JP2005123787A

JP2005123787A - 無線アクセスネットワークシステム及びデータ転送方法

Info

Publication number: JP2005123787A
Application number: JP2003354961A
Authority: JP
Inventors: Hideki Shiraishi; 秀樹白石
Original assignee: NEC Corp; MX Mobiling Ltd
Current assignee: NEC Corp; MX Mobiling Ltd
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】ＩＰ化された無線基地局装置と無線ネットワーク制御装置間におけるＭＡＣ−ＰＤＵの伝送効率を向上させることができる無線アクセスネットワークシステム及びデータ転送方法を提供する。
【解決手段】無線リンクを介して複数の移動端末と通信可能な無線基地局装置と、複数の前記無線基地局装置が接続される、移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置とを備えた無線アクセスネットワークシステムにおいて、無線基地局装置と無線ネットワーク制御装置間で所定のデータユニット単位でユーザデータを送受信する際に、複数のデータユニットを多重化してＩＰパケットを生成し、該ＩＰパケットを無線基地局装置と無線ネットワーク制御装置間で送受信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線基地局装置及び無線ネットワーク制御装置を有する無線アクセスネットワークシステムに関し、特に高速データ転送に使用されるＨＳ−ＤＳＣＨ（High Speed Downlink Shared Channel）に対応した無線アクセスネットワークシステムに関する。

移動体通信システムにおいて、ユーザが所有する移動端末からネットワークへ接続するためのアクセス系は無線アクセスネットワークシステムと呼ばれる。この無線アクセスネットワークシステムの一般的な構成を図３に示す。

図３は無線アクセスネットワークシステムの構成を示すブロック図である。

図３に示すように、無線アクセスネットワークシステムは、無線リンクを介して複数の移動端末（ＵＥ）１０と通信可能な無線基地局装置（Ｎｏｄｅ−Ｂ）２０と、複数の無線基地局装置２０が接続される無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）３０とを有する構成である。

無線基地局装置２０は、移動端末１０毎に送受信するデータの分離／多重を行う制御装置と、移動端末１０と無線通信を行うための送受信装置とを有する構成である。また、無線ネットワーク制御装置３０は、各移動端末１０の位置情報をそれぞれ管理し、移動端末１０毎の呼接続やハンドオーバー処理等を行う制御装置と、データフローを切り換えるスイッチ部と、複数の無線基地局装置２０と通信するための通信制御装置とを有する構成である。無線基地局装置２０及び無線ネットワーク制御装置３０は、例えば、ＤＳＰ、ＣＰＵ、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ、及びその他のＬＳＩ（例えば、バスコントローラやＩ／Ｏコントローラ等）によって構成される。

図３に示した無線基地局装置２０と無線ネットワーク制御装置３０間は、現在、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）方式にしたがってデータ転送が行われている。これらの装置は、将来的にはＩＰ（Internet Protocol）化され、ＩＰパケットを用いて互いにデータを送受信することが予想される。無線基地局装置２０及び無線ネットワーク制御装置３０をそれぞれＩＰ化することで、ＩＰ網から提供される多彩なサービスを受容できるというメリットがある。これら無線基地局装置２０と無線ネットワーク制御装置３０間で高速にデータ転送するための従来の技術について図４〜図６を用いて説明する。

図４は図３に示した無線基地局装置及び無線ネットワーク制御装置の機能を示すブロック図である。また、図５は従来の無線アクセスネットワークシステムで送受信されるＡＴＭセルの構成を示す模式図であり、図６は従来の無線アクセスネットワークシステムで送受信されるＩＰパケットの構成を示す模式図である。なお、図４は、無線基地局装置２０及び無線ネットワーク制御装置３０が備える機能のうち、後述する非特許文献１に記載されたＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤの構成を示している。

近年、固定通信網だけでなく移動通信網においてもデータトラフィックの大幅な増加が予想され、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式等では、データトラフィックの増加に対応する技術として、３ＧＰＰ(3^rd Generation Partnership Project)にてＨＳ−ＤＳＣＨ（High Speed Downlink Shared Channel）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

高速データ転送に使用されるＨＳ−ＤＳＣＨでは、図４に示すように無線基地局装置２０の制御装置が備えるMAC-sh-entity機能と無線ネットワーク制御装置３０の制御装置が備えるMAC-d-entity機能とにより、所定のデータユニット（ＭＡＣ−ＰＤＵ：MAC - Protocol Data Unit）単位でユーザデータが送受信される。

