(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システム内で通信チャネルを割り当てる方法であって、
緊急サービス情報を含む信号を第１ユーザから受信するステップと、
利用可能な通信チャネルがあるか否かを判定するステップと、
前記緊急サービス情報の状況に基づいて、前記第１ユーザに対して、前記利用可能な通信チャネルを割り当てるステップと、
前記通信チャネルが利用不能である場合に、サービス要求が受け入れられたか否かを第１ユーザに通知するためだけに利用可能な制御チャネルがあるか否かを判定するステップと、
前記制御チャネルが利用可能であると判定された場合に利用可能な同制御チャネルを前記第１ユーザに割当てるステップと、
前記制御チャネルが利用不能である場合に、前記第１ユーザから緊急サービス情報を含む信号を受信するステップとを備える方法。
【請求項２】
利用可能な通信チャネルを生成すべく、緊急アクセス・クラスを有しない第２ユーザを通信チャネルから排除するステップをさらに備える、請求項１記載の方法。
【請求項３】
通信システム内で通信チャネルを割り当てる装置であって、
緊急サービス情報を含む信号を第１ユーザから受信する手段と、
利用可能な通信チャネルがあるか否かを判定する手段と、
前記緊急サービス情報の状況に基づいて前記利用可能な通信チャネルを前記第１ユーザに割当てる手段と、
前記通信チャネルが利用不能の場合に、サービス要求が受け入れられたか否かを第１ユーザに通知するためだけに利用可能な制御チャネルがあるか否かを判定する手段と、
前記制御チャネルが利用可能であると判定される場合に、前記利用可能な制御チャネルを前記第１ユーザに割り当てる手段と、
前記利用可能な制御チャネルが利用不能である場合に、前記第１ユーザから緊急サービス情報を含む信号を受信するための手段とを備える装置。
【請求項４】
利用可能な通信チャネルを生成すべく、緊急アクセス・クラスを有しない第２ユーザを通信チャネルから排除するステップをさらに備える、請求項３記載の装置。
【請求項５】
基地局システム内のトラフィック・チャネルを移動局に割り当てる装置であって、
前記移動局から、緊急ワードがイネーブルになったアクセス信号を受信する手段と、
利用可能なトラフィック・チャネルがあるか否かを判定する手段と、
前記利用可能なトラフィック・チャネルを前記移動局に割り当てる手段と、
前記トラフィック・チャネルが利用不能である場合に、サービス要求が受け入れられたか否かを第１ユーザに通知するためだけに利用可能な制御チャネルがあるか否かを判定する手段と、
前記制御チャネルが利用可能であると判定される場合に、前記制御チャネルを前記移動局に割り当てる手段と、
前記利用可能な制御チャネルが利用不能である場合に緊急ワードがイネーブルされた前記移動局からアクセス信号を受信する手段とを備える装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、一般に通信システムに関し、さらに詳しくは、無線電話通信システムにおいて優先アクセス・サービスを提供する方法および装置に関する。
発明の背景
ワイヤレス通信システムは周知のものであり、地上移動無線，セルラ無線電話，パーソナル通信システム（ＰＣＳ：personal communication system）およびその他の通信システムを含む多くの種類で成り立つ。たとえばセルラ無線電話通信システムにおいては、基地トランシーバ局（ＢＴＳ：base transceiver station）によりサービスを提供される複数の通信セルが、基地局システム（ＢＳＳ：base station system）を形成する基地局コントローラ（ＢＳＣ：base station controller）に通常リンクされる。さらにＢＳＣは、ＢＳＳと公衆電話交換網（ＰＳＴＮ：public switched telephone network）との接続、ならびにＢＳＳ同士の相互接続を行う移動交換センター（ＭＳＣ：mobile switching center）にリンクされる。通信セル内で動作する移動通信ユニット（または移動局（ＭＳ：mobile station））は、無線通信を利用して、サービスを提供するＢＳＳとの信号の送受信を行う。信号は、ＢＴＳ，ＢＳＣおよびＭＳＣにより処理され、他のＭＳとの通信トランザクションまたは地上回線電話ユーザとのＰＳＴＮを介する通信トランザクションを完了する。
