JP4540646B2 - Ieee802.16を適用した中継局選択方法、ネットワーク制御管理装置及びプログラム - Google Patents

Ieee802.16を適用した中継局選択方法、ネットワーク制御管理装置及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、IEEE802.16を適用した中継局選択方法、ネットワーク制御管理装置及びプログラムに関する。
IEEE802.16は、BWA(Broadband Wireless Access)サービスを提供可能な高速無線アクセスシステムの標準規格である。現在、IEEE802.16標準化会合では、データを中継することによってカバレッジ範囲を拡大するMMR(Mobile Multihop Relay)技術に関し、メディアアクセス制御(Medium Access Control)及び物理層を規定するための検討が開始されている。このMMR技術によれば、基地局BS(Base Station)は、その基地局BS圏内の固定局SS(Subscriber Station)又は移動局MS(Mobile Subscriber Station)と通信をすると共に、基地局BS圏内の中継局RS(Relay Station)を介して、基地局BS圏外の固定局SS又は移動局MSとも通信をすることができる。
IEEE802.16の高速無線アクセスシステムは、基本的に、固定局SS向けBWAサービスの提供を目的とした標準規格である(例えば非特許文献1参照、IEEE802.16−2004)。ここでは、PMP(Point-to-Multipoint)及びMeshの2つのネットワークトポロジが規定されている。PMPは、一般的なセルラシステムと同様、基本的に「BS:SS=1:多」でネットワークを構成する。一方、Meshは、固定局SS同士をマルチホップでネットワークを構成する。
非特許文献1によれば、カバレッジ範囲の拡大を目的とする中継機能については全く考慮されていない。電力増幅の中継を行う場合、中継局RSは、中継局RS−固定局SS間の通信状態によって決定された、所望Burst Profile(変調方式やコードレートの情報)を単に増幅して転送する。従って、基地局BS−中継局RS間の通信状態が考慮されず、結果的に基地局BS−中継局RS−固定局SS間の整合が取れない。
また、IEEE802.16−2004標準規格のMeshトポロジを用いてカバレッジ範囲拡大を図ることはできる。しかし、Meshはオプション扱いであって、フレーム構成についてPMPと互換性が無い。また、PMPと比較して、フレームのオーバヘッドが多く、スループットに影響する。複信方式は、TDD(Time Division Duplex)しかサポートしていない。
更に、IEEE802.16−2004を、移動局MS向けBWAサービス提供を目的として修正した高速無線システムの標準規格もある(例えば非特許文献2参照、IEEE802.16e−2005)。変調方式としては、シングルキャリア、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式が採用されている。ネットワークトポロジとしては、PMPのみが規定されている。
図1は、従来技術におけるシステム構成図である。
移動局MSは、移動しながら、接続すべき基地局BSを切り替える(ハンドオーバ)ことができる。図1によれば、対象となる移動局MS3は、3つの基地局BSのカバレッジ範囲が重畳する位置に存在する。このとき、移動局MS3は、所望QoS(Quality of Service)を満足する基地局BSにハンドオーバすべきである。所望QoSとしては、例えば所望トラヒックレートがある。
基地局BSを選択する判定要素として、基地局BSの利用可能無線リソースARR(Available radio resource)を用いることができる。利用可能無線リソースARRは、フレーム当たりの平均利用可能サブチャネル及びシンボルのリソースの割合をいう。全ての基地局BSのARRは、ネットワーク制御管理装置NCMS(Network Control Management System)4によって管理される。ネットワーク制御管理装置NCMS4は、移動局MSがハンドオーバする際に、所望QoSを満足するような利用可能無線リソースARRを有する基地局BSに接続するように制御する。
IEEE Std 802.16-2004、IEEEStandard for Local and metropolitan area networks, Part 16 : Air Interface forFixed Broadband Wireless Access Systems IEEE Std 802.16e-2005、IEEEStandard for Local and metropolitan area networks, Part 16 : Air Interface forFixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems, Amendment 2:Physical andMedium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation inLicensed Bands and Corrigendum 1
