JP2014220830A - 無線通信システム、基地局装置、移動制御ノード、無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、基地局装置、移動制御ノード、無線通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】無線通信装置に最適な数のＴＡを割り当てる。
【解決手段】本発明の無線通信システムは、基地局装置と、移動制御ノードと、無線通信装置と、を有している。前記無線通信装置は、前記基地局装置に対してアタッチを要求し、前記基地局装置は、前記アタッチの要求を受信した後に、前記基地局装置の位置情報および前記基地局装置のセルの大きさに関する情報を前記移動制御ノードに送信し、前記移動制御ノードは、前記位置情報および前記セルの大きさに関する情報を受信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線通信システム、基地局装置、移動制御ノード、無線通信方法に関する。
現在、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Projects）において標準化が進められているＬＴＥ（Long Term Evolution）では、ＥＵＴＲＡＮ（Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network、UMTS＝Universal Mobile Telecommunication System）およびＥＰＣ（Evolved Packet Core）が、図１に示すように構成されている無線通信システムが提案されている（非特許文献１の４．２．１、非特許文献２のＦｉｇｕｒｅ ４．２．１−１および４．２．１−２）。ただし、これらの名称はこの限りではなく、ＥＵＴＲＡＮをＬＴＥと称し、ＥＰＣをＳＡＥ（System Architecture Evolution）と称し、ＥＵＴＲＡＮとＥＰＣとでＥＰＳ（Evolved Packet System）と称することもある。
図１を参照すると、ＥＵＴＲＡＮ側には、基地局装置であるｅＮｏｄｅ Ｂ（evolved Node B）１０が設けられている。また、ＥＰＣ側には、ＣＮ（Core Network） Ｎｏｄｅとして、移動制御ノードであるＭＭＥ（Mobility Management Entity）２０、ゲートウェイ装置であるＳ−ＧＷ（Serving Gateway）３０、上位ゲートウェイ装置であるＰ−ＧＷ（Packet Data Network Gateway）４０、およびＨＳＳ（Home Subscriber Server）５０が設けられている。また、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、無線通信装置であるＵＥ（User Equipment）６０と無線インタフェースを介して接続されている。
ここで、ＭＭＥ２０は、ＵＥ６０の移動制御（位置登録）機能、ハンドオーバ制御機能、Ｓ−ＧＷ３０およびＰ−ＧＷ４０の選択機能、ベアラ管理機能等を備えるノードである（非特許文献１の４．４．２）。また、Ｓ−ＧＷ３０は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０とＰ−ＧＷ４０との間でユーザプレーンのパケットデータを転送するノードである。また、Ｐ−ＧＷ４０は、自ネットワーク（Home PLMN、PLMN＝Public Land Mobile Network）からの送信パケットデータを外ネットワーク（Visit PLMN）へ転送し、外ネットワークからの受信パケットデータを自ネットワークへ転送するノードである。また、ＨＳＳ５０は、ＵＥ６０の認証に用いるユーザ情報を保存するサーバである。
また、ＬＴＥでは、ＵＥ６０に対し、着信時にページングを行うエリアとして、ＴＡ（Tracking Area）が割り当てられる（非特許文献１の５．２．３）。具体的には、ＵＥ６０は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に位置登録を行うと、ＭＭＥ２０によりＴＡが割り当てられ、割り当てられたＴＡのリストがＵＥ６０に登録される。そして、ＵＥ６０は、登録されたリストにないＴＡに移動したことを検出すると、ＴＡを更新するためにｅＮｏｄｅ Ｂ１０に再度の位置登録を行う（非特許文献１の５．３．３．１）。
ところで、ＵＥ６０の位置登録時に、ＵＥ６０に割り当てるＴＡ数は、例えば、ページング（Paging）トラヒックが高いところでは、ＵＥ６０に対するページングを行う領域を減らすために少なくする。その一方で、ＵＥ６０の位置登録の回数を減らすためには、例えば、高速移動のＵＥ６０に割り当てるＴＡ数を多くする。
このように、システムにおけるページングトラヒックを減らすためのＴＡ数と、ＵＥ６０からの位置登録の回数を減らすためのＴＡ数とは、トレードオフの関係にあるため、これらの関係を考慮して、ＵＥ６０に割り当てるＴＡ数を最適化する必要がある。
以下、一般的なＵＥ６０へのＴＡ割り当て方法について説明する。
ここでは、図２に示されるように、複数のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の各々のセルＣのうちＣ＃１〜Ｃ＃２３が配置されているものとする。また、Ｃ＃１〜Ｃ＃２３は、以下のように、ＴＡ＃１〜ＴＡ＃７のいずれかに属するものとする。
ＴＡ＃１＝Ｃ＃１，Ｃ＃２，Ｃ＃３，Ｃ＃４，Ｃ＃５
ＴＡ＃２＝Ｃ＃１７，Ｃ＃１８，Ｃ＃１９，Ｃ＃２０，Ｃ＃２１，Ｃ＃２２
ＴＡ＃３＝Ｃ＃６，Ｃ＃７，Ｃ＃８
ＴＡ＃４＝Ｃ＃９，Ｃ＃１０，Ｃ＃１２，Ｃ＃１３，Ｃ＃１４
ＴＡ＃５＝Ｃ＃１６
ＴＡ＃６＝Ｃ＃１１，Ｃ＃１５
ＴＡ＃７＝Ｃ＃２３
一般的に、ＭＭＥ２０は、保守者（オペレータ）により手動で設定されたルールにしたがって、ＵＥ６０にＴＡを割り当てる。また、このルールは、ＵＥ６０に固定的に複数のＴＡを割り当てるものになっている。
具体的には、図２の例であれば、ＵＥ６０がＴＡ＃１に属するセルのｅＮｏｄｅ Ｂ１０のいずれかに位置登録してきた場合、固定的にＴＡ＃１およびＴＡ＃４の２つのＴＡをＵＥ６０に割り当てるルールになっている。
この場合、高速移動のＵＥ６０がＴＡ＃１に属するセルのｅＮｏｄｅ Ｂ１０のいずれかに位置登録してきたとしても、ＵＥ６０には２つのＴＡ＃１およびＴＡ＃４を割り当てる。
しかし、例えば、ＴＡ＃１およびＴＡ＃４に属するセルが、カバーする範囲が非常に狭い（半径数百メートル）タイプのセルであるとすると、ＭＭＥ２０がＵＥ６０に２つのＴＡ＃１およびＴＡ＃４を割り当てたとしても、数秒でＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過してＴＡ＃５に入ってしまうため、ＵＥ６０はすぐに新たな位置登録をする必要がある。
ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過する時間を実際に計算してみると、以下になる。
ここでは、ＵＥ６０が位置登録するのがＴＡ＃１に属するＣ＃２のｅＮｏｄｅ Ｂ１０であり、ＴＡ＃１およびＴＡ＃４に属するセルのセル直径が５００ｍであり、ＵＥ６０の移動速度が８０ｋｍ／ｈであるものとする。
この場合、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過するまでの距離は、セル５つ（Ｃ＃２，Ｃ＃３，Ｃ＃５，Ｃ＃１２，Ｃ＃１３）分の２５００ｍ（＝５００ｍ＊５）である。
そのため、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過する時間は、１１３秒（≒２５００ｍ／８０ｋｍ／ｈ）である。この数値は、ＵＥ６０が約２分で位置登録をしてしまうことを示している。よって、ＵＥ６０の位置登録の数を減らすことはできない。
このように、ＵＥ６０の位置登録の数を減らすことができないので、ＵＥ６０に最適な数のＴＡを割り当てることができない。
また、ＵＥ６０に固定的に複数のＴＡを割り当てる場合、日中にほぼ移動しないＵＥ６０にも複数のＴＡを割り当てる。そのため、ＵＥ６０が着信時のページングのトラヒックを複数のＴＡの範囲に渡って出すことになり、ページングトラヒックを減らすことができず、無線通信システムに大きな負荷を与えてしまう。
以上のように、ＵＥ６０に固定的に複数のＴＡを割り当てる構成では、ＵＥ６０に最適な数のＴＡを割り当てることができないという課題がある。
また、保守者が、ＵＥ６０にＴＡを割り当てる際のルールを手動でＭＭＥ２０に設定しているため、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の増設時や減設時等に、毎回、ルールを設定し直さなければならず、保守者に大変な手間がかかり、ＯＰＥＸ（Operation Expenditure）の増加につながってしまうという課題がある。
３ＧＰＰ ＴＳ ２３．４０１，Ｖ８．０．０ ３ＧＰＰ ＴＳ ３６．３００，Ｖ８．２．０
そこで、本発明の目的は、上述した課題の少なくとも一つを解決することができる無線通信システム、基地局装置、移動制御ノード、無線通信方法を提供することにある。
本発明の無線通信システムは、
基地局装置と、移動制御ノードと、を有してなる無線通信システムであって、
前記基地局装置は、
前記基地局装置の位置情報および前記基地局装置のセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を前記移動制御ノードに送信し、
前記移動制御ノードは、
前記基地局装置から、前記基地局装置の位置情報および前記基地局装置のセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を受信する。
本発明の基地局装置は、
基地局装置の位置情報および前記基地局装置のセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を、移動制御ノードに送信する送信部を有する。
本発明の第１の移動制御ノードは、
基地局装置から、当該基地局装置の位置情報および前記基地局装置のセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を受信する受信部を有する。
本発明の第２の移動制御ノードは、
基地局装置から、前記基地局装置に位置登録した無線通信装置の動きに関する情報を受信する受信部と、
前記基地局装置の配置に関する情報と前記動きに関する情報とを基に、トラッキングエリアを割り当てる制御部と、を有する。
本発明の第１の無線通信方法は、
基地局装置による無線通信方法であって、
前記基地局装置の位置情報および前記基地局装置のセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を、移動制御ノードに送信する送信ステップを有する。
本発明の第２の無線通信方法は、
移動制御ノードによる無線通信方法であって、
基地局装置から、前記基地局装置の位置情報および前記基地局装置のセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を受信する受信ステップを有する。
本発明によれば、基地局装置は、自己の基地局装置の位置情報およびセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を移動制御ノードに送信する構成となっている。
したがって、移動制御ノードは、基地局装置の位置情報およびセルの大きさに関する情報の少なくとも一方を受信することによって、セルの配置関係を把握することができるため、トラッキングエリアの割り当てのための保守者の手作業にともなうＯＰＥＸを低減でき、最適な数のトラッキングエリアを無線通信装置に割り当てることが可能になるという効果が得られる。
無線通信システムの全体構成を示す図である。 セルの配置関係を表すマップの他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の無線通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の無線通信システムにおけるｅＮｏｄｅ Ｂの増設時の動作を説明するシーケンス図である。 セルの配置関係を表すマップの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の無線通信システムにおけるｅＮｏｄｅ Ｂのセルのカバー範囲の変更時の動作を説明するシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態に係るＭＭＥにおけるＴＡ割り当て時の動作の流れを説明するフローチャートである。 図９に示したステップ７０６，７１２におけるＴＡ範囲の計算時の処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の無線通信システムにおけるＵＥのアタッチ時の動作を説明するシーケンス図である。 本発明の第４の実施形態の無線通信システムにおけるＵＥの位置登録時の動作を説明するシーケンス図である。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
