CSGセル無線通信基地局装置、無線通信移動管理装置、無線通信制御方法および無線通信システム
【課題】UEがCSG基地局へハンドオーバする際およびUEがCSG基地局でサービスを開始または継続する際に、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局に確保できない場合に、UEに対して代替の通信経路を確立すること。
【解決手段】帯域監視部134は、可用帯域を推定するための信号を用いて、MME/S−GW内の帯域監視部との間で、自局とMME/S−GWとの間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。入力部131は、可用帯域推定に基づく、バックホール区間の混雑状況を示す制御情報をMME/S−GWから受信し、その制御情報をRRC制御部133に通知する。RRC制御部133は、入力部131から通知されたバックホール区間の混雑状況を示す制御情報に基づいて隣接セルへのUEのハンドオーバを行うか否かを決定する。
【解決手段】帯域監視部134は、可用帯域を推定するための信号を用いて、MME/S−GW内の帯域監視部との間で、自局とMME/S−GWとの間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。入力部131は、可用帯域推定に基づく、バックホール区間の混雑状況を示す制御情報をMME/S−GWから受信し、その制御情報をRRC制御部133に通知する。RRC制御部133は、入力部131から通知されたバックホール区間の混雑状況を示す制御情報に基づいて隣接セルへのUEのハンドオーバを行うか否かを決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、CSGセル無線通信基地局装置、無線通信移動管理装置、無線通信制御方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
LTE/SAE(Long Term Evolution/System Architecture Evolution)システムは、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)から進化した次世代移動通信システムであり、より向上した移動通信サービスの提供を目標とする。
【0003】
LTE/SAEシステムでは、主に屋外に設置される、セル半径の大きなマクロセル無線通信基地局装置(Evolved NodeB:eNB)に加えて、家庭やオフィス、さらにはレストランなどの屋内施設に、フェムトセル(Femto Cell)と呼ばれる、数十メートル程度のセル半径の小セル無線通信基地局装置の設置が検討されている。3GPP(3rd Generation Partnership Project)で検討されている小セル無線通信基地局装置は、限られたグループメンバにだけアクセスを許可することが検討されている。このようなセルは限定加入者グループ(Closed Subscriber Group:CSG)セルと呼ばれる。
【0004】
アクセスが許可された無線通信端末装置(User Equipment:UE)は、CSGセルを形成する無線通信基地局装置(以下、単に、CSG基地局という)に優先的に接続するようネットワークから制御される。すなわち、UEがCSG基地局のエリアに入った場合、eNBからの電波を受信できたとしても、CSG基地局に優先的に接続するよう制御される。
【0005】
3GPP LTE/SAEシステムにおける、基地局間のハンドオーバ制御方法の例として、eNBからCSG基地局へのUEのハンドオーバ制御方法を図24に示す。
【0006】
通常、アクティブ状態のUEは、接続されたeNBからの隣接セルの受信品質測定に関する設定(メジャーメントコントロール)に従い、隣接セル(例えば、図24に示すCSG基地局)の受信品質を測定し、その受信品質測定結果を定期的に、または、設定されたイベント毎にeNBに通知(メジャーメントレポート)する(ステップ(以下「ST」と省略する)1、ST2)。
【0007】
ここで、UEがCSGセルの境界付近に移動したと仮定する。そして、UEから通知されたCSG基地局の受信品質測定結果を受信したeNBは、UEがCSGセルの境界付近にいることを検出し、CSG基地局へのUEのハンドオーバ(Handover:HO)を決定する(ST3)。
【0008】
次いで、eNBは、CSG基地局に対して、UEがハンドオーバしても良いかどうかを問い合わせる(HOリクエスト)。そして、CSG基地局はUEのハンドオーバを許容する場合、UEに提供しているサービスに見合った無線リソースを予め確保し、受け入れ制御を行うとともに、eNBに対してUEのハンドオーバを許可する信号(HOリクエストに対するAck)を送信する(ST4〜6)。
【0009】
eNBは、CSG基地局に移動するようUEに指示(HOコマンド)し、UEは指示されたCSG基地局へハンドオーバを開始する(ST7)。
【0010】
UEは、CSG基地局との同期を確立し、上り方向送信機会をCSG基地局から割り当てられると、ハンドオーバの完了を示す信号(HOコンファーム)をCSG基地局に対して送信する(ST8〜10)。
【0011】
ハンドオーバが完了すると、CSG基地局は、UEとeNBとの間に確立した通信経路をCSG基地局に切り替えるよう、ハンドオーバの完了を示す信号(HOコンプリート)をコアネットワーク内に位置する移動管理エンティティ(Mobility Management Entity:MME)に送信する(ST11)。
【0012】
ハンドオーバの完了を示す信号を受信したMMEは、UEに対する通信経路をCSG基地局に切り替えるよう、同じくコアネットワーク内に位置するサービングゲートウェイ(Serving Gateway:S−GW)に要求(ユーザプレーンアップデートリクエスト)する(ST12)。
【0013】
S−GWは、UEに対する通信経路をCSG基地局に切り替え(ST13)、経路切り替えが完了したことをMMEに通知(ユーザプレーンアップデートレスポンス)する(ST14)。
【0014】
そして、MMEは、経路切り替えが完了したことをCSG基地局に対して通知(HOコンプリートに対するAck)する(ST15)。
【0015】
CSG基地局は、MMEからUEに対する経路切り替えが完了したことを通知されると、eNBに対してUEのハンドオーバが完了したことを通知し、UEに関するリソースの解放を要求する(ST16)。
【0016】
eNBは、UEに関する処理の一切が終了したことを確認した後に、UEに関するリソースを解放する(ST17)。
【0017】
以上により、UEに関する一連のハンドオーバ処理が完了し、UEはCSG基地局を介してサービスの受信を継続させることが可能となる。
【0018】
上述したハンドオーバ制御方法では、既に通信を開始しているアクティブ状態のUEが、eNBからCSG基地局へハンドオーバする場合について説明したが、アイドル状態のUEについても同様にCSG基地局を優先的に選択して待受状態を継続する。
【非特許文献1】3GPP TS 36.300v8.3.0 “3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), Overall description, Stage 2”, 2007-12
【非特許文献2】3GPP TSG-RAN WG3#56 Tdoc R3-070780 “Network transport QoS for Home NodeBs (HNB)”, 2007-05
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
しかしながら、上述したハンドオーバ制御方法を用いてUEがCSG基地局へハンドオーバする場合、以下のような問題を有する。
【0020】
CSG基地局の中には、家庭やスモールオフィスに設置される場合も考えられる。図25は、家庭に設置された場合のシステム構成を示す。図25に示すように、各家庭では、CSG基地局に加えて、IP電話やIP-TV、さらには複数のパソコンが1つのxDSLまたはFTTHなどのインターネット接続固定網を共有することが想定される。
【0021】
このような場合、CSG基地局とUEとの間の無線区間では接続するUEも少なく、十分な容量が確保できる場合でも、CSG基地局とMME/S−GWとの間の固定区間(xDSL区間またはFTTH区間:バックホール(Backhaul)区間)が、他の機器に帯域を占有され、CSG基地局が十分な容量を確保できない場合が考えられる。
【0022】
このような状況においては、UEはeNBよりも優先的にCSG基地局に接続するようネットワークから指示されるにもかかわらず、UEがCSG基地局にハンドオーバした場合、CSG基地局経由では、データ通信に必要な帯域(Quality of Service:QoS)を確保できない場合が考えられる。また、アイドル状態のUEが通信をCSG基地局で開始しようとした場合、または、UEがCSG基地局で通信中の場合にも、同様にしてデータ通信に必要なQoSを確保できない場合が発生することが考えられる。
【0023】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、UEがCSG基地局へハンドオーバする際およびUEがCSG基地局でサービスを開始または継続する際に、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局に確保できない場合に、UEに対して代替の通信経路を確立する、CSGセル無線通信基地局装置、無線通信移動管理装置、無線通信制御方法および無線通信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】
【0024】
本発明のCSGセル無線通信基地局装置は、自装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信手段と、前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバ手段と、を具備する構成を採る。
【0025】
本発明の無線通信制御方法は、CSGセル無線通信基地局装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定ステップと、推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信ステップと、前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、UEがCSG基地局へハンドオーバする際およびUEがCSG基地局でサービスを開始または継続する際に、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局に確保できない場合に、UEに対して代替の通信経路を確立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態では、GPRS(General Packet Radio Service)、UMTS、LTE等の3GPPで規格されている無線アクセス技術に基づいて説明する。しかし、本発明は、3GPPで規格されている無線アクセス技術に限らず、WLAN(Wireless Local Area Network)、IEEE802.16、IEEE802.16eまたはIEEE802.16m等のWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、3GPP2等の無線アクセス技術に適用してもよい。
【0028】
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。図1に示す無線通信システムは、UE、eNB120、CSG基地局130、および、MME/S−GW140を具備する。ここでは説明の簡略化のために、MMEとS−GWとを一体化している。また、eNB120、MME/S−GW140およびCSG基地局130は、それぞれIPネットワークを介して互いに接続されている。
【0029】
また、eNB120およびCSG基地局130は、無線リソースの割当および管理を担当するとともに、アップリンク(Uplink:UL)を介してUEの物理階層から転送される情報を受信し、ダウンリンク(Downlink:DL)を介してUEにデータを転送する。すなわち、eNB120およびCSG基地局130は、UEに対して無線アクセスネットワークのアクセスポイントの役割を担当する。
【0030】
また、MME/S−GW140は、eNB120またはCSG基地局130との間の通信経路の設定、修正および解放に関するシグナリングを行い、サービス毎の設定に従って、ユーザデータをeNB120またはCSG基地局130へ転送する。なお、MME/S−GW140はコアネットワークを形成する。
【0031】
図2は、図1に示したMME/S−GW140の構成を示すブロック図である。
【0032】
図2において、入力部141は、外部ネットワーク、eNB120およびCSG基地局130から受信したユーザデータをユーザプレーン制御部144に出力する。また、入力部141は、CSG基地局130から受信した可用帯域を推定するための信号を帯域監視部142に出力する。また、入力部141は、eNB120またはCSG基地局130から受信した制御信号を制御プレーン制御部143に通知する。
【0033】
帯域監視部142は、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の帯域推定を行うことでバックホール区間の帯域を監視する。具体的には、帯域監視部142は、後述する制御プレーン制御部143から帯域監視要求を通知された場合、後述するCSG基地局130内の帯域監視部142との間で、通信可能な空き帯域がどのくらいあるのかを推定する可用帯域推定を行う。帯域監視部142は、例えば、一般的な可用帯域推定ツールであるPathloadを用いて可用帯域推定を行う。そして、帯域監視部142は、推定された可用帯域推定結果がハンドオーバ要求またはサービス開始要求それぞれに含まれる要求帯域(QoS)を満たすことができるか否かを判定し、判定結果を制御プレーン制御部143に通知する。ここでは、可用帯域推定結果が各要求それぞれに含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合の判定結果(バックホール区間の混雑状況)を‘混雑’とする。また、‘混雑’と判定された後の可用帯域推定結果が、各要求それぞれに含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合の判定結果(バックホール区間の混雑状況)を‘混雑解消’とする。
【0034】
ここで、可用帯域推定に用いられるPathloadについて説明する。Pathloadは送受信端末間の通信路(パス)上のリンクの可用帯域幅を推定するツールである。Pathloadは、プローブパケットと呼ばれる計測用のパケットを連続して転送することにより、クロストラヒックによる影響を緩和させ、各プローブパケット間の片道転送遅延の増加傾向を利用することで可用帯域幅の推定を行う。ここで、可用推定帯域をAとし、プローブパケットの送信レートをRとする。受信側にて転送遅延の増加傾向が観測された場合にはR>Aが成り立ち、パスの可用帯域幅はその送信レートよりも小さいことが予測できる。一方、受信側にて転送遅延の増加傾向が観測されない場合はR≦Aであることが予測できる。この結果より、次の試行において用いるプローブパケットの送出レートを上下させ、所定の推定誤差範囲を満たすまで計測を繰り返し、可用帯域幅を推定する。
【0035】
制御プレーン制御部143は、入力部141から通知された制御信号からUEに対するハンドオーバ要求またはサービス開始要求を抽出した場合、帯域監視部142へ帯域監視要求を出力する。また、制御プレーン制御部143は、帯域監視部142から入力される帯域監視の判定結果に応じて、バックホール区間の混雑状況(混雑または混雑解消)を示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ)を出力部145に出力する。
【0036】
また、制御プレーン制御部143は、CSG基地局130を介して通信中のUEが少なくとも1つ以上存在する場合、および、UEのハンドオーバ要求およびサービス開始要求をバックホール区間の混雑により拒絶した場合には、帯域監視部142に対して帯域監視要求を定期的に出力する。そして、制御プレーン制御部143は、eNB120またはCSG基地局130に対してバックホール区間の混雑状況(混雑または混雑解消)を示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ)を出力部145に出力する。
【0037】
また、制御プレーン制御部143は、可用帯域推定結果が要求帯域(QoS)を満たさない場合、UEに対してサービス開始要求の拒絶を通知する制御信号を出力部145に出力する。
【0038】
ユーザプレーン制御部144は、サービス毎に設定された制御情報に基づいて、入力部141から入力されるユーザデータに適切なヘッダ情報を付加し、ヘッダ情報が付加されたユーザデータを出力部145に出力する。
【0039】
出力部145は、帯域監視部142から入力される可用帯域を推定するための信号およびバックホール区間の混雑状況を通知する制御情報をCSG基地局130に出力する。また、出力部145は、制御プレーン制御部143から入力される制御信号およびユーザプレーン制御部144から入力されるユーザデータを、それぞれ外部ネットワーク、eNB120およびCSG基地局130のいずれかに送出する。
【0040】
次に、MME/S−GW140における帯域監視処理について、図3を用いて説明する。図3は、MME/S−GW140における、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域の監視を示すフローチャートである。
【0041】
ST601において、制御プレーン制御部143がUEに対するハンドオーバ要求を受信した場合(ST601:Yes)、帯域監視部142は、ST602において、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。ST603では、帯域監視部142は、可用帯域推定結果がハンドオーバ要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。
【0042】
可用帯域推定結果がハンドオーバ要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST603:No)、制御プレーン制御部143は、ST604において、バックホール区間が混雑していることを示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ(混雑))をCSG基地局130に通知する。
【0043】
一方、制御プレーン制御部143がUEに対するハンドオーバ要求を受信していない場合(ST601:No)、かつ、制御プレーン制御部143がUEに対するサービス開始要求を受信した場合(ST605:Yes)、帯域監視部142は、ST602と同様、ST606において、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。制御プレーン制御部143がUEに対するサービス開始要求を受信していない場合(ST605:No)、再びST601に戻る。
【0044】
ST607では、帯域監視部142は、可用帯域推定結果がサービス開始要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。可用帯域推定結果がサービス開始要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST607:No)、制御プレーン制御部143は、上述したST604を実施する。
【0045】
可用帯域推定結果がハンドオーバ要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST603:Yes)、または、可用帯域推定結果がサービス開始要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST607:Yes)、ST608では、MME/S−GW140は、タイマーが満了するまで処理を待機する。タイマーが満了した場合(ST608:Yes)、帯域監視部142は、ST609およびST610において、ST602およびST603(ST606およびST607)と同様にして、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行い、可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。
