JP2010081525A - 移動通信システム、管理装置、および通信エリア変更方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する場合であっても、基地局装置における処理の負荷を分散させることができる移動通信システム、管理装置、および通信エリア変更方法を提供する。
【解決手段】複数の基地局装置それぞれで受信された登録要求の件数が閾値を越えた時間帯を予め各基地局装置に対応付けて記録しておき、その記録された時間帯に、複数の基地局装置それぞれにおいて、各基地局装置が通信を分担する通信エリアの広がりが複数種類の電波について相互に異なるようにエリア分散を行う。多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する時間帯に、予めエリア分散を行っておくことができ、各基地局装置における処理の負荷を分散させることができる。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、携帯端末機との間で無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置それぞれの通信エリア内に存在する携帯端末機を各基地局装置に対応付けて登録する管理装置とを備えた移動通信システム、管理装置、および通信エリア変更方法に関する。

無線通信の分野においては、通信サービスを提供している提供者に対して周波数帯域が割り当てられており、各提供者は、割り当てられた周波数帯域内の周波数を利用した無線通信システムを構築している。例えば、移動無線通信システムの１つである携帯端末システムは、通話機能や電子メールの送受信機能などを備えた携帯端末装置と、それぞれに通信エリアを形成する複数の基地局装置と、複数の基地局装置における通信を制御する無線ネットワーク制御装置と、無線ネットワーク制御装置よりもさらに上位に設けられ、他の通信システムと接続されたコア通信網とで構成されており、携帯端末装置と各基地局との間では、割り当てられた周波数帯域に属する複数のキャリアを使った無線接続が行われる。

図１は、基地局装置と複数のキャリアとの関係を示す概念図である。

この図１に示す例では、２つの基地局装置は、相互に異なる通信エリア＃１，＃２を形成しており、各基地局装置には、３つのキャリア＃１，＃２，＃３が用意されている。携帯端末装置では、自装置が位置する通信エリア＃１，＃２を担当している基地局装置との間で、３つのキャリア＃１，＃２，＃３のうち、例えば機種ごとに決められたキャリアを使って通信が行われる。また、携帯端末装置が移動し、通信エリア＃１，＃２の境界に差し掛かると、隣接する通信エリアを担当している基地局装置へのハンドオーバーが実行される。

図２は、通信エリアの境界を電車が通過するときのハンドオーバーの状態を示す図であり、図３は、図２に示す状態における問題点を説明する図である。

図２に示すように、携帯端末装置を有する多数のユーザが電車等でまとまって移動する場合、電車が２つの基地局装置それぞれの通信エリア＃１，＃２の境界を通過するときに、多数の携帯端末装置において一斉にハンドオーバーが実行される。その結果、図３に示すように、ハンドオーバーに伴う無線リソースの確立／解放等によって基地局装置の処理負荷が急激に高まり、基地局が輻輳してしまう恐れがある。さらに、多数の携帯端末装置から一斉に信号が送信されることによって電波干渉が発生し、電車内の携帯端末装置だけではなく、近隣のユーザの携帯端末装置においても、通信遅延や呼切断などとの通信不具合が発生する恐れがある。

この点に関し、例えば、特許文献１がある。複数のキャリアそれぞれの通信エリアを変えることによって、各キャリアを利用している携帯端末装置が通信エリアの境界を通過するタイミングをずらす技術が知られている。

図４は、複数のキャリアそれぞれの通信エリアを変えたときの、ハンドオーバーの状態を示す図である。

図４に示すように、複数のキャリアそれぞれの通信エリアを変えることによって、複数の基地局それぞれの通信エリアの境界位置が各キャリアごとにずれることとなる。例えば、多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する場合、移動方向に対して手前側に通信エリアの境界が位置するキャリア＃３を利用している携帯端末装置は、相対的に早いタイミングでハンドオーバーが実行されるのに対し、移動方向に対して奥側に通信エリアの境界が位置するキャリア＃１を利用している携帯端末装置は、相対的に遅いタイミングでハンドオーバーが実行される。
特開２００５−３４７９７６号公報