なお、以下で説明する全ての実施形態において、無線通信システムの全体構成自体は、図１に示したものと同様である。
（第１の実施形態）
図３を参照すると、本実施形態に係るｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、自己のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置情報および大きさに関する情報をＭＭＥ２０に送信する送信部１１を有している。
また、本実施形態に係るＭＭＥ２０は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０から、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置情報および大きさに関する情報を受信する受信部２１を有している。
以下、本実施形態の動作について、図４を参照して説明する。
図４を参照すると、ステップ２０１において、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、自己のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置情報および大きさに関する情報をＭＭＥ２０に送信する。ＭＭＥ２０に送信された情報は、ＭＭＥ２０の受信部２１にて受信される。
したがって、ＭＭＥ２０が、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置情報および大きさに関する情報を受信することによって、セルの配置関係を把握することができるため、ＴＡの割り当てのための保守者の手作業にともなうＯＰＥＸを低減でき、最適な数のＴＡをＵＥ６０に割り当てることが可能になるという効果が得られる。
（第２の実施形態）
図５を参照すると、本実施形態に係るｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、図３の第１の実施形態と比較して、受信部１２および制御部１３が追加された点が異なる。
制御部１３は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する以下の情報をメッセージに含める。
（１）ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置情報
例えば、セルの位置情報は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に搭載された位置情報測定部でＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用して取得された、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置（例えば、セルの中心位置またはｅＮｏｄｅ Ｂ１０の中心位置）の緯度経度の情報である。また、セルの位置情報は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０がＧＰＳ等を利用して取得した、位置計算に必要な情報とすることができる。
（２）ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの大きさに関する情報
例えば、セルの大きさは、セルの直径または半径（例えば、５００ｍ、１ｋｍ、２ｋｍ）とすることができる。もしくは、セルの大きさを表すタイプ（例えば、Ｍａｃｒｏ、Ｍｉｃｒｏ、Ｐｉｃｏ、Ｆｅｍｔｏ）とすることができる。
（３）ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの属するＴＡ
（４）ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の番号もしくはｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの番号
なお、上記の（２）〜（４）は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に予め設定されるものである。
送信部１１は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報を含むメッセージをＭＭＥ２０に送信する。
受信部１２は、ＭＭＥ２０から、自己のｅＮｏｄｅ Ｂ１０に位置登録してきたＵＥ６０に割り当てたＴＡの情報を含むメッセージを受信する。
なお、送信部１１、受信部１２、および制御部１３によるメッセージの送受信は、ＵＥ６０との間でも行われるものとする。
また、本実施形態に係るＭＭＥ２０は、図３の第１の実施形態と比較して、送信部２２および制御部２３が追加された点が異なる。
受信部２１は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０から、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報を含むメッセージを受信する。
制御部２３は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報を基に、セルの配置関係を表すマップを作成する。
また、制御部２３は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に位置登録してきたＵＥ６０に対し、ＵＥ６０の移動速度および移動方向とマップとを基に、最適な数のＴＡを動的に割り当て、割り当てたＴＡの情報をメッセージに含める。
送信部２２は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に位置登録してきたＵＥ６０に割り当てたＴＡの情報を含むメッセージをｅＮｏｄｅ Ｂ１０に送信する。
なお、送信部２２、受信部２１、および制御部２３によるメッセージの送受信は、Ｓ−ＧＷ３０との間でも行われるものとする。
以下、本実施形態の動作について説明する。
無線通信システムにおいては、ある地域におけるトラヒック量や、既設のｅＮｏｄｅ Ｂ１０から無線が届かないビルの谷間の影などの場所などに応じて、通信サービスを安定的かつ最適にするため、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の増設、減設、配置換え等を行う。
［ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の増設時］
まず、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の増設時の動作について、図６を参照して説明する。
