JP2014078782A - 無線通信システム、無線通信端末および基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】ページングメッセージ輻輳による呼損、呼接続待ち時間を低減する。
【解決手段】無線通信端末と、無線通信端末と通信する基地局と、を有する無線通信システムにおいて、基地局内で、無線通信端末に対してページングメッセージを送信する場合に、ページングメッセージの輻輳状態によって、通常のページングメッセージ監視周期とは異なるタイミングでページングメッセージを送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信端末および基地局に係り、特にページングメッセージを送受信する無線通信システム、無線通信端末および基地局に関する。

ページングは、移動通信でネットワーク側からデータの送信要求があった場合に、基地局（ＡＰ：Access Point）から移動端末（ＡＴ：Access Terminal）に向けてページングメッセージを送信する呼び出し機能である。

非特許文献１によると、ＡＴは、スリープ状態の時にページングメッセージの監視を行う。ＡＴは、ページングメッセージを監視する周期と位相（１周期の中の時間オフセット）をＡＰとネゴシエーションして決定する。

図１を参照して、従来のページング技術を説明する。図１において、ＡＴ４００は、スリープモードにある。ＡＰ４５０は、ネットワーク側からのＡＴへのページングメッセージ送信要求を受信する（Ｓ１１）。なお、ページングメッセージ送信要求の宛先は、ＡＴ４００以外のＡＴである。ページングメッセージ送信要求を受けて、ＡＰ４５０は、ページングメッセージを送信する（Ｓ１２）。このとき、ページングメッセージを送信するタイミングは、ページングメッセージ監視周期Ｔｐで周期的に行われる。スリープ状態にあるＡＴ４００も、ページングメッセージ監視周期Ｔｐでページングメッセージを監視している。ＡＴ４００は、ＡＰ４５０からページングメッセージ９０４を受信する。しかし、宛先にＡＴ４００が含まれていないので、ＡＴ４００は、何もしない。

ＡＰ４５０は、ネットワーク側からのＡＴへのページングメッセージ送信要求を受信する（Ｓ１３）。なお、ページングメッセージ送信要求の宛先は、ＡＴ４００である。ページングメッセージ送信要求を受けて、ＡＰ４５０は、ページングメッセージを送信する（Ｓ１４）。宛先にＡＴ４００が含まれているので、ＡＴ４００は、ＡＰ４５０にＡＣＫを送信する。ＡＰ４５０は、ネットワーク側へＡＣＫを送信する（Ｓ１７）。ＡＴ４００は、アクティブモードへ移行する（Ｓ１８）。なお、ＡＴ４００は、ページングメッセージの監視をスリープモードで実施する。

図２を参照して、ページングメッセージのフォーマットを説明する。図２において、ページングメッセージ２０は、ヘッダ２１とペイロード２２とで構成されている。ペイロード２２には呼び出し先のＡＴの宛先情報を格納している。このペイロード２１をページングカプセルと呼ぶ。ＡＰ４５０は、複数のＡＴの宛先情報を多重し、ページングカプセルに格納する事で、複数のＡＴに対して一度でページングメッセージを送信できる。

3GPP2 C.S0024-B 7.4 Default Idle State Protocol

スマートフォンユーザの増加により、ユーザ当たりのトラフィック送信機会が増加している。それにともないページングメッセージが増加する。その際、同一のページングメッセージ監視周期に属する端末あてのページングメッセージが大量に発生し、１回のページングメッセージ送信タイミングでページングカプセルにすべての宛先が入りきらない状態が発生する。これをページングメッセージの輻輳状態と呼ぶ。

ＡＰは、ＡＴ毎にページングメッセージの監視周期を振り分けることもできる。しかし、ユーザの使い方によってページングメッセージが出されるかどうかが決まるため、ある周期Ａにいるユーザに対して集中してページングメッセージが送信される可能性がある。また、周期Ａで送信したページングメッセージが届かず、破棄された場合、隣接するＡＰ−Ａ、ＡＰ−Ｂ、ＡＰ−Ｃ…に範囲を広げて、周期Ａのユーザに対してページングメッセージを送信する。このとき、周期Ａに集中してページングメッセージが送信されるため、輻輳状態となる虞がある。特に、人が集中する都市部などでは隣接するＡＰの数も増え、結果的にページング輻輳を起こす可能性が高い。

