JP5111661B2 - 通信制御方法および無線基地局 - Google Patents

Description

本発明は、アドホックネットワークの技術を利用して形成されたマルチホップセルラー無線システムで使用する通信制御方法および無線基地局に関する。

送信端末から送信されたデータを、直接の無線通信が不可能な受信端末に他の無線通信端末がマルチホップ転送することによって届ける方法として、アドホックネットワークと呼ばれる技術がある。アドホックネットワークでは、ネットワークを構成する無線通信端末間でＤＳＲ（Dynamic Source Routing）やＡＯＤＶ（Ad hoc On-Demand Distance Vector）といったルーティングプロトコルを用いることで端末間の経路を確立することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

一方、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）にて標準化されているパケット交換制御において、通信用の個別チャネルは最初の通信確立の際に使用した無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）をアンカーポイントとして、そこからデータのルーティング経路を延長する制御を行っている（非特許文献２参照）。

また、同じく３ＧＰＰで標準化されたＬＴＥ（Long Term Evolution）では、上記ＲＮＣの機能をｅＮｏｄｅＢに移したことにより、ハンドオーバ時にアンカーポイントを移動し、データ転送経路を切り替える方式を採っている（非特許文献３参照）。

また、特許文献１には、特定の端末間に発生するデータ送受信それぞれにおいて、ルーティング経路のホップ数を比較することにより、ホップ数の増加に基づいてルーティング経路が冗長になったことを検出し、これに基づいてルーティング経路の最適化や、アンカールータ（アンカーポイント）の変更を行う技術が記載されている。ホップ数のカウント方法としては、ＩＰｖ４におけるＴＴＬ（Time to Live）パラメータ、ＩＰｖ６のホップリミットパラメータを使用した方法が開示されている。

特開２００３−２２４５８９号公報 C-K.Toh著、構造計画研究所訳、「アドホックモバイルワイヤレスネットワーク −プロトコルとシステム−」共立出版（２００３年） ３ＧＰＰ ＴＳ２５．８３２"Manifestations of Handover and SRNS relocation" ３ＧＰＰ ＴＳ２３．４０１ Ｖ８.３.０"General Packet Radio Service(GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN) access"

アドホックネットワークの技術をセルラー無線システムに適用する形態の一つに、基地局間の無線中継が考えられる。これは、移動局を扱う基地局とコアネットワークの間を他の基地局による無線中継によってマルチホップ転送することで実現される。

しかしながら、この技術をＬＴＥや将来的なセルラー無線システムに適用する場合、無線リソース制御や移動制御を行い、アンカーポイントとなる基地局をマルチホップ経路上の基地局の中から一つ選択する必要がある。このとき、移動局が移動するたびに、最も移動局に近い基地局にセルラーネットワーク管理機能を持たせた場合、移動局のコンテキストを転送するための制御パケットが発生し、基地局間の無線リソースを消費するという問題がある。

一方、最もコアネットワークに近い基地局にセルラーネットワーク管理機能を固定させた場合、上記のコンテキスト転送に伴う問題は発生しないが、セルラーネットワーク管理機能を有する基地局は多くの移動局を扱うため、負荷が集中するという問題がある。また、移動局が最初に接続した基地局にセルラーネットワーク管理機能を固定し、移動時は経路を延長する方式をとった場合、転送用の無線リソースが必要になるため、基地局間の無線リソースを無駄に消費する課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マルチホップセルラー無線システムを実現する際の課題となるセルラーネットワーク管理機能の切替契機を効率化する通信制御方法および無線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、少なくとも１つのゲートウェイと、無線移動局の無線リソース管理および移動管理を行うためのセルラーネットワーク管理機能を有する複数の無線基地局と、により構成されるマルチホップセルラーネットワークで実行する通信制御方法であって、前記複数の無線基地局のうち、マルチホップセルラーネットワークに接続中の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行っている第１の無線基地局が、当該無線移動局の接続先を切り換える必要があると判断した場合に、ハンドオーバ先の無線基地局となる第２の無線基地局に対してハンドオーバ処理を要求し、また、当該無線移動局（ハンドオーバ実行移動局）に対して当該第２の無線基地局へのハンドオーバを指示するハンドオーバ指示ステップと、前記第２の無線基地局が、前記ハンドオーバ指示ステップにおける、前記第１の無線基地局から送信された信号が自局に到達するまでの転送回数に基づいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する変更判定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明にかかる通信制御方法では、ハンドオーバ先の無線基地局が、ハンドオーバを実行した無線移動局にセルラーネットワーク管理機能を提供中の無線基地局から自局までのメッセージ転送回数に基づいて、当該無線移動局に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更するかどうか判断することとしたので、セルラーネットワーク管理機能の切替契機を効率化することができ、無線リソースを必要以上に消費するのを防止できる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる通信制御方法を適用したマルチホップセルラーネットワークの一例を示す図である。 図２は、ゲートウェイの構成例を示す図である。 図３は、無線基地局の構成例を示す図である。 図４は、無線移動局の構成例を示す図である。 図５は、無線移動局が接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。 図６は、無線移動局が接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。 図７は、実施の形態２にかかる通信制御方法を適用したマルチホップセルラーネットワークの一例を示す図である。 図８は、無線移動局が接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。 図９は、実施の形態３にかかる通信制御方法を適用したマルチホップセルラーネットワークの一例を示す図である。 図１０は、無線移動局が接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。 図１１は、接続状態管理情報を示す図である。 図１２は、無線移動局が接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。 図１３は、接続状態管理情報を示す図である。 図１４は、無線移動局が接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。

１，１Ｘ，１Ｙ ゲートウェイ
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 無線基地局
３ 無線移動局
１１ 有線Ｉ／Ｆ部
１２，２１，３１ 無線Ｉ／Ｆ部
１３，２２，３２ 制御メッセージ処理部
１４，２３ 経路制御部
１５，２４ リソース制御部
２５ 移動制御部
３３ 品質測定部
１００Ａ 通信エリア

以下に、本発明にかかる通信制御方法および無線基地局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、本発明にかかる通信制御方法を適用したマルチホップセルラーネットワーク（マルチホップセルラー無線システム）の一例を示す図である。このシステムは、ゲートウェイ１と、無線基地局２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと、無線移動局３と、を含む。

図１において、ゲートウェイ１は、コアネットワークとの接続インタフェースを有し、マルチホップセルラーネットワークとコアネットワーク間でトラフィックを中継する。無線基地局２Ａ〜２Ｄは、無線移動局３が送信したデータをゲートウェイ１へ届け、またゲートウェイ１が送信したデータを無線移動局３に届けるために、ゲートウェイ１と無線移動局３との間で無線中継を行う。また、各無線基地局は、無線移動局３に対して、無線リソースの管理および移動管理を実施するためのセルラーネットワーク管理機能を有する。ただし、一つの無線移動局３に対してすべての無線基地局がセルラーネットワーク管理機能を提供する必要はなく、無線移動局３からゲートウェイまでの経路上のいずれかの無線基地局がセルラーネットワーク管理機能を提供する。無線移動局３は、いずれかの無線基地局に接続してデータ通信を行う。

また、図１では、無線移動局３の移動経路、移動経路上における無線基地局との接続関係（直接通信する無線基地局）、および無線移動局３が直接通信する無線基地局（接続中の無線基地局）からコアネットワークまでの接続関係（データ転送経路）の例も併せて示している。具体的には、無線基地局２Ａに接続した状態から無線移動局３が移動を開始し、接続先を無線基地局２Ｂ，２Ｃへと切り替える様子とそのときのデータ転送経路の例を示している。なお、データ転送経路は点線の双方向矢印にて示されており、この矢印の始点（終点）に位置する無線基地局が、その経路を使用してコアネットワークと通信を行う無線移動局に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する。

