(57)【要約】無線ネットワーク制御装置であるＩＰノード１は、タイムスタンプ要求メッセージをＴｓｅｎｄ１の時刻に、基地局であるＩＰノード２に送出する。Ｔｓｅｎｄ１は、タイムスタンプ要求メッセージの発信元タイムスタンプ格納領域に格納される。ＩＰノード２では、タイムスタンプ要求メッセージを受け取ると、該メッセージを受け取った時刻Ｔｒｅｃｅｉｖｅ２を取得し、タイムスタンプ応答メッセージを作成する。そして、時刻Ｔｓｅｎｄ２において、タイムスタンプ応答メッセージをＩＰノード１に送出する。Ｔｒｅｃｅｉｖｅ２とＴｓｅｎｄ２は、Ｔｓｅｎｄ１と共に、タイムスタンプ応答メッセージに格納される。ＩＰノード１では、タイムスタンプ応答メッセージを受け取ると、Ｔｓｅｎｄ１、Ｔｒｅｃｅｉｖｅ２、Ｔｓｅｎｄ２に基づいて、ＩＰノード１からＩＰノード２への伝送時間と、ＩＰノード２からＩＰノード１への伝送時間とを算出し、タイミング制御に使用する。
2003086003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機を収容する基地局と、無線ネットワークの制御を行う無線ネットワーク制御装置とがＩＰプロトコルで接続されている無線ネットワークにおける無線ネットワーク制御装置のタイミング制御装置であって、
複数の基地局とタイムスタンプを格納したタイムスタンプメッセージをやりとりすることにより、基地局を結ぶ回線の往復それぞれの伝送時間を計測する計測手段と、
該計測された伝送時間を基地局と対応させて格納・管理する格納管理手段と、
該格納管理された伝送時間を用いて、各基地局への信号の送信タイミングを制御する制御手段とを備え、
動的にタイミング制御を行うことを特徴とするタイミング制御装置。
【請求項２】
前記無線ネットワークは、３ＧＰＰによって規定された仕様に従うことを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項３】
前記各手段は、トランスポートネットワークレイヤにおいて実現されることを特徴とする請求項２に記載のタイミング制御装置。
【請求項４】
前記タイムスタンプメッセージは、インターネット制御メッセージプロトコルのタイムスタンプ要求／応答メッセージであることを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項５】
前記格納管理手段は、先に計測された伝送時間と現在計測された伝送時間と、上限閾値及び下限閾値を格納し、先に計測された伝送時間と現在計測された伝送時間の差が該上下限閾値範囲外になった場合に、タイミング制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項６】
前記伝送時間の差が所定回数以上前記上下限閾値範囲外になった場合に、タイミング制御を行うことを特徴とする請求項５に記載のタイミング制御装置。
【請求項７】
前記所定回数は、上限閾値と下限閾値に対し、異なった値を設定可能であることを特徴とする請求項６に記載のタイミング制御装置。
【請求項８】
前記タイムスタンプメッセージは、所定時間毎に定期的に送出されることを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項９】
前記タイムスタンプメッセージは、前記基地局からのメッセージ送信を要求するメッセージを受信した際に送信されることを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項１０】
前記タイムスタンプメッセージは、該タイムスタンプメッセージを扱うことのできる基地局にのみ送信することを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項１１】
各基地局にタイムスタンプメッセージを送信し、返ってくる応答内容に基づいて、該基地局がタイムスタンプメッセージを扱えるか否かを判断することを特徴とする請求項１０に記載のタイミング制御装置。
【請求項１２】
前記タイムスタンプメッセージを用いて、前記移動機のハンドオーバ時の複数のブランチ間位相差を移動機毎に計測管理し、その結果に基づいて前記無線ネットワーク制御装置からの信号の送出タイミングの制御を行うハンドオーバ手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項１３】
前記格納管理手段は、移動機の識別子、ブランチの識別子、ブランチ間位相差、ブランチ間位相差と比較を行う閾値を少なくとも格納することを特徴とする請求項１２に記載のタイミング制御装置。
【請求項１４】
前記タイムスタンプメッセージは、前記移動機に対して複数設定されたブランチ間の位相差が所定値より大きくなった場合に送出されることを特徴とする請求項１２に記載のタイミング制御装置。
【請求項１５】
複数のブランチに対する位相差の値の内、最も大きい位相差を前記ブランチ間位相差として格納管理することを特徴とする請求項１２に記載のタイミング制御装置。
【請求項１６】
複数のブランチに対する位相差の値の平均値を、前記ブランチ間位相差として格納管理することを特徴とする請求項１２に記載のタイミング制御装置。
【請求項１７】
同一の移動機から単一のブランチについてのみ位相差が得られた場合には、前記ブランチ間位相差を０に設定することを特徴とする請求項１２に記載のタイミング制御装置。
【請求項１８】
前記ブランチ間位相差の計測には、前記タイムスタンプメッセージの内、最初に受信されたものから所定時間以内に受信されたもののみを利用することを特徴とする請求項１２に記載のタイミング制御装置。
【請求項１９】
前記所定時間は、各移動機毎に設定されることを特徴とする請求項１８に記載のタイミング制御装置。
【請求項２０】
前記所定時間は、前記無線ネットワーク制御装置の１つ設定されることを特徴とする請求項１８に記載のタイミング制御装置。
【請求項２１】
移動機を収容する基地局と、無線ネットワークの制御を行う無線ネットワーク制御装置とがＩＰプロトコルで接続されている無線ネットワークにおける無線ネットワーク制御装置のタイミング制御方法であって、
複数の基地局とタイムスタンプを格納したタイムスタンプメッセージをやりとりすることにより、基地局を結ぶ回線の往復それぞれの伝送時間を計測する計測ステップと、
該計測された伝送時間を基地局と対応させて格納・管理する格納管理ステップと、
該格納管理された伝送時間を用いて、各基地局への信号の送信タイミングを制御する制御ステップと、
を備えることを特徴とするタイミング制御方法。
【請求項２２】
前記無線ネットワークは、３ＧＰＰによって規定された仕様に従うことを特徴とする請求項２１に記載のタイミング制御方法。
【請求項２３】
前記各ステップは、トランスポートネットワークレイヤにおいて実現されることを特徴とする請求項２２に記載のタイミング制御方法。
【請求項２４】
前記タイムスタンプメッセージは、インターネット制御メッセージプロトコルのタイムスタンプ要求／応答メッセージであることを特徴とする請求項２１に記載のタイミング制御方法。
【請求項２５】
前記格納管理ステップでは、先に計測された伝送時間と現在計測された伝送時間と、上限閾値及び下限閾値を格納し、先に計測された伝送時間と現在計測された伝送時間の差が該上下限閾値範囲外になった場合に、タイミング制御を行うことを特徴とする請求項２１に記載のタイミング制御方法。
【請求項２６】
前記伝送時間の差が所定回数以上前記上下限閾値範囲外になった場合に、タイミング制御を行うことを特徴とする請求項２５に記載のタイミング制御方法。
【請求項２７】
前記所定回数は、上限閾値と下限閾値に対し、異なった値を設定可能であることを特徴とする請求項２６に記載のタイミング制御方法。
【請求項２８】
前記タイムスタンプメッセージは、所定時間毎に定期的に送出されることを特徴とする請求項２１に記載のタイミング制御方法。
【請求項２９】
前記タイムスタンプメッセージは、前記基地局からのメッセージ送信を要求するメッセージを受信した際に送信されることを特徴とする請求項２１に記載のタイミング制御方法。
【請求項３０】
前記タイムスタンプメッセージは、該タイムスタンプメッセージを扱うことのできる基地局にのみ送信することを特徴とする請求項２１に記載のタイミング制御方法。
【請求項３１】
各基地局にタイムスタンプメッセージを送信し、返ってくる応答内容に基づいて、該基地局がタイムスタンプメッセージを扱えるか否かを判断することを特徴とする請求項３０に記載のタイミング制御方法。
【請求項３２】
前記タイムスタンプメッセージを用いて、前記移動機のハンドオーバ時の複数のブランチ間位相差を移動機毎に計測管理し、その結果に基づいて前記無線ネットワーク制御装置からの信号の送出タイミングの制御を行うハンドオーバステップを更に備えることを特徴とする請求項２１に記載のタイミング制御方法。
【請求項３３】
前記格納管理ステップでは、移動機の識別子、ブランチの識別子、ブランチ間位相差、ブランチ間位相差と比較を行う閾値を少なくとも格納することを特徴とする請求項３２に記載のタイミング制御方法。
【請求項３４】
前記タイムスタンプメッセージは、前記移動機に対して複数設定されたブランチ間の位相差が所定値より大きくなった場合に送出されることを特徴とする請求項３２に記載のタイミング制御方法。
【請求項３５】
複数のブランチに対する位相差の値の内、最も大きい位相差を前記ブランチ間位相差として格納管理することを特徴とする請求項３２に記載のタイミング制御方法。
【請求項３６】
複数のブランチに対する位相差の値の平均値を、前記ブランチ間位相差として格納管理することを特徴とする請求項３２に記載のタイミング制御方法。
【請求項３７】
同一の移動機から単一のブランチについてのみ位相差が得られた場合には、前記ブランチ間位相差を０に設定することを特徴とする請求項３２に記載のタイミング制御方法。
【請求項３８】
前記ブランチ間位相差の計測には、前記タイムスタンプメッセージの内、最初に受信されたものから所定時間以内に受信されたもののみを利用することを特徴とする請求項３２に記載のタイミング制御方法。
【請求項３９】
前記所定時間は、各移動機毎に設定されることを特徴とする請求項３８に記載のタイミング制御方法。
【請求項４０】
前記所定時間は、前記無線ネットワーク制御装置の１つ設定されることを特徴とする請求項３８に記載のタイミング制御方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ＩＰプロトコルを用いたデジタルパケット通信システムにおける通信ノード間のタイミング制御装置及び方法に関する。
