JP5116509B2 - 無線通信端末装置、無線通信基地局装置及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信端末装置、無線通信基地局装置及び無線通信方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信端末装置、無線通信基地局装置及び無線通信方法に関する。
近年、移動通信サービスは、帯域幅の広帯域化、データレートの高速化が進み、音楽、映像などのマルチメディアサービスを実現している。また、更なる高速データサービスを実現するため、移動通信技術の標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれるデータレート１００Ｍｂｐｓ超を実現する移動通信技術が検討されている。また、そのような高速無線アクセスネットワークとネットワークのＩＰ化に対応するため、モバイルネットワーク構成とノード機能の拡張（SAE: System Architecture Evolution）が検討されている。
このLTE/SAEによって実現される移動通信システムでは、無線通信端末装置（以下、「ＵＥ」という）の移動管理技術として、データ通信を行っているＵＥのセル間の移動を管理するハンドオーバ技術と、待ち受け状態（以下、「アイドル状態」という）にあるＵＥの移動通信システム内の移動を管理するアイドルモビリティ（Idle Mobility）技術とがある。
アイドルモビリティは、トラッキングエリア（Tracking Area）と呼ばれる単位でネットワークがＵＥの位置を管理し、ＵＥは、トラッキングエリアの境界を越えるたび、すなわち、異なるトラッキングエリア識別子（以下、「ＴＡＩ: Tracking Area Identifier」という）を有するトラッキングエリアに移動するごとに、ネットワーク側の無線通信移動管理装置（以下、「ＭＭＥ: Mobility Management Entity」という）にトラッキングエリアをアップデート（以下、「ＴＡＵ: Tracking Area Update」という）する。ネットワークは、このＴＡＵにより、ＵＥの最新の移動状況をトラッキングエリア単位で管理することができ、呼接続するためのページングメッセージをＵＥに送ることができる。
ＴＡＵの方法としては、１つのＵＥに対して、周辺の複数のＴＡＩを割り当てるマルチＴＡ登録（Multi-TA Registration）方式が採用されている（図３６及び図３７参照）。このマルチＴＡ登録方式により、トラッキングエリア境界にいるＵＥは、ＴＡＵを頻繁に行う必要がなく、ＴＡＵに伴うシグナリングロード（シグナリングによって生じる負荷）を低減することができる。
一方、次世代移動通信システムでは、現在運用されている大セルのマクロセルに加えて、家庭やオフィス、さらにはレストランなどの数十メートルの小ゾーンのエリア（フェムトセル: Femto Cell）をカバーするフェムトセル基地局（小セル無線通信基地局装置）の設置が検討されている。３ＧＰＰで検討されているフェムトセル基地局は、例えば、家庭に設置された場合、その家の家族だけにアクセスを制限するなどのように、限られたグループメンバーにだけアクセスを許可することが検討されている。このようなセルはアクセス限定セル（CSG cell: Closed Service Group cell）と呼ばれることもある。
また、アクセスが許可されたＵＥは、フェムトセル基地局に優先的に接続する。すなわち、図３８に示すように、ＵＥがフェムトセル基地局のエリアに入った場合、マクロセルの電波を受信できたとしても、優先的に小セル無線通信基地局装置に接続する。
特許第２９０７６７８号公報 3GPP TSG RAN WG3 Document, R3-070143 "Tracking Area Concept"
しかしながら、上述した特許文献１及び非特許文献１に記載されたマルチＴＡ登録方式、すなわち、１つのＵＥに対して、周辺の複数のＴＡＩを割り当てる方式は、トラッキングエリア境界にいるＵＥが、ＴＡＵを頻繁に行う必要がなく、ＴＡＵに伴うシグナリングロード（シグナリングによって生じる負荷）を低減することができるが、このマルチＴＡ登録方式を大ゾーンのマクロセルと小ゾーンのフェムトセル含む移動通信システムに適用した場合、ＵＥがフェムトセルのエリアにいる場合でも、周辺の複数の大ゾーンのマクロセルにページングメッセージをブロードキャストする必要があり、ページングロード（ページングによる負荷）が増大するという問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マクロセル及びフェムトセルを含む移動通信システムにおいて、ページングロードを低減する無線通信端末装置、無線通信基地局装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明の無線通信端末装置は、現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定手段と、現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局と判定され、最初の呼接続要求信号を送信する場合、シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する無線送受信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信基地局装置は、無線通信端末装置によって測定された受信レベルを管理する受信レベル管理手段と、接続した前記無線通信端末装置の最初のアクティブ状態での通信終了後、前記アクティブ状態における前記無線通信端末装置によって測定された受信レベルに応じて、シングルトラッキングエリア登録を要求するか否かを判定し、前記シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する制御手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信方法は、無線通信端末装置における無線通信方法であって、前記無線通信端末装置が現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定ステップと、前記無線通信基地局装置から送信された信号の受信レベルを測定する受信レベル測定ステップと、現在接続中の前記無線通信基地局装置が前記フェムトセル基地局と判定され、最初の呼接続要求信号を送信する場合、シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する無線送受信ステップと、を具備するようにした。
本発明によれば、マクロセル及びフェムトセルを含む移動通信システムにおいて、ページングロードを低減することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、下記各実施の形態では、マクロセルより小さなセルを提供する小セル無線基地局装置をフェムトセルとして説明を行うが、小セル無線通信基地局装置は、各家庭をカバーするホームセル、オフィスをカバーするオフィスセル、レストランなどにホットスポット的に設置されるホットスポットセル、また、これらセルのうち、限られたグループメンバーにだけアクセスが許可されるアクセス限定セル（CSG cell: Closed Service Group cell）でもよい。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動通信システムの構成を示す図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る移動通信システムは、無線通信移動管理装置（以下、「ＭＭＥ」という）１０１、大セル無線通信基地局装置（以下、「Ｎｏｄｅ Ｂ」という）１０２、小セル無線通信基地局装置（以下、「小セルＮｏｄｅ Ｂ」という）１０３、及び、無線通信端末装置（以下、「ＵＥ」という）１０４を具備する。
ＭＭＥ１０１は、ＵＥの移動管理を行う。大セルＮｏｄｅ Ｂ１０２は、マクロセルのエリアを管理する。小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は、フェムトセルのエリアを管理する。ＵＥ１０４は、大セルＮｏｄｅ Ｂ１０２、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に接続して通信を行う。
ここで、アイドル状態のＵＥ１０４の移動を管理する単位として、１つ以上のマクロセルからトラッキングエリアが形成される。また、トラッキングエリアＡ、トラッキングエリアＢ、及び、各フェムトセルは、異なるトラッキングエリアを形成しており、それぞれ異なるトラッキングエリア識別子（以下、「ＴＡＩ」という）が与えられている。
図１に示したＭＭＥ１０１の構成について図２を用いて説明する。インターフェース部１１１は、移動通信ネットワークに接続する。
トラッキングエリア管理部１１２は、各トラッキングエリアに存在するセルとそのＮｏｄｅ Ｂの情報、及び、各トラッキングエリアの位置関係を記憶する。
ＵＥ位置情報管理部１１３は、各ＵＥの位置情報として、ＵＥが現存しているトラッキングエリアのＴＡＩを管理する。