【0046】
可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST610:No)、制御プレーン制御部143は、上述したST604を実施し、可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST610:Yes)、再びST608に戻る。すなわち、MME/S−GW140は、UEに対するハンドオーバ要求またはサービス開始要求が受信された場合、受信タイマーで設定される一定の時間間隔で、バックホール区間の帯域を定期的に監視する。
【0047】
一方、ST604において、バックホール区間が混雑していることを示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ(混雑))がCSG基地局130に通知された場合、ST611では、MME/S−GW140は、ST608と同様、タイマーが満了するまで処理を待機する。
【0048】
タイマーが満了した場合(ST611:Yes)、帯域監視部142は、ST609と同様、ST612において、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行い、ST610と同様、ST613において、可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。
【0049】
可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST613:No)、制御プレーン制御部143は、上述したST604を実施する。可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST613:Yes)、制御プレーン制御部143は、ST614において、バックホール区間の混雑が解消していることを示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ(解消))をCSG基地局130に通知する。このように、MME/S−GW140は、バックホール区間が混雑している間、バックホール区間の帯域を定期的に監視する。
【0050】
以上、帯域監視処理の詳細について説明した。
【0051】
図4は、図1に示したeNB120の構成を示すブロック図である。図4において、入力部121は、MME/S−GW140またはUEから受信した信号をパラメータ部122およびRRC制御部123に出力する。
【0052】
パラメータ部122は、データパスに関する様々なパラメータを管理する。そして、パラメータ部122は、MME/S−GW140から通知された制御信号に含まれるベアラに関するパラメータの設定に従い、そのサービスに対応する無線ベアラの制御情報およびMME/S−GW140から取得したユーザデータをRRC制御部123および出力部124に出力する。
【0053】
RRC制御部123は、UEから通知されるRRCメッセージを判別し、サービス開始要求が含まれる場合、サービス開始要求を出力部124に出力する。また、RRC制御部123は、UEからのRRCメッセージに隣接セル受信品質測定結果が含まれる場合、隣接セルへハンドオーバを行うか否かを判断する。ハンドオーバが必要な場合には、RRC制御部123は、ハンドオーバ要求を出力部124に出力する。さらに、ハンドオーバ要求に対する了承が入力部121から通知されると、RRC制御部123は、UEに対するハンドオーバ指示を出力部124に出力する。
【0054】
出力部124は、パラメータ部122から入力されるユーザデータ、制御情報、および、RRC制御部123から入力される制御情報をUEに送出するとともに、UEから受信したユーザデータをMME/S−GW140に送出する。
【0055】
図5は、図1に示したCSG基地局130の構成を示すブロック図である。図5において、入力部131は、MME/S−GW140から受信した可用帯域を推定するための信号を帯域監視部134に通知する。また、入力部131は、可用帯域推定に基づくバックホール区間の混雑状況を示す制御情報をMME/S−GW140から受信し、その制御情報をRRC制御部133に通知する。
【0056】
パラメータ部132は、eNB120(図4)のパラメータ部122と同様、データパスに関する様々なパラメータを管理する。そして、パラメータ部132は、MME/S−GW140から通知された制御信号に含まれるベアラに関するパラメータの設定に従い、そのサービスに対応する無線ベアラの制御情報およびMME/S−GW140から取得したユーザデータをRRC制御部133および出力部135に出力する。
【0057】
RRC制御部133は、入力部131から通知された制御信号にバックホール区間の混雑状況を示す制御情報が含まれていた場合、その制御情報に基づいて隣接セルへのUEのハンドオーバを行うか否かを決定する。そして、RRC制御部133は、ハンドオーバが必要な場合には、eNB120に対するハンドオーバ要求を出力部135に出力する。また、RRC制御部133は、eNB120からハンドオーバ要求の了承が得られた場合、UEに対するハンドオーバ指示を出力部135に出力する。
【0058】
帯域監視部134は、入力部131から入力される可用帯域を推定するための信号を用いて、MME/S−GW140(図2)内の帯域監視部142との間で、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。
【0059】
出力部135は、帯域監視部134から入力される可用帯域を推定するための信号をMME/S−GW140に出力する。また、出力部135は、パラメータ部132から入力されるユーザデータ、制御情報、および、RRC制御部133から入力される制御情報をUEに送出するとともに、UEから受信したユーザデータをMME/S−GW140に送出する。
【0060】
次に、UEがCSG基地局130で通信中にCSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑した際、eNB120へハンドオーバする手順について図6を用いて説明する。
【0061】
図6において、ST101では、UEは、CSG基地局130を介して外部ネットワークとの通信を行っている。
【0062】
ST102では、CSG基地局130およびMME/S−GW140は、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。そしてMME/S−GW140は、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間が混雑しているかどうかを判定する。具体的には、MME/S−GW140は、可用帯域推定結果がサービスに対して要求される帯域(QoS)よりも小さい場合、バックホール区間が混雑していると判定する。ST103において、MME/S−GW140は、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間が混雑していること(バックホールコンジェスションインジケータ)をCSG基地局130に通知する。
【0063】
ST104では、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを通知されたCSG基地局130は、eNB120へのUEのハンドオーバを決定する。ST105では、CSG基地局130は、eNB120に対してUEのハンドオーバ要求(HOリクエスト)を送信する。
【0064】
ST106では、eNB120は、CSG基地局130からハンドオーバされるUEを受け入れられるかどうかを確認する。そして、受け入れ可能である場合、ST107において、eNB120は、CSG基地局130に対して、UEのハンドオーバの受け入れ準備が完了したこと(HOリクエストに対するAck)を通知する。
【0065】
次いで、ST108では、CSG基地局130は、UEに対してeNB120にハンドオーバさせるためにハンドオーバ指示(HOコマンド)を送信する。
【0066】
ST109では、CSG基地局130からeNB120へハンドオーバするよう指示されたUEは、CSG基地局130との接続を切断し、指示されたeNB120が管理するセルとの間に新たに同期を確立する。
【0067】
ST110では、UEからeNB120に対してハンドオーバが完了したことを示す信号(HOコンファーム)が送信される。ST111において、eNB120は、MME/S−GW140に対して、通信経路をCSG基地局130からeNB120へ切り替えさせるための、パス切り替え要求を含む信号(HOコンプリート)を送信する。
【0068】
ST112では、経路切り替え要求を含む信号を受信したMME/S−GW140は、通信経路をeNB120に切り替え、ST113において、eNB120に対して、経路切り替えの完了を示す信号(HOコンプリートに対するAck)を送信する。
【0069】
ST114では、UEはeNB120を介して外部ネットワークとの通信を行う。
【0070】
以上の処理により、UEがeNB120へハンドオーバする手順が終了する。
【0071】
このように、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間の可用帯域が推定され、CSG基地局130は、バックホール区間の帯域推定に基づいてUEのハンドオーバを行う。これにより、バックホール区間に要求される帯域(QoS)に対して十分な空きがない場合、つまり、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間が他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局130との通信に確保できない場合でも、CSG基地局130経由で通信中のUEを隣接セル(ここでは、eNB120)にハンドオーバさせることで、要求されるQoSを満たすデータ通信を行うことができる。
【0072】
ここで、eNB120は、CSG基地局130を優先度の高いハンドオーバ先と見なすため、UEからCSG基地局130の受信品質を示す受信品質レポートを受信すると、CSG基地局130へのハンドオーバを行ってしまう。しかしながら、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局130に確保できない場合は、CSG基地局130はハンドオーバ要求を受け入れられない。そのため、eNB120は、CSG基地局130へのUEのハンドオーバを行っても、CSG基地局130に拒否されるため、無駄なハンドオーバ処理を繰り返し行うことになる。
【0073】
そこで、CSG基地局130は、ハンドオーバ指示をUEに送信した後、さらにバックホール区間の混雑状況を示す制御情報をMME/S−GW140から受信し(図6に示すST103)、その制御情報(バックホールロードインフォメーション)をeNB120に送信する(図6に示すST115)。つまり、CSG基地局130からeNB120へのUEのハンドオーバが行われた場合、定期的に可用帯域推定(図6に示すST102)が行われる。例えば、CSG基地局130は、図6に示すST115において、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑状況を、SCTP(Stream Control Transmission Protocol)のような信頼性のあるプロトコルを用いてeNB120に通知する。
【0074】
そして、eNB120は、バックホール区間の混雑状況が解消されていることを示す制御信号(バックホールロードインフォメーション)をCSG基地局130から受信した場合、つまり、可用帯域推定結果がハンドオーバさせるUEに対する要求QoSを満たす場合にのみ、CSG基地局130へのUEのハンドオーバを開始する(図6に示すST104)。換言すると、CSG基地局130は、バックホール区間が混雑している間、つまり、可用帯域推定結果が要求QoSを満たさない間、バックホール区間が混雑していることを示す制御信号を隣接セルに対して送信することで、隣接セルからのUEのハンドオーバ要求を拒否することができる。
【0075】
このように、本実施の形態によれば、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間の可用帯域推定が行われ、CSG基地局は、可用帯域推定結果に基づいてUEのハンドオーバを行うか否かを決定する。すなわち、可用帯域推定結果が要求QoSを満たさない場合、CSG基地局は、CSG基地局を経由するアクティブ状態のUEに対して、eNBへのハンドオーバを行う。これにより、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局に確保できない場合でも、UEに対して代替の通信経路を確立することができる。
【0076】
(実施の形態2)
実施の形態1では、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している際、無駄なハンドオーバ処理を行わないために、eNBは、混雑状況を示す制御情報をCSG基地局から受信する。しかしながら、1つのeNBの通信エリア内には、多数のCSG基地局がオーバラップすることが予想される。そのため、1つのeNBでは、複数のCSG基地局から混雑状況が通知されるために、多数のSCTPのシグナリングコネクションとメッセージ処理量とが必要となってしまう。
【0077】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0078】
図7は、本実施の形態に係るCSG基地局170の構成を示すブロック図である。ただし、図7において、図5と共通する部分には、図5と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0079】
図7に示すCSG基地局170のP−SS信号制御部171は、伝送フレームの同期検出のための同期信号(Primary Synchronization Signal:P−SS)の送信を制御する。具体的には、P−SS信号制御部171は、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを示す制御信号を受信した場合、P−SS信号の送信を停止する。また、P−SS信号制御部171は、P−SS信号の送信を停止した後、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑が解消していることを示す信号を受信した場合、P−SS信号の送信を再開する。
【0080】
次に、本実施の形態におけるハンドオーバ手順について説明する。図8は、本実施の形態におけるハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図8において、図6と共通する部分には、図6と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0081】
図8に示すST103で自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを通知されたCSG基地局170は、ST104において、eNB120へのUEのハンドオーバを決定する。
【0082】
さらに、ST201では、CSG基地局170は、P−SS信号の送信を停止する。
【0083】
そして、ST105では、CSG基地局170は、実施の形態1と同様、eNB120に対してUEのハンドオーバ要求を送信する。CSG基地局170よりeNB120へのハンドオーバを指示されたUEは、以降、実施の形態1同様のハンドオーバ処理(ST106〜113)を実行することにより、eNB120へのハンドオーバを完了し、eNB120を介して通信を継続する。
【0084】
次いで、eNB120を介して通信中のUEは、ST202において、eNB120より、隣接セル(ここでは、CSG基地局170)の受信品質の測定結果を示す受信品質レポートを報告するよう制御(メジャーメントコントロール)される。通常、UEは、CSG基地局170からのP−SS信号を検出してCSG基地局170の受信品質レポートを報告するはずである。しかしながら、ここでは、CSG基地局170は、ST201にてP−SS信号の送信を停止しているため、UEはCSG基地局170からのP−SS信号を検出することができない。そのため、UEは、eNB120に対してCSG基地局170に関する受信品質レポートを報告することができない。よって、eNB120は、CSG基地局170の受信品質測定結果が報告されないため、CSG基地局170をハンドオーバ可能なセルと認識することはない。
【0085】
次に、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑が解消されたことを通知されたとすると、CSG基地局170は、ST203において、P−SS信号の送信を再開する。そのため、UEは、CSG基地局170からのP−SS信号を検出することができるため、ST204において、CSG基地局170の受信品質レポートをeNB120に報告(メジャーメントレポート)する。そして、ST104において、eNB120は、CSG基地局170へのハンドオーバを決定する。
【0086】
このように、本実施の形態では、CSG基地局170とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑する場合、実施の形態1と同様にして、CSG基地局170は、eNB120へのUEのハンドオーバを行う。ただし、実施の形態1では、その後、CSG基地局は、eNBに対してバックホール区間の混雑状況を示す制御信号を通知することで、自局へのハンドオーバを拒否した。これに対し、本実施の形態では、CSG基地局170がP−SS信号の送信を停止し、UEが自局のP−SS信号を検出できなくすることで、自局へのハンドオーバを拒否する。これにより、eNBの通信エリア内に複数のCSG基地局がオーバラップする場合でも、eNBでのメッセージ処理量を増加させることなく、CSG基地局に対するUEのハンドオーバを拒否することができる。
【0087】
なお、CSG基地局を経由してアクティブ状態であるUEは、既にCSG基地局と同期しており、P−SS信号を受信する必要が無い。そのため、CSG基地局において既に通信中のQoS要求を必要としないベストエフォート型のUEは、そのまま継続してCSG基地局経由で通信を行うことができる。
【0088】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、MME/S-GWからバックホール区間が混雑していることを通知された場合、eNBへのUEのハンドオーバを行うとともに、P−SS信号の送信を停止する。これにより、eNBにハンドオーバされたUEは、そのCSG基地局と同期を取ることができなくなるため、P−SS信号の送信が再開されるまで、つまり、バックホール区間の混雑が解消されるまでCSG基地局にハンドオーバすることができない。よって、本実施の形態によれば、実施の形態1のようにeNBに対してバックホール区間の混雑状況を通知することなく、UEに対して代替の通信経路を確立することができる。さらに、本実施の形態では、CSG基地局からeNBへの制御情報を通知する必要がないため、制御情報通知によるeNBの処理負荷を低減することができる。
【0089】
(実施の形態3)
CSG基地局とMME/S-GWとの間のバックホール区間の混雑解消後に、CSG基地局を介して外部ネットワークと通信中にeNBへのハンドオーバを実行したUEが、一斉にCSG基地局へ戻ろうとすると、eNBなどのネットワーク装置のハンドオーバ処理に起因する負荷が高くなる可能性がある。また、一斉にUEがCSG基地局に戻ることにより、再びCSG基地局とMME/S-GWとの間のバックホール区間が混雑し、eNBへのハンドオーバが繰り返し発生してしまう可能性がある。
【0090】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0091】
図9は、本実施の形態に係るMME/S-GW150の構成を示すブロック図である。また、図10は、本実施の形態に係るCSG基地局180の構成を示すブロック図である。ただし、図9および図10において、図2および図7と共通する部分には、図2および図7と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0092】
