JP2020031292A - サーバ、移動通信システム、並びに、送信タイミング制御の方法及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】定期的にデータを送信する通信端末装置が大量に配置された場合でも、その大量の通信端末装置からデータが同時送信されることによる移動通信網の輻輳の発生を抑制することができるサーバを提供する。【解決手段】移動通信システムの移動通信網１において、基地局２０を収容する、コアネットワーク３０のＭＭＥ３１は、複数の通信端末装置１０Ａ〜１０Ｃそれぞれから定期的に送信されるデータ送信の状況を示す通信状況情報を取得し、通信状況情報に基づいて、複数の通信端末装置の少なくとも一部についてデータ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定し、複数の通信端末装置の少なくとも一部に、送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、移動通信網を介した通信端末装置からの送信タイミングを制御するサーバ、そのサーバを備える移動通信システム、並びに、送信タイミングを制御する方法及びそのプログラムに関するものである。

従来、移動通信システムの通信規格である３ＧＰＰのＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）−Ａｄｖａｎｃｅｄ（非特許文献１参照）を発展させたＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄＰｒｏと呼ばれる通信規格が知られている（非特許文献２参照）。このＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄＰｒｏでは、近年のＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）機器の通信を提供するための仕様が策定された。ここで、「ＩｏＴ」はさまざまなモノがインターネットやクラウドコンピュータシステムに接続され、制御・情報通信される形態の総称である。

ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄＰｒｏでは、大量に設置されるＩｏＴ機器の通信に対応するため、移動通信システムの通信端末装置の低価格化及び基地局と長距離通信可能なカバレッジエリアの拡張（以下、カバレッジ拡張（ＣＥ）という。）を実現すべく、新たに２つの通信規格であるカテゴリーＭ１（「ｅＭＴＣ（ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）」ともいう。）と、カテゴリーＮＢ１（「ＮＢ−ＩｏＴ（ＮａｒｒｏｗＢａｎｄ−ＩｏＴ）」ともいう。）がサポートされている。

３ＧＰＰ ＴＳ ３６．３００ Ｖ１０．１２．０ （２０１４−１２）． ３ＧＰＰ ＴＳ ３６．３００ Ｖ１３．５．０ （２０１６−０９）．

上記移動通信システムでは、移動通信網にデータを送信する通信端末装置が組み込まれたＩｏＴ機器を大量に展開して配置し、その大量のＩｏＴ機器の通信端末装置のそれぞれから移動通信網側にデータを定期的に送信することが検討されている。このような大量のＩｏＴ機器の通信端末装置からデータが同時送信されることにより、移動通信網に輻輳が発生するおそれがある。

本発明の一態様に係るサーバは、移動通信網の基地局を介して定期的にデータを送信する複数の通信端末装置のデータ送信タイミングを制御するサーバであって、前記複数の通信端末装置それぞれから定期的に送信されるデータ送信の状況を示す通信状況情報を取得する取得部と、前記通信状況情報に基づいて、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部についてデータ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定する決定部と、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部に、前記送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信する送信部と、を備える。
前記サーバにおいて、前記送信タイミング情報は、前記通信端末装置からの定期的なデータ送信タイミングをずらすオフセット時間であってもよい。
また、前記サーバにおいて、前記通信状況情報は、前記複数の通信端末装置それぞれにおけるデータ送信の頻度とデータ量とを有するデータ送信履歴情報を含んでもよい。
また、前記サーバにおいて、前記通信状況情報は、前記複数の通信端末装置それぞれに設定された送信タイミング設定情報を含んでもよい。
また、前記サーバにおいて、前記通信状況情報は、前記複数の通信端末装置からのデータ送信を中継するノードにおけるトラフィックの時間変化を示すトラフィック情報を含んでもよい。ここで、前記ノードは前記基地局であってもよい。また、前記決定部は、前記ノードにおける前記トラフィックが少ない時間帯を計算し、前記送信部は、前記複数の通信端末装置のうち即時性が不要なデータを送信する通信端末装置について、前記トラフィックが少ない時間帯でのデータ送信を要求するように前記送信要求を送信してもよい。
また、前記サーバにおいて、前記送信部は、前記複数の通信端末装置のうち即時性が必要なデータを送信する通信端末装置についてデータ送信優先的に許可するように前記送信要求を送信してもよい。
また、前記サーバにおいて、前記データの即時性の要否は、前記通信端末装置ごとに設定されているＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）値に基づいて判断してもよい。
また、前記サーバにおいて、前記通信端末装置によるデータ送信は、前記移動通信網に構築されているＮＩＤＤ（Ｎｏｎ−ＩＰ Ｄａｔａ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）の通信を介して行い、前記送信要求は、前記移動通信網に設けられたＳＣＥＦ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を介して送信してもよい。

