JP2001527368A - 移動通信用の非同期転送モードのプラットフォーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 移動無線通信ネットワークは、移動無線ユニットと、無線ベースのチャネルにより移動無線ユニットと通信するための無線基地局と、様々な基地局への呼及び様々な基地局からの呼をパス指定するために無線基地局に接続された無線交換制御装置とを含む。移動無線通信ネットワーク内の無線基地局、無線交換制御装置、及び／又は他のノードのそれぞれは、複数の機能モジュールに接続された非同期転送モード（ＡＴＭ）交換機を含む。機能モジュール間の信号送出及びトラフィック通信は、ＡＴＭ交換機及びＡＴＭ交換プロトコルを使用して現在のサービス帯域幅／データ転送速度の需要に効率よく対応するために、非同期で実施される。各機能モジュールは、移動無線通信をサポートするための他の専用アプリケーション・タスクに加え、ＡＴＭセル・バッファ及びその他のＡＴＭ制御タスクを実行するデータ処理回路を含む。ＡＴＭ交換機にすでに接続された既存の機能モジュールを変更する必要なしに、ＡＴＭ交換機上の空きポートに機能モジュールをモジュール方式で追加することにより、容量が容易に増加される。これにより、無線通信ネットワークを現在の必要性に適応させるための十分な柔軟性及びスケーラビリティが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】

本発明は電気通信に関し、より詳細には、移動通信ネットワーク内の様々なノ
ードのアーキテクチャ及び構成に関するものである。

【０００２】

【発明の背景及び概要】

メディア業界（テレビ、ビデオ、３次元グラフィックス、電子出版、エンター
テイメントを含む）、コンピュータ業界（デスクトップ・コンピュータ、ローカ
ル・エリア・ネットワークによって接続されたパーソナル・コンピュータ、電子
メール、インターネット・ウェブ・サイトなどを含む）、及び電気通信業界（固
定通信ネットワークと無線通信ネットワークの両方を含む）の収斂が更に進み続
けている。同時に、ディジタル移動通信装置の使用は、実際、爆発的に増加して
いる。次世代の移動通信システムの課題は、マルチメディア・サービスの提供で
ある。

【０００３】 このような様々な業界サービスのそれぞれは、それ自身の帯域幅又はデータ転
送速度の要件を有している。音声、テキスト、グラフィックス、ビデオ、及びイ
ンターネットの各通信は、可変速度の要件と、その他のサービス品質（ＱｏＳ）
の要件とを有する。新しいサービスの増加に伴う加入者数の増加により、帯域幅
の需要も増加する。同時に、帯域幅は限られた資源であり、特に移動無線通信の
分野では限られている。

【０００４】 このように限られた無線帯域幅にもかかわらず、セルラー移動無線通信システ
ムにおける容量、サービス提供、データ転送速度の増加という課題に対応するよ
うにとの圧力が増大している。本発明の発明者は、非同期転送モード（ＡＴＭ）
技術を使用して移動通信ネットワークを再構成することにより、これらの課題の
少なくとも一部に対応できることを認識した。また、本発明者は、様々なタイプ
のトラフィック、いわゆるマルチメディア・トラフィックは、既存の移動通信シ
ステムのような同期方式ではなく、非同期方式の方がより効率的に伝達できるこ
とを特に認識した。マルチメディア・トラフィック・ソースのピーク帯域幅要件
は、たとえば、高解像度のフル・モーション・ビデオのように、極めて高くなる
可能性があるが、そのピーク帯域幅が必要とする持続時間は比較的適度なもので
ある。すなわち、理論的にはバーストデータはそのバーストのピーク伝送速度で
伝送しなければならないが、バースト間の平均到着時間は極めて大きく、ランダ
ムに分散される可能性がある。移動通信で一般的に使用される従来の階層、チャ
ネル多重化、交換の各アーキテクチャは、主として音声サービス向けに設計され
ており、バースト状の高帯域幅の応用例を効率よくサポートするものではない。
その結果、本発明の発明者らは、非同期転送モードの多重化及び交換に基づく移
動通信ネットワーク・アーキテクチャの方が、バースト状のマルチメディア・ト
ラフィックを処理するのに適しているだろうと認識した。

【０００５】 ＡＴＭでは、同期式時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システムにおける「位置
の(positional)」多重化及び交換とは対照的に、「ラベル付きの(labeled)」多 重化及び交換を使用する。ラベル付き多重化では、各ラベルに関連するデータ・
ブロック（ＡＴＭの用語では「セル」という）のサイズに応じて、どの程度の帯
域幅を割り振るかを自動的に適合させる。更に、ＡＴＭは、基本的に、２つの局
間でデータが転送される前に両者間に接続が確立されることを意味する、接続志
向の電気通信手法である。ＡＴＭ接続は伝送パスを指定するので、ＡＴＭセルは
ＡＴＭネットワークを通して「セルフルート(self-route)」する。接続志向通信
のもう１つの重要な利点は、各接続ごとに保証サービス品質（ＱｏＳ）を保証で
きることである。

【０００６】 したがって、本発明の目的は、マルチメディア通信サービスを効率よく処理す
る移動無線ネットワーク通信アーキテクチャを提供することにある。

【０００７】 本発明の移動無線通信システムは、移動無線ユニットと、無線ベースのチャネ
ルにより移動無線ユニットと通信するための無線基地局と、様々な基地局への呼
及び様々な基地局からの呼をパス指定するために、無線基地局に接続された無線
交換局とを含む。無線基地局及び／又は無線交換局のそれぞれは、複数の機能モ
ジュールに接続された非同期転送モード（ＡＴＭ）交換機を含む。機能モジュー
ル間の信号送出及びトラフィック通信は、ＡＴＭ交換機及びＡＴＭ交換プロトコ
ルを使用して、現在のサービス帯域幅／データ転送速度の需要に効率よく柔軟に
対応するために非同期で実施される。各機能モジュールは、データプロセッサを
含み、たとえば、セル・バッファを含む多数のＡＴＭ動作を実行する。データプ
ロセッサのそれぞれは、ＡＴＭ適応層（ＡＡＬ）プロトコルを使用してＡＴＭ交
換機を介して通信する。

