JP4756043B2 - 広帯域無線接続システムにおける周波数割り当て間のハンドオーバー方法 - Google Patents

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Description

本発明は、広帯域無線接続システムに適用される周波数間ハンドオーバー方法に関するもので、詳しくは、基地局が少なくとも2以上の周波数割り当て(Frequency Allocation;以下、‘FA’という)を用いて移動局にデータを伝送する場合、周波数間ハンドオーバー方法を提供する方法に関するものである。
広帯域無線接続システムに対する国際標準化を進行中であるIEEE802.16eシステムは、複数のFAを用いた一層効率的なデータ伝送を可能にする。すなわち、一つの基地局に一つの周波数帯域のみを割り当て、その帯域内のみでデータを伝送していた従来の方式とは異なり、一つの基地局に多数個の周波数帯域を割り当てることで、加入者の収容量を増加させ、一層効率的なデータ伝送が可能になる。
図1は、多重FAを支援する広帯域無線接続システムにおいて、セル内の周波数間ハンドオーバー及び互いに異なるセル間の周波数間ハンドオーバーを示す一実施形態の説明図である。
図1に示すように、多重FAシステムにおいては、移動局が一つのセル内で第1周波数帯域(FA1)を用いてデータを受信する場合、より多くの帯域幅を必要とするマルチメディアなどのデータを受信しようとする試みがある。この場合、前記第1周波数帯域(FA1)の資源が既に他の移動局によって占有されているなら、前記第1周波数帯域(FA1)を通して前記移動局にマルチメディアサービスを行うことが不可能である。このとき、前記移動局に余裕のある第2周波数帯域(FA2)を割り当てることで、前記マルチメディアサービスが可能になる。
上記のような場合、FA間ハンドオーバーが必要になる。FA間ハンドオーバーは、図1に示すように、二つの方法で行える。すなわち、一つのセル内で、第1周波数帯域(FA1)から第2周波数帯域(FA2)にハンドオーバーする場合(11)と、第1周波数帯域(FA1)を使用するセルで、第1周波数帯域(FA1)から第4周波数帯域(FA4)にハンドオーバーする場合(12)がある。
上記のように多重FAを使用する場合、セル内で或いは互いに異なるセル間でFA間ハンドオーバーを行う必要がある。しかしながら、現在まで、一つのセル内で多重FAを使用する場合のFA間ハンドオーバー方法が提案されていない。一方、移動局がサービス提供基地局からハンドオーバー目的基地局にハンドオーバーを行う場合、前記ハンドオーバー目的基地局で提供する多重FAのうち何れ側にハンドオーバーを行うか、さらに、何れの方法でハンドオーバーを行うかに対する提案がなされていないという問題点がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、多重FAを支援する広帯域無線接続システムにおいて、一つのセルのFA間ハンドオーバー方法及び互いに異なるセルにおけるFA間ハンドオーバー方法を提供することにある。
本発明は、多重周波数割り当てを支援する広帯域無線接続システムで、サービス提供基地局がハンドオーバーを制御する方法において、移動局から、前記移動局の識別子を含むハンドオーバー要請メッセージを受信する段階と、ハンドオーバー目的基地局に、前記移動局の識別子を含むハンドオーバー要請知らせメッセージを伝送する段階と、前記目的基地局が支援可能な周波数割り当てに関する情報を含むハンドオーバー要請知らせ応答メッセージを受信する段階と、前記移動局に、前記周波数割り当てに関する情報を含むハンドオーバー応答メッセージを伝送する段階と、を含んで構成される。
また、本発明は、一つの基地局が多重周波数割り当てを支援する広帯域無線接続システムで、前記基地局が周波数割り当て間ハンドオーバーを制御する方法において、移動局に、前記基地局が提供する特定の周波数割り当てでハンドオーバーを行うことを要請するハンドオーバー要請メッセージを伝送する段階と、前記移動局から、ハンドオーバー実行モードに関する情報を含むハンドオーバー遂行知らせメッセージを受信する段階と、前記実行モードに基づいて、前記周波数割り当てでネットワーク再進入手順を遂行する段階と、を含んで構成される。