ここで、従来の無線基地局装置２０と無線ネットワーク制御装置３０間では、ＡＴＭのＡＡＬ２（ATM Adaptation layer 2）機能により、図５に示すように上記ＭＡＣ−ＰＤＵに相当するＣＰＳ−ＳＤＵ（Common Part Sublayer - Service Data Unit）から固定長のＡＴＭセルが生成されて送信される。

この従来の無線基地局装置２０及び無線ネットワーク制御装置３０をそれぞれ単純にＩＰ化すると、上記ＡＴＭのＡＡＬ２（ＣＰＳ）に相当する機能が無くなるため、図６に示すように無線基地局装置２０と無線ネットワーク制御装置３０間では、１つのＭＡＣ−ＰＤＵをＩＰデータ領域に収容した１つのＩＰパケットを用いてユーザデータを送受信することになる。
3GPP Technical Specification 25.321, MAC protocol specification, version 3.4.0, June 2002.

無線基地局装置及び無線ネットワーク制御装置を有する無線アクセスネットワークシステムでは、上記ＨＳ−ＤＳＣＨによる高速データ転送に対して可能な限り高い伝送効率が要求される。

しかしながら、上述した無線基地局装置及び無線ネットワーク制御装置をそれぞれＩＰ化し、１つのＭＡＣ−ＰＤＵを１つのＩＰパケットを用いて送受信する方式では、ヘッダのオーバヘッドが大きくなるため、無線基地局装置と無線ネットワーク制御装置間におけるＭＡＣ−ＰＤＵの伝送効率が低下する問題がある。これは、ＡＴＭヘッダが５ｂｙｔｅであるのに対し、ＩＰｖ４のＩＰヘッダは２０ｂｙｔｅ、ＩＰｖ６のＩＰヘッダは４０ｂｙｔｅであるため、ＩＰ化によって送受信するヘッダのオーバヘッドが増大し、このことが高速データ転送におけるスループットのボトムネックとなるからである。

本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、ＩＰ化された無線基地局装置と無線ネットワーク制御装置間におけるＭＡＣ−ＰＤＵの伝送効率を向上させることができる無線アクセスネットワークシステム及びデータ転送方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の無線アクセスネットワークシステムは、無線リンクを介して複数の移動端末と通信可能な無線基地局装置と、
複数の前記無線基地局装置が接続される、前記移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置と、
を有し、前記無線基地局装置と前記無線ネットワーク制御装置間にて所定のデータユニット単位でユーザデータが送受信される無線アクセスネットワークシステムであって、
前記無線基地局装置は、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線ネットワーク制御装置に送信すると共に、前記無線ネットワーク制御装置から受信した前記ＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有し、
前記無線ネットワーク制御装置は、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線基地局装置に送信すると共に、前記無線基地局装置から受信したＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有する構成である。

また、本発明の無線基地局装置は、複数の移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置との間で所定のデータユニット単位でユーザデータを送受信する、無線リンクを介して前記移動端末と通信可能な無線基地局装置であって、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線ネットワーク制御装置に送信すると共に、前記無線ネットワーク制御装置から受信した前記ＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有する構成である。

また、本発明の無線ネットワーク制御装置は、無線リンクを介して複数の移動端末と通信可能な無線基地局装置との間で所定のデータユニット単位でユーザデータを送受信する、複数の前記無線基地局装置が接続される、前記移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置であって、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線基地局装置に送信すると共に、前記無線基地局装置から受信したＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有する無線ネットワーク制御装置。

一方、本発明のデータ転送方法は、無線リンクを介して複数の移動端末と通信可能な無線基地局装置と、
複数の前記無線基地局装置が接続される、前記移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置と、
を備え、前記無線基地局装置と前記無線ネットワーク制御装置間にて所定のデータユニット単位でユーザデータを送受信する無線アクセスネットワークシステムのデータ転送方法であって、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し、
該ＩＰパケットを用いて前記無線基地局装置と前記無線ネットワーク制御装置間で前記ユーザデータを送受信する方法である。

上記のような無線アクセスネットワークシステム及びテータ転送方法では、無線基地局装置と無線ネットワーク制御装置間で送受信されるＩＰパケットに複数のＭＡＣ−ＰＤＵを多重化して収容するため、１つのＭＡＣ−ＰＤＵを１つのＩＰパケットを用いて送受信する場合に比べてＩＰパケット数が大幅に低減する。したがって、ＩＰヘッダのオーバヘッドが軽減され、無線基地局装置と無線ネットワーク制御装置間におけるデータ（ＭＡＣ−ＰＤＵ）の伝送効率が向上する。

