JP5419162B2 - 移動無線通信装置、関連ネットワーク装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動無線通信装置、移動無線通信ネットワーク装置及びそれらの動作を制御する、それら装置に関連の方法に関する。

例えばセルラ・ネットワーク全域にわたって移動無線通信トラフィックに大きなバラツキがあり、ネットワーク内の他のセルのトラフィック負荷が低くなっている一方で、一部のセルのトラフィック負荷が高くなる場合があることが知られている。

トラフィック負荷が高くなっていること、及び高くなっている態様については、サービスのレベルが制限される場合があり、ひどい場合にはサービスに障害が生じる恐れがあるので、セルにとって不都合であると言える。

トラフィック負荷が突然に高くなったときには特に、かかる問題及び制限が重要となり、しかも通常以上に強く認識されるものである。

例えば、かかるサービスの制限は、セル・トラフィックの大きさが、事実上同時に、大幅に増大するような状況において起こる恐れがあり、このような状況は、加入者がセル間又は少なくともそのようなセルを有する場所的エリア間を移動しているときに、起こる場合がある。

一例を挙げると、上記のような集団での移動の状態は、都市交通システムに関連して生じる。例えば、多数の乗客を乗せた列車が、特に就業日における始業時または終業時の通勤がピークとなる時間帯に、人口密度の高い都市部を行き来するといった、公共交通システム内での移動が起こった場合に発生する。

更に詳細には、ユーザ機器（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）端末等の移動無線通信装置はアイドルモード状態のときに、一般的に新たなセル選択が行われる度に自分の位置の報告を行わない状態に置かれる。代わりに、ＵＥが現在位置しているエリアに属さないセルを端末が選択するときにのみ、その端末は新しい位置を、ネットワークから得た現用の知識に基づいて、報告することになる。

各端末及びネットワークが端末位置の知識を共有するために、一般的に、ネットワーク・オペレータが全セルを（「位置エリア」、「ルーティング・エリア」、「登録エリア」、「トラッキング・エリア」等と呼ばれる）エリアに区分けし、各セルはこれらのエリアのうちの１つに属すことが分っている。更にセルは、この情報（即ち、位置エリア識別子）を、このセルを選択する端末群に同報通信する。

したがって、アイドル状態（電源オン時にネットワークと最初の交信を行った後に／アクティブな伝送の後に）になると、例えば、端末はこのセル内で同報通信されるセル識別子および位置エリア識別子（１つ又は複数）を用いて、位置を報告する。ネットワークは、返信する際に端末が存在すると予期している場所（１つ又は複数の位置エリア、１つ又は複数のセル）を指定する。存在すると予期されるエリアから端末が退出すると、その端末は再度ネットワークと交信をする。

簡易なネットワークの配置形態、即ち、各セルが１つの位置エリアに属し、各端末が１つの位置エリア内にあることが分っているとした場合、例えば列車が２つの位置エリア間の境界を横断したときに、同一セル内で同時に多数の端末がネットワークとの交信を試みることになる。東京等の人口密度の高い都市部においては、これにより列車内のユーザのみならず、当該セル内のユーザ全員に対してサービスが停止になる恐れがある。

このような問題を抑制する試みにおいて、１つの技術が既に提案されている。その技術では、異なる地理的な拡張部を有するエリアの同一空間に端末を局所化される。例えば、列車が新しいセルに入ったときに、サブグループの端末だけが既知の位置から退出することにより、位置更新によって発生する負荷が制限されるようにしている。この効果は、重複する位置エリアを規定、またはトラッキング・エリアを１つの端末に割り当てること、のいずれかによって得ることができる。次いで、列車内のユーザ全員がＸ個のグループに分割されるものと仮定した場合、端末がセルに入ったときの負荷はＸで分割され、低減される。

しかし、オペレータにとって、依然として限界及び不利益が存在する。例えば、オペレータが特定の端末グループを処理しなければならず、これを位置に従い動的に実行しようとすれば、一段と複雑化することになる。或いは、静的に（即ち、グループが端末／加入者識別子に依存する状態で）これを実行しようとすると、場合によっては起こり得る最悪の負荷状態に対処するために、多くのグループが規定されねばならないこととなる。

