JP5214487B2 - 移動通信システムとその制御装置およびデータベース作成方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えばマイクロセル方式でエリアを形成する移動通信システムの改良に関する。特にこの発明は、モバイル端末の移動に伴う基地局の切替、いわゆるハンドオーバ（ハンドオフとも称する）に関連する技術である。

移動通信システムのエリアを形成する方式には、大別してマクロセル方式とマイクロセル方式とがある。前者の代表的なものはいわゆる携帯電話システムであり、１つ１つの無線エリアの半径は数ｋｍにもおよぶ。これに対し、例えば我が国でいうＰＨＳ（Personal Handy-phone System）は後者の方式を採用し、エリア半径は高々数１００ｍ程度と非常に小さい。

マイクロセル方式では地域の通信需要の変化に応じて基地局が頻繁に増設され、また撤去される。このような事情から基地局は、その設置位置や隣接基地局との位置関係などの周到な計画（置局設計とも称する）を伴わず、いわば場当たり的に、設置されることが多い。その結果として生じるエリア間の干渉にはそれぞれの基地局が自律的に対処することで混信を回避するようになっている。

この種のシステムではハンドオーバに際して、移動端末からの再発呼によりエリアを切り替えるようになっている。マイクロセル方式のシステムではハンドオーバが頻繁に起こるので端末の高速移動に弱く、これを解決したいというニーズがある。しかしながら現状ではハンドオーバの性能は端末の能力に大きく依存しているので、高速移動性能を高めようとすると端末コストが上昇する。これはユーザのコスト負担の増大に直結するので対策を要し、例えば移動先基地局を予測するなどの手法が概念的に提案されている（例えば特許文献１、２を参照）。特に、隣接基地局情報と称するデータベースを用いてハンドオーバを高速化するという技術が検討されている。

ところで、各基地局がネットワークに直結される従来のシステムに代わって、集線装置を設け、この集線装置を介して複数の基地局をネットワークに接続するシステム形態が考えられている（例えば特許文献３、４を参照）。集線装置は個別回線を介して個々の基地局を収容し、基地局のヘルスチェックなどの種々の制御機能を担う。この種の装置は基地局制御装置などと称され、以下、制御装置と略称する。

しかしながら既存の技術では、制御装置を跨ぐハンドオーバが考慮されていない。つまりある制御装置から別の制御装置の配下へと移るハンドオーバをスムーズに実現できる技術は知られておらず、この点がネックとなってシステム全体のパフォーマンスが下がる虞がある。

特開平５−３４４５５９号公報 特開平１１−１０３４７９号公報 特開２００４−１６５９０６号公報 特開２００８−２２３０９号公報

以上述べたように既存の移動通信システムでは、端末のコストを上げずにハンドオーバ性能を高めようという試みがなされてはいるものの、制御装置を跨ぐハンドオーバをも高速化し得る技術は知られていない。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、制御装置間を移動するハンドオーバをスムーズに実施できるようにし、これにより高速移動性能を低コストで向上させることの可能な移動通信システムとその制御装置およびデータベース作成方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、それぞれ無線ゾーンを形成し当該無線ゾーン間をハンドオーバする移動端末を無線収容する複数の基地局と、前記複数の基地局を個別回線を介して自配下に分配して収容する複数の制御装置とを具備する移動通信システムであって、前記複数の制御装置は、自配下の複数の基地局を配列した順列ごとに前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度を対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築する構築手段と、通信中の移動端末の次のハンドオーバ先の基地局を前記頻度に基づき予測する予測手段と、前記予測された基地局へのハンドオーバを前記通信中の移動端末に指示する指示手段と、自配下の基地局と他の制御装置の配下の基地局とを前記移動端末が遷移する装置間ハンドオーバが生じると、当該他の制御装置の配下の基地局を含む順列とその頻度とを前記データベースに加入して当該他の制御装置との間で前記データベースを統合する統合処理手段とを備えることを特徴とする移動通信システムが提供される。

このような手段を講じることにより、制御装置を跨ぐ装置間ハンドオーバが生じると、関係する制御装置間でデータベースが統合される。より具体的には、関係する制御装置間で、ハンドオーバの前後の基地局の識別情報とハンドオーバの時点などを含むデータが授受される。これらの制御装置は互いから受信したデータを自装置のローカルなデータベースに加入し、統合的なデータベースが作成される。従ってこのデータベースを用いれば、制御装置を跨ぐハンドオーバについても、高精度かつ高速なハンドオーバを実現することができる。

