JP5157652B2 - 移動通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ゲートウェイからのパケットデータを、基地局を通して移動局で受信する移動通信システムに関する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project)で規定される移動通信ネットワークノード（ＵＴＲＡＮ：Universal Mobile Telecommunication Terrestrial Radio Access Network））において、移動局（ＵＥ：User Equipment）は、ゲートウェイ（ＧＷ）から無線基地局を通してパケットデータを受信する。

移動局（ＵＥ）が、パケットデータを受信している収容基地局（移動元無線基地局Source eNodeB：Ｓ-eＮＢと表記）から隣接する基地局(移動先無線基地局Target eNodeB：Ｔ-eＮＢと表記)に在圏位置を移動するときに基地局間ハンドオーバ（ＨＯ）が行われる。この際に、移動局（ＵＥ）は、ゲートウェイ（ＧＷ）からの下りパケットデータ受信において、受信データの連続性が求められる。

図１は、移動通信システムでのＵＴＲＡＮにおける基地局間ハンドオーバ（ＨＯ）の構成例を示す図である。

ゲートウェイ（ＧＷ）から移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）を通してデータを受信している移動局（ＵＥ）が、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からハンドオーバして移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）に在圏する場合を想定する。

かかる場合、移動局（ＵＥ）は、ゲートウェイ（ＧＷ）内にあるパケットデータを移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）に転送されるデータとして、及びゲートウェイ（ＧＷ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）に直接送信されるデータとして移動先無線基地局動先基地局（Ｔ-eＮＢ）を通して受信することになる。

この際、図１に示す構成では、移動局（ＵＥ）はゲートウェイ（ＧＷ）とのパケットデータコンバージェンスプロトコル（ＰＤＣＰプロトコル）によって、パケットデータの順序整理が行われ、順序付けられた（シーケンシャルな）受信データを形成することが可能である。

すなわち、データ送信元のゲートウェイ（ＧＷ）と受信先の移動局（ＵＥ）との間でのＰＤＣＰプロトコルにおけるシーケンス番号によってゲートウェイ（ＧＷ）内のパケット出力時、及び途中経路である基地局（eＮＢ）やＩＰ網によるパケット順序入れ替えが発生しても移動局（ＵＥ）でＰＤＣＰリオーダリング（順序再構成）処理が実施され、受信データの順序保証が可能である。

一方、第３世代移動体通信システムの標準化プロジェクト(３ＧＰＰ：3G Partnership Project)で提案されている３ＧＰＰ ＬＴＥ(Long Term Evolution)における構成では、図１の移動通信システムでのＵＴＲＡＮは、図２に示す如くになる。

すなわち、ゲートウェイ（ＧＷ）に実装されていたＰＤＣＰ機能が無線基地局（eＮＢ）に移り、無線基地局（eＮＢ）と移動局（ＵＥ）間でＰＤＣＰをやり取りすることになる。かかる場合は、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動局（ＵＥ）間の終端（End-End）間でパケット順序を保証するプロトコルが無くなる。

このため、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動局（ＵＥ）間において受信パケットの順序を保証することができなくなる。

すなわち、ＩＰネットワークにおいては、ある決められた最大転送ユニットサイズ（以下、ＭＴＵ：Maximum Transfer Unitと呼ぶ）以上のＩＰパケットは、ＭＴＵの長さに分割される。

図３は、かかるＩＰネットワークにおけるパケット転送例を示す図である。図３において、ＭＴＵ以下のＩＰパケットの場合、順序を判別するような仕組みが無い。したがって、経路が変わり、遅延が大きくなるなどの理由によりパケット転送順序が入れ替わって到着される可能性がある。

かかる場合、ＭＴＵサイズによって分割されたパケット「０−１」,「０−２」は受信側で組み立てが可能であるが、分割されないパケット１，２同士の順序逆転は組み立てが不可能となる。

したがって、ＩＰネットワーク転送において、経路変更等により順序逆転が発生しても順序を正しく戻すことができなくなる。

このため、図２に示したような３ＧＰＰ ＬＴＥ(Long Term Evolution)における構成では、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）へのデータ転送と、ゲートウェイ（ＧＷ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）への直接送信において経路変更によりデータ順序の逆転の可能性がある。かかる場合、移動局（ＵＥ）は、データ受信の連続性が得られないことになる。

非特許文献１、２には、３ＧＰＰで規定される移動通信ネットワークノード（ＵＴＲＡＮ：Universal Mobile Telecommunication Terrestrial Radio Access Network））についての説明がある。
ＴＳ３６．３００ ｖ８．３．０（１９章） ＴＳ３６．４１３ ｖ２．０．０（８．２．１章、９．１章、９．２章）

したがって、本発明の目的は、基地局間ハンドオーバ時のパケットデータ転送において、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）へのデータ転送と、ゲートウェイ（ＧＷ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）への直接送信において経路変更により生じるデータ順序の逆転に対して正常の順序でデータ受信を可能とする移動通信システムを提供することにある。

