JP2015192334A - 無線通信方法、無線基地局及び無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟なシステム負荷制御が可能であり、且つ運用するセル間の周波数が同一であるか相違するかにかかわらず、負荷分散制御を行うことができる無線通信方法を得ること。
【解決手段】複数の無線基地局と該複数の無線基地局による複数のセルが重なり合う位置に配置された無線端末との無線通信方法であって、負荷情報を共有する複数の無線基地局は、高負荷状態で通信中のマシンタイプ通信端末の呼解放を行う際に、他の特定セルのセル識別子を、プライオリティ情報を含むメッセージにより指示することで在圏セルを変更してセル再選択を行うステップと、無線端末が次に通信を行うタイミングで高負荷状態の無線基地局へのアクセスを避けて低負荷状態の無線基地局にアクセスすることで、複数の無線基地局で負荷を分散するステップと、を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線通信方法、無線基地局及び無線端末に関する。

無線通信システムの標準化プロジェクト団体である３ＧＰＰ（３^ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、第４世代移動体通信システムとしてＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を発展させたＬＴＥ‐Ａｄｖａｎｃｅｄの規格化が進められており、無線端末の種類も多様化している。特に、マシンタイプ通信（ＭＴＣ：Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）では、膨大な数の無線端末からのアクセスタイミングの最適化、アクセスの集中による過負荷、及びアクセスの偏りによる輻輳の制御が課題として挙げられている。

このような課題の解決方法として、例えば、非特許文献１には、アクセス規制クラスを拡張し（ＥＡＢ：Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｂａｒｒｉｎｇ）、報知情報を介してアクセス規制状態を通知することで、特定のアクセス規制クラスが事前に設定（登録）されたＵＳＩＭ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）を搭載する無線端末に対して、ネットワークアクセス要求を禁止する技術が開示されている。

一方で、特許文献１には、例えば、セル再選択処理の過程において通信中のサービングセル（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｃｅｌｌ）と異なる周波数の隣接セルの優先順位を指示して優先順位に基づいたセル再選択処理を行うことで、不必要なセル探索時間を短縮し、さらにセル再選択基準を調整することでシステム負荷を軽減する技術が開示されている。

特表２０１０−５２７１７８号公報

３ＧＰＰ ＴＳ２２．０１１ Ｖ１２．０．０（２０１３−０３）

しかしながら、非特許文献１に開示された上記従来の技術によれば、ＵＳＩＭへの事前の設定が必要であるため、柔軟なシステム負荷制御を行うことができない。また、特許文献１に開示された上記従来の技術によれば、同一周波数のセル間でのシステム負荷分散ができず、異なる周波数のセルが複数存在する場合には、最も受信電力が高いセルを再選択して近接するマシンタイプ通信端末は同じセルに対してセル再選択を行う。そのため、新たなセルにおいても結局は負荷の集中が発生する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、柔軟なシステム負荷制御が可能であり、且つ運用するセル間の周波数が同一であるか相違するかにかかわらず、負荷分散制御を行うことができる無線通信方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の無線基地局と該複数の無線基地局による複数のセルが重なり合う位置に配置された無線端末との無線通信方法であって、負荷情報を共有する前記複数の無線基地局は、高負荷状態で通信中のマシンタイプ通信端末の呼解放を行う際に、他の特定セルのセル識別子を、プライオリティ情報を含むメッセージにより指示することで在圏セルを変更してセル再選択を行うステップと、前記無線端末が次に通信を行うタイミングで高負荷状態の無線基地局へのアクセスを避けて低負荷状態の無線基地局にアクセスすることで、前記複数の無線基地局で負荷を分散するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、柔軟なシステム負荷制御が可能であり、且つ運用するセル間の周波数が同一であるか相違するかにかかわらず、負荷分散制御を行うことができる無線通信方法を得ることができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１における無線基地局を含む無線通信システムの構成の一例を示す図である。 図２は、実施の形態１における無線通信システムを含む移動体通信ネットワークの構成の一例を示す図である。 図３は、実施の形態１における基地局の構成の一例を示すブロック図である。 図４は、実施の形態１における基地局間の通信路を確立する手順を示すシーケンス図である。 図５は、実施の形態１における基地局の負荷分散のフローを示すシーケンス図である。 図６は、実施の形態１におけるセル再選択処理のフローを示す図である。 図７は、実施の形態１における周辺セル管理テーブルを示す図である。 図８は、実施の形態１における負荷情報更新を行う負荷測定処理のフローを示す図である。 図９は、実施の形態１における負荷情報、端末配置及び通信状態を示す図である。 図１０は、実施の形態１における負荷判定処理のフローを示す図である。 図１１は、実施の形態１における「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ」メッセージの一例を示す図である。 図１２は、実施の形態１における待受けセル再選択処理のフローを示す図である。 図１３は、実施の形態１における負荷分散制御後のマシンタイプ通信負荷情報テーブルの更新結果の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態１における負荷情報の周期的な更新処理のフローを示す図である。 図１５は、実施の形態２における移動機タイプ及び周辺セルの測定結果を取得するシーケンスの一例を示す図である。 図１６は、実施の形態３における基地局の負荷分散を行うセル再選択方法を示すシーケンス図である。 図１７は、実施の形態３における「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｊｅｃｔ」メッセージの一例を示す図である。 図１８は、実施の形態４における無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）を用いた基地局の負荷分散を行うセル再選択のフローを示すシーケンス図である。