図9に示すMME/S−GW150において、制御プレーン制御部143のカウント部151は、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるUE数をカウントして、カウントされたUE数を記憶する。具体的には、カウント部151は、CSG基地局180とMME/S-GW150との間のバックホール区間の混雑が解消されたことを帯域監視部142から通知されると、バックホール区間が混雑した以降にCSG基地局180からeNB120へハンドオーバしたUE数と、eNB120からCSG基地局180へのハンドオーバを拒絶したUE数との和を、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるUE数としてカウントする。
【0093】
制御プレーン制御部143は、バックホール区間の混雑が解消されたことを帯域監視部142から通知されると、バックホール区間の混雑が解消されたことを示す信号とともに、カウント部151に記憶したUE数を、出力部145を介してCSG基地局180に送信する。
【0094】
図10に示すCSG基地局180おいて、パラメータ部132は、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるeNB内のUE数と、P−SS信号の送信電力との対応関係(図11)を保持する。
【0095】
P−SS信号制御部171は、入力部131を介して、MME/S−GW150より、バックホール区間の混雑が解消したことを示す制御情報とともに、自局にハンドオーバする可能性のあるUE数を受信する。そして、P−SS信号制御部171は、自局にハンドオーバする可能性のあるUE数とパラメータ部132に設定されたパラメータとに従って、P−SS信号の送信電力を段階的に制御する。
【0096】
図11は、CSG基地局180のP−SS信号制御部171が保持する、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるUE数とP−SS信号の送信電力との対応例を示したものである。図11では、P−SS信号の最大送信電力を100%とする。図11に示すように、CSG基地局180へハンドオーバする可能性のあるUE数が多いほど、P−SS信号の送信電力はより小さくなる。例えば、UE数が多い100以上の場合、P−SS信号の送信電力は5%であり、P−SS信号を受信できるUEはCSG基地局180の中心付近に限定される。すなわち、P−SS信号の到達範囲は、CSG基地局180付近に限定される。一方、UE数が少ない0〜9の場合、P−SS信号の送信電力は100%であり、CSG基地局180に設定された所定の最大送信電力に設定される。
【0097】
すなわち、CSG基地局180は、CSG基地局180へハンドオーバする可能性のあるUE数がより多い場合、まずセル中心付近のUEにのみP−SS信号が到達するようにP−SS信号の送信電力を制御する。そして、CSG基地局180は、eNB120内に残されたCSG基地局180へハンドオーバする可能性のあるUE数が少なくなるにつれて、徐々にP−SS信号がセル全体に到達するようにP−SS信号の送信電力を制御する。このように、CSG基地局180は、P−SS信号の送信電力を段階的に制御することで、自局にハンドオーバする可能性のあるUEを、タイミングをずらしてハンドオーバさせることができる。
【0098】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、P−SS信号の送信電力を、MME/S−GWから通知されたUE数に応じて段階的に制御する。これにより、CSG基地局のP−SS信号の検出がeNB内のUEの位置に依存するため、CSG基地局へのハンドオーバのタイミングを分散することができる。よって、本実施の形態によれば、CSG基地局とMME/S-GWとの間のバックホール区間の混雑解消後に、UEが一斉にCSG基地局へ戻ることを防ぐことができる。さらに、本実施の形態によれば、UEが一斉にCSG基地局へ戻ることを低減することができるため、eNBなどのネットワーク装置のハンドオーバ処理に起因する負荷や、eNBへのハンドオーバが繰り返し発生することを抑制することができる。
【0099】
(実施の形態4)
本実施の形態では、CSG基地局中心付近に多数のUEが存在する場合について説明する。
【0100】
実施の形態3では、CSG基地局にハンドオーバする可能性のあるUE数に応じて、P−SS信号の送信電力が段階的に制御される場合について説明した。しかし、CSG基地局の中心付近に多数のUEが存在する場合、P−SS信号の送信電力をセル中心付近に制限したにも関わらず、UEが一斉にCSG基地局に戻ってしまう可能性がある。
【0101】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0102】
図12は、本実施の形態に係るCSG基地局190の構成を示すブロック図である。ただし、図12において、図10と共通する部分には、図10と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0103】
図12に示すCSG基地局190において、RRC制御部133の位置検出部191は、UEからの受信品質レポートの結果を受信すると、その受信品質レポート結果から受信品質レポートを送出したUEが、自局のセル中心からどのくらい離れた位置に存在するかを検出する。
【0104】
RCC制御部133のカウント部192は、位置検出部191で検出されたUEの位置情報が、CSG基地局190付近、つまり、CSGセル中心付近に存在することを示すUEの数をカウントして、カウントされたUE数を記憶する。
【0105】
RRC制御部133は、カウント部192に記憶されたUE数と所定の閾値とを比較する。そして、RRC制御部133は、カウントされたUE数が閾値よりも多い場合、UEに対して受信品質レポートの送信を確率的に行わせる要求を含むハンドオーバ要求をeNB120に送信する。
【0106】
次に、本実施の形態におけるハンドオーバ手順について説明する。図13は、CSG基地局190付近に多数のUEが存在していた場合の、バックホール区間の混雑が解消された時のハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図13において、図8と共通する部分には、図8と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0107】
図13において、CSG基地局190は、ST103でバックホール区間が混雑していることをMME/S−GW150から通知されると、実施の形態2と同様にして、ST201において、P−SS信号の送信を停止するとともに、CSG基地局190内に存在するQoS要求を満たせなくなったUEのeNB120へのハンドオーバ処理を実施する。このとき、RRC制御部133のカウント部192(図12)で記憶したCSG基地局付近のUEの数が所定の閾値よりも多い場合、CSG基地局190は、ST401において、eNB120に対するハンドオーバ要求の際、UEに対して受信品質レポートの送信を確率的に行わせることを併せて要求する。具体的には、CSG基地局付近のUEの数が所定の閾値よりも多い場合、CSG基地局190は、カウントされたUEの受信品質レポートにCSG基地局190が含まれる場合は、そのUEに対して受信品質レポートを確率的に送出させることを要求する情報(near center)を含むハンドオーバ要求(HOリクエスト(near center))をeNB120に送信する。
【0108】
ST402では、eNB120は、CSG基地局190から通知された、CSGセル中心付近に存在していたUEに対して、CSG基地局190の受信品質レポートを確率的に報告するようにUEを制御(メジャーメントコントロール(PF))する。制御方法として、MBMS Countingで用いられるようなProbability Factor(PF:確率ファクタ)と同様の制御が考えられる。例えば、UEは、UE内部で発生した乱数が確率ファクタよりも大きい場合のみ、ST204において、CSG基地局190の受信品質レポートをeNB120に報告する。
【0109】
これにより、確率ファクタより大きい乱数を発生させたUEのみCSG基地局190の受信品質レポートをeNB120に通知する。よって、CSG基地局190付近に位置するUE数が多い場合でも、確率ファクタによりハンドオーバを行うUEの数を制限することができる。そのため、eNBでは、CSG基地局190付近に位置するUEをCSG基地局190に一斉にハンドオーバさせることを防ぐことができる。
【0110】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、CSG基地局付近に存在するUEの数をカウントし、そのUE数が閾値よりも多い場合、UEに対して確率ファクタを用いて受信品質レポートを報告させる要求をeNBに送信する。これにより、CSG基地局付近に多数のUEが存在していた場合でも、一斉にUEがCSG基地局に戻ってしまう可能性を低減することができる。よって、本実施の形態によれば、eNBなどのネットワーク装置のハンドオーバ処理に起因する負荷や、eNBへのハンドオーバが繰り返し発生することをさらに抑制することができる。
【0111】
なお、本実施の形態では、CSG基地局付近に存在するUEの数が、所定の閾値よりも多い場合に、UEに対して確率ファクタを用いて受信品質レポートを報告させる要求を含むハンドオーバ要求を送信する場合について説明した。しかし、本発明では、CSG基地局は、ハンドオーバ要求をeNBに送信する際、UEが受信しているサービスや必要帯域(QoS)に応じて、CSG基地局への戻り易さを示す情報をeNB120に併せて通知するようにしてもよい。また、eNB120が、UEの受信しているサービスや必要帯域(QoS)に応じて、UEのCSG基地局へのハンドオーバを決定するようにしてもよい。
【0112】
(実施の形態5)
本実施の形態では、CSGセル内に存在するアイドル状態のUEが、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間に、アクティブ状態へ遷移した場合の通信経路確立手順について説明する。
【0113】
多数のCSG基地局が設置されることが想定される大学や企業の構内などでは、アクティブ状態のUE数は少なくても、多数のアイドル状態のUEが存在している可能性がある。例えば、休憩時間などに多数のアイドル状態のUEが一斉にアクティブ状態へ遷移する可能性がある。このような場合、各UEは、CSG基地局経由でMME/S−GWへのサービス開始要求を優先的に行い、CSG基地局から拒絶された場合にeNB経由でMME/S−GWへのサービス開始要求を行う。よって、多数のUEからのCSG基地局経由のMME/S−GWへのサービス開始要求が拒絶されることで、ネットワークリソースが無駄に消費されてしまう可能性がある。
【0114】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0115】
図14は、本実施の形態に係るMME/S−GW160の構成を示すブロック図である。また、図15は、本実施の形態に係るCSG基地局200の構成を示すブロック図である。ただし、図14および図15において、図2および図7と共通する部分には、図2および図7と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0116】
図14に示すMME/S−GW160において、制御プレーン制御部143の状態管理部161は、自局とCSG基地局200との間のバックホール区間が混雑している間に、アイドル状態からアクティブ状態へと遷移したUEの数を単位時間毎にカウントする。つまり、状態管理部は、UEの単位時間当たりのアイドル状態からアクティブ状態の状態遷移率を管理する。
【0117】
制御プレーン制御部143は、状態管理部161にてカウントしたUEの数と所定の閾値とを比較する。そして、制御プレーン制御部143は、カウントされたUE数が閾値よりも多い場合、出力部145を介して、同一のバックホール区間を共用するすべてのCSG基地局200に対して、バックホール区間の混雑状況をCSG基地局200のシステム情報(System Information:SI)を用いてUEに送信することを指示する。
【0118】
図15に示すCSG基地局200において、RRC制御部133のシステム情報生成部201は、MME/S−GW160(図14)から、バックホール区間の混雑状況を示す制御情報をUEに送信する指示を受信した場合、システム情報を用いて、バックホール区間の混雑状況を示す制御情報を送信する。
【0119】
次に、本実施の形態において、CSGセル内に存在するアイドル状態のUEが、CSG基地局200とMME/S−GW160との間のバックホール区間が混雑している間に、アクティブ状態へと遷移する場合の通信経路確立手順について図16を用いて説明する。ただし、図16において、図8と共通する部分には、図8と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0120】
図16において、ST501では、MME/S−GW160は、同一のバックホール区間を共用するすべてのCSG基地局200に対して、バックホール区間が混雑していることをCSG基地局200のシステム情報を用いてUEに送信する指示を含む制御情報(バックホールコンジェスションインジケータ(SI))を送信する。
【0121】
ST502では、バックホール区間が混雑していることを通知されたCSG基地局200は、バックホール区間が混雑していることを示す情報を含ませたシステム情報(システムインフォメーション(バックホール:混雑))をUEに対して送信する。また、UEはシステム情報からバックホール区間が混雑していることを検出する。
【0122】
次いで、ST503では、アイドル状態のUEは、アプリケーションレイヤからQoS保証を必要とするサービスの開始要求を検出する。
【0123】
ST504では、UEは、CSG基地局200とMME/S−GW160との間のバックホール区間が混雑していることを認識しているため、アイドル状態のまま、CSG基地局200からeNB120にセル再選択を行う。そして、UEは、ST505で、実際にアクティブへと遷移し、ST506でサービス開始要求処理を行う。
【0124】
このように、アイドル状態のUEは、バックホール区間の混雑状況を予め把握することができる。このため、UEがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する際、CSG基地局200とMME/S−GW160との間のバックホール区間が混雑している場合には、UEは、最初から、eNB120経由でMME/S−GW160へのサービス開始要求をすることができる。つまり、各UEがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する度に、CSG基地局200へ接続するという無駄なネットワークリソースの消費を防ぐことができる。
【0125】
このようにして、本実施の形態によれば、MME/S−GWは、CSGセルに存在するUEの単位時間当たりのアイドル状態からアクティブ状態への状態遷移率に応じて、CSG基地局に対してバックホール区間の混雑状況をUEに通知するように指示する。これにより、アイドル状態のUEは、QoS保証を必要とするサービスを要求する際に、バックホール区間が混雑している場合は、CSG基地局からeNBにセル再選択を行った後にアクティブへと遷移する。よって、本実施の形態によれば、バックホール区間が混雑しているCSG基地局200を経由したMME/S−GWへのサービス開始要求が低減するため、無駄なネットワークリソースの消費量を低減することができる。
【0126】
(実施の形態6)
実施の形態1〜4では、CSG基地局はP−SS信号の送信を制御することにより、CSG基地局の外部からCSG基地局内への移動を制御する。例えば、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑中は、P−SSの送信を停止することにより、外部から新たなトラヒックがCSG基地局へ流入することを回避する。しかしながら、CSG基地局の外部にいる全てのユーザ、例えば、CSG基地局を購入および設置し、アクセス回線や電源に対して費用を負担しているオーナも、等しく該CSG基地局とは同期をとることができない。そこで、本実施の形態では、CSG基地局は、MME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間に、P−SSではなく無線フレーム同期検出のための同期信号(Secondary Synchronization Signal:S−SS)の送信を制御する場合について説明する。
【0127】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0128】
図17は、本実施の形態に係るCSG基地局210の構成を示すブロック図である。ただし、図17において、図7と共通する部分には、図7と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0129】
図17に示すCSG基地局210において、S−SS信号制御部211は、S−SS信号の送信を制御する。具体的には、S−SS信号制御部211は、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを示す制御信号を受信した場合、S−SS信号の送信を停止する。また、S−SS信号制御部211は、S−SS信号の送信を停止した後、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑が解消していることを示す信号を受信した場合、S−SS信号の送信を再開する。
【0130】
図18は、本実施の形態に係るP−SSおよびS−SSの多重構成を示す。図18に示すように、10msec長の1無線フレームは、1msec長の10個のサブフレームから構成され、さらに、サブフレームは0.5msec長の2個のスロットから構成される。同期信号は、第1および第11番目の2箇所のスロットに多重される。さらに、P−SSおよびS−SSはそれぞれ、2箇所のスロット内の7シンボル目および6シンボル目のOFDMシンボルに時間多重される。
【0131】
図19は、本実施の形態における3段階セルサーチの手順を示すフローチャートである。図18に示したようなフレーム構成の下、UEは、時間領域においてP−SSのレプリカ信号と受信信号との相関を検出することにより、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)ウィンドウタイミングおよび同期信号シンボルの受信タイミング検出を行う。
【0132】
次に、検出された同期信号シンボルタイミングを用いてS−SSにFFT処理を行い、各サブキャリア成分を抽出し、サブキャリア方向に多重されたS−SS系列の検出を行うことにより、基地局固有の物理レイヤのIDであるセルIDグループを検出する。また、S−SSを検出することにより、無線フレームタイミングも同時に検出される。ここで、物理レイヤにおけるセルIDは、周辺セル干渉を雑音化するため、参照信号(Reference Signal:RS)などの物理チャネルに乗算するセル固有のスクランブルコードと同義である。
【0133】
なお、各符号の相関値を複数無線フレームにわたって同相加算平均を行うことにより、無線フレームタイミングおよびセルIDグループの検出確率を高めることができる。
【0134】
さらに、UEは、RSのレプリカ相関検出を行う。RSに対してはセクタ毎に異なるスクランブルコードが乗算されており、レプリカ相関検出によりRSに乗算されたスクランブルコードを特定する。スクランブルコードが特定されれば、セクタインデックスが判明し、検出済みのセルIDグループと併せて、最終的にセルIDを特定することができる。
【0135】
次に、本実施の形態におけるハンドオーバ手順について説明する。ここでは、CSG基地局210のバックホール区間が混雑している時に、CSG基地局210のオーナのような特別なユーザがCSG基地局210へとハンドオーバする場合について説明する。図20は、本実施の形態におけるハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図20において、図8と共通する部分には、図8と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0136】
ST601において、CSG基地局210と、例えば、そのオーナである特別なUEとの間では、使用されるスクランブルコード(物理レイヤのセルID)に関する確認が既に取れているものとする。
【0137】
