JP5165763B2

JP5165763B2 - 無線通信システム、無線基地局、無線端末及び無線通信方法

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Description

本発明は、下り方向データを無線基地局間で転送する無線通信システム、無線基地局、無線端末及び無線通信方法に関する。

従来、無線通信システムにおいて、無線端末は、移動中などにおいて、より条件の良い無線基地局へ接続先を切り替える、いわゆるハンドオーバを行っている。

このような無線通信システムにおいては、中継局として機能する無線基地局（中継無線基地局）が、上位ネットワークにおけるアクセスゲートウェイからの無線端末宛の下り方向データを受信する。ハンドオーバ前においては、中継無線基地局は、受信した下り方向データをハンドオーバ元の無線基地局（切替元無線基地局）へ転送する。切替元無線基地局は、受信した下り方向データを無線端末へ送信する。

一方、ハンドオーバ後においては、中継無線基地局は、ハンドオーバ前と同様に、受信した下り方向データを切替元無線基地局へ転送する。切替元無線基地局は、受信した下り方向データを、ハンドオーバ先の無線基地局（切替先無線基地局）へ送信する。更に、切替先無線基地局は、受信した下り方向データを無線端末へ送信する。上述した処理により、ハンドオーバ後においても、無線端末に対して下り方向データを継続して送信することができる。

上述した無線通信システムとしては、例えば3GPP2（Third Generation Partnership Project 2）にて規格策定中のUMB（Ultra Mobile Broadband）が挙げられる（非特許文献１参照）。

"Overview for Ultra Mobile Broadband (UMB) Air Interface Specification（3GPP2 C.S0084-000-0）"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年９月１９日検索］、<http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/C.S0084-000-0_v2.0_070904.pdf>

しかしながら、上述した従来の無線通信システムには、次のような問題がある。具体的には、ハンドオーバ後においては、下り方向データは、中継無線基地局から切替元無線基地局を介して切替先無線基地局へ転送される。このため、切替元無線基地局における転送処理の時間が、無線端末における下り方向データ受信の遅延時間となる。

また、切替元無線基地局及び切替先無線基地局は、それぞれ下り方向データを送信する際に宛先ヘッダを付加して下り方向データのカプセル化を行う場合がある。切替元無線基地局において宛先ヘッダを付加する処理は、上述した転送処理の時間の長期化、更には、無線端末における下り方向データ受信の遅延時間の長期化をもたらす。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ハンドオーバ時において無線端末での下り方向データ受信の遅延時間を短縮可能な無線通信システム、無線基地局、無線端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の特徴は、上位ネットワークからの無線端末宛の下り方向データを中継する中継無線基地局を備え、前記無線端末の接続先が切替元無線基地局から切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局及び前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送する無線通信システムであって、前記無線端末の接続先が前記切替元無線基地局から前記切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データが特定のデータである場合には、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局を経由せずに、前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送することを要旨とする。

このような無線通信システムによれば、上位ネットワークからの前記無線端末宛の下り方向データを中継する中継無線基地局は、無線端末の接続先が切替元無線基地局から前記切替先無線基地局に切り替わる必要が生じ、且つ、下り方向データが特定のデータである場合に、下り方向データの転送先を切替元無線基地局から切替先無線基地局へ切り替え、下り方向データを切替先無線基地局へ転送する。

つまり、中継無線基地局は、切替元無線基地局を介することなく、直接に切替先無線基地局へ下り方向データを転送することができ、切替元無線基地局における転送処理が存在しないため、無線端末における下り方向データ受信の遅延時間が短縮される。

第２の特徴は、前記特定のデータは、リアルタイム性が要求されるデータであることを要旨とする。

第３の特徴は、前記特定のデータは、音声データであることを要旨とする。

第４の特徴は、上位ネットワークからの無線端末宛の下り方向データを中継する中継無線基地局として動作する無線基地局であって、前記無線端末の接続先が切替元無線基地局から切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データを、前記切替元無線基地局及び前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送するよう制御する制御部を備え、前記制御部は、前記無線端末の接続先が前記切替元無線基地局から前記切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データが特定のデータである場合には、前記下り方向データを、前記切替元無線基地局を経由せずに、前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送するよう制御することを要旨とする。

第５の特徴は、上位ネットワークからの無線端末宛の下り方向データを中継する中継無線基地局を備え、前記無線端末の接続先が切替元無線基地局から切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局及び前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線端末の接続先が前記切替元無線基地局から前記切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データが特定のデータである場合には、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局を経由せずに、前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送することを要旨とする。

本発明によれば、無線端末での下り方向データ受信の遅延時間を短縮可能な無線通信システム、無線基地局、無線端末及び無線通信方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る無線基地局の概略構成図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る、ＤＡＰである無線基地局における制御部の機能ブロック構成図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る、ＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局における制御部の機能ブロック構成図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る、ＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局における制御部の機能ブロック構成図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る無線端末の概略構成図である。図７は、本発明の第１実施形態に係る無線端末における制御部の機能ブロック構成図である。図８は、本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。図９は、従来の無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。図１０は、本発明の第２実施形態に係る、ＤＡＰである無線基地局における制御部の機能ブロック構成図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係る、ＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局における制御部の機能ブロック構成図である。図１２は、本発明の第２実施形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。図１３は、本発明の実施形態の変形例に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図１４は、本発明の実施形態の変形例に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。

