JP4360949B2 - 移動通信制御方法および無線ネットワーク制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチコールのサービスを提供する移動無線ネットワークにおける移動通信制御方法および無線ネットワーク制御装置に関する。

Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access：広帯域符号分割多重アクセス）方式は、第３世代携帯電話の国際規格ＩＭＴ−２０００で規定される通信方式の一つである。

Ｗ−ＣＤＭＡのモバイルネットワークは図１に示すように、移動機（ＭＳ）、無線基地局装置（ＮｏｄｅＢ）、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）、移動交換局（回線交換：ＭＳＣ／パケット交換：ＳＧＳＮ）で構成されている。

第３世代移動通信システムであるＷ−ＣＤＭＡでは、従来からある音声通話サービスのみでなくマルチメディア移動通信サービス、さらに世界各国で移動機（携帯電話）を共通に使用可能とするグローバルローミングサービスが提供される。さらにＰＤＣ（Personal Digital Cellular）では実現不可能であった「マルチコール」、すなわち音声通信とパケットデータを併用することが可能である。このサービスにより、例えば、音声通信で商談をしながら、同時にプレゼンテーション用のグラフや図表を送信するといったことが可能になる。この場合移動機には複数のコード（無線リソース）が割当てられ同一周波数で複数の各々のコードにより拡散された音声データ及び情報データの送受信が可能となる。

無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）の構成を図２に示す。図２において、呼処理部１０はＮｏｄｅＢインターフェース部１２およびＣＮインターフェース部１４を介して複数の無線基地局装置（ＮｏｄｅＢ）を制御し、発着信接続制御、終話制御、および同一移動機から複数のＮｏｄｅＢを経由して送られてくる信号の選択合成処理や複数のＮｏｄｅＢへの複製分配処理などのダイバーシチハンドオーバ制御を行うと共に、発着信接続制御時などにおいて、リソースデータベース部１６を参照してＲＮＣとＮｏｄｅＢ間の必要な無線リソースを捕捉するという使用リソース管理部１８の機能も有している。

上述した通り、従来の移動通信システムにおいて、マルチコールを行う際、音声通信中の呼がある状態で新たにパケット呼を接続する場合は、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）が新たにパケット呼用の無線リソースを捕捉し、無線ベアラを設定する手順が必要となる。この場合、ＣＳ（Circuit Switched：回線交換）サービスを提供中の呼に対して、ＰＳ（Packet Switched：パケット交換）サービスを追加する動作が起こるが、ここで以下のような問題がある。

１）従来の技術では、パケット通信の呼設定時に新たな無線リソースを捕捉する必要があり、無線リソースの捕捉エラーや、回線接続エラーが起きてしまうことが考えられる。

２）音声通信接続をしている状態でパケット通信接続を追加する場合、ＰＳ呼用リソース捕捉などのための時間が必要であり、よりリアルタイムなＰＳ呼接続に影響がでる。

上記のような問題による影響を例を用いて説明すると、顧客が、通信販売のコールセンターと通話中に、コールセンターに対し、商品の詳細を画像データにより閲覧したいと要求をした場合、現在の技術では、ＰＳ呼設定における無線リソース捕捉エラーが発生してしまう可能性があり、データ通信が成功しなかったり、データ通信経路の接続時間のために、よりリアルタイムなデータ送信ができず、ビジネスチャンスを逃すという事態が生じる可能性がある。また証券取引など、時間経過と共に多大な差異が生じてしまうケースにおいて、データ通信の失敗や通信時間の遅延は極めて問題である。

なお、移動機（ＭＳ）の機能により、ＣＳ接続と同時にＰＳ接続することもできるが、これは、捕捉エラーの生じる可能性が小さいＲＮＣからコアネットワーク（ＣＮ）までのリソースを無駄に捕捉してしまうという問題がある。

