JP2008187252A - パケット送信制御方法および基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドオーバ先基地局において移動局へのデータ送信順序を保証可能なパケット送信制御方法を得ること。
【解決手段】本発明にかかるパケット送信制御方法は、ハンドオーバ先基地局（２−２）が、移動局（１）との間で無線回線の同期を確立した場合に、同期確立通知パケットをアクセスルータ（３）経由でハンドオーバ元基地局（２−１）へ送信する同期確立通知パケット送信ステップと、ハンドオーバ元基地局（２−１）が、移動局（１）宛の未送信パケットを、ハンドオーバ先基地局（２−２）へ転送後、アクセスルータ（３）経由で受信した同期確立通知パケットをハンドオーバ先基地局（２−２）へ転送するパケット転送ステップと、ハンドオーバ先基地局（２−２）が、転送パケットを移動局（１）へ送信後、同期確立通知パケットを受信した場合に、移動局（１）宛の直送パケットを移動局（１）へ送信するパケット送信ステップと、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動アクセスネットワークシステムにおいて、移動元基地局から移動先基地局に対してパケットを転送するハンドオーバ処理に関するものであり、特に、移動先（ハンドオーバ先）基地局でのパケット送信順序の制御に関するものである。

端末（以下、移動局という）が通信を継続しながら移動する手段を提供するために、移動アクセスネットワークシステムでは、移動局が無線回線で接続する基地局を変更するハンドオーバ方法に関する技術を利用する。たとえば、ハンドオーバを実行する場合に移動元基地局が移動先基地局に対して（ハンドオーバを実行する移動局宛の）データを転送することにより、データの欠落を回避する技術が下記特許文献１〜３に記載されている。

まず、下記特許文献１に記載では、ハンドオーバ実行の際に、移動元基地局から移動先基地局へのパスを設定し、パケットを移動元基地局から移動先基地局へ転送し、後にスイッチにおいて移動元基地局から移動先基地局にパスを張り替えることによりデータの欠落を防止している。

また、下記特許文献２に記載の技術では、移動元基地局が、ハンドオーバ開始前に移動局へ最後に送信成功したデータに関する情報を移動先基地局および／または交換機へ送信し、また、移動局への送信が完了していないデータを移動先基地局へ送信する。そして、移動先基地局が上記送信成功したデータに関する情報に基づいて移動局へ最初に送信するデータを特定することにより、データの欠落および順序逆転を防止している。

また、下記特許文献３に記載の技術では、移動先基地局が、移動元基地局から転送されるデータを受信するポートと、交換機から直接データを受信するポートとを備え、移動元基地局から転送されるポートで受信したデータは移動局に送信し、交換機から受信するポートで受信したデータは一旦バッファに蓄積する。さらに、移動先基地局は、ハンドオーバのための移動局ごとのタイマを有しており、タイマが満了するまでの間は移動元基地局から転送されたデータを移動局へ送信し、タイマ満了後に交換機から受信しバッファに蓄積しておいたデータを移動局へ送信することにより、データの欠落および順序逆転を防止している。

特表２００２−５０１６９５号公報 特開平９−１８６７０４号公報 特開２００４−２３５８８３号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の技術においては、以下に示すような解決すべき課題を有している。

まず、上記特許文献１に記載のハンドオーバ方式では、基地局を収容する交換機やアクセスルータにおいて、移動元基地局から移動先基地局に対してパスを切り替えた場合には、移動先基地局おいて、移動元基地局から転送されるデータと交換機もしくはアクセスルータから直接移動先基地局に送信されるデータの順序が入れ替わった場合、移動局に対するデータの順序性が保証できない、という問題があった。

また、上記特許文献２や３に記載の基地局間のデータ順序保証方法では、移動元基地局からのデータ転送の完了タイミングが移動先基地局で認識できないため、交換機またはアクセスルータから直接受信したデータを移動局へ送信するタイミングを最適化できず、データ送信に遅延が生じる、という問題があった。

また、移動元基地局から移動先基地局へパケットを転送している最中に再度ハンドオーバが発生した場合を考慮して、最終移動先基地局における移動局に対する送信データの順序を保証する技術は存在していなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ハンドオーバ先基地局において移動局に対するデータの送信順序を保証し、かつ移動元基地局および移動先基地局と接続される交換機またはアクセスルータにおいて、パス切り替えタイミングを最適化し、高速なハンドオーバを実現するパケット送信制御方法および基地局を得ることを目的とする。

また、移動元基地局から移動先基地局へのパケット転送中に、再度ハンドオーバが発生した場合であっても、最終移動先基地局においてデータの送信順序を保証することが可能なパケット送信制御方法および基地局を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、特定のアクセスルータに接続された基地局間でハンドオーバを実行した場合において、ハンドオーバ先基地局が、ハンドオーバ元基地局から転送された転送パケットおよびアクセスルータから直接受信した直送パケットを宛先移動局へ正しい順番で送信するためのパケット送信制御方法であって、ハンドオーバ先基地局が、ハンドオーバを実行した移動局との間で無線回線の同期を確立した場合に、その旨を示す同期確立通知パケットをアクセスルータ経由でハンドオーバ元基地局へ送信する同期確立通知パケット送信ステップと、ハンドオーバ元基地局が、前記移動局宛の未送信パケットを、転送パケットとして前記ハンドオーバ先基地局へ転送後、前記アクセスルータ経由で受信した同期確立通知パケットを当該ハンドオーバ先基地局へ転送するパケット転送ステップと、前記ハンドオーバ先基地局が、前記転送パケットを前記移動局へ送信後、前記ハンドオーバ元基地局から同期確立通知パケットを受信した場合に、前記移動局宛の直送パケットを当該移動局へ送信するパケット送信ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、移動元基地局から移動先基地局に対するパケット転送動作の完了（最後に転送された下りユーザパケット）を移動先基地局において認識でき、パケット転送動作が完了後、すぐに、アクセスルータから直接受信した下りユーザパケットの移動局への送信処理を開始できるため、移動局に対する下りユーザパケットの送信順序を保証できるとともに、ハンドオーバに関わる遅延を削減することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるパケット送信制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるパケット送信制御方法を実現する無線通信システム（移動アクセスネットワーク）を含んだ通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。この通信システムは、移動アクセスネットワーク４およびコアネットワーク（ＣＮ：Core Network）５により構成される。移動アクセスネットワーク４は、移動局（ＭＳ：Mobile Station）１、基地局（ＢＳ：Base Station）２−１および２−２、アクセスルータ（ＡＲ：Access Router）３、により構成される。移動アクセスネットワーク４は、アクセスルータ３を介してコアネットワーク５に接続されている。また、移動局１は、各基地局（基地局２−１、基地局２−２）と無線回線で接続され、各基地局、アクセスルータ３およびコアネットワーク５は、ＩＰ（Internet Protocol）により接続される。