しかしながら、ネットワーク制御管理装置NCMSは、基地局BSの利用可能無線リソースARRを管理するものであって、IEEE802.16を適用したシステムに中継局RSを配置した場合に、移動局における中継局RSの選択制御については明らかではない。基地局BSの利用可能無線リソースARRに余裕があっても、その配下に接続された中継局RSのいずれか1つに移動局のトラヒックが集中することによって、移動局の所望QoSが満足されない場合も生じる。
そこで、本発明は、IEEE802.16を適用した高速無線アクセスシステムについて、移動局MSが基地局BSのカバレッジ範囲を越えて移動することによってハンドオーバする際に、中継回線(基地局BS−中継局RS間)のQoSを考慮して、移動局MSが接続すべきアクセス回線(中継局RS)を選択する中継局選択方法、ネットワーク制御管理装置及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明によれば、IEEE802.16を適用した基地局と、該基地局と通信する複数の中継局と、該中継局と通信する移動局とを有するシステムについて、基地局に接続されたネットワーク制御管理装置における中継局選択方法であって、
ネットワーク制御管理装置は、移動局が所望QoSで基地局と通信する際に、
基地局又は親中継局について配下の中継局との通信に利用可能な無線リソースが、所望QoSから算出される第1のトラヒック無線リソース以上であることを判定する第1のステップと、
第1のステップで真と判定された中継局について配下の移動局又は子中継局との通信に利用可能な無線リソースが、所望QoSから算出される第2のトラヒック無線リソース以上であることを判定する第2のステップと、
第2のステップで真と判定された中継局のいずれか1つに、移動局又は子中継局が接続するように制御する第3のステップと
を有することを特徴とする。
本発明の中継局選択方法における他の実施形態によれば、
移動局の所望QoSは、所望トラヒックレートであり、
基地局又は親中継局の利用可能無線リソースは、基地局又は親中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
第1のトラヒック無線リソースは、移動局の所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合であり、
中継局の利用可能無線リソースは、中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
第2のトラヒック無線リソースは、移動局の所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合であることも好ましい。
本発明の中継局選択方法における他の実施形態によれば、
ネットワーク制御管理装置は、移動局が、基地局のカバレッジ範囲を越えるハンドオーバの際に、第1から第3のステップを実行することも好ましい。
本発明の中継局選択方法における他の実施形態によれば、
所望トラヒックレートは、移動局が基地局へ送信するDSA(Dynamic Service Addition)/DSC(Dynamic Service Change)/DSD(Dynamic Service Deletion)に含まれており、
変調速度は、中継局又は移動局が基地局へ登録する際のREG-REQ(Registration Request)に、又は、中継局又は移動局が周辺状況のスキャン結果を基地局へ通知する際のSCN-REP(Scanning Result Report)に含まれており、
ネットワーク制御管理装置は、所望トラヒックレート及び変調速度を、基地局から受信することも好ましい。
本発明によれば、IEEE802.16を適用した基地局と、該基地局と通信する複数の中継局と、該中継局と通信する移動局とを有するシステムにあって、基地局に接続されたネットワーク制御管理装置において、
基地局から、局間のネットワーク状態情報を受信するネットワーク状態受信手段と、
ネットワーク状態情報を管理する管理手段と、
基地局又は親中継局について配下の中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の所望QoSから算出される第1のトラヒック無線リソース以上であることを判定し、その判定によって真と判定された中継局について配下の移動局又は子中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の所望QoSから算出される第2のトラヒック無線リソース以上であることを判定する判定手段と、
判定手段によって真と判定された中継局のいずれか1つに、移動局又は子中継局が接続するように制御するネットワーク制御手段と
を有することを特徴とする。
本発明のネットワーク制御管理装置における他の実施形態によれば、
移動局の所望QoSは、所望トラヒックレートであり、
基地局又は親中継局の利用可能無線リソースは、基地局又は親中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
第1のトラヒック無線リソースは、移動局の所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合であり、
中継局の利用可能無線リソースは、中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
