(57)【要約】【課題】  バックホール装置に故障が発生しても、切断と再接続が発生せず、ＥＰＣネットワーク装置に負荷をかけることなく、通信を維持する。【解決手段】  第１の基地局と第２の基地局にそれぞれ接続されたゲートウェイと管理装置を有する無線通信システムであって、前記管理装置は、前記第１の基地局と関連付けられて前記第２の基地局の識別情報を記憶し、前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害の通知を受けると、前記第１の基地局と無線で通信可能な端末を、記憶した前記第２の基地局の識別情報に基づき前記第２の基地局を経由してハンドオーバーさせる。【選択図】  図８
2017046210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基地局と第２の基地局にそれぞれ接続されたゲートウェイと管理装置を有する無線通信システムであって、
前記管理装置は、
前記第１の基地局と関連付けられて前記第２の基地局の識別情報を記憶し、
前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害の通知を受けると、前記第１の基地局と無線で通信可能な端末を、記憶した前記第２の基地局の識別情報に基づき前記第２の基地局を経由してハンドオーバーさせること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第１の基地局は、
前記第２の基地局の識別情報を記憶し、
前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害を検出すると、前記端末へ前記第２の基地局の識別情報をハンドオーバー先として通知すること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の基地局は、
前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害を検出すると、前記端末と前記第１の基地局との通信を中継し、
前記管理装置は、
記憶した前記第２の基地局の識別情報に基づき前記第２の基地局と前記第１の基地局を経由して前記端末をハンドオーバーさせること
を特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１の基地局は、
前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害を検出すると、前記第２の基地局と通信可能なように無線送信電力を制御すること
を特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記管理装置は、
前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害の通知を受けると、前記第１の基地局と通信可能なように前記第２の基地局の無線送信電力を制御すること
を特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線通信システムは、
前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害を、前記ゲートウェイより早く検出して、前記管理装置へ通知する監視装置をさらに有すること
を特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記管理装置は、
前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害の通知を受けると、前記第２の基地局と前記第１の基地局を経由して前記端末をハンドオーバーさせるまで、前記第１の基地局の代わりに前記端末との通信状態を維持する信号を送信すること
を特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記第１の基地局は、
前記第２の基地局と通信可能なように無線送信電力を制御した状態で、前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続を検出すると、予め設定された情報に基づいて無線送信電力を徐々に低下させること
を特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記無線通信システムは、上位スイッチとゲートウェイスイッチと第１のＬ２スイッチと第２のＬ２スイッチとをさらに有し、
前記第１の基地局は、前記第１のＬ２スイッチと前記ゲートウェイスイッチと前記上位スイッチを介して前記ゲートウェイに接続され、
前記第２の基地局は、前記第２のＬ２スイッチと前記ゲートウェイスイッチと前記上位スイッチを介して前記ゲートウェイに接続され、
前記管理装置と前記監視装置は、前記上位スイッチに接続され、
前記ゲートウェイスイッチと前記第１のＬ２スイッチと前記第２のＬ２スイッチは、バックホールを構成し、
前記ゲートウェイと前記上位スイッチは、ＥＰＣネットワークを構成すること
を特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記監視装置は、
前記上位スイッチと前記ゲートウェイスイッチと前記第１のＬ２スイッチを経由して前記第１の基地局へ監視信号を送信し、