なお、本実施の形態では基地局やアクセスルータなどの各装置がＩＰ接続されていること前提として説明を行うが、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）などにより接続されていてもよい。また、図１に示した例では、アクセスルータ３に２台の基地局２−１および２−２が接続された構成としているが、アクセスルータＡＲ３に接続可能な基地局数をこれに制限するものではない。また、移動局についても、１台に限定するものではない。

また、図１は、移動局１が基地局２−１と接続した状態にあり、アクセスルータ３を介してコアネットワーク５との間でデータの送受信を行っている様子を示している。図１において、アクセスルータ３は、コアネットワーク５から受信した移動局１へのデータ（移動局１宛の下りデータ）を移動アクセスネットワーク４における転送フレームに分割し、ＩＰパケット（図１において符号６を付したものに相当）化して基地局２−１へ転送する。基地局２−１は、アクセスルータ３から受信したＩＰパケットに基づいて転送フレームを生成し、この転送フレームで受信したデータを無線回線での転送単位に分割して、移動局１へ送信する。一方、移動局１は、コアネットワーク５へデータ（上りデータ）を送信する場合、データを無線回線での転送単位に分割して基地局２−１へ送信する。基地局２−１は、転送単位に分割された状態のデータを受信すると、移動アクセス網４における転送フレームに結合し、ＩＰパケット（図１において符号７を付したものに相当）化してアクセスルータ３へ送信する。

図２は、移動局１が図１に示した状態から移動を行い、基地局２−２へハンドオーバする場合の制御シーケンス例を示す図である。なお、図２において実線の矢印で表記したシーケンスが制御シーケンスであり、点線矢印は、移動アクセスネットワーク４から移動局１への下りユーザパケットの送信状態を表している。また、図３〜６は、ハンドオーバ実行時の下りユーザパケットの送信および転送動作を説明するための図である。以下、図２〜６を用いて、本実施の形態におけるハンドオーバ動作を説明する。

図１に示した状態において、移動局１は、通信中の基地局２−１および隣接した基地局２−２の回線品質状態を定期的に測定し、たとえば基地局２−２との間の回線品質が基地局２−１との間の回線品質が上回った場合には、基地局２−１へ測定結果報告メッセージを送信することにより（ステップＳ１）、ハンドオーバを要求する。この測定結果報告メッセージには、ハンドオーバ先となる基地局２−２との間の回線品質測定結果が基地局２−１との間の回線品質測定結果を上回ること示す情報が含まれている。測定結果報告メッセージを受信した基地局２−１は移動先となる基地局２−２へハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ２）。このハンドオーバ要求メッセージには、移動元である基地局２−１を識別するための情報および基地局２−１のＩＰアドレス、基地局２−１が接続されたアクセスルータ３を識別するための情報およびアクセスルータ３のＩＰアドレスを含む。なお、基地局ＢＳ２−１およびアクセスルータ３を識別するための情報をそれぞれのＩＰアドレスで代用してもよい。

ハンドオーバ要求メッセージを受信した基地局２−２は、パス追加要求をアクセスルータ３に送信し（ステップＳ３）、パス追加要求を受信したアクセスルータ３は、基地局２−２との間のパスを追加し、パス追加処理が完了した段階で、パス追加応答メッセージを基地局２−２へ送信する（ステップＳ４）。このパス追加応答メッセージは基地局２−２が移動局１との間で設定する無線回線に関する情報を含む。パス追加応答メッセージを受信した基地局２−２は、基地局２−１に対してハンドオーバ要求確認メッセージを送信する（ステップＳ５）。次に、ハンドオーバ要求確認メッセージを受信した基地局２−１は、移動局１に対して、ハンドオーバ先の無線回線に関する情報を含んだハンドオーバ指示メッセージを送信する（ステップＳ６）。ハンドオーバ指示メッセージを受信した移動局１は、ハンドオーバ指示確認メッセージを基地局２−１へ送信し（ステップＳ７）、基地局２−１との間の回線を解放してハンドオーバ先である基地局２−２との間の無線回線の設定処理（基地局切替処理）を実行する（ステップＳ８）。

上記ステップＳ７においてハンドオーバ指示確認メッセージを受信した基地局２−１は、その時点で移動局１との間で送達確認が取れていない下りユーザパケット（未送信パケット）のハンドオーバ先基地局２−２への転送を開始する（ステップＳ９）。また、転送開始後に移動局１宛の下りユーザパケットをアクセスルータ３から受信した場合には、それらも基地局２−２へ転送する。ここで、基地局２−１は、アクセスルータ３から到着した順序を保証して、基地局２−２へ下りユーザパケットを転送する。すなわち、到着した順番通りに下りユーザパケットを転送する（図３参照）。図３は、アクセスルータ３から受信した移動局１宛の下りユーザパケットであって送達確認が取れていないもの（未送信パケット）を基地局２−１が基地局２−２へ転送する様子を示している。図３においては、基地局２−１が、アクセスルータ３から到着した順番に従い、移動局１宛の未送信パケットを転送パケット＃８１〜＃８３として転送している。また、これと並行して移動局１宛の下りユーザパケット＃６２および＃６３がアクセスルータ３から基地局２−１へ順次送信されている。なお、基地局２−２は、基地局２−１から受信した転送パケットを保持（蓄積）しておく。

