JP2008270919A - 無線制御装置、無線基地局、移動局及び強制ハンドオーバー方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輻輳発生時、又は輻輳が発生すると予想される状態において、効率的にセル内の携帯端末を分散させ、輻輳を解消することができる無線制御装置、無線基地局、移動局及び強制ハンドオーバー方法を提供すること。
【解決手段】無線基地局は、セルに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出すると、輻輳状態になっているセル内における、通信中の移動局の位置情報及び移動速度を検出し、通信中の移動局のうち、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定し、判定した移動局を輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にシステム間ハンドオーバーさせる。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線制御装置、無線基地局、移動局及び強制ハンドオーバー方法に係り、詳細には、セルラー移動無線電話システムを含む複数の無線通信システムで構成されたマルチネットワーク及びマルチネットワーク対応の無線通信システムにおいて使用される強制ハンドオーバーに関する。

Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）のような小セル構成の通信網では、複数の基地局と同時に通信を行ういわゆるセル間ハンドオーバーを行う。

無線基地局（以降、ＢＳと略称する）は、移動通信サービスを提供する区域の広さ、地形条件等により適宜数が設置され、電波による無線通信エリアを構成し、その無線通信エリア内に存在する移動局との間で通信を行う。各ＢＳが提供する無線通信エリア内で通信に使用できる電波のチャネル数には制限がある。そこで、多数の移動局が特定の無線通信エリア内に集中し、そこで通信を行った場合には通話チャネルが不足する輻輳状態が発生する。この輻輳状態において、ある移動局が消防、警察等への通信を希望する優先呼発信を行った場合には、使用中の通信の１つを強制的に隣接するＢＳが発射している電波による通信チャネルに切り替え、空いた通話チャネルを優先呼に割り当てるという強制ハンドオーバー処理を行う。

従来システムでは、移動体通信システムにおける輻輳の発生という問題に対して、通話中の全ての移動局を、強制的に隣接するセルへ移すため、強制的なハンドオーバーさせるという方法を用いている。例えば、輻輳が発生している無線通信エリアにおいて、緊急呼（警察、消防等）が発生した場合、優先呼発信の要求に通話チャネルを割り当てるために、通話中の移動機を全て強制ハンドオーバーさせる。

特許文献１には、無線チャネルが輻輳している無線基地局エリアにおいて、新たに発生した警察、消防等への連絡で使われる優先呼発信の要求に通話チャネルを割り当てるために、ハンドオーバーさせたときに呼損となる確率の最も少ない通話中の呼を速やかに隣接無線基地局の無線チャネルに強制的に切り換える強制ハンドオーバー方式が開示されている。

また、近年の無線通信システム、特にセルラー移動通信システムにおいては、電子メール、映像、音声など多様かつ大量のデータを伝送する場合が増加しつつ、なお、加入ユーザ数が増加しつつある。このような状況に応じて、無線通信システムは高周波数帯域を使用することで、より広帯域のマルチメディアサービスを提供し、より多くのユーザを収容することができるようになった。一方、低周波数帯域の使用は基地局のカバーエリアが大きいなどの利点がある。このため、マクロセルから構成されるマクロセル型無線通信システムと、マイクロセルから構成されるマイクロセル型無線通信システムと、ピコセルから構成されるピコセル型無線通信システムと、が独立しながらも、ネットワークを介して相互に接続され、高周波と低周波の両方の帯域資源を十分に使用するマルチ無線通信システムの利用が注目されている。いわゆるセルの階層構成で、高いアンテナを有する基地局が半径数キロメートル以上のマクロセルを形成し、基地局は半径数百メール程度のマイクロセルを形成し、さらに高速で、屋内及び屋外の無線ＬＡＮ（Local Area Network）をスポット的に設置することで半径数十メートル以下のピコセルを形成する。

上記のマルチ無線通信システムにおいて、負荷の分散は必要不可欠の課題である。つまり、移動通信端末の高速移動を許容しながら各無線通信システムの処理負荷を平均化することで、移動通信端末にとって最適なサービスを受けることができるマルチ無線通信システムを提供することができる。

従来、上記マクロセル型無線通信システムとマイクロセル型無線通信システムとから構成されるマルチ無線通信システムにおいて、マイクロセル内で移動速度が速い移動通信端末に対して、サービスを提供する通信システムをマイクロセル型無線通信システムから、通信トラヒックが所定値以下のマクロセル型無線通信システムに切替る技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、高速移動に伴ってハンドオーバーが頻繁に発生することを抑えることができ、頻繁なハンドオーバーにより通話が途切れてしまうことを回避することができる。さらにはシステム全体の負荷を分散することができる。
特開平９−１３５４７７号公報 特表平１１−５０９０６９号公報

しかしながら、このような従来の強制ハンドオーバー方式にあっては、輻輳が発生している無線通信エリアにおいて、緊急呼（警察、消防等）が発生した場合、通話中の移動局を全て強制ハンドオーバーさせていたため、以下のような問題があった。
（１）隣接する無線基地局との通信品質が確保できるか否かに関わらず、通信中の全ての移動局を、強制的に隣接する無線基地局へハンドオーバーさせることは、効率的ではない。
（２）隣接する無線基地局との通信が不可能な移動局に対して、強制的なハンドオーバーを行っても、隣接する無線基地局との通信を切り換えができないことは、強制ハンドオーバーを実施する前から判断できることであり、セルラーシステム及び移動局に不要な処理を行わせるだけである。
（３）通信中の全ての移動局を強制的にハンドオーバーさせることは、無線基地局、セルラーシステム及び移動局側の処理負荷を一時的に増大させることになり、輻輳状態を更に悪化させるおそれがある。
（４）強制的にハンドオーバーさせた場合、隣接するセルに近い通信端末だけしかハンドオーバーさせることできない。

このように、輻輳発生時、隣接するセルとの通信が不可能な移動局に対しても、強制的にハンドオーバーを実施していること、ハンドオーバーができない移動局を事前に把握することは可能であり、セルラーシステム及び移動局に不要な処理をさせていることから、ハンドオーバー候補となる移動局を決定するまでに時間がかかる、また、ハンドオーバーの対象となる移動局が必ずしも最適に決定されないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、輻輳発生時、又は輻輳が発生すると予想される状態において、効率的にセル内の移動局を分散させ、輻輳を解消することができる無線制御装置、無線基地局、移動局及び強制ハンドオーバー方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、不要なハンドオーバー処理を行うことなく、輻輳を解消することができる無線制御装置、無線基地局、移動局及び強制ハンドオーバー方法を提供することを目的とする。

本発明の無線制御装置は、第１無線通信エリアを構成する第１無線通信システムと、前記第１無線通信エリアを含む第２無線通信エリアを構成する第２無線通信システムと、前記第１無線通信エリア及び第２無線通信エリアを含む第３無線通信エリアを構成する第３無線通信システムとを有するマルチ無線通信システムにおいて使用される無線制御装置であって、無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出する輻輳状態検出手段と、輻輳状態になっている無線通信エリア内で通信中の移動局の位置情報を検出する位置情報検出手段と、検出された移動局の位置情報に基づいて、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定する判定手段と、ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるシステム間ハンドオーバー実行手段とを備える構成を採る。

本発明の無線基地局は、自身がカバーする無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出する輻輳状態検出手段と、輻輳状態になっている自無線通信エリア内で通信中の移動局の位置情報を検出する位置情報検出手段と、検出された移動局の位置情報に基づいて、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定する判定手段と、ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるシステム間ハンドオーバー実行手段とを備える構成を採る。

本発明の移動局は、マルチ無線通信システムにおいて使用される移動局であって、ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるシステム間ハンドオーバー要求信号を受信する受信手段と、前記システム間ハンドオーバー要求信号を受信した場合、ハンドオーバー処理を実行するハンドオーバー実行手段とを備える構成を採る。

本発明の強制ハンドオーバー方法は、第１無線通信エリアを構成する第１無線通信システムと、前記第１無線通信エリアを含む第２無線通信エリアを構成する第２無線通信システムと、前記第１無線通信エリア及び第２無線通信エリアを含む第３無線通信エリアを構成する第３無線通信システムとを有するマルチ無線通信システムにおいて使用される強制ハンドオーバー方法であって、無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出するステップと、輻輳状態になっている無線通信エリア内で通信中の移動局の位置情報を検出するステップと、検出された移動局の位置情報に基づいて、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定するステップと、ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるステップとを有する。

