JP4638516B2 - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局が無線回線により無線端末と通信を行い、無線基地局制御装置により他の端末と通信を行う無線通信システム及び無線通信方法に関する。

位置登録エリアは端末が移動した場合に位置登録をするかどうかを判断するためのエリアである。すなわち、同一位置登録エリア内を端末が移動している場合、端末は位置登録メッセージをネットワークに送信する必要がないが、位置登録エリアをまたがるように移動した場合(新たな位置登録エリアに移動した場合)、新たな位置登録エリアで位置登録メッセージをネットワークに送信する。

呼び出しエリアは端末をネットワークから呼び出すために呼び出しメッセージを送信するエリアであり、通常位置登録エリアと同一である。呼び出しメッセージは呼び出しエリア内のすべての無線基地局から一斉に送信されたり(一斉呼び出し、呼び出しエリア内の無線基地局をひとつずつ呼び出したりといった方法(シーケンシャル呼び出し)がとられる。したがって、位置登録エリアを大きくすると移動した場合の位置登録メッセージをトラヒックが減少するが、呼び出しのエリアも増加するため、呼び出しメッセージのトラヒックは増加する。

一斉呼び出しの場合には、呼び出しが完了するまでの遅延は少ないが、すべての無線基地局に対して呼び出すので、端末呼び出しのトラヒックは多い。他方、端末シーケンシャル呼び出しの場合には、無線基地局を一つずつ呼び出していき呼び出しが完了した場合は呼び出しを終えるので、最悪の場合にはすべての無線基地局を呼びだす必要があるものの、すべての無線基地局を呼び出す前に呼び出しが完了する場合もあるので、呼び出しのトラヒックは少なくなるが、直列に呼び出すため、呼び出しが完了までの遅延は大きくなる。

多重位置登録エリア制御方式は、無線基地局のエリアをグルーピングして位置登録エリアとする際、端末を複数の群に分け、群により、無線基地局のグルーピングの方法を変更する方法である。これにより、群が異なる端末は位置登録のエリアが異なる。つまり、群が異なる端末は位置登録エリアの境界が必ずしも一致しないため、同時にある無線基地局間を移動した場合において、必ずしも位置登録を同時に行う必要がない。このため、位置登録のトラヒックを分散できるという効果がある。

また、従来では、ある無線基地局はある無線基地局制御装置や交換機に一意に結び付けられているため、無線基地局制御装置をまたがるように位置登録エリアを規定した場合、複数の無線基地局制御装置から呼び出しメッセージを送信しないといけないという問題があった。

特許文献１では位置登録のトラヒック量に応じて、同―位置登録エリア内の移動でも無線基地局制御装置（交換機）の境界をまたがる場合に位置登録を行うかどうかを切り替えている。もし、このとき位置登録をしないと判断した場合は複数の無線基地局制御装置から端末を呼びださなくてはならない。

また、認証負荷分散の見地からは、データの送受信を行う膨大な数の無線端末により構成される無線通信ネットワークシステムにおいて、無線端末からの通信要求を認証するサーバのスケーラビリティを確保するための認証負荷の分散を実現することが要望される（非特許文献１及び２、特許文献２）。

従来の負荷分散技術としては、Webサーバ等のロードバランサに適用されるクラスタ分散技術（非特許文献１）や、分散キャッシュに適用されるハッシュ分散技術（非特許文献２）が存在する。

クラスタ分散方式では、複数台のサーバをグループ化（クラスタ化）して論理的に１台のサーバとしてクライアントに見せることができる。実現方法の一例として、複数台のサーバグループの前段にロードバランサ装置が存在し、この装置がクライアントからの要求を受信して、その時点で最も処理能力に余裕がある等、適切なサーバを１台グループから選択し、クライアントと前記サーバとの接続を確立させる。同一のクラスタグループに属するどのサーバも同じ処理ができる状態にしておくことにより、本分散方式が達成できる。