この発明によれば、制御装置間を移動するハンドオーバをスムーズに実施できるようになり、よって高速移動性能を低コストで向上させることの可能な移動通信システムとその制御装置およびデータベース作成方法を提供することができる。

この発明に係わる移動通信システムの実施の形態を示すシステム図。 図１の制御装置Ｇ１１，Ｇ１２を示す機能ブロック図。 メモリ４４に記憶されるデータベースの一例を示す図。 図２の主制御部４５に備わる機能を示すブロック図。 基地局の位置関係の一例を示す図。 図５の詳細を示す図。 隣接基地局情報の共有に際して制御装置間で実施される手順を示すシーケンス図。 統合前の隣接基地局情報の一例を示す図。 統合後の隣接基地局情報の一例を示す図。 統合された隣接基地局情報を用いた装置間ハンドオーバ予測における処理手順の一例を示すシーケンス図。

図１は、この発明に係わる移動通信システムの実施の形態を示すシステム図である。このシステムは通信ネットワーク１００と、これに接続される制御装置Ｇ１１，Ｇ１２とを中核として形成される。通信ネットワーク１００は例えばキャリアの私設網などであり、具体的にはＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク、ＩＰ−ＶＰＮ（IP-Virtual Private Network）接続サービスなどのパケット通信網、あるいはＩＳＤＮ（Integrated Service Digital Network）などである。通信ネットワーク１００をインターネット３００に接続するにはゲートウェイ２００が設けられる。また通信ネットワーク１００には、制御装置Ｇ１１，Ｇ１２を遠隔からリモート制御したり、各種通信サービスを提供したりするためのサーバ装置４００が設けられる。

制御装置Ｇ１１は個別回線を介して基地局ＣＳ１１を収容する。制御装置Ｇ１２は別の個別回線を介して基地局ＣＳ１２を収容する。すなわち基地局ＣＳ１１，ＣＳ１２はそれぞれ別の制御装置の配下にある。もちろん各制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は基地局ＣＳ１１，ＣＳ１２だけでなく、複数の基地局を収容する。つまり複数の基地局は制御装置Ｇ１１，Ｇ１２のいずれかに分配して収容される。

ＣＳ１１，ＣＳ１２を含む各基地局はそれぞれ無線ゾーンを形成し、この無線ゾーンに在圏する移動端末ＰＳ（ＰＳ１１，ＰＳ１２）を無線チャネルを介して収容する。移動端末ＰＳ１１，ＰＳ１２はその移動に伴って各無線ゾーン間をハンドオーバし、接続先の基地局を切り替える。制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は通信ネットワーク１００を介して相互間に通信リンクを形成することもでき、移動端末ＰＳ１１，ＰＳ１２はこのリンクを介して互いと通信することができる。さらには、ゲートウェイ２００を介してインターネット３００にアクセスすることも可能である。

図１のシステムにはこのほかパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や固定電話機（ＴＥＬ）を制御装置Ｇ１１，Ｇ１２に接続するための中継ユニットが設けられる。特に、音声通話ソフトウェアをインストールすればＰＣを電話機として利用することも可能である。さらに、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格に準拠するアクセスポイント（図示せず）が制御装置Ｇ１１，Ｇ１２に接続されることもある。

制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は、通信端末間のエンド・ツウ・エンドの通信を実現するため、対向装置（ゲートウェイ２００や通信相手方の制御装置など）間での交換処理あるいはプロトコル変換などの種々の制御を担う。また制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は基地局を経由して通信される信号（音声データや映像、画像データなどのデジタル信号、各種サービスを行なうためのデータなど）を、通信ネットワーク１００を経由して指定の通信種別に従って処理する。

図２は図１の制御装置Ｇ１１を示す機能ブロック図である。制御装置Ｇ１２も同様の構成である。制御装置Ｇ１１はパケットスイッチ部４１、基地局インタフェース部４２、ネットワークインタフェース部４３、メモリ４４、および主制御部４５を備える。このうち基地局インタフェース部４２は個別回線を介して基地局ＣＳ１１（および図示しない配下の基地局）を収容するためのインタフェース処理を行う。ネットワークインタフェース部４３は通信ネットワーク１００との間でのインタフェース処理を行う。