更に、一グループのユーザが同一セルに、同時に交信しようとするならば、これは依然として問題が残る。

本発明は、移動無線通信装置、関連の移動無線通信ネットワーク装置、及び作動方法であって、公知のかかる装置及び方法よりも優れた利点を有する装置及び方法を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様によれば、それぞれが複数のセルを備えている複数の位置エリアから成る移動無線通信ネットワーク内で動作するように構成された移動無線通信装置が提供される。装置は、隣接するエリアを有するエリアのうちの接近しつつある境界領域を識別する手段と、境界の識別に反応して、装置からの位置更新シグナリングを、トリガーし、エリアの変化を反映するトリガー手段と、を含んで構成される。装置は更に、位置更新シグナリングの伝送を遅延させる遅延手段を含む。

遅延手段を使用することにより、多数の加入者が新しいセルエリアに移動したときでも、その多数の加入者のＵＥ群が位置更新シグナリングを提供する態様を分散させるように、遅延手段が有利に機能することから、本発明が有利であることが分る。

このようにして、セル過負荷状態を、有利に回避することができる。

更に別の利点として、境界を横断して隣接エリアに装置が入る前に、位置更新シグナリングのトリガーが起こるように、装置を構成することができる。

更に別の利点として、位置更新シグナリングの伝送を遅延させる手段を、トリガー動作を遅延させるように構成することができる。

特定の有利な動作モードによれば、位置更新シグナリングの伝送を遅延させる手段は、ランダム遅延を提供するランダム遅延手段を含むように構成される。

更に、潜在的ランダム遅延の範囲を、所定の最大遅延値によって制限することができる。

最大ランダム遅延値は、ネットワーク技術を明示する働きをする規格に従って決めることができることが好ましい。

最大ランダム遅延値は、ネットワークの全端末に対して固定である値を含むことができる。

一例として、最大値は、ネットワーク内及び／又は位置エリア内の全端末に対して固定である値を含むことができる。

更に、最大値をセル再選択／位置エリア変化の比で示されるように端末モビリティに応じて変えてもよい。この場合、１つの値を高モビリティ端末に与え、別の値を低モビリティ端末に与えてもよい。

或いは、最大ランダム時間値が固定ではない場合は、その値（１つ又は複数）又は端末が（例えば、端末モビリティから）それを決定するパラメータを、端末に提供してもよい。

例えば、エリア内のセルから全端末又は端末グループのいずれかに送る同報通信情報によって、かかる情報を提供することができる。或いは、ネットワークへの接続時及び位置更新時に、個別に端末に提供してもよい。

更に、ネットワークによって、端末がその中にいることを認識できるエリアの境界領域に、端末が入ったかを決定するのに、端末内で１つ又は数種の方法を用いてもよい。

例えば、位置更新において、ネットワークが端末に多数の位置エリアを指定する場合、境界に配置されたサブセットを指定するようにネットワークを構成することができる。

同じく位置更新において、ネットワークは、端末が境界領域に属するセルを識別できるようにする情報、例えば「境界セル」のセル識別子（１つ又は複数）、境界セルをセル識別子から識別するビットマスク（１つ又は複数）及び「中心セル」のセル識別子（１つ又は複数）、「境界セル」識別子から「中心セル」への距離（１つ又は複数）（値及びアルゴリズム、例えば、異なるハミング距離の絶対値など）等、を提供することができる。

特に、位置エリアの境界に属するセルは、同報通信情報の特別なビットによって、これを指定する。

本発明の別の態様によれば、それぞれが複数のセルを備えている複数の位置エリアから成る移動無線通信ネットワーク内で移動無線通信装置の動作を制御する方法が提供される。方法は、隣接するエリアを有するエリアのうちの接近しつつある境界領域を識別するステップと、境界の識別に反応して、装置からの位置更新シグナリングをトリガーし、エリアの変化を反映するステップと、位置更新シグナリングの伝送を遅延させるステップと、を含む。

上述した装置と同様に、遅延手段を使用することにより、多数の加入者が新しいセルエリアに移動したときでも、その多数の加入者のＵＥ群が位置更新シグナリングを提供する態様を分散させるように遅延手段が有利に機能することから、本発明の方法が有利であることが分る。

