JP2006101523A - 移動ユニットのモビリティ・インデックスを決定するための方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】移動ユニットを呼び出すための方法を提供すること。
【解決手段】移動ユニットのモビリティ・インデックスが計算される。モビリティ・インデックスは、移動ユニットとMSCとの最後の対話、移動ユニットのセル・セクタ、及び移動ユニットとMSCの間の最後の対話の時刻を使用して計算される。このシステムは、呼び出すセルの数を、モビリティ・インデックスに基づいて、好ましくは移動ユニットとモバイル・スイッチング・センターとの間の最後の対話からの時間を利用することによって決定する。
【選択図】図3
【解決手段】移動ユニットのモビリティ・インデックスが計算される。モビリティ・インデックスは、移動ユニットとMSCとの最後の対話、移動ユニットのセル・セクタ、及び移動ユニットとMSCの間の最後の対話の時刻を使用して計算される。このシステムは、呼び出すセルの数を、モビリティ・インデックスに基づいて、好ましくは移動ユニットとモバイル・スイッチング・センターとの間の最後の対話からの時間を利用することによって決定する。
【選択図】図3
Description
本発明は一般に移動通信システムに関し、詳細には移動通信システム内の移動ユニットを呼び出す(paging)方法に関する。
移動又は無線通信システムでは、移動ユニットが、その無線通信システム内を移動する能力を有する。ある移動ユニットに対する発呼要求を受け取ったとき、無線通信システムは、その呼を完成させるためにその移動ユニットの位置を突き止めなければならない。
移動ユニットは、電源を入れたとき及び呼を発したときに無線通信システムに登録する。通信システムが全ての移動ユニットの位置を常に知っていることが望ましいが、そのためには、新たなセルに移動するたびにそれぞれの移動ユニットが位置の更新を送信する必要がある。通信システムは、発呼要求が受け取ったときにだけその移動ユニットの位置を知っていればよく、また、更新メッセージの数が、通信システム内の呼を処理するために通信システムが必要とする帯域を消費するので、この方法は極めて非効率であろう。
移動ユニットを呼び出すプロセスはMSC内の多くの資源を消費する。これらの資源には、呼出しチャネルの上の帯域、内部ネットワーク要素のプロセッサ占有、及びそれらの要素間でメッセージを送信するための帯域が含まれる。一般に呼出し信号(page)は移動ユニットを含む可能性がある多くのセルに一斉送信されるので、呼出しにはコストがかかる。呼出し信号を受け取るセルが少なすぎる場合には、移動ユニットを見つけられない危険性がある。それぞれの呼出し信号を受け取るセルが多すぎる場合には、資源不足に陥る可能性がある。
現在の無線通信システムでは、移動ユニットに対する発呼要求を受け取ったMSC(モバイル・スイッチング・センター)が、可能性のあるセルの中でその移動ユニットを呼び出す。呼出しアルゴリズムは一般に、小さなセル群に一斉送信することによって始まり、次いで、最終的に移動ユニットを見つけ出すことを期待して次第により大きな群に一斉送信する。理想的には、非常に少数のセル、おそらくはたった1つのセルからスタートし、次第にその範囲を広げる。残念ながら、移動ユニットへの呼の送達では時間が決定的に重要である。あまりに多くの呼出しを試みる必要がある場合には、移動ユニットが見つけ出される前に、発呼側が通話をあきらめる可能性がある。
本発明は、無線通信システム内の移動ユニットのモビリティ・インデックス(mobility index)を決定するための方法を提供する。このモビリティ・インデックスを使用して、移動ユニットの位置を突き止めるための効率的な呼出し戦略を決定する。
多くの場合、移動ユニットは移動しておらず静止している。移動ユニットの一般的な加入者は、職場への行き帰りなど1日のある時間を移動に費やすが、職場や又は自宅にいるときなど他の時間は動かない。本発明は、移動ユニットを呼び出す最良の方法を、移動ユニットが特定のセル又は他の対話領域にある可能性に基づいて決定するための方法を利用する。
本発明は、MSCによって移動ユニットを呼び出すための方法を提供する。MSCは、ある移動ユニットが、その移動ユニットがMSCと最後に対話したときと同じセル又は同じセル群にある確率を、この最後の対話及びこの対話からの経過時間に関連したモビリティ・インデックスに基づいて計算する。MSCはしたがって、低い成功確率を有する呼出し戦略を使用して時間を無駄にすることを回避することができる。