CSG基地局210は、ST103でバックホール区間が混雑していることをMME/S−GW150から通知されると、ST602において、S−SS信号の送信を停止する。
【0138】
ST603では、eNB120にキャンプオンまたは接続している2つのUE100および110が、セルサーチによりCSG基地局210の検出を試みる。CSG基地局210で使用されるスクランブルコードを知らないUE100は、P−SSを検出するとS−SSによるスクランブルコードの検出を試みるが、CSG基地局210は、S−SSの送信を停止しているため、UE100はCSG基地局210で使用されているスクランブルコードを知ることができず、CSG基地局210へハンドオーバすることはできない。
【0139】
一方、CSG基地局210で使用されている所定のスクランブルコードを知っているUE110は、P−SSを検出すると同様にS−SSによるスクランブルコードの検出を試みる。UE110は、S−SSを検出できない場合、既知のスクランブルコードを用いて、CSG基地局210が送信する参照信号RSのチャネル推定を行う。
【0140】
CSG基地局210が、UE110のアクセス可能な基地局である場合、正しくチャネル推定が行われ、CSG基地局210の下り送信信号の受信電力が所定の閾値を上回り、UE110はST204でメジャーメントレポートを送出する。以降、所定のハンドオーバ処理(ST104〜113)が行われ、UE110はCSG基地局210へハンドオーバすることができる。
【0141】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、MME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間に、S−SS信号の送信を停止する。これにより、CSG基地局で使用されている所定のスクランブルコードを知っている特定のUEは、既知のスクランブルコードを用いて、CSG基地局が送信する参照信号RSのチャネル推定を行い、CSG基地局がUEのアクセス可能な基地局である場合、正しくチャネル推定が行われ、CSG基地局の下り送信信号の受信電力が所定の閾値を上回り、UEはCSG基地局へハンドオーバすることができる。
【0142】
なお、本実施の形態では、図20のST103において、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑したことを通知された場合に、CSG基地局がS−SSの送信を停止する場合について説明した。しかしながら、本発明では、CSG基地局には最大限収容可能な所定のユーザ数が設定されており、この最大限収容可能な所定のユーザ数を超えた場合に、CSG基地局はS−SSの送信を停止するようにしてもよい。
【0143】
なお、本実施の形態では、CSG基地局は、MME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間にS−SSの送信を停止する場合について説明したが、本発明では、S−SSの送信を停止する代わりに、所定のS−SS系列を送信するようにしてもよい。その場合、その所定のS−SS系列は、CSG基地局とUEの間で事前に確認が取れており、UEは所定のS−SS系列を検出すると、その系列と対応するスクランブルコードを導出し、以下同様にCSG基地局が送信する参照信号RSのチャネル推定を行った後に、CSG基地局へハンドオーバされるよう制御される。
【0144】
(実施の形態7)
CSG基地局の消費電力および周辺セルとの干渉を低減するため、CSG基地局にアクセス可能なユーザが存在しない期間などは、CSG基地局の下り信号の送信電力の抑制または完全に送信を停止することが考えられる。しかしながら、単純にCSG基地局の送信を停止してしまうと、ユーザがCSG基地局に近づいてきた場合、CSG基地局の存在に気付くことができず、CSG基地局への優先的なキャンプオンまたはハンドオーバを提供することができない。そこで、本実施の形態では、CSG基地局は、S−SS系列を所定の間隔を空けて送信する場合について説明する。
【0145】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0146】
図21は、本実施の形態に係るCSG基地局210の構成を示すブロック図である。ただし、図21において、図17と共通する部分には、図17と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0147】
図21に示すCSG基地局210において、RRC制御部213は、所定の期間、例えば、周期的位置登録エリア更新(Periodic Tracking Area Update)時間の2倍以上、RRC接続を開始するUEが存在しないことを検出すると、S−SS信号制御部211および出力部214に無線送信信号抑制要求を出力する。
【0148】
S−SS信号制御部211は、さらに間隔制御部212を有し、S−SS信号の送信間隔を制御する。具体的には、間隔制御部212は、RRC制御部213から無線送信信号抑制要求を受信した場合、S−SS信号を所定の間隔を空けて送信する。その所定のS−SSの送信間隔は、CSG基地局とUEの間で事前に確認が取れているものとする。また、間隔制御部212は、S−SS信号の送信間隔を変更した後、入力部131を介してMME/S−GW150より、アクセス可能なUEが付近に存在することを示す信号を受信した場合、S−SS信号の送信間隔を元に戻す。
【0149】
出力部214は、無線送信信号抑制要求をRRC制御部213から取得すると、P/S−SS信号以外の全ての無線信号の送信を停止する。また、出力部214は、P/S−SS信号以外の全ての無線信号の送信を停止した後、入力部131を介してMME/S−GW150より、アクセス可能なUEが付近に存在することを示す信号を受信した場合、全ての無線信号の送信を再開する。
【0150】
図22は、本実施の形態に係るP−SSおよびS−SSの多重構成を示す。図22のシステムフレーム番号(System Frame Number:SFN)=3に示すように、通常P−SSおよびS−SSは、10msec長の1無線フレームのうち、第1および第11番目の2箇所のスロット後端に多重される。本実施の形態では、所定の時間以上の間、RRC接続を開始するUEが存在しないことを検出したCSG基地局は、S−SS信号を所定の間隔を空けて送信する。例えば、SFN=0の第11番目、SFN=1の第1番目(図22に表示)およびSFN=2の第1、第11番目のスロットにおいてS−SSの送信を行わない。
【0151】
次に、本実施の形態におけるCSG基地局へのハンドオーバ手順について説明する。ここでは、CSG基地局210がP/S−SS以外の全ての無線信号の送信を停止した時に、CSG基地局210にアクセス可能なユーザがCSG基地局210へとハンドオーバする場合について説明する。図23は、本実施の形態におけるハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図23において、図20と共通する部分には、図20と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0152】
ST701において、CSG基地局210と、CSG基地局210にアクセス可能なUE110との間では、CSG基地局にアクセス可能なユーザが存在しない場合に送信されるS−SS信号の送信間隔に関する確認が既に取れているものとする。
【0153】
CSG基地局210は、ST702で所定の期間、RRC接続を開始するUEが存在しないことを検出すると、ST703において、所定の間隔でS−SS信号を送信し、P/S−SS信号以外の全ての無線信号の送信を停止する。
【0154】
ST704では、eNB120にキャンプオンまたは接続している2つのUE100およびUE110が、セルサーチを開始する。CSG基地局210のS−SS送信間隔を知らないUE100は、一度S-SSを検出しても、次のS-SS送信タイミングを知らないため、正しく同期チャネルの相関がとれず、CSG基地局210を検出することができない。
【0155】
一方、CSG基地局210のS−SS送信間隔を知っているUE110は、一度、P/S-SSを検出すると、次のP/S-SSが送信されるタイミングまで同期チャネルの相関は取らないので、あたかも連続的にP/S-SSが送信されているようにCSG基地局210と同期を確立でき、正しくCSG基地局210を検出することができる。
【0156】
ST705では、CSG基地局210を検出したUE110が、CSG基地局210が通常通り全無線信号を送信するように、MME/S−GW150に対して無線送信要求を送出する。この無線送信要求にはCSG基地局210を示す識別子CSG−IDが含まれる。
【0157】
無線送信要求を受信したMME/S−GW150は、要求を送出したUE110がCSG基地局210へアクセス可能かどうかを判定する。アクセス可能と判定された場合、ST706において、CSG基地局210に対して全無線信号を送出するよう要求する無線送信要求を送出する。
【0158】
ST707では、CSG基地局210は、S−SSの送信間隔を元に戻すとともに、全ての無線信号の送信を再開する。
【0159】
CSG基地局210が通常動作に戻った後は、UE110のCSG基地局210の下り送信信号の受信電力が所定の閾値を上回り、UE110はST204でメジャーメントレポートを送出する。以降、所定のハンドオーバ処理(ST104〜113)が行われ、UE110はCSG基地局210へハンドオーバすることができる。
【0160】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、アクセス可能なユーザが存在しない期間にS−SS系列を所定の間隔を空けて送信し、CSG基地局へアクセス可能なUEは、既知のS−SS送信間隔を用いてCSG基地局を検出する。これにより、CSG基地局のS−SS送信間隔を知っている特定のUEのみが、CSG基地局が通常動作に戻る契機を与えることができ、CSG基地局の送信電力を可能な限り低減させつつ、UEをCSG基地局へハンドオーバさせることができる。
【0161】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【0162】
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【0163】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
【0164】
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【0165】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【0166】
本発明は、UEがSFNエリアから非SFNエリアへハンドオーバする際、SFNエリアにおける無線リソースの消費量を抑えながら、UEが受信中のサービスの中断時間を短縮することができ、MBMSを提供する伝送制御システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0167】
【図1】本発明の実施の形態1に係る無線通信システムの構成を示す図
【図2】本発明の実施の形態1に係るMME/S−GWの構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態1に係るバックホール区間の可用帯域監視を示すフローチャート図
【図4】本発明の実施の形態1に係るeNBの構成を示すブロック図
【図5】本発明の実施の形態1に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態1に係るCSG基地局からeNBへのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図7】本発明の実施の形態2に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図8】本発明の実施の形態2に係るCSG基地局からeNBへのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図9】本発明の実施の形態3に係るMME/S−GWの構成を示すブロック図
【図10】本発明の実施の形態3に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図11】本発明の実施の形態3に係るCSG基地局にハンドオーバする可能性のあるeNB内のUE数とP−SS信号の送信電力との対応例を示す図
【図12】本発明の実施の形態4に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図13】本発明の実施の形態4に係るCSG基地局からeNBへのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図14】本発明の実施の形態5に係るMME/S−GWの構成を示すブロック図
【図15】本発明の実施の形態5に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図16】本発明の実施の形態5に係るアイドル状態のUEの通信経路確立手順を示すシーケンス図
【図17】本発明の実施の形態6に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図18】本発明の実施の形態6に係る同期信号の多重構成を示す図
【図19】本発明の実施の形態6に係る3段階セルサーチの手順を示すフローチャート
【図20】本発明の実施の形態6に係るeNBからCSG基地局へのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図21】本発明の実施の形態7に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図22】本発明の実施の形態7に係る同期信号の多重構成を示す図
【図23】本発明の実施の形態7に係るeNBからCSG基地局へのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図24】従来における基地局間のハンドオーバ制御手順を示すシーケンス図
【図25】無線通信システムの構成を示す図
【符号の説明】
【0168】
120 eNB
121、131、141 入力部
122、132 パラメータ部
123、133 RRC制御部
124、135、145 出力部
130、170、180、190、200 CSG基地局
140、150、160 MME/S−GW
134、142 帯域監視部
143 制御プレーン制御部
144 ユーザプレーン制御部
151、192 カウント部
161 状態管理部
171 P−SS信号制御部
191 位置検出部
201 システム情報生成部
【技術分野】
【0001】
本発明は、CSGセル無線通信基地局装置、無線通信移動管理装置、無線通信制御方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
LTE/SAE(Long Term Evolution/System Architecture Evolution)システムは、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)から進化した次世代移動通信システムであり、より向上した移動通信サービスの提供を目標とする。
【0003】
LTE/SAEシステムでは、主に屋外に設置される、セル半径の大きなマクロセル無線通信基地局装置(Evolved NodeB:eNB)に加えて、家庭やオフィス、さらにはレストランなどの屋内施設に、フェムトセル(Femto Cell)と呼ばれる、数十メートル程度のセル半径の小セル無線通信基地局装置の設置が検討されている。3GPP(3rd Generation Partnership Project)で検討されている小セル無線通信基地局装置は、限られたグループメンバにだけアクセスを許可することが検討されている。このようなセルは限定加入者グループ(Closed Subscriber Group:CSG)セルと呼ばれる。
【0004】
アクセスが許可された無線通信端末装置(User Equipment:UE)は、CSGセルを形成する無線通信基地局装置(以下、単に、CSG基地局という)に優先的に接続するようネットワークから制御される。すなわち、UEがCSG基地局のエリアに入った場合、eNBからの電波を受信できたとしても、CSG基地局に優先的に接続するよう制御される。
【0005】
3GPP LTE/SAEシステムにおける、基地局間のハンドオーバ制御方法の例として、eNBからCSG基地局へのUEのハンドオーバ制御方法を図24に示す。
【0006】
通常、アクティブ状態のUEは、接続されたeNBからの隣接セルの受信品質測定に関する設定(メジャーメントコントロール)に従い、隣接セル(例えば、図24に示すCSG基地局)の受信品質を測定し、その受信品質測定結果を定期的に、または、設定されたイベント毎にeNBに通知(メジャーメントレポート)する(ステップ(以下「ST」と省略する)1、ST2)。
【0007】
ここで、UEがCSGセルの境界付近に移動したと仮定する。そして、UEから通知されたCSG基地局の受信品質測定結果を受信したeNBは、UEがCSGセルの境界付近にいることを検出し、CSG基地局へのUEのハンドオーバ(Handover:HO)を決定する(ST3)。
【0008】
次いで、eNBは、CSG基地局に対して、UEがハンドオーバしても良いかどうかを問い合わせる(HOリクエスト)。そして、CSG基地局はUEのハンドオーバを許容する場合、UEに提供しているサービスに見合った無線リソースを予め確保し、受け入れ制御を行うとともに、eNBに対してUEのハンドオーバを許可する信号(HOリクエストに対するAck)を送信する(ST4〜6)。
【0009】
eNBは、CSG基地局に移動するようUEに指示(HOコマンド)し、UEは指示されたCSG基地局へハンドオーバを開始する(ST7)。
【0010】
UEは、CSG基地局との同期を確立し、上り方向送信機会をCSG基地局から割り当てられると、ハンドオーバの完了を示す信号(HOコンファーム)をCSG基地局に対して送信する(ST8〜10)。
【0011】
ハンドオーバが完了すると、CSG基地局は、UEとeNBとの間に確立した通信経路をCSG基地局に切り替えるよう、ハンドオーバの完了を示す信号(HOコンプリート)をコアネットワーク内に位置する移動管理エンティティ(Mobility Management Entity:MME)に送信する(ST11)。
【0012】
ハンドオーバの完了を示す信号を受信したMMEは、UEに対する通信経路をCSG基地局に切り替えるよう、同じくコアネットワーク内に位置するサービングゲートウェイ(Serving Gateway:S−GW)に要求(ユーザプレーンアップデートリクエスト)する(ST12)。
【0013】
S−GWは、UEに対する通信経路をCSG基地局に切り替え(ST13)、経路切り替えが完了したことをMMEに通知(ユーザプレーンアップデートレスポンス)する(ST14)。
【0014】
そして、MMEは、経路切り替えが完了したことをCSG基地局に対して通知(HOコンプリートに対するAck)する(ST15)。
【0015】
CSG基地局は、MMEからUEに対する経路切り替えが完了したことを通知されると、eNBに対してUEのハンドオーバが完了したことを通知し、UEに関するリソースの解放を要求する(ST16)。
【0016】
eNBは、UEに関する処理の一切が終了したことを確認した後に、UEに関するリソースを解放する(ST17)。
【0017】
以上により、UEに関する一連のハンドオーバ処理が完了し、UEはCSG基地局を介してサービスの受信を継続させることが可能となる。
【0018】
上述したハンドオーバ制御方法では、既に通信を開始しているアクティブ状態のUEが、eNBからCSG基地局へハンドオーバする場合について説明したが、アイドル状態のUEについても同様にCSG基地局を優先的に選択して待受状態を継続する。
【非特許文献1】3GPP TS 36.300v8.3.0 “3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), Overall description, Stage 2”, 2007-12
【非特許文献2】3GPP TSG-RAN WG3#56 Tdoc R3-070780 “Network transport QoS for Home NodeBs (HNB)”, 2007-05
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