ＡＰは、輻輳で送信できなかった一部のＡＴ宛のページングメッセージを破棄する。このため、その宛先のＡＴにはページングメッセージが届かない。結果的に、ユーザはデータを受信できない問題が発生する。さらに、無駄なリソース消費を避けるために、ＡＰは、一定時間データ通信のないＡＴのセッション情報を解放する。このため呼損（再接続等の無駄な処理）が発生する。

上述した課題を解決するために、本発明は、送信するページングメッセージのフィールドにページングメッセージ輻輳フラグを新たに設ける。ＡＰは、輻輳により１回のページングメッセージ監視周期で送信できなかったページングメッセージがあると、ページング輻輳フラグをＯＮにしてＡＴに対して送信する。

受信したページングメッセージ内のページングメッセージ輻輳フラグがＯＮとなっていた場合、ＡＴは、監視開始時間から再ページングメッセージ監視時間Ｔｃ経過後に再度ページングを監視する。ＡＰは、Ｔｃ経過後にページングメッセージを送信する。この結果、ＡＴは、ページングメッセージを受信する事ができる。

上述した課題は、無線通信端末と、該無線通信端末と通信する基地局と、を有する無線通信システムにおいて、基地局は、無線通信端末に対してページングメッセージを送信する場合に、ページングメッセージの輻輳状態によって無線通信端末へのページングメッセージ送信タイミングとは異なるタイミングでページングメッセージを送信する無線通信システムにより、達成できる。

また、基地局と通信する無線通信端末において、基地局より受信するページングメッセージの輻輳状態によって、ページングメッセージ監視タイミングとは異なるタイミングでページングメッセージを監視する無線通信端末により、達成できる。

さらに、無線通信端末と通信する基地局において、無線通信端末に対してページングメッセージを送信する場合に、ページングメッセージの輻輳状態によって無線通信端末へのページングメッセージ送信タイミングとは異なるタイミングでページングメッセージを送信する基地局により、達成できる。

ページングメッセージが大量に発生し輻輳してもページングメッセージを破棄することなく送信する事が可能となり、ユーザのデータ受信の待ち時間を低減する事ができる。

従来のページング（ノーマルモード）のシーケンス図である。 ページングメッセージのフォーマットを説明する図である。 無線通信システムのブロック図である。 ページングメッセージが輻輳した場合のＡＰとＡＴとの間のページングメッセージ送信処理のシーケンス図である。 ページングメッセージ輻輳フラグがＯＦＦの場合のＡＰとＡＴとの間のページングメッセージ送信処理のシーケンス図である。 ＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部、ＡＴ送受信部、ＡＰ送受信部、ＡＰ再ページングメッセージ監視時間保持部との間のシーケンス図である。 ページングメッセージ輻輳フラグを追加したページングメッセージのフォーマットである。 ＡＰでのページングメッセージの輻輳判定処理を説明するフローチャートである。 ＡＴでの輻輳判定処理を説明するフローチャートである。 ＡＰと、複数のＡＴとの間のページングメッセージ送信処理のシーケンス図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図３を参照して、無線通信システムの構成を説明する。図３において、無線通信システム５００は、ＡＰ１００とＡＴ２００を備える。ＡＰ１００は、バックホール回線でネットワーク３００と接続している。

ＡＰ１００は、ＡＰ輻輳判定部１１０と、ＡＰ送受信部１２０と、ＡＰ再ページングメッセージ監視時間保持部１３０と、送受信アンテナ１４０とを備える。ＡＰ１００は、ＡＴ２００と無線により通信を行う。また、ネットワーク３００からＡＴ２００に対するページングメッセージ送信要求があった場合に、ＡＰ１００は、ＡＴ２００に対してページングメッセージを送信する。