前記上位スイッチと前記ゲートウェイスイッチと前記第１のＬ２スイッチを経由して前記第１の基地局から監視信号に対する応答を受信して、前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続を検出し、
前記第１の基地局は、
監視信号を受信して、前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続を検出し、監視信号に対する応答を送信すること
を特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
ゲートウェイに接続された基地局であって、
他の基地局の識別情報を記憶し、
前記基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害を検出すると、前記基地局と無線で通信可能な端末へ前記他の基地局の識別情報をハンドオーバー先として通知すること
を特徴とする基地局。
【請求項１２】
管理装置からハンドオーバーの制御を受け付けると、端末をハンドオーバーするための送信を実行し、
前記基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害を検出すると、前記基地局と無線で通信可能な端末と前記他の基地局との通信を中継することにより、前記他の基地局からハンドオーバーするための送信を中継すること
を特徴とする請求項１１に記載の基地局。
【請求項１３】
前記基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害を検出すると、前記他の基地局と通信可能なように無線送信電力を制御すること
を特徴とする請求項１２に記載の基地局。
【請求項１４】
前記他の基地局と通信可能なように無線送信電力を制御した状態で、前記基地局と前記ゲートウェイとの接続を検出すると、予め設定された情報に基づいて無線送信電力を徐々に低下させること
を特徴とする請求項１３に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよび基地局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいてセルラシステムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）が普及している。ＬＴＥの無線通信システムでは、端末との接続を管理するＥＰＣ(Evolved Packet Core)ネットワーク装置と複数の基地局とが、有線のスイッチ群であるバックホールで接続されている。そして、ＬＴＥのような多くのユーザーが使用している無線通信システムでは、バックホールを構成する装置の故障による端末ユーザーへの影響が大きく、高い信頼性が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献1には、バックホールの品質情報を用いてのサービスする基地局を選択する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５１８５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術によれば、端末がバックホール品質の低い基地局に接続しないため、バックホールが輻輳しづらくなる。また、バックホール品質の低い基地局の使用を回避することはできる。しかしながら、端末が接続中のバックホールを構成する装置の故障に関する記載は見当たらない。
【０００６】
このため、故障した装置を介して接続中のすべての端末が、バックホール品質の高い基地局に接続し直すには、多くの切断と再接続が発生し、端末の接続を管理するＥＰＣネットワーク装置に大きな負荷がかかる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、バックホール装置に故障が発生しても、切断と再接続が発生せず、ＥＰＣネットワーク装置に負荷をかけることなく、通信を維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る代表的な無線通信システムは、第１の基地局と第２の基地局にそれぞれ接続されたゲートウェイと管理装置を有する無線通信システムであって、前記管理装置は、前記第１の基地局と関連付けられて前記第２の基地局の識別情報を記憶し、前記第１の基地局と前記ゲートウェイとの接続の障害の通知を受けると、前記第１の基地局と無線で通信可能な端末を、記憶した前記第２の基地局の識別情報に基づき前記第２の基地局を経由してハンドオーバーさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バックホール装置に故障が発生しても、切断と再接続が発生せず、ＥＰＣネットワーク装置に負荷をかけることなく、通信を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】無線通信システムの例を示す図である。
【図２】基地局の例を示す図である。
【図３】基地局のリピータに切り替わる処理フローの例を示す図である。
【図４】基地局管理装置の例を示す図である。
【図５】基地局と端末の情報のデータベースの例を示す図である。
【図６】基地局管理装置のハンドオーバーの起動までの処理フローの例を示す図である。
【図７】通常時の通信シーケンスの例を示す図である。