しかしながら、上述したハンドオーバ制御方法を用いてUEがCSG基地局へハンドオーバする場合、以下のような問題を有する。
【0020】
CSG基地局の中には、家庭やスモールオフィスに設置される場合も考えられる。図25は、家庭に設置された場合のシステム構成を示す。図25に示すように、各家庭では、CSG基地局に加えて、IP電話やIP-TV、さらには複数のパソコンが1つのxDSLまたはFTTHなどのインターネット接続固定網を共有することが想定される。
【0021】
このような場合、CSG基地局とUEとの間の無線区間では接続するUEも少なく、十分な容量が確保できる場合でも、CSG基地局とMME/S−GWとの間の固定区間(xDSL区間またはFTTH区間:バックホール(Backhaul)区間)が、他の機器に帯域を占有され、CSG基地局が十分な容量を確保できない場合が考えられる。
【0022】
このような状況においては、UEはeNBよりも優先的にCSG基地局に接続するようネットワークから指示されるにもかかわらず、UEがCSG基地局にハンドオーバした場合、CSG基地局経由では、データ通信に必要な帯域(Quality of Service:QoS)を確保できない場合が考えられる。また、アイドル状態のUEが通信をCSG基地局で開始しようとした場合、または、UEがCSG基地局で通信中の場合にも、同様にしてデータ通信に必要なQoSを確保できない場合が発生することが考えられる。
【0023】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、UEがCSG基地局へハンドオーバする際およびUEがCSG基地局でサービスを開始または継続する際に、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局に確保できない場合に、UEに対して代替の通信経路を確立する、CSGセル無線通信基地局装置、無線通信移動管理装置、無線通信制御方法および無線通信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】
【0024】
本発明のCSGセル無線通信基地局装置は、自装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信手段と、前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバ手段と、を具備する構成を採る。
【0025】
本発明の無線通信制御方法は、CSGセル無線通信基地局装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定ステップと、推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信ステップと、前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバステップと、を具備するようにした。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、UEがCSG基地局へハンドオーバする際およびUEがCSG基地局でサービスを開始または継続する際に、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局に確保できない場合に、UEに対して代替の通信経路を確立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態では、GPRS(General Packet Radio Service)、UMTS、LTE等の3GPPで規格されている無線アクセス技術に基づいて説明する。しかし、本発明は、3GPPで規格されている無線アクセス技術に限らず、WLAN(Wireless Local Area Network)、IEEE802.16、IEEE802.16eまたはIEEE802.16m等のWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、3GPP2等の無線アクセス技術に適用してもよい。
【0028】
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。図1に示す無線通信システムは、UE、eNB120、CSG基地局130、および、MME/S−GW140を具備する。ここでは説明の簡略化のために、MMEとS−GWとを一体化している。また、eNB120、MME/S−GW140およびCSG基地局130は、それぞれIPネットワークを介して互いに接続されている。
【0029】
また、eNB120およびCSG基地局130は、無線リソースの割当および管理を担当するとともに、アップリンク(Uplink:UL)を介してUEの物理階層から転送される情報を受信し、ダウンリンク(Downlink:DL)を介してUEにデータを転送する。すなわち、eNB120およびCSG基地局130は、UEに対して無線アクセスネットワークのアクセスポイントの役割を担当する。
【0030】
また、MME/S−GW140は、eNB120またはCSG基地局130との間の通信経路の設定、修正および解放に関するシグナリングを行い、サービス毎の設定に従って、ユーザデータをeNB120またはCSG基地局130へ転送する。なお、MME/S−GW140はコアネットワークを形成する。
【0031】
図2は、図1に示したMME/S−GW140の構成を示すブロック図である。
【0032】
図2において、入力部141は、外部ネットワーク、eNB120およびCSG基地局130から受信したユーザデータをユーザプレーン制御部144に出力する。また、入力部141は、CSG基地局130から受信した可用帯域を推定するための信号を帯域監視部142に出力する。また、入力部141は、eNB120またはCSG基地局130から受信した制御信号を制御プレーン制御部143に通知する。
【0033】
帯域監視部142は、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の帯域推定を行うことでバックホール区間の帯域を監視する。具体的には、帯域監視部142は、後述する制御プレーン制御部143から帯域監視要求を通知された場合、後述するCSG基地局130内の帯域監視部142との間で、通信可能な空き帯域がどのくらいあるのかを推定する可用帯域推定を行う。帯域監視部142は、例えば、一般的な可用帯域推定ツールであるPathloadを用いて可用帯域推定を行う。そして、帯域監視部142は、推定された可用帯域推定結果がハンドオーバ要求またはサービス開始要求それぞれに含まれる要求帯域(QoS)を満たすことができるか否かを判定し、判定結果を制御プレーン制御部143に通知する。ここでは、可用帯域推定結果が各要求それぞれに含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合の判定結果(バックホール区間の混雑状況)を‘混雑’とする。また、‘混雑’と判定された後の可用帯域推定結果が、各要求それぞれに含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合の判定結果(バックホール区間の混雑状況)を‘混雑解消’とする。
【0034】
ここで、可用帯域推定に用いられるPathloadについて説明する。Pathloadは送受信端末間の通信路(パス)上のリンクの可用帯域幅を推定するツールである。Pathloadは、プローブパケットと呼ばれる計測用のパケットを連続して転送することにより、クロストラヒックによる影響を緩和させ、各プローブパケット間の片道転送遅延の増加傾向を利用することで可用帯域幅の推定を行う。ここで、可用推定帯域をAとし、プローブパケットの送信レートをRとする。受信側にて転送遅延の増加傾向が観測された場合にはR>Aが成り立ち、パスの可用帯域幅はその送信レートよりも小さいことが予測できる。一方、受信側にて転送遅延の増加傾向が観測されない場合はR≦Aであることが予測できる。この結果より、次の試行において用いるプローブパケットの送出レートを上下させ、所定の推定誤差範囲を満たすまで計測を繰り返し、可用帯域幅を推定する。
【0035】
制御プレーン制御部143は、入力部141から通知された制御信号からUEに対するハンドオーバ要求またはサービス開始要求を抽出した場合、帯域監視部142へ帯域監視要求を出力する。また、制御プレーン制御部143は、帯域監視部142から入力される帯域監視の判定結果に応じて、バックホール区間の混雑状況(混雑または混雑解消)を示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ)を出力部145に出力する。
【0036】
また、制御プレーン制御部143は、CSG基地局130を介して通信中のUEが少なくとも1つ以上存在する場合、および、UEのハンドオーバ要求およびサービス開始要求をバックホール区間の混雑により拒絶した場合には、帯域監視部142に対して帯域監視要求を定期的に出力する。そして、制御プレーン制御部143は、eNB120またはCSG基地局130に対してバックホール区間の混雑状況(混雑または混雑解消)を示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ)を出力部145に出力する。
【0037】
また、制御プレーン制御部143は、可用帯域推定結果が要求帯域(QoS)を満たさない場合、UEに対してサービス開始要求の拒絶を通知する制御信号を出力部145に出力する。
【0038】
ユーザプレーン制御部144は、サービス毎に設定された制御情報に基づいて、入力部141から入力されるユーザデータに適切なヘッダ情報を付加し、ヘッダ情報が付加されたユーザデータを出力部145に出力する。
【0039】
出力部145は、帯域監視部142から入力される可用帯域を推定するための信号およびバックホール区間の混雑状況を通知する制御情報をCSG基地局130に出力する。また、出力部145は、制御プレーン制御部143から入力される制御信号およびユーザプレーン制御部144から入力されるユーザデータを、それぞれ外部ネットワーク、eNB120およびCSG基地局130のいずれかに送出する。
【0040】
次に、MME/S−GW140における帯域監視処理について、図3を用いて説明する。図3は、MME/S−GW140における、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域の監視を示すフローチャートである。
【0041】
ST601において、制御プレーン制御部143がUEに対するハンドオーバ要求を受信した場合(ST601:Yes)、帯域監視部142は、ST602において、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。ST603では、帯域監視部142は、可用帯域推定結果がハンドオーバ要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。
【0042】
可用帯域推定結果がハンドオーバ要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST603:No)、制御プレーン制御部143は、ST604において、バックホール区間が混雑していることを示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ(混雑))をCSG基地局130に通知する。
【0043】
一方、制御プレーン制御部143がUEに対するハンドオーバ要求を受信していない場合(ST601:No)、かつ、制御プレーン制御部143がUEに対するサービス開始要求を受信した場合(ST605:Yes)、帯域監視部142は、ST602と同様、ST606において、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。制御プレーン制御部143がUEに対するサービス開始要求を受信していない場合(ST605:No)、再びST601に戻る。
【0044】
ST607では、帯域監視部142は、可用帯域推定結果がサービス開始要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。可用帯域推定結果がサービス開始要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST607:No)、制御プレーン制御部143は、上述したST604を実施する。
【0045】
可用帯域推定結果がハンドオーバ要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST603:Yes)、または、可用帯域推定結果がサービス開始要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST607:Yes)、ST608では、MME/S−GW140は、タイマーが満了するまで処理を待機する。タイマーが満了した場合(ST608:Yes)、帯域監視部142は、ST609およびST610において、ST602およびST603(ST606およびST607)と同様にして、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行い、可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。
【0046】
可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST610:No)、制御プレーン制御部143は、上述したST604を実施し、可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST610:Yes)、再びST608に戻る。すなわち、MME/S−GW140は、UEに対するハンドオーバ要求またはサービス開始要求が受信された場合、受信タイマーで設定される一定の時間間隔で、バックホール区間の帯域を定期的に監視する。
【0047】
一方、ST604において、バックホール区間が混雑していることを示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ(混雑))がCSG基地局130に通知された場合、ST611では、MME/S−GW140は、ST608と同様、タイマーが満了するまで処理を待機する。
【0048】
タイマーが満了した場合(ST611:Yes)、帯域監視部142は、ST609と同様、ST612において、自局とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行い、ST610と同様、ST613において、可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たすか否かを判定する。
【0049】
可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たさない場合(ST613:No)、制御プレーン制御部143は、上述したST604を実施する。可用帯域推定結果が各要求に含まれる要求帯域(QoS)を満たす場合(ST613:Yes)、制御プレーン制御部143は、ST614において、バックホール区間の混雑が解消していることを示す制御信号(バックホールコンジェスションインジケータ(解消))をCSG基地局130に通知する。このように、MME/S−GW140は、バックホール区間が混雑している間、バックホール区間の帯域を定期的に監視する。
【0050】
以上、帯域監視処理の詳細について説明した。
【0051】
図4は、図1に示したeNB120の構成を示すブロック図である。図4において、入力部121は、MME/S−GW140またはUEから受信した信号をパラメータ部122およびRRC制御部123に出力する。
【0052】
パラメータ部122は、データパスに関する様々なパラメータを管理する。そして、パラメータ部122は、MME/S−GW140から通知された制御信号に含まれるベアラに関するパラメータの設定に従い、そのサービスに対応する無線ベアラの制御情報およびMME/S−GW140から取得したユーザデータをRRC制御部123および出力部124に出力する。
【0053】
RRC制御部123は、UEから通知されるRRCメッセージを判別し、サービス開始要求が含まれる場合、サービス開始要求を出力部124に出力する。また、RRC制御部123は、UEからのRRCメッセージに隣接セル受信品質測定結果が含まれる場合、隣接セルへハンドオーバを行うか否かを判断する。ハンドオーバが必要な場合には、RRC制御部123は、ハンドオーバ要求を出力部124に出力する。さらに、ハンドオーバ要求に対する了承が入力部121から通知されると、RRC制御部123は、UEに対するハンドオーバ指示を出力部124に出力する。
【0054】
出力部124は、パラメータ部122から入力されるユーザデータ、制御情報、および、RRC制御部123から入力される制御情報をUEに送出するとともに、UEから受信したユーザデータをMME/S−GW140に送出する。
【0055】
図5は、図1に示したCSG基地局130の構成を示すブロック図である。図5において、入力部131は、MME/S−GW140から受信した可用帯域を推定するための信号を帯域監視部134に通知する。また、入力部131は、可用帯域推定に基づくバックホール区間の混雑状況を示す制御情報をMME/S−GW140から受信し、その制御情報をRRC制御部133に通知する。
【0056】
パラメータ部132は、eNB120(図4)のパラメータ部122と同様、データパスに関する様々なパラメータを管理する。そして、パラメータ部132は、MME/S−GW140から通知された制御信号に含まれるベアラに関するパラメータの設定に従い、そのサービスに対応する無線ベアラの制御情報およびMME/S−GW140から取得したユーザデータをRRC制御部133および出力部135に出力する。
【0057】
RRC制御部133は、入力部131から通知された制御信号にバックホール区間の混雑状況を示す制御情報が含まれていた場合、その制御情報に基づいて隣接セルへのUEのハンドオーバを行うか否かを決定する。そして、RRC制御部133は、ハンドオーバが必要な場合には、eNB120に対するハンドオーバ要求を出力部135に出力する。また、RRC制御部133は、eNB120からハンドオーバ要求の了承が得られた場合、UEに対するハンドオーバ指示を出力部135に出力する。
【0058】
帯域監視部134は、入力部131から入力される可用帯域を推定するための信号を用いて、MME/S−GW140(図2)内の帯域監視部142との間で、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。
【0059】
出力部135は、帯域監視部134から入力される可用帯域を推定するための信号をMME/S−GW140に出力する。また、出力部135は、パラメータ部132から入力されるユーザデータ、制御情報、および、RRC制御部133から入力される制御情報をUEに送出するとともに、UEから受信したユーザデータをMME/S−GW140に送出する。
【0060】
次に、UEがCSG基地局130で通信中にCSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑した際、eNB120へハンドオーバする手順について図6を用いて説明する。
【0061】
図6において、ST101では、UEは、CSG基地局130を介して外部ネットワークとの通信を行っている。
【0062】
ST102では、CSG基地局130およびMME/S−GW140は、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間の可用帯域推定を行う。そしてMME/S−GW140は、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間が混雑しているかどうかを判定する。具体的には、MME/S−GW140は、可用帯域推定結果がサービスに対して要求される帯域(QoS)よりも小さい場合、バックホール区間が混雑していると判定する。ST103において、MME/S−GW140は、MME/S−GW140とCSG基地局130との間のバックホール区間が混雑していること(バックホールコンジェスションインジケータ)をCSG基地局130に通知する。
【0063】
ST104では、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを通知されたCSG基地局130は、eNB120へのUEのハンドオーバを決定する。ST105では、CSG基地局130は、eNB120に対してUEのハンドオーバ要求(HOリクエスト)を送信する。