ＡＴ２００は、ＡＴ輻輳判定部２１０と、ＡＴ送受信部２２０とＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部２３０と、送受信アンテナ２４０とを備える。ＡＴ２００は、ＡＰ１００と無線により通信を行う。ＡＴ２００は、ＡＴ送受信部２２０でページングメッセージの監視を行う。送受信アンテナ２４０は、送受信アンテナ１４０との間で無線電波を送受信する。

ＡＰ再ページングメッセージ時間保持部１３０は、再ページングメッセージ監視時間Ｔｃを格納する。ＡＰ１００は、再ページングメッセージ監視時間Ｔｃの値をあらかじめ決めておく。ＡＰ１００は、ネットワーク３００からＡＴ２００に対するページングメッセージ送信要求が送られてくるとＡＰ輻輳判定部２２０において、ページングメッセージが輻輳状態であるか判断する。ページングメッセージが輻輳状態であると判断すると、ＡＰ１００は、ＡＰ送受信部１２０よりページングメッセージ輻輳フラグをＯＮにしたページングメッセージをＡＴ２００に送信する。ＡＰ１００は、ＡＰ再ページング時間保持部１３０に格納されている再ページングメッセージ監視時間Ｔｃをみて、ＡＴ２００の通常のページングメッセージ監視周期の開始時刻からＴｃ経過後に送受信部１２０よりＡＴ２００に対して再度ページングメッセージ送信する。

ＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部２３０は、再ページングメッセージ監視時間Ｔｃを格納する。ＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部２３０は、ＡＰ１００とネゴシエーションする事で、ＡＰ１００で決定されたＴｃの値を保存する。ＡＴ２００は、ＡＴ輻輳判定部２１０により、ＡＰ１００から受信したページングメッセージのページングメッセージ輻輳フラグを確認する。ＡＴ２００は、ページングメッセージ輻輳フラグがＯＮであれば、ＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部２３０に格納されているＴｃをみて、ＡＴ２００の通常のページングメッセージ監視周期の開始時刻からＴｃ経過後に再度ページングメッセージの監視を行う。

図４を参照して、ページングメッセージが輻輳し、ＡＴに対する宛先情報がページングカプセルに入らなかった場合のＡＰからＡＴに対してページングメッセージを送信する処理を説明する。図４において、初期状態としてＡＴ２００は、スリープモードにある。この状態で、ＡＰ１００は、ネットワーク側からＡＴ２００へのページングメッセージの送信要求を受信する（Ｓ２１）。送信要求を受信したＡＰ１００は、輻輳判定処理（ＡＰ）を行う（Ｓ２２）。ここでは、ページングメッセージが輻輳しているため、ＡＰ１００は、ページングメッセージ輻輳フラグをＯＮにして、ＡＴ２００に対してページングメッセージを送信する（Ｓ２３）。

ページングメッセージを受信したＡＴ２００はページングカプセルに自分の宛先情報を探し、宛先情報がないため輻輳判定処理を実行する（Ｓ２４）。輻輳判定処理において、ページングメッセージ輻輳フラグがＯＮであるため、ＡＴ２００は、ページングメッセージ監視期間終了時刻から再ページングメッセージ監視時間Ｔｃ経過後に再度ページングメッセージを監視する。なお、Ｔｃは、通常のページ監視時間Ｔｐよりも短いものとし、ＡＰ１００とのネゴシエーションによって合わせておく。ＡＰ１００は、ＡＴ２００のページングメッセージ監視期間のタイミングとＴｃの情報を所持しておき、ＡＴ２００の再ページングメッセージ監視期間に合わせてＡＴ２００宛のページングメッセージを送る（Ｓ２６）。ＡＴ２００は、ＡＰ１００にＡＣＫを送信する（Ｓ２７）。ＡＰ１００は、ネットワーク側にＡＣＫを送信する（Ｓ２８）。ＡＴ２００は、アクティブモードへ移行する（Ｓ２９）。