一方で、上記ステップ８の基地局切替処理が完了し、移動局１と基地局２−２との間の無線回線の同期が確立すると、基地局２−２は、その旨を通知するためのパケット（同期確立通知パケット）をアクセルルータ３へ送信する（ステップＳ１０）。図４は、移動局１との間で無線回線の同期を確立した基地局２−２が同期確立通知パケット＃９１（＃９１が付与されたパケット）をアクセルルータ３へ送信する様子を示している。なお、この同期確立通知パケット＃９１は、レイヤ２レベルの信号パケットとして生成し、送信元である基地局２−２を示す情報と移動局１を示す情報のみを含む。

同期確立通知パケット＃９１を受信したアクセスルータ３は、図５に示すように、この同期確立通知パケット＃９１を基地局２−１へ転送するとともに、パスの切り替えを実行し、それまで基地局２−１に送信していた下りユーザパケットの基地局２−２への送信を開始する（ステップＳ１１，ステップＳ１２）。図５では、アクセスルータ３が同期確立通知パケット＃９１を基地局２−１へ転送後、移動局１宛の下りユーザパケット＃６４を基地局２−２へ送信している様子を示している。なお、アクセスルータ３が行うパスの切り替えは、同期確立通知パケットに含まれているハンドオーバ先の基地局２−２を示す情報およびハンドオーバを実行した移動局１を示す情報に基づいて行われる。具体的に示すと、アクセスルータ３は、移動局１が基地局２−２配下へ移動したと判断し、移動局１宛のパケットを基地局２−２へ送信するようにパス（送信経路）を切り替える。

また、ハンドオーバ先の基地局２−２との間の無線同期が確立した移動局１は、ハンドオーバ指示応答メッセージを基地局２−２へ送信する（ステップＳ１３）。ハンドオーバ指示応答メッセージを受信した基地局２−２は、ハンドオーバ指示応答確認メッセージを移動局１へ送信し（ステップＳ１４）、基地局２−１から転送され、保持しておいた下りユーザパケット（転送パケット）の移動局１に対する送信を開始する。また、アクセスルータ３から直接受信した転送フレームについては、基地局２−１から受信した転送パケットの移動局１への送信が終了するまでバッファリングしておく。

基地局２−１は、上記アクセスルータ３により転送された同期確立通知パケット＃９１を受信すると、それをバッファリングしておき、図６に示したように、移動局１宛の未送信パケットをすべて基地局２−２へ転送した後に、当該バッファリングしておいた同期確立通知パケットを基地局２−２へ送信する（ステップＳ１５）。基地局２−２は、同期確立通知パケット＃９１を受信することにより、移動局１宛の未送信パケットを基地局２−１がすべて転送した（基地局２−１からの転送パケットがすべて到着した）と認識する。そして、基地局２−２は、同期確立通知パケット＃９１の直前に受信した転送パケット（図６の例では転送パケット＃８６）を移動局１へ送信後、アクセスルータ３から直接受信し、バッファリングしておいた転送フレーム（下りユーザパケット）を、受信したときと同じ順番で移動局１へ送信する。

基地局２−１は、基地局２−２へ同期確立通知パケット＃９１を送信後、アクセスルータ３へパス削除要求を送信する（ステップＳ１６）。アクセスルータ３は、受信したパス削除要求に対するパス削除応答を基地局２−１へ送信し（ステップＳ１７）、パスを解放する。なお、基地局２−１とアクセスルータ３との間のパスの解放（パス削除）については、基地局２−２が同期確立通知パケット＃９１をアクセスルータ３へ送信後（すなわち、上記ステップＳ１０を実行後）、基地局２−２がパス削除要求をアクセスルータ３に送信し、アクセスルータ３から基地局２−１に対してパス削除を実行することも可能である。また、同期確立通知パケット＃９１をアクセスルータ３へ送信後、基地局２−２が基地局２−１に対してパス削除通知を送信し、パス削除通知を受信した基地局２−１がアクセスルータ３に対してパス削除要求を送信して、パス削除を行うようにしてもよい。

なお、上記ステップＳ１０において、基地局２−２は、同期確立通知パケットの欠落や消失を防止するために、同期確立通知パケットを周期的に送信し続けるようにしてもよい。たとえば、同期確立通知パケットを所定回数にわたって周期的に送信したり、基地局２−１により転送された同期確立通知パケットが到着するまで周期的に送信したりする。これにより、同期確立通知パケットの送達の信頼性を向上することができる。

このように、本実施の形態においては、ハンドオーバが実行され、移動局がハンドオーバ先の基地局と無線回線の同期を確立すると、その旨を示すパケット（同期確立通知パケット）をアクセスルータへ送信し、アクセスルータは、このパケットを受信するとハンドオーバを実行した移動局宛の下りユーザパケットをハンドオーバ先基地局へ送信開始するようにした。また、アクセスルータは、受信した同期確立通知パケットをハンドオーバ元基地局へ転送し、ハンドオーバ元基地局は、ハンドオーバ先基地局へ転送する必要のある下りユーザパケットをすべて転送後、さらに同期確立通知パケットをハンドオーバ先基地局へ転送することとした。これにより、ハンドオーバ先基地局は、同期確立通知パケットが自身へ転送されてくることを利用してハンドオーバ元の基地局から転送されてくる下りユーザパケットとアクセスルータから直接送信されてくる下りユーザパケットの順序制御を行うことができる。すなわち、移動元基地局から移動先基地局に対するパケット転送動作の完了（最後に転送された下りユーザパケット）を移動先基地局において認識でき、パケット転送動作が完了後、すぐに、アクセスルータから直接受信した下りユーザパケットの移動局への送信処理を開始できるため、移動局に対する下りユーザパケットの送信順序を保証できるとともに、ハンドオーバに関わる遅延を削減することができる。また、転送パケットおよび転送フレームに順序制御のためのシーケンス番号を付与する必要もなくなる。