また、図１では、無線基地局２Ａが他のノード（無線移動局，他の無線基地局，ゲートウェイ）と無線通信可能な範囲を通信エリア１００Ａとして示している。図１に示した構成の場合、無線基地局２Ａは、無線基地局２Ｂおよびゲートウェイ１との直接通信が可能である。他の無線基地局の通信エリアについては、簡単化のために記載を省略しているが、無線基地局２Ｂは無線基地局２Ａおよび２Ｃと通信可能な場所に配置され、無線基地局２Ｃは無線基地局２Ｂおよび２Ｄと通信可能な場所に配置されているものとする。また、無線基地局２Ｄは無線基地局２Ｃおよびゲートウェイ１と通信可能な場所に配置されているものとする。また、各無線基地局は、既存のアドホックネットワークのルーティングプロトコルなどを利用して作成された、ゲートウェイ１にデータ転送するための経路テーブルを管理しているものとする。

図２は、ゲートウェイ１の構成例を示す図である。図示したように、ゲートウェイ１は、コアネットワークと通信するための有線Ｉ／Ｆ部１１と、無線基地局または無線移動局と通信するための無線Ｉ／Ｆ部１２と、有線Ｉ／Ｆ部１１または無線Ｉ／Ｆ部１２で送受信するためのメッセージを処理するための制御メッセージ処理部１３と、制御メッセージを送信する経路を決定するための経路制御部１４と、移動局の接続情報を管理するリソース制御部１５と、を備える。

無線基地局２Ａ〜２Ｄは同一の構成である。以下の説明では、特に区別する必要がない場合、これらを総称して無線基地局２と呼ぶ。図３は、無線基地局２の構成例を示す図である。図示したように、無線基地局２は、他の無線基地局２、無線移動局３またはゲートウェイ１と通信するための無線Ｉ／Ｆ部２１と、無線Ｉ／Ｆ部２１で送受信するメッセージを処理するための制御メッセージ処理部２２と、制御メッセージを送信する経路を決定するための経路制御部２３と、無線リソース管理を行うリソース制御部２４と、無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局となった場合にその無線移動局３の移動を扱う移動制御部２５と、を備える。

また図４は、無線移動局３の構成例を示す図であり、この無線移動局３は、無線基地局２またはゲートウェイ１と通信するための無線Ｉ／Ｆ部３１と、無線Ｉ／Ｆ部３１で送受信するメッセージを処理するための制御メッセージ処理部３２と、周辺の無線基地局２との通信品質を測定する品質測定部３３と、を備える。

なお、図２〜図４では、本実施の形態の特徴的な動作を実現するために必要な構成要素のみを記載し、他の一般的な構成要素については記載を省略している。

つづいて、本実施の形態のマルチホップセルラーネットワークにおける特徴的な動作である無線移動局３が移動を行い、接続先の無線基地局２（直接通信する無線基地局２を切り替える場合の動作について説明する。ここでは、一例として、無線移動局３が図１に示したように移動する場合の動作を説明する。すなわち、無線移動局３は、無線基地局２Ａに接続し、無線基地局２Ａおよびゲートウェイ１経由でコアネットワークとの間のデータ転送経路が設定されている状態を初期状態とし、その後、移動に伴い接続先を無線基地局２Ｂ、２Ｃの順で切り替える場合の動作を説明する。ここでは、無線移動局３が接続先を無線基地局２Ａから無線基地局２Ｂへ切り替える動作（第１の制御手順）と、接続先を無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃへ切り替える動作（第２の制御手順）に分けて説明する。なお、初期状態では、無線基地局２Ａが、無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供しているものとする。

（第１の制御手順）
図５は、無線移動局３がハンドオーバを実行し、接続先を無線基地局２Ａ（初期状態）から無線基地局２Ｂへ切り替える場合のシーケンスを示す図である。なお、図５では、制御メッセージの送受信動作のみを示しており、データの送受信動作については記載を省略している。また、これ以降の説明において、「ハンドオーバ」とは、無線移動局が移動を行い、それまで接続していた無線基地局とは異なる無線基地局の通信エリアに移動した場合に、移動先の無線基地局経由で通信が可能となるように、接続先の無線基地局を切り替える動作を示すこととする。

無線移動局３では、いずれかの無線基地局２に接続済みの場合、所定のタイミングで品質測定部３３が通信品質を測定し、制御メッセージ処理部３２は、その測定結果（通信品質）を含んだ制御メッセージを生成し、さらに、生成したメッセージを品質測定結果として、無線Ｉ／Ｆ部３１経由で接続中の無線基地局２へ送信する。

無線移動局３は、初期状態においては、図５に示したように、セルラーネットワーク管理機能を提供している無線基地局２Ａ（アンカーポイントの無線基地局）に向けて品質測定結果メッセージを送信する（ステップＳ１０）。なお、図５では、説明の便宜上、定期的に、または不定期に送信される品質測定結果メッセージのうちの１つのみを示している。

上記品質結果メッセージの宛先である無線基地局２Ａは、品質測定結果メッセージを受信すると、その内容を確認する。その結果、通信品質が劣化したと判断し、接続先を自局から他の無線基地局２へ切り替えるためのハンドオーバが必要と判断した場合には、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｂに向けて、ハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ１１）。このとき、ハンドオーバ要求メッセージを中継する各無線基地局２がメッセージ転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行う。たとえば、ハンドオーバ要求メッセージ内に転送回数を記録するための所定の領域を確保しておき、ハンドオーバ要求メッセージを生成した無線基地局２は、転送回数として初期値（０や１など）を記録する。そして、各無線基地局２は、ハンドオーバ要求メッセージを転送する際に、転送回数情報を更新（インクリメント）する。これにより、ハンドオーバ要求メッセージの宛先となる無線基地局２は、ハンドオーバ要求メッセージが何回転送されて到達したかを知ることができる。今回の例では、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｂはハンドオーバ要求メッセージが１回転送されたこと（当該メッセージが発行元の無線基地局２Ａから他の無線基地局２を経由せずに直接到達したこと）を検出する。

ここで、図１に示したマルチホップセルラーネットワークを構成している本実施の形態の無線基地局２はそれぞれ、自装置に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局２と自装置との間の最大ホップ数（閾値）を保持している。そして、各無線基地局２は、ハンドオーバ先の無線基地局としてハンドオーバ処理を実行する場合、ハンドオーバ要求メッセージの転送回数と上記閾値（最大ホップ数）とを比較し、転送回数が閾値に達していれば、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更する処理も併せて実行する。一方、転送回数が閾値未満であれば、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更処理は行わない。

図５のシーケンス説明に戻り、無線基地局２Ｂは、上記ステップＳ１１で送信されたハンドオーバ要求メッセージを受信すると、それに記録されている転送回数と保持しておいた最大ホップ数（閾値）とを比較する。ここでは、転送回数＜閾値であることを確認し、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更は行わないと判断する。そして、無線基地局２Ｂは、ハンドオーバ元の無線基地局２Ａとの転送用の経路を設定し、無線基地局２Ａに対して、ハンドオーバ応答メッセージを送信する（ステップＳ１２）。

そして、ハンドオーバ応答メッセージを受信した無線基地局２Ａは、ハンドオーバ指示メッセージを無線移動局３に対して送信し、無線基地局２Ｂへのハンドオーバを指示する（ステップＳ１３）。無線移動局３は、ハンドオーバ指示メッセージを受信すると、その指示内容に従い、接続先を無線基地局２Ａから無線基地局２Ｂに切り替えた後、ハンドオーバ完了メッセージを無線基地局２Ｂに対して送信する（ステップＳ１４）。

以上の制御手順によって、無線基地局２Ａから無線基地局２Ｂへのハンドオーバ（セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を伴わないハンドオーバ）が完了となり、以降、無線移動局３は、無線基地局２Ｂ経由でゲートウェイ１と通信（データの送受信）を行う。このとき、図１に示したように無線移動局３とゲートウェイ１との間で送受信されるトラックは無線基地局２Ａも経由する。すなわち、無線移動局３−無線基地局２Ｂ−無線基地局２Ａ−ゲートウェイ１という通信経路（データ転送経路）で通信が行われる。

