JP2019176391A

JP2019176391A - 移動通信ネットワークの制御装置、基地局装置、およびユーザ装置

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Publication number: JP2019176391A
Application number: JP2018064330A
Authority: JP
Inventors: タイゾウ; Tai Zhou; 佳憲北辻; Yoshinori Kitatsuji
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: JP6908551B2

Abstract

【課題】伝送遅延を小さくする移動通信ネットワークの、通信リソースの利用効率を向上することができる技術を提供する。【解決手段】移動通信ネットワークの制御装置であって、通信手段と、前記通信手段を介してセルに在圏するユーザ装置の滞在時間に関する値を取得する滞在時間取得手段と、前記滞在時間に関する値が第一の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段で前記滞在時間に関する値が前記第一の閾値以上であると判定した場合に、外部ネットワークに接続される転送装置と前記セルの第一の基地局とを接続する、前記ユーザ装置のためのコネクションを、所定の時間、維持する様に前記移動通信ネットワークを制御する制御手段と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、移動通信ネットワークの制御装置、基地局装置、およびユーザ装置に関する。

非特許文献１は、第４世代移動通信システム（以下、４Ｇシステムと呼ぶ。）を開示している。図１は、４Ｇシステムの説明図である。図１において、ＰＧＷ５３は、インターネット等の外部ネットワークとの境界に設けられるゲートウェイ装置であり、ＳＧＷ５２は、ＰＧＷ５３と、複数の基地局装置（以下、単に、基地局と呼ぶ）との間でパケットの転送を行う装置である。４Ｇシステムを含む移動通信システムにおいては、通常、トラッキングエリア（ＴＡ）が定義される。ＴＡは、複数の基地局のサービス提供エリア（セル）をまとめたエリアであり、各基地局は、自装置の識別子のみならず、自装置が属するＴＡの識別子をブロードキャストする。これにより、ユーザ装置（ＵＥ）５０は、自身が在圏するセル及びＴＡを認識する。そして、アイドル状態のＵＥ５０は、異なるＴＡに移動したときや、ＴＡ間の移動が無くとも所定時間が経過すると、在圏するセルの基地局５１を介してモビリティ管理装置（ＭＭＥ）５４に現在のＴＡを報告する（トラッキングエリアアップデート（ＴＡＵ））。これにより、ＭＭＥ５４は、アイドル状態のＵＥ５０の位置を、ＴＡを単位として管理している。なお、図１の構成において、ＵＥ５０と基地局５１との区間は無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）と呼ばれ、基地局５１からＰＧＷ５３までの区間はコアネットワーク（ＣＮ）と呼ばれる。

４Ｇシステムにおいては、図１の実線で示す様に、アイドル状態のＵＥ５０に対しては、ＰＧＷ５３からＳＧＷ５２までのコネクションが事前に設定される。したがって、外部ネットワークからＰＧＷ５３に、ＵＥ５０へのパケットが到着すると、当該パケットは、事前に設定されているコネクションを使用してＳＧＷ５２までは転送される。ＳＧＷ５２は、アイドル状態のＵＥ５０へのパケットを受信すると、ＭＭＥ５４にその旨を通知する。ＭＭＥ５４は、当該通知を受けると、ＵＥ５０が在圏するＴＡに含まれる複数の基地局にページングを指示し、当該複数の基地局は、それぞれ、ＵＥ５０に対してページングを行う。ページングを受信したＵＥ５０は、在圏するセルの基地局５１との間で無線ベアラを確立し、確立した無線ベアラを介して、ＭＭＥ５４にサービス要求を送信する。サービス要求を受信したＭＭＥ５４は、基地局５１とＳＧＷ５２それぞれに、ＵＥ５０のためのコネクションを設定するのに必要な情報を送信する。これにより、ＳＧＷ５２から基地局５１を介してＵＥ５０に至るコネクションが確立され、ＵＥ５０はアクティブ状態に移行する。その後、ＳＧＷ５２は、受信してバッファしていたパケットをアクティブ状態のＵＥ５０に送信する。