モビリティ・インデックスは、移動ユニットとMSCの最後の対話に基づいて計算されることが好ましい。モビリティ・インデックスは全てのセルの全てのセクタに対してそれぞれ計算され、また、MSC全体に対して計算されることが好ましい。モビリティ・インデックスはさらに、明確に定義された任意の対話領域に対して計算することができる。MSCは、同じセル及びそれにじかに隣接したセル内にあることに対するモビリティ・インデックス、同じMSC下の同じ呼出し領域内にあることに対するモビリティ・インデックス、又は同じMSC内にあることに対するモビリティ・インデックスを計算することができる。例示的な他の実施形態では、MSCが、異なる時刻及び異なる加入者に対してモビリティ・インデックスを計算することができる。
モビリティ・インデックスを計算するために、MSCはその移動ユニットと自体の最後の対話を決定する。MSCは、この最後の対話について移動ユニットのセル及びセクタを決定する。例示的な一実施形態では、モビリティ・インデックスがセル・セクタの関数である。交通量の多い幹線道路を担当するセル・セクタは高い移動度を暗示し、例えばショッピング・モールを担当するセル・セクタは低い移動度を暗示する。MSCはこの最後の対話の時刻を決定する。
移動ユニットが新たな呼出し領域に移動したときに行われる位置ベースの登録は高い移動度を暗示する。移動ユニットによって定期的に生成される時間ベースの登録は低い移動度を暗示する。対話の全ての態様:セル、セクタ、対話タイプ、時刻及び移動ユニットのクラスを使用して、モビリティ・インデックスを計算することができる。本発明の例示的な一実施形態は、セル、セクタ及び対話タイプを計算に使用する。
モビリティ・インデックスを決定した後、MSCは呼出し戦略を決定する。呼出し戦略は、モビリティ・インデックス及び最後の対話からの経過時間の関数である呼出しの成功確率に基づいて決定されることが好ましい。
本発明は、移動ユニットがMSCと交わした最後の対話によって暗示される移動度及びその対話がどのくらい前に行われたのかに基づいて、MSCがその最初の呼出し戦略を決定することを可能にする。それによって本発明は、MSCが、静止していると予想される移動ユニットに対して単一セル呼出し信号及び/又は隣接セル呼出し信号を使用することを可能にする。それによって無線通信システムの呼出し負荷がかなり低減される。本発明は、無線サービスが、それぞれの移動ユニットのモビリティ・インデックスに基づく効率的な呼出し戦略によって移動ユニットの位置を突き止める方法であって、それによって最小限でありながら有効な呼出し資源消費で呼を送達することを可能とする方法を提供する。
本発明は、図1乃至10を参照することによってさらによく理解することができる。図1は、本発明の例示的な一実施形態に基づく無線通信システム100のセル網199を示している。無線通信システム100はモバイル・スイッチング・センター(MSC)(図示せず)及び複数の基地局111乃至117を含む。各基地局は、セル101乃至107によって示されたそれぞれのカバレージ・エリア内で信号を送受する。MSCは、呼の処理、資源の管理、及び無線通信システム100の他の機能を実行し、基地局111乃至117を制御し、これらの基地局と通信する。
基地局111乃至117は、自体のセル内に位置する移動ユニットと通信する。移動ユニットはセルからセルへ移動することができ、その場合、移動ユニットとの通信は、新たなセルに関連した新たな基地局にハンドオフされる。
多くの時間、移動ユニットは移動していないことが分かっている。一般的な移動ユニットが移動しているのは、職場への行き帰りなどわずかな時間であり、自宅や又は職場にいるときなど大部分の時間は動かない。
移動しないことが分かっている移動ユニットに対してセル呼出し信号又は隣接セル呼出し信号だけを使用することによって、呼出しの負荷をかなり低減させることができる。セル117に対するセル呼出し信号は、セル117の全てのセクタを呼び出し、そのほかは呼び出さない。同様に隣接セル呼出し信号は、セル117及びセル117とハンドオフ関係にある全てのセル101乃至106を呼び出す。本明細書で使用される用語「重点呼出し信号(focused page)」は、セル呼出し信号と隣接セル呼出し信号とを指す。
図2は、ある移動ユニットが、その移動ユニットに最後にサービスを提供したセルの中にある可能性を示す、本発明の例示的な一実施形態に基づく確率標本200を示している。