本発明によれば、通信中の移動局を移動状況及び位置情報に基づいて異種無線通信システムへ強制的にハンドオーバーさせることにより、効率的にセル内の移動局を分散させ、輻輳を解消することができる。具体的には、以下の効果を得ることができる。

（１）輻輳発生時、又は輻輳が発生すると予想される状態において、移動局の位置、移動状況及び移動方向に応じて、異種無線通信システムへのハンドオーバーを行うことにより、呼損率のない、効率的な輻輳抑止のための対応が可能となる。

（２）輻輳発生時、又は輻輳が発生すると予想されるセルにおいて、移動局を他の無線通信システムへ強制的にハンドオーバーを実施できるようにすることで、基地局からの距離に関わらず、確実にハンドオーバーを実行して通信を継続させ、セル内の輻輳状態を解消、又は輻輳状態を抑止することができる。

（３）移動局の位置に応じてハンドオーバーを行う端末を決定し、システム間ハンドオーバーを実施することで、無線基地局、セルラーシステム全体及び移動局の処理負荷を最小限にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。無線ネットワークアーキテクチャとして、セルラー移動無線電話システム及び無線ＬＡＮとの通信が可能なマルチネットワークの無線ネットワークアーキテクチャに適用した例を示す。

図１において、無線ネットワークシステム１００は、コアネットワーク（ＣＮ）１０１と、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０２と、インターネット１０３とから構成される。

無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０２は、複数の無線基地局を制御する第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１と、複数の無線基地局を制御する第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１とから構成され、第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１は、複数のマクロセル１１３を有する複数のノード（Ｎｏｄｅ Ｂ１）１１２とを備え、第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１は、複数のマイクロセル１２３を有する複数のノード（Ｎｏｄｅ Ｂ２）１２２とを備える。

第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１は、交換機ネットワークであるコアネットワーク（ＣＮ）１０１とＩｕインタフェース１１４を介して接続され、第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）とＮｏｄｅ Ｂ間は、Ｉｕｂインタフェース１１５を介して接続される。同様に、第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１は、交換機ネットワークであるコアネットワーク（ＣＮ）１０１とＩｕインタフェース１２４を介して接続され、第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）とＮｏｄｅ Ｂ間は、Ｉｕｂインタフェース１２５を介して接続される。また、第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１と第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１間は、Ｉｕｒインタフェース１２０を介して接続される。

第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１と複数のノード（Ｎｏｄｅ Ｂ１）１１２は、無線基地局の１セットとしてマクロセルによる無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ）１１６を構成し、第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１と複数のノード（Ｎｏｄｅ Ｂ２）１２２は、無線基地局の１セットとしてマイクロセルによる無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ）１２６を構成する。

３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０２は、ＵＴＲＡＮ（Universal Terrestrial Radio Access Network）と呼ばれる。

無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１は、無線リソース管理及びＮｏｄｅ Ｂ１の制御を行い、無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１は、無線リソース管理及びＮｏｄｅ Ｂ２の制御を行う。

Ｎｏｄｅ Ｂ１は、無線送受信を行う論理的なノードを意味し、具体的には無線基地局装置である。Ｎｏｄｅ Ｂ１は、１つあるいは複数のマクロセルをカバーする。Ｎｏｄｅとは、ネットワークを構成する一つ一つの要素のことをいう。

Ｎｏｄｅ Ｂ２は、無線送受信を行う論理的なノードを意味し、具体的には無線基地局装置である。Ｎｏｄｅ Ｂ１及びＮｏｄｅ Ｂ２は、１つあるいは複数のマイクロセルをカバーする。

マクロセル１１３は、半径数キロから数十キロの通信エリアを持つのに対し、マイクロセル１２３は、半径数百メートルから数キロの通信エリアを持つ。

コアネットワーク（ＣＮ）１０１と第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１及び第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１の間のインタフェースとして、Ｉｕインタフェース１１４，１２４が規定されている。第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１と第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１間のインタフェースとして、Ｉｕｒインタフェース１２０が規定されている。第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１とＮｏｄｅ Ｂ１間のインタフェースとして、Ｉｕｂインタフェース１１５が、第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１とＮｏｄｅ Ｂ２間のインタフェースとして、Ｉｕｂインタフェース１２５が規定されている。

また、コアネットワーク（ＣＮ）１０１には、インターネット１０３が接続され、インターネット１０３を介してアクセスポイント１３１に接続される。アクセスポイント１３１は、有線ネットワーク１３２を介してピコセル１３３をカバーする。

インターネット１０３は、通信プロトコルＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）を用いて全世界のネットワークを相互に接続した巨大なコンピュータネットワークである。インターネット１０３は、アクセスポイント１３１を介して複数の無線ＬＡＮ（Wireless Local Area Network）と接続する。

アクセスポイント１３１は、パソコン通信サービス会社やインターネットサービスプロバイダが、利用者のモデムやターミナルアダプタからの電話回線やＩＳＤＮ回線を介した接続を受け付け、インターネット１０３に接続する。

有線ネットワーク１３２は、無線ＬＡＮとアクセスポイント１３１は、電話回線やＩＳＤＮ回線などの専用回線により接続される。

ピコセル１３３は、無線ＬＡＮにより移動局間を接続する電波中継機である。ピコセル１３３は、有線ＬＡＮとの接続機能も持っている。

以上は、無線ネットワークアーキテクチャから見た無線ネットワークシステム１００の構成である。本実施の形態の無線ネットワークシステム１００の構成を、異種無線通信システムから見ると以下の構成となる。

本実施の形態の無線ネットワークシステム１００は、マルチな無線ネットワークシステムであり、半径数メートルから数百メートルの無線通信エリア（ピコセル）を有する(I)ピコセル型無線通信システムと、半径数百メートルから数キロの無線通信エリア（マイクロセル）を有する(II)マイクロセル型無線通信システムと、半径数キロから数十キロの無線通信エリア（マクロセル）を有する(III)マクロセル型無線通信システムとから構成される。

(I)ピコセル型無線通信システム
（１）半径数メートルから数百メートルの無線通信エリア（ピコセル）を有する無線通信システムを、ピコセル型無線通信システムとする。本実施の形態では、ピコセル型無線通信システムは、無線ＬＡＮを想定している。具体的には、図１では、コアネットワーク（ＣＮ）１０１にインターネット１０３を介して接続されたアクセスポイント１３１、アクセスポイント１３１に接続された有線ネットワーク１３２、有線ネットワーク１３２を介して接続されたピコセル１３３がピコセル型無線通信システムを構成する。

（２）無線ネットワークシステム１００側で、ピコセル内の輻輳状態を監視する。

（３）無線ネットワークシステム１００側で、ピコセル内でサービスを受けている移動局の位置、移動速度及び移動方向を監視する。

(II)マイクロセル型無線通信システム
（１）半径数百メートルから数キロの無線通信エリア（マイクロセル）を有する無線通信システムを、マイクロセル型無線通信システムとする。マイクロセル型無線通信システムの無線通信エリア内に、複数のピコセル（(I)ピコセル型無線通信システム）を有している。本実施の形態では、マイクロセル型無線通信システムは、２Ｇ／２．５Ｇ又は３Ｇより通信エリアの狭い４Ｇセルラー移動無線電話システム又はＷｉ−ＭＡＸを想定している。図１では、コアネットワーク（ＣＮ）１０１に接続された無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０２のうち、マイクロセルによる無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ）１２６を構成する第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）１２１、及び複数のマイクロセル１２３を有する複数のノード（Ｎｏｄｅ Ｂ２）１２２がマイクロセル型無線通信システムを構成する。