特開２０００−２１７１５７号公報 特開２００３−６１１２９号公報 特開２００３−１１５８４９号公報 特表２００３−５０７９６９号公報

したがって本発明の目的は、マルチコールのサービスが提供されている移動機からＣＳ接続中にパケット送出の要求があったときにリソース捕捉までの遅延時間およびリソース捕捉エラーの発生がない移動通信制御を提供することにある。

本発明によれば、移動機からの要求に応じて、無線基地局とコアネットワークの間に回線を設定し、該回線の設定の際に、無線基地局と無線ネットワーク制御装置との間でパケット通信用のリソースを予約し、移動機からの要求に応じて、該予約されているリソースを使用して、パケット通信を開始するステップを具備する移動通信制御方法が提供される。

本発明によれば、音声通信中にパケット呼が必要とする無線基地局と無線ネットワーク制御装置の間の無線リソースを予め確保しておくことで、パケット接続の要求が行われた場合の接続をより確実に行うことができ、接続時間を短縮して瞬時に接続することが可能となる。特に、最もリソース不足に遭遇しやすい無線区間のリソースが予め予約されているため、パケット追加接続での設定失敗が無くなる。

図３は本発明の一実施形態に係る無線ネットワーク制御装置の構成を示す。図３において、ＮｏｄｅＢ ＩＦ部１１０は無線基地局装置（ＮｏｄｅＢ）とのメッセージの送受信を行い、各部位へ通知を行う。呼処理部１２０は、使用リソース管理部１２１を具備し、呼の接続制御を行い、回線設定をするため、リソースＤＢ部１４０に無線リソース捕捉要求を行う。また音声呼接続実施中の場合、リソース予約部１５０にパケット呼用の無線リソース予約要求を通知する。使用リソース管理部１２１は、現在使用中の無線リソースについて、使用ユーザ、ＰＳ呼用無線リソース予約番号の管理を行う。

ＣＮ ＩＦ部１３０は、コアネットワーク（ＣＮ）とのメッセージの送受信を行う。リソースＤＢ部１４０は、各ユーザが使用する、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）と無線基地局装置（ＮｏｄｅＢ）間の無線リソースを格納する。ＮｏｄｅＢは複数のセルにより構成されており、各ＮｏｄｅＢのセル毎のリソースを管理している。

リソース予約部１５０は、本発明による新規部位であり、リソース予約タイマ管理部１５１、予約済リソース管理部１５２、および閾値制御部１５３を具備する。リソース予約部１５０は、呼処理部１２０からパケット呼用の無線リソース予約要求を受信し、閾値制御部１５３に使用可能リソースの閾値判定を行わせる。閾値以下の場合、リソースＤＢ部１４０に対してパケット呼接続用の無線リソースを事前に予約する。無線リソースを予約したのち、リソース予約タイマ管理部１５１にタイマ開始要求を通知する。リソース予約タイマ管理部１５１のタイマがタイムアウトすると、予約されている無線リソースが解放される。リソース予約タイマ管理部１５１は、リソース予約部１５０からタイマ開始要求を受信し、無線リソースの予約経過時間の管理を行う。経過時間が一定時間に達した場合、予約済リソース管理部１５２と呼処理部１２０へタイムアウト通知を行う。