背景技術
近年、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）通信システムの開発が急速に進み、狭帯域ＣＤＭＡ通信システムの商用サービスなども実施されている。また、音声のみならず、画像などの大きなデータをやりとりするために、より帯域の広いシステム（Ｗ−ＣＤＭＡ：Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣＤＭＡ）の開発が急がれている。こうした状況の中で、第三世代通信システムの標準化組織である３ＧＰＰ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇ／）により、Ｗ−ＣＤＭＡ方式を基にした仕様が整備され、実際に３ＧＰＰで規定されたシステムの導入が開始されつつある。
図１は、現在の３ＧＰＰシステムの概要を示す図である。
各ノード１０１、１０２−０〜１０２−ｎ、１０３−０〜１０３−ｎ、１０４−０〜１０４−ｎは、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ）伝送路で物理的に接続される。また、交換機１０１とコアネットワーク１００もＡＴＭ伝送路で物理的に接続される。図１において、移動機１０５は複数の基地局１０３−０〜１０３−ｎに対してデータを送信する。各基地局１０３−０〜１０３−ｎは、このデータを受信した後、ＡＴＭセルに変換し、ＡＴＭ伝送路で無線ネットワーク制御装置１０２−０に送信する。無線ネットワーク制御装置１０２−０は、これらのデータの処理を行った後、再びＡＴＭセルに変換し、ＡＴＭ伝送路で交換機１０１に送信する。無線ネットワーク制御装置１０２−０〜１０２−ｎはプロトコル終端装置とこれを制御する制御装置が内蔵されている（３ＧＰＰ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ＴＳ２５．３０１、ＴＳ２５．４０１など参照）。また、無線ネットワーク制御装置１０２−０〜１０２−ｎと交換機間１０１、無線ネットワーク制御装置１０２−０〜１０２−ｎ間、無線ネットワーク制御装置１０２−０〜１０２−ｎと基地局１０３−０〜１０３−ｎ、１０４−０〜１０４−ｎ間のインターフェースをそれぞれ、Ｉｕ、Ｉｕｒ、Ｉｕｂと呼んでいる。
３ＧＰＰシステムでは、データ転送に使用するチャネルがプロトコルレイヤ毎に規定されている。
図２は、３ＧＰＰシステムにおける代表的なプロトコルスタックを示す図である。
図２においては、ＲＬＣレイヤ以上の信号を転送するチャネルを論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＡＣレイヤ以上の信号を転送するチャネルをトランスポートチャネル（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）と定義している。
３ＧＰＰでは、各インターフェースに関して、信号送受信のタイミングを規定しているが、その中でも特に、無線に最も近いインターフェースであるＩｕｂに関しては、信号送受信のタイミングを詳細に規定している（ＴＳ２５．４０２、ＴＳ２５．４２７、ＴＳ２５．４３５）。
図２において、各略号の意味は以下の通りである。
2003086003.tif 000003
2003086003.tif 000004
図３〜図５は、３ＧＰＰシステムの信号送受信の同期取得手順について説明する図である。
無線ネットワーク制御装置と基地局との間でタイミングの同期を取るために、３ＧＰＰ  ＴＳ２５．４０２において、図３に示されるように、Ｎｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎと呼ばれる手順が規定されている。これによると、無線ネットワーク制御装置ＳＮＲＣと基地局Ｎｏｄｅ  Ｂは、各ノードにおける時刻情報を格納したＤＬ  Ｎｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ、ＵＬ  Ｎｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎと呼ばれる制御フレームをやりとりすることにより、ノード間のタイミングを計測するようになっている。ここで、ＤＬはダウンリンク、ＵＬはアップリンクを示している。２つの時間（ｔ２、ｔ１＋ｔ４−ｔ３）は、ラウンドトリップディレイを示す。ＳＲＮＣの４０９４、４０９５・・・及びＮｏｄｅ  Ｂの１４７、１４８・・・はそれぞれフレーム番号を示す。
一方、Ｉｕｂ上のトランスポートチャネル上では、各信号にＣＦＮ（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｆｒａｍｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）と呼ばれるコネクション同期用の番号が付与され、これをＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｉｍｅ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）と呼ばれるタイミングに従って、信号送受を行っている。特に、基地局側は、無線ネットワーク制御装置からの受信信号に対して、図４に示すような受信ウィンドウを有しており、この受信ウィンドウ内に、期待されるＣＦＮを持つ信号が到着しているかどうかを以て送受信タイミングの正常性を判断することになっている。仮に無線ネットワーク制御装置が送出した信号が、基地局の受信ウィンドウ外に到着した場合には、該基地局は、タイミングのずれ分（ＴｏＡ）をＴｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔと呼ばれる制御フレームに格納して、無線ネットワーク制御装置に送出し、これを受信した無線ネットワーク制御装置は、ＴｏＡの値に従って該基地局に対する信号送出タイミングの補正を行う。なお、基地局にて遅着した信号は破棄される。
図４において、ＴＯＡは、Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ（以下、実施形態の説明その他においては単なる到着時間を示すものである）、ＬＴＯＡは、Ｌａｔｅｓｔ  Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ、ＴＯＡＷＳは、ＴＯＡ  Ｗｉｎｄｏｗ  Ｓｔａｒｔｐｏｉｎｔ、ＴＯＡＷＥは、ＴＯＡ  Ｗｉｎｄｏｗ  Ｅｎｄｐｏｉｎｔ、ｔ  ｐｒｏｃは、無線に送信する前の処理時間である。ＤＬ  Ｄａｔａ  Ｆｒａｍｅ１５２は受信ウィンドウで受信したときＯＫとなる。
従って、上記のようなタイミング補正を行う前提として、無線ネットワーク制御装置と基地局間においては、それぞれが有しているＣＦＮタイミングが互いに合致している必要がある。このため、上述のＮｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎで無線ネットワーク制御装置と基地局間のタイミングを計測した後、更に、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎと呼ばれる手順により、Ｉｕｂの各トランスポートチャネル毎にＣＦＮに関するタイミング補正が行われる。これは、図５に示されるように、各トランスポートチャネル上で、ＣＦＮと基地局における受信タイミング情報を格納したＤＬ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ、ＵＬ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎと呼ばれる制御フレームをやりとりすることにより行われる。Ｎｏｄｅ  Ｂは、ＤＬ  Ｄａｔａ  Ｆｒａｍｅを受信ウィンドウの終端とＴＯＡ分のずれをもって受信できたので、ＵＬ  Ｄａｔａ  Ｆｒａｍｅを正しくＲＮＣへ返送できる。Ｆｒａｍｅ  Ｏｆｆｓｅｔとは、Ｎｏｄｅ  Ｂ内でのフレームの処理時間を示す。
なお、図５において、各略号は、前述したとおりであるが、特に、ＵＥは、移動機であり、基地局と移動機の間にはＤＬ  Ｒａｄｉｏ  ＦｒａｍｅとＵＬ  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒａｍｅが送受信される。
以上のように、Ｉｕｂ上の送信タイミングは、厳密に規定されており、特に下り信号（無線ネットワーク制御装置から基地局に向かう信号）については、無線上への送出タイミング及び基地局が有すべきバッファ量に大きく影響するため、精密なタイミング制御が必要となってくる。
現在、３ＧＰＰにおいて、現行の３ＧＰＰシステムと既存のインターネット網との親和性を高めると共に、柔軟でコスト的に有利なネットワークを構築するために、現状システムにおけるＴＮＬのプロトコル（図２参照）としてＩＰプロトコル群を用いた次世代システムの検討がなされている。
図６は、ＴＮＬプロトコルとしてＩＰプロトコル群を用いたシステムの例を示す図である。
図６において、実線は物理的にノード間が接続されている物理パスを示し、点線は、インターネット網等を介してノード間が論理的に接続されていることを示している。
ここでの注意点として、３ＧＰＰは、図２のＲＮＬについては、現行システムを大幅に変化させないことを要求条件としているため、各ノード、あるいは各ノード間において実現される諸機能については、それらのほとんどが次世代システムでも引き継がれることになる。
各無線ネットワーク制御装置６０１〜６０３と基地局６０４〜６０８は、それぞれ直接インターネット６００に接続することも可能で、各ノード間は、ＩＰプロトコル群により通信が行われる。
現状のシステムでは、無線ネットワーク制御装置１０２−０〜１０２−ｎと基地局１０３−０〜１０３−ｎ、１０４−０〜１０４−ｎの間は、ＡＴＭ伝送路により物理的に接続されているため、伝送時間揺らぎは通常それほど問題にならない。しかしながら、図６の構成のように、例えば、無線ネットワーク制御装置６０１と基地局６０５間がインターネットを介して接続された場合、ノード間を信号が伝送される際に多数のルータを経由することも考えられ、この場合、経路の障害・輻輳により、無線ネットワーク制御装置６０１と基地局６０５間の伝送時間の揺らぎが非常に大きくなることが考えられる。