また、本発明は、多重周波数割り当てを支援する基地局を有する広帯域無線接続システムで、サービス提供基地局がハンドオーバーを制御する方法において、ハンドオーバー目的基地局に、ハンドオーバーを行う移動局の識別子を含むハンドオーバー要請知らせメッセージを伝送する段階と、前記ハンドオーバー目的基地局から、前記移動局のために支援可能な周波数割り当てに関する情報を含むハンドオーバー知らせ応答メッセージを受信する段階と、前記ハンドオーバー目的基地局に、前記移動局が前記支援可能な周波数割り当てでハンドオーバーを行うことを知らせるハンドオーバー確認メッセージを伝送する段階と、前記移動局に、前記ハンドオーバー目的基地局の周波数割り当てでハンドオーバーを要請するハンドオーバー要請メッセージを伝送する段階と、を含んで構成される。
本発明は、多重FAを支援する広帯域無線接続システムにおいて、一つのセルのFA間ハンドオーバー方法及び互いに異なるセルにおけるFA間ハンドオーバー方法を提供する。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図2は、本発明において、移動局の要請によって他のセルにFA間ハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。図2は、サービス提供基地局が第1FA(FA1)及び第2FA(FA2)を支援し、目的基地局が第3FA(FA3)及び第4FA(FA4)を支援する場合の一例を示した図である。基地局は、網構成と関連した情報のためのネットワークトポロジー広告メッセージMOB_NBR−ADVを通して、周辺基地局の情報をセル内の全ての端末に知らせる(S201)。次の表1は、本発明に適用されるネットワークトポロジー広告メッセージを示した一例である。
Figure 0004756043
表1で、FA_IDフィールドは、特定の周辺基地局が支援するFAを示したフィールドである。
移動局は、前記ネットワークトポロジー広告メッセージを用いて、スキャニング区間の間、周辺基地局に対してスキャニングを行い、周辺基地局から伝送されるチャネルの品質を把握する(S202)。このとき、移動局は、一つの目的基地局が支援する全てのFAに対してスキャニング過程を行うか、一つの目的基地局が支援するFAのうち一つに関してのみスキャニング過程を行うこともある。
以下、多重FAを支援する一つの目的基地局に対し、一つのFAのみを対象にしてスキャニングを行う方法を説明する。
スキャニング過程の完了後、移動局は、前記各周辺基地局のうちハンドオーバーするのに適したハンドオーバー目的基地局を選択する。その後、前記移動局は、選択された目的基地局情報を含むハンドオーバー要請メッセージMOB−MSSHO−REQをサービス提供基地局に伝送する(S203)。サービス提供基地局は、ハンドオーバー要請知らせメッセージHO−pre−notificationを通して、前記ハンドオーバー目的基地局に、ハンドオーバーしようとする移動局があることを知らせる(S204)。前記ハンドオーバー要請知らせメッセージは、移動局識別子、連結パラメータ、収容能力及び必要な帯域幅とサービス品質に関する情報などを含む。
ハンドオーバー目的基地局は、前記ハンドオーバー要請知らせメッセージに含まれた情報を用いて、自身の支援するFAのうち何れが支援可能であるかを判断し(S205)、その結果を含むハンドオーバー要請知らせ応答HO−pre―notification―responseメッセージをサービス提供基地局に伝送する(S206)。前記ハンドオーバー知らせ応答メッセージは、前記ハンドオーバー要請知らせメッセージに対する受信確認情報、及びハンドオーバー要請知らせメッセージを通して伝送されたQoSクラスと同一のQosを提供するという情報などを含む。
