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携帯電話システム及びそれに用いる同期中継方式 - 日本電気株式会社
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発明の名称 携帯電話システム及びそれに用いる同期中継方式
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−9208(P2003−9208A)
公開日 平成15年1月10日(2003.1.10)
出願番号 特願2001−193851(P2001−193851)
出願日 平成13年6月27日(2001.6.27)
代理人 【識別番号】100088812
【弁理士】
【氏名又は名称】▲柳▼川 信
【テーマコード(参考)】
5K030
5K067
【Fターム(参考)】
5K030 HA08 HC01 HC09 HC13 JA05 JL01 JT09 
5K067 AA13 BB04 CC04 CC08 DD25 EE02 EE10
発明者 中澤 正史
要約 課題
無線回線をより効率的に利用可能とし、円滑なサービス展開が可能な携帯電話システムを提供する。

解決手段
上位局装置4は下りパケット信号を中継する際に、ユーザトラヒックからパケット信号を生成し、他のパケット信号との兼ねあわせで送信順序を決定し、フレーム単位にパケット信号を分割し、他の分割されたパケット信号と合わせて3スロット分の分割信号をフレーム分割信号(フレーム#0〜#35)としてフレーム周期で高速ディジタル回線に送信する。基地局装置5は高速ディジタル回線を介してフレーム周期に受信するフレーム分割信号をそのまま無線回線へ乗せ換え、無線回線に送信する。
特許請求の範囲
【請求項1】 基地局装置において無線回線と高速ディジタル回線との間で相互にパケット信号を中継転送することで、上位局装置と移動端末との間のパケット信号を前記基地局装置を介して中継する携帯電話システムであって、前記パケット信号を回線交換方式で中継しかつパケット交換制御を一元的に実行する手段を前記上位局装置に有することを特徴とする携帯電話システム。
【請求項2】 前記パケット交換制御を一元的に実行する手段は、前記パケット信号からフレーム分割信号を生成する生成手段と、前記生成手段で生成されたフレーム分割信号をフレーム周期にて前記高速ディジタル回線に送信する送信手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の携帯電話システム。
【請求項3】 前記フレーム周期に受信するフレーム分割信号をそのまま前記無線回線へ乗せ換えて前記無線回線に送信する手段を前記基地局装置に含むことを特徴とする請求項2記載の携帯電話システム。
【請求項4】 基地局装置において無線回線と高速ディジタル回線との間で相互にパケット信号を中継転送することで、上位局装置と移動端末との間のパケット信号を前記基地局装置を介して中継する携帯電話システムの同期中継方式であって、前記上位局装置が、前記パケット信号を回線交換方式で中継しかつパケット交換制御を一元的に実行するようにしたことを特徴とする同期中継方式。
【請求項5】 前記上位局装置が前記パケット信号からフレーム分割信号を生成し、そのフレーム分割信号をフレーム周期にて前記高速ディジタル回線に送信するようにしたことを特徴とする請求項4記載の同期中継方式。
【請求項6】 前記基地局装置が前記フレーム周期に受信するフレーム分割信号をそのまま前記無線回線へ乗せ換えて前記無線回線に送信するようにしたことを特徴とする請求項5記載の同期中継方式。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話システム及びそれに用いる同期中継方式に関し、特に携帯電話システムにおけるパケット通信サービスの同期中継方式に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話システムにおいては、音声通話サービス以外に、パケット通信サービスが行われるようになってきている。
【0003】このパケット通信サービスではダウンロードデータが中心であり、無線回線の伝送速度が28.8Kbpsと、上位局装置と基地局装置との間の伝送速度よりも小さいことから、基地局装置での下りパケット信号の輻輳が発生しやすいと予想される。