【0064】
ST106では、eNB120は、CSG基地局130からハンドオーバされるUEを受け入れられるかどうかを確認する。そして、受け入れ可能である場合、ST107において、eNB120は、CSG基地局130に対して、UEのハンドオーバの受け入れ準備が完了したこと(HOリクエストに対するAck)を通知する。
【0065】
次いで、ST108では、CSG基地局130は、UEに対してeNB120にハンドオーバさせるためにハンドオーバ指示(HOコマンド)を送信する。
【0066】
ST109では、CSG基地局130からeNB120へハンドオーバするよう指示されたUEは、CSG基地局130との接続を切断し、指示されたeNB120が管理するセルとの間に新たに同期を確立する。
【0067】
ST110では、UEからeNB120に対してハンドオーバが完了したことを示す信号(HOコンファーム)が送信される。ST111において、eNB120は、MME/S−GW140に対して、通信経路をCSG基地局130からeNB120へ切り替えさせるための、パス切り替え要求を含む信号(HOコンプリート)を送信する。
【0068】
ST112では、経路切り替え要求を含む信号を受信したMME/S−GW140は、通信経路をeNB120に切り替え、ST113において、eNB120に対して、経路切り替えの完了を示す信号(HOコンプリートに対するAck)を送信する。
【0069】
ST114では、UEはeNB120を介して外部ネットワークとの通信を行う。
【0070】
以上の処理により、UEがeNB120へハンドオーバする手順が終了する。
【0071】
このように、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間の可用帯域が推定され、CSG基地局130は、バックホール区間の帯域推定に基づいてUEのハンドオーバを行う。これにより、バックホール区間に要求される帯域(QoS)に対して十分な空きがない場合、つまり、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間が他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局130との通信に確保できない場合でも、CSG基地局130経由で通信中のUEを隣接セル(ここでは、eNB120)にハンドオーバさせることで、要求されるQoSを満たすデータ通信を行うことができる。
【0072】
ここで、eNB120は、CSG基地局130を優先度の高いハンドオーバ先と見なすため、UEからCSG基地局130の受信品質を示す受信品質レポートを受信すると、CSG基地局130へのハンドオーバを行ってしまう。しかしながら、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局130に確保できない場合は、CSG基地局130はハンドオーバ要求を受け入れられない。そのため、eNB120は、CSG基地局130へのUEのハンドオーバを行っても、CSG基地局130に拒否されるため、無駄なハンドオーバ処理を繰り返し行うことになる。
【0073】
そこで、CSG基地局130は、ハンドオーバ指示をUEに送信した後、さらにバックホール区間の混雑状況を示す制御情報をMME/S−GW140から受信し(図6に示すST103)、その制御情報(バックホールロードインフォメーション)をeNB120に送信する(図6に示すST115)。つまり、CSG基地局130からeNB120へのUEのハンドオーバが行われた場合、定期的に可用帯域推定(図6に示すST102)が行われる。例えば、CSG基地局130は、図6に示すST115において、CSG基地局130とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑状況を、SCTP(Stream Control Transmission Protocol)のような信頼性のあるプロトコルを用いてeNB120に通知する。
【0074】
そして、eNB120は、バックホール区間の混雑状況が解消されていることを示す制御信号(バックホールロードインフォメーション)をCSG基地局130から受信した場合、つまり、可用帯域推定結果がハンドオーバさせるUEに対する要求QoSを満たす場合にのみ、CSG基地局130へのUEのハンドオーバを開始する(図6に示すST104)。換言すると、CSG基地局130は、バックホール区間が混雑している間、つまり、可用帯域推定結果が要求QoSを満たさない間、バックホール区間が混雑していることを示す制御信号を隣接セルに対して送信することで、隣接セルからのUEのハンドオーバ要求を拒否することができる。
【0075】
このように、本実施の形態によれば、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間の可用帯域推定が行われ、CSG基地局は、可用帯域推定結果に基づいてUEのハンドオーバを行うか否かを決定する。すなわち、可用帯域推定結果が要求QoSを満たさない場合、CSG基地局は、CSG基地局を経由するアクティブ状態のUEに対して、eNBへのハンドオーバを行う。これにより、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が、他の機器に帯域を占有され、十分な容量をCSG基地局に確保できない場合でも、UEに対して代替の通信経路を確立することができる。
【0076】
(実施の形態2)
実施の形態1では、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している際、無駄なハンドオーバ処理を行わないために、eNBは、混雑状況を示す制御情報をCSG基地局から受信する。しかしながら、1つのeNBの通信エリア内には、多数のCSG基地局がオーバラップすることが予想される。そのため、1つのeNBでは、複数のCSG基地局から混雑状況が通知されるために、多数のSCTPのシグナリングコネクションとメッセージ処理量とが必要となってしまう。
【0077】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0078】
図7は、本実施の形態に係るCSG基地局170の構成を示すブロック図である。ただし、図7において、図5と共通する部分には、図5と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0079】
図7に示すCSG基地局170のP−SS信号制御部171は、伝送フレームの同期検出のための同期信号(Primary Synchronization Signal:P−SS)の送信を制御する。具体的には、P−SS信号制御部171は、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを示す制御信号を受信した場合、P−SS信号の送信を停止する。また、P−SS信号制御部171は、P−SS信号の送信を停止した後、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑が解消していることを示す信号を受信した場合、P−SS信号の送信を再開する。
【0080】
次に、本実施の形態におけるハンドオーバ手順について説明する。図8は、本実施の形態におけるハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図8において、図6と共通する部分には、図6と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0081】
図8に示すST103で自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを通知されたCSG基地局170は、ST104において、eNB120へのUEのハンドオーバを決定する。
【0082】
さらに、ST201では、CSG基地局170は、P−SS信号の送信を停止する。
【0083】
そして、ST105では、CSG基地局170は、実施の形態1と同様、eNB120に対してUEのハンドオーバ要求を送信する。CSG基地局170よりeNB120へのハンドオーバを指示されたUEは、以降、実施の形態1同様のハンドオーバ処理(ST106〜113)を実行することにより、eNB120へのハンドオーバを完了し、eNB120を介して通信を継続する。
【0084】
次いで、eNB120を介して通信中のUEは、ST202において、eNB120より、隣接セル(ここでは、CSG基地局170)の受信品質の測定結果を示す受信品質レポートを報告するよう制御(メジャーメントコントロール)される。通常、UEは、CSG基地局170からのP−SS信号を検出してCSG基地局170の受信品質レポートを報告するはずである。しかしながら、ここでは、CSG基地局170は、ST201にてP−SS信号の送信を停止しているため、UEはCSG基地局170からのP−SS信号を検出することができない。そのため、UEは、eNB120に対してCSG基地局170に関する受信品質レポートを報告することができない。よって、eNB120は、CSG基地局170の受信品質測定結果が報告されないため、CSG基地局170をハンドオーバ可能なセルと認識することはない。
【0085】
次に、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑が解消されたことを通知されたとすると、CSG基地局170は、ST203において、P−SS信号の送信を再開する。そのため、UEは、CSG基地局170からのP−SS信号を検出することができるため、ST204において、CSG基地局170の受信品質レポートをeNB120に報告(メジャーメントレポート)する。そして、ST104において、eNB120は、CSG基地局170へのハンドオーバを決定する。
【0086】
このように、本実施の形態では、CSG基地局170とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑する場合、実施の形態1と同様にして、CSG基地局170は、eNB120へのUEのハンドオーバを行う。ただし、実施の形態1では、その後、CSG基地局は、eNBに対してバックホール区間の混雑状況を示す制御信号を通知することで、自局へのハンドオーバを拒否した。これに対し、本実施の形態では、CSG基地局170がP−SS信号の送信を停止し、UEが自局のP−SS信号を検出できなくすることで、自局へのハンドオーバを拒否する。これにより、eNBの通信エリア内に複数のCSG基地局がオーバラップする場合でも、eNBでのメッセージ処理量を増加させることなく、CSG基地局に対するUEのハンドオーバを拒否することができる。
【0087】
なお、CSG基地局を経由してアクティブ状態であるUEは、既にCSG基地局と同期しており、P−SS信号を受信する必要が無い。そのため、CSG基地局において既に通信中のQoS要求を必要としないベストエフォート型のUEは、そのまま継続してCSG基地局経由で通信を行うことができる。
【0088】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、MME/S-GWからバックホール区間が混雑していることを通知された場合、eNBへのUEのハンドオーバを行うとともに、P−SS信号の送信を停止する。これにより、eNBにハンドオーバされたUEは、そのCSG基地局と同期を取ることができなくなるため、P−SS信号の送信が再開されるまで、つまり、バックホール区間の混雑が解消されるまでCSG基地局にハンドオーバすることができない。よって、本実施の形態によれば、実施の形態1のようにeNBに対してバックホール区間の混雑状況を通知することなく、UEに対して代替の通信経路を確立することができる。さらに、本実施の形態では、CSG基地局からeNBへの制御情報を通知する必要がないため、制御情報通知によるeNBの処理負荷を低減することができる。
【0089】
(実施の形態3)
CSG基地局とMME/S-GWとの間のバックホール区間の混雑解消後に、CSG基地局を介して外部ネットワークと通信中にeNBへのハンドオーバを実行したUEが、一斉にCSG基地局へ戻ろうとすると、eNBなどのネットワーク装置のハンドオーバ処理に起因する負荷が高くなる可能性がある。また、一斉にUEがCSG基地局に戻ることにより、再びCSG基地局とMME/S-GWとの間のバックホール区間が混雑し、eNBへのハンドオーバが繰り返し発生してしまう可能性がある。
【0090】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0091】
図9は、本実施の形態に係るMME/S-GW150の構成を示すブロック図である。また、図10は、本実施の形態に係るCSG基地局180の構成を示すブロック図である。ただし、図9および図10において、図2および図7と共通する部分には、図2および図7と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0092】
図9に示すMME/S−GW150において、制御プレーン制御部143のカウント部151は、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるUE数をカウントして、カウントされたUE数を記憶する。具体的には、カウント部151は、CSG基地局180とMME/S-GW150との間のバックホール区間の混雑が解消されたことを帯域監視部142から通知されると、バックホール区間が混雑した以降にCSG基地局180からeNB120へハンドオーバしたUE数と、eNB120からCSG基地局180へのハンドオーバを拒絶したUE数との和を、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるUE数としてカウントする。
【0093】
制御プレーン制御部143は、バックホール区間の混雑が解消されたことを帯域監視部142から通知されると、バックホール区間の混雑が解消されたことを示す信号とともに、カウント部151に記憶したUE数を、出力部145を介してCSG基地局180に送信する。
【0094】
図10に示すCSG基地局180おいて、パラメータ部132は、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるeNB内のUE数と、P−SS信号の送信電力との対応関係(図11)を保持する。
【0095】
P−SS信号制御部171は、入力部131を介して、MME/S−GW150より、バックホール区間の混雑が解消したことを示す制御情報とともに、自局にハンドオーバする可能性のあるUE数を受信する。そして、P−SS信号制御部171は、自局にハンドオーバする可能性のあるUE数とパラメータ部132に設定されたパラメータとに従って、P−SS信号の送信電力を段階的に制御する。
【0096】
図11は、CSG基地局180のP−SS信号制御部171が保持する、CSG基地局180にハンドオーバする可能性のあるUE数とP−SS信号の送信電力との対応例を示したものである。図11では、P−SS信号の最大送信電力を100%とする。図11に示すように、CSG基地局180へハンドオーバする可能性のあるUE数が多いほど、P−SS信号の送信電力はより小さくなる。例えば、UE数が多い100以上の場合、P−SS信号の送信電力は5%であり、P−SS信号を受信できるUEはCSG基地局180の中心付近に限定される。すなわち、P−SS信号の到達範囲は、CSG基地局180付近に限定される。一方、UE数が少ない0〜9の場合、P−SS信号の送信電力は100%であり、CSG基地局180に設定された所定の最大送信電力に設定される。
【0097】
すなわち、CSG基地局180は、CSG基地局180へハンドオーバする可能性のあるUE数がより多い場合、まずセル中心付近のUEにのみP−SS信号が到達するようにP−SS信号の送信電力を制御する。そして、CSG基地局180は、eNB120内に残されたCSG基地局180へハンドオーバする可能性のあるUE数が少なくなるにつれて、徐々にP−SS信号がセル全体に到達するようにP−SS信号の送信電力を制御する。このように、CSG基地局180は、P−SS信号の送信電力を段階的に制御することで、自局にハンドオーバする可能性のあるUEを、タイミングをずらしてハンドオーバさせることができる。
【0098】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、P−SS信号の送信電力を、MME/S−GWから通知されたUE数に応じて段階的に制御する。これにより、CSG基地局のP−SS信号の検出がeNB内のUEの位置に依存するため、CSG基地局へのハンドオーバのタイミングを分散することができる。よって、本実施の形態によれば、CSG基地局とMME/S-GWとの間のバックホール区間の混雑解消後に、UEが一斉にCSG基地局へ戻ることを防ぐことができる。さらに、本実施の形態によれば、UEが一斉にCSG基地局へ戻ることを低減することができるため、eNBなどのネットワーク装置のハンドオーバ処理に起因する負荷や、eNBへのハンドオーバが繰り返し発生することを抑制することができる。
【0099】
(実施の形態4)
本実施の形態では、CSG基地局中心付近に多数のUEが存在する場合について説明する。
【0100】
実施の形態3では、CSG基地局にハンドオーバする可能性のあるUE数に応じて、P−SS信号の送信電力が段階的に制御される場合について説明した。しかし、CSG基地局の中心付近に多数のUEが存在する場合、P−SS信号の送信電力をセル中心付近に制限したにも関わらず、UEが一斉にCSG基地局に戻ってしまう可能性がある。
【0101】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0102】
図12は、本実施の形態に係るCSG基地局190の構成を示すブロック図である。ただし、図12において、図10と共通する部分には、図10と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0103】
図12に示すCSG基地局190において、RRC制御部133の位置検出部191は、UEからの受信品質レポートの結果を受信すると、その受信品質レポート結果から受信品質レポートを送出したUEが、自局のセル中心からどのくらい離れた位置に存在するかを検出する。
【0104】
RCC制御部133のカウント部192は、位置検出部191で検出されたUEの位置情報が、CSG基地局190付近、つまり、CSGセル中心付近に存在することを示すUEの数をカウントして、カウントされたUE数を記憶する。
【0105】
RRC制御部133は、カウント部192に記憶されたUE数と所定の閾値とを比較する。そして、RRC制御部133は、カウントされたUE数が閾値よりも多い場合、UEに対して受信品質レポートの送信を確率的に行わせる要求を含むハンドオーバ要求をeNB120に送信する。
【0106】
次に、本実施の形態におけるハンドオーバ手順について説明する。図13は、CSG基地局190付近に多数のUEが存在していた場合の、バックホール区間の混雑が解消された時のハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図13において、図8と共通する部分には、図8と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0107】
図13において、CSG基地局190は、ST103でバックホール区間が混雑していることをMME/S−GW150から通知されると、実施の形態2と同様にして、ST201において、P−SS信号の送信を停止するとともに、CSG基地局190内に存在するQoS要求を満たせなくなったUEのeNB120へのハンドオーバ処理を実施する。このとき、RRC制御部133のカウント部192(図12)で記憶したCSG基地局付近のUEの数が所定の閾値よりも多い場合、CSG基地局190は、ST401において、eNB120に対するハンドオーバ要求の際、UEに対して受信品質レポートの送信を確率的に行わせることを併せて要求する。具体的には、CSG基地局付近のUEの数が所定の閾値よりも多い場合、CSG基地局190は、カウントされたUEの受信品質レポートにCSG基地局190が含まれる場合は、そのUEに対して受信品質レポートを確率的に送出させることを要求する情報(near center)を含むハンドオーバ要求(HOリクエスト(near center))をeNB120に送信する。
【0108】