制御部１１４は、インターフェース部１１１から送受信する制御信号及びトラッキングエリア管理部１１２やＵＥ位置情報管理部１１３に記憶されている情報に基づいて処理内容を決定する。
次に、図１に示した大セルＮｏｄｅ Ｂ１０２及び小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３の構成について図３を用いて説明する。無線送受信部１２１は、無線信号を送受信する。
ネットワークインターフェース部１２２は、ネットワークに接続されたＭＭＥ１０１、隣接する他のＮｏｄｅ Ｂに信号を送信すると共に、それら装置から送信された信号を受信する。
制御部１２３は、ＵＥ１０４を制御する信号やネットワークインターフェース部１２２や無線送受信部１２１を介して、送受信する信号を生成、制御する。
次に、図１に示したＵＥ１０４の構成について図４を用いて説明する。無線送受信部１４１は、無線信号を送受信する。
ユーザデータ処理部１４２は、ユーザデータを処理し、図示せぬアプリケーション部に出力する。
制御部１４３は、受信レベル測定部１４４、判定部１４６及び位置情報管理部１４５を備え、制御信号の送受信及び処理を行う。
受信レベル測定部１４４は、受信信号のレベルを測定し、測定結果を判定部１４６に出力する。位置情報管理部１４５は、現存するセルのＴＡＩを記憶する。判定部１４６は、ＵＥ１０４が隣接するセルに移動したときに、隣接セルがフェムトセルか否かを判定し、Ｎｏｄｅ Ｂから報知情報として送られるＴＡＩと位置情報管理部１４５に記憶されているＴＡＩとを比較し、異なるＴＡＩであるか否かを判定する。
ここで、例えば、フェムトセルがアクセス限定セルを提供するＣＳＧ基地局である場合は、アクセス権の管理及びアクセス認証を行うため、各ＣＳＧ基地局には固有のＴＡＩが割り当てられ、ＵＥは、予めアクセス可能なフェムトセル基地局のＴＡＩリスト（ホワイトリスト）を保存しておく。ＵＥ１０４は、接続している基地局の報知チャネル（BCH: Broadcast Channel）を通じて受信したＴＡ識別子、セル識別子（セルＩＤ）がＴＡＩリストにあるかどうかを判定することで、アクセス可能なＣＳＧ基地局かどうかを識別することができる。つまり、そのセル識別子がＴＡＩリストに存在すれば、アクセス可能なＣＳＧ基地局であると識別することができる。
次に、上述した各装置の動作について説明する。図５に示すように、アイドル状態のＵＥ１０４が移動する場合のトラッキングエリアの更新手続き（以下、「ＴＡＵ」という）について説明する。
図５に示すように、マクロセル１に移動したＵＥ１０４は、これまでとＴＡＩが異なるトラッキングエリアＢ（ＴＡＩ＝ＴＡ−Ｂ）に入ったため、ＭＭＥ１０１に対して、マクロセル１の大セルＮｏｄｅ Ｂ１０２を介して、トラッキングエリア更新信号（以下、「ＴＡＵ信号」という）を送信する。
ＴＡＵ信号を受信したＭＭＥ１０１は、受信したＴＡＩに基づいて、トラッキングエリア管理部１１２から周辺のトラッキングエリアを検索し、マルチＴＡ登録方式によって隣接するトラッキングエリアであるトラッキングエリアＡのＴＡＩ（ＴＡ−Ａ）とその中に存在するＵＥ１０４の接続が許可されているフェムトセルのトラッキングエリアのＴＡＩ（ここでは、フェムトセル１とし、ＴＡＩ＝ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１）をトラッキングエリアＢのＴＡＩ＝ＴＡ−Ｂに加えて、３つのＴＡＩをＵＥ１０４に割り当てる。ＭＭＥ１０１は、ＴＡ−Ａ、ＴＡ−Ｂ、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のＴＡＩを含む配布信号（Tracking Area Confirm）をＵＥ１０４に送信すると共に、３つのＴＡＩをＵＥ位置情報管理部１１３に各ＵＥの識別子と合わせて登録する。
配布信号を受信したＵＥ１０４は、配布信号に含まれる３つのＴＡＩを位置情報管理部１４５に記憶する。
さらに移動したＵＥ１０４は、マクロセル４からマクロセル５に移動する。このとき、ＵＥ１０４は、新たなトラッキングエリアであるトラッキングエリアＡに入るため、報知情報でこれまでとは異なるＴＡＩ＝ＴＡ−Ａを受信する。
ＵＥ１０４は、受信したＴＡ−Ａを位置情報管理部１４５に既に記憶していることを確認すると、ＴＡＵ信号をネットワークに送信することなく、そのまま移動を継続する。このように、ＵＥ１０４は、トラッキングエリアＡとトラッキングエリアＢの境界において、各エリアを行き来しても、ＴＡＵ手続きを行う必要はなく、ＴＡＵ信号を削減することができる。よって、ＵＥ１０４、ＭＭＥ１０１の負荷を低減すると共に、ＵＥ１０４の電力消費を低減することができる。
次に、移動を継続するＵＥ１０４がマクロセル８からセル内に存在する小セル無線通信基地局装置であるフェムトセル１に移動する場合について説明する。
通常のマクロセル間の移動では、現在接続するＮｏｄｅ Ｂから送信される信号の受信レベルが低下し、閾値を下回った場合に、隣接セルにおけるＮｏｄｅ Ｂから送信される信号の測定（周辺セルの測定）を開始する。この閾値として、ＵＭＴＳでは、同じ周波数の信号の測定を開始するための閾値（Sintra）、異なる周波数の信号の測定を開始するための閾値（Sinter）が規定されている。マクロセルのＮｏｄｅ Ｂから送信される信号の受信レベルは閾値を下回ることは少ないため、この閾値にかかわらず、フェムトセルを管理するＮｏｄｅ Ｂからの信号の測定を一定間隔で行う必要がある。
一方、上記周辺セルの測定において、フェムトセルにおけるＮｏｄｅ Ｂからの信号を受信し、フェムトセルに切り替えた後も、フェムトセルに優先的に接続するためには、上記マクロセルに使用されている周辺セルの測定を開始する閾値よりも小さい値の閾値が使用される（図６参照）。例えば、Sintraから所定の値を減算した値、Sinterから所定の値を減算した値が用いられる。この閾値はフェムトセル特有の閾値である。すなわち、この値が、小セルＮｏｄｅ Ｂ（フェムトセル基地局）に切り替えるための閾値である（以下、フェムトセル閾値と呼ぶ）。なお、小セルＮｏｄｅ Ｂとして、ＣＳＧセルの場合はＣＳＧセルに切り替えるための閾値であるＣＳＧセル閾値と呼ばれる。
特に、本実施の形態においては、マクロセルに使用されている周辺セルの測定を開始する閾値に負のオフセットを持たせた値がフェムトセル閾値として使用される。
ＵＥ１０４では、受信レベル測定部１４４がフェムトセルにおけるＮｏｄｅ Ｂの受信レベルを測定し、測定したフェムトセルの受信レベルがフェムトセル閾値を超えると、フェムトセルへ切り替える。
なお、フェムトセルの判定に関しては、フェムトセルを管理する小セルＮｏｄｅ Ｂが送信する報知信号に含まれるフラグ（例えば、フェムトセルであれば、フラグ＝１、マクロセルであればフラグ＝０）を判定部１４６が判定することにより、ＵＥ１０４は、接続しているセルがフェムトセルであることを認識することができる。
ここで、ＵＥ１０４がフェムトセル１内において、例えば、リビングや、自分の座席に定常的に滞在し、セルエッジに比べて十分な受信レベルが得られ、受信レベル測定部１４４によって測定された受信レベルがフェムトセル閾値＋オフセット値を超えた場合（図７のポイントＢ）、無線送受信部１４１は、シングルトラッキングエリアを要求する位置管理エリア更新要求信号をＭＭＥ１０１に送信し、それまでのマルチＴＡ登録状態からフェムトセル１のＴＡＩ＝ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみのシングルＴＡ登録（Single-TA Registration）への変更をＭＭＥ１０１に要請する。図８にシングルＴＡ登録に変更するＴＡＵ手続きの処理手順を示す。
このように実施の形態１によれば、ＵＥ１０４が、フェムトセルからの受信レベルに応じて、ＭＭＥ１０１にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替えを要求し、１つのトラッキングエリア登録に切り替えることにより、周辺の複数のマクロセルへの不要なページングメッセージを削減し、ＴＡＵ信号を削減することができる。これにより、ＵＥ１０４及びＭＭＥ１０１の負荷を低減し、ＵＥ１０４の消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
なお、本実施の形態ではフェムトセル閾値にオフセット値を足した値を用いたが、これに限るものではなく、代わりにフェムトセル閾値を用いてもよい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、実施の形態１において説明したマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手順とは異なる手順について説明する。具体的には、ＵＭＴＳなどの既存システムで仕様化されている周期的な位置情報更新手続きを利用する場合について説明する。なお、本発明の実施の形態２に係るＭＭＥ及びＮｏｄｅ Ｂの構成は、実施の形態１の図２及び図３に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２及び図３を援用して説明する。