【図８】故障発生時の通信シーケンスの例を示す図である。
【図９】故障復旧時の通信シーケンスの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
図１は、無線通信システムの例を示す図である。無線通信システムは、例えば、図1に示すようにＬ２スイッチ２０aと有線バックホール１２aで接続される基地局１１aを含む。図１の例で、基地局１１aは、３本のアンテナで構成された３セクタ基地局であって、いわゆるマクロセルを構成し、リピータ動作も可能である。無線通信システムは、これと同様に、Ｌ２スイッチ２０ｂと有線バックホール１２ｂで接続される基地局１１ｂを含む。基地局１１ｂは、１本のアンテナで構成された１セクタ基地局であって、いわゆるスモールセルを構成する。
【００１２】
ここで、有線バックホール１２ａ、１２ｂは、有線の通信路であり、後で説明するように基地局１１ａ、１１ｂの有線の通信路はバックホールに含まれる。基地局１１ａ、１１ｂは、有線バックホール１２ａ、１２ｂを介してバックホールの先と通信が可能であるかを判定することができる。リピータ動作は、基地局１１ａが他の基地局である基地局１１ｂへ、基地局１１ａの通信エリア内の端末との通信を中継する動作である。
【００１３】
また、基地局は図示を省略した基地局を含めて３台以上であってもよく、各基地局のセクタの構成は特に限定されるものではないが、通信エリアが隣接している基地局の一部は、リピータ動作が可能である。
【００１４】
Ｌ２スイッチ２０ａ、２０ｂのそれぞれは、ＧＷスイッチ２１に接続され、ＧＷスイッチ２１は上位スイッチ２２に接続されている。この上位スイッチ２２には、ＥＭＳ(Element Management System)装置３０と基地局管理装置４０とＭＭＥ（Mobility Management Entity）５０とＳＧＷ（Serving-Gateway）５１とＰＧＷ(Packet Data Network-Gateway)５２ が接続されている。
【００１５】
ＥＭＳ装置３０は、基地局１１ａ、１１ｂに関し経路も含めて、状態を監視しており、基地局１１ａ、１１ｂに関する異常があると判定した場合に、ＥＭＳ装置３０にアラームが表示され、他の装置へ通知される。また、基地局１１ａ、１１ｂが異常から復旧したと判定した場合も、他の装置へ通知される。
【００１６】
基地局管理装置４０は、基地局１１ａ、１１ｂの管理装置であり、基地局１１ａ、１１ｂに対し、必要に応じてハンドオーバーメッセージを送信する。基地局管理装置４０を図１の例では、独立した装置として示しているが、ＥＭＳ装置３０や図示を省略したＳＯＮ(Self Organizing Network)サーバーの中に、基地局管理装置４０と同等の動作をするハードウェアやソフトウェアが含まれてもよい。
【００１７】
端末１は、ＬＴＥに準拠した携帯電話やスマートフォンなどの移動体端末であってもよく、基地局１１ａ、１１ｂを介して音声通信を実行する。また、端末１は、ＭＭＥ５０、ＳＧＷ５１とデータ通信を実行して、制御データの送受信やユーザデータの送受信を実行する。
【００１８】
ＭＭＥ５０、ＳＧＷ５１は、制御データを中継するアクセスゲートウェイである。また、ＭＭＥ５０、ＳＧＷ５１は、例えばＬＴＥや３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）の無線を収容し、ユーザデータ等をルーティングする中継装置である。端末１は、図１の例では基地局１１aに収容され、基地局１１aと対応したＭＭＥ５０とＳＧＷ５１に接続されている。
【００１９】
端末１の移動による基地局１１ａと基地局１１ｂとの間のハンドオーバーを行う場合、通信する基地局を基地局１１ａから切り替えるために、ＭＭＥ５０と基地局１１aとの間、および、ＭＭＥ５０と端末１との間でハンドオーバーに使用される制御信号が送受信される。
【００２０】
端末１がデータ通信を行う場合は、基地局１１aとＳＧＷ５１とＰＧＷ５２に、ユーザデータ通信パス（ＧＴＰ（General packet radio service Tunneling Protocol）パス）が設定される。また、このパスを識別する識別子のため、ＴＥ−ＩＤ（Tunnel Endpoint-Identifier)が付与される。端末１、基地局１１ａあるいは基地局１１ｂ、ＭＭＥ５０、ＳＧＷ５１の間の通信パスは、ＩＰアドレスとＴＥ−ＩＤに関連づけされる。
【００２１】
なお、ＭＭＥ５０、ＳＧＷ５１、ＰＧＷ５２、上位スイッチ２２はそれぞれがＥＰＣネットワーク装置としてＥＰＣネットワークを形成し、Ｌ２スイッチ２０ａ、Ｌ２スイッチ２０ｂ、ＧＷスイッチ２１、有線バックホール１２ａ、有線バックホール１２ｂはそれぞれがバックホール装置としてバックホール（ネットワーク）を形成する。
【００２２】
図１を用いてバックホール装置のＬ２スイッチ２０ａが故障した場合の動作について説明する。端末１は、基地局１１ａと無線で接続され、Ｌ２スイッチ２０ａとＧＷスイッチ２１と上位スイッチ２２を介して、ＭＭＥ５０とＳＧＷ５１に接続されている。また、既に説明したように、カバーレッジを維持するため、基地局１１aはリピータ動作が可能である。基地局１１ａは、ＥＭＳ装置３０との通信ができない場合に、基地局１１ａのバックホール装置のいずれかが故障したと判定してリピータとなる。
【００２３】