ある種の無線電話通信システム、たとえば汎ヨーロッパ・デジタル化移動体通信システム（ＧＳＭ：Global System for Mobile Communication）の無線電話通信システムにおいては、ＢＳＳは同報制御チャネル（ＢＣＣＨ：broadcast control channel）を介してその信号範囲のすべてのＭＳに信号を絶えず送信する。この信号には、ＭＳがシステムにアクセスするために必要な情報が含まれる。この信号内では、ＢＳＳがシステムにアクセスすることを許可するアクセス・クラスに関する情報が特に重要である。
ＧＳＭ勧告４．０８では、通常クラス，緊急クラスおよび特殊サービス・アクセス・クラスの３つのアクセス・クラスを定義する。１０個の通常アクセス・クラス（０〜９から任意），１つの緊急クラス（１０）および５つの特殊サービス・アクセス・クラス（１１〜１５）がある。これ以降は、緊急アクセス・クラスと特殊サービス・アクセス・クラスを総称する場合は、通常アクセス・クラスと区別して「優先アクセス・クラス」と呼ぶ。
通常のＭＳ発呼手順においては、ＭＳが通信セルに入り、ＢＣＣＨを受信して、そのセル内にＢＳＳが対応すべき適切なアクセス・クラスを有するか否かを判定する。ある場合は、ＭＳはランダム・アクセス・チャネル（ＲＡＣＨ：random access channel）上でＢＳＳに送付されるランダム・アクセス・バースト（ＲＡＢ：random access burst）と通常呼ばれる１バイトのメッセージ信号を介してＢＳＳにサービスを要求する。ＭＳがある時間間隔内に、ＲＡＢへの応答をＢＳＳから受信しない場合は、ＭＳはタイムアウトになり、第２ＲＡＢを発する。機密上の理由から、ＲＡＢにはほとんど情報は含まれず、サービスを要求するＭＳの特定の識別子に関わる情報を持たない。従って、ＢＳＳは第２ＲＡＢが第１ＲＡＢと同じＭＳからのものであることを認識する方法がなく、実際には１つの要求にサービスを提供すればよい場合も、これらの要求の両方に対応しようとする。その結果、このようなシステムにおける通信資源の割当が非効率的になる。
この現象は、たとえばユーザが直ちにシステムに対するアクセスを必要とする緊急の状態において、優先アクセスがＭＳユーザにより要求される状況では特に問題がある。１バイトＲＡＢには、ＭＳの特定の識別子に関する情報が含まれないが、緊急ワード（ＥＷ：emergency word）と呼ばれる１ビットが含まれる。このＥＷがイネーブルになると、その要求を緊急アクセス要求として区別する。ＥＷがイネーブルになるには３つの場合がある。（１）すなわち、ＭＳが緊急アクセス・クラス（１０）を有する場合。（２）ＭＳは通常アクセス・クラスを有するが、緊急呼（すなわち９１１）を起こそうとする場合。（３）あるいはＭＳが特殊サービス・アクセス・クラスを有して、９１１などの緊急呼を試行する場合である。サービス要求は、ＥＷを介して緊急と識別されるが、ＭＳの特定の識別子は分からないままである。従って、複数のＲＡＢがＢＳＳの非効率的な負荷を招く状況は残る。その結果、ユーザがＢＳＳの迅速なサービスを最も必要とする場合に、ＢＳＳが非効率的動作を行うことになる。
かくして、システムに負荷を過度に与えず、現在のＲＡＢ構造が持つ機密性を犠牲にせずに、無線電話通信システムに迅速にアクセスして、優先アクセス呼に対応するための方法および装置が必要である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による優先アクセス・サービスを実現するのに適したセルラ無線電話通信システムのブロック図である。
第２図は、通常アクセス・サービス要求に対する従来技術による呼処理手順の実施例を示す流れ図の例である。
第３図は、本発明による優先アクセス・サービス機能を実現する無線電話通信システムのブロック図である。
第４図は、本発明による優先アクセス・サービスの実施例を示す流れ図の例である。
第５図は、ＧＳＭ勧告４．０８に定義されるＲＡＢ構造を一般的に示す。
第６図は、指標と、被受信緊急サービス要求数の、通信システム内で利用可能な通信チャネル数に対する比との関係を示す。
好適な実施例の詳細説明