本発明の実施の形態２に係るＵＥ１０４の構成について図９を用いて説明する。図９が図４と異なる点は、タイマー管理部２０５を追加した点である。このタイマー管理部２０５は、周期的な位置情報更新手続きの時間管理を行う。
図１０は、ＵＥ１０４がフェムトセル接続時に行うマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示したものである。図１０に示すように、トラッキングエリアＢに移動したＵＥ１０４は、トラッキングエリアＢのＴＡＩが、位置情報管理部１４５に記憶されているＴＡＩと異なるため、ＭＭＥ１０１にＴＡＵ信号を送信する。ＭＭＥ１０１は、トラッキングエリアＢのＴＡＩであるＴＡ−Ｂに加えて、周辺のトラッキングエリアのＴＡＩであるＴＡ−ＡとＴＡ−ｆｅｍｔｏ１をＵＥ１０４に割り当て、ＵＥ１０４はマルチＴＡ登録状態となる。このように、記憶されているＴＡＩと異なるＴＡＩのトラッキングエリアに移動した場合に行うＴＡＵをイベントＴＡＵ（Event TAU）と呼ぶことにする。
その後、ＵＥ１０４は移動を継続し、トラッキングエリアＡ、次いでフェムトセル１に移動した場合を考える。このとき、すでにＵＥ１０４は、ＴＡ−Ａ、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１を記憶しているため、新たなイベントＴＡＵを送る必要がない。
しかしながら、現在、サービスが行われているＵＭＴＳでは、イベントＴＡＵを行うことがない場合においても、定期的にＴＡＵを行い、ネットワークに対して、ＵＥ１０４の位置情報を確認する手続き（以下、「ピリオディカルＴＡＵ（Periodical TAU）」という）が存在する。
ＵＥ１０４は、受信レベル測定部１４４がフェムトセルの受信レベルを測定し、測定した受信レベルが閾値を超えると、フェムトセルに接続セルを切り換える。また、判定部１４６では、フェムトセルから送信された報知情報に含まれるフラグにより、接続しているセルがフェムトセルであることを認識する。その後、図１０に示すように、ＵＥ１０４がフェムトセル１に接続している間にピリオディカルＴＡＵを行う場合、ＵＥ１０４はピリオディカルＴＡＵの手続きを利用して、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを行う。この動作は、ピリオディカルＴＡＵのタイマーを管理しているタイマー管理部２０５がタイマーの満了を判定部１４６に通知し、判定部１４６は、接続先がフェムトセルの場合、シングルＴＡ登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を生成し、ＭＭＥに送信する。図１１に実施の形態２のマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替え手続きの処理手順を示す。
このように実施の形態２によれば、ＵＥ１０４が、フェムトセルに接続している間に行うピリオディカルＴＡＵを利用して、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替えをＭＭＥ１０１に要求し、１つのトラッキングエリア登録に切り替えることにより、周辺の複数のマクロセルへの不要なページングメッセージを削減し、ＴＡＵ信号を削減することができる。これにより、ＵＥ及びＭＭＥの負荷を低減し、ＵＥ消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、アイドル状態のＵＥがフェムトセル内で初めてページングメッセージを受け、最初の呼接続要求信号を送信し、データ通信状態であるアクティブ状態に遷移する過程でマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きについて説明する。なお、本発明の実施の形態３に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。
図１２は、ＵＥ１０４がフェムトセル接続時にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更するタイミングを示したものである。図１２に示すように、フェムトセル１に接続しているＵＥ１０４は、初めてネットワークからページングメッセージを受信し、アイドル状態からアクティブ状態に遷移する過程でシングルＴＡ登録への切り替え要求をＭＭＥ１０１に行い、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみに登録されたシングルＴＡ登録状態となる。
図１３に、ページングメッセージ受信とアクティブ状態への遷移手続きを用いたマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替え要求の手続きを示す。ＭＭＥ１０１から接続先のフェムトセル１の小セルＮｏｄｅ Ｂを経由してページングメッセージを受信したＵＥ１０４は、データ通信を行うための一連の手続きを行う。
図１３において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）３０１では、呼接続要求信号（RRC Connection Request）、NAS Service Requestに加えて、シングルＴＡ登録要求（NAS Single-TA Request）を追加し、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のシングルＴＡ登録への変更を要求する。
ＳＴ３０２では、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３からＭＭＥ１０１に送信されるS1-APメッセージにＳＴ３０１における要求メッセージが追加されて、ＭＭＥ１０１に送られる。
ＳＴ３０３では、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１へのシングルＴＡ登録要求を受信したＭＭＥ１０１は、ＵＥ位置情報管理部１１３で管理されているＵＥ１０４の位置情報が、送信されたＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のＴＡＩに加えて、他のＴＡＩ（ＴＡ−Ｂ、ＴＡ−Ａ）が登録されていること確認し、他のＴＡＩをＵＥ位置情報管理部１１３から削除すると共に、SI-AP Initial Context setup requestメッセージに、NAS Single TA Confirmを加えて、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に送信する。
ＳＴ３０４では、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は送信されたNAS Single TA Confirmメッセージを既存のRRC Radio Bearer Requestに追加して、ＵＥ１０４に送信する。確認メッセージを受け取ったＵＥ１０４は、位置情報管理部１４５にフェムトセル１のＴＡＩ＝ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみを記憶し、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみのシングルＴＡ登録への切り替えが完了する。
このように実施の形態３によれば、ＵＥ１０４が、フェムトセルで初めてページングメッセージを受信し、アイドル状態からアクティブ状態に遷移する過程でシングルＴＡ登録への切り替えをＭＭＥ１０１に要求し、１つのトラッキングエリア登録に切り替えることにより、周辺の複数のマクロセルへの不要なページングメッセージを削減し、ＴＡＵ信号を削減することができる。これにより、ＵＥ及びＭＭＥの負荷を低減し、ＵＥ消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
なお、実施の形態３は、図１４に示すように、ＵＥ１０４がフェムトセルにおいて、データ通信を行うためのCall Setup手続きを初めて行う過程で、最初の呼接続要求信号に、図１３と同様のメッセージ内容を追加することにより、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを行うことができる。
以上、フェムトセルからの受信レベルにかかわらず、フェムトセルに接続してから初めて送信する呼接続要求信号にシングルＴＡ登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を加えて送信するものとして説明した。ここでは、フェムトセルの受信レベルが、実施の形態１に示したセル切り替えの閾値にオフセット値を加えたレベルを超えた場合だけ、シングルＴＡ登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信するものとする。
具体的には、ページングを受信した場合、またはＵＥ１０４が自ら呼接続を行う場合、ＵＥ１０４がフェムトセルに接続し、また判定部１４６によって受信レベルが基準レベル（閾値＋オフセット値）を超えたと判定されると、無線送受信部１４１は、呼接続要求信号にシングルＴＡ登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を加えて送信する。