本発明の方法を用いれば、セル過負荷状態を有利に回避することができる。

位置更新シグナリングをトリガーすることが、境界を横断して隣接エリアに装置が入る前に起こることは有益なことである。

位置更新シグナリングを伝送する際の遅延は、トリガー動作を遅延させるステップを含むことができる。

前の例と同様に、遅延はランダム遅延を含むことができる。

ここでも、潜在的ランダム遅延の範囲を、所定の最大遅延値によって制限することができる。

前に概説したようにして最大ランダム遅延値を決定し、信号で知らせてもよい。

本発明の更なる態様によれば、それぞれが複数のセルを備えている複数の位置エリアから成る移動無線通信ネットワーク内で動作するように構成された移動無線通信ネットワーク装置が提供される。ネットワーク装置は、そこに位置することがネットワークによって認識されているエリアの境界領域にその通信装置が入ったことを知らせる手段を上述した移動無線通信装置に含む。

位置更新時にかかる通知を提供でき、且つネットワークが移動無線通信装置に多数の位置エリアを指定した場合に、ネットワーク装置が境界に配置されたサブセットを指定できることが好ましい。

或いは、位置更新において、ネットワークは移動無線通信装置が、例えば「境界セル」のセル識別子（１つ又は複数）、境界セルをセル識別子から識別するビットマスク（１つ又は複数）及び「中心セル」のセル識別子（１つ又は複数）、「境界セル」識別子から「中心セル」への距離（１つ又は複数）（値及びアルゴリズム、例えば、様々なハミング距離等の絶対値）等によって、境界に属するセルを識別できるようにする情報を、提供することができる。

したがって、本発明は、移動無線通信装置のための位置更新手順を、サービスの品質に悪影響を与えることなく有利に、時間的且つ位置的にランダム化することができる。

また、セルラ・ネットワーク内の位置更新情報は、ランダムであったとしても制御されるよう、提供され、多数の加入者がほとんど同時に新しいセル／エリアに移動したとき、例えば、一緒に列車で走行したときに、場合によっては起こり得る渋滞を緩和又は防止する。

本発明は、多数の満員列車が同時に移動することが起こりそうな高人口密度地域で、特に有利であることが分る。

以下、例示のみを目的に、下記の添付図面を用いて、本発明を更に説明する。

比較的多数の加入者が様々な場所的エリアを通過して移動する様子を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る移動無線通信装置の模式図である。

まず図１について説明する。同図には、通勤列車１０が、例えば、重複する位置エリア１４〜２２を多数備えたネットワークを有する高人口密度の都市域１２を通過する様子が概略的に図示されている。この位置エリア１４〜２２はそれぞれが、セルラ通信ネットワークの多数の異なるセル群２４を備えている。

上記及び後の説明から分るように、ＵＥ端末が位置エリア１４〜２２のうちの２つのエリア間の境界領域に位置するとき、特にＵＥがかかる境界領域に入るときに、その境界領域の近傍にあるセル群２４が、ＵＥにとって直ちに識別可能であることは、重要なことである。

この例示では、境界領域それぞれに３個のセル２６、２８、及び３０が図示されている。セル２６は場所的エリア１４内で、隣接する場所的エリア１８との境界領域内に位置する。セル２８は場所的エリア１６内で、位置エリア２０との境界領域内に位置する。セル３０は場所的エリア１８内で、隣接する位置エリア２２との境界領域内に位置する。

図１に提示した本発明の説明図は、列車１０が非常に混雑した通勤列車であるとして、この列車が、矢印で示される方向に走行し、種々の位置エリア１４〜２２においてセル群２４によって規定されるエリアを通過するものである。

列車１０は、旅程の間に、様々な場所的な地点、図示されたＡ〜Ｇの６地点に到達する。

列車１０がこれら場所的地点Ａ〜Ｇを通行することを、図１の表示３２で示している。同図において、列車１０の表示３２はそれぞれ、列車１０の通勤客が所有する種々のＵＥ装置３４の表示を含む。

