JP2008011178A - 無線通信方法、無線通信システム、移動局装置及び基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＱｏＳが指定された通信サービスが速やかに開始されるように、移動局装置が適切な基地局装置に接続する。
【解決手段】移動局装置１０ｎと、移動局装置１０ｎにより指定されたサービス品質に応じて通信リソースを割り当てて通信する複数の基地局装置１００Ａ，１００Ｂとにおいて、複数の基地局装置１００Ａ，１００Ｂのそれぞれが、サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を移動局装置１０ｎに報知し、移動局装置１０ｎが、報知された各基地局装置のリソース空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択し、移動局装置１０ｎが、選択された基地局装置に接続を要求する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動局装置と接続する基地局装置を選択する技術に関する。

現在の移動体通信技術においては、移動局装置が基地局装置とセッションを確立し、ＶｏＩＰ（Voice over IP）、ウェブブラウジング、電子メール等の様々な通信サービスを受けることができる。従来では、移動局装置は、距離的に近い基地局装置とセッションを確立できれば、その基地局装置とのセッションを維持していた。特許文献１には、移動局装置と基地局装置とのセッションを確立しやすくするための技術が記載されている。
特開２０００−２５３０９７号公報

しかしながら、基地局装置とのセッション確立には成功しても、ＱｏＳ（Quality of Service：サービス品質）の設定された通信サービス、例えばＶｏＩＰによる音声通信サービスを開始しようとすると問題があることがあった。すなわち、基地局装置とのセッション確立時には、ＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）等のＱｏＳが指定されないプロトコルが用いられており、移動局装置が要求する通信サービスに指定されたＱｏＳが利用可能か否かはセッション確立時には判断されなかった。そのため、移動局装置が実際にＱｏＳの指定されたプロトコルで基地局装置にアクセスしてみて初めて、指定したＱｏＳに関して基地局装置に確保された通信リソースに空きがないことが判明することがあった。この場合には、通信リソースに空きがでるまで、移動局装置が要求する通信サービスが開始されなかった。

このように、従来の技術では、移動局装置は、ＱｏＳが指定された通信サービスをするための通信リソースに空きがない基地局装置に接続することがあり、所望の通信サービスが速やかに開始されないということがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＱｏＳが指定された通信サービスが速やかに開始されるように、移動局装置が適切な基地局装置に接続するようにする無線通信システム、無線通信システムの制御方法、移動局装置及び基地局装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信方法は、移動局装置と、前記移動局装置により指定されたサービス品質に応じて通信リソースを割り当てて通信する複数の基地局装置とによる無線通信方法であって、前記複数の基地局装置のそれぞれが、サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を前記移動局装置に報知する報知ステップと、前記移動局装置が、前記報知ステップにより報知された各基地局装置のリソース空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択する選択ステップと、前記移動局装置が、前記選択ステップにより選択された基地局装置に接続を要求する接続要求ステップと、を含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信システムは、移動局装置と、前記移動局装置により指定されたサービス品質に応じて通信リソースを割り当てて通信する複数の基地局装置とを含む無線通信システムであって、前記複数の基地局装置は、それぞれ、サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を前記移動局装置に報知する報知手段を含み、前記移動局装置は、前記報知手段により報知された各基地局装置のリソース空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された基地局装置に接続を要求する接続要求手段と、を含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係る移動局装置は、複数の基地局装置のそれぞれが報知する、サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された各基地局装置のリソース空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された基地局装置に接続を要求する接続要求手段と、を含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係る基地局装置は、移動局装置により指定されたサービス品質に応じて通信帯域を割り当てて通信する基地局装置であって、サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を前記移動局装置に報知する報知手段を含む、ことを特徴とする。

本発明では、複数の基地局装置において、サービス品質（ＱｏＳ）毎に通信リソースが確保される。そして、各基地局装置の通信リソースの空き情報が移動局装置に報知される。移動局装置は、報知された通信リソースの空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択する。そして、移動局装置は、選択した基地局装置に接続を要求する。