通信システム１１５は、サービスを要求する移動局１００からページング信号１０３を受信し、ページング信号１０３にそのサービス要求を緊急５０２と識別する情報が含まれる場合は、基地トランシーバ局１０５，１０７，１０９内の通信チャネルが直接割り当てられ、移動局１００にサービスを提供する。通信チャネルがすぐに利用できない場合は、通信システム１１５は通信チャネルを利用可能にすることを試みる。通信システム１１５の際だった特徴は、通信システム１１５上の緊急呼トラフィックを表す指標６００を監視することである。指標６００の状況に基づいて、通信システム１１５は適切な措置をとり、優先アクセス・クラスを有する移動局１００に対して優先サービスを提供する。このようにして優先サービスを提供することにより、通信システム１１５は、資源を緊急に必要とする優先アクセス・クラスを有する移動局１００に通信資源を効率的に割り当てる。
本発明は、システム内の通信チャネルを緊急サービス５０２を要求するユーザに割り当てる通信システム１１５によって構成される。通信システム１１５は、まずユーザ１００から、緊急サービス情報５０２を含む信号１０３を受信することによりこれを実行する。この信号１０３に含まれる緊急サービス情報５０２の状況に基づいて、通信システム１１５は通信チャネルを直接的に割り当て、第２図の標準呼処理手順を介することで時間を無駄にすることなく、緊急サービス要求に対応する。通信チャネルが即座に利用可能でない場合は、通信システム１１５は制御チャネルを割り当てて、一時的に緊急サービス要求を内蔵し、同時に音声チャネルを解放して、それにより新たに利用可能な通信チャネルを作り出す。その後、新たに利用可能になった通信チャネルが緊急サービス要求に割り当てられる。
通信システム１１５の別の特徴は、緊急時に優先アクセス・クラスを持つユーザに対するアクセスをあらかじめ制限することである。通信システム１１５は、優先アクセス・クラスを有する複数のユーザ１００から、対応する複数の信号１０３を受信し、通信システム１１５上で緊急呼トラフィックを表す指標６００を監視し、指標６００が特定の閾値に到達すると、通信システム１１５に対するアクセスを、優先アクセス分類を持つユーザ以外には拒否することによりこれを実行する。従って、請求される本発明により、従来技術に対する別の改善点とは、通信システム１１５が通信システム１１５上の緊急アクセス負荷を表す指標６００を追跡し、閾値に達すると優先アクセス要求以外の要求をすべて拒否して、これらのユーザに最適なサービスを提供することである。
本発明は、汎ヨーロッパ・デジタル化移動体通信（ＧＳＭ：Global System for Mobile Communication），時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：time division multiple access）無線電話通信システムに関連する実施例において説明される。本発明は、たとえばアナログ，符号分割多重接続（ＣＤＭＡ：code division multiple access）またはその他のＴＤＭＡなど任意の無線電話通信システムに適用することができることは当業者には明白であろう。第１図を参照して、ここには本発明による優先アクセス・サービスを実現するのに適したセルラ無線電話通信システムの一例のブロック図が示される。第１図には、基地局システム（ＢＳＳ）１１５を構築する基地局コントローラ（ＢＳＣ）１１１によりサービスを提供される複数の基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１０５〜１０９を備える無線電話通信システムが図示される。ＢＳＣ１１１は、移動交換センター（ＭＳＣ）１２０に結合され、ＭＳＣ１２０は、さらに公衆電話交換網（ＰＴＳＮ）１３０に結合される。移動局（１つがＭＳ１００として図示される）は、ＢＴＳ１０５〜１０９によりサービスを提供される通信セル内で動作し、無線周波数（ＲＦ：radio frequency）信号１０３を介して周知の方法でＢＴＳ１０５〜１０９の１つと通信を行う。ＭＳ１００で発される、あるいはそこに終端する呼は、ＭＳＣ１２０を通じて、ＰＳＴＮ１３０にリンクされる有線電話顧客か、ＭＳＣ１２０またはその他のＭＳＣ（図示せず）によりサービスを提供されるその他の無線電話通信システム・ユーザへと処理される。