一方、ＥＭＳ装置３０は、基地局１１ａとの通信ができない場合に、基地局１１ａのバックホール装置のいずれかが故障したと判定して基地局管理装置４０へ通知し、基地局管理部４０は基地局１１ｂの無線の電力レベルを、リピータとなった基地局１１aと通信可能な電力レベルに調整する。そして、端末１から送信される無線信号は、基地局１１ａで中継され、基地局１１ｂで受信されて有線バックホール１２ｂを介して通信可能となり、有線バックホール１２ｂを介して基地局１１ｂから送信される無線信号は、基地局１１ｂで増幅され、基地局１１ａで中継されて端末１へ到達する。
【００２４】
この例では、Ｌ２スイッチ２０ａが故障したとして説明したが、バックホール内の有線バックホール１２ａやＬ２スイッチ２０ａとＧＷスイッチ２１との接続における故障についても、同様に動作することで、通信経路を確保できる。
【００２５】
図２は、基地局１１aの例を示す図である。基地局１１aは、無線通信のためのアンテナとして３本のアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを備え、３セクタの通信エリアを形成する。また、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのそれぞれに対して、無線インタフェース処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが接続され、無線インタフェース処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれは、ＲＦスイッチ１０３に接続されている。無線インタフェース処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのそれぞれは、無線信号を送受信する処理部であり、ＲＦスイッチ１０３はどのセクタで通信するか、あるいはリピータとなるために通信を折り返すかを切り替えるスイッチである。
【００２６】
ベースバンド処理部１０４は、端末に対して無線信号の割当てをするスケジューラ処理やＭＭＥ５０とＳＧＷ５１と通信するためのプロトコル処理を行う。有線インタフェース 処理部１０５ は、有線のネットワークを接続する処理部であり、Ｌ２スイッチ２０aに有線バックホール１２ａ経由で接続される。
【００２７】
死活監視部１０６は、有線バックホール１２aを通してＥＭＳ装置３０からの死活監視のための信号を受信し、その信号に応答する。また、死活監視部１０６は、予め設定された期間に予め設定された一定回数の死活監視のための信号を受信しないと、基地局１１ａのバックホール装置のいずれかが故障したと判定し、ＲＦスイッチ１０３とベースバンド処理部１０４とＦＰＧＡ１０７へバス１０９を介して通知する。
【００２８】
なお、死活監視のための信号の受信とその応答は、信号の疎通を判定するためのものであり、信号の種類としてはいわゆるハートビート信号でもよいが、基地局管理装置４０とＳＧＷ５１のハートビートと区別しやすくするため、死活監視あるいは疎通と表現して、ハートビートとは表現しない。
【００２９】
ＦＰＧＡ１０７は、無線インタフェース処理部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに接続され、無線インタフェース処理部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃそれぞれの中の送信パワーアンプの電力利得制御及び受信アンテナの電力利得制御と、IとＱの信号から受信電力を測定するためにＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）の処理を行う。ＦＰＧＡ１０７は、基地局としての通常の運用時の他、リピータに切り替わった際にも、これらの制御を行う。 
記憶部１０８は、基地局１１ａの通信エリア内で通信可能な端末のＵＥ−ＩＤと、基地局１１ａがリピータとして動作した際に中継先となる隣接の基地局のＩＤが格納される。端末のＵＥ−ＩＤは、他から移動してきた端末のハンドオーバーに応じて格納されてもよいし、予め設定された定期的な端末のサーチあるいは端末からのサーチに基づいて格納されてもよい。隣接の基地局のＩＤは、基地局１１ａがサーチし、サーチの結果として格納されてもよいし、有線バックホール１２ａを介して受け取った隣接の基地局のＩＤが格納されてもよい。例えば、端末１のＵＥ−ＩＤと基地局１１ｂのＩＤが格納されてもよい。
【００３０】
バス１０９は、ＲＦスイッチ１０３、ベースバンド処理部１０４、死活監視部１０６、ＦＰＧＡ１０７、記憶部１０８の間で情報を転送するための経路である。なお、基地局１１ｂも図２に示した基地局１１ａと同じ構成であってもよい。
【００３１】
図３は、基地局１１ａのリピータに切り替わる処理フローの例を示す図である。ステップ１５０にて死活監視部１０６は、有線バックホール１２ａと有線インタフェース処理部１０５経由でＥＭＳ装置３０から死活監視信号が来ているかを判定することにより、基地局１１ａとＥＭＳ装置３０との間の信号の疎通を判定する。この疎通の判定のために、死活監視部１０６は、死活監視信号を受信すると疎通が可能であると判定し、ステップ１５１にて予め設定された一定時間待機し、ステップ１５０へ戻って、次の死活監視信号を受信するかを判定する。なお、予め設定された一定時間に予め設定された一定回数の死活監視信号を受信するかをカウントし、カウントに基づいて疎通が可能と判定するなどしてもよい。