【0004】この基地局装置での下りパケット信号の輻輳の発生を救済する手段としては、基地局装置の輻輳状況を上位局装置へ通知し、上位局装置でフロー制御を行うことが考えられる。ここで、フロー制御とはデータの受信側がデータの送信側の送信速度に追いつかなくなった場合に待ちの信号や再開信号を送ることで、データの転送速度を調整する制御である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のパケット通信サービスでは、基地局装置での下りパケット信号の輻輳の発生を救済する手段として、基地局装置の輻輳状況を上位局装置へ通知し、上位局装置でフロー制御を行う方法があるが、何らかの通信手順が必要になることから、実時間性が必要にも関わらず時間がかかるため、輻輳の発生の完全なる救済は困難である。
【0006】また、基地局装置におけるパケット信号の滞留は、信号遅延時間の増大となるため、エンド−エンドでのスループットを低下させる要因につながるという問題がある。
【0007】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、無線回線をより効率的に利用することができ、円滑なサービス展開を行うことができる携帯電話システム及びそれに用いる同期中継方式を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による携帯電話システムは、基地局装置において無線回線と高速ディジタル回線との間で相互にパケット信号を中継転送することで、上位局装置と移動端末との間のパケット信号を前記基地局装置を介して中継する携帯電話システムであって、前記パケット信号を回線交換方式で中継しかつパケット交換制御を一元的に実行する手段を前記上位局装置に備えている。
【0009】本発明による同期中継方式は、基地局装置において無線回線と高速ディジタル回線との間で相互にパケット信号を中継転送することで、上位局装置と移動端末との間のパケット信号を前記基地局装置を介して中継する携帯電話システムの同期中継方式であって、前記上位局装置が、前記パケット信号を回線交換方式で中継しかつパケット交換制御を一元的に実行するようにしている。
【0010】すなわち、本発明の携帯電話システムは、パケット通信サービスを実現するにあたり、基地局装置において無線回線と高速ディジタル回線との間で相互に中継転送されるパケット信号を回線交換方式で中継し、パケット交換制御を上位局装置で一元的に実行することを特徴とする。
【0011】より具体的に説明すると、本発明の携帯電話システムでは、下りパケット信号の中継方式において、上位局装置がフレーム分割信号を生成し、フレーム周期にて高速ディジタル回線に送信するとともに、基地局装置がフレーム周期に受信するフレーム分割信号をそのまま無線回線へ乗せ換えて無線回線に送信する。
【0012】本発明における回線交換方式での基地局装置及び上位局装置の動作については、従来からの音声通信サービスにおいて既に実現されているものであるが、これをパケット通信サービスにも適用し、かつ複数呼の信号を1つのフレーム分割信号にまとめて送受信する点に特徴がある。
【0013】これによって、基地局装置におけるパケット信号の送受信が、高速ディジタル回線側にて無線回線のフレーム周期に同期した信号の送受信が可能になることから、下りパケット信号量の増大による信号バッファの輻輳がなくなる。これはパケット通信サービスにおける最適なバッファサイズを求める際に、監視の対象から基地局装置を除外することが可能となり、上位局装置のみに絞ることが可能となるので、管理がし易くなる。
【0014】また、基地局装置にて信号バッファに保留することがなくなることから、上記の理由によって、基地局におけるパケット信号を中継する時間が固定的となり、上位局装置から見た送受信遅延時間を軽減することが可能となる。よって、無線回線をより効率的に利用することが可能となり、円滑なサービス展開を行うことが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例による携帯電話システムの構成を示すブロック図である。図1においては、携帯電話システムにおけるパケット通信サービスを実現するための基本的なシステム構成を示している。
【0016】図示せぬ基地局装置及び上位局装置は無線ネットワーク(Radio Network)2に属し、インタネット100やイントラネット200に接続されたコアネットワーク(Core Network)1と移動局3との間のパケット通信における無線区間の信号伝送及び呼処理制御を行う。この無線ネットワーク2においては上位局装置が1局に対して複数局の基地局装置が高速ディジタル回線を通じて結合される。また、基地局装置が1局に対して1ないし複数の無線回線が収容される。
【0017】図2は図1の無線ネットワーク2の基地局装置及び上位局装置におけるパケット信号の流れを示す図である。図2において、高速ディジタル回線300は1チャネル当たり64Kbpsの固定値であり、基地局装置5の無線回線[TDM(Time Division Multiplexer)/TDMA(TimeDivision Multiple Access)]400に対応して割り当てられている。無線回線400は1チャネル当たり9.6Kbpsの固定値であり、3チャネルを時分割多重することで、28.8Kbpsの伝送速度を実現している。