また、移動先基地局において移動局との間の無線回線の同期が確立した段階でレイヤ２レベルの信号で同期確立の完了、すなわちデータ送受信が可能となった旨をアクセスルータに通知するので、アクセスルータが、パスの切り替えをレイヤ２レベルで検出して実行することができ、パス切り替え時間を短縮することができる。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２のパケット送信制御方法について説明する。上述した実施の形態１では、通常のハンドオーバ動作時に行うパケット送信制御方法について説明したが、本実施の形態では、ハンドオーバ実行中の移動局がさらに他の基地局へのハンドオーバを実行する場合のパケット送信制御方法について説明する。なお、本実施の形態のパケット送信制御方法を実現する移動アクセスネットワークを含んだ通信システムの構成は、実施の形態１の通信システムと同様である。

図７は、ハンドオーバ実行中の移動局がさらにハンドオーバを実行する場合の制御シーケンス例を示す図である。なお、図７では、実施の形態１において説明した図２の処理と同じ処理へ同一のステップ番号を付している。そのため、これらの処理についての説明は省略する。

また、図８〜１２は、実施の形態２のパケット送信制御方法を説明するための図である。なお、図８は、図５に示した状態と同じ状態を示している。すなわち、移動アクセスネットワークを構成する移動局１と、基地局２−１および２−２と、アクセスルータ３が実施の形態１において示した各動作を実行し、アクセスルータ３がパスの切り替え（図２に示したステップＳ１１の処理）および同期確立通知パケットの基地局２−１への転送（同ステップＳ１２の処理）を実行後、移動局１宛の下りユーザパケット６−３を基地局２−２へ送信した時点の状態を示している。

移動局１が基地局２−１から基地局２−２に対してハンドオーバを実行し、図８（すなわち図５）の状態に至るまでは、実施の形態１と同一動作となる。以下では、図８の状態から移動局１が基地局２−３に対してハンドオーバを実行する場合の動作について、図７〜１２を用いて説明する。

ここでは、基地局２−１と接続している移動局１が基地局２−２へのハンドオーバを実行後、図８に示した状態（すなわち、アクセスルータ３は移動先基地局２−２に対してパス切り替えを実施した直後で、移動元基地局２−１から基地局２−２へ転送パケット＃８３〜＃８５が転送中であり、また、移動局１宛下りユーザパケットの移動先基地局２−２への転送が完了していない状態）となった時点において、さらに他の基地局（たとえば基地局２−３）へのハンドオーバが必要と判断した場合の動作を説明する。

図８に示した状態（図７のステップＳ１２を実行後の状態）において、移動局１は、基地局２−３へ再度ハンドオーバを実行するために、最初のハンドオーバでの移動先基地局２−２に対して測定結果報告メッセージを送信する（ステップＳ１８）。測定結果報告メッセージを受信した基地局２−２は、通常のハンドオーバ時と同じ動作、すなわち実施の形態１で示したステップＳ２と同一の動作で、測定結果報告メッセージに含まれるハンドオーバ先基地局（ここでは基地局２−３とする）へハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ１９）。そして、ハンドオーバ要求メッセージを受信した基地局２−３は、アクセスルータ３に対してパス追加要求メッセージを送信する（ステップＳ２０）。

パス追加要求メッセージを受信したアクセスルータ３は、基地局２−３に対するパスを基地局２−１および基地局２−２へのパスに追加し、合計３本のパスを要する状態とし、基地局２−３に対してパス追加応答メッセージを送信する（ステップＳ２１）。パス追加が完了すると、基地局２−３は基地局２−２へハンドオーバ要求確認メッセージを送信し（ステップＳ２２）、基地局２−２は、基地局２−３へのハンドオーバを指示するハンドオーバ指示メッセージを移動局１に対して送信する（ステップＳ２３）。この段階では最初のハンドオーバによる基地局２−１から基地局２−２への下りユーザパケット（移動局１宛の転送パケット）の転送が完了していないために、アクセスルータ３は、基地局２−１との間のパスも設定した状態のままとなる。

ハンドオーバ指示メッセージを受信した移動局１は、ハンドオーバ指示確認メッセージを基地局２−２へ送信し（ステップＳ２４）、ハンドオーバ指示確認メッセージを受信した基地局２−２は、基地局２−１から転送されてきた下りユーザパケットの基地局２−３へのリレー中継を開始し、図９に示した状態に移行する。図９に示した状態において、基地局２−１から最初のハンドオーバ時の転送パケットを基地局２−２がすべて受信した場合、すなわち、基地局２−２が移動局１との間の無線回線での同期が確立したときにアクセスルータ３へ送信した同期確立通知パケット＃９１を基地局２−１から受信した場合、基地局２−２は、基地局２−１から受信した転送パケットに引き続き、アクセスルータ３から直接受信し、保持しておいた移動局１宛の下りユーザパケット（パケット＃６４以降のパケット）を基地局２−３へ転送する。このとき、基地局２−２は同期確立通知パケット＃９１の基地局２−３への送信（転送）を行わない。なお、基地局２−１から同期確立通知パケット＃９１を受信した段階で、基地局２−２は、基地局２−１とアクセスルータ３との間のパスの解放を要求するためのパス削除要求メッセージをアクセスルータ３へ送信する（ステップＳ１６）。パス削除要求メッセージを受信すると、アクセスルータ３は、基地局２−１との間のパスを解放し、パス削除応答メッセージを基地局２−２へ送信する（ステップＳ１７）。

一方、移動局１と基地局２−３は無線回線の同期確立処理を実行する。そして、基地局２−３は、実施の形態１で説明した通常のハンドオーバ時と同様に、無線回線での同期が確立すると、その旨を通知するためのパケットとして同期確立通知パケット＃９２をアクセスルータ３へ送信する（ステップＳ２５）。なお、図１０は、このステップＳ２５が実行された直後の状態を示している。アクセスルータ３は、基地局２−３から同期確立通知パケット＃９２を受信すると、この同期確立通知パケット＃９２の基地局２−２への転送および移動局１宛の下りユーザパケット送信先の変更（基地局２−２へ送信していた下りユーザパケットを基地局２−３へ送信するように変更）を実行し（ステップＳ２６，Ｓ２７）、図１１の状態となる。以降は、実施の形態１と同様に、基地局２−２は、基地局２−１から転送された下りユーザパケットおよびアクセスルータ３から直接受信した下りユーザパケットを基地局２−３への転送パケットとして送信し、図１２で示したように、全データの転送が完了後に同期確立通知パケット＃９２を基地局２−３へ送信する（ステップＳ２８）。