また、本発明の他の態様に係る移動通信システムは、前記いずれかのサーバと、前記複数の通信端末装置における前記データ送信の通信サービスの利用料金について課金処理を行う課金装置と、を備えた移動通信システムであって、前記課金装置は、前記送信要求に従って前記送信タイミング情報で指定されたデータ送信タイミングでデータ送信を行った通信端末装置については、前記データ送信の通信サービスの利用料金に特典を付与して課金処理を行う。

本発明の他の態様に係る方法は、移動通信網の基地局を介して定期的にデータを送信する複数の通信端末装置のデータ送信タイミングを制御する方法であって、前記複数の通信端末装置それぞれから定期的に送信されるデータ送信の状況を示す通信状況情報を取得することと、前記通信状況情報に基づいて、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部についてデータ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定することと、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部に、前記送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信することと、を含む。
また、本発明の更に他の態様に係るプログラムは、移動通信網の基地局を介して定期的にデータを送信する複数の通信端末装置のデータ送信タイミングの制御を、コンピュータ又はプロセッサに実行させるためのプログラムであって、前記複数の通信端末装置それぞれから定期的に送信されるデータ送信の状況を示す通信状況情報を取得するためのプログラムコードと、 前記通信状況情報に基づいて、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部についてデータ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定するためのプログラムコードと、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部に、前記送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信するためのプログラムコードと、有する。

本発明によれば、定期的にデータを送信する通信端末装置が大量に配置された場合でも、その大量の通信端末装置からデータが同時送信されることによる移動通信網の輻輳の発生を抑制することができる、という効果を奏する。

本実施形態に係る移動通信システムの概略構成及びデータ送信タイミング制御の一例を示す説明図。 本実施形態に係る移動通信システムの広帯域通信モードとＩｏＴ通信モードとのカバレッジエリアの違いを説明するための説明図。 本実施形態に係る管理サーバの主要部の概略構成の一例を示す機能ブロック図。 本実施形態に係るデータ送信タイイング制御の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る移動通信システムの概略構成及びデータ送信タイミング制御の他の例を示す説明図。 （Ａ）は比較例に係る移動通信システムにおける低トラフィック時間帯の有効活用を行わない場合のトラフィックの時間変化を示す説明図。（Ｂ）は本実施形態に係る移動通信システムにおける低トラフィック時間帯の有効活用を行う場合のトラフィックの時間変化を示す説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図である。本実施形態の移動通信システムは、複数の通信端末装置１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）と無線通信する一又は複数の基地局２０と、コアネットワーク３０と、アプリケーションサーバ（ＡＳ）４０と、管理サーバ５０と、課金装置としての課金サーバ６０とを備える。ＡＳ４０はアプリケーションの種類に応じて複数設けてもよい。管理サーバ５０及び課金サーバ６０は、例えば、移動通信網１の移動通信オペレータによって管理運営してもよい。

通信端末装置１０は、例えば移動局やユーザ装置（ＵＥ）とも呼ばれ、所定の無線通信方式で基地局２０と無線通信を行い、移動通信網１側に接続することができる。通信端末装置（以下、本実施形態において「ＵＥ」という。）１０は、例えば通信モジュールとして構成し、医療、農業、電力、上下水道、自動車、交通機関などの各種産業で用いられるセンサ装置などの様々なＩｏＴ機器に組み込んでもよい。

本実施形態において、ＵＥ１０は、各種センサにより周辺の環境や装置について測定したり取得したりした各種データを、所定の送信タイミングで定期的に移動通信網１を介してＡＳ４０等に送信（以下、「定期通報」ともいう。）する。ＵＥ１０からの定期通報の時間間隔は一定でなくてもよい。例えば、ＵＥ１０からの定期通報は、所定時間おき（例えば、１０分おき、３０分おき、１日おき、又は、３日おき）のタイミングであってもよいし、ＵＥ１０において送信対象のデータが所定数（例えば１００個）集まったタイミングでもよい。また、ＵＥ１０からの定期通報は、毎時の０分００秒及び３０分００秒のタイミングでもよい。