第2のトラヒック無線リソースは、移動局の所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合であることも好ましい。
本発明のネットワーク制御管理装置における他の実施形態によれば、
基地局から、移動局のハンドオーバ要求を受信し、判定手段へその旨を通知するハンドオーバ要求受信手段を更に有し、
ネットワーク制御手段は、判定手段によって決定された中継局の識別情報を含むハンドオーバ応答を、基地局へ送信することも好ましい。
本発明のネットワーク制御管理装置における他の実施形態によれば、
所望トラヒックレートは、移動局が基地局へ送信するDSA/DSC/DSDに含まれており、
変調速度は、中継局又は移動局が基地局へ登録する際のREG-REQに、又は、中継局又は移動局が周辺状況のスキャン結果を基地局へ通知する際のSCN-REPに含まれており、
ネットワーク制御管理装置は、所望トラヒックレート及び変調速度を、基地局から受信することも好ましい。
本発明によれば、IEEE802.16を適用した基地局と、該基地局と通信する複数の中継局と、該中継局と通信する移動局とを有するシステムにあって、基地局に接続されたネットワーク制御管理装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
基地局から、局間のネットワーク状態情報を受信するネットワーク状態受信手段と、
ネットワーク状態情報を管理する管理手段と、
基地局又は親中継局について配下の中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の所望QoSから算出される第1のトラヒック無線リソース以上であることを判定し、その判定によって真と判定された中継局について配下の移動局又は子中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の所望QoSから算出される第2のトラヒック無線リソース以上であることを判定する判定手段と、
判定手段によって真と判定された中継局のいずれか1つに、移動局又は子中継局が接続するように制御するネットワーク制御手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
本発明の中継局選択方法、ネットワーク制御管理装置及びプログラムによれば、IEEE802.16を適用した高速無線アクセスシステムについて、移動局MSが基地局BSのカバレッジ範囲を越えて移動することによってハンドオーバする際に、中継回線(基地局BS−中継局RS間)のQoSを考慮して、移動局MSが接続すべきアクセス回線(中継局RS)を選択することができる。
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図2は、本発明におけるシステム構成図である。
図2によれば、図1と比較して、1つの基地局BSの配下に、2つの中継局RS1及びRS2が存在している。基地局BSは、移動局MS0−1及びMS0−2と、中継局RS1及びRS2と、直接的に通信可能である。中継局RS1は、移動局MS1−1及びMS1−2と通信可能であって、移動局MS1−1及びMS1−2は、中継局RS1を介して、基地局BSと通信可能となる。また、中継局RS2は、移動局MS2−1及びMS2−2と通信可能であって、移動局MS2−1及びMS2−2は、中継局RS2を介して、基地局BSと通信可能となる。更に、基地局BSには、ネットワーク制御管理装置NCMSが接続されている。
対象となる移動局MSは、図2に表されたように、基地局BSのカバレッジ範囲を越える方向へ移動しているとする。また、移動局MSは、中継局RS1のカバレッジ範囲と、中継局RS2のカバレッジ範囲とが重畳する位置に存在している。この場合、移動局MSは、基地局BSのカバレッジ範囲を越える前に、無線リンクの接続先を基地局BSから中継局RS1又はRS2へ切り替える(ハンドオーバ)ことによって、基地局BSとの通信を継続することができる。
このとき、移動局MSは、中継局RS1に接続すべきか又は中継局RS2に接続すべきかが問題となる。本発明によれば、移動局MSの所望QoSを満足する中継局RSに接続するように制御する。尚、図2について、当該中継局から見て、基地局が親中継局であってもよいし、移動局が子中継局であってもよい。即ち、本発明は、複数の中継局を介した複数ホップにも対応する。
図3は、図2のシステム構成におけるトラヒックレートを表した説明図である。
図3によれば、移動局MSは、基地局BSと通信するために、2つの経路を有する。
(経路1)基地局BS<−>中継局RS1<−>移動局MS
(経路2)基地局BS<−>中継局RS2<−>移動局MS
本発明によれば、基地局BSからのホップ順に、移動局MSの所望トラヒックレートを局間の経路に確保できるか否かを判定する。最初に、基地局BSに最も近い第1ホップのリンクについて、移動局MSの所望トラヒックを確保できる経路を選択し、次に、第2ホップのリンクについて、経路を選択する。
尚、以下では、OFDM方式をベースとするために、移動局MSの所望QoSは、所望トラヒックレートとして説明する。但し、トラヒックレートに限られず、遅延又はジッタを考慮することもできる。
