JP5082657B2

JP5082657B2 - 移動通信システム及び移動端末装置

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Publication number: JP5082657B2
Application number: JP2007200236A
Authority: JP
Inventors: 雅之原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP2009038539A

Description

本発明は移動通信システム及び移動端末装置に関する。本発明は、複数の移動端末がコア網に接続された無線基地局を介して通信を行う移動通信システムにおける無線リソースの使用効率を改善する場合に用いて好適である。

図１３，図１４は従来技術を説明する図で、図１３（ａ）に第３世代（３ＧＰＰ）移動通信システムのネットワーク構成を示す。この移動通信システムは、上位のコア網(ＣＮ:Core Network)と、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Radio Network Controller）と
、無線基地局（Node B）と、移動端末（ＵＥ：User Equipment）とから構成される。また、ＣＮ配下の複数のＲＮＣと、その配下の複数のノードＢとで構成されるネットワークをＵＴＲＡＮ(UMTS Terrestrial Radio Access Network)と称す。

各ノード間のインタフェースについては、ＵＥ−ノードＢ間をＵｕと称し、物理的なベアラは無線となる。また、ノードＢ−ＲＮＣ間はＩｕｂ、ＲＮＣ−ＣＮ間はＩｕ、ＲＮＣ−ＲＮＣ間はＩｕrと称し、物理的なベアラは有線となる。なお、データの流れる方向はＣＮからＵＥへの方向を下り(ＤＬ：Down Link)、その逆のＵＥからＣＮへの方向を上り(ＵＬ：Up Link)と規定している。

図１３（ｂ）に無線サービスエリアのイメージを示す。図において、ＭＳＣ（Mobile Switching Center）はコア網の中継装置、ＬＡ(Location Area）は音声（ＣＳ）呼の管理
エリア、ＲＡ(Routing Area）はパケット（ＰＳ）呼の管理エリア、ＵＲＡはセルの集合
体、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）は加入者（在圏）ノードをそれぞれ表す。ここで言うセルとはノードＢが管理している無線サービスエリアである。ＳＧＳＮは在圏する移動端末の加入者情報（提供可能なＱｏＳサービスクラス，接続可能な移動先情報，認証情報等）を管理している。

位置登録エリア（ＬＡ／ＲＡ)は、セルの集合体であり、広範囲なエリアとなる。移動通信システムでは固定網ＣＮの側でＵＥの位置情報を管理する必要があり、現状の３ＧＰＰシステムでは、移動端末（ＵＥ）が位置登録エリアＬＡ又はＲＡを跨いだ場合、或いは一定周期毎に自局の位置を固定網側に登録している。即ち、ＬＡを跨げばＬＡを登録し、ＲＡを跨げばＲＡを登録している。

一般に、ＵＥは電源投入後からＲＲＣコネクションの確立まではアイドル（Idle）モードにあり、ＵＥのコネクションはＡＳ（Active Stratum）内に限定される。アイドルモードのＵＥはＮＡＳ（Non Access Stratum）の識別子（ＩＭＳＩ，ＴＭＳＩ，Ｐ−ＴＭＳＩ）で識別され、ＵＴＲＡＮはＵＥに関する情報は有さない。

ＲＲＣコネクションの確立はＵＥの上位レイヤからの要求又はネットワークからの呼出要求（Paging）により起動される。ＵＥがＵＴＲＡＮからＲＲＣコネクション確立の確認メッセージを受信したとき、ＵＥはＵＴＲＡＮ接続（Connected）モード（ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ状態又はＣＥＬＬ＿ＤＣＨ状態）に入る。即ち、当該ＵＥにセル単位でアクセス可能な状態になる。なお、ＲＲＣコネクショシの確立に失敗した場合にはアイドルモードに留まる。

ＵＴＲＡＮ接続モードでＵＥはＲＮＴＩ（Radio Network Temporary Identity）を割当てられ、共通トランスポートチャネル上でのＵＥの識別に使用される。なお、ＵＴＲＡＮ
接続モードでのＲＲＣの状態は、ＵＥの使用できるトランスポートチヤネルのレベルによって「ＣＥＬＬ＿ＰＣＨ」，「ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ」，ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ」及び「ＵＲＡ＿ＰＣＨ」の各状態に分類される。

「ＣＥＬＬ＿ＰＣＨ」では、ＵＥには個別物理チャネルが割り当てられておらず、ダウンリンクはＤＲＸ（間欠受信）でＰＩＣＨを介してＰＣＨを受信し、アップリンクとしては何も有していない状態である。

「ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ」では、ＵＥには個別物理チャネルが割り当てられておらず、ＵＥはダウンリンクではＦＡＣＨを受信し、アップリンクではトランスポートチャネル毎のアクセス手順に従って随時送信可能な共通チャネルが使用可能な状態である。また「ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ」では、ＵＥに個別物理チャネルが割り当てられており、ＵＥは現在のＡＳに従ってセルレベルが認識できている。