基地局２−３では、基地局２−２から送信された転送パケットを順次移動局１へ送信し、同期確立通知パケット＃９２を受信した場合には、移動局１宛の未送信パケットを基地局２−２がすべて転送した（基地局２−２からの転送パケットがすべて到着した）と認識する。そして、アクセスルータ３から直接受信し、蓄積しておいた移動局１宛の下りユーザパケットを、アクセスルータ３から受信した順番と同じ順番で移動局１へ送信する。また、基地局２−３は、基地局２−２から同期確立通知パケット＃９２を受信した段階で、基地局２−２とアクセスルータ３との間のパス解放を実行するために、アクセスルータ３に対してパス削除要求メッセージを送信する（ステップＳ２９）。そして、アクセスルータ３は基地局２−２との間のパスを解放し、基地局２−３との間のパスのみとし、基地局２−３に対してパス削除応答メッセージを送信する（ステップＳ３０）。

なお、移動局１と基地局２−３との間の無線回線の同期が確立すると、移動局１および基地局２−３の間で、ハンドオーバ指示応答メッセージおよびハンドオーバ指示応答確認メッセージのやりとりが行われる（ステップＳ３１，Ｓ３２）。

以上のように、１回目のハンドオーバを実行してハンドオーバ先の基地局へ下りユーザパケットを転送している最中に再度ハンドオーバが発生した場合であっても、上述した実施の形態１と同様に無線回線上の同期が確立した旨を示す同期確立通知パケットを利用する、すなわち同期確立通知パケットを受信したアクセスルータがそれをハンドオーバ元基地局へ転送するとともに下りユーザパケットの送信先をハンドオーバ先基地局へ切り替える、ことにより、最初のハンドオーバ先基地局２−２において、ハンドオーバ元の基地局２−１から転送されてくる下りユーザパケットとアクセスルータ３から送信されてくる下りユーザパケットの順序制御を行うとともに、２回目のハンドオーバ先基地局２−３においてもパケットの順序制御を行うことができる。また、アクセスルータ３においては、レイヤ２レベルの信号である同期確立を通知するためのパケットが到着したパスに下りデータを送信することだけで、高速に複数のパスに対するデータ送信が可能となる。

また、移動元基地局からのデータ転送が完了する前に移動局が更にハンドオーバを実行した場合においても、データの欠落および順序を保証したデータ転送を実現することができる。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３のパケット送信制御方法について説明する。上述した実施の形態２では、ハンドオーバ実行中の移動局がさらに他の基地局へのハンドオーバを実行する場合のパケット送信制御方法について説明したが、本実施の形態においては、ハンドオーバを実行中の移動局がハンドオーバ元の基地局へ切り戻ってハンドオーバする場合のパケット送信制御方法について説明する。なお、本実施の形態のパケット送信制御方法を実現する移動アクセスネットワークを含んだ通信システムの構成は、実施の形態１の通信システムと同様である。

図１３は、ハンドオーバ実行中の移動局がハンドオーバ元の基地局へ切り戻る場合の制御シーケンス例を示す図である。なお、図１３では、実施の形態１において説明した図２の処理と同じ処理へ同一のステップ番号を付している。そのため、これらの処理についての説明は省略する。

図１４は、実施の形態３のパケット送信制御方法を説明するための図である。但し、図１４における各パケットに付与された番号（＃１，＃２，…）は、各パケットにシーケンス番号を付与することを意味しているのではなく、転送パケットの順序および区別を明確化するために記載したものであり、実際のパケットには、これらの番号は付与されない。

図１３に示したように、移動局１が基地局２−１から基地局２−２に対してハンドオーバ実施し、実施の形態１において示した図５の状態に至るまで（ステップＳ１〜Ｓ１４まで）は、実施の形態１と同一動作となる。また、その後に移動局１が基地局２−１に切り戻る場合の制御シーケンスが図１３に示されているが、この部分については実施の形態２において説明した記載の制御シーケンス（図７参照）と酷似しているので、ここではその差分を中心に説明する。

実施の形態２では、最初のハンドオーバが完全に終了した段階、すなわち基地局２−１から基地局２−２への転送パケットの送信が完了した段階で、基地局２−１とアクセスルータ３との間のパスを解放するが、本実施の形態では、図１３で示すように、２回目のハンドオーバを移動局１が起動するために送信する測定結果報告メッセージを基地局２−２が受信し（ステップＳ１８）、ハンドオーバ先の基地局が最初のハンドオーバの移動元基地局２−１であると認識した場合には、基地局２−１からの転送パケットの送信完了、すなわち同期確立通知パケット＃９１を受信しても、基地局２−１とアクセスルータ３との間のパス解放を要求するパス削除要求メッセージを送信しない（図７に示したステップＳ１６を実行しない）。制御シーケンス上はこの動作以外は実施の形態２の場合と同様の動作を行う。

次に、転送パケットの送信動作およびパケット順序制御動作について、図１３および１４を用いて説明する。

たとえば、最初のハンドオーバが実行され、基地局２−１から基地局２−２に対して転送パケットが送信されている状態において、移動局１が基地局２−１に対して切り戻るハンドオーバの実行を決定したとすると、この時点で、アクセスルータ３は、既に基地局２−２に対してパスを切り替えており、基地局２−１に対して同期確立通知パケット＃９１を送信済み（ハンドオーバ先の基地局２−２から送信された同期確立通知パケット＃９１を基地局２−１へ転送済み）であるが、基地局２−１から基地局２−２に対しての転送パケットの送信が完了していない状態（基地局２−１から基地局２−２へ未だ同期確立通知パケット＃９１が転送されていない状態）となる。