ハッシュ分散方式では、コンテンツやキャッシュを分散して持たせることによるスケーラビリティ向上とともに、高速なコンテンツやキャッシュの検索ができる。実現方法の一例として、複数台のコンテンツサーバのグループ化を説明する。コンテンツを保存するサーバを決定する際に、例えばコンテンツを一意に識別できる何らかの情報（ファイル名やファイルの内容の一部、作成者、作成日時等の組み合わせ）をハッシュ関数に入力することによりハッシュ値を算出し、その値に何らかの演算（割り算して余りを求めるなど）をして、サーバのＩＤを計算して求める。このハッシュ値の算出やサーバＩＤの算出方法をサーバグループ内で統一しておくことにより、分散管理を達成できる。また、コンテンツを検索する際には、このハッシュ計算方法とサーバＩＤ算出方法を知っておくことにより、コンテンツを管理するサーバを見つけることが可能となる。
特開２００２−３３０４６４号公報 特開２００７−５２１７２９号公報 インターネット<URL:http://www.atmarkit.co.jp/flinux/rensai/cluster04/cluster04.html> インターネット<URL:http://www.allthingsdistributed.com/2007/10/amazons_Dynamo.html>

従来の無線基地局制御装置において、多重位置登録エリアを用いる場合、すべての位置登録エリアが切れる境界はなく、いくつかの位置登録エリア内の無線基地局は複数の無線基地局制御装置に収容されることは避けられない。そのため、位置登録、呼び出しにおいて、複数の無線基地局制御装置間で協調して動作する必要がある。これにより、無線基地局制御装置の動作は複雑化し、無線基地局制御装置間の通信トラヒックも発生してしまう。

特に、呼び出しエリア全体でシーケンシャル呼び出しを行うためには無線基地局制御装置の上位の装置で各無線基地局制御装置を管理する必要があり、ネットワーク全体の構成、シーケンスが複雑になる。

他方、位置登録エリアの境界が無線基地局制御装置の境界をまたがないように設定した場合、無線基地局制御装置の境界部分ではすべての端末が位置登録を行うことになる。そのため、この境界を多数の端末が同時に移動した場合、すべての端末が同時に位置登録を行うことになり、位置登録のトラヒックを分散することができない。

また、ある無線基地局を位置登録エリアの要素とするすべての位置登録エリアが要素にしている無線基地局をすべて、同一の無線基地局制御装置が管理するため、トラヒックが増えてきた場合に十分な粒度（管理単位）で負荷分散することができない。

認証分散の見地からは、対象とする無線通信ネットワークシステムは、ユビキタス社会を構築するための無線ネットワークインフラであり、一般家庭や工場、公共空間、森林等に設置したセンサやアクチュエータ等との通信を提供するものである。そのため、人口の１０〜１００倍、すなわち１０億〜１００億台規模の無線端末の収容能力が求められる。また、端末が電池駆動で長時間動作すること、９６００ｂｐｓ程度の帯域を数万台の端末間で共有すること、無線区間のセキュリティを確保することが求められる。

無線区間の端末ＩＤの追跡によりプライバシが侵害される場合もあるので、端末は固定的な端末IDを利用するのではなく、特許文献２に示されているように、適切なタイミングで更新されるテンポラリＩＤ（仮ＩＤ）を用いる場合もある。無線基地局制御装置では端末の認証、受け付け制御、位置管理、呼び出し制御、課金など、無線基地局の機能を補完する機能を持つ。

従来技術では、例えばクラスタ分散方式を適用するには、認証サーバをクラスクタ実現して１０億〜１００億台の無線端末を認証するための端末情報を、クラスタグループに属する全てのサーバが管理する、または、共有する必要がある。このような条件下では、端末情報が変化する（例えば、端末毎の通信用の暗号鍵の更新、認証キーの更新、通信回数や課金情報の更新などが発生する）毎に、各サーバの共有する情報も変わるため、サーバの台数が増加すると、サーバ間の情報共有のための負荷が増大することが問題となる。

一方、ハッシュ分散方式を適用すると、端末情報を管理するサーバはある特定のサーバだけであるため、全てのサーバに対して情報を通知する必要はない。ただし、どのサーバが、該当する端末情報を管理しているかを算出・特定することが必要となる。しかし、適切なタイミングで更新される仮ＩＤが利用される場合、この情報からは端末情報を管理するサーバを特定することができない。