［第１実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの構成、（２）無線通信システムの動作、（３）作用・効果、（４）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
（１）無線通信システムの構成
まず、第１実施形態に係る無線通信システムの構成について、（１．１）無線通信システムの全体概略構成、（１．２）無線基地局の構成、（１．３）無線端末の構成の順に説明する。

（１．１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、第１実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。

図１に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局１Ａと、無線基地局１Ｂと、無線基地局１Ｃと、無線端末２と、アクセスゲートウェイ３と、上位ネットワーク４と、有線ネットワーク５とを含む。図１では説明の簡略化のため、１つの無線端末のみを図示しているが、実際には多数の無線端末が無線基地局１Ａ〜１Ｃの周囲に位置している。

第１実施形態では、無線通信システム１０は、高速通信可能な広域ＩＰブロードバンドシステムの１つである3GPP2 UMB Air Interface（以下、単に「ＵＭＢシステム」という）に基づく構成を有する。

無線基地局１Ａ〜１Ｃ及びアクセスゲートウェイ３は、図示を省略するルータなどを介して互いに有線接続されている。無線基地局１Ａ〜１Ｃは、アクセスゲートウェイ３を介して上位ネットワーク４と通信可能である。また、無線基地局１Ａ〜１Ｃは、有線ネットワーク５を介して互いに通信（すなわち、基地局間通信）することができる。

無線基地局１Ａ〜１Ｃは、自局の通信可能エリア内に位置する無線端末と無線通信する。無線端末２は、電源投入時やハンドオーバ時において、無線基地局１Ａ〜１Ｃが報知する無線信号（いわゆる、パイロット信号）の受信ＳＮＲ、受信ＲＳＳＩまたは受信ＦＥＲなどの受信品質を比較して、最も受信品質が高い無線基地局に接続要求を送信する。このような接続要求は、ＵＭＢシステムではRoute_Openメッセージと呼ばれる。

図１の例では、無線端末２は高速移動中であり、無線基地局１Ａから無線基地局１Ｂへのハンドオーバを実行する。この際、無線基地局１Ａは、アクセスゲートウェイ３と無線基地局１Ｂとの中継局となり、無線端末２宛の下り方向データを無線基地局１Ｂへ転送する。無線基地局１Ｂは、無線基地局１Ａから受信した下り方向データを無線端末２へ送信する。

更に、無線端末２は、無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへのハンドオーバを実行する。この際、無線基地局１Ａは、アクセスゲートウェイ３と無線基地局１Ｃとの中継局となり、無線端末２宛の下り方向データを、無線基地局１Ｂを介することなく、直接に無線基地局１Ｃへ転送する。無線基地局１Ｃは、無線基地局１Ａから受信した下り方向データを無線端末２へ送信する。これにより、データロスの少ない高速なハンドオーバが実現される。

一方、上り方向通信において、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃは、無線端末２から受信した上り方向データを無線基地局１Ａへ転送する。無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃから受信した上り方向データをアクセスゲートウェイ３へ送信する。

ＵＭＢシステムにおいては、無線基地局１Ａのように、上位ネットワーク４と無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃと間の中継局として機能する無線基地局（中継無線基地局）をＤＡＰ(Data Attachment Point)と称し、無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへのハンドオーバ時における無線基地局１Ｂのように、ハンドオーバ元（切替元）となって実際に無線端末２へ下り方向データを送信する無線基地局（切替元無線基地局）をＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥ(Forward Link Serving eBS)と称し、無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへのハンドオーバ時における無線基地局１Ｃのように、ハンドオーバ先（切替先）となって実際に無線端末２へ下り方向データを送信する無線基地局（切替先無線基地局）をＴａｒｇｅｔＦＬＳＥと称している。

また、実際に無線端末２から上り方向データを受信する無線基地局を、ＲＬＳＥ (Reverse Link Serving eBS)と称している。但し、ＦＬＳＥとＲＬＳＥ同一である場合と、異なる場合とがある。

なお、ＵＭＢシステムにおいては、無線基地局はＡＮ（Access Network）と呼ばれ、無線端末はＡＴ（Access Terminal）と呼ばれる。以下においては、無線基地局を適宜ＡＮと称し、無線端末を適宜ＡＴと称する。

第１実施形態において、無線端末２は、電源投入時またはハンドオーバ時において、無線基地局１Ａに対して接続を要求する。すなわち、無線端末２は、無線基地局１Ａ〜１Ｃが送信するパイロット信号の受信品質を比較し、無線基地局１Ａとの間の無線品質が最も高いと判断して、Route_Openメッセージを無線基地局１Ａへ送信する。

但し、無線端末２及び無線基地局１Ｂ間の無線品質と、無線端末２及び無線基地局１Ｃ間の無線品質とは、無線端末２が接続するために必要な所定品質を満たしているものとする。

（１．２）無線基地局の構成
次に、無線基地局１Ａ〜１Ｃの構成について、（１．２．１）無線基地局の概略構成、（１．２．２）無線基地局の詳細構成の順に説明する。

但し、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃの概略構成は無線基地局１Ａと同様であるため、無線基地局１Ｂ及び無線基地局１Ｃの概略構成についての説明は省略する。

