JP2011061260A - 市区町村移動無線システム - Google Patents

Abstract

【課題】
防災無線などを考慮に入れた市区町村無線システムにおける、本来接続しなければならない基地局が存在する場合について、隣接する市区町村が同一の無線システムを用いた場合にどのようにシステムを構築すれば良いかといった問題があった。
【解決手段】
隣接する複数のエリアが同一の回線制御装置を用いるシステム共用型の通信システムである場合に、越境した移動局の位置登録を防ぐものであり、その手段として、移動局が送信するシステムコードにより判明する該移動局を管轄するサブシステムと、位置登録要求信号を受信した基地局の存在するサブシステムを比較し、サブシステムが同一であれば許可するという方式とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、基地局及び移動局、並びに無線通信システムに関するものであり、特に、複数の市区町村防災無線システムをシステム共用型でシステム構成する場合における、移動局と基地局の接続に関する。

近年、携帯電話のような、移動局を対象とする移動通信サービスが次第に普及されるようになった。移動局は、各無線ゾーンを構築する基地局を経由して各種通信を行うが、各種通信サービスを受ける為には制御回線により自身の位置登録を行う必要がある。この制御回線は無線ゾーン単位で固有の周波数が決められている。

移動局は、まず周辺の制御回線をサーチし、この制御回線の受信レベルを検出することにより、自分の位置する無線ゾーンを決定し、その無線ゾーンの基地局に対してサービスを要求する。このようにサービスを要求する基地局は、移動局が測る無線ゾーン毎の受信レベルから、該受信レベルの最も高い無線ゾーンの基地局であり、その配下で移動通信サービスが提供される。移動局が位置を移動し無線ゾーンを切り替えることをゾーン切り替えと言う。

また、このような移動通信システムは、市区町村などの各自治体における業務用無線にも適用されている。例えば市区町村の役所と防災担当官による通信などがあり、これらと通常の公衆通信の違いとしては、市区町村における業務用無線は防災無線用途が主であるため、非常時に通信混乱が起きないようにしなければならない点があげられる。

図１に一般的なゾーン切り替えの様子を示す。基地局Ａ１０１を持つエリアＡと基地局Ｂ１０３を持つエリアＢが接している。また、移動局Ａ１０５が基地局Ａの近くに位置しているとする。

移動局Ａは、基地局Ａと基地局Ｂから電波を受信するが、通常は前記した制御回線などの受信電界の強い基地局に位置登録をするため、この場合は基地局Ａに位置登録を行う。この状態で、移動局ＡがエリアＢに移動した場合は、基地局Ｂからの受信電界の方が基地局Ａからのものより強くても、頻繁なゾーン切り替えを避けるために、基地局Ａからの受信電界がある閾値以上であれば基地局Ａを引き続き利用する。

なお、位置登録とは、移動局が基地局に対して自身が該基地局エリア内に在圏していることを登録するものである。基地局と移動局の通信回線の接続にあたっては、一つの回線制御装置が接続制御を行うのが一般的である。

移動局に対して基地局を割り当てる手段を述べた文献は多いが、例えば位置登録を要求してきた移動局に対して、基地局から見て、それが管轄外からの要求であるかどうかを検出する方法が提案されている（特許文献１）。

特開平６−１３３３６３号公報

しかるにこれは無線伝送路などの影響で、遠い基地局からの受信信号レベルの方が大きくなってしまう場合の対処の仕方について述べたものであり、システム共用型防災無線システムにおける、本来接続しなければならない基地局が存在する場合について、どのようにシステムを構築すれば良いかといった報告は無い。

一般的に自治体における防災無線システムは、各自治体（県防災の場合は都道府県、市町村防災の場合は市町村）単位にてシステムを整備し、運用される。これに対して、システム共用型防災無線システムとは、複数の自治体が共同で設備投資することによりシステムを整備し、ひとつのシステムを共有する形式のシステムである。図２に、該システム共用型の通信システムの例を示す。

この例では、回線制御装置１０７の下に基地局毎（１０１，１０３）に自治体のシステム（サブシステム）を構築し、例えばサブシステムＡの下で移動局Ａ１０５を利用したものであるが、地形的条件によっては、ひとつの自治体が複数の基地局を持つケース、ひとつの基地局を複数の自治体が共有するケース、またはこれらが混在するケースが考えられる。

複数のサブシステムがひとつのシステム内に共存するため、単に共同利用した場合は、無線チャネルリソースの競合が発生する。つまり、従来の手段では、サブシステムＡのエリアで用いられるべき移動局Ａが、サブシステムＢのエリアに移動した場合、サブシステムＢの基地局への位置登録要求が成功し、ゾーン切り替えが発生する。