通常のＩＰネットワークは、ネットワークの自立性、柔軟性、耐久性、簡易性、コストなどに主眼がおかれたシステム設計がされており、全ての信号に対して、タイミング制御の完全性は要求されていなかった。すなわち、ネットワーク故障などにより、信号の遅着、消失などが発生しても、上位層の適切な再送制御により救済されることを前提とした設計が行われているということができる。
しかしながら、移動通信、特に、無線を介した通信を行うシステムに関しては、上記のＩＰネットワークの特性に加え、限られた無線リソースを有効に活用するために、前述したような厳密なタイミング保証を行う必要がある。無線通信においては、通常のトラフィックデータから制御用信号にいたるまで、全ての信号についてネットワーク側と移動機側の送受タイミングを合わせる必要がある。当然、無線プロトコルにも再送制御は存在するが、有線系システムと異なり、限られた無線リソースを有効に活用するためには、再送などによる無駄な信号送受を極力減らす必要がある。現状の無線システムでは、最大３８４ｋｂｐｓ程度のレートで信号送受を行うことが可能となってきており、近い将来には２Ｍｂｐｓ程度、将来的には１００Ｍｂｐｓ程度までレートを向上させる方向でシステム設計がなされている。こうした高速通信を行う際に、上記のような再送が発生すると、無線リソースを無駄に消費するだけで実効的なレートが上がらないというシステム的に致命的な問題が発生する。そればかりか、このような状態が累積した結果、リソース不足が発生し、サービスが行えなくなることも考えられる。
更に、移動通信においては、移動機が送受信位置を変えながら通信を継続する（ハンドオーバ）ために、一つの移動機に対して複数の無線チャネル（ブランチ）を張ることになるが（図６における、移動機６０９と基地局６０４、６０５）、このブランチ間のタイミングが保証されない限り、エリア間を移動する際に通信の瞬断等が発生し、通信品質を保てなくなるばかりか、時には呼切断にまで至ることが考えられる。
以上のことから、ＩＰプロトコルを用いた次世代無線システムに於いては、ノード間、特に無線に一番近いインターフェースであるＩｕｂ上のタイミング制御を定常的に行い、必要なタイミング制御をリアルタイムに行う必要がある。現在の３ＧＰＰシステムにおけるＩｕｂ上のタイミング制御方法に従い、タイミングのずれを事前に予測した制御を行うことも可能であるが、実際にこれを行うかどうかは実際の設計に委ねられている。既に、事前にタイミング補正を行うよう設計されているシステムでは、ＴＮＬプロトコルがＩＰプロトコルに変更になっても、それほど問題にならないかもしれないが、遅延の少ないＡＴＭ技術に基づいて開発されたシステムでは、それほど頻繁にはタイミング制御を行わない設計になっていることも多い。このようなシステムをＩＰ化していく中で、既存の開発資産を有効に活用し、短期間、低コストで開発を行うためには、下位レイヤ（ＴＮＬ）のみでタイミング制御の機能を実現させることが重要となってくる。更に、精密なタイミング制御が可能になれば、それだけ、基地局が実装すべきバッファの量も節約することができ、全体としてコストの低いシステムを構築することができる。
発明の開示
本発明の課題は、無線通信システムにおいて、無線ネットワーク制御装置と基地局がＩＰプロトコルで接続された場合のタイミング制御の装置及び方法を提供することである。
特に、上述のように、移動通信システムが、伝送遅延のないＡＴＭベースのシステムから伝送遅延の大きなＩＰベースのシステムに移行するにあたって、信号がインターネット網を経由する際のタイミングのずれを予め検出・補正し、信号の消失・再送などを未然に防ぐことにより、無線リソースの効率的な利用、及び、無線通信（特にハンドオーバ時）の品質の向上を実現し、また、こうしたタイミング制御をトランスポート層の機能だけを用いて実現すること、また、その結果バッファなどのメモリ資源を削減することなどにより、短期間に効率的かつ低コストにシステム開発を実現でき、結果として、より低価格のサービスを提供することである。
本発明のタイミング制御装置は、移動機を収容する基地局と、無線ネットワークの制御を行う無線ネットワーク制御装置とがＩＰプロトコルで接続されている無線ネットワークにおける無線ネットワーク制御装置のタイミング制御装置であって、複数の基地局とタイムスタンプを格納したタイムスタンプメッセージをやりとりすることにより、基地局を結ぶ回線の往復それぞれの伝送時間を計測する計測手段と、該計測された伝送時間を基地局と対応させて格納・管理する格納管理手段と、該格納管理された伝送時間を用いて、各基地局への信号の送信タイミングを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明のタイミング制御方法は、移動機を収容する基地局と、無線ネットワークの制御を行う無線ネットワーク制御装置とがＩＰプロトコルで接続されている無線ネットワークにおける無線ネットワーク制御装置のタイミング制御方法であって、複数の基地局とタイムスタンプを格納したタイムスタンプメッセージをやりとりすることにより、基地局を結ぶ回線の往復それぞれの伝送時間を計測する計測ステップと、該計測された伝送時間を基地局と対応させて格納・管理する格納管理ステップと、該格納管理された伝送時間を用いて、各基地局への信号の送信タイミングを制御する制御ステップとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、基地局と無線ネットワーク制御装置の間が、ＩＰネットワークのような、伝送時間の揺らぎが大きいネットワークで構成されていても、基地局が移動機と通信するために必要なタイミング制御が容易に行える。特に、各手段を３ＧＰＰの仕様のトランスポートネットワークレイヤにおいて実現すれば、上位レイヤの変更をする必要がないので、３ＧＰＰの仕様に合わせるためのシステム開発コストが少なく抑えられる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施形態のシステムは、インターネットプロトコル（ＩＰ）及びインターネット制御メッセージプロトコル（ＩＣＭＰ）を実装した無線ネットワーク制御装置と基地局から構成され、該無線ネットワーク制御装置は、ＩＰ送受信処理部、経路制御部、ＩＣＭＰ処理部などを含む信号終端部の他に、更に、基地局情報管理部とブランチ間位相差管理部とを有し、これらが管理する情報を基に、ＩＣＭＰタイムスタンプ要求・応答メッセージを使用して、無線ネットワーク制御装置と基地局間のタイミング制御を実現するものである。この場合において、前述の３ＧＰＰの仕様を遵守するものとする。
前記基地局情報管理部は、該基地局のＩＰアドレス、無線ネットワーク制御装置と基地局との間の伝送時間などを対応付けて管理し、前記ＩＣＭＰタイムスタンプ要求・応答メッセージにより得られるノード間伝送時間に応じて、該無線ネットワーク制御装置と該基地局間のタイミング制御を行う。
ブランチ間位相差管理部は、移動機毎に、該移動機に対応するブランチの追加・削除に応じて動的に該ブランチ情報が更新する。また、移動機からのデータ受信時にはブランチ間位相差が動的に更新され、該更新されたブランチ間位相差を基に、上記タイミング制御のトリガをかける。
更に、上記の機能は全てＴＮＬの機能のみで実現する。
図７は、ＩＣＭＰタイムスタンプ要求／応答メッセージフォーマットを示す図である。
図７のタイムスタンプ要求／応答メッセージのフォーマットは、ＩＥＴＦＲＦＣ９５０において規定されているものである。特に、メッセージのタイプを示すフィールド、コード、チェックサム、識別子、シーケンス番号の他に、発信元タイムスタンプ、受信タイムスタンプ、及び送信タイムスタンプを格納するフィールドを有しており、これらタイムスタンプの値を用いて、本実施形態を実現する。
図８は、本実施形態に従って、ＩＰノード１とＩＰノード２との間でタイムスタンプ要求／応答メッセージが送受される様子を示す図である。
図８において、ＩＰノード１は、時刻Ｔｓｅｎｄ１にタイムスタンプ要求メッセージ８００をＩＰノード２宛てに送信する。このとき、タイムスタンプ要求メッセージのタイプコード、発信元タイムスタンプには、それぞれ、０ｘ０Ｄ、時刻Ｔｓｅｎｄ１を格納し、受信タイムスタンプ、送信タイムスタンプには、何も格納しない。その他の領域は、適切な値を格納する。
該タイムスタンプが時刻Ｔｒｅｃｅｉｖｅ２にＩＰノード２にて受信されると、ＩＰノード２は、受信処理を行った後、タイムスタンプ応答メッセージ８０１の、タイプコード、発信元タイムスタンプ、受信タイムスタンプ、送信タイムスタンプに、それぞれ、０ｘ０Ｅ、Ｔｓｅｎｄ１、Ｔｒｅｃｅｉｖｅ２、Ｔｓｅｎｄ２を格納し、時刻Ｔｓｅｎｄ２にＩＰノード１に対して該タイムスタンプ応答メッセージ８０１を送信する。このとき、該タイムスタンプ応答メッセージの他の領域には、適切な値を格納する。
その後、時刻Ｔｒｅｃｅｉｖｅ１に該タイムスタンプ応答メッセージをＩＰノード１が受信すると、ＩＰノード１は、ＩＰノード１からＩＰノード２までの伝送時間１をＴｒｅｃｅｉｖｅ２−Ｔｓｅｎｄ１により算出する。同様に、ＩＰノード２からＩＰノード１までの伝送時間１をＴｒｅｃｅｉｖｅ１−Ｔｓｅｎｄ２により算出する。
上記のタイムスタンプ要求／応答メッセージはＩＰパケットのペイロード部分として運ばれる。従って、ＩＰｖ４、ＩＰｖ６のいずれの場合にも本メッセージが使用できる。
図９は、タイムスタンプ要求／応答メッセージをＩＰパケットのペイロードに格納する様子を示した図である。
ＩＰパケットには、先頭にＩＰパケットヘッダが付加され、この中に、ＩＰパケットペイロードのどの部分からＩＣＭＰタイムスタンプ要求／応答メッセージが格納されているかを示す情報（不図示）が格納される。そして、図９に示すように、ＩＣＭＰタイムスタンプ要求／応答メッセージは、ＩＰパケットのペイロードに格納されて転送される。従って、無線ネットワーク制御装置と基地局の間がＩＰネットワークで構築されている場合、このようなＩＰパケットを使って、タイムスタンプ情報を無線ネットワーク制御装置と基地局の間でやりとりすることができる。
本発明の上記実施形態のタイミング制御方法は、無線ネットワーク制御装置と基地局間における信号送受タイミングを保証するための該無線ネットワーク制御装置と該基地局との間の伝送時間の取得・管理方法、及びタイミング制御方法であり、
（ａ）各テーブルを初期化し、初期情報を設定するステップ