モビリティ・インデックス201の信頼度は時間の影響を受ける。例えば、通信システムと対話しているとき、その対話を提供しているセルの領域内に移動ユニットがある確率は100%に近い。時間が経つにつれて、この最後に対話を提供したセルの領域内にこの移動ユニットがとどまっている確率は低下する。好ましい一実施形態では、時間の経過に伴うこの確率の変化を指数分布としてモデル化することができる。この確率は式1によって示すことができる。
Ppageable=e−t/M (式1)
上式で、
Ppageableは、その対話に関連したセルの中で移動ユニットを呼び出すことができる確率である。
tは、移動ユニットとMSCの間の最後の対話からの時間である。
Mは、モビリティ・インデックス201である。
Ppageable=e−t/M (式1)
上式で、
Ppageableは、その対話に関連したセルの中で移動ユニットを呼び出すことができる確率である。
tは、移動ユニットとMSCの間の最後の対話からの時間である。
Mは、モビリティ・インデックス201である。
本発明の例示的な一実施形態によれば、平均減衰時間(mean decay time)を表すモビリティ・インデックスM 201を使用して、最後の対話後の任意の時刻tにおける呼出しの成功確率を予測する。モビリティ・インデックス201は、MSC内の呼出し信号応答活動を記録することによって計算されることが好ましい。通信システムは次いで、最初に送信する呼出しメッセージの数を、モビリティ・インデックス201に基づいて決定する。選択される呼出しタイプは、所定の成功確率を有する呼出しタイプである。
図7は、図4及び6のアルゴリズムによって使用されるセル移動度データベース(Cellular Mobility Database)700を示している。本発明の例示的な一実施形態によれば、セル711、セクタ712及び対話タイプ713によってデータに索引が付けられる。セル711はその対話に関連したセルを含む。セクタ712は、その対話に関連したセルのセクタを含む。対話タイプ713は高移動度(High Mobility)、低移動度(Low Mobility)又はその他(Other)を含む。
関連データとして、この表は、モビリティ・インデックス714及び打切り(cutoff)時間715を含む。打切り時間715は、重点呼出し信号を使用する期限を表す最後の対話からの経過時間を含む。このデータは、セル、セクタ及び対話タイプの各組合せに対して、固有のモビリティ・インデックス及び打切り時間を割り当てることを可能にする。このデータの意図は、移動ユニットがこのデータベース内のレコードと一致した対話を完了したときに、その移動ユニットに、対応するモビリティ・インデックス及び打切り時間を割り当てることである。行701乃至703はこのデータベース内の標本レコードを表す。
本発明の例示的な一実施形態は、モデル化技法を利用し、図9のセル統計量データベース(Cellular Statistics Database)を使用して表7のセル移動度データベースを生成する。時間連続体は複数のバケット(bucket)に分割される。例示的な一実施形態ではそれぞれのバケットが60秒を表す。バケットごとに、重点呼出し領域から呼出し信号応答が来る確率を記録する。次いでこのデータに指数分布を当てはめる。
時刻tから2tまでの間の呼出し信号応答を含むバケットに対して、
そのバケット内の標本の平均時間
、
PBucket 呼出し信号応答がその標的領域内から来る確率
とした場合、以下のことを示すことができる。
モビリティ・インデックス201を以下のように計算することができる。
モビリティ・インデックスM 201は下式を使用して計算することができる。
モビリティ・インデックスM 201を使用して、任意の確率PCutoffに対する打切り時間tCutoffを下式のように計算する。
tCutoff=−M ln(PCutoff)
、
PBucket 呼出し信号応答がその標的領域内から来る確率
とした場合、以下のことを示すことができる。
モビリティ・インデックス201を以下のように計算することができる。
tCutoff=−M ln(PCutoff)
モビリティ・インデックス201が20分であり、PCutoff95%を選択したとする。すなわち、移動ユニットがその標的領域内にある可能性が95%であるときがいつなのかを知りたいとする。tCutoffは以下のように計算される。
tCutoff=−M ln(PCutoff)=−20 ln(.95)=1.03分
tCutoff=−M ln(PCutoff)=−20 ln(.95)=1.03分