（１．２．１）無線基地局の概略構成
図２は、無線基地局１Ａの概略構成図である。図２に示すように、無線基地局１Ａは、制御部１０２、Ｉ／Ｆ部１０４、ＲＦ部１０６、アンテナ１０８、Ｉ／Ｆ部１１０及び記憶部１１４とを含む。

制御部１０２は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局１Ａが具備する各種機能を制御する。また、制御部１０２は、無線基地局１Ａと通信中の無線端末を管理する機能を有する。具体的には、制御部１０２は、無線基地局１ＡをＤＡＰとする無線端末と、無線基地局１ＡをＦＬＳＥとする無線端末と、無線基地局１ＡをＲＬＳＥとする無線端末とを管理し、これらの無線端末の情報を記憶部１１４に記憶させる。

Ｉ／Ｆ部１０４は、ルータなどを介してアクセスゲートウェイ３に有線接続される。

ＲＦ部１０６は、ＬＮＡ、パワーアンプ、アップコンバータ及びダウンコンバータなどを含み、アンテナ１０８を介して無線信号の送受信を行う。また、ＲＦ部１０６は、アンテナ１０８を介してパイロット信号を常時報知する。

Ｉ／Ｆ部１１０は、ルータなどや有線ネットワーク５を介して無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｃに有線接続される。

記憶部１１４は、例えばメモリによって構成され、無線基地局１Ａにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。

（１．２．２）無線基地局の詳細構成
次に、無線基地局１Ａ〜１Ｃの詳細構成、具体的には、制御部１０２の機能ブロック構成について説明する。図３は、ＤＡＰである無線基地局１Ａにおける制御部１０２の機能ブロック構成図である。

図３に示すように、制御部１０２は、切替元向け下り方向データ転送部２０２、切替先向け下り方向データ転送部２０４及び中継局向け接続切替予告通知受信部２０６を含む。

切替元向け下り方向データ転送部２０２及び切替先向け下り方向データ転送部２０４は、上位ネットワーク４からの下り方向データを入力する。更に、切替元向け下り方向データ転送部２０２は、入力した下り方向データを、ＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局１Ｂへ転送する。

中継局向け接続切替予告通知受信部２０６は、無線基地局１Ｂからの接続切替予告通知であるＦＬＳＥ切替予告通知を受信し、切替先向け下り方向データ転送部２０４へ出力する。

切替先向け下り方向データ転送部２０４は、ＦＬＳＥ切替予告通知を入力すると、切替元向け下り方向データ転送部２０２による下り方向データの転送を停止させる。更に、切替先向け下り方向データ転送部２０４は、上位ネットワーク４からの下り方向データを、ＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃへ転送する。つまり、下り方向データの転送先が無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへ切り替わる。

図４は、ＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局１Ｂにおける制御部１０２の機能ブロック構成図である。

図４に示すように、制御部１０２は、切替元向け下り方向データ受信部３０２、切替元向け下り方向データ送信部３０４、切替元向け接続切替予告通知受信部３０６、データ判定部３０８、接続切替予告通知転送部３１０及び下り方向データ送信停止部３１２を含む。

切替元向け下り方向データ受信部３０２は、無線基地局１Ａからの下り方向データを受信する。更に、切替元向け下り方向データ受信部３０２は、受信した下り方向データを、切替元向け下り方向データ送信部３０４と、データ判定部３０８とへ出力する。

切替元向け下り方向データ送信部３０４は、下り方向データを入力する。更に、切替先向け下り方向データ送信部４０４は、下り方向データに無線基地局１Ｂを示す宛先ヘッダを付加して、無線端末２へ送信する。

切替元向け接続切替予告通知受信部３０６は、無線端末２からのＦＬＳＥ切替予告通知を受信する。更に、切替元向け接続切替予告通知受信部３０６は、受信したＦＬＳＥ切替予告通知をデータ判定部３０８へ出力する。

データ判定部３０８は、切替元向け下り方向データ受信部３０２からの下り方向データを入力する。また、データ判定部３０８は、切替元向け接続切替予告通知受信部３０６からのＦＬＳＥ切替予告通知を入力する。更に、データ判定部３０８は、入力した下り方向データがＶｏＩＰ（Voice over IP）データであるか否かを判定する。ここで、ＶｏＩＰデータは、リアルタイム性の要求される音声データである。

下り方向データがＶｏＩＰデータである場合、データ判定部３０８は、ＦＬＳＥ切替予告通知を接続切替予告通知転送部３１０へ出力する。また、データ判定部３０８は、下り方向データ送信停止部３１２に対して下り方向データの送信停止を指示する。

接続切替予告通知転送部３１０は、データ判定部３０８からの下り方向データを入力し、無線基地局１Ａへ転送する。

下り方向データ送信停止部３１２は、データ判定部３０８の指示に基づいて、切替元向け下り方向データ送信部３０４による、下り方向データの無線端末２への送信を停止させる。

図５は、ＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃにおける制御部１０２の機能ブロック構成図である。