（２）無線ネットワークシステム１００側で、マイクロセル内の輻輳状態を監視する。

（３）無線ネットワークシステム１００側で、マイクロセル内でサービスを受けている移動局の位置、移動速度及び移動方向を監視する。

(III)マクロセル型無線通信システム
（１）半径数キロから数十キロの無線通信エリア（マクロセル）を有する無線通信システムを、マクロセル型無線通信システムとする。マクロセル型無線通信システムのエリア内に、複数のマイクロセル（(II)マイクロセル型無線通信システム）を有している。本実施の形態では、マクロセル型無線通信システムは、２Ｇ／２．５Ｇ又は３Ｇのセルラー移動無線電話システムを想定している。図１では、コアネットワーク（ＣＮ）１０１に接続された無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１０２のうち、マクロセルによる無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ）１１６を構成する第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）１１１、及び複数のマクロセル１１３を有する複数のノード（Ｎｏｄｅ Ｂ２）１１２がマクロセル型無線通信システムを構成する。

（２）無線ネットワークシステム１００側で、マクロセル内の輻輳状態を監視する。

（３）無線ネットワークシステム１００側で、マクロセル内でサービスを受けている移動局の位置、移動速度及び移動方向を監視する。

図２は、本発明の実施の形態に係る移動局の構成ブロック図である。無線通信システムとして、図１の無線ネットワークシステム１００に示される異種無線通信システムに適用した例である。また、移動局として、マルチネットワーク対応の携帯電話機に適用した例を示す。

図中、実線矢印は、制御信号ラインを、太実線矢印は電源部からの電源供給ラインを示している。

図２において、移動局２００は、セルラー移動無線電話システム（２Ｇ、２．５Ｇ、３Ｇ及び４Ｇ）を含む複数の通信システム（無線ＬＡＮ、Ｗｉ−ＭＡＸ等）との通信が可能な無線装置を備えるマルチネットワーク対応の移動局であり、図示しないＣＰＵと、制御プログラムを格納したＲＯＭ等の記憶媒体と、ＲＡＭ等の作業用メモリと、既存のハードウェアとしての通信回路によって構成され、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで各機能ブロックの機能が実現する。

携帯電話機２００は、アンテナ２０１と、複数の通信システムとの通信が可能なマクロセル通信部２１１、マイクロセル通信部２１２及びピコセル通信部２１３からなる無線部２１０と、通信制御機能部２２１及びハンドオーバー制御部２２２からなる制御部２２０と、記憶部２３０と、電源部２４０と、表示部２５０と、入力部２６０とを備えて構成される。

無線部２１０は、アンテナ２０１を介して電波を送受信して各無線通信システム(I)〜(III)との間で無線信号を送受信する。

マクロセル通信部２１１は、半径数キロから数十キロのマクロセル１１３を有する(III)マクロセル型無線通信システム（図１）との間で無線信号を送受信する。例えば、２Ｇ／２．５Ｇ／３Ｇのセルラー電話システムとの物理的な通信を行う。

マイクロセル通信部２１２は、半径数百メートルから数キロのマイクロセル１２３を有する(II)マイクロセル型無線通信システム（図１）との間で無線信号を送受信する。例えば、４Ｇのセルラー電話システム又はＷｉ−ＭＡＸとの物理的な通信を行う。

ピコセル通信部２１３は、半径数メートルから数百メートルのピコセル１３３を有する(I)ピコセル型無線通信システム（図１）との間で無線信号を送受信する。例えば、無線ＬＡＮとの物理的な通信を行う。

制御部２２０は、移動局２００の各機能ブロックを制御するとともに、ハンドオーバー制御の可否を判定し、通信制御機能部２２１に対して指示を出す。特に、制御部２２０は、自移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるシステム間ハンドオーバー要求信号を受信すると、ハンドオーバー制御部２２２によりハンドオーバー処理を実行する。

通信制御機能部２２１は、無線部２１０における各通信部２１１〜２１３とのインタフェースを有し、各通信部２１１〜２１３を制御する。

ハンドオーバー制御部２２２は、通信システム（無線ネットワークシステム１００）側からの要求に基づき、ハンドオーバー処理を実施する。

記憶部２３０は、制御プログラムや固定データ等を記憶するＲＯＭ，ＣＰＵの作業用記憶領域であるＲＡＭ等の半導体メモリ及びハードディスクなどからなり受信又は入力された文字情報，画像情報，音声信号を記憶する。ＲＯＭは、ＣＰＵが動作する際に必要なプログラム、通信制御データ等の固定データを記憶する読出し専用の半導体メモリである。ＲＡＭは、表示や通信に関するデータ、演算に使用するデータ及び演算結果等を一時的に記憶するいわゆるワーキングメモリとして使用される。移動局２００で処理されるプログラムは、このＲＡＭに展開されて実行される。また、ＲＡＭの一部は、電気的に書換可能な不揮発性メモリであるフラッシュメモリからなり、フラッシュメモリに書き込むプログラムを変えることによって、特に移動局２００における各種の仕様を変更することができる。

電源部２４０は、移動局２００の各機能ブロックへ電源を供給する。

表示部２５０は、ドットマトリクス構成のＬＣＤディスプレイ，バックライト及び各ドライバ等で構成され、移動局２００の利用者へ、各情報を表示する。

入力部２６０は、移動局２００の利用者からのキー操作情報を入力生成する。入力部２６０は、着信，発信，電話機能切り替え，動作決定等を行う電話機能キー、各種機能を切り替えるためのモードキー、上下左右の方向に選択対象を移動させるカーソルキー、及び電話番号の入力等ダイヤルするためのメンブレンキー（Membrane key）からなるダイヤルキーから構成される。

図３は、セルラー移動無線電話システム及び無線ＬＡＮとの通信が可能なマルチネットワークにおけるセル（無線通信エリア）の配置の一例を示す図である。

図３（ａ）は、(III)マクロセル型無線通信システムによるマクロセル及び(II)マイクロセル型無線通信システムによるマイクロセルの配置を、図３（ｂ）は、図３（ａ）のマイクロセルの配置内における(I)ピコセル型無線通信システムのピコセルの配置の拡大図を示す。

図３（ａ）において、異種無線通信システムのうち、セルラー移動無線電話システムは、複数の無線基地局（図示略）が有する半径数キロから数十キロの無線通信エリアであるマクロセル３３０と、マクロセル３３０内に、半径数百メートルから数キロの無線通信エリアであるマイクロセル３２０とを備える。さらに、図３（ｂ）において、マイクロセル３２０内に、半径数メートルから数百メートルの無線ＬＡＮ通信エリアであるピコセル３１０を備える。図３（ｂ）中、３０２はマイクロセル型無線通信システムの無線基地局、３０１はピコセル型無線通信システムのアクセスポイント（ＡＰ）である。

(I)ピコセル型無線通信システム
（１）半径数メートルから数百メートルの無線通信エリア（ピコセル）を有する無線通信システムを、ピコセル型無線通信システムとする。ピコセル型無線通信システムは、無線ＬＡＮを想定している。

(II)マイクロセル型無線通信システム
（１）半径数百メートルから数キロの無線通信エリア（マイクロセル）を有する無線通信システムを、マイクロセル型無線通信システムとする。マイクロセル型無線通信システムの無線通信エリア内に、複数のピコセル（(I)ピコセル型無線通信システム）を有している。

（２）マイクロセル型無線通信システムは、２Ｇ／２．５Ｇ又は３Ｇより通信エリアの狭い４Ｇセルラー移動無線電話システムを又はＷｉ−ＭＡＸを想定している。

(III)マクロセル型無線通信システム
（１）半径数キロから数十キロの無線通信エリア（マクロセル）を有する無線通信システムを、マクロセル型無線通信システムとする。マクロセル型無線通信システムのエリア内に、複数のマイクロセル（(II)マイクロセル型無線通信システム）を有している。

（２）マクロセル型無線通信システムは、２Ｇ／２．５Ｇ又は３Ｇのセルラー移動無線電話システムを想定している。

図４は、(I)ピコセル型無線通信システム、(II)マイクロセル型無線通信システム及び(III)マクロセル型無線通信システムの無線通信エリア内に収容しているセルの配置状況を示す図である。

図４（ａ）は、マクロセル（(III)マクロセル型無線通信システム）のセル配置を示す。マクロセル（(III)マクロセル型無線通信システム）の無線通信エリア内に、複数のマイクロセル（(II)マイクロセル型無線通信システム）を有している。ここでは、(II)マイクロセル型無線通信システムの複数の無線基地局（ＢＳ−Ｌ）が、半径数キロから数十キロの複数のマイクロ−Ａ〜マイクロセル−Ｃを有している。このマイクロセルＡを拡大した図が図４（ｂ）である。

