JP5297941B2 - 移動体通信システムおよび移動体通信システムにおけるページングエリア決定方法ならびに呼処理制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムに関し、特に移動体通信システム内の移動機を呼び出すページング技術に関する。

移動体通信システムの移動機に求められる要件としては、デザインや操作性のよさなどに加え、電池の持ちがよいことも非常に重要視されている。そのため、いかにバッテリの消費を抑えるように通信の仕組みを構築するかが課題となる。例えば、現在の移動体通信システムにおいては、移動機は、データ通信を行なわない場合は基地局と双方向通信を行なわず報知情報だけを受信している状態(待ち受け状態)で移動を行なうことで、バッテリの消費を抑えている。

待ち受け状態の移動機に対してデータ着信が発生した場合、移動体通信システムは移動機がどこに存在するか分からないため、移動機が存在する可能性のある複数の基地局から移動機に着信信号を送信する必要がある。このように、１台の移動機の着信に対して多数の基地局から着信信号を送信すると無線リソースの浪費となる。着信信号による無線リソースの浪費を抑えるため、移動機の存在する基地局をある範囲内に特定するための位置登録という技術が非特許文献１および非特許文献２に示されている。非特許文献１と非特許文献２は３．９Ｇ次世代無線通信技術であるＬＴＥ(Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ)システムにおける技術仕様が記載された標準文書である。

非特許文献１および２には、複数の基地局群から構成されるトラッキングエリア（ＴＡ：Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ）を使った位置登録方式が示されている。呼処理制御装置は、ＴＡをＴＡＩ（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）というエリア識別子で区別している。ＴＡＩは、すべての基地局またはセルに割り振られており、複数の基地局またはセルに対して同じ値を割り当てることも可能である。移動機の存在するトラッキングエリアはＴＡＩによって管理される。

１つのトラッキングエリアで移動機の管理行なうことを考える。移動機は、トラッキングエリア内に存在する間は位置登録の必要はなく、位地登録を行なわない。移動機がトラッキングエリア間を移動した場合に、位置登録が行われる。１つのトラッキングエリアで移動機の管理行なうと、着信用のページメッセージを送信するエリア(以下、ページングエリア)が、１つのトラッキングエリアに限定されるため、着信に使用する無線リソースを抑えることが可能となる。しかし、前述のように移動機が異なるトラッキングエリアに移動する度に位置登録の処理を行なう必要があるため、位置登録の処理による無線リソースの消費が増加する。位置登録の処理による無線リソースの消費の増加を抑制するための方式として、複数のＴＡＩからなるトラッキングエリア識別子リスト（ＴＡＩ ｌｉｓｔ：Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｌｉｓｔ）を用いて移動機の管理行なう方法が非特許文献１と非特許文献２に記載されている。

この複数のＴＡＩからなるＴＡＩ ｌｉｓｔを用いることで、移動機は、ＴＡＩ ｌｉｓｔに対応するエリア(以下、トラッキングエリアベースページングエリア)内を移動する際には位置登録の処理を行なわなくなる。このとき、移動機が長時間にわたりトラッキングエリアベースページングエリアに属し、かつ、長時間通信を行ってこなかった場合、呼処理制御装置は、移動機が基地局と通信できなくなった状態（例 トンネルや地下などに移動機が入ったりために基地局からの報知情報すら受信できなくなったり、またその状態で電源を切ったために、基地局と呼処理制御装置に電源を切ったことを通知することなく通信ができなくなったような状態）なのかそれとも移動機が待ち受け状態なのか判断することができない。基地局と通信できなくなった状態のときは、呼処理制御装置は、自身のメモリ容量を有効活用するために、移動機の呼情報を削除する処理を実行する。一方、移動機が待ち受け状態のときは、今後移動機が通信をする可能性があるため、移動機の呼制御を削除しない。呼処理制御装置が移動機の状態を把握するために、移動機は、定期的に位置登録処理を行なう。移動機は、定期的に位置登録を行なうための位置登録用のタイマを所持している。タイマが満了すると移動機は位置登録処理を行い、位置登録処理が終わった後にタイマを再始動する。周期的に繰り返すタイマを使った位置登録(以下、周期タイマ位置登録)を行なえば、呼処理制御装置は、移動機が待ち受け状態であると判断し、そうでなければ、呼切断状態であると判断する。

呼処理制御装置は、移動機が待ち受け状態のときにデータ着信通知がゲートウェイから来た場合、移動機に着信が来たことを通知する処理を開始する。着信通知は、トラッキングエリアベースページングエリアに属する全基地局へ行われる。

この他、広帯域無線通信ネットワークと、無線ＬＡＮの双方に接続可能な端末において消費電力を低減する技術として、特許文献１がある。特許文献１は、広帯域無線通信ネットワークまたは無線ＬＡＮを介して端末と接続される接続情報提供装置に、無線ＬＡＮのアクセスポイントを示す接続情報を位置情報と対応付けて格納しておき、端末の位置に対応する接続情報を接続情報提供装置から端末に提供し、端末は、端末自身の位置と提供された接続情報とから動作周期を決定して無線ＬＡＮのアクセスポイントの検知動作を行なうようにしたものである。

