(57)【要約】  ＭＡＣプロトコル構造において、ＭＡＣ階層を上位ＭＡＣ階層と下位ＭＡＣ階層とに分離して構成し、上位ＭＡＣ階層には、セッション情報関連機能を配置し、下位ＭＡＣ階層には、移動端末（ＭＳＳ）のハンドオーバーと関連して時間遅延に敏感な機能を配置する。また、ハンドオーバー方法において、無線通信システムの移動端末が基地局（ＡＰ）間を移動してハンドオーバーを行う場合、セッション情報を、前記上位ＭＡＣ階層が割り当てられた基地局制御器（ＡＰＣ）またはサービング基地局（Ｓ−ＡＰ）の固定した地点で管理し、移動端末のハンドオーバー過程で従来基地局間セッション情報の移動によって発生するシステム負荷を減らし、通信品質を向上させる。
2007527179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムのパケット通信のための媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコル構造であって、
固定した位置で前記パケット転送のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を含む上位ＭＡＣ階層と、
前記上位ＭＡＣ階層から分離され、前記上位ＭＡＣ階層と物理階層との間でデータブロックを伝達する下位ＭＡＣ階層と、
前記上位ＭＡＣ階層と前記下位ＭＡＣ階層との間で、データ転送のためのアドレス情報として所定のトンネリングヘッダ情報を生成するトンネリング階層と、
を備えることを特徴とする、無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項２】
前記上位ＭＡＣ階層は、分類階層、パケットヘッダ圧縮階層、暗号化階層、セッション制御階層、自動再送要求階層のうち少なくと一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項３】
前記下位ＭＡＣ階層は、パッキング及び断片階層、プロトコルデータユニット処理階層、リンク制御階層のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項４】
前記物理階層を通じて移動端末に転送される前記パケットの転送ブロックは、少なくとも一つの自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）ブロックとＭＡＣヘッダ情報とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項５】
前記トンネリング階層は、前記ＡＲＱブロックの一連番号を前記トンネリングヘッダ情報に含めるように構成されることを特徴とする、請求項４に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項６】
前記上位ＭＡＣ階層は、前記広帯域無線通信システムの基地局制御器に位置することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項７】
前記下位ＭＡＣ階層は、前記広帯域無線通信システムの複数の基地局に共通して位置することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項８】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いる無線通信システムの下りリンクで、インターネットプロトコル（ＩＰ:Internet Protocol）網のパケットを移動端末に転送する方法であって、
上位ＭＡＣ階層が、前記ＩＰ網を通じて受信したパケットを、複数の自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）ブロックとして分割するステップと、
前記上位ＭＡＣ階層が、前記ＡＲＱブロックの転送のための所定ヘッダ情報と共に少なくとも一つのＡＲＱブロックを、下位ＭＡＣ階層に転送するステップと、
前記下位ＭＡＣ階層が、前記ヘッダ情報に基づいて前記ＡＲＱブロックを受信するステップと、
前記下位ＭＡＣ階層が、受信した前記ＡＲＱブロックを、前記移動端末に転送するためのパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックに組み立てるステップと、
前記下位ＭＡＣ階層が、前記組み立てられたＰＤＵブロックを、前記移動端末に転送するステップと、を備え、
前記ＭＡＣプロトコルは、セッション情報を管理し、且つ固定した位置を有する前記上位ＭＡＣ階層と、物理階層と接続され且つ位置変更が可能な前記下位ＭＡＣ階層とに分離されることを特徴とする、分離されたＭＡＣプロトコル構造を用いた無線通信システムの下りデータ転送方法。
【請求項９】
前記上位ＭＡＣ階層は、前記広帯域無線通信システムの基地局制御器に位置し、前記下位ＭＡＣ階層は、基地局に位置し、前記物理階層と接続される移動端末の移動によってその位置が変更されることを特徴とする、請求項８に記載の無線通信システムの下りデータ転送方法。
【請求項１０】
前記ヘッダ情報は、前記ＡＲＱブロックの一連番号と前記下位ＭＡＣ階層のアドレス情報とを含むことを特徴とする、請求項８に記載の無線通信システムの下りデータ転送方法。
【請求項１１】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いる無線通信システムの上りリンクで、移動端末の転送データをインターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）網に転送する方法であって、
下位ＭＡＣ階層が、物理階層を通じて前記移動端末の転送データを受信するステップと、
前記下位ＭＡＣ階層が、前記転送データに含まれた少なくとも一つの自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）ブロックを抽出するステップと、
前記下位ＭＡＣ階層が、前記ＡＲＱブロックの転送のための所定ヘッダ情報と共に少なくとも一つのＡＲＱブロックを、前記上位ＭＡＣ階層に転送するステップと、
前記上位ＭＡＣ階層が、少なくとも一つの前記ＡＲＱブロックを受信し、パケットとして組み立てた後、前記ＩＰ網に転送するステップと、を備え、
前記ＭＡＣプロトコルは、セッション情報を管理し、且つ固定した位置を有する前記上位ＭＡＣ階層と、物理階層と接続され且つ位置変更が可能な前記下位ＭＡＣ階層とに分離されることを特徴とする、分離されたＭＡＣプロトコル構造を用いた無線通信システムの上りデータ転送方法。
【請求項１２】
前記上位ＭＡＣ階層は、前記広帯域無線通信システムの基地局制御器に位置し、前記下位ＭＡＣ階層は、基地局に位置し、前記物理階層と接続される移動端末の移動によってその位置が変更されることを特徴とする、請求項１１に記載の無線通信システムの上りデータ転送方法。
【請求項１３】
前記上位ＭＡＣ階層に転送されるデータの基本単位は、パケットデータユニットから分割された少なくとも一つのＡＲＱブロックとトンネリングヘッダを含み、前記トンネリングヘッダは、前記ＡＲＱブロックのブロック一連番号と前記上位ＭＡＣ階層のＭＡＣアドレスとを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の上りデータ転送方法。
【請求項１４】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いる無線通信システムにおいて、サービング基地局と移動端末が移動するターゲット基地局との間で行われるハンドオーバー方法であって、
前記移動端末がチャネルスキャニングによって前記ターゲット基地局へのハンドオーバーを決定するステップと、
前記サービング基地局を通じて前記移動端末のハンドオーバー要求を受信するステップと、
前記ターゲット基地局への前記移動端末のハンドオーバー可否を判定するステップと、
前記ターゲット基地局にハンドオーバー命令を転送するステップと、