最初に、基地局BSの利用可能無線リソースa[%]は、基地局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、基地局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合である。尚、以下では、「単位時間当たり」の一例として、「1フレーム当たりの割合」を算出している。基地局BSの利用可能無線リソースa[%]は、以下の式によって表される。
Figure 0004540646
01[bits/frame]:移動局MS0−1の所望トラヒックレート
02[bits/frame]:移動局MS0−2の所望トラヒックレート
11[bits/frame]:移動局MS1−1の所望トラヒックレート
12[bits/frame]:移動局MS1−2の所望トラヒックレート
21[bits/frame]:移動局MS2−1の所望トラヒックレート
22[bits/frame]:移動局MS2−2の所望トラヒックレート
01[bits/symbol]:基地局BS−移動局MS0−1間の変調速度
02[bits/symbol]:基地局BS−移動局MS0−2間の変調速度
A[bits/symbol]:基地局BS−中継局RS1間の変調速度
B[bits/symbol]:基地局BS−中継局RS2間の変調速度
(所望トラヒックレート[bits/frame]/変調速度[bits/symbol])は、1フレーム当たりのトラヒックシンボル数[symbols/frame]を表す。基地局BSは、移動局MS0−1、MS0−2、MS1−1、MS1−2、MS2−1及びMS2−2と通信しているために、これら全てのトラヒックシンボル数[symbols/frame]の和を算出する必要がある。移動局MS1−1及びMS1−2のトラヒックシンボル数は、基地局BS−中継局RS1間の変調速度RAによって算出される。また、移動局MS2−1及びMS2−2のトラヒックシンボル数は、基地局BS−中継局RS2間の変調速度RBによって算出される。(全トラヒックシンボル数[symbols/frame]/データシンボル数[symbols/frame])は、1フレーム当たりの利用無線リソースの割合を表す。更に、1−(1フレーム当たりの利用無線リソースの割合)は、空きの無線リソースの割合、即ち、利用可能無線リソースの割合を表すこととなる。
(経路1)基地局BS−中継局RS1間に、移動局MSの所望トラヒックレートを確保することができるか否かを判定する。次式を満たす場合、移動局MSは、基地局BS−中継局RS1間に、その所望トラヒックレートを確保できると判定する。第1のトラヒック無線リソース(左辺)は、移動局の所望トラヒックレートと、基地局BS−中継局RS1間の変調速度とから算出される、1フレーム当たりのトラヒックシンボル数の割合である。
Figure 0004540646
X[bits/frame]:移動局MSの所望トラヒックレート
A[bits/symbol]:基地局BS−中継局RS1間の変調速度
(X[bits/frame]/RA[bits/symbol])は、移動局MSにおける1フレーム当たりのトラヒックシンボル数[symbols/frame]を表す。(移動局MSのトラヒックシンボル数[symbols/frame]/データシンボル数[symbols/frame])は、移動局MSの1フレーム当たりの利用無線リソースの割合を表す。この移動局MSの利用無線リソースの割合が、基地局BSの利用可能無線リソースの割合以下であれば、移動局MSは、基地局BS−中継局RS1間に、その所望トラヒックレートを確保できると判定する。
(経路2)基地局BS−中継局RS2間に、移動局MSの所望トラヒックレートを確保することができるか否かを判定する。次式を満たす場合、移動局MSは、基地局BS−中継局RS2間に、その所望トラヒックレートを確保できると判定する。
Figure 0004540646
X[bits/frame]:移動局MSの所望トラヒックレート
B[bits/symbol]:基地局BS−中継局RS2間の変調速度
経路1及び経路2の両方について、移動局MSの所望トラヒックレートを確保できると判定された場合、両方の経路について第2ホップの判定をする。経路1又は経路2の一方について、移動局MSの所望トラヒックレートを確保できないと判定された場合、他方の経路についてのみ、第2ホップの判定をする。経路1及び経路2の両方について、移動局MSの所望トラヒックレートを確保できないと判定された場合、移動局MSは、中継局RS1又はRS2に接続しても所望トラヒックレートを確保できないとして、処理を終了する。
(経路1)次に、中継局RS1の利用可能無線リソースb[%]は、中継局RS1と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、中継局RS1−移動局MS間の変調速度とから算出される、1フレーム当たりの空きシンボル数の割合である。中継局RS1の利用可能無線リソースb[%]は、以下の式によって表される。
Figure 0004540646
11[bits/frame]:移動局MS1−1の所望トラヒックレート
12[bits/frame]:移動局MS1−2の所望トラヒックレート
11[bits/symbol]:中継局RS1−移動局MS1−1間の変調速度
12[bits/symbol]:中継局RS1−移動局MS1−2間の変調速度
中継局RS1−移動局MS間に、移動局MSの所望トラヒックレートを確保することができるか否かを判定する。次式を満たす場合、移動局MSは、中継局RS1−移動局MS間に、その所望トラヒックレートを確保できると判定する。第2のトラヒック無線リソース(左辺)は、移動局の所望トラヒックレートと、中継局RS1−移動局MS間の変調速度とから算出される、1フレーム当たりのトラヒックシンボル数の割合である。