以下に、本発明にかかる無線通信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下の説明においては、３ＧＰＰで規格化されたＬＴＥ／ＬＴＥ‐Ａｄｖａｎｃｅｄシステムを前提に説明するが、本発明はこれに限定されない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線基地局を含む無線通信システムの実施の形態の構成の一例を示す図である。図１に示す無線通信システムでは、大きなセル半径を持つマクロセル基地局１０から送信される信号によってサービスエリア１２ｄが構築され、スモールセル基地局１１ａ，１１ｂ，１１ｃから送信される信号によってサービスエリア１２ａ，１２ｂ，１２ｃが構築され、これらは階層的に配置されている。

無線端末１３ａは、マシンタイプ通信を行う端末であり、特定の位置に固定して設置されている。無線端末１３ｂは、ユーザにより持ち運びされる端末であり、ユーザにより任意の場所に移動可能である。なお、図１には、無線端末１３ｂ以外の無線端末も示されている。無線端末１３ａは、複数のサービスエリア１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ内に存在し、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局１１ａ，１１ｂ，１１ｃから送信される信号を受信する。無線端末１３ａは、本実施の形態では受信信号が最も大きいスモールセル基地局１１ａのサービスエリア１２ａに在圏している。マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、ネットワーク装置１４を介してネットワークに接続される。

図２は、本発明にかかる無線通信システムを含む移動体通信ネットワークの実施の形態の構成の一例を示す図である。ＬＴＥ／ＬＴＥ‐Ａｄｖａｎｃｅｄシステムにおける移動体通信ネットワークは、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ：Ｍａｃｒｏ‐ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ）１０及びスモールセル基地局（ＳｅＮＢ：Ｓｍａｌｌ‐ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ）１１ａ，１１ｂ，１１ｃから構成されるＥ‐ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ‐Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、無線端末（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１３ａと、無線端末（ＵＥ）１３ｂと、呼接続及び移動管理を担当するＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）２０、ユーザデータの転送処理を行うＳ‐ＧＷ２１（Ｓｅｒｖｉｎｇ‐ＧａｔｅＷａｙ）及びＰ‐ＧＷ２２（Ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａ ｎｅｔｗｏｒｋ‐ＧａｔｅＷａｙ）により構築されるＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）と、ＭｅＮＢ及びＳｅＮＢの運用情報を統括する無線ネットワーク管理（ｅＭＳ：ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）装置２３と、マシンタイプ通信を行うＭ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ‐ｔｏ‐Ｍａｃｈｉｎｅ）サーバ２４と、を備える。

ＭＭＥ２０とＳ‐ＧＷ２１は、Ｓ１１インターフェースにより通信を行う。Ｓ‐ＧＷ２１とＰ‐ＧＷ２２は、Ｓ５／Ｓ８インターフェースにより通信を行う。ＭＭＥ２０と、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０及びスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ，１１ｂ，１１ｃとは、Ｓ１−ＭＭＥインターフェースにより通信を行う。Ｓ‐ＧＷ２１と、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０及びスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ，１１ｂ，１１ｃとは、Ｓ１−Ｕインターフェースにより通信を行う。マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ、及びスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｃは、それぞれＸ２インターフェースにより通信を行う。マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０と無線端末（ＵＥ）１３ｂは、Ｕｕインターフェースにより無線通信を行う。また、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａと無線端末（ＵＥ）１３ａも、Ｕｕインターフェースにより無線通信を行う。無線端末（ＵＥ）１３ａと、隣接セルであるスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃとは、「Ｎｅｉｇｈｂｏｕｒ Ｃｅｌｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」が行われている。

図３は、本発明にかかる基地局の実施の形態の構成の一例を示すブロック図である。スモールセル基地局１１ａは、マクロセル基地局１０、スモールセル基地局１１ｂ，１１ｃ及びネットワーク装置１４と有線ネットワークにより接続される有線Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１００と、無線端末１３ａ，１３ｂと無線により接続される無線Ｉ／Ｆ部１０１と、無線接続のための制御を行うモデム部１０２と、スモールセル基地局１１ａ，１１ｂ，１１ｃの運用に必要な内部情報を蓄積する記憶装置１０３と、負荷測定部１０４と、負荷判定部１０５と、負荷制御部１０６と、を備える。負荷測定部１０４は、自基地局内の負荷を測定し、さらに周辺に設置されたマクロセル基地局１０及びスモールセル基地局１１ｂ，１１ｃの負荷情報を収集して解析する。負荷判定部１０５は、自基地局の過負荷状態を検出し、この基地局の負荷を軽減させるために在圏セルを変更するマシンタイプ通信を行う無線端末１３ａ及び在圏先のセルを判定する。負荷制御部１０６は、負荷判定部１０５が判定した無線端末１３ａに対して、呼解放処理時に判定した遷移先の基地局への在圏指示を行う。なお、マクロセル基地局１０及びスモールセル基地局１１ｂ，１１ｃも、それぞれ無線端末１３ａ，１３ｂに接続されうる。

