JP7388565B2 - 子局システム - Google Patents

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Description

本開示は、子局システムに関するものである。
非特許文献1には、基地局装置を備える通信システムに関する技術が開示されている。非特許文献1に開示されているような従来の基地局装置は、親局装置と、当該親局装置に接続される少なくとも1つの子局装置と、を備えるものである。
O-RANフロントホール仕様概要, NTT DOCOMOテクニカルジャーナルVol.27 No.1(Apr.2019)
上記の非特許文献等の従来技術においては、例えば、各通信事業者の親局装置に対応する個別の子局装置が必要となる。このため、全ての子局装置の設置のためには、広いスペースが必要となってしまう。また、実際には子局装置の設置場所が制限されるため、各通信事業者の親局装置に対応する複数の子局装置をまとめて同一拠点に設置することが考えられる。この場合、子局装置の設置サイトにおいては、機器構成が煩雑になるという課題が生じる。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本開示の目的は、設置領域の効率化および機器構成の簡易化を実現可能な子局システムを得ることである。
本開示に係る子局システムは、第1親局装置および当該第1親局装置とは別の第2親局装置を少なくとも含む複数の親局装置に接続される第1共用子局装置と、第1共用子局装置に接続される第2共用子局装置と、を備える。第1共用子局装置には、第1親局装置に対応する第1個別機能部と、第2親局装置に対応する第2個別機能部と、が搭載される。第2共用子局装置には、第1個別機能部および第2個別機能部に接続されて複数の親局装置の種類に依らずに機能する共通機能部が搭載されている。
本開示によれば、設置領域の効率化および機器構成の簡易化を実現可能な子局システムを得ることができる。
実施の形態1に係る通信システムの全体構成を模式的に示す図である。 比較例に係る通信システムを示す図である。 実施の形態1に係る通信システムの変形例を示す図である。 実施の形態2に係る通信システムの全体構成を模式的に示す図である。 実施の形態2に係る通信システムの変形例を示す図である。
添付の図面を参照して、実施の形態について説明する。各図における同一の符号は、同一の部分または相当する部分を示す。また、本開示では、重複する説明については、適宜に簡略化または省略する。なお、本開示は、以下の各実施の形態に限定されるものではない。本開示には、その趣旨を逸脱しない範囲において、以下の各実施の形態によって開示される構成の種々の変形および組み合わせが含まれ得る。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る通信システム1の全体構成を模式的に示す図である。通信システム1は、複数の親局装置と、当該複数の親局装置に接続される子局システム2と、を備える。複数の親局装置は、少なくとも、第1親局装置3aおよび当該第1親局装置3aとは別の第2親局装置3bを含む。なお、子局システム2が接続される複数の親局装置の数は、3つ以上でもよい。図示の例において、子局システム2が接続される複数の親局装置には、第1親局装置3aおよび第2親局装置3bとは別の第3親局装置3cが含まれている。
例えば、通信システム1を無線通信を提供するモバイル基地局に適用した場合、各親局装置には、各MNO(Mobile Network Operator)のCU(Centralized Unit)およびDU(Distributed Unit)の機能が搭載される。また、通信システム1をモバイル基地局に適用した場合、子局システム2には、RU(Radio Unit)の機能が搭載される。モバイル基地局を構成するCUおよびDUはデジタル信号処理を行い、RUはこのデジタル信号を無線信号に変換する。無線信号は、アンテナによって所定の狙った方向に放射される。
なお、本実施の形態に係る子局システム2は、無線通信を提供するモバイル基地局に限られず、各種の通信システム1に適用することができる。子局システム2は、例えば、5G、ローカル5G、LTEおよび各種無線LANを利用する無線通信システムに適用可能であるし、また、有線通信システムにも適用可能である。子局システム2は、親局装置と子局装置とから構成される任意の通信システム1に適用することができる。