図４（ｂ）は、マイクロセル（(II)マイクロセル型無線通信システム）のセル配置を示す。マイクロセル（(II)マイクロセル型無線通信システム）の無線通信エリア内に、複数のピコセル（(I)ピコセル型無線通信システム）を有している。ここでは、(I)ピコセル型無線通信システムの複数の無線基地局（ＢＳ−Ｍ）が、半径数メートルから数百メートルの複数のピコセル−１〜ピコセル３，…を有している。このピコセル−１を拡大した図が図４（ｃ）である。

図４（ｃ）は、ピコセル（(I)ピコセル型無線通信システム）のセル配置を示す。マイクロセル（(II)マイクロセル型無線通信システム）の無線通信エリア内に、半径数メートルから数百メートルの通信エリア（ピコセル）を有している。ピコセル−１内に、複数のアクセスポイント（ＡＰ）を有し、アクセスポイント（ＡＰ）の無線ＬＡＮ通信エリアで近距離無線ＬＡＮ通信が可能である。

以下、上述のように構成された無線ネットワークシステムの動作を説明する。まず、無線通信システム及び移動局の動作の概要について述べる。

〔無線通信システムの動作〕
上述したように、本実施の形態の無線ネットワークシステムは、半径数メートルから数百メートルのピコセルを有する(I)ピコセル型無線通信システムと、半径数百メートルから数キロのマイクロセルを有する(II)マイクロセル型無線通信システムと、半径数キロから数十キロのマクロセルを有する(III)マクロセル型無線通信システムとから構成される。

(I)ピコセル型無線通信システム、(II)マイクロセル型無線通信システム、及び(III)マクロセル型無線通信システムは、いずれも各無線通信システムが独立して、（１）無線システム側で、セル内の輻輳状態を監視する。（２）無線システム側で、セル内でサービスを受けている移動局の位置、移動速度及び移動方向を監視する。

また、図２に示すように、移動局２００は、マルチネットワーク対応の移動局であり、セルラー移動無線電話システム（２Ｇ、２．５Ｇ、３Ｇ及び４Ｇ）を含む複数の通信システム（無線ＬＡＮ、Ｗｉ−ＭＡＸ等）との通信が可能な無線部２１０（マクロセル通信部２１１，マイクロセル通信部２１２，ピコセル通信部２１３）を備える。

〔移動局の動作〕
（１）マルチネットワーク対応の移動局２００は、通信サービスを受けるために、無線通信システムを移動局主導で選択することが可能である。

電源ＯＮ後、(I)ピコセル型無線通信システム、(II)マイクロセル型無線通信システム又は(III)マクロセル型無線通信システムのいずれかの無線通信システムで待ち受けに入る。

（２）マルチネットワーク対応の移動局は、無線通信システム主導でのハンドオーバーを実施する。

通信中、無線基地局からのハンドオーバー要求に従い、指定された異種通信システムへのハンドオーバーを実施する。

ここで、セルラーシステムでは、各無線基地局のセルの範囲及び隣接する無線基地局との通信が可能な範囲の位置情報を有している。位置情報は、例えば３つの無線基地局の三点測位により取得する。また、位置情報が取得できれば、移動局の移動速度も算出することができる。

次に、無線ネットワークシステムの輻輳制御について説明する。

〔無線ネットワークシステムの輻輳制御〕
（１）マルチな無線ネットワークシステムは、半径数メートルから数百メートルのピコセルを有する(I)ピコセル型無線通信システムと、半径数百メートルから数キロのマイクロセルを有する(II)マイクロセル型無線通信システムと、半径数キロから数十キロのマクロセルを有する(III)マクロセル型無線通信システムより構成されており、マルチネットワーク対応の移動局は、いずれの通信システムとの通信が可能であり、通信中に同一の通信システム又は異種通信システムへのハンドオーバーを可能とする。

（２）同一の地域に移動局を持ったユーザが集中し、セル内の呼が増大することにより、輻輳が発生又は輻輳の発生が予想された時、通信中の移動局を、位置情報及び移動状況に応じて最適な無線通信システムへ強制的にハンドオーバーを実施することにより、移動局を分散させ、輻輳状態の解消又は輻輳状態を抑止する。

<セルラーシステムにおける輻輳の発生要因>
（ａ）同一の地域に移動局を持ったユーザが集中
・同一のセル内で、多数の呼が発生
・同一のセル内で、多数のＵＥが集中
（ｂ）通信トラヒックの集中（災害等による突発的な呼の増大）
・セルラーシステム内の呼が増大
・有線ネットワーク側の呼が増大し、セルラーシステム側の呼に障害が発生
（ｃ）通信量の増大
・大量パケットによる輻輳
・音響／画像通信等の広帯域による輻輳

（３）移動局の位置情報及び移動状況に応じたハンドオーバー
上述したように、セルラーシステムでは、（ａ）同一の地域に移動局を持ったユーザが集中すること、（ｂ）通信トラヒックの集中（災害等による突発的な呼の増大）、（ｃ）通信量の増大により輻輳が発生する。

本実施の形態では、上記（ａ）のケースに対する解決策として、移動局の位置情報及び移動状況に応じたシステム間ハンドオーバーを行う。具体的には、以下（ｄ）〜（ｆ）の方法を採る。
（ｄ）輻輳が発生又は輻輳の発生が予想された時、セル内の通信中の移動局を他のセルへ分散させることにより、輻輳状態の解消又は輻輳状態を抑止する。
（ｅ）無線基地局及び無線通信システムでは、セル内の移動局の位置、移動速度及び移動方向を常に監視する。
（ｆ）強制的なハンドオーバーの実施において、セル内の移動局の位置、移動速度及び移動方向に応じて、ハンドオーバーを実施する移動局及び無線通信システム及びセルを決定する。

（４）ハンドオーバー制御
輻輳が発生又は輻輳の発生が予想された時、異種通信システムへのハンドオーバー実施条件は、以下（ｇ）〜（ｉ）の通りである。
（ｇ）セル内において、停止状態且つ隣接するセルにハンドオーバーを実施できない位置の移動局である時
（ｈ）セル内において、移動局が停止状態、隣接するセルに近い位置で且つ隣接するセルが輻輳状態である時
（ｉ）セル内において、移動中の移動局である時

図５は、(I)ピコセル型無線通信システム、(II)マイクロセル型無線通信システム及び(III)マクロセル型無線通信システムのハンドオーバー実施条件と、そのハンドオーバー先を表にして示す図である。図５の網掛けは、異種通信システムへのハンドオーバーがない条件を示す。

図５に示すように、無線通信システムが、(III)マクロセル型無線通信システムの場合、停止中且つピコセル型無線通信システムを検出した時のハンドオーバー先は、(I)ピコセル型無線通信システムであるのに対し、停止中且つピコセル型無線通信システムを検出できなかった時のハンドオーバー先は、(II)マイクロセル型無線通信システムである。また、ハンドオーバー実施条件が低速移動中のハンドオーバー先は、(II)マイクロセル型無線通信システムであるのに対し、高速移動中は異種通信システムへのハンドオーバーは行わない。

また、無線通信システムが、(II)マイクロセル型無線通信システムの場合、停止中且つピコセル型無線通信システムを検出した時のハンドオーバー先は、(I)ピコセル型無線通信システムであるのに対し、停止中且つピコセル型無線通信システムを検出できなかった時には異種通信システムへのハンドオーバーは行わない。また、ハンドオーバー実施条件が低速移動中及び高速移動中のハンドオーバー先は、いずれも(III)マクロセル型無線通信システムである。

また、無線通信システムが、(I)ピコセル型無線通信システムの場合、停止中且つピコセル型無線通信システムを検出した時には異種通信システムへのハンドオーバーは行わず、停止中且つピコセル型無線通信システムを検出できなかった時のハンドオーバー先は、(II)マイクロセル型無線通信システムである。また、ハンドオーバー実施条件が低速移動中及び高速移動中のハンドオーバー先は、いずれも(II)マイクロセル型無線通信システムである。