呼処理は、値tCutoffを使用して、重点呼出し信号を使用すべきか否かを判断することができる。重点呼出し信号は、所定の数の基地局に対して送られる呼出し信号である。tCutoffは低優先順位プロセスとして定期的に再計算すべきである。
モビリティ・インデックスは1回の呼出し信号応答からのデータだけを使用して計算することもできるが、より多くの標本を利用することが好ましい。本発明の例示的な一実施形態では、少なくとも5/(1−PBucket)個の標本を使用してモビリティ・インデックスが計算される。
モビリティ・インデックスは1回の呼出し信号応答からのデータだけを使用して計算することもできるが、より多くの標本を利用することが好ましい。本発明の例示的な一実施形態では、少なくとも5/(1−PBucket)個の標本を使用してモビリティ・インデックスが計算される。
図3は、MSCによって移動ユニットを呼び出すための本発明の例示的な一実施形態に基づく方法の流れ図300を示している。
MSCは、最後の対話の時刻、対話のタイプ及びその対話に関連した打切り時間を含む移動ユニット呼出しデータベース(Mobile Unit Paging Database)内のデータを探索する(301)。打切り時間は、移動ユニットとMSCの最後の対話に基づいて計算されることが好ましく、この打切り時間については後の図4で詳細に示される。
MSCは、最後の対話の時刻、対話のタイプ及びその対話に関連した打切り時間を含む移動ユニット呼出しデータベース(Mobile Unit Paging Database)内のデータを探索する(301)。打切り時間は、移動ユニットとMSCの最後の対話に基づいて計算されることが好ましく、この打切り時間については後の図4で詳細に示される。
例示的な一実施形態では、打切り時間が、全てのセルに対してそれぞれ計算され、またMSC全体に対して計算される。例示的な他の実施形態では、打切り時間がより大きな対話領域に対して計算される。このアルゴリズムは、所与の確率について、最後の対話と同じセル内にあることに対して打切り時間を計算する。MSCは、同じセル及びそれにじかに隣接したセル内にあることに対する打切り時間、同じMSC下の同じ呼出し領域内にあることに対する打切り時間、又は同じMSC内にあることに対する打切り時間を計算することができる。例示的な他の実施形態では、MSCが、異なる時刻及び異なる加入者に対して打切り時間を計算することができる。
データが存在しない場合(302)、MSCは標準の呼出し手順を使用する(307)。
最後の対話からの経過時間が打切り時間よりも長いと工程304で判定された場合、MSCは標準の呼出し手順を使用する(307)。
データが存在し、最後の対話からの経過時間が打切り時間よりも短い場合、MSCは重点呼出し信号を発行する(305)。
データが存在しない場合(302)、MSCは標準の呼出し手順を使用する(307)。
最後の対話からの経過時間が打切り時間よりも長いと工程304で判定された場合、MSCは標準の呼出し手順を使用する(307)。
データが存在し、最後の対話からの経過時間が打切り時間よりも短い場合、MSCは重点呼出し信号を発行する(305)。
移動ユニットは、異なるグラニュラリティ(granularity)レベルに対して異なるモビリティ・インデックスを有することができる。単一セル呼出し信号に対するモビリティ・インデックスは低い成功確率を暗示する可能性があり、セル及びそれに隣接する全てのセルを呼び出すためのモビリティ・インデックスは高い成功確率を暗示する可能性がある。
図8は、移動ユニット呼出しデータベースのデータ・レイアウト800を示している。データ・レイアウト800には、移動ユニット識別子811による索引が付けられており、データ・レイアウト800は、関連データとして、最後の対話のセル812、セクタ813、時刻814及びタイプ815を含む。重点呼出し信号の発行の打切り時間816も関連データとして含まれる。移動ユニット呼出しデータベース内のレコードは、図3の呼出しアルゴリズムによって使用され、図4の移動ユニット・レコード更新アルゴリズムによって生み出される。移動ユニットが非活動化されるか又は他のMSCに登録されたときには、これらのレコードは消去されることが好ましい。
図4は、図3で使用される移動ユニットのモビリティ・インデックスを計算する本発明の例示的な一実施形態に基づく諸工程の流れ図400を示している。