基地局インタフェース部４２、ネットワークインタフェース部４３はいずれもＩＰパケットを授受する機能を持ち、このＩＰパケットはパケットスイッチ部４１を介して交換される。パケット交換を含む装置内部の各種の動作は主制御部４５により統括的に制御され、そのためのプログラムおよび各種設定データはメモリ４４に記憶される。

図３は、メモリ４４に記憶されるデータベースの一例を示す図である。すなわちメモリ４４はその記憶領域に隣接基地局情報４４ａを記憶する。隣接基地局情報４４ａは基本的に、それぞれの制御装置の配下の基地局を３つ配列した順列ごとに、移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた確率を対応付けたデータベースである。このデータベースは時間の経過とともにハンドオーバの履歴が蓄積されるにつれ更新しつつ構築される。

例えばＡ局、Ｂ局、Ｃ局、Ｄ局、およびＥ局の、５つの基地局が制御装置に接続されているとき、２つ、３つ、４つあるいは５つといった複数の基地局からなる順列を考えることができる。この実施形態に係わる隣接基地局情報４４ａでは、このうち３つの基地局からなる順列を考える。その理由は、ハンドオーバ予測においては「現在通信中の基地局」、「現在通信中の基地局の直前に接続していた基地局」、および「現在通信中の基地局の次に接続されるであろう基地局」の３つを考慮するのが合理的であるからである。もちろん、４以上の基地局からなる順列を考慮することもできる。このようにすれば、データベースは肥大するものの、より正確なハンドオーバ予測の可能性が高まる。

ハンドオーバにより生じる基地局の順列は、その順列に含まれる基地局が相互に隣接することを示す。隣接基地局情報４４ａに示される確率は、ハンドオーバ前の基地局から現在通信中の基地局へハンドオーバした場合に、今後ハンドオーバ先として選択される可能性を示し、基地局ごとに数値の高い順にソートされる。なお図３ではハンドオーバ前の基地局情報は現在通信中の基地局の直前に通信していた基地局からの履歴としているが、複数前を含めることもできる。

図４は、図２の主制御部４５に備わる機能を示すブロック図である。主制御部４５はデータベース構築部４５ａ、ハンドオーバ予測部４５ｂ、ハンドオーバ制御部４５ｃ、データ統合部４５ｄ、および、リンク形成部４５ｅを備える。これらは、いずれもメモリ４４に記憶されるプログラムに記載される命令に基づくＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算処理によって実現される処理機能である。

主制御部４５は移動端末の発呼、接続、移動、終話などのイベントに関するデータに加え、ハンドオーバの時点やハンドオーバの前後の基地局の識別子などのデータを取得し、処理する。これらのデータは時間の経過に伴って履歴として蓄積される。この履歴は制御装置Ｇ１１，Ｇ１２あるいはサーバ装置４００などに蓄積される。

図４において、データベース構築部４５ａは、ハンドオーバの履歴データに基づいて図３の隣接基地局情報４４ａを構築する。隣接基地局情報４４ａにおいて３つの基地局を順に配列した順列とは、例えば複数の基地局ＣＳ１１，ＣＳ１２，ＣＳ１３，ＣＳ１４があるとすれば、これらから３つを取り出した順列（ＣＳ１１，ＣＳ１２，ＣＳ１３）、（ＣＳ１１，ＣＳ１２，ＣＳ１４）、（ＣＳ１１，ＣＳ１３，ＣＳ１２）、（ＣＳ１１，ＣＳ１３，ＣＳ１４）、（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１２）、（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１３）、（ＣＳ１２，ＣＳ１１，ＣＳ１３）、（ＣＳ１２，ＣＳ１１，ＣＳ１４）、（ＣＳ１２，ＣＳ１３，ＣＳ１１）、（ＣＳ１２，ＣＳ１３，ＣＳ１４）、（ＣＳ１２，ＣＳ１４，ＣＳ１１）、（ＣＳ１２，ＣＳ１４，ＣＳ１３）、（ＣＳ１３，ＣＳ１１，ＣＳ１２）、（ＣＳ１３，ＣＳ１１，ＣＳ１４）、（ＣＳ１３，ＣＳ１２，ＣＳ１１）、（ＣＳ１３，ＣＳ１２，ＣＳ１４）、（ＣＳ１３，ＣＳ１４，ＣＳ１１）、（ＣＳ１３，ＣＳ１４，ＣＳ１２）、（ＣＳ１４，ＣＳ１１，ＣＳ１２）、（ＣＳ１４，ＣＳ１１，ＣＳ１３）、（ＣＳ１４，ＣＳ１２，ＣＳ１１）、（ＣＳ１４，ＣＳ１２，ＣＳ１３）、（ＣＳ１４，ＣＳ１３，ＣＳ１１）、（ＣＳ１４，ＣＳ１３，ＣＳ１２）を意味する。例えば順列（ＣＳ１２，ＣＳ１１，ＣＳ１４）において、１番目は基地局ＣＳ１２、２番目はＣＳ１１、３番目はＣＳ１４である。

