JP3210669B2

JP3210669B2 - 無線の接続障害

Info

Publication number: JP3210669B2
Application number: JP51398593A
Authority: JP
Inventors: ボディン，スティッグ，ロランド; ビオラノルドストランド，イングリッド
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲツトエルエムエリクソン
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 2001-09-17
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JPH06506816A; HK1013899A1; DE69324308T2; SE9200336D0; ATE178752T1; AU658489B2; EP0578810A1; US5487071A; ES2132220T3; AU3578793A; DK0578810T3; EP0578810B1; DE69324308D1; GR3030694T3; FI934350A7; FI934350A0; SE469736B; NO933545D0; NO933545L; UA32528C2

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は情報の伝送にいわゆるOSIモデルにしたがっ
た多層プロトコルを用いる、セルラーTDMA（時分割多元
接続）移動電話システムの改良に関するものである。

背景技術ヨーロッパのセルラー移動電話システムGSMでは、す
べてのトラヒックと信号がディジタルでかつTDMA法にし
たがって伝送される。信号とトラヒックの情報は共に、
第１図（ａ）に示すように例えば156.25ビットから成る
バースト（NB）の形で、基地局（BTS）と移動局（MS）
間を無線チャネルで伝送される。バースト（NB）は３ビ
ットのスタート信号（TB）で始まり、それに続いて58ビ
ットのメッセージ（暗号化されている）があり、それか
ら26ビットのトレーニングシーケンス、58ビットの新メ
ッセージ（暗号化されている）、３ビットのストップ信
号（TB）と続く。相続く２個のバーストの間には8.25ビ
ットに相当する保護スペースGPが設けられる。したがっ
て１バーストの長さは合計156.25ビットになる。これは
時間にして0.557msに相当する。第１図（ｂ）に示すよ
うに、異なるチャネルから発せられたバーストが無線チ
ャネル周波数順に並べられてTDMAフレームをつくる。１
フレームは８バーストから成る。相続くフレーム中で同
じタイムスロットにあるもの、例えばタイムスロット
２、が１チャネル、例えばトラヒックチャネル（TC
H）、を構成する。これらのバーストは例えば音声情報
をディジタル圧縮形式で含むが、第１図（ｃ）に示すよ
うに、26バースト中１個のバーストは制御チャネルSACC
H（低速アクセス制御チャネル）に割り当てられる。

第２図に示すように、上述の情報の伝送は例えばMS
（移動局）とBTS（基地局）内で符号化／復号化される
音声情報を伝送するときには、MSとBTS間でのみ行われ
る。あるいは、例えばある種の信号の場合には、BTSとB
SC（基地局コントローラ）とを経由して、MSとMSC（移
動サービスセンター）間で行われることもある。

プロトコルには接続の解放に関する部分が含まれる。
特に、通信が終了したために接続が解放される場合では
なく、接続品質が悪いかまたは何らかのほかの異常な事
態のせいでアボート（放棄）した結果、接続が解放され
る場合である。このことは物理層、もしくはOSIモデル
で規定されている物理層の直ぐ上の層であるデータリン
ク層上で監視される。第３図にこの問題に関係するGSM
システムの層、L1、L2A、L2Bを示す。これらの層は物理
チャネルの伝送に関するもの（プロトコル１）、例えば
トラヒックチャネルの確立と引渡しのために使用される
信号に関するもの（プロトコルL2A）、および短いメッ
セージサービスSMSの信号と情報の伝送に関するもの
（プロトコルL2B）がある。

現在のシステム（GSM、1992年１月現在）では、層L
1、L2A、L2Bに障害が起きると、物理的接続をアボート
する。このとき移動局では送信機の作動を停止し、基地
局では移動局も解放されたという保証付きの接続解放命
令を出すか、あるいは送信機の作動を停止する。第５図
を参照する。ここでトラヒックチャネルTCHが確立され
ていると仮定する。層L1の障害の有無の判定基準は、リ
ーキーバケットカウンターから発せられる障害通知によ
る。このカウンターは所定の値にセットされ、障害のあ
るSACCH（低速アクセス制御チャネル）フレームを１個
受信する毎に１個減算し、正しいSACCHフレームを１個
受信する毎に２個加算する（第5.1図参照）。層L2Aに障
害が有ったという判定基準は、所定の回数、例えば34回
FACCH（高速アクセス制御チャネル）の肯定応答がない
ことでよる。層L2Bに障害があったことの判定基準は、S
MS（短いメッセージサービス）に関して所定の回数、例
えば５回）SACCH（低速アクセス制御チャネル）の肯定
応答がなかったことでよる（第5.2図参照）。前述のよ
うに、L1、L2A、L2Bのいずれの層に障害が発生しても、
物理的接続のアボート、すなわち接続の強制的解放が行
われる。

