキープアライブパケットのパケット種別情報を格納するフィールド１８０２を有する。通信方式としてＣＤＭＡが採用されている場合には、ＰＰＰキープアライブパケットに使用されている拡散符号からＭＳ１０２を識別することができるので、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１８０１はなくてもよい。
【００１９】
その後、ＭＳ１０２がコントロール部４０２に有するＰＰＰキープアライブパケットの送信周期を計測する為のＰＰＰコネクションタイマ９０２の値を、ＭＳ１０２がコントロール部４０２に有する状態遷移タイマ９０１Ａの値より小さい値に設定する（８０３）。状態遷移タイマ９０１Ａは、ＢＳＣ１０５との間での最後の信号の送信時または受信時から、ＭＳ１０２に対する無線チャネルの割り当てが解除されるまでの期間を計測するタイマである。従って、結果的に状態遷移タイマ９０１ＡはＢＳＣ１０５がＭＳ１０２毎に有する状態遷移タイマ９０１Ｂと同様の計測を行うことになる。
【００２０】
この場合の、状態遷移タイマ９０１Ａ、９０１Ｂ、ＰＰＰコネクションタイマ９０２とＱｏＳキー状態の関係例を図９に示す。ＱｏＳキー４１２がオン状態の場合、ＰＰＰコネクションタイマ値は状態遷移タイマ９０１Ａ値より小さく設定する為、状態遷移タイマ９０１ＢがタイムアウトすることによってＭＳ１０２への無線チャネルの割り当てが解除されＭＳ１０２がアクティブ状態７０２からドーマント状態７０３へ移行する前に、ＰＰＰコネクションタイマ９０２がタイムアウトする。ＭＳ１０２はＰＰＰコネクションタイマ９０２がタイムアウトしかつ状態遷移タイマ９０１Ａがタイムアウトしていない場合に、ＰＰＰキープアライブパケットを送信する。ＢＳＣ１０５はＰＰＰキープアライブパケットを受信した場合、ＭＳ１０２に対して応答パケットを送信する。
【００２１】
図１９は応答パケット１９００の構成例を示す。応答パケット１９００は、応答パケットの宛先であるＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１９０１と、応答パケットのパケット種別情報を格納するフィールド１９０２を有する。通信方式としてＣＤＭＡが採用されている場合には、応答パケットに使用されている拡散符号からＭＳ１０２を識別することができるので、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１９０１はなくてもよい。
【００２２】
ＭＳ１０２はＰＰＰキープアライブパケットの送信、またはＢＳＣ１０５からの応答パケットの受信によって状態遷移タイマ９０１Ａをリスタートさせ、ＢＳＣ１０５はＭＳ１０２からのＰＰＰキープアライブパケットの受信、またはＭＳ１０２への応答パケットの送信によって状態遷移タイマ９０１Ｂをリスタートさせるため、無線チャネルの割り当て解除を回避することができる。
【００２３】
サービス利用が終了した時点でユーザが再度ＱｏＳキー４１２を入力することにより、またはコントロール部４０２がサービス利用の終了に応じて無線チャネルの優先利用解除の指示をすることにより、ＱｏＳキー状態はオフとなる（８０４）。この場合、ＰＰＰコネクションタイマ９０２の値を通常値（状態遷移タイマ９０１Ａより長いタイマ値）に設定する（８０５）。一定期間パケットの送受信がなければ、ＰＰＰコネクションタイマ９０２より先に状態遷移タイマ９０１Ｂがタイムアウトし、無線チャネルの割り当てが解除されドーマント状態７０３への遷移が起こる。またドーマント状態への遷移後ＰＰＰコネクションタイマ９０２がタイムアウトした場合にも、状態遷移タイマ９０１Ａがタイムアウトしている場合にはＭＳ１０２はＰＰＰキープアライブパケットを送信しない。
【００２４】
ＭＳ１０２はヌル状態あるいはドーマント状態からアクティブ状態へ移行する場合、またはＭＳ１０２がセル間を移動した場合に、ランダムアクセスチャネル、あるいは制御チャネルを使用して無線チャネルの割り当てをＢＳＣ１０５に要求する。無線チャネルの割り当て要求パケットの構成例を図１７に示す。１７０１はチャネル割り当てを要求するＭＳ１０２の番号であり、１７０２はＭＳがチャネル割り当てを要求しているセルに対してサービスを行っている ＢＳ１０４の番号である。１７０３は、ＢＳ１０４から送信している止まり木チャネル（以下ＢＣＣＨと称す）におけるＢＣＣＨ送信電力値であり、１７０４は上りチャネルの干渉量である。１７０５は、ＭＳ１０２で計測したＢＣＣＨの受信電力であり、１７０６はＢＣＣＨの受信ＳＩＲである。１７０７は下りチャネルの通信速度の要求値であり、１７０８は上りチャネルの通信速度の要求値である。尚、ＭＳ１０２がセル間を移動した場合には、移動したＭＳ１０２が利用しているサービスや使用しているチャネルの通信速度をＢＳＣ１０５が把握しているので、図１７に示した情報の一部または全てを省き、ＭＳ１０２のセル間の移動に伴う無線チャネルの割当て要求をＢＳＣ１０５が自動的に把握することも可能である。
【００２５】
例えば電波産業界（ＡＲＩＢ）によるＣＤＭＡ方式携帯自動車電話システム標準規格であるＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ５３では、ＢＳＣは各セル毎の通信品質として希望波レベル（ＲＳＳＩ）、干渉波レベル（ＩＳＳＩ）、希望波対干渉信号電力比（ＳＩＲ）、フレームエラーレート（ＦＥＲ）の情報をＢＳ１０４から定期的に収集し、メモリ５０２に記憶する。そこでＢＳＣ１０５は、ＭＳ１０２から無線チャネルの割り当て要求を受信した場合に、メモリ５０２に記憶している該当セルの情報と、無線チャネル割当要求パケットに含まれている要求通信速度、ＢＣＣＨのＳＩＲ、上りチャネルの干渉量等の情報から、割り当て要求ＭＳに無線チャネルを割り当てた場合に通信品質がどの程度まで劣化するか、例えば割り当て要求を送信したＭＳに無線チャネルを割り当てた場合の干渉波レベルをプロセッサ５０３により予測し、予測結果の干渉波レベルが予め設定されている許容値を満たしているかどうかを基準に無線チャネルを割り当てるかどうかを判断する。また干渉波レベルの代わりに、ＢＳＣは無線チャネルの割当て要求ＭＳに無線チャネルを割当てた場合に、割当てを行ったＢＳにおいてアクティブ状態にある全ＭＳの通信速度合計が、予め設定されている閾値を超えないかどうかを基準に無線チャネルを割り当てるかどうか判断しても良い。
【００２６】
無線チャネルの優先的な使用を必要とするユーザが、無線チャネルの割り当て要求時に優先的な割り当てを受け、割当てられた無線チャネルを継続して使用するためのＭＳ１０２における優先要求の入力処理を示すフローを図１０に示す。ユーザがＱｏＳキー４１２の入力を行った場合、またはユーザが利用するサービスに応じてコントロール部４０２が無線チャネルの優先使用要求を指示した場合、ＭＳ１０２は接続しているＰＤＳＮ１０６宛てにＱｏＳ要求を送付する（１００１）。
【００２７】
図２０はＱｏＳ要求パケットの構成例を示す。ＱｏＳ要求パケット２０００は、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド２００１と、ＱｏＳ要求パケットのパケット種別情報を格納するフィールド２００２を有する。通信方式としてＣＤＭＡが採用されている場合には、ＱｏＳ要求パケットに使用されている拡散符号からＭＳ１０２を識別することができるので、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド２００１はなくてもよい。
【００２８】
ＱｏＳ要求を受信し、ＭＳ１０２への優先制御許可の要否を判断したＰＤＳＮ１０６からのリプライにより（１００２）、優先制御が許可された場合（１００３）、ＱｏＳキー状態をオンとし（１００４）、無線チャネルの割当てをＢＳＣ１０５に要求する（１００５）。ＭＳ１０２のセル間の移動に伴う無線チャネルの割当て要求の場合には、ＢＳＣ１０５が自動的にＭＳ１０２の無線チャネル割当て要求を把握していてもよい。ＢＳＣ１０５より無線チャネルの割当てが受けられなかった場合には、一定時間が経過した後に再び無線チャネルの割当てを要求してもよい。ＢＳＣ１０５より無線チャネルの割当てを受けた場合には、図８にて説明したように、ＭＳ１０２はＰＰＰコネクション２０１保持する為に、一定周期毎にＰＰＰキープアライブパケットを送信する（１００６）。更に、ＰＰＰコネクションタイマ９０２値を状態遷移タイマ９０１Ａ値より小さい値を設定する（１００７）。この設定により、ＭＳ１０２はアクティブ状態７０２を保持する事ができる。例えばＭＳ１０２の加入契約によりＰＤＳＮ１０６から優先制御が許可されない場合、ＭＳの表示部にＱｏＳ機能使用不可を表示する（１００８）。この場合ＭＳ１０２は優先制御されない通常のＭＳとしてＢＳＣ１０５に無線チャネルの割当てを要求する（１００９）。無線チャネルの割当てが受けられなかった場合には、一定時間が経過した後に再び無線チャネルの割当てを要求してもよい。無線チャネルの割当てを受けた場合、ＭＳ１０２は優先制御を受けることはできないため、ＰＰＰキープアライブパケットの送信は行わない。
