JP6770943B2 - 基地局装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動通信ネットワークの基地局装置及びプログラムに関する。

移動通信ネットワークの基地局装置は、無線によりユーザ装置（ＵＥ）と通信する。ＵＥは、現在の所、スマートフォンや、タブレット等の人が操作する通信装置が主流である。しかしながら、将来的には、ＩｏＴデバイスといった、人手を介することなく何らかのデータを取得し、取得したデータを繰り返し所定のサーバ装置に送信するＵＥの増加が予想される。

基地局装置とＵＥとの間の伝搬環境は時間と共に変化するため、現在の移動通信ネットワークは、基地局装置とＵＥとの間で再送制御を行っている。また、移動通信ネットワークを介して、インターネット上のサーバ装置とデータの送受信を行うＵＥは、通常、ＴＣＰ／ＩＰを使用する。この場合、ＴＣＰでの再送制御がＵＥとサーバ装置との間で行われる。

ここで、例えば、移動通信ネットワークのコアネットワークや、インターネット内でＵＥが送信したパケットの損失や誤りが生じると、ＵＥは、再度、当該パケットをサーバ装置に送信するが、このパケットは、再度、基地局装置とＵＥとの間で行う再送制御の対象となる。つまり、基地局装置とＵＥとの間で行う再送制御により、基地局装置が正しく受信できたパケットであるにも関わらず、基地局装置とサーバ装置との間で当該パケットにエラーが生じると、当該パケットは、再度、ＵＥから送信され、基地局装置とＵＥとの間で行う再送制御の対象となる。

非特許文献１は、無線ＬＡＮのアクセスポイントとＵＥとの間で、ＴＣＰコネクションを終端し、かつ、無線ＬＡＮのアクセスポイントとＵＥとの間のウィンドウサイズを固定にする構成を開示している。

Ｆ．Ｌｅ，ｅｔ ａｌ．，"Ｒｅｍｏｖｉｎｇ ＴＣＰ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｈｏｐ ｉｎ ｓｐｌｉｔ ＴＣＰ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ"，ｉｎ ２０１６ １４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｏｂｉｌｅ，Ａｄ Ｈｏｃ, ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ （ＷｉＯｐｔ），２０１６年５月，ｐｐ．１−８

非特許文献１は、無線区間以外で生じたパケットエラーによる再送を無線区間に持ち込まない様にするものである。しかしながら、無線ＬＡＮのアクセスポイントとは異なり、移動通信ネットワークの基地局装置はハンドオーバを行う必要があるため、非特許文献１の構成を移動通信ネットワークの基地局装置に適用することはできない。

本発明は、重複した再送制御を防ぐ、移動通信ネットワークの基地局装置を提供するものである。

本発明の一態様によると、移動通信ネットワークの基地局装置は、再送制御を行う第１プロトコルを使用して無線によりユーザ装置と通信する第１通信手段と、保存装置との間で再送制御を行う、前記第１プロトコルとは異なる第２プロトコルに従うコネクションを設定し、前記第１通信手段が第１ユーザ装置から受信したパケットを、前記コネクションを介して前記保存装置に送信する第２通信手段と、無線ベアラの設定時、前記保存装置を介した通信を要求しなかったユーザ装置から受信したパケットをインターネットに向けて送信する第３通信手段と、を備え、前記第１通信手段は、前記第１ユーザ装置との間には前記第２プロトコルに従うコネクションを設定せず、前記第１ユーザ装置は、無線ベアラの設定時、前記保存装置を介した通信を要求したユーザ装置であることを特徴とする。

本発明によると、重複した再送制御を防ぐことができる。

一実施形態による通信システムの構成図。 一実施形態によるプロトコルスタックを示す図。 一実施形態によるパケットと保存装置が保持する情報を示す図。 一実施形態によるデータの送受信のシーケンス図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

図１は、本実施形態によるネットワーク構成図である。移動通信ネットワークは、基地局装置２と、ＰＧＷ３と、保存装置４と、を備えている。なお、図１においては、１つの基地局装置２と、ＰＧＷ３のみを表示しているが、実際には、複数の基地局装置２と、複数のＰＧＷ３があり得る。ＰＧＷ３は、移動通信ネットワークとインターネット５との接続ポイントである。なお、基地局装置２と、ＰＧＷ３との間には、１つ以上のＳＧＷが存在するが、図１においては省略している。ＵＥ１は、基地局装置２と無線ベアラを確立し、基地局装置２及びＰＧＷ３とを介してインターネット５に接続されたサーバ装置６と通信できる。なお、本実施形態において、ＵＥ１は、ＩｏＴデバイスの様な、何らかのデータを取得して、繰り返しサーバ装置１に送信するデバイスであるものとする。