図５に示すように、制御部１０２は、切替先向け下り方向データ受信部４０２及び切替先向け下り方向データ送信部４０４を含む。

切替先向け下り方向データ受信部４０２は、無線基地局１Ａからの下り方向データを受信する。更に、切替先向け下り方向データ受信部４０２は、受信した下り方向データを、切替先向け下り方向データ送信部４０４へ出力する。

切替先向け下り方向データ送信部４０４は、下り方向データを入力する。更に、切替先向け下り方向データ送信部４０４は、下り方向データに無線基地局１Ｃを示す宛先ヘッダを付加して、無線端末２へ送信する。

（１．３）無線端末の構成
次に、無線端末２の構成について、（１．３．１）無線端末の概略構成、（１．３．２）無線端末の詳細構成の順に説明する。

（１．３．１）無線端末の概略構成
図６は、無線端末２の概略構成図である。図６に示すように、無線端末２は、制御部１５２、記憶部１５３、アンテナ１５４、ＲＦ部１５６、モニタ１５８、マイク１６０、スピーカ１６２及び操作部１６４を含む。

制御部１５２は、例えばＣＰＵによって構成され、無線端末２が具備する各種機能を制御する。記憶部１５３は、例えばメモリによって構成され、無線端末２における制御などに用いられる各種情報を記憶する。

ＲＦ部１５６は、ＬＮＡ、パワーアンプ、アップコンバータ及びダウンコンバータなどを含み、アンテナ１５４を介して無線信号の送受信を行う。また、ＲＦ部１５６は、アンテナ１０８を介して、無線基地局１Ａ〜１Ｃが送信するパイロット信号を周期的に受信する。

モニタ１５８は、制御部１５２を介して受信した画像を表示したり、操作内容（入力電話番号やアドレスなど）を表示したりする。マイク１６０は、音声を集音し、集音された音声に基づく音声データを制御部１５２へ出力する。スピーカ１６２は、制御部１５２から取得した音声データに基づいて音声を出力する。

操作部１６４は、テンキーやファンクションキーなどによって構成され、ユーザの操作内容を入力するために用いられるインタフェースである。

（１．３．２）無線端末の詳細構成
次に、無線端末２の詳細構成、具体的には、制御部１５２の機能ブロック構成について説明する。図７は、制御部１５２の機能ブロック構成図である。図７に示すように、制御部１５２は、端末向け下り方向データ受信部５０２及び接続切替予告通知送信部５０４を含む。

端末向け下り方向データ受信部５０２は、無線基地局１Ａ〜１Ｃからの下り方向データを受信する。更に、端末向け下り方向データ受信部５０２は、受信した下り方向データを接続切替予告通知送信部５０４へ出力する。

無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへのハンドオーバの実行において、ハンドオーバ前の場合には、端末向け下り方向データ受信部５０２は、無線基地局１Ｂからの下り方向データを受信する。また、ハンドオーバ後の場合には、端末向け下り方向データ受信部５０２は、無線基地局１Ｃからの下り方向データを受信する。

接続切替予告通知送信部５０４は、無線端末２が受信するパイロット信号に応じて、無線基地局１Ａ〜１Ｃとの間の無線品質（受信ＳＮＲ、受信ＲＳＳＩまたは受信ＦＥＲなど）を測定する。更に、接続切替予告通知送信部５０４は、無線基地局１Ａ〜１Ｃのうち、接続先の無線基地局との間の無線品質よりも、接続先でない無線基地局との間の無線品質が上回った場合には、ＦＬＳＥ切替予告通知を、接続先の無線基地局へ送信する。

（２）無線通信システムの動作
図８は、無線通信システム１０の動作を示すシーケンス図である。なお、当初、無線端末２は、無線基地局１Ｂと接続されているものとする。

ステップＳ１０１において、ＤＡＰである無線基地局１Ａは、下り方向データであるＩＰデータをＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局１Ｂへ転送する。無線端末２は、無線基地局１ＡからのＩＰデータを受信する。

ステップＳ１０２において、無線基地局１Ｂは、受信したＩＰデータに、無線基地局１Ｂを示す宛先ヘッダを付加して、下り方向データとしてのＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｂは、ＲＬＰデータを無線端末２へ送信する。無線端末２は、無線基地局１ＢからのＲＬＰデータを受信する。

その後、ステップＳ１０３において、無線端末２の移動により、無線端末２と無線基地局１Ｂとの間の無線品質よりも、無線端末２と無線基地局１Ｃとの間の無線品質が上回った場合、無線端末２は、ＦＬＳＥ切替予告通知を無線基地局１Ｂへ送信する。ＦＬＳＥ切替予告通知は、ＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃの識別情報と、無線端末２が、最後に受信したＲＬＰデータに含まれるＩＰデータの識別情報である、シーケンス番号とを含む。無線基地局１Ｂは、無線端末２からのＦＬＳＥ切替予告通知を受信する。

ステップＳ１０４において、無線基地局１Ｂは、ステップＳ１０１において受信したＩＰデータや、ステップＳ１０３において送信したＲＬＰデータに含まれるＩＰデータがＶｏＩＰデータであるか否かを判定する。

ＩＰデータがＶｏＩＰデータである場合、ステップＳ１０５において、無線基地局１Ｂは、ＦＬＳＥ切替予告通知を無線基地局１Ａへ送信する。無線基地局１Ａは、無線基地局１ＢからのＦＬＳＥ切替予告通知を受信する。