なお、上記動作では、無線移動局３は、通信品質を測定すると、その結果の無線基地局２への通知を必ず行うようにしていたが、通信品質の測定結果を接続中の無線基地局へ必ず送信する必要はなく、たとえば、通信品質がある程度劣化したと判断した場合（所定の品質以下の場合）に通知するようにしてもよいし、無線基地局から要求された場合に通知するようにしてもよい。また、これらを併用する（所定の品質以下または無線基地局から要求された場合に通知する）ようにしてもよい。また、通信品質に応じてその通知頻度（通知タイミング）を変化させ、高品質の場合は長周期で、一方、低品質の場合は短周期で通知するようにしてもよい。さらに、移動速度が検出可能であれば、移動速度を考慮して通知頻度を変化させるようにしてもよい。このように、通信品質が良好でハンドオーバの必要性が低いと推定される場合や、移動していない場合（または低速移動時）には品質測定結果の通知頻度を下げることにより、無線移動局３と無線基地局２との間のトラフィックを低減できる。

（第２の制御手順）
図６は、無線移動局３がハンドオーバを実行し、接続先を無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃへ切り替える場合のシーケンスを示す図である。このシーケンスは、上記の第１の制御手順とは異なり、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局（アンカーポイントの無線基地局）の変更を伴うハンドオーバ、すなわち第２の制御手順を示している。図５と同様に、図６においてもデータの送受信動作については記載を省略している。

接続先を無線基地局２Ａから無線基地局２Ｂに切り替え、無線基地局２Ｂに接続している状態においても無線移動局３は、図６に示したように、セルラーネットワーク管理機能を提供している無線基地局２Ａに向けて品質測定結果メッセージを送信する。具体的には、まず品質測定結果メッセージが無線移動局３から無線基地局２Ｂへ送信され（ステップＳ２０）、さらに、無線基地局２Ｂから無線基地局２Ａへ転送される（ステップＳ２１）。なお、図６では、説明の便宜上、定期的に、または不定期に送信される品質測定結果メッセージのうちの１つのみを示している。

上記品質測定結果メッセージの宛先である無線基地局２Ａは、品質測定結果メッセージを受信すると、その内容を確認する。その結果、通信品質が劣化したと判断し、接続先を無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃへ切り替えるためのハンドオーバが必要と判断した場合には、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｃに向けて、ハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ２２，Ｓ２３）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ｃに到達する。このとき、ハンドオーバ要求メッセージを中継する各無線基地局２がメッセージ転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行う。これにより、ハンドオーバ要求メッセージの宛先となる無線基地局２Ｃは、ハンドオーバ要求メッセージが何回転送されて到達したかを知ることができる。今回の例では、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｃはハンドオーバ要求メッセージが２回転送されたことを検出する。

そして、無線基地局２Ｃは、上記検出した転送回数とあらかじめ決められている最大ホップ数（第１の制御手順で説明したものと同一の閾値）とを比較する。ここでは、転送回数＜閾値を満たさなくなったこと（転送回数≧閾値）を確認したものとする。すなわち、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行うと判断する。そして、無線基地局２Ｃは、無線基地局２Ａに向けて、ハンドオーバ応答メッセージを返送する（ステップＳ２４，Ｓ２５）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ａに到達する。

ハンドオーバ応答メッセージを受信した無線基地局２Ａは、ハンドオーバ指示メッセージを無線移動局３に向けて送信し、無線基地局２Ｃへのハンドオーバを指示する（ステップＳ２６，２７）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線移動局３に到達する。無線移動局３は、ハンドオーバ指示メッセージを受信すると、その指示内容に従い、接続先を無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃに切り替えた後、ハンドオーバ完了メッセージを無線基地局２Ｃに対して送信する（ステップＳ２８）。

ハンドオーバ完了メッセージを受信した無線基地局２Ｃは、ゲートウェイ１との間で無線移動局３のデータを転送するための経路を再設定するために、ゲートウェイ１に向けてパス再設定要求メッセージを送信する（ステップＳ２９，Ｓ３０）。このメッセージは、無線基地局２Ｄを経由してゲートウェイ１に到達する。

パス再設定要求メッセージを受信したゲートウェイ１では、経路制御部１４が無線移動局３のデータ転送経路の再設定処理を行い、設定が完了すると、再設定されたデータ転送経路の情報を含んだパス再設定応答メッセージを制御メッセージ処理部１３が生成し、無線Ｉ／Ｆ部１２経由で無線基地局２Ｃに向けて返送する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。このメッセージは、無線基地局２Ｄを経由して無線基地局２Ｃに到達する。

パス再設定応答メッセージを受信した無線基地局２Ｃは、それまで無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供していた無線基地局２Ａと無線移動局３がハンドオーバ前に接続していた無線基地局２Ｂ間のデータ転送経路を解放するために（再設定前のデータ転送経路を構成していたパスのうち、再設定後のデータ転送経路に含まれないパスを解放するために）、リソース解放要求メッセージを無線基地局２Ａに向けて送信する（ステップＳ３３，Ｓ３４）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ａに到達する。

リソース解放要求メッセージを受信した無線基地局２Ａでは、リソース制御部２４が無線移動局３に関するリソースを解放するとともに、制御メッセージ処理部２２が、データ転送経路の解放を要求するためのリソース解放要求メッセージを生成し、無線Ｉ／Ｆ部２１経由で、ハンドオーバ前に接続していた無線基地局２Ｂに対して送信する（ステップＳ３５）。

リソース解放要求メッセージを受信した無線基地局２Ｂは、無線移動局３に関するリソースを解放する。

以上の制御手順によって、無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃへのハンドオーバおよびこれに伴うデータ転送経路の切り替え処理（セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を伴うハンドオーバ）が完了となり、以降、無線移動局３は、無線基地局２Ｃ経由でゲートウェイ１と通信する。この状態での無線移動局３とゲートウェイ１との間の通信経路は、図１に示したように、無線移動局３−無線基地局２Ｃ−無線基地局２Ｄ−ゲートウェイ１となる。

このように、本実施の形態のマルチホップセルラー無線システムでは、各無線基地局がセルラーネットワーク管理機能を有し、無線移動局がハンドオーバを実行した場合、ハンドオーバ先の無線基地局が、ハンドオーバを実行した無線移動局にセルラーネットワーク管理機能を提供中の無線基地局から自局までのデータ転送経路上での転送回数（ホップ数）に基づいて、当該無線移動局にセルラーネットワーク管理機能の提供する無線基地局の変更を行うかどうか判断することとした。これにより、ゲートウェイとの間のパス再設定の実行頻度を抑えることができ、接続先の無線基地局を切り替える際の処理時間の短縮および制御メッセージ数の削減が可能になる。この結果、セルラーネットワーク管理機能の切替契機を効率化することができ、無線リソースを必要以上に消費するのを防止できる。

なお、上記説明では、各無線基地局２がメッセージの転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行い、ハンドオーバ先の無線基地局２は、受信したハンドオーバ要求メッセージに記録されている転送回数と閾値とを比較することによりセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えるかどうか判断することとしたが、これとは異なる方法で判断を行うことも可能である。

たとえば、各無線基地局２は、自装置に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局２をあらかじめ認識しておき、自局配下（自身の通信エリア）へ移動してきた無線移動局３が、あらかじめ認識しておいた（あらかじめ決められている）ものとは異なる無線基地局２からセルラーネットワーク管理機能の提供を受けている場合には、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えるようにする。

より具体的な例を示す。無線基地局２Ｂは、自装置（無線基地局２Ｂ）に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局が無線基地局２Ａであることを把握しているものとし、また、無線基地局２Ｃは、自装置（無線基地局２Ｃ）に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局が無線基地局２Ｃ（自装置）であることを把握しているものとする。このような条件下では、無線基地局２Ｂは、無線基地局２Ａからセルラーネットワーク管理機能が提供されている無線移動局３が配下に移動してきた場合、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局は変更しない（図５に示したシーケンスと同じ制御手順でハンドオーバ処理を行う）。その後、無線基地局２Ｂ配下の無線移動局３が無線基地局２Ｃ配下へ移動した場合、無線基地局２Ｃは、移動してきた無線移動局３に対して無線移動局２Ａがセルラーネットワーク管理機能を提供しており、あらかじめ決められていた無線基地局ではないため、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更する（図６に示したシーケンスと同じ制御手順でハンドオーバ処理を行う）。