ゲートウェイ（ＧＷ）からのパケットデータを、基地局（eＮＢ）を通して移動局（ＵＥ）で受信する移動通信システムにおいて、ゲートウェイ（ＧＷ）からのシーケンシャルなパケットデータを受信する移動局（ＵＥ）が、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）への移動に伴って行われるハンドオーバ処理時に、前記移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）は、前記ゲートウェイから受信済みで、前記移動局（ＵＥ）に未送信のパケットデータを前記移動先基地局（Ｔ-eＮＢ）へ転送する際に、前記未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始情報を付与する。

さらに、前記ゲートウェイ（ＧＷ）は、前記移動局（ＵＥ）宛のシーケンシャルなパケットデータのうち、前記移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）経由では未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始情報を付与し、前記移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）へ直接送信する。 具体例として、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）間で使われるＧＴＰ（General Packet Radio Services Tunneling Protocol）-Ｕプロトコルのシーケンス番号とゲートウェイ（ＧＷ）と移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）間のＧＴＰ-Ｕプロトコルのシーケンス番号を使用し、関連付けさせる。

同時に、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）間、及び移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）と移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）間のＧＴＰ−Ｕヘッダ内に、新たに転送開始情報ビットを付与することで順序を保証する。

さらに、先頭パケットが廃棄されるような場合でも途中のパケットや最終パケットを判別させる場合は、送信開始するパケットのシーケンス番号を送信パケット毎のＧＴＰ-Ｕヘッダ内に付与する。

以下に図面に従い、実施例を説明する。

実施例として、先の図２に示したＬＴＥのＵＴＲＡＮ構成において、データ受信におけるパケット順の逆転が生じないように以下のような条件を考慮した仕組みを備える。

ハンドオーバ（ＨＯ）時に、上位装置であるゲートウェイ（ＧＷ）から送信され、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）で受信するデータは、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）経由で受信するデータとゲートウェイ（ＧＷ）から直接受信する二つの経路（図２：Ａ、Ｂ）が存在する。

ここで、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）におけるＬＴＥでは、ＰＤＣＰ制御機能が無線基地局（ｅＮＢ）側に移り、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）間ではＧＴＰ−Ｕプロトコルが適用されて送信パケットのシーケンス番号（転送順序情報）が付与される。

このために、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）から見ると、受信する３ＧＰＰにおける、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）間で使われるＧＴＰ−Ｕプロトコルに従うシーケンス番号は、ゲートウェイ（ＧＷ）が付与した最初のシーケンス番号とは限られない。

また、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）において、ハンドオーバ時にゲートウェイ（ＧＷ）及び移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）のそれぞれからの一番目の受信データが、真に送信側（移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）及びゲートウェイ（ＧＷ））が出力した先頭のパケットデータであるかは、ネットワーク状態により確約されるものではない。

このために先頭データから順序整理を行うためには、送信側が最初に送信したデータを知らせる必要がある。同時に、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からの転送データにおいては最終パケットデータも不明であるため、場合によっては移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）に知らせる必要がある。

このような条件を考慮して、実施例においては、順序の連続性を判別する仕組みを備える。かかる順序の連続性を判別するために移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）では、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）が移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）宛に送信開始したデータの先頭パケット、及び最後の送信パケットが判別できる仕組みを備える。

図４は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）における、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）（及び移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ））間で使われるＧＴＰ−Ｕプロトコルに従うセルフォーマットのヘッダ部における実施例構成を示す図である。

ヘッダ部は、ＧＴＰ−ＵヘッダＩと、拡張ヘッダＩＩを有している。ＧＴＰ−Ｕプロトコルでは、サービス毎に３２ビット構成で特定するトンネルＩＤ（TE-ID）１０がＧＴＰ−ＵヘッダＩに付与される。さらに、ＧＴＰ−Ｕプロトコルに従いパケットにシリアル番号１１が付与される。

第１の実施例としてＧＴＰ−ＵヘッダＩ内のバージョン（version）フィールドの３ビット領域（５〜７bits目:version０か１の特定しか使われていない）１２中の上位１ビットを転送開始情報１２Ａとして使用する。

ゲートウェイ（ＧＷ）が移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）へ送信する際に、最初のデータのみについて転送開始情報１２Ａを有効とする(ビット「１」を立てる)。これにより、ゲートウェイ（ＧＷ）から移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）への最初の送信パケットデータであることを示すことができる。

同様に、既に移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）にバッファリングされている、もしくはバッファリング途中のデータを移動先無線基地局(Ｔ-eＮＢ)に転送する場合は、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）から最初に移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に送信すべきデータにおいても最初の送信パケットデータであることを示すために転送開始情報１２Ａを有効とする。

上記の実施例に従うセルフォーマットのヘッダ部の使用条件として次のような態様とする。

送信側では送信順番を示すシーケンス番号１１を付与する。送信側であるゲートウェイ（ＧＷ）では、基地局（e-ＮＢ）が切り替わっても同じトンネルＩＤ（TE-ID）１０でシーケンス番号１１をシーケンシャルに連続するように付与し続ければ、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）で順序整列が可能である。

しかし、トンネルＩＤ（TE-ID）１０の使用決定は受信される側で自由に決められるため、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）の間、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）の間、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）と移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）の間ではそれぞれ異なるものとなる。