子局システム2は、各親局装置から離れて設置される。本実施の形態に係る子局システム2は、第1共用子局装置の一例である親局側共用子局10と、第2共用子局装置の一例である子局側共用子局20と、を備える。
親局側共用子局10は、複数の親局装置に接続される。図示の例において、親局側共用子局10は、第1親局装置3aと第2親局装置3bと第3親局装置3cとに接続される。親局側共用子局10は、各親局装置と通信を行う。
親局側共用子局10と複数の親局装置とは、例えば、親局装置と同数の単芯光ファイバまたはマルチコアファイバ等の物理媒体によって物理的に接続される。親局側共用子局10と複数の親局装置とは、例えば、互いの間に設けられたWDM装置等の伝送装置を介して接続されてもよい。親局側共用子局10と複数の親局装置とは、例えば、単芯光ファイバ等の1本の物理媒体によって物理的に接続されてもよい。また、親局側共用子局10と複数の親局装置との接続は、例えば、VLANなどによって論理的に分離されていてもよい。
親局側共用子局10には、第1親局装置3aに対応する第1個別機能部11aと、第2親局装置3bに対応する第2個別機能部11bと、が少なくとも搭載される。図示の例においては、親局側共用子局10には、第3親局装置3cに対応する第3個別機能部11cが更に搭載されている。親局側共用子局10には、子局システム2が接続される親局装置の数と同数の個別機能部が搭載される。図示の例において、親局側共用子局10には、第1個別機能部11aと第2個別機能部11bと第3個別機能部11cとの計3つの個別機能部が搭載されている。なお、子局システム2が接続される親局装置の数は、2以上の任意の数でよい。親局側共用子局10に搭載される個別機能部の数は、2以上の任意の数でよい。複数の個別機能部は、一例として、同一の筐体に収容されている。
本開示に係る個別機能部は、従来の子局装置の各機能のうち、親局装置毎に個別の管理、設定および制御等が必要な機能を有するものである。子局システム2をモバイル基地局に適用した場合、個別機能部は、従来のRUの機能のうちMNO毎に個別の管理、設定および制御等が必要な機能を有する。
一例として、各個別機能部は、互いに独立して動作可能に構成されているとよい。本例であれば、例えば、第1親局装置3aまたは第1個別機能部11aに異常が生じたとしても、第2個別機能部11bおよび第3個別機能部11cには影響がない。また、第1親局装置3aと第1個別機能部11aとの間の接続および通信に異常が生じたとしても、第2個別機能部11bおよび第3個別機能部11cには影響がない。
子局側共用子局20は、個別機能部が搭載された親局側共用子局10に接続されている。子局側共用子局20は、親局側共用子局10と通信を行う。子局側共用子局20は、親局側共用子局10の外部に設けられる。一例として、子局側共用子局20は、親局側共用子局10から離れた別の場所に設置される。
子局側共用子局20と親局側共用子局10とは、例えば、親局側共用子局10に搭載された個別機能部と同数の単芯光ファイバまたはマルチコアファイバ等の物理媒体によって接続される。また、子局側共用子局20と親局側共用子局10との接続は、例えば、VLANなどによって論理的に分離されていてもよい。
子局側共用子局20には、親局装置の種類に依らずに機能する共通機能部21が搭載されている。共通機能部21は、従来の子局装置の各機能のうち、親局装置毎の個別設定等に依存しない共通的な機能を有するものである。共通機能部21は、個別機能部が収容されている筐体とは別の筐体に収容されている。共通機能部21は、第1個別機能部11aおよび第2個別機能部11bに接続される。また、図示の例のように、共通機能部21は、第3個別機能部11cに接続されていてもよい。図示の例において、共通機能部21は、第1個別機能部11a、第2個別機能部11bおよび第3個別機能部11cと通信を行う。