次に本発明について図面を参照して説明する。

図１は本発明の無線アクセスネットワークシステムで送受信されるＩＰパケットの構成例を示す模式図である。

本発明の無線アクセスネットワークシステムは、図３に示したように複数の移動端末（ＵＥ）１０と無線リンクを介して通信可能な複数の無線基地局（Ｎｏｄｅ−Ｂ）２０と、複数の無線基地局装置２０が接続される無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）３０とを有する構成である。

また、本発明の無線アクセスネットワークシステムでは、図４に示したように、無線基地局装置２０の制御装置が備えるMAC-sh-entity機能と無線ネットワーク制御装置３０の制御装置が備えるMAC-d-entity機能とによって互いにデータ（ＭＡＣ−ＰＤＵ）を送受信することでＨＳ−ＤＳＣＨが実現される。

図１に示すように、本発明では、無線基地局装置２０の制御装置が備えるMAC-sh-entity機能、及び無線ネットワーク制御装置３０の制御装置が備えるMAC-d-entity機能により、無線基地局装置２０と無線ネットワーク制御装置３０間で送受信するＩＰパケットのＩＰデータ領域に複数のＭＡＣ−ＰＤＵを多重化して収容する。

すなわち、本発明の無線アクセスネットワークシステムの無線基地局装置２０は、複数のＭＡＣ−ＰＤＵを多重化してＩＰパケットを生成し無線ネットワーク制御装置３０に送信すると共に、無線ネットワーク制御装置３０から受信したＩＰパケットから複数のＭＡＣ−ＰＤＵを分離するMAC-sh-entity機能を備えた制御装置を有し、無線ネットワーク制御装置３０は、複数のＭＡＣ−ＰＤＵを多重化してＩＰパケットを生成し無線基地局装置２０に送信すると共に、無線基地局装置２０から受信したＩＰパケットから複数のＭＡＣ−ＰＤＵを分離するMAC-d-entity機能を備えた制御装置を有する構成である。

このように１つのＩＰパケットに複数のＭＡＣ−ＰＤＵを多重化すると、１つのＭＡＣ−ＰＤＵを１つのＩＰパケットを用いて送受信する方式に比べてＩＰパケット数が大幅に低減するため、ＩＰヘッダのオーバヘッドが軽減される。

なお、無線基地局装置２０及び無線ネットワーク制御装置３０では、通常、無線基地局装置２０と無線ネットワーク制御装置３０間で送受信するＭＡＣ−ＰＤＵのサイズが既知である。したがって、ＩＰパケットに各ＭＡＣ−ＰＤＵ間の区切りを示す情報等をのせる必要がないため、図１に示すようにＩＰパケットには複数のＭＡＣ−ＰＤＵを連続して収容できる。

また、図１では、２つのＭＡＣ−ＰＤＵがＩＰデータ領域に収容される様子を示しているが、ＩＰデータ領域に収容可能なＭＡＣ−ＰＤＵの数は、ＩＰパケットに対して予め設定されたＭＴＵ（Maximum Transmission Unit）に依存する。

すなわち、ＭＡＣ−ＰＤＵのサイズをＮ（byte）、ＩＰパケットのＭＴＵをＭ（byte）とすると、ＩＰパケットに格納可能なＭＡＣ−ＰＤＵの最大多重数Ｌは、
Ｌ＝Ｍ／Ｎ（但し、小数点以下は切り捨て）
となる。

ＩＰパケットのＭＴＵは、ＩＰの種類（ＩＰｖ４、ＩＰｖ６）によって異なり、
ＩＰｖ４の場合、
ＭＴＵ＝６５５３５−２０（ＩＰｖ４のヘッダサイズ）＝６５５１５bytes
ＩＰｖ６の場合、
ＭＴＵ＝６５５３５bytes（ジャンボペイロードオプション未使用）
ＭＴＵ＝４×１０⁹bytes（ジャンボペイロードオプション使用）
となる。

次に、本発明の無線アクセスネットワークシステムの動作について図面を用いて説明する。なお、以下では、無線ネットワーク制御装置３０の制御装置で複数のＭＡＣ−ＰＤＵを多重化してＩＰパケットを生成し、無線基地局装置２０へ送信する場合を例にして説明する。無線基地局装置２０から無線ネットワーク制御装置３０へＩＰパケットを送信する場合も同様の処理が実行される。

図２は本発明の無線アクセスネットワークシステムが備える無線基地局装置及び無線ネットワーク制御装置の処理手順を示すフローチャートである。

図２に示すように、無線ネットワーク制御装置３０においてＩＰパケットを生成する場合、制御装置は、まず送信対象となるＭＡＣ−ＰＤＵが存在するか否かを判定する（ステップＳ１）。ＭＡＣ−ＰＤＵが無い場合、制御装置は後述するステップＳ５の処理に移行し、ＩＰパケットに所定のＩＰヘッダを付与して無線基地局装置２０へ送信する。