（ｂ）基地局のＩＰアドレス及び該基地局に対応する前記伝送時間をテーブルにて管理するステップ
（ｃ）移動機に割り当てられるブランチ間の位相差をテーブルにて移動機毎にダイナミックに管理するステップ
（ｄ）各種情報から、所定のトリガにより、無線ネットワーク制御装置から指定された基地局に対して、ＩＣＭＰタイムスタンプ要求メッセージを送出するステップ
（ｅ）該基地局から受信したタイムスタンプ応答メッセージから前記伝送時間を算出し、ステップ（ａ）の基地局ＩＰアドレス管理テーブル内の伝送時間を更新するステップ
（ｆ）ステップ（ａ）に記載の基地局ＩＰアドレス管理テーブル内の伝送時間に基づいて基地局毎にＩＰパケットの送信タイミングを制御するステップ
等を有する。
更に、このような無線ネットワーク制御装置と基地局間のタイミング制御方法は、対向する（図６のＩｕｒで接続される）無線ネットワーク制御装置のＩＰアドレスを管理する同様なテーブルを該無線ネットワーク制御装置内に設けることで、無線ネットワーク制御装置間すなわち、図６に記載のＩｕｒ上のタイミング制御にも応用可能である。
以下では、本実施形態の構成及び処理ステップについてより詳細に説明する。
図１０は、本発明を実現するための無線ネットワーク制御装置内信号終端部の一実施形態を示す図である。また、図１１は、無線ネットワーク制御装置と基地局間の通信制御シーケンスを表す図である。
図１０における各括弧付き数字の意味は以下の通りである。
（１）送信元ＩＰアドレス
（２）受信ＲＮＬデータ
（３）受信ＩＣＭＰデータ
（４）送信先ＩＰアドレス
（５）送信ＲＮＬデータ
（６）送信タイミング補正値
（７）送信ＩＣＭＰデータ
（８）ＩＣＭＰ送出トリガ
（９）ブランチ情報位相差情報
（１０）位相差情報
（１１）タイムスタンプ要求メッセージ送出要求
信号終端部は、ＩＰデータグラム受信処理部１０１３、ＩＰデータグラム送信処理部１０００、経路制御部１００２、ＲＮＬ処理部１００３、ＩＣＭＰ処理部１０１０、基地局情報管理部１００４、ブランチ間位相差管理部１００７から構成される。ＩＰデータグラム受信処理部１０１３は、ＩＰデータグラムを受信して、ＩＰデータグラムから必要な情報を取り出し、各処理部へ情報を渡す処理を行う。ＩＰデータグラム送信処理部１０００は、ＩＰデータグラムが入力されたときに持っていた情報に従ってＩＰデータグラムが処理された後、処理結果に基づいて、ＩＰデータグラムを送出する処理部である。経路制御部１００２は、送信元ＩＰアドレスからルーティングを行い、送信先ＩＰアドレスをＩＰデータグラム送信処理部１０００に通知するものである。ＲＮＬ処理部１００３は、受信ＲＮＬデータよりＲＮＬの処理を行って、結果を送信ＲＮＬデータとして、ＩＰデータグラム送信処理部１０００に入力するものである。ＩＣＭＰ処理部１０１０は、タイムスタンプ応答メッセージ処理を行ったり、タイムスタンプ要求メッセージ処理を行う処理部であり、内部に、タイムスタンプ応答メッセージ処理部１０１１、及び、タイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２を有している。
基地局情報管理部１００４は、内部に制御部１００５と伝送時間管理テーブル１００６とを有する。伝送時間管理テーブル１００６は、各エントリ毎に、基地局の情報を管理する。この管理情報は、様々な種類が考えられるが、例えば、基地局のＩＰアドレス、該基地局がＩＣＭＰに対応しているかどうかを示すフラグ、基準となる無線ネットワーク制御装置と基地局間の伝送時間、新たに測定される伝送時間、基準伝送時間と新たに測定される伝送時間との比較に使用される閾値などである。
また、基地局情報管理部１００４内の制御部１００５は、基地局情報管理部１００４と他の機能ブロックとの間でやりとりされる情報の制御を行い、伝送時間管理テーブルへの情報の格納・取り出し、他機能ブロックに対する設定を行う。
ブランチ間位相差管理部１００７は、内部に制御部１００８とブランチ間位相差管理テーブル１００９を有する。ブランチ間位相差管理テーブル１００９は、各エントリ毎に、移動機に対して設定されるブランチ情報（複数可）を管理する。この管理情報は、様々な種類が考えられるが、例えば、ブランチ識別するためのブランチ識別子、単一の移動機に設定された複数のブランチ間の位相差情報、位相差情報からタイミング制御を行う際の判断基準に使用する閾値情報などである。ブランチ間位相差管理部１００７は、ブランチ追加・削除や、データ受信時のブランチ間位相差取得時には、ダイナミックにブランチ間位相差管理テーブル内の情報を更新する。
なお、送信タイミングを制御する送信スケジューリング部１００１は、ＩＰデータグラム送信処理部１０００内に組み込むことなどが考えられる。
ＩＰデータグラム送信処理部１０００内送信スケジューリング部１００１は、無線ネットワーク制御装置と基地局間の伝送時間差（ブランチ間位相差）を吸収するために、該無線ネットワーク制御装置からそれぞれの基地局への送信データは、該送信スケジューリング部において、必ず一定時間だけバッファリングされた後に送信される。すなわち、ネットワーク故障等によって、該無線ネットワーク制御装置と基地局間の伝送時間に変化が生じた際には、上述のバッファリング時間を調整することにより、適切な送信タイミングに補正を行うものである。これにより、上位層とは独立にＩＰ層だけでタイミングの補正が可能となる。
図１３は、送信スケジューリング部の構成図を示す図である。
送信スケジューリング部１００１は、
・送信データを一定時間バッファリングしておくための遅延吸収バッファ
・送信データをバッファリングする時間を設定する遅延時間設定レジスタ
・遅延時間設定レジスタ手段に格納された値に基づいて、遅延吸収バッファ内のデータの送信タイミング制御を行う送信タイミング制御部
から構成される。
タイムスタンプ要求・応答メッセージの送受により、無線ネットワーク制御装置と基地局との間の伝送時間に異常を検出した際には、基地局情報管理部１００４は、図１３の該当する全ＣＨの遅延時間設定レジスタの値を変更する。例えば、基地局＃Ａとの間の伝送時間が、通常時よりも非常に大きくなった場合には（この判断は閾値（図１４、１５参照）との比較で行う）、基地局Ａに対応する遅延時間設定レジスタに格納される、送信データのバッファリング時間を短くする。逆に、基地局＃Ａとの間の伝送時間が、通常時よりも非常に小さくなった場合には、基地局Ａに対応する遅延時間設定レジスタに格納される、送信データのバッファリング時間を長くする。
送信すべきデータが存在する場合、以下の手順に従ってデータ送信処理が行われる。
（１）ＲＮＬ処理部１００３からの送信データを遅延吸収バッファに格納する。この際、データを格納したことを送信タイミング制御部に通知する。
（２）経路制御部１００２は、ＩＰ処理部にＩＰヘッダに格納する送信先ＩＰアドレスを通知する。通知を受けたＩＰ処理部は直ちに（１）で格納されたデータを引き取り、ＩＰパケットを生成する。生成されたＩＰパケットは再び、もとの遅延吸収バッファに格納される。
（３）送信タイミング制御部は、（１）で通知を受けた際に、対応する遅延時間設定レジスタに格納されている値を取得し、該遅延時間が経過した後に、（２）で格納された遅延吸収バッファ内のＩＰパケットを送信する。
以下、図１１、図１２のシーケンスを参照しながら説明する。
・装置起動時の伝送時間管理テーブルの初期化
通常、装置が起動した際には、前述したＮｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ手順により無線ネットワーク制御装置と基地局間の位相差が測定される。このとき、ＲＮＬ処理部１００３では、ＤＬ／ＵＬ  Ｎｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎにより得られた位相差を、基地局情報管理部１００４内の伝送時間管理テーブル１００６内の対応する基地局のエントリ内の情報要素として設定する。この手順を全ての基地局に対して実行することにより、伝送時間管理テーブル１００６内の全ての基準伝送時間の設定が完了し、以後のタイミング制御に使用される。
また、装置起動時には、伝送時間管理テーブル１００６内に設定されている全ての基地局に対して、タイムスタンプ要求メッセージを送出する。これは、ノード間の位相差を測定するというよりも、むしろ、各基地局がタイムスタンプメッセージに対応しているかどうかを調べるためのものである。
このとき、基地局情報管理部１００４内の制御部１００５が、ＩＣＭＰ処理部１０１０内タイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２に対して、タイムスタンプ要求メッセージ送出要求を出すと共に、伝送時間管理テーブル１００６内に格納されている基地局のＩＰアドレスを取得し、ＩＰデータグラム送信処理部１０００に設定する。その後、ＩＰデータグラム送信処理部１０００は、タイムスタンプ要求メッセージを格納したＩＰデータグラムを生成し、該当する基地局に対して送信を行う。
タイムスタンプ要求メッセージを受信した基地局が、タイムスタンプ要求・応答メッセージに対応していない場合（ＩＣＭＰｖ６のみ実装している場合など）には、基地局はパラメータ異常メッセージを無線ネットワーク制御装置に対して返送する。該パラメータ異常メッセージを受信した無線ネットワーク制御装置は、該メッセージを送信してきた基地局がタイムスタンプメッセージを扱えないことが分かるので、伝送時間管理テーブル１００６内にそうした情報を設定する。この手順により、以後タイムスタンプメッセージが扱える基地局にのみ、タイムスタンプ要求メッセージを送出すれば良いことになる。ただし、タイムスタンプ応答メッセージが到着する前に、何からの別の要因でパラメータ異常メッセージが送出されてくることも考えられるので、このような場合は、タイムスタンプ要求メッセージを再度送出することが望ましい。その他、無線ネットワーク制御装置に物理的に隣接している基地局については、通常のＩＰネットワーク内で見られるような大きな伝送揺らぎが発生する可能性が低いため、このような基地局に対しては、予めタイムスタンプメッセージを送出しないように設定しておくことも可能である。また、閾値などのシステムデータは、あらかじめ決められた値が伝送時間管理テーブル１００６に設定される。
・装置起動時のブランチ間位相差管理テーブル１００９の初期化
