(57)【要約】【課題】          これからの、高速パケット移動通信ネットワークでは、互いに隣接する基地局間で電波伝搬状況を密接にやり取りする必要がある。しかし、従来の移動通信ネットワークではその物理的ネットワーク構成から、異なる基地局制御装置に収容されている基地局間では密接な情報のやり取りが困難であった。【解決手段】      本発明では、異なる基地局制御装置に収容されている基地局間でも、互いに密接に情報をやり取りする必要があることを認識し、基地局制御装置内部の構成を少ない遅延時間で互いに相手側に渡すことのできる構成にすることにより、互いに隣接する基地局間で密接な情報のやり取りをする畳み込みネットワークを提供して、上記問題を解決する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の基地局を有する移動通信ネットワークであって、それぞれの基地局が互いにネットワーク距離の近い基地局に対して、遅延の少ない方法で自基地局の端末情報を伝送することを特徴とした畳み込みネットワーク。
【請求項２】
特許請求範囲第１項において「ネットワーク距離の近い基地局」とは移動端末が互いに直接ハンドオーバーする可能性のある基地局を意味する畳み込みネットワーク
【請求項３】
特許請求範囲第１項において「ネットワーク距離の近い基地局」とは物理的距離が近いことを意味する畳み込みネットワーク
【請求項４】
特許請求範囲第１項において「自基地局の端末情報」とは自基地局の管理下にある端末に対する無線リソース割り当てに必要な情報を意味する畳み込みネットワーク
【請求項５】
特許請求範囲第１項において「自基地局の端末情報」とは自基地局の管理下にある端末に対する無線リソース割り当てに必要な情報に加えて、送受信データを意味する畳みこみネットワーク
【請求項６】
特許請求範囲第１項における複数の基地局を制御する基地局制御装置であって、自局配下の基地局に対して、互いにネットワーク距離の近い基地局相互に、遅延の少ない方法で基地局の端末情報を伝送する基地局制御装置。
【請求項７】
特許請求範囲第１項における複数の基地局を制御する基地局制御装置であって、自局配下外の基地局で自局配下の基地局とネットワーク距離の近い基地局に対して遅延の少ない方法で当該基地局の端末情報を伝達するとともに、自局配下外の当該基地局からの端末情報を自局配下の当該基地局に遅延の少ない方法で伝達することを特徴とした基地局制御装置。
【請求項８】
移動通信用基地局であって、自局とネットワーク距離の近い基地局に対して自局の端末情報を遅延の少ない方法で伝達するとともに、自局とネットワーク距離の近い当該基地局からの情報を遅延の少ない方法で受信することを特徴とした移動通信基地局
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、高度なサービスを提供する移動通信ネットワーク実現するためのネットワークのノード間接続技術を用いた新しい移動通信ネットワークのアーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００２】従来の移動通信ネットワークでは各地に多数の基地局を配置しこれらを制御する無線制御局で束ねてこれをネットワークに接続するような構成がとられていた。図１に従来の移動通信ネットワークの構成を示す。複数の基地局は基地局制御装置に接続され、制御される。一つの基地局制御装置で制御可能な基地局数には限りがあるので、実際には一定数の基地局を収容するとそれ以降の基地局は次の基地局に収容されるようになる。図１の例では基地局６までが制御装置１に、基地局７以降が制御装置２に収容されるような構成を示している。【０００３】図２にはより現実的な基地局の配置を示す。実際の基地局は２次元的に配置される。図２において各円はそれぞれの基地局のサービスエリアを示し、基地局は各園の中心にあると考える。図２に示されるようにたがいに隣接する基地局では一部サービスエリアが重なるのが普通である。このような重なったエリアにある端末がどちらの基地局と通信するべきかはその時々の電波伝搬状況によって異なる。一般に電波伝搬状況は波長の１／４違う場所では大きく異なると言われており、ＷＣＤＭＡ方式のように２ＨＧｚ帯を使用しているシステムでは４ｃｍほど移動しただけで電波伝搬が大きく異なり、接続すべき基地局が異なる可能性がある。従ってエリアが互いに重なるような基地局間では端末をどちらの基地局に収容するかはきわめて注意深く制御する必要がある。【０００４】図３には図２のような基地局配置で互いにどのような基地局とエリアが重なるかを示す図である。図３の横線はそれぞれの基地局がどの基地局と重なったエリアを持っているかを示している。