なお、図１では、図示の都合上、３台のＵＥ１０のみ示しているが、ＵＥ１０は２台であってもよいし、４台以上であってもよい。

基地局２０は、無線アクセス網（ＲＡＮ）を構成し、例えば、ｅＮｏｄｅＢやｇＮｏｄｅＢ等とも呼ばれたり、自局が形成するセルのサイズによりマクロセル基地局やスモールセル基地局などと呼ばれたりする。基地局２０は、例えば、無線信号の送受信をする無線部（ＲＲＨ）と、デジタルベースバンド信号処理を行うベースバンド部（ＢＢＵ）を備える。ＲＲＨは、例えば、ＢＢＵから受信したデジタルベースバンド信号をＲＦ信号に変換し、所定の信号レベルに電力増幅してＵＥ１０に送信する。また、ＲＲＨは、ＵＥ１０から受信したＲＦ信号をデジタルベースバンド信号に変換し、ＢＢＵへ送信する。

コアネットワーク３０は、例えばＬＴＥ／ＬＴＥ−ＡｄｖａｎｃｅｄにおいてＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）とも呼ばれ、所定の通信インターフェースを介して基地局２０が接続され、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）３１、ＨＳＳ（Ｈｏｍｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｅｒｖｅｒ）３２、ＰＣＲＦ（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）３３等の各種ノードを有する。

また、コアネットワーク３０は、パケット転送を行うノードであるＳ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）及びＰ−ＧＷ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ）のほかＳＣＥＦ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）３４のノードを有する。

ＭＭＥ３１は、基地局２０を収容して無線通信ネットワーク制御、モビリティ制御、ハンドオーバ制御、ユーザ認証制御等を行うノードである。ＭＭＥ３１は、ＨＳＳ３２の登録情報に基づいて、基地局２０を介して送信されてきたデータを、後述のＮＩＤＤのデータ転送を行うＳＣＥＦ３４に転送したり、ＳＣＥＦ３４から送られてきたＵＥ１０宛のデータや送信要求などの制御情報を基地局２０に転送したりする。また、ＭＭＥ３１は、複数のＵＥ１０及び複数の基地局２０のそれぞれについて通信ログ情報及び通信制御パラメータ等の情報を収集して格納する機能を有する。

ＨＳＳ３２は、移動通信システムを用いた通信サービスを利用するユーザ（加入者）の情報のデータベースであり、例えば、ＵＥ１０のユーザ契約情報や認証情報を管理し、それらの情報を位置登録契機でＭＭＥ３１へ通知する。

ＰＣＲＦ３３は、例えば、ユーザの契約情報等に基づいてＵＥ１０が送受信するデータに対してＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）値や課金体系を決定する。ＰＣＲＦ３３が決定したＱｏＳ値は、例えば９段階のＱＣＩ（ＱｏＳ Ｃｌａｓｓ Ｉｄｅｎｔｉｆｉ ｅｒ）（＝１〜９）として定義され、Ｐ−ＧＷ、Ｓ−ＧＷ、ＳＣＥＦ３４、基地局２０等のノードに通知することができる。各ノードは、通知されたＱｏＳ値に従って、ユーザが送受信するデータパケットに対してＱｏＳ制御を実施する。

ＱｏＳ値は、ＵＥ１０から送信されるデータの即時性が必要か否かに応じて設定してもよい。例えば、即時性が必要とされるデータを送信するＵＥ１０に対して高いＱｏＳ値を設定し、即時性が必要ないデータを送信するＵＥ１０に対して低いＱｏＳ値を設定してもよい。ここで、データの即時性とは、ＵＥ１０においてセンサなどで取得されたデータがＡＳ４０で即時に必要とされる特性である。即時性が必要とされるデータとしては、例えば、農業分野で農地やビニールハウスに設置されたＵＥ１０で測定された温度、湿度などの環境測定データや、医療の分野で遠隔治療対象の患者のバイタルサイン（例えば、血圧、体温、心拍数、呼吸数）の測定データなどが挙げられる。また、即時性が必要ないデータとしては、家庭に設置された電力計や水道メータで毎月１回測定される消費電力量や使用水道量等が挙げられる。