【００２９】
ユーザがサービス利用が終了した時点で再度ＱｏＳキー４１２を入力することにより、またはコントロール部４０２がサービス利用の終了に応じて無線チャネルの優先利用解除の指示をすることにより、ＱｏＳキー状態はオフとなる（８０４）。この場合、ＰＰＰコネクションタイマ９０２値を通常値（状態遷移タイマ９０１Ａより長いタイマ値）に設定する（８０５）。
【００３０】
ＭＳ１０２からのＱｏＳ要求を受信したＰＤＳＮ１０６の処理を示すフローが図１１である。本処理は、ＰＤＳＮ１０６の管理部６０１のプロセッサ６１０Aにて実行する。ＱｏＳ要求受信した後、要求ＭＳに対応するＭＳ情報テーブル１２０１を検索する（１１０１）。図１２にＭＳ情報テーブル１２０１の一構成例を示す。ＭＳ情報テーブルはＰＤＳＮ１０６のメモリキャッシュ６１１Ａに配置されている。ＭＳ情報テーブル１２０１は、加入者情報から入手した移動体端末固有識別子、移動体網に接続後に割付けられるテンパラリーな移動端末仮識別子、認証・秘匿情報、ＭＳが使用しているＩＰアドレス、位置情報、ホームネットワーク識別子、ホームエージェントアドレス及び優先処理契約の有無１２０３や契約転送スループット１２０４等の契約しているＱｏＳサービス情報１２０２から構成する。ＭＳ情報テーブル検索後、ＱｏＳサービス情報１２０２をもとに優先処理契約がなされているかどうかを判断し（１１０２）、優先契約がなされていない場合、優先制御が提供できない事をＭＳ１０２に通知する（１１０６）。優先制御契約がなされている場合、ＭＳ１０２が接続しているＢＳＣ１０５に対して、ＭＳ優先指示を通知し（１１０３）、そのリプライを受けた後（１１０４）、ＭＳに対して優先制御提供可能である事を通知する（１１０５）。
【００３１】
ＢＳＣ１０５は、ＭＳ１０２に割り当てられた無線チャネル２０３とリンクレイヤコネクション２０２のマッピングを管理するリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１をＭＳ対応に備えている。図１３はリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１の一構成例である。リンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１は、ＢＳＣ１０５のメモリキャッシュ５０４に配置されており、リンクレイヤコネクション識別子、ＭＳのＩＰアドレス、リソース状態１３０２、無線チャネル３０３を識別する上りチャネルコード、下りチャネルコード、パケット待避キュー、優先要求の有無１３０３、上りチャネル通信速度１３０４、下りチャネル通信速度１３０５、上りチャネルＳＩＲ１３０６、下りチャネルＳＩＲ１３０７及び管理ポインタから構成する。ＢＳＣ１０５は更に、ＢＳ１０４が管理するセル１０３毎に、使用している無線チャネルコードを管理し優先制御を実現するためのチャネルコード管理テーブル１４０１を備えている。チャネルコード管理テーブル１４０１の一構成例を図１４に示す。チャネルコード管理テーブル１４０１はＢＳＣ１０５のメモリキャッシュ５０４に配置されており、優先契約をしており、かつ優先処理中のＭＳ１０２のレイヤリンクコネクション管理テーブル１３０１を登録する優先ＭＳ管理キュー１４０２、優先契約はしているがＱｏＳ要求のないＭＳ１０２及び優先契約をしていないＭＳ１０２のリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を登録する通常ＭＳ管理キュー１４０３から構成される。ＭＳ１０２が無線チャネルを介して信号を送信または受信する毎に、そのＭＳ１０２に対応するリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１は、ＢＳＣ１０５の管理部５０１に配置されたプロセッサ５０３によって、管理キュー１４０２または１４０３の先頭に登録し直される。従って管理キュー１４０２，１４０３の先頭から順に、最後の信号の送信または受信時点からの経過時間が短いＭＳ１０２のリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１が登録されていることになる。
【００３２】
ここで、例えば既にアクティブ状態にあったＭＳ１０２がＱｏＳ要求をＰＤＳＮ１０６に送信し、ＰＤＳＮ１０６がＢＳＣ１０５に対してＭＳ１０２への優先指示を通知した場合を想定する。図１５はこの時に、ＰＤＳＮ１０６からのＭＳ優先指示を受付けたＢＳＣ１０５における処理フローを示す図である。本処理は、ＢＳＣ１０５の管理部５０１に配置するプロセッサ５０３で実行する処理である。ＢＳＣ１０５は優先処理を行うＭＳ１０２に対応するリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を検索し（１５０１）、該当するテーブルの優先要求１３０３をオンにする（１５０２）。本テーブルをチャネルコード管理テーブル１４０１の通常ＭＳ管理キュー１４０３から優先ＭＳ管理キュー１４０２の先頭に登録し直し（１５０３）、優先指示に対する処理終了をＰＤＳＮ１０６に通知する（１５０４）。
【００３３】
次に、アクティブ状態７０２にあって、既にＢＳＣ１０５から優先処理を受けている優先要求ＭＳ１０２が、ＢＳ１０４間（セル１０３間）を移動した場合、またはヌル状態７０１あるいはドーマント状態７０３にあるＭＳ１０２がＱｏＳ要求を送信し、更にチャネル割り当て要求を送信してアクティブ状態７０２に遷移する場合を想定する。図１６はＢＳ１０４において優先要求ＭＳ１０２に対し無線チャネルを優先的に割り当てるための制御処理を示すフローである。本処理は、ＢＳＣ１０５の管理部５０１に配置するプロセッサ５０３で実行する。ＭＳ１０２がセル間を移動した場合には（１６０１）移動したＭＳ１０２のリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を旧ＢＳ１０３に対応したチャネルコード管理テーブル１４０１から外す（１６０２）。図１３に示したリンクレイヤコネクション管理テーブルを利用して、無線チャネルの割り当て要求先である新ＢＳ１０３でアクティブ状態にある全ＭＳの通信速度合計を上りチャネル、下りチャネルのそれぞれで計算し、優先要求ＭＳ１０２から受信した無線チャネル割当て要求パケットまたはＢＳＣ１０５が予め把握していたセル間の移動前にＭＳ１０２が使用していたチャネルの通信速度をもとに、優先要求ＭＳ１０２が要求している通信速度を割り当てても閾値を越えないかを判断する（１６０３）。上りチャネル、下りチャネルそれぞれについて優先要求ＭＳ１０２に無線チャネルを割り当てた場合の通信速度合計と干渉波レベルをプロセッサ５０３により計算し、計算結果が図３に示す閾値を越えないかどうかを判断してもよい。閾値を越えていなければ無線チャネルチをＭＳ１０２に割付け（１６０４）、新ＢＳ１０２に対応したチャネルコード管理テーブル１４０１の優先ＭＳ管理キュー１４０２の先頭にリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を登録する（１６０５）。閾値を越えていた場合、移動先ＢＳ１０３のチャネルコード管理テーブル１４０１の通常ＭＳ管理キュー１４０３に登録されているリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１があるかどうかを判断する（１６０６）。通常ＭＳ管理キュー１４０３に登録されているリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１がなければ、無線チャネルは全て優先ＭＳによって使用されているため、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てることはできない（１６１２）。通常ＭＳ管理キュー１４０３に登録されているリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１があれば、通常ＭＳ管理キュー１４０３にリンクレイヤコネクション管理テーブルが登録されている通常ＭＳ１０２に対する無線チャネルの割当てを全て解除し、優先要求ＭＳに無線チャネルを割当てた場合の通信速度合計が閾値を超えないかを判断する（１６０７）。全通常ＭＳに対する無線チャネルの割り当てを解除し、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てた場合の干渉電力と通信速度の合計を計算して、干渉電力が図３に示す閾値を越えていないかどうかを判断してもよい。通信速度の合計または干渉電力が閾値を越えてしまう場合には、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てることはできない（１６１２）。それ以外の場合には、通常ＭＳ管理キュー１４０３の最後にリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１が登録されている通常ＭＳから順に、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てた時の全ＭＳ通信速度合計または干渉レベルが閾値以下になるまで、無線チャネルの割当てを解除し、強制的にドーマント状態へ遷移させる（１６０８，１６０９，１６１０）。優先要求ＭＳに通常ＭＳから割り当てを解除した無線チャネルを割り当て（１６１１）、無線チャネルを割り当てたＢＳに対応したチャネルコード管理テーブルの優先ＭＳ管理キュー１４０２の先頭に優先要求ＭＳのリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を登録する（１６０５）。
