JP5790482B2 - 基地局装置、通信システム、ノード装置、移動局装置、コンピュータプログラム及び位置検出方法 - Google Patents
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Description
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図1は、通信システムの全体構成例を示す。通信システム1は、基地局装置2と、コアネットワークノード装置3と、移動局装置4と、固定通信網5を備える。なお、以下の説明及び図面において、コアネットワークを「CN」と表記することがある。また、以下の説明において、基地局装置、CNノード装置及び移動局装置を、それぞれ「基地局」、「CNノード」及び「移動局」と表記することがある。
CNノード3は、例えば、MME(Mobility Management Entity)である。MMEは、移動局から送信されるアタッチ要求を受信する。アタッチ要求とは、移動局が通信可能であることをコアネットワークに通知するものであり、アタッチ要求を受信したMMEは、アタッチ要求に含まれるメッセージに応じた処理を行う。
ここで、MMEが移動局から受信するアタッチ要求に、位置登録要求が含まれていたとする。この位置登録要求には、移動局が在圏したエリアの識別子や、移動局の識別子が含まれる。これらを用いて、MME等のコアネットワークは、移動局の認証や位置登録を行う。
移動局とMME間は、移動局のUSIMを用いて、AKA方式で相互認証する。さらに、位置登録要求に含まれるエリアの識別子を用いて、位置登録も実行する。MMEは、処理実行後、移動局を受け入れることが可能であること等を示す応答を返答する。この返答は、例えば、移動局に割り当てたGUTI等が含まれる。GUTIとは、移動局に一時的に割り当てられる識別子である。この識別子にはMMEを一意に特定するためのフィールドが含まれる。
これらの処理を実行することで、MMEは移動局の位置管理、認証処理、ハンドオーバを制御することが可能になる。
つまり、この処理を実施し、コアネットワーク側が移動局を収容可能であることを通知しない限り、移動局は、通信を開始しようとしない。
<2.1.基地局のハードウエア構成>
続いて、上記の通信システム1の各要素のそれぞれについて説明する。図2は、基地局2のハードウエア構成例を示す。基地局2は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)10と、補助記憶装置11と、メモリ12と、DSP(Digital Signal Processing:デジタル信号プロセッサ)13とネットワークインタフェース回路14と、無線信号送受信回路15を備える。なお、以下の説明においてネットワークインタフェースを「NIF」と表記することがある。図2に示すハードウエア構成は、基地局2を実現するハードウエア構成の例示の1つである。本明細書において以下に記載される処理を実行するものであれば、他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
続いて、上記ハードウエア構成によって実現される基地局2の機能について説明する。
図3は、基地局2の機能ブロックの一例を示す。基地局2は、NIF部20と、無線制御部21と、無線送受信部22と、報知信号受信部23と、基地局状態判定部24と、基地局情報記憶部25と、電源監視部26と、状態判定部27を備える。また、基地局2は、CN模擬部28と、信号送受信部29と、位置データ保存部30と、集計/配信部31を備える。なお、図3は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。基地局2は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
(1)報知信号の内容。例えば、報知信号が地震発生報知情報である場合には、地震規模、最大震度、対象地域などである。
(2)電源監視部26により検出された電源状態。例えば、基地局2の電源が外部電源及び内部バッテリ電源のいずれであるかである。
(3)基地局状態判定部24により判定された周囲の他の基地局の動作状態。例えば、周囲の他の基地局の電波送信状況である。
(4)固定通信網5とのインタフェースの状態。状態には例えば、接続中、切断中、輻輳中がある。
なお、上記の各状態(1)〜(4)は、無線制御部21の接続先の切り替えに際して参照される状態の例示であって、これらの状態の常に全てを判定する必要があることを意図するものではない。また、上記例示以外の他の状態を判断してもよい。
ここで、通常時の移動局の通信について説明する。携帯電話サービスにおいて、移動局は電源が入ると,最も近い基地局から発信される報知情報を受信する。この報知情報には基地局の位置情報等が含まれており、報知情報を受信した移動局は、自局の存在エリアが分かる。その後、移動局は、必要に応じて、固有の識別情報を基地局に送り、位置登録を要求する。この位置登録要求がアタッチ要求に含まれる。
そして、アタッチ要求を受信した基地局は、アタッチ要求をコアネットワークに転送する。コアネットワークでは、アタッチ要求に含まれる移動局の識別情報等から、移動局の認証を行う。そして、移動局が正常な移動局と判断されると、コアネットワークでアタッチ要求に対する返答を基地局に送信し、基地局は、コアネットワークから受信したアタッチ要求に対する返答を移動局へ転送する。こうしてすべての移動局の現在位置を事業者側が把握することが出来、携帯電話サービスの提供が可能になる。
上記からわかるように、移動局がアタッチ要求を、基地局を介して、コアネットワークに送信するには、移動局は、基地局から報知情報を受信する必要がある。さらに、移動局は自局が保持する位置登録エリア(最後に在圏した位置登録エリア)と異なるエリアの情報を受信すると、新たに、位置登録を行うために、移動局は、アタッチ要求を送信する。
つまり、基地局は、擬似的な位置登録エリアのIDを報知情報に含めて送信することで、その報知情報を受信した移動局に、新しい位置登録エリアに侵入したと判断させ、アタッチ要求を送信させることができる。
さらに、移動局とコアネットワーク間の通信は、NASプロトコルが用いられる。よって、基地局は、NASプロトコルに従った制御信号を読み取るために、NASプロトコル機能を有する。このNASプロトコルを用いて、移動局とコアネットワークは、移動局がコアネットワークに送信した識別情報を使用して認証を実行したり、最後に在圏した位置登録エリアのMMEから該移動局の情報をもらったりする。