予約済リソース管理部１５２は、パケット呼用に予約した無線リソースについて、予約ユーザ、予約番号、タイマＩＤなどの管理を行う。

閾値制御部１５３は、予約可能なパケット呼用無線リソースを閾値として管理し、リソースＤＢ部１４０での無線リソース使用状況との閾値比較処理を行う。

上記のＲＮＣの各機能ブロックはＮｏｄｅＢ ＩＦ部１１０およびＣＮ ＩＦ部１３０を除き、ソフトウェアにより実現することができる。

図４は本発明におけるＣＳ呼の設定とそれに伴うＰＳ呼用リソースの予約の手順の一例を示す。

図４において、ＲＲＣ（Radio Resource Control）コネクション設定手順（ステップ１００１）が行なわれた後、ユーザＭ１の移動機（ＭＳ）がＣＳ発信を行った場合、或いはまた、ＭＳへの着信に対してＭＳが応答した場合、ＲＮＣの呼処理部１２０を介してコアネットワーク（ＣＮ）にＣＳ呼回線設定要求が通知される（ステップ１０００）。ＣＮではユーザ認証の後ＲＮＣにＣＳ呼回線設定要求を通知する（ステップ１００２）。呼処理部１２０はＣＳ呼用無線リソース（Ｒ１）をリソースＤＢ部１４０が保持する使用可能無線リソース（表１）の中から捕捉し（ステップ１００４）、捕捉した無線リソース情報とユーザ情報をリソース情報通知として使用リソース管理部１２１に通知する（ステップ１００６）。呼処理部１２０は捕捉リソース（Ｒ１）を使用して、ＮｏｄｅＢにＣＳ呼回線設定要求をし（ステップ１００８）、ＮｏｄｅＢとＲＮＣ間の回線接続を行った後、ＣＳ呼回線設定応答をＣＮＩＦ部１３０に通知し（ステップ１０１０）、ＣＮとのＣＳ接続が行われる。このとき、使用リソース管理部１２１の設定は、ユーザ＝Ｍ１、予約番号＝０（初期値）、使用リソース＝Ｒ１となっている（表２）。

上記のような従来の音声接続動作に加え、本発明のＲＮＣにおいては、次の様なＰＳ呼用リソースの予約動作も行う。

呼処理部１２０は使用リソース管理部１２１にリソース情報通知を行った後（ステップ１００６）、リソース予約部１５０にＰＳ呼用無線リソース予約要求も同時に行う（ステップ１０１２）。ＰＳ呼用無線リソース予約要求を受信したリソース予約部１５０はリソースＤＢ部１４０が保持する使用可能無線リソース（表１）の中から、ＰＳ接続時に使用する無線リソース（Ｒ２）を捕捉し（ステップ１０１４）、ＮｏｄｅＢＩＦ部１１０にＰＳ呼回線設定要求を行う（ステップ１０１６）。ＰＳ呼回線設定要求失敗時は、無限リトライ処理により、再度ＮｏｄｅＢ ＩＦ部１１０にＰＳ呼回線設定要求を行い、ＮｏｄｅＢとのＰＳ呼回線設定を行う。リソース予約部１５０は予約した無線リソース（Ｒ２）を予約済リソース管理部１５２に通知し（ステップ１０１８）、リソース予約番号（１）を付与する。このとき、予約済リソース管理部１５２の設定は、リソース予約番号＝１、予約リソース＝Ｒ２となっている（表３）。予約リソース情報通知を受信した予約済リソース管理部１５２は、新規予約を通知するため、呼処理部１２０に予約番号を通知し（ステップ１０２０）、呼処理部１２０は使用リソース管理部１２１に予約番号（１）を記憶する（ステップ１０２２）。このとき、使用リソース管理部１２１の設定は、ユーザ＝Ｍ１、予約番号＝１、使用リソース＝Ｒ１となっている（表４）。

図５は、表３、表４に示されるように、ユーザＭ１に対して音声通信のためのリソースＲ１が使用されパケット通信のためのリソースＲ２が予約済であるときに、ユーザＭ１がＰＳ接続要求（例えば画像転送要求）を行った場合のシーケンスを示す。

ＰＳ呼回線設定要求を受信した呼処理部１２０は、使用リソース管理部１２１に対してリソース使用状況を調査する（ステップ１１０２）。ＰＳ用無線リソース（Ｒ２）が予約済みのため、呼処理部１２０は、使用リソース管理部１２１よりリソース予約番号（１）を取得し（ステップ１１０３）、リソース予約部１５０にリソース予約番号（１）と共に予約済みＰＳ呼用無線リソース使用要求を行う（ステップ１１０４）。リソース予約部１５０は、リソース予約番号（１）を基に予約済リソース管理部１５２から予約している無線リソース（Ｒ２）を取得する。リソース予約部１５０から予約済みＰＳ呼用無線リソース使用要求の応答を受信した呼処理部１２０は、ＮｏｄｅＢとＲＮＣ間の回線設定（ステップ１１０６）を行うことなく（図４ステップ１０１６で設定済）、ＣＮ ＩＦ部１３０にＰＳ呼回線設定応答を行う（ステップ１１０８）。これによって、捕捉エラーの危険もなく、短時間に画像転送（ＰＳ接続）を行うことが可能である。