このような手順でセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えるかどうか判断する場合にも、セルラーネットワーク管理機能の切替契機を効率化することができ、無線リソースを必要以上に消費するのを防止できる。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２にかかる通信制御方法について説明する。実施の形態１では、コアネットワークと通信するゲートウェイが単一（固定）の場合の制御動作について説明したが、本実施の形態では、ゲートウェイが複数存在し、ハンドオーバに伴いデータ転送経路を切り替える際に、ゲートウェイも切り替える場合の動作例について説明する。

図７は、実施の形態２にかかる通信制御方法を適用したマルチホップセルラーネットワークの一例を示す図である。このシステムは、ゲートウェイ１Ｘおよび１Ｙと、複数の無線基地局２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）と、無線移動局３と、を含む。なお、これらの構成要素は実施の形態１で説明した各構成要素と同じ内部構成である。すなわち、ゲートウェイ１Ｘおよび１Ｙの構成は図２に示したものとなり、無線基地局２Ａ〜２Ｄの構成は図３に示したものとなる。また、無線移動局３の構成は図４に示したものとなる。ただし、無線移動局３がハンドオーバする際の制御動作については、実施の形態１で説明したもの（図５および図６参照）と一部異なる。

また、図７では、実施の形態１の説明で用いた図１と同様に、無線移動局３の移動経路、移動経路上における無線基地局との接続関係（直接通信する無線基地局）、および無線移動局３が直接通信している無線基地局からコアネットワークまでの接続関係（データ転送経路）の例も併せて示している。具体的には、無線基地局２Ｂに接続した状態から無線移動局３が移動を開始し、接続先を無線基地局２Ｃへと切り替える様子とそのときのデータ転送経路の例を示している。また、データ転送経路は点線の双方向矢印にて示されており、この矢印の始点（終点）に位置する無線基地局が、その経路を使用してコアネットワークと通信を行う無線移動局に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する。

本実施の形態では、無線移動局３が無線基地局２Ｂに接続し、無線基地局２Ａおよびゲートウェイ１Ｘ経由でコアネットワークとの間のデータ転送経路が設定され、かつ無線基地局２Ａからセルラーネットワーク管理機能の提供を受けている状態を初期状態とし、この初期状態から無線移動局３が移動を行い、接続先を無線基地局２Ｃに切り替える（ハンドオーバする）場合の制御手順について説明する。なお、ここでは、セルラーネットワーク管理機能の提供元基地局が変更になるとともに、コアネットワークとの接続ポイントとなるゲートウェイも変更となる場合について説明する。

以下、本実施の形態にかかる通信制御方法を図８に基づいて説明する。図８は、実施の形態２の通信制御手順の一例を示す図であり、具体的には、図７に示したマルチホップセルラーネットワークにおいて、無線移動局３がハンドオーバを実行し、接続先を無線基地局２Ｂ（初期状態）から無線基地局２Ｃへ切り替える場合のシーケンスを示す図である。

無線移動局３は、上記の初期状態においては、図８に示したように、セルラーネットワーク管理機能を提供している無線基地局２Ａに向けて品質測定結果メッセージを送信する（ステップＳ４０，Ｓ４１）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ａに到達する。なお、実施の形態１の制御手順を示した図５や図６と同様に、図８においても、定期的に、または不定期に送信される品質測定結果メッセージのうちの１つのみを示している。

上記品質結果メッセージの宛先である無線基地局２Ａは、品質測定結果メッセージを受信すると、その内容を確認する。その結果、通信品質が劣化したと判断し、接続先を切り替えるためのハンドオーバが必要と判断した場合には、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｃに向けて、ハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ４２，Ｓ４３）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ｃに到達する。このとき、ハンドオーバ要求メッセージを中継する各無線基地局２がメッセージの転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行う。これにより、ハンドオーバ要求メッセージの宛先となる無線基地局２Ｃは、ハンドオーバ要求メッセージが何回転送されて到達したかを知ることができる。今回の例では、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｃはハンドオーバ要求メッセージが２回転送されたことを検出する。

そして、無線基地局２Ｃは、上記検出した転送回数とあらかじめ決められている最大ホップ数（実施の形態１で説明したものと同じ閾値）とを比較する。ここでは、転送回数＜閾値を満たさなくなったこと（転送回数≧閾値）を確認し、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行うと判断する。そして、無線基地局２Ｃは、ハンドオーバ応答メッセージを返送する（ステップＳ４４，Ｓ４５）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ａに到達する。

ハンドオーバ応答メッセージを受信した無線基地局２Ａは、ハンドオーバ指示メッセージを無線移動局３に向けて送信し、無線基地局２Ｃへのハンドオーバを指示する（ステップＳ４６，Ｓ４７）。このメッセージは、無線基地局２Bを経由して無線移動局３に到達する。無線移動局３は、ハンドオーバ指示メッセージを受信すると、その指示内容に従い、接続先を無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃに切り替えた後、ハンドオーバ完了メッセージを無線基地局２Ｃに対して送信する（ステップＳ４８）。なお、ここまでのステップＳ４０〜Ｓ４８の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ２０〜Ｓ２８と同様の処理である。

ここで、各無線基地局２は、自身がある無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する場合に使用する（通信する）ゲートウェイをあらかじめ決定し、把握している。なお、無線基地局２Ｃはゲートウェイ１Ｙと対応付けられている（ゲートウェイ１Ｙを使用するように決定されている）ものとする。

そのため、上記ステップＳ４８で無線移動局３からハンドオーバ完了メッセージを受信した無線基地局２Ｃは、マルチホップセルラーネットワーク内のパス（データ転送経路）を再設定するために、パス再設定要求メッセージを自身と対応付けられているゲートウェイ１Ｙに向けて送信する（ステップＳ４９，Ｓ５０）。このメッセージは、無線基地局２Ｄを経由してゲートウェイ１Ｙに到達する。

パス再設定要求メッセージを受信したゲートウェイ１Ｙは、無線移動局３のデータ転送経路を設定するとともに、それまで無線移動局３とのデータ転送経路を設定していたゲートウェイ１Ｘに対して、ゲートウェイ切り替えのためのパス再設定要求メッセージを送信する（ステップＳ５１）。ゲートウェイ１Ｘは、ゲートウェイ１Ｙからパス再設定要求メッセージを受信すると、無線移動局３に関するリソースを解放し、パス再設定応答メッセージを返送する（ステップＳ５２）。

ゲートウェイ１Ｙは、ゲートウェイ１Ｘからパス再設定応答メッセージを受信すると、無線基地局２Ｃに向けて、上記ステップＳ５０で受信したパス再設定要求に対する応答であるパス再設定応答メッセージを返送する（ステップＳ５３，Ｓ５４）。このメッセージは、無線基地局２Ｄを経由して無線基地局２Ｃに到達する。また、このメッセージには、再設定されたデータ転送経路の情報が含まれる。

パス再設定応答メッセージを受信した無線基地局２Ｃは、再設定前に使用していた無線移動局３とコアネットワークとの間のデータ転送経路を解放するために、リソース解放要求メッセージを無線基地局２Ａに向けて送信する（ステップＳ５５，Ｓ５６）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ａに到達する。

リソース解放要求メッセージを受信した無線基地局２Ａは、無線移動局３に関するリソースを解放するとともに、リソース解放要求メッセージを無線基地局２Ｂに対して送信する（ステップＳ５７）。

リソース解放要求メッセージを受信した無線基地局２Ｂは、無線移動局３に関するリソースを解放する。なお、上記のステップＳ５３〜Ｓ５７の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ３１〜Ｓ３５と同様の処理である。