Figure 0004540646
X[bits/frame]:移動局MSの所望トラヒックレート
C[bits/symbol]:中継局RS1−移動局MS間の変調速度
(経路2)中継局RS2の利用可能無線リソースc[%]は、中継局RS2と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、中継局RS2−移動局間の変調速度とから算出される、1フレーム当たりの空きシンボル数の割合である。中継局RS2の利用可能無線リソースc[%]は、以下の式によって表される。
Figure 0004540646
21[bits/frame]:移動局MS2−1の所望トラヒックレート
22[bits/frame]:移動局MS2−2の所望トラヒックレート
21[bits/symbol]:中継局RS2−移動局MS2−1間の変調速度
22[bits/symbol]:中継局RS2−移動局MS2−2間の変調速度
中継局RS2−移動局MS間に、移動局MSの所望トラヒックレートを確保することができるか否かを判定する。次式を満たす場合、移動局MSは、中継局RS2−移動局MS間に、その所望トラヒックレートを確保できると判定する。第2のトラヒック無線リソース(左辺)は、移動局の所望トラヒックレートと、中継局RS2−移動局MS間の変調速度とから算出される、1フレーム当たりのトラヒックシンボル数の割合である。
Figure 0004540646
X[bits/frame]:移動局MSの所望トラヒックレート
D[bits/symbol]:中継局RS2−移動局MS間の変調速度
ここで、中継局RS1及び中継局RS2の両方について、移動局MSの所望トラヒックレートを確保できると判定された場合、いずれの経路も選択することができる。但し、移動局MSは、利用可能無線リソースが大きい中継局に接続するのが好ましい。中継局RS1又は中継局RS2の一方について、移動局MSの所望トラヒックレートを確保できないと判定された場合、他方の中継局を選択する。中継局RS1又は中継局RS2の両方について、移動局MSの所望トラヒックレートを確保できないと判定された場合、移動局MSは、中継局RS1又はRS2に接続しても所望トラヒックレートを確保できない。
図4は、中継局のネットワークエントリにおけるシーケンス図である。尚、実線の矢印のメッセージは、非特許文献2に既に規定されたメッセージを表す。点線の矢印のメッセージは、中継局RSを介して本発明を実現するために、非特許文献2に既に規定されたものに加えて新たに追加したメッセージを表す。
(S401)最初に、基地局BSが、DL-MAP(DownLink-Map)及びUL-MAP(UpLink-Map)をブロードキャストする。DL-MAPは、下り回線の割当情報であり、UL-MAPは、上り回線の割当情報である。
(S402)DL-MAP及びUL-MAPを受信した中継局RS1は、基地局BSへRNG-REQ(Ranging Request)を送信し、それに対して基地局BSからRNG-RSP(Ranging Response)を受信する。また、中継局RS1は、基地局BSへSBC-REQ(SS Basic Capability Request)を送信し、それに対して基地局BSからSBC-RSP(SS Basic Capability Response)を受信する。
(S403)次に、中継局RS1は、REG-REQ(Registration Request)を基地局BSへ送信する。REG-REQは、以下の情報を有する。
REG-REQ_Message_Format() {
Management Message Type=6 (8 bits)
TLV Encoded Information (TLV specific)
}
REG-REQのTLV Encoded Informationには、以下の情報が含まれる。
・中継局RSのMACアドレス
・当該中継局RSが接続する基地局ID/親中継局ID
・Downlink Burst Profile(DIUC値:変調速度を規定したID)
・Uplink Burst Profile(UIUC値:変調速度を規定したID)
(S404)REG-REQを受信した基地局BSは、TLV Encoded Informationの情報を含めたROUTE-NOTIFYを、ネットワーク制御管理装置NCMSへ送信する。ネットワーク制御管理装置NCMSは、DIUC及びUIUCから、基地局BS−中継局RS1間のネットワーク状態情報を登録する。
(S405)これに対し、ネットワーク制御管理装置NCMSは、基地局BSへROUTE-ACKを返信する。ROUTE-ACKには、以下の情報が含まれる。
・ホップ数
・ホップ毎のDIUC値
・ホップ毎のUIUC値
・中継局RSに割り当てたセルID
(S406)ROUTE-ACKを受信した基地局BSは、REG-RSPを中継局RS1へ返信する。REG-RSPは、以下の情報を有する。
REG-RSP_Message_Format() {
Management Message Type=6 (8 bits)
Response
TLV Encoded Information (TLV specific)
}
TLV Encoded Informationは、ROUTE-ACKによって受信した情報を含む。