【０００８】 機能モジュールの１つ又は複数は、他のＡＴＭ交換機との通信を可能にするた
めの拡張モジュールを含む。この他のＡＴＭ交換機は、たとえば、他の基地局に
位置することができる。ＡＴＭベースの接続は、それぞれの交換端末モジュール
により「カスケード」状に２つの基地局を接続する。このようにして、無線通信
ネットワークの容量を増加するために、追加の基地局がモジュール方式で容易に
追加される。

【０００９】 また、ＡＴＭ交換機上の空きポートに新しい機能モジュールをモジュール方式
で追加することにより、本発明のアーキテクチャの結果として、基地局又は無線
交換局に容量が容易に追加される。新しいモジュールを追加する間、ＡＴＭ交換
機にすでに接続された既存の機能モジュールを変更又はオフラインにする必要は
ない。この大きな柔軟性及びスケーラビリティにより、現在の需要に対して無線
通信システムを高速かつ容易に適応させることができる。たとえば、より小規模
な無線通信ネットワークであれば、より少数の機能モジュールが各ＡＴＭ交換機
ノードに接続された状態で動作を開始することができる。ネットワークが成長し
拡大するにつれて、新しいサービスを提供し、追加の加入者に対応するなどのた
めに、新しいノード及び／又は機能モジュールを容易に追加することができる。
追加のモジュールは、追加の基地局及び／又は無線交換局をカスケードするため
に、前述のように追加の拡張モジュールを含むこともできる。より大規模なシス
テムでも、基地局と無線交換局との間に１つ又は複数の中間の基地局制御装置を
追加することができる。基地局制御装置は、複数の機能モジュールに接続された
ＡＴＭ交換機と同様のアーキテクチャを含み、機能モジュール間の通信はＡＴＭ
交換機を使用して実現される。

【００１０】 好ましい実施形態では、無線移動ユニット及び無線基地局は、広帯域の符号分
割多重アクセス（ＣＤＭＡ）技法を使用して通信する。広帯域ＣＤＭＡ技法は、
マルチメディア広帯域サービスを配達するために無線通信ネットワークの容量及
び柔軟性を更に増大するものである。

【００１１】 本発明の上記その他の目的及び利点については、添付図面及び本発明の詳細な
説明に関連して以下により詳細に説明する。

【００１２】 限定としてではなく例証として添付図面に本発明を示すが、添付図面では同様
の参照番号は同様の要素を示す。

【００１３】 ［図面の簡単な説明］ 以下の説明では、本発明の完全な理解のために、特定のアーキテクチャ、アプ
リケーション、インタフェース、技法などの特定の詳細を、限定ではなく説明の
ために示す。しかし、このような特定の詳細から外れる他の実施形態でも本発明
を実施できることは、当業者には明らかになるだろう。他の事例では、不必要な
詳細によって本発明の説明を不明確にしないようにするため、周知の方法、プロ
トコル、装置、回路の詳細な説明は省略する。

【００１４】 本発明は、移動無線通信ネットワーク局又はノードを構築するためのＡＴＭベ
ースのプラットフォームを提供するものである。たとえば、図１の公衆陸上移動
ネットワーク（ＰＬＭＮ）１０には、ＡＴＭプラットフォームを使用する３つの
局、すなわちノード１２及び２０が示されている。移動交換制御装置（ＭＳＣ:M
obile Switching Controller）１２は、公衆陸上移動ネットワーク１０と、公衆
交換電話網（ＰＳＴＮ）、統合サービス・ディジタル通信網（ＩＳＤＮ）などの
他の固定ネットワークとのインタフェースを取る。２つの基地局２０は、エア・
インタフェースにより、ＭＳＣ１２と個々の移動局３０とのインタフェースを取
る。

【００１５】 移動交換制御装置１２はＡＴＭ交換機コア１４を含む。ＡＴＭ交換機コア１４
のスロットには、１つの主プロセッサ・ボード（ＭＰＢ）１６と複数のプロセッ
サ・ボード（ＰＢ）１８とを含む複数の機能モジュール・ボードが接続されてい
る。簡潔にするため、機能モジュール・ボードは単にＭＰＢ／ＰＢという場合も
ある。各プロセッサ・ボードは、図２に関連して以下により詳細に説明するよう
に、データ処理回路と、プログラム及びデータを記憶するためのメモリとを含む
。プロセッサは、ＡＴＭインタフェース１５により非同期転送手順を使用し、Ａ
ＴＭ交換機コアにより確立された接続を介して信号送出メッセージとトラフィッ
クとをやりとりする。一般に、移動交換制御装置１２は、移動局３０への呼接続
及び移動局３０からの呼接続をセットアップして制御するだけでなく、補足のサ
ービスを提供する。移動局３０の移動性を想定して、ＭＳＣ１２は、適切なデー
タベース（図示せず）を使用して移動加入者データ及び移動加入者位置を更新す
る。また、ＭＳＣ１２は、「ハンドオーバ」又は「ハンドオフ」ともいう移動加
入者の通話路の連続性も処理する。

【００１６】 移動交換制御装置１２は、トラフィック信号送出インタフェース１９により複
数の基地局２０（例示のため、２つだけを図示する）に接続されている。各基地
局２０はＡＴＭ交換機コア２２を含む。複数のプロセッサ・ボード２６と１つの
主プロセッサ・ボード２４が、ＡＴＭインタフェース２５によりＡＴＭ交換機コ
ア２２に接続されている。基地局２０は、移動無線局３０への無線インタフェー
スを処理し、ネットワーク１０内の１つ又は複数のセルに対応するために必要な
トランシーバ及びアンテナなどの無線機器を含む。このような機能としては、無
線伝送、フェージング効果を補正するための等化及びダイバーシチ機能を含む移
動局からの無線信号受信、基地局と移動局との間のアップリンク接続及びダウン
リンク接続上の信号強度及び品質を測定するための品質測定、タイミング及び位
置合せ測定、基地局の無線送信機出力制御及び移動局出力制御、無線パス上での
多重化、チャネル・コーディング、インタリービング、事例によっては暗号化、
システム情報の放送、及びメッセージのページング、移動局からの無線チャネル
要求の受信を含むことができる。好ましい実施形態では、これらの機能は様々な
ボード・プロセッサ２６に分散されている。