３ＧＰＰ；ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｒｏｕｐＳｅｒｖｉｃｅｓａｎｄＳｙｓｔｅｍＡｓｐｅｃｔｓ；ＧｅｎｅｒａｌＰａｃｋｅｔＲａｄｉｏＳｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓｆｏｒＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）ａｃｃｅｓｓ（Ｒｅｌｅａｓｅ１３）

上述した様に、現在の構成では、アイドル状態のユーザ装置のために、外部ネットワークからコアネットワークの一部の区間までのコネクションのみが事前に設定されている。そして、当該区間の端部のＳＧＷ５２は、アイドル状態のユーザ装置のためのパケットを受信すると、そのパケットをバッファして、当該ユーザ装置までのコネクションの確立をＭＭＥ５４に依頼し、コネクションの確立後にそのパケットの送信を行っている。したがって、アイドル状態のユーザ装置宛てのパケットには遅延が生じる。

現在の所、移動通信ネットワークのユーザ装置としては、スマートフォンやタブレットの様な、人が使用するものが大部分を占めている。しかしながら、今後は、人以外の"もの"にユーザ装置が組み込まれて使用される形態（つまり、ＩｏＴ：ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）の増加が予想される。ＩｏＴにおいて、ユーザ装置は、例えば、機械に組み込まれ、或いは、機械に取り付けられ、当該機械の遠隔制御のための情報の送受信のために使用される。このような場合、ユーザ装置への伝送遅延をできるだけ小さくすることが必要となる。

本発明は、伝送遅延を小さくする移動通信ネットワークの、通信リソースの利用効率を向上することができる技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、制御装置は、移動通信ネットワークの制御装置であって、通信手段と、前記通信手段を介してセルに在圏するユーザ装置の滞在時間に関する値を取得する滞在時間取得手段と、前記滞在時間に関する値が第一の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段で前記滞在時間に関する値が前記第一の閾値以上であると判定した場合に、外部ネットワークに接続される転送装置と前記セルの第一の基地局とを接続する、前記ユーザ装置のためのコネクションを、所定の時間、維持する様に前記移動通信ネットワークを制御する制御手段と、を備える。

本発明によると、伝送遅延を小さくする移動通信ネットワークの、通信リソースの利用効率を向上することができる技術を提供することができる。

課題を説明するための図。一実施形態による移動通信ネットワークを示す図。一実施形態によるコネクション設定のシーケンス図。一実施形態によるパケット転送処理のシーケンス図。一実施形態によるＵＥの滞在時間に基づきコネクションを設定するフローチャート。一実施形態によるパケット転送処理のシーケンス図。一実施形態による滞在時間を決定する処理のフローチャート。一実施形態による滞在時間の分布を示す図。一実施形態によるパケット転送処理のシーケンス図。一実施形態による基地局の構成図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
図２は、本実施形態を説明するための移動通信ネットワークの構成図である。コアネットワークは、ＵＰＦ（ＵｓｅｒＰｌａｎｅＦｕｎｃｔｉｏｎ）１２及び１３と、基地局１１及び１５と、制御装置１４と、を含んでいる。ＵＰＦは、第５世代移動通信システム（以下、５Ｇシステムと呼ぶ。）で用いられている用語であり、４ＧシステムのＳＧＷ及びＰＧＷに対応する装置、つまり、パケットの転送装置である。基地局１１及び１５は、それぞれ、セルと呼ばれる所定の範囲にサービスを提供し、対応するセル内のユーザ装置（ＵＥ）１０との間で無線ベアラを確立して、ＵＥ１０とＵＰＦとの間のパケット転送を行う。図２において、基地局１１と基地局１５は、同じＴＡに属している。なお、５Ｇシステムにおいて、基地局は、ＲＡＮ（ＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）又はＡＮ（ＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）とも呼ばれる。制御装置１４は、例えば、５ＧシステムにおけるＡＭＦ（ＡｃｃｅｓｓａｎｄＭｏｂｉｌｉｔｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＦｕｎｃｔｉｏｎ）、ＳＭＦ（ＳｅｓｓｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔＦｕｎｃｔｉｏｎ）、ＵＤＭ（ＵｓｅｒＤａｔａＭａｎａｇｅｍｅｎｔ）、ＰＣＦ（ＰｏｌｉｃｙＣｏｎｔｒｏｌＦｕｎｃｔｉｏｎ）、ＡＦ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＦｕｎｃｔｉｏｎ）、ＡＵＳＦ（ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎＳｅｒｖｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）の総称である。制御装置１４は、１つの装置ではなく、複数の場所に分散配置される、複数の装置により実現することもできる。なお、本発明は、５Ｇシステムに限定されるものではなく、任意の規格による移動通信システムに適用することができる。