好適な実施例においては、ＢＳＳ１１５によりサービスを提供される移動局（ＭＳ）１００は、ＢＳＳへのアクセスを管理するアクセス・クラスを割り当てられる。ＢＳＳ１１５のサービスを要求するには、ＭＳ１００は、通常はページと呼ばれる信号１０３をすべてのＢＴＳ１０５〜１０９に送信する。好適な実施例においては、このページはランダム・アクセス・バースト（ＲＡＢ）と呼ばれ、サービスを要求するＢＳＳ１１５内のすべてのＢＴＳ１０５〜１０９に対してＭＳ１００により送付される８ビット（１バイト）のメッセージである。ＲＡＢ内で特に重要なのが緊急ワード（ＥＷ）であり、これはイネーブルになると、サービス要求を緊急呼として識別する。
第５図を参照して、ＲＡＢ５００内で３ビットのＥＷ５０２を識別する８ビットＲＡＢ５００の構造の表現例が図示される。ＥＷ５０２は、次の３つの方法のうち１つによりイネーブルになる。（１）すなわち、ＭＳ１００が緊急アクセス・クラスを有する。（２）ＭＳ１００は通常アクセス・クラスを有するが緊急呼（すなわち９１１）を発する。（３）ＭＳ１００が特殊サービス・アクセス・クラスを有し９１１などの緊急呼を試行する。従って、ＢＳＳ１１５がＭＳ１００の特定の識別子を知らなくとも、ＲＡＢ５００に含まれるＥＷ５０２がイネーブルになると、サービス要求が緊急であることを認識する。好適な実施例においては、ＥＷ５０２が上記のようにイネーブルになると、論理状態「１」に設定され、逆にディスエーブルになると論理状態「０」に設定される。
第２図を参照して、通常アクセス・サービス要求の従来技術による呼処理手順の実施例を示す流れ図が示される。通常の呼条件下では、ＭＳ１００がＢＳＳ１１５上でアクセスを要求する場合、段階２００に示されるように通常サービスを要求する信号１０３を送る（すなわちＥＷはイネーブルにならない）。段階２０２において、ＢＳＳ１１５はサービスに対するこのランダム要求に応答して、ＭＳ１００に利用可能な制御チャネルを割り当て、ＢＳＳ１１５がサービスに対する要求を受け付けたことをＭＳ１００に知らせる（段階２０６）。しかし、制御チャネルは音声呼を処理することができないので、通知のためだけに用いられることになる。従って、段階２０８において、ＭＳ１００が一時的に制御チャネル内に常駐する間に、ＢＳＳ１１５はＭＳＣ１２０に対して、ＢＳＳ１１５がＭＳ１００からの着信呼を有することを知らせ、段階２１０でＭＳＣ１２０は音声サービスが必要であるか否かを判定する。制御チャネルとは異なり、通信チャネルは情報を通知するだけでなく音声呼を処理することもできる。段階２１２において、ＭＳＣ１２０が通信チャネルが必要でないと判定すると、制御チャネルが呼を処理する（段階２２０）。あるいは、段階２１２において、通信チャネルが必要であると判定されると、ＭＳＣ１２０は段階２１４でＢＳＳ１１５に対して、通信チャネルが必要であることを通知する。段階２１６において、ＢＳＳ１１５は、どの通信チャネルを割り当てるべきかを決定し、ＭＳ１００に対して制御チャネルを介して、特定の周波数に同調し、通信チャネルにアクセスする（段階２１８）よう通知し、これによって制御チャネルを解放する。
ＧＳＭ通信システムの好適な実施例に関連して、制御チャネルをスタンドアローン専用制御チャネル（ＳＤＣＣＨ：stand-alone dedicated control channcl）と呼び、通信チャネルをトラフィック・チャネル（ＴＣＨ：traffic channel）と呼ぶ。
第３図を参照して、本発明による優先アクセス・サービス機能を実現する無線電話通信システムのブロック図の代表的な例を示す。この実施例においては、ＲＡＢ５００を含む信号１０３は、ＭＳ１００からＢＴＳ１０５〜１０９のアンテナ３０２に送られる。被受信信号１０３は、増幅器３０４を介して、チャネル・イコライザ／検出器３０６に配信され、イコライザ／検出器３０６は信号１０３内のＲＡＢ５００の存在を検知する。通信チャネル決定／割当装置３１０は、次に、着信信号１０３内のＲＡＢ５００がイネーブルになったＥＷ５０２を有するか否かを判定し、有する場合は、ＭＳ１００に利用可能なＴＣＨを割り当てる。ＢＴＳ１０５〜１０９が利用可能なＴＣＨを持たない場合、通信チャネル決定／割当装置３１０は、ＳＤＣＣＨが利用可能か否かを判定し、利用可能である場合は、それをＭＳ１００に割り当て、同時にＴＣＨをＭＳ１００が用いるように分解する。通信チャネル決定／割当装置３１０が、ＳＤＣＣＨが利用可能ではないと判定すると、指標６００を調整して、将来の呼要求に備えて緊急呼要求に対応する。ＴＣＨが利用可能になると、そのＴＣＨは周知の方式３０８，３１２，３３０，３２０，３１８，３１６，３１４で機能する。通信チャネル決定／割当装置３１０は、ＴＣＨが利用可能であるか否かを判定するためだけに用いられ、利用可能である場合は、それをＭＳに割り当て、ＢＳＳが受信する緊急サービス要求の数を指標６００の形で常時追跡する。