【００１７】 ＡＴＭプラットフォーム上に構築されているので、公衆陸上移動ネットワーク
１０は、固定長セルに基づく接続志向ＡＴＭ伝送プロトコルを使用する。ＡＴＭ
プロトコルは、個々のネットワーク・ユーザからの情報を含むセルが必ずしも周
期的間隔で繰り返すわけではないという意味で非同期である。各ＡＴＭセルは（
必ずではないが）、通常、５３バイトを含み、そのうちの５バイトはＡＴＭセル
・ヘッダを形成し、４８バイトは伝送用に提供された実際の情報を伝達し、これ
を「ペイロード(payload)」という場合もある。ＡＴＭ接続における各ＡＴＭセ グメント又はリンクごとに、各ＡＴＭセルは、物理リンクによってサポートされ
る所与の「仮想チャネル(virtual channel)」又は接続に関連付けられている。 各接続は、ヘッダ内の２つのサブフィールド、すなわち、仮想チャネルＩＤ（Ｖ
ＣＩ）及び仮想パスＩＤ（ＶＰＩ）によって識別される。特定の接続においては
、移動無線ネットワーク１０によりセルを多重化し、多重化を解除し、交換する
際にこれらのフィールドを使用する。ＶＣＩとＶＰＩはアドレスではない。むし
ろ、これらは、接続が確立されたときに各ＡＴＭセグメント又はリンクに明示的
に割り当てられ、接続の持続時間の間存続する。

【００１８】 ＡＴＭ交換機は、入力ポートで着信セルを受信すると、着信セルのＶＰＩ、Ｖ
ＣＩと、入力ポートの物理ＩＤに基づいて、そのセルをどの出力ポートにパス指
定すべきかを決定しなければならない。ＡＴＭ交換機は、セルが次のＡＴＭネッ
トワーク・セグメントによって正しくパス指定されるように、セル・ヘッダに代
入すべき新しいＶＰＩ値及びＶＣＩ値を決定する。ＡＴＭ交換機は、通常、セル
・ヘッダのＶＰＩ及びＶＣＩ情報と、入力ＡＴＭ交換機ポートを識別する追加の
「物理層」情報とに基づいて、ＶＰ／ＶＣ接続テーブル内のこの接続情報を調べ
る。

【００１９】 次に図２を参照すると、各機能モジュール・ボード（ＦＭＢ）は、１つ又は１
群のデータプロセッサと、メモリと、専用ハードウェア回路とを含む。各ＦＭＢ
は、ＡＴＭ交換機コアのスロットに接続される。ＡＴＭ交換機コアはそれぞれが
１つのスロットに関連付けられた複数の行列ユニット（ＲＣＵ）で構成され、Ａ
ＴＭ交換機の「ポート」は対応するＲＣＵ／スロットに論理的に関連付けられて
いる。したがって、ボード・プロセッサがＡＴＭ交換機ポートに「接続されてい
る」と記載されている場合、その接続は論理接続であると理解すべきである。

【００２０】 各機能モジュール・ボードの一部分とＡＴＭ交換機コアがＡＴＭ交換機そのも
のを構成する。ＡＴＭ交換機に含まれる各機能モジュール・ボードの部分は、Ａ
ＴＭ交換機ポートと見なすこともでき、好ましくは、ＡＴＭ呼の入出力のバッフ
ァリング、データのカプセル化、ＡＴＭヘッダ及びパス指定タグの追加、ＶＰＩ
／ＶＣＩセルの分析及び変換などのＡＴＭ交換機ポート機能を実行するため、専
用のデータ処理及び記憶用のハードウェア資源を含む。このようなバッファリン
グ、分析、及び変換は、ＡＴＭ交換機コアによりパスを確立するために必要なも
のである。

【００２１】 各機能モジュール・ボードに関連するＡＴＭ交換機ポート間には、物理伝送パ
ス又はリンクで接続されている。各リンクは、そのリンク上で使用する際の特定
のプロトコルに応じて、セルのパッケージ化を実行するリンク回路を含む。各リ
ンクは、複数の接続用のセルを伝達することができる。ＡＴＭ交換機コアの内部
にあるパスは、メッセージが交換機の入側から交換機の出側へ移動できるように
するため、そのコアの特定のポートが接続されるように選択的に制御される。各
ＡＴＭ交換機ポート用の各機能モジュール・ボード内に示す待ち行列又はバッフ
ァは、ＡＴＭ交換機コアによる交換の前にセルを記憶する。その行列ユニットを
備えた交換機コアは、特にＡＴＭ交換機のポート間をクロス接続するように機能
する。

【００２２】 様々なサービス品質を有するように、セルが複数の優先順位クラスの１つを有
する可能性がある場合、各プロセッサ・ボードは、複数の優先順位クラスに対応
する複数の待ち行列又はバッファを有することができる。セルは、入力待ち行列
セレクタによって適切なバッファ内に供給され、出力待ち行列セレクタによって
適切な時期にバッファから読み出される。当然のことながら、本発明で使用する
ＡＴＭ交換機コア及びプロトコルの特定の詳細は、１つのＡＴＭアーキテクチャ
又はＡＴＭプロトコルに限定されるものではない。

