JP2011044930A

JP2011044930A - 移動端末及びその位置登録要求信号送信方法

Info

Publication number: JP2011044930A
Application number: JP2009192149A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tomita; 建一富田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: JP5310379B2

Abstract

【課題】無線基地局及び無線ネットワーク制御装置を介して移動通信網に接続される移動端末及びその位置登録要求信号送信方法に関し、電車やバス等がローカルエリアを跨いだとき、電車やバス内の移動端末からの一斉に突発的な位置登録要求信号が送信されるのを回避する。
【解決手段】移動端末は、電源がオンになると、アドホック通信部２により周辺の移動端末とアドホック通信を開始し、該アドホック通信の結果により、端末数カウント部３は周辺に存在する移動端末の台数をカウントする。カウントした周辺の移動端末の台数に従って、位置登録モード判断部４は、位置登録要求信号の送信の分散方法を決定する。周辺の移動端末をグループ分けし、自端末がどのグループに属するか判定し、属するグループに応じて、位置登録要求信号の送信タイミングを遅延させることにより、位置登録要求信号の送信タイミングを分散させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動通信システムに用いられ、無線基地局及び無線ネットワーク制御装置を介して移動通信網に接続される移動端末及びその位置登録要求信号送信方法に関する。

移動通信システムは、上位網（ＣＮ：Core Network）、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）、無線基地局（ＢＴＳ：Base Transceiver Station）及び移動端末（ＵＥ：User Equipment）を含んで構成される。移動通信システムにおいては、移動端末（ＵＥ）の位置情報の管理を行う。移動端末（ＵＥ）がローカルエリア（ＬＡ：Local Area；位置情報管理エリア）を跨いで移動すると、移動端末（ＵＥ）、無線基地局（ＢＴＳ）及び無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）は、上位網（ＣＮ）側に位置変更を通知する位置登録シーケンスを実施する。

図７に移動端末（ＵＥ）の位置登録のシーケンスの概要を示す。移動端末（ＵＥ）からは、位置登録の最初に位置登録要求のＲＲＣＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＲＥＱＵＥＳＴ（ＲＡＣＨ）信号が無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）に送信され、以降、図７に示すように、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）と無線基地局（ＢＴＳ）と移動端末（ＵＥ）との間で、位置登録のためのメッセージが送受される。

移動端末の位置登録を行う際、移動端末を所持した大勢の加入者が乗車した、例えば、電車やバス等の大量輸送手段が、位置情報管理エリアであるローカルエリア（ＬＡ）を跨いで移動するとき、以下のような問題が発生する。一例として図８に示すように、第１のローカルエリアＬＡ＃１から第２のローカルエリアＬＡ＃２へ、電車等の大量輸送手段８−１が移動したとき、該大量輸送手段８−１内に存在する多数の移動端末８−２から一斉に位置登録要求信号が送信される。

そのため、各移動端末８−２から無線基地局への上りリンクにおける位置登録要求信号の送信に輻輳が起こり、該輻輳の結果、該無線基地局配下のローカルエリアＬＡ＃２に在圏する他の移動端末８−３からの発信が妨げられるという問題が発生する。

位置登録要求の輻輳を回避する従来技術の一例としては、図９に示すように、上位網（ＣＮ）において、各移動端末（ＵＥ）から無線基地局（ＢＴＳ）及び無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）を介して送出される位置登録要求トラヒックを監視する。そして、上位網（ＣＮ）において輻輳状態を検出したときに、各移動端末（ＵＥ）に対して位置登録要求信号の送信タイミングを分散させる制御信号を送信し、該制御信号を受信した各移動端末で、位置登録要求信号を送信するタイミングを分散又は遅延をさせる技術が知られている（例えば特許文献１等参照）。

特開２００７−１４０２５号公報

上述の従来技術は、上位網側で位置登録要求の輻輳を監視し、輻輳状態を検出した後に、移動端末からの位置登録要求を分散させるため、緩やかに増加する位置登録要求に対して輻輳を予測し、位置登録要求を分散させることができる場合には有効である。しかし、多数の移動端末が持ち込まれている電車やバス等がトンネルから抜け出たときや、或いはローカルエリア（位置情報管理エリア）を跨いだときなどのように、密集状態の移動端末からの突発的に位置登録要求が発せられることによる輻輳に対して、該輻輳を事前に予知する期間自体がなく、有効に対応することができない。