本実施形態において、移動局は、目的基地局の支援するFAのうち第3FA(FA3)に対してスキャニングしたが、以下、目的基地局の支援可能なFAが第4FA(FA4)である場合を説明する。上記のように、目的基地局が第4FA(FA4)を支援できる場合、ハンドオーバー要請知らせ応答メッセージに、第4FA(FA4)を支援できることを知らせる。前記支援可能なFA情報は、中心周波数情報を直接示すか、各FAごとに予め約束されたFA識別子FA_ID(FA Identifier)を用いて一層簡略に示すこともある。次の表2は、本発明に適用されるハンドオーバー要請知らせ応答HO−pre―notification―responseメッセージを示した一例である。
Figure 0004756043
目的基地局からハンドオーバー要請知らせ応答メッセージを受信したサービス提供基地局は、ハンドオーバー確認HO−confirmメッセージを通して、移動局が前記目的基地局の第4FA(FA4)にハンドオーバーすることを前記目的基地局に知らせる(S207)。その後、前記サービス提供基地局は、第4FA(FA4)の中心周波数或いは予め約束されたFA_IDを含むハンドオーバー応答MOB−HO−RSPメッセージを前記移動局に伝送する(S208)。次の表3は、本発明に適用されるハンドオーバー応答メッセージの一例を示したものである。
Figure 0004756043
ハンドオーバー応答メッセージを受信した移動局は、前記サービス提供基地局に、ハンドオーバー遂行を知らせるハンドオーバー遂行知らせMOB−HO−Indicationメッセージを伝送し(S209)、これを受信したサービス提供基地局は、移動局に対する呼を解除する(S210)。
次の表4は、本発明に適用されるハンドオーバー遂行知らせメッセージの一例を示したものである。
Figure 0004756043
移動局が、同一のセル内で他のFAにハンドオーバーを行う場合は、表4において、BS_IDフィールドはサービス提供基地局のIDを示し、FA_IDフィールドは、ハンドオーバーしようとするFAの識別子を示す。
移動局は、前記ハンドオーバー目的基地局の選択された第4FA(FA4)から高速レンジングIE(Fast Ranging_IE)を受信し(S211)、これを用いて前記目的基地局にレンジングを要請し(S212)、前記目的基地局がレンジングに応答することで(S213)、ハンドオーバーが行われる。
図3は、本発明において、基地局の要請によって一つのセル内でFA間ハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。
図3に示すように、移動局のハンドオーバー要請なしにも、基地局が任意にハンドオーバーを要請することができる。すなわち、基地局は、移動局にハンドオーバー要請メッセージMOB−BSHO−REQを伝送することで(S301)、移動局が前記基地局内の他のFAにハンドオーバーを行うようにする。ただし、前記ハンドオーバー要請メッセージを受信した移動局は、ハンドオーバーを常時行うべきではなく、基地局が要請したハンドオーバーを拒絶することもできる。
前記基地局から移動局に伝送されるハンドオーバー要請メッセージは、セル内のFA間で起こるハンドオーバーであるか、または、他のセルとの関係でFA間で起こるハンドオーバーであるかを示す情報を含む。
また、前記ハンドオーバー要請メッセージには、実行モードに関する情報が含まれるが、実行モードは、下記のような五つの場合を含む。
(1)ネットワーク上のバックボーンデータ交換によって支援されるハンドオーバー
(2)ネットワーク上のバックボーンデータ交換によらないハンドオーバー
(3)サービス提供基地局のセル内で他のFAに直接ハンドオーバーを起こる場合
(4)サービス提供基地局のセル内で他のFAにハンドオーバーが起こり、新しいFAに対してネットワークエントリー過程を経る場合
(5)サービス提供基地局で予め移動局のハンドオーバーに必要な非競争レンジング領域及びFAを割り当てることで、移動局が迅速なハンドオーバーを行えるようにする場合
したがって、上記の(1)及び(2)は、目的基地局のFAにハンドオーバーを行う場合で、(3)〜(5)は、サービス提供基地局内の他のFAにハンドオーバーを行う場合である。
表5は、基地局から移動局に伝送されるハンドオーバー要請メッセージを示した一例である。
Figure 0004756043
表5のように、ハンドオーバー要請メッセージは、次の五つの実行モードを含む。