これにより、フェムトセルにより安定的に接続していると判断して、シングルＴＡ登録への切り替えを行うことができる。
なお、本実施の形態では閾値にオフセット値を足した値を用いたが、これに限るものではなく、オフセット値を用いなくてもよい。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、アクティブ状態のＵＥがフェムトセルに移動（ハンドオーバ）した場合、ハンドオーバ手続きの過程で、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きについて説明する。なお、本発明の実施の形態３に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。
図１５は、ＵＥがフェムトセル接続時にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示したものである。アクティブ状態のＵＥが、フェムトセル１に移動してくると一連のハンドオーバ手続きが行われる。
図１５において、ＳＴ４０１では、ハンドオーバ元の大セルＮｏｄｅ Ｂ１０２からハンドオーバ要求（HO Request）が行われ、ＳＴ４０２では、ハンドオーバ先の小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３でハンドオーバを許可する。
ＳＴ４０３では、ＵＥ１０４は、RRC HO ConfirmメッセージにNAS Single TA Requestを追加して、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に送信する。ＳＴ４０４では、ＳＴ４０３における要求メッセージが、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３からＭＭＥ１０１に送られるS1-AP HO Completeメッセージに追加して、送信される。
ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１へのシングルＴＡ登録要求を受けたＭＭＥ１０１は、ＵＥ位置情報管理部１１３で管理されているＵＥ１０４の位置情報が、送信されたＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のＴＡＩに加えて、他のＴＡＩ（ＴＡ−Ｂ、ＴＡ−Ａ）が登録されていること確認し、他のＴＡＩをＵＥ位置情報管理部１１３から削除すると共に、ＳＴ４０５において、SI-AP HO complete ACKメッセージに、NAS Single TA Confirmを加えて、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に送信する。
ＳＴ４０６では、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は、送信されたNAS Single TA ConfirmメッセージをＵＥ１０４に送信する。確認メッセージを受け取ったＵＥ１０４は、位置情報管理部１４５にフェムトセル１のＴＡＩ＝ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみを記憶し、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみのシングルＴＡ登録への切り替えが完了する。
このように実施の形態４によれば、アクティブ状態のＵＥ１０４がフェムトセルに移動した場合に、ハンドオーバ手続きの過程でマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替えをＭＭＥ１０１に要求し、１つのトラッキングエリア登録に切り替えることにより、周辺の複数のマクロセルへの不要なページングメッセージを削減し、ＴＡＵ信号を削減することができる。これにより、ＵＥ及びＭＭＥの負荷を低減し、ＵＥ消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５では、フェムトセルにおいてアクティブ状態での通信終了後、アクティブ状態で行われるフェムトセルの受信信号レベルの測定結果に基づいて、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更するか、マルチＴＡ登録のまま変更しないかを判断して、切り替えを行う場合について説明する。なお、本発明の実施の形態５に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。
図１６は、ＵＥ１０４がフェムトセル接続時にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示したものである。図１６に示すように、ページングメッセージの受信、またはＵＥ１０４自身によるアクティブ状態への遷移により、データ通信が開始されたＵＥ１０４に対して、ＳＴ５０１では、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３の制御部１２３が、フェムトセル特有の受信信号の測定、及びその結果の通知方法に関する信号をRRC Measurement Commandとして生成し、ＵＥ１０４に通知する。
図１７は、フェムトセルの受信レベルと測定結果のＮｏｄｅ Ｂへの通知方法について示したものである。図１７に示すように、フェムトセルの受信レベルがフェムトセル閾値＋オフセット値を下回った場合（ケース２）は、マルチＴＡ登録の継続を要求する。フェムトセルの受信レベルがフェムトセル閾値＋オフセット値を上回った場合（ケース３）は、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替えを要求する。
図１６では、測定結果がケース３の場合を示しており、シングルＴＡ登録要求がMeasurement Reportによって小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に通知される。このようなフェムトセルの受信レベルの測定は、ＵＥ１０４がフェムトセルのエリア内にいる間、定期的に行われ、状態がケース１、２、３と変化するたびに、ＵＥ１０４は、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に測定結果の通知（Measurement Report）を行い、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は、最新の受信レベルの状態とＴＡ登録の要求を更新することになる。
データ通信が終了してしばらくすると、ＵＥ１０４がデータ通信に使用していた無線区間、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３とＭＭＥ１０１、およびそれに付随するネットワーク装置の有線区間などのリソースの開放手続きを行う。
ＳＴ５０２では、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は、ＵＥ１０４からの最新の切り替え要求の状況を確認し、ケース３であれば、シングルＴＡ登録要求をＭＭＥ１０１に送信する。
ＳＴ５０３では、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１へのシングルＴＡ登録要求を受け取ったＭＭＥ１０１は、ＵＥ位置情報管理部１１３で管理されているＵＥ１０４の位置情報が、送信されたＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のＴＡＩに加えて、他のＴＡＩ（ＴＡ−Ｂ、ＴＡ−Ａ）が登録されていること確認し、他のＴＡＩをＵＥ位置情報管理部１１３から削除すると共に、既存のSI-AP SAE Bearer release commandメッセージにNAS Single TA allocationを加えて、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に送信する。
ＳＴ５０４では、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は、送信されたNAS Single TA allocationメッセージをRRC Connection releaseに付加して、ＵＥ１０４に送信する。確認メッセージを受け取ったＵＥ１０４は、位置情報管理部１４５にフェムトセル１のＴＡＩ＝ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみを記憶し、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみのシングルＴＡ登録への切り替えが完了する。
図１６は、シングルＴＡ登録への切り替えを行う場合を示しているが、データ通信終了前の最終がケース２の場合は、図１８に示すように、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は、シングルＴＡ登録要求をＭＭＥ１０１に送ることなく、既存のリソース解放手続きを行う。