ブランチ間位相差管理テーブル１００９内の内容は、呼が設定された際に該呼に対応する情報がエントリに追加され、呼が開放された際には、そのエントリは削除されるようなダイナミックな情報である。従って、装置起動時には、該ブランチ間位相差管理テーブル１００９の内容は、閾値のようなシステムパラメータが設定される以外は、全て初期化される。
・システム起動時のその他の機能ブロックの初期化
その他の機能ブロックについては、記憶手段の初期化、テーブルの初期化、初期値の設定など、それぞれ適切な初期化を行う。
・ブランチ間位相差管理テーブル１００９の設定手順
前述したように、ブランチ間位相差管理テーブル１００９は、呼の設定・開放に伴って動的に情報が設定・消去されるテーブルである。テーブル内の各エントリには、移動機を識別するためのＩＤ番号と、該移動機に割り当てられるブランチのＩＤが格納される。ハンドオーバ時等は、１台の移動機に対して複数のブランチが割り当てられるので、前記ブランチＩＤの格納領域も複数確保しておく。このブランチＩＤは、ＩＰアドレスを使用することも可能であるし、また、装置内で独自にマッピングした値を使用することもできるであろう。また、１台の移動機に複数のブランチが割り当てられた場合には、各ブランチ間の位相差を計算し、その値を対応するエントリ内の領域に格納する。この位相差に関しても、いくつかの計算方法が考えられる。例えば、ハンドオーバ時には、同一のデータが移動機内で複製され、各ブランチから無線ネットワーク制御装置に送られてくる。このとき、最も早く到着したデータと最も遅く到着したデータの到着時刻の差を位相差としてテーブル内に設定する方法や、各ブランチ間の位相差の平均値を設定する方法などが考えられる。また、ブランチが１つのときは、位相差を０にするための処理を行う必要がある。
また、このような位相差計算の際には、次の点にも留意する必要がある。ある移動機に対して複数のブランチが設定されている場合、前記無線ネットワーク制御装置は、該移動機から常に該ブランチ数分のデータを受信するとは限らず、時には無線インターフェース上あるいはＩｕｂ上での同期がはずれ、あるブランチに付いては信号が消失してしまうことがある。このような場合、該無線ネットワーク制御装置は、該ブランチから到着するはずのないデータを持ち続けることになり、正確なブランチ間の位相差算出ができなくなる。このようなときは、データの到着したブランチだけを位相差計算の対象とすべきである。従って、該ブランチ間位相差管理テーブル１００９内において、移動機毎に到着時間に関する閾値を設け、最も早く到着したデータから該閾値が規定する時間以内に到着したデータについてのみ位相差計算の対象とする方法が考えられる。該到着時間に関する閾値はシステムデータにより予め設定されるようにすれば良い。また、該閾値は移動機毎ではなく、装置に１つ設定することも可能である。
更に、該無線ネットワーク制御装置が、あるブランチから全くデータを受信しない状態が長く続いた場合には、例えば、呼の切断が行われたにも関わらず、該呼に対するリソースが開放されずに残ったままになっているなどといった、無線リソース管理に異常を致していることが予想される。このように開放されないリソースが累積すると最終的には全くサービスを提供できない致命的状態に陥ることになる。従って、リソース開放のための閾値を設け、該閾値が表す時間内に１つもデータを受信しなかった場合には、該リソースを強制的に開放する必要がある。該閾値はこれまで同様、移動機毎に設けてもよいし、また、無線ネットワーク制御装置で１つ設けても良い。
以上のように、設定されたブランチに関する各種情報は、呼の開放と共にテーブル内から消去される。
・タイムスタンプ要求メッセージ送出トリガ
本実施形態においては、適当な契機でタイムスタンプ要求メッセージを送出し、応答メッセージ内の情報から伝送時間管理テーブル１００９を更新し、必要で有れば、タイミング制御を行い、ノード間の伝送タイミングを保証する。ここでは、タイムスタンプ要求メッセージを送出する契機について記載する。
まず、第１の方法として、基地局情報管理部内にタイマ手段を設け、これにより定期的にタイムスタンプ要求メッセージを送出する方法が考えられる。この際、基地局情報管理部１００４に１つのタイマを設け、該タイマがタイムアウトした時点で、全ての基地局に対して一斉にタイムスタンプ要求メッセージを送出する方法が考えられる。あるいは、基地局情報管理部１００４内の伝送時間管理テーブル１００６のエントリ毎、すなわち、基地局毎にタイマを設け、それぞれが独立して周期的にタイムスタンプ要求メッセージを送出する方法も考えられる。後者の場合、無線ネットワーク制御装置から距離的に近い基地局に対しては、伝送揺らぎは小さいと考えられるので、タイマ値は比較的長く設定し、逆に距離的に遠い基地局に対しては、伝送揺らぎが大きくなると考えられるためタイマ値を小さく設定する等といったことが可能となる。
また、ブランチ毎にＩＰアドレスが付与され、該ブランチを該ＩＰアドレスで識別するようなシステムでは、該ブランチＩＰアドレス毎にタイムスタンプ要求・応答メッセージを送出する方法も可能であり、より詳細なタイミング制御が可能となる。
いずれにしても、これらタイマ値は、システムデータとして予め決められた値を用いれば良く、タイムアウトする度に新しく値を設定する。
第２の方法として、ブランチ間位相差が大きくなったときに、タイムスタンプ要求メッセージを送出する方法が考えられる。
前述したように、呼の設定、開放に伴ってブランチ間位相差管理テーブル１００９内の情報がダイナミックに更新されて行くが、ブランチ間位相差管理部１００７内の制御部はこれらのリアルタイムの情報に基づいて、基地局情報管理部１００４に対してタイムスタンプ要求メッセージ送出のトリガを与えることが可能である。該トリガを与えるかどうかの判断は、前記のブランチ間位相差管理テーブル１００９内に格納されたブランチ間位相差を、ある閾値と比較することで行われるが、この際の閾値の扱いについても、いくつかの方法が考えられる。例えば、ブランチ間位相差管理部１００７内で１つの閾値を有し、各移動機に対応する位相差を、全て該閾値と比較する方法がある。あるいは、各エントリ毎、すなわち、呼毎に、閾値を設定することも可能である。通常、必ずしも、全てのサービスに対して、厳密なタイミング制御が必要であるとは限らず、サービスに応じたタイミング制御を行うことも有効である。
いずれの方法にしても、テーブル内に格納されたブランチ間位相差が、閾値以上となった場合に、ブランチ間位相差管理部１００７内から、基地局情報管理部１００４に対してタイムスタンプ要求メッセージを送出するよう要求を出すことになる。このとき、トリガとなったブランチが属する基地局それぞれに対して、タイムスタンプ要求メッセージを送出する必要があるが、このブランチと基地局との対応方法もいくつか考えられる。例として、ブランチをＩＰアドレスで管理している場合では、ブランチと基地局のＩＰアドレスをれぞれのサブネットアドレスが一致するはずなので、これをもって判断すれば良い。あるいは、ブランチＩＤを装置独自で割り当てているならば、そのマッピングテーブル内に基地局の情報（ＩＰアドレス）を持たせておけば良く、ブランチ間位相差管理部１００７から基地局情報管理部１００４にタイムスタンプ要求メッセージのトリガを与える際に、基地局のＩＰアドレスそのものも設定するようにすればよい。
第３の方法として、ＲＮＬ処理部１００３において、タイミング異常を検出した際、すなわち、無線ネットワーク制御装置がＴｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ（３ＧＰＰの勧告  ＴＳ２５．４０２参照）を検出したことをトリガとする方法も考えられる。この場合、ＲＮＬ処理部１００３は、Ｔｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔを受信した場合に、基地局情報管理部１００４に対して割り込み通知をあげることにより、タイムスタンプ要求メッセージの送出トリガとすることができる。あるいは、基地局情報管理部１００４が周期的にＲＮＬ処理部１００３にポーリングを行い、Ｔｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔを受信したかどうかを検出する方法も考えられる。また、Ｔｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔがどの基地局が送出したものかを特定するための情報も必要であり、これは次のようにして実現可能である。ＩＰデータグラム受信処理部１０１３は、データを受信した場合、ＩＰレイヤの処理を行い、ＲＮＬデータを抽出する。その後、ＲＮＬデータはＲＮＬ処理部１００３へ渡されるが、送信元ＩＰアドレスは、経路制御に用いるほか、基地局情報管理部１００４に渡される。該送信元ＩＰアドレスを受け取った基地局情報管理部１００４は、前記のＴｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔの受信を知るまで、該基地局情報管理部１００４内で保持される。もしも、受信したデータが、Ｔｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔではない通常のデータであれば、前記の基地局情報管理部１００４内で保持されていたＩＰアドレスは、次のＩＰデータ受信時に上書きされるだけであるが、受信したデータがＴｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔであることを知った場合には、保持していたＩＰアドレスをタイムスタンプ送出先として使用する。
・タイムスタンプ要求メッセージの送出処理
以上のように、タイムスタンプ要求のトリガは全て基地局情報管理部１００４に集約され、該送出トリガを検出した基地局情報管理部１００４は、ＩＣＭＰ処理部１０１０内のタイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２にタイムスタンプ要求メッセージを送出するように要求する。同時に、これまでに説明したように、基地局情報管理部１００４はタイムスタンプ要求メッセージを送出すべき基地局のＩＰアドレスを知っているので、該基地局ＩＰアドレスをＩＰデータグラム送信処理部１０００に設定する。また、タイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２は、前記基地局情報管理部１００４からのトリガを受けると、タイムスタンプ要求メッセージを生成し、ＩＰデータグラム送信処理部１０００に転送する。このようにして、ＩＰデータグラム送信処理部１０００に、タイムスタンプ要求メッセージとその送信先ＩＰアドレスが渡されるのと共に、該ＩＰデータグラム送信処理部１０００は、ＩＰデータグラムを生成、送信する。