図４は、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａと、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０及び周辺に設置されたスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃとの間の通信路を確立する手順を示す図である。図４（ａ）は、セル間で直接通信路を確立するＸ２インターフェースによる通信路の確立手順を示す図である。図４（ａ）においては、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａが、要求（Ｘ２ ＳＥＴＵＰ ＲＥＱＵＥＳＴ）をマクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０またはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃに送信し（ステップＳＴ２００）、該要求を受信したマクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０またはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃが、応答（Ｘ２ ＳＥＴＵＰ ＲＥＳＰＯＮＳＥ）をスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに送信する（ステップＳＴ２０１）ことで、通信路の確立を行う。図４（ｂ）は、ネットワーク装置であるＭＭＥ２０を介するＳ１インターフェースによる通信路の確立手順を示す図である。図４（ｂ）においては、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０またはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃが要求（Ｓ１ ＳＥＴＵＰ ＲＥＱＵＥＳＴ）をＭＭＥ２０に送信し（ステップＳＴ３００）、ＭＭＥ２０が応答（Ｓ１ ＳＥＴＵＰ ＲＥＳＰＯＮＳＥ）をマクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０またはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃに送信し（ステップＳＴ３０１）、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａが要求（Ｓ１ ＳＥＴＵＰ ＲＥＱＵＥＳＴ）をＭＭＥ２０に送信し（ステップＳＴ３０２）、ＭＭＥ２０が応答（Ｓ１ ＳＥＴＵＰ ＲＥＳＰＯＮＳＥ）をスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに送信する（ステップＳＴ３０３）ことで、通信路の確立を行う。このような手順により、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａは、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０及びスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃを含む周辺セルと通信することが可能となる。以下の説明においては、図４（ａ）を採用するものとする。

図５は、本実施の形態における基地局の負荷分散のフローを示す図である。マシンタイプ通信を行う無線端末１３ａは、マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０及びスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｂから下りリファレンスシグナルを受信しており、セル再選択処理を開始する（ステップＳＴ４００）。

図６は、ステップＳＴ４００におけるセル再選択処理のフローを示す図である。図６に示すセル再選択処理においては、処理を開始すると、まず、ＰＬＭＮ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｌａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）選択によりネットワークの選択を行い（ステップＳ１００）、ＲＡＴ（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）選択により無線アクセス技術の選択を行い（ステップＳ１０１）、セル選択（ステップＳ１０２）及びセル再選択（ステップＳ１０３）によりセル選択を探索し、処理を終了する。ここでは、セル再選択処理（ステップＳ１０３）の結果、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａからの受信電力が最も大きく、セル再選択基準を満足するため、無線端末１３ａはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに対してセル選択を行う。

無線端末１３ａは、Ｍ２Ｍサーバ２４との周期的なマシンタイプ通信を開始するために、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａとの通信路を確立する（ステップＳＴ４０１）。ここでは、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａは、無線端末１３ａに対して「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」を設定した「ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ） Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」を送信して、周辺セル測定報告の設定を行う。次に、無線端末１３ａは、接続中のスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに対して、移動機タイプ（ＵＥ Ｔｙｐｅ）通知を送信する（ステップＳＴ４０２）。この移動機タイプ通知は、他の端末能力情報を報告するＲＲＣメッセージ（ＵＥ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に含めて送信されてもよい。無線端末１３ａは、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａから受信した測定要求に基づいて周辺セルの測定を行い、当該測定結果を「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ」メッセージに設定して接続中のスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに送信する（ステップＳＴ４０３）。「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ」メッセージを受信したスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａは、当該メッセージに含まれる自セルの測定結果と共に報告される周辺セル測定結果を取得後、周辺セル管理テーブル（図７）に測定結果を登録して更新する（ステップＳＴ４０４）。

図７は、周辺セル管理テーブルを示す図である。図７に示す周辺セル管理テーブルには、物理セルＩＤ等の当該セルを特定可能な「セル識別子」、無線端末から報告された「測定結果」の有無及びセルとの「通信経路」の確立状態が登録されている。更には、各周辺セル情報を報告した無線端末の識別子を「マシンタイプ通信端末リスト」に追加する。スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ内の負荷測定部１０４は、ＭＭＥ２０からのマシンタイプ通信の終了を指示されると負荷情報の更新を行う（ステップＳＴ４０５）。