次に、輻輳が発生又は輻輳の発生が予想された時の通信システム毎のハンドオーバー制御処理を具体的に説明する。

〔強制ハンドオーバー制御例１〕
図６は、輻輳発生時の強制ハンドオーバー制御処理を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）のセルの配置状況に対応し、図６（ｄ）は、マイクロセル（マイクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳が発生又は発生が予想される場合の輻輳制御について示す。

図６（ｄ）中、ＵＥ−１〜ＵＥ−４は、移動局２００である。また、マイクロセル（マイクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、ＵＥ−３は低速移動をしており、ＵＥ−４は高速移動をしている。

図５の表の(II)マイクロセル型無線通信システムのハンドオーバー実施条件、ハンドオーバー先を参照する。
<強制ハンドオーバー実施手順>
(II)マイクロセル（マイクロセル型無線通信システム）のセル−１において、輻輳が発生した場合のハンドオーバー制御について、移動局の移動状況毎の制御は、以下の通りである。

（１）停止中且つピコセル型無線通信システムを検出した時（ＵＥ−１）
(I)ピコセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。なお、(I)ピコセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御処理フローについては、図１３及び図１４により後述する。

（２）停止中且つピコセル型無線通信システムを検出できなかった時（ＵＥ−２）
異種通信システムへのハンドオーバーは行わない。

（３）低速移動中（ＵＥ−３）
(III)マクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。なお、(III)マクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御処理フローについては、図９及び図１０により後述する。

（４）高速移動中（ＵＥ−４）
(III)マクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

〔強制ハンドオーバー制御例２〕
図７は、輻輳発生時の強制ハンドオーバー制御処理を示す図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）のセルの配置状況に対応し、図７（ｄ）は、マクロセル（マクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳が発生又は発生が予想される場合の輻輳制御について示す。

図７（ｄ）中、ＵＥ−１〜ＵＥ−４は、移動局２００である。また、マイクロセル（マイクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、ＵＥ−３は低速移動をしており、ＵＥ−４は高速移動をしている。

図５の表の(II)マイクロセル型無線通信システムのハンドオーバー実施条件、ハンドオーバー先を参照する。
<強制ハンドオーバー実施手順>
(III)マクロセル（マクロセル型無線通信システム）のセル−Ａにおいて、輻輳が発生した場合のハンドオーバー制御について、移動局の移動状況毎の制御は、以下の通りである。

（１）停止中且つピコセル型無線通信システムを検出した時（ＵＥ−１）
(I)ピコセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。なお、(I)ピコセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御処理フローについては、図１３及び図１４により後述する。

（２）停止中且つピコセル型無線通信システムを検出できなかった時（ＵＥ−２）
(II)マイクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。なお、(II)マイクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御処理フローについては、図１１及び図１２により後述する。

（３）低速移動中（ＵＥ−３）
(II)マイクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

（４）高速移動中（ＵＥ−４）
異種通信システムへのハンドオーバーは行わない。

〔強制ハンドオーバー制御例３〕
図８は、輻輳発生時の強制ハンドオーバー制御処理を示す図である。図８（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）のセルの配置状況に対応し、図８（ｄ）は、ピコセル（ピコセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳が発生又は発生が予想される場合の輻輳制御について示す。

図８（ｄ）中、ＵＥ−１〜ＵＥ−４は、移動局２００である。また、ピコセル（ピコセル型無線通信システム）のセルにおいて、ＵＥ−３は低速移動をしており、ＵＥ−４は高速移動をしている。

図５の表の(I)ピコセル型無線通信システムのハンドオーバー実施条件、ハンドオーバー先を参照する。
<強制ハンドオーバー実施手順>
(I)ピコセル（ピコセル型無線通信システム）の無線ＬＡＮ通信エリアにおいて、輻輳が発生した場合のハンドオーバー制御について、移動局の移動状況毎の制御は、以下の通りである。

（１）停止中且つピコセル型無線通信システムを検出した時（ＵＥ−１）
異種通信システムへのハンドオーバーは行わない。

（２）停止中且つピコセル型無線通信システムを検出できなかった時（ＵＥ−２）
(II)マイクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。なお、(II)マイクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御処理フローについては、図１１及び図１２により後述する。

（３）低速移動中（ＵＥ−３）
(II)マイクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

（４）高速移動中（ＵＥ−４）
(II)マイクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

次に、(I)ピコセル型無線通信システム、(II)マイクロセル型無線通信システム及び(III)マクロセル型無線通信システムの輻輳制御処理フローについて説明する。

本実施の形態は、各無線通信システムのセルにおいて、輻輳が発生した場合、他の無線通信システムのセルに、移動局を強制ハンドオーバー（システム間ハンドオーバー）に行うことにより、セル内での輻輳状態を解消する。

上記強制ハンドオーバーは、いかなる場所に設置されたどのような制御装置により実行されるものでもよい。例えば、無線基地局に設置又は接続された制御装置でもよく、各無線基地局を制御する無線制御装置（ＲＮＣ）であってもよい。本実施の形態では、無線基地局が強制ハンドオーバーを実施する例について述べる。

〔(III)マクロセル型無線通信システムの輻輳制御処理〕
図９及び図１０は、(III)マクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理を示すフローチャートであり、図９は輻輳制御の処理、図１０は輻輳制御処理の詳細を示す。

図９において、ステップＳ１で移動局からの位置登録要求があるか否かを判別する。移動局からの位置登録要求がある場合は、ステップＳ２で通信システムへの位置登録処理を行ってステップＳ３に進み、移動局からの位置登録要求がない場合は、そのままステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、移動局からの通信要求があるか否かを判別する。移動局からの通信要求がある場合は、ステップＳ６に進み、通信要求がない場合は、ステップＳ４で移動局への通信要求があるか否かを判別する。

上記ステップＳ４で移動局への通信要求がない場合は、ステップＳ５で通信中の移動局があるか否かを判別する。上記ステップＳ５で通信中の移動局がある場合は、ステップＳ７に進み、通信中の移動局がない場合は、通信端末からの通信要求、通信端末への通信要求、及び通信中の移動局がいずれもないと判断して本フローを終了する。

一方、上記ステップＳ３で移動局からの通信要求がある場合、あるいは上記ステップＳ４で移動局への通信要求がある場合は、ステップＳ６で通信開始処理を行ってステップＳ７に進む。

上記ステップＳ６で通信開始処理を行った場合、あるいは上記ステップＳ５で通信中の移動局がある場合は、ステップＳ７で移動局への位置情報を取得し、ステップＳ８で取得した位置情報から移動局の移動速度を決定する。なお、移動局への位置情報は、例えば、図示しない制御シーケンスおいて、各移動局に対して「位置情報通知要求」を制御信号のMessageとして送信した上で、移動局からの位置情報通知があるか否かを判別し、移動局からの位置情報通知がある場合は、ステップＳ７で移動局の位置情報取得処理を行う。

ステップＳ９では、輻輳状態監視処理を行う。輻輳状態監視処理では、通話チャネルが不足する輻輳状態が発生することを監視する。

ステップＳ１０では、移動局からの通信切断要求があるか否かを判別する。移動局からの通信切断要求がある場合は、ステップＳ１２に進み、通信切断要求がない場合は、ステップＳ１１で移動局への通信切断要求があるか否かを判別する。

上記ステップＳ１１で移動局への通信切断要求がない場合は、本フローを終了し、移動局への通信切断要求がある場合は、ステップＳ１２で通信終了処理を行って本フローを終了する。

図１０において、ステップＳ２１でセル内で輻輳が発生したか否かを判別する。セル内で輻輳が発生しなければ、輻輳制御を行わずに本フローを終了する。セル内で輻輳が発生した場合は、ステップＳ２２で強制ハンドオーバーを実施する移動局数（Ｘ）を計算する。

ステップＳ２３では、システム間ハンドオーバー可能な移動局があるか否かを判別する。システム間ハンドオーバー可能な移動局がない場合は、現時点では(III)マクロセル型無線通信システムから他の異種通信システムへ強制ハンドオーバーできる移動局がないと判断してステップＳ３１に進んで輻輳解消のチェックを行う。