移動ユニットとMSCの間の対話の最後に、MSCは対話のタイプ、位置及び時刻を決定する(401)。本発明の例示的な一実施形態によれば、移動ユニットとMSCの間の対話は、高移動度対話、低移動度対話又はその両方にとれる対話に分類される。高移動度対話は、2回以上のハンドオフ及び位置ベースのARを有する呼を含み、低移動度対話は、ハンドオフをせず、時間ベースのARを有する呼を含む。両方にとれる対話は、1回のハンドオフ、電源オンAR、及びSMSメッセージ又はMWIメッセージの送達を有する呼を含む。
移動ユニットとMSCの間の対話の最後に、MSCは対話のタイプ、位置及び時刻を決定する(401)。本発明の例示的な一実施形態によれば、移動ユニットとMSCの間の対話は、高移動度対話、低移動度対話又はその両方にとれる対話に分類される。高移動度対話は、2回以上のハンドオフ及び位置ベースのARを有する呼を含み、低移動度対話は、ハンドオフをせず、時間ベースのARを有する呼を含む。両方にとれる対話は、1回のハンドオフ、電源オンAR、及びSMSメッセージ又はMWIメッセージの送達を有する呼を含む。
例示的な一実施形態では、モビリティ・インデックスがセル・セクタの関数である。交通量の多い幹線道路を担当するセル・セクタは高い移動度を暗示する。ショッピング・モールを担当するセル・セクタは低い移動度を暗示する。打切り時間は、モビリティ・インデックス及び希望する重点呼出し信号の成功確率の関数である。
MSCは次いで、セル移動度データベース内のデータに関連した打切り時間を探索する(403)。例示的な一実施形態では、セル/セクタ/対話の各組合せがそれ自体の打切り時間を有する。
MSCは次いで、その移動ユニットに対する移動ユニット呼出しデータベースのエントリを更新する(405)。このデータベースの打切り時間、セル、セクタ及び対話時刻が更新される。
MSCは次いで、セル移動度データベース内のデータに関連した打切り時間を探索する(403)。例示的な一実施形態では、セル/セクタ/対話の各組合せがそれ自体の打切り時間を有する。
MSCは次いで、その移動ユニットに対する移動ユニット呼出しデータベースのエントリを更新する(405)。このデータベースの打切り時間、セル、セクタ及び対話時刻が更新される。
図5は、セル、セクタ及び対話タイプのそれぞれの組合せに対するモビリティ・インデックス及び打切り時間を計算するための統計量を記録するための流れ図500を示している。統計量は、移動ユニットからの呼出し信号応答をMSCが認識するたびに集められる(501)。
呼出し信号応答の後、対話時刻、対話タイプ及び対話セクタ・セルを決定するために、MSCは、移動ユニット呼出しデータベース内でその移動ユニットを探索する(502)。レコードが存在する場合(503)、そのデータを使用して、セル統計量データベース内のレコードを探索する(504)。
呼出し信号応答の後、対話時刻、対話タイプ及び対話セクタ・セルを決定するために、MSCは、移動ユニット呼出しデータベース内でその移動ユニットを探索する(502)。レコードが存在する場合(503)、そのデータを使用して、セル統計量データベース内のレコードを探索する(504)。
レコードが見つかった場合(505)、MSCは、移動ユニット呼出しデータベースのエントリ及びその時点の時刻を使用して、経過時間したがってその対話に関連したバケットを決定する(506)。本発明の例示的な一実施形態によれば、15個のバケットがあり、それぞれのバケットは120秒の経過時間を含む。すなわち、最初のバケットは時刻0から119秒までの間のデータ、2番目のバケットは、時刻120から239秒までの間のデータを含む。以下同様である。
そのバケットが存在する場合(507)、MSCは、バケット応答カウンタを1増分し(508)、バケット時間を、対話と呼出し信号応答の間の経過時間の分だけ増やす。呼出し信号応答がその対話の重点呼出し領域内にある場合(509)、成功カウンタが1増分される(510)。
図9は、セル統計量データベース900を示している。セル統計量データベース900には、セル911、セクタ912及び対話タイプ913による索引が付けられており、データベース900は、一組のバケット914〜916を関連データとして含む。セル統計量データベース900は、合理的に予想される全ての対話タイプが重点呼出し信号の成功を予測するMSCの中の全てのセクタ・セルを含むことが好ましい。
図10は、バケット・データ構造1000を示している。バケット・データ構造1000は3つのフィールド、すなわち時間1002、応答1003及び成功1004フィールドを含む。与えられた任意のバケットに対して以下のように定義する。
PBucket=バケット成功/バケット応答
