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JP7401794B2 - 基地局装置、中継装置、及び通信システム - Google Patents

基地局装置、中継装置、及び通信システム Download PDF

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JP7401794B2 JP2021541387A JP2021541387A JP7401794B2 JP 7401794 B2 JP7401794 B2 JP 7401794B2 JP 2021541387 A JP2021541387 A JP 2021541387A JP 2021541387 A JP2021541387 A JP 2021541387A JP 7401794 B2 JP7401794 B2 JP 7401794B2
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Description

本発明は、基地局装置、中継装置、及び通信システムに関する。
現在のネットワークは、モバイル端末（スマートフォンやフューチャーホン）のトラフィックがネットワークのリソースの大半を占めている。また、モバイル端末が使うトラフィックは、今後も拡大していく傾向にある。
一方で、IoT（Internet of Things）サービス（例えば、交通システム、スマートメータ、装置等の監視システム）の展開にあわせて、多様な要求条件を持つサービスに対応することが求められている。そのため、第５世代移動体通信（５Ｇまたは、NR（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ））の通信規格では、４Ｇ（第４世代移動体通信）の標準技術（例えば、非特許文献１～１１）に加えて、さらなる高データレート化、大容量化、低遅延化を実現する技術が求められている。なお、第５世代通信規格については、３ＧＰＰの作業部会（例えば、ＴＳＧ－ＲＡＮ ＷＧ１、ＴＳＧ－ＲＡＮ ＷＧ２等）で技術検討が進められており、２０１７年の末に標準規格書の初版が出されている（非特許文献１２～４０）。
上記で述べたように、多種多様なサービスに対応するために、５Ｇでは、ｅＭＢＢ（Enhanced Mobile BroadBand）、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＴＣ（Machine Type Communications)、およびＵＲＬＬＣ（Ultra－Reliable and Low Latency Communication）に分類される多くのユースケースのサポートを想定している。
４Ｇ（第４世代移動体通信）の標準技術では、LTE-WLAN aggregationやLTE/WLAN Radio Level Integration with IPsec Tunnelが規定されている（非特許文献５）。LTE-WLAN aggregationやLTE/WLAN Radio Level Integration with IPsec Tunnelは、LTEの通信網とWLANの通信網を用いて通信を可能にする技術である。例えば、LTE-WLAN aggregationでは、Split LWA Bearer に設定されている信号に対して基地局のPDCPレイヤ(Split LWA Bearerに対応するPDCPレイヤ)の処理後、RLCレイヤ（例えば、LTEの通信網）とLWAAPレイヤ（例えば、WLANの通信網）の何れかの処理を行う。RLCレイヤの処理をした場合は、MACレイヤの処理をし、LWAAPレイヤの処理をした場合は、WLANレイヤの処理を行う。
５Ｇに関する技術については、以下の先行技術文献に記載されている。
3GPP TS 36.133 V16.0.0（2018-12） 3GPP TS 36.211 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 36.212 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 36.213 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 36.214 V15.3.0（2018-09） 3GPP TS 36.300 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 36.321 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 36.322 V15.1.0（2018-07） 3GPP TS 36.323 V15.3.0（2019-03） 3GPP TS 36.331 V15.5.1（2019-04） 3GPP TS 36.413 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 36.423 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 36.425 V15.0.0（2018-06） 3GPP TS 37.340 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.201 V15.0.0（2017-12） 3GPP TS 38.202 V15.4.0（2018-12） 3GPP TS 38.211 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.212 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.213 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.214 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.215 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.300 