上述の課題を鑑み、本発明は、トラヒックの分散が図れると共に、無線基地局制御装置の付加分散を可能とする無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の前記群番号により、振り分け先の無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。
本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、前記無線基地局制御振り分け装置は、位置登録エリアＩＤまたは呼び出しエリアＩＤにより振り分け先の無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。

本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の端末ＩＤを複数の無線端末を複数に分けた群の総数の倍数で割った余りにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。
本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、前記無線基地局は、前記無線端末に、前記群番号と位置登録エリアＩＤの対、または、前記群番号と呼び出しエリアＩＤの対を報知し、前記無線端末は、当該無線端末の群番号と報知された前記対より、当該無線端末が在圏する位置登録エリアの位置登録エリアＩＤ、または、当該無線端末が在圏する呼び出しエリアの呼び出しエリアＩＤを送信し、前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から通信に伴い送信される前記位置登録エリアＩＤまたは前記呼び出しエリアＩＤにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。

本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の前記群番号により、振り分け先の無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。
本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線基地局制御振り分け装置は、位置登録エリアＩＤまたは呼び出しエリアＩＤにより振り分け先の無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。
本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の端末ＩＤを複数の無線端末を複数に分けた群の総数の倍数で割った余りにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。
本発明は、無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、前記無線基地局は、前記無線端末に、前記群番号と位置登録エリアＩＤの対、または、前記群番号と呼び出しエリアＩＤの対を報知し、前記無線端末は、当該無線端末の群番号と報知された前記対より、当該無線端末が在圏する位置登録エリアの位置登録エリアＩＤ、または、当該無線端末が在圏する呼び出しエリアの呼び出しエリアＩＤを送信し、前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から通信に伴い送信される前記位置登録エリアＩＤまたは前記呼び出しエリアＩＤにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定することを特徴とする。

本発明によれば、同一端末の同一位置登録エリアは、同一の無線基地局制御装置に対応づけられ、振り分けられるため、位置登録、端末呼び出しにおいて、無線基地局制御装置間の協調動作は不要である。たとえば、端末呼び出しの場合、呼び出す無線端末が在圏している位置登録エリアは必ず同一無線基地局制御装置の配下に接続させることができ、無線基地局制御装置間で呼び出しメッセージを転送する必要なく、当該無線基地局制御装置から各無線基地局を通して呼び出すことで呼び出しが完結する。この場合においても多重位置登録エリア制御方式の特徴である、群により位置登録エリアの境界を変え、複数の無線端末が一斉に基地局の境界を移動した場合においても、位置登録を行う端末（位置登録エリアの境界を移動した端末）と位置登録を行わない端末（位置登録エリア内を移動した端末）に分離でき、位置登録の集中回避を損なわない。

また、本発明によれば、無線基地局制御装置に不要な情報は無線基地局制御装置を経由することなく、他の装置に振り分けることができる。

また、本発明によれば、無線基地局制御装置は一つ以上のある群の位置登録エリアの端末を収容するように設定が可能なため、位置登録エリアの実トラヒックあるいは予想トラヒックに応じて、振り分け設定を規定することで、各無線基地局制御装置の負荷をより均一化、制御できる。

さらに、本発明によれば、端末ＩＤにより振り分け設定を行えば、同一群の位置登録エリアの端末でも異なる無線基地局制御装置に振り分け可能なため、各無線基地局制御装置の負荷の均一化、制御が容易になる。

また、本発明によれば、ある広域のエリア或いはすべてのエリアで同一端末は同一無線基地局制御装置に振り分けることで、端末の移動による端末の収容される無線基地局制御装置の変更を削減あるいは完全になくすことができ、無線基地局制御装置間のトラヒックを削減することが可能である。

また、本発明によれば、無線端末毎の認証に必要な端末情報を分散管理した環境で、端末ＩＤを用いずに認証先無線基地局制御装置を特定し、振り分けることにより、無線区間における端末ＩＤ等のプライバシを保護しながら、無線基地局制御装置のスケーラブルな性能向上を満たすことが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態の無線通信システムのネットワーク全体の構成図である。