(S407)基地局BSと直接的に通信をすることができる中継局RS2は、前述したS402〜S406と同じネットワークエントリのシーケンスをとる。これにより、ネットワーク制御管理装置NCMSは、基地局BS−中継局RS2間のネットワーク状態情報を登録する。
(S408)基地局BSと直接的に通信をすることができない子中継局は、図4によれば中継局RS1を介して基地局BSに対してネットワークエントリをする。子中継局は、中継局RS1へRNG-REQを送信し、それに対して中継局RS1からRNG-RSPを受信する。また、子中継局は、中継局RS1へSBC-REQを送信する。SBC-REQを受信した中継局RSは、SBC-NOTIFYを基地局BSへ送信する。これに対し、基地局BSは、SBC-ACKを中継局RS1へ返信する。中継局RS1は、SBC-RSPを子中継局へ返信する。
(S409)これに対し、子中継局は、REG-REQを中継局RS1へ送信する。
(S410)REG-REQを受信した中継局RS1は、REG-NOTIFYを基地局BSへ送信する。
(S411)基地局BSは、ROUTE-NOTIFYをネットワーク制御管理装置NCMSへ送信する。これにより、ネットワーク制御管理装置NCMSは、子中継局−中継局RS1−基地局BS間のネットワーク状態情報を登録する。
(S412)ネットワーク制御管理装置NCMSは、ROUTE-ACKを基地局BSへ返信する。
(S413)ROUTE-ACKを受信した基地局BSは、REG-NOTIFYを中継局RS1へ送信する。
(S414)REG-NOTIFYを受信した中継局RS1は、REG-RSPを子中継局へ送信する。
尚、図4に表していないが、移動局MSは、基地局BSに対するネットワークエントリ終了後、所望QoSを要求するためにDSA-REQ(又はDSC-REQ/DSD-REQ)を、基地局BSへ送信する。これは、非特許文献2にも記載された従来技術であって、基地局BSは、移動局MSの所望QoSを知ることができる。
図5は、本発明におけるネットワーク状態情報の収集とハンドオーバ時の判定とを表すシーケンス図である。尚、実線の矢印のメッセージは、非特許文献2に既に規定されたものであり、点線の矢印のメッセージは、中継局RSを介して本発明を実現するために必要となったものを表す。
(S501)基地局BSは、近隣の基地局BS及び中継局RSに関する近隣接続先情報を含むMOB-NBR-ADV(Neighbor Advertisement)を、定期的にブロードキャストする。移動局MSは、受信したMOB-NBR-ADVによって、近隣に存在する中継局RS1及びRS2を知る。
(S502)MOB-NBR-ADVを受信した中継局RS及び移動端末MSは、ネットワーク状態情報を取得するために、MOB-SCN-REQ(Scanning Interval Allocation Request)を基地局BSへ送信する。MOB-SCN-REQを受信した基地局BSは、MOB-SCN-RSP(Scanning Interval Allocation Response)を移動局MSへ返信し、スキャン間隔を通知する。これにより、移動局MSは、スキャンを開始し、近隣接続先となる中継局RS1及びRS2におけるネットワーク状態情報(各局からの受信レベルや干渉レベル等の情報)を取得する。中継局RS及び移動局MSは、スキャンによって収集したネットワーク状態情報を含むSCN-REP(Scanning Result Report)を基地局BSへ送信する。基地局BSは、中継局RS及び移動局MSからSCN-REPを受信すると、ネットワーク制御管理装置NCMSへROUTE-NOTIFYを送信する。これにより、ネットワーク制御管理装置NCMSは、局間のネットワーク状態情報を収集し且つ登録することができる。
(S503)移動局MSは、ハンドオーバをする際に、ネットワーク状態情報を付加したMOB-MSHO-REQ(MS HO Request)を、基地局BSへ送信する。基地局BSは、移動局MSからMOB-MSHO-REQを受信すると、ハンドオーバ開始要求と認識する。
(S504)基地局BSは、MOB-MSHO-REQをネットワーク制御管理装置NCMSへ送信する。ネットワーク制御管理装置NCMSは、ネットワーク状態情報に基づいて、移動局MSの所望QoSを満足する中継局を選択するために、図3で説明した判定処理をする。
(S505)ネットワーク制御管理装置NCMSは、移動局MSのハンドオーバ先として可能な中継局RS1及び/又はRS2の接続先情報を含むMOB-BSHO-RSP(BS HO Response)を、基地局BSへ返信する。
(S506)基地局BSは、移動局MSの接続先情報を付加したMOB-BSHO-RSPを、移動局MSへ返信する。
(S507)移動局MSは、ハンドオーバ先となる中継局RS1又はRS2の接続先情報を含むMOB-HO-IND(HO Indication)を、基地局BSへ送信する。
(S508)基地局BSは、ネットワーク制御管理装置NCMSへMOB-HO-INDを送信する。これにより、移動局MSは、中継局RS1又はRS2へハンドオーバをすることができる。
図6は、本発明におけるネットワーク制御管理装置NCMSの機能構成図である。
図6によれば、ネットワーク制御管理装置NCMSは、ネットワーク状態受信部41と、管理部42と、ハンドオーバ要求受信部43と、判定部44と、ネットワーク制御部となるハンドオーバ応答送信部45とを有する。これら機能部は、ネットワーク制御管理装置NCMSに搭載されたコンピュータによって実行されるプログラムによっても実現できる。