・タイムスタンプ要求メッセージの受信処理
無線ネットワーク制御装置が送出したタイムスタンプ要求メッセージに対して、基地局はタイムスタンプ応答メッセージを送出するが、無線ネットワーク制御装置が該タイムスタンプ応答メッセージを受信した際の動作について記載する。
タイムスタンプ応答メッセージを格納したＩＰデータグラムは、ＩＰデータグラム受信処理部１０１３で受信された後、ＩＰデータグラムの内容がＩＣＭＰメッセージであることが判別されると、ＩＣＭＰデータは、ＩＣＭＰ処理部１０１０へ、送信元アドレスは、経路制御部１００２で使用される他に基地局情報管理部１００４にも渡される。ＩＣＭＰデータを受信したＩＣＭＰ処理部１０１０は、さらにそのデータ種別がタイムスタンプ応答メッセージであれば、該データをタイムスタンプ応答メッセージ処理部１０１１で処理する。該タイムスタンプ応答メッセージ処理部１０１１では、タイムスタンプ応答メッセージ内の時刻情報から、無線ネットワーク制御装置と基地局との間の伝送時間を計算し、該伝送時間を基地局情報管理部１００４に渡す。該基地局情報管理部１００４では、前記ＩＰデータグラム受信処理部から取得したタイムスタンプ応答メッセージの送信元基地局と、前記タイムスタンプ応答メッセージ処理部１０１１から取得した位相差情報とを用いて、伝送時間管理テーブル内の対応する基地局エントリに対して、位相差情報を更新する。
・タイミング制御方法
これまでに、タイムスタンプ要求メッセージを送出する方法と、受信したタイムスタンプ応答メッセージからノード間の位相差情報を抽出し、伝送時間管理テーブルを更新する方法について記載したが、以降では、このようにしてリアルタイムに更新される伝送時間管理テーブルの情報をもとに、実際にタイミング制御を行う方法について記載する。
図１４〜図１６は、各テーブルの構成例を示した図である。
前述の通り、基地局情報管理部１００４内の伝送時間管理テーブル１００６（図１４参照）は、該テーブル内に保持している新・旧位相差を比較して、タイミング制御を行うか否かを判断するため、閾値を有している。伝送時間管理テーブルが更新された場合、旧位相差と新位相差の差分が計算され、この値が前記閾値と比較される。この場合、例えば、位相差の差分計算として、新位相差から旧位相差を減ずる方法を採った場合、計算結果は、当然、正・負両方の値を取ることが考えられる。したがって、閾値も少なくとも上限閾値（正の値）と下限閾値（負の値）の２種類を用意しておくことが必要である。あるいは、正の閾値を１つだけ設けておき、負の閾値は、該正の閾値の符号を反転する方法も考えられる。このとき、前記計算結果が、上限閾値と下限閾値との間に収まらない場合には、位相差が、それまでとは大きくずれたことを意味しているため、これを以てタイミング制御を行えば良い。ＩＰデータグラム送信処理部１０００は、内部に送信スケジューリング部１００１を有しており、これには、無線ネットワーク制御装置と各基地局との間の位相差、及び、各トランスポートチャネル毎のタイミングオフセットが格納されている。従って、タイミング制御を行う際は、基地局情報管理部１００４内の制御部１００５が、前記送信スケジューリング部１００１内の無線ネットワーク制御装置と該当基地局間の位相差部分に対して、補正されたノード間位相差を設定することによって行われる。以後、タイミング制御が行われた基地局に対しては、前記の補正された位相差に基づいて信号の送信が行われる。
図１４は、伝送時間管理テーブルの実施形態の例を示す図である。
各エントリ毎に、基地局ＩＰアドレス、ＩＣＭＰフラグ、基準伝送時間Ｔｂａｓｅ、測定した伝送時間Ｔｍｅａｓｕｒｅ、上限・下限閾値、送出タイマを格納する領域が用意されている。
基地局アドレスは、無線ネットワーク制御装置が制御する基地局のＩＰアドレスを表す。
ＩＣＭＰフラグは、該基地局がタイムスタンプメッセージに対応しているかどうかを示すフラグであり、前述したシステム起動時の手順により設定される。すなわち、無線ネットワーク制御装置が送出したタイムスタンプ要求メッセージに対して、基地局がタイムスタンプ応答メッセージを返送してきた場合には、“Ｅｎａｂｌｅ”を、パラメータ異常メッセージを返送してきた場合は、“Ｄｉｓａｂｌｅ”を設定する。
基準伝送時間Ｔｂａｓｅは、同じくシステム起動時に行われるＮｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎにより得られた無線ネットワーク制御装置と基地局との間の伝送時間が格納される。この値は、実際にタイミング制御が行われた際などに、新しい値に更新される。
測定した伝送時間Ｔｍｅａｓｕｒｅは、システム運用中のタイムスタンプメッセージの送受により得られる、無線ネットワーク制御装置と基地局との間の伝送時間が格納される。この値が、常に、上記基準伝送時間と比較される。
上限・下限閾値は、前記の基準伝送時間と測定した伝送時間との比較する際に、基準となる値である。ここでの比較方法としては、“下限閾値＜（測定した伝送時間）−（基準伝送時間）＜上限閾値”を満たさない場合に、タイミング制御を行うものとする。また、閾値は、各エントリ毎ではなく、テーブルに１つの閾値を設けるようにすることも可能である。
図１５は、伝送時間管理テーブルの別の実施形態であり、図１４の実施形態に加えて、更に、上限閾値保護段数、下限閾値保護段数を設けたものである。
これは、前記測定した伝送時間と前記基準伝送時間との差が、閾値を超えたとしても、すぐにはタイミング制御を行わないための方法である。例えば、瞬間的に、ある経路の伝送遅延が大きくなり、その後はまた元に戻るような状況があった場合、無駄なタイミング制御を行わないためである。この実施形態においては、テーブル初期化時に、該保護段数を設定し、閾値を超える度に、値を１づつ減じていき、値が０になった時点で初めてタイミング制御を行うようにする。図１５では、各エントリ毎に、上限閾値に対する保護段数と下限閾値に対する保護段数を別個に設けているが、これを上限、下限をまとめた１つの保護段数を設ける、または、各エントリ毎ではなく、テーブルに１つの保護段数を設けるようにすることも可能である。前記のように、閾値も各エントリ毎ではなく、テーブルに１つの閾値を設けるようにすることが可能である。
図１６は、ブランチ間位相差管理テーブルの一実施形態を示す図である。
各エントリ毎に、移動機のＩＤ、ブランチＩＤ＃０〜ｎ、ブランチ間最大位相差、閾値を格納する領域が設けられている。このテーブルは、起動時は、何も格納されておらず（エントリ数０）、呼が設定され、該呼に対してブランチが設定されたときに初めて設定される。また、呼が開放された際には、該呼に対するエントリは削除される。また、ブランチ情報は、常に適切な手段により更新されるものとする。
ブランチ間位相差の格納領域には、ＲＮＬ処理部１００３から得た各ブランチ間の位相差情報を基に設定される。ここでは、複数ブランチ間の最大の位相差を設定することとする。また、該位相差は、常に同一エントリ内の閾値格納領域に格納された値と比較され、閾値を超えた場合には、基地局情報管理部１００４に対してタイムスタンプ要求メッセージを送出するようトリガをかけることができる。
ここでも、閾値は、各エントリ毎ではなく、テーブルに１つの保護段数を設ける様にすることも可能である。
・処理フロー
以下では、上記のような実施形態における処理の流れについて記載する。
図１７は、無線ネットワーク制御装置の起動時の処理フローを示す図である。Ｓ１４−１において、無線ネットワーク制御装置が起動すると、Ｓ１４−２で各種テーブル、記憶手段などの初期化を行うと共に、ハードウェアの初期化設定やアプリケーションのロードが行われ、その後各種設定が行われる。その後、Ｓ１４−３で、プラットフォームあるいはアプリケーションがシステムデータを取得し、伝送時間管理テーブル１００６内に基地局のＩＰアドレス、該基地局に対応する閾値、保護段数、タイマ値を、基地局数分設定する。この設定が完了すると、ＲＮＬ処理部１００３により全ての基地局に対して、Ｎｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ手順が実行され、その結果得られた無線ネットワーク制御装置と各基地局との間の伝送時間を伝送時間管理テーブル１００６内の基準伝送時間Ｔｂａｓｅの値として格納する（Ｓ１４−４）。Ｎｏｄｅ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎが終了すると、Ｓ１４−５において、ＩＣＭＰ処理部１０１０内のタイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２と基地局情報管理部１００４が連携して、各基地局に対してタイムスタンプ要求メッセージを送出する。該メッセージの応答メッセージを受信すると、ＩＣＭＰ処理部１０１０は、Ｓ１４−６において、該応答メッセージを識別判断し、タイムスタンプ応答メッセージでなかった場合には（例えば、パラメータ異常メッセージなど）、Ｓ１４−８にて、該メッセージを返送してきた基地局はタイムスタンプメッセージを扱えないものとして、伝送管理テーブル１００６内の該当する基地局エントリ内のＩＣＭＰフラグをＤｉｓａｂｌｅに設定するよう、基地局情報管理部１００４に対して要求する（この要求は制御部１００５等が処理する）。一方、Ｓ１４−６において、前記応答メッセージがタイムスタンプ応答メッセージであった場合には、該メッセージを返送してきた基地局は、タイムスタンプメッセージを扱えるものと判断し、ＩＣＭＰ処理部１０１０は、伝送管理テーブル１００６内の該当する基地局エントリ内のＩＣＭＰフラグをＥｎａｂｌｅに設定するよう基地局情報管理部１００４に対して要求する。更に、このときタイムスタンプ応答メッセージはタイムスタンプ応答メッセージ処理部１０１１に処理が移され、ここにおいて、無線ネットワーク制御装置とメッセージを返送してきた基地局との間の伝送時間が算出される。このように算出された伝送時間は、Ｓ１４−９において、タイムスタンプ応答メッセージ処理部１０１１から、基地局情報管理部１００４に渡され、該算出値が、伝送管理部テーブル１００６内の該当する基地局エントリ内のＴｍｅａｓｕｒｅに格納される。上記のようなタイムスタンプメッセージの送受信と伝送時間の算出・設定が全ての基地局に対して行われ、初期化完了となる（Ｓ１４−１０）。