上記の通り、ユーザ（移動機ＭＳ）は、音声通話中に画像転送をするという動作（マルチコール）を、効率的に行うことが可能である。

図６はＣＳ接続の際に、従来技術におけるように、または後述する理由でＰＳ呼用リソース予約を行なっていない場合、または後述する理由で予約されたリソースが解放された後において、ＰＳ呼設定要求があったときのシーケンスを示す。図５の場合と異なり、呼処理部１２０がリソースＤＢ部１４０に対してＰＳ呼用無線リソースを捕捉する手順（ステップ１２００）とＮｏｄｅＢとの間でＰＳ呼回線を設定する手順（ステップ１２０２）が必要となる。したがってユーザからのマルチコールの要求に対する応答が遅れるとともに、リソースの捕捉に失敗する可能性もある。

図７は図４に示したシーケンスの一変形として、リソース予約部１５０がリソースＤＢ部１４０に対するＰＳ呼用無線リソース予約（ステップ１０１４）とＮｏｄｅＢに対するＰＳ呼回線設定（ステップ１０１６）を行なった後に、リソース予約タイマ管理部１５１に対してタイマの開始を要求する（ステップ１０１７）例を示す。この結果、予約済リソース管理部１５２には表５に示すようにタイマＩＤ“ＡＡＡ”が設定される。

この場合に、図５のＰＳ呼回線設定（ステップ１１００〜）の際には図８に示すようにリソース予約部１５０がタイマの解除を行なう（ステップ１１０５）。

図９に示すように、ユーザＭ１（移動機ＭＳ）が５分（タイムアウト時間）の間、パケット通信、即ちマルチコールを行わなかった場合、リソース予約タイマ管理部１５１では該当リソース（Ｒ２）に対して設定したタイマ（タイマＩＤ＝ＡＡＡ）がタイムアウトになり、タイマＩＤ（ＡＡＡ）を基にして、該当タイマの解除処理を行う。また、リソース予約タイマ管理部１５１は予約済リソース管理部１５２にタイムアウト通知（タイマＩＤ＝ＡＡＡ）を行うことにより（ステップ１３００）、予約済リソース管理部１５２は予約確保した無線リソース（Ｒ２）の解放を行うため、リソースＤＢ部１４０に対して無線リソース解放要求を行う（ステップ１３０２）と共に、自ら管理している予約番号（１）を解放する（ステップ１３０４）。リソース予約タイマ管理部１５１は、該当リソース（Ｒ２）を予約しているユーザ（Ｍ１）の予約キャンセルを行うため、呼処理部１２０に対してもタイムアウト通知を行う（ステップ１３０６）。呼処理部１２０は、使用リソース管理部１２１に予約キャンセル通知を行い（ステップ１３０８）、該当ユーザ（Ｍ１）の予約番号（１）を初期値（０）に変更する（ステップ１３１０）。また、呼処理部１２０は、ＮｏｄｅＢとＲＮＣ間のＰＳ呼回線を解放するため、ＮｏｄｅＢ ＩＦ部１１０にＰＳ呼回線解放要求を行い（ステップ１３１２）、回線の解放処理を行う。

図４のＣＳ呼設定要求（ステップ１０００）に対する応答（ステップ１００２）において呼処理部１２０はＣＮからユーザＭ１の優先度を示すサービス提供クラスを入手することができる。そして、例えば、マルチコールを行なわないユーザ（ＭＳ）のサービス提供クラスは初期値に設定されている。そこで、入手したサービス提供クラスが初期値に設定されている場合にはＣＳ呼の設定時にＰＳ呼用のリソース予約はしないようにすることが望ましい。