特開２００８−１８２５０７

３ＧＰＰ(３ｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐｓ) ３ＧＰＰ ＴＳ ２４．３０１ Ｖ８．０．０ ５．６．２ Ｐａｇｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ３ＧＰＰ(３ｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐｓ) ３ＧＰＰ ＴＳ ２３．４０１ Ｖ８．４．０ ５．３．４．３ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ

前述のように、呼処理制御装置がトラッキングエリアベースページングエリアに属する全基地局にページングを行なう態様にすると、移動機が在圏している基地局以外はページングに失敗してしまうため、その分だけ無線リソースを無駄に消費することになる。このような無線リソースの無駄な消費を抑えるためには、呼処理制御装置は、トラッキングエリアベースページングエリアに属する基地局から、移動機が在圏しうる基地局がどれなのかをさらに絞り込む必要がある。絞り込みを行ったページングエリアに属する基地局対して呼処理制御装置がページングを行なうようにすると、トラッキングエリアベースページングエリアに属する全基地局にページングを行なう前述の方法よりも無線リソースを節約することが可能である。

本発明は、トラッキングエリアベースページングエリアに属する全基地局にページングを行なうと、無線リソース消費量が大きいという課題を解決するためになされたもので、呼処理制御装置がトラッキングエリアベースページングエリア内で移動機の在圏しうる基地局を絞り込む方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、トラッキングエリアベースでページングが行なわれる移動体通信システムにおいて、各移動機について、トラッキングエリア情報と、最後の位置登録情報および最後から所定回数番目の位置登録情報を記憶した位置登録情報データベースを有し、位置登録情報データベースに記憶した位置登録情報に基づいて移動機毎に移動距離の統計データを計算し、計算した移動距離の統計データを半径とするエリアとトラッキングエリアの両方に含まれる基地局を、ページング対象とすることを特徴とするようにした。

また、移動距離の統計データを予め設定した方法に基づいて複数算出し、複数の統計データのうち小さい値のものから順に、該統計データを半径とするエリアと前記トラッキングエリアの両方に含まれる基地局に対して移動機のページングを行い、ページングに失敗した場合、次に小さい値の統計データを半径とするエリアについて同様にページングを行なうことにより、段階的にページングエリアを拡大するようにした。

またより詳しくは、統計データとは、移動機が最後の位置登録と、最後から所定回数番目の位置登録の間に移動した基地局間距離Ｘと、移動した基地局間距離Ｘの取りうる確率で示される確率密度関数ｆ（ｘ）を算出し、確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値により決定するものであり、閾値を複数設定することにより、複数の統計データを算出するようにした。

本発明によれば、トラッキングエリアベースページングエリア内で移動機の在圏しうる基地局を絞り込むことができるので、トラッキングエリアベースページングの問題点である無線リソース消費量が大きいという課題を解決することができる。

本発明を適用する移動体通信システムの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態における移動機の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における基地局１０１の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における呼処理制御装置１０２の構成を示すブロック図である。 無線通信システムにおいて呼処理制御装置がページングエリアを決定する処理手順を示したシーケンス図である。 本発明の一実施形態における基地局間距離を求めるための統計処理内容を説明する図である。 移動機に着信があった場合のページング処理手順を説明するシーケンス図である。 本発明の一実施形態における距離ベースページングエリアを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明の概要を説明する。呼処理制御装置は、事前に基地局の緯度経度を記憶しておく。呼処理制御装置は、移動機が行った周期タイマ位置登録で基地局を介して位置登録メッセージを受信すると、最後からＮ（Ｎは１以上の整数）番目に位置登録メッセージを受信した基地局と最後に位置登録メッセージを受信した基地局との基地局間距離を計算する。以下の説明では、Ｎを周期タイマ位置登録回数と呼ぶ。
呼処理制御装置は、移動機が周期タイマ位置登録を行なうたびに基地局間距離の計算結果データを自身のデータベースに統計データとして蓄積し、移動機が次に周期タイマ位置登録を行なうまでにどのくらいの距離を移動するのかを予測する。呼処理制御装置が基地局間距離の統計データから予測した距離は、最後に位置登録メッセージを送信した基地局を中心とする円状の距離ベースページングエリアを構築するのに使用する。
呼処理制御装置は、移動機にページングをする際に、トラッキングエリアベースページングエリアと距離ベースページングエリアの重複するエリアを１ｓｔページングエリアと決定する。呼処理制御装置は、まず、１ｓｔページングエリアに対してページングを行い、１ｓｔページングエリアへのページングに失敗した場合に限りトラッキングエリアベースページングエリアに対してページングを行なう。
呼処理制御装置がＫ回まで段階的なページングを許容し、かつ、移動機の在圏する可能性の高い距離ベースページングエリアの候補がＭ個あった場合、半径の小さい距離ベースページングエリアの順番でＭ（ＭはＫ以下）回まで段階的なページングを行なう。呼処理制御装置は、１ｓｔページングエリア，２ｎｄページングエリア，…，Ｍｔｈページングエリアへのページングにすべて失敗した場合に限りトラッキングエリアベースページングエリアに対してページングを行なう。