システム間ハンドオーバー可能な移動局がある場合は、ステップＳ２４でシステム間ハンドオーバー可能な移動局が停止中か否かを判別する。移動局が停止中でない場合は、ステップＳ２５でその移動局が低速移動中か否かを判別する。移動局が低速移動中でない、すなわち移動局が高速移動中の場合は、上記ステップＳ２３に戻って再び、システム間ハンドオーバー可能な移動局の判別と移動局が停止中を判別する。無線通信エリアの大きいマクロセル内では、そのセル内で移動局は高速移動が可能である。移動中の移動局が高速移動のときに、確実にシステム間ハンドオーバーを行うための再チッェクを行っている。

上記ステップＳ２５で移動局が低速移動中の場合は、ステップＳ２６でマイクロセルへのハンドオーバー要求通知を行ってステップＳ２９に進む。

一方、上記ステップＳ２４で移動局が停止中の場合は、ステップＳ２７でその移動局がピコセル捕捉可能か否かを判別する。移動局がピコセル捕捉可能の場合は、ステップＳ２８でピコセルへのハンドオーバー要求通知を行ってステップＳ２９に進む。

例えば、図７では、移動局ＵＥ−３は、無線基地局ＢＳ−Ｌとの通信が可能なマクロセルに存在している。無線基地局ＢＳ−Ｌは、低速移動中の移動局ＵＥ−３に対して「強制ハンドオーバー要求」を送信し、移動局ＵＥ−３は、強制ハンドオーバー要求に対するＡｃｋを返信するとともに、通常の「ハンドオーバー処理」を実行する。高速移動中の移動局ＵＥ−４についても同様である。これにより、マクロセル（マクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳発生時、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４に対してマイクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

その一方で、図７では、移動局ＵＥ−１は、アクセスポイント（ＡＰ）との通信が可能な無線ＬＡＮ通信エリアに存在している。無線基地局ＢＳ−Ｌは、ピコセル捕捉可能な移動局ＵＥ−１に対して「強制ハンドオーバー要求」を送信し、移動局ＵＥ−１は、強制ハンドオーバー要求に対するＡｃｋを返信するとともに、通常の「ハンドオーバー処理」を実行する。これにより、マクロセル（マクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳発生時、移動局ＵＥ−１に対してピコセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

図１０のフローに戻って、ステップＳ２９では、ハンドオーバーが成功したか否かを判別する。ハンドオーバーが成功した場合は、ステップＳ３０で全移動局のシステム間ハンドオーバーが完了したか否かを判別する。図７の例では、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１による「ハンドオーバー処理」の結果、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１から無線基地局ＢＳ−Ｍへ送信される「呼接続要求」を受信することによりハンドオーバーの成功を判別する。この場合、無線基地局ＢＳ−Ｌは、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１からの「呼接続要求」を受け、Ａｃｋを返信し、続いて「位置情報通知要求」を返信する。移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１は、無線基地局ＢＳ−Ｌから「位置情報通知要求」を受け、Ａｃｋを返信してから所定時間後に「位置情報通知」を返信する態様を採るようにしてもよい。

上記ステップＳ２９でハンドオーバーが成功しなかった場合、あるいは上記ステップＳ３０で全移動局のシステム間ハンドオーバーが完了していない場合は、上記ステップＳ２３に戻って該当する移動局がなくなるまでシステム間ハンドオーバー処理を続ける。

一方、上記ステップＳ３０で全移動局のハンドオーバーが完了した場合、あるいは上記ステップＳ２３でシステム間ハンドオーバー可能な移動局がない場合は、ステップＳ３１で輻輳が解消したか否かを判別し、輻輳が解消していなければ上記ステップＳ２２に戻り、輻輳が解消した場合は本フローを終了する。したがって、セル内で輻輳発生している限り、システム間ハンドオーバー可能な移動局に対しては強制ハンドオーバーが実施されることになる。

〔(II)マイクロセル型無線通信システムの輻輳制御処理〕
図１１及び図１２は、(II)マイクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理を示すフローチャートであり、図１１は輻輳制御の処理、図１２は輻輳制御処理の詳細を示す。(II)マイクロセル型無線通信システムの輻輳制御処理は、前記図９及び図１０の(III)マクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理と略同一である。

図１１において、ステップＳ４１で移動局からの位置登録要求があるか否かを判別する。移動局からの位置登録要求がある場合は、ステップＳ４２で通信システムへの位置登録処理を行ってステップＳ４３に進み、移動局からの位置登録要求がない場合は、そのままステップＳ４３に進む。

ステップＳ４３では、移動局からの通信要求があるか否かを判別する。移動局からの通信要求がある場合は、ステップＳ４６に進み、通信要求がない場合は、ステップＳ４４で移動局への通信要求があるか否かを判別する。

上記ステップＳ４４で移動局への通信要求がない場合は、ステップＳ４５で通信中の移動局があるか否かを判別する。上記ステップＳ４５で通信中の移動局がある場合は、ステップＳ４７に進み、通信中の移動局がない場合は、通信端末からの通信要求、通信端末への通信要求、及び通信中の移動局がいずれもないと判断して本フローを終了する。

一方、上記ステップＳ４３で移動局からの通信要求がある場合、あるいは上記ステップＳ４４で移動局への通信要求がある場合は、ステップＳ４６で通信開始処理を行ってステップＳ４７に進む。

上記ステップＳ４６で通信開始処理を行った場合、あるいは上記ステップＳ４５で通信中の移動局がある場合は、ステップＳ４７で移動局への位置情報を取得し、ステップＳ４８で取得した位置情報から移動局の移動速度を決定する。

ステップＳ４９では、輻輳状態監視処理を行う。輻輳状態監視処理では、通話チャネルが不足する輻輳状態が発生することを監視する。

ステップＳ５０では、移動局からの通信切断要求があるか否かを判別する。移動局からの通信切断要求がある場合は、ステップＳ５２に進み、通信切断要求がない場合は、ステップＳ５１で移動局への通信切断要求があるか否かを判別する。

上記ステップＳ５１で移動局への通信切断要求がない場合は、本フローを終了し、移動局への通信切断要求がある場合は、ステップＳ５２で通信終了処理を行って本フローを終了する。

図１２において、ステップＳ６１でセル内での輻輳が発生したか否かを判別する。セル内で輻輳が発生しなければ、輻輳制御を行わずに本フローを終了する。セル内で輻輳が発生した場合は、ステップＳ６２で強制ハンドオーバーを実施する移動局数（Ｘ）を計算する。

ステップＳ６３では、システム間ハンドオーバー可能な移動局があるか否かを判別する。システム間ハンドオーバー可能な移動局がない場合は、現時点では(II)マイクロセル型無線通信システムから他の異種通信システムへ強制ハンドオーバーできる移動局がないと判断してステップＳ７１に進んで輻輳解消のチェックを行う。

システム間ハンドオーバー可能な移動局がある場合は、ステップＳ６４でシステム間ハンドオーバー可能な移動局が停止中か否かを判別する。移動局が停止中でない場合は、ステップＳ６６でマクロセルへのハンドオーバー要求通知を行ってステップＳ６９に進む。ところで、前記図１０の(III)マクロセルにおける無線基地局の輻輳制御の処理では、移動局が低速移動中か否かを判別していた。マクロセルの無線通信エリアは大きく移動局の移動速度がハンドオーバー制御の適否に影響するとの考えに基づくものである。(II)マイクロセルにおける無線基地局の輻輳制御の処理では、マクロセルの無線通信エリアはマクロセルの無線通信エリアより小さいので、移動局の移動速度はハンドオーバー制御の適否にあまり影響しない。

上記ステップＳ６４で移動局が停止中の場合は、ステップＳ６７でその移動局がピコセル捕捉可能か否かを判別する。移動局がピコセル捕捉可能の場合は、ステップＳ６８でピコセルへのハンドオーバー要求通知を行ってステップＳ６９に進む。

例えば、図６では、移動局ＵＥ−３は、無線基地局ＢＳ−Ｍとの通信が可能なマイクロセルに存在している。無線基地局ＢＳ−Ｍは、低速移動中の移動局ＵＥ−３に対して「強制ハンドオーバー要求」を送信し、移動局ＵＥ−３は、強制ハンドオーバー要求に対するＡｃｋを返信するとともに、通常の「ハンドオーバー処理」を実行する。移動局ＵＥ−４についても同様である。これにより、マイクロセル（マイクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳発生時、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４に対してマクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