それぞれの基地局にとってこの範囲内にある基地局は互いに密接な連携を取って端末を収容する必要があることは明らかである。また、図３より明らかなことは、電波伝搬の関係から言えばたがいに近接する基地局同士ではサービスエリアの重なりがあるということである。この重なりは通常は物理的距離の近い基地局同士で起るが、電波の反射の具合によっては物理的にはある程度離れた基地局間で起こることもある。このように互いにサービスエリアが重なる基地局を本発明では「ネットワーク距離が近い基地局」と呼ぶ。【０００５】このような互いにネットワーク距離の近い基地局間では極めて短時間に端末が通信すべき基地局変える必要が出る可能性があり互いに密接な情報をやり取りする必要がある。図２に示すようにネットワーク距離の近い基地局は、それぞれの基地局を中心としてその周辺の基地局となるので、明確な分岐点は存在しない。【０００６】しかし、すべての基地局間で密接な情報をやり取りする必要はないことは明らかである。密接な情報をやり取りする必要があるのは、端末が移動していく可能性のあるそれぞれの基地局から見た周辺の基地局である。このように互いにネットワーク距離の近い基地局同士が密接に情報をやり取りできるようなネットワークを本発明では「畳み込みネットワーク」とよぶ。【０００７】実際のネットワークは図１のようなスター型構成になる場合が多い。基地局な数は極めて多く全てを相互に接続するのは敷設コストなどが高くつくので、集線機能を持つノードを配置するのである。このような集線装置は通常、基地局制御装置と呼ばれる。この場合、問題となるのは異なる基地局制御装置に互いに隣接する基地局が収容されている場合である。本来、収容される基地局制御装置が異なる場合にも基地局間では密接な連携をとる必要がある。（図における基地局４，５と基地局６，７がこの例に相当する）。しかし、物理的に異なる制御装置に収容された基地局間で密接な連携をとることは従来は困難であった。【０００８】このような問題点を解決するために提案された技術がソフトハンドオフである。この概念を図４を用いて説明する。端末が基地局１から基地局２へ向かって移動する場合、Ａ地点を過ぎると、端末は基地局１と基地局２の両方に接続される。つまり、端末へ向けた下り信号は制御装置から基地局１と基地局２の両方に送られ、基地局１、基地局２の両方が端末向けの信号を送信する。そして、端末がＢ地点を通過すると、基地局１との接続は解除され、基地局２とだけ接続される。ＡとＢの区間内でも、実際は数ｃｍ動いただけで伝搬状況が変わるので、本来は基地局１または基地局２のどちらかがこの端末を制御してそれを高速で切り替えるのが望ましいが、先に述べたように高速制御は実現が困難なので、Ａ地点とＢ地点だけで接続制御を行い、後は両方と接続するという概念を持ち込んで、ソフトハンドオフは問題を解決していた。【０００９】このソフトハンドオフの手法は、電話サービスに対してはうまく機能していた。つまり電話サービスにおいては接続の概念が明確であり、接続中は次々とデータが来ることが明らかであったために、わずかな移動による電波環境の違いは無視して両方を平均的に接続し、品質を高めるということが有効であったのである。また、端末あたりのトラヒック量も少なく、同時に複数の電話トラヒックを運ぶことが大切であること、一度接続した電話は途中で切れないことが大切であること、など電話特有の要求条件がこの方式に合致していた。【００１０】しかしながら、現在においては電話は既にほとんどの国民に普及し、これからは高速のデータ通信を提供することが移動通信にとっても極めて重要である。データ通信では全く送信すべき情報がない状態が続くかと思うと突然大量のデータが到着したりして、端末あたりのデータ量の変動が極めて激しい。大量のデータが到着した場合には、できるだけ多くの無線資源をその端末に与えて短期間に送信を完結させることがユーザー満足度の点からも極めて重要である。従ってデータ通信の場合には図４のＡ地点とＢ地点の間では両方の基地局と同時に通信する、といった、マクロな制御ではなく、瞬時の電波環境によってどの基地局と通信するのが最もふさわしいかを判断し最適な基地局から送信するといった、ミクロな制御が極めて重要である。このためにはたがいに隣接する基地局間での端末の電波の受信状況の確認などの短時間での密接なやり取りが不可欠になる。図１の例で、基地局１から基地局６までのように同一の基地局制御装置に収容されている基地局間では、このような密接な情報連携は比較的容易であるが、基地局４，５と基地局６，７のように異なる基地局制御装置に収容されている基地局間でこのような密接なやり取りを行うことは容易ではない。全ての基地局間を相互に直接接続すれば密接なやり取りは可能であるがこれは現実的ではない。