本実施形態では、段階ページングの許容数Ｋを１とし、基地局間距離を計算するための周期タイマ位置登録回数Ｎを２として説明する。

図１は、本発明を適用する移動体通信システムの構成例を示す図である。
移動体通信システムは、移動機１００と、基地局１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１−４と、呼処理制御装置１０２と、ゲートウェイ１０３と、インターネット網１０４とを備える。移動機１００と基地局１０１は無線で通信を行なう。基地局１０１と呼処理制御装置１０２とゲートウェイ１０３は有線にてメッシュ状で接続される。ゲートウェイ１０３は、インターネット網１０４と接続される。移動機１００は、基地局１０１およびゲートウェイ１０３を介してインターネット網１０４に位置するサーバとの間でデータの送受信を行なう。

移動機１００は基地局１０１を介して呼処理制御装置１０２と周期タイマ位置登録１０５を実施する。例えば移動機１００が基地局Ａ１０１−１を介して周期タイマ位置登録１０５を実施する場合、移動機１００は、無線上で基地局Ａ１０１−１に対して位置登録メッセージを送信する。基地局Ａ１０１−１は、移動機１００から受信した位置登録メッセージを呼処理制御装置１０２へ転送する。呼処理制御装置１０２は、位置登録メッセージを受信すると基地局Ａ１０１−１の支配下に移動機１００が在圏していることを認識する。

移動機１００は、自身が所持する周期タイマを使って周期的に位置登録処理を行なう。呼処理制御装置１０２は、移動機１００が最後から２番目に周期タイマ位置登録メッセージを受信した基地局１０１と、最後に周期タイマ位置登録メッセージを受信した基地局１０１との基地局間距離を計算する。本実施形態では、移動機が最後から２番目に周期タイマ位置登録メッセージを受信した基地局Ａ１０１−１から最後に周期タイマ位置登録メッセージを受信した基地局Ｂ１０１−２までの距離を計算する。呼処理制御装置１０２は、移動機１００が周期タイマ位置登録１０５を行なうたびに基地局間距離の計算結果データを自身のデータベースに統計データとして蓄積し、移動機１００が次に周期タイマ位置登録１０５を行なうまでにどのくらいの距離を移動するのかを予測する。統計処理の具体例は、図６を用いて説明する。呼処理制御装置１０２が基地局間距離の統計データから予測した距離は、最後に位置登録メッセージを送信した基地局Ｂ１０１−２を中心とする円状の距離ベースページングエリア１０６を構築するのに使用する。図１では、呼処理制御装置１０２は、距離ベースページングエリア１０６に含まれる基地局を、基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３と決定している。呼処理制御装置１０２は、トラッキングエリアベースページングエリア１０７に含まれる基地局１０１を基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３、基地局Ｄ１０１−４と決定していたので、基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３を１ｓｔページングエリアと決定する。

図２は、本発明の一実施形態における移動機１００の構成を示すブロック図である。
移動機１００は、送受信アンテナ２００と、各アンテナ２００に接続された無線アナログ部２０１と、無線アナログ部２０１と接続されたデジタル信号処理部２０２と、デジタル信号処理部２０２と接続された呼処理部２０３とを備えている。
ここで、無線アナログ部２０１は、アンテナ２００を介して受信した基地局１０１からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部２０２に出力する。また、無線アナログ部２０１は、デジタル信号処理部２０２から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換し、アンテナ２００を介して基地局１０１に送信する。デジタル信号処理部２０２は、無線アナログ部２０１からの信号の復調や基地局１０１への信号の変調を行なう。呼処理部２０３は、プロセッサ（制御部）２１０と、プロセッサ２１０が実行するプログラム等を格納するメモリ２１１と、呼処理制御装置１０２から送信されるＴＡＩ ｌｉｓｔと、周期タイマ位置登録１０５を行なうための周期タイマ値とを格納する位置登録情報データベース２１２とを備えている。
移動機１００は、周期タイマ値が満了したことを契機に周期タイマ位置登録１０５を行い基地局１０１へ位置登録メッセージを送信する機能と、周期タイマ位置登録１０５を行なうために待ち受け状態から通信状態に遷移する機能と、周期タイマ位置登録１０５処理が終了した後に移動機が通信状態から待ち受け状態に遷移したことを契機にタイマを再始動する機能とを少なくとも有する。