図８は、ステップＳＴ４０５の負荷情報更新を行う負荷測定処理のフローを示す図である。図８に示す負荷測定処理フローでは、処理を開始すると、まず、マシンタイプ通信が終了したか否かを判定し（ステップＳ２００）、マシンタイプ通信が終了していない場合（ステップＳ２００においてＮｏに分岐する場合）には再度判定を行う。マシンタイプ通信が終了している場合（ステップＳ２００においてＹｅｓに分岐する場合）には、アクセス時間及びアクセス回数を更新（ステップＳ２０１）し、処理を終了する。すなわち、マシンタイプ通信の終了を認識したスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａは、当該通信におけるアクセス時間（通信時間）をマシンタイプ通信負荷情報テーブルの負荷測定周期あたりのアクセス時間に加算し、さらにアクセス回数の更新を行う。

図９は、負荷情報、端末配置及び通信状態を示す図である。図９（ａ）は、マシンタイプ通信負荷情報テーブルの一例を示す図である。図９（ａ）に示すマシンタイプ通信負荷情報テーブルには、自セル及び周辺セルの「負荷測定周期あたりのアクセス時間」、「アクセス回数」、「アクセス周期」、「平均アクセス回数」、「累積アクセス時間」が、端末ごと（端末＃１〜６）に登録されている。図９（ｂ）は、このときの端末配置を示す図であり、図９（ｃ）は、スモールセルごとのアクセス時間に対する端末＃１〜６のマシンタイプ通信状態（一部）を示す図である。

次に、負荷判定部１０５は、装置内の負荷状態の判定処理を行う（ステップＳＴ４０６）。図１０は、ステップＳＴ４０６の負荷判定処理のフローを示す図である。図１０においては、まず処理を開始すると、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａについて負荷情報テーブルの負荷測定周期あたりのアクセス時間が負荷状態を判定する負荷判定しきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３００）。この負荷判定しきい値は、装置内部で設定された値であり、内部パラメータとして保持されていてもよいし、また、外部装置から設定されてもよい。

負荷測定周期あたりのアクセス時間が負荷判定しきい値以上でない場合（ステップＳ３００においてＮｏに分岐する場合）には再度判定を行う。負荷測定周期あたりのアクセス時間が負荷判定しきい値以上である場合（ステップＳ３００においてＹｅｓに分岐する場合）には、高負荷状態と判定し、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａは、周辺セル管理情報に登録された（周辺セル管理テーブルで無線端末１３ａが端末リストに登録された）周辺セルから負荷情報を収集する（ステップＳＴ４０７，ステップＳ３０１）。このとき、当該周辺セルとの間に通信経路が確立されていない場合には、図４に示す通信経路の確立手順による通信経路の確立を開始する。

周辺セル管理テーブルに登録されるスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ，１１ｃから収集した負荷情報（アクセス時間、アクセス回数、アクセス周期、負荷判定しきい値）から周辺セルの負荷状態を判定する。例えば、負荷情報テーブルの負荷測定周期あたりのアクセス時間が負荷判定しきい値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。負荷測定周期あたりのアクセス時間が負荷判定しきい値未満でない場合（ステップＳ３０２においてＮｏに分岐する場合）には処理を終了する。負荷測定周期あたりのアクセス時間が負荷判定しきい値未満である場合（ステップＳ３０２においてＹｅｓに分岐する場合）には、負荷判定しきい値未満と判定された周辺セルについて負荷の小さい順（アクセス時間が少ない順）にプライオリティを決定し（ステップＳ３０３）、周辺セル情報から待受けセルリストを生成し（ステップＳ３０４）、処理を終了する。なお、ここでは、アクセス時間を負荷情報として用いたが、平均アクセス回数、アクセス周期または累積アクセス時間などの他の負荷情報を用いてもよい。

負荷状態の判定処理（ステップＳＴ４０６，ＳＴ４０７）が完了すると、負荷制御部１０６は、負荷分散制御による在圏セルの指示を開始する（ステップＳＴ４０８）。負荷制御部１０６は、生成した待受けセルリストを、呼解放メッセージ（「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ」メッセージ）を生成するモデム部１０２経由で無線端末１３ａに送信する（ステップＳＴ４０９）。

図１１は、「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ」メッセージの一例を示す図である。なお、図１１には、本実施の形態における説明に要する最小限の情報のみが記載され、ＬＴＥ／ＬＴＥ‐Ａｄｖａｎｃｅｄで既に規格化されている情報は省略されている。図１１に示す「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ」メッセージには、負荷分散先である２つの待受けセルリストについての「セル（Ｃｅｌｌ）識別子」、「周波数情報」、「プライオリティ情報」及び「有効時間」が含まれる。当該メッセージを受信した無線端末１３ａは、待受けセル再選択処理を開始する（ステップＳＴ４１０）。