そして、移動局１が基地局２−１に対して切り戻る形でハンドオーバを実行し、基地局２−１との間で無線回線上の同期が確立した場合、基地局２−１は、実行中の最初のハンドオーバのための転送パケットの基地局２−２への送信を中止し、既に受信済みである同期確立通知パケット＃９１（同期確立通知Ａ）を基地局２−２へ送信する（ステップＳ１５ａ）。

図１４の例では、基地局２−１は、最初のハンドオーバ時にはアクセスルータ３から下りユーザパケット＃１〜＃６を受信しており、それに引き続き最後であることを示す同期確立通知パケット＃９１も受信している。さらに、上記受信した下りユーザパケットの中の下りユーザパケット＃１〜＃３を転送パケットとして基地局２−２へ転送しているタイミングで移動局１と同期が確立した状況を示している。このとき、基地局２−１は、上述したように、基地局２−２へ転送予定であった下りユーザパケット＃４〜＃６の転送を中止し、即座に同期確立通知パケット＃９１を基地局２−２へ送信する。

また、基地局２−１は、転送を中止した下りユーザパケット＃４〜＃６を保持しておく。さらに、基地局２−１は、移動局１と無線回線の同期が確立したことを示す同期確立通知パケット＃９２をアクセスルータ３へ送信し（図１３のステップＳ１５ｂ）、アクセスルータ３は、パスの切り替えを行い、下りユーザパケットの送信先を基地局２−１へ切り替える（ステップＳ２６）。

一方、基地局２−２は、最初のハンドオーバに伴い基地局２−１から受け取った転送パケットを順次移動局１へ送信しており、図１４の例では下りユーザパケット＃１を移動局へ送信し、その送達確認が取れている段階で移動局１が２回目のハンドオーバを実行した状況を表している。そのため、基地局２−２は、移動局１への送信が完了していない（送達確認が取れていない）下りユーザパケットの基地局２−１への再転送を実行する。また、これにつづいてアクセスルータ３から直接受信し、保持しておいた移動局１宛の下りユーザパケットの基地局２−１への転送を実行する。具体的には、図１４に示したように基地局２−１から転送されてきた下りユーザパケット＃２および＃３を受信した順番通りに基地局２−１へ再転送し、次に同期確立通知パケット＃９１を再転送する（図１３のステップＳ４１）。そして、アクセスルータ３から直接受信した下りユーザパケット＃７〜＃９を受信した順番通りに基地局２−１へ転送する。最後に、アクセスルータ３を介して基地局２−１から受信した同期確立通知パケット＃９２を基地局２−１へ転送し（ステップＳ４２，Ｓ４３）、転送動作が終了となる。

なお、基地局２−１は、基地局２−２から同期確立通知パケット＃９２を受信すると、基地局２−２とアクセスルータ３との間のパスの解放を要求するためのパス削除要求メッセージをアクセスルータ３へ送信し（ステップＳ４４）、アクセスルータ３は、これに対するパス削除応答メッセージを返送する（ステップＳ４５）。

ここで、２回目のハンドオーバで移動先基地局となる基地局２−１は、２回目のハンドオーバにおいて無線回線での同期が確立した段階で転送されていなかった上記下りユーザパケット（図１４に示した下りユーザパケット＃４〜＃６）を蓄積しており、２回目のハンドオーバで基地局２−２から転送されてくる転送パケットの間に当該蓄積しているパケットを挿入して移動局１に送信することとなる。この蓄積パケットの挿入位置として、同期確立通知パケット＃９１を利用する。すなわち、２回目のハンドオーバで基地局２−１は基地局２−２から転送されてくるパケットを順次移動局１に送信するが、最初のハンドオーバで基地局２−２がアクセスルータ３へ送信した同期確立通知パケット＃９１を受信した場合には、それ以降のパケット（図１４の例では下りユーザパケット＃７〜＃９）を一時的に蓄積しておき、以前に蓄積しておいた下りユーザパケット＃４〜６を移動局３へ送信した後に、一時的に蓄積していた下りユーザパケット＃７〜＃９を送信することで、送信パケットの順序制御を行う。

このように、本実施の形態においては、１回目のハンドオーバを実行してハンドオーバ先の基地局へ下りユーザパケットを転送している最中に元の基地局への切り戻るハンドオーバが発生した場合であっても、無線回線上の同期が確立した時点でその旨を示す同期確立通知パケットをアクセルルータへ送信し、これが自身へ転送されてくることを利用して下りユーザパケットの順序制御を行うこととした。これにより、ハンドオーバを実行した基地局間でデータ転送を行っている最中に切り戻りが発生した場合であっても、ハンドオーバを実行した移動局へ送信する下りユーザパケットの順序を保証できるとともに、切り戻り時に再転送されるパケットの数を減少させて下りユーザパケットの移動局への送信遅延が大きくなるのを抑えることができる。また、トラヒックが増大するのを防止することができる。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４のパケット送信制御方法について説明する。上述した実施の形態３では、切り戻り時に再転送するパケット数を抑止するために、ハンドオーバ元の基地局へ移動局が切り戻って無線回線上の同期が確立した段階でデータの転送を停止したが、本実施の形態では、ハンドオーバに伴う基地局間パケット転送時に、基地局はパケットを転送しながら、その複製を蓄積しておき、切り戻り型のハンドオーバが発生した場合には蓄積していた下りパケットを送信することで無用なパケット転送を抑圧することが可能なパケット送信制御方法について、図１５を用いて説明する。なお、本実施の形態のパケット送信制御方法を実現する移動アクセスネットワークを含んだ通信システムの構成は、実施の形態１の通信システムと同様である。