図2は、比較例に係る通信システムを示す図である。図2に示される比較例は、従来のモバイル基地局の構成を模式的に示している。図2に示される従来のモバイル基地局は、第1子局装置2aと第2子局装置2bと第3子局装置2cとを備えている。図2の比較例において、各子局装置には、それぞれ個別のアンテナが接続されている。第1子局装置2aと第2子局装置2bと第3子局装置2cとは、親局に依らない共通的な機能を有している。第1子局装置2aと第2子局装置2bと第3子局装置2cとは、親局に依らない共通的な機能として、例えば、アンテナの制御機能(例えば、チルト角制御機能)、パワーアンプの機能、アンテナ制御用の電源ユニットとしての機能、等の各種の機能を有する。本実施の形態に係る共通機能部21は、上述したような、従来の各子局装置が共通的に保持する機能を有する。
ここで、子局システム2をモバイル基地局に適用した場合における、親局側共用子局10に搭載される個別機能部と子局側共用子局20に搭載される共通機能部21との機能の具体例について説明する。なお、本開示に係る個別機能部および共通機能部21の各機能は下記の例に限定されるものではない。
例えば、子局システム2は、アンテナ等のハードウェアを管理するためのハードウェア管理情報を各親局装置と授受するため、参照定義情報を各親局装置から取得する。図2に示される従来例においても、各子局装置は、参照定義情報を親局から取得する。図2の従来例において、この参照定義情報には、親局装置の種類に依らない共通の参照定義情報が含まれる。共通機能部21は、一例として、図2の従来例における共通の参照定義情報を取得する機能を有する。そして、共通機能部21は、取得した共通の参照定義情報を元に動作する機能、例えば、アンテナ等のハードウェアを制御する機能を有する。
アンテナが所定の電波を放射するために必要な情報として、例えば、電波出力値、電波形成情報およびアンテナキャリブレーションデータ等がある。例えば、共通機能部21は、上述したような各種の情報を、各親局装置からNETCONF(Network Configuration Protocol)等の共通的なプロトコルで取得する機能を有する。また、共通機能部21は、例えば、HDLC(High-Level Data Link Control)等の共通的なプロトコルを用いてアンテナ等のハードウェアを制御する機能を有する。
また、親局側共用子局10が各親局装置からハードウェア制御情報を取得するにあたっては、各親局装置の所属するMNO毎にネットワーク構成が異なるため、親局側共用子局10はネットワーク構成の差分を吸収して動作する必要がある。ここでいうネットワーク構成の差分とは、例えば、MACアドレス、VLAN ID、ネットワークプロトコルおよび暗号化プロトコルの違いや、子局システム2と親局装置との物理的な接続方式の違い等を意味する。親局側共用子局10に搭載された各個別機能部には、上記のネットワーク構成の差分を吸収する役割がある。具体的には、個別機能部には、例えば、親局装置との接続情報および親局装置に対応するプログラムなどが保存されるメモリ等の記憶媒体が該当する。また、個別機能部には、例えば、親局装置と接続するための物理インターフェースも該当する。
以上に示したように、本実施の形態に係る子局システム2は、第1親局装置3aおよび当該第1親局装置3aとは別の第2親局装置3bを少なくとも含む複数の親局装置に接続される親局側共用子局10と、親局側共用子局10に接続される子局側共用子局20と、を備える。親局側共用子局10には、第1親局装置3aに対応する第1個別機能部11aと、第2親局装置3bに対応する第2個別機能部11bと、が搭載されている。子局側共用子局20には、第1個別機能部11aおよび第2個別機能部11bに接続されて複数の親局装置の種類に依らずに機能する共通機能部21が搭載されている。以上のように構成された子局システム2によれば、親局側共用子局10と子局側共用子局20という2台の装置によって、機器構成の簡易化を実現することができる。
親局側共用子局10は、例えば、コロケーションビル等に設置される。子局側共用子局20は、例えば、アンテナ直下の比較的狭いスペースに設置することができる。子局側共用子局20は、例えば、スマートポールの設置場所等の狭いスペースに設置することもできるし、スマートポールに搭載することもできる。
また、本実施の形態によれば、例えば、図2の従来例のような3台以上の子局装置の機能を、親局側共用子局10と子局側共用子局20という2台の装置によって実現することができる。