本発明によると、ＱｏＳが指定された通信サービスが速やかに開始されるように、移動局装置が適切な基地局装置に接続することができる。

また、本発明の一態様では、前記移動局装置が、前記接続要求ステップにより接続を要求した基地局装置と接続を確立すると共に、当該基地局装置に対して前記所望のサービス品質を指定した通信に通信リソースの割り当てを要求するステップをさらに含む、ことを特徴とする。これによって、選択された基地局装置との接続を確立して、所望のＱｏＳが指定された通信サービスを速やかに開始することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１と図２を用いて、本発明の概要を説明する。

図１には、本発明の実施の形態に係る移動局装置と基地局装置とが含まれる無線通信システムが示されている。図１に示されるように、移動局装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、基地局装置１００Ａに接続して通信し、移動局装置１０ｄは、基地局装置１００Ｂに接続して通信している。そして、移動局装置１０ｎは、これから基地局装置１００に接続して通信を開始しようとしている移動局装置である。本実施形態では、移動局装置１０ｎが、接続先の基地局装置１００を選択する際の処理を中心に説明する。なお、基地局装置１００Ａや基地局装置１００Ｂを一般化して指し示す場合には、基地局装置１００と記載する。移動局装置に関しても同様である。

移動局装置１０ｎを除く各移動局装置１０は、それぞれ接続した基地局装置１００とＩＰ（Internet Protocol）接続を確立している。そして、基地局装置１００を介して、インターネット等のネットワーク５０にアクセスし、ＶｏＩＰの通信を行っている。

ＶｏＩＰのようにリアルタイム性が要求される通信には、通信の品質を保証するためにＱｏＳが設定される。ＱｏＳは、通信に必要なレート、許容されるビット誤り率や遅延時間等が保証されるように設定される。

ＱｏＳは、例えば、ＶｏＩＰ、ビデオストリーミング、音楽ストリーミング、ウェブブラウジング等の通信サービスの種類毎に設定される。また、各通信サービスについて要求される通信品質毎にＱｏＳがさらに細かく指定されてもよい。本実施形態では、ＶｏＩＰについて２つのＱｏＳを指定可能とし、各ＱｏＳをＱｏＳ：α、ＱｏＳ：βとして表す。

各基地局装置１００は、各ＱｏＳの提供を保証するために、ＱｏＳ毎に必要な通信リソースを確保する。具体的には、基地局装置１００において、ＱｏＳ毎に同時に通信を許可する移動局装置数に制限を設けることとしている。こうして、ＱｏＳ毎の通信リソースとして、同じＱｏＳを用いて通信する各移動局装置にそのＱｏＳについて保証される通信レートが満たされるように通信帯域が確保される。

本実施形態においては、各基地局装置１００は、ＱｏＳ：α、ＱｏＳ：βの通信リソースのそれぞれについて２移動局まで同時に通信可能とし、その分の通信リソースを確保している。

また、図１に示されるように、移動局装置１０ａ，１０ｂは、基地局装置１００Ａに接続し、ＱｏＳ：αのＶｏＩＰの通信を行っている。また、移動局装置１０ｃは、基地局装置１００Ａに接続し、ＱｏＳ：βのＶｏＩＰの通信を行っている。そして、移動局装置１０ｄは、基地局装置１００Ｂに接続して、ＱｏＳ：αのＶｏＩＰの通信を行っている。

図２には、上記の通信環境下での各基地局装置１００の通信リソースの割り当て状況を示す。

基地局装置１００Ａにおいては、ＱｏＳ：αの通信リソースについて２移動局分確保されているところ、既に移動局装置１０ａ，１０ｂの２台に通信リソースを割り当てている。その結果、基地局装置１００Ａには、ＱｏＳ：αについて空きがない状態になっている。また、ＱｏＳ：βの通信リソースについては、２移動局分確保されているところ、まだ移動局装置１０ｃにのみ割り当てている状態であるため、ＱｏＳ：βについては１移動局分の空きがある状態になっている。