前記ターゲット基地局にセッション情報を除くパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックを転送するステップと、を備え、
前記ＭＡＣプロトコルは、前記セッション情報を管理し、且つ固定した位置を有する上位ＭＡＣ階層と、ハンドオーバー時に、前記サービング基地局から前記ターゲット基地局に位置変更される下位ＭＡＣ階層とを有することを特徴とする、無線通信システムのハンドオーバー方法。
【請求項１５】
無線通信システムのパケット通信のための媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコル構造であって、
固定した位置で移動端末とのパケット通信のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を含む上位ＭＡＣ階層と、
前記上位ＭＡＣ階層から分離され、前記上位ＭＡＣ階層と物理階層との間で、送受信されるパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックの大きさを無線チャネルの状況に応じて可変的に調整する下位ＭＡＣ階層と、
を備えてなる、無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項１６】
前記下位ＭＡＣ階層は、前記ＰＤＵブロックの大きさを調整するスケジューラ階層を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項１７】
前記下位ＭＡＣ階層は、前記ＰＤＵブロックの大きさを、トラフィックの負荷に応じて可変的に調整することを特徴とする、請求項１５に記載の無線通信システムのＭＡＣプロトコル構造。
【請求項１８】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いてパケット通信を行う無線通信システムであって、
固定した位置で前記パケット通信のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を有する上位ＭＡＣ階層を含む少なくとも一つの基地局制御器と、
前記上位ＭＡＣ階層と移動端末が接続される物理階層との間で、パケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックを転送する下位ＭＡＣ階層を含む複数の基地局と、
を備えることを特徴とする、無線通信システム。
【請求項１９】
前記移動端末が、前記複数の基地局のうちの現在接続中のソース基地局から移動しようとするターゲット基地局にハンドオーバーする場合に、前記基地局制御器は、固定した位置で該当のセッション情報を管理し、前記移動端末の接続される前記下位ＭＡＣ階層は、前記ターゲット基地局へ移動されることを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記移動端末が接続される基地局制御器と基地局は、前記上位ＭＡＣ階層と前記下位ＭＡＣ階層との間でのデータ転送時に、該データのアドレス情報として所定トンネリングヘッダ情報を生成するトンネリング階層を用いることを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２１】
前記基地局は、前記ＰＤＵブロックの大きさを無線チャネルの状況に応じて可変的に調整することを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２２】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いてパケット通信を行う無線通信システムであって、
固定した位置で前記パケット通信のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を含む上位ＭＡＣ階層と、前記上位ＭＡＣ階層と分離され、前記上位ＭＡＣ階層と物理階層との間でパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックを転送する下位ＭＡＣ階層とを含む複数の基地局と、
前記複数の基地局のうちの現在接続中の第１基地局の前記上位ＭＡＣ階層に前記セッション情報が固定され、前記第１基地局からハンドオーバーする第２基地局に前記下位ＭＡＣ階層を変更する移動端末と、
を備えることを特徴とする、無線通信システム。
【請求項２３】
前記第１基地局の上位ＭＡＣ階層と前記第２基地局の下位ＭＡＣ階層は、データ転送時に、アドレス情報として所定トンネリングヘッダ情報を生成するトンネリング階層を用いることを特徴とする、請求項２２に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの通信プロトコル構造、データ送受信方法及び移動端末のハンドオーバー(Handover)方法に係り、特に、セッション情報を用いる無線通信システムの負荷を減らし、通信品質を向上させるための無線通信システムの分離型媒体アクセス制御（Media Access Control：以下、“ＭＡＣ”という。)プロトコル構造と、これを用いたデータ送受信方法並びにハンドオーバー方法及びそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、移動通信産業の発達とインターネットサービスに対する使用者要求の増加に伴い、無線インターネットサービスを効率的に提供できる移動通信システムへの必要性も高まってきている。既存の移動通信網は、音声サービスを主な目的として開発されたことから、データ転送帯域幅が比較的小さく、使用料が高いという短所があった。国際標準化機構の一つである電気電子工学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers、以下、“ＩＥＥＥ”という。）のＩＥＥＥ  ８０２．１６標準化グループでは、固定端末に無線広帯域インターネットサービスを提供するための標準としてＩＥＥＥ  ８０２．１６ｄ標準制定を推進中であり、これと同時に、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｄを改善することによって、移動端末（Mobile Subscriber Station：以下、“ＭＳＳ”という。)に無線広帯域インターネットサービスを提供するためにＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ標準の制定を推進中にある。
【０００３】
これらＩＥＥＥ  ８０２．１６ｄ標準及び８０２．１６ｅ標準は、従来の音声サービスのための無線技術に比べて、データの帯域幅が広いために短時間に大容量のデータを転送でき、全ての使用者がチャネルを共有するためチャネルの効率的使用が可能である。しかしながら、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｄ標準は、固定端末を対象にしたもので、ＭＳＳについては考慮しておらず、さらに、これを改善してＭＳＳに無線インターネットサービスを提供するために推進されているＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ標準もまた、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｄ基盤の上に創られているため、現在、ＭＳＳへのサービス提供のための機能が不足している状況である。このＭＳＳへの代表的サービス機能には、ハンドオーバー機能、呼び出し機能、省電力機能などがあり、特にハンドオーバー機能は、移動端末へのサービス提供において必須の機能である。
【０００４】
ハンドオーバー機能は、ＭＳＳの移動に応じて該ＭＳＳへ通信サービスを提供する基地局を変更する機能であり、ＭＳＳに連続した通信サービスを提供するには、ハンドオーバーを行うＭＳＳと基地局間のセッション情報維持が必須とされる。このセッション情報は、ＭＳＳと基地局間の通信に必要な様々な情報を含んであるもので、データの転送状態、ＭＳＳの機能及び特性、基地局の機能及び特性、ＭＳＳに関する認証情報などを含んでいる。