図１に示すように、本発明の実施形態は、無線端末１１と、無線端末１１を無線回線にて収容する無線基地局１２と、無線基地局１２を制御する無線基地局制御装置１３と、無線基地局制御装置１３を振り分ける無線基地局制御振り分け装置１４と、無線端末の在圈エリアを記憶するデータベース１５と、無線端末１１と通信を行う端末１６からなる。端末１６は、有線または無線の各種のネットワーク網１７を介して接続される。

無線基地局制御装置１３は、複数台に分散して配置されており、無線端末１１と接続する無線基地局１２（アクセスポイント）は、無線基地局制御振り分け装置１４（ロードバランサ）を介して、振り分けられた無線基地局制御装置１３と通信する。

データベース１５は複数台配置されており、１０億〜１００億台規模の膨大な端末情報を複数台のデータベース１５で分散管理している。無線基地局制御装置１３は、各データベース１５に対して必要に応じて端末情報を読み書きするものとする。

無線端末１１は、固有の端末ＩＤを保持している。また、自分の群番号をＲＯＭに保持しているか、または、端末ＩＤ等を無線基地局１２から報知された群の総数で割った余りをとるなどで、みずからの群番号を知る。

無線基地局１２は、群番号と位置登録エリアＩＤ（ＰＡ−ＩＤ）の対、群の総数を報知する。群の総数は群番号とＰＡ−ＩＤの対の数として報知してもよい。また、無線基地局１２は、接続する無線基地局制御振り分け装置１４の情報を保持している。

図２に位置登録エリア（ＰＡ）の構成例と、無線基地局１２からの報知情報の例を示す。図２に示すように、位置登録エリア（ＰＡ）は、複数の無線基地局１２にまたがって設けても良い。

例えばＰＡ−ＩＤ＝「７」の位置登録エリア（ＰＡ）は、無線基地局ＩＤ＝「１」、「２」の無線基地局１２にまたがっている。群番号「１」の無線端末１１が無線基地局ＩＤ＝「１」、「２」の無線基地局１２に移動してくると、この無線基地局１２の位置登録エリア（ＰＡ）に所属（在圈）することになる。その後、この群番号「１」の無線端末１１が無線基地局ＩＤ＝「３」の無線基地局１２に移動すると、ＰＡ−ＩＤ＝「８」に所属（在圈）することになる。

無線基地局制御振り分け装置１４は、群番号、ＰＡ−ＩＤ、端末ＩＤから、無線基地局制御装置ＩＤへの振り分けルールとして、振り分けテーブルあるいは演算式を保持している。

図３に群番号をキーとした振り分けテーブル、図４にＰＡ−ＩＤをキーとした振り分けテーブル、図５に端末ＩＤをキーとした振り分けテーブルの例を示す。無線基地局割り振り装置１４は、こられの割り振りテーブルに基づいて、無線基地局制御装置ＩＤの割り振りを行う。

例えば、図４のＰＡ−ＩＤをキーとした振り分けテーブルを使うと、ＰＡ−ＩＤ＝「３」，「８」，「１０」に在圈する無線端末１１は、無線基地局制御装置ＩＤ＝「１」に振り分けられ、ＰＡ−ＩＤ＝「４」，「１１」，「１３」に在圈する無線端末１１は無線基地局制御装置ＩＤ＝「２」に振り分けられる。

無線基地局１２からのメッセージでも、群番号、在圈の位置登録エリア（ＰＡ）によって、異なる無線基地局制御装置１３に振り分けることができる。また、群によって位置登録エリア（ＰＡ）の境界が異なる場合（ＰＡ−ＩＤ＝「８」，「１３」の位置登録エリア（ＰＡ）は、無線基地局ＩＤ＝「２」と「３」の無線基地局１２の間を境界としているが、他の位置登録エリア（ＰＡ）は、無線基地局ＩＤ＝「２」と「３」の無線基地局１２が同一エリアとなっている）でも、同一在圏位置登録エリア（ＰＡ）は必ず同じ無線制御装置ＩＤに振り分けることが可能である。