図２において、ＵＰＦ１３とＵＰＦ１２とを結ぶ実線と、ＵＰＦ１２と基地局１１とを結ぶ実線は、アイドル状態のＵＥ１０のために事前に設定されるコネクションを示している。また、基地局１１と基地局１５とを結ぶ破線は、所謂、基地局のＸ２インタフェース間を接続する通信線を示している。また、制御装置１４と他の装置を接続する点線は、制御線を示している。なお、図２においては、図の簡略化のため、その他の通信線は示していない。つまり、例えば、ＵＰＦ１２と基地局１５とを結ぶ通信線も存在しているが、図２においては、示していない。

図２に示す様に、本実施形態では、従来と異なり、アイドル状態のＵＥ１０のために、外部ネットワークから基地局１１まで、コネクションを事前に設定しておく。図３は、この事前のコネクションの設定のためのシーケンス図である。Ｓ１で、ＵＥ１０は、制御装置１４に現在のＴＡを報告するために、在圏セルの基地局１１に位置情報メッセージを送信し、基地局１１は、Ｓ２で、位置情報メッセージを制御装置１４に転送する。つまり、図３の処理は、所謂、ＴＡＵであり、ＵＥ１０は、在圏するＴＡが変化した場合や、ＴＡの変化がないまま所定の期間が経過すると、位置情報メッセージを在圏するセルの基地局１１に送信する。位置情報メッセージをＵＥ１０から受信した制御装置１４は、これにより、ＵＥ１０が在圏しているセル及びＴＡを認識する。続いて、制御装置１４は、Ｓ３において、ＵＥ１０の移動性（モビリティ）を高モビリティまたは低モビリティに分類する。分類の方法については後述する。次に、制御装置１４は、外部ネットワークとＵＥ１０が在圏しているセルの基地局１１との間の経路を決定する。本例では、この経路上のＵＰＦが、ＵＰＦ１２及び１３である場合を示している。なお、外部ネットワークから基地局１１までの経路に存在するＵＰＦの数は、１つであっても、３つ以上であっても良い。続いて、制御装置１４は、Ｓ４〜Ｓ６において、低モビリティであると判定されたＵＥ１０のために、決定した経路上のＵＰＦ１２及び１３それぞれと、基地局１１に対して、コネクションの設定を指示する。この指示には、コネクションを設定する対向装置についての情報も含まれる。本例では、このコネクションは、トンネリングプロトコルにより設定されるトンネルとするが、本発明のコネクションは、トンネリングプロトコルにより設定されるトンネルに限定されない。ＵＰＦ１２及び１３並びに基地局１１は、それぞれ、指示された対向装置とコネクションを設定し、これにより、図２に示す様な、ＵＰＦ１２とＵＰＦ１３との間のコネクションと、ＵＰＦ１２と基地局１１との間のコネクションが設定される。つまり、外部ネットワークに接続するＵＰＦ１３から基地局１１に至る事前のコネクションが設定される。なお、このコネクションの設定は、後述するコネクション維持時間に関する情報を含む。