なお、ここでは、受信レベルのレポート方式として、ＵＥ１０４が測定するフェムトセルの受信レベルが、図１７に示す３つの状態間を遷移するたびにレポートを行い、シングルＴＡ登録、マルチＴＡ登録の要求をＵＥ１０４が行う方式について説明したが、ＵＥ１０４は、受信レベルだけを定期的にレポートし、シングルＴＡ登録、マルチＴＡ登録の判断は、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３が行う方法も考えられる。
すなわち、ＵＥ１０４はフェムトセルの受信レベルだけを定期的に送り、小セルＮｏｄｅ Ｂが受信レベルに応じて判断して、シングルトラッキングエリアへの切り替え要求信号をＭＭＥ１０１に送信することも考えられる。この場合、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３は図１９に示す構成となる。また、手続きの手順は図２０に示すようになる。
このように実施の形態５によれば、フェムトセルのエリアでＵＥ１０４がアクティブ状態に遷移し、またはアクティブ状態のＵＥ１０４がフェムトセルにハンドオーバし、アクティブ状態で行われるフェムトセルの受信レベルの測定結果に基づいて、データ通信終了後、すなわち、アクティブ状態からアイドル状態に遷移する過程でシングルＴＡ登録に変更するか否かを決定し、シングルＴＡ登録への変更条件を満たす場合にＵＥ１０４をＴＡ−ｆｅｍｔｏ１のみが登録されたシングルＴＡ登録状態にすることにより、周辺の複数のマクロセルへの不要なページングメッセージを削減し、ＴＡＵ信号を削減することができる。これにより、ＵＥ及びＭＭＥの負荷を低減し、ＵＥ消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
また、実施の形態５では、最新のフェムトセルの受信レベルの状況を考慮して、シングルＴＡ登録への切り替えを選択することにより、図１７のケース２のように、例えば、ＵＥ１０４がフェムトセルのセルエッジに存在し、フェムトセルの受信レベルが十分高くない状態でマクロセルへの移動が想定される場合においても、マルチＴＡ登録状態を存続すれば、新たなＴＡＵ手続きを削減することができる。
なお、実施の形態４に示したアクティブ状態でフェムトセルに移動してきた場合においても、同様にして、最新のフェムトセルの受信レベルの状況を考慮して、シングルＴＡ登録への切り替えを選択することにより、マクロセルへの移動が想定される場合には、新たなＴＡＵ手続きを削減することができる。
なお、本実施の形態ではフェムトセル閾値にオフセット値を足した値を用いたが、これに限るものではなく、代わりにフェムトセル閾値を用いてもよい。
（実施の形態６）
実施の形態１から５では、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録へ切り替える場合について説明したが、本発明の実施の形態６では、ＵＥがフェムトセルのエリアに存在する間に、マルチＴＡ登録の状態に再び復帰する場合について説明する。なお、本発明の実施の形態６に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。
フェムトセルは、家庭やスモールオフィスに設置されるケースも考えられる。図２１は、家庭に設置された場合のシステム構成を示す。図２１に示すように、各家庭では、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３に加えて、ＩＰ電話やＩＰ−ＴＶ、さらには複数のパソコンが１つのｘＤＳＬ又はＦＴＴＨなどがインターネット接続固定網を共有することが想定される。
このような場合、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３とＵＥ１０４との無線区間は、接続するＵＥ１０４も少なく、十分な容量が確保できるが、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３とＭＭＥ１０１との固定区間（ｘＤＳＬ又はＦＴＴＨ区間）が他の機器に帯域を占有され、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３が十分な容量を確保できない場合が考えられる。
このような状況においては、ＵＥ１０４は、ＭＭＥ１０１からのページングメッセージを小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３経由で受信できない、または、ページングメッセージを受信することができたとしても、その後のデータ通信に必要な帯域（ＱｏＳ）を確保できないことが考えられる。
そこで、図２２に示すように、ＭＭＥ１０１に各小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３との固定網（ｘＤＳＬ又はＦＴＴＨ）のネットワーク負荷を測定するフェムトセル負荷検出部１１５を設け、負荷量が予め定められた規定値を超えた場合に、ＭＭＥ１０１はＵＥ１０４に対して、マルチＴＡ登録へ復帰するように要求する。
次に、マルチＴＡ登録へ復帰する手続きについて図２３を用いて説明する。図２３に示すように、ＳＴ６０１では、ＭＭＥ１０１がフェムトセル１の固定網のネットワーク負荷が規定値を超えたことを検出し、ＳＴ６０２では、ＭＭＥ１０１からＵＥ１０４にマルチＴＡ登録への変更を要求する。このとき、ＴＡＩとしては、現在シングルＴＡ登録で割り当てられているＴＡ−ｆｅｍｔｏ１に加えて、周辺のトラッキングエリアのＴＡＩも割り当てられる。さらに、このメッセージにおいて、フェムトセル１に接続しているＵＥ１０４に対して、周辺マクロセルへの切り替要求信号を付加する。
ＳＴ６０３では、要求信号を受信したＵＥ１０４は、周辺マクロセルの受信レベルを測定し、ＳＴ６０４では、最も高い受信レベルのセルを選択し、セルの切り替えを行う。
また、受信信号からＴＡＩを検出し、ＳＴ６０２におけるメッセージに含まれているＴＡＩのうちの１つであれば、ＳＴ６０５におけるメッセージのように確認メッセージを送信し、与えられた複数のＴＡＩを位置情報管理装置に記憶する。
一方、選択したセルのＴＡＩがＵＥから送られてきたＴＡＩに含まれていない場合は、ＳＴ６０５におけるメッセージに検出したＴＡＩを含めて、一連のＴＡＵ手続きを行うことになる。
このように実施の形態６によれば、ＵＥ１０４がフェムトセルと接続時に、小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３がネットワークに接続している固定網の負荷量が増大し、ＭＭＥ１０１からのページングメッセージを小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３経由でＵＥ１０４が受信できない、または、ページングメッセージを受信することができたとしても、その後のデータ通信に必要な帯域（ＱｏＳ）を確保できない場合、シングルＴＡ登録からマルチＴＡ登録に切り替えると共に、周辺マクロセルへセル切り替えることにより、ページングメッセージの受信不可能、データ通信不可能という状態を回避することができる。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７では、マルチＴＡ登録状態を保ったまま、各トラッキングエリアに優先度をつけ、その優先度をＵＥの位置に応じて変更する場合について説明する。なお、本発明の実施の形態５に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。
トラッキングエリアの優先度を切り替えるタイミングについて図２４を用いて説明する。ここでは、図５に示したように、ＵＥ１０４が移動する場合を例に説明する。マクロセル１に移動したＵＥ１０４は、これまでとＴＡＩが異なるトラッキングエリアＢ（ＴＡＩ＝ＴＡ−Ｂ）に入ったため、ＭＭＥ１０１に対して、ＴＡＵ信号を送信する。
ＴＡＵ信号を受信したＭＭＥ１０１は、受信したＴＡＩに基づいて、トラッキングエリア管理部１１２から周辺のトラッキングエリアを検索し、マルチＴＡ登録方式によって隣接するトラッキングエリアであるトラッキングエリアＡのＴＡＩ（ＴＡ−Ａ）とその中に存在するＵＥ１０４の接続が許可されているフェムトセルのトラッキングエリアのＴＡＩ（ここでは、フェムトセル１とし、ＴＡＩ＝ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１）をトラッキングエリアＢのＴＡＩ＝ＴＡ−Ｂに加えて、３つのＴＡＩをＵＥ１０４に割り当てる。このように新しく複数のＴＡＩを割り当てる場合、その中にフェムトセルのＴＡＩが含まれている場合は、マクロセルのＴＡＩを最も高い優先度（プライマリ）とし、フェムトセルのＴＡＩを次に高い優先度（セカンダリ）として、ＵＥ１０４に割り当てると共に、ＭＭＥ１０１は、その内容をＵＥ位置情報管理部１１３に記憶する。
その後、ＵＥ１０４が移動を続け、フェムトセルのエリアに入ると、プライマリトラッキングエリアとセカンダリトラッキングエリアとの切り替えを行う。切り替え方法やタイミングは、実施の形態１〜５と同様な方法が考えられる。