基地局装置１００Ｂにおいては、ＱｏＳ：αの通信リソースについては移動局装置１０ｄにのみ割り当てられている状態であるため、ＱｏＳ：αについては１移動局分の空きがある状態になっている。また、ＱｏＳ：βについては、まだどの移動局装置１０にも通信リソースが割り当てられていないため、２移動局分の空きがある状態になっている。

そして、移動局装置１０ｎがＱｏＳ：αのＶｏＩＰ通信を開始しようとする場合に、基地局装置１００Ａに接続してしまうと、移動局装置１０ａまたは移動局装置１０ｂのいずれかが通信リソースを解放しない限り、ＶｏＩＰの通信が開始できない。一方で、移動局装置１０ｎが基地局装置１００Ｂに接続した場合には、基地局装置１００ＢにはＱｏＳ：αの通信リソースに空きがあるため、速やかにＶｏＩＰの通信が開始される。

本発明では、移動局装置１０ｎに、各基地局装置１００のＱｏＳ毎の通信リソースの空きを示すリソース空き情報が報知されるようにする。このリソース空き情報の詳細については後述する。そして、移動局装置１０ｎは、その報知された各基地局装置１００のリソース空き情報に基づいて、ＶｏＩＰ通信に指定されるＱｏＳについて確保された通信リソースに空きがある基地局装置１００に接続して、所望の通信を速やかに開始する。

上記に説明した処理を実現するために、本発明に係る移動局装置１０と基地局装置１００とが備える構成の一例を以下に説明する。

図３には、移動局装置１０と基地局装置１００の構成図を示す。図３に示されるように、移動局装置１０は、構成として、プロセッサ１２、メモリ１４、無線通信部１６とアンテナ１８を含む。また、基地局装置１００は、構成として、プロセッサ１０２、メモリ１０４、無線通信部１０６とアンテナ１０８を含む。そして、各装置の備えるハードウェアにより行われる処理の詳細を、図４に示されるシーケンス図に沿って以下に説明する。図４は、移動局装置１０ｎがＶｏＩＰ通信を開始する際の処理に関して、移動局装置１０ｎ、基地局装置１００Ａ，１００Ｂとの処理のシーケンスを示したものである。

［通信リソースの空き情報の報知］
移動局装置１０ｎには、基地局装置１００Ａ，１００Ｂの通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報が報知される（Ｓ１０１）。リソース空き情報は、各基地局装置１００から定期的に報知されることとしてもよい。

ここで、リソース空き情報に関し、図５に、リソース空き情報として報知される情報の一例を示す。図５に示されるように、リソース空き情報は、ＱｏＳ毎に「割当制限数」、「接続数」と「残り割当数」を関連づけたテーブルとして構成される。「割当制限数」とは、そのＱｏＳに対して同時に通信が許可される最大の移動局数であり、「接続数」とは、そのＱｏＳで現在通信している移動局数であり、「残り割当数」とは、そのＱｏＳで通信が許容される残りの移動局数である。なお、図５（Ａ）には、基地局装置１００Ａのリソース空き情報が示され、図５（Ｂ）には、基地局装置１００Ｂのリソース空き情報が示されている。同図において、「残り割当数」が０のＱｏＳは、通信リソースの空きがない状態を示している。

リソース空き情報は、各基地局装置１００のメモリ１０４に格納され、通信リソースが新たに割り当てられた場合や、通信リソースが解放された場合に、プロセッサ１０２によりその内容が更新される。メモリ１０４に格納されたリソース空き情報は、定期的にプロセッサ１０２により読み込まれて、制御チャネルを用いて、無線通信部１０６によりアンテナ１０８を介して送信される。