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.321 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.322 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.323 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 37.324 V15.1.0（2018-09） 3GPP TS 38.331 V15.5.1（2019-04） 3GPP TS 38.401 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.410 V15.2.0（2018-12） 3GPP TS 38.413 V15.3.0（2019-03） 3GPP TS 38.420 V15.2.0（2018-12） 3GPP TS 38.423 V15.3.0（2019-03） 3GPP TS 38.470 V15.5.0（2019-03） 3GPP TS 38.473 V15.5.0（2019-03） 3GPP TR 23.501 V16.1.0（2019-06） 3GPP TR 38.801 V14.0.0（2017-03） 3GPP TR 38.802 V14.2.0（2017-09） 3GPP TR 38.803 V14.2.0（2017-09） 3GPP TR 38.804 V14.0.0（2017-03） 3GPP TR 38.900 V15.0.0（2018-06） 3GPP TR 38.912 V15.0.0（2018-06） 3GPP TR 38.913 V15.0.0（2018-06） 3GPP TR 38.889 V16.0.0 (2018-12)
一方、５Ｇにおいては、４ＧにおけるLTE-WLAN aggregationやLTE/WLAN Radio Level Integration with IPsec Tunnelに類する明確な規定がない。
端末装置は、５Ｇにおいて、IoTサービスを実現するため、例えば、DC Duplicationを行い、複製した同じデータを複数回送信する場合がある。この場合、端末装置は、例えば、データの到達確率を高めるため、異なる経路を使用してデータを送信する。このような場合を想定すると、５Ｇにおいて、複数経路を使用した通信規格を規定する必要がある。複数経路は、例えば、端末装置から基地局装置（ｇＮＢ）を直接無線で接続する経路と、端末装置と基地局装置との間に中継装置（通信装置）を介した経路である。
そこで、５Ｇにおいて、端末装置と基地局装置との通信を中継する基地局装置、中継装置、及び通信システムを提供する。
端末装置と、基地局装置と、前記端末装置と前記基地局装置との通信を中継する中継装置とを有する通信システムにおける基地局装置であって、前記端末装置が、前記基地局装置との間の無線通信方式である第１無線通信方式と、前記中継装置との間の無線通信方式である第２無線通信方式の両方を用いて無線通信を実施する場合、前記第１無線通信方式における収束レイヤにおいて前記無線通信を収束しデータ通信制御を行うことができる制御部と、前記第２無線通信方式で送受信されるデータについて、前記中継装置が前記第１無線通信方式または前記第２無線通信方式のいずれの無線通信方式で前記基地局装置に中継する場合であっても、前記データが属する前記第１無線通信方式のベアラを識別して送受信できる送受信部と、を有する。
一開示は、５Ｇにおいて、端末装置と基地局装置との通信を中継することができる。
図１は、第１の実施の形態における、無線通信システム１の例を示す図である。 図２は、通信システム１１の構成例を示す図である。 図３は、中継装置３００の構成例を示す図である。 図４は、基地局装置２００の構成例を示す図である。 図５は、端末装置１００の構成例を示す図である。 図６は、DC Duplicationにおけるデータ送信（パターン１）の例を示す図である。 図７は、図６の通信システムのプロトコルスタックの例を示す図である。 図８は、DC Duplicationにおけるデータ送信（パターン２）の例を示す図である。 図９は、図８の通信システムのプロトコルスタックの例を示す図である。 図１０は、DC Duplicationにおけるデータ送信（パターン３）の例を示す図である。 図１１は、図１０の通信システムのプロトコルスタックの例を示す図である。 図１２は、端末装置１００にＮＡＣＫを送信するシーケンス１の例を示す図である。 図１３は、端末装置１００にＡＣＫを送信するシーケンス２の例を示す図である。 図１４は、無線リソースの割り当てを伴うシーケンス３の例を示す図である。
以下、本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書における課題及び実施例は一例であり、本願の権利範囲を限定するものではない。特に、記載の表現が異なっていたとしても技術的に同等であれば、異なる表現であっても本願の技術を適用可能であり、権利範囲を限定するものではない。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態における、無線通信システム１の例を示す図である。無線通信システム１は、端末装置１０、基地局装置２０、及び中継装置３０を有する。
端末装置１０は、例えば、基地局装置２０又は基地局装置２０を介して他の通信装置にデータを送信するとき、送信するデータを複製し、複数の経路を使って複製したデータを送信する場合がある。複数の経路は、例えば、基地局装置２０と直接無線を介して接続する経路や、無線接続した中継装置３０が基地局装置２０にデータを中継伝送する経路などを含む。
端末装置１０と基地局装置２０は、第１無線通信方式で無線通信を行う（通信Ｃ１）。そして、端末装置１０と基地局装置２０は、第１無線通信方式で第１データＤ１を送受信する。
また、端末装置１０と中継装置３０は、第２無線通信方式で無線通信を行う（通信Ｃ２）。そして、端末装置１０と中継装置３０は、第２無線通信方式で第２データＤ２を送受信する。なお、第２無線通信方式は、無線又は有線に限定されず、インタフェースであってもよい。