図１の都市部を通過する列車の通行、特に場所的地点Ａ〜Ｇからの通行において、これら場所的地点をそれぞれ参照し、ここで論じる。

図１による説明の都合上、列車１０内の通勤客が所有する各ＵＥ装置３４はアイドルモードにあるものとする。

まず、位置Ａにおいて、ＵＥ装置３４はそれぞれ、位置エリア１４内のセル群２４に接続されるネットワークによって認識されている。したがって、位置更新シグナリングを起こす必要はない。しかし、列車１０が場所的地点Ｂに、もちろん場合によっては高速で移動すると、上記のネットワークとのシグナリングを介して、ＵＥ装置３４は、位置エリア１４と位置エリア１８との間の境界領域内のセル群２６内に位置することを識別することができる。

このとき、上記のようにして境界領域２６内の位置を識別することにより、ＵＥ装置３４はそれぞれ、位置更新シグナリングを、但し前述のようにランダム遅延エレメントを含めた状態で、始動するように構成される。

したがって、ＵＥ装置３４が位置Ｂから位置エリア１８内の位置Ｃに移動したときに、かかる装置のすべてが位置更新シグナリングを同時に提供し、それによって位置エリア１８のセル群内で潜在的サービス障害が起こるような展開には至るのではなく、上記の遅延が、シグナリングを時間的及び位置的に効果的に分散させ、セル・トラフィックが瞬間的に急増するのを回避するように機能する。

列車１０が矢印で示される旅程を継続し、場所的地点Ｄに接近したときにも、同様の展開が発生する。Ｄにおいて、この装置は、位置エリア１６内の但し隣接する位置エリア２０と接している境界領域に属するセル群２８内に位置すると識別される。

位置更新情報のシグナリングに導入されたランダム遅延はここでも、ＵＥ装置３４の位置が運用中の場所的エリア１６からセルラの場所的エリア２０に変わろうとするときに、シグナリングを効果的に分散させるように機能する。

列車１０が位置地点ＦとＧとの間を通行し続けると、この展開は更に繰り返される。ランダム動作はシグナリングに関連し、このシグナリングは隣接位置エリア２２を有する位置エリア１８の境界領域内に見られるセル群内にＵＥ装置３４が位置する事がひとたび識別されると発生されうる。

図１に示す本発明の実施形態が、位置エリアが重複していることが分っている状況を含み、且つネットワークが、位置エリア更新シグナリング時において、ＵＥ装置３４が割り当てられることになる新しい位置エリアに効果的に接しているセル群２６、２８、３０の表示を提供するように構成されているという状況を含むことは、当然に理解されるべきである。

しかし、代案として、例えば多数の非重複位置エリアへの登録が用いられる展開において、他と一緒に失効した１つの場所的エリアに登録する代わりに、ＵＥ装置３４は、前述のものと全く同一の、但し例えば図１に見られる境界領域によって例示される各位置エリアと整合できる狭い位置エリアを規定することによる挙動を示すであろう。

次に図２について説明する。同図において、本発明の一実施形態に係る移動無線通信装置の説明図を概略的に示している。

移動無線通信装置３６は、アンテナ４０を含む携帯電話機３８と、標準送受信回路４２と、処理回路４４と、記憶手段４６と、を具備する。

本発明の一実施形態によれば、電話機３４が中に位置する位置エリアの境界領域が接近していることの識別、又は承認、を実行するように機能する識別モジュール４８が更に設けられている。このモジュールは、かかる境界領域を識別するように機能するネットワーク・シグナリングに対して反応することができる。

電話機３８は、異なる、即ち隣接する位置エリアへの変更が必要なときに、位置更新シグナリングをトリガーする手段を更に含む。電話機３８が更に遅延手段５２を含んでいることは重要である。この手段は、位置更新シグナリングが電話機３８及び、言うまでもなく、例示の電話機３８と同時に位置エリアが変わろうとしている、他のネットワーク加入者が所有する電話機（図示せず）から提供されたときに、トラフィック過負荷状態を回避しようとして、好ましくはランダムな態様で、位置更新シグナリングの実際の伝送を遅延させるように機能する。

上記の説明より、本発明が移動無線通信装置、移動無線通信ネットワーク装置、及び関連の制御方法を提供することが理解されるであろう。この装置及び方法では、モビリティ起動位置エリア更新シグナリングを提供することができる。ネットワークがそこにあるものと予期するエリア内にＵＥ装置が依然として存在する状態で、特に、モビリティ起動位置エリア更新シグナリングが、何らサービスを低下させることなく時間的にランダム化された状態で、上記のシグナリングが提供される。