好ましくは、入手した各移動機のサービス提供クラスは表６に示すように予約済リソース管理部１５２（図３）に記憶される。

そして、図１０のフローチャートに示すように、新規呼の接続の際に利用可能なすべてのリソースが使用中または予約中である場合に、リソースを予約しているＭＳのサービス提供クラスと新規呼のサービス提供クラスを比較し（ステップ１４００）、新規呼のＭＳよりも優先度の低いＭＳのためにリソースが予約されているときはその予約済みのリソースを新規呼の無線リソースに割り当てて、それを使って呼接続を行なうようにすることが望ましい。

同様に、リソースを新たに予約する場合も、新規呼の優先度よりも低い優先度のＭＳに対してリソースが予約されていることが判明したら、その予約の割り当てを新規呼へ変更するようにしても良い。

また、図７を参照して説明したタイマの設定に関して、各ユーザ（ＭＳ）のサービス提供クラスの優先度に応じてタイマのタイムアウト時間を変えるようにしても良い。

使用可能リソース数（例えば１００）に対して予約リソースの閾値を（例えば５０）に定め、使用中または予約中のリソース数がこの閾値を超えているとき、予約処理をしないようにしても良い。これにより無線リソースの過剰予約のために新規の呼が受け付けられなくなる事態が回避される。

ＭＳが複数のＮｏｄｅＢと接続されるハンドオーバが行なわれている間にＰＳ呼が要求されるとハンドオーバ先との間のＰＳ呼のためのリソース捕捉の失敗や遅延などの事態が発生する。これに備えて、ハンドオーバ開始の際に、ハンドオーバ先のＮｏｄｅＢとのＣＳ呼の設定の際に、ＰＳ呼用のリソースの予約も行ない、ハンドオーバ終了とともにＣＳ呼が解放される時に、それに対応するＰＳ呼用リソースの予約も解放するようにしても良い。又、以上の説明では全ての新規呼接続要求に対してＰＳ呼予約を行うものであったが、例えば特定の着信先の新規呼のみの場合にＰＳ呼予約を行うなど、ある条件のもと特定の新規呼にのみＰＳ呼予約を行うようにすることもできる。この場合予約による輻輳を回避できる等の効果がある。更に、実施例では回線設定の場合にＰＳ呼の予約をするものであるが要求によりＰＳ呼設定時に回線呼の予約をするようにすることもできる。

（付記１）移動機からの要求に応じて、無線基地局とコアネットワークの間に第１呼を設定し、
該第１呼の設定の際に、無線基地局と無線ネットワーク制御装置との間で同じ移動機による第２呼のリソースを予約し、
移動機からの要求に応じて、該予約されているリソースを使用して、第２呼の設定を開始するステップを具備する移動通信制御方法。（１）
（付記２）前記第１呼についてのハンドオーバの際に、ハンドオーバ先の無線基地局と無線ネットワーク制御装置との間でも第２呼の設定のためのリソースを予約するステップをさらに具備する付記１記載の移動通信制御方法。

（付記３）前記リソースの予約後の経過時間を計測し、
経過時間が予め定めた時間に達するとき、予約されたリソースを解放するステップをさらに具備する付記１または２記載の移動通信制御方法。

（付記４）マルチコールサービスが提供されている移動機に対してのみ、前記リソースの予約が行なわれる付記１〜３のいずれかに記載の移動通信制御方法。

（付記５）予約可能なリソースが残っていないとき、予約しようとする移動機に提供されているサービスの優先度よりも低い優先度の移動機に対するリソースの予約を解放することによって予約可能なリソースを確保するステップをさらに具備する付記１〜４のいずれかに記載の移動通信制御方法。