【００３４】
以上の構成により、ユーザあるいは利用しているアプリケーションが通信品質保証を必要としている場合に、移動体端末が無線チャネルの優先使用要求パケット（ＰＰＰキープアライブパケット）を周期的に送信することによって、アクティブ状態からドーマント状態への遷移タイミングを計測している状態遷移タイマのタイムアウトを回避し、優先要求移動体端末は無線チャネルの継続的な割り当てを受けることが可能となる。尚、移動体端末は、ＰＰＰキープアライブパケットを必ずしも一定周期毎に送信する必要はない。移動体端末が、状態遷移タイマが計数を開始してからタイムアウトするまでの時間より短い間隔でＰＰＰキープアライブパケットを周期的に送信すれば、送信間隔が一定でなくても状態遷移タイマのタイムアウトを回避することができるため、移動体端末は無線チャネルの継続的な割当てを受けることが可能となる。
【００３５】
さらに、基地局制御装置は、無線チャネルを優先的に使用している優先移動体端末が使用している無線チャネルと、通常の移動体端末が使用している無線チャネルとを分けてセル毎に管理する手段と、通常の移動体端末が使用している無線チャネルを最後の信号の送信または受信時からの経過時間順に管理する手段とを備えている。優先要求移動体端末がセル間を移動した場合または優先要求移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求した場合で、セルに割り当て可能な空きチャネルが無かった場合、基地局制御装置が、同セル内で無線チャネルの割り当てを受けている通常の移動体端末の内、最後の信号の送信または受信時からの経過時間が長い移動体端末から順に強制的に無線チャネルの割り当てを解除し、同端末をアクティブ状態からドーマント状態に強制的に遷移させ、解放した無線チャネルを優先要求移動体端末に割当てることにより、優先要求移動体端末は、セル間の移動時にも優先的な無線チャネルの保持が可能となり、新たに無線チャネルの割り当てを要求する場合にも優先的に無線チャネルの割り当てを受けることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ユーザあるいは利用しているアプリケーションが通信品質の保証を必要としている優先要求移動端末は、無線チャネルの継続的な割り当てを受けることが可能となる。
【００３７】
さらに、優先要求移動体端末は、セル間の移動時にも優先的な無線チャネルの保持が可能となり、新たに無線チャネルの割り当てを要求する場合にも優先的に無線チャネルの割り当てを受けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する移動体データ通信システムの構成例を示す図。
【図２】ＭＳとＰＤＳＮ間の論理コネクションマッピングの一例を示す図。
【図３】ＭＳに無線チャネルを割り当てる際の閾値の一例を示す図。
【図４】ＭＳの構成例を示す図。
【図５】ＢＳＣの構成例を示す図。
【図６】ＰＤＳＮの構成例を示す図。
【図７】パケット交換におけるリソース状態を示す遷移図。
【図８】無線チャネルを保持する為のＭＳの一処理手順を示したフローチャート。
【図９】状態遷移タイマ、ＰＰＰキープアライブタイマ、及びＱｏＳキー状態の関係例を示した図。
【図１０】無線チャネルの優先的な割当てを受け、無線チャネルを継続的に使用する為のＭＳの一処理手順を示すフローチャート。
【図１１】ＱｏＳ要求を受信したＰＤＳＮの一処理手順を示すフローチャート。
【図１２】ＰＤＳＮのメモリキャッシュに配置されているＭＳ情報テーブルの一構成例。
【図１３】ＢＳＣのメモリキャッシュに配置されているリンクレイヤコネクション管理テーブルの一構成例。
【図１４】ＢＳＣのメモリキャッシュに配置されているチャネルコード管理テーブルの一構成例。
【図１５】優先指示を受信したＢＳＣの一処理手順を示すフローチャート。
【図１６】優先要求のＭＳが無線チャネルの割り当てを要求した場合のＢＳＣでの無線チャネル割当て処理手順を示すフローチャート。
【図１７】無線チャネル割り当て要求パケットの構成例。
【図１８】ＰＰＰキープアライブパケットの構成例。
【図１９】ＰＰＰキープアライブパケットに対する応答パケットの構成例。
【図２０】ＱｏＳ要求パケットの構成例。
【符号の説明】
１０１・・・移動体データ通信システム
１０２・・・移動体端末（ＭＳ）
１０３・・・セル
１０４・・・基地局（ＢＳ）
１０５・・・基地局制御装置（ＢＳＣ）
１０６・・・パケットデータサービスノード（ＰＤＳＮ）
１０７・・・ルータ
１０８・・・ホームエージェント（ＨＡ）
１０９・・・パケットコアネットワーク
１１０・・・無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）
２０１・・・ＰＰＰコネクション
２０２・・・リンクレイヤコネクション
２０３・・・無線チャネル
３００・・・干渉レベル閾値テーブル
４０１・・・ユーザＩ／Ｆ部
４０２・・・コントロール部
４０３・・・送受信処理部
４０４・・・アンテナ
４０５・・・ＲＡＭ
４０６・・・ＲＯＭ
４０７・・・表示部
４０８・・・電源スイッチ
４０９・・・ダイヤルキー
４１０・・・セレクトキー
４１１・・・スクロールキー
４１２・・・ ＱｏＳキー
４１３・・・スピーカー
４１４・・・マイク
４１５・・・バッテリー
４１６・・・スイッチ部
４１７・・・バス
４１８・・・ＣＰＵ
５０１・・・管理部
５０２・・・メモリ
５０３・・・プロセッサ
５０４・・・メモリキャッシュ
５０５・・・バッファメモリ
５０６・・・バッファメモリコントローラ
５０７・・・ハードディスク
５０８・・・ハードディスクコントローラ
５０９・・・パケットバス
５１０・・・基地局Ｉ／Ｆポート部
５１１・・・ネットワークＩ／Ｆ部
６０１・・・管理部
６０２・・・ルーティング部
６０３・・・パケットバス
６０５・・・メモリ
６０６・・・バッファメモリ
６０７・・・バッファメモリコントローラ
６０８・・・ハードディスク
６０９・・・ハードディスクコントローラ
６１０・・・プロセッサ
６１１・・・メモリキャッシュ
６１２・・・ポート制御部
７０１・・・ヌル状態
７０２・・・アクティブ状態
７０３・・・ドーマント状態
９０１・・・状態遷移タイマ
９０２・・・ＰＰＰキープアライブタイマ
１２０１・・・ＭＳ情報テーブル
１２０２・・・ＱｏＳ情報
１３０１・・・リンクレイヤコネクション管理テーブル
１３０２・・・リソース状態
１３０３・・・優先要求
１４０１・・・チャネルコード管理テーブル
１４０２・・・優先ＭＳ管理キュー
１４０３・・・通常ＭＳ管理キュー
１７００・・・無線チャネルの割当て要求パケット
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システムに関し、特に通信品質保証機能を備えた移動体通信システム、移動端末、基地局制御装置及びパケットデータサービスノードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例えば次世代移動体通信の標準化団体である3rd Generation Partnership Project 2 (3GPP2)による規格であるStage 3 description of Ax interface rev.1 (3gpp2-ACO-19990927-0)に記載されているように、移動体通信システムにおいては無線チャネルを有効に利用するために、パケット交換方式を用いて複数の端末間で無線チャネルを共有する方法が知られている。この方式では、各移動体端末は信号の送信または受信要求が発生した場合には他の端末と共有で割り当てられている無線チャネルを使用してパケットの形で信号を送受信し、送受信要求がない場合には無線チャネルを開放して他の移動体端末が無線チャネルを使用できるようにしている。しかしある一定時間パケットの送受信が行なわれなかった移動体端末に対しては、無線チャネルの割り当て自体が解除される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した移動体通信システムでは、無線チャネルの割り当てが解除されてしまった移動体端末に再び送受信要求が発生した場合、その移動体端末に対して無線チャネルを割り当てることから始めなければならないが、割り当て可能な空き無線チャネルを確保できない可能性がある。また移動体通信システムにおいては、移動体端末のセル間の移動に伴って、移動先のセルを制御している無線基地局から無線チャネルの割り当てを受ける必要があるが、この場合にも割り当て可能な空き無線チャネルを確保できない可能性がある。これは、電子商取引等高度な信頼性を要求される通信を行う場合に通信品質保証上重要な課題となる。