【0018】これに対し、パケット通信サービスにおいては無線回線400を有効に利用するために、1つの無線回線400に対して複数の呼が割り当てられる。これによって、複数呼のユーザトラヒックU1〜U3がパケット信号として、コアネットワーク1と移動局3−1〜3−3との間にて高速ディジタル回線300の1チャネルと1つの無線回線400とを介して中継送受信される形となる。
【0019】ユーザトラヒックU1〜U3の量は時間に応じて変化するので、下り信号においてユーザトラヒックU1〜U3が高速ディジタル回線300の伝送容量を超える場合や、無線回線400の伝送容量を超える場合が発生し得る。この時、上位局装置4や基地局装置5の信号バッファ(図示せず)にパケット信号が滞留し、さらには輻輳し得る。
【0020】図3は図2の基地局装置5及び上位局装置4の動作を含む信号フローの一例を示す図である。図3においては、発生するユーザトラヒック毎にパケット信号を生成し、送信先移動局が在圏している無線回線400に対応する高速ディジタル回線300上のチャネルを選択し、LAPD(Link Access Procedure for Dchannel)フレームにのせて送信している。このLAPDフレームではデータA,B,Cに夫々ヘッダHa,Hb,Hcが付加されて作成される。
【0021】基地局装置5はLAPD信号を受信し、受信したパケット信号の送信順序、送信タイミングを決定し、無線フレーム単位(フレーム#0〜#35)に信号を分割して無線回線400へ送信する。ここで、データAはデータA1 ,A2 ,A3に、データBはデータB1 に、データCはデータC1 ,C2 にそれぞれ分割されて無線回線400に送信される。
【0022】上記の送受信方法においては、上述した通り、基地局装置5において信号バッファの輻輳が発生し得る。この場合、基地局装置5は輻輳状況を監視し、上位局装置4へ通知し、上位局装置4にて下りパケット信号送信を抑制、調整する機能が必要となる。また、上述した通り、上位局装置4においても、信号バッファの輻輳が発生し得る。
【0023】上記のように、基地局装置5と上位局装置4とにおいて輻輳が発生した場合、トラヒック量に見合う最適なバッファ量を求めるのに、基地局装置5及び上位局装置4の調整が必要となる。
【0024】図4は図2の基地局装置5の構成を示す機能ブロック図である。図4において、基地局装置5は同期監視補正制御部51と、受信部52,55と、送信部53,54と、無線フレームタイミング部56とから構成されている。
【0025】基地局装置5は高速ディジタル回線300を介したLAPD送受信を行わず、固定長のスロット分割信号がフレーム周期(20ms)にて送受信される。無線回線400もフレーム周期が20msであることから、両者は同期し、単なる中継転送となる。よって、基地局装置5の信号バッファ(図示せず)においては輻輳が発生することはない。
【0026】図5は図2の上位局装置4の構成を示す機能ブロック図である。図5において、上位局装置4はパケット信号と、送信部41,47−1〜47−nと、受信部42,48−1〜48−nと、スロット分割順序制御部43−1〜43−nと、輻輳監視部44−1〜44−nと、スロット結合順序制御部45−1〜45−nと、同期監視補正制御部46−1〜46−nと、フレームタイミング部49とから構成されている。
【0027】上位局装置4はコアネットワーク1側で生成されたパケット信号に対し、スロット分割順序制御部43−1〜43−n及びフレームタイミング部49で送信順序や送信タイミングを決定し、フレーム単位(フレーム#0〜#35)に信号を分割して下り高速ディジタル回線301〜30nへ送信する。輻輳監視部44−1〜44−nはスロット分割順序制御部43−1〜43−nにおける輻輳を監視する。
【0028】また、上位局装置4は上り高速ディジタル回線301〜30nからの受信信号に対し、スロット結合順序制御部45−1〜45−nでフレーム単位(フレーム#0〜#35)の信号を結合し、受信順序を決定し、パケット信号としてコアネットワーク1側へ送出する。
【0029】この時、高速ディジタル回線301〜30n側ではフレーム分割信号の送信をフレームタイミングに基づいて周期的に送信を行う。また、同期監視補正制御部46−1〜46−nは上り信号中のフレーム識別を周期的に検索することで、同期の監視を行う。さらに、同期監視補正制御部46−1〜46−nは同期確立時、上り信号中のタイミング補正値を受付け、下りタイミング補正情報として折り返し送信するとともに、下り送信タイミングの補正を行う。