【０００５】
図１は、一般の広帯域無線通信システムにおける移動端末のハンドオーバー過程を概略的に示す図である。
【０００６】
図１において、ＭＳＳ１０は、無線網を通じて基地局（Access Point：ＡＰ）２０ａ又は２０ｂに接続し、基地局２０ａ，２０ｂは、有線網１を通じてルータ３０に接続することによって、インターネットなどの外部インターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）網とパケットデータを送受信する。そして、図１において、ＭＳＳ１０と、基地局２０ａ，２０ｂ間に保持されるセッション情報は、ＭＳＳ１０と基地局２０ａ，２０ｂの両方に格納され、ＭＳＳ１０と基地局２０ａ，２０ｂは、同じセッション情報を持続して管理するようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＭＳＳ１０が現在接続中のサービング基地局（Serving Access Point：Ｓ−ＡＰ）２０ａから移動し新しく接続するターゲット基地局（Target Access Point：Ｔ−ＡＰ）２０ｂにハンドオーバーを行う場合、該ＭＳＳ１０は、既に貯蔵されたセッション情報を、ハンドオーバーにかかわらずに持続して管理することは可能であるが、ターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）２０ｂは、サービング基地局（Ｓ−ＡＰ）２０ａで管理していたセッション情報について知らず、同じセッション情報の維持が困難となる。
【０００８】
このため、ＭＳＳ１０のハンドオーバー過程では、図１のサービング基地局（Ｓ−ＡＰ）２０ａとターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）２０ｂ間のセッション情報移動、及びＭＳＳ１０とターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）２０ｂ間の新規セッション情報設定が要求される。しかしながら、ハンドオーバーに際し、ターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）２０ｂへ移動されるべきセッション情報の量が多いと、セッション情報の移動または新規セッション情報の設定に時間がかかり、しかも、セッション情報の移動及び新規設定が行われる間は、ＭＳＳ１０が基地局２０ａ，２０ｂからサービス提供を受けなくなるという問題につながる。
【０００９】
本発明は上記目的を解決するためのもので、その目的は、セッション情報を担当する階層と物理階層へのデータ転送を担当する階層とが分離された媒体アクセス制御プロトコル構造及びこれを用いた無線通信システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、移動端末のハンドオーバー時に、基地局同士間のセッション情報移動を最小化する無線通信システムの媒体アクセス制御プロトコル構造及びこれを用いた無線通信システムを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、分離された媒体アクセス制御プロトコル構造を用いた無線通信システムの上り及び／または下りデータ転送方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、移動端末のハンドオーバー時に、無線通信システムの負荷を減らし、通信品質を向上させる無線通信システムのハンドオーバー方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明は、無線通信システムのパケット通信のための媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコル構造において、固定した位置で前記パケット転送のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を含む上位ＭＡＣ階層と、前記上位ＭＡＣ階層から分離され、前記上位ＭＡＣ階層と物理階層との間でデータブロックを伝達する下位ＭＡＣ階層と、前記上位ＭＡＣ階層と前記下位ＭＡＣ階層との間で、データ転送のためのアドレス情報として所定のトンネリングヘッダ情報を生成するトンネリング階層と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明は、無線通信システムのパケット通信のための媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコル構造において、固定した位置で移動端末とのパケット通信のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を含む上位ＭＡＣ階層と、前記上位ＭＡＣ階層から分離され、前記上位ＭＡＣ階層と物理階層との間で、送受信されるパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックの大きさを無線チャネルの状況に応じて可変的に調整する下位ＭＡＣ階層と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いる無線通信システムの下りリンクで、インターネットプロトコル（ＩＰ:Internet Protocol）網のパケットを移動端末に転送する方法において、上位ＭＡＣ階層が、前記ＩＰ網を通じて受信したパケットを、複数の自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）ブロックとして分割するステップと、前記上位ＭＡＣ階層が、前記ＡＲＱブロックの転送のための所定ヘッダ情報と共に少なくとも一つのＡＲＱブロックを、下位ＭＡＣ階層に転送するステップと、前記下位ＭＡＣ階層が、前記ヘッダ情報に基づいて前記ＡＲＱブロックを受信するステップと、前記下位ＭＡＣ階層が、受信した前記ＡＲＱブロックを、前記移動端末に転送するためのパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックに組み立てるステップと、前記下位ＭＡＣ階層が、前記組み立てられたＰＤＵブロックを、前記移動端末に転送するステップと、を備え、前記ＭＡＣプロトコルは、セッション情報を管理し、且つ固定した位置を有する前記上位ＭＡＣ階層と、物理階層と接続され且つ位置変更が可能な前記下位ＭＡＣ階層とに分離されることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いる無線通信システムの上りリンクで、移動端末の転送データをインターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）網に転送する方法において、下位ＭＡＣ階層が、物理階層を通じて前記移動端末の転送データを受信するステップと、前記下位ＭＡＣ階層が、前記転送データに含まれた少なくとも一つの自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat Request）ブロックを抽出するステップと、前記下位ＭＡＣ階層が、前記ＡＲＱブロックの転送のための所定ヘッダ情報と共に少なくとも一つのＡＲＱブロックを、前記上位ＭＡＣ階層に転送するステップと、前記上位ＭＡＣ階層が、少なくとも一つの前記ＡＲＱブロックを受信し、パケットとして組み立てた後、前記ＩＰ網に転送するステップと、を備え、前記ＭＡＣプロトコルは、セッション情報を管理し、且つ固定した位置を有する前記上位ＭＡＣ階層と、物理階層と接続され且つ位置変更が可能な前記下位ＭＡＣ階層とに分離されることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いる無線通信システムにおいて、サービング基地局と移動端末が移動するターゲット基地局との間で行われるハンドオーバー方法において、前記移動端末がチャネルスキャニングによって前記ターゲット基地局へのハンドオーバーを決定するステップと、前記サービング基地局を通じて前記移動端末のハンドオーバー要求を受信するステップと、前記ターゲット基地局への前記移動端末のハンドオーバー可否を判定するステップと、前記ターゲット基地局にハンドオーバー命令を転送するステップと、前記ターゲット基地局にセッション情報を除くパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックを転送するステップと、を備え、前記ＭＡＣプロトコルは、前記セッション情報を管理し、且つ固定した位置を有する上位ＭＡＣ階層と、ハンドオーバー時に、前記サービング基地局から前記ターゲット基地局に位置変更される下位ＭＡＣ階層とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いてパケット通信を行う無線通信システムにおいて、固定した位置で前記パケット通信のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を有する上位ＭＡＣ階層を含む少なくとも一つの基地局制御器と、前記上位ＭＡＣ階層と移動端末が接続される物理階層との間で、パケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックを転送する下位ＭＡＣ階層を含む複数の基地局と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するための本発明は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Medium Access Control）プロトコルを用いてパケット通信を行う無線通信システムにおいて、固定した位置で前記パケット通信のためのセッション情報を管理する少なくとも一つのサブ階層を含む上位ＭＡＣ階層と、前記上位ＭＡＣ階層と分離され、前記上位ＭＡＣ階層と物理階層との間でパケットデータユニット（ＰＤＵ：Packet Data Unit）ブロックを転送する下位ＭＡＣ階層とを含む複数の基地局と、前記複数の基地局のうちの現在接続中の第１基地局の前記上位ＭＡＣ階層に前記セッション情報が固定され、前記第１基地局からハンドオーバーする第２基地局に前記下位ＭＡＣ階層を変更する移動端末と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、広帯域無線通信システムの移動端末のハンドオーバー時に基地局間のセッション情報移動が要求されないため、システム負荷を減らすことが可能になる。また、本発明では、移動端末と基地局間のハンドオーバー過程が簡素化し、セッション情報固定に伴う遅延時間の減少によって、迅速なハンドオーバーが可能になる。なお、ＭＡＣ構造が上位ＭＡＣ階層と下位ＭＡＣ階層とに分離可能な様々なハンドオーバーモデルへ適用可能なため、システム設計の柔軟性が保障される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る好適な実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には、可能な限り同一の参照符号及び番号を付し、下記の説明において、公知の技術については、本発明を明瞭にするためにその説明を適宜省略するものとする。
【００２２】
まず、本発明の理解を助けるために、図２及び図３を参照してＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅで定義された一般の媒体アクセス制御（Medium Access Control：以下、“ＭＡＣ”という。）通信プロトコル構造、セッション情報管理方法及びハンドオーバー方法を簡略に説明する。
【００２３】
図２は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅで定義された広帯域無線通信システムのハンドオーバーと関連した一般の通信プロトコルの構造を示す階層図である。
【００２４】
図２に示すように、広帯域無線通信システムのハンドオーバーに関与する階層は、ＭＡＣ階層２１０、物理階層であるＰＨＹ階層２２０、及びＭＡＣ階層２１０とＰＨＹ階層２２０をそれぞれ管理する複数の管理階層２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを含む。ＭＡＣ階層２１０は、サービス収容補助階層（Service Specific Convergence Sublayer）２１１、ＭＡＣ共通補助階層（MAC Common Part Sublayer）２１２及び保安補助階層（Privacy Sublayer）２１３からなり、これらの各階層は、サービスアクセスポイント（Service Access Point：ＳＡＰ）２４１，２４２，２４３を介して相互に接続される。ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅで定義されたＭＡＣ階層２１０は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｄで定義されたＭＡＣ階層構造と同様に、ＭＡＣ共通補助階層２１２と保安補助階層２１３とが互いに接続された構造であることに特徴がある。このようなプロトコル構造は、ＭＡＣ階層２１０とＰＨＹ階層２２０とが固定構造で結合されたということを意味し、ＭＳＳのハンドオーバーに関する全てのセッション情報が、基地局に格納されなければならないということを意味する。
【００２５】
一方、ＭＳＳの移動性を支援するＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅのハンドオーバーは、図２のようなプロトコルを基盤としている。このＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅ広帯域無線通信システムのハンドオーバー過程を、図１に挙げて説明すると、下記の通りである。まず、ＭＳＳ１０は、現在接続されているサービング基地局２０ａの無線チャネルの状態を監視する間に、サービング基地局２０ａの無線チャネル状態が悪くなると、ハンドオーバーを行うために周辺の他の基地局の無線チャネルを監視する。
【００２６】
そして、ＭＳＳ１０は、隣接する他の基地局にハンドオーバーする必要があると判断すると、サービング基地局２０ａにハンドオーバー要求メッセージを転送し、サービング基地局２０ａは、受信したハンドオーバー要求メッセージに含まれた隣接基地局情報を確認した後、ＭＳＳ１０がハンドオーバーするターゲット基地局２０ｂに関する情報が含まれた所定ハンドオーバー応答メッセージを、ＭＳＳ１０に転送する。サービング基地局２０ａからハンドオーバー応答メッセージを受信したＭＳＳ１０は、所定のハンドオーバー確認メッセージをサービング基地局２０ｂに転送し、ターゲット基地局２０ｂとの接続を試みる。
【００２７】
図３は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅで定義された広帯域無線通信システムのハンドオーバー過程を示す流れ図である。
【００２８】
まず、ステップ３０１で、図１のＭＳＳ１０は、チャネルスキャニング（Scanning）を通じて隣接基地局に関する情報を得ると共に、ステップ３０３で、サービング基地局（Ｓ−ＡＰ）２０ａにハンドオーバー要求メッセージ（HO-REQ）を送る。ハンドオーバー要求メッセージを受信したサービング基地局２０ａは、ステップ３０５で、ターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）２０ｂにハンドオーバー通知メッセージ（HO-pre-notification）を転送して、ＭＳＳ１０がターゲット基地局２０ｂにハンドオーバーするということを報知する。その後、ステップ３０７で、ターゲット基地局２０ｂは、サービング基地局２０ａにハンドオーバー通知応答メッセージ（HO-pre-notification-response）を転送して、当該ＭＳＳ１０のハンドオーバーを許諾し、このハンドオーバー通知応答メッセージを受信したサービング基地局２０ａは、ステップ３０９で、当該応答メッセージを受けたというハンドオーバー確認メッセージ（HO-confirm）を、ターゲット基地局２０ｂに転送すると共に、ステップ３１１で、当該ＭＳＳ１０にターゲット基地局２０の識別ＩＤ（Ｔ−ＡＰ ＩＤ）が含まれたハンドオーバー応答メッセージ（HO-RSP）を転送して、ＭＳＳ１０がハンドオーバーするターゲット基地局２０ｂを知らせてやる。