図３は、移動局Ａ１０５が、サブシステムＡであるところの基地局Ａ１０１のエリアと、サブシステムＢであるところの基地局Ｂ１０３のエリアの境界地域で活動していた場合の例である。一般的にエリアの端（基地局エリアの限界領域）では、基地局からの受信電界が不安定になる為、前記のように、受信電界によってはより条件の良い基地局エリアへのゾーン切り替えが発生する。

図３において、移動局Ａ１０５が基地局Ｂ１０３へゾーン切り替えを行ったとする。この状態で移動局Ａが通話を行う場合、基地局Ｂを経由して通話を行うことになるため、移動局ＡはＢ市用に設備された基地局Ｂのチャネルリソースを使用することになる。

上記の様に他のサブシステムの移動局に無線チャネルを割り当てると、災害発生時等の非常時に、自システムの災害対策活動に支障が生じることがある。この様な状況を避ける為に、メインシステム側（回線制御装置１０７）では、共存する複数のサブシステム間でチャネルの奪い合いを避ける様な制御が必要となる。

例えば、ゾーン切り替えによりサブシステムＢであるところの基地局Ｂエリアに在圏した移動局Ａについて、その発信要求や着信要求に対し、チャネルの割当を拒否するような回線制御が考えられる。しかし、このままでは移動局Ａは基地局Ｂエリアに在圏しているが、通話が許されない状態となり、事実上移動局Ａは使用不可能な状態となる。

この様にシステム共用型を用いた無線システムにおいては、共存するサブシステム間の無線チャネルリソースの競合問題が発生しやすい。一般的に本課題を解決する方法として、サブシステム毎に予め無線チャネルリソースを割り当てておく方法があるが、移動局の位置登録管理まで考慮されたものは無い。

本発明は、前記の事を鑑み、システム共用型の通信システムにおいて、移動局が、他のサブシステムに属する基地局に接続しないようにするものである。

前記課題を解決するために、本発明は次のような手段を取る。
つまり、移動局が基地局に位置登録をすることによって通信が可能になる移動通信システムであって、一つの回線制御装置によって複数のサブシステムで構築されたシステム共用型の通信システムにおける移動局への基地局割当方法において、
基地局ＡをもつサブシステムＡが所有する移動局Ａが、基地局ＢをもつサブシステムＢのエリアに移動した場合に、前記回線制御装置の指示によって前記基地局Ｂが前記移動局Ａの位置登録要求を拒否することを特徴とする市区町村移動無線システムとする。

本手段により、任意の移動局に関して、該移動局を所有するサブシステムとは異なるサブシステムのエリアにおいては、該移動局の位置登録を行わないようにすることが可能になる。なお、サブシステムとは、前記のように、システム共用型の通信システム下における、例えば自治体（エリア）毎に構築する通信システムのことを言う。

また、前記回線制御装置は、
移動局による位置登録要求信号がどのサブシステムに属する基地局を経由して到来したものであるかという情報と、
該移動局が発する移動局固有の識別信号によって判明するどのサブシステムに属する移動局であるかという情報を比較し、
前記２種の情報が同一サブシステムのものであれば位置登録を許可し、
同一サブシステムのものでなければ位置登録を拒否することを特徴とする市区町村移動無線システムとする。

本手段により、移動局から送信される位置登録要求信号を、回線制御装置が許可するか拒否するかに関して、単純にアルゴリズム化することが可能になる。

本発明によれば、システム共用型の通信システムにおいて、移動局が管轄外の基地局に位置登録をすることを未然に防ぐ事が可能になる。

また、本発明によれば、移動局側の制御ソフトウエアを変更することなく、基地局側の回線制御装置のソフトウエアを変更するのみで実現が可能となり、システム改良にかかる費用を削減できる。

一般的なゾーン切り替え システム共用型の通信システムのサブシステムにおける基地局と移動局 移動局がサブシステムの境界付近に移動した場合の図 受信電界強度によるゾーン切り替え 移動局の移動と基地局の切り替え 回線制御装置のソフトウエア修正による本発明の実施

本発明の好適な実施例について、図を参照して説明する。

図２は移動無線システムにおいて、システム共用型の通信システムの実施の形態を示したものである。従来技術であるところの一般的な実施の形態を示す図１との違いは、回線制御装置１０７が管理および制御する基地局１０１と１０３が、それぞれ異なるサブシステムとして区別された基地局であることである。