以上の制御手順によって、無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃへのハンドオーバおよびこれに伴うデータ転送経路の切り替え処理（セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更およびゲートウェイの変更を伴うハンドオーバ）が完了となり、以降、無線移動局３は、無線基地局２Ｃおよびこれに対応付けられたゲートウェイ１Ｙ経由で通信する。この状態での無線移動局３とコアネットワークとの間の通信経路は、図７に示したように、無線移動局３−無線基地局２Ｃ−無線基地局２Ｄ−ゲートウェイ１Ｙとなる。

なお、上記説明では、各無線基地局２がメッセージの転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行い、ハンドオーバ先の無線基地局２は、転送回数に基づいてセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えるかどうか判断することとしたが、実施の形態１の最後で説明した方法を利用することも可能である。すなわち、各無線基地局２は、自装置に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局２をあらかじめ認識しておき、自局配下へ移動してきた無線移動局３が、あらかじめ認識しておいたものとは異なる無線基地局２からセルラーネットワーク管理機能の提供を受けている場合に、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えるようにすることも可能である。

このように、本実施の形態のマルチホップセルラー無線システムにおいて、各無線基地局は、セルラーネットワーク管理機能を有するとともに、自身がある無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する場合に使用するゲートウェイをあらかじめ把握しておき、無線移動局がハンドオーバを実行した場合、ハンドオーバ先の無線基地局が、ハンドオーバを実行した無線移動局にセルラーネットワーク管理機能を提供中の無線基地局から自局までのデータ転送経路上での転送回数（ホップ数）に基づいて、当該無線移動局にセルラーネットワーク管理機能の提供する無線基地局の変更を行うかどうか判断することとした。また、セルラーネットワーク管理機能の提供動作を引き継ぐ場合、システム内に複数存在するゲートウェイのうち、自身と対応付けられているゲートウェイ（セルラーネットワーク管理機能を提供する場合に使用するゲートウェイ）に対してパスの再設定を要求することとした。これにより、コアネットワークに接続されたゲートウェイが複数存在するシステムにおいても、セルラーネットワーク管理機能の切替契機を効率化することができ、無線リソースを必要以上に消費するのを防止できる。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３にかかる通信制御方法について説明する。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、データ転送経路を切り替える際にゲートウェイの切り替え動作が発生しない場合の動作について説明する。

図９は、実施の形態３にかかる通信制御方法を適用したマルチホップセルラーネットワークの一例を示す図である。このシステムは、ゲートウェイ１と、複数の無線基地局２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）と、無線移動局３と、を含む。なお、これらの構成要素は実施の形態１で説明した各構成要素と同じ内部構成である。ただし、無線移動局３がハンドオーバする際の制御動作については、実施の形態１で説明したもの（図５および図６参照）と一部異なる。

また、図９では、実施の形態１の説明で用いた図１などと同様に、無線移動局３の移動経路、移動経路上における無線基地局との接続関係（直接通信する無線基地局）、および無線移動局３が直接通信する無線基地局からコアネットワーク（ゲートウェイ１）までの接続関係（データ転送経路）の例も併せて示している。具体的には、無線基地局２Ｃに接続した状態から無線移動局３が移動を開始し、接続先を無線基地局２Ｂへと切り替える様子とそのときのデータ転送経路の例を示している。なお、データ転送経路は点線の双方向矢印にて示されており、この矢印の始点（終点）に位置する無線基地局が、その経路を使用してコアネットワークと通信を行う無線移動局に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する。

本実施の形態では、無線移動局３が無線基地局２Ｃに接続し、無線基地局２Ｂ，２Ａおよびゲートウェイ１経由でコアネットワークとの間のデータ転送経路が設定され、かつ無線基地局２Ｃからセルラーネットワーク管理機能の提供を受けている状態を初期状態とし、この状態から無線移動局３が移動を行い、接続先を無線基地局２Ｂに切り替える（ハンドオーバする）場合の制御手順について説明する。なお、本実施の形態では、データ転送経路の重複状態を確認し、確認結果に基づいて、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行うかどうかを判断する場合の制御手順について説明する。

以下、本実施の形態にかかる通信制御方法を図１０に基づいて説明する。図１０は、実施の形態３の通信制御手順の一例を示す図であり、具体的には、図９示したマルチホップセルラーネットワークにおいて、無線移動局３がハンドオーバを実行し、接続先を無線基地局２Ｃ（初期状態）から無線基地局２Ｂへ切り替える場合のシーケンスを示す図である。

無線移動局３は、上記の初期状態においては、図１０に示したように、セルラーネットワーク管理機能を提供している無線基地局２Ｃに向けて品質測定結果メッセージを送信する（ステップＳ６０）。なお、実施の形態１の制御手順を示した図５や図６などと同様に、図１０においても、定期的に、または不定期に送信される品質測定結果メッセージのうちの１つのみを示している。

上記品質結果メッセージの宛先である無線基地局２Ｃは、品質測定結果メッセージを受信すると、その内容を確認する。その結果、通信品質が劣化したと判断し、接続先を切り替えるためのハンドオーバが必要と判断した場合には、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｂに対してハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ６１）。ハンドオーバ要求メッセージ受信した無線基地局２Ｂは、無線基地局２Ｃに対して、ハンドオーバ応答メッセージを返送する（ステップＳ６２）。このとき、無線基地局２Ｂは、ハンドオーバを終了した後のデータ転送経路を確認し、その経路に重複する部分が含まれているかどうか確認する。そして、確認動作の結果、重複する経路が存在することを検出した場合には、重複する部分を取り除くため、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を決定する。重複する経路が存在することを検出しなければ、無線基地局２Ｂの動作はここ（ステップＳ６２の処理）で終了となる。なお、図９に示した例では、重複する部分が存在することを検出する。すなわち、無線移動局３がハンドオーバを行った直後のデータ転送経路は、ゲートウェイ１−無線基地局２Ａ−無線基地局２Ｂ−無線基地局２Ｃ−無線基地局２Ｂ−無線移動局３となり、無線移動局２Ｂと無線移動局２Ｃの間のパスがハンドオーバ前のデータ転送経路と重複している。したがって、この例では、無線基地局２Ｂは、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を決定する。

ハンドオーバ応答メッセージを受信した無線基地局２Ｃは、ハンドオーバ指示メッセージを無線移動局３に対して送信し、無線基地局２Ｂへのハンドオーバを指示する（ステップＳ６３）。無線移動局３は、ハンドオーバ指示メッセージを受信すると、その指示内容に従い、接続先を無線基地局２Ｃから無線基地局２Ｂに切り替えた後、ハンドオーバ完了メッセージを無線基地局２Ｂに対して送信する（ステップＳ６４）。

ハンドオーバ完了メッセージを受信した無線基地局２Ｂは、ゲートウェイ１との間で無線移動局３のデータを転送するための経路を再設定するために、ゲートウェイ１に向けてパス再設定要求メッセージを送信する（ステップＳ６５，Ｓ６６）。このメッセージは、無線基地局２Ａを経由してゲートウェイ１に到達する。

パス再設定要求メッセージを受信したゲートウェイ１は、データ転送経路の再設定を行い、設定が完了すると、再設定されたデータ転送経路の情報を含んだパス再設定応答メッセージを無線基地局２Ｂに向けて返送する（ステップＳ６７，Ｓ６８）。このメッセージは、無線基地局２Ａを経由して無線基地局２Ｂに到達する。

パス再設定応答メッセージを受信した無線基地局２Ｂは、それまで無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供していた無線基地局２Ｂとの間のデータ転送経路を解放するために（再設定前のデータ転送経路を構成していたパスのうち、再設定後のデータ転送経路に含まれないパスを解放するために）、リソース解放要求メッセージを無線基地局２Ｃに対して送信する（ステップＳ６９）。リソース解放要求メッセージを受信した無線基地局２Ｃは、無線移動局３に関するリソースを解放する。

以上の制御手順によって、無線基地局２Ｃから無線基地局２Ｂへのハンドオーバおよびこれに伴うデータ転送経路の切り替え処理（セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を伴うハンドオーバ）が完了となり、また、重複経路も削除される。