「ＵＲＡ＿ＰＣＨ」では、ＵＥには個別チャネルが割り当てられておらず、ダウンリンクはＤＲＸ（間欠受信）でＰＩＣＨを介してＰＣＨを受信し、アップリンクとしては何も有していない状態である。また、ＵＴＲＡＮ接続モードにおいて、ＲＲＣコネクションを解放した場合にはアイドルモードに移行する。

図１４はコア網側を管理する装置を表しており、ＭＭＳはコア網側における中継装置ＭＳＣや加入者（在圏）ノードＳＧＮＳに相当し、ＲＮＳはＵＴＲＡＮに相当する。ＵＥに着信があった場合は、固定網側でページングを行い当該ＵＥを呼び出す。このとき当該ＵＥがアイドル状態等にあるか否かで、ページングをかけるエリアが異なる。「ＵＥが「Ｃｅｌｌ＿ＦＡＣＨ」，「Ｃｅｌｌ＿ＤＣＨ」の状態にある場合は、図１４（ａ）に示す如く、該当ＵＥの存在するセルに限定してページングレコードを送信することができる。一方、ＵＥが「Ｉｄｌｅ」，「Ｃｅｌｌ＿ＰＣＨ」，「ＵＲＡ＿ＰＣＨ」の状態にある場合には、ＣＮ側では位置登録エリア（ＬＡ／ＲＡ）という広い範囲でしか着信側ＵＥの位置を認識できないため、図１４（ｂ）に示す如く、ＣＮ内配下の位置登録エリア内のすべてのセルにページングレコードを送信する必要がある。

しかし、図１４（ｂ）に示す如く、着信側ＵＥが在圏しないエリアにもページングを行うと、有限な無線リソースを無駄に使用することになる。また、一般にページングは他のデータ通信よりも優先度を高くして行うため、該ページングを頻繁に実施すると、他のデータ通信が遅延する可能性が高くなる。この解決策として、位置登録エリアＬＡやＲＡを小さく運用する方法もあるが、そうすると今度はＬＡやＲＡを跨ぐ機会が増加し、位置登録の頻度が多くなってしまう。

なお、従来は、複数の通信端末をグループ分けすると共に、各グループ内では各端末が通信制御装置を介さずに通信端末同士で通信を行い、グループ内の構成要素に何らかの変更（通信端末の追加、位置の移動、削除等）があると、その内容を代表端末が通信制御装置を介してサービス制御装置に通知するものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−１６５２７２号

しかし、特定の通信端末群をグループ分けする方式では、無線リソースの効率化に限界がある。本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、有限な無線リソースを活用して移動端末の位置登録や着信等の処理を効率良く行える移動通信システム及び移動端末装置を提供することにある。

本発明の第１の態様による移動通信システムは、複数の移動端末がコア網に接続する無線基地局を介して通信を行う移動通信システムにおいて、前記各移動端末は、前記無線基地局を介してコア網に接続するための第１の通信機能部と、複数の移動端末間で直接通信を行うための第２の通信機能部とを備え、前記第１の通信機能部を使用して無線基地局と接続中の移動端末は、自局と該無線基地局との間の通信品質に係る情報を移動端末間の直接通信用電波で報知し、前記移動端末間の直接通信用報知電波を受信した前記周辺の移動端末は、前記無線基地局との通信品質が最良の移動端末に対して自局の識別情報を含む所定の情報を通知し、前記無線基地局と接続中の移動端末は、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により周辺の移動端末から収集した該周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を前記接続中の無線基地局を介してコア網に通知するものである。

本発明では、周辺にコア網でその居場所を認識されないようなアイドル状態等の任意周辺端末がいても、既に無線基地局と接続中（通信中）の代替端末が直接通信により該周辺端末の識別情報等を収集してコア網に通知するため、新たに無線リソースを確保せずとも既に確保されている無線リソース（通信チャネル）を有効に活用できる。一方、コア網では無駄な無線リソースを使用せずに任意アイドル端末の存在位置をセル単位で把握可能となるため、従来、ページングなど広範囲に送信しなければならなかったようなデータをアイドル端末が在圏するセルにのみ送信することが可能となる。
また本発明によれば、無線基地局と接続中の移動端末は、自局と該無線基地局との間の通信品質に係る情報を移動端末間の直接通信用電波で報知すると共に、該移動端末間の直接通信用報知電波を受信した前記周辺の移動端末は、前記無線基地局との通信品質が最良の移動端末に対して自局の識別情報を含む所定の情報を通知するため、この場合の周辺端末は無線基地局とより良い通信品質で通信を行っている代替端末と接続できる。