Ｐ−ＧＷ及びＳ−ＧＷはＵＥ１０にＩＰアドレスを割り当ててパケットデータ転送の処理を行う。Ｐ−ＧＷは、例えば、 ＵＥ１０へのＩＰアドレスの払出し、パケット網への接続に関したユーザ認証、ＰＣＲＦ３３の指示に従ったＱｏＳ制御や課金用の通信利用データ（例えばＣＤＲ：Ｃａｌｌ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｒｄ）の作成、ＤＨＣＰサーバ機能等を有する。Ｓ−ＧＷは、基地局２０等を有するＲＡＮのアンカーポイントとなり、Ｐ−ＧＷ杜の間でユーザパケットデータの中継処理を行う。

ＳＣＥＦ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）３４は、３ＧＰＰの通信サービスの一部をサードパーティのアプリケーションプロバイダーに提供するためのインターフェースを有するノードである。ＳＣＥＦ３４は、ＡＳ４０が設けられたパケット網に対する接続ポイントとなり、後述のＩＰアドレスを取得せずにデータ転送を行うＮＩＤＤ（Ｎｏｎ−ＩＰ Ｄａｔａ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）によるＵＥ１０からのデータ送信の転送処理を行う。また、ＳＣＥＦ３４は、ＮＩＤＤによるＵＥ１０からのデータ送信に対する課金用の通信利用データ（例えばＣＤＲ）を作成する。

また、本実施形態において、各ＵＥ１０に対して所定のデータ送信タイミングによるデータ送信（定期通報）を要求する送信要求などの制御情報は、例えば、制御チャネルによりＳＣＥＦ３４から各ＵＥ１０に通知することができる。

なお、上記送信タイミング情報を有する送信要求は、各ＵＥ１０が着信待ち受け時に受信するページング情報に含めてもよい。ＵＥ１０は、受信したページング情報に、例えば当該ＵＥの端末識別情報としてのＳ−ＴＭＳＩ（ＳＡＥ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を含んでいれば、そのＵＥに対するページング情報であると判断し、ページング情報に含まれる送信タイミング情報に基づいて、所定の送信タイミングに送信対象のデータを、基地局２０を介してＡＳ４０に送信する。また、各ＵＥ１０は、電力消費を低減するために着信待ち受け時に一部回路への電源供給を休止してスリープ状態にしておいてもよい。各ＵＥ１０は、上記着信待ち受け時に上記送信タイミング情報を有する送信要求を含むページング情報の受信し、その受信をトリガーとして全体回路への電源供給を行い、所定のアプリケーションを起動して送信対象のデータを送信し、データ送信が完了したらスリープ状態に戻るように制御してもよい。

また、本実施形態において、複数のＵＥ１０それぞれから定期的に送信されるデータ送信（定期通報）の状況を示す通信状況情報は、各ＵＥ１０や基地局２０からＭＭＥ３１及びＳＣＥＦ３４を介して管理サーバ５０に転送することができる。通信状況情報は、例えば、各ＵＥ１０及び基地局２０の通信ログ情報及び通信制御パラメータ等の情報、各ＵＥ１０に設定されている送信タイミング設定情報、各ＵＥ１０におけるデータ送信の頻度とデータ量とを有するデータ送信履歴情報などである。

ＡＳ４０は、例えば、移動通信網１を介した通信を用いた各種アプリケーションを提供する上で必要な各種データ処理を実行するサーバである。例えば、本実施形態のＡＳ４０は、多数のＵＥ１０から送信されたデータを収集して格納したり各種分析を行ったりするデータベースの機能を有するサーバである。

管理サーバ５０は、基地局２０を介して定期的にデータを送信する多数のＵＥ１０のデータ送信タイミングを管理して制御するサーバである。データ送信タイミングの管理及び制御については後述する。

課金サーバ６０は、例えば、ＳＣＥＦ３４等から受信したＵＥ１０の通信利用データ（例えばＣＤＲ）とＨＳＳ３２の登録情報とに基づいて、ＵＥ１０からＡＳ４０へのデータ送信に対する課金処理を行う。

本実施形態の移動通信システムは、ＮＩＤＤ（Ｎｏｎ−ＩＰ Ｄａｔａ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）をサポートしている。ＮＩＤＤは、３ＧＰＰの標準規格（例えば、ＴＳ２３．４０１ Ｖ１５．４．０（２０１８−０６），ＴＳ２３．６８２ Ｖ１５．５．０（２０１８−０６）参照）で定義された機能であり、ＵＥ（ＵＥ）がＩＰスタックの操作やＩＰアドレスの取得を行うことなくデータ転送が可能になる機能である。このＮＩＤＤの利用により、インターネットからの攻撃が少なくセキュアなデータ転送が可能になるとともに、移動通信網１において同じ情報量を転送するための伝送データ量が少なくて済む。