そこで、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）から見て、トンネルＩＤ（TE-ID）１０が変わっても、変わったトンネルＩＤ（TE-ID）１０を関連付けし、ＧＴＰ−ＵヘッダＩ内のシーケンス番号１１がシーケンシャルに連続しているようにするために、以下の構成とする。

ゲートウェイ（ＧＷ）では、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）から要求のあった、ある一つのトンネルＩＤ（TE-ID）１０に対して付与していたシーケンス番号１１を、ハンドオーバにより基地局（eＮＢ）が切り替わった際に、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）から要求のあったトンネルＩＤ（TE-ID）１０に変更し、シーケンス番号１１の続きから付与する仕組みを持つ。

移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）では、ハンドオーバ時に、ゲートウェイ（ＧＷ）と通信していたトンネルＩＤ（TE-ID）１０の移動局（ＵＥ）向け未送信データ分を、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）から要求のあったトンネルＩＤ（TE-ID）１０に変更する。次いで、シーケンス番号１１を変えることなく移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に送信する。

移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）では、ゲートウェイ（ＧＷ）および移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）に要求したトンネルＩＤ（TE-ID）１０を一元管理する。移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）において、ゲートウェイ（ＧＷ）から受信したデータはバッファリングしておき、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）から受信したデータを先に移動局（ＵＥ）へ送信送する。

その後ゲートウェイ（ＧＷ）から受信したデータを移動局（ＵＥ）へ送信していく。その際、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に備えるＰＤＣＰ機能により転送順序情報である順番を示すシーケンス番号を、ＧＴＰ−Ｕのシーケンス番号１１に対応させて新たにシーケンシャルに付与していく。

図５は、上記した図２のＬＴＥのＵＴＲＡＮ構成において、上記の仕組みを適用した具体的なデータの流れの例を示す図である。

なお、図２のＬＴＥのＵＴＲＡＮ構成において、ゲートウェイ（ＧＷ）は、ＴＥＩＤ制御部１００、移動元無線基地局（ＳeＮＢ）と移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のそれぞれにバッファ２００、３００及びＴＥＩＤ制御部２０１，３０１を有している。さらに、移動元無線基地局（ＳeＮＢ）と移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のそれぞれにＰＤＣＰ制御部２０２，３０２を有して構成されている。

図５において、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）の要求により、ゲートウェイ（ＧＷ）と移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）間にトンネルＩＤ（TEID）として｛１｝が設定されている。

図５において、ゲートウェイ（ＧＷ）からＧＴＰ−Ｕシーケンス番号「１」〜「１９」までのパケットデータが移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）に向け送出されている。このうち移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）が移動局（ＵＥ）に送信を完了しているのはＴＥＩＤ：｛１｝としてのＧＴＰ−Ｕシーケンス番号の「１」〜「９」までである（図５、（１））。

この時点で移動局（ＵＥ）の移動によるハンドオーバ（ＨＯ）処理が開始されると、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）は、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）との間でＧＴＰ−ＵのＴＥＩＤ：｛２｝を要求し確立する。

そして、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）ではＴＥＩＤ：｛１｝と｛２｝を組として、ＬＥＩＤ制御部２０１のテーブルに関連付けしておく。さらに、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）は、ゲートウェイ（ＧＷ）との間でＧＴＰ−ＵのＴＥＩＤ：｛３｝を要求し確立する。

これにより、ゲートウェイ（ＧＷ）ではＴＥＩＤ：｛１｝と｛３｝を組として、ＬＥＩＤ制御部１００のテーブルに関連付けしておく。移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）は、ＴＥＩＤ：｛２｝と｛３｝を組として、ＬＥＩＤ制御部３０１のテーブルに関連付けしておく。

図５に戻り、ハンドオーバ（ＨＯ）が開始されると、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）はＴＥＩＤ：｛１｝のシリアル番号「１０」のパケットから、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）へＴＥＩＤ：｛２｝として送信し始める（図５、（２））。

その際、シリアル番号「１０」が最初に送信するデータであるので、ＧＴＰ-Ｕヘッダ内versionフィールドの最上位ビットを[１]をセットし、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）へ送信する。

同時にゲートウェイ（ＧＷ）はＴＥＩＤ：｛１｝の「２０」番目のパケットから順に移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）へＴＥＩＤ：｛３｝として送信し始める（図５、（４））。

その際、「２０」番目のパケットが最初に送信するデータであるので、ＧＴＰ-Ｕヘッダ内versionフィールドの最上位ビットに[１]をセットし、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）へ送信する。

移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）では、ＴＥＩＤ：｛２｝の先頭フラグが付与されているＧＴＰ-Ｕシリアル番号「１０」が移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からの先頭データであると判断し、ＴＥＩＤ：｛３｝の先頭フラグが付与されているＧＴＰ-Ｕシリアル番号「２０」がゲートウェイ（ＧＷ）からの先頭データであると判断する。

移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）は、ゲートウェイ（ＧＷ）からの先頭パケットがＧＴＰ-Ｕシリアル番号「２０」であると分かるので、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からのＧＴＰ-Ｕシリアル番号「１０」〜「１９」までを移動機（ＵＥ）に対して送信し、その後ゲートウェイ（ＧＷ）からのＧＴＰ-Ｕシリアル番号「２０」以降のパケットを送信する。