本発明は、密集状態にある移動端末からの突発的な位置登録要求信号の送信を回避し、更には、移動端末の密集の程度に応じて位置登録要求信号の送信の分散度合いを変化させ、効率的に位置登録を行うことを可能にすることを目的とする。

上記課題を解決する移動端末は、無線基地局及び無線ネットワーク制御装置を介し、移動通信網に接続される移動端末において、他の移動端末とメッセージを無線により直接交信するアドホック通信部と、前記アドホック通信部によりメッセージの交信を行った他の移動端末の台数をカウントし、該移動端末の台数を保持する端末数カウント部と、前記無線基地局に位置登録要求信号を送信する際に、前記端末数カウント部に保持された他の移動端末の台数に応じて、位置登録要求信号の送信タイミングを分散させる位置登録モード判断部と、を備えたものである。

移動端末側で移動端末の集中具合を監視し、移動端末側で位置登録要求の輻輳を事前に予測し、輻輳が予想される場合に位置登録の分散を行うことができ、突発的な位置登録要求の集中を回避することができる。また、移動端末の集中具合によって位置登録の分散度合いを可変させ、効率的に位置登録を行うことが可能となる。

移動端末の機能ブロック及び動作フローを示す図である。移動端末による位置登録要求の分散制御の説明図である。位置登録要求の分散制御の動作例を示す図である。アドホック通信の説明図である。１無線フレームで送信する位置登録要求の説明図である。周辺移動端末をグループ分けしたテーブルを示す図である。移動端末の位置登録のシーケンスの概要を示す図である。大量輸送手段がローカルエリアを跨いだときの位置登録要求の発生を示す図である。従来の位置登録要求の輻輳回避の説明図である。

この移動端末は、移動端末自体において位置登録要求信号の輻輳を予測し、位置登録要求信号の分散化を行う。そのために、移動端末の周辺に存在する移動端末の台数をカウントし、周辺に存在する移動端末台数に見合った位置登録要求信号の送信の分散方法を決定する。

具体的には図１の（ａ）に示すように移動端末に、移動無線通信の機能を有する無線通信部１と、周辺の移動端末とのアドホック通信を行う機能を有するアドホック通信部２と、アドホックネットワークが形成される範囲内に存在する移動端末台数をカウントする端末数カウント部３と、該移動端末台数に応じて位置登録要求の分散方法を決定する位置登録モード判断部４と、これらの各部位を制御する制御部５とを備える。

図１の（ｂ）にこの移動端末における動作フローを示す。移動端末は、電源がオンになると（１−１）、アドホック通信部２はアドホック通信を開始し（１−２）、該アドホック通信の結果により、端末数カウント部３は周辺に存在する移動端末の台数をカウントする（１−３）。カウントした移動端末の台数に従って、位置登録モード判断部４は、位置登録要求信号の送信の分散方法を決定する（１−４）。

図２にこの移動端末による位置登録要求の分散制御の態様を示す。この移動端末では、移動端末（ＵＥ）が主体となって周辺の移動端末の台数を認識し、周辺の移動端末の台数に応じて、無線基地局（ＢＴＳ）及び無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）を介して上位網（ＣＮ）に送信する位置登録要求信号の分散制御を行う。

図３にこの移動端末の位置登録要求の分散制御の動作例を示す。まず、移動端末で電源が投入されると、制御部５はアドホック通信部２を起動し（３−１）、アドホック通信部２は、周辺端末６アドホック通信を開始する。周辺に移動端末が存在する場合には、ＭＡＮＥＴ（Mobile Adhoc NETwork）と称される移動アドホック通信ネットワークが構築され、該移動アドホック通信ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）上の端末として隣接する周辺移動端末６とリンクされる。

なお、移動アドホック通信ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）は、携帯電話機やノートパソコン等のような移動無線通信端末で構成され、各移動無線通信端末同士で通信を行う際に、基地局やアクセスポイント等を介することなく、互いに移動無線通信端末の通信を中継するマルチホップ通信の機能を有する。

各移動端末は、隣接する周辺移動端末６とアドホック通信によりリンクされた状態で、周期的にメッセージ（例えばハローメッセージ）を周辺移動端末６向けにブロードキャストにより送信する。このメッセージには、自端末のＩＰアドレス、シーケンス番号、認識した周辺移動端末６のＩＰアドレスの情報を含む。なお、ここで、各移動端末の識別情報としてＩＰアドレスを用いる例を挙げているが、この情報はＩＰアドレスに限らず、各移動端末固有の識別情報であれば、電話番号等の識別情報を用いることができる。