移動通信網１におけるデータ処理の負荷を軽減するため、移動通信網１におけるデータ処理の一部を行うＭＥＣ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｅｄｇｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）サーバ７０を、基地局２０の内部又は近傍に設けてもよい。ＭＥＣサーバ７０は、前記管理サーバ５０のデータ処理機能の一部を有してもよい。例えば、ＭＥＣサーバ７０は、そのサーバ７０に対応する基地局のセルに在圏するＵＥ１０のデータ送信タイミングを管理する機能を有してもよい。

また、本実施形態の移動通信システムは、ＵＥ１０がＩｏＴ通信モードで通信できるようにカテゴリーＭ１（ｅＭＴＣ）及びカテゴリーＮＢ１（ＮＢ−ＩｏＴ）のカバレッジ拡張（ＣＥ）をサポートしている。

ＩｏＴ通信モードは、基地局との間でＩｏＴ用通信を行う通信モードであり、例えばＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ ＰｒｏのｅＭＴＣ若しくはＮＢ−ＩｏＴの標準規格（非特許文献２参照）に準拠した通信モード、又は、第５世代の移動通信で提案されている大規模マシンタイプ通信（５ＧのｍＭＴＣ：ｍａｓｓｉｖｅ Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）の通信モードである。

広帯域通信モードは、ＩｏＴ通信モードで通信可能なＩｏＴ通信エリアよりも狭い広帯域通信エリアにおいて基地局との間で広帯域の通信を行う通信モードであり、例えば移動通信の第３世代（３Ｇ）、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ若しくはＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏの標準規格に準拠する通信モード、又は、第５世代の移動通信で提案されている新しい無線アクセス技術（５Ｇ（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ））の通信モードである。

本実施形態のＵＥ１０は、広帯域通信モード及びＩｏＴ通信モードの両方に対応しているものであってもよいし、ＩｏＴ通信モードのみに対応しているものであってもよい。

図２は、本実施形態に係る移動通信システムの広帯域通信モード（第１通信モード）とＩｏＴ通信モード（第２通信モード）とのカバレッジエリアの違いを説明するための説明図である。
図２に示すように、基地局２０は、広帯域通信モードの通信のカバレッジエリア（広帯域通信エリア）２１と、ＩｏＴ通信モードの通信のカバレッジエリア（ＩｏＴ通信エリア）２２とを有している。ＩｏＴ通信モードのカバレッジエリア２２は、広帯域通信モードモードのカバレッジエリア２１に比べて、例えばセル半径で３〜５倍、セルエリアで９〜２５倍ほど広く設定されている。

例えば、本実施形態のＵＥ１０は、広帯域通信モードとＩｏＴ通信モードとの両方のモードに対応可能に構成されている。ＵＥ１０は、広帯域通信モードのカバレッジエリア２１に在圏しているときは広帯域通信モードによる通信を行う。そして、ＵＥ１０が広帯域通信モードのカバレッジエリア２１からＩｏＴ通信モードのカバレッジエリア２２に移動した場合、通信モードが広帯域通信モードからＩｏＴ通信モードに切り替えられ、ＩｏＴ通信モードによる通信を行う。

本実施形態の移動通信システムにおいて、ＡＳ４０に対して定期的に（例えば、毎時００分及び毎時３０分）データを送信するＵＥ１０を組み込んだＩｏＴ機器やユーザ装置を大量に展開すると、多数のＵＥ１０によって同一の無線リソースが同時に利用され、輻輳が発生するおそれがある。特に、上記カバレッジ拡張（ＣＥ）をサポートしたセルでは、同一の基地局に接続するＵＥ１０の数が急増する傾向があるため、輻輳が発生しやすい。また、各ＩｏＴ機器のＵＥ１０から送信されるデータは、電気の利用量である電力量などのデータに即時性が必要ない場合が多い。更に、基地局２０に接続している複数のＵＥ１０は互いに異なる利用者（顧客）が利用する場合が多いため、複数のＵＥ１０それぞれからのデータ送信に協調制御を要求することが難しい。