ハンドオーバによる転送が必要な場合、ハンドオーバ元の基地局は、ハンドオーバを実行した移動局宛にアクセスルータから受信した下りユーザパケットを移動先基地局へ転送するとともに、転送した下りユーザパケットの複製を蓄積しておく。図１５に示した例においては、アクセルルータ３から基地局２−１へ送信された下りユーザパケット＃１〜＃６が転送対象のパケットであり、これらを転送する場合、基地局２−１は、その複製を蓄積しておく。最初のハンドオーバでの移動先基地局である基地局２−２は、移動局１が切り戻り型のハンドオーバを実行した場合には、移動局１に対して送信した（送達確認が取れた）下りユーザパケットの数だけ、同期確立通知パケット＃９１を繰り返して基地局２−１へ送信した後に、アクセスルータ３から直接受信した下りユーザデータ＃７〜＃９を送信（転送）する。そして、下りユーザデータ＃７〜＃９の転送が終了後、同期確立通知パケット＃９２を基地局２−１へ送信する。

基地局２−１では、送信されてきた同期確立通知パケット＃９１の数を確認することにより移動局への送信が完了した下りユーザパケットの数を認識し、最初のハンドオーバに伴う転送動作において蓄積しておいたパケットのどれを移動局１へ送信すべきか判断する。送信する必要があると判断された下りユーザパケットは、正しい順番すなわち蓄積した順番で移動局１へ送信される。具体的には、基地局２−１は、基地局２−２から受信した同期確立通知パケット＃９１の数と同数だけ、最も古い（最初に蓄積した）ものから順に下りユーザパケットを破棄し、残った下りユーザパケットを蓄積した順番通りに移動局１へ送信する。図１５に示した例では、下りユーザパケット＃１および＃２は基地局２−２から移動局１へ送信され、送達確認も取れている状況であり、基地局２−２は、基地局２−１へ転送する下りユーザパケット＃７〜＃９の前に同期確立通知パケット＃９１を２回送信している。

なお、図１５に示した例において、ハンドオーバ先の基地局２−２がアクセスルータ３から直接受信した下りユーザパケット＃７〜＃９を基地局２−１へ転送する際に、これらを複製して蓄積しておくようにしてもよい。

このように、本実施の形態においては、ハンドオーバの発生に伴い下りユーザパケットタを転送するハンドオーバ元基地局は、転送する下りユーザパケットの複製を蓄積しておき、切り戻りが発生した場合、ハンドオーバ先基地局は、同期確立通知パケットを送信することにより移動局への送信が終了した転送パケットの数をハンドオーバ元基地局へ通知し、一旦転送された下りユーザパケットの再転送は行わないようにした。また、ハンドオーバ元基地局は、蓄積しておいた下りユーザパケットの複製の中から必要なものを移動局へ送信することとした。これにより、移動局がハンドオーバを実行し、基地局間のデータ転送中に切り戻ってきた場合にも、移動局へ送信する下りデータパケットの順序を保証することができるとともに、切り戻り時に再転送されるパケットをなくすことで下りユーザパケットの移動局への送信遅延が大きくなるのを抑えることができる。また、トラヒックが増大するのを防止することができる。

以上のように、本発明にかかるパケット送信制御方法は、無線通信に有用であり、特に、ハンドオーバを実行した移動局宛下りユーザパケットの送信順序および送信タイミングの制御に適している。

本発明にかかるパケット送信制御方法を実現する通信システムの構成例を示す図である。 移動局がハンドオーバする場合の制御シーケンス例を示す図である。 ハンドオーバ実行時の下りユーザパケットの送信および転送動作を説明するための図である。 ハンドオーバ実行時の下りユーザパケットの送信および転送動作を説明するための図である。 ハンドオーバ実行時の下りユーザパケットの送信および転送動作を説明するための図である。 ハンドオーバ実行時の下りユーザパケットの送信および転送動作を説明するための図である。 ハンドオーバ実行中の移動局がさらにハンドオーバを実行する場合の制御シーケンス例を示す図である。 実施の形態２のパケット送信制御方法を説明するための図である。 実施の形態２のパケット送信制御方法を説明するための図である。 実施の形態２のパケット送信制御方法を説明するための図である。 実施の形態２のパケット送信制御方法を説明するための図である。 実施の形態２のパケット送信制御方法を説明するための図である。 ハンドオーバ実行中の移動局がハンドオーバ元の基地局へ切り戻る場合の制御シーケンス例を示す図である。 実施の形態３のパケット送信制御方法を説明するための図である。 実施の形態４のパケット送信制御方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 移動局（ＭＳ：Mobile Station）
２−１，２−２，２−３ 基地局（ＢＳ：Base Station）
３ アクセスルータ（ＡＲ：Access Router）
４ 移動アクセスネットワーク
５ コアネットワーク（ＣＮ：Core Network）
６，７ パケット

Claims (10)