移動端末ＰＳが基地局へのハンドオーバを重ねて、時間が経過するにしたがって例えば（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１２）→（ＣＳ１４，ＣＳ１２，ＣＳ１３）というように接続先基地局を順番に並べた順列が次々に生じる。隣接基地局情報４４ａは各順列ごとにその生じた確率を対応付けたものである。なお確率とは広義では頻度を意味し、隣接基地局情報４４ａにおいて順列ごとにその発生頻度、発生度数あるいは発生回数を対応付けてもよい。
また、基地局の配列によっては生じ得ない順列もある。例えば互いに離れた場所に有る基地局どうしは、どれだけ時間が経過しても同じ順列に含まれないことが考えられる。そのような順列に対してはメモリ４４にデータ蓄積領域を設けなくとも良い。

隣接基地局情報４４ａを用いれば、次のハンドオーバの相手先となり得る基地局を予測することが可能になる。例えばＣＳ１１からＣＳ１４にハンドオーバした移動端末の次のハンドオーバ先は、複数の順列（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１２）、（ＣＳ１１，ＣＳ１４，ＣＳ１３）のうち確率が最大の順列を特定すれば、その３番目の基地局として選択することができる。データベース構築部４５ａはこのような用途に用いることの可能な隣接基地局情報４４ａを構築する。

ハンドオーバ予測部４５ｂは、隣接基地局情報４４ａに基づいて、通信中の移動端末ＰＳの次のハンドオーバ先の基地局を予測する。ハンドオーバ制御部４５ｃは、予測された基地局へのハンドオーバを通信中の移動端末ＰＳに指示する。つまりこの実施形態では、移動端末ＰＳのハンドオーバは制御装置Ｇ１１の主導のもとで実現される。

データ統合部４５ｄは、制御装置Ｇ１１，Ｇ１２間で隣接基地局情報４４ａを統合し、データを同期させるための処理を行う。すなわち、移動端末ＰＳの移動経路によっては制御装置間を跨ぐハンドオーバが生じることがある。例えば図１において基地局ＣＳ１１配下のＰＳ１１がハンドオーバにより基地局ＣＳ２１に接続先を切り替えたとする。このようなハンドオーバを装置間ハンドオーバと称することにする。そうするとデータ統合部４５ｄは、隣接基地局情報４４ａに他の制御装置の配下の基地局を加入し、その基地局を含む順列にその発生確率を対応付けて登録する。これにより制御装置をまたがった隣接基地局情報４４ａが構築される。
具体的には、データ統合部４５ｄは装置間ハンドオーバに関係した基地局の識別情報と、その装置間ハンドオーバの生じた時点の時刻情報などを含むデータを、他の制御装置と互いに授受し、それらのデータに基づいて隣接基地局情報４４ａを統合する。

リンク形成部４５ｅは、ハンドオーバの接続先として予測された基地局の個別回線に、通信中の移動端末とその相手先との通信を継続させるためのリンクを、ハンドオーバに先んじて形成する。特に装置間ハンドオーバの発生が予測された場合、リンク形成部４５ｅは、その相手先の基地局を配下とする制御装置と自装置との間に通信リンクを形成し、通信中の移動端末とその相手先との通信路を前もって確保しておく。次に、上記構成における作用を説明する。

図５は、基地局の位置関係の一例を示す図であり、図中点線は各制御装置Ｇ１１，Ｇ１２のおおまかなゾーン境界の例を示す。図５において制御装置Ｇ１１は基地局ＣＳ１１〜ＣＳ１５をその配下とし、制御装置Ｇ１２は基地局ＣＳ２１〜ＣＳ２３をその配下に収容する。このうちＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ２２に着目するとこれらは隣接する関係にあり、移動端末ＰＳの経路によってはこの順（あるいは逆順）のハンドオーバが生じる可能性がある。