ここでは、図７に示すように、図２のセル配置に、ＴＡ＃１に属するＣ＃３０が新たに追加されるものとする。
図６を参照すると、ステップ４０１において、ＴＡ＃１に追加されるＣ＃３０のｅＮｏｄｅ Ｂ１０が新たに増設されたとする。
すると、ステップ４０２において、増設されたｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報を含むセットアップメッセージ（Ｓ１ Ｓｅｔｕｐメッセージ）をＭＭＥ２０に送信する。
次に、ステップ４０３において、ＭＭＥ２０の制御部２３は、ＴＡ＃１に属するＣ＃１〜Ｃ＃５，Ｃ＃３０の位置情報および大きさに関する情報を基にＴＡ＃１の範囲を計算し、図７に示すような新たなマップを作成して不図示の記憶部に保存する。
その後、ステップ４０４において、ＭＭＥ２０の送信部２２は、セットアップメッセージに対する応答メッセージ（Ｓ１ Ｓｅｔｕｐ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）を、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に送信する。
［ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の減設時］
ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の減設時には、減設されたｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルが削除されることになるため、ＭＭＥ２０は、減設されたｅＮｏｄｅ Ｂ１０から通知をもらうことはできない。ただし、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の減設時には、減設されたｅＮｏｄｅ Ｂ１０とＭＭＥ２０との接続リンクが切断されることになる。
そこで、ＭＭＥ２０の制御部２３は、自己のＭＭＥ２０との接続リンクが切断されたｅＮｏｄｅ Ｂ１０を減設されたと判断し、減設されたｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルをマップから削除し、新たなマップを作成して不図示の記憶部に保存する。
［ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルのカバー範囲の変更時］
次に、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルがカバーするカバー範囲の変更時の動作について、図８を参照して説明する。
図８を参照すると、ステップ６０１において、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の配置換えや構成変更（アンテナの交換、アンテナ方向の変更等）により、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルのカバーする範囲が変更されたとする。
すると、ステップ６０２において、セルのカバー範囲に変更があったｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報を含むリコンフィグレーションメッセージ（Ｓ１ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎメッセージ）をＭＭＥ２０に送信する。
次に、ステップ６０３において、ＭＭＥ２０の制御部２３は、カバー範囲に変更があったセルの属するＴＡの範囲を計算し、新たなマップを作成して不図示の記憶部に保存する。
その後、ステップ６０４において、ＭＭＥ２０の送信部２２は、リコンフィグレーションに対する応答メッセージ（Ｓ１ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）を、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に送信する。
［ＵＥ６０の位置登録時］
ＵＥ６０の位置登録（TA Update）時に、ＭＭＥ２０の制御部２３は、ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅおよび移動方向Ｄｉｒを基に、最適な数のＴＡをＵＥ６０に割り当てる。
（Ａ）ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅの計算
例えば、ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅは、一定期間内のＵＥ６０の位置登録時にそれぞれ割り当てたＴＡの変化数から、計算することができる。具体的には、ＴＡ数が増えていれば、ＵＥ６０の移動速度は高速であると判断でき、逆に、ＴＡ数が減っていれば、ＵＥ６０の移動速度は低速であると判断できる。なお、ＵＥ６０の移動速度の情報は、その他の方法でも取得するようにしてもよい。例えば、ＵＥ６０が把握している移動速度の情報を、ＵＥ６０からｅＮｏｄｅ Ｂ１０を経由して、ＭＭＥ２０が受信してもよい。
（Ｂ）ＵＥ６０の移動方向Ｄｉｒの計算
例えば、ＵＥ６０の移動方向Ｄｉｒは、一定期間内のＵＥ６０の位置登録の軌跡から、計算することができる。なお、ＵＥ６０の移動方向の情報は、その他の方法でも取得するようにしてもよい。例えば、ＵＥ６０が把握している移動方向の情報を、ＵＥ６０からｅＮｏｄｅ Ｂ１０を経由して、ＭＭＥ２０が受信してもよい。
（Ｃ）ＵＥ６０へのＴＡの割り当て
ここでは、ＵＥ６０にＴＡを割り当てる際、ＵＥ６０が割り当てられた全てのＴＡを通過するのに、例えば、６分以上かかるようにする。ただし、ＵＥ６０が割り当てられた全てのＴＡを通過するのにかかる時間は、６分に限られず、システムの設計に応じて適宜決定することができる。
・具体例１
ここでは、図７に示すように、ＵＥ６０が位置登録するのがＴＡ＃１に属するＣ＃２のｅＮｏｄｅ Ｂ１０であり、ＴＡ＃１およびＴＡ＃４に属するセルのセル直径が２ｋｍであり、ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅが８０ｋｍ／ｈであり、ＵＥ６０の移動方向ＤｉｒがＴＡ＃１からＴＡ＃４の方向であるものとする。