そこで、本実施形態では、以下に示すように、管理サーバ５０により複数のＵＥ１０それぞれから基地局２０に向けて送信されるデータ送信タイミングを管理して制御している。

図３は、本実施形態に係る管理サーバの主要部の概略構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図４は、本実施形態に係るデータ送信タイミング制御の一例を示すフローチャートである。
管理サーバ５０の情報取得部５０１は、複数のＵＥ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからの定期通報の状況を示す通信状況情報（送信ビヘイビア）を、ＵＥごとに取得する（Ｓ１０１）。

情報記憶部５０２は、複数のＵＥ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃそれぞれから取得した通信状況情報を、ＵＥの識別情報（例えば、端末識別情報、利用者識別情報）に関連付けて記憶する。

なお、通信状況情報は、複数のＵＥ１０それぞれにおけるデータ送信の頻度とデータ量とを有するデータ送信履歴情報を含んでもよい。また、通信状況情報を取得するＵＥは、対象の基地局２０のセルに在圏している複数のＵＥ１０のすべてであってもよいし、その一部であってもよい。例えば、データの即時性が必要ない低ＱｏＳのＵＥ１０についてのみ通信状況情報を取得し、データの即時性が必要な高ＱｏＳＵＥ１０については通信状況情報を取得しないようにしてもよい。

次に、管理サーバ５０の決定部５０３は、上記取得した通信状況情報に基づいて解析し、複数のＵＥ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃそれぞれについて、定期送信時間を取得するともに、データ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定する（Ｓ１０２）。送信タイミング情報は、各ＵＥ１０からの送信タイミングが互いにずれるように決定される。例えば、ＵＥ１０の定期通報の頻度が大きいほど又は定期通報のデータ量が多いほど、データ送信タイミングの定期送信時間からのずれ量を大きくするように、各ＵＥ１０の送信タイミング情報を決定してもよい。また、ＵＥ１０の定期通報の頻度が大きいほど又は定期通報のデータ量が多いほど、データ送信タイミングの定期送信時間からのずれ量が互いに異なるＵＥの数を多くするように、各ＵＥ１０の送信タイミング情報を決定してもよい。なお、送信タイミング情報の決定についても、データの即時性が必要ない低ＱｏＳのＵＥ１０についてのみ行ってもよい。

送信タイミング情報は、各ＵＥ１０に予め設定されている定期送信時間に対するオフセット時間（例えば、遅れ時間ΔＴｄ）であってもよい。図１の例では、各ＵＥ１０ａ，１０Ｂ，１０Ｃの定期送信時間が互いに同じ１０分毎である。そして、送信タイミング情報のオフセット時間として、第１のＵＥ１０Ａに遅れ時間ΔＴｄ＝３秒を決定し、第２のＵＥ１０Ｂに遅れ時間ΔＴｄ＝７秒を決定し、第３のＵＥ１０Ｃに遅れ時間ΔＴｄ＝１０秒を決定している。

次に、管理サーバ５０の送信部５０４は、複数のＵＥ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃそれぞれについて、前記決定した送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信する（Ｓ１０３）。送信要求は、例えば、送信タイミング情報としてのオフセット時間（例えば、遅れ時間ΔＴｄ）を含み、各ＵＥに対して制御チャネルを介して送信される。

なお、オフセット時間（例えば、遅れ時間ΔＴｄ）は、データの即時性が必要とされない低ＱｏＳのＵＥ１０についてのみ送信要求に含めるようにしてもよい。また、データの即時性が必要とされる高ＱｏＳのＵＥ１０について、オフセット時間（例えば、遅れ時間ΔＴｄ）を強制的にゼロ秒に設定してもよい。

上記送信要求を受信した複数のＵＥ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃはそれぞれ、データ送信を行うためのアプリケーションを起動し、送信要求に含まれる送信タイミング情報で指定された送信タイミングにデータを送信するようにデータ送信処理を制御する。例えば、第１のＵＥ１０Ａは定期送信時間から遅れ時間ΔＴｄ＝３秒だけ遅れたタイミングにデータを送信する。第２のＵＥ１０Ｂは定期送信時間から遅れ時間ΔＴｄ＝７秒だけ遅れたタイミングにデータを送信する。そして、第３のＵＥ１０Ｃは定期送信時間から遅れ時間ΔＴｄ＝１０秒だけずれたタイミングにデータを送信する。

