説明

基地局システム

【課題】無線通信の不能期間を減少させた基地局システムを提供する。
【解決手段】基地局システム1は、複数のBBU10と、当該BBU10よりも少ない数のRFU20とを含んでいる。基地局システム1内のCPRIスイッチ30は、複数のBBU10と複数のRFU20とを1対1に論理的に接続し、BBU10及び管理システム16と、RFU20との間のデータ伝送を可能とする。また、CPRIスイッチ30は、1個のBBU10を、何れのRFU20とも接続されていない予備BBU10に設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の無線部と、複数の無線制御部とを有する基地局システムに関する。
【背景技術】
【0002】
3GPP(Third Generation Partnership Project)において、規格が策定されたLTE(Long Term Evolution)等の基地局システムでは、無線基地局(LTE基地局)は、ベースバンド周波数での処理を行うBBU(Base Band Unit)と、無線周波数での処理を行うRFU(Radio Frequency Unit)により構成される。BBUとRFUとは、CPRI(Common Public Radio Interface)のインタフェースによって接続される(例えば、特許文献1参照)。また、LTE基地局の設置形態として、BBUとRFUとが光張り出し方式によって遠隔に接続される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−226460号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したLTE基地局において、BBUに障害が発生した場合、当該BBUが復旧するまで、RFUは稼動することができない。このため、RFUに対応する無線通信エリア内の無線端末は、無線通信を行うことができなくなる。
【0005】
また、上述したBBUおよびRFUを含む通信装置の設置のための場所を確保する都合上、通信会社または回線管理会社の局舎に集中的にBBUを配置し、局舎外部に設置されたRFUとBBUとを光張り出し方式で接続することが好ましい形態もある。
【0006】
上記の点に鑑み、本発明は、無線部と無線制御部との効率的な接続を行うことができる基地局システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。
【0008】
本発明の特徴は、複数の無線部(RFU20)と、複数の無線制御部(BBU10)とを有する基地局システム(基地局システム1)であって、前記無線部と、前記無線制御部との接続を切り替えるスイッチ部(CPRIスイッチ30)を備えることを要旨とする。
【0009】
このような基地局システムは、スイッチ部が、複数の無線部と複数の無線制御部との論理的な接続を適宜行うことができる。このため、無線部と無線制御部との効率的な接続ができる。
【0010】
本発明の特徴は、前記無線部に未接続の予備の無線制御部を少なくとも1つ待機させることを要旨とする。
【0011】
この場合、無線制御部が障害等によって稼動しなくなった場合に、スイッチ部の接続制御によって、稼動しなくなった無線制御部に接続されている無線部を、予備の無線制御部に接続させることで、無線通信の不能期間を減少できる。
【0012】
本発明の特徴は、前記スイッチ部は、所定の無線部が接続されている前記無線制御部に障害が発生した場合に、前記所定の無線部と前記予備無線制御部とを論理的に接続することを要旨とする。
【0013】
本発明の特徴は、前記スイッチ部は、ユーザデータの伝送のための論理的な接続を行うことを要旨とする。
【0014】
本発明の特徴は、前記スイッチ部は、制御データ及び管理データの伝送のための論理的な接続とを行うことを要旨とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、無線部と無線制御部との効率的な接続を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態に係る基地局システムの全体概略構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係るCPRIスイッチの構成図である。