図１２は、ステップＳＴ４１０の待受けセル再選択処理のフローを示す図である。まず、無線端末１３ａが処理を開始すると、「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ」メッセージに待受けセルリストが存在するか否かを判定する（ステップＳ４００）。「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ」メッセージに待受けセルリストが存在しない場合（ステップＳ４００においてＮｏに分岐する場合）にはセル再選択を行い（ステップＳ４０５）、処理を終了する。「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ」メッセージに待受けセルリストが存在する場合（ステップＳ４００においてＹｅｓに分岐する場合）には待受けセルリストを取得する（ステップＳ４０１）。無線端末１３ａは、待受けセルリストの最もプライオリティが高いセル識別子及び周波数情報の組合せに従って、指定されたセルを探索し（ステップＳ４０２）、セル探索が完了したか否かの判定を行う（ステップＳ４０３）。セル探索が完了していない場合（ステップＳ４０３においてＮｏに分岐する場合）には通常のセル再選択を行い（ステップＳ４０５）、処理を終了する。セル探索が完了した場合（ステップＳ４０３においてＹｅｓに分岐する場合）には、指定されたセルを検出すると待受けセル情報に指定された有効時間の区間、当該セルにセル再選択処理を行う（ステップＳ４０４）。このようにして、通常のセル再選択処理では在圏しない低負荷状態のセルに、マシンタイプ通信を行う無線端末１３ａを在圏させることが可能となる。その後、処理を終了する。なお、通常のセル再選択は、最も受信電力が高いセルを再選択する従来のセル再選択である。

図１３は、負荷分散制御後のマシンタイプ通信負荷情報テーブルの更新結果の一例を示す図である。図１３に示すマシンタイプ通信負荷情報テーブルには、自セル及び周辺セルの「負荷測定周期あたりのアクセス時間」、「アクセス回数」、「アクセス周期」、「平均アクセス回数」、「累積アクセス時間」が、端末ごと（端末＃１〜６）に登録されている。図１３にて示されるように、本実施の形態によれば、図９の状態から負荷が分散されていることがわかる。すなわち、図９においてはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに負荷が集中していたところ、図１３においてはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂを用いることで、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａの負荷が分散されている。

また、負荷情報は負荷測定周期あたりの情報であるため、周期的な更新を行うことを要する。図１４は、負荷情報の周期的な更新処理のフローを示す図である。スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａが処理を開始すると、まず、負荷測定周期を検出したか否かを判定する（ステップＳ５００）。負荷測定周期を検出していない場合（ステップＳ５００においてＮｏに分岐する場合）には再度判定を行う。負荷測定周期を検出した場合（ステップＳ５００においてＹｅｓに分岐する場合）には、マシンタイプ通信負荷情報テーブルを取得する（ステップＳ５０１）。そして、該当無線端末の負荷情報の有無を判定する（ステップＳ５０２ａ）。該当無線端末の負荷情報がない場合（ステップＳ５０２ａにおいてＮｏに分岐する場合）には、新規に無線端末の負荷情報を作成して登録を行う（ステップＳ５０２ｂ）。該当無線端末の負荷情報がある場合（ステップＳ５０２ａにおいてＹｅｓに分岐する場合）には、そのまま次のステップＳ５０２ｃへと移行する。そして、無線端末の負荷情報からアクセス周期及び平均アクセス回数を算出し（ステップＳ５０２ｃ）、負荷測定周期で測定したアクセス時間を累積アクセス時間に加算し（ステップＳ５０２ｄ）、装置全体の負荷情報を算出し（ステップＳ５０２ｅ）、アクセス時間及びアクセス回数を初期化する（ステップＳ５０２ｆ）。すなわち、負荷測定周期の間に測定したアクセス時間及びアクセス回数から、「アクセス周期」、「平均アクセス回数」及び「累積アクセス時間」を更新し、装置全体の負荷情報を算出後、アクセス時間及びアクセス回数を初期化する（ステップＳ５０２）。そして、次の負荷測定周期における負荷測定を再開する。

次に、周辺セル管理情報に周辺セル情報があるか否かを判定し（ステップＳ５０３）、周辺セル情報がない場合（ステップＳ５０３においてＮｏに分岐する場合）には、処理を終了する。周辺セル情報がある場合（ステップＳ５０３においてＹｅｓに分岐する場合）には、通信経路があるか否かの判定を行う（ステップＳ５０４）。通信経路がない場合（ステップＳ５０４においてＮｏに分岐する場合）には、再度ステップＳ５０３の判定を行う。通信経路がある場合（ステップＳ５０４においてＹｅｓに分岐する場合）には、周辺セルの負荷情報を取得し、再度ステップＳ５０３の判定を行う（ステップＳ５０５）。すなわち、周辺セル管理情報に登録された周辺セルから負荷情報を取得し、負荷情報を更新する（ステップＳ５０３〜Ｓ５０５）。