ハンドオーバー要請メッセージを受信した移動局は、前記サービス提供基地局に、ハンドオーバー遂行を知らせるハンドオーバー遂行知らせMOB−HO−Indicationメッセージを伝送する(S302)。その後、前記移動局がサービス提供基地局とネットワークリエントリー手順を行い(S303)、上記の五つの実行モードのうち何れか一つによって、FA2に対するネットワークリエントリー手順を行う。
図4は、本発明において、基地局の要請によって互いに異なるセルのFA間ハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。
図4に示すように、サービス提供基地局は、ハンドオーバー要請知らせHO−pre−notificationメッセージを通して、前記ハンドオーバー目的基地局に、ハンドオーバーを行う必要のある移動局が存在することを知らせる(S401)。前記ハンドオーバー要請知らせメッセージは、移動局識別子、連結パラメータ、収容能力、必要な帯域幅とサービス品質に関する情報を含む。
ハンドオーバー目的基地局は、前記ハンドオーバー要請知らせメッセージに含まれた情報を用いて、自身が支援するFAのうち何れを前記移動局に支援できるかを把握する(S402)。その後、その結果を、ハンドオーバー要請知らせ応答HO−Pre−notification―responseメッセージに含ませてサービス提供基地局に伝送する(S403)。
前記ハンドオーバー知らせ応答メッセージは、前記ハンドオーバー要請知らせメッセージに対する受信確認情報、及びハンドオーバー要請知らせメッセージを通して伝送されたQoSクラスと同一のQoSを提供するという情報などを含む(S403)。
前記支援可能なFA情報は、中心周波数情報を直接示すか、各FAごとに予め約束されたFA識別子FA_IDを用いて一層簡略に示すこともある。
目的基地局から応答メッセージを受信したサービス提供基地局は、ハンドオーバー確認HO−confirmメッセージを通して、移動局が前記目的基地局の特定のFAにハンドオーバーすることを前記目的基地局に知らせる(S404)。
その後、前記サービス提供基地局は、ハンドオーバー要請MOB−BSHO−REQを用いて、前記特定のFAに関する情報を移動局に伝送する(S405)。ハンドオーバー応答メッセージを受信した移動局は、サービス提供基地局にハンドオーバー遂行を知らせるハンドオーバー遂行知らせMOB−HO−INDメッセージを伝送する(S406)。
その後、移動局は、隣接基地局に対するスキャニングを行い(S407)、前記目的基地局の特定のFAにハンドオーバーを行うかどうかを決定する。前記特定のFAにハンドオーバーを行う場合、移動局は、目的基地局から前記特定のFAのための高速レンジングIEを受信する(S408)。
図5は、互いに異なるセルのFA間でハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。
図5に示すように、サービス提供基地局は、移動局に再登録/解除命令DREG−CMDメッセージを伝送する(S501)。前記再登録/解除命令メッセージは、移動局がハンドオーバー時に行う実行内容に関する情報を有する実行コードを含む。次の表5は、実行コード及びこれによる実行内容を示した一例である。
Figure 0004756043
前記再登録/解除命令メッセージに含まれた実行コードが0x08である場合、移動局は、サービス提供基地局のFA1を解除し(S503)、ハンドオーバー目的基地局のFA2に連結を行う(S504)。このとき、ネットワークリエントリー過程がないので、前記移動局のMAC住所及びCIDが維持される。
一方、再登録/解除命令メッセージに含まれた実行コードが0x09である場合、移動局は、サービス提供基地局のFA1を解除し(S505)、ハンドオーバー目的基地局のFA2に連結を行う。このとき、移動局は、高速レンジングIEを受信する(S506)。すなわち、目的基地局は、ハンドオーバーを行う移動局にFA2を予め割り当て、競争なしに移動局との連結を行う。したがって、前記移動局のMAC住所がそのまま維持される。
一方、再登録/解除命令メッセージに含まれた実行コードが0x0aである場合、サービス提供基地局のFA1を解除し(S508)、目的基地局のFA2に対するネットワークエントリー過程を新しく行う(S509)。したがって、この場合、前記移動局のMAC住所及びCIDなどの従来の情報が廃棄される。