【００２９】
その後、ＭＳＳ１０は、最終的にハンドオーバーする時点になると、ステップ３１３で、ハンドオーバー表示メッセージ（HO-IND）をサービング基地局２０ａに転送し、Ｌフレーム以降にハンドオーバーを開始するということを知らせ、ステップ３１５で、サービング基地局２０ａはターゲット基地局２０ｂに、ＭＳＳ１０がＬフレーム後にターゲット基地局２０ｂにスイッチングされるということを知らせるハンドオーバー命令（HO-command）を転送してＭＳＳ１０のハンドオーバー開始を知らせる。そして、ステップ３１７及び３１９で、サービング基地局２０ａは、ＭＳＳ１０の既に格納されたセッション情報（例えば、Service context、service IEs等）と使用者データブロック（すなわち、Protocol Data Unit：以下、“ＰＤＵ”ともいう。）を、ターゲット基地局２０ｂに転送する。
【００３０】
続いて、ステップ３２１で、ターゲット基地局２０ｂは、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅで定義する上りリンクＭＡＰの高速レンジング情報要素（Fast Ranging_IE）を、ＭＳＳ１０に伝達して、ＭＳＳ１０がターゲット基地局２０ｂにレンジング要求を迅速に送信できるようにする。したがって、ステップ３２３で、ＭＳＳ１０がターゲット基地局２０ｂにレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）を転送すると、ステップ３２５で、ターゲット基地局２０ｂは、ＭＳＳ１０にレンジング応答メッセージ（RNG-RSP）を転送して応答する。上記の過程が終了すると、ＭＳＳ１０は、ターゲット基地局２０ｂに対する同期を獲得し、これにより、ステップ３２７で、該当のターゲット基地局２０ｂを通じてデータを送受信することが可能になる。
【００３１】
しかしながら、上記のようにハンドオーバーする時にサービング基地局（Ｓ−ＡＰ）からターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）に転送すべきセッション情報のデータ量が多いと、セッション情報の移動とターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）における新規セッション設定に時間がかかり、セッション情報の移動と新規セッションの設定中に、ＭＳＳに提供されるサービスが一時中断するという問題につながる。
【００３２】
本発明では、このような問題点を解決するために、基地局の通信プロトコル構造においてＭＡＣ階層を上位ＭＡＣ階層と下位ＭＡＣ階層とに分ける分離型ＭＡＣ階層構造を導入し、ＭＡＣ機能のうち、セッション関連機能を上位ＭＡＣ階層に固定的に配置し、ＭＳＳのハンドオーバーと関連して遅延時間に敏感な機能を、下位ＭＡＣ階層に配置した、広帯域無線通信システムのための新規なＭＡＣプロトコル構造を提案する。
【００３３】
また、本発明では、上位ＭＡＣ階層でセッション情報を管理し、上位ＭＡＣ階層とこれから分離された下位ＭＡＣ階層間のデータ伝達を可能にすることによって、ＭＳＳのハンドオーバー時に基地局間セッション情報移動が要求されない広帯域無線通信システムのセッション管理方法を提案し、上記分離型ＭＡＣプロトコル構造の使用によってセッション情報移動及びセッション情報再設定過程を省いた広帯域無線通信システムのハンドオーバー方法を提案する。
【００３４】
図４は、本発明による広帯域無線通信システムの分離型ＭＡＣプロトコル構造を示す階層図である。同図において、上位ＭＡＣ階層４１０は、例えば、基地局制御器（Access Point Controller：ＡＰＣ）に適用され、上位ＭＡＣ階層４１０に分離型構造として接続された下位ＭＡＣ階層４２０は、例えば、ＭＳＳとデータ送受信を行う基地局（ＡＰ）に適用される。
【００３５】
図４のＭＡＣ構造は、上位ＭＡＣ階層４１０、下位ＭＡＣ階層４２０、及び物理階層であるＰＨＹ階層４３０を含む。上位ＭＡＣ階層４１０は、ＭＳＳのハンドオーバーと関連したセッション関連機能を担当し、また、ネットワークの固定した地点に位置し、ＭＳＳがハンドオーバーして基地局を変更してもその位置が変更されないように構成される。これに対し、下位ＭＡＣ階層４２０は、ＭＳＳのハンドオーバー時にＭＳＳの隣接基地局にその位置が変更され、ＭＳＳと直接通信する機能など、遅延時間に敏感な機能を担当することでＭＳＳと高速通信ができるように構成される。
【００３６】
図４において、上位ＭＡＣ階層４１０は、セッション関連階層であって、分類（Classification）階層４１１、パケットヘッダ圧縮（Packet Header Suppression）階層４１２、暗号化（Encryption）階層４１３、セッション制御（Session Control）階層４１４及び自動再送要求（Automatic Repeat Request：以下、“ＡＲＱ”ともいう。）階層４１５を含む。また、下位ＭＡＣ階層４２０は、ハンドオーバー時に遅延時間と関連する階層であって、パッキング及び断片（Packing & Fragmentation）階層４２１、プロトコルデータユニット（Protocol Data Unit：以下、“ＰＤＵ”ともいう。）処理（processing）階層４２２及びリンク制御（Link Control）階層４２３を含む。
【００３７】
なお、図４においてトンネリング（Tunneling）階層４４０は、例えば、基地局制御器（ＡＰＣ）に固定された上位ＭＡＣ階層４１０と、ＭＳＳの移動によってその位置が変動する下位ＭＡＣ階層４２０間のデータ転送が可能なように、上位ＭＡＣ階層４１０から下位ＭＡＣ階層４２０に転送される後述するＡＲＱブロックの一連番号（Sequence Number）と、これらＡＲＱブロックが伝達される下位ＭＡＣのアドレスとが含まれた所定トンネリングヘッダを生成し、これを、ＡＲＱブロックに付ける。一方、下位ＭＡＣ階層４２０でＭＳＳからのＭＡＣ  ＰＤＵを受信すると、上位ＭＡＣ階層４１０のＡＲＱ階層４１５に送るために、直ちに、ＭＡＣ  ＰＤＵに、ＡＲＱブロックの一連番号とＡＲＱブロックが伝達される上位ＭＡＣアドレスとが含まれたトンネリングヘッダを付けて上位ＭＡＣ階層４１０に転送し、該ＭＡＣ  ＰＤＵは、上位ＭＡＣ階層４１０のＡＲＱ階層４１５に伝達される。
【００３８】
図４に示す本発明のＭＡＣ構造及び図１に示す従来のＭＡＣ構造において、相互対応する階層を、下記の表１に示す。
【００３９】
【表１】
2007527179.tif 000003
【００４０】
以下、上位ＭＡＣ階層４１０と下位ＭＡＣ階層４２０を構成する各階層について詳細に説明する。
【００４１】
まず、上位ＭＡＣ階層４１０の分類階層４１１は、ＩＰパケット（Packet）を受け、該パケットの特性をサービス種類別に把握した後、ＩＰパケットを転送するのに適合する接続、すなわち、論理チャネル（Logical Channel）を選択し、ＩＰパケットを当該論理チャネルを通じて、下位階層であるパケットヘッダ圧縮階層４１２に転送する。本階層では、各ＩＰパケットの特性をサービス種類別に格納して管理し、パケットの特性によってサービス品質（Quality of Service）を定める。パケットの特性やサービス品質は、比較的長時間維持されなければならない情報で、ＭＳＳがハンドオーバーをしても持続して維持されなければならない情報であるため、セッション情報に含まれる。