このように、本実施の形態のマルチホップセルラー無線システムでは、各無線基地局がセルラーネットワーク管理機能を有し、無線移動局がハンドオーバを実行した場合、ハンドオーバ先の無線基地局が、ハンドオーバ実行前と後のデータ転送経路に重複部分が存在するかどうかを確認し、重複部分が存在する場合、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行い、データ転送経路の重複部分を解消することとした。これにより、無線リソースを必要以上に消費するのを防止できる。また、伝送遅延を抑えることができる。

なお、本実施の形態では、説明を簡単化するために、ハンドオーバ先の無線基地局は、ハンドオーバ実行前後のデータ転送経路に重複部分が存在するかどうかを確認し、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更するかどうか判断することとしたが、実施の形態１で示した転送回数に基づく判断動作を併せて実行するようにしてもよい。すなわち、転送回数が所定のしきい値に達した場合、または、データ転送経路に重複部分が存在する場合に、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更するようにしてもよい。また、本実施の形態で示した制御動作は、実施の形態２で示したゲートウェイの変更を伴うデータ転送経路の再設定動作に対して適用することも可能である。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４にかかる通信制御方法について説明する。本実施の形態では、実施の形態１などと同様に、データ転送経路を切り替える際にゲートウェイの切り替え動作が発生しない場合の動作について説明する。なお、本実施の形態のマルチホップセルラーネットワークの構成、および構成要素の内部構成は、実施の形態１と同じである（図１〜図４参照）。

本実施の形態の無線基地局２は、セルラーネットワーク管理機能を提供中の無線移動局３（複数の場合もある）について、各無線移動局３の通信状態（通信中または非通信中）を管理しておき、無線移動局３が移動を行い、接続先の無線基地局を切り替える場合には、管理している通信状態に応じた通信制御動作を実行する。各無線移動局３の通信状態は、たとえば経路制御部２３（図３参照）が管理する。もちろん、経路制御部２３以外の構成要素（図示していないものも含む）が管理しても構わない。なお、本実施の形態および次の実施の形態５で使用する「通信中」とは、コアネットワークとの間でデータの送受信が行われている状態を示すものとする。

本実施の形態では、無線移動局３が無線基地局２Ａに接続し、ゲートウェイ１経由でコアネットワークと通信しかつ無線基地局２Ａからセルラーネットワーク管理機能の提供を受けている状態を初期状態とし（図１参照）、この状態から無線移動局３が移動を行い、接続先を無線基地局２Ｂに切り替える場合の制御手順について説明する。なお、無線移動局３は、非通信中に無線基地局２Ａ配下から無線基地局２Ｂ配下へ移動するものとして説明を行う。

以下に、非通信中の無線移動局３が接続先を切り替える場合の制御手順、すなわち、無線基地局２Ａが図１１に示したような接続状態管理情報を保持している場合に、上述した初期状態にある無線移動局３が無線基地局２Ａ配下から無線基地局２Ｂ配下へ移動する場合の制御手順について、図１２を参照しながら説明する。なお、図１１は、無線基地局２Ａが管理している接続状態管理情報（セルラーネットワーク管理機能を提供中の無線移動局の通信状態の情報）の一例を示す図である。図１２は、非通信中の無線移動局３が無線基地局２Ａ配下から無線基地局２Ｂ配下へ移動し、接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。

無線移動局３は、上記の初期状態においては、図１２に示したように、セルラーネットワーク管理機能を提供している無線基地局２Ａに向けて品質測定結果メッセージを送信する（ステップＳ７０）。なお、実施の形態１の制御手順を示した図５や図６と同様に、図１２においても、定期的に、または不定期に送信される品質測定結果メッセージのうちの１つのみを示している。

無線基地局２Ａは、品質測定結果メッセージを受信すると、その内容を確認する。その結果、通信品質が劣化したと判断し、接続先を自局から他の無線基地局２へ切り替えるためのハンドオーバが必要と判断した場合には、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｂに対してハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ７１）。なお、無線基地局２Ａは、ハンドオーバ要求メッセージを生成する際に、制御対象の無線移動局３（ハンドオーバを行う無線移動局３）についての接続状態管理情報（通信状態を示す情報）を含める。また、本実施の形態においても、ハンドオーバ要求メッセージを中継する各無線基地局２はメッセージ転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行う。これにより、ハンドオーバ要求メッセージの宛先となる無線基地局２Ｂは、ハンドオーバ要求メッセージが何回転送されて到達したかを知ることができる。今回の例では、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｂはハンドオーバ要求メッセージが１回転送されたことを検出する。また、制御対象の無線移動局３が非通信中（待ち受け中）であることを確認する。

ここで、本実施の形態の無線基地局２はそれぞれ、自装置に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局２と自装置との間の最大ホップ数（閾値）を、接続状態ごとに、複数（２つ）保持している。そして、各無線基地局２は、ハンドオーバ先の無線基地局としてハンドオーバ処理を行う場合、ハンドオーバ要求メッセージの転送回数と、制御対象の無線移動局３の接続状態に応じた閾値（最大ホップ数）とを比較する。すなわち、無線移動局３の接続状態が非通信状態であれば、転送回数と非通信状態時に使用する閾値とを比較し、一方、無線移動局３の接続状態が通信状態であれば、転送回数と通信状態時に使用する閾値とを比較する。そして、転送回数が閾値に達している場合、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更する処理も併せて実行する。一方、転送回数が閾値未満の場合、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更処理は行わない。

このように、通信状態に応じた閾値を使用することにより、たとえば、通信状態におけるハンドオーバでは、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更処理を発生し難くして通信のリアルタイム性を確保し、非通信状態におけるハンドオーバでは、変更処理を発生し易くして無線リソースの消費量を効率的に抑えるようにすることが可能となる。

図１２のシーケンス説明に戻り、無線基地局２Ｂは、上記ステップＳ７１で送信されたハンドオーバ要求メッセージを受信すると、接続状態管理情報を確認して制御対象の無線移動局３の通信状態を把握し、通信状態に対応する最大ホップ数（閾値）と、受信したハンドオーバ要求メッセージに記録されている転送回数と、を比較する。ここでは、説明の都合上、転送回数＜閾値を満たさなくなったものと仮定して説明を続ける。転送回数≧閾値の場合、無線基地局２Ｂは、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行うと判断する。そして、無線基地局２Ｂは、無線基地局２Ａに向けて、ハンドオーバ応答メッセージを返送する（ステップＳ７２）。

ハンドオーバ応答メッセージを受信した無線基地局２Ａは、ハンドオーバ指示メッセージを無線移動局３に向けて送信し、無線基地局２Ｂへのハンドオーバを指示する（ステップＳ７３）。無線移動局３は、ハンドオーバ指示メッセージを受信すると、その指示内容に従い、接続先を無線基地局２Ａから無線基地局２Ｂに切り替えた後、ハンドオーバ完了メッセージを無線基地局２Ｂに対して送信する（ステップＳ７４）。

ハンドオーバ完了メッセージを受信した無線基地局２Ｂは、ゲートウェイ１との間で無線移動局３のデータを転送するための経路を再設定するために、ゲートウェイ１に向けてパス再設定要求メッセージを送信する（ステップＳ７５，Ｓ７６）。このメッセージは、無線基地局２Ａを経由してゲートウェイ１に到達する。

パス再設定要求メッセージを受信したゲートウェイ１では、データ転送経路の再設定処理を行い、設定が完了すると、再設定されたデータ転送経路の情報を含んだパス再設定応答メッセージを無線基地局２Ｂに向けて返送する（ステップＳ７７，Ｓ７８）。このメッセージは、無線基地局２Ａを経由して無線基地局２Ｂに到達する。

パス再設定応答メッセージを受信した無線基地局２Ｂは、それまで無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供していた無線基地局２Ａのリソースを解放するために、リソース解放要求メッセージを無線基地局２Ａに対して送信する（ステップＳ７９）。リソース解放要求メッセージを受信した無線基地局２Ａは、無線移動局３に関するリソースを解放する。