（付記６）予約済みまたは使用中のリソースの量が予め定められた閾値を超えているとき、リソースの予約は行なわれない付記１〜４のいずれかに記載の移動通信制御方法。

（付記７）移動機からの要求に応じて、無線基地局とコアネットワークの間に第１呼を設定する手段と、
該回線の設定の際に、無線基地局との間で同じ移動機による第２呼のリソースを予約する手段と、
移動機からの要求に応じて、該予約されているリソースを使用して、第２呼の設定を開始する手段とを具備する無線ネットワーク制御装置。（２）
（付記８）前記回線についてのハンドオーバの際に、ハンドオーバ先の無線基地局との間でも第２呼の設定のためのリソースを予約する手段をさらに具備する付記７記載の無線ネットワーク制御装置。

（付記９）前記リソースの予約後の経過時間を計測する手段と、
経過時間が予め定めた時間に達するとき、予約されたリソースを解放する手段とをさらに具備する付記７または８記載の無線ネットワーク制御装置。（３）
（付記１０）マルチコールサービスが提供されている移動機に対してのみ、前記リソースの予約が行なわれる付記７〜９のいずれかに記載の無線ネットワーク制御装置。

（付記１１）予約可能なリソースが残っていないとき、予約しようとする移動機に提供されているサービスの優先度よりも低い優先度の移動機に対するリソースの予約を解放することによって予約可能なリソースを確保する手段をさらに具備する付記７〜１０のいずれかに記載の無線ネットワーク制御装置。（４）
（付記１２）予約済みまたは使用中のリソースの量が予め定められた閾値を超えているとき、リソースの予約は行なわれない付記７〜１０のいずれかに記載の無線ネットワーク制御装置。（５）

はＷ−ＣＤＭＡのモバイルネットワークの構成を示す図である。 は従来の無線ネットワーク制御装置の構成を示すブロック図である。 は本発明に係る無線ネットワーク制御装置の一例の構成を示すブロック図である。 はＣＳ呼の設定およびＰＳ呼用リソースの予約の手順を示すシーケンス図である。 はＰＳ呼用リソースが予約されているときのＰＳ呼設定の手順を示すシーケンス図である。 はＰＳ呼用リソースが予約されていないときのＰＳ呼設定の手順を示すシーケンス図である。 はＰＳ呼用リソースの予約時にタイマーを設定する手順を示すシーケンス図である。 はユーザの要求に応じてＰＳ呼を設定する際にタイマーを解除する手順を示すシーケンス図である。 はタイマーが満了するまでにＰＳ呼の要求がなかった時に予約を解除する手順を示すシーケンス図である。 はリソースの予約がある時の新規呼受け付け手順を示すフローチャートである。

Claims (5)

1. 移動機からの要求に応じて、無線基地局とコアネットワークの間に第１呼を設定し、
   該第１呼の設定の際に、無線基地局と無線ネットワーク制御装置との間で同じ移動機による第２呼のリソースを予約し、
   移動機からの要求に応じて、該予約されているリソースを使用して、第２呼の設定を開始するステップを具備する移動通信制御方法。
2. 移動機からの要求に応じて、無線基地局とコアネットワークの間に第１呼を設定する手段と、
   該第１呼の設定の際に、無線基地局との間で同じ移動機による第２呼のリソースを予約する手段と、
   移動機からの要求に応じて、該予約されているリソースを使用して、第２呼の設定を開始する手段とを具備する無線ネットワーク制御装置。
3. 前記リソースの予約後の経過時間を計測する手段と、
   経過時間が予め定めた時間に達するとき、予約されたリソースを解放する手段とをさらに具備する請求項２記載の無線ネットワーク制御装置。
4. 予約可能なリソースが残っていないとき、予約しようとする移動機に提供されているサービスの優先度よりも低い優先度の移動機に対するリソースの予約を解放することによって予約可能なリソースを確保する手段をさらに具備する請求項２または３記載の無線ネットワーク制御装置。
5. 予約済みまたは使用中のリソースの量が予め定められた閾値を超えているとき、リソースの予約は行なわれない請求項２または３記載の無線ネットワーク制御装置。

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