その一方で、図６では、移動局ＵＥ−１は、アクセスポイント（ＡＰ）との通信が可能な無線ＬＡＮ通信エリアに存在している。無線基地局ＢＳ−Ｍは、ピコセル捕捉可能な移動局ＵＥ−１に対して「強制ハンドオーバー要求」を送信し、移動局ＵＥ−１は、強制ハンドオーバー要求に対するＡｃｋを返信するとともに、通常の「ハンドオーバー処理」を実行する。これにより、マイクロセル（マイクロセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳発生時、移動局ＵＥ−１に対してピコセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

図１２のフローに戻って、ステップＳ６９では、ハンドオーバーが成功したか否かを判別する。ハンドオーバーが成功した場合は、ステップＳ７０で全移動局のシステム間ハンドオーバーが完了したか否かを判別する。図６の例では、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１による「ハンドオーバー処理」の結果、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１から無線基地局ＢＳ−Ｍへ送信される「呼接続要求」を受信することによりハンドオーバーの成功を判別する。

上記ステップＳ６９でハンドオーバーが成功しなかった場合、あるいは上記ステップＳ７０で全移動局のシステム間ハンドオーバーが完了していない場合は、上記ステップＳ６３に戻って該当する移動局がなくなるまでシステム間ハンドオーバー処理を続ける。

一方、上記ステップＳ７０で全移動局のハンドオーバーが完了した場合、あるいは上記ステップＳ６３でシステム間ハンドオーバー可能な移動局がない場合は、ステップＳ７１で輻輳が解消したか否かを判別し、輻輳が解消していなければ上記ステップＳ６２に戻り、輻輳が解消した場合は本フローを終了する。したがって、セル内で輻輳発生している限り、システム間ハンドオーバー可能な移動局に対しては強制ハンドオーバーが実施されることになる。

〔(I)ピコセル型無線通信システムの輻輳制御処理〕
図１３及び図１４は、(I)ピコセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理を示すフローチャートであり、図１３は輻輳制御の処理、図１４は輻輳制御処理の詳細を示す。(I)ピコセル型無線通信システムの輻輳制御処理は、前記図９乃至１２の(III)マクロセル型無線通信システム及び(II)マイクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理と略同一である。

図１３において、ステップＳ８１で移動局からの位置登録要求があるか否かを判別する。移動局からの位置登録要求がある場合は、ステップＳ８２で通信システムへの位置登録処理を行ってステップＳ８３に進み、移動局からの位置登録要求がない場合は、そのままステップＳ８３に進む。

ステップＳ８３では、移動局への位置情報を取得し、ステップＳ８４で取得した位置情報から移動局の移動速度を決定する。

ステップＳ８５では、輻輳状態監視処理を行う。輻輳状態監視処理では、通話チャネルが不足する輻輳状態が発生することを監視する。

ステップＳ８６では、移動局からの通信切断要求があるか否かを判別する。移動局からの通信切断要求がある場合は、ステップＳ８７で通信終了処理を行って本フローを終了する。通信切断要求がない場合は、そのまま本フローを終了する。

図１４において、ステップＳ９１でセル内で輻輳が発生したか否かを判別する。セル内で輻輳が発生しなければ、輻輳制御を行わずに本フローを終了する。セル内で輻輳が発生した場合は、ステップＳ９２で強制ハンドオーバーを実施する移動局数（Ｘ）を計算する。

ステップＳ９３では、システム間ハンドオーバー可能な移動局があるか否かを判別する。システム間ハンドオーバー可能な移動局がない場合は、現時点では(I)ピコセル型無線通信システムから他の異種通信システムへ強制ハンドオーバーできる移動局がないと判断してステップＳ１０１に進んで輻輳解消のチェックを行う。

システム間ハンドオーバー可能な移動局がある場合は、ステップＳ９４でシステム間ハンドオーバー可能な移動局が停止中か否かを判別する。移動局が停止中でない場合は、ステップＳ９６でマイクロセルへのハンドオーバー要求通知を行ってステップＳ９９に進む。

上記ステップＳ９４で移動局が停止中の場合は、ステップＳ９７でその移動局がピコセル捕捉不可能か否かを判別する。移動局がピコセル捕捉不可能の場合は、ステップＳ９８でマイクロセルへのハンドオーバー要求通知を行ってステップＳ９９に進む。

例えば、図８では、移動局ＵＥ−３は、無線基地局ＢＳ−Ｍとの通信が可能なマイクロセルに存在している。無線基地局ＢＳ−Ｍは、低速移動中の移動局ＵＥ−３に対して「強制ハンドオーバー要求」を送信し、移動局ＵＥ−３は、強制ハンドオーバー要求に対するＡｃｋを返信するとともに、通常の「ハンドオーバー処理」を実行する。移動局ＵＥ−４についても同様である。これにより、ピコセル（ピコセル型無線通信システム）のセルにおいて、輻輳発生時、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４に対してマイクロセル型無線通信システムへ強制ハンドオーバーを実施する。

図１４のフローに戻って、ステップＳ９９では、ハンドオーバーが成功したか否かを判別する。ハンドオーバーが成功した場合は、ステップＳ１００で全移動局のシステム間ハンドオーバーが完了したか否かを判別する。図８の例では、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１による「ハンドオーバー処理」の結果、移動局ＵＥ−３，ＵＥ−４及びＵＥ−１から無線基地局ＢＳ−Ｍへ送信される「呼接続要求」を受信することによりハンドオーバーの成功を判別する。

上記ステップＳ９７で移動局がピコセル捕捉可能の場合、上記ステップＳ９９でハンドオーバーが成功しなかった場合、あるいは上記ステップＳ１００で全移動局のシステム間ハンドオーバーが完了していない場合は、上記ステップＳ９３に戻って該当する移動局がなくなるまでシステム間ハンドオーバー処理を続ける。

一方、上記ステップＳ１００で全移動局のハンドオーバーが完了した場合、あるいは上記ステップＳ９３でシステム間ハンドオーバー可能な移動局がない場合は、ステップＳ１０１で輻輳が解消したか否かを判別し、輻輳が解消していなければ上記ステップＳ９２に戻り、輻輳が解消した場合は本フローを終了する。したがって、セル内で輻輳発生している限り、システム間ハンドオーバー可能な移動局に対しては強制ハンドオーバーが実施されることになる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、無線基地局は、セルに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出すると、輻輳状態になっているセル内における、通信中の移動局の位置情報及び移動速度を検出し、通信中の移動局のうち、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定し、判定した移動局を輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせる。すなわち、輻輳発生又は発生が予想される場合、異種無線通信システムへ強制的にシステム間ハンドオーバーさせる。異種無線通信システムへの強制ハンドオーバーとなるため、実効のある強制ハンドハンドオーバーを実現できる。また、セルラーシステム及び移動局に不要なハンドオーバー処理をさせることなく、効率的で無駄のない無線セルの切り換えが実現でき、無線基地局、セルラーシステム及び移動局側の処理負荷を軽減することが可能となる。さらに、隣接する無線基地局との通信が可能な位置にある移動局には限定されないため、より強制ハンドハンドオーバーの実効を図ることができる。以上の効果をまとめると、以下の通りである。
（１）輻輳発生時、又は輻輳が発生すると予想される状態において、移動局の位置、移動状況及び移動方向に応じて、異種無線通信システムへのハンドオーバーを行うことにより、呼損率のない、効率的な輻輳抑止のための対応が可能となる。
（２）輻輳発生時、又は輻輳が発生すると予想されるセルにおいて、移動局を他の無線通信システムへ強制的にハンドオーバーを実施できるようにすることで、基地局からの距離に関わらず、確実にハンドオーバーを実行して通信を継続させ、セル内の輻輳状態を解消、又は輻輳状態を抑止することができる。
（３）移動局の位置に応じてハンドオーバーを行う端末を決定し、システム間ハンドオーバーを実施することで、無線基地局、セルラーシステム全体及び移動局の処理負荷を最小限にすることができる。

ここで、システム間ハンドオーバーを実施した移動局が、再び、輻輳状態にある無線通信システムのセルに復帰しないように、該当移動局と無線基地局との関係を各無線通信システムに通知することも可能である。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