このようにトラッキングエリアに優先度を設けることにより、図２５（ａ）、図２５（ｂ）に示すように、ページングメッセージを優先度の高い順、すなわち、プライマリトラッキングエリア、セカンダリトラッキングエリアの順に送信する。
以下、フェムトセルの受信レベルに応じてトラッキングエリアの優先度を切り替える手順について図２６を用いて説明する。図２６において、ＳＴ７０１では、ＵＥ１０４がフェムトセルのエリアに入り、受信レベルが閾値を超え、ＵＥ１０４は、位置情報管理部１４５に記憶された情報がプライマリＴＡＩ＝ＴＡ−Ａ及びＴＡ−Ｂ、セカンダリＴＡＩ＝ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１であることを知り、プライマリＴＡＩをＴＡ−ｆｅｍｔｏ１に変更することをＭＭＥ１０１に要求する。
ＳＴ７０２では、要求信号を受け取ったＭＭＥ１０１がＵＥ位置情報管理部１１３の情報を更新し、ＳＴ７０３では、確認信号をＭＭＥ１０１からＵＥ１０４に送信する。また、ＳＴ７０４では、確認情報を受け取ったＵＥ１０４が位置情報管理部１４５の情報を更新する。
このように実施の形態７によれば、フェムトセルエリアにおけるＵＥ１０４が小セルＮｏｄｅ Ｂ１０３と接続し、ＭＭＥ１０１にマルチＴＡ登録状態でのプライマリトラッキングエリアをフェムトセルに設定する要求を送り、ＭＭＥ１０１は、ページングメッセージをプライマリトラッキングエリアから送信することにより、周辺の複数のマクロセルへの不要なページングメッセージを削減し、ＴＡＵ信号を削減することができる。これにより、ＵＥ及びＭＭＥの負荷を低減し、ＵＥ消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
（実施の形態８）
実施の形態１〜５では、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替えを一段階で行う場合について説明したが、本発明の実施の形態８では、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替えを段階的に行う場合について説明する。なお、本発明の実施の形態５に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。
マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への段階的な切り替えを図２７及び図２８を用いて説明する。図２７は、ＵＥ１０４がフェムトセル１に移動してくる場合を示したものである。トラッキングエリアＢに移動し、複数のＴＡＩ（ＴＡ−Ａ、ＴＡ−Ｂ、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１）が割り当てられたＵＥ１０４は、マクロセル８に移動してくると、ＴＡ−Ｂを削除するＴＡＵを実行する。
ここで、ＵＥ１０４は、アクセスが許可されているフェムトセルのＴＡＩとフェムトセルとオーバーラップしているマクロセルのセルＩＤの関係を予め有しておく必要がある。この関係により、ＵＥ１０４がマクロセル８に入り、そのセルＩＤを受信すると、ＵＥ１０４はフェムトセルに近づいたことを認識し、登録トラッキングエリアをフェムトセルとこのフェムトセルとオーバーラップするマクロセルを含むトラッキングエリアに削減することができる。
さらに、フェムトセル１のエリアに入ったＵＥ１０４は、実施の形態１〜５に示す方法と同様にして、シングルＴＡ登録（ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１）に切り替える。
一方、図２８は、フェムトセルに滞在していたＵＥ１０４が、フェムトセルのエリア外に移動する場合について示している。図２８に示すように、ＵＥ１０４がフェムトセル１に滞在中は、シングルＴＡ登録（ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１）であるが、フェムトセル１とオーバーラップしたマクロセル８にＵＥ１０４が移動すると、マクロセル８のＴＡＩであるＴＡ−Ａが、ＴＡ−ｆｅｍｔｏ１に加えて割り当てられる。さらに、ＵＥ１０４が移動を続け、フェムトセル８のエリア外に出ると、トラッキングエリアＡの周辺トラッキングエリアであるトラッキングエリアＢのＴＡＩ（ＴＡ−Ｂ）が割り与えられる。図２９及び図３０に一連の手続きの手順を示す。
このように実施の形態８によれば、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への段階的な切り替えを行うことにより、ＵＥがフェムトセル周辺のマクロセルに存在するとき、周辺の複数のマクロセルへの不要なページングメッセージをさらに削減し、ＵＥ及びＭＭＥの負荷を低減し、ＵＥ消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
（実施の形態９）
実施の形態１〜８では、ＵＥにアクセスを許可したフェムトセルが、当該フェムトセルを含むマクロセルのトラッキングエリアに１つ存在する場合について説明したが、本発明の実施の形態９では、図３１に示すように、ＵＥにアクセスを許可したフェムトセルが、当該フェムトセルを含むマクロセルのトラッキングエリアに複数存在する場合について説明する。なお、本発明の実施の形態９に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。
図３２は、フェムトセルからの信号のＵＥにおける受信レベルの変化を示している。図３２は、実施の形態１で説明したマクロセルとフェムトセルとを切り替えるセル切り替え閾値と、シングルＴＡ登録に切り替える閾値（セル切り替え閾値＋オフセット値１）との間に新たな基準値（セル切り替え閾値＋オフセット値２）を示している。
接続中のフェムトセルからの信号の受信レベルがこの基準値（セル切り替え閾値＋オフセット値２）を超えると、ＵＥ１０４はＴＡＵを行い、接続中のフェムトセル以外のフェムトセルのトラッキングエリア登録を削除するようにＭＭＥ１０１に要求する。
ここで、マクロセルからフェムトセルへ接続を切り替えた場合ではなく、フェムトセルの受信レベルがセル切り替え閾値＋オフセット値２を超えた場合に、接続していない他のフェムトセルのＴＡ登録を削除する効果について説明する。ＵＥ１０４があるフェムトセルの近くに移動し、その受信レベルがセル切り替え閾値を上回ったため、そのフェムトセルに接続を切り替えるとする。その後、このＵＥ１０４は、他のフェムトセルに移動する場合も十分に考えられ、マクロセルからフェムトセルへ接続を切り替えた場合に接続していない他のフェムトセルのＴＡ登録を削除していると、ＵＥ１０４が他のフェムトセルに接続した場合、既にそのフェムトセルのＴＡ登録が削除されているため、改めてＴＡＵを行う必要がある。
しかしながら、本実施の形態では、フェムトセルの受信レベルが基準値を超えなければ、接続していない他のフェムトセルのＴＡ登録を削除しないことにより、ＵＥ１０４が他のフェムトセルに移動した場合でも、度重なるＴＡＵを削減することができる。また、フェムトセルの受信レベルが基準値を超えれば、接続していない他のフェムトセルのＴＡ登録を削除することにより、接続していない他のフェムトセルへの無駄なページングメッセージを極力削減することができる。
図３３にフェムトセルへの接続切り替え、接続していないフェムトセルのＴＡ登録削除及び接続中のフェムトセルのシングルＴＡ登録に変更するＴＡＵ手続きの処理手順を示す。
このように実施の形態９によれば、マクロセルとフェムトセルとを切り替えるセル切り替え閾値と、シングルＴＡ登録に切り替える閾値との間に基準値を設け、フェムトセルの受信レベルが基準値を超えるか否かに応じて、接続していない他のフェムトセルのＴＡ登録の削除を制御することにより、ＴＡＵを削減することができると共に、無駄なページングメッセージを削減することができる。これにより、ＵＥ及びＭＭＥの負荷を低減し、ＵＥ消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
なお、接続中のフェムトセルの受信レベルが基準値を超えた場合、接続していない他のフェムトセルのＴＡ登録に加えて、接続中のフェムトセルにオーバーレイしているマクロセルのＴＡ登録以外、すなわち、図１におけるＴＡ−Ｂも削除することにより、不要なページングをさらに削減することができる。
（実施の形態１０）
実施の形態１〜９では、マクロセルとフェムトセルを管理するＭＭＥが同一である場合について説明したが、本発明の実施の形態１０では、図３４に示すように、フェムトセルとマクロセルとを異なるＭＭＥが管理する場合について説明する。なお、本発明の実施の形態１０に係るＭＭＥ、Ｎｏｄｅ Ｂ及びＵＥの構成は、実施の形態１の図２〜４に示した構成とそれぞれ同じであるので、図２〜４を援用して説明する。ただし、図３４では、ＭＭＥ間のシグナリングが発生するため、ＵＥがどのＭＭＥ管理下に存在するかを認識する装置としてＨＳＳ（Home Subscriber Server）を追記している。
図３４において、ＵＥ１０４がマクロセル間を移動する場合、トラッキングエリア境界を移動する際に起こる頻繁なＴＡＵを回避するため、マルチＴＡ登録が行われている。すなわち、図３４に示すトラッキングエリアＢに存在する端末は、既にトラッキングエリアＡが登録されており、トラッキングエリアＢからトラッキングエリアＡに移動する際、ＴＡＵを行う必要がない場合がある。または、トラッキングエリアＡに入った時点でＴＡＵを行い、トラッキングエリアＡとＢとが登録される場合も考えられる。