以上の制御手順によって、無線基地局２Ａから無線基地局２Ｂへのハンドオーバおよびこれに伴うデータ転送経路の切り替え処理（セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を伴うハンドオーバ）が完了となり、以降、無線移動局３は、無線基地局２Ｂ経由でゲートウェイ１と通信する。この状態での無線移動局３とゲートウェイ１との間の通信経路は、無線移動局３−無線基地局２Ｂ−無線基地局２Ａ−ゲートウェイ１となる。

このように、本実施の形態のマルチホップセルラー無線システムにおいて、各無線基地局は、自局配下に無線移動局が移動してきた場合、その通信状態も考慮した上で、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更するかどうか判断することとした。これにより、たとえば、通信中であれば、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更処理を実行しにくくして通信が途切れ難くするなど、無線移動局の通信状態に応じた柔軟な制御が可能となる。

実施の形態５．
つづいて、実施の形態５にかかる通信制御方法について説明する。本実施の形態では、上述した実施の形態４の変形例、すなわち、接続先を切り替える無線移動局の通信状態を考慮しながら行う制御手順の変形例について説明する。なお、本実施の形態のマルチホップセルラーネットワークの構成、および構成要素の内部構成は、実施の形態１と同じである（図１〜図４参照）。

本実施の形態では、無線移動局３が無線基地局２Ｂに接続し、ゲートウェイ１経由でコアネットワークと通信しかつ無線基地局２Ａからセルラーネットワーク管理機能の提供を受けている状態を初期状態とし（図１参照）、この状態から無線移動局３が移動を行い、接続先を無線基地局２Ｃに切り替える場合の制御手順について説明する。なお、無線移動局３は、通信中に無線基地局２Ｂ配下から無線基地局２Ｃ配下へ移動するものとして説明を行う。

以下に、通信中の無線移動局３が接続先を切り替える場合の制御手順、すなわち、無線基地局２Ａが図１３に示したような接続状態管理情報を保持している場合に、上述した初期状態にある無線移動局３が無線基地局２Ｂ配下から無線基地局２Ｃ配下へ移動する場合の制御手順について、図１４を参照しながら説明する。なお、図１３は、無線基地局２Ａが管理している接続状態管理情報（セルラーネットワーク管理機能を提供中の無線移動局の通信状態の情報）の一例を示す図である。図１４は、コアネットワークと通信中の無線移動局３が無線基地局２Ｂ配下から無線基地局２Ｃ配下へ移動し、接続先を切り替える場合のシーケンスを示す図である。

無線移動局３は、上記の初期状態においては、図１４に示したように、セルラーネットワーク管理機能を提供している無線基地局２Ａに向けて品質測定結果メッセージを送信する（ステップＳ８０，Ｓ８１）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ａに到達する。なお、実施の形態１の制御手順を示した図５や図６と同様に、図１４においても、定期的に、または不定期に送信される品質測定結果メッセージのうちの１つのみを示している。

無線基地局２Ａは、品質測定結果メッセージを受信すると、その内容を確認する。その結果、通信品質が劣化したと判断し、接続先を切り替えるためのハンドオーバが必要と判断した場合には、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｃに向けて、ハンドオーバ要求メッセージを送信する（ステップＳ８２，Ｓ８３）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ｃに到達する。なお、無線基地局２Ａは、ハンドオーバ要求メッセージを生成する際に、制御対象の無線移動局３（ハンドオーバを行う無線移動局３）についての接続状態管理情報（通信状態を示す情報）を含める。また、本実施の形態においても、ハンドオーバ要求メッセージを中継する各無線基地局２はメッセージ転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行う。これにより、ハンドオーバ要求メッセージの宛先となる無線基地局２Ｃは、ハンドオーバ要求メッセージが何回転送されて到達したかを知ることができる。今回の例では、ハンドオーバ先の無線基地局２Ｃはハンドオーバ要求メッセージが２回転送されたことを検出する。また、制御対象の無線移動局３が通信中であることを確認する。

ここで、実施の形態１などで説明した無線基地局２と同様に、本実施の形態の無線基地局２もそれぞれ、自装置に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局２と自装置との間の最大ホップ数（閾値）を保持している。ただし、保持している最大ホップ数を使用した制御動作は、実施の形態１での制御動作と一部異なる。

すなわち、本実施の形態の各無線基地局２は、ハンドオーバ先の無線基地局としてハンドオーバ処理を行う場合、ハンドオーバ要求メッセージの転送回数、および自局配下に移動してきた無線移動局３の通信状態（接続状態管理情報）に基づいて、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更するかどうか決定する。具体的には、各無線基地局２は、まず、移動してきた無線移動局３が通信状態かどうかを確認し、通信中であれば、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行わないことに決定する。また、非通信中であれば、受信したハンドオーバ要求メッセージの転送回数と最大ホップ数とを比較し、転送回数が最大ホップ数に達している場合、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行うことに決定する。

図１４のシーケンス説明に戻り、接続先を無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃへ切り換えようとしている無線移動局３は通信中なので、上記ステップＳ８２で送信されたハンドオーバ要求メッセージを受信すると、無線基地局２Ｃは、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行わないと判断する。そして、無線基地局２Ｃは、無線基地局２Ａに向けて、ハンドオーバ応答メッセージを返送する（ステップＳ８４，Ｓ８５）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線基地局２Ａに到達する。

ハンドオーバ応答メッセージを受信した無線基地局２Ａは、ハンドオーバ指示メッセージを無線移動局３に向けて送信し、無線基地局２Ｃへのハンドオーバを指示する（ステップＳ８６，Ｓ８７）。このメッセージは、無線基地局２Ｂを経由して無線移動局３に到達する。無線移動局３は、ハンドオーバ指示メッセージを受信すると、その指示内容に従い、接続先を無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃに切り替えた後、ハンドオーバ完了メッセージを無線基地局２Ｃに対して送信する（ステップＳ８８）。

以上の制御手順によって、無線基地局２Ｂから無線基地局２Ｃへのハンドオーバおよびこれに伴うデータ転送経路の切り替え処理（セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を伴わないハンドオーバ）が完了となり、以降、無線移動局３は、無線基地局２Ｃ経由でゲートウェイ１と通信する。この状態での無線移動局３とゲートウェイ１との間の通信経路は、無線移動局３−無線基地局２Ｃ−無線基地局２Ｂ−無線基地局２Ａ−ゲートウェイ１となる。

なお、本実施の形態では、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行うかどうかの判定処理で閾値とともに使用する接続情報として、制御対象の無線移動局３の通信状態（通信中，非通信中）の情報を利用する場合について説明したが、他の情報を利用することも可能である。利用可能な接続情報としては、たとえば、通信種別（リアルタイム通信（例えば音声），非リアルタイム通信（例えばデータ））の情報がある。この通信種別情報を用いた場合、リアルタイム通信中は切り替え時間短縮のためセルラーネットワーク管理機能を提供する基地局の変更を行わないようにする。また、接続情報として、一定時間内のデータ転送量の情報を用いて、一定量以上の場合は高速通信中と判断し、切り替え時間短縮のためセルラーネットワーク管理機能を提供する基地局の変更を行わないようにするようにしてもよい。

また、無線移動局のハンドオーバ時に、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更を行わないようにした場合、その後、無線移動局が通信中から非通信中に変化した後に、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線移動局を切り換える。すなわち、実施の形態１で示した第２の制御手順（図６参照）、または、実施の形態２で説明した、ゲートウェイの変更を伴う制御手順（図８参照）に含まれているデータ転送経路の再設定処理（図６のステップＳ２９〜Ｓ３５、または図８のステップＳ４９〜Ｓ５７に相当する処理）を実行する。

このように、本実施の形態のマルチホップセルラー無線システムにおいて、各無線基地局は、自局配下に無線移動局が移動してきた場合、その通信状態も考慮した上で、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を変更するかどうか判断することとした。これにより、たとえば、通信中であれば、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局の変更処理を実行しないようにして、無線移動局のハンドオーバに伴う接続先の切り換え処理時間を短縮できる。