従って、移動局Ａ１０５からの位置登録要求を、基地局Ａ１０１や基地局Ｂ１０３が許可するかどうかは、該移動局がサブシステムＡのエリアの管轄のものかサブシステムＢのエリアの管轄のものかといった情報と、位置登録要求を受けた基地局がサブシステムＡの管轄のものかサブシステムＢの管轄のものかといった情報を参照して回線制御装置１０７が判定する。

移動局Ａは、まず、例えば基地局Ａに向けて位置登録要求信号を送信する。これは、移動通信においては、基地局が移動局を呼び出す際に、該移動局がどの基地局の配下に属しているかを網側（回線制御装置１０７）が把握する必要があるために行うことであり、移動局が在圏する基地局に対して自身の存在を登録する処理は、移動通信方式においては一般的なものである。

移動局が発する位置登録要求信号には該移動局のシステムコードが含まれている。本発明は図２に示したように複数の市区町村がシステムを共用するためのものであるが、その際、各端末がどのサブシステムの管轄のものであるかをあらかじめ移動局の記録装置に記憶しておき、位置登録要求をする時に送信しなければならない。

このように、どのサブシステムが管轄する端末なのかといった情報がシステムコードである。システムコードは、全体システム設計時に任意に設定される。

また、移動局が発する位置登録要求信号には該移動局の端末固有の識別番号（端末ＩＤ）が含まれている。このように、システムコードと識別番号を用いることによって、移動局が特定され、どのサブシステムが管轄する移動局であるのかということと、そのサブシステムが管轄するどの移動局であるのかということが明確になる。

本発明では、移動局を管轄するサブシステムと、基地局を管轄するサブシステムの同一性を見るわけであるから、移動局が発するシステムコード及び識別番号の中で、特に、システムコードに注目することになる。

次にゾーン切り替えの従来の手法について図４を用いて示す。図４は移動局Ａが基地局Ａから離れていき、基地局Ｂに近づいていく様子を示したものである。一般的にゾーン切り替えは、常に受信電界強度の高い基地局を単純に選ぶのではなく、予め受信電界強度の通信に支障の無い許容できる閾値を決めておき、４０１で示した部分では基地局Ｂからの受信電界強度の方が強いのではあるが、基地局Ａからの受信電界強度はいまだに前記閾値よりも高いため、該４０１で示した部分では基地局Ａを引き続き用いることになる。

さらに移動局Ａが基地局Ａから離れて、４０３で示した部分に到達すると、基地局Ａからの受信電界強度が閾値以下になり、基地局Ｂからの受信電界強度の方が強いので、移動局Ａは基地局Ｂに位置登録要求信号を出すことになる。

このように、頻繁な基地局切り替えを抑えながら、受信電界強度の高い基地局を選択していたのが従来の手法であった。しかし、サブシステムＡとサブシステムＢが図２のようにシステムを共用する場合において、このような従来手法をとるのは、次のような問題点がある。

一つ目の問題点は、移動局ＡがサブシステムＢの基地局Ｂのエリアに移動し、位置登録をした後、再びサブシステムＡの基地局Ａのエリアに戻ってきたとしても、前記閾値の作用によって、基地局Ａにゾーン切り替えをしない場合もあった。

図４においては、移動局Ａが４０３の地点まで移動し、基地局Ｂを用いる状況に一旦なった場合、基地局Ｂの受信電界強度が閾値を下回る４０５の地点に戻るまで基地局Ｂを使い続けることになる。この時、基地局ＢにおいてサブシステムＡの移動局に対して通話用チャネルの割当が無い場合、移動局Ａは圏内状態にも関わらず通話が出来ない状態となる。

二つ目の問題点は、従来の手法では、移動局ＡがサブシステムＢに移動しても位置登録が可能であったため、サブシステムＡの管理者にとって、移動局Ａが運用可能エリアの外に出たと認識することが難しかった。

本発明はこれらの欠点を解決するために、サブシステムＡが管轄する移動局Ａが、サブシステムＢのエリアに移動してきた場合において、基地局Ｂが移動局Ａの位置登録要求を拒否するよう、回線制御装置が動作することを特徴とするものである。

なお、移動局Ａが、サブシステムＡに属する複数の基地局の中のどの基地局を用いるか、に関しては従来の手段と同様に決定される。

図５に位置登録が許可される場合とされない場合について示す。まず移動局Ａが位置５０１にあって、基地局Ａ１に位置登録しているとする。位置５０３に移動し、基地局Ａ２に近づいても、図４で説明したように基地局Ａ１からの受信電界強度が閾値以上であれば、引き続き基地局Ａ１を用いる。