なお、上記周辺端末の識別情報を含む所定の情報には、該周辺端末の在圏位置情報が含まれていない場合もある。この場合でも、コア網では、少なくとも当該周辺端末の位置情報を代替端末の在圏位置と同一（又はその周辺）であると認識できるため、このような周辺端末に対するページングを直接的に又は代替端末を介して間接的に効率よく行えることになる。

本発明の第２の態様による移動通信システムは、複数の移動端末がコア網に接続する無線基地局を介して通信を行う移動通信システムにおいて、前記各移動端末は、前記無線基地局を介してコア網に接続するための第１の通信機能部と、複数の移動端末間で直接通信を行うための第２の通信機能部とを備え、前記第１の通信機能部を使用して無線基地局と接続中の移動端末は、所定の情報を移動端末間の直接通信用電波で報知し、前記移動端末間の直接通信用電波を受信した前記周辺の移動端末は、自局における移動端末間の直接通信用電波の受信出力が最大の移動端末に対して自局の識別情報を含む所定の情報を通知し、前記無線基地局と接続中の移動端末は、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により周辺の移動端末から収集した該周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を前記接続中の無線基地局を介してコア網に通知するものである。
本発明では、第１の通信機能部を使用して無線基地局と接続中の移動端末は、所定の情報を移動端末間の直接通信用電波で報知すると共に、該移動端末間の直接通信用電波を受信した前記周辺の移動端末は、自局における移動端末間の直接通信用電波の受信出力が最大の移動端末に対して自局の識別情報を含む所定の情報を通知するため、この場合の周辺端末は自局とより良い無線環境で移動端末間の直接通信ができる代替端末と接続できる。
好ましくは、本発明の第３の態様では、前記所定の情報には、前記周辺の移動端末が保持する在圏セルの情報が含まれる。上記周辺の移動端末が保持する在圏セルの情報には、周辺端末が在圏するセルの情報又は圏外に出る前に保持したセルの情報が含まれる。従って、この場合の周辺端末は独自で管理・更新する在圏セルの情報をより忠実に通知できる。

本発明の第４の態様では、前記無線基地局と接続中の移動端末から通知された周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を前記コア網に接続する位置登録装置で管理すると共に、該コア網に接続する中継装置は、自局が受信したページングメッセージの着信先移動端末の情報を前記位置登録装置に問い合わせ、該着信先移動端末の在圏セルの情報が検出された場合は、該在圏セルの情報を指定したページングメッセージを必要最小限のルートにのみ中継する。従って、コア網に与えるページングメッセージの中継負担を大幅に緩和できる。

本発明の第５の態様では、前記無線基地局と接続中の移動端末から通知された周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を無線ネットワーク制御装置で管理すると共に、前記無線ネットワーク制御装置は、自局が受信したページングメッセージの着信先移動端末の情報で前記管理情報を検索し、該着信先移動端末の在圏セルの情報が検出された場合は、該在圏セルの情報を指定したページングメッセージを必要最小限のルートにのみ中継する。従って、コア網に与えるページングメッセージの中継負担を大幅に緩和できる。

本発明の第６の態様では、前記第１の通信機能部を使用して無線基地局と接続中の移動端末が、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により周辺の移動端末との間でリンクを形成する共に、該周辺の移動端末が第２の通信機能部を使用してコア網との間のでやり取りする発／着信シーケンスの信号を前記無線基地局と接続中の移動端末が前記第１，第２の通信機能部を使用して中継するものである。従って、無線基地局と接続中の移動端末を利用した位置登録のみならず、周辺端末の発／着信処理を中継することで、無線リソースの利用範囲が更に広がる。

本発明の第７の態様による移動端末装置は、複数の移動端末がコア網に接続する無線基地局を介して通信を行う移動通信システムの前記移動端末装置において、前記無線基地局を介してコア網に接続するための第１の通信機能部と、複数の移動端末間で直接通信を行うための第２の通信機能部と、前記第１の通信機能部を使用して前記無線基地局と接続中に、自局と該無線基地局との間の通信品質に係る情報を移動端末間の直接通信用電波で報知すると共に、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により前記無線基地局との通信品質が最良の移動端末に対して周辺の移動端末から送られる該周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を収集し、該収集した情報を前記第１の通信機能部を使用して接続中の無線基地局を介してコア網に通知する制御部と、を備えるものである。

以上述べた如く本発明によれば、有限な無線リソースを有効に活用できるため、このような移動通信システムの効率良い運用及び利用範囲の拡大に寄与するところが大きい。

以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図１は実施の形態による移動通信システムのネットワーク構成を示す図である。コア網やＵＴＲＡＮに係る構成は上記図１３（ａ）で述べたものと同様でよい。本実施の形態における移動端末ＵＥａ〜ＵＥｃはＵＴＲＡＮを介してコア網ＣＮに接続する機能と、移動端末間でアドホック通信を行う機能を兼ね備え、アイドル状態であったＵＥｃは、例えばノードＢｂと接続（通信）中のＵＥａを介して（即ち、ＵＥａの無線回線を有効に利用して）、自局が在圏する（又は直前に在圏した）セルの情報（Cell b）をコア網に登録しておくことが可能である。従って、その後、当該ＵＥｃ宛てに着信があった時は、該ＵＥｃをセルｂを指定したページングで効率よく呼出可能となる。