また、上記実施の形態では、ＰＨＳや携帯電話等の移動局について説明したが、これは一例であって基地局を介して無線通信を行うものであればどのような装置にも適用可能であり、通信方式の種類・数は限定されない。また、無線基地局及び移動局の数についても同様である。

また、上記実施の形態では、移動局に対して無線基地局が輻輳時のシステム間ハンドオーバー制御を行う例について説明したが、本強制ハンドオーバー制御は、無線基地局に限定されず、どの装置（例えば無線制御装置（ＲＮＣ））が行ってもよい。

また、上記実施の形態では、無線通信システム、移動局、無線基地局、強制ハンドオーバー方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、携帯無線端末、移動通信装置、移動体通信システム、強制ハンドオーバー方式等でもよいことは勿論である。

さらに、上記無線制御装置、無線基地局及び移動局を構成する各部、例えば送信部、受信部、記憶部の種類、その数及び接続方法などはどのようなものでもよい。

以上説明した無線制御装置、無線基地局及び移動局は、この無線制御装置、無線基地局及び移動局を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。

本発明に係る無線制御装置、無線基地局、移動局及び強制ハンドオーバー方法は、セルラー移動無線電話システムを含む複数の無線通信システムで構成されたマルチネットワーク及びマルチネットワーク対応の移動局において、同一の通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している無線基地局エリアに対して、通信中の移動局を、位置情報及び移動状況に応じて最適な無線通信システムへ強制的にハンドオーバーを実施することにより、輻輳状態を解消するためのマルチネットワークシステムの強制ハンドオーバー方式を備える通信システムに有用である。

本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図 本実施の形態に係る無線通信システムの移動局の構成ブロック図 本実施の形態に係る無線通信システムのセルラー移動無線電話システム及び無線ＬＡＮとの通信が可能なマルチネットワークにおけるセルの配置の一例を示す図 本実施の形態に係る無線通信システムの無線通信エリア内に収容しているセルの配置状況を示す図 本実施の形態に係る無線通信システムのハンドオーバー実施条件と、そのハンドオーバー先を表にして示す図 本実施の形態に係る無線通信システムの輻輳発生時の強制ハンドオーバー制御処理を示す図 本実施の形態に係る無線通信システムの輻輳発生時の強制ハンドオーバー制御処理を示す図 本実施の形態に係る無線通信システムの輻輳発生時の強制ハンドオーバー制御処理を示す図 本実施の形態に係る無線通信システムのマクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理を示すフロー図 本実施の形態に係る無線通信システムのマクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理の詳細を示すフロー図 本実施の形態に係る無線通信システムのマイクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理を示すフロー図 本実施の形態に係る無線通信システムのマイクロセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理の詳細を示すフロー図 本実施の形態に係る無線通信システムのピコセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理を示すフロー図 本実施の形態に係る無線通信システムのピコセル型無線通信システムにおける無線基地局の輻輳制御の処理の詳細を示すフロー図

符号の説明

１００ 無線ネットワークシステム
１０１ コアネットワーク（ＣＮ）
１０２ 無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）
１０３ インターネット
１１１ 第１の無線制御装置（ＲＮＣ１）
１１２ ノード（Ｎｏｄｅ Ｂ１）
１１３，３３０ マクロセル
１１４，１２４ Ｉｕインタフェース
１１５，１２５ Ｉｕｂインタフェース
１１６，１２６ 無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ）
１２０ Ｉｕｒインタフェース
１２１ 第２の無線制御装置（ＲＮＣ２）
１２２ ノード（Ｎｏｄｅ Ｂ２）
１２３，３２０ マイクロセル
１３１，３０２ アクセスポイント
１３２ 有線ネットワーク
１３３，３１０ ピコセル
２００ 移動局
２０１ アンテナ
２１０ 無線部
２１１ マクロセル通信部
２１２ マイクロセル通信部
２１３ ピコセル通信部
２２０ 制御部
２２１ 通信制御機能部
２２２ ハンドオーバー制御部
２３０ 記憶部
２４０ 電源部
２５０ 表示部
２６０ 入力部
３０１ 無線基地局

Claims (14)

1. 第１無線通信エリアを構成する第１無線通信システムと、前記第１無線通信エリアを含む第２無線通信エリアを構成する第２無線通信システムと、前記第１無線通信エリア及び第２無線通信エリアを含む第３無線通信エリアを構成する第３無線通信システムとを有するマルチ無線通信システムにおいて使用される無線制御装置であって、
   無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出する輻輳状態検出手段と、
   輻輳状態になっている無線通信エリア内で通信中の移動局の位置情報を検出する位置情報検出手段と、
   検出された移動局の位置情報に基づいて、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定する判定手段と、
   ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるシステム間ハンドオーバー実行手段と
   を備える無線制御装置。
2. 前記輻輳状態検出手段は、無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳する輻輳発生、又は輻輳発生が予想される状態を検出する請求項１記載の無線制御装置。
3. 前記位置情報検出手段は、無線通信エリア内での通信端末の位置情報を検出する請求項１記載の無線制御装置。
4. 前記位置情報検出手段は、輻輳状態になっている無線通信エリア内で通信中の移動局の移動方向を含む移動状態を検出し、
   前記判定手段は、検出された移動局の位置状態に基づいて、前記通信中の移動局のうち、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定する請求項１記載の無線制御装置。
5. 前記システム間ハンドオーバー実行手段は、ハンドオーバー可能と判定した移動局に対して、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーの実行を指示するシステム間ハンドオーバー要求信号を送出する請求項１記載の無線制御装置。
6. 前記マルチ無線通信システムは、半径数メートルから数百メートルのピコセルを構成するピコセル型無線通信システム、半径数百メートルから数キロのマイクロセルを構成するマイクロセル型無線通信システム、又は半径数キロから数十キロのマクロセルを構成するマクロセル型無線通信システムのうち、少なくともいずれか一つを備える請求項１記載の無線制御装置。
7. 前記マルチ無線通信システムは、セルラー移動無線電話システムを備える請求項１記載の無線制御装置。
8. 自身がカバーする無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出する輻輳状態検出手段と、
   輻輳状態になっている自無線通信エリア内で通信中の移動局の位置情報を検出する位置情報検出手段と、
   検出された移動局の位置情報に基づいて、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定する判定手段と、
   ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるシステム間ハンドオーバー実行手段と
   を備える無線基地局。
9. 前記輻輳状態検出手段は、無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳する輻輳発生、又は輻輳発生が予想される状態を検出する請求項８記載の無線基地局。
10. 前記位置情報検出手段は、無線通信エリア内での通信端末の位置情報を検出する請求項８記載の無線基地局。
11. 前記位置情報検出手段は、輻輳状態になっている無線通信エリア内で通信中の移動局の移動方向を含む移動状態を検出し、
    前記判定手段は、検出された移動局の位置状態に基づいて、前記通信中の移動局のうち、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定する請求項８記載の無線基地局。
12. 前記システム間ハンドオーバー実行手段は、ハンドオーバー可能と判定した移動局に対して、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーの実行を指示するシステム間ハンドオーバー要求信号を送出する請求項８記載の無線基地局。
13. マルチ無線通信システムにおいて使用される移動局であって、
    ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるシステム間ハンドオーバー要求信号を受信する受信手段と、
    前記システム間ハンドオーバー要求信号を受信した場合、ハンドオーバー処理を実行するハンドオーバー実行手段と
    を備える移動局。
14. 第１無線通信エリアを構成する第１無線通信システムと、前記第１無線通信エリアを含む第２無線通信エリアを構成する第２無線通信システムと、前記第１無線通信エリア及び第２無線通信エリアを含む第３無線通信エリアを構成する第３無線通信システムとを有するマルチ無線通信システムにおいて使用される強制ハンドオーバー方法であって、
    無線通信エリアに呼が集中し、無線チャネルが輻輳している輻輳状態を検出するステップと、
    輻輳状態になっている無線通信エリア内で通信中の移動局の位置情報を検出するステップと、
    検出された移動局の位置情報に基づいて、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムにハンドオーバー可能な移動局を判定するステップと、
    ハンドオーバー可能と判定した移動局を、輻輳状態にある無線通信エリアを構成する無線通信システムとは異なる無線通信システムに強制的にハンドオーバーさせるステップと
    を有する強制ハンドオーバー方法。
    

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