ＵＥ１は、無線ベアラの確立時、基地局装置２に対して、当該無線ベアラを使用して送信するパケットを、保存装置４に送信することを通知する。この通知には、例えば、無線ベアラを確立する際の制御信号のＱｏＳ（サービス品質）フィールドを使用することができる。基地局装置２は、本実施形態によるＵＥ１の様なＩｏＴデバイス以外にも、スマートフォンやタブレット等のユーザが操作するＵＥも収容する。したがって、基地局装置２は、ＵＥとの無線ベアラの確立の際にＵＥから受信する制御信号のＱｏＳフィールドの値が所定値であると、ＵＥから受信するパケットを保存装置４に送信し、それ以外であると、ＵＥからのパケットを、従来と同様に、ＰＧＷ３を介してインターネット５に直接送信する。

図２は、本実施形態による保存装置４を介したＵＥ１とサーバ装置６との間での通信のプロトコルスタックを示している。ＵＥ１と基地局装置２との間のプロトコルスタックは、従来の構成と同様であるため、その説明は省略する。なお、ＵＥ１と基地局装置２との間では、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤ及びＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤにおいて再送制御が行われる。また、基地局装置２は、保存装置４との間で、ＴＣＰコネクションを設定する。なお、このＴＣＰコネクションは、移動通信ネットワークの基地局装置２それぞれと、保存装置４との間で設定される。さらに、保存装置４は、サーバ装置６との間でＴＣＰコネクションを設定する。なお、複数のサーバ装置がある場合、保存装置４は、複数のサーバ装置それぞれとＴＣＰコネクションを設定する。そして、ＵＥ１がサーバ装置６との間で送受信するパケットは、ＵＥ１と基地局装置２との間ではＰＤＣＰレイヤ上で送信され、基地局装置２と保存装置４との間、及び、保存装置４とサーバ装置６との間では、それぞれの、ＴＣＰコネクション上で送信される。

したがって、再送制御は、ＵＥ１と基地局装置２との間、基地局装置２と保存装置４との間、及び、保存装置４とサーバ装置６との間で、それぞれ、独立して行われる。つまり、例えば、基地局装置２がＵＥ１から正常に受信したパケットを、基地局装置２とサーバ装置６との間で生じたエラーにより、再度、ＵＥ１が送信することはなく、無線区間において重複した再送制御が行われることを避けることができる。また、ハンドオーバによる、ＵＥ１が通信する基地局装置が変更された場合でも、当該変更後の基地局装置は保存装置４とＴＣＰコネクションを設定しているため、ＵＥ１が送信するパケットは、当該ＴＣＰコネクションを介して保存装置６に送信できる。

図３（Ａ）は、本実施形態による保存装置４を介した通信において使用するパケットの構成図である。なお、図３（Ａ）のパケットは、図２のプロトコルスタックにおける最上位のパケットに対応する。ＵＩＤフィールドには、ＵＥ１の識別子、例えば、ＵＥ１のＩＭＳＩが格納される。ＳＩＤフィールドには、サーバ装置６の識別子が格納される。なお、ＵＥ１には、ＳＩＤフィールドに格納する識別子の値が予め設定されている。つまり、ＵＥ１は、インターネット５に接続する特定のサーバ装置６に向けてデータを送信する。また、サーバ装置６には、通信を行うＵＥ１の識別子と、自装置の識別子が予め設定されている。なお、データフィールドには、任意のデータが格納される。

また、保存装置４は、図３（Ｂ）に示す様に、サーバ装置の識別子と、当該サーバ装置のＩＰアドレスとの関係を示す情報が予め格納されている。例えば、サーバ装置６の識別子が＃１であり、ＵＥ１からＳＩＤフィールドに＃１が格納されたパケットを受信すると、保存装置４は、図３（Ｂ）に示す情報に基づき、当該パケットの送信先がサーバ装置６であることを認識し、よって、受信したパケットをサーバ装置６との間で設定しているＴＣＰコネクションを使用してサーバ装置６に送信する。

一方、保存装置４は、サーバ装置６からパケットを受信すると、当該パケットを保存する。そして、ＵＥ１から問い合わせパケットを受信すると、サーバ装置６から受信して保存しているパケットのうち、そのＵＩＤフィールドの値が、当該問い合わせパケットのＵＩＤフィールドの値と同じパケットを、ＵＥ１に送信する。