【０００４】
本発明の目的は、無線チャネルの優先的な使用を必要とする場合に、パケット送受信の間隔に関わらず無線チャネルの割り当てを受け続け、また無線チャネルの割り当て要求時に際しても優先的に無線チャネルの割り当てを受けられる手段を持った移動端末を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、無線チャネルの優先使用要求を発した移動体端末に対して、パケット送受信の間隔に関わらず無線チャネルを割り当て続け、また優先使用要求を発している移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求した場合には優先的に無線チャネルを割り当てる手段を持った基地局制御装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、無線チャネルの優先使用要求を発した移動体端末に対して、無線チャネルを優先的に使用させる手段を持ったパケットデータサービスノードを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、無線チャネルの優先使用要求を発した移動体端末にはパケット送受信の間隔に関わらず無線チャネルを割り当て続け、また無線チャネルの優先使用要求を発している移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求した場合には優先的に無線チャネルを割り当てることができる移動体通信システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、無線チャネルの優先的な使用を要求する移動体端末は、無線基地局に対して周期的に優先要求を送信し、優先要求を受信した無線基地局は優先要求端末に対して周期的に応答を送信するようにしたことを特徴する。これにより優先使用要求を発している移動体端末と無線基地局との間には周期的な送受信が行なわれることになるため、送受信の周期がチャネル割り当ての解除までの時間より短ければ、移動体端末は無線チャネルの割り当てを受け続けることができる。
【０００９】
更に、本発明においては、無線基地局を制御している基地局制御装置が、無線チャネルを優先的に使用している優先端末と、優先端末以外の非優先端末とを分けて管理し、非優先端末については無線基地局との間での最後の信号の送信または受信時からの経過時間（無線チャネル未使用時間）順に管理する手段を有している。従って、無線チャネルの優先使用要求を発している移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求し、無線基地局に割り当て可能な空き無線チャネルが存在しなかった場合には、基地局制御装置は無線基地局に対して、非優先端末の内無線チャネル未使用時間が長い移動体端末から順に無線チャネルの割り当てを解除し、その無線チャネルを優先使用要求端末に割り当てるよう制御することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適応する移動体データ通信システム１０１の一構成例を示している。本システムは、複数の移動体端末（以下ＭＳとする）１０２を収容し、セル１０３（１０３Ａ〜１０３Ｆ）というサービスエリア内に存在するＭＳ１０２と信号の送受信を行う基地局（以下ＢＳとする）１０４（１０４Ａ〜１０４Ｆ）と、複数の基地局１０４を統合管理する基地局制御装置（以下ＢＳＣとする）１０５（１０５Ａ〜１０５Ｄ）からなる無線アクセスネットワーク（以下ＲＡＮとする）１１０と、無線アクセスネットワーク１１０と接続し、ＩＰパケットルーティング機能を持つパケットデータサービスノード（以下ＰＤＳＮとする）１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）と、ＰＤＳＮ１０６間の端末の移動を実現するホームエージェント（以下ＨＡとする）１０８と、外部ネットワークであるインターネットあるいは企業内ＬＡＮと接続するゲートウェイルータ１０７（１０７Ｂ，１０７Ｃ）及び前記ルータとＰＤＳＮ１０６間を接続するルータ１０７Ａから構成するパケットコアネットワーク１０９より構成する。
【００１１】
図２は、ＭＳ１０２とＰＤＳＮ１０６間のコネクションのマッピング例を示す図である。ＭＳ１０２とＢＳＣ１０５間には無線チャネル２０３が、ＢＳＣ１０５とＰＤＳＮ１０６間にはリンクレイヤコネクション２０２が設定され、両コネクションにＰＰＰコネクション２０１がマッピングされる構成である。移動体端末の移動により生じる無線チャネル２０３とリンクレイヤコネクション２０２のマッピング変更をＢＳＣ１０５で管理することにより、ＭＳ１０２のＢＳ１０４間の移動を実現し、ＰＰＰコネクション２０１とリンクレイヤコネクション２０２のマッピング変更をＰＤＳＮ１０６で管理することにより、ＭＳ１０２のＢＳＣ１０５間の移動を実現する。
図４は本発明を適用したＭＳ１０２の構成の一例を示している。ＭＳ１０２は、アンテナ４０４、アンテナを介してデータを送受信するための符号、複号処理を行う送受信処理部４０３、ユーザインターフェース部４０１、ユーザインタフェース部の制御及びデータのプロトコル処理を行い送受信処理部とのインタフェースを持つコントロール部４０２、及びバッテリー４１５から構成する。ユーザインタフェース部４０１は、表示部４０７、スイッチ部４１６、スピーカ４１３、マイク４１４から構成し、スイッチ部４１６は、電源のオンオフを行う電源スイッチ４０８、数字及び文字入力を行うダイヤルキー４０９、発信実行、着信時の通話開始及びデータサービス開始を行うセレクトキー４１０、表示部のスクロールを行うスクロールキー４１１、及びユーザからの入力やユーザが利用しているサービスに応じてなされるコントロール部４０２からの指示に応じて通信品質保証を要求するＱｏＳキー４１２を備えている。コントロール部４０２は、スイッチ部４１６から入力された要求に応じたサービスを開始し、サービスに関連する送受信トラヒックに対するプロトコル処理、表示部の制御を実行するＣＰＵ４１８、それらのプログラムを格納するメモリであるＲＯＭ４０６、プロトコル処理に必要なステート情報、及び無線リソース状態を記憶するメモリであるＲＡＭ４０５から構成する。４１７はバスであり、４０１、４０２、４０３を互いに接続し、データ、プログラムのやり取りを行う。
【００１２】
図５はＢＳＣ１０５の一構成例を示している。ＢＳＣ１０５は、管理部５０１、基地局Ｉ／Ｆポート部５１０、及びネットワークＩ／Ｆ部５１１から構成し、各部はパケットバス５０９を介して接続する。管理部５０１は、各ＢＳ１０４の無線リソース管理、リンクレイヤコネクション２０２と無線チャネル２０３間の変換を実行するプロセッサ５０３、それらのプログラムを格納するメモリ５０２、無線チャネルの識別子である無線チャネルコード管理テーブル及びＭＳ対応に備える無線チャネルコードと無線リソース状態を管理するテーブル等を配置するメモリキャッシュ５０４、転送するデータを一時的に格納するバッファメモリ５０５、バッファメモリコントローラ５０６、ハードディスク５０７及びハードディスクコントローラ５０８から構成する。ＢＳ１０４とは基地局Ｉ／Ｆポート部５１０を介して接続する構成とし、本実施例では、４つのＢＳ１０４に接続できる構成を示している。ＰＤＳＮ１０６とはネットワークＩ／Ｆ部５１１を介して接続する。
【００１３】