図５を参照して、ページングメッセージ輻輳フラグがＯＦＦの場合のＡＰからＡＴに対してページングメッセージを送信する処理を説明する。図５において、初期状態としてＡＴ２００は、スリープモードにある。この状態で、ＡＰ１００は、ネットワーク側からＡＴ１０２宛へのページングメッセージの送信要求を受信する（Ｓ３１）。送信要求を受信したＡＰ１００は、輻輳判定処理（ＡＰ）を行う（Ｓ３２）。ここでは、ページングメッセージが輻輳していないため、ＡＰ１００は、ページングメッセージ輻輳フラグをＯＦＦにして、ＡＴ２００に対してページングメッセージを送信する（Ｓ３３）。

ページングメッセージを受信したＡＴ２００はページングカプセルに自分の宛先情報がないので、輻輳判定処理を実行する（Ｓ３４）。輻輳判定処理において、ページングメッセージ輻輳フラグがＯＦＦであるため、ＡＴ２００は、スリープ状態を継続する。なお、ページングメッセージの送信（Ｓ３３）から時間Ｔｐ後に、ＡＰ１００は、再度ページングメッセージを送信する（Ｓ３６）が、このときのページングメッセージ輻輳フラグは、ＯＮ／ＯＦＦを問わない。また、このとき、ＡＴ２００は、スリープモードなので、ページングメッセージの監視を実行する。なお、これ以降の動作は、ページングメッセージ輻輳フラグのＯＮ／ＯＦＦに依存する。

図６を参照して、再ページングメッセージ監視時間ＴｃをネゴシエーションするＡＴとＡＰ間の処理を説明する。図６において、このシーケンスは、ＡＴ２００に電源を入れてＡＰ１００を捕捉した時に開始される。ＡＴ送受信部２２０は、ＡＰ送受信部１２０に再ページングメッセージ監視時間要求を送信する（Ｓ４１）。ＡＰ送受信部１２０は、ＡＰ再ページングメッセージ監視時間保持部１３０にＴｃを要求する（Ｓ４２）。ＡＰ再ページングメッセージ監視時間保持部１３０は、ＡＰ送受信部１２０にＴｃを送信する（Ｓ４３）。ＡＰ送受信部１２０は、ＡＴ送受信部２２０に再ページングメッセージ監視時間応答を送信する（Ｓ４４）。ＡＴ送受信部２２０は、ＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部２３０にＴｃを送信して（Ｓ４６）、Ｔｃを保存させる。

なお、このＴｃを固定値として扱う場合、共通のＴｃをＡＰ再ページングメッセージ監視時間保持部１３０とＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部２３０に設定しておくことで、Ｔｃのネゴシエーションしないことも、可能である。

図７を参照して、ページングメッセージにページングメッセージ輻輳フラグを追加したフォーマットを説明する。なお、図７（ａ）は、ヘッダ２１Ａにページングメッセージ輻輳フラグを設けたページングメッセージ２０Ａのフォーマットである。一方、図７（ｂ）は、ペイロード２２Ａにページングメッセージ輻輳フラグを設けたページングメッセージ２０Ｂのフォーマットである。なお、ページングメッセージ輻輳フラグは、ヘッダ２１Ａまたはペイロード２２Ａの先頭に図示しているが、位置は任意に定めればよい。
ページングメッセージ輻輳フラグは、ページングメッセージ輻輳状態の時にＯＮ、輻輳状態でない時にＯＦＦにする。

図８を参照して、ＡＰのページングメッセージの輻輳判定処理を説明する。図８において、このフローチャートは、ＡＰ１００がネットワーク側からＡＴ２００に対するページングメッセージの送信要求を受けることにより、開始される。ＡＰ１００は、通常の監視周期Ｔｐの時刻まで待つ（Ｓ６０１）。ＡＰ１００は、繰り返し回数Ｎに”０”をセットする（Ｓ６０２）。ＡＰ１００は、Ｎが上限回数Ｍ以下か判定する（Ｓ６０３）。ＹＥＳのとき、ＡＰ１００は、宛先情報が格納可能か判定する（Ｓ６０４）。ＮＯのとき、ＡＰ１００は、ページングメッセージ輻輳フラグＯＮ、宛先情報非付加でページングメッセージを送信する（Ｓ６０５）。ＡＰ１００は、再ページングメッセージ監視時間Ｔｃだけ待つ（Ｓ６０６）。ＡＰ１００は、Ｎをインクリメントして（Ｓ６０７）、ステップ６０３に遷移する。