このようにして、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂを選択することができる（ステップＳＴ４１１）。以上説明したように、マシンタイプ通信を行う無線端末が、セル再選択処理により、最良ではない負荷状態の低いセルに在圏することが可能となり、特定セルへの負荷の集中を軽減することができる。本実施の形態では、無線端末１３ａからのマシンタイプ通信が周期的に発生する例を示しているが、用途に応じて周期的、時間的、イベント的にＭ２Ｍサーバ２４と接続することも可能である。また、本実施の形態はスモールセル基地局のみならず、他のマクロセル基地局などに適用されてもよい。

なお、本実施の形態にて説明した無線通信方法では、特定セルの選択に用いるセル候補は、無線端末から報告される周辺セル情報または無線ネットワークの管理装置から指示された周辺セル情報に基づけばよい。

このように、近接に設置されたセル間において、無線基地局がシステム負荷情報を共有し、高負荷状態で通信中のマシンタイプ通信端末の呼解放を行う際に、システム負荷が低い特定セルのセル識別子を指示することでマシンタイプ通信端末の在圏セルを分散させ、次の通信機会で無線基地局へのアクセス集中を回避させることで、同一周波数で運用されるセル及び異なる周波数で運用されるセル間のいずれにおいても、負荷分散制御を行うことが可能な無線通信方法を提供することができる。

なお、本発明には、無線通信方法のみならず、無線端末も本発明に含まれる。

また、本発明には、無線基地局も含まれる。すなわち、本発明の他の態様は、自局によるセルと他の無線基地局によるセルが重なり合う位置に配置された無線端末と通信する無線基地局であって、前記無線基地局は前記他の無線基地局とお互いの負荷情報を共有し、前記無線基地局が、高負荷状態で通信中のマシンタイプ通信端末の呼解放を行う際に、他の前記他の無線基地局のセル識別子を、プライオリティ情報を含むメッセージにより指示することで在圏セルを変更してセル再選択を行い、前記無線端末と次に通信を行うタイミングで前記他の無線基地局にアクセスすることで、前記無線基地局と前記他の無線基地局の間で負荷を分散する無線基地局である。

このような無線基地局にあっては、特定セルの選択に、無線端末から報告される周辺セル情報または無線ネットワークの管理装置から指示された周辺セル情報のみならず、無線の混雑情報、有線ネットワークの混雑情報または無線基地局の負荷情報が利用されてもよい。

実施の形態２．
本発明において、移動機タイプ及び周辺セルの測定結果の取得方法は実施の形態１にて説明した形態に限定されない。本実施の形態では、実施の形態１と比較して、負荷分散処理の過程は同様であるが、移動機タイプ及び周辺セルの測定結果の取得方法が異なる形態について説明する。

図１５は、本実施の形態における移動機タイプ及び周辺セルの測定結果の取得シーケンスを示す図である。無線端末１３ａは、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに在圏中に周辺セル測定を行い、周辺に設置されたスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ（マクロセル基地局（ＭｅＮＢ）１０またはスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｃ）を検出し、定期的に測定を繰り返す（ステップＳＴ５００）。

無線端末１３ａは、Ｍ２Ｍサーバ２４とのマシンタイプ通信開始を判断すると、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａとの接続を開始する。無線端末１３ａは、呼接続要求（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージをスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに送信し、端末タイプ（ＵＥ Ｔｙｐｅ）及び周辺セル測定結果（Ｎｅｉｇｈｂｏｕｒ Ｃｅｌｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を設定して呼接続シーケンスを行う（ステップＳＴ５０１ａ，ＳＴ５０１ｂ）。これにより、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａは、呼確立時点で周辺セル情報の更新を行うことが可能となる（ステップＳＴ５０２）。また、「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ」を送信する無線送信ブロックの制約により情報の追加が困難である場合には、呼接続シーケンスにおける「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｓｅｔｕｐ Ｃｏｍｐｌｅｔｅ」に端末タイプ（ＵＥ Ｔｙｐｅ）及び周辺セル測定結果（Ｎｅｉｇｈｂｏｕｒ Ｃｅｌｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を設定することで、同様に呼確立時点での周辺セル情報の更新を行うことができる。その後、Ｍ２Ｍサーバ２４との通信を開始する（ステップＳＴ５０３）。

このようにして、マシンタイプ通信のアクセス時間が短い場合に周辺セル測定結果が取得できない事象を解決することができ、実施の形態１と同様にセル再選択処理で最良ではない負荷状態の低いセルに在圏することが可能となるため、特定セルへの負荷集中を軽減することができる。

実施の形態３．
本発明において、負荷分散制御による在圏セルの指示は実施の形態１にて説明した呼解放シーケンスに限定されず、呼接続時に行ってもよい。負荷分散制御による在圏セルの指示が呼接続時に行われることで、マシンタイプ通信を行う区間における装置負荷を軽減することができる。