中継装置３０と基地局装置２０は、第１無線通信方式又は第２無線通信方式で無線通信を行う（通信Ｃ３）。そして、中継装置３０と基地局装置２０は、第１無線通信方式又は第２無線通信方式で第２データＤ２を送受信する。
端末装置１０は、基地局装置２０と無線通信を行うとき、基地局装置２０と直接無線接続を行う通信Ｃ１と、中継装置３０を介して通信を行う通信Ｃ２及び通信Ｃ３の、両方を使用する場合がある。この場合、端末装置１０が送信する第１データＤ１と第２データＤ２は、例えば、複製された同一のデータであってもよい。
中継装置３０は、通信Ｃ２及び通信Ｃ３を使用し、端末装置１０と基地局装置２０との間の無線通信を中継する。
基地局装置２０は、制御部２１と送受信部２２を有する。送受信部２２は、端末装置１０が通信Ｃ１と、通信Ｃ２及び通信Ｃ３の両方を使用してデータの送信（無線通信）を実施する場合、通信Ｃ１を経由して第１データＤ１と、通信Ｃ３を経由して第２データＤ２を受信する。第１データＤ１は、第１無線通信方式で送信されるデータであり、第１無線通信方式に対応する（準拠する）データである。一方、第２データＤ２は、第１無線通信方式か第２無線通信方式のいずれかで送信されるデータであり、第１無線通信方式か第２無線通信方式のいずれかに対応する（準拠する）データである。送受信部２２は、第２データＤ２がいずれの無線通信方式で送信されても、それぞれのデータの第１無線通信方式におけるベアラを識別することができる（Ｓ１）。
基地局装置２０は、第２データＤ２が第２無線通信方式で送信されたデータである場合、例えば、端末装置１０や中継装置３０などの通信相手の装置の識別子と、それぞれのベアラを対応づけて管理していることなどで、第１データＤ１と第２データＤ２とをそれぞれ異なるベアラとして識別できる。
一方、基地局装置２０は、例えば、第２データＤ２が第１通信方式で送信されたデータである場合、第１データＤ１と第２データＤ２とが、同じ端末装置１０から同じ無線通信方式で送信されたデータであるため、処理Ｓ１を行うことで、それぞれを異なるベアラとして識別する。
制御部２１は、第２データＤ２がいずれの無線通信方式で送信されても、それぞれのデータを第１無線通信方式において無線通信を収束するレイヤ（収束レイヤ）で、無線通信を収束することができる（Ｓ２）。
基地局装置２０は、例えば、第２データＤ２が第２無線通信方式で送信されたデータである場合、処理Ｓ２を行うことで、第２データＤ２を第１通信方式の収束レイヤで収束させる。基地局装置２０は、第１の通信装置である端末装置１０と通信と、第２の通信装置である中継装置３０との通信とを、同一の通信装置との通信とみなして通信を行う。基地局装置２０は、実際は異なる通信経路（通信Ｃ１及び通信Ｃ３）で、異なる通信装置（端末装置１０及び中継装置３０）と複数（この場合は２つ）の通信を行っているが、この複数の通信を１つの端末装置（例えば端末装置１０）と行っている１つの通信とみなす。すなわち、基地局装置２００は、中継装置３０を端末装置１０との通信における中継局とみなし、中継装置３０との通信を端末装置１０との通信として認識することができる。
第１の実施の形態において、例えば、基地局装置２０が５Ｇに対応する基地局装置である場合、基地局装置２０は、５Ｇにおける端末装置１０のデータの別経路での同時送信に対応することが可能となる。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態について説明する。
＜無線通信システムの構成例＞
図２は、通信システム１１の構成例を示す図である。通信システム１１は、端末装置（通信装置）１００、基地局装置２００、中継装置（通信装置）、及びＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク４００を有する。通信システム１１は、例えば、５Ｇに準拠した無線通信を行う無線通信システムである。基地局装置２００は、例えば、ｇＮｏｄｅＢ（ｇＮＢ）である。また、端末装置１００は、基地局装置２００と、あるいは基地局装置２００を介して他の通信装置と通信を行う装置であって、例えば、スマートフォンやタブレット端末などの移動体通信端末である。また、端末装置１００は、例えば、工場に設置された作業用機械や、無人走行自動車などであってもよい。さらに、端末装置１００は、IoTサービスに準拠した無線通信を行うことができる（例えば、URLLCに対応する）通信装置である。
端末装置１００は、例えば、ＩＰネットワーク４００上の他の通信装置にデータを送信する。端末装置１００は、例えば、DC Duplication（複製送信、同時送信）を実行し、他の通信装置にデータを送信する場合がある。
DC Duplicationは、例えば、URLLCデータの送信契機が発生したとき、データを複製し、複数経路を使用してデータを送信するデータ送信方式である。端末装置１００は、DC Duplicationにおいて、データを複数経路で送信することで、データが宛先まで到達する確率を向上させ、高信頼を実現する。また、基地局装置２００は、複数経路で受信したデータのうち、最先に受信したデータを宛先に転送することで、データをより短時間で宛先に送信することができ、低遅延を実現する。
端末装置１００は、DC Duplicationにおいて、例えば、送信するデータを複製する。そして、端末装置１００は、複製したデータの一方を、基地局装置２００と直接接続した無線通信を介して、基地局装置２００に送信する（経路Ｒ１）。さらに、端末装置１００は、複製したもう一方のデータを、中継装置３００を介して（経路Ｒ２－１）、基地局装置２００に送信する（経路Ｒ２－２）。基地局装置２００は、経路Ｒ１又は経路Ｒ２－２のいずれか一方からデータを受信すると、データをＩＰネットワーク４００に送出し、データを宛先の通信装置に送信する。
また、端末装置１００と中継装置３００との通信は、インタフェースであってもよい。例えば、中継装置３００は、外付けの端末装置やドングルタイプの端末装置であってもよい。この場合、端末装置１００と中継装置３００は、例えば、ノートＰＣなどのコンピュータと、接続される通信端末であってもよい。
＜中継装置の構成例＞