以上、本実施形態によれば、定期的にデータを送信するＵＥ１０が大量に配置された場合でも、その大量のＵＥ１０からデータが同時送信されることによる移動通信網１の輻輳の発生を抑制することができる。特に、基地局２０に接続している複数のＵＥ１０を互いに異なる利用者（個人、又は、事業者）が利用する場合のように、複数のＵＥ１０それぞれからのデータ送信に協調制御を要求することが難しい場合でも、移動通信オペレータが管理運営する管理サーバ５０により各ＵＥ１０からのデータ送信タイミングを集中管理できるため、移動通信網１の輻輳の発生をより確実に抑制することができる。

なお、図５に示すように、定期送信時間から遅れ時間ΔＴｄだけ遅れるようにする送信タイミング制御は、低いＱｏＳ値が設定されたデータの即時性が必要ないＵＥ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのみ行ってもよい。そして、高いＱｏＳ値が設定されたデータの即時性が必要あるＵＥ１０Ｄについては、上記送信要求を受信したとしても、その送信要求に含まれる遅れ時間を適用せずに予め設定された所定の定期送信時間にデータを送信するようにしてもよい。これにより、ＵＥ１０Ｄから送信されるデータの即時性を確保することができる。

図６（Ａ）は比較例に係る移動通信システムにおける低トラフィック時間帯の有効活用を行わない場合のトラフィックの時間変化を示す説明図であり、図６（Ｂ）は本実施形態に係る移動通信システムにおける低トラフィック時間帯の有効活用を行う場合のトラフィックの時間変化を示す説明図である。

図６（Ａ）に示すように、多数のＵＥ１０から移動通信網１を介してＡＳ４０に定期通報する場合、基地局２０やコアネットワーク３０を通過するトラフィックが一日にわたって大きく変化し、ある特定の時間Ｔｓにトラフィックが集中する可能性がある。ここで、トラフィックは、例えば、単位時間に通過するデータ量と定義することができる。

そこで、本実施形態の管理サーバ５０において、図６（Ｂ）示すように基地局２０やコアネットワーク３０を通過するトラフィックが平坦化するように各ＵＥ１０からのデータ送信タイミングを制御してもよい。例えば、情報取得部５０１は、各ＵＥ１０からのデータ送信を中継する基地局２０、ＭＭＥ３１等のノードから、そのノードにおけるトラフィックの時間変化を示すトラフィック情報を取得する。決定部５０３は、前記ノードにおけるトラフィックが少ない閑散時間帯（例えば、図６中の時間帯ｔ１〜ｔ２及び時間帯ｔ３〜ｔ４）を計算する。そして、送信部５０４は、複数のＵＥ１０のうち即時性が不要なデータを送信するＵＥ１０について、上記計算して求めたトラフィックが少ない閑散時間帯ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４でのデータ送信を要求するように送信要求を送信する。

また、上記実施形態において、課金サーバ６０は、管理サーバ５０から送信した送信要求に従って前記送信タイミング情報で指定されたデータ送信タイミングでデータ送信を行ったＵＥ１０について、そのデータ送信の通信サービスの利用料金に特典を付与して課金処理を行ってもよい。例えば、ＵＥ１０側のデータ送信の制御のオプションとして、上記輻輳防止のために所定の定期通報時間からＵＥ毎の遅れ時間ΔＴｄだけ遅れるようにずらした送信タイミング情報を含む送信要求を管理サーバ５０から受信したときに、その送信タイミング情報を含む送信要求に従って所定の定期通報時間から遅れ時間ΔＴｄだけ遅れてデータ送信を実行するか、又は、所定の定期通報時間どおりにデータ送信を実行するかを選択できるようにしておく。そして、課金サーバ６０による課金処理において、上記送信タイミング情報を含む送信要求に従って所定の定期通報時間から遅れ時間ΔＴｄだけ遅れてデータ送信を実行するＵＥ１０について、データ送信の利用料金を割り引く特典を付与するように課金処理を行ってもよい。これにより、移動通信オペレータ側が行う上記輻輳防止のためのデータ送信タイミング制御について、ＵＥ１０の利用者側からの協力を得やすいようになる。

なお、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、サーバ、基地局及び通信端末装置（ＵＥ（ユーザ装置）、移動局）の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、eＮｏｄｅＢやｇＮｏｄｅ等の各種基地局装置、通信端末装置、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる各部は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置や記憶装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