【図3】本発明の実施形態に係るスイッチ設定情報の第1の例を示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係るCPRIフレームの構造を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係るスイッチ設定情報の第2の例を示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係るCPRIスイッチの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、基地局システムの構成、CPRIスイッチの動作、作用・効果、その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【0018】
(1)基地局システムの構成
図1は、本実施形態に係る基地局システムの概略構成図である。本実施形態では、基地局システム1は、LTE技術を用いて構成されている。図1に示す基地局システム1は、BB(Base Band)モジュール15、管理システム16、n個のRFU(Radio Frequency Unit)20−1乃至RFU20−n(以下、RFU20−1乃至RFU20−nをまとめて、適宜RFU20と称する)、CPRI(Common Public Radio Interface)スイッチ30、WDM(Wavelength Division Multiplexing)による多重化伝送を行う光通信ネットワーク40、光ファイバ等の通信回線41とを含む。
【0019】
本実施形態において、BBモジュール15、管理システム16及びCPRIスイッチ30は、通信会社や回線管理会社の局舎内に設置される。一方、RFU20−1乃至RFU20−nは、BBモジュール15の遠隔地に設置され、光張り出し方式により、光通信ネットワーク40を介してCPRIスイッチ30に接続される。
【0020】
BBモジュール15は、n+1個のBBU(Base Band Unit)10−1乃至BBU10−n+1(以下、BBU10−1乃至BBU10−n+1をまとめて、適宜BBU10と称する。)を含む。本実施形態において、BBU10の数は、RFU20の数より1個多い。
【0021】
BBU10は、ベースバンド周波数帯の処理を行う。具体的には、BBU10は、図示しないS−GW(Serving-Gate Way)からのユーザデータを受信し、ベースバンド周波数信号であるIQデータを生成する。更に、BBU10は、IQデータをCPRIスイッチ30へ送信する。IQデータは、送信元のBBU10の識別情報(例えばIPアドレス)が付与されている。また、BBU10は、CPRIスイッチ30からのIQデータを受信し、ユーザデータを生成する。IQデータは、送信先のBBU10の識別情報(例えばIPアドレス)が付与されている。
【0022】
管理システム16は、制御管理(C&M:Control & Management)データを、CPRIスイッチ30へ送信する。C&Mデータには、送信先となるRFU20の識別情報(例えばIPアドレス)が付与されている。
【0023】
RFU20は、無線周波数帯の処理を行う。具体的には、RFU20は、BBU10が送信するIQデータや、管理システム16が送信するC&Mデータを変換して得られるCPRIフレームを、CPRIスイッチ30を介して受信する。更に、RFU20は、CPRIフレームからIQデータやC&Mデータを取得し、無線周波数帯の信号に変調した後、図示しない無線端末(UE)へ無線通信により送信する。
【0024】
また、RFU20は、UEからの無線周波数帯の信号を受信する。更にRFU20は、受信した無線周波数帯の信号をベースバンド周波数帯の信号に変換してIQデータを取得する。更に、RFU20は、IQデータをCPRIフレームに変換して、CPRIスイッチ30へ送信する。
【0025】
CPRIスイッチ30は、BBU10−1乃至BBU10−n+1と、RFU20−1乃至RFU20−nとの論理的な接続を切り替える。なお、CPRIスイッチ30は、BBU10−1乃至BBU10−n+1と、RFU20−1乃至RFU20−nとの物理的な接続を切り替えてもよい。
【0026】
図2は、CPRIスイッチ30の構成を示す図である。図2に示すCPRIスイッチ30は、通信制御部31、メモリ32、ネットワーク33、バッファ34−1乃至バッファ34−n(以下、バッファ34−1乃至バッファ34−nをまとめて、適宜バッファ34と称する。)、CPRIポート35−1乃至CPRIポート35−n(以下、CPRIポート35−1乃至CPRIポート35−nをまとめて、適宜CPRIポート34と称する。)を含む。バッファ34−1乃至バッファ34−nと、CPRIポート35−1乃至CPRIポート35−nとは、RFU20−1乃至RFU20−nと1対1に対応する。
【0027】