図６は図５の詳細を示す図である。基地局ＣＳ１１，ＣＳ２１，ＣＳ２２はそれぞれ無線ゾーンＡ１１，Ａ１２，Ａ１３を形成する。以下では移動端末ＰＳが始めに無線ゾーンＡ１１に在圏し、その後移動して制御装置Ｇ１２の配下の基地局ＣＳ２１の無線ゾーン内へと遷移するとする。

移動端末ＰＳが無線ゾーンＡ１１とＡ１２との境界付近に差し掛かると、基地局ＣＳ１１からＣＳ２１へのハンドオーバが実施される。制御装置Ｇ１１はその時点で、制御装置Ｇ１２を隣接制御装置とみなす。そうすると制御装置Ｇ１１は、自身が管理する隣接基地局情報４４ａ−１を制御装置Ｇ１２へと送信し、制御装置Ｇ１２も同様に自装置内の隣接基地局情報４４ａ−２を制御装置Ｇ１１に送信する。隣接基地局情報４４ａ−２を受信した制御装置Ｇ１１は、自身が管理する隣接基地局情報４４ａ−１に受信した隣接基地局情報４４ａ−２を統合して保持する。制御装置Ｇ１２についても同様である。

図７は、隣接基地局情報の共有に際して制御装置間で実施される手順を示すシーケンス図である。最初に、移動端末ＰＳ１１は基地局ＣＳ１１と通信状態であり（ステップＳ１０１）、基地局ＣＳ１１と制御装置Ｇ１１との間、制御装置Ｇ１１と対向装置（移動端末ＰＳ１１の通話相手方の端末）との間はそれぞれ呼接続状態となっている（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。すなわち、基地局ＣＳ１１と制御装置Ｇ１１とを介して移動端末ＰＳ１１と対向装置との間に通信リンクが形成されている。

その後移動端末ＰＳ１１が移動し基地局ＣＳ２１にハンドオーバする際、移動端末ＰＳ１１から基地局ＣＳ２１に接続要求が送出され（ステップＳ１０４）、基地局ＣＳ２１が接続応答を返送し（ステップＳ１０５）、移動端末ＰＳ１１と基地局ＣＳ２１との間が通信状態となる（ステップＳ１０６）。

次いで基地局ＣＳ２１は制御装置Ｇ１２にハンドオーバ要求を送信し（ステップＳ１０７）、これにより制御装置Ｇ１１，Ｇ１２間を跨ぐハンドオーバ処理が実施される（ステップＳ１０８）。ハンドオーバ処理が正常に終了すると制御装置Ｇ１２は基地局ＣＳ２１にハンドオーバ応答を返送し（ステップＳ１０９）、基地局ＣＳ２１と制御装置Ｇ１２との間、および制御装置Ｇ１２と対向装置との間が呼接続状態となる（ステップＳ１１０，Ｓ１１１）。

ここまでの手順が完了したのち、各制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は、相互間でのハンドオーバを契機として互いを隣接する相手方（隣接制御装置）と見做す。そうすると制御装置Ｇ１１，Ｇ１２は互いに記憶する隣接基地局情報４４ａ−１，４４ａ−２を授受し合い、基地局情報共有処理を実施する（ステップＳ１１２）。制御装置間Ｇ１１，Ｇ１２間で授受されるデータには例えば基地局ＣＳ１１，ＣＳ２１の識別情報（ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレスなど）や、装置間ハンドオーバの実施時点の時刻データなどが含まれる。これにより制御装置間Ｇ１１，Ｇ１２間で隣接基地局情報４４ａが統合される。

図８に示すように、制御装置Ｇ１１はその配下の基地局ＣＳ１ｎ（ｎは１から６）のみを要素とする隣接基地局情報を記憶しているとする。この状態から装置間ハンドオーバ、例えば基地局ＣＳ１１から基地局ＣＳ２１へのハンドオーバが生じると、図９に示すようにデータが統合され、図９の斜線セル部分に示すようなデータが生じる。つまり制御装置Ｇ１１に記憶される隣接基地局情報に、制御装置Ｇ２１配下の基地局ＣＳ２１についてのデータが加入される。このように、他の制御装置の配下の基地局の情報も加味したかたちでの隣接基地局情報が構築される。