【００３２】
ステップ１５０では死活監視部１０６が、死活監視信号が来ていないと判定した場合すなわち疎通が不可と判定した場合、ステップ１５２にてベースバンド処理部１０４は、基地局１１ａに接続されている端末１に対して、ハンドオーバーを実施させるためのRRC Connection  Reconfigurationメッセージを送信する。このメッセージは、端末１にハンドオーバーを実施されるためのトリガとなるメッセージであり、ハンドオーバー先の基地局のＩＤなどの情報を含む。なお、ハンドオーバー先の隣接基地局である基地局１１ｂの情報は、予め基地局１１ａの記憶部１０８に設定されている。
【００３３】
ステップ１５３ではＦＰＧＡ１０７が、無線インタフェース処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとＲＦスイッチ１０３のリピータ動作を有効化する。具体的には、まず、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃあるいは無線インタフェース処理部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃそれぞれの受信利得をあらかじめ設定した値に変更し、基地局１１ａが隣接する基地局である基地局１１ｂのセルサーチを行わせる。この受信利得の値は、受信機が動作可能な最大の値をあらかじめ設定しておく。
【００３４】
ＦＰＧＡ１０７は、基地局１１ｂの電波の受信電力がＲＳＳＩで通信に十分であると判定されたアンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃのいずれかを中継先と接続するアンテナに選択する。この例では、基地局１１ｂの電波をアンテナ１０１ｃで受信し、アンテナ１０１ｃを選択する。ＦＰＧＡ１０７は、選択されたアンテナ１０１ｃへ中継するようにＲＦスイッチ１０３で折り返す設定を行うことで、リピータとしての動作を実現する。アンテナ１０１ｃが選択されると、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃで送受信される電波は、アンテナ１０１ｃで送受信されるように折り返す設定が行われる。
【００３５】
選択されたアンテナ１０１ｃ以外のアンテナ例えばアンテナ１０１ａ、１０１ｂあるいは無線インタフェース処理部１０２ａ、１０２ｂの受信利得は、設定する前の設定に戻す。さらに、ＦＰＧＡ１０７は、基地局１１ｂと良好な通信状態を保つように、無線インタフェース処理部１０２ｃの送信利得と受信利得を調整するように制御してもよい。調整に使用される値は、基地局１１ｂと通信可能な電力利得が予め設定されていてもよい。
【００３６】
ステップ１５４にてＦＰＧＡ１０７が、リピータ動作時には使用されないベースバンド処理部１０４を無効化し、基地局としてバックホールへ接続しないようにする。ステップ１５５にて死活監視部１０６が、予め設定された一定時間だけ待機する。ステップ１５６にて死活監視部１０６が、リピータ動作に切り替わった後に復旧して、ＥＭＳ装置３０から死活監視信号が来ているかを判定し、ＥＭＳ装置３０との間の信号の疎通を判定する。
【００３７】
ステップ１５６にて死活監視部１０６が、ＥＭＳ装置３０からの死活監視信号を受信できず、疎通が不可であると判定した場合は、ステップ１５７にて予め設定された一定時間待機し、ステップ１５６へ戻って、死活監視信号を受信できないかを再度判定する。
【００３８】
ステップ１５６にて死活監視部１０６が、ＥＭＳ装置３０からの死活監視信号を受信でき、疎通が可であると判定した場合は、ＦＰＧＡ１０７へバックホール装置の復旧を通知し、ステップ１５８でＦＰＧＡ１０７はリピータ動作を無効化する。このリピート動作の無効化は、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ間でのＲＦスイッチ１０３での折り返す接続を、アンテナ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃとベースバンド処理部１０４とが接続するように切り替える。
【００３９】
ステップ１５９にてＦＰＧＡ１０７が、ベースバンド処理部１０４を有効化し、基地局としてバックホールへ接続するように制御し、通常の基地局として動作させる。そして、ステップ１５０へ戻り、次のバックホール装置の故障に対応できるようにする。
【００４０】
図４は、基地局管理装置４０の例を示す図である。基地局管理装置４０は、端末収集部２０１、ハンドオーバーリクエスト送信部２０２、データストレージ２０３、ＳＧＷハートビート送信部２０４で構成され、各部はＥＰＣネットワークの上位スイッチ２２に接続される。
【００４１】
データストレージ２０３は、ハードディスクやフラッシュメモリのような電子記録媒体で構成され、基地局１１ａ、１１ｂを含む基地局の情報や、端末１を含む端末の情報がデータベースとして格納される。データストレージ２０３に格納される基地局の情報と端末の情報のデータベースの例を図５に示す。
【００４２】
図５の基地局ＩＤ２２１には、リピータの動作が可能な基地局のＩＤが格納され、ＩＰアドレス２２２にはその基地局のＩＰアドレスが格納され、ＵＥ−ＩＤ２２３にはその基地局に接続されている端末のＵＥ―ＩＤ情報が格納される。隣接の基地局ＩＤ２２４は、障害時にリピータの中継先となる隣接の基地局のＩＤが格納され、ＩＰアドレス２２５にはその隣接の基地局のＩＰアドレスが格納され、ＴＥ−ＩＤ２２６にはユーザデータ通信パス（ＧＴＰパス）を識別するためのＴＥ−ＩＤ情報が格納される。