ここで、図４に示すように複数のキャリアそれぞれの通信エリアをずらす場合、電波状態や通信エリア（セル）間の干渉等を考慮すると、いずれの通信エリアにも含まれず、携帯端末装置で電波を受信することができない不感知エリアが生じてしまう可能性がある。このため、例えば、基地局装置で受信されるハンドオーバー要求が所定数を超えている間のみなどというように、通信エリアをずらす時間をなるべく短縮することが好ましい。また、電車などで移動している場合には、多数の携帯端末装置が一斉に通信エリアの境界を跨ぐため、携帯端末装置からハンドオーバー要求を受けてから通信エリアをずらしても、基地局装置における処理の負荷を十分には分散させることができないという問題がある。

上記事情に鑑み、本件開示の移動通信システム、管理装置、および通信エリア変更方法の課題は、多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する場合であっても、基地局装置における処理の負荷を分散させることである。

本件開示の移動通信システムの基本形態は、
相互に異なる通信エリアを有する複数の基地局装置と、複数の基地局装置を管理する管理装置とを備えた移動通信システムにおいて、
上記複数の基地局装置は、
複数のキャリアを用いて携帯端末機と無線通信を行う無線通信部と、
管理装置の指示に基づいて、複数のキャリアの電波強度を変更する通信制御部とを備え、
上記管理装置は、
複数の基地局装置それぞれについて、自基地局装置の通信エリア内の携帯端末機から受信した登録要求の件数と登録要求を受信した時間帯を対応付けた値を保存する保存部と、
保存された値に基づいて、登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、複数の基地局装置に対して複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行う指示部と、
を備えたことを特徴とする。

通常、多数の携帯端末機がまとまって移動することによる基地局装置の負荷増加は、平日のラッシュ時などというように、毎回、同じ時間帯に発生することが多い。

本件開示の移動通信システムによると、複数の基地局装置それぞれで受信された登録要求の件数と時間帯とが予め各基地局装置に対応付けて記録されており、登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、複数の基地局装置それぞれにおいて複数のキャリアの電波強度が変更される。このため、多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する時間帯に、各基地局の通信エリアが複数のキャリアについて相互に異なるようにエリア分散を行っておくことができ、各基地局装置における処理の負荷を分散させることができる。

また、本件開示の管理装置の基本形態は、
相互に異なる通信エリアを有し、複数のキャリアを用いて携帯端末機と無線通信を行う複数の基地局装置を管理する管理装置において、
複数の基地局装置それぞれについて、自基地局装置の通信エリア内の携帯端末機から受信した登録要求の件数と登録要求を受信した時間帯を対応付けた値を保存する保存部と、
保存された値に基づいて、登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、複数の基地局装置に対して複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行う指示部と、
を備えたことを特徴とする。

この管理装置によると、複数の基地局装置に対し、登録要求件数が閾値を超える時間帯に予めエリア分散を行わせることができ、処理の負荷を分散させることができる。

また、本件開示の通信エリア変更方法の基本形態は、
相互に異なる通信エリアを有する複数の基地局装置と、複数の基地局装置を管理する管理装置とを備えた移動通信システムにおける通信エリア変更方法であって、
上記複数の基地局装置は、
管理装置の指示に基づいて携帯端末機と無線通信を行うための複数のキャリアの電波強度を変更し、
上記管理装置は、
複数の基地局装置それぞれについて、自基地局装置の通信エリア内の携帯端末機から受信した登録要求の件数と登録要求を受信した時間帯を対応付けた値を保存し、
保存された値に基づいて、登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、複数の基地局装置に対して複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行う、
ことを特徴とする。

この通信エリア変更方法の基本形態によると、多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する場合であっても、基地局装置における処理の負荷を分散させることができる。

以上説明したように、本件開示の移動通信システム、管理装置、および通信エリア変更方法によると、多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する場合であっても、基地局装置における処理の負荷を分散させることができる。

以下、図面を参照して、上記説明した基本形態に対する具体的な実施形態を説明する。

図５は、上述した移動通信システムの一実施形態が適用された移動体通信システムの概略構成図である。

図５に示す移動体通信システム１は、他の通信システムと接続された上位網（ＣＮ：Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０と、上位網１０との間の通信を中継する無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３１，３２と、それぞれに通信エリア＃１〜＃６を形成する無線基地局（ＮｏｄｅＢ）４１，４２，４３，４４，４５，４６と、通話機能や電子メールの送受信機能などを備えた携帯端末装置５０を含んでいる。尚、実際には、移動体通信システム１には多数の携帯端末装置や無線基地局が含まれているが、図５では、図の簡略化のために、本発明の説明に必要なもののみが示されている。無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６と無線ネットワーク制御装置３１，３２を含む基地局システム２１，２２は、上述した移動通信システムの一例に相当する。また、携帯端末装置５０は、上述した移動通信システムの基本形態における携帯端末機の一例にあたり、無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６は、上述した移動通信システムの基本形態における基地局装置の一例にあたり、無線ネットワーク制御装置３１，３２と上位網１０とを合わせたものは、上述した移動通信システムの基本形態における管理装置の一例に相当する。