図３は、本発明の一実施形態における基地局１０１の構成を示すブロック図である。
基地局１０１は、1つまたは複数の送受信アンテナ３００と、アンテナ３００の各々に接続された無線アナログ部３０１と、これら無線アナログ部３０１と接続されたデジタル信号処理部３０２と、デジタル信号処理部３０２と接続された呼処理部３０４と、呼処理部３０４と接続された回線インタフェース部３０３とを備えている。回線インタフェース部３０３は、有線通信回線を介して呼処理制御装置１０２と、ゲートウェイ１０３とも接続されている。

ここで、無線アナログ部３０１は、アンテナ３００を介して受信した移動機１００からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部３０２に出力する。また、無線アナログ部３０１は、デジタル信号処理部３０２から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換し、アンテナ３００を介して移動機１００に送信する。デジタル信号処理部３０２は、無線アナログ部３０１からの信号の復調や移動機１００への信号の変調を行なう。呼処理部３０４は、プロセッサ（制御部）３１０と、プロセッサ３１０が実行するプログラム等を格納するメモリ３１１と、基地局１０１が設置されている緯度経度と基地局識別子とトラッキングエリア識別子とを格納する基地局情報データベース３１２とを備えている。

基地局１０１は自局の緯度経度と基地局識別子とトラッキングエリア識別子とを呼処理制御装置１０２へ送信する機能と、移動機１００から送信された位置登録メッセージを呼処理制御装置１０２へ送信する機能と、呼処理制御装置１０２から送信された位置登録メッセージの応答を移動機１００へ送信する機能と、呼処理制御装置１０２からのページング要求を基に移動機１００にページングメッセージを送信する機能とを少なくとも備えている。

図４は、本発明の一実施形態における呼処理制御装置１０２の構成を示すブロック図である。
呼処理制御装置１０２は、基地局１０１とゲートウェイ１０３と接続される回線インタフェース部４００と、回線インタフェース部４００と接続された呼処理部４０１とを備えている。
ここで、呼処理部４０１は、プロセッサ（制御部）４１０と、プロセッサ４１０が実行するプログラム等を格納するメモリ４１１と、移動機毎にＴＡＩ ｌｉｓｔと移動機が最後に位置登録を行った基地局識別子と移動機が最後から２番目に位置登録を行った基地局識別子とを対応付けて格納する位置登録情報データベース４１２と、基地局１００が送信した緯度経度とＩＰアドレスとトラッキングエリア識別子を格納する基地局情報データベース４１３と、最後からＮ番目に位置登録メッセージを受信した基地局と最後に位置登録メッセージを受信した基地局１０１との基地局間距離を統計情報として複数格納するための基地局間距離データベース４１４と、段階ページングの許容数Ｋと基地局間距離を計算するための周期タイマ位置登録回数Ｎとを格納するためのページング情報データベース４１５とを備えている。図４で示したデータベース構成は一例であり、これらのデータベースのうちのいくつかを1つのデータベースにまとめて有する構成としてもよい。

呼処理制御装置１０２は、基地局間距離データベース４１４に格納されている基地局間距離の統計データを処理する機能と、移動機１００が送信した位置登録メッセージの応答メッセージを返信する機能と、移動機１００が最後に位置登録を行った基地局識別子を位置登録情報データベース４１２に記憶する機能と、移動機１００が最後から２番目に位置登録を行った基地局識別子を位置登録情報データベース４１２に記憶する機能と、移動機への着信が来たことを契機に１ｓｔページングエリアに属する基地局１０１にページングをするように要求する機能と、１ｓｔページングエリアへのページングに失敗した場合にトラッキングエリアベースページングエリアに属する基地局１０１にページングをするよう要求する機能とを備えている。

次に、ページングエリアを決定する手順について説明する。
図５は、無線通信システムにおいて、移動機による周期タイマ位置登録処理で呼処理制御装置が１ｓｔページングエリアを決定する処理を示したシーケンス図である。
図５のシーケンス図において、周期タイマ位置登録１０５を行なう前の初期状態として、移動機１００の位置登録情報データベース２１２を表１に、基地局Ａ１０１−１と基地局Ｂ１０１−２と基地局Ｃ１０１−３と基地局Ｄ１０１−４と基地局Ｅ１０１−５と基地局Ｆ１０１−６と基地局Ｇ１０１−７と基地局Ｈ１０１−８との基地局情報データベース３１２を表２、表３、表４、表５、表６、表７、表８、表９に、呼処理制御装置１０２の位置登録情報データベース４１２と基地局情報データベース４１３とページング情報データベース４１５を、それぞれ、表１０と表１１と表１２に示す。

表１は、移動機１００の位置登録情報データベース２１２の例を示した表である。
位置登録情報データベース２１２には、ＴＡＩ ｌｉｓｔにＴＡＩ１とＴＡＩ２が、周期タイマ値として１時間という時間情報が格納されている。移動機１００は、ＴＡＩ 1とＴＡＩ ２のエリアに属する基地局配下にいるとき、周期タイマが満了した場合に限り周期タイマ位置登録１０５を行なう。