ここで、本実施の形態では、フェムトセルとマクロセルを管理しているＭＭＥが異なるため、マクロセルを管理するＭＭＥ（以下、「MME_Macro」という）は、各フェムトセルのトラッキングエリアを認識しておらず、実施の形態１に示したような、各ＵＥがアクセスできるフェムトセルがオーバーレイしているマクロセルのトラッキングエリアに移動した時点で、フェムトセルのＴＡＩを割り当てるマルチＴＡ登録は行われない。
その後、ＵＥがマクロセルのトラッキングエリアＡにおいて、アクセスできるフェムトセルを検出し、フェムトセルのトラッキングエリアとマクロセルのトラッキングエリアのマルチＴＡ登録を行い、最終的にフェムトセルのトラッキングエリアのみのシングルＴＡ登録へ至る。これらの手順を図３５に示す。
マクロセルのトラッキングエリアＡにおいて、アクセスできるフェムトセルを検出したＵＥ１０４は、ＴＡＵを行う。ＴＡＵを受け取ったフェムトセルを管理するＭＭＥ（以下、「MME_Femto」という）は、ＴＡＵ信号に含まれる古いＴＡＩ、すなわち、周辺のマクロセルのＴＡＩ（ＴＡ−Ａ）から、自身が管理するトラッキングエリアでないことを把握し、管理しているMME-Macroを割り出す。なお、MME-Macroの割り出しは、ＴＡＵに含まれるUE Global IDに含まれるＭＭＥのＩＤ情報からも割り出すことができる。そして、MME_Macroに対して、ＵＥ１０４のコンテキスト（Context）情報を要求する（Context Request）。
なお、この時点で、ＨＳＳに登録されているＭＭＥはMME-Macroであり、MME-Macroは、ページングメッセージがMME_Femto経由で接続しているフェムトセルからも送信されるよに、ＵＥ１０４のコンテキスト情報としてMME_femtoに対するプロキシ（Proxy）機能を登録する。これにより、ページングメッセージの送付先は、周辺のマクロセルのトラッキングエリアとフェムトセルのトラッキングエリアとなる。
要求を受け取ったMME_Macroは、ＵＥ１０４のコンテキスト情報（IMSI、認証情報、ベアラ情報など）をMME_Femtoに応答する（Context Response）。さらに、MME_Femtoは、接続しているフェムトセルにオーバーレイしているマクロセルのトラッキングエリア（ＴＡ−Ａ）以外に登録されているマクロセルのトラッキングエリア、ここでは、ＴＡ−Ｂを登録から消去するため、ＴＡＵで送られてきたＴＡ−Ａ以外のMME_Macroに登録されているＴＡ登録の消去を要求する（Delete Request）。なお、この要求は、ＴＡ登録を残すＴＡＩ（ＴＡ−Ａ）を含めて、MME_Macroに通知される。
要求を受信したMME_Macroは、送られてきたトラッキングエリア以外に登録されているトラッキングエリアが存在すれば、そのＴＡＩをＵＥ位置情報管理部１１３から削除し、MME_Femtoに確認信号（Delete Acknowledge）を応答する。なお、Context RequestとDelete Requestは同一のメッセージで送ることも可能である。
このように、MME_Macroとのシグナリングを完了したMME_Femtoは、自身のＵＥ位置情報管理部１１３に新しいＴＡＩであるＴＡ−ｆｅｍｔｏを登録すると共に、自身が管理するフェムトセルのＴＡＩ（ＴＡ−ｆｅｍｔｏ）と、MME_Macroで確認されたオーバーレイしているマクロセルのＴＡＩ（ＴＡ−Ａ）とを含めて、ＴＡＵに対する応答であるTAU Acceptを小セルＮｏｄｅ Ｂ経由でＵＥ１０４に送る。ＵＥ１０４は、受け取ったTAU Acceptに含まれるＴＡ−ｆｅｍｔｏとＴＡ−Ａとを位置情報管理部１４５に記憶する。
このように、MME_Femto及びMME_Macro間でシグナリングの交換を行い、現在、接続しているフェムトセルがオーバーレイしているマクロセルのトラッキングエリア以外のＴＡ登録が存在すれば、MME_MacroがそのＴＡ登録を削除することより、不要なページングメッセージを削減することができる。
次に、フェムトセルのトラッキングエリアのシングルＴＡ登録への切り替えについて説明する。実施の形態１と同様にして、受信レベルがフェムトセルへ切り替えるセル切り替え閾値にオフセット値を加えた値を超えるとＵＥ１０４がＴＡＵを行い、シングルＴＡ登録への切り替えをMME_femtoに要求する。
図３５に示すように、シングルＴＡ登録の要求（ＴＡＵ：Single TA request）を受け取ったMME_Femtoは、ＨＳＳに対してＭＭＥ登録要求（MME Register）を送り、ＨＳＳに対してＵＥ１０４を管理しているＭＭＥとしての登録を要求する。次に、ＭＭＥ登録要求を受け取ったＨＳＳは、これまで登録されていたMME_Macroの登録を削除すると共に、MME_Macroに対してＵＥ１０４のコンテキスト情報を削除するための要求信号を送る。
削除要求を受け取ったMME_Macroは、ＵＥ位置情報管理部１１３に管理されているＵＥのトラッキングエリア情報を含め、すべてのＵＥのコンテキスト情報が削除され、当該ＵＥは管理から外れることになる。以後、ページングメッセージはMME-Femtoのみを経由して通知されることになる。最後に、ＵＥに対して、MME-Femtoが割り当てたUE Global IDとフェムトセルのＴＡＩを含めて、TAU Accept信号が送られ、シングルＴＡ登録が完了する。
以上の説明では、実施の形態１に示したように、フェムトセルの受信信号レベルがセル切り替え閾値＋オフセット値１を超えた場合にＴＡＵを行い、シングルＴＡ登録への切り替えを行っているが、実施の形態２、３、５で示したシングルＴＡ登録への切り替え方法で、最終的にシングルＴＡ登録に切り替えることも可能である。
このように実施の形態１０によれば、フェムトセルとマクロセルを管理するＭＭＥが異なる場合において、ＵＥ１０４が、フェムトセルに移動して接続する際に行われるＴＡＵ時に、MME_Femto及びMME_Macro間でシグナリングの交換を行い、接続しているフェムトセルがオーバーレイしているマクロセルのトラッキングエリア以外のＴＡ登録がMME_Macroに存在すれば、当該ＴＡ登録を削除することにより、フェムトセルとオーバーレイしているマクロセルの境界を移動する際に起こるＴＡＵを回避すると共に、シングルＴＡ登録を行うまで、フェムトセルとオーバーレイしていない周辺のマクロセルのトラッキングエリアに送信される不要なページングメッセージを削除することができる。これにより、ＵＥ１０４及びＭＭＥ１０１の負荷を低減し、ＵＥ１０４の消費電力を低減することができると共に、システム全体としてページングに伴う負荷を低減することができる。
上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
本発明にかかる無線通信端末装置、無線通信基地局装置及び無線通信方法は、マクロセル及びフェムトセルを含む移動通信システムにおいて、ページングロードを低減することができ、移動通信システムに適用できる。
本発明の実施の形態１に係る移動通信システムの構成を示す図 図１に示したＭＭＥの構成を示すブロック図 図１に示した大セルＮｏｄｅ Ｂ及び小セルＮｏｄｅ Ｂの構成を示すブロック図 図１に示したＵＥの構成を示すブロック図 アイドル状態のＵＥが移動する様子を示す図 セル切り替え閾値を示す図 フェムトセルの受信レベルに応じたセルの切り替えを説明するための図 シングルＴＡ登録に変更するＴＡＵ手続きの処理手順を示すシーケンス図 本発明の実施の形態２に係るＵＥの構成を示すブロック図 ＵＥがフェムトセル接続時に行うマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示すタイミングチャート 実施の形態２のマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替え手続きの処理手順を示すシーケンス図 ＵＥがフェムトセル接続時にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示すタイミングチャート ページングメッセージ受信とアクティブ状態への遷移手続きを用いたマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替え要求の手続きを示すシーケンス図 データ通信を行うためのCall Setup手続きを初めて行う過程でマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替え要求の手続きを示すシーケンス図 ＵＥがフェムトセル接続時にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示すシーケンス図 ＵＥがフェムトセル接続時にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示すシーケンス図 フェムトセルの受信レベルと測定結果のＮｏｄｅ Ｂへの通知方法を示す図 データ通信終了前の最終が図１７に示すケース２の場合、マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示すシーケンス図 