【００４３】
基地局ＩＤ２２１とＩＰアドレス２２２に格納される情報は、図示を省略した入力装置あるいはネットワーク経由で予めデータストレージ２０３に格納されてもよい。隣接の基地局ＩＤ２２４とＩＰアドレス２２５に格納される情報も、図示を省略した入力装置あるいはネットワーク経由で予めデータストレージ２０３に格納されて、基地局ＩＤ２２１に格納された基地局のＩＤに基づいて各基地局に配布されてもよい。
【００４４】
また、各基地局において隣接の基地局をセルサーチして、セルサーチの結果を記憶部１０８に格納し、基地局ＩＤ２２１に格納された基地局のＩＤに基づいて各基地局から、セルサーチの結果である隣接の基地局ＩＤ２２４とＩＰアドレス２２５に格納される情報を取得してもよい。基地局ＩＤ２２１に格納された１つの基地局のＩＤに対して、隣接の基地局ＩＤ２２４とＩＰアドレス２２５は複数登録されてもよい。基地局１１ａと基地局管理装置４０とで、どの基地局を隣接の基地局とするかは同じであることが望ましい。
【００４５】
端末収集部２０１は、予め設定された一定周期でハンドオーバーに必要な端末の情報を各基地局から収集し、データストレージ２０３のデータベースに格納する。例えば図５に示すＵＥ−ＩＤ２２３に格納される情報が各基地局の記憶部１０８から収集される。また、ＴＥ−ＩＤ２２６に格納される情報が収集されてもよい。
【００４６】
ハンドオーバーリクエスト送信部２０２は、ハンドオーバーする端末とハンドオーバーされる先の基地局に、３ＧＰＰで定義されているハンドオーバーリクエストを送信する。このハンドオーバーリクエストの送信先の基地局と端末は、図５を用いて説明したデータストレージ２０３に格納されたデータベースの情報に基づいて決定される。
【００４７】
ＳＧＷハートビート送信部２０４は、ハンドオーバー中にＳＧＷ５１と基地局１１ａのコネクションを疑似的に維持する。バックホール装置の故障により端末１との通信が切断され、時間が経つとＳＧＷ５１からは、端末１とＧＴＰパスが切断された状態となるため、さらに時間が経つとＳＧＷ５１は基地局１１ａとのコネクションをリリースしてしまう。ＳＧＷ５１と基地局１１ａとの間のコネクションがリリースされると、ＧＴＰパスを再度形成し、再接続となってしまう。
【００４８】
そこで、ＳＧＷハートビート送信部２０４は、ＳＧＷ５１の対象のコネクションの代わりに、ハートビートを送信する。ＳＧＷハートビート送信部２０４は、ＥＭＳ装置３０から基地局管理装置４０が故障のメッセージを受け取り、ハンドオーバーリクエスト送信部２０２のハンドオーバーが起動されてから、ハートビートの送信を開始する。そして、ハンドオーバーリクエスト送信部２０２がハンドオーバーリクエストを送信した後、予め設定された一定時間経つとハートビートの送信を停止する。このハートビートの送信によりＳＧＷ５１のコネクションのリリースは発生しない。
【００４９】
図６は、基地局管理装置４０のハンドオーバーの起動までの処理フローの例を示す図である。基地局管理装置４０は処理を開始すると、ステップ３０１では端末収集部２０１が、図５を用いて説明したデータベースの基地局ＩＤ２２１とＩＰアドレス２２２の情報を取得し、データベースに登録された基地局を選択する。
【００５０】
ステップ３０２では、ステップ３０１で選択された基地局に関してＥＭＳ装置３０から故障のメッセージを受け取っていないか判定し、故障のメッセージを受け取っていないと判定した場合すなわち選択された基地局と疎通が可能であると判定した場合、ステップ３０３に進む。
【００５１】
ステップ３０３では端末収集部２０１が、選択された基地局のそれぞれに端末情報の送信を要求するメッセージを送信する。ステップ３０４にて端末収集部２０１は、各基地局から端末の情報を受け取ると、データベースに格納し、ステップ３０５で予め設定された一定時間待機して、ステップ３０２へ戻る。ステップ３０３、３０４の端末の情報の収集において、複数の基地局から収集する場合は、収集のタイミングを分散することによりネットワークの負荷を軽減させてもよい。
【００５２】
ステップ３０２にて、故障のメッセージを受け取っていると判定した場合すなわち選択された基地局と疎通が不可であると判定した場合、ステップ３０６へ進み、ハンドオーバーリクエスト送信部２０２のハンドオーバーを起動する。ステップ３０６へ進むことにより、ステップ３０３、３０４の端末の情報の収集は行われない。
【００５３】
図７は、無線通信システムの通常時の通信シーケンスの例を示す図である。この例では、図１に示したように端末１が基地局１１ａの通信エリアにあるため、特に端末１と通信する基地局１１ａに関するシーケンスを示すが、基地局１１ｂを含む他の基地局も同じシーケンスである。また、通話などの通信は一般的なシーケンスであるので、図示と説明を省略する。
【００５４】
ステップ４０１にて基地局管理装置４０の端末収集部２０１が、図６を用いて説明したように、端末の情報の収集を開始し、ステップ４０２にて、データベースに登録されている基地局１１aに対し、端末情報リクエストを送信する。この端末情報リクエストに対し、ステップ４０３にて基地局１１ａは、基地局１１aに接続されている端末１の情報を基地局管理装置４０へ送信し、基地局管理装置４０は受信した端末１の情報をデータストレージ２０３のデータベースに格納する。