【００２３】 ボード・プロセッサによって実行される特定のアプリケーションは、ＡＴＭ適
応層（ＡＡＬ）によってＡＴＭプロトコル層の特定の特性から分離される。本発
明は特定のＡＴＭ適応層カテゴリ又はタイプに限定されないが、１つの好ましい
実施形態では、ＡＴＭ交換機間にＡＡＬ−２を使用し、単一のＡＴＭ交換機コア
に接続されたボード・プロセッサ・モジュール間のＡＴＭ接続にＡＡＬ−５を使
用する。ＡＡＬ−２は、可変ビット伝送速度を処理し、ユーザ情報のセグメント
化及び再組立て、セル遅延変動、紛失セル及び誤挿入セルの処理、タイミング回
復、ＡＡＬプロトコル制御情報エラーの監視及び訂正などの諸機能を実行する。
ＡＡＬ−５は、通常、ローカル・エリア・ネットワークで見られるデータ・トラ
フィックの伝達向けに特に調整されており、したがって、ローカルのプロセッサ
間連絡に適切に応用される。満足のいくＡＴＭ交換機コア及びプロトコル・トポ
ロジーを使用すると、移動交換制御装置１２及び基地局２０でＡＴＭプラットフ
ォームを実現することができる。

【００２４】 各機能モジュール・ボードの他の部分には、一般にアプリケーション機能とし
て示されるものが含まれている。アプリケーション機能は専用ハードウェア回路
を使用して実現することができるが、好ましくは、追加に柔軟性を持たせ、既存
のアプリケーション機能の変更、アップグレード、既存のアプリケーション機能
への追加が可能になるようなソフトウェアの実現機能が存在する。各ＦＭＢのア
プリケーションは、通常、特定の機能専用になっている。ＰＬＭＮ１０に関連す
るアプリケーション例としては、チャネル・コーディング及びインタリービング
のような無線送受信機動作、無線パス多重化、等化、ダイバーシチ・ハンドオー
バなどを含む。

【００２５】 重大なことに、本発明が使用するＡＴＭアーキテクチャにより、移動無線ネッ
トワーク１０は、接続志向サービス及び接続なしサービスを含む多種多様なサー
ビスをサポートすることができる。実際に、移動無線ネットワーク１０のＡＴＭ
プラットフォームは、以下の４通りのカテゴリに分類されるサービスをサポート
する。

【００２６】 ・損失に敏感で遅延に敏感 ・損失に鈍感で遅延に敏感 ・損失に敏感で遅延に鈍感 ・損失に鈍感で遅延に鈍感 音声サンプルの連続ビットストリーム、対話式圧縮ビデオの可変ビットストリ
ーム、その他の様々なカテゴリの接続のために、固定帯域幅を予約し、割り振る
ことができる。サービスは、電話及びオンライン・データ検索を含む対話式から
、ビデオ及びステレオ・ハイファイ放送などの分散型、会議及びデータベース更
新のためのマルチキャストに至る範囲全体に及ぶ。このような様々なマルチメデ
ィア・サービスの配達は、ＡＴＭプラットフォームによって提供される効率の良
い帯域幅使用により無線ネットワーク内で実施される。

【００２７】 本発明のもう１つの重要な利点は、移動交換制御装置１２と基地局２０のＡＴ
Ｍベース・アーキテクチャにより、初期導入時ならびに移動ネットワーク１０の
必要性が変化するにつれて、容易なノード構成及びスケーラビリティが可能であ
ることである。次に、「移動ネットワーク・ノードを構成する」手順（ブロック
３１）に関連して記載する本発明による方法について言及するが、その基本ステ
ップ又は動作については図３に示す。「移動ネットワーク・ノード又は局」とは
、基地局、基地局制御装置（ＢＳＣ）、移動交換制御装置（ＭＳＣ）、ゲートウ
ェイ移動交換制御装置（ＧＭＳＣ）、移動パケット交換ノード、ノードなど、移
動無線ネットワーク内のノード又は局を含むための一般的用語である。移動ネッ
トワーク・ノードはＡＴＭ交換機コアを使用して確立され（ブロック３２）、そ
のノードに課すべき現在の必要性及び需要に対処するために、様々な機能モジュ
ール・ボードは適切なＡＴＭ交換機コア・スロットでそのＡＴＭ交換機コアに接
続される（ブロック３３）。次に、ＡＴＭ交換機は、対応するＡＴＭ交換機ポー
トにより各ボード上のプロセッサ（複数も可）を識別するように構成される（ブ
ロック３４）。構成後、移動ネットワーク・ノードは、ネットワーク内での移動
無線通信をサポートするために、その特定の、たとえば専用のサービス（複数も
可）を実行する準備ができる。

【００２８】 いかなる時点でも、移動ネットワーク・ノード内の現在の機能及び／又は容量
を変更する必要があるかどうかの判断を行うことができる（ブロック３５）。た
とえば、新しいサービスをサポートするために追加の機能（複数も可）又は新し
い移動加入者をサポートするための追加の容量を移動ネットワーク・ノードに追
加する場合は、１つ又は複数の新しい機能モジュール・ボードを局側の空きＡＴ
Ｍ交換機コア・スロットに追加することができる。必要であれば、以下に詳述す
るように、拡張モジュールを介して追加のＡＴＭ交換機ベース・ノードを空きス
ロットの１つに接続することができる（ブロック３６）。次に、既存の動作中の
機能モジュール・ボードを再構成せずに、新たに追加した機能モジュール・ボー
ドに対処するようにＡＴＭ交換機が構成される（ブロック３７）。有利なことに
、新しい機能モジュール・ボードを追加する間、既存の機能モジュール・ボード
のいずれもオフラインにする必要はない。

【００２９】 その結果、本発明によるこの方法により、見込み又は予想による将来の必要性
、たとえば、新しいサービス及び／又は加入者のためではなく、現在の必要性の
ために移動ネットワーク・ノードを構成することができる。次に、機能上の必要
性及び容量要件が変化（すなわち、通常は増大）するにつれて、単に追加の機能
モジュール・ボードをＡＴＭ交換機コアに追加すること、及び／又は新しいＡＴ
Ｍベース・ノードをモジュール方式で追加することにより、移動ネットワーク・
ノードは新しい需要に容易に適合する。