例えば、機器構成の簡易化のために、図2に示される従来例における複数台の子局装置を1つの筐体にまとめて収容するということが考えられる。しかしながら、同一サイトに設置される複数台の子局装置を一つの筐体にまとめて収容するだけでは、基盤構成、電源構成および放熱能力等を考慮すると、装置の大型化が避けられない。複数台の子局装置を1つの筐体にまとめて収容するだけでは、設置領域の効率化という効果を十分に得ることができない。一方、本実施の形態のように親局側共用子局10と子局側共用子局20とを分離する構成によれば、設置領域の効率化という効果を十分に得ることができる。
また、図1に示されるように、通信システム1は、親局装置の種類に依らずに機能する共用アンテナ30を備えていてもよい。子局側共用子局20は、この共用アンテナ30に接続されていてもよい。本実施の形態に係る子局システム2は、親局装置の個別設定に依存しない共通的な機能を有する共通機能部21を備えることで、複数の親局装置に対して同一の共用アンテナ30を利用することが可能となる。本実施の形態によれば、例えば、鉄塔のインフラを共用アンテナ30として各MNOで共用することができる。例えば、図2の従来例においては複数必要だったアンテナを、1つの共用アンテナ30にまとめることができる。
図3は、実施の形態1に係る通信システム1の変形例を示す図である。本変形例において、親局側共用子局10には、差分吸収部12が搭載されている。差分吸収部12は、共通機能部21と各個別機能部との間に設置される。本変形例において、共通機能部21は、差分吸収部12を介して、第1個別機能部11a、第2個別機能部11bおよび第3個別機能部11cに接続される。
差分吸収部12は、第1個別機能部11aと共通機能部21との間で伝送される信号、第2個別機能部11bと共通機能部21との間で伝送される信号、および、第3個別機能部11cと共通機能部21との間で伝送される信号、の差分を吸収するためのものである。差分吸収部12は、親局装置毎の設定の重複および差分を吸収して、親局側共用子局10と子局側共用子局20との間で共通的なプロトコルによる信号の伝送を可能とするものである。差分吸収部12は、各個別機能部と共通機能部21との間で伝送される信号の多重分離機能、クロック機能および代理機能の少なくとも1つを有する。例えば、通信システム1がモバイル基地局に適用される場合、差分吸収部12は、C-plane信号およびU-plane信号の多重分離を行う。また、差分吸収部12は、例えば、クロック機能として、S-plane信号のBoundary Clock機能、Transparent Clock機能およびMaster Clock機能などの何れかを有する。また、差分吸収部12は、例えば、M-plane信号のネットワークプロトコル変換機能や、NETCONFプロキシ機能、SSH中継機能などを有する。
本変形例によれば、親局側共用子局10と子局側共用子局20とを接続する伝送媒体を統合することができる。例えば、図3に示されるように、親局側共用子局10と子局側共用子局20と接続する物理媒体を1本に統合することができる。なお、図3に示されるように、親局側共用子局10と子局側共用子局20と接続する物理媒体の数は、例えば、2本であってもよい。すなわち、図1の実施例において3本必要であった物理媒体を2本に統合してもよい。本変形例によれば、機器構成をさらに簡易化することができる。
親局側共用子局10に搭載された各個別機能部および子局側共用子局に搭載された共通機能部の各種の機能は、専用のハードウェアを用いて実現されてもよいし、専用のハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。親局側共用子局10に搭載された各個別機能部および子局側共用子局20に搭載された共通機能部21の各種の機能は、具体的には、情報処理を行うコントローラ等により実現される。典型的には、コントローラは、プロセッサ及びメモリを含む。メモリは、揮発性メモリや不揮発性メモリを含む。プロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより、上記の各種の機能が実現される。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されてもよい。コントローラは、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。
実施の形態2.