従来の技術ではこのような将来の移動通信ネットワークの要請にこたえることができないのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】本発明の目的は、これまで説明したような互いに電波が干渉しあうような基地局間で物理的ネットワークの構成に関わりなく、必要な基地局間で電波受信状況を密接にやり取りすることが可能な移動通信ネットワークを提供し、高速パケット伝送に対して最適な基地局からの伝送方式を行うことを可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】本発明においては、多数の基地局を有する移動通信ネットワークであって、それぞれの基地局が互いにネットワーク距離の近い基地局に対して、遅延の少ない方法で自基地局の端末情報を伝送することを特徴とした畳み込みネットワークを提供することによって上記課題を解決する。【００１３】なお、「ネットワーク距離の近い基地局」とは移動端末が互いに直接ハンドオーバーする可能性のある基地局を意味する。【００１４】また、「ネットワーク距離の近い基地局」とは物理的距離が近いことを意味する場合もある。【００１５】更に、「自基地局の端末情報」とは自基地局の管理下にある端末に対する無線リソース割り当てに必要な情報を意味する。【００１６】構成によっては、「自基地局の端末情報」とは自基地局の管理下にある端末に対する無線リソース割り当てに必要な情報に加えて、送受信データを意味する場合もある。【００１６】本発明実現のためには、複数の基地局を制御する基地局制御装置であって、自局配下の基地局に対して、互いにネットワーク距離の近い基地局相互に、遅延の少ない方法で基地局の端末情報を伝送する基地局制御装置を設置する場合もある。【００１７】更に、複数の基地局を制御する基地局制御装置であって、自局配下外の基地局で自局配下の基地局とネットワーク距離の近い基地局に対して遅延の少ない方法で当該基地局の端末情報を伝達するとともに、自局配下外の当該基地局からの端末情報を自局配下の当該基地局に遅延の少ない方法で伝達することを特徴とした基地局制御装置を設置する場合もある。【００１７】基地局に関しては、自局とネットワーク距離の近い基地局に対して自局の端末情報を遅延の少ない方法で伝達するとともに、自局とネットワーク距離の近い当該基地局からの情報を遅延の少ない方法で受信することを特徴とした移動通信基地局を設置する。
【発明の効果】
【００１８】本発明によれば、互いに隣接している基地局間同士で密接に情報をやり取りして高度なサービスを実現する移動通信ネットワークを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】図５には本発明の第１の実施例を示す。図において基地局１から６は基地局制御装置２００に、基地局７，８は基地局制御装置３００に接続されているとする。また、基地局間の互いの干渉関係は図２に示されているようなものであるとする。【００２０】この場合、基地局、５，６と基地局７，８は異なった基地局制御装置に収容されているが、干渉の関係から言えば密接な関係があり、短時間での情報交換が必要となる。【００２１】まず、基地局制御装置２００の動作を説明する。それぞれの基地局からの信号はモデムを介してイーサネット２４０に接続される。イーサネット２４０に接続されている装置は互いに他の装置からの信号を受信することができる。ここでは基地局６に接続されているモデム２５０の動作について説明する。【００２２】モデム２５０では基地局６から受信された信号を制御部２２０に上げるとともに、近接する基地局、（第２図の例でいえば基地局基地局４，５，７，８と密接に情報交換しなくてはならない。そのためにはモデム２５０は基地局４，５、７，８の信号を受信するように設定する。基地局４，５からの信号は直接イーサネット２４０に接続されているので受信が可能である。しかし、基地局７，８からの信号は基地局３００に接続されているので、そのままでは受信できない。同様に基地局７，８に対して自局の信号を伝えることもできない。【００２３】制御部２２０では様々なソフトウェア処理が行われているので大きな処理遅延が発生する。従って本実施例ではフィルタ２３０が他の基地局制御装置に収容されている基地局との低遅延の情報伝達の役目を負う。フィルタ２３０では異なった基地局制御装置に低遅延で情報を伝達すべき基地局（本実施例では基地局６，７）の信号を通過させ、伝達すべき基地局アドレス（この場合基地局７，８）を付加してルータ２１０に送る。逆にルータ２１０から受信される基地局７，８の信号をイーサネットに送り込む。ルータ２１０では制御部２２０で処理されたネットワークのサーバへ送り出す信号と、フィルタ２３０からの基地局の情報をＩＰネットワーク１００へ向けて送り出す。この場合フィルタ２３０から送られてきた信号には「優先度高」のマークをつけておくことが望ましい。