図１０は、統合された隣接基地局情報を用いた装置間ハンドオーバ予測における処理手順の一例を示すシーケンス図である。この手順では各制御装置Ｇ１１，Ｇ２１は移動端末のハンドオーバ先として、自配下の基地局だけでなく、隣接する他の制御装置が管理する基地局までも含めて予測する。すなわちハンドオーバ予測部４５ｂは統合された隣接基地局情報を用いて、他装置配下の基地局も含めて遷移確率の最も高い基地局をハンドオーバ先基地局と予測する。

図１０において、最初に移動端末ＰＳ１１は基地局ＣＳ１１と通信状態であり（ステップＳ２０１）、基地局ＣＳ１１と制御装置Ｇ１１との間、および制御装置Ｇ１１と対向装置との間はそれぞれ呼接続状態となっている（ステップＳ２０２、ステップＳ２０３）。制御装置Ｇ１１が移動端末ＰＳ１１のハンドオーバ先として制御装置Ｇ１２配下の基地局ＣＳ２１を判定すると、制御装置Ｇ１１は基地局ＣＳ２１と接続すべく制御装置Ｇ１２に予測先基地局接続指示を送信する（ステップＳ２０４）。この予測先基地局接続指示には対向装置の情報（ＩＰアドレスなど）も含まれる。

これを受けて制御装置Ｇ１２と基地局ＣＳ２１との間に通信リンクが形成され、両者は接続状態になる（ステップＳ２０５）。そして、通信経路を即座に切り替えられるように、制御装置Ｇ１１，Ｇ１２はハンドオーバ待ち状態に遷移する（ステップＳ２０６）。その後、既に制御装置Ｇ１２と接続状態となっている基地局ＣＳ２１が移動端末ＰＳ１１から接続要求を受信すると（ステップＳ２０７）、基地局ＣＳ２１は接続応答を移動端末ＰＳ１１に返信する（ステップＳ２０８）。

これを受けて移動端末ＰＳ１１と基地局ＣＳ２１とが通信状態となり（ステップＳ２０９）、続いて基地局ＣＳ２１から、ハンドオーバ待ち状態の制御装置Ｇ１２に経路切替指示が送信される（ステップＳ２１０）。制御装置Ｇ１２は経路切替指示を契機として制御装置Ｇ１１への経路切替処理を行い（ステップＳ２１１）、予測先基地局接続指示（ステップＳ２０４）の情報を用いて対向装置への接続確立処理を実行する（ステップＳ２１２）。これにより制御装置Ｇ１２と対向装置との間の呼接続が確立される（ステップＳ２１３）。

以上述べたようにこの実施形態では、移動端末の移動に伴い異なる制御装置の配下の基地局間を跨ぐ装置間ハンドオーバが生じると、関係する基地局の相互間で隣接基地局情報４４ａを相互に授受し、互いの記憶する隣接基地局情報を統合する。各制御装置Ｇ１１，Ｇ２１は統合された隣接基地局情報を用いてハンドオーバ予測を行う。これにより制御装置間の連携をとることができ、制御装置を跨ぐ移動についても高速なハンドオーバを実現することが可能になる。

既存の技術でも、隣接基地局情報を利用してハンドオーバ先の基地局を予測していたが、隣接基地局情報は制御装置自身がローカルに管理する基地局に限られ、制御装置を跨ぐハンドオーバに関してはハンドオーバ予測を実現できずに移動端末の高速移動を促進することができなかった。

これに対し本実施形態では、制御装置間で隣接基地局情報を統合するようにしており、その処理手順を箇条書きにすれば例えば以下のとおりである。
・装置間ハンドオーバの発生を契機に、関係する制御装置が相互に相手方を隣接するか否かを判断し、隣接すると看做せれば隣接基地局情報の共有シーケンスを実施する。つまり他装置を巻き込むハンドオーバが生じれば、当該他装置を隣接する相手方として看做す。
・制御装置は、隣接すると看做した制御装置に自装置が保持する隣接基地局情報を送信するとともに、相手側の制御装置から送られる隣接基地局情報を取得する。そして、互いに取得した隣接基地局情報を次装置の記憶している隣接基地局情報と統合（マージ）する。
・制御装置は、移動端末が移動するにつれ経由してきた基地局と、現時点で在圏する基地局における過去のハンドオーバ履歴から、隣接基地局情報を参照して遷移確率の最も高い基地局をハンドオーバ先として予測する。特に、制御装置のエリア範囲の境界に位置する基地局に収容される移動端末については、統合された隣接基地局情報をもとにハンドオーバ先を予測する。
・装置間ハンドオーバを予測した場合は、制御装置は隣接制御装置にハンドオーバ先基地局を指示したうえで個別回線の接続を済ませ、自身も隣接制御装置との間に通信リンクを形成する。