表２は、基地局Ａ１０１−１の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ａ１０１−１の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４０、１３９．５３と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ａとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ 1とが格納されている。

表３は、基地局Ｂ１０１−２の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ｂ１０１−２の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４０、１３９．５５と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｂとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ 1とが格納されている。

表４は、基地局Ｃ１０１−３の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ｃ１０１−３の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４０、１３９．５７と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｃとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ ２とが格納されている。

表５は、基地局Ｄ１０１−４の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ｄ１０１−４の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４０、１３９．５９と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｄとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ ２とが格納されている。

表６は、基地局Ｅ１０１−５の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ｅ１０１−５の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４２、１３９．５３と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｅとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ ３とが格納されている。

表７は、基地局Ｆ１０１−６の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ｆ１０１−６の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４２、１３９．５５と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｆとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ ３とが格納されている。

表８は、基地局Ｇ１０１−７の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ｇ１０１−７の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４２、１３９．５７と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｇとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ ４とが格納されている。

表９は、基地局Ｈ１０１−８の基地局情報データベース３１２の例を示した表である。
基地局Ｇ１０１−８の基地局情報データベース３１２には、緯度経度３５．４２、１３９．５９と基地局識別子Ｇｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｈとトラッキングエリア識別子ＴＡＩ ４とが格納されている。

表１０は、呼処理制御装置１０２の位置登録情報データベース４１２を示した表である。
呼処理制御装置は、移動機毎に、その移動機のＴＡＩ ｌｉｓｔとその移動機が最後に位置登録を行なった基地局の識別子、その移動機が最後からＮ番目に位置登録を行なった基地局の識別子を格納する。表１０は、呼処理制御装置１０２の移動機１００の位置登録情報データベース４１２を例として示しているものであり、ＴＡＩ ｌｉｓｔにＴＡＩ １とＴＡＩ ２が、ｅＮＢ ｏｆ ｌａｓｔ ＴＡＵとｅＮＢ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｔ ＴＡＵにＮＵＬＬが格納されている。

表１１は、呼処理制御装置１００の基地局情報データベース４１３の例を示した表である。
呼処理制御装置１００の基地局情報データベース４１３には、基地局Ａ１０１−１と基地局Ｂ１０１−２と基地局Ｃ１０１−３と基地局Ｄ１０１−４と基地局Ｅ１０１−５と基地局Ｆ１０１−６と基地局Ｇ１０１−７と基地局Ｈ１０１−８とから取得した緯度経度と基地局識別子とトラッキングエリア識別子が格納されている。

表１２は、呼処理制御装置１０２のページング情報データベース４１５の例を示した表である。
呼処理制御装置１０２のページング情報データベース４１５には、距離ベースページングエリアの最大候補数Ｋとして１、基地局間を計算するために必要な周期タイマ位置登録回数Ｎとして２を格納している。距離ベースページングエリアの最大候補数Ｋが１のとき、呼処理制御装置１０２が構築する距離ベースページングエリアの数は１つのみである。周期タイマ位置登録回数Ｎが２のとき、呼処理制御装置は、最後から２番目に位置登録を行った基地局から最後に位置登録を行った基地局までの距離を基地局間距離として計算する。

図５に戻り、移動機１００は、待ち受け状態で基地局Ａに在圏している（ステップ５０１）。移動機１００は、待ち受け状態のときに周期タイマを開始する（ステップ５０２）。移動機１００が開始した周期タイマが満了（ステップ５０３）すると、移動機１００は、周期タイマ位置登録メッセージを基地局Ａ１０１−１から呼処理制御装置１０２に送信する（ステップ５０４）。移動機１００からの周期タイマ位置登録メッセージを受信すると、呼処理制御装置１０２は、基地局Ａ１０１−１を示す識別子としてＧｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ ＡをｅＮＢ ｏｆ ｌａｓｔ ＴＡＵに設定する（ステップ５０６）。

表１３は、図５のステップ５０６のときの呼処理制御装置１０２の位置登録情報データベース４１２の例を示した表である。
呼処理制御装置１０２は、呼処理制御装置１０２の位置登録情報データベース４１２のｅＮＢ ｏｆ ｌａｓｔ ＴＡＵにＧｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ａを設定する。

呼処理制御装置１０２は、基地局Ａ１０１−１を介して移動機１００に周期タイマ位置登録メッセージの応答メッセージを送信する（ステップ５０７）。移動機１００は、周期タイマ位置登録メッセージの応答メッセージを受信した後に、通信状態（ステップ５０５）から待ち受け状態に遷移し（ステップ５０８）、再び周期タイマを開始する（ステップ５０９）。移動機１００は、基地局Ａ１０１−１から基地局Ｂ１０１−２へ移動する（ステップ５１０）。移動機が持つ周期タイマが満了（ステップ５１１）すると、移動機１００は、基地局Ｂ１０１−２配下で周期タイマ位置登録メッセージを送信する（ステップ５１２）。移動機１００からの周期タイマ位置登録メッセージを受信すると、呼処理制御装置１０２は、基地局Ｂ１０１−２を示す識別子としてＧｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ ＢをｅＮＢ ｏｆ ｌａｓｔ ＴＡＵに設定（ステップ５１４）、基地局Ａ１０１−１を示す識別子としてＧｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ ＡをｅＮＢ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｔ ＴＡＵに設定（ステップ５１５）する。