図４は、モビリティが低いと判定されるなどして、コネクションが設定されているＵＥ１０宛てに、外部ネットワークからパケットが到着した際のシーケンス図である。なお、図４において、ＵＥ１０は、アイドル状態であり、依然、基地局１１のセルに在圏している。ＵＰＦ１３は、Ｓ１０で、事前に設定しているＵＥ１０のコネクションにパケットを送信する。これにより、当該パケットは、ＵＰＦ１２を介して基地局１１に到達する。基地局１１は、ＵＥ１０宛てのパケットを受信すると、当該パケットをバッファする。そして、基地局１１は、Ｓ１１で、ＵＥ１０をページングする。本例において、ＵＥ１０は、基地局１１のセルに在圏している。したがって、ＵＥ１０は、ページングの応答として、Ｓ１２で、接続設定を送信し、基地局１１との間で無線ベアラを確立する。これにより、基地局１１は、バッファしていたパケット及び無線ベアラ確立後に受信したＵＥ１０宛てのパケットを、Ｓ１３で、順次、ＵＥ１０に送信する。

次に、制御装置１４がＵＥ１０のモビリティを分類する処理について、図５を参照して説明する。

Ｓ５０１で、制御装置１４はＵＥ１０が在圏しているセルの滞在時間を取得する。本実施形態では、ＵＥ１０の滞在時間は、ＵＥ１０のＴＡＵに基づいて制御装置１４が取得するものとする。例えば図３に示すように、ＴＡＵの際に、制御装置１４が、ＵＥ１０の在圏するセルが変化していないか判定し、ＵＥ１０が連続して同一の基地局１１に位置情報を送信した期間を計算することで、滞在時間を取得することができる。続いて、Ｓ５０２で、制御装置１４は、ＵＥ１０のモビリティを分類するための閾値Ｔ_Thresholdを取得する。一例では、閾値Ｔ_Thresholdは、セルまたは制御装置１４ごとに、あらかじめ設定された所定の値であってもよいし、制御装置１４が動的に閾値Ｔ_Thresholdを決定してもよい。制御装置１４が動的に閾値Ｔ_Thresholdを決定する方法は、第三実施形態以降で説明する。

Ｓ５０３で、制御装置１４は、あるＵＥ１０の滞在時間が閾値以上であるか否かを判断する。滞在時間が閾値以上である場合には（Ｓ５０３でＹＥＳ）、制御装置１４は当該ＵＥ１０をモビリティが低いと判定し、処理をＳ５０４に進める。滞在時間が閾値未満である場合には（Ｓ５０３でＮＯ）、制御装置１４は当該ＵＥ１０をモビリティが高いと判定し、処理を終了する。Ｓ５０４では、低モビリティのＵＥ１０に対して、コネクション維持時間（ＣＰＴ）を設定し、ＵＰＦ１２に通知する。Ｓ５０４で制御装置１４がＵＥ１０のコネクションについてのＣＰＴの情報をＵＰＦ１２に設定した後、ＣＰＴ内にダウンリンクのデータまたは入力呼がＵＰＦ１２へ着信した場合、そのデータまたは入力呼は即座にＵＥ１０へ配信される。これによって、ＵＥ１０に配信するデータまたは入力呼がなくなっても一定期間はユーザプレーンのコネクションを保持しておくことで、高速なデータ通信を実現することができる。