第5.1図は「リーキーバケット」カウンタを使って、
どのようにして物理層L1が監視されるかを詳細に示した
ものである。新しい呼び出しまたは引渡しのいずれかに
より新しい接続が開始されると（ステップ511）、変数
Ａに値RLTが設定される（ステップ512）。SACCHが受信
されないと（ステップ513と514、514からの出力が「ノ
ー」）、変数Ａは１個減らされる（ステップ516）、そ
れから変数Ａが０になったか否かが判定される（ステッ
プ517）。もし変数Ａが０に達していれば、その接続は
アボートされる（ステップ518）。もしステップ517で変
数Ａが０に達してないと判定されれば、ステップ513に
戻ってこの処理が繰り返される。SACCHが正しく受信さ
れる度にステップ514から「イエス」が出力され、変数
Ａは２個加算され（ステップ515）、アボートの可能性
を遅らす。

第5.2図はデータリンク層の監視プロセスを詳細に示
したもので、ここではデータリンクL2AとL2Bが監視され
る。情報が高い方の層、通常層３、から受信されると
（ステップ521）、プロトコルにより決められた時間内
にある地点に情報が送られる（ステップ522）。時間監
視プロセスがスタート（ステップ523）、もし所定の時
間T200以内に肯定応答が受信されなかったならば（ステ
ップ523の出力が「ノー」）、変数Ｒはゼロにセットさ
れる、すなわちリセットされてゼロになる（ステップ52
4）。それは正しい確認が行われないまま続けて再送信
される回数を計数する準備を行うためであり、この最初
の準備はステップ525で行う。

もしステップ523で所定の時間T200以内に肯定応答が
受信されたならば、「イエス」が出力されて情報の送信
が続く。ステップ526で再び肯定応答の受信が確認され
る（ステップ523と比較のこと）。もし所定の時間内に
肯定応答が受信されないと（出力は「ノー」）、再送信
回数が最大値N200に達したか否かを確認するために検査
が行われる（ステップ527）。答が否定であれば（出力
は「ノー」）、Ｒは１個加算されて（ステップ529）、
次の再送信が実行される（ステップ525）。ステップ527
の答が肯定であれば（出力は「イエス」）、アボート命
令が出される（ステップ528）。流れの構造に関して、
データリンク層（レベル２）上にある２個のリンクL2A
とL2Bとでは遅延時間（T200）とＲの最大値（N200）と
が異るだけで、ほかの点は同じである。L2Aの代表的な
値は、T200≒170ms、N200＝34であり、L2Bの代表的な値
は、T200≒900ms、N200＝５であり、それぞれ5.78秒後
と4.5秒後に時間切れとなる。

各種の監視プロセスの要約 L1:第5.1図を参照して、例えば会話が長い時間途絶え
たときなど、情報が何も送信されないときでも、物理的
接続の機能が監視されている。

L2A:第5.2図を参照して、例えば接続の確立と解放、
および引渡しの実行が行われているとき、信号が監視さ
れている。

L2B:第5.2図を参照して、短いメッセージの送信が行
われているとき、会話の監視されている。

もし移動局MSが音声の伝送に使用されていれば、シス
テムは音声の監視を行わない。加入者は接続の品質が悪
いと思ったとき、自分で呼を中断する。

もし移動局がデータ伝送に使われていれば、伝送デー
タは層２より上の層で監視される。

エリクソンによって実現されているGSMシステムは「C
ME20学習書」に記述されており、この本はエリクソンの
呼称ではEN/LZT 120226/2 R1Aである。本発明に関す
る詳細は公式のGSM仕様書の次の部分を参照されたい。0
5.01/05.02:物理層の説明。05.08:物理層の監視の説明
（リーキーバケット）。04.05/04.06:データリンクプロ
トコル（ここではL2AとL2Bと呼んでいる）の説明。04.0
8、3.5.2章：アボート論理の説明。

前述のようなアボートを起こすプロトコルの相互作用
には不都合な場合がある。第４図はプロトコルL2Aのも
とで引渡し（HO）が進行中の第１の例を示す。この引渡
しの目的は接続を改良することであるが、データリンク
層L2B上で例えば５回信号の送信を試みた後、１回も肯
定応答が受信されないと、物理的接続がアボートされる
ので、引渡しが中断される。第４図は信号品質Ｑを時間
Ｔの関数として示したものである。第４図で「品質」と
いうのは、誤り商BER（ビット誤り率）、信号強さSS、
混信商C/I（キャリア・オーバ・インターフェランス）
のいずれかを意味する。引渡し手続きが開始された時点
Ｓが負の傾斜の曲線上に示されているが、もしＳ点とＰ
点間で接続がアボートされなかったならば、Ｐ点で引渡
しが行われたことであろう。