図６はＰＤＳＮの一構成例を示している。ＰＤＳＮは管理部６０１、一つ以上のルーティング部６０２から構成し、各部はパケットバス６０３を介して接続する。管理部６０１は、パケットルーティングテーブルを作成するプログラムを格納するメモリ６０５Ａと、そのプログラムを実行するプロセッサ６１０Ａ、パケットルーティングテーブル及びＭＳに関する情報を配置するメモリキャッシュ６１１Ａ、パケットを格納するバッファメモリ６０６Ａ、ルーティング部６０２のバッファメモリ６０６Ｂとの間のパケットのＤＭＡ転送機能及びパケットバス制御機能からなるバッファメモリコントローラ６０７Ａ、ハードディスクコントローラ６０８及びハードディスク６０９から構成される。プロセッサ６１０Aが作成するパケットルーティングテーブルは、移動体データ通信システム１０１に存在するＭＳ１０２の位置情報を収集しＨＡ１０８へ通知するといったＭｏｂｉｌｅ ＩＰの処理やＭＳ１０２とのＰＰＰコネクション２０１設定、ＢＳＣ１０５とのリンクレイヤコネクション２０２設定、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰのＩＰトンネリングとＰＰＰコネクション２０１の対応付け、及びＰＰＰコネクション２０１とリンクレイヤコネクション２０２対応付けを管理する。ルーティング部６０２は、管理部が作成したパケットルーティングテーブルをもとにＨＡ１０８とＢＳＣ１０５間のパケット転送処理を実行するプロセッサ６１０Ｂ、メモリ６０５Ｂ、バッファメモリ６０６Ｂ、バッファメモリコントローラ６０７Ｂ、管理部で作成したパケットルーティングテーブル等を配置するメモリキャッシュ６１１Ｂ、他ルータ１０７等を接続するポート制御部６１２、及び内部バスを持つものである。本図では一つのポート制御部６１２にて４ポートをサポートする構成とし、本実施例では本ポートを介して、一つ以上のルータ１０７及び一つ以上のＢＳＣ１０５と接続する。
【００１４】
図７は、パケット交換における無線リソース状態の遷移図である。状態は、ＭＳ１０２が移動体データ通信システム１０１に接続していない（電源が入っていない、データ送受信ができない）状態であるヌル状態７０１、ＭＳ１０２が移動体データ通信システム１０１に接続し、かつ無線チャネルの割り当てを受けている状態であるアクティブ状態７０２、ＭＳ１０２が移動体データ通信システム１０１に接続しているが、無線チャネルの割り当てを受けていない状態であるドーマント状態７０３の三状態から構成する。アクティブ状態７０２であるＭＳ１０２において一定時間信号の送信または受信が行われない場合、無線チャネルの割り当ては解除されドーマント状態７０３になる。本移動体データ通信システムにおいては、図７に示すアクティブ状態７０２のＭＳのみがＢＳ１０４とのパケット送受信を行うことが可能であり、ヌル状態７０１またはドーマント状態７０３のＭＳはパケットの送受信を行う場合にはランダムアクセスチャネルまたは制御チャネルを利用してＢＳＣ１０５に対して無線チャネルの割り当てを要求し、ＢＳＣ１０５の制御により無線チャネルの割り当てを受けてアクティブ状態７０２へ遷移する必要がある。アクティブ状態へ遷移することに失敗したＭＳ１０２は一定時間が経過した後に再度無線チャネルの割り当てを要求しても良い。
【００１５】
図７に示した状態遷移を実現するために、ＢＳＣ１０５は管理部５０１に各ＭＳ１０２毎に状態遷移タイマ９０１Ｂを持ち、ＭＳ１０２との間で信号を送信または受信する毎にそのＭＳに対応した状態遷移タイマ９０１Ｂをリスタートさせる。この様子を図９に示す。本タイマがタイムアウトした場合、ＢＳＣ１０５は対応するＭＳ１０２に対する無線チャネルの割り当てを解除し、ＭＳ１０２はアクティブ状態７０２からドーマント状態７０３に遷移する。移動体データ通信システム１０１では、ＭＳ１０２がリアルタイムアプリケーションや電子商取引の様に高度な信頼性が要求される通信を行っている際にも、一定時間信号の送受信が行なわれないとリソース状態がドーマント状態７０３に遷移し、無線チャネルの割り当てが解除される。また、信号の送受信を再開する際に必ず割り当て可能な無線チャネルが確保出来るとは限らないため、サービス利用が出来なくなる場合がある。
【００１６】
このような課題を解決する為本発明では、無線チャネルの優先的な使用を必要とする場合に、ユーザがＭＳ１０２が有するＱｏＳキー４１２を押すことにより、またはユーザが利用しているサービスに応じてＭＳ１０２のコントロール部４０２が無線チャネルの優先的な使用を指示することによって、アクティブ状態７０２からドーマント状態７０３への状態遷移を回避し、無線チャネルの割り当てを継続的に受けることを可能にしている。
【００１７】
図８はＢＳ１０４から割当てられている無線チャネルの継続的な割当てを実現するためにＭＳ１０２で行なわれる優先要求の入力処理のフローである。ユーザがＱｏＳキー４１２を入力した場合、またはユーザが利用するサービスやアプリケーションに応じてコントロール部４０２が優先要求を指示した場合、ＭＳ１０２はＱｏＳキー状態をオン状態とし（８０１）、ＢＳＣ１０５による無線チャネルの割り当て解除を回避する為に、一定周期毎にＰＰＰキープアライブパケットを送信する（８０２）。
【００１８】
図１８は、ＰＰＰキープアアライブパケットの構成例を示す。ＰＰＰキープアライブパケット１８００は、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１８０１と、ＰＰＰキープアライブパケットのパケット種別情報を格納するフィールド１８０２を有する。通信方式としてＣＤＭＡが採用されている場合には、ＰＰＰキープアライブパケットに使用されている拡散符号からＭＳ１０２を識別することができるので、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１８０１はなくてもよい。
【００１９】
その後、ＭＳ１０２がコントロール部４０２に有するＰＰＰキープアライブパケットの送信周期を計測する為のＰＰＰコネクションタイマ９０２の値を、ＭＳ１０２がコントロール部４０２に有する状態遷移タイマ９０１Ａの値より小さい値に設定する（８０３）。状態遷移タイマ９０１Ａは、ＢＳＣ１０５との間での最後の信号の送信時または受信時から、ＭＳ１０２に対する無線チャネルの割り当てが解除されるまでの期間を計測するタイマである。従って、結果的に状態遷移タイマ９０１ＡはＢＳＣ１０５がＭＳ１０２毎に有する状態遷移タイマ９０１Ｂと同様の計測を行うことになる。
【００２０】
この場合の、状態遷移タイマ９０１Ａ、９０１Ｂ、ＰＰＰコネクションタイマ９０２とＱｏＳキー状態の関係例を図９に示す。ＱｏＳキー４１２がオン状態の場合、ＰＰＰコネクションタイマ値は状態遷移タイマ９０１Ａ値より小さく設定する為、状態遷移タイマ９０１ＢがタイムアウトすることによってＭＳ１０２への無線チャネルの割り当てが解除されＭＳ１０２がアクティブ状態７０２からドーマント状態７０３へ移行する前に、ＰＰＰコネクションタイマ９０２がタイムアウトする。ＭＳ１０２はＰＰＰコネクションタイマ９０２がタイムアウトしかつ状態遷移タイマ９０１Ａがタイムアウトしていない場合に、ＰＰＰキープアライブパケットを送信する。ＢＳＣ１０５はＰＰＰキープアライブパケットを受信した場合、ＭＳ１０２に対して応答パケットを送信する。
【００２１】
図１９は応答パケット１９００の構成例を示す。応答パケット１９００は、応答パケットの宛先であるＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１９０１と、応答パケットのパケット種別情報を格納するフィールド１９０２を有する。通信方式としてＣＤＭＡが採用されている場合には、応答パケットに使用されている拡散符号からＭＳ１０２を識別することができるので、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド１９０１はなくてもよい。
【００２２】
ＭＳ１０２はＰＰＰキープアライブパケットの送信、またはＢＳＣ１０５からの応答パケットの受信によって状態遷移タイマ９０１Ａをリスタートさせ、ＢＳＣ１０５はＭＳ１０２からのＰＰＰキープアライブパケットの受信、またはＭＳ１０２への応答パケットの送信によって状態遷移タイマ９０１Ｂをリスタートさせるため、無線チャネルの割り当て解除を回避することができる。
【００２３】
サービス利用が終了した時点でユーザが再度ＱｏＳキー４１２を入力することにより、またはコントロール部４０２がサービス利用の終了に応じて無線チャネルの優先利用解除の指示をすることにより、ＱｏＳキー状態はオフとなる（８０４）。この場合、ＰＰＰコネクションタイマ９０２の値を通常値（状態遷移タイマ９０１Ａより長いタイマ値）に設定する（８０５）。一定期間パケットの送受信がなければ、ＰＰＰコネクションタイマ９０２より先に状態遷移タイマ９０１Ｂがタイムアウトし、無線チャネルの割り当てが解除されドーマント状態７０３への遷移が起こる。またドーマント状態への遷移後ＰＰＰコネクションタイマ９０２がタイムアウトした場合にも、状態遷移タイマ９０１Ａがタイムアウトしている場合にはＭＳ１０２はＰＰＰキープアライブパケットを送信しない。
【００２４】