【００４２】
また、上位ＭＡＣ階層４１０のパケットヘッダ圧縮階層４１２は、上位階層である分類階層４１１から受信したＩＰパケットのヘッダを圧縮し、これを、下位階層である暗号化階層４１３に転送することで転送効率を上げる。各パケットの圧縮過程は、以前のパケットの圧縮設定に影響されるため、ＭＳＳがハンドオーバーをしても、パケットの圧縮設定に関する情報は持続して維持されなければならないため、上位ＭＡＣ階層４１０に含まれなければならない。詳細な圧縮方法は、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｄに開示された標準に従っており、その詳細な説明は省略するものとする。
【００４３】
また、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅシステムの特性上、ＭＳＳと基地局間に送受信されるデータは、他のＭＳＳのアクセスが可能なことから、上位ＭＡＣ階層４１０の暗号化階層４１３は、基地局がＭＳＳに転送するデータを暗号化し、これを他のＭＳＳが解析できないようにし、ＭＳＳが暗号化したデータを基地局に送る場合、これを解析して上位階層のパケットヘッダ圧縮階層４１２に伝達する。なお、このような暗号化のためには、ＭＳＳと基地局に所定暗号化キーを設定しこれを持続して維持しなければならず、よって、上位ＭＡＣ階層４１０に含まれるわけである。特に、暗号化アルゴリズムの特性上、初期暗号化キー設定には多くの時間がかかるため、上記暗号化機能は、ＭＳＳがハンドオーバーを行っても持続してセッションを維持しなければならない。
【００４４】
上位ＭＡＣ階層４１０のＡＲＱ階層４１５は、パケット転送の信頼性を保障すべき論理チャネルの接続において、データ転送中にエラーが発生すると再送を行う。この再送動作では、送信端であらかじめ定義されたブロックの大きさにＡＲＱブロックを構成して転送すると、受信端で受信したＡＲＱブロックを組み合わせ、エラーの発生したＡＲＱブロックに対して再送を要求し、この再送要求を受けた送信端では、ＡＲＱウィンド（Window）に格納された同ＡＲＱブロックを再び転送する。ＡＲＱブロックは、広帯域無線通信システムにおけるデータ転送のための基本単位のことをいう。ここで、送信端は、例えば、順方向転送では基地局制御器に対応し、受信端は、該基地局制御器の制御を受ける基地局に対応する。
【００４５】
上記の動作に関して、送信端は、受信端の再送要求を充足させるために、転送したＡＲＱブロックを、ＡＲＱウィンドに格納していなければならない。ＡＲＱウィンドに格納されたＡＲＱブロックは、受信端の再送要求時に直ちに再送され、受信端が正常に受信したという確認信号を送信端に転送すると、送信端は、該当ＡＱＲブロックをＡＲＱウィンドから削除する。このＡＲＱブロックの削除によって残った空間は、送信端が新しいＡＲＱブロックを受信端に送る場合に再使用される。また、ＡＲＱ階層４１５は、転送されたＡＲＱブロックの順序を合せるために一連番号（Block Sequence Number：ＢＳＮ）を管理し、各ＡＲＱブロックを転送する度に該当の一連番号をＡＲＱブロックに含めて転送する。
【００４６】
一方、ＡＲＱ階層４１５は、大容量データを処理しなければならない場合、複数のＡＲＱブロックを格納するためのＡＲＱウィンドが要求される。すなわち、本発明が適用される広帯域無線通信システムの場合、既存の無線通信システムよりも大きい容量のＡＲＱウィンドを使用する。したがって、本発明では、ＡＲＱ階層４１５を上位ＭＡＣ階層２１０に搭載しているため、ＭＳＳがハンドオーバーをしてもＡＲＱウィンドの変更が要求されない。
【００４７】
上述の如く、本発明が適用される広帯域無線通信システムでは、ネットワークの固定した地点で、分類階層４１１、パケットヘッダ圧縮階層４１２、暗号化階層４１３及びＡＲＱ階層４１５が、ＭＳＳに対するセッションを持続して維持することが好ましい。したがって、上位ＭＡＣ階層４１０のセッション制御階層４１４は、セッション維持に必要な機能と関連する制御メッセージをＭＳＳと送受信する階層で、この制御メッセージは論理チャネルを通じて伝達される。
【００４８】
一方、下位ＭＡＣ階層４２０のパッキング及び断片階層４２１とＰＤＵ処理階層４２２は、各ＭＳＳに割り当てられた帯域幅を効率的に使用するためのもので、これは、上位ＭＡＣ階層４１０から伝達された各ＡＲＱブロックを、実際に転送される一つの大きいブロック（以下、“ＰＤＵブロック”と称する。）に組み立てる。この転送ブロックの大きさは、内部スケジューラ（Scheduler）４２４によって決定される。スケジューラ４２４は、無線チャネルの状況とトラフィック負荷を考慮して転送ブロックの最適な大きさを決定するが、無線チャネルの状況と転送時間との違いが小さい時に無線資源を効率的に使用することができる。したがって、パッキング及び断片階層４２１とＰＤＵ処理階層４２２は、下位ＭＡＣ階層４２０に位置する。
【００４９】
パッキング及び断片階層４２１は、データ送信時に、スケジューラ４２４によって決定されたＰＤＵブロックの大きさに合せてＡＲＱブロックを組み立て、組み立てられたＡＲＱブロックに、必要によってパッキングサブヘッダ（Packing Subheader）や断片サブヘッダ（Fragment Subheader）を付けるか、または、下位階層であるＰＤＵ処理階層４２２から受信したデータからパッキング／断片サブヘッダを除去してデータを上位ＭＡＣ階層４１０に伝達する。ここで、パッキングサブヘッダは、周知のように、ＭＳＳに伝達されるパケット、すなわち、サービスデータユニット（Service Data Unit）を一つのＭＡＣ  ＰＤＵとして転送するためのヘッダであり、断片サブヘッダは、サービスデータユニットが大きすぎるため一つのＭＡＣ  ＰＤＵとして転送することが不可能な場合に、該サービスデータユニットを分割して転送するためのヘッダである。
【００５０】
ＰＤＵ処理階層４２２は、パッキング及び断片階層４２１から伝達されたパッキング／断片サブヘッダにＭＡＣヘッダを付けて転送ブロックのＰＤＵブロック（すなわち、ＭＡＣ  ＰＤＵ）を生成し、これをＰＨＹ階層４３０に伝達する。このときに、ＰＤＵブロックには、複数のサブヘッダブロック（ＰＳＨ（packing subheader）またはＦＳＨ（fragment subhead））が含まれることができる。なお、これらサブヘッダブロックには、通常、ペイロード（Payload）の開始、中間及び終了を知らせるフィールドが含まれているので、ＭＳＳは、分割して転送されるＰＤＵブロックを正確に受信することができる。また、ＰＤＵ処理階層４２２は、ＭＳＳからのデータ受信時に、ＰＨＹ階層４３０から受信したデータからＭＡＣヘッダ単位でＰＤＵブロックを抽出し、このＰＤＵブロックからＭＡＣヘッダを分離し、これを、上位階層であるパッキング及び断片階層４２１に転送する。
【００５１】
下位ＭＡＣ階層４２０のリンク制御階層４２３は、最終ＭＡＣ  ＰＤＵを伝達するために、ＭＳＳの状態及びスケジューリング情報をＭＳＳと送受信する。そして、リンク制御階層４２３で生成された各種スケジューリング及び制御メッセージは、ＭＳＳに対するサービス遅延を防止するよう、ＰＤＵ処理階層４２２を通じてＭＳＳに迅速に伝達されなければならない。したがって、リンク制御階層４２３は、下位ＭＡＣ階層４２０に含まれる。
【００５２】
一方、上記の実施形態では、基本的に上位ＭＡＣ階層で固定的にセッション情報を管理するように構成したが、例えば、ネットワーク遅延や障害などによって遅延が起こる上位ＭＡＣ階層の移動が要求される場合、他の上位ＭＡＣ階層へ関連セッション情報を移動するように構成しても良い。
【００５３】
図５は、本発明による広帯域無線通信システムにおけるＭＳＳのＭＡＣプロトコル構造を示す階層図である。図５に示すＭＡＣプロトコル構造は、上位ＭＡＣ階層と下位ＭＡＣ階層が結合された一体型ＭＡＣ構造となっている。ここで、図５の各補助階層５１１〜５１５，５２１〜５２４の基本的な動作は、図４の対応する補助階層４１１〜４１５，４２１〜４２４と同一なので、その詳細説明は省略する。なお、図５のＭＡＣ構造では、上位ＭＡＣと下位ＭＡＣが分離されないため、図４で説明した上位ＭＡＣと下位ＭＡＣとを接続するためのトンネリング階層４４０が要求されない。