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態1と同一または相当する部分については、説明を簡略化および省略する。以下、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図4は、実施の形態2に係る通信システム1の全体構成を概略的に示す図である。通信システム1は、実施の形態1と同様、複数の親局装置と、当該複数の親局装置に接続される子局システム2と、を備える。子局システム2は、親局側共用子局10と、子局側共用子局20と、を備える。
本変形例において、親局側共用子局10に搭載されている各個別機能部は、互いに独立して動作可能に構成されている。複数の個別機能部のうちの1つに関する異常が生じたとしても、当該異常は他の個別機能部に影響を与えることがない。例えば、第1個別機能部11aが故障したとしても、第2親局装置3bおよび第3親局装置3cによる通信に影響を及ぼすことがない。
本実施の形態において、第1個別機能部11aは手動および自動の少なくとも一方での復旧機能を有する。第1個別機能部11aが復旧動作を行っても、第2個別機能部11bおよび第3個別機能部11cには影響を与えることがない。第1個別機能部11aが復旧動作を行っても、第2親局装置3bおよび第3親局装置3cによる通信に影響を及ぼすことがない。なお、第2個別機能部11bも第1の個別機能部と同様に復旧機能を有していると、より好ましい。同様に、第3個別機能部11cも復旧機能を有していると、より好ましい。なお、共通機能部21も、復旧機能を有していてもよい。
図4を参照して、復旧機能を有する個別機能部の構成の具体例について説明する。第1個別機能部11aは、例えば、手動復旧部31aおよび自動復旧部32aを有する。第2個別機能部11bは、例えば、手動復旧部31bおよび自動復旧部32bを有する。第3個別機能部11cは、例えば、手動復旧部31cおよび自動復旧部32cを有する。
親局側共用子局10は、予備部33を有する。予備部33は、自動復旧部32aの予備として機能する。予備部33は、自動復旧部32bおよび自動復旧部32cの予備として機能してもよい。すなわち、各個別機能部で予備部33を共用してもよい。また、自動復旧部32bおよび自動復旧部32cの予備として、予備部33とは別の部品または機能が搭載されていてもよい。
また、本実施の形態において、親局側共用子局10は、自動復旧部と手動復旧部との間に設けられるスイッチ部40と、親局装置と自動復旧部との間に設けられるスイッチ部41と、を備える。さらに、親局側共用子局10は、切替制御部50を備える。切替制御部50は、例えば、各自動復旧部、スイッチ部40およびスイッチ部41等の制御を行う。図示は省略するが、切替制御部50は、制御対象となる各部、例えば、各自動復旧部、スイッチ部40およびスイッチ部41等に接続される。なお、スイッチ部40、スイッチ部41および切替制御部50は、親局側共用子局10の外部に備えられていてもよい。
切替制御部50は、例えば、自動復旧部32aが故障した場合、当該自動復旧部32aに、予備部33への機能の切り替え動作を実行させる。切替制御部50は、例えば、自動復旧部32aが故障した場合、スイッチ部40に、自動復旧部32aと手動復旧部31aとの接続を、予備部33と手動復旧部31aとの接続に切り替えさせる。切替制御部50は、例えば、自動復旧部32aが故障した場合、スイッチ部41に、自動復旧部32aと第1親局装置3aとの接続を、予備部33と第1親局装置3aとの接続に切り替えさせる。同様に、切替制御部50は、自動復旧部32bまたは自動復旧部32cが故障した場合にも、上述したような各種の制御を行う。各自動復旧部は、切替制御部50に対して動作状況の通知を行う。切替制御部50は、各自動復旧部からの動作状況通知の内容に応じて、上述したような各種の制御を行う。また、切替制御部50は、各自動復旧部に故障が生じた場合にアラートを出す機能を有していてもよい。また、切替制御部50は、スイッチ部40およびスイッチ部41に故障が生じた場合にアラートを出す機能を有していてもよい。
上述したように、自動復旧部は、自動での復旧動作が可能な部分である。自動復旧部には、例えば、親局装置との接続情報およびプログラムが保存されるメモリ等の記憶媒体の特定の領域が該当する。例えば、自動復旧部は、当該領域に障害が生じた場合に予備の領域に展開する機能を有する。この予備の領域には、予備部33が該当する。
手動復旧部は、部品交換等の手動による復旧に対応する部分である。例えば、親局側共用子局10と子局側共用子局20とを接続する物理インターフェース等、故障時に現地派遣による交換が必要な部品が手動復旧部に該当する。例えば、手動復旧部31aの交換が行われても、第2個別機能部11bおよび第3個別機能部11cには影響がない。
切替制御部50は、手動復旧部に接続されていてもよい。手動復旧部は、自動復旧部と同様、切替制御部50への動作状況の通知を行う機能を有していてもよい。切替制御部50は、各手動復旧部に故障が生じた場合にアラートを出す機能を有していてもよい。