【００５５】
一方、端末の情報の収集とは関係なく、ＥＭＳ装置３０は、一定周期で死活監視を行っており、ステップ４０４−１にて、死活監視信号を基地局１１ａへ送信する。この死活監視信号を受信すると、ステップ４０５−１にて基地局１１aの死活監視部１０６が、死活監視応答を送信する。さらに、端末の情報の収集や死活監視とは関係なく、ステップ４０６−１にて基地局１１ａは、Ｓ５コネクションをＳＧＷ５１へ送信する。これにより、ＳＧＷ５１と基地局１１ａや端末１とのコネクションは維持される。
【００５６】
故障の発生していない通常時においては、ステップ４０４−２の死活監視信号の送信、ステップ４０５−２の死活監視応答の送信、ステップ４０６−２のＳ５コネクションの送信などが繰り返される。ステップ４０２の端末情報リクエストの送信とステップ４０３の端末情報送信も繰り返されてもよい。
【００５７】
図８は、無線通信システムの故障発生時の通信シーケンスの例を示す図である。図１を用いて説明したように、Ｌ２スイッチ２０ａなどのバックホール装置に故障が発生し、上位スイッチ２２と基地局１１ａとの間で通信が切断されると、ＥＭＳ装置３０の送信する死活監視信号が基地局１１ａへ到達しない。例えばステップ４０３−３とステップ４０３−４にてＥＭＳ装置３０が、死活監視信号を送信しても、基地局１１ａの死活監視部１０６は、死活監視信号を受信せず、死活監視応答を送信しない。
【００５８】
図３を用いて説明したように、ステップ４０７にて基地局１１ａの死活監視部１０６は、死活監視信号が予め設定された一定回数受信できないことを判定し、異常を検知する。そして、ハンドオーバー元になるように、異常を検知した基地局１１ａは、基地局１１ａに接続された端末１を含む端末へRRC  Connection  Reconfigurationメッセージを送信する。このメッセージには、記憶部１０８に格納された隣接する基地局である基地局１１ｂの情報がハンドオーバー先の情報として含まれる。このメッセージに対し、ステップ４０９にて端末１が、ハンドオーバー待ち状態となって、基地局１１ｂの無線信号をセルサーチするとともに待機する。ステップ４１０にて基地局１１ａは、リピータ動作を有効にする。
【００５９】
一方、ＥＭＳ装置３０は、ステップ４０４−３とステップ４０４−４などの死活監視信号の基地局１１ａへの送信に対して、ステップ４１１にて死活監視応答を予め設定された一定回数受信できないことを判定することにより、故障と判定すると、ステップ４１２にて、基地局１１ａのＩＤを含む故障メッセージを基地局管理装置４０へ送信する。なお、ＳＧＷ５１が切断を検出してコネクションをリリースしないように、死活監視信号４０４−１〜４０４−４の送信間隔および故障の判定は、ＳＧＷ５１の切断の検出間隔より十分に短いことが望ましい。
【００６０】
ステップ４１３にて基地局管理装置４０のハンドオーバーリクエスト送信部２０２は、ハンドオーバーの処理を起動し、受信した故障メッセージに含まれる基地局１１ａのＩＤをキーとして、データベースの基地局ＩＤ２２１を検索し、基地局１１ａのＩＤに対応するＵＥ−ＩＤ２２３の端末のＵＥ−ＩＤ情報を取得する。この例では、基地局１１ａのＩＤがeNodeB#1であるので、ＵＥ−ＩＤ情報として端末１のUE#1を取得する。
【００６１】
次に、ＵＥ−ＩＤ２２３のUE#1に対応する隣接の基地局ＩＤ２２４のeNodeB#11を基地局１１ｂのＩＤとして取得する。なお、基地局ＩＤ２２１を検索し、ＵＥ−ＩＤ２２３の情報と隣接の基地局ＩＤ２２４の情報の両方を取得してもよい。また、ＩＰアドレス２２２の192.168.0.1とＩＰアドレス２２５の192.168.10.1を所得してもよい。そして、ステップ４１９にてハンドオーバーリクエスト送信部２０２は、eNodeB#11あるいはＩＰアドレスの192.168.10.1を送信先として、UE#1の情報を含むハンドオーバーリクエストを基地局１１ｂへ送信する。
【００６２】
また、ステップ４１４にてＳＧＷハートビート送信部２０４は、ＵＥ−ＩＤ２２３の端末１のＵＥ−ＩＤ情報UE#1に対応するＴＥ−ＩＤ２２６のＴＥ−ＩＤ情報として１を取得し、ＳＧＷ５１へのハートビートの送信を開始する。そして、ステップ４１５にてＴＥ−ＩＤ情報を含むハートビートを送信し、ステップ４１９にてハンドオーバーリクエストを送信した後、予め設定された一定時間が経過すると、ステップ４１６にてハートビートの送信を停止する。このハートビートはＳ５コネクションの代わりとなり、ＳＧＷ５１によりコネクションがリリースされることはない。
【００６３】
また、ステップ４１７にて基地局管理装置４０は、基地局１１ｂの送信電力を制御する。この制御は、隣接の基地局１１ａと通信可能な送信電力に変更するものであり、送信電力の変更値は予め設定されていてもよい。ステップ４１８にて基地局１１ｂは、電力レベルの制御に応じて、送信電力の制御が完了すると、完了の応答を送信する。基地局管理装置４０は、この完了の応答を受信した後、ステップ４１９でハンドオーバーリクエストを送信する。
【００６４】