上位網１０には、各無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６の通信エリア＃１〜＃６内に存在する携帯端末装置５０が登録されたメインのサーバ装置が備えられている。携帯端末装置５０は、所定時間ごと、あるいは移動などによって所定の位置登録エリアを跨いだ場合に、その位置登録エリアを担当している基地局システム２１，２２を介して上位網１０に位置登録を要求する。

図６は、位置登録エリアの一例を示す概念図である。

図６に示すように、各無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６の通信エリア＃１〜＃６に相当するセル５１が複数個まとめられてＵＲＡ（Ｕｔｒａｎ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ａｒｅａ）５２が形成され、ＵＲＡ５２が複数個まとめられてＲＡ（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ａｒｅａ）５３が形成され、ＲＡ５３が複数個まとめられてＬＡ（Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ａｒｅａ）５４が形成されている。音声や動画などは、ＬＡ５４を管理するＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ−ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）によって制御され、パケットは、ＲＡ５３を管理するＳＧＳＮによって制御される。本実施形態では、携帯端末装置５０がＬＡ５４やＲＡ５３の境界を跨ぐたびに、位置登録が要求される。

図７は、携帯端末装置５０の位置登録手順を示す図である。

無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６では、所定時間ごとに、複数のキャリアを使って、自装置が担当している通信エリア＃１〜＃６を示すエリアＩＤなどを含んだ報知情報が同報送信される。携帯端末装置５０では、例えば機種ごとに使用するキャリアが決められており、そのキャリアを使って報知情報が受信されると、その報知情報中のエリアＩＤが取得され、携帯端末装置５０が存在する位置の位置登録エリア（ＲＡ５３、ＬＡ５４）が判定される。所定時間ごとに、あるいは、移動などによって位置登録エリアが変わったことが判定されると、報知情報中のエリアＩＤが表わす新たな通信エリア＃１〜＃６を担当している無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６に向けて位置登録要求が送信される（ステップＳ１）。

位置登録要求は、無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６から無線ネットワーク制御装置３１，３２に伝えられ、さらに上位網１０に伝えられる。

上位網１０では、変更後の新たな位置登録エリアを担当しているＭＳＣやＳＧＳＮで位置登録要求が取得される。ＭＳＣおよびＳＧＳＮはＨＬＲ（Ｈｏｍｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔｅｒ）に位置登録を要求し（ステップＳ２）、ＨＬＲに保存されている携帯端末装置５０の加入者情報をＶＬＲ（Ｖｉｓｉｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔｅｒ）にダウンロードする（ステップＳ３）。ＨＬＲは、変更前の元の位置登録エリアを担当しているＶＬＲに保存された加入者情報を削除し（ステップＳ４）、変更後の位置登録エリアのＭＳＣおよびＳＧＳＮを介して、携帯端末装置５０に位置登録が終了したことを示す応答を送信する（ステップＳ５、ステップＳ６）。

以上のようにして、ＨＬＲには、全ての位置登録エリアの携帯端末装置５０が登録されるとともに、各位置登録エリアのＶＬＲに、その位置登録エリアに存在する携帯端末装置５０が登録される。

ここで、携帯端末装置５０が移動して位置登録エリアを跨ぐ場合、上記のような位置登録が行われるとともに、携帯端末装置５０と無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６との間でハンドオーバー処理が実行される。このため、多数のユーザを乗せた電車などが位置登録エリアの境界を通過する際に、多数の携帯端末装置５０から一斉にハンドオーバー要求が送信されることとなる。本実施形態では、ハンドオーバー要求が所定件数を超える時間帯に、予め、複数のキャリアそれぞれの通信エリアをずらしておくことによって、無線基地局４１，４２，４３，４４，４５，４６における処理の負荷分散が図られている。