なお、上記説明では、各無線基地局２がメッセージの転送回数をハンドオーバ要求メッセージに記録した上で転送を行い、ハンドオーバ先の無線基地局２は、制御対象の無線移動局が非通信中の場合に、転送回数に基づいてセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えるかどうか判断することとしたが、この転送回数を利用する方法に代えて、実施の形態１の最後で説明した方法を利用することも可能である。すなわち、各無線基地局２は、自装置に接続する無線移動局３に対してセルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局２をあらかじめ認識しておき、自局配下へ移動してきた無線移動局３が非通信中かつあらかじめ認識しておいたものとは異なる無線基地局２からセルラーネットワーク管理機能の提供を受けている場合に、セルラーネットワーク管理機能を提供する無線基地局を切り替えるようにすることも可能である。

以上のように、本発明にかかる通信制御方法は、マルチホップセルラー無線通信システムに有用であり、特に、無線リソースの効率的な利用を実現する通信制御方法に適している。

Claims (19)

1. 少なくとも１つのゲートウェイと、無線移動局の無線リソース管理および移動管理を行うためのセルラーネットワーク管理機能を有する複数の無線基地局と、により構成されるマルチホップセルラーネットワークで実行する通信制御方法であって、
   前記複数の無線基地局のうち、マルチホップセルラーネットワークに接続中の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行っている第１の無線基地局が、当該無線移動局の接続先を切り換える必要があると判断した場合に、ハンドオーバ先の無線基地局となる第２の無線基地局に対してハンドオーバ処理を要求し、また、当該無線移動局（ハンドオーバ実行移動局）に対して当該第２の無線基地局へのハンドオーバを指示するハンドオーバ指示ステップと、
   前記第２の無線基地局が、前記ハンドオーバ指示ステップにおける、前記第１の無線基地局から送信された信号が自局に到達するまでの転送回数に基づいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する変更判定ステップと、
   を含むことを特徴とする通信制御方法。
2. 前記変更判定ステップにおいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更することを決定した場合、
   前記第２の無線基地局が前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を引き継ぐことを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
3. 少なくとも１つのゲートウェイと、無線移動局の無線リソース管理および移動管理を行うためのセルラーネットワーク管理機能を有する複数の無線基地局と、により構成されるマルチホップセルラーネットワークで実行する通信制御方法であって、
   前記複数の無線基地局のうち、マルチホップセルラーネットワークに接続中の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行っている第１の無線基地局が、当該無線移動局の接続先を切り換える必要があると判断した場合に、ハンドオーバ先の無線基地局となる第２の無線基地局に対してハンドオーバ処理を要求し、また、当該無線移動局（ハンドオーバ実行移動局）に対して当該第２の無線基地局へのハンドオーバを指示するハンドオーバ指示ステップと、
   前記第２の無線基地局が、前記第１の無線基地局の情報と、自局配下の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局として予め決定しておいた無線基地局の情報と、に基づいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する変更判定ステップと、
   を含むことを特徴とする通信制御方法。
4. 前記変更判定ステップにおいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更することを決定した場合、
   前記第２の無線基地局は、予め自身と対応付けられているゲートウェイに対して、前記ハンドオーバ実行移動局との間のデータ転送経路を再設定するように要求する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信制御方法。
5. 前記第１および第２の無線基地局がそれぞれ異なるゲートウェイに予め対応付けられている場合、
   前記第２の無線基地局は、自身と対応付けられているゲートウェイに対して、前記ハンドオーバ実行移動局との間のデータ転送経路を形成するゲートウェイを変更しつつデータ転送経路を再設定するように要求する
   ことを特徴とする請求項４に記載の通信制御方法。
6. 前記第２の無線基地局は、前記ハンドオーバ実行移動局がハンドオーバを実行した直後のデータ転送経路に重複する区間が含まれているかどうかを確認し、重複する区間が含まれている場合には、前記変更判定ステップにおける判定結果に依らず、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局の変更実施を決定する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の通信制御方法。
7. 前記第１の無線基地局は、無線リソース管理および移動管理を行っている無線移動局の通信状態も併せて管理しておき、
   前記ハンドオーバ指示ステップでは、前記第２の無線基地局に対してハンドオーバ処理を要求する場合、前記ハンドオーバ実行移動局の通信状態も併せて通知し、
   前記変更判定ステップでは、前記転送回数および前記通知された通信状態に基づいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御方法。
8. 前記変更判定ステップでは、前記通信状態が通信中の場合と非通信中の場合とで異なる閾値を用いて前記転送回数を評価することにより、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の通信制御方法。
9. 前記変更判定ステップでは、前記通信状態がリアルタイム通信中の場合と非リアルタイム通信中の場合とで異なる閾値を用いて前記転送回数を評価することにより、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の通信制御方法。
10. 前記変更判定ステップでは、前記通信状態が、単位時間あたりのデータ伝送量が特定の値に達している通信を示す場合とそうでない場合とで異なる閾値を用いて前記転送回数を評価することにより、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する
    ことを特徴とする請求項７に記載の通信制御方法。
11. 前記変更判定ステップでは、前記通信状態が通信中の場合には、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更しないことに決定する
    ことを特徴とする請求項７に記載の通信制御方法。
12. 前記変更判定ステップにおいて、前記通信状態が通信中のため前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更しないことに決定した場合、
    前記ハンドオーバ実行移動局が通信を終了した後、
    前記転送回数に基づいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか再判定することを特徴とする
    請求項１１に記載の通信制御方法。
13. 前記第１の無線基地局は、無線リソース管理および移動管理を行っている無線移動局の通信状態も併せて管理しておき、
    前記ハンドオーバ指示ステップでは、前記第２の無線基地局に対してハンドオーバ処理を要求する場合、前記ハンドオーバ実行移動局の通信状態も併せて通知し、
    前記変更判定ステップでは、前記第１の無線基地局の情報と、自局配下の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局として予め決定しておいた無線基地局の情報と、前記通知された通信状態と、に基づいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する
    ことを特徴とする請求項３に記載の通信制御方法。
14. 前記変更判定ステップでは、前記通信状態が通信中の場合には、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更しないことに決定する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の通信制御方法。
15. 前記変更判定ステップにおいて、前記通信状態が通信中のため前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更しないことに決定した場合、
    前記ハンドオーバ実行移動局が通信を終了した後、
    前記第１の無線基地局の情報と、自局配下の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局として予め決定しておいた無線基地局の情報と、に基づいて、前記ハンドオーバ実行移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか再判定する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の通信制御方法。
16. ゲートウェイとともにマルチホップセルラーネットワークを構成し、当該ネットワークに接続中の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行うセルラーネットワーク管理機能を有する無線基地局であって、
    他の無線基地局で生成された自局宛のハンドオーバ要求メッセージを受信した場合に、当該メッセージが自局に到達するまでに転送された回数に基づいて、当該メッセージに対応する無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する
    ことを特徴とする無線基地局。
17. 前記メッセージに対応する無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更することに決定した場合、
    前記無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を引き継ぐことを特徴とする請求項１６に記載の無線基地局。
18. ゲートウェイとともにマルチホップセルラーネットワークを構成し、当該ネットワークに接続中の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行うセルラーネットワーク管理機能を有する無線基地局であって、
    他の無線基地局で生成された自局宛のハンドオーバ要求メッセージを受信した場合に、当該メッセージに対応する無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行っている無線基地局の情報と、自局配下の無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局として予め決定しておいた無線基地局の情報と、に基づいて、前記無線移動局に関する無線リソース管理および移動管理を行う無線基地局を変更するかどうか判定する
    ことを特徴とする無線基地局。
19. 自局宛ではないハンドオーバ要求メッセージを受信した場合、当該メッセージに含まれている転送回数情報を更新した上で転送することを特徴とする請求項１６、１７または１８に記載の無線基地局。

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