この場合、ＵＥ６０に仮に２つのＴＡ＃１およびＴＡ＃４を割り当てると、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過するまでの距離は、セル５つ（Ｃ＃２，Ｃ＃３，Ｃ＃５，Ｃ＃１２，Ｃ＃１３）分の１０ｋｍ（＝２ｋｍ＊５）である。そのため、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過する時間は、７．５分（≒１０ｋｍ／８０ｋｍ／ｈ）である。即ち、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過するのに６分以上かかるため、ＵＥ６０には、ＴＡ＃１およびＴＡ＃４の２つを割り当てる。
・具体例２
ここでは、図７に示すように、ＵＥ６０が位置登録するのがＴＡ＃１に属するＣ＃２のｅＮｏｄｅ Ｂ１０であり、ＴＡ＃１、ＴＡ＃４、およびＴＡ＃５に属するセルのセル直径が１．５ｋｍであり、ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅが８０ｋｍ／ｈであり、ＵＥ６０の移動方向ＤｉｒがＴＡ＃１からＴＡ＃４の方向であるものとする。
この場合、ＵＥ６０に仮に２つのＴＡ＃１およびＴＡ＃４を割り当てると、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過するまでの距離は、セル５つ（Ｃ＃２，Ｃ＃３，Ｃ＃５，Ｃ＃１２，Ｃ＃１３）分の７．５ｋｍ（＝１．５ｋｍ＊５）である。そのため、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過する時間は、５．６分（≒７．５ｋｍ／８０ｋｍ／ｈ）である。即ち、ＵＥ６０がＴＡ＃１およびＴＡ＃４を通過するのに６分以上かからない。
そこで、ＵＥ６０に３つのＴＡ＃１、ＴＡ＃４、およびＴＡ＃５を割り当てることにして再計算を行うと、ＴＡ＃１、ＴＡ＃４、およびＴＡ＃５を通過する時間は、６．８分（≒９．０ｋｍ／８０ｋｍ／ｈ）である。即ち、ＵＥ６０がＴＡ＃１、ＴＡ＃４、およびＴＡ＃５を通過するのに６分以上かかるため、ＵＥ６０には、ＴＡ＃１、ＴＡ＃４、およびＴＡ＃５の３つを割り当てる。
・具体例３
ここでは、上記と同様に、ＵＥ６０が位置登録するのがＴＡ＃１に属するＣ＃２のｅＮｏｄｅ Ｂ１０であるが、ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅが０ｋｍ／ｈであるものとする。
この場合、ＵＥ６０は、日中に会社等にいてほぼ移動しないと考えられる。そのため、ＵＥ６０には、位置登録先のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のＣ＃２が属するＴＡ＃１を１つだけ割り当てる。このように、日中にほぼ移動しないＵＥ６０に１つのＴＡだけを割り当てることによって、着信時のページングのトラヒックをＴＡ＃１に出すことだけで済むので、ページングのトラヒックを減らすことができ、無線通信システムに負荷を与えない。
以上のＵＥ６０へのＴＡ割り当て処理の流れは、次のようになる。
図９を参照すると、ＭＭＥ２０の制御部２３は、ＵＥ６０がｅＮｏｄｅ Ｂ１０に位置登録してくると、まず、ステップ７０１において、ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅを計算し、ステップ７０２において、移動速度Ｓｕｅが０であれば、ステップ７０３において、ＵＥ６０に対し、位置登録先のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルが属するＴＡを１つだけ割り当てる。
一方、ステップ７０２において、移動速度Ｓｕｅが０でなければ、制御部２３は、ステップ７０４において、ＵＥ６０の移動方向Ｄｉｒを計算し、ステップ７０５において、現在のＴＡ（位置登録先のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルが属するＴＡ）の範囲を計算する。
なお、上記実施形態において、移動速度Ｓｕｅが０でない場合に、ＴＡの範囲を計算しているが、移動速度Ｓｕｅは０に限らず、例えば、所定の速度以上である場合に、ＴＡの範囲を計算するようにしてもよい。
このとき、ＴＡの範囲の計算は、例えば、図１０のように行われる。
即ち、図１０を参照すると、まず、制御部２３は、ステップ８０１において、ｘとして、ＴＡに属するセルのうちＵＥ６０の移動方向Ｄｉｒに配置されているセル数を設定する。
次に、制御部２３は、ステップ８０２において、ｎとして、次のセル番号（ステップ８０１からの移行時には最初のセル番号）を設定し、ステップ８０３において、Ｄｎとして、ステップ８０２で設定したセルｎの直径を設定する。なお、セルの直径は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０から上記の（２）の情報として受信したセルの直径を用いる。なお、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０から受信した上記の（２）の情報がセルの半径やタイプである場合は、これらの情報を基にしてセルの直径を求める。
次に、制御部２３は、ステップ８０４において、ＴＡがカバーする範囲を表すＴＡｄとして、現在のＴＡｄ（ステップ８０１からの移行時には０）にステップ８０３で設定したＤｎを加算したものを設定する。
次に、制御部２３は、ステップ８０５において、新たなｘとして、現在のｘから１を減算したものを設定し、ステップ８０６において、ｘが０であれば、ステップ８０７において、ステップ８０４で設定したＴＡｄを不図示の記憶部に保存する。
一方、ステップ８０６において、ｘが０でなければ、ステップ８０２に戻り、ｘが０になるまで同様の処理を繰り返す。
よって、ＴＡのカバー範囲ＴＡｄは、次の数式１のように表される。なお、数式１において、ｎはセルの番号を表す。
Figure 2014220830
再度図９を参照すると、制御部２３は、ステップ７０６において、ＴＡｄとして、ステップ７０５で計算した現在のＴＡの範囲を設定するとともに、ＴＡｄｍとして、初期値０を設定し、ステップ７０７において、新たなＴＡｄとして、ステップ７０６で設定したＴＡｄとＴＡｄｍとを加算したものを設定する。
次に、制御部２３は、ステップ７０８において、ＵＥ６０がＴＡを通過する通過時間Ｔを、ステップ７０７で新たに設定したＴＡｄをステップ７０１で計算した移動速度Ｓｕｅで除算することで求める。
よって、ＵＥ６０の通過時間Ｔは、次の数式２のように表される。なお、数式２において、ｍはＴＡの番号を表す。
Figure 2014220830
次に、制御部２３は、ステップ７０９において、ステップ７０８で計算した通過時間Ｔが、予め決められた時間（ＵＥ６０が割り当てられた全てのＴＡを通過するのに要する時間）であるＸ分を超えている場合は、ステップ７１０において、現在のＴＡをＵＥ６０に割り当てる。