図８は、無線ネットワーク制御装置３１と２つの無線基地局４１，４２のブロック図である。

尚、ここでは無線基地局４１，４２，４３などを代表して２つの無線基地局４１，４２が示されているが、実際には、多数の無線基地局が無線ネットワーク制御装置３１によって制御されている。

本実施形態では、無線基地局４１，４２では、相互に異なる３つのキャリア＃１、＃２、＃３（例えば、２ＧＨｚ＋２００ｋＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ−２００ｋＨｚ帯）を使って無線通信が行われる。

無線基地局４１，４２には、携帯端末装置５０との間で３つのキャリア＃１、＃２、＃３それぞれを使った３種類の電波を送受信するアンテナ４６１，４６２，４６３と、携帯端末装置５０との間の通信を制御する送受信制御部４４０と、音声やパケットなどのユーザデータを処理するユーザデータ処理部４２０と、各種要求や応答や指示などの制御データを処理する信号処理部４３０と、３つのアンテナ４６１，４６２，４６３それぞれから発せられる電波の通信強度を調整して、各キャリア＃１、＃２、＃３を使った電波の到達範囲（通信エリア）を制御するキャリアエリア範囲制御部４５０と、無線ネットワーク制御装置３１との間の通信を制御する送受信制御部４１０とが備えられている。通信エリアが変更されていない状態では、各キャリア＃１、＃２、＃３それぞれの電波強度がほぼ同じであり、図２に示すように、各キャリア＃１、＃２、＃３それぞれの通信エリア範囲が等しくなっている。送受信制御部４４０は、上述した移動通信システムの基本形態における無線通信部の一例にあたり、キャリアエリア範囲制御部４５０は、上述した移動通信システムの基本形態における通信制御部の一例に相当する。

無線ネットワーク制御装置３１には、無線基地局４１，４２との間の通信を制御する送受信制御部３１０と、ユーザデータを処理するユーザデータ処理部３４０と、制御データを処理する信号処理部３２０と、位置登録を監視する位置登録監視部３３０と、上位網１０との間の通信を制御する送受信制御部３５０が備えられており、位置登録監視部３３０には、さらに、曜日・時間帯ごとの通信エリア変更の有無を示す管理テーブル（後述する）が保存された保存部３３１と、管理テーブルを更新する更新部３３２と、管理テーブルに基づいて、無線基地局４１，４２に通信エリアを変更する指示を伝える分散指示部３３３が備えられている。保存部３３１は、上述した移動通信システムの基本形態における保存部の一例にあたり、分散指示部３３３は、上述した移動通信システムの基本形態における指示部の一例に相当する。

図９は、管理テーブルの一例を示す図である。

この管理テーブルは、複数の無線基地局それぞれに用意されており、曜日と時間帯とが対応付けられている。なお、縦軸が時間帯で、横軸が曜日である。各欄には、「ｏｆｆ」、「１」、「２」のうちのいずれかのフラグが設定されている。「ｏｆｆ」が設定されている場合、その曜日・時間帯には、通信エリアの変更は実行されないことを表わし、「１」、「２」が設定されている場合、その曜日・時間帯には、レベルに応じた度合いで通信エリアの変更が実行されることを表わしている。

まず、管理テーブルの生成方法について説明する。

図１０は、管理テーブルを生成する一連の処理を示すフローチャート図である。

まず、保存部３３１に、図９に示す管理テーブルが用意され、管理テーブル上の全ての欄のフラグが「ｏｆｆ」に設定される（図１０のステップＳ１１）。この状態では、図２に示すように、各キャリア＃１、＃２、＃３それぞれの通信エリア範囲が等しくなる。

各携帯端末装置５０では、所定時間ごと、あるいは位置登録エリアが変更されるごとに、機種などに応じて予め決められたキャリア＃１、＃２、＃３を使って、その携帯端末装置５０の位置に応じた無線基地局４１，４２に向けて位置登録要求が送信される。

携帯端末装置５０から送られてきた位置登録要求は、各無線基地局４１，４２を介して無線ネットワーク制御装置３１に伝えられる。無線ネットワーク制御装置３１では、更新部３３２において、単位時間当たり（例えば、１０分間）に無線基地局４１，４２それぞれで受信された位置登録要求の件数がカウントされる。位置登録要求の件数が所定の閾値（例えば、８０回）を超えた場合（図１０のステップＳ１２：Ｎｏ）、現在時刻と曜日が取得され（図１０のステップＳ１３）、保存部３３１から対応する無線基地局４１，４２の管理テーブルが取得される。