多重FAを支援する広帯域無線接続システムにおいて、セル内の周波数間ハンドオーバー及び互いに異なるセル間の周波数間ハンドオーバーを示した一実施形態の説明図である。 本発明において、移動局の要請によって互いに異なるセルで周波数割り当て間ハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。 本発明において、基地局の要請によって一つのセル内でFA間ハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。 本発明において、基地局の要請によって互いに異なるセルのFA間ハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。 本発明によって互いに異なるセルのFA間でハンドオーバーを行う過程を示した一実施形態のフローチャートである。

Claims (20)

  1. 多重周波数割り当てを支援する広帯域無線接続システムで、サービス提供基地局がハンドオーバーを制御する方法において、
    移動局から、前記移動局の識別子を含むハンドオーバー要請メッセージを受信する段階と、
    ハンドオーバー目的基地局に、前記移動局の識別子を含むハンドオーバー要請知らせメッセージを伝送する段階と、
    前記目的基地局が支援可能な周波数割り当てに関する情報を含むハンドオーバー要請知らせ応答メッセージを受信する段階と、
    前記移動局に、前記周波数割り当てに関する情報を含むハンドオーバー応答メッセージを伝送する段階と、
    前記移動局から、前記ハンドオーバー応答メッセージに相応し、ハンドオーバー遂行形態による実行モードに関する情報を含むハンドオーバー遂行知らせメッセージを受信する段階と、
    を含んで構成されるハンドオーバー制御方法。
  2. 前記周波数割り当てに関する情報は、割り当て周波数帯域の中心周波数であることを特徴とする請求項1に記載のハンドオーバー制御方法。
  3. 前記周波数割り当てに関する情報は、割り当て周波数帯域に相応する周波数割り当て識別子であることを特徴とする請求項1に記載のハンドオーバー制御方法。
  4. 前記ハンドオーバー要請知らせ応答メッセージに対する応答として、前記目的基地局に、前記移動局が前記支援可能な周波数割り当てでハンドオーバーを行うことを知らせるハンドオーバー確認メッセージを伝送する段階をさらに含んで構成される請求項1に記載のハンドオーバー制御方法。
  5. 前記ハンドオーバー要請知らせメッセージは、連結パラメータ、収容能力、必要な帯域幅及びサービス品質に関する情報をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のハンドオーバー制御方法。
  6. 前記ハンドオーバー要請知らせ応答メッセージは、前記ハンドオーバー要請知らせメッセージの受信確認に関する情報、要請したサービス品質提供可否に関する情報をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のハンドオーバー制御方法。
  7. 前記実行モードは、i)ネットワーク上のバックボーンデータ交換によって支援されるハンドオーバーの場合、ii)ネットワーク上のバックボーンデータ交換によらないハンドオーバーの場合、iii)サービス提供基地局のセル内で他の周波数割り当て(FA直接ハンドオーバーが起こる場合iv)サービス提供基地局のセル内で他のFAにハンドオーバーが起きる場合に新しいFAに対するネットワークエントリー過程を経る場合、v)サービス提供基地局で予め移動局のハンドオーバーに必要なFAを割り当て、移動局がハンドオーバーを行えるようにする場合のうち何れか一つであることを特徴とする請求項に記載のハンドオーバー制御方法。
  8. 前記ハンドオーバー遂行知らせメッセージを受信した後、前記移動局に対する呼を解除する段階をさらに含んで構成される請求項に記載のハンドオーバー制御方法。
  9. 再登録/解除命令メッセージを伝送する段階をさらに含み、前記再登録/解除命令メッセージに含まれた情報に基づいて前記移動局の呼を解除することを特徴とする請求項に記載のハンドオーバー遂行方法。