一方、ステップ７０９において、ステップ７０８で計算した通過時間ＴがＸ分以下である場合は、制御部２３は、ステップ７１１において、新たなＴＡｄｍとして、ＵＥ６０の移動方向の次のＴＡがカバーする範囲を表すＴＡｄ（ｍ＋１）を設定し、ステップ７１２において、ステップ７１１で新たに設定したＴＡｄｍを計算する。以降、ステップ７０７に戻り、通過時間ＴがＸ分を超えるまで同様の処理を繰り返す。
なお、上述した本実施形態では、ＵＥ６０の動きに関する情報としては、移動速度Ｓｕｅおよび移動方向Ｄｉｒを用いたが、そのいずれか一方を用いるように発明を構成してもよい。例えば、移動速度Ｓｕｅだけを採用した場合は、ＵＥ６０の位置を中心にその四方にあるＴＡを割り当てるという方法が考えられる。また、例えば、移動方向Ｄｉｒだけを採用した場合は、その方向の所定数のＴＡを割り当てるという方法が考えられる。
上述したように本実施形態においては、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、自己のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の増設時やセルのカバー範囲の変更時に、自己のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置情報および大きさに関する情報等を含むメッセージをＭＭＥ２０に送信する。
したがって、ＭＭＥ２０は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルの位置情報および大きさに関する情報を基に、セルの配置関係を把握することができるため、第１の実施形態と同様に、最適な数のＴＡを動的にＵＥ６０に割り当てることが可能になるという効果が得られる。
さらに、ＭＭＥ２０は、ＵＥ６０の移動速度Ｓｕｅおよび移動方向Ｄｉｒを考慮することにより、ＵＥ６０の位置登録数とページング数とのバランスをとった最適な数のＴＡをＵＥ６０に割り当てることが可能になるという効果が得られる。
なお、ＭＭＥ２０は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の減設時には、そのｅＮｏｄｅ Ｂ１０との接続リンクが切断されたことにより、そのｅＮｏｄｅ Ｂ１０が減設されたと判断することができる。
また、本実施形態においては、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０が上記の情報をＭＭＥ２０に送信するため、ＴＡの割り当てのための保守者による手作業を減らすことができ、ＯＰＥＸを低減することができるという効果も得られる。
また、本実施形態においては、ＵＥ６０の位置登録の際に、ＭＭＥが、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の配置に関する情報とＵＥの動きに関する情報に基づいて、ＴＡをＵＥに割りあてるため、ＵＥの動きに応じて最適なＴＡを動的に割り当てることができる。なお、ＵＥの動きとは、例えば、移動速度や移動方向とすることができる。
（第３の実施形態）
本実施形態に係るｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、図５に示した第２の実施形態と比較して、構成自体は同様であるが、動作が異なる。
即ち、第１の実施形態では、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報を自己のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の増設時にＭＭＥ２０に送信していたが、その代わりに、本実施形態では、ＵＥ６０がアタッチしてきた時に送信する。なお、アタッチとは、ＵＥ６０のｅＮｏｄｅ Ｂ１０への最初のアクセスのことであり、例えば、電源投入後の最初のアクセス等が該当する。その他のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の動作は、第２の実施形態と同様である。
また、本実施形態に係るＭＭＥ２０の構成および動作は、図５に示した第２の実施形態と同様である。
以下、本実施形態の動作について、図１１を参照して説明する。
図１１を参照すると、ステップ９０１において、ＵＥ６０がｅＮｏｄｅ Ｂ１０に対してアタッチのためのアタッチを要求するメッセージ（Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）を送信したとする。
すると、ステップ９０２において、アタッチ先のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報やアタッチ要求メッセージ（Ａｔｔａｃｈ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）の情報を含む、アタッチ手順（Attach procedure）を開始するためのメッセージ（Ｉｎｉｔｉａｌ ＵＥ Ｍｅｓｓａｇｅメッセージ）を、ＭＭＥ２０に送信する。
次に、ステップ９０３において、ＨＳＳ５０に保存されたユーザ情報を用いたＭＭＥ２０の不図示の認証部によるＵＥ６０の認証が成功すると、ステップ９０４において、ＭＭＥ２０の送信部２２は、ベアラ生成を要求するメッセージ（Ｃｒｅａｔｅ Ｄｅｆａｕｌｔ Ｂｅａｒｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）を、Ｓ−ＧＷ３０に送信する。
次に、ステップ９０５において、Ｓ−ＧＷ３０からＰ−ＧＷ４０に対し、ベアラ生成を要求するメッセージ（Ｃｒｅａｔｅ Ｄｅｆａｕｌｔ Ｂｅａｒｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）が送信される。これに対して、ステップ９０６，９０７において、Ｐ−ＧＷ４０からＳ−ＧＷ３０経由でＭＭＥ２０に対し、ベアラ生成を要求するメッセージに対する応答メッセージ（Ｃｒｅａｔｅ Ｄｅｆａｕｌｔ Ｂｅａｒｅｒ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）が送信される。
この時点で、ＭＭＥ２０の制御部２３は、アタッチ先のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルが属するＴＡの範囲を計算し、新たなマップを作成して記憶部に保存する処理と、アタッチしてきたＵＥ６０にＴＡを割り当てる処理とを行う。