CPRIスイッチ30とBBモジュール15とは、単一の通信回線41により接続される。
【0028】
通信制御部31は、例えば、CPUにより構成される。通信制御部31は、BBU10と、RFU20とを1対1に論理的に接続する。具体的には、通信制御部31は、論理的な接続の組み合わせであるBBU10の識別情報とRFU20に識別情報とを対応付けた接続設定情報を生成する。
【0029】
図3は、接続設定情報の第1の例である。図3に示す接続設定情報は、例えば、BBU10−1の識別情報とRFU20−1の識別情報とを対応付けている。この対応付けは、BBU10−1とRFU20−1とが論理的に接続されることを示す。なお、BBU10とRFU20との接続は、1つの通信会社が所有するBBU10とRFU20との接続とは限らず、複数の通信会社がBBU10とRFU20とを分け合って使用する場合のBBU10とRFU20との接続である場合もある。
【0030】
本実施形態では、BBU10の数は、RFU20の数より1個多い。このため、CPRIスイッチ30は、BBU10とRFU20とを1対1に論理的に接続するとともに、1個のBBU10を何れのRFU20とも接続されていない状態とする。この何れのRFU20とも接続されていないBBU10は、予備BBU10となる。
【0031】
図3においては、BBU10−n+1は、接続相手となるRFU20が存在せず、予備BBU10となる。通信制御部31は、生成した接続設定情報をメモリ32に記憶させる。
【0032】
また、通信制御部31は、BBU10−1乃至BBU10−n+1のうち、RFU20と論理的に接続しているBBU10を監視する。例えば、通信制御部31は、所定の周期でBBU10に対し、監視用の信号を送信する。BBU10は、監視用の信号を受信した場合、応答信号を返信する。通信制御部31は、応答信号を受信した場合には、対応するBBU10が正常であると判断し、応答信号を受信しない場合には、対応するBBU10に障害が発生したと判断する。
【0033】
BBU10に障害が発生した場合、通信制御部31は、障害が発生したBBU10と論理的に接続しているRFU20の接続相手を、予備BBU10に切り替える。
【0034】
具体的には、通信制御部31は、メモリ32に記憶されている接続設定情報のうち、障害が発生したBBU10の識別情報を含む接続設定情報を判別し、当該接続設定情報に含まれるRFU20の識別情報を削除する。更に、通信制御部31は、削除したRFU20の識別情報と、予備BBU10の識別情報とを対応付けた新たな接続設定情報を生成し、メモリ32に記憶させる。
【0035】
図5は、接続設定情報の第2の例である。当初、図3に示す接続設定情報がメモリ32に記憶されている状態において、BBU10−3に障害が発生したものとする。この場合、通信制御部31は、BBU10−3の識別情報を含む接続設定情報を判別し、当該接続設定情報に含まれるRFU20−3の識別情報を削除する。更に、通信制御部31は、削除したRFU20−3の識別情報と予備BBU10−n+1の識別情報とを対応付けた新たな接続設定情報を生成する。これにより、接続設定情報は、図3に示すものから図5に示すものに更新される。
【0036】
BBU10からRFU20へのデータ伝送が行われる場合には、CPRIスイッチ30は、以下の第1の処理を行い、RFU20からBBU10へのデータ伝送が行われる場合には、以下の第2の処理を行う。
【0037】
(第1の処理)
通信制御部31は、BBU10−1乃至BBU10−n+1からのIQデータ(下りIQデータ)を受信する。通信制御部31は、下りIQデータに付与されている送信元のBBU10の識別情報を抽出する。通信制御部31は、メモリ32に記憶された接続設定情報のうち、抽出した送信元のBBU10の識別情報を含んだ接続設定情報からRFU20の識別情報を読み出す。読み出されたRFU20の識別情報は、下りIQデータの送信先のRFU20の識別情報である。
【0038】
次に、通信制御部31は、下りIQデータをCPRIフレーム(下りCPRIフレーム)に変換する。図4は、CPRIのプロトコルを示す図である。図4に示すように、CPRIのプロトコルは、レイヤ1において電気信号伝送(Electrical Transmission)、光信号伝送(Optical Transmission)及び時分割多重(Time Division Multiplexing)について規定している。また、レイヤ2において、IQデータ、Vender Specific、Ethernet(登録商標)、HDLC、L1 Inband Protocolについて規定している。
【0039】