ステップＳ１０６において、無線基地局１Ｂは、無線端末２へのＲＬＰデータの送信を停止する。

その後、ステップＳ１０７において、無線端末２と無線基地局１Ｃとは、無線端末２の接続先を無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへ切り替えるハンドオーバ（ＦＬＳＥ切替）を行う。

ステップＳ１０８において、無線基地局１Ｃは、ハンドオーバが行われたことを示すＩＰＴ通知を、無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｂへ送信する。無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｂは、無線基地局１ＣからのＩＰＴ通知を受信する。

ステップＳ１０９において、無線基地局１Ａは、下り方向データであるＩＰデータをＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃへ転送する。ここで、無線基地局１Ａは、ステップＳ１０５において受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれる無線基地局１Ｃの識別情報に基づいて、ＩＰデータの宛先を無線基地局１Ｃに設定することができる。また、無線基地局１Ａは、ステップＳ１０５において受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれるシーケンス番号の次のシーケンス番号以降のＩＰデータから送信を行う。無線基地局１Ｃは、無線基地局１ＡからのＩＰデータを受信する。

ステップＳ１１０において、無線基地局１Ｃは、受信したＩＰデータに、無線基地局１Ｃを示す宛先ヘッダを付加して、ＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｃは、ＲＬＰデータを無線端末２へ送信する。無線端末２は、無線基地局１ＣからのＲＬＰデータを受信する。

その後、ステップＳ１０９及びステップＳ１１０と同様の動作が行われる。すなわち、ステップＳ１１１において、無線基地局１Ａは、ＩＰデータを無線基地局１Ｃへ転送する。無線基地局１Ｃは、無線基地局１ＡからのＩＰデータを受信する。

ステップＳ１１２において、無線基地局１Ｃは、受信したＩＰデータに、無線基地局１Ｃを示す宛先ヘッダを付加して、ＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｃは、ＲＬＰデータを無線端末２へ送信する。無線端末２は、無線基地局１ＣからのＲＬＰデータを受信する。
（３）作用・効果
以下、第１実施形態の無線通信システム１０の動作と、従来の無線通信システムの動作とを比較する。図９は、従来の無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。なお、当初、無線端末２０は、無線基地局１Ｂと接続されているものとする。

ステップＳ５０１において、ＤＡＰである無線基地局１Ａは、下り方向データであるＩＰデータをＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局１Ｂへ転送する。無線基地局１０Ｂは、無線基地局１ＡからのＩＰデータを受信する。

ステップＳ５０２において、無線基地局１Ｂは、受信したＩＰデータに、無線基地局１Ｂを示す宛先ヘッダを付加して、下り方向データとしてのＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｂは、ＲＬＰデータを無線端末２０へ送信する。無線端末２０は、無線基地局１ＢからのＲＬＰデータを受信する。

その後、ステップＳ５０３において、無線端末２０と無線基地局１Ｃとは、無線端末２０の接続先を無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへ切り替えるハンドオーバ（ＦＬＳＥ切替）を行う。

ステップＳ５０４において、無線基地局１Ｃは、ハンドオーバが行われたことを示すＩＰＴ通知を無線基地局１０Ａ及び無線基地局１Ｂへ送信する。無線基地局１０Ａ及び無線基地局１Ｂは、無線基地局１ＣからのＩＰＴ通知を受信する。

ステップＳ５０６において、無線基地局１Ａは、ステップＳ５０１の場合と同様、ＩＰデータを無線基地局１Ｂへ転送する。無線基地局１０Ｂは、無線基地局１ＡからのＩＰデータを受信する。

ステップＳ５０７において、無線基地局１Ａは、受信したＩＰデータに、無線基地局１Ｃを示す宛先ヘッダを付加して、ＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｃは、ＲＬＰデータを無線基地局１０Ｃへ送信する。無線基地局１０Ｃは、無線基地局１ＣからのＲＬＰデータを受信する。

ステップＳ５０８において、無線基地局１Ａは、受信したＲＬＰデータに、無線基地局１Ｃを示す宛先ヘッダを付加して、新たなＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｃは、ＲＬＰデータを無線端末２０へ送信する。無線端末２０は、無線基地局１ＣからのＲＬＰデータを受信する。

その後、ステップＳ５０８乃至ステップＳ５１０において、ステップＳ５０５乃至ステップＳ５０７と同様の動作が行われる。

このように従来の無線通信システムでは、無線端末２０の接続先が、無線基地局１０Ｂから無線基地局１０Ｃに切り替わる場合、無線基地局１０Ａは、無線基地局１０Ｂを介して無線基地局１０ＣへＩＰデータを転送している。

これに対して、第１実施形態の無線通信システム１０によれば、無線基地局１Ａは、無線端末２の接続先が無線基地局１Ｂである場合に、上位ネットワーク４からの下り方向データであるＩＰデータを無線基地局１Ｂへ転送する。一方、無線基地局１Ａは、無線端末２からのＦＬＳＥ切替予告通知を受信した場合には、無線端末２の接続先が無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃに切り替わる必要が生じ、且つ、ＩＰデータがＶｏＩＰデータであると認識し、ＩＰデータの転送先を無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃに切り替え、ＩＰデータを、無線基地局１Ｂを介さずに、無線基地局１Ｃへ直接に転送する。したがって、ハンドオーバ時において、転送処理の時間が短縮され、更には、無線端末２での下り方向データ受信の遅延時間を短縮可能となる。