取得された管理テーブル中の、取得された時刻と曜日に対応する欄のフラグが「ｏｆｆ」である場合（図１０のステップＳ１４：Ｙｅｓ）、その欄のフラグが「１」に更新される（図１０のステップＳ１５）。

管理テーブル中のフラグが「１」に設定されると、その管理テーブルに対応する無線基地局４１，４２では、各キャリア＃１、＃２、＃３それぞれの通信エリア範囲が予め決められたレベル１の度合いで変更される。通信エリア範囲の変更方法については、後で詳しく説明する。

通信エリア範囲が変更された後も、携帯端末装置５０から送られてくる位置登録要求の件数が所定の閾値を超える場合（図１０のステップＳ１２：Ｎｏ）、現在時刻と曜日が取得され（図１０のステップＳ１３）、フラグが「ｏｆｆ」ではないため（図１０のステップＳ１４：Ｎｏ）、フラグが「＋１」に更新される（図１０のステップＳ１６）。このように、エリア分散のレベルが登録されることによって、基地局装置の処理の負荷を効率良く軽減させることができる。

以上のようにして、携帯端末装置５０から送られてくる位置登録要求の件数が所定の閾値を下回るまで、上述した処理が繰り返される。

図１１は、１つの無線基地局で受信された位置登録要求の件数を示す図である。

図１１では、横軸に時間帯、縦軸に無線基地局で受信された位置登録要求の件数が対応付けられている。

図１１に示すように、無線基地局で受信される位置登録要求は、平日の朝と夕方に集中しており、土・日は全時間帯にわたって少ないことがわかる。

ここで、上述した移動通信システムの基本形態に対し、
保存部は、登録要求の件数と登録要求を受信した曜日と時間帯を対応付けた値を保存し、保存された値に基づいて、登録要求件数が所定の閾値を超える曜日毎の時間帯に、複数の基地局装置に対して複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行うという応用形態は好ましい。

時間帯とともに曜日も考慮することによって、平日のラッシュ時のみなどというように、効率良くエリア変更を行うことができる。

続いて、エリア変更の具体的な方法について説明する。

図１２は、複数の無線基地局それぞれが担当している通信エリアの一例を示す図である。

例えば、ある無線基地局４０＿Ａで受信される位置登録要求が閾値を超える場合、その無線基地局４０＿Ａのみではなく、無線基地局４０＿Ａと隣接する無線基地局４０＿Ｂにおいてもエリア変更が実行される。

図１３は、エリア変更における一連の処理の流れを示すフローチャート図である。

無線ネットワーク制御装置３１では、分散指示部３３３において、所定時間ごとに、保存部３３１に保存されている管理テーブルが参照され、現在の曜日・時刻に対応する欄のフラグが取得される（図１３のステップＳ２１）。

取得されたフラグが「ｏｆｆ」以外の値である場合（図１３のステップＳ２２：Ｎｏ）、その管理テーブルに対応する無線基地局４０＿Ａに向けて、フラグの値が示すレベルでエリア変更を行う指示が伝えられる（図１３のステップＳ２３）。無線基地局４０＿Ａでは、キャリアエリア範囲制御部４５０において、アンテナ４６１，４６２，４６３から発せられる３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの電波の強度が伝えられたレベルに応じた度合いで変更され、それら３つのキャリア＃１，＃２，＃３の電波到達範囲（通信エリア）が相互にずれるように調整される。本実施形態においては、キャリア＃１の電波強度が高く、キャリア＃３の電波強度が低く変更される。

また、無線ネットワーク制御装置３１では、無線基地局４０＿Ａに隣接する無線基地局４０＿Ｂに対してもエリア変更を行う指示が伝えられる（図１３のステップＳ２４）。無線基地局４０＿Ｂでは、３つのキャリア＃１，＃２，＃３の通信エリアが、無線基地局４０＿Ａの３つのキャリア＃１，＃２，＃３の通信エリアと相補的に隣接するように、通信エリアが調整される。本実施形態においては、キャリア＃１の電波強度が低く、キャリア＃３の電波強度が高く変更される。