1. 特定のアクセスルータに接続された基地局間でハンドオーバを実行した場合において、ハンドオーバ先基地局が、ハンドオーバ元基地局から転送された転送パケットおよびアクセスルータから直接受信した直送パケットを宛先移動局へ正しい順番で送信するためのパケット送信制御方法であって、
   ハンドオーバ先基地局が、ハンドオーバを実行した移動局との間で無線回線の同期を確立した場合に、その旨を示す同期確立通知パケットをアクセスルータ経由でハンドオーバ元基地局へ送信する同期確立通知パケット送信ステップと、
   ハンドオーバ元基地局が、前記移動局宛の未送信パケットを、転送パケットとして前記ハンドオーバ先基地局へ転送後、前記アクセスルータ経由で受信した同期確立通知パケットを当該ハンドオーバ先基地局へ転送するパケット転送ステップと、
   前記ハンドオーバ先基地局が、前記転送パケットを前記移動局へ送信後、前記ハンドオーバ元基地局から同期確立通知パケットを受信した場合に、前記移動局宛の直送パケットを当該移動局へ送信するパケット送信ステップと、
   を含むことを特徴とするパケット送信制御方法。
2. 前記パケット転送ステップでは、未送信パケットを前記アクセスルータからの受信順に転送し、
   前記パケット送信ステップでは、前記同期確立通知パケットを受信するまでは、前記転送パケットを前記ハンドオーバ元基地局からの受信順に前記移動局へ送信し、前記同期確立通知パケットの受信後は、前記直送パケットを前記アクセスルータからの受信順に当該移動局へ送信することを特徴とする請求項１に記載のパケット送信制御方法。
3. 前記同期確立通知パケット送信ステップでは、前記ハンドオーバ先基地局が同期確立通知パケットを所定回数にわたって送信し、
   前記パケット転送ステップでは、所定回数にわたって受信した同期確立通知パケットを前記ハンドオーバ先基地局へ転送し、
   前記パケット送信ステップでは、少なくとも１つの同期確立通知パケットを受信後、前記移動局宛の直送パケットを当該移動局へ送信することを特徴とする請求項１または２に記載のパケット送信制御方法。
4. 前記同期確立通知パケットとして、レイヤ２レベルの信号パケットを使用することを特徴とする請求項１、２または３に記載のパケット送信制御方法。
5. 前記ハンドオーバ元基地局（第１の基地局）から前記ハンドオーバ先基地局（第２の基地局）が前記同期確立通知パケット（第１の同期確立通知パケット）を受信する前に、前記移動局が再度ハンドオーバを実行した場合、
   再ハンドオーバ先基地局（第３の基地局）が、前記移動局との間で無線回線の同期を確立した時点で、その旨を示す第２の同期確立通知パケットをアクセスルータ経由で前記第２の基地局へ送信し、
   前記第２の基地局は、まず、前記第１の基地局から受信した前記移動局宛の転送パケットを前記第３の基地局へ再転送し、つぎに、当該第１の基地局から前記第１の同期確立通知パケットを受信した場合に前記アクセスルータから直接受信した当該移動局宛の未送信パケットを転送パケットとして当該第３の基地局へ転送し、最後に、前記第２の同期確立通知パケットを当該第３の基地局へ転送し、
   前記第３の基地局は、前記第２の基地局からの転送パケットを前記移動局へ送信し、その後、前記第２の同期確立通知パケットを当該第２の基地局から受信した場合に、前記アクセスルータから直接受信した当該移動局宛の直送パケットを当該移動局へ送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパケット送信制御方法。
6. 前記ハンドオーバ元基地局（第１の基地局）から前記ハンドオーバ先基地局（第２の基地局）が前記同期確立通知パケット（第１の同期確立通知パケット）を受信する前に、前記移動局が再度ハンドオーバを実行して当該第１の基地局へ接続先を戻す場合、
   前記第１の基地局は、前記移動局との間で無線回線の同期を確立した時点で、まず、当該移動局宛の未送信パケットの前記第２の基地局への転送を中止し、それら未送信パケットを蓄積しつつ前記アクセスルータ経由で受信した第１の同期確立通知パケットを当該第２の基地局へ転送し、つぎに、当該移動局との間で無線回線の同期を確立した旨を示す第２の同期確立通知パケットを当該アクセスルータ経由で当該第２の基地局へ送信し、
   前記第２の基地局は、前記第１の基地局から前記第１の同期確立通知パケットを受信した場合に、それ以前に当該第１の基地局から受信した転送パケットであってかつ未だ前記移動局へ送信していない未送信転送パケット、および当該第１の同期確立通知パケットを当該第１の基地局へ転送し、さらに、当該移動局宛の未送信直送パケットを転送パケットとして前記第１の基地局へ転送後、前記第２の同期確立通知パケットを当該第１の基地局へ転送し、
   前記第１の基地局は、前記第２の基地局から受信した未送信転送パケットを前記移動局へ送信し、前記第１の同期確立通知パケットを受信後に前記蓄積しておいた未送信パケットを当該移動局へ送信し、その後、前記第２の基地局から受信した転送パケットを当該移動局へ送信し、さらに、前記第２の同期確立通知パケットを受信した後に、前記アクセスルータから直接受信した当該移動局宛の直送パケットを当該移動局へ送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパケット送信制御方法。
7. 前記パケット転送ステップでは、前記ハンドオーバ元基地局である第１の基地局が、前記移動局宛の未送信パケットを複製して蓄積しつつ当該未送信パケットを転送パケットとして前記ハンドオーバ先基地局である第２の基地局へ転送し、
   前記第１の基地局から前記第２の基地局が前記同期確立通知パケット（第１の同期確立通知パケット）を受信する前に、前記移動局が再度ハンドオーバを実行して当該第１の基地局へ接続先を戻す場合、
   前記第１の基地局は、前記移動局との間で無線回線の同期を確立した場合に、まず、当該移動局宛の未送信パケットの前記第２の基地局への転送を中止し、転送していない未送信パケットを蓄積しつつ前記アクセスルータ経由で受信した第１の同期確立通知パケットを当該第２の基地局へ転送し、さらに、当該移動局との間で無線回線の同期を確立した旨を示す第２の同期確立通知パケットを当該アクセスルータ経由で当該第２の基地局へ送信し、
   前記第２の基地局は、前記第１の基地局から前記第１の同期確立通知パケットを受信した場合に、前記移動局へ送信済みの転送パケット数にわたって当該第１の同期確立通知パケットを当該第１の基地局へ連続送信し、さらに、当該移動局宛の未送信直送パケットを転送パケットとして当該第１の基地局へ転送後、前記第２の同期確立通知パケットを当該第１の基地局へ転送し、
   前記第１の基地局は、まず、前記第１の同期確立通知パケットの数だけ、前記複製して蓄積しておいた未送信パケットを最初に蓄積したものから順番に破棄し、残った未送信パケットを前記移動局へ送信し、つぎに、前記第２の基地局から受信した転送パケットを当該移動局へ送信し、最後に、前記第２の同期確立通知パケットを受信した後に、前記アクセスルータから直接受信した当該移動局宛の直送パケットを当該移動局へ送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパケット送信制御方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一つに記載のパケット送信制御方法における、ハンドオーバ元基地局の処理を実行可能とすることを特徴とする基地局。
9. 請求項１〜７のいずれか一つに記載のパケット送信制御方法における、ハンドオーバ先基地局の処理を実行可能とすることを特徴とする基地局。
10. 請求項５に記載のパケット送信制御方法における、再ハンドオーバ先基地局の処理を実行可能とすることを特徴とする基地局。

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