また、従来の無線通信システムでは、無線基地局１０ＢがＩＰデータに宛先ヘッダを付加し、ＲＬＰデータを無線基地局１０Ｃへ転送する。更に、無線基地局１０Ｃは、無線基地局１０ＢからのＲＬＰデータに宛先ヘッダを付加し、新たなＲＬＰデータを無線端末２０へ転送する。すなわち、無線基地局において宛先ヘッダを付加する処理が複数回行われ、ＩＰデータには、複数の宛先ヘッダが付加される。

これに対して、第１実施形態の無線通信システム１０によれば、無線基地局において宛先ヘッダを付加する処理は、一度のみであり、上述した転送処理の時間の短縮、更には、無線端末２での下り方向データ受信の遅延時間の短縮が可能となる。また、ＩＰデータには１つの宛先ヘッダのみが付加されるため、転送データの冗長化を防止し、伝送路の利用効率を向上させることができる。

第１実施形態では、下り方向データであるＩＰデータが、リアルタイム性の要求される音声データであるＶｏＩＰデータである場合無線端末２での下り方向データ受信の遅延時間の短縮が必要な場合にのみ、無線基地局１Ａは、ＩＰデータを、無線基地局１Ｂを介さずに、無線基地局１Ｃへ直接に転送する。したがって、下り方向データがＶｏＩＰデータの場合に、確実に無線端末２での下り方向データ受信の遅延時間の短縮が可能となる。

第１実施形態では、ＦＬＳＥ切替予告通知は、ＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃの識別情報と、無線端末２が、最後に受信したＲＬＰデータに含まれるＩＰデータの識別情報である、シーケンス番号とを含んでいる。したがって、無線基地局１Ａは、受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれる無線基地局１Ｃの識別情報に基づいて、ＩＰデータの宛先を無線基地局１Ｃに設定することができる。また、無線基地局１Ａは、受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれるシーケンス番号の次のシーケンス番号以降のＩＰデータ、すなわち、無線端末２が未受信のＩＰデータから送信を行うことができ、効率的な送信が可能となる。
［第２実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの構成、（２）無線通信システムの動作、（３）作用・効果について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの構成
まず、本実施形態に係る無線通信システムの構成について説明する。但し、無線通信システムの全体概略構成及び無線端末の構成は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。また、無線基地局は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

（１．１）無線基地局の構成
（１．１．１）無線基地局の詳細構成
無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｂの詳細構成、具体的には、制御部１０２の機能ブロック構成について説明する。なお、無線基地局１Ｃの詳細構成は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

図１０は、ＤＡＰである無線基地局１Ａにおける制御部１０２の機能ブロック構成図である。図１０に示すように、制御部１０２は、切替元向け下り方向データ転送部２０２、切替先向け下り方向データ転送部２０４、中継局向け接続切替予告通知受信部２０６及びデータ判定部２０８を含む。

切替元向け下り方向データ転送部２０２及び切替先向け下り方向データ転送部２０４は、上位ネットワーク４からの下り方向データを、データ判定部２０８を介して入力する。更に、切替元向け下り方向データ転送部２０２は、入力した下り方向データを、ＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局１Ｂへ転送する。

中継局向け接続切替予告通知受信部２０６は、無線基地局１ＢからのＦＬＳＥ切替予告通知を受信し、データ判定部２０８へ出力する。

データ判定部２０８は、中継局向け接続切替予告通知受信部２０６からの下り方向データを入力する。更に、データ判定部２０８は、入力した下り方向データがＶｏＩＰデータであるか否かを判定する。

下り方向データがＶｏＩＰデータである場合、データ判定部２０８は、切替先向け下り方向データ転送部２０４に対して、転送先の切り替えを指示する。切替先向け下り方向データ転送部２０４は、データ判定部２０８の指示に基づいて、切替元向け下り方向データ転送部２０２による下り方向データの転送を停止させる。更に、切替先向け下り方向データ転送部２０４は、上位ネットワーク４からの下り方向データを、ＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃへ転送する。つまり、下り方向データの転送先が無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへ切り替わる。

図１１は、ＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局１Ｂにおける制御部１０２の機能ブロック構成図である。図１１に示すように、制御部１０２は、切替元向け下り方向データ受信部３０２、切替元向け下り方向データ送信部３０４、切替元向け接続切替予告通知受信部３０６、接続切替予告通知転送部３１０及び下り方向データ送信停止部３１２を含む。

切替元向け下り方向データ受信部３０２は、無線基地局１Ａからの下り方向データを受信する。更に、切替元向け下り方向データ受信部３０２は、受信した下り方向データを、切替元向け下り方向データ送信部３０４へ出力する。切替元向け下り方向データ送信部３０４は、下り方向データを入力し、無線端末２へ送信する。