図５では、無線端末ＩＤを２進数表示して、その下２桁で振り分けテーブルを構成している。このとき、無線端末ＩＤを群番号の総数を「４」で割ったあまりを群番号とすると、図３のテーブルと一致し、同様の振り分け（同一往圈の位置登録エリア（ＰＡ）は同じ無線制御装置への振り分け）がなされる。また、群の総数の倍数で端末ＩＤを割ったあまりを使って、振り分けると同一の位置登録エリア（ＰＡ）に在圏している無線端末１１でも、無線端末１１が異なれば異なる無線制御装置ＩＤに振り分けられる。図６に端末総数の２倍で割ったあまりで振り分けた場合の振り分けテーブルの構成例を示す。無線基地局制御振り分け装置２、３において、同じ群番号０に所属する端末ＩＤ末尾００の無線端末でも、端末ＩＤ末尾０００のものは無線基地局制御装置ＩＤ＝「１」へ、無線ＩＤ末尾１００のものは無線基地局制御装置ＩＤ＝「２」に割り振られる。このような構成にすることで、無線端末は無線基地局ＩＤ＝「３」と「４」の間を移動した場合でも、同一の無線基地局制御装置に割り振ることができる。したがって、端末ＩＤにて振り分け設定を行えば、端末の移動により、端末収容される無線基地局制御装置の変更を減らすことができる。すなわち、群番号による負荷分散よりさらに細かい粒度で負荷分散することが可能である。

また、端末ＩＤのハッシユ値を用いてもよい。例えば無線端末１１に端末ＩＤを割り振る場合、ＩＤ空間上に偏って割り振られている場合は、端末ＩＤのハッシユ値を取ってそれを群の総数でわって、群番号を定義したり振り分けしたりすると、端末ＩＤが偏って割り振られていた場合でも、無線端末１１を各群におおむね均等に割り振ることができる。

図７は、上りメッセージの転送例を示すシーケンス図である。図７において、無線基地局１２が報知した自端末の群のＰＡ−ＩＤが異なる場合、無線端末１１は、位置登録メッセージを無線基地局１２に送信し、ネットワークに位置登録を行う。また、無線端末１１がデータメッセージや制御メッセージを送信したい場合は、送信メッセージを無線基地局１２に送信し、宛先となる端末にメッセージを送信する（ステップＳ１）。この際、この例では、群番号を送信している。前述したように、群番号は、無線端末１１のＲＯＭに保持しているか、または、端末ＩＤ等を無線基地局１２から報知された群の総数で割った余りをとるなどで、みずからの群番号を知ることができる。

無線基地局１２は、無線端末１１からのメッセージを受け取ると、無線基地局制御振り分け装置１４の接続情報を得て（ステップＳ２）、無線基地局制御振り分け装置１４に転送する（ステップＳ３）。

無線基地局制御振り分け装置１４は、無線基地局制御装置１３に転送すべきメッセージである場合は、振り分けルールに従い、転送すべき無線基地局制御装置１３を特定し（ステップＳ４）、その無線基地局制御装置１３に転送する（ステップＳ５）。この例では、群番号テーブルを参照して、転送先の無線基地局制御装置を特定している。また、この際、必要に応じてメッセージの送信元である無線基地局ＩＤの情報を転送メッセージに付加する。無線基地局制御装置１３に転送すべきメッセージでなかった場合は、他の振り分けルールにしたがって、他の装置に転送される。

群番号、ＰＡ−ＩＤ、端末ＩＤは、無線端末１１からのメッセージに付加して、無線基地局１２、無線基地局制御振り分け装置１４に伝えることができる。また、無線基地局１２で端末ＩＤ（この場合、無線基地局内でユニークな無線区間のテンポラリなＩＤでもよい）と群番号、ＰＡ−ＩＤの対応テーブルを保持していれば、無線端末１１は群番号、ＰＡ−ＩＤをメッセージに付加しなくても、無線基地局１２で対応テーブルを検索することで群番号、ＰＡ−ＩＤの情報を得て、無線基地局制御振り分け装置１４へのメッセージに付加することができる。