表１４は、図５のステップ５１４とステップ５１５のときの呼処理制御装置１０２の位置登録情報データベース４１２の例を示した表である。
図５のステップ５１４で、呼処理制御装置１０２は、ｅＮＢ ｏｆ ｌａｓｔ ＴＡＵにＧｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ｂを設定し、図５のステップ５１５で、ｅＮＢ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｔ ＴＡＵにＧｌｏｂａｌ ｅＮＢ ＩＤ Ａを設定する。

呼処理制御装置１０２は、基地局Ｂ１０１−２を介して移動機１００に周期タイマ位置登録メッセージの応答メッセージを送信する（ステップ５１６）。移動機１００は、周期タイマ位置登録メッセージの応答メッセージを受信した後に、通信状態（ステップ５１３）から待ち受け状態（ステップ５１７）に遷移し、再び周期タイマを開始する（ステップ５１８）。呼処理制御装置１０２は、自身の位置登録情報データベース４１２のｅＮＢ ｏｆ ｌａｓｔ ＴＡＵとｅＮＢ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｔ ＴＡＵに基地局識別子が格納されると、ｅＮＢ ｏｆ ｌａｓｔ ＴＡＵとｅＮＢ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｔ ＴＡＵとの基地局間距離Ｘを計算する（ステップ５１９）。呼処理制御装置１０２は、計算した基地局間距離Ｘを呼処理制御装置１０２の基地局間距離データベース４１４に格納する（ステップ５２０）。ステップ５１２からステップ５２０までの動作を繰り返し、呼処理制御装置１０２は、基地局間距離Ｘのデータを基地局間距離データベース４１４に蓄積する（ステップ５２１）。蓄積した基地局間距離Ｘの統計データは、呼処理制御装置１０２の基地局間距離データベース４１４で統計処理される（ステップ５２２）。

表１５は、呼処理制御装置１０２の基地局間距離データベース４１４の、最後から２番目に位置登録を行った基地局１０１から最後に位置登録を行った基地局１０１までの基地局間距離Ｘの統計データを示す表である。
呼処理制御装置は、移動機毎に、基地局間距離Ｘの統計データを持っている。表１５は、呼処理制御装置１０２の移動機１００の基地局間距離Ｘの統計データを例として示しているものである。
呼処理制御装置１０２の基地局間距離データベース４１４には、基地局間距離がＸ_ｍａｘからＸ_ｍｉｎまで格納されている。呼処理制御装置１０２は、Ｘ_ｍａｘからＸ_ｍｉｎまでの連続値である基地局間距離Ｘにおいて、周期タイマが満了するまでに移動機がどのくらいの基地局間距離Ｘを移動したのかと、移動した基地局間距離Ｘの取りうる確率とで示される確率密度関数ｆ（ｘ）を導出する。呼処理制御装置は、あらかじめ確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値を定めておき、基地局間距離Ｘが０からＸ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}までの間の累積確率が閾値を超えたとき、Ｘ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}を距離ベースページングエリアの半径と決定する。本実施形態では、累積確率の閾値を０．７とする。

図６は、本発明の一実施形態における基地局間距離を求める統計処理内容を説明する図である。
図６では確率密度関数ｆ（ｘ）において、基地局間距離Ｘが０からＸ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１のときの累積確率が０．７となったときのＸ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１を示している。図６の確率密度関数ｆ（ｘ）の横軸は、（Ｎ-１）＊周期タイマ値の間に移動機１００がどれだけの距離を移動したのかを示す基地局間距離Ｘである。本実施形態では表１２に示すようにＮ＝２なので、図６の確率密度関数ｆ（ｘ）の横軸は、１回周期タイマ値が満了した時に移動機が移動した基地局間距離Ｘとなる。図６の確率密度関数ｆ（ｘ）の縦軸は、基地局間距離Ｘの取りうる確率を示している。呼処理制御装置は、あらかじめ確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値を定めておき、確率密度関数ｆ（ｘ）において、基地局間距離Ｘが０からＸ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１までの間の累積確率が閾値を超えたとき、Ｘ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１を距離ベースページングエリアの半径と決定する。本実施形態では表１５に示すように、累積確率の閾値を０．７とした。