このようにしたので、基地局の自律分散設置が基本となる移動通信システムにおいて、制御装置が端末のハンドオーバ履歴を基にして求めた隣接基地局情報を、隣接する制御装置間で自律的に共有することが可能になる。ネットワーク側の機器である制御装置は、共有した隣接基地局情報を基にハンドオーバ予測を行い、基地局から基地局へのハンドオーバ処理の必要性を検出した場合に、ハンドオーバ先として予測した基地局に前もってハンドオーバ指示を送信する。さらに、制御装置をまたがるハンドオーバを予測した場合には、隣接制御装置に次の接続先基地局を指示し、隣接制御装置と次の基地局間で予めハンドオーバ処理を行う。このように隣接制御装置間で隣接基地局情報を共有し、予測された基地局と制御装置との接続を無線区間に先立って実施することで、制御装置間をまたいだ高速ハンドオーバを実現することが可能になる。これらのことから、制御装置間を移動するハンドオーバをスムーズに実施できるようになり、よって高速移動性能を低コストで向上させることの可能な移動通信システムとその制御装置およびデータベース作成方法を提供することが可能になる。

またこの実施形態では全ての基地局を対象として隣接基地局情報を構築するのではなく、隣接する基地局間だけを対象としてデータベースを構築している。これは制御装置についても同様で、３つ以上の制御装置が存在するケースでも、制御装置間が隣接するか否かを判定するステップを経るようにしている。これはハンドオーバの履歴が蓄積されるにつれてデータベースを更新するようにしているからで、データベースの不必要な肥大を防止してシステムリソースを節約することも可能になる。

なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば制御装置Ｇ１１，Ｇ２１の機能をゲートウェイ２００あるいはサーバ装置４００などに持たせることも可能である。
また、隣接基地局情報を、各制御装置において自配下の基地局のみを対象とするローカルデータベースと、自配下でない基地局を対象とする共有データベースとに分けて構築することも可能である。すなわち図４のデータベース構築部４５ａにおいては自配下の基地局間でのハンドオーバを対象としてローカルデータベースを構築し、装置間ハンドオーバが生じればそれを掲記としてデータ統合部４５ｄにより共有データベースを統合する処理を行うようにしても良い。装置間ハンドオーバは共有データベースを参照すれば予測することができ、移動端末の移動速度のさらなる高速化を促すことが可能になる。

またこの実施形態ではハンドオーバの発生を契機として制御装置間での隣接基地局情報を統合させるようにしたが、例えばサーバ装置４００からオペレータのマニュアル操作によりデータベースを統合させるようにしても良い。特に、新たな基地局が追加された場合などにこのような作業を行うことが考えられる。もちろん、制御装置が基地局の追加を検出して隣接基地局情報の共有を自律的に行うようにしても良い。

また、装置間ハンドオーバの発生の頻度が多い基地局を予め選別しておき、その基地局へのハンドオーバが予測された場合にはその時点で制御装置間に通信リンクを形成するようにしてもよい。このようにすれば装置間ハンドオーバをさらにスムーズに実施できるようになる。

さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１００…通信ネットワーク、２００…ゲートウェイ、３００…インターネット、４００…サーバ装置、Ｇ１１，Ｇ１２…制御装置、ＣＳ１１，ＣＳ１２…基地局、ＰＳ１１，ＰＳ１２…移動端末、ＰＣ…パーソナルコンピュータ、ＴＥＬ…固定電話機、４１…パケットスイッチ部、４２…基地局インタフェース部、４３…ネットワークインタフェース部、４４…メモリ、４４ａ…隣接基地局情報、４５…主制御部、４５ａ…データベース構築部、４５ｂ…ハンドオーバ予測部、４５ｃ…ハンドオーバ制御部、４５ｄ…データ統合部、４５ｅ…リンク形成部

Claims (11)