図１４は、３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの通信エリアを示す図である。

図１４に示すように、斜線で表わす無線基地局４０＿Ａでは、３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの通信エリア範囲が相互にずれており、キャリア＃１の通信エリアが広く、キャリア＃３の通信エリアが狭く変更されている。また、無線基地局４０＿Ａに隣接する無線基地局４０＿Ｂでは、無線基地局４０＿Ａとは逆に、キャリア＃１の通信エリアが狭く、キャリア＃３の通信エリアが広く変更されている。

ここで、上述した移動通信システムの基本形態に対し、
上記指示部は、複数の基地局装置のうちいずれか１つの第１の基地局装置に複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行うときに、第１の基地局装置に隣接する第２の基地局装置に対して第１の基地局の通信エリアに対して相補的に電界強度を変更するよう指示を行うという応用形態は好ましく、
上記通信制御部は、複数のキャリアの電波強度を、全方位にわたって変更させるという応用形態も好ましい。

位置登録要求の件数が閾値を超える無線基地局４０＿Ａだけではなく、その無線基地局４０＿Ａに隣接する無線基地局４０＿Ｂについても、相補的に通信エリアを変更することによって、電波が受信できない不感知エリアが生じてしまう不具合を防止することができ、通信の信頼性を維持することができる。また、電波強度を調整して全方向について通信エリアを変更することによって、通信エリアを容易に制御することができる。

図１５は、通信エリアの境界を示す図である。

図１５に示すように、３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの電波強度が変更されることによって、それら３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの通信エリアが相互にずれることとなる。例えば、電車などで多数の携帯端末装置５０が図１５の左から右へと移動する場合、キャリア＃１を利用している携帯端末装置５０は１番最初に位置登録エリアの境界を跨ぎ、相対的に早いタイミングで位置登録要求が送信され、続いて、キャリア＃２を利用している携帯端末装置５０から位置登録要求が送信され、最後に、キャリア＃３を利用している携帯端末装置５０から位置登録要求が送信される。本実施形態では、朝夕のラッシュ時などに、予め通信エリア範囲の変更が行われるため、無線基地局における処理の負荷を分散させることができ、通信不具合を軽減させることができる。

無線ネットワーク制御装置３１において取得されたフラグが「ｏｆｆ」である場合（図１３のステップＳ２２：Ｙｅｓ）、前回はフラグが「ｏｆｆ」以外の値であった場合には（図１３のステップＳ２５：Ｎｏ）、携帯端末装置５０から送信されてくる位置登録要求の件数が減少したため、無線基地局４０＿Ａ，４０＿Ｂに向けて、通信エリア範囲を元に戻す指示が伝えられる（図１３のステップＳ２６）。

無線基地局４０＿Ａ，４０＿Ｂでは、キャリアエリア範囲制御部４５０において、アンテナ４６１，４６２，４６３から発せられる３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの電波の強度が元に戻され、それら３つのキャリア＃１，＃２，＃３の通信エリアが等しくなるように調整される。

このように、本実施形態によると、多数の携帯端末装置が電車等でまとまって移動する時間帯に、予めエリア範囲の変更を行っておくことができ、各無線基地局における処理の負荷を分散させることができる。

以上で、第１実施形態の説明を終了し、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、管理テーブルの作成方法のみが第１実施形態とは異なるため、図８を第２実施形態でも流用し、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

第１実施形態の無線ネットワーク制御装置３１では、曜日・時間帯ごとに携帯端末装置５０から送信されてくる位置登録要求の件数をカウントし、図９に示すような管理テーブルを作成していたが、本実施形態では、電車の時刻表などを参考にして管理テーブルが作成される。

一般的に、携帯端末装置５０の位置登録は１秒以内で終了する。例えば、電車の速度を８０ｋｍ／ｈとすると、１秒で２２．２ｍ進むため、３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの位置登録エリアを約２３ｍずらせば、無線基地局における輻輳を軽減させることが可能である。このため、位置登録エリアの境界を通過する電車の速度などに基づいて、位置登録エリアの変更レベルを決定することができる。

図１６は、位置登録エリアの変更レベルを示す図である。

この例では、電車の速度に応じて３つの変更レベルが用意されており、通常の電車の場合には、対応する無線基地局４０＿Ａの３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの位置登録エリアが４０ｍ、０ｍ、−４０ｍずつ変更され、その無線通信基地局４０＿Ａに隣接する無線基地局４０＿Ｂでは、無線通信基地局４０＿Ａとは逆に、３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの位置登録エリアが−４０ｍ、０ｍ、４０ｍずつ変更される。同様に、比較的速度が速い電車では、無線基地局４０＿Ａの３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの位置登録エリアが６０ｍ、０ｍ、−６０ｍずつ変更され、新幹線などでは、無線基地局４０＿Ａの３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの位置登録エリアが１００ｍ、０ｍ、−１００ｍずつ変更される。