【００３０】 次に、図４の機能ブロック図に関連して、移動交換制御装置１２及び基地局２
０内のＡＴＭ交換機コアに接続可能な機能モジュール・ボード例について説明す
る。移動交換制御装置１２では、マスタ・プロセッサ・ボード１６と、ダイバー
シチ・ハンドオフ（ＤＨＯ）プロセッサ・ボード４２と、無線接続制御（ＲＣＣ
）プロセッサ・ボード４４と、コーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）プロセッサ・ボ
ード４５と、拡張プロセッサ・ボード４６及び４８が適当なＡＴＭインタフェー
ス４０によりＡＴＭ交換機コア４４に接続されている。本発明の応用例における
無線インタフェース６０は、広帯域符号分割多重アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）無線
インタフェースである。

【００３１】 スペクトラム拡散通信方式の特性により、システムは複数の基地局で同時に移
動送信を受信することができる。しかも、移動局は、２つ又はそれ以上の基地局
の送信を同時に受信することができる。このような能力により、ダイバーシチ・
ハンドオフ手順を使用する通信において知覚できる妨害を発生させずに、ある基
地局から他の基地局へのハンドオフ、あるいはあるアンテナから同じ基地局の他
のアンテナへのハンドオフを処理することが可能になる。このようなハンドオフ
中に、複数の基地局からの信号送出及び音声情報は、受信データの「品質」に基
づいて共通点で合成（又は橋絡）しなければならない。同様に、音声及び信号送
出情報は複数の基地局から伝送される可能性があり、移動局はその結果を合成す
る。この実施形態例の共通点は移動交換制御装置１２であり（ネットワーク内の
他の点である可能性もあるが）、ＤＨＯプロセッサ４２によって編成される。

【００３２】 無線接続制御（ＲＣＣ）プロセッサ・ボード４４は、移動局３０への呼又は移
動局３０からの呼のセットアップを監視し管理するように機能する。ＣＯＤＥＣ
プロセッサ４５は、移動ネットワーク１０内外で使用する様々なトラフィック・
フォーマット間の変換を行う。交換端末プロセッサ４８は、ＡＡＬインタフェー
ス４７により、移動ネットワーク１０内に含まれる他のＡＴＭベースの移動交換
制御装置１２との通信を調整する。同様に、移動交換制御装置１２と各基地局２
０との間の通信は、ＡＡＬインタフェース４９を介して対応する交換端末プロセ
ッサ４６によって調整される。

【００３３】 したがって、移動交換制御装置１２内のＡＴＭ交換機コア１４に接続された機
能モジュール・ボード１６、４２、４４、４５、４６、４８のそれぞれにより、
それ自体の専用アプリケーション機能又はアプリケーション機能セットが可能に
なる。ボード・プロセッサ間の信号送出通信及びトラフィックパス指定は、複数
のプロセッサ・アーキテクチャで通常見られる個別バス構造又は他の通信構造を
使用するのではなく、ＡＴＭ交換機コアにより実行される。

【００３４】 基地局２０では、ＡＴＭ交換機コア２２に、マスタ・プロセッサ・ボード２４
と、複数の無線送信機機能モジュール・ボード５２と、交換端末機能モジュール
・ボード５４及び５８と、複数の無線受信機交換機能モジュール・ボード５８と
が接続されている。移動交換制御装置１２内のマスタ・プロセッサ・ボード１６
のように、マスタ・プロセッサ２４は、基地局２０の全体的な動作と、ＡＴＭ交
換機コア２２の構成と、ボード・プロセッサ５２〜５８間の通信を制御する。基
地局２０の主要機能は、無線インタフェース６０により様々な移動局との無線通
信を確立することなので、基地局内の各無線送信機及び受信機はそれ自体の専用
ボード・プロセッサを使用して制御される。広帯域ＣＤＭＡシステムでは、送信
機プロセッサ・ボードの機能としては、（１）（移動局に継続的に伝送される）
パイロット・チャネル、同期チャネル、ページング・チャネル、トラフィック・
チャネルを含む移動局への様々なチャネルを、エア・インタフェースによりミキ
シングすること、（２）チャネルを符号化しスクランブルすること、（３）適切
なＣＤＭＡ「チップ」コードを追加すること、及び（４）アンテナで伝送される
適切なＲＦ搬送波に「拡散」信号を追加することを含む。無線受信機プロセッサ
・ボードの機能は、基本的には送信機の機能と正反対である。そのうえ、様々な
時点から信号を捕捉し、それを１つの信号に合成するために、ＲＡＫＥ受信機動
作が実行される。

【００３５】 交換端末プロセッサ・ボード５４は、ＡＡＬインタフェース４９により移動交
換制御装置１２との通信を調整する。拡張プロセッサ・ボード５６は、ＡＡＬイ
ンタフェース５７により他の基地局との通信を調整する。実際には、移動制御装
置１２及び基地局２０内の交換プロセッサ・ボードにより、需要の要求に応じて
移動無線ネットワーク１０のモジュール拡張が可能になる。たとえば、追加の基
地局２０を「カスケード」することにより、追加の基地局を追加することができ
る。各カスケード化基地局は、それ自体のＡＴＭ交換機コアと、そのＡＴＭ交換
機コアに接続された様々なプロセッサ・ボードとを含む。しかし、交換端末プロ
セッサ・ボード５６により新たに追加された基地局はマスタ・プロセッサ・ボー
ド２４を有する必要がなくなり、元の基地局からのマスタ・プロセッサ・ボード
２４は、好ましい実施形態例では、両方の基地局ノード内のプロセッサ・ボード
の制御を担うことができる。