そして、送信されたリソース空き情報は、移動局装置１０のアンテナ１８を介して無線通信部１６により受信される。受信された各基地局装置１００のリソース空き情報は、プロセッサ１２により基地局装置毎に関連づけられてメモリ１４に格納される。メモリ１４に格納されるリソース空き情報は、受信した最新の情報により順次更新される。

［基地局装置の選択］
そして、移動局装置１０ｎにおいては、ＶｏＩＰの通信をするために接続する基地局装置１００を選択する処理が行われる（Ｓ１０２）。基地局装置１００の選択処理は、各基地局装置１００から報知されたリソース空き情報に基づいて行われる。

移動局装置１０ｎでは、メモリ１４に格納された各基地局装置１００のリソース空き情報がプロセッサ１２により読みこまれる。そして、読み込まれたリソース空き情報について、移動局装置１０ｎが開始しようとするＶｏＩＰに指定されるＱｏＳ（ＱｏＳ：α）を検索キーとして、そのＱｏＳの「残り割当数」が０でない基地局装置１００を検索する。そして、検索された基地局装置１００を接続先の基地局装置１００として選択する。

例えば、メモリに格納された各基地局装置１００のリソース空き情報が図５で示される情報であった場合には、ＱｏＳ：αについて「残り割当数」が０でない基地局装置１００Ｂが選択される。

この基地局装置１００の選択において、移動局装置１０が開始しようとする通信のＱｏＳについて確保された通信リソースに空きがある基地局装置１００が複数検索された場合には、例えば以下のような優先順に基地局装置１００に接続することとしてもよい。例えば、移動局装置１０が位置登録をしている基地局装置から優先して接続することとしてもよいし、基地局装置１００からの信号の受信強度が強いところから優先して接続することとしてもよいし、また、リソース空き情報について「残り割当数」が多いところから優先して接続することとしてもよい。

［接続の確立］
そして、移動局装置１０ｎでは、Ｓ１０２で選択された基地局装置１００Ｂに対して接続の確立を要求する（Ｓ１０３）。接続の確立要求は、ＩＣＭＰ等のＱｏＳが指定されないプロトコルにより行われる。

本実施形態では、Ｓ１０２で選択された基地局装置１００Ｂに対して、移動局装置１０ｎにより接続確立を要求する信号が送信される。そして、送信された接続確立の要求信号が、基地局装置１００Ｂにより正常に受信されると、その要求信号に対する応答信号が移動局装置１０ｎに対して送信される（Ｓ１０４）。こうして、移動局装置１０ｎと基地局装置１００Ｂとの接続が確立される。

［ＶｏＩＰ通信の開始］
そして、移動局装置１０ｎと基地局装置１００Ｂとの間で接続が確立されると、移動局装置１０ｎにより、ＱｏＳ：αが指定されたＶｏＩＰの通信の開始が要求される（Ｓ１０５）。ＶｏＩＰの通信には、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）という音声や映像をストリーミング再生するための伝送プロトコルが用いられる。ＱｏＳは、ＲＴＰパケットのＩＰヘッダにおいて指定される。

基地局装置１００Ｂは、移動局装置１０ｎにより送信されるＶｏＩＰの通信データ（ＲＴＰパケット）において指定されたＱｏＳを取得する。そして、メモリ１０４に格納されたリソース空き情報が参照され、取得されたＱｏＳについて確保された通信リソースに空きがあるかが確認される。そして、通信リソースに空きがあると確認された場合には、その通信リソースを要求元の移動局装置１０ｎに割り当てる（Ｓ１０６）。そして、基地局装置１００Ｂでは、割り当てたＱｏＳについてリソース空き情報の「接続数」と「残り割当数」の値がプロセッサ１０２により更新される。

そして、基地局装置１００Ｂにより、ＶｏＩＰ通信の開始要求に対する応答信号が移動局装置１０ｎに対して送信される（Ｓ１０７）。この後に、移動局装置１０ｎと基地局装置１００Ｂと間で、ＶｏＩＰデータの送受信が一定の時間切断されずに行われることが確認されると、利用者に対してＶｏＩＰの通信サービスが開始される（Ｓ１０８）。