切替元向け接続切替予告通知受信部３０６は、無線端末２からのＦＬＳＥ切替予告通知を受信する。更に、切替元向け接続切替予告通知受信部３０６は、受信したＦＬＳＥ切替予告通知を接続切替予告通知転送部３１０へ出力する。また、切替元向け接続切替予告通知受信部３０６は、下り方向データ送信停止部３１２に対して下り方向データの送信停止を指示する。

下り方向データ送信停止部３１２は、切替元向け接続切替予告通知受信部３０６の指示に基づいて、切替元向け下り方向データ送信部３０４による、下り方向データの無線端末２への送信を停止させる。

（２）無線通信システムの動作
図１２は、無線通信システム１０の動作を示すシーケンス図である。なお、当初、無線端末２は、無線基地局１Ｂと接続されているものとする。

ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０３の動作は、図８のステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３の動作と同様であるので、説明は省略する。

ステップＳ２０４において、ＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥである無線基地局１Ｂは、ＦＬＳＥ切替予告通知を、ＤＡＰである無線基地局１Ａへ送信する。無線基地局１Ａは、無線基地局１ＢからのＦＬＳＥ切替予告通知を受信する。

ステップＳ２０５において、無線基地局１Ａは、ステップＳ２０１において転送したＩＰデータがＶｏＩＰデータであるか否かを判定する。

ステップＳ２０６において、無線端末２は、無線端末２へのＲＬＰデータの送信を停止する。

その後、ステップＳ２０７において、無線端末２と無線基地局１Ｃとは、無線端末２の接続先を無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへ切り替えるハンドオーバ（ＦＬＳＥ切替）を行う。

ステップＳ２０８において、無線基地局１Ｃは、ハンドオーバが行われたことを示すＩＰＴ通知を、無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｂへ送信する。無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｂは、無線基地局１ＣからのＩＰＴ通知を受信する。

ステップＳ２０９において、無線基地局１Ａは、ＩＰデータをＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃへ転送する。ここで、無線基地局１Ａは、ステップＳ２０４において受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれる無線基地局１Ｃの識別情報に基づいて、ＩＰデータの宛先を無線基地局１Ｃに設定する。また、無線基地局１Ａは、ステップＳ２０４において受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれるシーケンス番号の次のシーケンス番号以降のＩＰデータから送信を行う。無線基地局１Ｃは、無線基地局１ＡからのＩＰデータを受信する。

ステップＳ２１０において、無線基地局１Ｃは、受信したＩＰデータに、無線基地局１Ｃを示す宛先ヘッダを付加して、ＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｃは、ＲＬＰデータを無線端末２へ送信する。無線端末２は、無線基地局１ＣからのＲＬＰデータを受信する。

その後、ステップＳ２１１及びステップＳ２１２において、ステップＳ２０９及びステップＳ１１０と同様の動作が行われる。

このように、第２実施形態の無線通信システム１０によれば、無線基地局１Ａは、無線端末２の接続先が無線基地局１Ｂである場合に、上位ネットワーク４からの下り方向データであるＩＰデータを無線基地局１Ｂへ転送する。一方、無線基地局１Ａは、無線端末２からのＦＬＳＥ切替予告通知を受信した場合には、無線端末２の接続先が無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃに切り替わる必要が生じたと認識し、更に、ＩＰデータがＶｏＩＰデータであると判定した場合には、ＩＰデータの転送先を無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃに切り替え、ＩＰデータを、無線基地局１Ｂを介さずに、無線基地局１Ｃへ直接に転送する。したがって、ハンドオーバ時において、転送処理の時間が短縮され、更には、無線端末２での下り方向データ受信の遅延時間を短縮可能となる。
［その他の実施形態］
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、無線通信システム１０は、無線基地局１Ａ〜１Ｃを含んだが、更に別の無線基地局を含んでもよい。

図１３は、本発明の実施形態の変形例に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。図１３に示す無線通信システム１０は、図１に示す無線通信システム１０と比較すると、新たに無線基地局１Ｄを含んでいる。

図１４は、無線通信システム１０の動作を示すシーケンス図である。なお、当初、無線端末２は、無線基地局１Ｂと接続されているものとする。

ステップＳ３０１乃至Ｓ３１０の動作は、図８のステップＳ１０１乃至ステップＳ１１０の動作と同様であるので、説明は省略する。

ステップＳ３１１において、無線端末２の移動により、無線端末２と無線基地局１Ｂとの間の無線品質よりも、無線端末２と無線基地局１Ｃとの間の無線品質が上回った場合、無線端末２は、ＦＬＳＥ切替予告通知を、ＴａｒｇｅｔＦＬＳＥからＳｏｕｒｃｅＦＬＳＥに切り替わる無線基地局１Ｂへ送信する。ＦＬＳＥ切替予告通知は、新たなＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃの識別情報と、無線端末２が、最後に受信したＲＬＰデータに含まれるＩＰデータの識別情報である、シーケンス番号とを含む。無線基地局１Ｂは、無線端末２からのＦＬＳＥ切替予告通知を受信する。

ステップＳ３１２において、無線基地局１Ｂは、ステップＳ３０９において受信したＩＰデータがＶｏＩＰデータであるか否かを判定する。

ＩＰデータがＶｏＩＰデータである場合、ステップＳ３１３において、無線基地局１Ｂは、ＦＬＳＥ切替予告通知を無線基地局１Ａへ送信する。無線基地局１Ａは、無線基地局１ＣからのＦＬＳＥ切替予告通知を受信する。