図６は、図５に対応する処理の流れを示すフロー図である。

移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からゲートウェイ（ＧＷ）に対し、ゲートウェイ（ＧＷ）との間でＧＴＰ−ＵのＩＤ（TE-ID）｛１｝の設定を要求する（ステップＳ１）。

これによりゲートウェイ（ＧＷ）のＴＥＩＤ制御部１００によりトンネルＩＤ（TE-ID）｛１｝が設定される。

ここで、ゲートウェイ（ＧＷ）のＴＥＩＤ制御部１００は、図１０Ａ，図１０Ｂに示すようにそれぞれ移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）に対するＧＴＰ−ＳＮ（シリアル番号）管理メモリ（図１０Ａ）と、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に対するＧＴＰ−ＳＮ管理メモリ（図１０Ｂ）を有している。

ＧＴＰ−ＳＮ（シリアル番号）管理メモリは、先に設定されたトンネルＩＤ（TE-ID）毎に付与したＧＴＰ−シリアル番号が登録される。

かかる図１０Ａ，図１０Ｂに示すＧＴＰ−ＳＮ（シリアル番号）管理メモリは、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）のＴＥＩＤ制御部２０１にも備えられる。但し、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）においては、ゲートウェイ（ＧＷ）に対するＧＴＰ−ＳＮ管理メモリと、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に対するＧＴＰ−ＳＮ管理メモリとなる。

図１０Ｃは，移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）の制御部３０１有するＴＥＩＤ関連付けメモリの例である。関連するＴＥＩＤ対応に、転送開始情報を判定したときに無線基地局（Ｓ−eＮＢ）の先頭ＴＥＩＤ、ゲートウェイ（ＧＷ）の先頭ＴＥＩＤを登録する。さらに、ＰＤＣＰ制御部３０２により移動局（ＵＥ）にパケットを転送する時に付与したシリアル番号が記録される。

図６に戻り説明すると、ゲートウェイ（ＧＷ）において、トンネルＩＤ（TE-ID）｛１｝に対応してＧＴＰ−ＵプロトコルによりパケットのＧＴＰヘッダＩにシーケンス番号１１(図４参照)を付与して図１０ＡのＧＴＰ−ＳＮ管理メモリに記録保持すると共に、シーケンス番号１１(図４参照)を付与されたパケットを移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）に送信する（ステップＳ２）。

ここで、トンネルＩＤ（TE-ID）｛１｝に対してＧＴＰ−Ｕプロトコルによるシーケンス番号の付されたパケットが移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）に送信される（ステップＳ２）。

したがって、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）は、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）に在圏している移動局(ＵＥ)に対し、ゲートウェイ（ＧＷ）から送信されたパケットを転送する（ステップＳ３）。

その後移動局(ＵＥ)が移動してハンドオーバ処理が開始される（ステップＳ４）。ハンドオーバ処理が開始するまでに、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）から移動局(ＵＥ)に対し、ＧＴＰ−Ｕプロトコルによるシーケンス番号「１」〜「９」までのパケットが送信されたと想定する。

ハンドオーバの通知が、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からゲートウェイ（ＧＷ）に通知される（ステップＳ６）。

そして、ゲートウェイ（ＧＷ）が、移動局(ＵＥ)のハンドオーバを認識するまで（ステップＳ８）、ゲートウェイ（ＧＷ）から移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）に、ＧＴＰ−Ｕプロトコルによる連続するシーケンス番号ＳＮ＝（１０〜１９）のパケットが送信される（ステップＳ５、Ｓ７）。

移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）は、移動局(ＵＥ)のハンドオーバに従い、トンネルＩＤ（TE-ID）｛２｝、｛３｝をそれぞれ移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）およびゲートウェイ（ＧＷ）に要求通知し、確立する（ステップＳ９、Ｓ１０）。

かかるトンネルＩＤ（TE-ID）｛２｝、｛３｝の要求通知を受け、ゲートウェイ（ＧＷ）および移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）は、既存のトンネルＩＤ（TE-ID）｛１｝との関連付けを行う（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

ゲートウェイ（ＧＷ）では、トンネルＩＤ（TE-ID）｛１｝と要求通知されたトンネルＩＤ（TE-ID）｛３｝との関連づけを行う（ステップＳ１１）。移動元無線基地局(Ｓ-eＮＢ)は、トンネルＩＤ（TE-ID）｛１｝と要求通知されたトンネルＩＤ（TE-ID）｛２｝との関連づけを行う（ステップＳ１２）。

図7は、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のトンネルＩＤの要求、確立の詳細処理フローである。

図7において、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）は、ハンドオーバの有無を判断し（処理工程Ｐ１）、ハンドオーバ有のとき（処理工程Ｐ１、Ｙｅｓ）、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）とのトンネルＩＤ（TE-ID）｛２｝を確立し、ゲートウェイ（ＧＷ）とのトンネルＩＤ（TE-ID）｛３｝を確立する（処理工程Ｐ２）。

ついで、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のＴＥＩＤ制御部３０２のメモリに、図１０Ｃに示すように、それぞれのＴＥＩＤ用メモリエリアに関連する他方のＴＥＩＤを格納する。