ネットワーク状態受信部41は、基地局BSから、ROUTE-NOTIFYを受信し、ROUTE-ACKを返信する。ROUTE-NOTIFYは、局間の変調速度を含むネットワーク状態情報を含む。ネットワーク状態受信部41は、ネットワーク状態情報を管理部42へ通知する。
管理部42は、ネットワーク状態情報である所望トラヒックレート及び局間の変調速度を蓄積管理する。
ハンドオーバ要求受信部43は、基地局BSから、移動局MSからのMOB-MSHO-REQを受信する。このとき、ハンドオーバ要求受信部43は、判定部44へ、移動局MSのハンドオーバ先となる中継局を判定するよう指示する。
判定部44は、基地局又は親中継局の利用可能無線リソースが、所望トラヒックレートと、基地局−中継局間の変調速度とから算出される第1のトラヒック無線リソース以上であることを判定し、真と判定された各中継局について、中継局の利用可能無線リソースが、所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される第2のトラヒック無線リソース以上であることを判定する。
ネットワーク制御部となるハンドオーバ応答送信部45は、真と判定された中継局のいずれか1つの識別情報を含むMOB-BSHO-RSPを、基地局BSへ返信する。これに対し、ハンドオーバ応答送信部45は、移動局MSからの通知となるMOB-HO-INDを基地局BSから受信する。これにより、移動局又は子中継局は、所望QoSを満足する中継局RSに接続することができる。
以上、詳細に説明したように、本発明の中継局選択方法、ネットワーク制御管理装置及びプログラムによれば、IEEE802.16を適用した高速無線アクセスシステムについて、移動局MSが基地局BSのカバレッジ範囲を越えて移動することによってハンドオーバする際に、中継回線(基地局BS−中継局RS間)のQoSを考慮して、移動局MSが接続すべきアクセス回線(中継局RS)を選択することができる。
前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
従来技術におけるシステム構成図である。 本発明におけるシステム構成図である。 図2のシステム構成におけるトラヒックレートを表した説明図である。 中継局のネットワークエントリにおけるシーケンス図である。 本発明におけるネットワーク状態情報の収集とハンドオーバ時の判定とを表すシーケンス図である。 本発明におけるネットワーク制御管理装置NCMSの機能構成図である。
符号の説明
1 基地局
2 中継局
3 移動局
4 ネットワーク制御管理装置
41 ネットワーク状態受信部
42 管理部
43 ハンドオーバ要求受信部
44 判定部
45 ハンドオーバ応答送信部、ネットワーク制御部

Claims (9)

  1. IEEE802.16を適用した基地局と、該基地局と通信する複数の中継局と、該中継局と通信する移動局とを有するシステムについて、基地局に接続されたネットワーク制御管理装置における中継局選択方法であって、
    前記ネットワーク制御管理装置は、移動局が所望QoSで基地局と通信する際に、
    基地局又は親中継局について配下の中継局との通信に利用可能な無線リソースが、前記所望QoSから算出される第1のトラヒック無線リソース以上であることを判定する第1のステップと、
    第1のステップで真と判定された前記中継局について配下の移動局又は子中継局との通信に利用可能な無線リソースが、前記所望QoSから算出される第2のトラヒック無線リソース以上であることを判定する第2のステップと、
    第2のステップで真と判定された中継局のいずれか1つに、移動局又は子中継局が接続するように制御する第3のステップと
    を有することを特徴とする中継局選択方法。
  2. 移動局の前記所望QoSは、所望トラヒックレートであり、
    基地局又は親中継局の利用可能無線リソースは、基地局又は親中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
    第1のトラヒック無線リソースは、移動局の前記所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合であり、
    中継局の利用可能無線リソースは、中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
    第2のトラヒック無線リソースは、移動局の前記所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合である
    ことを特徴とする請求項1に記載の中継局選択方法。
  3. 前記ネットワーク制御管理装置は、移動局が、基地局のカバレッジ範囲を越えるハンドオーバの際に、第1から第3のステップを実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の中継局選択方法。
  4. 前記所望トラヒックレートは、移動局が基地局へ送信するDSA(Dynamic Service Addition)/DSC(Dynamic Service Change)/DSD(Dynamic Service Deletion)に含まれており、