図１６は、本実施の形態における基地局の負荷分散を行うセル再選択方法を示す図である。スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａの負荷測定部１０４は、周期的にマシンタイプ通信負荷情報テーブルの更新を行う（ステップＳＴ６００，ＳＴ６０１）。次に、負荷判定部１０５は、装置内の負荷状態を判定し（ステップＳＴ６０２）、高負荷状態であると判定すると次のマシンタイプ通信を行う無線端末１３ａの在圏セル変更処理の予約を行う。無線端末１３ａは、Ｍ２Ｍサーバ２４とのマシンタイプ通信開始を判断するとスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａとの接続を開始するため、呼接続要求（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージをスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに、端末タイプ（ＵＥ Ｔｙｐｅ）を設定して送信する（ステップＳＴ６０３）。「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ」メッセージを受信したスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａは、無線端末１３ａがマシンタイプ通信を行う無線端末であることを移動機タイプから判断し、負荷判定部１０５は事前に予約されていた在圏セル変更処理に基づき待受けセルリスト生成を行い、「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ」メッセージに周辺セル測定結果が設定されていた場合には、周辺セル情報更新を行う（ステップＳＴ６０４）。負荷判定部１０５は、図１０のフローに従って待受けセルリストを生成するが、既に負荷分散判定は完了済みであるためステップＳ３００の処理は行わない。待受けセルリスト生成処理が完了すると、負荷制御部１０６は、負荷分散制御による在圏セルの指示を開始する（ステップＳＴ６０５）。負荷制御部１０６は、生成した待受けセルリストを、呼接続拒否（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｊｅｃｔ）メッセージ（図１７）を生成するモデム部１０２経由で、当該メッセージとともに無線端末１３ａに送信する。

図１７は、「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｊｅｃｔ」メッセージの一例を示す図である。なお、図１７には、本実施の形態における説明に要する最小限の情報のみが記載され、ＬＴＥ／ＬＴＥ‐Ａｄｖａｎｃｅｄで既に規格化されている情報は省略されている。図１７に示す「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｊｅｃｔ」メッセージには、２つのセルリストについての「セル（Ｃｅｌｌ）識別子」、「周波数情報」、「プライオリティ情報」及び「有効時間」が含まれている。当該メッセージを受信した無線端末１３ａは、図１２の処理フローに基づいて、待受けセル再選択処理を開始する（ステップＳＴ６０６）。無線端末１３ａは、指定されたセルを検出すると、待受けセル情報に指定された有効時間の間該当セルに強制的に在圏を継続する（ステップＳＴ６０７）。これにより、通常のセル再選択処理では在圏しない低負荷状態のセルに、マシンタイプ通信を行う無線端末１３ａを在圏させることが可能となる。本実施の形態では、呼接続拒否（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｊｅｃｔ）メッセージを用いているが、再接続時に用いられる「ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ Ｒｅｊｅｃｔ」メッセージで同様の負荷分散制御が実施されてもよい。

実施の形態４．
本発明において、負荷分散制御による在圏セルの指示は基地局で行わなくてもよい。本実施の形態では、無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３において負荷分散制御による在圏セルの指示を行う形態について説明する。

図１８は、本実施の形態における無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３を用いた基地局の負荷分散を行うセル再選択のフローを示す図である。スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ，１１ｂは接続する無線端末１３ａ、１３ａ’から受信した「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ」に含まれる周辺セル測定結果を取得し、周辺セルリストを無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３に送信する。該メッセージは、少なくとも「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ」に含まれる周辺セル識別子のリストを含む（ステップＳＴ７００）。また、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ，１１ｂが３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００に規定される「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｎｅｉｇｈｂｏｕｒ Ｒｅｌａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」をサポートしている場合には、同一のインターフェースを用いてもよい。当該周辺セル情報を取得した無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３は、装置内部に格納するスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ用の周辺セル情報を更新し（ステップＳＴ７０１ａ）、装置内部に格納するスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂ用の周辺セル情報を更新する（ステップＳＴ７０１ｂ）。すなわち、各スモールセル基地局用の周辺セル情報を更新する（ステップＳＴ７０１）。

一方で、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ，１１ｂは、実施の形態１で説明したようにマシンタイプ通信終了時または周期的に監視することで負荷情報の更新を行う（ステップＳＴ７０２ａ，ＳＴ７０２ｂ）。スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ，１１ｂは、負荷情報更新時に無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３に更新した負荷情報を送信し、この負荷情報を受信した無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３は、装置内部に格納するスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａ，１１ｂ用のマシンタイプ通信負荷情報を更新する（ステップＳＴ７０３，ＳＴ７０３ａ，ＳＴ７０３ｂ）。