1. それぞれ無線ゾーンを形成し、当該無線ゾーン間をハンドオーバする移動端末を無線収容する複数の基地局と、前記複数の基地局を個別回線を介して自配下に分配して収容する複数の制御装置とを具備する移動通信システムであって、
   前記複数の制御装置は、
   自配下の複数の基地局を配列した順列ごとに、前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度を対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築する構築手段と、
   通信中の移動端末の次のハンドオーバ先の基地局を前記頻度に基づき予測する予測手段と、
   前記予測された基地局へのハンドオーバを前記通信中の移動端末に指示する指示手段と、
   自配下の基地局と他の制御装置の配下の基地局とを前記移動端末が遷移する装置間ハンドオーバが生じると、当該他の制御装置の配下の基地局を含む順列とその頻度とを前記データベースに加入して当該他の制御装置との間で前記データベースを統合する統合処理手段とを備えることを特徴とする移動通信システム。
2. 前記統合処理手段は、前記装置間ハンドオーバに係わる基地局の識別情報と、当該装置間ハンドオーバの生じた時点の時刻情報とを含むデータを前記他の制御装置との間で授受し、このデータをもとに前記データベースを統合することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 前記制御装置は、さらに、
   前記通信中の移動端末とその相手先との通信を継続させるためのリンクを、ハンドオーバに先行して前記予測された基地局の個別回線に形成するリンク形成手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
4. 前記リンク形成手段は、前記予測手段により前記装置間ハンドオーバの発生が予測されると、前記予測された基地局を配下とする制御装置と自装置との間に、前記通信中の移動端末とその相手先との通信路を前もって確保すべく、通信リンクを形成することを特徴とする請求項３に記載の移動通信システム。
5. 前記データベースは、自配下の基地局のみを対象とするローカルデータベースと、自配下でない基地局を対象とする共有データベースとを含み、
   前記構築手段は、前記ローカルデータベースを構築し、
   前記統合処理手段は、他の制御装置との間で前記共有データベースを統合することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
6. 移動通信システムの無線ゾーン間をハンドオーバして移動する移動端末を前記無線ゾーン内で無線収容する基地局を、個別回線を介して自配下に収容する制御装置であって、
   自配下の複数の基地局を配列した順列ごとに、前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度を対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築する構築手段と、
   通信中の移動端末の次のハンドオーバ先の基地局を前記頻度に基づき予測する予測手段と、
   前記予測された基地局へのハンドオーバを前記通信中の移動端末に指示する指示手段と、
   自配下の基地局と他の制御装置の配下の基地局とを前記移動端末が遷移する装置間ハンドオーバが生じると、当該他の制御装置の配下の基地局を含む順列とその頻度とを前記データベースに加入して当該他の制御装置との間で前記データベースを統合する統合処理手段とを備えることを特徴とする制御装置。
7. 前記統合処理手段は、前記装置間ハンドオーバに係わる基地局の識別情報と、当該装置間ハンドオーバの生じた時点の時刻情報とを含むデータを前記他の制御装置との間で授受し、このデータをもとに前記データベースを統合することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. さらに、前記通信中の移動端末とその相手先との通信を継続させるためのリンクを、ハンドオーバに先行して前記予測された基地局の個別回線に形成するリンク形成手段を具備することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
9. 前記リンク形成手段は、前記予測手段により前記装置間ハンドオーバの発生が予測されると、前記予測された基地局を配下とする制御装置と自装置との間に、前記通信中の移動端末とその相手先との通信路を前もって確保すべく、通信リンクを形成することを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
10. 前記データベースは、自配下の基地局のみを対象とするローカルデータベースと、自配下でない基地局を対象とする共有データベースとを含み、
    前記構築手段は、前記ローカルデータベースを構築し、
    前記統合処理手段は、他の制御装置との間で前記共有データベースを統合することを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
11. 移動通信システムの無線ゾーン間をハンドオーバして移動する移動端末を前記無線ゾーン内で無線収容する基地局を自配下に収容する制御装置において実施されるデータベース作成方法であって、
    前記制御装置が、自配下の複数の基地局を配列した順列ごとに、前記移動通信システムに生じたハンドオーバの履歴においてその順列の生じた頻度を対応付けたデータベースを前記履歴の蓄積に伴い構築することと、
    前記制御装置が、自配下の基地局と他の制御装置の配下の基地局とを前記移動端末が遷移する装置間ハンドオーバが生じると、当該他の制御装置の配下の基地局を含む順列とその頻度とを前記データベースに加入して当該他の制御装置との間で前記データベースを統合することとを含むことを特徴とするデータベース作成方法。

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