【００３６】 図５は、ＡＴＭ交換機コア１４及び２２を介して確立可能なタイプの接続を示
す機能ブロック図である。破線として示す内部制御パスと、肉太破線として示す
ユーザ・ネットワーク・インタフェース（ＵＮＩ）パスと、実線として示すユー
ザ・データ／トラフィックに対応するＡＴＭ仮想接続パスとを含む、３通りのタ
イプの信号が示されている。マスタ・プロセッサ以外のプロセッサ・モジュール
のそれぞれは、内部制御パス線が直接接続されたボード・プロセッサ（ＢＰ）を
有するものとして示されている。ＵＮＩ信号送出リンクは、そのリンクにより指
定の帯域幅でＡＴＭ仮想接続を確立するために使用される。ＡＴＭ仮想接続は、
ボード・プロセッサ間ならびに交換端末ボード５４と５６との間の移動局トラフ
ィックをパス指定する。

【００３７】 本発明は、多数の移動ネットワーク・ノードを含む、より高性能の無線通信ネ
ットワークにも有利に応用することができる。このような移動ネットワークの１
つは、図６に示す汎用無線アクセス・ネットワーク（ＵＲＡＮ）１００である。
ＵＲＡＮ１００は、様々な情報通信(Infocom)ネットワークと無線移動局１２８ との間の通信を可能にするが、そのネットワークの例としてはＰＳＴＮ／ＩＳＤ
Ｎ１２とインターネット１１４を含む。実質的にどのＩｎｆｏｃｏｍネットワー
クでも、適切なＩｎｆｏｃｏｍアクセス・ネットワーク・ノード（複数も可）に
より移動局１２８との通信のためにインタフェースすることができる。たとえば
、ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ１１２は、ＩＳＵＰなどの周知の信号送出システム７（Ｓ
Ｓ７）プロトコルを使用して、回線交換アクセス・ネットワーク１１８によりア
クセスすることができる。同様に、インターネット・アクセスは、ＴＣＰ／ＩＰ
などの周知のインターネット・プロトコルを使用して、パケット交換アクセス・
ネットワーク１２０を介して行うことができる。

【００３８】 図７及び図８に更に詳細に示すように、回線交換アクセス・ネットワーク１１
８及びパケット交換アクセス・ネットワーク１２０はそれぞれ、無線アクセス・
ネットワーク１２２内の基地局制御装置（ＢＳＣ）１２４に接続するために、移
動ネットワーク・ノードの階層を含む。図７の回線交換アクセス・ネットワーク
１１８は、それぞれが相互接続機能１３４を介して１つ又は複数の基地局制御装
置１２４に接続される複数の移動交換制御装置１３２に更に接続された、ゲート
ウェイ移動交換制御装置（ＧＭＳＣ）１３０を使用する、既知の移動交換制御シ
ステムに対応する。この相互接続機能は、ネットワーク間のプロトコルを変換す
るものであり、たとえば、圧縮音声パケットをＰＳＴＮで６４ｋｂｐｓに変換し
、ＡＴＭプロトコルを終了し、無線リンク・プロトコルをインターネット用のＴ
ＣＰ／ＩＰに変換する。移動交換制御装置１３２については前述した通りである
。ゲートウェイＭＳＣは、初期パス指定のために移動局への呼が入る無線ネット
ワーク内の点である。ＧＭＳＣは、呼のセットアップ時に使用する移動無線デー
タベースから情報を検索するための信号送出機能を含む。問合せ結果に応じて、
その呼はＧＭＳＣにより、移動加入者が位置するＭＳＣに再パス指定される。こ
のような移動交換の現実の例は、移動通信用のグローバル・システム（ＧＳＭ）
及び同様のセルラ無線通信ネットワーク・プラットフォームに見られる。

【００３９】 図８に示すように、パケット交換アクセス・ネットワーク１２０は汎用パケッ
ト無線サービス（ＧＰＲＳ）に対応する可能性があり、既存のＧＳＭ又は他のセ
ルラ電話網から適応させることもできる。ゲートウェイＧＰＲＳサポート・ノー
ド（ＧＧＳＮ）１３６は、相互接続機能１４０を介して１つ又は複数の基地局制
御装置１２４に接続される複数の対応ＧＰＲＳサポート・ノード（ＳＧＳＮ）１
３８に接続されている。ノード１３６及び１３８のそれぞれは、通信がパケット
交換であることを除き、回線交換アクセス・ネットワーク１１８内の対応するノ
ードとほぼ同じように機能する。

【００４０】 図６に戻ると、無線アクセス・ネットワーク１２２は、広帯域ＣＤＭＡインタ
フェースを介して移動局１２８と通信するために、それぞれが複数の基地局１２
６に接続された複数の基地局制御装置（ＢＳＣ）１２４を含む。基地局制御装置
は無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）ともいう場合がある。各基地局制御装置
は、すべての無線関連機能を処理し、その割当て基地局１２６のそれぞれと通信
するための中心点である。このアーキテクチャでは、ＢＳＣは、その割当て基地
局１２６の構成を管理し、ハンドオーバを含む移動局への接続の処理など、複数
の管理制御機能を提供することができる。

【００４１】 本発明によれば、各基地局１２６と、基地局制御装置１２４と、移動交換制御
装置１３２と、ゲートウェイ移動交換制御装置１３０と、対応ＧＰＲＳサポート
・ノード１３８と、ゲートウェイＧＰＲＳサポート・ノード１３６とを含む汎用
無線アクセス・ネットワーク１００内の各ノードは、ＡＴＭ交換プラットフォー
ムを使用して構築し操作することができる。様々なノード機能は専用にし、ＡＴ
Ｍ交換機コアに接続されたプロセッサ・ボードによって実行することができる。
このようにして、各ノードは、情報の非同期転送によって得られる効率の増大な
らびに影響が最小限のモジュールのスケーラビリティによる恩恵を受ける。

【００４２】 最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられているものに関して本発
明を説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定すべきではなく、むしろ
、特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び同等の配置を
含むためのものであることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態例を実現可能な移動無線通信ネットワークを示す図である。