このように、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）で、ＴＥＩＤ｛２｝，｛３｝の関連付けが行われる（処理工程Ｐ３）。

図６のフローに戻り、ゲートウェイ（ＧＷ）は、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）宛のパケットデータのうち、シリアル番号ＳＮ＝２０のパケットに転送開始（先頭）情報として、図４の１２Ａのビットを［１］に設定付与する（ステップＳ１４）。

同様に、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）は、移動局（ＵＥ）に未送信であるパケットデータのうち、シリアル番号ＳＮ＝１０のパケットに先頭情報を付与する（ステップＳ１５）。

移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）は更にシリアル番号ＳＮ＝１０のパケットとそれに連続するシリアル番号ＳＮ＝１１〜１９のパケットデータをＴＥＩＤ｛２｝で移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に送信する（ステップＳ１５Ａ）。

同様にゲートウェイ（ＧＷ）は更にシリアル番号ＳＮ＝２０のパケットとそれに連続するシリアル番号ＳＮ＝２１からのパケットデータをトンネルＩＤ｛３｝で移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に送信する（ステップＳ１４Ａ）。

したがって、ゲートウェイ（ＧＷ）からは、トンネルＩＤ（TE-ID）｛３｝のシリアル番号ＳＮ=２０の先頭情報が付され、更に連続するシリアル番号のパケットが、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に送られる。同様に、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からは、ゲートウェイ（ＧＷ）から受信し、移動局（ＵＥ）に未送信のパケット(シリアル番号ＳＮ１０から１９)が移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に送られる。

一方、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）は、このように移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）及びゲートウェイ（ＧＷ）から送られるパケットを、それぞれ図８、図９の受信フローに従い受信し、移動局（ＵＥ）に転送する（ステップＳ１６）。

図８は、図６のシーケンスフローのステップＳ１６に対応する、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）における移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からのパケットの受信処理フローである。

移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）は、ＴＥＩＤ制御部３０１によりトンネルＩＤ｛２｝のパケット（ＧＴＰシリアル番号１０〜１９）を移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）から受信し（処理工程Ｐ２０）、先頭パケットフラグ(図４、１２Ａ)が有効か否かを判断する（処理工程Ｐ２１）。

先頭パケットフラグが有効でなければ（処理工程Ｐ２１、Ｎｏ）、先頭パケット受信済みで、次の(連続する)ＧＴＰ−Ｕシリアル番号であるか（例えば、図６ステップＳ１５ＡのＢのパケット）否かを判断する（処理工程Ｐ２２）。

処理工程Ｐ２２で、次の(連続する)ＧＴＰシリアル番号でなければ（処理工程Ｐ２２、Ｎｏ）、当該パケットを送信しないでバッファ３００に滞留させる（処理工程Ｐ２３）。バッファ３００に受信パケットを滞留させる理由は、連続するＧＴＰシリアル番号ＳＮでないときは、送信パケットが欠落、順序逆転、あるいはゲートウェイ（ＧＷ）から転送されたパケットである可能性があるためである。

処理工程Ｐ２２で、次の(連続する)ＧＴＰシリアル番号であれば（処理工程Ｐ２２、Ｙｅｓ）、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のＰＤＣＰ制御部３０２により、ＰＤＣＰシリアル番号を対応させて移動局（ＵＥ）に送信する（処理工程Ｐ２５）。

さらに、バッファ３００に送信しないで滞留させたパケットがあれば（処理工程Ｐ２５、Ｙｅｓ）、連続してＰＤＣＰシリアル番号を対応させて移動局（ＵＥ）に送信する（処理工程Ｐ２４）。

処理工程Ｐ２１で受信パケットの先頭フラグが有効であれば（処理工程Ｐ２１、Ｙｅｓ）、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からの先頭パケットのＧＴＰ−Ｕプロトコルによりゲートウェイ（ＧＷ）で付与されたＧＴＰシリアル番号が判明する（処理工程Ｐ２４）。

したがって、移動先無線基地局(Ｔ-eＮＢ)で、ＰＤＣＰ制御部３０１によりＧＴＰシリアル番号にＰＤＣＰシリアル番号を対応させて、移動局(ＵＥ)に送信する（処理工程Ｐ２５）。

さらに、バッファ３００に滞留している、ＧＴＰシリアル番号の連続するパケットがあれば（処理工程Ｐ２６、Ｙｅｓ）、処理工程Ｐ２５と同様に、ＰＤＣＰ制御部３０１によりＧＴＰシリアル番号にＰＤＣＰシリアル番号を対応させて、移動局(ＵＥ)に送信する（ステップＳ２７）。

一方、ゲートウェイ（ＧＷ）から送られるパケットの移動先無線基地局(Ｔ-eＮＢ)での受信処理は、図９のフロー図に従い行われる。図９は、図６のシーケンスフローのステップＳ１６に対応する。

移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）は、ＴＥＩＤ制御部３０１によりトンネルＩＤ｛３｝のパケットをゲートウェイ（ＧＷ）から受信し（処理工程Ｐ３０）、先頭パケットフラグの表示(１２Ａ，図４)が有効か否かにより先頭パケットか否かを判断する（処理工程Ｐ３１）。