図７は、移動機に着信があった場合のページング処理を説明するシーケンス図である。
図７には、インターネット網１０４から移動機１００宛の着信データが来たことを契機にページングを行なう場合の例を示している。
インターネット網１０４から着信データが来たことを契機に、ゲートウェイ１０３は、呼処理制御装置１０２に着信データを通知する（ステップ７０１、７０２）。呼処理制御装置１０２は、表１５に示す呼処理制御装置の基地局間距離データベース４１４から距離ベースページングエリアの半径となるＸ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１を決定する（ステップ７０３）。呼処理制御装置１０２は、Ｘ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１の半径内に存在する基地局１０１を、呼処理制御装置の基地局情報データベース４１３にある基地局１０１の緯度経度情報を基に選択する。呼処理制御装置１０２は、呼処理制御装置１０２の位置登録情報データベース４１２からトラッキングエリアベースページングエリア１０７（ＴＡＩ ｌｉｓｔ内のＴＡＩ１とＴＡＩ２のエリア）に含まれる基地局１０１を選択する。呼処理制御装置１０２は、距離ベースページングエリア１０６とトラッキングエリアベースページングエリア１０７の両方に含まれる基地局１０１を１ｓｔページング対象の基地局１０１と決定する（ステップ７０４）。呼処理制御装置１０２は、基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３へページングメッセージを送信する（７０５）。基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３は、呼処理制御装置１０２からページングメッセージを受信すると、自身の配下にページングメッセージを送信し移動機１００に着信が来たことを通知する（７０６）。

図８は、本発明の一実施形態における距離ベースページングエリアを示す図である。
図８は、移動機１００による周期タイマ位置登録１０５で決定した１ｓｔページングエリアを示している。トラッキングエリアベースページングエリア１０７に含まれる基地局１０１は、基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３、基地局Ｄ１０１−４であり、距離ベースページングエリア１０６に含まれる基地局１０１は、基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３、基地局Ｆ１０１−６である。呼処理制御装置１０２は、トラッキングエリアベースページングエリア１０７と距離ベースページングエリア１０６の両方に含まれる基地局Ａ１０１−１、基地局Ｂ１０１−２、基地局Ｃ１０１−３を１ｓｔページング対象の基地局８０２と決定する。呼処理制御装置１０２は、１ｓｔページング対象の基地局に対してページングメッセージを送信する。呼処理制御装置１０２は、１ｓｔページング対象の基地局８０２によるページングに失敗した場合に限り、トラッキングエリアベースページングエリア１０７にページングを行なう。

本実施形態では、呼処理制御装置がトラッキングエリアベースページングエリアよりも小さな距離ベースページングエリアを使ってページングを行なうようにし、かつ、距離ベースページングエリアの決定方法を移動機が一定周期時間内に移動した基地局間距離を基準として決定したので、従来方式よりも移動機の存在エリアを正確に判定することができ、ページングに伴う無線リソースの消費量を抑えることができる。
本実施形態では、基地局間距離Ｘを計算するために、最後からＮ番目（Ｎ＝２）に位置登録メッセージを受信した基地局１０１を利用したが、Ｎ＝３以上の基地局間距離Ｘのデータを呼処理制御装置の基地局間距離データベース４１４に格納してもよい。

本実施形態では、確率密度関数ｆ（ｘ）において、基地局間距離Ｘが０からＸ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１までの累積確率の閾値を０．７としたが、０．７以外の閾値を使ってＸ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}６０１の値を導出してもよい。
本実施形態では、呼処理制御装置１０２のページング情報データベース４１５で示される段階ページング許容数Ｋを１としたが、Ｋを２以上の値とし段階的なページングを複数回行なってもよい。複数回段階的なページングを行なうには、確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値を複数設定することによって可能となる。たとえば、確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値を０．５と０．７と設定し、基地局間距離Ｘが０からＸ_{ｐ_0.5}で累積確率が０．５に、０からＸ_{ｐ_0.7}で累積確率が０．７になったとき、Ｘ_{ｐａｇｉｎｇ＿ｒａｄｉｕｓ}の値をＸ_{ｐ_0.5}とＸ_{ｐ_0.7}にしてもよい。

本実施形態では、呼処理制御装置１０２が基地局１０１の緯度経度を保持して基地局間距離を計算したが、基地局間距離でなくともセルの中心値の緯度経度を保持してセル間距離を計算しても本実施形態と同様に距離ベースページングエリア１０６の半径を計算することができる。
移動機による周期的な位置登録処理を利用して一定周期時間内にどのくらいの距離を移動するのかを呼処理制御装置が予測することによって、効率的なページング処理を行なうことができる。

１００…無線端末、１０１…基地局、１０２…呼処理制御装置、１０３…ゲートウェイ、１０４…インターネット網、１０５…周期タイマ位置登録、１０６…距離ベースページングエリア、１０７…トラッキングエリアベースページングエリア、２００…受信アンテナ、２０１…無線アナログ部、２０２…デジタル信号処理部、２０３…呼処理部、２１０…プロセッサ、２１１…プログラム格納メモリ、２１２…位置登録情報データベース、３００…受信アンテナ、３０１…無線アナログ部、３０２…デジタル信号処理部、３０３…回線インタフェース部、３０４…呼処理部、３１０…プロセッサ、３１１…プログラム格納メモリ、３１２…基地局情報データベース、４００…回線インタフェース、４０１…呼処理部、４１０…プロセッサ、４１１…プログラム格納メモリ、４１２…位置登録情報データベース、４１３…基地局情報データベース、４１４…基地局間距離データベース、４１５…ページング情報データベース。