次に、ステップ９０８において、ＭＭＥ２０の送信部２２は、ＵＥ６０に割り当てたＴＡの情報とアタッチを容認する旨のメッセージ（Ａｔｔａｃｈ Ａｃｃｅｐｔメッセージ）を含むメッセージ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｓｅｔｕｐ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）を、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に送信する。続いて、ステップ９０９において、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、ＵＥ６０に割り当てたＴＡの情報を含む、アタッチを容認する旨のメッセージ（Ａｔｔａｃｈ Ａｃｃｅｐｔメッセージ）を含むメッセージ（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）をＵＥ６０に送信する。
その後、ステップ９１０において、ＵＥ６０はｅＮｏｄｅ Ｂ１０に対し、アタッチを容認する旨のメッセージに対する応答メッセージ（Ａｔｔａｃｈ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ）を含むメッセージ（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）を送信する。続いて、ステップ９１１において、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、アタッチを容認する旨のメッセージに対する応答メッセージ（Ａｔｔａｃｈ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ）を含むメッセージ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｓｅｔｕｐ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）をＭＭＥ２０に送信する。
上述したように本実施形態においては、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、ＵＥ６０がアタッチしてきた時に、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報をＭＭＥ２０に送信するため、常にｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する最新の情報をＭＭＥ２０に通知することができるという効果が得られる。その他の効果は、第２の実施形態と同様である。
（第４の実施形態）
本実施形態に係るｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、図５に示した第２の実施形態と比較して、構成自体は同様であるが、動作が異なる。
即ち、第１の実施形態では、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報を自己のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の増設時にＭＭＥ２０に送信していたが、その代わりに、本実施形態では、ＵＥ６０が位置登録してきた時に送信する。その他のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の動作は、第２の実施形態と同様である。
また、本実施形態に係るＭＭＥ２０の構成および動作は、図５に示した第２の実施形態と同様である。
以下、本実施形態の動作について、図１２を参照して説明する。
なお、図１２においては、既存のＭＭＥ２０およびＳ−ＧＷ３０を、それぞれＯｌｄ ＭＭＥ２０−ＯおよびＯｌｄ Ｓ−ＧＷ３０−Ｏと称し、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０がＵＥ６０からの位置登録要求メッセージ（ＴＡＵ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）に含まれる情報を基に新たに選択したＭＭＥ２０をＮｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎと称し、Ｎｅｗ ＭＭＥ２０−ＮがＴＡＵ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに含まれる情報を基に新たに選択したＳ−ＧＷ３０をＮｅｗ Ｓ−ＧＷ３０−Ｎと称する。
図１２を参照すると、ステップ１００１において、ＵＥ６０がｅＮｏｄｅ Ｂ１０に対して位置登録のためのＴＡＵ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信したとする。
すると、ステップ１００２において、位置登録先のｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報やＴＡＵ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージの情報を含む、ＴＡ更新手順（TA Update procedure）を開始するためのメッセージ（Ｉｎｉｔｉａｌ ＵＥ Ｍｅｓｓａｇｅメッセージ）を、Ｎｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎに送信する。
次に、ステップ１００３において、Ｎｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎの送信部２２は、ＵＥ６０のコンテキスト情報を要求するメッセージ（Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）をＯｌｄ ＭＭＥ２０−Ｏに送信し、ステップ１００４において、Ｏｌｄ ＭＭＥ２０−Ｏの送信部２２は、ＵＥ６０のコンテキスト情報を要求するメッセージ対する応答メッセージ（Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）をＮｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎに送信する。