第４図は、本発明による優先アクセス・サービスの実施例を示す流れ図の例である。段階４００において、ＢＳＳ１１５はＲＡＢ５００を含む信号１０３を受信する。緊急呼発信手順においては、段階４０２で、ＢＳＳ１１５はＭＳ１００により送付されたＲＡＢ５００のＥＷ５０２がイネーブルになると判定し、指標を調整（段階４０４）した後に要求は利用可能なＴＣＨのいずれかにより直ちに処理され（段階４０８〜４１２）、ＭＳ１００に対して、ＢＳＳ１１５が要求を受け付けたことを知らせ、それによって緊急要求に対する最適なアクセスを行う。かくして、従来技術に対する本発明の１つの改善点は、ＢＳＳ１１５が緊急サービス要求を知らせるイネーブルになったＥＷ５０２を有するＲＡＢ５００を受信すると、その要求はＳＤＣＣＨではなく利用可能なＴＣＨにより直ちに処理され、それによって発呼を完了するために必要な時間を最小限に抑える。
段階４０８において、ＢＳＳ１１５が利用可能なＴＣＨを持たない場合は、利用可能なＳＤＣＣＨを割り当て（段階４１４〜４１８）、ＭＳ１００に対してＢＳＳ１１５がその要求を受け付けたことを知らせ（サービスに対する通常ランダム要求のように）、非緊急呼を運ぶＴＣＨの「分解」を開始する（段階４２０）。この「分解」手順でＭＳ１００とＢＳＳ１１５との間の通信経路が閉鎖され、それにより通信チャネルが解放される。好適な実施例においては、新たに利用可能になったＴＣＨは、ＳＤＣＣＨ上に一時的に常駐するＭＳ１００に対して利用可能になる（段階４２２〜４２４）。従って、従来技術に対する別の改善点は、ＴＣＨは利用できないがＳＤＣＣＨが利用可能なときに、ＢＳＳ１１５が一時的にＭＳ１００をＳＤＣＣＨ上に置き（これによりＭＳ１００に対して要求が受け付けられたことが通知され、タイムアウト／再ＲＡＢの問題を防ぐ）、優先順位の低い呼の「分解」を開始して、ＭＳ１００に必要なサービスを提供するためにかかる時間を最小限に抑えることである。
ＢＳＳ１１５が段階４１６においてＳＤＣＣＨまたはＴＣＨを緊急呼に割り当てない場合は、ＭＳ１００はその初期のＲＡＢ５００に対する応答を受信しない。ＭＳ１００はＢＳＳ１１５が応答するのを待ってタイムアウトになり、段階４１６において再度ＲＡＢ５００を発する。従って、ＢＳＳ１１５は同じＭＳ１００から複数のＲＡＢ５００を受信することもある。従って、１つのセルが過度に利用される場合は、いくつかの非緊急呼を終わらせて、反復される緊急ＲＡＢ５００のために１つのＴＣＨを解放しようとすることもできる。
いくつかのＭＳが同一の緊急呼を試行しようとすることもありうるので、ＢＳＳ１１５は段階４２６において、緊急呼トラフィックの程度の指示値を表す指標を追跡する。指標が閾値に到達すると（段階４２６）、ＢＳＳ１１５は優先アクセス・クラスに有利に、通常アクセス・クラスをあらかじめ制限する（段階４３２）。従って、従来技術に対する別の改善点は、本発明によりＢＳＳ１１５が、通信チャネルに対する強化された必要性を予測し、チャネルを優先アクセス・クラスを有するＭＳ１００のために確保することにより、緊急時に対応することができることである。
最後に、段階４２６で参照される指標を参照して、第６図は、システム上に課された緊急呼負荷を追跡する際にＢＳＳが採用する指標尺度６００の一例を示す。特に、第６図は、一定の時間内の緊急サービス要求数６０２の、あるＢＳＳ内で利用可能な通信チャネル数６０４に対する比に関連するものとして定義される指標６００を表す。
要するに、ここに請求される本発明は、従来技術に対して２つの顕著な改善をもたらす。第１は、通信システムが緊急サービス情報を含むページを受信すると、利用可能な任意の通信チャネルが要求を直ちに直接的に処理することである。これに対し従来技術では通常のＢＳＳ−ＭＳＣ通信サイクルが行われる。第２に、通信システムは、システムに課された緊急呼トラフィックを表す指標を追跡して、緊急時には、優先アクセス・サービス・クラスを持つユーザ以外には通信システムへのアクセスをあらかじめ拒否する。これら２つの改善点が共に、緊急時に、はるかに応答性が良く効率的な通信システムを可能にする。
【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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