ステップ６０３でＮＯのとき、ＡＰ１００は、ページングメッセージを廃棄して（Ｓ６０８）、終了する。ステップ６０４でＹＥＳのとき、ＡＰ１００は、ページングメッセージ輻輳フラグＯＦＦ、宛先情報付加でページングメッセージを送信して（Ｓ６０９）、終了する。

図９を参照して、ＡＴがＡＰからページングメッセージを受信した時の輻輳判定処理を説明する。図９において、このフローチャートは、ＡＴがスリープ状態（モード）となったとき、開始する。

ＡＴ２００は、通常の監視周期Ｔｐまで待ち、ページングメッセージの監視を行う（Ｓ７０１）。ＡＴ２００は、ページングメッセージを受信したか判定する（Ｓ７０２）。ＹＥＳのとき、ＡＴ２００は、ページングカプセル内に自分宛の宛先情報があるか確認する（Ｓ７０３）。ページングメッセージ内にＡＴ２００宛の宛先情報が含まれていた場合（Ｓ７０３：ＹＥＳ）、ＡＴ２００は、ページングメッセージ輻輳フラグのＯＮ、ＯＦＦにかかわらずアクティブ状態に移行し（Ｓ７０４）、終了する。

ページングメッセージのページングカプセル内にＡＴ２００宛の宛先情報がない場合（Ｓ７０３：ＮＯ）、ＡＴ２００は、ページングメッセージ輻輳フラグのＯＮか判定する（Ｓ７０５）。

ページングメッセージ輻輳フラグがＯＮであった場合（Ｓ７０５：ＹＥＳ）、ＡＴ２００は、監視期間終了時刻から再ページングメッセージ監視時間Ｔｃ経過後に再度ページングメッセージを監視して（Ｓ７０６）、ステップ７０２に遷移する。ページングメッセージ輻輳フラグがＯＦＦの場合（Ｓ７０５：ＮＯ）、ＡＴ２００は、監視期間終了時刻からページングメッセージ監視時間Ｔｐ経過後に再度ページングメッセージを監視して（Ｓ７０７）、ステップ７０２に遷移する。ステップ７０２でＮＯのとき、ＡＴ２００は、スリープ状態を維持して、ステップ７０１へ移行する。

実施例２は、実施形態１と同様の構成およびシーケンスで実現する。ページングメッセージの監視周期に関して、無線標準により位相のずれた複数の監視周期が同時に存在できるように規定されている。この位相とはある監視周期の開始時間と別の監視周期の開始時間の時間的ずれを意味している。ページングの特徴として、特定の監視周期のユーザにページングが集中することにより、ある監視周期ではページングが輻輳状態であるが、別の監視周期ではページングカプセルに空きがある状態になる事がある。実施例２では、輻輳で送信できなかったページングメッセージの監視周期の位相をずらして、空きがある監視周期を利用してページングメッセージ送信する。これにより、ＡＰ１００は、ＡＴ２００−Ａに対する再ページングを、ＡＴ２００−Ｂのページングメッセージ監視周期ＢにＡＴ２００−Ａの宛先情報を多重し、ページングメッセージを送信するため、新たにページングメッセージを送信するタイミングが発生せずに、ＡＰ２００の処理が効率的となる。

図１０を参照して、ＡＰと複数のＡＴ間のページングメッセージ送受信処理を説明する。図１０において、ＡＴとして、ＡＴ２００−Ａと、ＡＴ２００−Ａとは別のユーザのＡＴ２００−Ｂが存在する。ＡＴ２００−Ｂは、ＡＴ２００−Ａのページングメッセージ監視周期Ａの次の周期で、位相が異なるページングメッセージ監視周期Ｂでページングメッセージを監視している。