【００５４】
本発明では、上位ＭＡＣ階層を基地局制御器などに位置させ、下位ＭＡＣ階層を基地局などに位置させることによって、ＭＳＳのハンドオーバー時に、セッション情報は、固定した基地局制御器を通じて管理し、下位ＭＡＣ階層は、ＭＳＳの隣接基地局にその位置を変更する方式でセッション位置を固定し、ＩＰ網のデータが移動端末に対して下り方向で転送されるか、移動端末のデータがＩＰ網に対して上り方向で転送される。
【００５５】
図６は、図４のＭＡＣプロトコル構造を使用する広帯域無線通信システムの下りリンクにおけるデータ転送過程を示す図である。図６には、上位ＭＡＣ階層から受信したパケットを下位ＭＡＣ階層に転送してＰＤＵブロックを生成した後、このＰＤＵブロックをＭＳＳに転送する過程が示されている。
【００５６】
まず、上位ＭＡＣ階層４１０と下位ＭＡＣ階層４２０のデータ面（Data Plane）Ｓ１は、トンネリング階層４４０を通じて接続される。したがって、基地局制御器など固定した地点に位置する上位ＭＡＣ階層４１０は、ＭＳＳが接続可能な任意地点に位置している下位ＭＡＣ階層４２０とトンネリング階層４４０を通じて接続可能である。そして、下位ＭＡＣ階層４２０は、ＰＨＹ階層４３０と直接接続され、よって、ＭＳＳの要求に迅速に応答できる。
【００５７】
図６では、ＡＲＱ階層４１５が上位ＭＡＣ階層４１０に位置するため、ＡＲＱブロックを格納するＡＲＱウィンド６２０もまた、上位ＭＡＣ階層４１０に位置する。外部ＩＰ網を通じて分類階層４１１で受信されたパケット６１０は、図６に示すように、複数のＡＲＱブロック６２０ａ〜６２０ｇに分割されて、ＡＲＱウィンド６２０に一時格納され、下位ＭＡＣ階層４２０に伝達される。図６は、ＡＱＲウィンド６２０が６２０ａ〜６２０ｅのＡＲＱブロックを収容可能な大きさに設定された例を示すものである。６２０ａ〜６２０ｅのＡＲＱブロックが転送完了した後、６２０ｆ，６２０ｇのＡＲＱブロックが転送される。本発明は、上位ＭＡＣ階層４１０から下位ＭＡＣ階層４２０に、トンネリングヘッダＴＨが含まれたＡＲＱブロック６３０を伝達する。該トンネリングヘッダＴＨは、図４のトンネリング階層４４０で生成され、各ＡＲＱブロックの一連番号と下位ＭＡＣ階層４２０のＭＡＣアドレスが記録される。
【００５８】
一方、下位ＭＡＣ階層４２０は、上位ＭＡＣ階層４１０から受信したＡＲＱブロックをバッファー６３５に格納し、格納されたＡＲＱブロックは、スケジューラ４２４で割り当てられた帯域によって、パッキング及び断片階層４２１とＰＤＵ処理階層４２２を通じてＭＳＳに転送される転送ブロックであるＰＤＵブロック６４０として生成される。そして、図６において破線で表示されたデータ再送過程Ｒ１は、再送手順によって下位ＭＡＣ階層４２０に転送されるＡＲＱブロックを示すものである。図６の参照符号Ｒ１は、例えば、３番ＡＲＱブロックが再送される過程を示している。なお、図６で、ＰＳＨは、前述のパッキングサブヘッダを意味し、ＭＨは、ＭＡＣヘッダを意味する。その他ＰＤＵブロックの生成に必要な手順は、既存８０２．１６ｄ標準に従うので、その詳細説明は省略する。
【００５９】
図７は、図４のＭＡＣプロトコル構造を使用する広帯域無線通信システムの上りリンクでデータ転送過程を示す図で、図７では、下位ＭＡＣ階層から受信した移動端末のＰＤＵブロックが、上位ＭＡＣ階層に伝達された後、パケットとして生成されてＩＰ網に転送される過程を説明する。
【００６０】
なお、図７において、図６と同じ構成には同じ参照符号を付け、その詳細説明は省略する。
【００６１】
図７において、下位ＭＡＣ階層４２０は、ＰＨＹ階層４３０から受信したＰＤＵブロック６４０から分離されたＡＲＱブロックに、その一連番号と上位ＭＡＣ階層４１０のＭＡＣアドレスが含まれたトンネリングヘッダＴＨを付けて上位ＭＡＣ階層４１０に転送する。上位ＭＡＣ階層４１０において、ＡＲＱ階層４１５は、受信したＡＲＱブロックを組み立て、エラーの発生したＡＲＱブロックに対しては、下位ＭＡＣ階層４２０に再送を要求し、最終的に組み立てられたＡＲＱブロックをパケット６１０として生成し、これを、ルータを通じて外部ＩＰ網に転送する。
【００６２】
したがって、図６及び図７の動作によれば、上位ＭＡＣ階層４１０は、基地局制御器などに固定させた後、ＭＳＳの移動によって位置が変更される基地局などの下位ＭＡＣ階層４２０にデータを転送したり、任意地域に位置している下位ＭＡＣ階層４２０から受信したデータを、固定した位置の上位ＭＡＣ階層４１０に転送することによって、上位ＭＡＣ階層４１０で管理されるセッション情報を固定的に維持することが可能になる。
【００６３】
以下、図８乃至図１０を参照して、本発明による広帯域無線通信システムのハンドオーバー方法について説明する。
【００６４】
図８は、本発明によるハンドオーバー方法が適用される広帯域無線通信システムの一構成例を示す図であって、前述した上位ＭＡＣ階層（MAC High）が、少なくとも一つの基地局制御器（ＡＰＣ）６０に位置し、複数の下位ＭＡＣ階層（MAC Low）が基地局（ＡＰ）５０ａ，５０ｂに位置している分離型ＭＡＣ構造のハンドオーバーモデルを示している。なお。図８では、ハンドオーバー時に、基地局５０ａをサービング基地局（Ｓ−ＡＰ）とし、基地局５０ｂをターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）としている。
【００６５】
図８において、ＭＳＳ４０は、無線網を通じて基地局５０ａ，５０ｂに接続され、基地局５０ａ，５０ｂは、有線網を通じて基地局制御器６０に接続され、基地局制御器６０は、ルータ３０を通じてインターネットなどのＩＰ網に接続される。図８において、ＭＳＳ１０と基地局制御器６０は、同じセッション情報を維持し、基地局５０ａ，５０ｂは、セッション情報を管理する上位ＭＡＣ階層（MAC High）から分離された下位ＭＡＣ階層（MAC Low）のみを備え、ＭＳＳ４０のハンドオーバー時にセッション情報の移動が要求されない。そして、上位ＭＡＣ階層（MAC High）の順方向転送データは、前述したトンネリング階層を通じて下位ＭＡＣ階層（MAC Low）に伝達されてＭＳＳ４０に転送される。
【００６６】
図８のモデルでは、上位ＭＡＣ階層（MAC High）と下位ＭＡＣ階層がＩＰトンネルを通じて接続されるため、相互間に位置上の制約条件はないが、上位ＭＡＣ階層（MAC High）で固定した位置のセッション情報を管理するので、順方向データ転送時に遅延時間が減少する。そして、ＭＳＳ４０のハンドオーバー時にセッション移動が発生しないため、広帯域無線通信システムのハンドオーバー負荷が減るという長所がある。
【００６７】
図９は、本発明によるハンドオーバー方法が適用される広帯域無線通信システムの他の構成例を示す図であって、ＭＡＣプロトコルが上位ＭＡＣ階層（MAC High）と下位ＭＡＣ階層（MAC Low）とに分離され、分離された２階層がそれぞれの基地局（ＡＰ）５０ａ，５０ｂに位置する複合型ＭＡＣ構造のハンドオーバーモデルを示している。ここでも、ハンドオーバー時に、基地局５０ａをサービング基地局（Ｓ−ＡＰ）とし、基地局５０ｂをターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）とする。
【００６８】
図９の複合型モデルは、図１の従来モデルと同様に、基地局５０ａ，５０ｂに全体のＭＡＣ構造が含まれて構成されるが、上位ＭＡＣ階層（MAC High）からトンネリング階層を通じて、使用者データを、他の基地局に位置している下位ＭＡＣ階層に転送することができる。この場合も同様に、セッション情報は、固定した位置の上位ＭＡＣ階層（MAC High）で維持されるため、ハンドオーバー時にセッション情報の移動が要求されず、安定したサービス提供が可能になり、また、各基地局５０ａ，５０ｂが同じ形状を有するので設置が容易である。