上記の周期的なメッセージ（例えばハローメッセージ）を受信した移動端末は、自端末に直接隣接する周辺移動端末（自端末とリンクされた状態の移動端末端末）のＩＰアドレスに加え、該直接隣接する周辺移動端末（自端末とリンクされた状態の移動端末端末）と隣接する他の周辺移動端末のＩＰアドレスを取得する。

例えば図４の（ａ）に示すように、移動端末Ａのハローメッセージ（４−１）を移動端末Ｂで受信しているが、移動端末Ｃは移動端末Ａとの距離が遠く、移動端末Ａからのハローメッセージ（４−１）が受信失敗となる場合でも、移動端末Ｂからのハローメッセージ（４−２）に自身の識別情報と共に移動端末Ａの識別情報を付与して送信することにより、移動端末Ｃは、移動端末Ｂを隣接周辺端末、移動端末Ａを隣接周辺端末Ｂに隣接する周辺端末として認識する。同様に、移動端末Ｃからのハローメッセージ（４−３）により、移動端末Ａは、移動端末Ｃを隣接周辺端末Ｂに隣接する周辺端末として認識する。

このメッセージ送受信（ホッピング機能）によって、自端末と直接隣接する周辺移動端末のＩＰアドレスに加え、該周辺移動端末に更に隣接する周辺移動端末のＩＰアドレスを認識することができ、隣接する周辺移動端末のＩＰアドレス数と隣接先に隣接する周辺端末のＩＰアドレス数との合計を周辺移動端末台数として算出する。

周辺移動端末の台数を集計することが可能な範囲は、図４の（ｂ）に示すように、アドホック通信の通信距離が約２００ｍであるため、上記の集計方法により半径約４００ｍの範囲内の周辺移動端末台数をカウントすることができる。例えば、新幹線等の電車内の場合、電車の総全長が約４００ｍ程度であるため、新幹線等の電車内に存在する全ての周辺移動端末台数をカウントすることができる。

図３に戻り、アドホック通信部２は、アドホック通信でリンク（接続）された周辺移動端末の台数を集計し（３−２）、該周辺移動端末の台数を端末数カウント部３に通知する（３−３）。端末数カウント部３は、周辺移動端末の台数をカウントし（３−４）、該周辺移動端末の台数を制御部５に通知する（３−５）。制御部５は、位置登録モード判断部４に対して、周辺移動端末台数により位置登録要求信号の送信タイミングを分散させるモードを決定させる（３−６）。

次に、位置登録モード判断部４における、位置登録要求信号の送信タイミングを分散させるモードの決定について説明する。位置登録要求信号であるＲＲＣＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＲＥＱＵＥＳＴ信号の送信（ランダムアクセス送信）において、１無線フレーム（フレーム長１０ｍｓ）に多重可能なチャネル（ＲＡＣＨ）数がＮ、周辺移動端末の台数がＭの場合、Ｍ台の移動端末が或るタイミングで一斉に位置登録要求信号を送信すると、１無線フレームに多重可能な全てのチャネル（ＲＡＣＨ）が埋め尽くされ、近隣の移動端末からの発信が妨げられる。

従って、Ｍ台の移動端末が位置登録要求信号を送信する際に、１無線フレームの全チャネル（Ｎ個）がそれらの移動端末によって占有されないよう、１無線フレーム毎に或る一定数の空きチャネルを確保して位置登録要求信号を送信するようにする。そのために、例えば２チャンネルの空きチャネルを確保する場合、１無線フレーム当たりに位置登録要求信号を送信する移動端末を（Ｎ−２）台に制限する。

そうするために、Ｍ台の移動端末をＭ／（Ｎ−２）個のグループに分割し、１無線フレーム毎に１つのグループの移動端末のみが位置登録要求信号を送信するようにする。例として、図５に示すように、１無線フレームに位置登録要求信号を送信可能なチャネル（ＲＡＣＨ）数Ｎが１５、周辺移動端末台数Ｍが１３０である場合、１３０／（１５−２）＝１０個のグループに周辺移動端末を分割し、１無線フレーム毎に１グループ（１３台）の移動端末が位置登録要求信号を送信するようにする。

各移動端末の位置登録モード判断部４にはテーブル作成部４１を備える。該テーブル作成部４１は、前述の周辺移動端末台数の集計時に収集した周辺移動端末のＩＰアドレスを、図６に示すように所定の番号順、例えば若番順に並べたテーブルを作成し、該テーブルに並べたＩＰアドレスを、前述の分割値（図５の例の場合１０）でグループ分けする。