このように、電車の速度などによって位置登録エリアの変更レベルを変えることによっても無線基地局の処理の負荷を軽減させることができる。

以上で、第２実施形態の説明を終了し、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、所定方向にのみ位置登録エリアを変更させる点が第１実施形態とは異なるが、第１実とほぼ同様の構成を有している。このため、第３実施形態についても、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

近年、複数のアレーアンテナで構成され、各アレーアンテナにおけるウェイトを調整することによって指向性を制御可能なアダプティブアレーアンテナが広く知られている。本実施形態においては、アダプティブアレーアンテナを使って、特定の方向に対してのみ位置登録エリアの境界位置を変更する。

図１７は、アダプティブアレーアンテナを使って位置登録エリアの境界位置を変更した状態を示す図である。

この図１７に示す例では、アダプティブアレーアンテナによって、バーストが発生した位置Ｐの方向に対してのみ、３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの位置登録エリアが変更されている。

図１８は、無線基地局における処理フローを示す図であり、図１９は、無線ネットワーク制御装置における処理フローを示す図である。

無線基地局では、アダプティブアレーアンテナにおいてバースト信号が受信されると（図１８のステップＳ３１：Ｙｅｓ）、そのバースト信号が送られてきた到来方向とセクタ番号が無線ネットワーク制御装置に伝えられる（図１８のステップＳ３２）。本実施形態においては、到来方向として、アレーアンテナのウェイト情報が利用される。

無線ネットワーク制御装置では、無線基地局装置から、到来方向とセクタ番号が伝えられると（図１９のステップＳ４１：Ｙｅｓ）、それらが現在時刻・曜日と対応付けられて、管理テーブルが更新される（図１９のステップＳ４２）。

図２０は、管理テーブルの一例を示す図である。

図２０に示す管理テーブルには、曜日、時間帯と、フラグ、セクタ番号、および到来方向が対応付けられている。無線ネットワーク制御装置では、所定時間ごとに図２０に示す管理テーブルが参照され、現在時刻・曜日に対応する欄のフラグ「ｏｎ」であった場合
には、無線基地局に向けてセクタと到来方向が伝えられる。無線基地局では、伝えられた到来方向とセクタ番号に基づいて、３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの位置登録エリアが変更される。

ここで、上述した通信システムに対し、
上記通信制御部は、複数のキャリアの電波強度を、特定の方向において変更させるという応用形態は好適である。

アダプティブアレーアンテナを使って、バーストが発生した方向についてのみエリア分散が実行されることによって、位置登録エリアを大幅に変更せずに、容易に無線基地局の処理の負荷を抑えることができる。

ここで、上記では、携帯端末機の一例として携帯電話機が示されているが、この携帯端末機は、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）や、携帯型のゲーム機などであってもよい。

基地局装置と複数のキャリアとの関係を示す概念図である。 通信エリアの境界を電車が通過するときのハンドオーバーの状態を示す図である。 図２に示す状態における問題点を説明する図である。 複数のキャリアそれぞれの通信エリアを変えたときの、ハンドオーバーの状態を示す図である。 通信システムの一実施形態が適用された移動体通信システムの概略構成図である。 位置登録エリアの一例を示す概念図である。 携帯端末装置の位置登録手順を示す図である。 無線ネットワーク制御装置と２つの無線基地局の機能ブロック図である。 管理テーブルの一例を示す図である。 管理テーブルを生成する一連の処理を示すフローチャート図である。 １つの無線基地局で受信された位置登録要求の件数を示す図である。 複数の無線基地局それぞれが担当している通信エリアの一例を示す図である。 エリア変更における一連の処理の流れを示すフローチャート図である。 ３つのキャリア＃１，＃２，＃３それぞれの通信エリアを示す図である。 通信エリアの境界を示す図である。 位置登録エリアの変更レベルを示す図である。 アダプティブアレーアンテナを使って位置登録エリアの境界位置を変更した状態を示す図である。 無線基地局における処理フローを示す図である。 無線ネットワーク制御装置における処理フローを示す図である。 管理テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１ 移動体通信システム
１０ 上位網
３１，３２ 無線ネットワーク制御装置
４１，４２，４３，４４，４５，４６ 無線基地局
５０ 携帯端末装置
５１ セル
５２ ＵＲＡ
５３ ＲＡ
５４ ＬＡ
４１０ 送受信制御部
４２０ ユーザデータ処理部
４３０ 信号処理部
４４０ 送受信制御部
４５０ キャリアエリア範囲制御部
４６１，４６２，４６３ アンテナ
３１０ 送受信制御部
３２０ 信号処理部
３３０ 位置登録監視部
３３１ 保存部
３３２ 更新部
３３３ 分散指示部
３５０ 送受信制御部