図４は、ＵＥ１とサーバ装置６との間の通信のシーケンス図である。ＵＥ１は、サーバ装置６に送信するデータがあると、Ｓ１で、基地局装置２との間で無線ベアラを確立し、当該データを格納したデータ・パケットを送信する。基地局装置２は、データ・パケットを受信すると、Ｓ２で、確認応答をＵＥ１に送信する。また、基地局装置２は、ＵＥ１から受信したデータ・パケットを、Ｓ３で、保存装置４との間で設定しているＴＣＰコネクションを介して保存装置４に送信する。保存装置４は、データ・パケットを受信すると、Ｓ４で、確認応答を基地局装置２に送信する。また、保存装置４は、図３（Ｂ）に示す情報に基づき、Ｓ５で、サーバ装置６との間で設定しているＴＣＰコネクションを介してサーバ装置６にデータ・パケットを送信する。

また、サーバ装置６は、ＵＥ１に送信するデータがあると、Ｓ６で、保存装置４との間で設定しているＴＣＰコネクションを介して保存装置４にデータ・パケットを送信する。保存装置４は、Ｓ７で、受信したデータ・パケットを保存する。

ＵＥ１は、周期的にウェイクアップする。そして、ウェイクアップすると（Ｓ８）、基地局装置２との間で無線ベアラを確立して問い合わせパケットを送信する。基地局装置２は、問い合わせパケットを受信すると、Ｓ９で、確認応答をＵＥ１に送信する。また、基地局装置２は、ＵＥ１から受信した問い合わせパケットを、Ｓ１０で、保存装置４との間で設定しているＴＣＰコネクションを介して保存装置４に送信する。保存装置４は、問い合わせパケットを受信すると、保存しているデータ・パケットのうち、そのＵＩＤフィールドにＵＥ１の識別子が設定されているデータ・パケットを、Ｓ１１で、基地局装置２に送信する。そして、基地局装置２は、受信したデータ・パケットをＳ１２でＵＥ１に送信する。ＵＥ１は、データ・パケットを受信すると、Ｓ１３で、基地局装置２に確認応答を送信する。なお、Ｓ１０において、ＵＩＤフィールドにＵＥ１の識別子が設定されたデータ・パケットを保存装置４が保存していない場合、保存装置４は、Ｓ１１で、否定確認応答を送信する。

以上の構成により、同じ区間において、異なるレイヤでの再送制御が重複して行われることを防ぐことができる。

なお、ＵＥ１がＩｏＴデバイスであるものとして説明を行ったが、本発明は、例えば、スマートフォン等、人が主に操作して通信を行うＵＥによる通信にも適用できる。この場合、ＵＥ１は、アプリケーションに応じて、保存装置４を介した通信とするか、従来と同様に、ＰＧＷ３を介してインターネット５に直接送信する通信とするかを決定する。具体的には、ＵＥ１にインストールされたＷｅｂブラウザ等のアプリケーションを使用して行う通信の場合、ＵＥ１は、通常通り、ＰＧＷ３を介してインターネット５に直接送信することを基地局装置２に通知する。この場合、ＵＥ１は、ＰＤＣＰコネクションを介してＩＰパケットを基地局装置２に送信する。一方、ＵＥ１にインストールされた、ある特定のアプリケーションを使用して行う通信の場合、ＵＥ１は、保存装置４を介した通信とすることを基地局装置２に通知する。この場合、ＵＥ１は、図３（Ａ）に示すパケットを基地局装置２に送信する。

なお、本発明による基地局装置は、基地局装置の１つ以上のプロセッサで実行されると、当該基地局装置を上記基地局装置として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

２：基地局装置、４：保存装置

Claims (3)

1. 移動通信ネットワークの基地局装置であって、
   再送制御を行う第１プロトコルを使用して無線によりユーザ装置と通信する第１通信手段と、
   保存装置との間で再送制御を行う、前記第１プロトコルとは異なる第２プロトコルに従うコネクションを設定し、前記第１通信手段が第１ユーザ装置から受信したパケットを、前記コネクションを介して前記保存装置に送信する第２通信手段と、
   無線ベアラの設定時、前記保存装置を介した通信を要求しなかったユーザ装置から受信したパケットをインターネットに向けて送信する第３通信手段と、
   を備え、
   前記第１通信手段は、前記第１ユーザ装置との間には前記第２プロトコルに従うコネクションを設定せず、
   前記第１ユーザ装置は、無線ベアラの設定時、前記保存装置を介した通信を要求したユーザ装置であることを特徴とする基地局装置。
2. 前記第１ユーザ装置から受信したパケットは、宛先の通信装置の識別子と、前記第１ユーザ装置の識別子と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 基地局装置のプロセッサで実行されることで、前記基地局装置を請求項１又は２に記載の基地局装置として動作させることを特徴とするプログラム。

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