次に、制御装置１４がＣＰＴを設定したＵＰＦ１２が、ＵＥ１０のコネクションの維持を行う処理の一例について、図６を参照して説明する。

図６では、ＵＰＦ１２は、ＵＥ１０を宛先とする入力呼（パケット）をＳ２０で受信すると、設定されたコネクションを介してパケットをＵＥ１０が在圏するセルの基地局１１に転送する。基地局１１は、パケットを受信すると、当該パケットをバッファした上で、Ｓ２１で、ＵＥ１０をページングする。本例において、ＵＥ１０は、基地局１１のセルに在圏しているため、ＵＥ１０はＳ２２で、基地局１１に接続設定を送信して、ＵＥ１０と無線ベアラを設定する。ＵＥ１０と無線ベアラを設定した基地局１１は、Ｓ２３で、パケットをＵＥ１０に送信する。基地局１１からＵＥ１０に送信するデータがなくなったあと、ＵＥ１０はアイドル状態に移行する。続いて、Ｓ２０から、設定されたＣＰＴより短い時間の経過後に、Ｓ２５で宛先がＵＥ１０のパケットをＵＰＦ１２が受信する。Ｓ２０とＳ２５との間隔は、着信間隔（Ｉｎｔｅｒ−ａｒｒｉｖａｌｔｉｍｅ）またはデータ通信間隔と呼ばれる。着信間隔がＣＰＴより短い場合、Ｓ２５を受信した基地局１１は、制御装置１４にコネクションの設定を依頼することなく、設定されたコネクションを介して基地局１１にパケットを転送する。基地局１１は、Ｓ２６でページングを行い、ＵＥ１０が在圏していると判断すると、Ｓ２７でＵＥ１０との間で無線ベアラを確立して直ちにＳ２８でパケットをＵＥ１０に送信することができる。よって、アイドル状態のＵＥ１０宛てのパケットの伝送遅延の増加を抑えることができる。なお、Ｓ２５でパケットを受信したＵＰＦ１２は、受信したタイミングでＣＰＴをリセットしてもよい。すなわち、Ｓ２５からＣＰＴの間に新たな着信があれば、その着信も伝送遅延を抑えてＵＥ１０に送信することができる。

次に、制御装置１４が着信間隔に基づいてＣＰＴを決定する方法について説明する。一例では、制御装置１４は、ＵＥ１０の着信間隔のサンプルを有し、ＣＰＴをＵＥ１０の平均着信間隔に基づいて決められる。まず、制御装置１４は、ＵＥ１０の着信間隔のサンプルに基づいて、平均着信間隔Ｅ［ｔ］を計算する。ここで、Ｅ［ｔ］を計算するために用いるサンプルは、ＵＥ１０の着信間隔の全てのサンプルであってもよいし、過去の一定期間内のＵＥ１０の着信間隔のサンプルであって、所定のフィルタリングがされたサンプルであってもよい。例えば、一定期間の、同じ時間帯におけるＵＥ１０の着信間隔のサンプルであってもよい。次に、制御装置１４は、ＵＥ１０のＣＰＴを、ｍｉｎ（β・Ｅ［ｔ］，ＣＰＴ_max）として計算する。ここで、βは重み付けのパラメータで、１以上の定数である。ＣＰＴ_maxは、コネクションを維持する最大時間である。これによって、ＣＰＴ_maxより短い期間で、コネクション維持時間を決定することができる。また、着信間隔が長い場合であっても、必要以上に長いコネクション維持時間を決定し、ユーザプレーンのコネクションを不必要に維持することを防ぐことができる。

なお、着信間隔が長く、ＣＰＴ内にダウンリンクのデータまたは入力呼がＵＥ１０に配信されなかった場合、ユーザプレーンのコネクションは開放されうる。しかしながら、次にアップリンクまたはダウンリンクの通信が行われると、ユーザプレーンのコネクションは再構築され、ＣＰＴの間、再度保持されうる。これによって、通信頻度が低く、着信間隔が長い場合には、通信リソースを節約することができる。また、制御装置１４は他の基準によってＣＰＴを決定してもよい。制御装置１４がＣＰＴを決定する他の方法は、第三の実施形態以降で説明する。

＜第二実施形態＞
続いて、ＵＥの過去の滞在時間の情報に基づいてＵＥのモビリティの分類を行う制御装置について説明を行う。なお、第二実施形態に係る制御装置は、第一実施形態と同様の構成または処理については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図７は、図５のＳ５０１の滞在時間取得処理の一例を示した図である。

Ｓ７０１で、ＵＥ１０がセルに滞在した時間（滞在時間）を取得する。例えば、ＵＥ１０が同一のセルに滞在した時間であってもよいし、全てのセルのいずれかに滞在した時間であってもよい。あるいは、現在ＵＥ１０が滞在しているセルと関連付けられたセルのそれぞれにＵＥ１０が滞在した時間であってもよい。また、一例では、滞在時間は、過去の一定期間内に、ＵＥ１０が滞在しているセルと同一のセルにＵＥ１０が滞在した時間であって、所定のフィルタリングがされたＵＥ１０の滞在時間であってもよい。例えば、過去の一定期間内であって、所定の曜日、または時間帯におけるセルにＵＥ１０が滞在した時間であってもよい。