図２は実施の形態による移動端末装置（ＵＥ）のブロック図である。この移動端末はＵＴＲＡＮを介してコア網に接続するための通信機能部（例えばＣＤＭＡ通信機能部）１０と、移動端末間で無線ＬＡＮやBluetooth方式に従って直接にアドホック通信を行うための通信機能部（例えばアドホック通信機能部）３０と、各通信機能部１０，３０を使用して本発明による通信制御を行う制御部２１とを備える。

ＣＤＭＡ通信機能部１０において、１１は送受分波スイッチ、１２は無線受信部、１３はＣＤＭＡ信号の逆拡散／復調部、１４は各パスの受信データＲＤのＲＡＫＥ合成部、１５は音声データやコードデータＣＤに係る送受信データのチャネルコーデック（ＣＨＣＯＤＥＣ）、１６は送信データＴＤの拡散／変調部、１７は無線送信部、１８は周波数シン
セサイザである。

また、アドホック通信機能部３０において、３１は送受分波スイッチ、３２は無線受信部、３３は受信データＲＤの復調部、３４は送受信データＰＤのコーデック（ＣＯＤＥＣ）、３５は送信データＴＤの変調部、３６は無線送信部、３７は周波数シンセサイザである。なお、ＣＤＭＡ通信とアドホック通信の周波数帯域は異なっている。更に、１９は音声データのボイスコーデック（ＶＣＯＤＥＣ）で、スピーカＳＰＫやマイクＭＩＣに接続している。また、２２は液晶等による表示パネル（ＤＳＰ）、２３は数字キー等のキーパネル（ＫＢＤ）である。

図３は実施の形態による代替位置登録処理のフローチャートで、図３（ａ）は無線基地局と非接続中の任意周辺端末における処理を示している。ステップＳ１１では無線基地局からの報知情報を受信し、ステップＳ１２ではセルを跨いだか否かを判別する。セルを跨がない場合は既に前セルにおける在圏位置を代替登録したものとしてこの処理を抜ける。また、セルを跨いだ場合は、ステップＳ１３に進み、後述のステップＳ３１で無線基地局と接続中の移動端末が発生するアドホック通信用報知電波を受信することで、自局の周辺に無線基地局と通信中（接続中）の移動端末いるか否かを調べる。

本実施の形態で言う無線基地局と通信中（接続中）の移動端末とは、少なくとも、当該移動端末ＵＥが無線基地局（ノードＢ）とＲＲＣコネクションを確立し、ＵＴＲＡＮ接続モード（ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ又はＣＥＬＬ＿ＤＣＨ等）の状態にある場合を言う。また、任意周辺の移動端末が自局の周辺に無線基地局と通信中（接続中）の移動端末がいるか否かを調べる方法としては、後述の図３のステップＳ３１で無線基地局と通信中（接続中）の移動端末が発信するアドホック通信用報知電波を受信することで検出できる。

上記ステップＳ１３の判別で無線基地局と通信中の移動端末がいる場合は、更にステップＳ１４で該通信中の移動端末が複数か否かを判別する。複数の場合は、更にステップＳ１５で自局におけるアドホック通信用報知電波の受信レベル（ＲＳＳＩ）が最大、又は無線基地局との通信品質（ＢＥＲなど）が最良の移動端末を代替端末として選択する。また複数でない場合は、当該通信中の移動端末を代替端末に選択する。そして、ステップＳ１６では代替端末とアドホック通信で接続し、ステップＳ１７では代替端末に自局の情報（自局の端末ＩＤ情報や自局が保持する在圏セルの情報等）を通知する。

また、上記ステップＳ１３の判別で基地局と通信中の端末がいない場合は、ステップＳ１８に進み、今度は自局が代替端末になるべくアドホック通信用報知電波を発信することで、自局の周辺に代替位置登録を依頼したい移動端末がいるか否かを調べる。いる場合は、ステップＳ１９で当該周辺端末とアドホック通信により接続し、ステップＳ２０では自局が代替端末となって任意周辺端末からの在圏位置情報等を収集する。また、上記ステップＳ１８の判別で自局の周辺に位置登録を依頼したい移動端末がいない場合は上記ステップＳ１９，Ｓ２０の処理をスキップする。ステップＳ２１では無線基地局とＲＲＣコネクションを確立すると共に、前記周辺端末から収集した位置登録情報等を自局が在圏する無線基地局に制御ＣＨを介して通知する。