以上説明した本発明の実施の形態に係る無線通信システムによれば、ＱｏＳが指定された通信サービスが速やかに開始されるように、移動局装置が適切な基地局装置に接続するようにできる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態において、移動局装置が接続した基地局装置との間で、ＶｏＩＰ通信が正常に開始されない場合には、基地局装置を再選択する機能をさらに持つようにしてもよい。以下には、基地局装置の再選択処理の一例を示す。

移動局装置が開始を要求したＶｏＩＰ通信について、そのＶｏＩＰ通信に指定されたＱｏＳに空きがない状態になっていた場合には、基地局装置により移動局装置にＶｏＩＰ通信の切断が通知されるようにする。この切断通知を受けると、移動局装置はＶｏＩＰ通信の開始要求のリトライを行う。そして、リトライに対しても切断通知を受け、その切断通知を受けた回数が一定の回数を超えた場合に、移動局装置が接続先の基地局装置を再選択することとしてもよい。

また、上記の実施形態では、ＱｏＳ：αの通信リソースに空きがある基地局装置を選択して接続しているが、それに限らず、移動局装置が許容するＱｏＳに範囲を定めておいて、そのＱｏＳの範囲内で通信リソースに空きがある基地局装置を選択して接続することとしてもよい。

本発明の実施の形態に係る移動局装置と、基地局装置とが含まれる通信システムを示す図である。 基地局装置の通信リソースの割り当て状況を示す図である。 移動局装置と基地局装置の構成図である。 移動局装置と、基地局装置との接続確立に関する処理のシーケンス図である。 リソース空き情報として報知される情報の一例を示す図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｎ 移動局装置、１２ プロセッサ、１４ メモリ、１６ 無線通信部、１８ アンテナ、５０ ネットワーク、１００Ａ，１００Ｂ 基地局装置、１０２ プロセッサ、１０４ メモリ、１０６ 無線通信部、１０８ アンテナ。

Claims (5)

1. 移動局装置と、前記移動局装置により指定されたサービス品質に応じて通信リソースを割り当てて通信する複数の基地局装置とによる無線通信方法であって、
   前記複数の基地局装置のそれぞれが、サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を前記移動局装置に報知する報知ステップと、
   前記移動局装置が、前記報知ステップにより報知された各基地局装置のリソース空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択する選択ステップと、
   前記移動局装置が、前記選択ステップにより選択された基地局装置に接続を要求する接続要求ステップと、を含む、
   ことを特徴とする無線通信方法。
2. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記移動局装置が、前記接続要求ステップにより接続を要求した基地局装置と接続を確立すると共に、当該基地局装置に対して前記所望のサービス品質を指定した通信に通信リソースの割り当てを要求するステップをさらに含む、
   ことを特徴とする無線通信方法。
3. 移動局装置と、前記移動局装置により指定されたサービス品質に応じて通信リソースを割り当てて通信する複数の基地局装置とを含む無線通信システムであって、
   前記複数の基地局装置は、それぞれ、
   サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を前記移動局装置に報知する報知手段を含み、
   前記移動局装置は、
   前記報知手段により報知された各基地局装置のリソース空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された基地局装置に接続を要求する接続要求手段と、を含む、
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 複数の基地局装置のそれぞれが報知する、サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された各基地局装置のリソース空き情報に基づいて、所望のサービス品質について確保された通信リソースに空きがある基地局装置を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された基地局装置に接続を要求する接続要求手段と、を含む、
   ことを特徴とする移動局装置。
5. 移動局装置により指定されたサービス品質に応じて通信帯域を割り当てて通信する基地局装置であって、
   サービス品質毎に確保された通信リソースの空き状態を示すリソース空き情報を前記移動局装置に報知する報知手段を含む、
   ことを特徴とする基地局装置。
   

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