ステップＳ３１４において、無線基地局１Ｂは、無線端末２へのＲＬＰデータの送信を停止する。

その後、ステップＳ３１５において、無線端末２と無線基地局１Ｃとは、無線端末２の接続先を無線基地局１Ｂから無線基地局１Ｃへ切り替えるハンドオーバ（ＦＬＳＥ切替）を行う。

ステップＳ３１６において、無線基地局１Ｃは、ハンドオーバが行われたことを示すＩＰＴ通知を、無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｂへ送信する。無線基地局１Ａ及び無線基地局１Ｂは、無線基地局１ＣからのＩＰＴ通知を受信する。

ステップＳ３１７において、無線基地局１Ａは、下り方向データであるＩＰデータをＴａｒｇｅｔＦＬＳＥである無線基地局１Ｃへ転送する。ここで、無線基地局１Ａは、ステップＳ３１３において受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれる無線基地局１Ｃの識別情報に基づいて、ＩＰデータの宛先を無線基地局１Ｃに設定することができる。また、無線基地局１Ａは、ステップＳ３１３において受信したＦＬＳＥ切替予告通知に含まれるシーケンス番号の次のシーケンス番号以降のＩＰデータから送信を行う。無線基地局１Ｃは、無線基地局１ＡからのＩＰデータを受信する。

ステップＳ３１８において、無線基地局１Ｃは、受信したＩＰデータに、無線基地局１Ｃを示す宛先ヘッダを付加して、ＲＬＰデータを生成する。更に、無線基地局１Ｃは、ＲＬＰデータを無線端末２へ送信する。無線端末２は、無線基地局１ＣからのＲＬＰデータを受信する。

なお、上述した実施形態では、ＵＭＢシステムに基づく構成について説明したが、ＵＭＢシステムに限らず、無線端末のハンドオーバ時に無線基地局間で少なくとも下り方向データを転送する無線通信システムであれば本発明を応用可能である。

例えば、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）において、規格策定中のＬＴＥ（Long Term Evolution）等の無線通信システムにおいても本発明を適用可能である。ＬＴＥの無線通信システムの場合、無線基地局間には、Ｘ２コネクションが設定される。

そして、中継無線基地局に相当する無線基地局は、無線端末の接続先が切替元無線基地局に相当する無線基地局である場合に、上位ネットワークからの下り方向データを、Ｘ２コネクションを介して、切替元無線基地局に相当する無線基地局へ転送し、無線端末の接続先が切替元無線基地局に相当する無線基地局から切替先無線基地局に相当する無線基地局に切り替わる必要が生じ、且つ、下り方向データが特定のデータである場合に、下り方向データの転送先を切替元無線基地局に相当する無線基地局から切替先無線基地局に相当する無線基地局へ切り替え、下り方向データを、Ｘ２コネクションを介して、切替先無線基地局に相当する無線基地局へ転送する。

更に、切替元無線基地局に相当する無線基地局は、中継無線基地局に相当する無線基地局からの下り方向データを受信した場合には、当該下り方向データを無線端末へ送信する。

一方、切替先無線基地局に相当する無線基地局は、中継無線基地局に相当する無線基地局からの下り方向データを受信した場合には、当該下り方向データを無線端末へ送信する。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

なお、日本国特許出願第２００８−２４９８７９号（２００８年９月２９日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

以上のように、本発明に係る無線通信システム、無線基地局、無線端末及び無線通信方法は、無線端末での下り方向データ受信の遅延時間を短縮可能であり、無線通信システム等として有用である。

Claims

上位ネットワークからの無線端末宛の下り方向データを中継する中継無線基地局を備え、
前記無線端末の接続先が切替元無線基地局から切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局及び前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送する無線通信システムであって、
前記無線端末の接続先が前記切替元無線基地局から前記切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データが特定のデータである場合には、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局を経由せずに、前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送することを特徴とする無線通信システム。
前記特定のデータは、リアルタイム性が要求されるデータである請求項１に記載の無線通信システム。
前記特定のデータは、音声データである請求項２に記載の無線通信システム。
上位ネットワークからの無線端末宛の下り方向データを中継する中継無線基地局として動作する無線基地局であって、
前記無線端末の接続先が切替元無線基地局から切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データを、前記切替元無線基地局及び前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送するよう制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記無線端末の接続先が前記切替元無線基地局から前記切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データが特定のデータである場合には、前記下り方向データを、前記切替元無線基地局を経由せずに、前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送するよう制御することを特徴とする無線基地局。
上位ネットワークからの無線端末宛の下り方向データを中継する中継無線基地局を備え、
前記無線端末の接続先が切替元無線基地局から切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局及び前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記無線端末の接続先が前記切替元無線基地局から前記切替先無線基地局に切り替わる際に、前記下り方向データが特定のデータである場合には、前記下り方向データを、前記中継無線基地局から、前記切替元無線基地局を経由せずに、前記切替先無線基地局を経由して前記無線端末へ転送することを特徴とする無線通信方法。