【００６９】
図１０は、本発明による広帯域無線通信システムのハンドオーバー過程を示す流れ図であって、図８の分離型モデルでのハンドオーバー過程を例示している。図１０の説明において、上位ＭＡＣ階層は基地局制御器（ＡＰＣ）６０に位置し、下位ＭＡＣ階層はＭＳＳ４０に接続されたサービング基地局（Ｓ−ＡＰ）５０ａ、及びハンドオーバーするターゲット基地局（Ｔ−ＡＰ）５０ｂにそれぞれ位置することと仮定する。
【００７０】
まず、ステップ１００１で、ＭＳＳ４０は、チャネルスキャニングによって隣接基地局の情報を得ると共に、ターゲット基地局５０ｂを発見するとハンドオーバーを決定する。続いて、ステップ１００３で、ＭＳＳ４０は、ハンドオーバー要求メッセージ（HO-REQ）をサービング基地局５０ａに転送し、このメッセージは基地局制御器６０に伝達される。ステップ１００５で、基地局制御器６０は、ＭＳＳ４０がハンドオーバーするターゲット基地局５０ｂに、ハンドオーバー通知メッセージ（handover-pre-notify）を転送し、当該ＭＳＳ４０のハンドオーバー可否を確認する。このとき、ターゲット基地局５０ｂは、基地局制御器６０からＭＳＳ４０の特性情報（例えば、該当するＭＳＳの要求帯域幅、ＱｏＳ等）を受信し、ターゲット基地局５０ｂでハンドオーバーを許容するか否かを判定する。
【００７１】
続いて、ステップ１００７で、ターゲット基地局５０ｂは、ハンドオーバー通知メッセージに対するハンドオーバー通知応答メッセージ（handover-pre-notify-response）を、基地局制御器６０に送る。ステップ１００９で、基地局制御器６０は、ＭＳＳ４０に、ターゲット基地局５０ｂの識別ＩＤ（T-AP ID）が含まれたハンドオーバー応答メッセージ（HO-RSP）を送り、ターゲット基地局５０ｂへのハンドオーバーが可能であるということを知らせる。その後、ステップ１０１１で、ＭＳＳ４０は、最終的にハンドオーバーする時点になると、Ｌフレーム後にハンドオーバーを開始するということを知らせるハンドオーバー表示メッセージ（HO-IND）を、サービング基地局５０ａを通じて基地局制御器６０に転送する。
【００７２】
すると、ステップ１０１３で、基地局制御器６０は、ＭＳＳ４０への順方向データ転送を一時中断した後、ＭＳＳ４０がＬフレーム後にターゲット基地局５０ｂにハンドオーバーするということを知らせるハンドオーバー命令（handover-command）を、ターゲット基地局５０ｂに転送する。さらに、ステップ１０１５及びステップ１０１７において、基地局制御器６０は、ＭＳＳ４０がターゲット基地局５０ｂにハンドオーバーすると直ちにターゲット基地局５０ｂが使用者データ（ＰＤＵブロック）をＭＳＳ４０に転送できるよう、基地局制御器６０にバッファリングされている使用者データを、ターゲット基地局５０ｂに転送する。
【００７３】
このときに、ＭＳＳ認証、ＡＲＱブロックの一連番号、ＭＳＳのＱｏＳ等のセッション情報は、基地局制御器６０で管理するため、ターゲット基地局５０ｂへの転送が要求されない。また、基地局制御器６０からターゲット基地局５０ｂへ転送される使用者データも、ＡＲＱウィンドウに存在するデータのみを転送すればいいので、ハンドオーバー時にターゲット基地局５０ｂに伝達されるデータ量が大幅に低減する。
【００７４】
その後、ステップ１０１９で、ターゲット基地局５０ｂは、ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅに定義された高速レンジング（Fast Ranging_IE）を用いて、ＭＳＳ４０がレンジング要求を迅速に転送できるようにし、ステップ１０２１で、ＭＳＳ１０がターゲット基地局５０ｂにレンジング要求メッセージ（RNG-REQ）を転送すると、ステップ１０２３でターゲット基地局５０ｂは、ＭＳＳ４０にレンジング応答メッセージ（RNG-RSP）を転送して応答する。以上の過程が終了すると、ＭＳＳ４０は、ターゲット基地局５０ｂと同期し、ステップ１０２５でターゲット基地局５０ｂを通じてデータを送受信する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】一般の無線通信システムにおける移動端末のハンドオーバー過程を概略的に示す図である。
【図２】ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅで定義された無線通信システムのハンドオーバーと関連した一般の通信プロトコルの構造を示す階層図である。
【図３】ＩＥＥＥ  ８０２．１６ｅで定義された無線通信システムのハンドオーバー過程を示す流れ図である。
【図４】本発明による無線通信システムの分離型ＭＡＣプロトコル構造を示す階層図である。
【図５】本発明による無線通信システムにおけるＭＳＳのＭＡＣプロトコル構造を示す階層図である。
【図６】図４のＭＡＣプロトコル構造を使用する無線通信システムの下りリンクにおけるデータ転送過程を示す図である。
【図７】図４のＭＡＣプロトコル構造を使用する無線通信システムの上りリンクにおけるデータ転送過程を示す図である。
【図８】本発明によるハンドオーバー方法が適用される無線通信システムの一構成例を示す図である。
【図９】本発明によるハンドオーバー方法が適用される無線通信システムの他の構成例を示す図である。
【図１０】本発明による無線通信システムのハンドオーバー過程を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００７６】
１    有線網
１０    ＭＳＳ
２０ａ、２０ｂ    基地局（ＡＰ）
３０    ルータ
４０    ＭＳＳ
５０ａ，５０ｂ    基地局（ＡＰ）
６０    基地局制御器（ＡＰＣ）
２１０    ＭＡＣ階層
２１１    サービス収容補助階層（Service Specific Convergence Sublayer）
２１２    ＭＡＣ共通補助階層（MAC Common Part Sublayer）
２１３    保安補助階層（Privacy Sublayer）
２２０    ＰＨＹ階層
２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ    管理階層
２４１，２４２，２４３    サービスアクセスポイント（Service Access Point：ＳＡＰ）
４１０    上位ＭＡＣ階層
４１１    分類（Classification）階層
４１２    パケットヘッダ圧縮（Packet Header Suppression）階層
４１３    暗号化（Encryption）階層
４１４    セッション制御（Session Control）階層
４１５    自動再送要求（Automatic Repeat Request：ＡＲＱ）階層
４２０    下位ＭＡＣ階層
４２１    パッキング及び断片（Packing & Fragmentation）階層
４２２    プロトコルデータユニット（Protocol Data Unit：ＰＤＵ）処理階層
４２３    リンク制御（Link Control）階層
４３０    ＰＨＹ階層
４４０    トンネリング（Tunneling）階層
５１１〜５１５，５２１〜５２４    補助階層
６１０    パケット
６２０    ＡＲＱウィンド
６２０ａ〜６２０ｇ    ＡＲＱブロック
６３０    トンネリングヘッダＴＨが含まれたＡＲＱブロック
６３５    バッファー
６４０    ＰＤＵブロック
【図１】
2007527179.tif 000004
【図２】
2007527179.tif 000005
【図３】
2007527179.tif 000006
【図４】
2007527179.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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