ステップＳ１の処理にてＭＡＣ−ＰＤＵが存在する場合、制御装置は、該ＭＡＣ−ＰＤＵ収容後のＩＰパケットの送信データ長を計算する（ステップＳ２）。送信データ長は、既に収容しているＭＡＣ−ＰＤＵによるＩＰパケットの送信データ長に、新たに格納するＭＡＣ−ＰＤＵのサイズを加算することで算出する。

次に、制御装置は、ステップＳ２で求めた送信データ長が、ＩＰパケットのＭＴＵを越えるか否かを判定する（ステップＳ３）。

送信データ長がＭＴＵを越えない場合、制御装置は、ＩＰパケットにＭＡＣ−ＰＤＵを収容し（ステップＳ４）、ステップＳ１の処理に戻って送信対象となる次のＭＡＣ−ＰＤＵが存在するか否かを判定する。一方、送信データ長がＭＴＵを越える場合は、ＭＡＣ−ＰＤＵを収容せずに、ＩＰパケットに所定のＩＰヘッダを付与して無線基地局装置２０に送信する（ステップＳ５）。

以上説明したように、本発明によれば無線基地局装置２０と無線ネットワーク制御装置３０間で送受信するＩＰパケットに複数のＭＡＣ−ＰＤＵを多重化して収容することで、１つのＭＡＣ−ＰＤＵを１つのＩＰパケットを用いて送受信する場合に比べてＩＰパケット数を大幅に低減できるため、ＩＰヘッダのオーバヘッドが軽減され、無線基地局装置２０及び無線ネットワーク制御装置３０を有する無線アクセスネットワークシステムの伝送効率を向上させることができる。

本発明の無線アクセスネットワークシステムで送受信されるＩＰパケットの構成例を示す模式図である。本発明の無線アクセスネットワークシステムが備える無線基地局装置及び無線ネットワーク制御装置の処理手順を示すフローチャートである。無線アクセスネットワークシステムの構成を示すブロック図である。図３に示した無線基地局装置及び無線ネットワーク制御装置の機能を示すブロック図である。従来の無線アクセスネットワークシステムで送受信されるＡＴＭセルの構成を示す模式図である。従来の無線アクセスネットワークシステムで送受信されるＩＰパケットの構成を示す模式図である。

符号の説明

１０移動端末
２０無線基地局装置
３０無線ネットワーク制御装置

Claims

無線リンクを介して複数の移動端末と通信可能な無線基地局装置と、
複数の前記無線基地局装置が接続される、前記移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置と、
を有し、前記無線基地局装置と前記無線ネットワーク制御装置間にて所定のデータユニット単位でユーザデータが送受信される無線アクセスネットワークシステムであって、
前記無線基地局装置は、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線ネットワーク制御装置に送信すると共に、前記無線ネットワーク制御装置から受信した前記ＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有し、
前記無線ネットワーク制御装置は、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線基地局装置に送信すると共に、前記無線基地局装置から受信したＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有する無線アクセスネットワークシステム。
複数の移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置との間で所定のデータユニット単位でユーザデータを送受信する、無線リンクを介して前記移動端末と通信可能な無線基地局装置であって、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線ネットワーク制御装置に送信すると共に、前記無線ネットワーク制御装置から受信した前記ＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有する無線基地局装置。
無線リンクを介して複数の移動端末と通信可能な無線基地局装置との間で所定のデータユニット単位でユーザデータを送受信する、複数の前記無線基地局装置が接続される、前記移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置であって、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し前記無線基地局装置に送信すると共に、前記無線基地局装置から受信したＩＰパケットから複数の前記データユニットを分離する制御装置を有する無線ネットワーク制御装置。
無線リンクを介して複数の移動端末と通信可能な無線基地局装置と、
複数の前記無線基地局装置が接続される、前記移動端末の位置情報をそれぞれ管理する無線ネットワーク制御装置と、
を備え、前記無線基地局装置と前記無線ネットワーク制御装置間にて所定のデータユニット単位でユーザデータを送受信する無線アクセスネットワークシステムのデータ転送方法であって、
複数の前記データユニットを多重化して収容したＩＰパケットを生成し、
該ＩＰパケットを用いて前記無線基地局装置と前記無線ネットワーク制御装置間で前記ユーザデータを送受信するデータ転送方法。