図３は、中継装置３００の構成例を示す図である。中継装置３００は、端末装置１００と基地局装置２００との通信を中継する通信装置である。中継装置３００は、例えば、Wi-Fiなどの近距離無線通信に対応する中継装置（WLAN（Wireless LAN）Termination：WT）である。
中継装置３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０、ストレージ３２０、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などのメモリ３３０、ＲＦ（Radio Frequency）回路３５０－１，２を有する。
ストレージ３２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、又はＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置である。ストレージ３２０は、中継伝送プログラム３２１を記憶する。
メモリ３３０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ３３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用される。
ＲＦ回路３５０－１，２は、端末装置１００及び基地局装置２００と無線接続する装置である。
ＲＦ回路３５０－１は、例えば、Wi-Fiに対応する無線装置であって、端末装置１００と無線接続する。ＲＦ回路３５０－１は、対応する無線プロトコルに応じたアンテナ３５１－１を有する。
ＲＦ回路３５０－２は、例えば、NRに対応する無線装置であって、基地局装置２００と無線接続する。ＲＦ回路３５０－２は、対応する無線プロトコルに応じたアンテナ３５１－２を有する。なおＲＦ回路３５０－２は、基地局装置２００と無線接続するプロトコルに対応する無線装置であればよく、NR以外に対応する無線装置であってもよい。
ＣＰＵ３１０は、ストレージ３２０に記憶されているプログラムを、メモリ３３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各処理を実現するプロセッサ又はコンピュータである。
ＣＰＵ３１０は、中継伝送プログラム３２１を実行することで、端末間通信部及び基地局間通信部を構築し、中継伝送制御処理を行う。中継伝送制御処理は、端末装置１００と基地局装置２００との間の通信を中継伝送し、制御する処理である。
ＣＰＵ３１０は、中継伝送プログラム３２１が有する通信制御モジュール３２１１を実行することで、端末間通信部、基地局間通信部中継部、及び変換部を構築し、通信制御処理を行う。通信制御処理は、端末装置１００から受信したデータを、基地局装置２００に送信したり、基地局装置２００から受信したデータを、端末装置１００に送信したりする中継伝送を制御する処理である。
ＣＰＵ３１０は、中継伝送プログラム３２１が有する端末側通信モジュール３２１２を実行することで、端末間通信部、基地局間通信部中継部、及び変換部を構築し、端末側通信処理を行う。端末側通信処理は、端末装置１００との無線接続やデータ送受信を実行する処理である。
ＣＰＵ３１０は、中継伝送プログラム３２１が有する基地局側通信モジュール３２１３を実行することで、端末間通信部、基地局間通信部中継部、及び変換部を構築し、基地局側通信処理を行う。基地局側通信処理は、基地局装置２００との無線接続やデータ送受信を実行する処理である。
＜基地局装置２００の構成例＞
図４は、基地局装置２００の構成例を示す図である。基地局装置２００は、例えば、中継装置３００及び端末装置１００と無線通信を行う、通信装置である。基地局装置２００は、ＣＰＵ２１０、ストレージ２２０、ＤＲＡＭなどのメモリ２３０、ＮＩＣ（Network Interface Card）２４０、ＲＦ回路２５０－１，２を有する。
ストレージ２２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、又はＳＳＤなどの補助記憶装置である。ストレージ２２０は、通信制御プログラム２２１及びデータ送受信プログラム２２２を記憶する。
メモリ２３０は、ストレージ２２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ２３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用される。
ＲＦ回路２５０－１，２は、端末装置１００及び中継装置３００と無線接続する装置である。
ＲＦ回路２５０－１は、例えば、NRに対応する無線装置であって、端末装置１００と無線接続する。ＲＦ回路２５０－１は、対応する無線プロトコルに応じたアンテナ２５１－１を有する。
ＲＦ回路２５０－２は、例えば、Wi-Fiに対応する無線装置であって、中継装置３００と無線接続する。ＲＦ回路２５０－２は、対応する無線プロトコルに応じたアンテナ２５１－２を有する。なおＲＦ回路２５０－２は、中継装置３００と無線接続するプロトコルに対応する無線装置であればよく、Wi-Fi以外に対応する無線装置であってもよい。ＲＦ回路２５０－２は、例えば、中継装置３００との無線接続のプロトコルがNRに対応したものであれば、NRに対応する。
ＣＰＵ２１０は、ストレージ２２０に記憶されているプログラムを、メモリ２３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各処理を実現するプロセッサ又はコンピュータである。
ＣＰＵ２１０は、通信制御プログラム２２１を実行することで、送受信部及び制御部を構築し、通信制御処理を行う。通信制御処理は、端末装置１００と直接接続する通信と、中継装置３００を介して中継される通信との制御を行う処理である。
ＣＰＵ２１０は、通信制御プログラム２２１が有するDuplication制御モジュール２２１１を実行することで、制御部及び送受信部を構築し、Duplication制御処理を行う。Duplication制御処理は、複数の経路で受信した同一データに対する制御や、送信元装置に対するＡＣＫ／ＮＡＣＫの送信を制御する処理である。