【0030】図6は図2の基地局装置5と上位局装置4との間で送受信されるフレーム分割信号のフォーマットを示す図である。図6において、フレーム分割信号はスーパフレーム識別、フレーム識別、スロット#0・データ、スロット#1・データ、スロット#2・データ、タイミング補正値とから構成されている。
【0031】スーパーフレーム識別には無線回線400上のスーパフレームを構成する36個の無線フレーム(フレーム#0〜#35)中の何番目かを示すカウンタ情報が挿入されている。フレーム識別には高速ディジタル回線300上での160オクテット長のフレーム分割信号から同期を確認するための識別子が挿入されている。
【0032】スロット#0・データ、スロット#1・データ、スロット#2・データは無線回線400上にて送受信されるデータが挿入されている。タイミング補正値は上位局装置4のスロット分割信号の送信タイミングをオクテット単位で補正するための情報が挿入されている。
【0033】図7は図2の基地局装置5と上位局装置4との間の変更動作、信号フローを示す図である。図7において、上位局装置4はユーザトラヒックからパケット信号を生成し、他のパケット信号との兼ねあわせで送信順序を決定し、フレーム単位にパケット信号を分割し(データAをデータA1 ,A2 ,A3 に、データBをデータB1 に、データCをデータC1 ,C2 にそれぞれ分割)、他の分割されたパケット信号と合わせて3スロット分の分割信号をフレーム分割信号(フレーム#0〜#35)としてフレーム周期で送信する。
【0034】つまり、図3では基地局装置5にて実施していた無線フレーム及び無線フレームを複数束ねたスーパフレームのタイミングを、上位局装置4においても生成し、そのタイミングに合わせた周期的な送信処理を実現する必要がある。
【0035】基地局装置5においては上位局装置4から受信した3スロット分のフレーム分割信号(フレーム#0〜#35)を自装置にて生成される無線フレームタイミングに合わせて、無線回線400へ中継送信する。
【0036】図8は図2の基地局装置5と上位局装置4との間の同期の確立フローを示すシーケンスチャートである。図8において、基地局装置5のみならず、上位局装置4も、自装置で生成するフレームタイミングに併せてフレーム分割信号の送信が開始される。
【0037】基地局装置5にて下り・フレーム識別が所定の複数フレーム分連続して検出された時点で、フレーム同期の確立と認識される。この時点で、フレーム分割信号上のスーパフレーム識別を確認した上で、基地局装置5自身が下り無線回線へ中継転送するのに最適なタイミングとの時間差が測定され、タイミング補正値として上りフレーム分割信号にて送信される。
【0038】上位局装置4では、基地局装置5と同様に、上り無線フレーム識別信号を所定の複数フレーム分連続して検出した時点で、フレーム同期の確立と認識する。この時点で、上りタイミング補正値情報によって下りタイミング補正値情報に折り返し、次フレームから下り送信周期を補正値分ずらす。
【0039】基地局装置5は下りタイミング補正値情報の変化量から、次フレームの下り無線フレーク識別情報の受信を待つタイミングを変化量分ずらして待つことで、同期を確立したまま、タイミングをずらすことができる。
【0040】このように、基地局装置5でのパケット信号の送受信において、高速ディジタル回線300側が無線回線400のフレーム周期に同期した信号の送受信が可能になることから、下りパケット信号量の増大による信号バッファの輻輳がなくなる。これによって、パケット通信サービスにおける最適なバッファサイズを求める際に、監視の対象から基地局装置5を除外することができ、上位局装置4のみに絞ることができるので、管理がし易くなる。
【0041】また、基地局装置5にて信号バッファに保留することがなくなることから、上記の理由によって基地局装置5におけるパケット信号を中継する時間が固定的となり、上位局装置4から見た送受信遅延時間を軽減することができる。よって、無線回線400をより効率的に利用することができ、円滑なサービス展開を行うことができる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基地局装置において無線回線と高速ディジタル回線との間で相互にパケット信号を中継転送することで、上位局装置と移動端末との間のパケット信号を基地局装置を介して中継する携帯電話システムにおいて、上位局装置が、パケット信号を回線交換方式で中継しかつパケット交換制御を一元的に実行することによって、無線回線をより効率的に利用することができ、円滑なサービス展開を行うことができるという効果がある。




 

 


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