先頭パケットフラグが有効でなければ（処理工程Ｐ３１、Ｎｏ）、先頭パケット受信済みで、次の(連続する)ＧＴＰシリアル番号であるか（例えば、図６、ステップＳ１４Ａのｂのパケット）否かを判断する（処理工程Ｐ２２）。

処理工程Ｐ３２で、次の(連続する)ＧＴＰシリアル番号でなければ（処理工程Ｐ３２、Ｎｏ）、当該パケットを送信しないでバッファ３００に滞留させる（処理工程Ｐ３３）。バッファ３００に受信パケットを滞留させる理由は、連続するＧＴＰシリアル番号ＳＮでないときは、送信パケットが欠落したか、順序逆転、あるいは移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）から転送されたパケットである可能性があるためである。

処理工程Ｐ３２で、次の(連続する)ＧＴＰシリアル番号であれば（処理工程Ｐ３２、Ｙｅｓ）、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からのパケットの全てが移動局（ＵＥ）に送信済か否かを判定する（ステップＳ３５）。

移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からのパケットの全てが移動局（ＵＥ）に送信し終わっていなければ（処理工程Ｐ３５、Ｎｏ）、送信しないで滞留させる（処理工程Ｐ３３）。

移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からのパケットの全てが移動局（ＵＥ）に送信済みであれば（処理工程Ｐ３５、Ｙｅｓ）、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のＰＤＣＰ制御部３０２により、ＰＤＣＰシリアル番号を対応させて移動局（ＵＥ）に送信する（処理工程Ｐ３６）。

さらに、バッファ３００に送信しないで滞留させたパケットがあれば（処理工程Ｐ３７、Ｙｅｓ）、連続してＰＤＣＰシリアル番号を対応させて移動局（ＵＥ）に送信する（処理工程Ｐ３８）。

先の、処理工程Ｐ３１で受信パケットの先頭フラグが有効であれば（処理工程Ｐ３１、Ｙｅｓ）、当該先頭フラグが有効であるパケットのＧＴＰ−Ｕプロトコルによりゲートウェイ（ＧＷ）で付与されたＧＴＰシリアル番号に基づき、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からの最終パケットのＧＴＰシリアル番号が判明する（処理工程Ｐ３４）。

したがって、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からのパケットの全てが移動局（ＵＥ）に送信済か否かを判定する（ステップＳ３５）。

移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からのパケットの全てが移動局（ＵＥ）に送信し終わっていなければ（処理工程Ｐ３５、Ｎｏ）、送信しないで滞留させる（処理工程Ｐ３３）。

移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からのパケットの全てが移動局（ＵＥ）に送信済みであれば（処理工程Ｐ３５、Ｙｅｓ）、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のＰＤＣＰ制御部３０２により、ＰＤＣＰシリアル番号を対応させて移動局（ＵＥ）に送信する（処理工程Ｐ３６）。

さらに、バッファ３００に送信しないで滞留させたパケットがあれば（処理工程Ｐ３７、Ｙｅｓ）、ＰＤＣＰ制御部３０２により、連続してＰＤＣＰシリアル番号を対応させて移動局（ＵＥ）に送信する（処理工程Ｐ３８）。

上記の実施例に従い、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）は、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）から上記で示された先頭データを受信すると、ゲートウェイ（ＧＷ）からの先頭パケットデータ内のＧＴＰ-Ｕシーケンス番号よりも若番であれば先に全て移動局（ＵＥ）に送信する。

その際、移動局（ＵＥ）に対してＰＤＣＰ制御部３０２でＰＤＣＰのシーケンス番号を先頭パケットから順番に割当て送信する。その後ゲートウェイ（ＧＷ）から受信される先頭パケットから順番に移動局（ＵＥ）に受信パケットを送信していく。

なお、上記先頭フラグによりゲートウェイ（ＧＷ）からの先頭データを判別できるため、ＧＴＰ−Ｕプロトコルにより付与されるシーケンス番号を比較することで移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からの最終データを判別することが可能となる。したがって、最終データを示すフラグ等のアイテムは不要である。

上記により、新たにヘッダを追加すること無く、新しいパケットを追加することの必要がなく、更に制御信号の追加をすることもなく、移動局(ＵＥ）においてハンドオーバ時にパケット順序を連続して受信することが可能である。

ここで、ハンドオーバ時におけるパケット受信において、準正常の動作として次のようなケースが想定される。

移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）から見て、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からの連続するパケットデータがネットワークの原因により途中のパケットが遅れて到着した場合において、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からの先頭データが判別できれば、受信できていないシーケンス番号を想定することが可能である。

さらにゲートウェイ（ＧＷ）からの先頭データも判別できれば、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）からの受信パケットデータがいくつ届いていないかも判別可能である。すなわち、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）がＰＤＣＰ制御部３０１において、移動局（ＵＥ）へ送信するデータについて、ＧＴＰ−Ｕプロトコルのシーケンス番号とＰＤＣＰのシーケンス番号の対応付けを行い、未だ受信できていないパケットデータ分のＰＤＣＰシーケンス番号を飛ばすことで、ＰＤＣＰシーケンス番号をシーケンシャルに付与し、移動局（ＵＥ）に送信可能となる。