ＣＰＵ２１０は、データ送受信プログラム２２２を実行することで、送受信部を構築し、データ送受信処理を行う。データ送受信処理は、端末装置１００及び中継装置３００との間の通信において、データの送受信を行う処理である。
＜端末装置１００の構成例＞
図５は、端末装置１００の構成例を示す図である。端末装置１００は、中継装置３００及び基地局装置２００と無線通信を行う通信装置である。
端末装置１００は、ＣＰＵ１１０、ストレージ１２０、ＤＲＡＭなどのメモリ１３０、ＲＦ回路１５０－１，２を有する。
ストレージ１２０は、プログラムやデータを記憶する、フラッシュメモリ、ＨＤＤ、又はＳＳＤなどの補助記憶装置である。ストレージ１２０は、通信プログラム１２１を記憶する。
メモリ１３０は、ストレージ１２０に記憶されているプログラムをロードする領域である。また、メモリ１３０は、プログラムがデータを記憶する領域としても使用される。
ＲＦ回路１５０－１，２は、中継装置３００及び基地局装置２００と無線接続する装置である。
ＲＦ回路１５０－１は、例えば、Wi-Fiに対応する無線装置であって、中継装置３００と無線接続する。ＲＦ回路１５０－１は、対応する無線プロトコルに応じたアンテナ１５１－１を有する。
ＲＦ回路１５０－２は、例えば、NRに対応する無線装置であって、基地局装置２００と無線接続する。ＲＦ回路１５０－２は、対応する無線プロトコルに応じたアンテナ１５１－２を有する。
ＣＰＵ１１０は、ストレージ１２０に記憶されているプログラムを、メモリ１３０にロードし、ロードしたプログラムを実行し、各処理を実現するプロセッサ又はコンピュータである。
ＣＰＵ１１０は、通信プログラム１２１を実行することで、第１通信部及び第２通信部を構築し、通信処理を行う。通信処理は、中継装置３００及び基地局装置２００との通信を制御する処理である。
ＣＰＵ１１０は、通信プログラム１２１が有するDuplicationモジュール１２１１を実行することで、第１通信部及び第２通信部を構築し、Duplication処理を行う。Duplication処理は、DC Duplicationを実行する処理であり、データを複製したり、中継装置３００及び基地局装置２００に複製したデータを送信したりする処理である。
＜DC Duplicationにおけるデータ送信＞
以下に、DC Duplicationにおけるデータ送信処理の例を示す。なお、データ送信処理の例は、パターン１からパターン３の３通りであり、それぞれについて以下に説明する。
＜１データ送信処理＞
＜１．１ パターン１＞
図６は、DC Duplicationにおけるデータ送信（パターン１）の例を示す図である。端末装置１００は、例えば、ＵＲＬＬＣデータの送信契機が発生すると、DC Duplicationによるデータ送信を行う。端末装置１００は、DC Duplicationにおいて、２つの経路（経路Ｒ１１及び経路Ｒ１２－１）を使用して、データを送信する。
端末装置１００は、経路Ｒ１１において、基地局装置２００とNRに対応した無線通信を行う。経路Ｒ１１におけるNRは、例えば、ミリ波（ｍｍＷＡＶＥ）を使用した無線通信や、ビーム方向を切り替えて送信するBeam Sweeping機能などを有する。端末装置１００は、経路Ｒ１１を使用し、データを基地局装置２００に送信する。
経路Ｒ１１のデータ通信において、基地局装置２００及び端末装置１００は、互いにNRに準拠したレイヤ（階層）をサポートし、データを送受信する。基地局装置２００及び端末装置１００が経路Ｒ１１でサポートするレイヤは、例えば、レイヤ１であるPHY（PHYsical）レイヤ、レイヤ２であるMAC（Medium Access Control）レイヤ、RLC（Radio Link Control）レイヤ、及びPDCP（Packet Data Convergence Protocol）レイヤなどを含む。
一方、端末装置１００は、経路Ｒ１２－１において、中継装置３００とWi-Fi（WLAN）に対応した無線通信を行う。端末装置１００と中継装置３００は、経路Ｒ１２－１において、例えば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）で標準化された規格に準じて通信を行う。また、端末装置１００は、例えば、LWAAP（LTE-WLAN. Aggregation Adaptation Protocol）又はLWAAPに類するNRに対応するトンネリングプロトコルを用いて、PDCPデータをWi-Fi上で送信可能なデータに変換する。また、中継装置３００は、LWAAPを用いて、例えば、受信したデータをNRで送信可能なデータに変換する。
なお、端末装置１００と中継装置３００との間の通信については、例えば、LTEに準じた通信、WCDMA（登録商標）に準じた通信、ブルートゥース（登録商標）に対応した通信など、WLAN以外の通信であってもよい。
中継装置３００は、経路Ｒ１２－１でデータを受信すると、経路Ｒ１２－２を用いて基地局装置２００にデータを送信する。これにより、中継装置３００は、端末装置１００が送信したデータを基地局装置２００に中継する。
中継装置３００は、例えば、NRにおけるPDCPデータをLWAAPでWi-Fiで送信可能なデータに変換し、経路Ｒ１２－２を用いて基地局装置２００にデータを送信する。なお、中継装置３００は、経路１２－１においてWi-Fi方式でデータを受信したとき、受信したデータをPDCPデータに変換せずに、経路Ｒ１２－２でWi-Fi方式で基地局装置２００にデータを転送してもよい。この場合、中継装置３００は、LWAAPに対応しなくてもよい。
基地局装置２００は、経路Ｒ１１と経路Ｒ１２－２を介して、それぞれデータを受信する。基地局装置２００は、例えば、先に受信したデータを、ＩＰネットワーク４００に送出し、宛先にデータを送信する。基地局装置２００は、例えば、送信しないほうのデータを破棄する。
宛先は、例えば、端末装置１００が工場内に設置された作業用装置である場合、工場内の作業用装置の稼働状況を管理及び分析し、作業用装置を制御する工場管理制御システム（Auto-Factory Controller）５００である。
図７は、図６の通信システムのプロトコルスタックの例を示す図である。以降の図面において、ＵＥは端末装置１００、ＷＴは中継装置３００、ｇＮＢは基地局装置２００を示す。