また、図5は、実施の形態2に係る通信システム1の変形例を示す図である。本変形例において、子局システム2は、パケット処理部60を備える。図示の例において、パケット処理部60は、親局側共用子局10に搭載されているが、任意の箇所に設置され得る。例えば、パケット処理部60は、子局側共用子局20に搭載されてもよい。パケット処理部60は、親局装置と共通機能部21との間の任意の位置に設置され得る。また、パケット処理部60は、複数箇所に設置された機器から構成されてもよい。
パケット処理部60は、親局装置から共通機能部への異常な信号流入を防止する異常信号流入防止部として機能する。図示を省略するが、本変形例において、切替制御部50は、パケット処理部60に接続される。一例として、切替制御部50は、パケット処理部60へのトラヒックの流入状況をモニタリングする。切替制御部50は、親局装置からの異常パケットの流入または過剰トラヒックの流入を検出した場合にアラートを出す。また、切替制御部50は、親局装置からの異常パケットの流入または過剰トラヒックの流入を検出した場合、パケット処理部60に流入したパケットの廃棄を実行させる。本変形例によれば、共通機能部21への異常な信号流入を防止することで、共通機能部21の故障を防ぐことができる。なお、切替制御部50は、パケット処理部60に故障が生じた場合にアラートを出す機能を有していてもよい。
なお、上記の各実施の形態およびその変形例は、任意の組み合わせが可能である。例えば、実施の形態1の変形例で示した差分吸収部12を、実施の形態2およびその変形例に適用してもよい。また、実施の形態2の変形例で示したパケット処理部60を、実施の形態1およびその変形例に適用してもよい。
本開示に係る子局システムは、例えば、無線通信を提供するモバイル基地局に適用することができる。
1 通信システム
2 子局システム
2a 第1子局装置
2b 第2子局装置
2c 第3子局装置
3a 第1親局装置
3b 第2親局装置
3c 第3親局装置
10 親局側共用子局
11a 第1個別機能部
11b 第2個別機能部
11c 第3個別機能部
12 差分吸収部
20 子局側共用子局
21 共通機能部
30 共用アンテナ
31a 手動復旧部
31b 手動復旧部
31c 手動復旧部
32a 自動復旧部
32b 自動復旧部
32c 自動復旧部
33 予備部
40 スイッチ部
41 スイッチ部
50 切替制御部
60 パケット処理部

Claims (7)

  1. 第1親局装置および当該第1親局装置とは別の第2親局装置を少なくとも含む複数の親局装置に接続される第1共用子局装置と、
    前記第1共用子局装置に接続される第2共用子局装置と、
    を備え、
    前記第1共用子局装置には、前記第1親局装置に接続して当該第1親局装置に対応する第1個別機能部と、前記第2親局装置に接続して当該第2親局装置に対応する第2個別機能部と、が搭載され、
    前記第2共用子局装置には、前記第1個別機能部および前記第2個別機能部に接続されて前記複数の親局装置の種類に依らずに機能する共通機能部が搭載されている子局システム。
  2. 前記複数の親局装置は、前記第1親局装置および第2親局装置とは別の第3親局装置を含み、
    前記第1共用子局装置には、前記第3親局装置に対応する第3個別機能部が搭載され、
    前記共通機能部は、前記第3個別機能部に接続されている請求項1に記載の子局システム。
  3. 前記第2共用子局装置は、前記複数の親局装置の種類に依らずに機能する共用アンテナに接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の子局システム。
  4. 前記第1共用子局装置には、前記第1個別機能部と前記共通機能部との間で伝送される信号、および、前記第2個別機能部と前記共通機能部との間で伝送される信号、の差分を吸収するための差分吸収部が搭載され、
    前記共通機能部は、前記差分吸収部を介して前記第1個別機能部および前記第2個別機能部に接続される請求項1から請求項3の何れか1項に記載の子局システム。
  5. 前記第1個別機能部と前記第2個別機能部とは互いに独立して動作可能に構成され、
    前記第1個別機能部は、手動および自動の少なくとも一方での復旧機能を有することを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の子局システム。
  6. 前記第2個別機能部は、手動および自動の少なくとも一方での復旧機能を有することを特徴とする請求項5に記載の子局システム。
  7. 前記複数の親局装置と前記共通機能部との間に位置し、前記共通機能部への異常な信号流入を防止する異常信号流入防止部を備えることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載の子局システム。
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