ST402では、eNB120は、CSG基地局190から通知された、CSGセル中心付近に存在していたUEに対して、CSG基地局190の受信品質レポートを確率的に報告するようにUEを制御(メジャーメントコントロール(PF))する。制御方法として、MBMS Countingで用いられるようなProbability Factor(PF:確率ファクタ)と同様の制御が考えられる。例えば、UEは、UE内部で発生した乱数が確率ファクタよりも大きい場合のみ、ST204において、CSG基地局190の受信品質レポートをeNB120に報告する。
【0109】
これにより、確率ファクタより大きい乱数を発生させたUEのみCSG基地局190の受信品質レポートをeNB120に通知する。よって、CSG基地局190付近に位置するUE数が多い場合でも、確率ファクタによりハンドオーバを行うUEの数を制限することができる。そのため、eNBでは、CSG基地局190付近に位置するUEをCSG基地局190に一斉にハンドオーバさせることを防ぐことができる。
【0110】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、CSG基地局付近に存在するUEの数をカウントし、そのUE数が閾値よりも多い場合、UEに対して確率ファクタを用いて受信品質レポートを報告させる要求をeNBに送信する。これにより、CSG基地局付近に多数のUEが存在していた場合でも、一斉にUEがCSG基地局に戻ってしまう可能性を低減することができる。よって、本実施の形態によれば、eNBなどのネットワーク装置のハンドオーバ処理に起因する負荷や、eNBへのハンドオーバが繰り返し発生することをさらに抑制することができる。
【0111】
なお、本実施の形態では、CSG基地局付近に存在するUEの数が、所定の閾値よりも多い場合に、UEに対して確率ファクタを用いて受信品質レポートを報告させる要求を含むハンドオーバ要求を送信する場合について説明した。しかし、本発明では、CSG基地局は、ハンドオーバ要求をeNBに送信する際、UEが受信しているサービスや必要帯域(QoS)に応じて、CSG基地局への戻り易さを示す情報をeNB120に併せて通知するようにしてもよい。また、eNB120が、UEの受信しているサービスや必要帯域(QoS)に応じて、UEのCSG基地局へのハンドオーバを決定するようにしてもよい。
【0112】
(実施の形態5)
本実施の形態では、CSGセル内に存在するアイドル状態のUEが、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間に、アクティブ状態へ遷移した場合の通信経路確立手順について説明する。
【0113】
多数のCSG基地局が設置されることが想定される大学や企業の構内などでは、アクティブ状態のUE数は少なくても、多数のアイドル状態のUEが存在している可能性がある。例えば、休憩時間などに多数のアイドル状態のUEが一斉にアクティブ状態へ遷移する可能性がある。このような場合、各UEは、CSG基地局経由でMME/S−GWへのサービス開始要求を優先的に行い、CSG基地局から拒絶された場合にeNB経由でMME/S−GWへのサービス開始要求を行う。よって、多数のUEからのCSG基地局経由のMME/S−GWへのサービス開始要求が拒絶されることで、ネットワークリソースが無駄に消費されてしまう可能性がある。
【0114】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0115】
図14は、本実施の形態に係るMME/S−GW160の構成を示すブロック図である。また、図15は、本実施の形態に係るCSG基地局200の構成を示すブロック図である。ただし、図14および図15において、図2および図7と共通する部分には、図2および図7と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0116】
図14に示すMME/S−GW160において、制御プレーン制御部143の状態管理部161は、自局とCSG基地局200との間のバックホール区間が混雑している間に、アイドル状態からアクティブ状態へと遷移したUEの数を単位時間毎にカウントする。つまり、状態管理部は、UEの単位時間当たりのアイドル状態からアクティブ状態の状態遷移率を管理する。
【0117】
制御プレーン制御部143は、状態管理部161にてカウントしたUEの数と所定の閾値とを比較する。そして、制御プレーン制御部143は、カウントされたUE数が閾値よりも多い場合、出力部145を介して、同一のバックホール区間を共用するすべてのCSG基地局200に対して、バックホール区間の混雑状況をCSG基地局200のシステム情報(System Information:SI)を用いてUEに送信することを指示する。
【0118】
図15に示すCSG基地局200において、RRC制御部133のシステム情報生成部201は、MME/S−GW160(図14)から、バックホール区間の混雑状況を示す制御情報をUEに送信する指示を受信した場合、システム情報を用いて、バックホール区間の混雑状況を示す制御情報を送信する。
【0119】
次に、本実施の形態において、CSGセル内に存在するアイドル状態のUEが、CSG基地局200とMME/S−GW160との間のバックホール区間が混雑している間に、アクティブ状態へと遷移する場合の通信経路確立手順について図16を用いて説明する。ただし、図16において、図8と共通する部分には、図8と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0120】
図16において、ST501では、MME/S−GW160は、同一のバックホール区間を共用するすべてのCSG基地局200に対して、バックホール区間が混雑していることをCSG基地局200のシステム情報を用いてUEに送信する指示を含む制御情報(バックホールコンジェスションインジケータ(SI))を送信する。
【0121】
ST502では、バックホール区間が混雑していることを通知されたCSG基地局200は、バックホール区間が混雑していることを示す情報を含ませたシステム情報(システムインフォメーション(バックホール:混雑))をUEに対して送信する。また、UEはシステム情報からバックホール区間が混雑していることを検出する。
【0122】
次いで、ST503では、アイドル状態のUEは、アプリケーションレイヤからQoS保証を必要とするサービスの開始要求を検出する。
【0123】
ST504では、UEは、CSG基地局200とMME/S−GW160との間のバックホール区間が混雑していることを認識しているため、アイドル状態のまま、CSG基地局200からeNB120にセル再選択を行う。そして、UEは、ST505で、実際にアクティブへと遷移し、ST506でサービス開始要求処理を行う。
【0124】
このように、アイドル状態のUEは、バックホール区間の混雑状況を予め把握することができる。このため、UEがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する際、CSG基地局200とMME/S−GW160との間のバックホール区間が混雑している場合には、UEは、最初から、eNB120経由でMME/S−GW160へのサービス開始要求をすることができる。つまり、各UEがアイドル状態からアクティブ状態に遷移する度に、CSG基地局200へ接続するという無駄なネットワークリソースの消費を防ぐことができる。
【0125】
このようにして、本実施の形態によれば、MME/S−GWは、CSGセルに存在するUEの単位時間当たりのアイドル状態からアクティブ状態への状態遷移率に応じて、CSG基地局に対してバックホール区間の混雑状況をUEに通知するように指示する。これにより、アイドル状態のUEは、QoS保証を必要とするサービスを要求する際に、バックホール区間が混雑している場合は、CSG基地局からeNBにセル再選択を行った後にアクティブへと遷移する。よって、本実施の形態によれば、バックホール区間が混雑しているCSG基地局200を経由したMME/S−GWへのサービス開始要求が低減するため、無駄なネットワークリソースの消費量を低減することができる。
【0126】
(実施の形態6)
実施の形態1〜4では、CSG基地局はP−SS信号の送信を制御することにより、CSG基地局の外部からCSG基地局内への移動を制御する。例えば、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑中は、P−SSの送信を停止することにより、外部から新たなトラヒックがCSG基地局へ流入することを回避する。しかしながら、CSG基地局の外部にいる全てのユーザ、例えば、CSG基地局を購入および設置し、アクセス回線や電源に対して費用を負担しているオーナも、等しく該CSG基地局とは同期をとることができない。そこで、本実施の形態では、CSG基地局は、MME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間に、P−SSではなく無線フレーム同期検出のための同期信号(Secondary Synchronization Signal:S−SS)の送信を制御する場合について説明する。
【0127】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0128】
図17は、本実施の形態に係るCSG基地局210の構成を示すブロック図である。ただし、図17において、図7と共通する部分には、図7と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0129】
図17に示すCSG基地局210において、S−SS信号制御部211は、S−SS信号の送信を制御する。具体的には、S−SS信号制御部211は、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間が混雑していることを示す制御信号を受信した場合、S−SS信号の送信を停止する。また、S−SS信号制御部211は、S−SS信号の送信を停止した後、入力部131を介してMME/S−GW140より、自局とMME/S−GW140との間のバックホール区間の混雑が解消していることを示す信号を受信した場合、S−SS信号の送信を再開する。
【0130】
図18は、本実施の形態に係るP−SSおよびS−SSの多重構成を示す。図18に示すように、10msec長の1無線フレームは、1msec長の10個のサブフレームから構成され、さらに、サブフレームは0.5msec長の2個のスロットから構成される。同期信号は、第1および第11番目の2箇所のスロットに多重される。さらに、P−SSおよびS−SSはそれぞれ、2箇所のスロット内の7シンボル目および6シンボル目のOFDMシンボルに時間多重される。
【0131】
図19は、本実施の形態における3段階セルサーチの手順を示すフローチャートである。図18に示したようなフレーム構成の下、UEは、時間領域においてP−SSのレプリカ信号と受信信号との相関を検出することにより、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)ウィンドウタイミングおよび同期信号シンボルの受信タイミング検出を行う。
【0132】
次に、検出された同期信号シンボルタイミングを用いてS−SSにFFT処理を行い、各サブキャリア成分を抽出し、サブキャリア方向に多重されたS−SS系列の検出を行うことにより、基地局固有の物理レイヤのIDであるセルIDグループを検出する。また、S−SSを検出することにより、無線フレームタイミングも同時に検出される。ここで、物理レイヤにおけるセルIDは、周辺セル干渉を雑音化するため、参照信号(Reference Signal:RS)などの物理チャネルに乗算するセル固有のスクランブルコードと同義である。
【0133】
なお、各符号の相関値を複数無線フレームにわたって同相加算平均を行うことにより、無線フレームタイミングおよびセルIDグループの検出確率を高めることができる。
【0134】
さらに、UEは、RSのレプリカ相関検出を行う。RSに対してはセクタ毎に異なるスクランブルコードが乗算されており、レプリカ相関検出によりRSに乗算されたスクランブルコードを特定する。スクランブルコードが特定されれば、セクタインデックスが判明し、検出済みのセルIDグループと併せて、最終的にセルIDを特定することができる。
【0135】
次に、本実施の形態におけるハンドオーバ手順について説明する。ここでは、CSG基地局210のバックホール区間が混雑している時に、CSG基地局210のオーナのような特別なユーザがCSG基地局210へとハンドオーバする場合について説明する。図20は、本実施の形態におけるハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図20において、図8と共通する部分には、図8と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0136】
ST601において、CSG基地局210と、例えば、そのオーナである特別なUEとの間では、使用されるスクランブルコード(物理レイヤのセルID)に関する確認が既に取れているものとする。
【0137】
CSG基地局210は、ST103でバックホール区間が混雑していることをMME/S−GW150から通知されると、ST602において、S−SS信号の送信を停止する。
【0138】
ST603では、eNB120にキャンプオンまたは接続している2つのUE100および110が、セルサーチによりCSG基地局210の検出を試みる。CSG基地局210で使用されるスクランブルコードを知らないUE100は、P−SSを検出するとS−SSによるスクランブルコードの検出を試みるが、CSG基地局210は、S−SSの送信を停止しているため、UE100はCSG基地局210で使用されているスクランブルコードを知ることができず、CSG基地局210へハンドオーバすることはできない。
【0139】
一方、CSG基地局210で使用されている所定のスクランブルコードを知っているUE110は、P−SSを検出すると同様にS−SSによるスクランブルコードの検出を試みる。UE110は、S−SSを検出できない場合、既知のスクランブルコードを用いて、CSG基地局210が送信する参照信号RSのチャネル推定を行う。
【0140】
CSG基地局210が、UE110のアクセス可能な基地局である場合、正しくチャネル推定が行われ、CSG基地局210の下り送信信号の受信電力が所定の閾値を上回り、UE110はST204でメジャーメントレポートを送出する。以降、所定のハンドオーバ処理(ST104〜113)が行われ、UE110はCSG基地局210へハンドオーバすることができる。
【0141】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、MME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間に、S−SS信号の送信を停止する。これにより、CSG基地局で使用されている所定のスクランブルコードを知っている特定のUEは、既知のスクランブルコードを用いて、CSG基地局が送信する参照信号RSのチャネル推定を行い、CSG基地局がUEのアクセス可能な基地局である場合、正しくチャネル推定が行われ、CSG基地局の下り送信信号の受信電力が所定の閾値を上回り、UEはCSG基地局へハンドオーバすることができる。
【0142】
なお、本実施の形態では、図20のST103において、CSG基地局とMME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑したことを通知された場合に、CSG基地局がS−SSの送信を停止する場合について説明した。しかしながら、本発明では、CSG基地局には最大限収容可能な所定のユーザ数が設定されており、この最大限収容可能な所定のユーザ数を超えた場合に、CSG基地局はS−SSの送信を停止するようにしてもよい。
【0143】
なお、本実施の形態では、CSG基地局は、MME/S−GWとの間のバックホール区間が混雑している間にS−SSの送信を停止する場合について説明したが、本発明では、S−SSの送信を停止する代わりに、所定のS−SS系列を送信するようにしてもよい。その場合、その所定のS−SS系列は、CSG基地局とUEの間で事前に確認が取れており、UEは所定のS−SS系列を検出すると、その系列と対応するスクランブルコードを導出し、以下同様にCSG基地局が送信する参照信号RSのチャネル推定を行った後に、CSG基地局へハンドオーバされるよう制御される。
【0144】
(実施の形態7)
CSG基地局の消費電力および周辺セルとの干渉を低減するため、CSG基地局にアクセス可能なユーザが存在しない期間などは、CSG基地局の下り信号の送信電力の抑制または完全に送信を停止することが考えられる。しかしながら、単純にCSG基地局の送信を停止してしまうと、ユーザがCSG基地局に近づいてきた場合、CSG基地局の存在に気付くことができず、CSG基地局への優先的なキャンプオンまたはハンドオーバを提供することができない。そこで、本実施の形態では、CSG基地局は、S−SS系列を所定の間隔を空けて送信する場合について説明する。
【0145】
以下、本実施の形態について具体的に説明する。
【0146】
図21は、本実施の形態に係るCSG基地局210の構成を示すブロック図である。ただし、図21において、図17と共通する部分には、図17と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0147】
図21に示すCSG基地局210において、RRC制御部213は、所定の期間、例えば、周期的位置登録エリア更新(Periodic Tracking Area Update)時間の2倍以上、RRC接続を開始するUEが存在しないことを検出すると、S−SS信号制御部211および出力部214に無線送信信号抑制要求を出力する。
【0148】
S−SS信号制御部211は、さらに間隔制御部212を有し、S−SS信号の送信間隔を制御する。具体的には、間隔制御部212は、RRC制御部213から無線送信信号抑制要求を受信した場合、S−SS信号を所定の間隔を空けて送信する。その所定のS−SSの送信間隔は、CSG基地局とUEの間で事前に確認が取れているものとする。また、間隔制御部212は、S−SS信号の送信間隔を変更した後、入力部131を介してMME/S−GW150より、アクセス可能なUEが付近に存在することを示す信号を受信した場合、S−SS信号の送信間隔を元に戻す。
【0149】
出力部214は、無線送信信号抑制要求をRRC制御部213から取得すると、P/S−SS信号以外の全ての無線信号の送信を停止する。また、出力部214は、P/S−SS信号以外の全ての無線信号の送信を停止した後、入力部131を介してMME/S−GW150より、アクセス可能なUEが付近に存在することを示す信号を受信した場合、全ての無線信号の送信を再開する。
【0150】
図22は、本実施の形態に係るP−SSおよびS−SSの多重構成を示す。図22のシステムフレーム番号(System Frame Number:SFN)=3に示すように、通常P−SSおよびS−SSは、10msec長の1無線フレームのうち、第1および第11番目の2箇所のスロット後端に多重される。本実施の形態では、所定の時間以上の間、RRC接続を開始するUEが存在しないことを検出したCSG基地局は、S−SS信号を所定の間隔を空けて送信する。例えば、SFN=0の第11番目、SFN=1の第1番目(図22に表示)およびSFN=2の第1、第11番目のスロットにおいてS−SSの送信を行わない。
【0151】
次に、本実施の形態におけるCSG基地局へのハンドオーバ手順について説明する。ここでは、CSG基地局210がP/S−SS以外の全ての無線信号の送信を停止した時に、CSG基地局210にアクセス可能なユーザがCSG基地局210へとハンドオーバする場合について説明する。図23は、本実施の形態におけるハンドオーバ手順を示すシーケンス図である。ただし、図23において、図20と共通する部分には、図20と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0152】
ST701において、CSG基地局210と、CSG基地局210にアクセス可能なUE110との間では、CSG基地局にアクセス可能なユーザが存在しない場合に送信されるS−SS信号の送信間隔に関する確認が既に取れているものとする。
【0153】
CSG基地局210は、ST702で所定の期間、RRC接続を開始するUEが存在しないことを検出すると、ST703において、所定の間隔でS−SS信号を送信し、P/S−SS信号以外の全ての無線信号の送信を停止する。
【0154】