Claims (8)

1. 相互に異なる通信エリアを有する複数の基地局装置と、該複数の基地局装置を管理する管理装置とを備えた移動通信システムにおいて、
   前記複数の基地局装置は、
   複数のキャリアを用いて携帯端末機と無線通信を行う無線通信部と、
   前記管理装置の指示に基づいて、前記複数のキャリアの電波強度を変更する通信制御部とを備え、
   前記管理装置は、
   前記複数の基地局装置それぞれについて、自基地局装置の通信エリア内の携帯端末機から受信した登録要求の件数と該登録要求を受信した時間帯を対応付けた値を保存する保存部と、
   前記保存された値に基づいて、前記登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、前記複数の基地局装置に対して前記複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行う指示部と、
   を備えたことを特徴とする移動通信システム。
2. 前記保存部は、前記登録要求の件数と該登録要求を受信した曜日と時間帯を対応付けた値を保存し、前記保存された値に基づいて、前記登録要求件数が所定の閾値を超える曜日毎の時間帯に、前記複数の基地局装置に対して前記複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行うことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
3. 前記通信制御部は、前記複数のキャリアの電波強度を、全方位にわたって変更させることを特徴とする請求項１または２記載の移動通信システム。
4. 前記通信制御部は、前記複数のキャリアの電波強度を、特定の方向において変更させることを特徴とする請求項１または２記載の移動通信システム。
5. 前記無線通信部は、前記携帯端末機から受信した信号の到来方向情報を前記管理装置に通知し、
   前記管理装置の保存部は、前記複数の基地局装置それぞれについて、前記通知された到来方向情報、前記登録要求の件数、および該登録要求を受信した時間帯とを対応付けた値を保存し、
   前記指示部は、前記保存された値に基づいて、前記登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、該当する基地局装置に対して前記到来方向情報を通知し、
   前記通信制御部は、
   前記指示部から通知された前記到来方向情報に基づく方向における前記複数のキャリアの電波強度を変更することを特徴とする請求項１または２記載の移動通信システム。
6. 前記指示部は、前記複数の基地局装置のうちいずれか１つの第１の基地局装置に前記複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行うときに、該第１の基地局装置に隣接する第２の基地局装置に対して前記第１の基地局の通信エリアに対して相補的に電界強度を変更するよう指示を行うことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載の移動通信システム。
7. 相互に異なる通信エリアを有し、複数のキャリアを用いて携帯端末機と無線通信を行う複数の基地局装置を管理する管理装置において、
   前記複数の基地局装置それぞれについて、自基地局装置の通信エリア内の携帯端末機から受信した登録要求の件数と該登録要求を受信した時間帯を対応付けた値を保存する保存部と、
   前記保存された値に基づいて、前記登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、前記複数の基地局装置に対して前記複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行う指示部と、
   を備えたことを特徴とする管理装置。
8. 相互に異なる通信エリアを有する複数の基地局装置と、該複数の基地局装置を管理する管理装置とを備えた移動通信システムにおける通信エリア変更方法であって、
   前記複数の基地局装置は、
   前記管理装置の指示に基づいて携帯端末機と無線通信を行うための複数のキャリアの電波強度を変更し、
   前記管理装置は、
   前記複数の基地局装置それぞれについて、自基地局装置の通信エリア内の携帯端末機から受信した登録要求の件数と該登録要求を受信した時間帯を対応付けた値を保存し、
   前記保存された値に基づいて、前記登録要求件数が所定の閾値を超える時間帯に、前記複数の基地局装置に対して前記複数のキャリアの電波強度を変更する指示を行う、
   ことを特徴とする移動通信システムにおける通信エリア変更方法。

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