Claims (6)

1. 複数の移動機と複数の基地局と、前記移動機が基地局を介して行なう位置登録要求により移動機と基地局の対応付けを行って呼処理制御を行なう呼処理制御装置とを含む移動体通信システムであって、
   前記移動体通信システムにおける移動機の位置登録およびページングは、1つ以上の基地局から構成されるトラッキングエリアベースで行なわれるものであり、
   前記呼処理制御装置は、各移動機について、前記トラッキングエリア情報と、最後の位置登録情報および最後から所定回数番目の位置登録情報を記憶した位置登録情報データベースを有し、該位置登録情報データベースに記憶した位置登録情報に基づいて移動機毎に移動距離の統計データを予め設定した方法に基づいて複数算出し、前記複数の統計データのうち小さい値のものから順に、該統計データを半径とするエリアと前記トラッキングエリアの両方に含まれる基地局に対して移動機のページングを行い、ページングに失敗した場合、次に小さい値の統計データを半径とするエリアについて同様にページングを行なうことにより、段階的にページングエリアを拡大することを特徴とする、移動体通信システム。
2. 前記統計データとは、移動機が最後の位置登録と、最後から所定回数番目の位置登録の間に移動した基地局間距離Ｘと、移動した基地局間距離Ｘの取りうる確率で示される確率密度関数ｆ（ｘ）を算出し、該確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値により決定するものであり、該閾値を複数設定することにより、複数の統計データを算出するものであることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 複数の移動機と複数の基地局と、前記移動機が基地局を介して行なう位置登録要求により移動機と基地局の対応付けを行って呼処理制御を行なう移動体通信システムにおけるページングエリアの決定方法であって、
   前記移動体通信システムにおける移動機の位置登録およびページングは、1つ以上の基地局から構成されるトラッキングエリアベースで行なわれるものであり、
   各移動機について、前記トラッキングエリア情報と、最後の位置登録情報および最後から所定回数番目の位置登録情報を記憶した位置登録情報データベースを有し、該位置登録情報データベースに記憶した位置登録情報に基づいて移動機毎に移動距離の統計データを予め設定した方法に基づいて複数算出し、前記複数の統計データのうち小さい値のものから順に、該統計データを半径とするエリアと前記トラッキングエリアの両方に含まれる基地局に対して移動機のページングを行い、ページングに失敗した場合、次に小さい値の統計データを半径とするエリアについて同様にページングを行なうことにより、段階的にページングエリアを拡大することを特徴とするページングエリアの決定方法。
4. 前記統計データとは、移動機が最後の位置登録と、最後から所定回数番目の位置登録の間に移動した基地局間距離Ｘと、移動した基地局間距離Ｘの取りうる確率で示される確率密度関数ｆ（ｘ）を算出し、該確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値により決定するものであり、該閾値を複数設定することにより、複数の統計データを算出するものであることを特徴とする請求項３に記載のページングエリアの決定方法。
5. 複数の移動機と複数の基地局とを有する移動体通信システムにおいて、前記移動機が基地局を介して行なう位置登録要求により移動機と基地局の対応付けを行って呼処理制御を行なう呼処理制御装置であって、
   前記移動体通信システムにおける移動機の位置登録およびページングは、1つ以上の基地局から構成されるトラッキングエリアベースで行なわれるものであって、
   前記呼処理制御装置は、各移動機について、前記トラッキングエリア情報と、最後の位置登録情報および最後から所定回数番目の位置登録情報を記憶した位置登録情報データベースを有し、該位置登録情報データベースに記憶した位置登録情報に基づいて移動機毎に移動距離の統計データを予め設定した方法に基づいて複数算出し、前記複数の統計データのうち小さい値のものから順に、該統計データを半径とするエリアと前記トラッキングエリアの両方に含まれる基地局に対して移動機のページングを行い、ページングに失敗した場合、次に小さい値の統計データを半径とするエリアについて同様にページングを行なうことにより、段階的にページングエリアを拡大することを特徴とする、呼処理制御装置。
6. 前記統計データとは、移動機が最後の位置登録と、最後から所定回数番目の位置登録の間に移動した基地局間距離Ｘと、移動した基地局間距離Ｘの取りうる確率で示される確率密度関数ｆ（ｘ）を算出し、該確率密度関数ｆ（ｘ）の累積確率の閾値により決定するものであり、該閾値を複数設定することにより、複数の統計データを算出するものであることを特徴とする請求項５に記載の呼処理制御装置。

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