通信制御部31は、読み出したRFU20の識別情報によって判別されるRFU20に対応するバッファ34へ下りCPRIフレームを記憶させる。
【0040】
通信制御部31は、管理システム16からのC&Mデータを受信する。通信制御部31は、C&Mデータに付与されている送信先のRFU20の識別情報を抽出する。次に、通信制御部31は、C&MデータをCPRIフレーム(下りCPRIフレーム)に変換する。通信制御部31は、抽出したRFU20の識別情報によって判別されるRFU20に対応するバッファ34へ下りCPRIフレームを記憶させる。
【0041】
通信制御部31は、バッファ34に記憶された下りCPRIフレームを、所定のタイミングで、CPRIポート35、光通信ネットワーク40を介して、RFU40へ送信する。
【0042】
(第2の処理)
通信制御部31は、RFU20から光通信ネットワーク40及びCPRIポート35を介して送信されるCPRIフレーム(上りCPRIフレーム)を、対応するバッファ34に記憶させる。その後、通信制御部31は、所定のタイミングでバッファ34に記憶された上りCPRIフレームを読み出す。次に、通信制御部31は、上りCPRIフレームを、IQデータ(上りIQデータ)に変換する。
【0043】
次に、通信制御部31は、上りIQデータに含まれる、送信先のBBU10の識別情報に基づいて、上りIQデータの送信先を判別する。更に、通信制御部31は、送信先のBBU10へ上りIQデータを送信する。
【0044】
(2)CPRIスイッチの動作
図6は、CPRIスイッチ30の動作を示すフローチャートである。
【0045】
ステップS101において、CPRIスイッチ30は、BBU10とRFU20とを1対1に論理的に接続する。この際、CPRIスイッチ30は、1個のBBU10を予備BBU10に設定する。
【0046】
ステップS102において、CPRIスイッチ30は、BBU10からの下りIQデータと、管理システム16からのC&Mデータを受信する。
【0047】
ステップS103において、CPRIスイッチ30は、受信した下りIQデータと、C&Mデータとを、下りCPRIフレームに変換する。
【0048】
ステップS104において、CPRIスイッチ30は、下りCPRIフレームを、送信先のRFU20に対応するバッファ34に記憶させる。
【0049】
ステップS105において、CPRIスイッチ30は、バッファ34に記憶された下りCPRIフレームを、送信先のRFU20へ送信する。
【0050】
ステップS102乃至ステップS105の動作と並行して、ステップS106乃至ステップS109の動作が行われる。
【0051】
ステップS106において、CPRIスイッチ30は、RFU20からの上りCPRIフレームを受信する。
【0052】
ステップS107において、CPRIスイッチ30は、上りCPRIフレームを、送信元のRFU20に対応するバッファ34に記憶させる。
【0053】
ステップS108において、CPRIスイッチ30は、バッファ34に記憶された上りCPRIフレームを、上りIQデータに変換する。
【0054】
ステップS109において、CPRIスイッチ30は、上りIQデータを、送信先のBBU10へ送信する。
【0055】
ステップS105の動作又はステップS109の動作の後、ステップS110において、CPRIスイッチ30は、RFU20と論理的に接続しているBBU10に障害が発生したか否かを判定する。
【0056】
RFU20と論理的に接続しているBBU10に障害が発生していない場合には、ステップS102における、下りIQデータ及びC&Mデータの受信以降の動作と、ステップS106における上りCPRIフレームの受信以降の動作が繰り返される。
【0057】
一方、RFU20と論理的に接続しているBBU10に障害が発生した場合には、CPRIスイッチ30は、障害が発生したBBU10に接続されているRFU20と、予備BBU10とを論理的に接続させる。その後、ステップS102以降の動作と、ステップS106以降の動作とが繰り返される。
【0058】
(3)作用・効果
本実施形態において、基地局システム1は、複数のBBU10と、当該BBU10よりも少ない数のRFU20とを含んでいる。基地局システム1内のCPRIスイッチ30は、複数のBBU10と複数のRFU20とを1対1に論理的に接続し、BBU10及び管理システム16と、RFU20との間のデータ伝送を可能とする。また、CPRIスイッチ30は、1個のBBU10を、何れのRFU20とも接続されていない予備BBU10に設定する。
【0059】