図３（ｂ）は自局が無線基地局と通信中（接続中）の移動端末における処理を示している。なお、無線基地局とのＲＲＣコネクションの確立処理については図５を参照して後述する。ステップＳ３１では、自局が無線基地局と通信中（接続中）であることを任意周辺の移動端末に知らせるために、無線ＬＡＮやBluetooth方式によるアドホック通信用報知電波を発信する。ステップＳ３２では周辺端末からのアドホック通信による接続要求があるか否かを調べ、周辺端末からの接続要求が無い場合はこの処理を抜ける。なお、周辺端末との間のアドホック通信は衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス（ＣＳＭＡ／Ｃ
Ａ：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式をベースに行われる。

また、上記ステップＳ３２の判別で、セルを跨いだなどの契機でアドホック通信接続を行ってくる他の移動端末があるときには、ステップＳ３３で当該移動端末とアドホック通信により接続し、ステップＳ３４では自局と無線基地局間で行われている無線通信の通信品質（ＢＥＲなど）の詳細をその移動端末へ通知する。周辺端末では、この通信品質の情報又はアドホック通信用電波の受信レベルを条件に、代替端末を選択可能となる。

なお、上記ステップＳ３４ではアドホック接続後に自局と無線基地局間における無線通信品質の情報を通知したが、これに限らない。該通信品質（ＢＥＲ等）の情報をステップＳ３１におけるアドホック通信用報知電波に搭載して報知しても良い。こうすれば、任意周辺端末では代替端末とアドホック通信による呼を接続するまでも無く、該通信品質の情報を知ることができる。また、自局と無線基地局との通信（接続）が終わった場合は、アドホック通信用報知電波の送信を停止する。

図４は実施の形態による位置登録パラメータを説明する図で、図４（ａ）は従来よりＬＡ（Location area Identification）又はＲＡ（Routing area Identification）単位で管理する位置登録パラメータを示している。ここで、ＣＳ呼は音声等のリアルタイムサービスを要求される呼、ＰＳ呼はパケット呼である。また、ユーザ識別子（mobility identity）は移動端末の識別ＩＤを表し、ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）はユーザに対して固定的に割り当てられ、ＴＭＳＩ（Temporary Mobile Subscriber
Identity）は無線区間におけるユーザ識別用に一般的に使用されている。

図４（ｂ）は本発明によりセル単位で管理する狭域位置登録パラメータを示している。狭域位置登録の場合は、更にセルＩＤ（Cell Identity）を通知することで、固定網側では移動端末をセル単位で管理できるようになっている。なお、図４（ｃ）は後述の代替通信時に使用する狭域位置登録パラメータであり、説明は図７に従って後述する。

図５は実施の形態による位置登録処理のシーケンス図で、図５（ａ）は移動端末の位置情報等（少なくとも、端末ＩＤとセル単位の位置情報等）をコア網ＣＮ側の位置登録装置（ＶＬＲ：Visitor Location Resister等）で管理する場合を示している。移動端末ＵＥから無線ネットワーク制御装置ＲＮＣ（ＵＴＲＡＮ）に送信したＲＲＣコネクション要求「RRC connection Reqest」に対して、該ＲＮＣからＵＥにＲＲＣコネクション設定「RRC
connection Setup」が返送されると、該ＵＥからＲＮＣにＲＲＣコネクション設定完了「RRC connection Setup Complete」の応答を返送し、こうしてＲＲＣコネクションを確立する。その後、ＵＥからＣＮに対して自局又は周辺端末から収集した狭域位置登録情報を位置更新要求「Location Update request」により通知し、これを受信したＣＮ側がその情報を管理する。そして、ＣＮ側からＵＥに位置更新受領「Location Update accept」が返される。

図５（ｂ）は、無線端末の位置情報等をＲＮＣ側で管理する場合を示している。移動端末ＵＥはＲＮＣとの間でＲＲＣコネクションを確立後に、自局又は周辺端末から収集した狭域位置登録情報を該ＲＮＣに通知し、これを受けたＲＮＣがその情報を管理する。

図６は実施の形態による呼出（Paging）処理のシーケンス図で、移動端末の狭域位置登録情報を網側のどこで管理するかによって着信シーケンスの形態が異なる。図６（ａ）は従来より行われる通常の呼出シーケンスで、移動端末の在圏位置が不明な場合を示している。着信を受けたＣＮ側では配下の全ＲＮＣ＃１，ＲＮＣ＃２等に対して在圏セルを特定しないページングを行い、これを受けた各ＲＮＣ＃１，ＲＮＣ＃２では配下の全セル＃１
〜＃４等に対して一斉にページングを行う。