移動無線通信ネットワーク装置からのシグナリングは、２つ以上の位置エリアと接する領域内で見いだされることになるセルを識別するように機能する。

当然のことながら、本発明は、ＬＴＥ端末、ＭＭＥ及びｅＮＢ、更にはＵＭＴＳ端末、ＲＮＣ及びＳＧＳＮ内で容易に用いられるものである。

Claims (23)

1. それぞれが複数のセルを備えている複数の位置エリアから成る移動無線通信ネットワーク内で動作するように構成された移動無線通信装置であって、
   隣接するエリアを有するエリアのうちの接近しつつある境界領域を識別する手段と、
   前記境界の前記識別に反応して、前記装置からの位置更新シグナリングをトリガーし、エリアの変化を反映するトリガー手段と、
   前記位置更新シグナリングの伝送を遅延させる遅延手段と、を含み、
   前記遅延手段は、前記位置更新シグナリングを伝送する際の前記遅延として、ランダム遅延を決定し、提供するランダム遅延手段を含むように構成されていることを特徴とする装置。
2. 前記位置更新シグナリングをトリガーすることが、前記境界を横断して前記隣接エリアに前記装置が入る前に起こるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記遅延手段が、前記トリガー動作を遅延させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 潜在的ランダム遅延の範囲が、所定の最大遅延値によって制限されうることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記ランダム遅延の最大値（１つ又は複数）又は前記最大値を決定するためのパラメータを受け取るように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 位置エリア内のセルからの同報通信情報を介して前記最大値を受け取るように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. それぞれが複数のセルを備えている複数の位置エリアから成る移動無線通信ネットワーク内での移動無線通信装置の動作を制御する方法であって、
   隣接するエリアを有するエリアのうちの接近しつつある境界を識別するステップと、
   前記接近しつつある境界の前記識別に反応して、前記装置からの位置更新シグナリング
   をトリガーし、エリアの変化を反映するステップと、
   前記位置更新シグナリングの伝送を遅延させるステップと、を含み、
   前記移動無線通信装置は、前記位置更新シグナリングを伝送する際の前記遅延として、ランダム遅延を決定することを特徴とする方法。
8. 前記位置更新シグナリングをトリガーすることが、前記境界を横断して前記隣接エリアに前記装置が入る前に起こることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記位置更新シグナリングを前記伝送することが、前記トリガー動作の遅延だけ遅延されることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 潜在的ランダム遅延の範囲を、所定の最大遅延値によって制限することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記ランダム遅延の最大値が、前記ネットワークに適用される通信規格に従って決定されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ランダム遅延の最大値が、ネットワークの全移動無線通信装置に対して固定である値を含むことができることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記ランダム遅延の最大値が、前記移動無線通信装置のモビリティに応じて変わることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. セル再選択／位置エリア変化の比が、前記モビリティを含むように用いられることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記ランダム遅延の最大値が固定ではない場合に、その値（１つ又は複数）又は前記値を決定するパラメータが、前記移動無線通信装置に与えられることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
16. 前記値又はパラメータが、位置エリア内のセルからの同報通信情報に含まれていることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 境界領域に接近した状態であることが、位置更新時に判断されることを特徴とする請求項７から１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記ネットワークが、前記境界領域にあるサブセット位置エリアを指定することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 請求項１から６のいずれか１項に記載の移動無線通信装置に、そこに位置することが前記ネットワークによって認識されているエリアの境界領域にそれが入ったことを知らせる手段を備えていることを特徴とする移動無線通信ネットワーク装置。
20. 前記知らせが位置更新時に提供されることを特徴とする請求項１９に記載のネットワーク装置。
21. 前記ネットワークが前記移動無線通信装置に多数の位置エリアを指定する場合に、前記境界にある位置エリアのうちのサブセットを指定するように構成されていることを特徴とする請求項２０に記載のネットワーク装置。
22. 前記移動無線通信装置が境界領域に属するセルを識別できるようにする情報を提供するように構成されていることを特徴とする請求項２０に記載のネットワーク装置。
23. 前記情報が、「境界セル」のセル識別子（１つ又は複数）及び境界セルをセル識別子から識別するビットマスク（１つ又は複数）のうちの一方を含んでいることを特徴とする請求項２２に記載のネットワーク装置。

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