図6に、図9のセル統計量データベース内のデータを使用して図7のセル移動度データベースを生成するための流れ図600を示す。結果として得られるセル移動度データベースはすぐに使用してもよいし、又は将来に使用するために保存してもよい。
十分な数の標本がある場合には、セル統計量データベース内のバケットを使用して、モビリティ・インデックスを計算することができる。本発明の例示的な一実施形態によれば、MSCによって計算される最低標本数は以下のとおりである。
最低標本数=5/(1−PCutoff)
これらの標本は、関心の確率PCutoffに近いバケット確率を有するバケットからのものであるべきである。
最低標本数=5/(1−PCutoff)
これらの標本は、関心の確率PCutoffに近いバケット確率を有するバケットからのものであるべきである。
このセル移動度データベース生成アルゴリズムは定期的に実行されることが好ましい。このアルゴリズムはその全体が反復され、セル統計量データベース内のそれぞれのレコードを探索する(602)。存在する(603)レコードごとに、このアルゴリズムは、統計学的に妥当なバケットの集合を選択する(604)。バケットが統計学的に妥当な場合(605)、アルゴリズムはそれらのバケットを合計する(606)。すなわちバケット応答、バケット成功及びバケット時間を合計して、総応答、総成功及び総時間を得る。
このアルゴリズムはデータを下式のように計算する(607)。
P=総成功/総応答
tCutoff=−M ln(PCutoff)
このアルゴリズムはこのデータを使用してセル移動度データベースを更新する(608)。
本発明をそのいくつかの実施例に関して説明したが、本発明は以上の説明に限定されるものではなく、前記請求項に記載された範囲によってのみ限定される。
このアルゴリズムはデータを下式のように計算する(607)。
このアルゴリズムはこのデータを使用してセル移動度データベースを更新する(608)。
本発明をそのいくつかの実施例に関して説明したが、本発明は以上の説明に限定されるものではなく、前記請求項に記載された範囲によってのみ限定される。
Claims (9)
- 移動ユニットを呼び出すための方法であって、
移動ユニットのモビリティ・インデックスを計算する工程と、
呼び出すセルの数を前記モビリティ・インデックスに基づいて決定する工程と
を含む方法。 - 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、呼び出すセルの数を決定する前記工程が、前記移動ユニットとモバイル・スイッチング・センターとの間の最後の対話からの時間を利用する工程を含む方法。
- 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、モビリティ・インデックスを計算する前記工程が、前記移動ユニットと前記MSCとの最後の対話を利用する工程を含む方法。
- 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、モビリティ・インデックスを計算する前記工程が、前記移動ユニットのセル・セクタを利用する工程を含む方法。
- 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、モビリティ・インデックスを計算する前記工程が、前記移動ユニットとMSCの間の最後の対話の時刻を利用する工程を含む方法。
- 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、モビリティ・インデックスを計算する前記工程が、MSCに関係した全てのセルのそれぞれのモビリティ・インデックスを計算する工程を含む方法。
- 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、モビリティ・インデックスを計算する前記工程が、MSCのモビリティ・インデックスを計算する工程を含む方法。
- 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、モビリティ・インデックスを計算する前記工程が、前記最後の対話と同じセル及びそれにじかに隣接したセルのモビリティ・インデックスを計算することを含む方法。
- 移動ユニットを呼び出すための請求項1に記載の方法であって、モビリティ・インデックスを計算する前記工程が、異なる時刻のモビリティ・インデックスを計算することを含む方法。
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