遅れて受信したパケットデータには、先に飛ばした部分のＰＤＣＰシーケンス番号を付与して、送信途中に割り込ませ移動局（ＵＥ）へ送信可能である。

遅れて受信したパケットデータがある場合の準正常動作時は、上記のとおりの対応が可能であるが、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）から見て、移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からのデータがネットワークの原因により途中のパケットが廃棄されてしまった場合は、ＰＤＣＰシーケンス番号は飛んだままとなる。

したがって、移動局（ＵＥ）において再送が必要となれば、上位レイヤにより再送制御が実施されることになる。

図１１はかかる準正常時のパケットデータの流れを示す図である。順序逆転パターン（図１１、Ｉ）、又は廃棄パターンがある場合（図１１,ＩＩ）は、上記のとおり、データ順序逆転、パケットの廃棄がある場合に、ＧＴＰ−Ｕプロトコルのシーケンス番号に対応して付与されるＰＤＣＰシーケンス番号を飛ばして移動局（ＵＥ）にパケットを送信することができる。

これに対し、先頭データが紛失すると、先頭データを待つ時間が増加すること（タイマ満了により紛失判断をするため）や、先頭データが不明なために中間データが何番目のパケットデータであるかを判断できず、中間データにＰＤＣＰシーケンス番号を付与することができないため移動局（ＵＥ）に対して何も送信できない状態が継続してしまうことになる。

このために、全体的に移動局（ＵＥ）へデータ送信するタイミングが遅れてしまう。
かかる不都合を解決する第２の実施例として、図４に示したＧＴＰ−Ｕヘッダ部の拡張ヘッダIIにオプションとして転送順序情報１３を付与する。

図１２は、かかる第２の実施例におけるパケットデータの流れを示す図である。図１３は、図１２に対応する処理の流れを示すフロー図である。

図１２において、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）宛のデータの全てに先頭に送信したパケットのＧＴＰ−Ｕシーケンス番号を付与する機能をゲートウェイ（ＧＷ）と移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）に備えるように構成する。

図４に示すヘッダ部において、基本ヘッダであるＧＴＰ−ＵヘッダＩのシーケンス番号フィールドはすでに本物のシーケンス番号１１で使用されているため、拡張ヘッダＩＩのオプションフィールド[１６ビット]１３を使うことで実現させる。

すなわち、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）において、ＧＴＰプロトコルにより付与されたシーケンス番号（図４，１１）とオプションフィールドのシーケンス番号（図４，１３）が同じである場合、先頭パケットであると判断する。

図１２において、移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）は、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）に送信する連続するパケット（ＧＴＰ−Ｕシーケンス番号[１０]〜[１９]）の先頭パケットのＧＴＰ−Ｕシーケンス番号[１０]と同じシーケンス番号を送信対象の全てのパケットの拡張ヘッダＩＩのオプションフィールド１３に付与している。

一方、ゲートウェイ（ＧＷ）では、連続するパケット（ＧＴＰ−Ｕシーケンス番号[２０]〜[２３]）の先頭パケットのＧＴＰ−Ｕシーケンス番号[２０]と同じシーケンス番号を送信対象の全てのパケットの拡張ヘッダＩＩのオプションフィールド１３に付与している。

移動元無線基地局（Ｓ-eＮＢ）から移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）に送信されるパケットのうち、先頭のパケットを含む複数のパケットが到達しない場合、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）では、先頭のＧＴＰ−Ｕシーケンス番号[１０]のパケットは到達していないが、初めて受信されるＧＴＰ−Ｕシーケンス番号[１４]のパケットは、オプションフィールド１３に付与されたシーケンス番号[１０]と比較することにより、５番目のパケットであることが判定できる。

したがって、ＰＤＣＰ制御部３０２において、ＰＤＣＰシーケンス番号[５]を付与して移動局（ＵＥ）へ送信してしまうことが可能となる。ゲートウェイ（ＧＷ）からの受信データも同様に処理可能である。

移動局（ＵＥ）では、ＰＤＣＰシーケンス番号が順番通りに受信されないことになるが、元々の機能として順序整理機能があるために問題は無い。

このように、第２の実施例によれば、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）では、先頭パケットが得られていないが、受信したパケット自身からパケット順序を判定でき、移動局（ＵＥ）に順序情報と共にパケットを送信できる。

図１３は、図１２に対応する処理フローである。

図６に示した第１の実施例における処理フローとの比較において、第１にステップＳ１４、Ｓ１５において先頭パケットに先頭情報（図４，１２Ａのビットを「１」にする）を付与する際に、先頭パケットを含めて、連続するパケットの全てに先頭パケットのＧＴＰ−Ｕシーケンス番号を付与する処理（Ｓ１４Ｂ，Ｓ１５Ｂ）を追加している。

かかる処理に対応して、移動先無線基地局（Ｔ-eＮＢ）で受信するパケットには、先頭パケットのＧＴＰ−Ｕシーケンス番号と同じシーケンス番号がオプションフィールド１３に付与されている。