輻輳してページングメッセージがＡＴ２００−Ａに監視周期Ａで送信できないとき、ＡＰ１００は、ＡＴ２００−Ａにページング輻輳フラグがＯＮで、宛先情報非付加でページングメッセージを送信する（Ｓ５１）。ＡＴ２００−Ａは、輻輳判定処理（ＡＴ）を実施する（Ｓ５２）。具体的には、自分の宛先情報がページングメッセージに含まれていないので、ＡＴ２００−Ａは、Ｔｃ経過後にページングメッセージを監視する。ＡＰ１００は、ＡＴ２００−ＡとＡＴ２００−Ｂとに、宛先にＡＴ２００−ＡとＡＴ２００−Ｂとを含んだページングメッセージを送信する（Ｓ５３）。ＡＴ２００−Ｂは、自分の宛先情報がページングメッセージに含まれているので、ＡＴ２００−Ｂは、ＡＰ１００にＡＣＫを送信する（Ｓ５６）。ＡＴ２００−Ｂは、アクティブモードに移行する（Ｓ５７）。自分の宛先情報がページングメッセージに含まれているので、ＡＴ２００−Ａは、ＡＰ１００にＡＣＫを送信する（Ｓ５８）。ＡＴ２００−Ａは、アクティブモードに移行する（Ｓ５９）。

さらに、周期Ａ、Ｂともに輻輳している場合が想定される。その場合周期Ｂのページング輻輳フラグをＯＮにしてページングメッセージを送信する。これによって、ＡＴ２００−Ａは、さらにＴｃ経過後に次の周期Ｃのページングメッセージを監視する。

２０…ページングメッセージ、１００…Access Point（ＡＰ）、１１０…ＡＰ輻輳判定部、１２０…ＡＰ送受信部、１３０…ＡＰ再ページングメッセージ監視時間保持部、２００…Access Terminal（ＡＴ）、２１０…ＡＴ輻輳判定部、２２０…ＡＴ送受信部、２３０…ＡＴ再ページングメッセージ監視時間保持部、５００…無線通信システム。

Claims (8)

1. 無線通信端末と、該無線通信端末と通信する基地局と、を有する無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、前記無線通信端末に対してページングメッセージを送信する場合に、前記ページングメッセージの輻輳状態によって前記無線通信端末へのページングメッセージ送信タイミングとは異なるタイミングで前記ページングメッセージを送信することを特徴とする無線通信システム。
2. 基地局と通信する無線通信端末において、
   前記基地局より受信するページングメッセージの輻輳状態によって、ページングメッセージ監視タイミングとは異なるタイミングで前記ページングメッセージを監視することを特徴とする無線通信端末。
3. 請求項２に記載の無線通信端末であって、
   前記異なるタイミングは、前記基地局配下の他の無線通信端末のページングメッセージ監視タイミングであることを特徴とする無線通信端末。
4. 無線通信端末と通信する基地局において、
   前記無線通信端末に対してページングメッセージを送信する場合に、前記ページングメッセージの輻輳状態によって前記無線通信端末へのページングメッセージ送信タイミングとは異なるタイミングで前記ページングメッセージを送信することを特徴とする基地局。
5. 請求項４に記載の基地局であって、
   ページングメッセージが輻輳状態にあるとき、ページングメッセージを送信できない無線通信端末に対して、ページングメッセージ輻輳フラグをＯＮとした第２のページングメッセージを送信することを特徴とする基地局。
6. 請求項５に記載の基地局であって、
   前記第２のページングメッセージは、宛先情報を含まないことを特徴とする基地局。
7. 請求項４に記載の基地局であって、
   前記無線端末と、前記異なるタイミングを事前にネゴシエーションすることを特徴とする基地局。
8. 請求項４に記載の基地局であって、
   前記無線端末と、前記異なるタイミングは、固定値であることを特徴とする基地局。

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