ＭＳ１０２はヌル状態あるいはドーマント状態からアクティブ状態へ移行する場合、またはＭＳ１０２がセル間を移動した場合に、ランダムアクセスチャネル、あるいは制御チャネルを使用して無線チャネルの割り当てをＢＳＣ１０５に要求する。無線チャネルの割り当て要求パケットの構成例を図１７に示す。１７０１はチャネル割り当てを要求するＭＳ１０２の番号であり、１７０２はＭＳがチャネル割り当てを要求しているセルに対してサービスを行っている ＢＳ１０４の番号である。１７０３は、ＢＳ１０４から送信している止まり木チャネル（以下ＢＣＣＨと称す）におけるＢＣＣＨ送信電力値であり、１７０４は上りチャネルの干渉量である。１７０５は、ＭＳ１０２で計測したＢＣＣＨの受信電力であり、１７０６はＢＣＣＨの受信ＳＩＲである。１７０７は下りチャネルの通信速度の要求値であり、１７０８は上りチャネルの通信速度の要求値である。尚、ＭＳ１０２がセル間を移動した場合には、移動したＭＳ１０２が利用しているサービスや使用しているチャネルの通信速度をＢＳＣ１０５が把握しているので、図１７に示した情報の一部または全てを省き、ＭＳ１０２のセル間の移動に伴う無線チャネルの割当て要求をＢＳＣ１０５が自動的に把握することも可能である。
【００２５】
例えば電波産業界（ＡＲＩＢ）によるＣＤＭＡ方式携帯自動車電話システム標準規格であるＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ５３では、ＢＳＣは各セル毎の通信品質として希望波レベル（ＲＳＳＩ）、干渉波レベル（ＩＳＳＩ）、希望波対干渉信号電力比（ＳＩＲ）、フレームエラーレート（ＦＥＲ）の情報をＢＳ１０４から定期的に収集し、メモリ５０２に記憶する。そこでＢＳＣ１０５は、ＭＳ１０２から無線チャネルの割り当て要求を受信した場合に、メモリ５０２に記憶している該当セルの情報と、無線チャネル割当要求パケットに含まれている要求通信速度、ＢＣＣＨのＳＩＲ、上りチャネルの干渉量等の情報から、割り当て要求ＭＳに無線チャネルを割り当てた場合に通信品質がどの程度まで劣化するか、例えば割り当て要求を送信したＭＳに無線チャネルを割り当てた場合の干渉波レベルをプロセッサ５０３により予測し、予測結果の干渉波レベルが予め設定されている許容値を満たしているかどうかを基準に無線チャネルを割り当てるかどうかを判断する。また干渉波レベルの代わりに、ＢＳＣは無線チャネルの割当て要求ＭＳに無線チャネルを割当てた場合に、割当てを行ったＢＳにおいてアクティブ状態にある全ＭＳの通信速度合計が、予め設定されている閾値を超えないかどうかを基準に無線チャネルを割り当てるかどうか判断しても良い。
【００２６】
無線チャネルの優先的な使用を必要とするユーザが、無線チャネルの割り当て要求時に優先的な割り当てを受け、割当てられた無線チャネルを継続して使用するためのＭＳ１０２における優先要求の入力処理を示すフローを図１０に示す。ユーザがＱｏＳキー４１２の入力を行った場合、またはユーザが利用するサービスに応じてコントロール部４０２が無線チャネルの優先使用要求を指示した場合、ＭＳ１０２は接続しているＰＤＳＮ１０６宛てにＱｏＳ要求を送付する（１００１）。
【００２７】
図２０はＱｏＳ要求パケットの構成例を示す。ＱｏＳ要求パケット２０００は、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド２００１と、ＱｏＳ要求パケットのパケット種別情報を格納するフィールド２００２を有する。通信方式としてＣＤＭＡが採用されている場合には、ＱｏＳ要求パケットに使用されている拡散符号からＭＳ１０２を識別することができるので、ＭＳ１０２の識別子を格納するフィールド２００１はなくてもよい。
【００２８】
ＱｏＳ要求を受信し、ＭＳ１０２への優先制御許可の要否を判断したＰＤＳＮ１０６からのリプライにより（１００２）、優先制御が許可された場合（１００３）、ＱｏＳキー状態をオンとし（１００４）、無線チャネルの割当てをＢＳＣ１０５に要求する（１００５）。ＭＳ１０２のセル間の移動に伴う無線チャネルの割当て要求の場合には、ＢＳＣ１０５が自動的にＭＳ１０２の無線チャネル割当て要求を把握していてもよい。ＢＳＣ１０５より無線チャネルの割当てが受けられなかった場合には、一定時間が経過した後に再び無線チャネルの割当てを要求してもよい。ＢＳＣ１０５より無線チャネルの割当てを受けた場合には、図８にて説明したように、ＭＳ１０２はＰＰＰコネクション２０１保持する為に、一定周期毎にＰＰＰキープアライブパケットを送信する（１００６）。更に、ＰＰＰコネクションタイマ９０２値を状態遷移タイマ９０１Ａ値より小さい値を設定する（１００７）。この設定により、ＭＳ１０２はアクティブ状態７０２を保持する事ができる。例えばＭＳ１０２の加入契約によりＰＤＳＮ１０６から優先制御が許可されない場合、ＭＳの表示部にＱｏＳ機能使用不可を表示する（１００８）。この場合ＭＳ１０２は優先制御されない通常のＭＳとしてＢＳＣ１０５に無線チャネルの割当てを要求する（１００９）。無線チャネルの割当てが受けられなかった場合には、一定時間が経過した後に再び無線チャネルの割当てを要求してもよい。無線チャネルの割当てを受けた場合、ＭＳ１０２は優先制御を受けることはできないため、ＰＰＰキープアライブパケットの送信は行わない。
【００２９】
ユーザがサービス利用が終了した時点で再度ＱｏＳキー４１２を入力することにより、またはコントロール部４０２がサービス利用の終了に応じて無線チャネルの優先利用解除の指示をすることにより、ＱｏＳキー状態はオフとなる（８０４）。この場合、ＰＰＰコネクションタイマ９０２値を通常値（状態遷移タイマ９０１Ａより長いタイマ値）に設定する（８０５）。
【００３０】
ＭＳ１０２からのＱｏＳ要求を受信したＰＤＳＮ１０６の処理を示すフローが図１１である。本処理は、ＰＤＳＮ１０６の管理部６０１のプロセッサ６１０Aにて実行する。ＱｏＳ要求受信した後、要求ＭＳに対応するＭＳ情報テーブル１２０１を検索する（１１０１）。図１２にＭＳ情報テーブル１２０１の一構成例を示す。ＭＳ情報テーブルはＰＤＳＮ１０６のメモリキャッシュ６１１Ａに配置されている。ＭＳ情報テーブル１２０１は、加入者情報から入手した移動体端末固有識別子、移動体網に接続後に割付けられるテンパラリーな移動端末仮識別子、認証・秘匿情報、ＭＳが使用しているＩＰアドレス、位置情報、ホームネットワーク識別子、ホームエージェントアドレス及び優先処理契約の有無１２０３や契約転送スループット１２０４等の契約しているＱｏＳサービス情報１２０２から構成する。ＭＳ情報テーブル検索後、ＱｏＳサービス情報１２０２をもとに優先処理契約がなされているかどうかを判断し（１１０２）、優先契約がなされていない場合、優先制御が提供できない事をＭＳ１０２に通知する（１１０６）。優先制御契約がなされている場合、ＭＳ１０２が接続しているＢＳＣ１０５に対して、ＭＳ優先指示を通知し（１１０３）、そのリプライを受けた後（１１０４）、ＭＳに対して優先制御提供可能である事を通知する（１１０５）。
【００３１】
ＢＳＣ１０５は、ＭＳ１０２に割り当てられた無線チャネル２０３とリンクレイヤコネクション２０２のマッピングを管理するリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１をＭＳ対応に備えている。図１３はリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１の一構成例である。リンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１は、ＢＳＣ１０５のメモリキャッシュ５０４に配置されており、リンクレイヤコネクション識別子、ＭＳのＩＰアドレス、リソース状態１３０２、無線チャネル３０３を識別する上りチャネルコード、下りチャネルコード、パケット待避キュー、優先要求の有無１３０３、上りチャネル通信速度１３０４、下りチャネル通信速度１３０５、上りチャネルＳＩＲ１３０６、下りチャネルＳＩＲ１３０７及び管理ポインタから構成する。ＢＳＣ１０５は更に、ＢＳ１０４が管理するセル１０３毎に、使用している無線チャネルコードを管理し優先制御を実現するためのチャネルコード管理テーブル１４０１を備えている。チャネルコード管理テーブル１４０１の一構成例を図１４に示す。チャネルコード管理テーブル１４０１はＢＳＣ１０５のメモリキャッシュ５０４に配置されており、優先契約をしており、かつ優先処理中のＭＳ１０２のレイヤリンクコネクション管理テーブル１３０１を登録する優先ＭＳ管理キュー１４０２、優先契約はしているがＱｏＳ要求のないＭＳ１０２及び優先契約をしていないＭＳ１０２のリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を登録する通常ＭＳ管理キュー１４０３から構成される。ＭＳ１０２が無線チャネルを介して信号を送信または受信する毎に、そのＭＳ１０２に対応するリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１は、ＢＳＣ１０５の管理部５０１に配置されたプロセッサ５０３によって、管理キュー１４０２または１４０３の先頭に登録し直される。従って管理キュー１４０２，１４０３の先頭から順に、最後の信号の送信または受信時点からの経過時間が短いＭＳ１０２のリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１が登録されていることになる。