【図２】 機能モジュール・ボードとＡＴＭ交換機コアとのインタフェースを詳細に示す
ブロック図である。

【図３】 本発明により移動通信ネットワーク・ノードを構成するための方法例の概要を
示すフローチャートである。

【図４】 図１に示す本発明の実施形態例を詳細に示す図である。

【図５】 本発明の実施形態例による２つのＡＴＭベース・ノード間の様々な通信パスと
ＡＴＭトラフィック接続を示す機能ブロック図である。

【図６】 一般無線アクセス・ネットワーク（ＧＲＡＮ）に対する本発明の応用例を示す
図である。

【図７】 図６に示す回線交換アクセス・ネットワークの機能ブロック図である。

【図８】 図７に示すパケット交換アクセス・ネットワークの詳細機能ブロック図である
。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5K030 HA10 HC01 HC09 HD03 JA06 JA11 JL01 JL07 JT09 KA01 KA15 LA14 LB05 5K067 AA21 BB04 BB21 CC08 CC10 DD11 DD52 DD53 DD57 EE02 EE10 EE16 EE23 HH11 KK13 KK15 【要約の続き】 ットワークを現在の必要性に適応させるための十分な柔 軟性及びスケーラビリティが得られる。

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の移動無線ユニットと、 無線ベースのチャネルにより前記移動無線ユニットと通信するための複数の無
   線基地局と、 前記無線基地局に接続され、前記無線基地局の様々な基地局への呼及び様々な
   基地局からの呼をパス指定する無線交換局とを含み、 前記無線基地局のうちの１つ又は複数が、 複数の機能モジュールと、 前記複数の機能モジュールのそれぞれに関連する非同期転送モード（ＡＴＭ
   ）交換機とを含み、 前記機能モジュール間の通信が前記ＡＴＭ交換機を使用して実施されることを
   特徴とする移動無線通信システム。
2. 【請求項２】 前記機能モジュールのそれぞれが、ＡＴＭセル・バッファ及
   びその他のＡＴＭ制御タスクを実行するデータ処理回路を含み、前記機能モジュ
   ールの１つが機能モジュールの動作を調整するためのマスタ・データプロセッサ
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の移動無線通信システム。
3. 【請求項３】 前記機能モジュール間の通信がＡＴＭ適応層（ＡＡＬ）プロ
   トコルによりフォーマットされることを特徴とする請求項２に記載の移動無線通
   信システム。
4. 【請求項４】 １つ又は複数の前記無線局が基地局のうちの少なくとも１つ
   を含み、前記機能モジュールのうちのいくつかが無線送信機能を実行することを
   特徴とする請求項１に記載の移動無線通信システム。
5. 【請求項５】 前記移動無線ユニット及び無線基地局が広帯域の符号分割多
   重アクセス（ＣＤＭＡ）技法を使用して通信することを特徴とする請求項４に記
   載の移動無線通信システム。
6. 【請求項６】 前記機能モジュールのうちの１つ又は複数が、他のＡＴＭ交
   換機と通信するための交換モジュールを含むことを特徴とする請求項４に記載の
   移動無線通信システム。
7. 【請求項７】 基地局をカスケードするために、他のＡＴＭ交換機が他の基
   地局内に位置することを特徴とする請求項６に記載の移動無線通信システム。
8. 【請求項８】 １つ又は複数の前記無線局が無線交換局を含み、前記機能モ
   ジュールのそれぞれがデータプロセッサを含み、該データプロセッサのうちの１
   つが機能モジュールの動作を調整するための主データプロセッサであることを特
   徴とする請求項１に記載の移動無線通信システム。
9. 【請求項９】 基地局のうちの複数及び無線交換局に接続された基地局制御
   装置を更に含み、 前記基地局制御装置が、 複数の機能モジュールと、 前記複数の機能モジュールのそれぞれに接続された非同期転送モード（ＡＴ
   Ｍ）交換機を含み、 前記機能モジュール間の通信がＡＴＭ交換機を使用して実施されることを特徴
   とする請求項１に記載の移動無線通信システム。
10. 【請求項１０】 ＡＴＭ交換機に関連する既存の機能モジュールを変更する
    必要なしに、１つの無線局の容量を増加するため、追加の機能モジュールがＡＴ
    Ｍ交換機にモジュール方式で追加されることを特徴とする請求項１に記載の移動
    無線通信システム。
11. 【請求項１１】 移動無線ユニットとの無線通信を実行するための複数の無
    線送信機と、 いくつかが前記無線送信機を制御するために使用される複数の制御装置と、 前記制御装置のそれぞれに接続された非同期転送モード（ＡＴＭ）交換機コア
    とを含み、 前記制御装置が、前記ＡＴＭ交換機コアを使用して無線送信機を制御するため
    の信号を含む制御信号をやりとりすることを特徴とする移動無線通信システムで
    使用する無線基地局。
12. 【請求項１２】 前記制御装置のそれぞれが、ＡＴＭバッファ及びその他の
    ＡＴＭ制御タスクならびにアプリケーション関連タスクを実行するデータ処理回
    路を含み、前記制御装置の１つが制御装置の動作を調整するための主データプロ
    セッサを含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線基地局。
13. 【請求項１３】 前記制御装置とＡＴＭ交換機コアとの間の通信がＡＴＭ適
    応層（ＡＡＬ）プロトコルを使用してフォーマットされることを特徴とする請求
    項１２に記載の無線基地局。
14. 【請求項１４】 移動無線ユニット及び無線基地局が広帯域の符号分割多重
    アクセス（ＣＤＭＡ）技法を使用して通信することを特徴とする請求項１１に記
    載の無線基地局。
15. 【請求項１５】 前記制御装置のうちの１つ又は複数が、他のＡＴＭ交換機
    と通信するための交換端末を含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線基地
    局。
16. 【請求項１６】 他のＡＴＭ交換機が他の基地局内に位置することを特徴と
    する請求項１５に記載の無線基地局。
17. 【請求項１７】 ＡＴＭ交換機に関連する既存の制御装置を変更する必要な