    前記変調速度は、中継局又は移動局が基地局へ登録する際のREG-REQ(Registration Request)に、又は、中継局又は移動局が周辺状況のスキャン結果を基地局へ通知する際のSCN-REP(Scanning Result Report)に含まれており、
    前記ネットワーク制御管理装置は、前記所望トラヒックレート及び前記変調速度を、基地局から受信することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の中継局選択方法。
  5. IEEE802.16を適用した基地局と、該基地局と通信する複数の中継局と、該中継局と通信する移動局とを有するシステムにあって、基地局に接続されたネットワーク制御管理装置において、
    基地局から、局間のネットワーク状態情報を受信するネットワーク状態受信手段と、
    前記ネットワーク状態情報を管理する管理手段と、
    基地局又は親中継局について配下の中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の所望QoSから算出される第1のトラヒック無線リソース以上であることを判定し、その判定によって真と判定された前記中継局について配下の移動局又は子中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の前記所望QoSから算出される第2のトラヒック無線リソース以上であることを判定する判定手段と、
    前記判定手段によって真と判定された中継局のいずれか1つに、移動局又は子中継局が接続するように制御するネットワーク制御手段と
    を有することを特徴とするネットワーク制御管理装置。
  6. 移動局の前記所望QoSは、所望トラヒックレートであり、
    基地局又は親中継局の利用可能無線リソースは、基地局又は親中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
    第1のトラヒック無線リソースは、移動局の前記所望トラヒックレートと、基地局又は親中継局−中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合であり、
    中継局の利用可能無線リソースは、中継局と通信する全ての移動局の所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりの空きシンボル数の割合であり、
    第2のトラヒック無線リソースは、移動局の前記所望トラヒックレートと、中継局−移動局又は子中継局間の変調速度とから算出される、単位時間当たりのトラヒックシンボル数の割合である
    ことを特徴とする請求項5に記載のネットワーク制御管理装置。
  7. 基地局から、移動局のハンドオーバ要求を受信し、前記判定手段へその旨を通知するハンドオーバ要求受信手段を更に有し、
    前記ネットワーク制御手段は、前記判定手段によって決定された中継局の識別情報を含むハンドオーバ応答を、基地局へ送信することを特徴とする請求項5又は6に記載のネットワーク制御管理装置。
  8. 前記所望トラヒックレートは、移動局が基地局へ送信するDSA(Dynamic Service Addition)/DSC(Dynamic Service Change)/DSD(Dynamic Service Deletion)に含まれており、
    前記変調速度は、中継局又は移動局が基地局へ登録する際のREG-REQ(Registration Request)に、又は、中継局又は移動局が周辺状況のスキャン結果を基地局へ通知する際のSCN-REP(Scanning Result Report)に含まれており、
    前記ネットワーク制御管理装置は、前記所望トラヒックレート及び前記変調速度を、基地局から受信することを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の中継局選択方法。
  9. IEEE802.16を適用した基地局と、該基地局と通信する複数の中継局と、該中継局と通信する移動局とを有するシステムにあって、基地局に接続されたネットワーク制御管理装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    基地局から、局間のネットワーク状態情報を受信するネットワーク状態受信手段と、
    前記ネットワーク状態情報を管理する管理手段と、
    基地局又は親中継局について配下の中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の所望QoSから算出される第1のトラヒック無線リソース以上であることを判定し、その判定によって真と判定された前記中継局について配下の移動局又は子中継局との通信に利用可能な無線リソースが、移動局の前記所望QoSから算出される第2のトラヒック無線リソース以上であることを判定する判定手段と、
    前記判定手段によって真と判定された中継局のいずれか1つに、移動局又は子中継局が接続するように制御するネットワーク制御手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするネットワーク制御管理装置用のプログラム。
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