基地局装置２００と端末装置１００は、NRにおけるPDCPレイヤ、RLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤをサポートする。また、基地局装置２００と端末装置１００は、WLANに対応するため、LWAAP（レイヤ、機能）、802.11x（IEEE規格、xは規格番号）、PHYレイヤ（WLANのレイヤ１に相当する物理レイヤ）をサポートする。さらに、基地局装置２００及び端末装置１００は、それぞれDuplicationレイヤ（Duplication機能）を有し、DC Duplicationにおける複製したデータの送信や、複製されたデータの受信をサポートする。
中継装置３００は、端末装置１００と基地局装置２００のWLANにおける通信を中継するため、LWAAP、802.11x、PHYレイヤに対応する。中継装置３００は、例えば、Ｘｗインタフェースで基地局装置２００と接続する。
基地局装置２００は、端末装置１００からNRで受信したPDCPデータと、中継装置３００からWLANで受信したデータをLWAAPで処理したデータとを、Duplicationレイヤで処理することで、PDCPレイヤでデータパケットを収束させる。
これにより、中継装置３００は、５Ｇにおいて、端末装置と基地局装置との通信を中継することができる。
＜１．２ パターン２＞
図８は、DC Duplicationにおけるデータ送信（パターン２）の例を示す図である。端末装置１００は、例えば、ＵＲＬＬＣデータの送信契機が発生すると、DC Duplicationによるデータ送信を行う。端末装置１００は、DC Duplicationにおいて、２つの経路（経路Ｒ２１及び経路Ｒ２２－１）を使用して、データを送信する。
端末装置１００は、経路Ｒ２１において、基地局装置２００とNRに対応した無線通信を行う。経路Ｒ２１を介したデータ通信において、基地局装置２００及び端末装置１００は、互いにNRにおけるレイヤをサポートし、データを送受信する。基地局装置２００及び端末装置１００が経路Ｒ１１でサポートするレイヤは、例えば、PHYレイヤ、MACレイヤ、RLCレイヤ、及びPDCPレイヤを含む。
一方、端末装置１００は、経路Ｒ２２－１において、中継装置３００とWi-Fiに対応した無線接続を行う。中継装置３００は、LWAAPを用いて、例えば、受信したデータをNRで送信可能なデータに変換する。
中継装置３００は、経路Ｒ２２－１を介してデータを受信すると、経路Ｒ２２－２を用いて基地局装置２００にデータを送信する。これにより、中継装置３００は、端末装置１００が送信したデータを基地局装置２００に中継する。
中継装置３００は、例えば、PDCPデータを、NRに対応する経路Ｒ２２－２を用いて基地局装置２００に送信する。なお、経路Ｒ２２－２におけるNRは、経路Ｒ２１におけるNRと同じの周波数帯域であってもよいし、異なる周波数帯域であってもよい。中継装置３００は、例えば、テザリングを行い、端末装置１００と基地局装置２００との中継局として動作している。
基地局装置２００は、経路Ｒ１１と経路Ｒ１２－２を介して、それぞれデータを受信する。基地局装置２００は、例えば、先に受信したデータを、ＩＰネットワーク４００に送出し、宛先にデータを送信する。基地局装置２００は、例えば、送信しないほうのデータを破棄する。
なお、基地局装置２００は、NRにおいて、同じ端末装置１００から同一のデータ（例えば、シーケンス番号が同じ）を受信する。言い換えると、基地局装置２００は、NRの２つのベアラ（Bearer1、Bearer2）から同一のユーザから同一のデータを受信する。基地局装置２００は、この二重の受信を解決するため、複数のベアラ間でPDCPレイヤの処理を共有する。
図９は、図８の通信システムのプロトコルスタックの例を示す図である。基地局装置２００と端末装置１００は、NRにおけるPDCPレイヤ、RLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤをサポートする。また、端末装置１００は、WLANに対応するため、LWAAP、802.11x、WLANのPHYレイヤをサポートする。さらに、基地局装置２００及び端末装置１００は、それぞれDuplicationレイヤ（Duplication機能）を有し、DC Duplicationにおける複製したデータの送信や、複製されたデータの受信をサポートする。
中継装置３００は、端末装置１００のWLANにおける通信を中継するため、LWAAP、802.11x、WLANのPHYレイヤに対応する。また、中継装置３００は、基地局装置２００とNRで通信を中継するため、NRにおけるPDCPレイヤ、RLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤをサポートする。中継装置３００は、例えば、Ｕｕインタフェースで基地局装置２００と接続する。
基地局装置２００は、端末装置１００からNRで受信したPDCPデータと、中継装置３００からWLANで受信したデータをLWAAPで処理したデータとを、Duplicationレイヤで処理することで、PDCPレイヤでデータパケットを収束させる。
なお、基地局装置２００及び端末装置１００は、中継装置３００とのデータ送受信用のPDCPレイヤ（図９の点線部）と、端末装置１００又は基地局装置２００とのデータ送受信用のPDCPレイヤを共通化してもよい。また、基地局装置２００は、中継装置３００とのデータ送受信用のRLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤ（NR）と、端末装置１００との通信におけるRLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤ（NR）を共通化してもよい。
＜１．３ パターン３＞
図１０は、DC Duplicationにおけるデータ送信（パターン３）の例を示す図である。端末装置１００及び中継装置３００の経路Ｒ３１、経路Ｒ３２－１、及び経路Ｒ３２－２における処理は、図８に示す経路Ｒ２１、経路Ｒ２２－１、経路Ｒ３－２における処理と同様です。