  10. 前記再登録/解除命令メッセージに含まれた情報は、実行コードであることを特徴とする請求項に記載のハンドオーバー遂行方法。
  11. 前記実行コードは、前記移動局が前記移動局の媒体接続制御及び連結識別子を全て維持した状態で呼を解除することを示すことを特徴とする請求項10に記載のハンドオーバー遂行方法。
  12. 前記実行コードは、前記移動局が前記移動局の媒体接続制御を維持した状態で呼を解除することを示すことを特徴とする請求項10に記載のハンドオーバー遂行方法。
  13. 前記実行コードは、前記移動局の媒体接続制御及び連結識別子を全て削除し、前記ハンドオーバー目的基地局にネットワーク再進入することを示すことを特徴とする請求項10に記載のハンドオーバー遂行方法。
  14. 前記目的基地局は、2以上の周波数割り当てを支援することを特徴とする請求項1に記載のハンドオーバー制御方法。
  15. 前記支援可能な周波数割り当ては、前記目的基地局が支援する2以上の周波数割り当てから選択された周波数割り当てであることを特徴とする請求項14に記載のハンドオーバー制御方法。
  16. 前記移動局を含む前記サービス提供基地局内の移動局に、周辺基地局情報を含むネットワークトポロジー広告メッセージを伝送する段階をさらに含んで構成される請求項1に記載のハンドオーバー制御方法。
  17. 一つの基地局が多重周波数割り当てを支援する広帯域無線接続システムで、前記基地局が周波数割り当て間ハンドオーバーを制御する方法において、
    移動局に、前記基地局が提供する特定の周波数割り当てでハンドオーバーを行うことを要請するハンドオーバー要請メッセージを伝送する段階と、
    前記移動局から、ハンドオーバー実行モードに関する情報を含むハンドオーバー遂行知らせメッセージを受信する段階と、
    前記実行モードに基づいて、前記周波数割り当てでネットワーク再進入手順を遂行する段階と、を含んで構成されるハンドオーバー制御方法。
  18. 前記実行モードは、i)ネットワーク上のバックボーンデータ交換によって支援されるハンドオーバーの場合、ii)ネットワーク上のバックボーンデータ交換によらないハンドオーバーの場合、iii)サービス提供基地局のセル内で他の周波数割り当て(FAに直接ハンドオーバーが起こる場合iv)サービス提供基地局のセル内で他のFAにハンドオーバーが起きる場合に新しいFAに対してネットワークエントリー過程を経る場合、v)サービス提供基地局で予め移動局のハンドオーバーに必要なFAを割り当て、移動局がハンドオーバーを行えるようにする場合のうち何れか一つであることを特徴とする請求項17に記載のハンドオーバー制御方法。
  19. 多重周波数割り当てを支援する基地局を有する広帯域無線接続システムで、サービス提供基地局がハンドオーバーを制御する方法において、
    ハンドオーバー目的基地局に、ハンドオーバーを行う移動局の識別子を含むハンドオーバー要請知らせメッセージを伝送する段階と、
    前記ハンドオーバー目的基地局から、前記移動局のために支援可能な周波数割り当てに関する情報を含むハンドオーバー要請知らせ応答メッセージを受信する段階と、
    前記ハンドオーバー目的基地局に、前記移動局が前記支援可能な周波数割り当てでハンドオーバーを行うことを知らせるハンドオーバー確認メッセージを伝送する段階と、
    前記移動局に、前記ハンドオーバー目的基地局の周波数割り当てでハンドオーバーを要請するハンドオーバー要請メッセージを伝送する段階と、
    前記移動局から、前記ハンドオーバー応答メッセージに相応し、ハンドオーバー遂行形態による実行モードに関する情報を含むハンドオーバー遂行知らせメッセージを受信する段階と、
    を含んで構成されるハンドオーバー制御方法。
  20. 前記ハンドオーバー遂行知らせメッセージは、前記移動局が前記目的基地局の周波数割り当てでハンドオーバーを行うことを知らせる情報をさらに含む請求項19に記載のハンドオーバー制御方法。
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