次に、各移動端末の位置登録モード判断部４内の送信タイミング遅延部４２は、位置登録要求信号の送信時に、自端末のＩＰアドレスが何れのグループに属するかを上記のテーブルを参照して認識する。そして、自端末のＩＰアドレスが属するグループの順位番号に、１無線フレームのフレーム時間長（例えば１０ｍｓ）乗じた時間に相当する分、先頭グループの位置登録要求信号の送信タイミングから位置登録要求信号の送信タイミングを遅延させる。

なお、位置登録要求信号の送信タイミングは、基地局から下りリンクで報知情報を受信したタイミングを基準タイミングとして送信するが、該送信タイミングを、移動端末毎に、自端末が属するグループの順位番号に応じた時間分、該基準タイミングから遅延させる。

こうすることにより、周辺移動端末が位置登録要求信号を送信する際に、該周辺移動端末からの位置登録要求信号でチャネル（ＲＡＣＨ）が全て埋め尽くされることなく、近隣の他の移動端末からの発信が妨害されることを回避することができる。

１無線通信部
２アドホック通信部
３端末数カウント部
４位置登録モード判断部
４１テーブル作成部
４２送信タイミング遅延部
５制御部

Claims

無線基地局及び無線ネットワーク制御装置を介し、移動通信網に接続される移動端末において、
他の移動端末とメッセージを無線により直接交信するアドホック通信部と、
前記アドホック通信部によりメッセージの交信を行った周辺移動端末の台数をカウントし、該周辺移動端末の台数を保持する端末数カウント部と、
前記無線基地局に位置登録要求信号を送信する際に、前記端末数カウント部に保持された周辺移動端末の台数に応じて、位置登録要求信号の送信タイミングを分散させる位置登録モード判断部と、
を備えたことを特徴とする移動端末。
前記アドホック通信部は、自移動端末の識別情報を含むメッセージを前記他の移動端末と交信し、
前記位置登録モード判断部は、
前記メッセージの交信により受信した周辺移動端末の識別情報を所定の順番に従って並べ替え、かつ、該周辺移動端末の識別情報を前記端末数カウント部に保持された周辺移動端末の台数に応じてグループ分けしたテーブルを作成するテーブル作成部と、
前記テーブル参照し、自端末の識別情報が前記グループの何れに属するか認識し、該属するグループに対応した遅延時間分、前記位置登録要求信号の送信タイミングを遅延させる送信タイミング遅延部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動端末。
前記テーブル作成部は、前記移動端末の識別情報のグループ分けを行う際に、前記位置登録要求信号を伝送する１無線フレームの全チャネル数から、空きチャネル用に設ける所定数のチャネル数を差引いた数を１つのグループに属する移動端末台数として、グループ分けを行うことを特徴とする請求項２に記載の移動端末。
前記送信タイミング遅延部は、自端末の識別情報が属するグループの順位番号に前記１無線フレームのフレーム時間長を乗じた時間に相当する時間分、先頭グループの位置登録要求信号の送信タイミングから位置登録要求信号の送信タイミングを遅延させることを特徴とする請求項２又は３に記載の移動端末。
前記アドホック通信部は、直接アドホック通信を行う第１の移動端末に対して、該第１の移動端末と異なる第２の移動端末とのアドホック通信により取得した該第２の移動端末の識別情報を含む前記メッセージを、前記第１の移動端末に送信し、
前記端末数カウント部は、直接アドホック通信を行う移動端末の台数と、該直接アドホック通信を行う移動端末から得られるメッセージに含まれる移動端末の識別情報から算出した台数とを合計し、前記周辺移動端末の台数としてカウントすることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の移動端末。
無線基地局及び無線ネットワーク制御装置を介し、移動通信網に接続される移動端末の位置登録要求信号送信方法において、
前記移動端末に備えたアドホック通信部により他の移動端末とメッセージを無線により直接交信する過程と、
前記アドホック通信部によりメッセージの交信を行った周辺移動端末の台数をカウントし、該周辺移動端末の台数を保持する過程と、
前記無線基地局に位置登録要求信号を送信する際に、前記端周辺移動端末の台数に応じて、位置登録要求信号の送信タイミングを分散させる過程と、
を含むことを特徴とする移動端末の位置登録要求信号送信方法。