更に、RFU20と接続されているBBU10に障害が発生した場合、CPRIスイッチ30は、障害が発生したBBU10に接続されているRFU20と、予備BBU10とを接続する。
【0060】
このため、BBU10が障害によって稼動しなくなった場合において、RFU20とUEとの間の無線通信の不能期間を減少できる。
【0061】
また、RFU20と論理的に接続している複数のBBU10に対して、1個の予備BBU10が用意されることにより、RFU20と論理的に接続しているBBU10と予備BBU10とを1対1の比率で用意される場合と比較して、コストを低減できる。
【0062】
また、複数のBBU10がBBモジュール15となって1箇所に設置されるため、メンテナンスのコストが低減される。また、複数のBBU10が集約されることにより、設置場所の確保が容易となるとともに、設置に伴うコストが低減される。
【0063】
また、複数のBBU10からなるBBモジュール15と、CPRIスイッチ30とが単一の通信回線41によって接続されているため、回線コストが軽減される。
【0064】
また、CPRIスイッチ30は、管理システム16からのC&Mデータについても、CPRIフレームに変換して、各RFU20へ送信するため、管理システム16と各RFU20とが直接にIPレイヤでの通信を行うことができ、管理プロトコルを使用してRFU20を監視することができる。
【0065】
(4)その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【0066】
上述した実施形態では、複数のBBU10によってBBモジュール15が構成され、BBU10のうちの1個が予備BBU10となる場合を説明した。しかし、BBモジュール15の構成や予備BBU10の比率はこれに限定されない。
【0067】
例えば、1つのセルが6つのセクタによって構成される場合には、7個のBBU10によってBBモジュール15が構成され、7個のBBU10のうちの1個を予備BBU10としてもよい。また、1つのセルが3つのセクタによって構成される場合には、4個のBBU10によってBBモジュール15が構成され、4個のBBU10のうちの1個を予備BBU10としてもよい。
【0068】
また、上述した実施形態では、LTEの基地局システム1について説明したが、無線制御部と、無線部とがCPRIのインタフェースによって接続される基地局システムであれば、同様に本発明を適用することができる。
【0069】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【0070】
本発明の基地局システムは、無線通信の不能期間を減少でき、基地局システムとして有用である。
【符号の説明】
【0071】
1…基地局システム、10−1乃至10−n+1…BBU、15…BBモジュール、16…管理システム、20−1乃至20−n…RFU、30…CPRIスイッチ、31…通信制御部、32…メモリ、33…ネットワーク、34−1乃至34−n…バッファ、35−1乃至35−n…CPRIポート、40…光通信ネットワーク、41…通信回線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の無線部と、複数の無線制御部とを有する基地局システムであって、
前記無線部と、前記無線制御部との接続を切り替えるスイッチ部を備える基地局システム。
【請求項2】
前記無線部に未接続の予備の無線制御部を少なくとも1つ待機させる請求項1に記載の基地局システム。
【請求項3】
前記スイッチ部は、所定の無線部が接続されている前記無線制御部に障害が発生した場合に、前記所定の無線部と前記予備無線制御部とを論理的に接続する請求項1又は2に記載の基地局システム。
【請求項4】
前記スイッチ部は、ユーザデータの伝送のための論理的な接続を行う請求項1又は2に記載の基地局システム。
【請求項5】
前記スイッチ部は、制御データ及び管理データの伝送のための論理的な接続とを行う請求項1又は2に記載の基地局システム。

【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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【公開番号】特開2012−147193(P2012−147193A)
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−3273(P2011−3273)
【出願日】平成23年1月11日(2011.1.11)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】