基地局装置２００は、NRにおいて、同じ端末装置１００から同じデータを受信する。言い換えると、基地局装置２００は、NRの２つのベアラから同一のユーザから同一のデータを受信する。基地局装置２００は、この二重の受信を解決するため、ベアラ間で２つのデータを制御する制御層（制御機能：control）を有する。
図１１は、図１０の通信システムのプロトコルスタックの例を示す図である。基地局装置２００と端末装置１００は、NRにおけるPDCPレイヤ、RLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤをサポートする。また、端末装置１００は、WLANに対応するため、LWAAP、802.11x、WLANのPHYレイヤをサポートする。また、基地局装置２００及び端末装置１００は、それぞれ制御レイヤ（制御機能：control）を有し、DC Duplicationにおける同一データの複数ベアラでの送受信を解決する。
中継装置３００は、端末装置１００のWLANにおける通信を中継するため、LWAAP、802.11x、WLANのPHYレイヤに対応する。また、中継装置３００は、基地局装置２００とNRで通信を中継するため、NRにおけるPDCPレイヤ、RLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤをサポートする。中継装置３００は、例えば、Ｕｕインタフェースで基地局装置２００と接続する。
基地局装置２００は、端末装置１００からNRで受信したPDCPデータと、中継装置３００からWLANで受信したデータをLWAAPで処理したデータとを、制御レイヤで処理することで、PDCPレイヤでデータパケットを収束させる。
なお、基地局装置２００は、中継装置３００とのデータ送受信用のPDCPレイヤ、RLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤ（NR）と、端末装置１００との通信におけるPDCPレイヤ、RLCレイヤ、MACレイヤ、PHYレイヤ（NR）を共通化してもよい。
＜２．データ送信シーケンス＞
以下にデータ送信シーケンスについて説明する。データ送信シーケンスは、肯定応答（ACK：acknowledgement）及び否定応答（NACK：negative-acknowledgement）の返信の有無、及びスケジューリングリクエストを行う場合など、３シーケンスについて説明する。以下のシーケンスにおいて、WLANにおける無線区間とNRにおける無線区間を同様に記載し、WLAN及びNRにおける肯定応答相当するメッセージをＡＣＫ、否定応答に相当するメッセージをＮＡＣＫと、同様に表現する。
＜２．１ シーケンス１＞
図１２は、端末装置１００にＮＡＣＫを送信するシーケンス１の例を示す図である。端末装置１００は、DC Duplicationを行う場合、データを複製する。以降、複製したデータを、それぞれＵＲＬＬＣ１、ＵＲＬＬＣ２と表現する。端末装置１００は、ＵＲＬＬＣ１を、基地局装置２００に送信する（Ｓ１１）。
基地局装置２００は、受信したＵＲＬＬＣ１に対してデコード等の処理を行う（Ｓ１２）。
さらに、端末装置１００は、ＵＲＬＬＣ２を、中継装置３００に送信する（Ｓ１３）。
中継装置３００は、ＵＲＬＬＣ２をエラーなく受信すると、ＡＣＫを端末装置１００に送信する（Ｓ１４）。そして、中継装置３００は、中継処理（Relay Processing）を行い（Ｓ１５）、ＵＲＬＬＣ２を、基地局装置２００に送信する（Ｓ１６）。
基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ２をエラーなく受信すると、ＡＣＫを中継装置３００に送信する（Ｓ１７）。そして、基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ２を、ＩＰネットワーク４００に送信する（図示しない）。さらに、基地局装置２００は、ＮＡＣＫを端末装置１００に送信する（Ｓ１８）。
端末装置１００は、ＮＡＣＫを受信すると、ＵＲＬＬＣ１の再送を行う（Ｓ１９）。そして、基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ１をエラーなく受信すると、ＡＣＫを端末装置１００に送信する（Ｓ２０）。
なお、基地局装置２００は、端末装置１００又は中継装置３００のどちらか一方からエラーなくデータを受信したタイミングで、もう一方の装置からのデータの受信を待つことなく、ＩＰネットワーク４００にデータを送出してもよい。また、基地局装置２００は、端末装置１００又は中継装置３００から受信したデータの両方を、ＩＰネットワーク４００にデータを送出してもよい。
＜２．２ シーケンス２＞
図１３は、端末装置１００にＡＣＫを送信するシーケンス２の例を示す図である。処理Ｓ３１から処理Ｓ３６は、図１１における処理Ｓ２１から処理２６と同様である。
基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ２をエラーなく受信すると、ＡＣＫを中継装置３００に送信する（Ｓ３７）。そして、基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ２を、ＩＰネットワーク４００に送信する（図示しない）。さらに、基地局装置２００は、ＡＣＫを端末装置１００に送信する（Ｓ３８）。この場合、シーケンス１と異なり、端末装置１００はＵＲＬＬＣ１の再送を行わない。
なお、基地局装置２００がＡＣＫを端末装置１００に送信するタイミングは、例えば、処理Ｓ３１においてＵＲＬＬＣ１をエラーなく受信したことを認識したタイミングであってもよい。
＜２．３ シーケンス３＞
図１４は、無線リソースの割り当てを伴うシーケンス３の例を示す図である。端末装置１００は、DC Duplicationを行う場合、データを複製する。
端末装置１００は、基地局装置２００に、無線リソースの割り当てを要求するＳＲ（Scheduling Request）を送信する。そして、端末装置１００は、中継装置３００にＵＲＬＬＣ１を送信する（Ｓ５２）。
中継装置３００は、中継装置３００は、ＵＲＬＬＣ２をエラーなく受信すると、ＡＣＫを端末装置１００に送信する（Ｓ５３）。
基地局装置２００は、ＳＲを受信すると（Ｓ５１）、無線リソースを割り当て、割り当てた無線リソースに関する情報を含むメッセージであるＵＬ＿ｇｒａｎｔを端末装置１００に送信する（Ｓ５４）。