位置５０５に移動し、基地局Ａ１からの受信電界強度が閾値を下回ったら、基地局Ａ２に位置登録をして、通信を続行する。さらにサブシステムＢのエリアの位置５０７に移動した場合でも、基地局Ａ２からの受信電界強度が閾値以上であれば、引き続き基地局Ａ２を用いる。

さらに位置５０９に移動局Ａが移動し、基地局Ａ２からの受信電界強度が閾値を下回ったら、最寄りの基地局Ｂ２に位置登録要求信号を送信する。

ここで、回線制御装置１０７は、基地局Ｂ２が該回線制御装置に伝送するサブシステム番号（サブシステムＢに規定されたサブシステム番号）と、移動局Ａのシステムコードで示されたサブシステム番号（サブシステムＡに規定されたサブシステム番号）を比較し、同一ではないので、移動局Ａが基地局Ｂ２に送信した位置登録要求信号を拒否する。

このことによって、移動局Ａはどの基地局にも位置登録をしていないことになり、通信状況は圏外状態となり、通信を確立できなくなる。従来の手段では圏内状態であっても状況によって通話が出来ない状況になることがあったが、本発明では圏外になるのである。

しかるに、市区町村移動無線システムにおいては、もともとサブシステムＢに対して移動局Ａは運用の対象外であり、移動局Ａを所持する利用者がサブシステムＢのエリアにおいて通信出来なくとも支障は無い。むしろ移動局Ａが基地局Ｂ２を使える場合の前記のような問題点の方が大きいのである。

以上説明したように、本発明は、隣接する複数のエリアが同一の回線制御装置をサブシステムとして用いる同一の通信システムである場合に、越境した移動局の位置登録を防ぐものであり、その手段として、移動局のシステムコードにより判明する該移動局の管轄サブシステムと、位置登録要求信号を受信した基地局の存在するサブシステムを比較し、これらが同一であれば許可するという方式とする。

移動局は、近辺の基地局がどのサブシステムのものであるかを知ることができるものの、本発明における移動局は従来のものをそのまま用いることが出来るため、他のサブシステムのエリアであっても、位置登録要求信号を通常通り送信する。

その位置登録要求信号を許可するかどうかは、回線制御装置に組み込まれたソフトウエアまたはハードウエアによる制御で決まるものである。図６に一例として回線制御装置に組み込まれたソフトウエアを一部改良して本発明を実施する例を示す。

回線制御装置６０５に移動局６０１が発するシステムコードと端末ＩＤ、及び、基地局６０３から伝送される該基地局のサブシステム情報が入力される。回線制御装置６０５は移動局６０１と基地局６０３が同一のサブシステムに属するものであると判定すれば基地局６０３を介して位置登録を許可し、同一のサブシステムでは無いと判定すれば基地局６０３を介して位置登録を拒否する。

このように、本発明は、移動局内部の処理を変更することなく、回線制御装置に組み込まれたソフトウエアあるいはハードウエアの変更のみで実施することが出来るため、低予算で実現出来ることも大きな特徴である。

本実施例では、近接するエリアを２つのエリア（あるいは２個のサブシステム）として説明したが、このエリア数に限定するものではない。また本発明は、基地局の数及び前記閾値についてなんら限定するものではない。

また、本実施例では市区町村の防災無線システムを前提とした説明をしたが、本発明は、通信の目的を市区町村の防災無線に限定するものではない。

１０１…基地局Ａ、 １０３…基地局Ｂ、
１０５…移動局Ａ、 １０７…回線制御装置、
４０１，４０３，４０５…基地局からの受信電界強度の関係、
５０１，５０３，５０５，５０７，５０９…移動局Ａの移動軌跡。
６０１…移動局、 ６０３…基地局、
６０５…回線制御装置。

Claims (2)

1. 移動局が基地局に位置登録をすることによって通信が可能になる移動通信システムであって、一つの回線制御装置のもとに複数のサブシステムで構築されたシステム共用型の通信システムにおける移動局への基地局割当方法において、
   基地局ＡをもつサブシステムＡが所有する移動局Ａが、基地局ＢをもつサブシステムＢのエリアに移動した場合に、前記回線制御装置の指示によって前記基地局Ｂが前記移動局Ａの位置登録要求を拒否することを特徴とする市区町村移動無線システム。
2. 請求項１に記載の回線制御装置は、
   前記移動局による位置登録要求がどのサブシステムに属する基地局を経由して到来したものであるかという情報と、
   該移動局が発する移動局固有の識別信号によって判明するどのサブシステムに属する移動局であるかという情報を比較し、
   前記２種の情報が同一サブシステムのものであれば位置登録を許可し、
   同一サブシステムのものでなければ位置登録を拒否することを特徴とする市区町村移動無線システム。