図８は、下りメッセージ転送を示すシーケンス図である。無線基地局制御装置では、無線基地局制御振り分け装置からのメッセージに含まれる無線基地局ＩＤをもとに、端末の在圈している無線基地局を記憶しておく。また、無線基地局制御装置は無線基地局ＩＤとそれを収容している無線基地局制御振り分け装置の対応を振り分けテーブルあるいは演算式として保持している。

図８において、無線基地局制御装置から無線端末にメッセージを送る場合は、送信先の無線基地局ＩＤとして在圏無線基地局ＩＤあるいは在圈位置登録エリア（ＰＡ）内の無線基地局ＩＤの情報をメッセージに付加し、この情報もとに、振り分けルールにそって、無線基地局制御振り分け装置１４を特定し、当該無線基地局制御振り分け装置１４にメッセージを送る（ステップＳ１１）。メッセージには必要に応じて送信先の無線基地局ＩＤの情報を付与する（図８）。

無線基地局制御振り分け装置１４は、無線基地局制御装置１３からのメッセージにある無線基地局ＩＤをもとに転送先の無線基地局１２を特定し（ステップＳ１２）、その無線基地局１２にメッセージを転送し（ステップＳ１３）、無線基地局１２はこれを無線端末１１に転送する（ステップＳ１４）。

なお、同一セッションに含まれるメッセージの場合は、無線基地局制御振り分け装置１４にてセッション情報として、無線基地局ＩＤを保持していれば、無線基地局制御装置１３からのメッセージに無線基地局ＩＤの情報がなくても、メッセージに含まれるセッションＩＤからセッション管理情報を検索し、無線基地局ＩＤを特定し、その無線基地局１２にメッセージを転送することができる。

無線基地局制御装置１３は無線端末１１を認証したり、無線端末１１の在圈位置登録エリア（ＰＡ）が変化したら、それを記憶するとともに、データベースに登録する。

無線基地局制御装置１３は無線端末１１を呼び出す場合、呼び出しメッセージを当該無線端末１１の在圈している在圈位置登録エリア（ＰＡ）に含まれる無線基地局１２に向けて、順次あるいは一斉に呼び出しメッセージを送信する。このとき、同一端末で同一在圈位置登録エリア（ＰＡ）は同一無線基地局制御装置１３が管理しているため、呼び出しメッセージは必ず当該無線基地局制御装置１３の配下にあり、無線基地局制御振り分け装置１４に、無線基地局ＩＤとともに呼び出しメッセージを送信すると、無線基地局制御振り分け装置１４は、指定された無線基地局１２へ転送することができる。また、無線基地局１２と無線基地局制御振り分け装置１４は同一の装置とすることもできる。

なお、端末ＩＤとしてテンポラリＩＤ（仮ＩＤ）を利用する場合、途中でＩＤが変化するため、無線基地局制御振り分け装置１４で仮ＩＤによる振り分けをすることができない。もし、仮ＩＤを利用して振り分けを行うと、ＩＤの変化にともない、振り分け先の無線基地局制御装置１３が変化してしましまい、無線基地局制御装置１３の端末情報を無線基地局制御装置１３間で引き継ぐためのトラヒックが発生してしまう。また、群番号、ＰＡ−ＩＤと対応がとれないため、同一端末、同一ＰＡの場合は同一無線基地局制御装置１３に振り分けることができなくなる。しかしこの場合でも群番号、ＰＡ−ＩＤにより振り分ければ、同一ＰＡの場合は同一無線基地局制御装置１３に振り分けを行うことができる。

次に、無線端末１１毎の認証に必要な端末情報を分散管理した環境で、端末ＩＤを用いずに認証先無線基地局制御装置１３を特定し振り分ける方法の一例を示す。

無線基地局制御装置１３（認証サーバ）は、無線基地局制御振り分け装置１４（ロードバランサ）から受信した端末認証要求を処理し、必要な情報をデータベースから読み出すとともに、キャッシュ情報として保持する。以後、当該端末情報の更新や認証処理はローカルに処理する。必要に応じて、データベースヘの書き込み処理やキャッシュ情報の消去を行う（非特許文献１）。