本発明の実施の形態５に係る小セルＮｏｄｅ Ｂの他の構成を示すブロック図 ＵＥがフェムトセル接続時にマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録に変更する手続きを示す他のシーケンス図 フェムトセルが家庭に設置された場合のシステム構成を示す図 本発明の実施の形態６に係るＭＭＥの構成を示すブロック図 マルチＴＡ登録へ復帰する手続きを示すシーケンス図 トラッキングエリアの優先度の切り替えを示すタイミングチャート ページングメッセージを優先度の高い順に送信する様子を示す図 フェムトセルの受信レベルに応じてトラッキングエリアの優先度を切り替える手順を示すシーケンス図 マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への段階的な切り替えを示すタイミングチャート マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への段階的な切り替えを示すタイミングチャート マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への段階的な切り替えの手順を示すシーケンス図 マルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への段階的な切り替えの手順を示すシーケンス図 本発明の実施の形態９に係る移動通信システムの構成を示す図 フェムトセルからの信号のＵＥにおける受信レベルの変化を示す図 フェムトセルへの接続切り替え、接続していないフェムトセルのＴＡ登録削除及び接続中のフェムトセルのシングルＴＡ登録に変更するＴＡＵ手続きの処理手順を示すシーケンス図 本発明の実施の形態１０に係る移動通信システムの構成を示す図 実施の形態１０のマルチＴＡ登録からシングルＴＡ登録への切り替え手続きの処理手順を示すシーケンス図 １つのＵＥに対して、周辺の複数のＴＡＩを割り当てるマルチＴＡ登録方式の説明に供する図 １つのＵＥに対して、周辺の複数のＴＡＩを割り当てるマルチＴＡ登録方式の手続きの手順を示すシーケンス図 フェムトセルの説明に供する図
符号の説明
１０１ ＭＭＥ
１０２ 大セルＮｏｄｅ Ｂ
１０３ 小セルＮｏｄｅ Ｂ
１０４ ＵＥ
１１１ インターフェース部
１１２ トラッキングエリア管理部
１１３ ＵＥ位置情報管理部
１１４、１２３、１４３ 制御部
１１５ フェムトセル負荷検出部
１２１、１４１ 無線送受信部
１２２ ネットワークインターフェース部
１４２ ユーザデータ処理部
１４４ 受信レベル測定部
１４５ 位置情報管理部
１４６ 判定部
２０５ タイマー管理部

Claims (12)

  1. 現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定手段と、
    現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局と判定され、最初の呼接続要求信号を送信する場合、シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する無線送受信手段と、
    を具備する無線通信端末装置。
  2. 前記無線送受信手段は、前記位置管理エリア更新要求信号を呼接続要求信号に含めて送信する請求項１に記載の無線通信端末装置。
  3. 無線通信基地局装置から送信された信号の受信レベルを測定する受信レベル測定手段をさらに具備し、
    前記無線送受信手段は、測定された前記受信レベルに応じて前記位置管理エリア更新要求信号を送信する請求項１又は請求項２に記載の無線通信端末装置。
  4. 現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定手段と、
    無線通信基地局装置から送信された信号の受信レベルを測定する受信レベル測定手段と、
    現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局と判定され、最初のアクティブ状態での通信終了後、前記アクティブ状態において測定された前記受信レベルに応じて、シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する無線送受信手段と、
    を具備する無線通信端末装置。
  5. 前記無線送受信手段は、現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局と判定され、最初のアクティブ状態での通信終了後、前記アクティブ状態において測定された前記受信レベルが所定値を上回った場合は、前記位置管理エリア更新要求信号を送信し、前記アクティブ状態において測定された前記受信レベルが前記所定値を下回った場合は、マルチトラッキングエリア登録の継続を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する請求項４に記載の無線通信端末装置。
  6. 前記無線送受信手段は、前記受信レベルを報告する信号に前記位置管理エリア更新要求信号を含めて送信する請求項５に記載の無線通信端末装置。
  7. 現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定手段と、
    現在接続中の無線通信基地局装置から送信された信号の受信レベルを測定する測定手段と、
    現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局と判定されてから所定期間経過後に、前記受信レベルに応じてシングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する無線送受信手段と、
    を具備する無線通信端末装置。
  8. シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を周期的に送信する無線送受信手段と、
    現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定手段と、
    を具備し、
    前記無線送受信手段は、前記現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局と判定されてから最初の前記位置管理エリア更新要求信号を送信するタイミングで前記位置管理エリア更新要求信号を送信する無線通信端末装置。
  9. 無線通信端末装置によって測定された受信レベルを管理する受信レベル管理手段と、
    接続した前記無線通信端末装置の最初のアクティブ状態での通信終了後、前記アクティブ状態における前記無線通信端末装置によって測定された受信レベルに応じて、シングルトラッキングエリア登録を要求するか否かを判定し、前記シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する制御手段と、
    を具備する無線通信基地局装置。
  10. 無線通信端末装置における無線通信方法であって、
    前記無線通信端末装置が現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定ステップと、
    前記無線通信基地局装置から送信された信号の受信レベルを測定する受信レベル測定ステップと、
    現在接続中の前記無線通信基地局装置が前記フェムトセル基地局と判定され、最初の呼接続要求信号を送信する場合、シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する無線送受信ステップと、
    を具備する無線通信方法。
  11. 無線通信基地局装置における無線通信方法であって、
    無線通信端末装置によって測定された受信レベルを管理する受信レベル管理ステップと、
    前記無線通信基地局装置が接続した前記無線通信端末装置の最初のアクティブ状態での通信終了後、前記アクティブ状態における前記無線通信端末装置によって測定された受信レベルに応じて、シングルトラッキングエリア登録を要求するか否かを判定する判定ステップと、
    前記シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する送信ステップと、
    を具備する無線通信方法。
  12. 無線通信端末装置における無線通信方法であって、
    前記無線通信端末装置が現在接続中の無線通信基地局装置がフェムトセル基地局か否かを判定する判定ステップと、
    アクティブ状態における前記無線通信端末装置が前記無線通信基地局装置から送信された信号の受信レベルを測定する受信レベル測定ステップと、
    現在接続中の前記無線通信基地局装置が前記フェムトセル基地局と判定され、最初のアクティブ状態での通信終了後、測定された前記受信レベルに応じて、シングルトラッキングエリア登録を要求する位置管理エリア更新要求信号を送信する送信ステップと、
    を具備する無線通信方法。
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