図１８は、ブランチ間位相差管理テーブル更新処理フローを示す図である。
ブランチ間位相差管理部１００７では、ブランチ間位相差管理テーブル１００９の情報を更新する処理と、テーブル内の情報を監視し、タイムスタンプ要求メッセージ送出のトリガをかける処理が行われる。前者の処理はＲＮＬ処理部１００３と連携して行われ、後者の処理はＩＣＭＰ処理部１０１０内のタイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２と連携して行われる。
はじめに、同図（ａ）左のブランチ間位相差管理テーブル１００９にブランチＩＤが追加される際の処理フローについて記載する。
ＲＮＬ処理部１００３で新しいブランチが設定された場合（Ｓ１５−１）、該設定情報は、ＲＮＬ処理部１００３からブランチ間位相差管理部１００７に渡される。このとき、新しい呼の設定に伴ってブランチが設定される場合と、既存の呼に対して新しいブランチが設定される場合の２通りが考えられる。従って、該ブランチ間位相差管理部１００７は、Ｓ１５−２において、新しく設定されたブランチに対応する移動機がブランチ間位相差管理テーブル１００９内に既にエントリとして存在しているかどうか判別する必要がある（Ｓ１５−２）。ここで、エントリ内に該ブランチに対応する移動機が存在していない場合には、Ｓ１５−４、Ｓ１５−５において、該移動機がブランチ情報と合わせて、ブランチ間位相差管理テーブル１００９内に新規に登録される。一方、Ｓ１５−２において、既に該ブランチに対応する移動機がテーブル内に登録されていれば、Ｓ１５−３において、該ブランチと同じブランチＩＤを持つブランチが該移動機のエントリ内に既に存在していないかどうかを確認する。仮に、存在していた場合には、同一移動機に対する同一ブランチの二重設定ということになり、Ｓ１５−８において、上位処理部に対してエラー応答を返す。存在していない場合は、Ｓ１５−５において、該移動機に新しく設定されたブランチとしてテーブル内に登録される。
次に、同図（ａ）右のブランチ間位相差管理テーブル１００９からブランチＩＤが削除される際の処理フローについて記載する。ＲＮＬ処理部１００３で既知のブランチが削除された場合（Ｓ１５−６）、該削除情報は、ＲＮＬ処理部１００３からブランチ間位相差管理部１００７に渡される。このとき、ブランチ間位相差管理部１００７では、削除されるべき該ブランチが本当にブランチ間位相差管理テーブル内に既にエントリされているかどうかが調べられる（Ｓ１５−７）。仮に、テーブル内にエントリされていなければ、エントリ内に存在しているブランチに対するブランチ削除指示であれば、Ｓ１５−９において、該ブランチが削除される。
最後に、同図（ｂ）の同一移動機から複数のブランチを経由して送られてきた同一のデータを無線ネットワーク制御装置が受信した際の処理について記載する。
ブランチ間位相差管理部１００７は、ＲＮＬ処理部１００３における受信処理を常に監視し、移動機からの上りのデータを受信すると（Ｓ１５−１０）、データの到着時刻を内部で一次記憶領域に格納する（Ｓ１５−１１）。この受信時刻取得処理を各移動機の各ブランチ毎に行うことにより、移動機毎にブランチ間の位相差を算出し、ブランチ間位相差管理テーブル１００９の対応する移動機のエントリ内の、ブランチ間位相差格納領域に設定する（Ｓ１５−１２）。この算出方法は、例えば、最も早く到着したデータの受信時刻と最も遅く到着したデータの受信時刻の差分をとるなどがある。このようにして算出された位相差は、Ｓ１５−１３で、該テーブル内の閾値と比較され、閾値よりも大きい場合は、その移動機に割り当てられたブランチが属する全ての基地局に対してタイムスタンプ要求メッセージを送出するよう基地局情報管理部にトリガをかける（Ｓ１５−１４）。この際、ブランチ間位相差管理部１００７は、該当ブランチのブランチＩＤのみを基地局情報管理部１００４に渡せば良く、基地局情報管理部は１００４は、該ブランチＩＤと伝送時間管理テーブル１００６内の基地局のＩＰアドレスを比較することにより該ブランチがどの基地局に属しているものかを識別することができる。当然、ブランチＩＤとそれが属する基地局の対応関係の割り出し方法は、他にも考えられ、この方法に限られるものではない。Ｓ１５−１３において、算出された位相差が該テーブル内の閾値内に収まっていた場合には、Ｓ１５−１０に戻って上記処理を繰り返す。
図１９は、タイムスタンプ要求メッセージ送信時の処理フローを示す図である。
本実施形態においては、タイミングスタンプ要求メッセージを送出し、ノード間位相差を再調査する必要がある場合には、そのトリガは、全て基地局情報管理部１００４に集約される。その後、該トリガを受けた基地局情報管理部１００４がＩＣＭＰ処理部１０１０内のタイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２に直接メッセージ送出要求を出すことになる。このように送出トリガを基地局情報管理部１００４内に集約するのは、タイムスタンプ要求メッセージ送出先の基地局のＩＰアドレスが、該管理部１００４内の伝送時間管理テーブルで一括管理されているため、それぞれのトリガに対してどの基地局に対してタイムスタンプ要求メッセージを送出すればよいか制御しやすいためである。
本実施形態では、タイムスタンプ要求メッセージの送出トリガとしては、（１）Ｔｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔを受信したときに送出、（２）一定周期で送出、（３）ブランチ間の位相差が大きくなった場合の３種類が考えられる。特に、（１）、（３）のように信号送受のタイミングに異常が検出された場合には、直ちにタイムスタンプメッセージで無線ネットワーク制御装置と基地局との間の正常性を確認することが重要となってくる。
以下、実際の処理の流れについて記載する。Ｔｉｍｉｎｇ  ＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔがＲＮＬ処理部１００３で検出されると（Ｓ１６−１）、その情報は基地局情報管理部１００４にタイムスタンプ要求メッセージ送出トリガとして渡される。この際、同時にＩＰデータグラム受信処理部１０１３から該基地局情報管理部１００４に、送信元ＩＰアドレスが渡されるので、該基地局情報管理部１００４は、該ＩＰアドレスからＴｉｍｉｎｇ  Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔを送出した基地局のＩＰアドレスを割り出す（Ｓ１６−２）。その後、Ｓ１６−７において、該基地局情報管理部１０００４は、タイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２に対してタイムスタンプ要求メッセージの送出要求を出す。タイムスタンプ要求メッセージ処理部１０１２は、該要求を受けると、直ちにタイムスタンプ要求メッセージを生成し、該メッセージをＩＰデータグラム送信処理部に渡す（Ｓ１６−８）。また、該基地局情報管理部１００４は、ＩＰデータグラム送信処理部１０００に対してＳ１６−２で割り出した送信先のＩＰアドレスを設定する（Ｓ１６−９）。Ｓ１６−１０において、ＩＰデータグラム送信処理部１０００は、Ｓ１６−８、Ｓ１６−９で受け取ったタイムスタンプ要求メッセージ、送出先ＩＰアドレスを用いてＩＰデータグラムを生成し、基地局に対して送出する。
また、Ｓ１６−３に示すように、伝送時間管理テーブル１００６内の送出タイマのタイムアウトを以て周期的にトリガがかけられた場合には、Ｓ１６−４において、満了したタイマに対応する基地局のＩＰアドレスを用い、前記のようにＳ１６−７からＳ１６−１０までの処理によりタイムスタンプ要求メッセージが送出される。更に、図１８のＳ１５−１０〜Ｓ１５−１４に示したようにブランチ間の位相差からトリガがかかった場合には、Ｓ１６−５で該トリガを認識し、上述したようにブランチＩＤから基地局のＩＰアドレスを割り出す（Ｓ１６−６）。その後、前記のようにＳ１６−７からＳ１６−１０までの処理によりタイムスタンプ要求メッセージが送出される。
図２０及び図２１は、伝送時間管理テーブル更新からタイミング制御までの処理フローを示す図である。
Ｓ１７−１において、ＩＰデータグラムを受信すると、Ｓ１７−２で、ＩＰデータグラム受信処理部１０１３においてＩＰデータグラムの受信処理及びエラーチェックが行われ、ここで、ＩＰデータグラムにパラメータなどのエラーが検出された場合には、Ｓ１７−３においてエラー処理を行う。Ｓ１７−２において、ＩＰデータグラムが正常であった場合には、Ｓ１７−４において、ＩＰデータグラムのペイロードがＩＣＭＰメッセージであるかどうかが判定され、ＩＣＭＰメッセージでない場合には、Ｓ１７−５で通常のＩＰパケット処理が行われる。Ｓ１７−４においてＩＣＭＰメッセージであった場合には、ＩＣＭＰメッセージ部分がＩＰデータグラム受信処理部１０１３からＩＣＭＰ処理部１０１０に渡され、Ｓ１７−６においてチェックサムなどＩＣＭＰメッセージの正常性がチェックされ、異常があった場合、Ｓ１７−７においてエラー処理が行われる。Ｓ１７−６において、ＩＣＭＰメッセージが正常であった場合には、Ｓ１７−８において、該ＩＣＭＰメッセージ内のタイプフィールドをチェックし、該メッセージがＩＣＭＰタイムスタンプ応答メッセージであるかどうかチェックする。
ここで、Ｓ１７−８において、ＩＣＭＰメッセージがタイムスタンプ応答メッセージでなかった場合には、Ｓ１７−９において、ＩＣＭＰ処理部１０１０により通常のＩＣＭＰメッセージの処理が行われる。
一方、該メッセージがタイムスタンプ応答メッセージであった場合、該タイムスタンプ応答メッセージ部分は、タイムスタンプ応答メッセージ処理部１０１１に渡され、Ｓ１７−１０において、該タイムスタンプ応答メッセージ処理部は、該タイムスタンプ応答メッセージから、発信元タイムスタンプ、受信タイムスタンプ、送信タイムスタンプを抽出し、無線ネットワーク制御装置と基地局間の伝送時間を計算する。このとき、該基地局情報管理部１００４は、ＩＰデータグラム受信処理部１００６の該当する基地局のエントリ内のＴｍｅａｓｕｒｅに値を格納する（Ｓ１７−１１）。その後、Ｓ１７−１２では、該伝送時間管理テーブル１００６内のＳ１７−１１で更新されたエントリについて、更新された伝送時間（Ｔｍｅａｓｕｒｅ）と基準伝送時間（Ｔｂａｓｅ）との差が計算され、Ｓ１７−１３で該算出された伝送時間の差が同エントリ内の上限閾値及び下限閾値と比較される。