    しに、１つの無線局の容量を増加するため、追加の制御装置がＡＴＭ交換機にモ
    ジュール方式で追加されることを特徴とする請求項１１に記載の無線基地局。
18. 【請求項１８】 基地局との移動無線通信を含むトラフィックをパス指定す
    るための交換制御モジュールと、 基地局との移動無線通信を制御するための無線制御モジュールと、 前記制御モジュールのそれぞれに接続された非同期転送モード（ＡＴＭ）交換
    機コアとを含む、複数の制御モジュールを含み、 前記交換制御モジュールと無線制御モジュールが、ＡＴＭ交換機コアを使用し
    てパス指定機能と制御機能とをそれぞれ実行することを特徴とする移動無線通信
    で使用する移動通信交換ノード。
19. 【請求項１９】 前記制御モジュールのそれぞれがデータ処理回路を含み、
    各データ処理回路がＡＴＭ制御タスクと対応する無線通信機能を実行することを
    特徴とする請求項１８に記載の移動通信交換ノード。
20. 【請求項２０】 前記制御モジュールのうちの１つが制御モジュールの動作
    を調整するための主データプロセッサを含むことを特徴とする請求項１８に記載
    の移動通信交換ノード。
21. 【請求項２１】 移動無線ユニット及び無線基地局が広帯域の符号分割多重
    アクセス（ＣＤＭＡ）技法を使用して通信することを特徴とする請求項１８に記
    載の移動通信交換ノード。
22. 【請求項２２】 前記制御モジュールのうちの１つ又は複数が、他のＡＴＭ
    交換機コアと通信するための交換制御モジュールを含むことを特徴とする請求項
    １８に記載の移動通信交換ノード。
23. 【請求項２３】 他のＡＴＭ交換機コアが他の移動通信交換ノード内に位置
    することを特徴とする請求項２２に記載の移動通信交換ノード。
24. 【請求項２４】 前記ＡＴＭ交換機コアに接続された既存の制御モジュール
    を変更する必要なしに、１つの無線局の容量を増加するため、追加の制御モジュ
    ールがＡＴＭ交換機にモジュール方式で追加されることを特徴とする請求項１８
    に記載の移動通信交換ノード。
25. 【請求項２５】 複数の移動無線ユニットと、無線ベースのチャネルにより
    移動無線ユニットと通信するための複数の無線基地局ノードと、該無線基地局ノ
    ードの様々な無線基地局ノードへの呼及び様々な無線基地局ノードからの呼をパ
    ス指定するために無線基地局ノードに接続された無線交換ノードとを含む移動無
    線通信システムにおいて、 非同期転送モード（ＡＴＭ）交換機に関連する複数の機能モジュールによって
    ノードの１つを構成し、 ＡＴＭ交換機を使用して機能モジュール間の通信を実施し、 ＡＴＭ交換機に関連する既存の機能モジュールを変更する必要なしに、１つの
    ノードの容量を増加するため、ＡＴＭ交換機に他の機能モジュールをモジュール
    方式で追加することを特徴とする方法。
26. 【請求項２６】 １つのノードが無線基地局ノードのうちの１つであり、モ
    ジュールのうちの１つが交換モジュールであり、 前記方法は、更に、新しい無線基地局ノードを交換モジュールに接続すること
    により、その新しい無線基地局ノードを移動無線通信システムに追加することを
    特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 【請求項２７】 前記機能モジュールのうちの１つが、ＡＴＭ交換機の構成
    と機能モジュール間の通信を制御するための主制御装置を含むことを特徴とする
    請求項２６に記載の方法。
28. 【請求項２８】 前記主制御装置が新しい基地局ノードを構成し制御するこ
    とを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 【請求項２９】 １つのノードが無線交換ノードであり、モジュールのうち
    の１つが交換モジュールであり、 前記方法は、更に、新しい無線交換ノードを拡張モジュールに接続することに
    より、その新しい無線交換ノードを移動無線通信システムに追加することを特徴
    とする請求項２５に記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記機能モジュールのうちの１つが、ＡＴＭ交換機の構成
    と機能モジュール間の通信を制御するための主制御装置を含むことを特徴とする
    請求項２９に記載の方法。
31. 【請求項３１】 前記主制御装置が新しい無線交換ノードを構成し制御する
    ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 【請求項３２】 非同期転送モード（ＡＴＭ）セル交換プラットフォーム上
    に構築された移動無線通信システムのアーキテクチャであって、 複数の移動無線ユニットと、 無線ベースのチャネルにより前記移動無線ユニットと通信するための複数の無
    線基地局と、 前記無線基地局の様々な無線基地局への呼及び様々な無線基地局からの呼をパ
    ス指定するために無線基地局に接続された無線交換制御装置とを含み、 前記無線交換制御装置と、前記無線基地局のうちの１つ又は複数が、 ＡＴＭ交換機コアと、 対応するＡＴＭ交換機コアのポートに関連し、専用タスクを実行する複数の
    ボードプロセッサとを含み、 前記移動無線ユニット用のセル又は移動無線ユニットからのセルが、前記無線
    基地局のうちの１つのＡＴＭ交換機コア及び無線交換制御装置のＡＴＭ交換機コ
    アにより非同期でパス指定されることを特徴とする移動無線通信システムのアー
    キテクチャ。
33. 【請求項３３】 前記ボードプロセッサのそれぞれがＡＴＭバッファ及びそ
    の他のＡＴＭ制御タスクを実行することを特徴とする請求項３２に記載の移動無
    線通信システムのアーキテクチャ。
34. 【請求項３４】 前記ボードプロセッサのうちの１つが、ボードプロセッサ
    の動作を調整するための主データプロセッサを含むことを特徴とする請求項３３
    に記載の移動無線通信システムのアーキテクチャ。
35. 【請求項３５】 前記ボードプロセッサのうちの１つ又は複数が、他のＡＴ
    Ｍ交換機コアとの通信を可能にすることを特徴とする請求項３２に記載の移動無
    線通信システムのアーキテクチャ。