図６（ｂ）は実施の形態による呼出シーケンスで、ＣＮ側がＵＥの狭域位置登録情報を管理している場合を示している。着信を受けたＣＮでは着信側ＵＥの狭域位置登録情報を検索し、着信先セル＃１を配下に有するＲＮＣ＃２にのみセル＃１を指定してページング（UE dedicated paging）を行う。これを受けたＲＮＣ＃２ではセル＃１の指定に従って当該セル＃１を管轄するノードＢにのみページングを行う。本発明によれば、アイドル状態にある移動端末でさえも、網側ではその狭域位置登録情報を把握している場合が多いため、無線リソースの有効利用のみならず、網側における着信処理が大幅に緩和される。

図６（ｃ）は実施の形態による他の呼出シーケンスで、ＲＮＣがＵＥの狭域位置登録情報を管理している場合を示している。着信を受けたＣＮでは配下の全ＲＮＣ＃１，ＲＮＣ＃２等に対しＵＥ−ＩＤ(ＩＭＳＩ，ＴＭＳＩ等)を指定してページングを行い、これを受けた各ＲＮＣ＃１，ＲＮＣ＃２等ではそれぞれ着信側ＵＥーＩＤの位置登録情報を検索すると共に、この例では着信側ＵＥの狭域位置登録情報を管理していたＲＮＣ＃２のみが着信先セル＃１を管轄するノードＢにのみページングを行う。

図７は実施の形態による代替通信処理のフローチャートで、上述の代替位置登録処理のみならず、圏外の周辺端末とアドホック通信により接続する代替通信用端末（無線基地局に接続中）が、周辺端末からコア網ＣＮへの発信シーケンスやコア網ＣＮから周辺端末への着信シーケンスを代替中継する場合を示している。例えば、図１に示した如く、周辺ＵＥｃが無線基地局ｂからの電波が届かない場所（圏外）に移動した場合に、該無線基地局ｂと接続中（通信中）のＵＥａからのアドホック通信用報知電波を受信できた場合は、そのＵＥａを代替通信用端末にしてコア網ＣＮ側に接続する。なお、この場合における周辺端末ＵＥｃの端末ＩＤや狭域位置登録（例えばセルｂに在圏）に関しては既に代替ＵＥａを介して行っていたものとする。

ステップＳ４１では無線基地局ｂからの報知情報を受信し、ステップＳ４２では自局ＵＥｃが直接無線基地局ｂと通信可能（圏内）か否かを調べる。可能な場合は、ステップＳ４８に進み、自局による直接の呼接続手順を開始する。また、圏外などの理由により自局ＵＥｃが無線基地局ｂ等と直接に通信できない場合は、ステップＳ４３に進み、更に無線基地局ｂと通信中（接続中）の移動端末（この例ではＵＥａ）が発生するアドホック通信用報知電波を受信することで、自局の周辺に無線基地局と通信中（接続中）の移動端末がいるか否かを調べる。いない場合は、もはやコア網ＣＮ側に接続する手段が無いので、この処理を終了（ＥＮＤ）する。

また、無線基地局と通信中（接続中）の移動端末がいる場合は、更にステップＳ４４で通信中の移動端末が複数か否かを調べる。複数の場合は、更にステップＳ４５で自局ＵＥｃにおけるアドホック通信用報知電波の受信レベル（ＲＳＳＩ）が最大、又は無線基地局ｂとの通信品質（ビットエラー率ＢＥＲなど）が最良の移動端末ＵＥａを代替通信端末として選択する。また複数でない場合は、当該無線基地局と通信中の移動端末を代替通信用端末に選択する。ステップＳ４６では代替通信用端末と無線ＬＡＮやBluetooth方式によるアドホック通信で接続し、ステップＳ４８以降では代替通信用端末ＵＥａを介してコア網との間の呼接続手順を実行する。

図４（ｃ）に代替通信用端末ＵＥａにアドホック接続する場合の自端末ＵＥｃの狭域位置登録パラメータを示す。情報要素１の「Location area identification／ Routing area identification」は位置登録エリア識別子(ＣＳ呼／ＰＳ呼)、情報要素２の「Cell identity」は代替通信用端末ＵＥａにアドホック接続した自端末ＵＥｃが保持している在圏セルの識別子（例えば、圏外となる直前に認識していた在圏セルの情報）、情報要素３の
「Mobility identity」は自端末ＵＥｃのＩＭＳＩ(国際モバイル加入者識別子)、ＴＭＳＩ(一時的国際モバイル加入者識別子) 、ＩＭＥＩ(国際モバイル装置識別子) 及びＩＭＥＩＳＶ(ソフトウェア版数)、そして、情報要素４の「在圏／圏外」は自端末ＵＥｃが今、在圏／圏外のどちらであるかを表す。