無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３は、各セルの負荷状態の判定処理を行う（ステップＳＴ７０４）。負荷判定処理フローは実施の形態１の図１０と同様である。この負荷判定処理が完了すると、無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３は、生成した待受けセルリストを高負荷状態であるスモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａに通知する。スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａの負荷制御部１０６は、負荷分散制御（ステップＳＴ７０５）後に、受信した待受けセルリストを呼解放（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｌｅａｓｅ）メッセージを生成するモデム部１０２経由で無線端末１３ａに送信する。無線端末１３ａでは待受けセル再選択（ステップＳＴ７０６）が行われ、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ｂが選択される（ステップＳＴ７０７）。このようにして、実施の形態１と同様に、通常のセル再選択処理では在圏しない低負荷状態のセルに、マシンタイプ通信を行う無線端末１３ａを在圏させることが可能となる。

また、スモールセル基地局（ＳｅＮＢ）１１ａが、無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）２３から待受けセルリストを受信した際に、通信中の無線端末１３ａが存在しない場合には、実施の形態３と同様に呼接続拒否（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｊｅｃｔ）メッセージ送信時に待受けセルリストを送信することで同様の効果を得られる。

以上のように、本発明にかかる無線通信方法は、膨大な数の無線端末が接続される無線通信システムに有用である。

１０ マクロセル基地局、１１ａ〜１１ｃ スモールセル基地局、１２ａ〜１２ｄ サービスエリア、１３ａ，１３ｂ 無線端末、１４ ネットワーク装置、２０ ＭＭＥ、２１ Ｓ‐ＧＷ、２２ Ｐ‐ＧＷ、２３ 無線ネットワーク管理装置（ｅＭＳ）、２４ Ｍ２Ｍサーバ、１００ 有線Ｉ／Ｆ部、１０１ 無線Ｉ／Ｆ部、１０２ モデム部、１０３ 記憶装置、１０４ 負荷測定部、１０５ 負荷判定部、１０６ 負荷制御部。

Claims (12)

1. 複数の無線基地局と該複数の無線基地局による複数のセルが重なり合う位置に配置された無線端末との無線通信方法であって、
   負荷情報を共有する前記複数の無線基地局は、高負荷状態で通信中のマシンタイプ通信端末の呼解放を行う際に、他の特定セルのセル識別子をプライオリティ情報を含むメッセージにより指示することで在圏セルを変更してセル再選択を行うステップと、
   前記無線端末が次に通信を行うタイミングで高負荷状態の無線基地局へのアクセスを避けて低負荷状態の無線基地局にアクセスすることで、前記複数の無線基地局で負荷を分散するステップと、を含むことを特徴とする無線通信方法。
2. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記プライオリティ情報を含むメッセージには周波数情報が含まれることを特徴とする無線通信方法。
3. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記プライオリティ情報を含むメッセージには当該プライオリティ情報の有効時間が含まれることを特徴とする無線通信方法。
4. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記特定セルの選択に用いるセル候補が無線端末から報告される周辺セル情報に基づくことを特徴とする無線通信方法。
5. 請求項１に記載の無線通信方法であって、
   前記特定セルの選択に用いるセル候補が無線ネットワークの管理装置から指示された周辺セル情報に基づくことを特徴とする無線通信方法。
6. 自局によるセルと他の無線基地局によるセルが重なり合う位置に配置された無線端末と通信する無線基地局であって、
   前記無線基地局は前記他の無線基地局とお互いの負荷情報を共有し、
   前記無線基地局が、高負荷状態で通信中のマシンタイプ通信端末の呼解放を行う際に、他の前記他の無線基地局のセル識別子をプライオリティ情報を含むメッセージにより指示することで在圏セルを変更してセル再選択を行い、
   前記無線端末と次に通信を行うタイミングで前記他の無線基地局にアクセスすることで、前記無線基地局と前記他の無線基地局の間で負荷を分散する無線基地局。
7. 請求項６に記載の無線基地局であって、
   前記特定セルの選択に無線の混雑情報が利用されることを特徴とする無線基地局。
8. 請求項６に記載の無線基地局であって、
   前記特定セルの選択に有線ネットワークの混雑情報が利用されることを特徴とする無線基地局。
9. 請求項６に記載の無線基地局であって、
   前記特定セルの選択に無線基地局の負荷情報が利用されることを特徴とする無線基地局。
10. 請求項６に記載の無線基地局であって、
    前記特定セルの選択に用いるセル候補が無線端末から報告される周辺セル情報に基づくことを特徴とする無線基地局。
11. 請求項６に記載の無線基地局であって、
    前記特定セルの選択に用いるセル候補が無線ネットワークの管理装置から指示された周辺セル情報に基づくことを特徴とする無線基地局。
12. 請求項１から５のいずれか一項に記載の無線通信方法により前記複数の無線基地局と通信を行うことを特徴とする無線端末。

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