【００３２】
ここで、例えば既にアクティブ状態にあったＭＳ１０２がＱｏＳ要求をＰＤＳＮ１０６に送信し、ＰＤＳＮ１０６がＢＳＣ１０５に対してＭＳ１０２への優先指示を通知した場合を想定する。図１５はこの時に、ＰＤＳＮ１０６からのＭＳ優先指示を受付けたＢＳＣ１０５における処理フローを示す図である。本処理は、ＢＳＣ１０５の管理部５０１に配置するプロセッサ５０３で実行する処理である。ＢＳＣ１０５は優先処理を行うＭＳ１０２に対応するリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を検索し（１５０１）、該当するテーブルの優先要求１３０３をオンにする（１５０２）。本テーブルをチャネルコード管理テーブル１４０１の通常ＭＳ管理キュー１４０３から優先ＭＳ管理キュー１４０２の先頭に登録し直し（１５０３）、優先指示に対する処理終了をＰＤＳＮ１０６に通知する（１５０４）。
【００３３】
次に、アクティブ状態７０２にあって、既にＢＳＣ１０５から優先処理を受けている優先要求ＭＳ１０２が、ＢＳ１０４間（セル１０３間）を移動した場合、またはヌル状態７０１あるいはドーマント状態７０３にあるＭＳ１０２がＱｏＳ要求を送信し、更にチャネル割り当て要求を送信してアクティブ状態７０２に遷移する場合を想定する。図１６はＢＳ１０４において優先要求ＭＳ１０２に対し無線チャネルを優先的に割り当てるための制御処理を示すフローである。本処理は、ＢＳＣ１０５の管理部５０１に配置するプロセッサ５０３で実行する。ＭＳ１０２がセル間を移動した場合には（１６０１）移動したＭＳ１０２のリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を旧ＢＳ１０３に対応したチャネルコード管理テーブル１４０１から外す（１６０２）。図１３に示したリンクレイヤコネクション管理テーブルを利用して、無線チャネルの割り当て要求先である新ＢＳ１０３でアクティブ状態にある全ＭＳの通信速度合計を上りチャネル、下りチャネルのそれぞれで計算し、優先要求ＭＳ１０２から受信した無線チャネル割当て要求パケットまたはＢＳＣ１０５が予め把握していたセル間の移動前にＭＳ１０２が使用していたチャネルの通信速度をもとに、優先要求ＭＳ１０２が要求している通信速度を割り当てても閾値を越えないかを判断する（１６０３）。上りチャネル、下りチャネルそれぞれについて優先要求ＭＳ１０２に無線チャネルを割り当てた場合の通信速度合計と干渉波レベルをプロセッサ５０３により計算し、計算結果が図３に示す閾値を越えないかどうかを判断してもよい。閾値を越えていなければ無線チャネルチをＭＳ１０２に割付け（１６０４）、新ＢＳ１０２に対応したチャネルコード管理テーブル１４０１の優先ＭＳ管理キュー１４０２の先頭にリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を登録する（１６０５）。閾値を越えていた場合、移動先ＢＳ１０３のチャネルコード管理テーブル１４０１の通常ＭＳ管理キュー１４０３に登録されているリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１があるかどうかを判断する（１６０６）。通常ＭＳ管理キュー１４０３に登録されているリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１がなければ、無線チャネルは全て優先ＭＳによって使用されているため、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てることはできない（１６１２）。通常ＭＳ管理キュー１４０３に登録されているリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１があれば、通常ＭＳ管理キュー１４０３にリンクレイヤコネクション管理テーブルが登録されている通常ＭＳ１０２に対する無線チャネルの割当てを全て解除し、優先要求ＭＳに無線チャネルを割当てた場合の通信速度合計が閾値を超えないかを判断する（１６０７）。全通常ＭＳに対する無線チャネルの割り当てを解除し、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てた場合の干渉電力と通信速度の合計を計算して、干渉電力が図３に示す閾値を越えていないかどうかを判断してもよい。通信速度の合計または干渉電力が閾値を越えてしまう場合には、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てることはできない（１６１２）。それ以外の場合には、通常ＭＳ管理キュー１４０３の最後にリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１が登録されている通常ＭＳから順に、優先要求ＭＳに無線チャネルを割り当てた時の全ＭＳ通信速度合計または干渉レベルが閾値以下になるまで、無線チャネルの割当てを解除し、強制的にドーマント状態へ遷移させる（１６０８，１６０９，１６１０）。優先要求ＭＳに通常ＭＳから割り当てを解除した無線チャネルを割り当て（１６１１）、無線チャネルを割り当てたＢＳに対応したチャネルコード管理テーブルの優先ＭＳ管理キュー１４０２の先頭に優先要求ＭＳのリンクレイヤコネクション管理テーブル１３０１を登録する（１６０５）。
【００３４】
以上の構成により、ユーザあるいは利用しているアプリケーションが通信品質保証を必要としている場合に、移動体端末が無線チャネルの優先使用要求パケット（ＰＰＰキープアライブパケット）を周期的に送信することによって、アクティブ状態からドーマント状態への遷移タイミングを計測している状態遷移タイマのタイムアウトを回避し、優先要求移動体端末は無線チャネルの継続的な割り当てを受けることが可能となる。尚、移動体端末は、ＰＰＰキープアライブパケットを必ずしも一定周期毎に送信する必要はない。移動体端末が、状態遷移タイマが計数を開始してからタイムアウトするまでの時間より短い間隔でＰＰＰキープアライブパケットを周期的に送信すれば、送信間隔が一定でなくても状態遷移タイマのタイムアウトを回避することができるため、移動体端末は無線チャネルの継続的な割当てを受けることが可能となる。
【００３５】
さらに、基地局制御装置は、無線チャネルを優先的に使用している優先移動体端末が使用している無線チャネルと、通常の移動体端末が使用している無線チャネルとを分けてセル毎に管理する手段と、通常の移動体端末が使用している無線チャネルを最後の信号の送信または受信時からの経過時間順に管理する手段とを備えている。優先要求移動体端末がセル間を移動した場合または優先要求移動体端末が無線チャネルの割り当てを要求した場合で、セルに割り当て可能な空きチャネルが無かった場合、基地局制御装置が、同セル内で無線チャネルの割り当てを受けている通常の移動体端末の内、最後の信号の送信または受信時からの経過時間が長い移動体端末から順に強制的に無線チャネルの割り当てを解除し、同端末をアクティブ状態からドーマント状態に強制的に遷移させ、解放した無線チャネルを優先要求移動体端末に割当てることにより、優先要求移動体端末は、セル間の移動時にも優先的な無線チャネルの保持が可能となり、新たに無線チャネルの割り当てを要求する場合にも優先的に無線チャネルの割り当てを受けることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ユーザあるいは利用しているアプリケーションが通信品質の保証を必要としている優先要求移動端末は、無線チャネルの継続的な割り当てを受けることが可能となる。
【００３７】
さらに、優先要求移動体端末は、セル間の移動時にも優先的な無線チャネルの保持が可能となり、新たに無線チャネルの割り当てを要求する場合にも優先的に無線チャネルの割り当てを受けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する移動体データ通信システムの構成例を示す図。
【図２】ＭＳとＰＤＳＮ間の論理コネクションマッピングの一例を示す図。
【図３】ＭＳに無線チャネルを割り当てる際の閾値の一例を示す図。
【図４】ＭＳの構成例を示す図。
【図５】ＢＳＣの構成例を示す図。
【図６】ＰＤＳＮの構成例を示す図。
【図７】パケット交換におけるリソース状態を示す遷移図。
【図８】無線チャネルを保持する為のＭＳの一処理手順を示したフローチャート。
【図９】状態遷移タイマ、ＰＰＰキープアライブタイマ、及びＱｏＳキー状態の関係例を示した図。
【図１０】無線チャネルの優先的な割当てを受け、無線チャネルを継続的に使用する為のＭＳの一処理手順を示すフローチャート。