図８はセルｂに在圏するＵＥａが無線基地局ｂに発信する場合の通常の発信シーケンスを示す図である。ＵＥａはＲＮＣとの間でＲＲＣコネクションを確立後、ＵＥａ−ＣＮ（中継装置ＭＳＣ）間でシグナリングを確立するための最初の上位レイヤメッセージ「Initial direct Transfer」を送信する。これに対してＭＳＣからは認証要求「Authentication request」が返送され、これに対してＵＥａからは認証応答「Authentication response」がが返される。更に、ＭＳＣからＵＥａにセキュリティーモード「Security mode command」が送られ、次いで通話（通信）確立の手順を行う。

図９はセルｂに在圏するＵＥａがコア網（ＭＳＣ）からの呼出を受ける通常の着信シーケンスを示す図である。ＭＳＣからの着信（Paging）を受けたＵＥａは、ＲＮＣとの間でＲＲＣコネクションを確立後、ＵＥａ−ＭＳＣ間でシグナリングを確立するための最初のページング応答メッセージ「Initial direct Transfer(Paging response)」を送信する。以降は、上記発信の場合と同様の手続きを経て通話（通信）確立の手順を行う。

図１０は実施の形態による代替発信処理のシーケンス図で、圏外のＵＥｃとアドホック通信で接続する代替ＵＥａが前記ＵＥｃからの発信シーケンスを代替中継する場合を示している。この場合の代替ＵＥａは既にＲＮＣとの間でＲＲＣコネクションを確立しているものとする。一方、圏外のＵＥｃも予め代替ＵＥａを介して自局の狭域位置登録情報をコア網ＣＮ側に登録している。圏外のＵＥｃから発信する場合は、まずアドホック通信により代替ＵＥａにリンクを張って後、該代替ＵＥａの経由でコア側（ＭＳＣ）に発信要求の旨の上位メッセージ「Initial Direct Transfer」を送信する。これを受けたＭＳＣは圏外ＵＥｃに認証要求を行うと共に、これを受けた圏外ＵＥｃは認証応答を返送する。更に、ＭＳＣ側からセキュリティーモードに関する指示が送られると共に、引き続きＵＥｃとＭＳＣ間で通話（通信）確立の手順を実行する。

図１１は実施の形態による代替着信処理のシーケンス図で、代替ＵＥａが、自局で管理する圏外ＵＥｃ宛のページングを受信したことにより、当該ＵＥｃとアドホック通信により接続してその着信シーケンスを中継する場合を示している。この場合の代替ＵＥａは既にＲＮＣとの間でＲＲＣコネクションを確立しているものとする。また、この場合の圏外ＵＥｃは事前に代替ＵＥａを介して自局の狭域位置登録情報を代替ＵＥａ及びコア網（ＭＳＣ）側に登録しているものとする。

ＭＳＣでは圏外ＵＥｃ宛の着信を受けた事により、当該ＵＥｃが位置登録したＵＴＲＡＮの無線基地局ｂ宛にページング情報を転送する。更に、この無線基地局ｂからのページング電波を受信した代替ＵＥａは、その宛先ＵＥ−ＩＤ（ＴＭＳＩ／ＩＭＳＩ）が自局で管理している圏外ＵＥｃ宛のもか否かを判別し、該ＵＥｃ宛の場合は、該圏外ＵＥｃとアドホック通信によりリンクを接続し、該ＵＥｃ宛にページング情報を転送する。これを受けた圏外ＵＥｃは、該ＵＥｃ−ＭＳＣ間でシグナリングを確立するための最初のページング応答メッセージ「Initial direct Transfer(Paging response)」を代替ＵＥａの経由で送信する。以降は、上記代替発信の場合と同様の手続きを経て通話（通信）確立の手順を行う。

図１２は圏外において代替ＵＥａを介して通信中のＵＥｃがその通信中に在圏に入った場合の切替シーケンスを示す図である。圏外で通信中であったＵＥｃがその通信中に在圏（当該セルの報知情報で検知）になると、代替ＵＥｂに対して在圏になった旨の情報（切
替指示）をアドホック通信により通知する。これを受信した代替ＵＥａは圏外ＵＥｃとの間のアドホック通信（リンク）を終了すると共に、該代替ＵＥａにおけるＵＥｃの狭域位置登録情報も削除する。以後は、在圏となったＵＥｃが引き続きＭＳＣとの間で通話（通信）チャネルを設定し、これまでの通話（通信）を継続する。

この場合のＵＥｃの送受信に関するパラメータは代替ＵＥａを介して既に無線基地局に知らされているため、ＲＲＣコネクションの確立はＵＥａ及び無線基地局内でそれぞれ自動的に行われる。また、在圏ＵＥｃの位置登録は既に代替ＵＥａ介して行われているため、新たな位置登録は行わなくても良い。従って、その後は、在圏ＵＥｃと無線基地局（又はＲＮＣ）との簡単なやり取りで代替ＵＥａに割り当てられていた個別チャネルの通信（通話）情報を在圏ＵＥｃの側にスイッチできる。