次に、ステップ１００５において、ＨＳＳ５０に保存されたユーザ情報を用いたＭＭＥ２０の不図示の認証部によるＵＥ６０の認証が成功すると、Ｎｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎの送信部２２は、ステップ１００６において、ＵＥ６０のコンテテキストがＮｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎにて有効になり、Ｏｌｄ ＭＭＥ２０−Ｏにて無効にする旨を示すメッセージ（Ｃｏｎｔｅｘｔ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅメッセージ）を、Ｏｌｄ ＭＭＥ２０−Ｏに送信し、ステップ１００７において、ベアラ生成を要求するメッセージ（Ｃｒｅａｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）を、Ｎｅｗ Ｓ−ＧＷ３０−Ｎに送信する。
次に、ステップ１００８において、Ｎｅｗ Ｓ−ＧＷ３０−ＮからＰ−ＧＷ４０に対し、データの転送ルートをＯｌｄ Ｓ−ＧＷ３０−ＯからＮｅｗ Ｓ−ＧＷ３０−Ｎに切り替える要求メッセージ（Ｕｐｄａｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）が送信される。これに対して、ステップ１００９において、Ｐ−ＧＷ４０からＮｅｗ Ｓ−ＧＷ３０−Ｎに対し、データの転送ルートを切り替える要求メッセージに応答するメッセージ（Ｕｐｄａｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）が送信される。続いて、ステップ１０１０において、Ｎｅｗ Ｓ−ＧＷ３０−ＮからＮｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎに対し、ベアラ生成を要求するメッセージに対する応答メッセージ（Ｃｒｅａｔｅ Ｂｅａｒｅｒ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）が送信される。そして、ステップ１０１１において、Ｏｌｄ Ｓ−ＧＷ３０−Ｏに関するベアラの解放処理が行われる。
この時点で、Ｎｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎの制御部２３は、位置登録先のｅＮｏｄｅ Ｂ１０のセルが属するＴＡの範囲を計算し、新たなマップを作成して記憶部に保存する処理と、位置登録してきたＵＥ６０にＴＡを割り当てる処理とを行う。
次に、ステップ１０１２において、Ｎｅｗ ＭＭＥ２０−Ｎの送信部２２は、ＵＥ６０に割り当てたＴＡの情報と位置登録を容認する旨のメッセージ（TAU Acceptメッセージ）を含むメッセージ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｓｅｔｕｐ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）を、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に送信する。ステップ１０１３において、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、ＵＥ６０に割り当てたＴＡの情報を含む、位置登録を容認する旨のメッセージ（TAU Acceptメッセージ）を含むメッセージ（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ）をＵＥ６０に送信する。
その後、ステップ１０１４において、ＵＥ６０からｅＮｏｄｅ Ｂ１０に対し、位置登録を容認するメッセージに対する応答メッセージ（ＴＡＵ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ）を含むメッセージ（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）が送信される。続いて、ステップ１０１５において、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０の送信部１１は、位置登録を容認するメッセージに対する応答メッセージ（ＴＡＵ Ｃｏｍｐｌｅｔｅメッセージ）を含むメッセージ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｓｅｔｕｐ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ）をＭＭＥ２０に送信する。
上述したように本実施形態においては、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０は、ＵＥ６０が位置登録してきた時に、ｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する上記の（１）〜（４）の情報をＭＭＥ２０に送信するため、常にｅＮｏｄｅ Ｂ１０に関する最新の情報をＭＭＥ２０に通知することができるという効果が得られる。その他の効果は、第２の実施形態と同様である。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、以上の実施形態においては、ＬＴＥの無線通信システムを例として説明した。しかし、本発明は、ＬＴＥの無線通信システムに限らず、移動制御ノード、基地局装置、無線通信装置を有する他の無線通信システムにも適用できる。
また、以上の実施形態においては、移動制御ノードとゲートウェイ装置とが分離した無線通信システムを例として説明したが、本発明は、移動制御ノードとゲートウェイ装置とが一体となった無線通信システムにも適用することができる。
本出願は、２００８年１月３１日に出願された日本出願特願２００８−０２１３０４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (3)

  1. 基地局装置と、移動制御ノードと、を有してなる無線通信システムにおける無線通信装置であって、
    前記基地局装置に対してアタッチを要求する手段と、
    前記基地局装置が前記移動制御ノードに前記基地局装置のセルの大きさに関する情報および前記基地局装置が属するトラッキングエリアに関する情報を送信した後に、前記基地局装置からアタッチ容認メッセージを受信する手段と、を有する、無線通信装置。
  2. 前記セルの大きさに関する情報は、当該セルの大きさを表すタイプの情報である請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 前記セルの大きさに関する情報は、当該セルがマクロセルまたはフェムトセルであることを示す情報である請求項１または２に記載の無線通信装置。
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