第５図のブロック51、52、54はそれぞれ物理層L1、L2
A、L2B上の監視を表わしている。監視モジュールの出力
は障害の発生を示す、すなわち層L1、L2A、またはL2Bに
関するそれぞれのモジュールが障害を診断したことを示
す。円54と55はオア機能を示し、ブロック64はL1、L2
A、L2Bのいずれかが障害を示したときに、関連する接続
がアボートされることを示す。

第２の例は図示してないが、L2Bが物理的接続をアボ
ートしたために、同じ接続上で進行中のデータ伝送が中
断される場合である。例えば、データ伝送における冗長
度すなわち繰り返し能力をL2Bプロトコルでは信号の伝
送時よりも大きくすることが可能なので、接続を解放す
ると、許容レベルで進行中の通信を妨たげる可能性があ
る。

発明の開示伝送品質が悪い接続があったときに、資源をほかの接
続に利用できるようにするために、伝送品質の悪い接続
をアボートすべきであるが、それでもその接続が進行中
の通信に役に立っている場合や、引渡しやその準備のた
めに接続を保とうとする試みがなされている限りは、接
続をアボートすべきではない。本発明はこの考え方に基
づいている。

本発明の目的は、セルラーTDMA（時分割多元接続）シ
ステムにおいて信号を伝送するときの障害の処理方法を
提供することである。このセルラーTDMAシステムはOSI
システムにより記述されている、階層構造で信号を送る
タイプのものであって、本発明の方法はその規格に書か
れている目的を完全に満たすものである（OSIシステム
により記述されている型:CCITTの推奨規格×.200と×.2
10により与えられる開放システム相互接続（OSI）の基
準モデル）。

本発の他の目的は、データリンク層（層２）に重きを
おいた移動システムを提供することである。このシステ
ムは基地局（BS）と、基地局制御装置（BSC）と、移動
電話スイッチ（MSC）と、移動無線端末（MS）とを含
み、物理的接続の開始と引渡しに関するプロトコル（L2
A）に障害が起きたときのみ、トラヒック接続をアボー
トするものである。

本発明では第５図に示した従来の流れに替えて、第６
図の接続断流れを適用する。データリンク層より上の層
により接続断を開始することもできるが、本発明はデー
タリンク層だけに関するものである。

図面の簡単な説明第１図はGSMシステムにおける標準バースト（ａ）、T
DMフレーム（ｂ）、およびトラヒックチャネルのマルチ
フレーム（ｃ）を示す。

第２図は本発明に関するハードウェアの構成を示す。

第３図は本発明に関する無線接続プロトコル（L1、L2
A、L2B）を示す。

第４図はプロトコルL2Bによりアボートが開始された
とき、どのようにトラヒックチャネルの引渡しが中断さ
れるかを示す。

第５図は現在のGSMシステム（1992年１月現在）にお
ける手順にしたがって、障害が発生した時に接続がアボ
ートされる仕組みを示す。

第5.1図は物理層（L1）におけるアボートシーケンス
の流れ図を示す。

第5.2図はデータリンク層（L2AとL2B）において使用
されるアボートシーケンスの流れ図を示す。

第６図は本発明による、障害発生時の接続解放を示す
ブロック図である。

第７図は本発明による移動局の構成を示すブロック図
である。

第８図は本発明による基地局システムの機能ブロック
図である。

発明の最適実施態様第１図から第5.2図までは従来技術に関するものであ
って、既に本発明の背景技術として説明した。以下第６
図から第８図を用いて本発明について説明する。

第６図は本発明による、障害時の接続解放を示す流れ
図である。障害時の接続解放は、正常に通信が終了した
際の接続解放と区別するために、接続アボートとも呼ば
れる。接続がこれ以上有効でなくなったときに、この接
続のために使われていた資源を自由な状態に戻して、別
の接続のために再利用することができるように、接続を
アボートする。第６図のブロック61と62はそれぞれ層L1
とL2Aの監視モジュールを表わしている。これらの出力
は障害が起きたこと、すなわちそれぞれの層L1とL2Aと
が障害を診断したことを知らせる。円63はオア機能を表
わしており、ブロック64はブロック61と62のいずれかの
出力が有効となっているとき、関連した接続がアボート
されたことを示す。第６図に示した方法は、アボートが
物理層、もしくは物理的接続の維持（確立または引渡
し）に関するデータリンク層上の伝送プロトコル（L2
A）のいずれかから開始されることを意味する。