続いて、Ｓ７０２で、制御装置１４は当該ＵＥ１０の平均滞在時間μ_sを計算し、続いて、Ｓ７０３で当該ＵＥ１０の滞在時間の標準偏差σ_sを計算する。続いて、Ｓ７０４で、制御装置１４は滞在時間を決定する。例えば、μ_s−α・σ_sである。ここで、αは、信頼区間を表すパラメータであって、例えば１≦α≦２を満たす定数であってもよい。滞在時間の分布は正規分布に従ってもよい。ここで、モバイルオペレータは望ましいモビリティの分類ができるよう、αまたは閾値Ｔ_Thresholdを調整してもよい。

図８に、ＵＥ１０の過去の滞在時間の確率分布を示す。本例のＵＥ１０の過去の滞在時間の確率分布は、図７に示すように正規分布である。また、ＵＥ１０のμ_s（平均滞在時間）−α・σ_s（標準偏差）は、閾値Ｔ_Thresholdより高いものとする。ここで、閾値Ｔ_Thresholdを大きくすると、μ_s−α・σ_sが閾値Ｔ_Thresholdを超えるＵＥ１０の数を減らすことができる。また、重みαを大きくすると、一台のＵＥ１０の滞在時間が閾値Ｔ_Thresholdを越える確率を変更することができる。すなわち、重みαまたは閾値Ｔ_Thresholdを変更することで、コネクションの設定を行うＵＥ１０の数を変更することができる。一方、低モビリティであると分類された複数のＵＥ１０が、在圏しているセルから別のセルに移動するなどして、設定されたコネクションが無駄になる状況が多いと、αを大きくすることで、設定されたコネクションが無駄になる確率を下げることができる。

これによって、過去の滞在時間の情報を用いて、ＵＥ１０が低モビリティの端末であることを確率的に判断することができる。そのため、低モビリティの端末であるＵＥ１０は、セルに移動した直後であっても、制御装置１４はＵＰＦ１２、１３、および基地局１１に対してコネクションの設定を指示することができる。

＜第三実施形態＞
続いて、ＵＥのモビリティの分類を行うための閾値を、複数のＵＥの滞在時間に基づいて計算する制御装置について説明を行う。なお、第三に係る制御装置は、第一実施形態または第二実施形態と同様の構成または処理については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図５のＳ５０２では、制御装置１４は、複数のＵＥ１０の滞在時間に基づいて、モビリティの分類を行うための閾値を決定してもよい。複数のＵＥ１０の滞在時間は、過去の一定期間内に当該セルに滞在した全てのＵＥ１０の滞在時間であってもよい。あるいは、制御装置１４がＳ５０１またはＳ５０２の処理を開始した時点で、コネクションを設定する対象のＵＥ１０と同じセルに在圏しているＵＥ１０の過去または現在の滞在時間であってもよい。また、例えば、閾値は、制御装置１４のトラッキングエリアに滞在している全てのＵＥ１０の平均滞在時間であってもよい。複数のＵＥ１０の過去の滞在時間は、当該複数のＵＥ１０が在圏していた時間帯等によってフィルタ処理が施されてもよい。続いて、制御装置１４は、複数のＵＥ１０の滞在時間の平均値や中央値などの値によって、閾値を設定する。制御装置１４はモビリティの分類を行うための閾値としてこれらの閾値を用いる。

これによって、他のＵＥ１０の平均滞在時間を元に相対的にモビリティを分類することができる。そのため、基地局１１および１５のセルサイズが異なる場合でも、制御装置１４は相対的にモビリティが低いＵＥ１０にコネクションを設定することができる。

なお、コネクション維持時間（ＣＰＴ）も同様に、複数のＵＥ１０の着信間隔に基づいて決定されてもよい。例えば、複数のＵＥ１０の平均着信間隔Ｅ_all［ｔ］と、複数のＵＥ１０の着信間隔の標準偏差σ_allを用いて、ＵＥ１０のＣＰＴを、ｍｉｎ（β・Ｅ［ｔ］，γ（Ｅ_all［ｔ］＋σ_all））としてもよい。ここで、γは正の定数である。これによって、ユーザプレーンのセッションを維持する時間の上限を、複数のＵＥ１０の着信間隔に基づき決定することができる。