端末装置１００は、ＵＬ＿ｇｒａｎｔを受信すると（Ｓ５４）、基地局装置２００にＵＲＬＬＣ２を割り当てられた無線リソースを使用して送信する（Ｓ５５）。
基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ２を受信すると、ＰＵＳＣＨにおける処理を実行する（Ｓ５６）。
中継装置３００は、中継処理（Relay Processing）を行い（Ｓ５７）、ＵＲＬＬＣ１を、基地局装置２００に送信する（Ｓ５８）。
基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ１をエラーなく受信すると、ＡＣＫを中継装置３００に送信する（Ｓ５９）。そして、基地局装置２００は、ＵＲＬＬＣ１を、ＩＰネットワーク４００に送信する（図示しない）。さらに、基地局装置２００は、ＮＡＣＫを端末装置１００に送信する（Ｓ６０）。
以降、処理Ｓ６１及び処理Ｓ６２は、図１１における処理Ｓ１９及び処理Ｓ２０と同様である。
［その他の実施の形態］
第１の実施の形態及び第２の実施の形態は、組み合わせてもよい。また、第２の実施の形態におけるデータ送信処理のパターンとシーケンスのパターンとは、それぞれ組み合わせてもよい。また、第１及び第２の実施の形態においては、端末装置１００（又は１０）から基地局装置２００（又は２０）への方向（上り方向）のデータ送信について記載した。しかし、第１及び第２の実施の形態は、逆方向（下り方向）のデータ送信についても適用できる。下り方向の場合、例えば、基地局装置２００（又は２０）は、IPネットワーク４００から端末装置１００（又は１０）に送信されるデータを受信し、複製し、２つの経路で複製したデータを送信する。端末装置１００（又は１０）は、例えば、最先に受信したデータに対して、処理を行う。
１ ：無線通信システム
１０ ：端末装置
２０ ：基地局装置
２１ ：制御部
２２ ：送受信部
３０ ：中継装置
１１ ：通信システム
１００ ：端末装置
２００ ：基地局装置
３００ ：中継装置
１１０ ：ＣＰＵ
１２０ ：ストレージ
１２１ ：通信プログラム
１３０ ：メモリ
１５０－１ ：ＲＦ回路
１５０－２ ：ＲＦ回路
１５１－１ ：アンテナ
１５１－２ ：アンテナ
２１０ ：ＣＰＵ
２２０ ：ストレージ
２２１ ：通信制御プログラム
２２２ ：データ送受信プログラム
２３０ ：メモリ
２５０－１ ：ＲＦ回路
２５０－２ ：ＲＦ回路
２５１－１ ：アンテナ
２５１－２ ：アンテナ
３１０ ：ＣＰＵ
３２０ ：ストレージ
３２１ ：中継伝送プログラム
３３０ ：メモリ
３５０－１ ：ＲＦ回路
３５０－２ ：ＲＦ回路
３５１－１ ：アンテナ
３５１－２ ：アンテナ
４００ ：ＩＰネットワーク

Claims (5)

  1. 端末装置と、基地局装置と、前記端末装置と前記基地局装置との通信を中継する中継装置とを有する通信システムにおける基地局装置であって、
    前記端末装置が、前記基地局装置との間の無線通信方式である第１無線通信方式と、前記中継装置との間の無線通信方式である第２無線通信方式の両方を用いて無線通信を実施する場合、前記第１無線通信方式における収束レイヤにおいて前記無線通信を収束しデータ通信制御を行うことができる制御部と、
    前記第２無線通信方式で送受信されるデータについて、前記中継装置が前記第１無線通信方式または前記第２無線通信方式のいずれの無線通信方式で前記基地局装置に中継する場合であっても、前記データが属する前記第１無線通信方式のベアラを識別して送受信できる送受信部と、
    を有することを特徴とする基地局装置。
  2. 前記中継装置が前記第２無線通信方式で前記基地局装置にデータを中継する場合、
    前記送受信部は、前記第２無線通信方式で受信したデータを前記第１無線通信方式で受信するデータに変換し、前記変換したデータが属する前記第１無線通信方式のベアラを識別する
    請求項１記載の基地局装置。
  3. 前記中継装置が前記第１無線通信方式で前記基地局装置にデータを中継する場合、
    前記制御部は、前記第１無線通信方式で受信した２つのデータの前記第１無線通信方式における収束レイヤの処理を、前記２つのデータのそれぞれベアラ間で共通化する
    請求項１記載の基地局装置。
  4. 前記中継装置が前記第１無線通信方式で前記基地局装置にデータを中継する場合、
    前記制御部は、前記第１無線通信方式で受信した２つのデータの前記第１無線通信方式における収束レイヤの処理をそれぞれ実施し、前記実施したそれぞれの処理結果に応じて前記２つのデータのそれぞれのベアラを、１つのベアラとして前記データ通信制御を行う
    請求項１記載の基地局装置。
  5. 端末装置と、基地局装置と、前記端末装置と前記基地局装置との通信を中継する中継装置とを有する通信システムであって、
    前記端末装置は、
    第１無線通信方式を用いて前記基地局装置と通信を行う第１通信部と、
    第２無線通信方式を用いて前記中継装置と通信を行う第２通信部とを有し、
    前記中継装置は、
    前記基地局装置と通信に前記第１無線通信方式を用いる場合、前記端末装置から受信したデータを前記第１無線通信方式のデータに変換し、前記基地局装置から受信したデータを前記第２無線通信方式に変換する変換部と、
    前記基地局装置と前記端末装置との通信を中継する中継部とを有し、
    前記基地局装置は、
    前記端末装置が、前記第１無線通信方式と前記第２無線通信方式の両方を用いて無線通信を実施する場合、前記第１無線通信方式における収束レイヤにおいて前記無線通信を収束しデータ通信制御を行うことができる制御部と、
    前記第２無線通信方式で送受信されるデータについて、前記中継装置が前記第１無線通信方式または前記第２無線通信方式のいずれの無線通信方式で前記基地局装置に中継する場合であっても、前記データが属する前記第１無線通信方式のベアラを識別して送受信できる送受信部と、
    を有することを特徴とする通信システム。
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