第７図は本発明による移動局のブロック図を示す。移
動局700はアンテナ710を有する。送信機720がアンテナ7
10に接続されていて、送信機制御装置752により制御さ
れる。送信機制御装置752はなかんずく送信機のアボー
ト切替えを行うことができる。送信機720はまた信号処
理装置740にも接続されている。アンテナ710には受信機
730も接続されていて、時間多重方式で送信機と一緒に
利用される。受信機730もまた信号処理装置740に接続さ
れている。送信機720と受信機730には変調、復調、等化
を行う目的で無線装置が含まれている。信号処理装置74
0はチャネルの符号化と復号化、および入出力音声の信
号処理を行う。信号処理装置740はまたブロック741のマ
イクロフォンとスピーカに接続されており、制御論理装
置750にも接続されている。制御論理装置750は送信機制
御装置752とI/Oブロック753に接続されている。I/Oブロ
ック753はブロック760のキーボードとディスプレイと信
号の授受を行う。

本発明は制御論理装置750の中にデータの形、または
プログラムシーケンスの形で具体化されており、「アボ
ート論理部」751に納められている。制御論理装置750は
プログラムされた「リーキーバケット」カウンタを使っ
て物理層L1を監視する。このことは電気通信システムで
は周知のことであり、その動作は第5.1図に示した。制
御論理装置750はまた送信機を監視するが、なかんずく
第5.2図で述べた接続の確立と引渡し（L2A）に関するこ
とを監視する。L1またはL2Aのいずれかが接続のアボー
トを要求すると、アボート論理部751は送信機接続装置7
52にこのアボート要求を実行するように命令する。

第８図は基地局システムのブロック図である。本発明
はこの図の基地局として具体化することができる。第８
図に示したハードウェアを、例えば基地局BTSと基地局
コントローラBCSのようにいくつかのユニットに分割し
てもよい。第８図の機能ブロック図は両方の例を含むた
めに基地局システムBSSと呼ばれている。BSSブロック80
0は３本のアンテナを有し、そのうちの２本、810と812
は受信用であり、811、１本だけが送信用である。送信
機820はアンテナ811に接続されていて、送信機制御装置
852により制御される。送信機制御装置852はなかんずく
送信アボート、すなわち送信機の強制解放を行うことが
できる。送信機820はまた信号処理装置840にも接続され
ている。受信機830はアンテナ810と812に接続されてい
る。受信機830はまた信号処理装置840にも接続されてい
る。送信機820と受信機830には、変調、復調および等化
を行う目的で、無線装置が含まれている。信号処理装置
840はチャネルの符号化と復号化、および入出力音声の
処理を行うための手段を含む。信号処理装置840はまたP
CMリンクアダプタ860と制御論理装置850にも接続されて
いる。制御論理装置850は送信機制御装置852に接続され
ている。本発明は制御論理装置850の中にデータの形、
またはプログラムシーケンスの形で実現されており、
「アボート論理部」851に納められている。制御論理装
置850はプログラムされた「リーキーバケット」カウン
タを使って物理層L1を監視する。このことは電気通信シ
ステムでは周知のことである。制御論理装置850はなか
んずく、接続の確立と接続の引渡しに関して伝送を監視
する。L1またはL2Aのいずれかが接続のアボートを要求
すると、アボート論理部851は送信機制御装置852にこの
アボート要求を実行するように命令する。PCMリンクア
ダプタブロック860は１個もしくは２個以上のPCM線路を
介してネットワークに接続される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−11831（ＪＰ，Ａ) 特開平１−274523（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 102 H04Q 7/00 - 7/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】OSIモデルにより記述されている型の階層
構造で信号処理を行うTDMA型のセルラー移動電話システ
ムであって、該システムは無線基地局を含むネットワー
クに無線チャネルを介して接続されている複数個の移動
無線装置を含む、データリンク層における移動無線装置
とネットワーク間の信号授受が、少なくとも１個の第１
の信号流れ（L2A）と第２の信号流れ（L2B）を用いて行
われ、該第１の信号流れ（L2A）はなかんずく物理的接
続（L1）の維持を制御し、該第２の信号流れ（L2B）は
物理的接続の維持には関与せずに、なかんずくある種の
データ（例えばSMS）の送信を制御し、物理的接続（L
1）をアボートする手段が設けられていて、更に、正し
い伝送を監視する手段が異なる層（物理層１とデータリ
ンク層２および３次以上の層）に設けらているシステム
において、データリンク層に関して、第１の信号流れ
（L2A）を監視する手段が接続断を指示したときのみ、
アボート手段を有効に働らかせることを特徴とする、セ
ルラー移動電話システム。