ST704では、eNB120にキャンプオンまたは接続している2つのUE100およびUE110が、セルサーチを開始する。CSG基地局210のS−SS送信間隔を知らないUE100は、一度S-SSを検出しても、次のS-SS送信タイミングを知らないため、正しく同期チャネルの相関がとれず、CSG基地局210を検出することができない。
【0155】
一方、CSG基地局210のS−SS送信間隔を知っているUE110は、一度、P/S-SSを検出すると、次のP/S-SSが送信されるタイミングまで同期チャネルの相関は取らないので、あたかも連続的にP/S-SSが送信されているようにCSG基地局210と同期を確立でき、正しくCSG基地局210を検出することができる。
【0156】
ST705では、CSG基地局210を検出したUE110が、CSG基地局210が通常通り全無線信号を送信するように、MME/S−GW150に対して無線送信要求を送出する。この無線送信要求にはCSG基地局210を示す識別子CSG−IDが含まれる。
【0157】
無線送信要求を受信したMME/S−GW150は、要求を送出したUE110がCSG基地局210へアクセス可能かどうかを判定する。アクセス可能と判定された場合、ST706において、CSG基地局210に対して全無線信号を送出するよう要求する無線送信要求を送出する。
【0158】
ST707では、CSG基地局210は、S−SSの送信間隔を元に戻すとともに、全ての無線信号の送信を再開する。
【0159】
CSG基地局210が通常動作に戻った後は、UE110のCSG基地局210の下り送信信号の受信電力が所定の閾値を上回り、UE110はST204でメジャーメントレポートを送出する。以降、所定のハンドオーバ処理(ST104〜113)が行われ、UE110はCSG基地局210へハンドオーバすることができる。
【0160】
このようにして、本実施の形態によれば、CSG基地局は、アクセス可能なユーザが存在しない期間にS−SS系列を所定の間隔を空けて送信し、CSG基地局へアクセス可能なUEは、既知のS−SS送信間隔を用いてCSG基地局を検出する。これにより、CSG基地局のS−SS送信間隔を知っている特定のUEのみが、CSG基地局が通常動作に戻る契機を与えることができ、CSG基地局の送信電力を可能な限り低減させつつ、UEをCSG基地局へハンドオーバさせることができる。
【0161】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【0162】
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【0163】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
【0164】
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【0165】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【0166】
本発明は、UEがSFNエリアから非SFNエリアへハンドオーバする際、SFNエリアにおける無線リソースの消費量を抑えながら、UEが受信中のサービスの中断時間を短縮することができ、MBMSを提供する伝送制御システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0167】
【図1】本発明の実施の形態1に係る無線通信システムの構成を示す図
【図2】本発明の実施の形態1に係るMME/S−GWの構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態1に係るバックホール区間の可用帯域監視を示すフローチャート図
【図4】本発明の実施の形態1に係るeNBの構成を示すブロック図
【図5】本発明の実施の形態1に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態1に係るCSG基地局からeNBへのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図7】本発明の実施の形態2に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図8】本発明の実施の形態2に係るCSG基地局からeNBへのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図9】本発明の実施の形態3に係るMME/S−GWの構成を示すブロック図
【図10】本発明の実施の形態3に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図11】本発明の実施の形態3に係るCSG基地局にハンドオーバする可能性のあるeNB内のUE数とP−SS信号の送信電力との対応例を示す図
【図12】本発明の実施の形態4に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図13】本発明の実施の形態4に係るCSG基地局からeNBへのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図14】本発明の実施の形態5に係るMME/S−GWの構成を示すブロック図
【図15】本発明の実施の形態5に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図16】本発明の実施の形態5に係るアイドル状態のUEの通信経路確立手順を示すシーケンス図
【図17】本発明の実施の形態6に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図18】本発明の実施の形態6に係る同期信号の多重構成を示す図
【図19】本発明の実施の形態6に係る3段階セルサーチの手順を示すフローチャート
【図20】本発明の実施の形態6に係るeNBからCSG基地局へのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図21】本発明の実施の形態7に係るCSG基地局の構成を示すブロック図
【図22】本発明の実施の形態7に係る同期信号の多重構成を示す図
【図23】本発明の実施の形態7に係るeNBからCSG基地局へのハンドオーバ手順を示すシーケンス図
【図24】従来における基地局間のハンドオーバ制御手順を示すシーケンス図
【図25】無線通信システムの構成を示す図
【符号の説明】
【0168】
120 eNB
121、131、141 入力部
122、132 パラメータ部
123、133 RRC制御部
124、135、145 出力部
130、170、180、190、200 CSG基地局
140、150、160 MME/S−GW
134、142 帯域監視部
143 制御プレーン制御部
144 ユーザプレーン制御部
151、192 カウント部
161 状態管理部
171 P−SS信号制御部
191 位置検出部
201 システム情報生成部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバ手段と、
を具備するCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項2】
前記ハンドオーバ手段は、前記無線通信端末装置のハンドオーバを決定した場合、ハンドオーバ指示を前記無線通信端末装置に送信し、
前記制御情報受信手段は、前記ハンドオーバ指示を前記無線通信端末装置に送信した後、さらに前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信し、前記制御情報をマクロセル無線通信基地局装置に送信する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項3】
同期信号の送信を制御する同期信号制御手段をさらに具備し、
前記同期信号制御手段は、ネットワークが混雑していることを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、前記同期信号の送信を停止する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項4】
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の送信を停止した後、ネットワークの混雑が解消したことを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、前記同期信号の送信を再開する、
請求項3記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項5】
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の送信を停止した後、ネットワークの混雑が解消したことを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、前記同期信号の送信電力を段階的に制御する、
請求項3記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項6】
前記同期信号制御手段は、自局にハンドオーバする可能性のある無線通信端末装置の数に応じて、前記同期信号の送信電力を段階的に制御する、
請求項5記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項7】
前記同期信号制御手段は、前記自局にハンドオーバする可能性のある無線通信端末装置の数が多いほど、前記送信電力をより小さくする、
請求項6記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項8】
自装置セル内における前記無線通信端末装置の位置を検出する位置検出手段と、
検出された前記位置が自装置付近である無線通信端末装置の数をカウントするカウント手段と、をさらに具備し、
前記ハンドオーバ手段は、カウントされた前記無線通信端末装置の数が閾値よりも多い場合、前記無線通信端末装置に対して確率ファクタを用いた品質測定報告をさせる要求を含む、ハンドオーバ要求をマクロセル無線通信基地局装置に送信する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項9】
前記制御情報受信手段は、前記制御情報をアイドル状態の無線通信端末装置に送信する指示を含む、前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、システム情報を用いて前記制御情報を無線通信端末装置に送信する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項10】
前記同期信号制御手段は、ネットワークが混雑していることを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、P−SS信号又はS−SS信号の送信を停止する、
請求項3記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項11】
同期信号の送信を制御する同期信号制御手段をさらに具備し、
前記同期信号制御手段は、アクセス可能な無線通信端末装置が所定期間存在しない場合、S−SS信号の送信間隔を制御する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項12】
自装置とCSGセル無線通信基地局装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記CSGセル無線通信基地局装置に送信する制御情報送信手段と、
を具備する無線通信移動管理装置。
【請求項13】
前記CSGセル無線通信基地局装置にハンドオーバする可能性のある無線通信端末装置の数をカウントするカウント手段、をさらに具備し、
前記制御情報送信手段は、カウントされた前記無線通信端末装置の数を前記制御情報とともに前記CSGセル無線通信基地局装置に送信する、
請求項12記載の無線通信移動管理装置。
【請求項14】
アイドル状態からアクティブ状態に遷移した無線通信端末装置の数をカウントするカウント手段と、
カウントされた前記無線通信端末装置の数が閾値よりも多い場合、前記CSGセル無線通信基地局装置に対して、前記制御情報をアイドル状態の無線通信端末装置に送信することを指示する指示手段と、をさらに具備する、
請求項12記載の無線通信移動管理装置。
【請求項15】
CSGセル無線通信基地局装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定ステップと、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信ステップと、
前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバステップと、
を具備する無線通信制御方法。
【請求項16】
自装置とCSGセル無線通信基地局装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報をCSGセル無線通信基地局装置に送信する制御情報送信手段と、
を具備する無線通信移動管理装置と、
前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバ手段と、
を具備するCSGセル無線通信基地局装置と、
から構成される無線通信システム。
【請求項1】
自装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバ手段と、
を具備するCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項2】
前記ハンドオーバ手段は、前記無線通信端末装置のハンドオーバを決定した場合、ハンドオーバ指示を前記無線通信端末装置に送信し、
前記制御情報受信手段は、前記ハンドオーバ指示を前記無線通信端末装置に送信した後、さらに前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信し、前記制御情報をマクロセル無線通信基地局装置に送信する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項3】
同期信号の送信を制御する同期信号制御手段をさらに具備し、
前記同期信号制御手段は、ネットワークが混雑していることを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、前記同期信号の送信を停止する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項4】
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の送信を停止した後、ネットワークの混雑が解消したことを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、前記同期信号の送信を再開する、
請求項3記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項5】
前記同期信号制御手段は、前記同期信号の送信を停止した後、ネットワークの混雑が解消したことを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、前記同期信号の送信電力を段階的に制御する、
請求項3記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項6】
前記同期信号制御手段は、自局にハンドオーバする可能性のある無線通信端末装置の数に応じて、前記同期信号の送信電力を段階的に制御する、
請求項5記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項7】
前記同期信号制御手段は、前記自局にハンドオーバする可能性のある無線通信端末装置の数が多いほど、前記送信電力をより小さくする、
請求項6記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項8】
自装置セル内における前記無線通信端末装置の位置を検出する位置検出手段と、
検出された前記位置が自装置付近である無線通信端末装置の数をカウントするカウント手段と、をさらに具備し、
前記ハンドオーバ手段は、カウントされた前記無線通信端末装置の数が閾値よりも多い場合、前記無線通信端末装置に対して確率ファクタを用いた品質測定報告をさせる要求を含む、ハンドオーバ要求をマクロセル無線通信基地局装置に送信する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項9】
前記制御情報受信手段は、前記制御情報をアイドル状態の無線通信端末装置に送信する指示を含む、前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、システム情報を用いて前記制御情報を無線通信端末装置に送信する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項10】
前記同期信号制御手段は、ネットワークが混雑していることを示す前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信した場合、P−SS信号又はS−SS信号の送信を停止する、
請求項3記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項11】
同期信号の送信を制御する同期信号制御手段をさらに具備し、
前記同期信号制御手段は、アクセス可能な無線通信端末装置が所定期間存在しない場合、S−SS信号の送信間隔を制御する、
請求項1記載のCSGセル無線通信基地局装置。
【請求項12】
自装置とCSGセル無線通信基地局装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記CSGセル無線通信基地局装置に送信する制御情報送信手段と、
を具備する無線通信移動管理装置。
【請求項13】
前記CSGセル無線通信基地局装置にハンドオーバする可能性のある無線通信端末装置の数をカウントするカウント手段、をさらに具備し、
前記制御情報送信手段は、カウントされた前記無線通信端末装置の数を前記制御情報とともに前記CSGセル無線通信基地局装置に送信する、
請求項12記載の無線通信移動管理装置。
【請求項14】
アイドル状態からアクティブ状態に遷移した無線通信端末装置の数をカウントするカウント手段と、
カウントされた前記無線通信端末装置の数が閾値よりも多い場合、前記CSGセル無線通信基地局装置に対して、前記制御情報をアイドル状態の無線通信端末装置に送信することを指示する指示手段と、をさらに具備する、
請求項12記載の無線通信移動管理装置。
【請求項15】
CSGセル無線通信基地局装置と無線通信移動管理装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定ステップと、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信ステップと、
前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバステップと、
を具備する無線通信制御方法。
【請求項16】
自装置とCSGセル無線通信基地局装置との間のネットワークの帯域推定を行う帯域推定手段と、
推定された帯域推定結果に基づく、ネットワークの混雑状況を示す制御情報をCSGセル無線通信基地局装置に送信する制御情報送信手段と、
を具備する無線通信移動管理装置と、
前記制御情報を前記無線通信移動管理装置から受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて無線通信端末装置のハンドオーバを行うか否かを決定するハンドオーバ手段と、
を具備するCSGセル無線通信基地局装置と、
から構成される無線通信システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【公開番号】特開2009−260895(P2009−260895A)
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−112482(P2008−112482)
【出願日】平成20年4月23日(2008.4.23)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年4月23日(2008.4.23)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
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