【図１１】ＱｏＳ要求を受信したＰＤＳＮの一処理手順を示すフローチャート。
【図１２】ＰＤＳＮのメモリキャッシュに配置されているＭＳ情報テーブルの一構成例。
【図１３】ＢＳＣのメモリキャッシュに配置されているリンクレイヤコネクション管理テーブルの一構成例。
【図１４】ＢＳＣのメモリキャッシュに配置されているチャネルコード管理テーブルの一構成例。
【図１５】優先指示を受信したＢＳＣの一処理手順を示すフローチャート。
【図１６】優先要求のＭＳが無線チャネルの割り当てを要求した場合のＢＳＣでの無線チャネル割当て処理手順を示すフローチャート。
【図１７】無線チャネル割り当て要求パケットの構成例。
【図１８】ＰＰＰキープアライブパケットの構成例。
【図１９】ＰＰＰキープアライブパケットに対する応答パケットの構成例。
【図２０】ＱｏＳ要求パケットの構成例。
【符号の説明】
１０１・・・移動体データ通信システム
１０２・・・移動体端末（ＭＳ）
１０３・・・セル
１０４・・・基地局（ＢＳ）
１０５・・・基地局制御装置（ＢＳＣ）
１０６・・・パケットデータサービスノード（ＰＤＳＮ）
１０７・・・ルータ
１０８・・・ホームエージェント（ＨＡ）
１０９・・・パケットコアネットワーク
１１０・・・無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）
２０１・・・ＰＰＰコネクション
２０２・・・リンクレイヤコネクション
２０３・・・無線チャネル
３００・・・干渉レベル閾値テーブル
４０１・・・ユーザＩ／Ｆ部
４０２・・・コントロール部
４０３・・・送受信処理部
４０４・・・アンテナ
４０５・・・ＲＡＭ
４０６・・・ＲＯＭ
４０７・・・表示部
４０８・・・電源スイッチ
４０９・・・ダイヤルキー
４１０・・・セレクトキー
４１１・・・スクロールキー
４１２・・・ ＱｏＳキー
４１３・・・スピーカー
４１４・・・マイク
４１５・・・バッテリー
４１６・・・スイッチ部
４１７・・・バス
４１８・・・ＣＰＵ
５０１・・・管理部
５０２・・・メモリ
５０３・・・プロセッサ
５０４・・・メモリキャッシュ
５０５・・・バッファメモリ
５０６・・・バッファメモリコントローラ
５０７・・・ハードディスク
５０８・・・ハードディスクコントローラ
５０９・・・パケットバス
５１０・・・基地局Ｉ／Ｆポート部
５１１・・・ネットワークＩ／Ｆ部
６０１・・・管理部
６０２・・・ルーティング部
６０３・・・パケットバス
６０５・・・メモリ
６０６・・・バッファメモリ
６０７・・・バッファメモリコントローラ
６０８・・・ハードディスク
６０９・・・ハードディスクコントローラ
６１０・・・プロセッサ
６１１・・・メモリキャッシュ
６１２・・・ポート制御部
７０１・・・ヌル状態
７０２・・・アクティブ状態
７０３・・・ドーマント状態
９０１・・・状態遷移タイマ
９０２・・・ＰＰＰキープアライブタイマ
１２０１・・・ＭＳ情報テーブル
１２０２・・・ＱｏＳ情報
１３０１・・・リンクレイヤコネクション管理テーブル
１３０２・・・リソース状態
１３０３・・・優先要求
１４０１・・・チャネルコード管理テーブル
１４０２・・・優先ＭＳ管理キュー
１４０３・・・通常ＭＳ管理キュー
１７００・・・無線チャネルの割当て要求パケット
Claims (12)
- 基地局と通信する移動端末であって、
制御部と、
送受信処理部と、
前記制御部と前記送受信処理部とを接続する通信路と、
ユーザの入力を受け付ける入力装置とを備え、
前記制御部は、前記入力装置を介して前記ユーザの入力を受けると、前記送受信処理部を介して前記基地局に、無線チャネル割り当て状態がアクティブ状態からドーマント状態へ遷移するのを防ぐための制御パケットを周期的に送信し、前記入力装置を介して再度前記ユーザの入力を受けると、前記制御パケットの周期的な送信を中断する、移動端末。 - 信号の送信又は受信に応じて計数を開始する第一のタイマを更に備え、
前記制御部は、前記第一のタイマのタイムアウトに応じて、前記制御パケットを前記基地局に送信し、前記第一のタイマをリスタートさせる、請求項１記載の移動端末。 - 前記制御部は、前記無線チャネルを優先的に使用する場合、前記第一のタイマのタイムアウト値を、前記基地局との間の信号の送信又は受信時から該基地局が該無線チャネルの割り当てを解除するまでの時間であるチャネル保有時間より小さな値に設定する、請求項２記載の移動端末。
- 前記チャネル保有時間を計数する第二のタイマを更に備え、
前記制御部は、前記無線チャネルを優先的に使用しない場合、前記第一のタイマのタイムアウト値を前記チャネル保有時間より大きな値に設定し、前記第二のタイマがタイムアウトしている場合、前記制御パケットを送信しない、請求項３記載の移動端末。 - 移動端末と基地局との間の無線通信のための方法であって、
入力装置を介してユーザの入力を受けると、前記基地局に、無線チャネル割り当てがアクティブ状態からドーマント状態へ遷移するのを防ぐための制御パケットを周期的に送信するステップと、
前記入力装置を介して再度前記ユーザの入力を受けると、前記制御パケットの周期的な送信を中断するステップとを備える、無線通信方法。 - 第一のタイマのタイムアウト値を、前記移動端末と前記基地局との間の信号の送信又は受信時から前記移動端末に割り当てられている無線チャネルが開放されるまでの時間を計測する第二のタイマのタイムアウト値より小さい値に設定するステップと、
前記移動端末が、前記第一のタイマのタイムアウトに応じて、前記基地局に、前記制御パケットを送信するステップと、
前記制御パケットの送信に応じて前記第一のタイマと前記第二のタイマをリスタートさせるステップとを備え、
前記移動端末は、前記第一のタイマのタイムアウトに応じて前記制御パケットを周期的に送信し、該移動端末に割り当てられている無線チャネルを保持する、請求項５記載の無線通信方法。 - 入力装置を介してユーザの入力を受けると、基地局に、無線チャネル割り当てがアクティブ状態からドーマント状態へ遷移するのを防ぐための制御パケットを周期的に送信する機能と、
前記入力装置を介して再度前記ユーザの入力を受けると、前記制御パケットの周期的な送信を中断する機能と、を実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 第一のタイマのタイムアウト値を、前記移動端末と前記基地局との間の信号の送信又は受信時から前記移動端末に割り当てられている無線チャネルが開放されるまでの時間を計測する第二のタイマのタイムアウト値より小さい値に設定する機能と、
前記第一のタイマのタイムアウトに応じて、前記基地局に、前記制御パケットを送信する機能と、
前記制御パケットの送信に応じて前記第一のタイマと前記第二のタイマをリスタートさせる機能と、
前記移動端末に、該移動端末に割り当てられている無線チャネルの保持を要求させる機能と、を実現するためのプログラムを記録した、請求項７記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 基地局と、
前記基地局を制御する基地局制御装置と、
前記基地局と無線チャネルを使って通信する移動端末とを備え、
前記基地局制御装置は、前記基地局との間の信号の送信又は受信からの経過時間が一定時間を越えた移動端末に対して割り当てられている無線チャネルを開放するよう制御する移動体通信システムであって、
前記移動端末は、入力装置を介してユーザの入力を受けると、前記基地局に、無線チャネル割り当てがアクティブ状態からドーマント状態へ遷移するのを防ぐための制御パケットを周期的に送信し、前記入力装置を介して再度前記ユーザの入力を受けると、前記制御パケットの周期的な送信を中断し、
前記制御パケットを、前記基地局を介して受信した前記基地局制御装置は、前記移動端末に対して無線チャネルを割り当て続けるよう制御する、移動体通信システム。 - 前記基地局制御装置は受信した前記制御パケットに対する応答を前記移動端末に対して送信し、前記移動端末に関する前記経過時間が、前記一定時間を超えないよう制御する、請求項９記載の移動体通信システム。
- 前記基地局において無線チャネルが不足した場合、前記基地局制御装置は、該基地局から無線チャネルを割り当てられている移動端末のうち、該基地局との間の信号の送信又は受信からの経過時間が長い移動端末から順に無線チャネルの割り当てを解除する、請求項１０記載の移動体通信システム。
- 前記基地局制御装置は、前記制御パケットを送信している移動端末に関する無線チャネルの割り当て要求を受信し、前記基地局で無線チャネルが不足している場合、前記経過時間が長い移動端末から順に無線チャネルの割り当てを解除し、該無線チャネルを前記移動端末に割り当てるよう制御する、請求項１１記載の移動体通信システム。
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