なお、上記本発明に好適なる実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。

実施の形態による移動通信システムのネットワーク構成を示す図である。実施の形態によるの移動端末装置のブロック図である。実施の形態による代替位置登録処理のフローチャートである。実施の形態による位置登録パラメータを説明する図である。実施の形態による位置登録処理のシーケンス図である。実施の形態による呼出（Paging）処理のシーケンス図である。実施の形態による代替通信処理のフローチャートである。通常の発信シーケンスを示す図である。通常の着信シーケンスを示す図である。実施の形態による代替発信のシーケンス図である。実施の形態による代替着信のシーケンス図である。圏外で代替ＵＥａを介して通信中のＵＥｃが通信中に在圏になった場合の切替シーケンスを示す図である。従来技術を説明する図（１）である。従来技術を説明する図（２）である。

符号の説明

１０ＣＤＭＡ通信機能部
１３逆拡散／復調部
１６拡散／変調部
２１制御部
３０アドホック通信機能部
ＣＮコア網
ＭＳＣ中継装置
ＲＮＣ無線ネットワーク制御装置
ＵＥ移動端末

Claims

複数の移動端末がコア網に接続する無線基地局を介して通信を行う移動通信システムにおいて、
前記各移動端末は、前記無線基地局を介してコア網に接続するための第１の通信機能部と、複数の移動端末間で直接通信を行うための第２の通信機能部とを備え、
前記第１の通信機能部を使用して無線基地局と接続中の移動端末は、自局と該無線基地局との間の通信品質に係る情報を移動端末間の直接通信用電波で報知し、
前記移動端末間の直接通信用報知電波を受信した前記周辺の移動端末は、前記無線基地局との通信品質が最良の移動端末に対して自局の識別情報を含む所定の情報を通知し、
前記無線基地局と接続中の移動端末は、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により周辺の移動端末から収集した該周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を前記接続中の無線基地局を介してコア網に通知する
ことを特徴とする移動通信システム。
複数の移動端末がコア網に接続する無線基地局を介して通信を行う移動通信システムにおいて、
前記各移動端末は、前記無線基地局を介してコア網に接続するための第１の通信機能部と、複数の移動端末間で直接通信を行うための第２の通信機能部とを備え、
前記第１の通信機能部を使用して無線基地局と接続中の移動端末は、所定の情報を移動端末間の直接通信用電波で報知し、
前記移動端末間の直接通信用電波を受信した前記周辺の移動端末は、自局における移動端末間の直接通信用電波の受信出力が最大の移動端末に対して自局の識別情報を含む所定の情報を通知し、
前記無線基地局と接続中の移動端末は、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により周辺の移動端末から収集した該周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を前記接続中の無線基地局を介してコア網に通知する
ことを特徴とする移動通信システム。
前記所定の情報には、前記周辺の移動端末が保持する在圏セルの情報が含まれることを特徴とする請求項１又は２記載の移動通信システム。
前記無線基地局と接続中の移動端末から通知された周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を前記コア網に接続する位置登録装置で管理すると共に、該コア網に接続する中継装置は、自局が受信したページングメッセージの着信先移動端末の情報を前記位置登録装置に問い合わせ、該着信先移動端末の在圏セルの情報が検出された場合は、該在圏セルの情報を指定したページングメッセージを必要最小限のルートにのみ中継することを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。
前記無線基地局と接続中の移動端末から通知された周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を無線ネットワーク制御装置で管理すると共に、前記無線ネットワーク制御装置は、自局が受信したページングメッセージの着信先移動端末の情報で前記管理情報を検索し、該着信先移動端末の在圏セルの情報が検出された場合は、該在圏セルの情報を指定したページングメッセージを必要最小限のルートにのみ中継することを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。
前記第１の通信機能部を使用して無線基地局と接続中の移動端末が、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により周辺の移動端末との間でリンクを形成する共に、該周辺の移動端末が第２の通信機能部を使用してコア網との間でやり取りする発／着信シーケンスの信号を前記無線基地局と接続中の移動端末が前記第１，第２の通信機能部を使用して中継することを特徴とする請求項３記載の移動通信システム。
複数の移動端末がコア網に接続する無線基地局を介して通信を行う移動通信システムの前記移動端末装置において、
前記無線基地局を介してコア網に接続するための第１の通信機能部と、
複数の移動端末間で直接通信を行うための第２の通信機能部と、
前記第１の通信機能部を使用して前記無線基地局と接続中に、自局と該無線基地局との間の通信品質に係る情報を移動端末間の直接通信用電波で報知すると共に、前記第２の通信機能部を使用した移動端末間の直接通信により前記無線基地局との通信品質が最良の移動端末に対して周辺の移動端末から送られる該周辺の移動端末の識別情報を含む所定の情報を収集し、該収集した情報を前記第１の通信機能部を使用して接続中の無線基地局を介してコア網に通知する制御部と、を備えることを特徴とする移動端末装置。