ハンドオーバーリクエストを受信した基地局１１ｂは、ステップ４２０にて、端末１にハンドオーバーを実行させるため、リピータとなった基地局１１ａを経由して電波を端末１に送信する。端末１は、ステップ４０９でハンドオーバーをするためのセルサーチ状態になっており、リピータ経由で受信した基地局１１ｂの電波を検知すると、ステップ４２１で基地局１１ｂのセルへハンドオーバーし、ステップ４２２でハンドオーバー先の基地局１１ｂへRRC Connection Reconfiguration Completeを送信する。
【００６５】
これを受信すると、ステップ４２３にて基地局１１ｂは、PATH SWITCH REQUESTをＭＭＥ５０へ送信し、ステップ４２４にてＭＭＥ５０が、Modify Bearer RequestをＳＧＷ５１へ送信する。これに対し、ステップ４２５にてＳＧＷ５１は、Modify Bearer ResponseをＭＭＥ５０へ送信し、ステップ４２６にて基地局１１ｂが、PATH SWITCH REQUEST ACKNOWLEDGEをＭＭＥ５０から受信するとハンドオーバーが完了となる。なお、ステップ４２２〜４２６のシーケンスは一例であり、３ＧＰＰに準拠していれば他のシーケンスでもよい。
【００６６】
図９は、無線通信システムの故障復旧時の通信シーケンスの例を示す図である。故障したＬ２スイッチ２０ａなどが復旧した場合、ステップ５０１でＥＭＳ装置３０が送信した死活監視信号は、基地局１１ａへ到達する。基地局１１ａの死活監視部１０６は、死活監視信号を受信すると、ステップ５０２で死活監視応答をＥＭＳ装置３０に送信する。このようなステップ５０１とステップ５０２における死活監視信号の送信と死活監視応答の送信が繰り返されてもよい。
【００６７】
ステップ５０３にてＥＭＳ装置３０が、死活監視応答を予め設定された一定回数受信したと判定することにより、復旧したと判定すると、ステップ５０４にて、復旧のメッセージを基地局管理装置４０に送信する。また、ステップ５０５にて基地局１１aは、死活監視信号を一定回数受信したと判定することにより、復旧したと判定すると、ステップ５０６にて電力レベルの調整を行う。
【００６８】
この電力レベルの調整は、リピータとして動作するために基地局１１ａが基地局１１ｂへ送信電波が到達可能な電力レベルへ上げると、基地局１１ａの本来の通信エリア外の端末とも通信する可能性があるため、それらの端末の接続が短時間にすべて切断されないように、電力レベルを徐々に下げる。この調整により、基地局１１ａの拡大された通信エリアの外縁（セルエッジ）で通信する端末から順番に、受信電力が通信可能なレベルよりも低下し、受信電力の相対的に高くなった隣接の基地局のセルへハンドオーバーする。なお、下げる電力レベルと低下率は予め設定されている。
【００６９】
ステップ５０７にて基地局１１ａの死活監視部１０６は、復旧メッセージを基地局管理装置４０に送信する。ＥＭＳ装置３０と基地局１１ａの両方から復旧メッセージを受信すると、ステップ５０８にて基地局管理装置４０は、基地局１１ｂの送信電力を制御して、ステップ４１７以前の電力レベルに戻す。ステップ５０９にて基地局１１ｂからの送信電力の制御の完了の応答を受信すると、ステップ５１０にて基地局１１aに対する端末情報の収集を再開する。
【００７０】
一方、基地局１１aは、ステップ５１１にて、リピータ動作を停止して基地局動作を有効にし、ステップ５１２にて、ステップ５０６で調整した電力レベルをリピータに切り替わる前に設定されていた電力レベルに戻す。基地局１１ａがリピータ動作を停止すると、端末１はリピータを経由して基地局１１ｂと通信できないため、ステップ５１３にて、基地局１１ｂから切断される。
【００７１】
基地局１１ｂから切断されたため、ステップ５１４にて端末１は、基地局のセルサーチを行い、基地局１１ａの信号を受信すると、ステップ５１５にて接続処理し、ステップ５１６にて基地局１１ａにアタッチ処理を行う。ステップ５１７にて基地局１１ａは、ＭＭＥ５０とＳＧＷ５１とＰＧＷ５２に対する新規の接続処理を行い、接続処理が完了すると、ステップ５１８にて完了連絡し、端末１が基地局１１ａに再接続される。
【００７２】
以上の説明では、基地局１１ａに関するバックホール装置の故障の例を説明したが、基地局１１ａと基地局１１ｂを同じ構造として、基地局１１ｂに関するバックホール装置の故障においても、以上で説明した基地局１１ａの動作と基地局１１ｂの動作とが入れ替わることにより、基地局１１ｂの通信エリアの端末に対して通信を維持できる。
【００７３】
以上で説明したように、バックホール装置に故障が発生しても、切断と再接続を発生することなく、ハンドオーバーにより隣接の基地局１１ｂおよびその基地局１１ｂのバックホール装置を経由して通信が維持できる。これにより通信の信頼性を確保できる。特に、基地局１１ａが端末１へハンドオーバー先の基地局１１ｂを通知でき、基地局１１ａの代わりに基地局１１ｂを介してハンドオーバーの制御ができる。また、ハンドオーバーと基地局管理装置４０からのハートビートにより切断と再接続が発生しないため、ＳＧＷ５１に負荷をかけることがない。
【符号の説明】
【００７４】
１   端末
１１ａ、１１ｂ  基地局
１２ａ、１２ｂ  有線バックホール
２０ａ、２０ｂ  Ｌ２スイッチ
２１  ＧＷスイッチ
２２  上位スイッチ
３０  ＥＭＳ装置
４０  基地局管理装置
５０  ＭＭＥ
５１  ＳＧＷ
５２  ＰＧＷ
【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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