その余の点は、図６で説明した処理と同様である。

上記したとおり、３ＧＰＰ―ＬＴＥにより、ＰＤＣＰ機能の実装がゲートウェイ（ＧＷ）から無線基地局(eＮＢ)になったとしてもゲートウェイ（ＧＷ）と端末間で順序保証が可能となる。また、順番通りに到着しない場合の待ち時間タイマを減らすことが可能であり、システムトータルの遅延時間を短縮することが可能となる。

移動通信システムでのＵＴＲＡＮにおける基地局間ハンドオーバ（ＨＯ）の構成例を示す図である。 ３ＧＰＰ ＬＴＥ(Long Term Evolution)におけるＵＴＲＡＮ構成を示す図である。 ＩＰネットワークにおけるパケット転送例を示す図である。 ３ＧＰＰにおける、ゲートウェイと移動元無線基地局（及び移動先無線基地局）間で使われるＧＴＰ−Ｕプロトコルに従うセルフォーマットのヘッダ部における実施例構成を示す図である。 図２のＬＴＥのＵＴＲＡＮ構成において、上記の仕組みを適用した具体的なデータの流れの例を示す図である。 図５に対応する処理の流れを示すフロー図である。 移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）のトンネルＩＤの要求、確立の詳細処理フロー図である。 図６のシーケンスフローのステップＳ１６に対応する、移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）における移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）からのパケットの受信処理フロー図である。 図６のシーケンスフローのステップＳ１６に対応するフロー図である。 移動元無線基地局（Ｓ−eＮＢ）に対するＧＴＰ−シリアル番号管理メモリを示す図である。 移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）に対するＧＴＰ−ＳＮ管理メモリ示す図である。 移動先無線基地局（Ｔ−eＮＢ）の制御部３０１有するＴＥＩＤ関連付けメモリの例である。 準正常時のパケットデータの流れを示す図である。 第２の実施例におけるパケットデータの流れを示す図である。 図１２に対応する処理の流れを示すフロー図である。

符号の説明

１００，２０１，３０１ ＴＥＩＤ制御部
２００，３００ バッファ
２０２，３０２ ＰＤＣＰ制御部
ＧＷ ゲートウェイ
Ｓ-eＮＢ 移動元無線基地局
Ｔ-eＮＢ 移動先無線基地局
ＵＥ 移動局

Claims (3)

1. 上位装置からのパケットデータを、基地局を通して移動局で受信する移動通信システムにおいて、
   前記上位装置によりパケット毎に送信される順序を示す順序情報が付与された前記上位装置からのパケットデータを受信する移動局が、移動元無線基地局から移動先無線基地局への移動に伴って行われるハンドオーバ処理時に、
   前記移動先無線基地局は、前記移動元無線基地局及び前記上位装置に対して要求を送信し、
   前記移動元無線基地局は、前記上位装置から受信するパケットデータのうち前記移動局に未送信のパケットデータを前記移動先無線基地局からの前記要求に関連付けて前記移動先無線基地局へ転送する際に、前記未送信のパケットデータの先頭パケットのヘッダに転送開始を示す転送開始情報を付与する処理と、前記要求への関連付け前に前記未送信のパケットデータに付与されていた前記順序情報を前記要求に関連付けて前記移動先無線基地局へ転送する前記未送信のパケットデータに付与する処理とを実行し、
   前記上位装置は、前記移動先無線基地局からの前記要求に関連付けて前記移動先無線基地局へ前記パケットデータを送信する際に、前記パケットデータのうち前記移動先無線基地局へ直接送信するパケットデータの先頭パケットのヘッダに対する前記転送開始情報を付与する処理と、前記要求への関連付け前に前記パケットデータに付与されていた前記順序情報を前記要求に関連付けて前記移動先無線基地局へ直接送信する前記パケットデータに付与する処理とを実行し、
   前記移動先無線基地局は、前記移動元無線基地局及び前記上位装置に対して要求を送信したことに応じて、前記移動元無線基地局及び上位装置から前記要求に関連付けたパケットデータを受信し、前記要求に関連付けて受信されるパケットデータに付与された前記転送開始情報に基づいて前記先頭パケットを判定し、前記移動元無線基地局から受信された先頭パケットに付与されている前記順序情報と、前記上位装置から受信された先頭パケットに付与されている前記順序情報とを比較して前記移動局に転送するパケットデータの順序制御を行う、
   ことを特徴とする移動通信システム。
2. 請求項１において、
   前記移動先無線基地局からの要求は、ＧＴＰ−Ｕ（General Packet Radio Services Tunneling Protocol-U）のトンネルＩＤを含み、
   前記パケットデータに付与される順序情報は前記ＧＴＰ−Ｕシーケンス番号であり、
   前記要求に関連付けたパケットデータの転送では、前記要求に含まれるトンネルＩＤを用いた関連付けを行い、前記関連付け前のパケットデータに付与されていた前記ＧＴＰ−Ｕシーケンス番号を用いて前記関連付け後のパケットデータの前記ＧＴＰ−Ｕシーケンス番号を付与する、
   ことを特徴とする移動通信システム。
3. 請求項２において、
   前記パケットデータに付与される転送開始情報は、前記パケットデータのＧＴＰ−ＵヘッダにおいてＧＴＰ−Ｕバージョン情報に割り当てられた複数のビットからなる領域のうち最上位ビットを用いて設定する、
   ことを特徴とする移動通信システム。