ここで、該伝送時間の差が下限閾値以上かつ上限閾値以下であれば、特にタイミング補正の必要はないので、Ｓ１７−１８にて処理は終了し、次のＩＰデータグラムの受信を待つ。一方、Ｓ１７−１３で前記伝送時間の差が、下限閾値以下、あるいは、上限閾値以上であった場合には、Ｓ１７−１４において、下限閾値を超えた場合には下限閾値の保護段数を、上限閾値を超えた場合には上限閾値の保護段数を１減ずる。その後、Ｓ１７−１５において、該上限閾値保護段数あるいは下限閾値保護段数が０であるかどうかチェックされ、０でなければ、Ｓ１７−１８で処理は終了する。
一方、Ｓ１７−１５で保護段数が０になった場合には、無線ネットワーク制御装置と基地局との間の伝送時間が当初のものからずれてきていると判断できるため、無線ネットワーク制御装置からデータを送出する際のタイミングを補正する必要がある。したがって、Ｓ１７−１６で、基地局情報管理部１００４は、送信スケジューリング部１００１に、補正を行うべき基地局のＩＰアドレスと補正値（例えば、Ｔｍｅａｓｕｒｅ−Ｔｂａｓｅ（補正値なので、符号が伝送時間の差の逆になっている））を渡し、タイミング補正をするよう要求する。その後、Ｓ１７−１７において、送信スケジューリング部は、基地局情報管理部から指示された基地局に対する送信タイミングオフセットを補正値分だけ変更する。以上により、送信タイミングの制御が行われる。
前述したように、今後３ＧＰＰが規定する標準仕様に従って、移動通信システムが、伝送遅延は少ないがコストの高いＡＴＭベースのシステムから伝送遅延は大きいがコストの低いＩＰベースのシステムに移行する可能性が非常に高くなってきている。特に、厳密なタイミング制御が必要な無線通信にとっては、通常は柔軟性が高いと言われるＩＰネットワークがそれゆえ逆に伝送揺らぎを増大させ、結果タイミング保証を困難にしてしまうことが予想される。このような条件では、例えば、無線通信を特徴付けるハンドオーバ技術について言えば、ある移動機に設定された複数ブランチ間のタイミング保証ができなくなるおそれがあるため、その機能すら満足に満たせなくなってしまう。また、遅延による再送が多発し、その結果、無線リソースを浪費するばかりでなく、こうした信号の再送は、実効的な伝送レートの著しい低下につながるため、今後ますます高まって行くであろう高速無線通信への要求に対して大きな壁となってしまう。しかしながら、だからといって、精密なタイミング制御のために、各ノードに大容量のバッファを搭載し、これまでの制御手順に変更を加えたりするような、大規模なシステム変更を行うようでは、その開発期間、コストの面で、現行システムをＩＰネットワークシステムへ移行していく意味が無くなってしまう。
本発明では、トランスポートネットワークレイヤすなわちＩＰレイヤ以下の機能のみを用いて、タイミング制御を実現することが可能であり、無線通信の主機能を司る無線プロトコルレイヤ（ＲＮＬ）に変更を加えずに済む。このことにより、既存の開発資産を有効に活用でき、結果として開発期間の短縮化、開発コストの削減が可能となる。
また、上記のようなタイミング制御方法としては、定期的にノード間の位相差を測定するだけでなく、ある移動機に対して複数設定される各ブランチ間の位相差情報をダイナミックに反映できるようにすることで、通信中の信号送受、特に、ハンドオーバ時の品質を高い水準で確保することができる。当然、信号の再送なども極力抑えられるので、無線リソース的な観点からも非常に効率の良い高速通信が可能となる。
更に、ノード間の伝送揺らぎはリアルタイムに監視されるので、少しでも異常を検出したら、たとえ、その異常が信号破棄などまでは引き起こさないとしても、事前に最適なタイミングに補正する。これにより、基地局が有するべき受信バッファの量は最小限に抑えられ、装置の小型化、コスト低下といったメリットをもたらす。通常の無線システムでは、非常に多くの基地局が設置されるため、１台あたりのコスト低下は、システム全体のコスト低下に大きく寄与することになり、それゆえ影響度が大きいのである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明により、今後、伝送揺らぎの大きなＩＰネットワークにおいて、大容量の無線通信を行う場合に於いても、高品質で効率的なシステムを、短期間、低コストで実現することができ、その結果、サービスを低価格で提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、現在の３ＧＰＰシステムの概要を示す図である。
図２は、３ＧＰＰシステムにおける代表的なプロトコルスタックを示す図である。
図３は、信号送受信の同期取得手順について説明する図である。
図４は、信号送受信の同期取得手順について説明する図である。
図５は、信号送受信の同期取得手順について説明する図である。
図６は、ＴＮＬプロトコルとしてＩＰプロトコル群を用いたシステムの例を示す図である。
図７は、本発明の実施形態に従う、ＩＣＭＰタイムスタンプ要求／応答メッセージフォーマットを示す図である。
図８は、本実施形態に従って、ＩＰノード１とＩＰノード２との間でタイムスタンプ要求／応答メッセージが送受される様子を示す図である。
図９は、タイムスタンプ要求／応答メッセージをＩＰパケットのペイロードに格納する様子を示した図である。
図１０は、本発明を実現するための無線ネットワーク制御装置内信号終端部の一実施形態を示す図である。
図１１は、無線ネットワーク制御装置と基地局間の通信制御シーケンスを表す図（その１）である。
図１２は、無線ネットワーク制御装置と基地局間の通信制御シーケンスを表す図（その２）である。
図１３は、送信スケジューリング部の構成図を示す図である。
図１４は、各テーブルの構成例を示した図である。
図１５は、各テーブルの構成例を示した図である。
図１６は、各テーブルの構成例を示した図である。
図１７は、無線ネットワーク制御装置の起動時の処理フローを示す図である。
図１８は、ブランチ間位相差管理テーブル更新処理フローを示す図である。
図１９は、タイムスタンプ要求メッセージ送信時の処理フローを示す図である。
図２０は、伝送時間管理テーブル更新からタイミング制御までの処理フローを示す図（その１）である。
図２１は、伝送時間管理テーブル更新からタイミング制御までの処理フローを示す図（その２）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月23日(2004.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  移動機を収容する基地局と、無線ネットワークの制御を行う無線ネットワーク制御装置とがＩＰプロトコルで接続されている無線ネットワークにおける無線ネットワーク制御装置のタイミング制御装置であって、
複数の基地局とタイムスタンプを格納したタイムスタンプメッセージをやりとりすることにより、基地局を結ぶ回線の往復それぞれの伝送時間を計測する計測手段と、
該計測された伝送時間を基地局と対応させて格納・管理する格納管理手段と、
該格納管理された伝送時間を用いて、各基地局への信号の送信タイミングを制御する制御手段とを備え、
動的にタイミング制御を行うことを特徴とするタイミング制御装置。
【請求項２】  前記タイムスタンプメッセージは、インターネット制御メッセージプロトコルのタイムスタンプ要求／応答メッセージであることを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項３】  前記格納管理手段は、先に計測された伝送時間と現在計測された伝送時間と、上限閾値及び下限閾値を格納し、先に計測された伝送時間と現在計測された伝送時間の差が該上下限閾値範囲外になった場合に、タイミング制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項４】  前記伝送時間の差が所定回数以上前記上下限閾値範囲外になった場合に、タイミング制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のタイミング制御装置。
【請求項５】  前記所定回数は、上限閾値と下限閾値に対し、異なった値を設定可能であることを特徴とする請求項４に記載のタイミング制御装置。
【請求項６】  前記タイムスタンプメッセージは、前記基地局からのメッセージ送信を要求するメッセージを受信した際に送信されることを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項７】  前記タイムスタンプメッセージを用いて、前記移動機のハンドオーバ時の複数のブランチ間位相差を移動機毎に計測管理し、その結果に基づいて前記無線ネットワーク制御装置からの信号の送出タイミングの制御を行うハンドオーバ手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のタイミング制御装置。
【請求項８】  前記格納管理手段は、移動機の識別子、ブランチの識別子、ブランチ間位相差、ブランチ間位相差と比較を行う閾値を少なくとも格納することを特徴とする請求項７に記載のタイミング制御装置。
【請求項９】  前記タイムスタンプメッセージは、前記移動機に対して複数設定されたブランチ間の位相差が所定値より大きくなった場合に送出されることを特徴とする請求項７に記載のタイミング制御装置。
【請求項１０】  複数のブランチに対する位相差の値の内、最も大きい位相差を前記ブランチ間位相差として格納管理することを特徴とする請求項７に記載のタイミング制御装置。
【請求項１１】  複数のブランチに対する位相差の値の平均値を、前記ブランチ間位相差として格納管理することを特徴とする請求項７に記載のタイミング制御装置。
【請求項１２】  同一の移動機から単一のブランチについてのみ位相差が得られた場合には、前記ブランチ間位相差を０に設定することを特徴とする請求項７に記載のタイミング制御装置。
【請求項１３】  前記ブランチ間位相差の計測には、前記タイムスタンプメッセージの内、最初に受信されたものから所定時間以内に受信されたもののみを利用することを特徴とする請求項７に記載のタイミング制御装置。
【請求項１４】  前記所定時間は、各移動機毎に設定されることを特徴とする請求項１３に記載のタイミング制御装置。
【国際調査報告】
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