＜第四の実施形態＞
第四の実施形態では、ＵＥ１０が基地局１１から基地局１５に移動したことに伴い、コネクションを再設定する制御装置１４について図９を参照して説明する。

Ｓ３０〜Ｓ３３で、ＵＥ１０は基地局１１のセルに在圏し、パケットを受信する。ここで、制御装置１４はＵＥ１０のモビリティが低いと判断し、ＵＰＦ１２、１３、基地局１１にＣＰＴの設定を行う。ここで、ＵＥ１０は基地局１１から基地局１５に移動する。続いて、Ｓ３４で、再度ＵＥ１０宛てのパケットがＵＰＦ１３に受信する。ＵＰＦ１３は、Ｓ３４で、事前に設定しているＵＥ１０のためのコネクションにパケットを送信し、当該パケットは、ＵＰＦ１２を介して基地局１１に到達する。基地局１１は、パケットを受信すると、当該パケットをバッファした上で、Ｓ３５で、ＵＥ１０をページングする。本例において、ＵＥ１０は、基地局１１のセルに在圏していないため、ＵＥ１０はページングに対する接続設定（応答）はない。基地局１１は、所定期間内にＵＥ１０からの応答がないと、Ｓ３６で、Ｘ２インタフェースにより、１つ以上の隣接基地局にＵＥ１０へのページング要求を送信する。基地局１５は、この隣接基地局の１つである。基地局１１からページング要求を受信した隣接基地局は、それぞれ、ＵＥ１０をページングする。本例において、ＵＥ１０は、基地局１５のセルに在圏している。したがって、ＵＥ１０は、Ｓ３８で、基地局１５に接続設定を送信して、基地局１５との間で無線ベアラを設定する。ＵＥ１０と無線ベアラを設定した基地局１５は、Ｓ３９で、ページングの要求元である基地局１１に、ＵＥ１０からページングの応答を受信したこと（成功）を通知する。また、基地局１５は、基地局１１からページング要求を受信したことにより、ＵＥ１０のための事前のコネクションが、他の基地局に向けて設定されていることを認識する。したがって、基地局１５は、Ｓ４０で、制御装置１４に、ＵＥ１０のために設定されたコネクションの変更要求を送信する。ここで、制御装置１４は、コネクション設定指示を再度基地局１５、ＵＰＦ１２および１３に対して送信してもよい。本実施形態では、基地局１１に指示したＣＰＴと同一のＣＰＴを基地局１５に適用する。これによって、基地局１５に対して即座にＣＰＴを設定することができる。しかしながら、一例では、制御装置１４は、Ｓ４０の変更要求の受信をトリガにして、再度ＵＥ１０のモビリティを分類してＣＰＴを設定する処理を行ってもよい。

次に、制御装置１４の構成について図１０を参照して説明する。制御装置１４は、判定部１４１、制御部１４２、送受信部１４３、滞在時間取得部１４４、通信間隔取得部１４５、および維持時間決定部１４６を含む。送受信部１４３は、他の装置と制御信号を送受信する。制御部１４２は、事前のコネクションの設定や変更のための全ての制御を行う。例えば、外部ネットワークから基地局まで事前のコネクションを設定するＵＥに対しては、その経路を決定してコアネットワークの各装置に当該コネクションを設定させる制御を行う。また、基地局まで事前のコネクションを設定しているＵＥから位置情報を受信しても直ちに変更を行わない構成では、変更を行うまでの閾値回数の設定等も行う。滞在時間取得部１４４は、ＴＡＵメッセージと共に制御装置１４へ送信された滞在時間のサンプルをＵＥ１０から受信する。一例では、ＵＥ１０から送信される位置情報メッセージ（図３のＳ１）や、制御部から送信されたページングに対する応答（ＡＣＫ）に基づいて、ＵＥ１０が１つのセル内に滞在する時間を計算してもよい。通信間隔取得部１４５は、ＵＥ１０に対する上り／下りの通信間隔を取得する。判定部１４１は、各ＵＥについて、モビリティの分類を行い、分類に従い外部ネットワークから基地局まで事前のコネクションを設定するか否かを判定する。この判定は、例えば、ＵＥの契約内容に基づき行うことができる。或いは、この決定は、ＵＥ１０が制御装置１４に送信する位置情報メッセージ（図３のＳ１）の頻度を判定し、この判定結果に基づき行うことができる。維持時間決定部１４６は、モビリティが低いと判断したＵＥ１０のためのコネクションを維持するための時間を決定する。