移動通信網
１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ） ＵＥ（通信端末装置）
２０ 基地局
３０ コアネットワーク
４０ アプリケーションサーバ
５０ 管理サーバ
６０ 課金サーバ
５０１ 情報取得部
５０２ 情報記憶部
５０３ 決定部
５０４ 送信部

Claims (12)

1. 移動通信網の基地局を介して定期的にデータを送信する複数の通信端末装置のデータ送信タイミングを制御するサーバであって、
   前記複数の通信端末装置それぞれから定期的に送信されるデータ送信の状況を示す通信状況情報を取得する取得部と、
   前記通信状況情報に基づいて、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部についてデータ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定する決定部と、
   前記複数の通信端末装置の少なくとも一部に、前記送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信する送信部と、
   を備えることを特徴とするサーバ。
2. 請求項１のサーバにおいて、
   前記送信タイミング情報は、前記通信端末装置からの定期的なデータ送信タイミングをずらすオフセット時間であることを特徴とするサーバ。
3. 請求項１又は２のサーバにおいて、
   前記通信状況情報は、前記複数の通信端末装置それぞれにおけるデータ送信の頻度とデータ量とを有するデータ送信履歴情報を含むことを特徴とするサーバ。
4. 請求項１乃至３いずれかのサーバにおいて、
   前記通信状況情報は、前記複数の通信端末装置それぞれに設定された送信タイミング設定情報を含むことを特徴とするサーバ。
5. 請求項１乃至４のいずれかのサーバにおいて、
   前記通信状況情報は、前記複数の通信端末装置からのデータ送信を中継するノードにおけるトラフィックの時間変化を示すトラフィック情報を含むことを特徴とするサーバ。
6. 請求項５のサーバにおいて、
   前記決定部は、前記ノードにおける前記トラフィックが少ない時間帯を計算し、前記送信部は、前記複数の通信端末装置のうち即時性が不要なデータを送信する通信端末装置について、前記トラフィックが少ない時間帯でのデータ送信を要求するように前記送信要求を送信することを特徴とするサーバ。
7. 請求項１乃至６のいずれかのサーバにおいて、
   前記送信部は、前記複数の通信端末装置のうち即時性が必要なデータを送信する通信端末装置についてデータ送信優先的に許可するように、前記送信タイミング情報を決定することを特徴とするサーバ。
8. 請求項６又は７のサーバにおいて、
   前記データの即時性の有無は、前記通信端末装置ごとに設定されているＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）値に基づいて判断されることを特徴とするサーバ。
9. 請求項１乃至８のいずれかのサーバにおいて、
   前記通信端末装置によるデータ送信は、前記移動通信網に構築されているＮＩＤＤ（Ｎｏｎ−ＩＰ Ｄａｔａ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ）の通信を介して行われ、
   前記送信要求は、前記移動通信網に設けられたＳＣＥＦ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を介して送信されることを特徴とするサーバ。
10. 移動通信システムであって、
    請求項１乃至９のいずれかのサーバと、前記複数の通信端末装置における前記データ送信の通信サービスの利用料金について課金処理を行う課金装置と、を備え、
    前記課金装置は、前記送信要求に従って前記送信タイミング情報で指定されたデータ送信タイミングでデータ送信を行った通信端末装置については、前記データ送信の通信サービスの利用料金に特典を付与して課金処理を行う、ことを特徴とする移動通信システム。
11. 移動通信網の基地局を介して定期的にデータを送信する複数の通信端末装置のデータ送信タイミングを制御する方法であって、
    前記複数の通信端末装置それぞれから定期的に送信されるデータ送信の状況を示す通信状況情報を取得することと、
    前記通信状況情報に基づいて、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部についてデータ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定することと、
    前記複数の通信端末装置の少なくとも一部に、前記送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信することと、
    を含むことを特徴とする方法。
12. 移動通信網の基地局を介して定期的にデータを送信する複数の通信端末装置のデータ送信タイミングの制御を、コンピュータ又はプロセッサに実行させるためのプログラムであって、
    前記複数の通信端末装置それぞれから定期的に送信されるデータ送信の状況を示す通信状況情報を取得するためのプログラムコードと、
    前記通信状況情報に基づいて、前記複数の通信端末装置の少なくとも一部についてデータ送信タイミングを指定する送信タイミング情報を決定するためのプログラムコードと、
    前記複数の通信端末装置の少なくとも一部に、前記送信タイミング情報に基づくデータ送信を要求する送信要求を送信するためのプログラムコードと、有することを特徴とするプログラム。

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