また、認証負荷分散の見地からは、各無線端末１１は群番号（グループ番号）を持つものとし、無線基地局制御振り分け装置１４は無線端末１１から得られる次の２つの情報のいずれか、または、両者の組み合わせをもとにして、当該無線端末１１を認証するべき認証サーバを決定する。
（１）無線端末が存在している位置登録エリアのＩＤ
（２）無線端末に付与された群番号（グループ番号）
本振り分け方式の動作例は、前述のとおりである。

なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。

本発明の実施形態の無線通信システムのネットワーク全体の構成図である。 本発明の実施形態の無線通信システムにおける位置登録エリアの構成例の説明図である。 本発明の実施形態の無線通信システムにおける群番号をキーとした振り分けテーブルの一例の説明図である。 本発明の実施形態の無線通信システムにおける位置登録エリアＩＤをキーとした振り分けテーブルの一例の説明図である。 本発明の実施形態の無線通信システムにおける端末ＩＤをキーとした振り分けテーブルの一例の説明図である。 本発明の実施形態の無線通信システムにおける端末ＩＤをキーとした振り分けテーブルの一例の説明図である。 本発明の実施形態の無線通信システムでの上りメッセージ転送の説明に用いるシーケンス図である。 本発明の実施形態の無線通信システムでの下りメッセージ転送の説明に用いるシーケンス図である。

符号の説明

１１：無線端末
１２：無線基地局
１３：無線基地局制御装置
１４：無線基地局制御振り分け装置
１５：データベース
１６：端末
１７：ネットワーク網

Claims (8)

1. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、
   複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の前記群番号により、振り分け先の無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、位置登録エリアＩＤまたは呼び出しエリアＩＤにより振り分け先の無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、
   複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の端末ＩＤを複数の無線端末を複数に分けた群の総数の倍数で割った余りにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムであって、
   複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、
   前記無線基地局は、前記無線端末に、前記群番号と位置登録エリアＩＤの対、または、前記群番号と呼び出しエリアＩＤの対を報知し、
   前記無線端末は、当該無線端末の群番号と報知された前記対より、当該無線端末が在圏する位置登録エリアの位置登録エリアＩＤ、または、当該無線端末が在圏する呼び出しエリアの呼び出しエリアＩＤを送信し、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から通信に伴い送信される前記位置登録エリアＩＤまたは前記呼び出しエリアＩＤにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線システム。
5. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の前記群番号により、振り分け先の無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
6. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、位置登録エリアＩＤまたは呼び出しエリアＩＤにより振り分け先の無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
7. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から送信される前記無線端末の端末ＩＤを複数の無線端末を複数に分けた群の総数の倍数で割った余りにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線通信方法。
8. 無線端末と無線回線により通信を行う無線基地局と、
   複数に分散して配置され前記無線基地局を制御する無線基地局制御装置と、
   振り分けルールに従って前記無線基地局と通信する無線基地局制御装置を特定する無線基地局制御振り分け装置とを備え、
   無線端末と接続する無線基地局は、前記無線基地局制御振り分け装置を介して前記特定された無線基地局制御装置と通信することにより、前記無線端末が前記無線基地局制御装置との通信を行なう無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   複数の群に分けられた複数の無線端末は、所属する群ごとに位置登録エリアまたは呼び出しエリアが異なり、また、属する群ごとに異なる群番号を有し、
   前記無線基地局は、前記無線端末に、前記群番号と位置登録エリアＩＤの対、または、前記群番号と呼び出しエリアＩＤの対を報知し、
   前記無線端末は、当該無線端末の群番号と報知された前記対より、当該無線端末が在圏する位置登録エリアの位置登録エリアＩＤ、または、当該無線端末が在圏する呼び出しエリアの呼び出しエリアＩＤを送信し、
   前記無線基地局制御振り分け装置は、前記無線端末から通信に伴い送信される前記位置登録エリアＩＤまたは前記呼び出しエリアＩＤにより、振り分け先の前記無線基地局制御装置を特定する
   ことを特徴とする無線通信方法。

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