＜その他の実施形態＞
基地局まで事前のコネクションを設定するＵＥがアクティブ状態からアイドル状態に移行すると、無線ベアラのみを削除して、外部ネットワークから基地局までのコネクションについては維持する。なお、基地局まで事前のコネクションを設定するＵＥ１０がＩｏＴに使用されるものであるとして本実施形態を説明したが、本発明は、その様な形態に限定されない。つまり、ＵＥ１０の形態に拘らず、移動範囲の小さいＵＥに対して本発明を適用することができる。

なお、本発明は、コンピュータを上記制御装置として動作させるプログラムにより実現することができる。また、本発明は、基地局のプロセッサで実行され、それにより当該基地局に図３、４及び６で説明した処理を実行させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

１０：ＵＥ、１１：基地局、１２：ＵＰＦ、１３：ＵＰＦ、１４：制御装置、１５：基地局、１４１：判定部、１４２：制御部、１４３：送受信部、１４４：滞在時間取得部、１４５：通信間隔取得部

Claims

移動通信ネットワークの制御装置であって、
通信手段と、
前記通信手段を介してセルに在圏するユーザ装置の滞在時間に関する値を取得する滞在時間取得手段と、
前記滞在時間に関する値が第一の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段で前記滞在時間に関する値が前記第一の閾値以上であると判定した場合に、外部ネットワークに接続される転送装置と前記セルの第一の基地局とを接続する、前記ユーザ装置のためのコネクションを、所定の時間、維持する様に前記移動通信ネットワークを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
前記コネクションを維持する前記所定の時間を決定する維持時間決定手段を更に有し、
前記維持時間決定手段は、前記所定の時間を前記ユーザ装置と前記第一の基地局との間のデータ通信間隔に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記維持時間決定手段は、前記データ通信間隔が第二の閾値を超えると判定した場合に、前記維持する時間を前記第二の閾値に設定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
前記滞在時間に基づく値が、前記ユーザ装置の過去の前記滞在時間の平均値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の制御装置。
前記滞在時間に基づく値が、前記ユーザ装置の過去の前記滞在時間の標準偏差に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
前記第一の閾値が、前記セルに在圏した複数のユーザ装置の滞在時間に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の制御装置。
前記転送装置と前記第一の基地局とを接続する、前記ユーザ装置のためのコネクションを設定した後、前記通信手段が前記第一の基地局とは異なる第二の基地局から前記ユーザ装置に関する信号を受信すると、前記制御手段は、前記移動通信ネットワークを制御して、前記ユーザ装置のためのコネクションを、前記転送装置と前記第二の基地局とを接続する様に変更することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の制御装置。
移動通信ネットワークの基地局装置であって、
外部ネットワークとの間で事前に設定されたユーザ装置のためのコネクションを介して、前記ユーザ装置を宛先とするパケットを受信する受信手段と、
前記ユーザ装置を宛先とするパケットを前記受信手段が受信すると、前記ユーザ装置をページングするページング手段と、
制御装置からの制御信号を受信した場合、外部ネットワークに接続される転送装置と、前記基地局装置との間の、前記ユーザ装置のためのコネクションを、所定の時間、維持するコネクション維持手段と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
移動通信ネットワークのユーザ装置であって、
セルに在圏する前記ユーザ装置の滞在時間に関する値を取得する滞在時間取得手段と、
前記滞在時間取得手段で取得した前記滞在時間を前記セルの基地局装置に送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするユーザ装置。