【００２４】基地局制御装置３００でも同等の処理を行う。基地局制御装置２００からの信号に着目するとルータ３１０では基地局制御装置２００からの信号のうち「優先度高」の基地局５，６の情報はフィルタ３３０へ送る。それ以外の通常の信号は制御部３２０へ送る。フィルタ３３０では基地局５，６の信号をイーサネット３４０に流すとともに基地局７，８からの信号をルータ３１０をルータ２１０介してフィルタ２３０へ送る。【００２５】このようにすることで基地局５，６と基地局７，８は互いに異なった基地局制御装置に収容されているにもかかわらず、少ない遅延で互いの情報をやり取りすることができる。このようにすることで基地局５で受信された受信信号は基地局、６，７にも供給されることになり、短時間で他の基地局で受信される電波のほうが強くなったとしても問題なく受信が可能である。また、下りの信号も最も条件の良い基地局から送出することができる。なお、制御部２２０，３２０では様々な処理が行われるがその内容は本発明とは直接関係ないので詳述しない。【００２６】また、イーサネット２４０、３４０は接続されている機器間の情報をやり取りするツールとして説明したが、このような機能はイーサネットに限らずバス構造でも実現できることは明らかである。【００２７】図６には本発明の第２の実施例を示す。ここでは基地局が直接ＩＰネットワーク１００に接続されている場合を示す。ＩＰネットワークの特徴はアドレスを指定すれば網内のどのノードにでも情報を送れることである。ＩＰネットワーク１００には多数の基地局が接続されているが本例では基地局５の構成を示し、動作を解説する。【００２８】アンテナ端子１０から入力された信号はモデム５４で復調される。復調された信号は多重部５２で低遅延で周辺基地局に伝達すべき情報と、おもにネットワークゲートウェイなどのじ上位局に分けられる。両方に送る必要がある情報は両方に入れる。【００２９】制御部５１は上位局に送るべき信号を扱う部分で通常ソフトウェア処理により様々な処理が施される。アドレス管理部５２は低遅延の情報を送るべき基地局アドレスを付与する。第２図の例の基地局５であれば基地局３，４，６，７を送るべきアドレスとして付与する。ルータ５０では制御部５１からの情報と、アドレス管理部５２からの情報をＩＰネットワークに送出する。この場合、アドレス管理部５２からの情報は「優先度高」にしておくことが望ましい。【００３０】逆にＩＰネットワークから受信する場合にはルータ５０で基地局３，４，６，７の情報を取り込むようにする。この情報は制御部５１に渡され端末への制御情報とする。なお、従来の基地局の無線関連の機能はモデム５４と制御部５１で実現されることになるが、モデム５４と制御部５１でどのように機能分担するかは本発明の主目的ではないので詳述しない。ただ、処理遅延の大きな機能は制御部で行うべきであると指摘するにとどめておく。【００３１】基地局を直接ＩＰネットワークに接続した場合には畳み込みネットワークが簡単に実現できるようにみえるかもしれない。実際、ＩＰ網１００がお互いの基地局同士を直接接続するメッシュネットワークであれば畳み込みネットワークは容易に実現できる。しかし、現実には物理的に互いの基地局を直接接続することは無く、ほとんどの場合、図１に示すような階層的接続になっている。ただ、インターフェイスを取るのがＩＰルータになっており、ＩＰルータ同士はいくら物理的に離れていても直接相手の基地局を指定できるので、本実施例のような説明になる。従って基地局５，６と基地局７，８のやり取りでは実際には間に複数のルータが介在することになり、低遅延を保証することは容易ではない。しかし、ルータの分野でも優先度の高いトラヒックは低遅延で伝達すべく様々な工夫がなされているのでその工夫を活用して畳み込みネットワークを実現するのが本実施例である。【００３２】以上、詳細に説明したように本発明によればネットワーク距離のたがいに近い基地局間では少ない遅延時間で情報をやり取りし、端末と通信するのに最適な基地局を常に割り当てることが可能な畳み込みネットワークを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  移動通信ネットワークの一般的構成を示す図である。
【図２】  移動通信ネットワークにおける基地局のサービスエリアを示す概念図である。
【図３】  基地局の番号と電波の干渉する基地局を示す概念図である
【図４】  ソフトハンドオフの概念を示す図である
【図５】  本発明の第１の実施例を示す概念図である
【図６】  本発明の第２の実施例を示す概念図である
【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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