また、上記の模擬信号は、アタッチ要求に対する応答である必要はない。他にも、位置登録要求やハンドオーバ要求に対する応答等も考えられる。
次に、CN模擬部28は、移動局4からのアタッチ要求に対してコアネットワークから送信される応答信号の模擬信号を移動局4へ送信する。これにより、実際には移動局4が通信システム1にアタッチしていなくても、CN処理部50は、移動局4がアタッチ状態であると移動局4に判定させる。また、CN模擬部28は、移動局4による音声呼又はパケット呼の発信に対するコアネットワークの模擬応答信号を移動局4へ送信する。これにより、CN処理部50は、移動局4による発信を検出し、移動局4毎に発信回数をカウントする。また、CN模擬部28は、基地局2と移動局4との間でパケット通信を行うためのパケット通信プロトコル処理を実行する。
このアタッチ要求には、移動局4の固有のIDが含まれる。よって、このIDを記憶することとしても良い。これによって、移動局4の位置は、セル範囲内であることがわかる。
また、ここでは、位置情報を記憶することとしているが、最初のアタッチ要求を記憶しても良い。アタッチ要求には、移動局を一意で識別可能なIDが含まれる。よって、このIDを記憶することで、移動局の位置は、該基地局のセル範囲であることがわかる。
<3.1.CNノードのハードウエア構成>
続いて、CNノード3の構成について説明する。図5は、CNノード3のハードウエア構成例を示す。CNノード3は、CPU40と、補助記憶装置41と、メモリ42と、NIF回路43を備える。図5に示すハードウエア構成は、CNノード3を実現するハードウエア構成の例示の1つである。本明細書において以下に記載される処理を実行するものであれば、他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
続いて、上記ハードウエア構成によって実現されるCNノード3の機能について説明する。図6は、CNノード3の機能ブロックの一例を示す。CNノード3は、CN処理部50と、位置データ保存部51と、集計部52と、履歴データベース53を備える。なお、図6は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。CNノード3は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
(1)災害報知装置6から送信される報知信号を基地局2へ送信する。
(2)基地局2又は移動局4から受信した位置データを位置データ保存部51に格納する。
(3)移動局4がCNノード3に行った音声呼やパケット呼の発信回数をカウントし、履歴データベース53に格納する。
(1)発信回数
(2)移動履歴
なお、上記情報(1)及び(2)は、捜索優先度の決定に際して参照される情報の例示であって、これらの状態の常に全てを判定する必要があることを意図するものではない。また、上記例示以外の他の情報を参照してもよい。
<4.1.移動局のハードウエア構成>
続いて、移動局4の構成について説明する。図8は、移動局4のハードウエア構成例を示す。移動局4は、CPU60と、補助記憶装置61と、メモリ62と、DSP63と、無線信号送受信回路64と、測位回路65を備える。図8に示すハードウエア構成は、移動局4を実現するハードウエア構成の例示の1つである。本明細書において以下に記載される処理を実行するものであれば、他のどのようなハードウエア構成が採用されてもよい。
続いて、上記ハードウエア構成によって実現される移動局4の機能について説明する。図9は、移動局4の機能ブロックの一例を示す。移動局4は、無線送受信部70と、無線制御部71と、アプリケーション処理部72と、測位部73と、位置データ保存部74を備える。なお、図9は、以下の説明に関係する機能を中心として示している。移動局4は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。
続いて、災害発生時における通信システム1の動作を説明する。通信システム1の動作を時系列順に分類すると、下記の4つに分類される。
(1)災害発生の検出及び無線制御部21とCN模擬部28との接続
(2)基地局2による移動局4の位置情報の取得
(3)基地局2からCNノード3及び移動局4への位置データの送信
(4)CNノード3における位置データの集計及び捜索優先度の決定
以下、上記動作(1)〜(4)をそれぞれ説明する。
図11は、災害発生の検出と無線制御部の接続先を変更する際の動作の一例を示す。なお、以下、図11を参照して説明する一連の動作は複数の手順を含む方法と解釈してよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。図11、図14〜図16、図21、図23及び図26の場合も同様である。
図16は、移動局4の位置情報の取得時の動作シーケンスの一例を示す。オペレーションDAにおいて信号送受信部29は、基地局2のセルに接続要求を行った移動局4の識別子をCN模擬部28に照会する。CN模擬部28は、移動局4からアタッチ要求を受信した際に抽出した移動局4の識別子を信号送受信部29へ送信する。
送信時刻=基地局識別子×係数+基準時刻
基準時刻は、例えば報知信号の時刻や、外部電源の喪失時刻であってよい。
続いて、基地局2からCNノード3及び移動局4への位置データを送信する動作について説明する。図21は、基地局2による位置データの送信時の動作シーケンスの一例の説明図である。この時点では、矢示110のように基地局2と固定通信網5との間の接続が復旧しておらず、無線制御部21はCN模擬部28に接続されていると想定する。
続いて、図23を参照して位置データを受信したCNノード3の処理を説明する。オペレーションFAにおいて集計部52は、位置データ保存部51に格納された各基地局2毎及び移動局4毎に送信された位置データを、各移動局4毎の位置データに集計する。集計部52により集計されたデータを、本明細書において「集計データ」と表記する。
(付記1)
プロセッサと記憶装置を備える基地局装置であって、前記プロセッサが、
移動局装置から通信の認証に関する認証情報を受信する処理と、
前記移動局装置から送信される認証情報に含まれる前記移動局装置に関する情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行することを特徴とする基地局装置。
(付記2)
前記プロセッサは、
前記移動局装置から受信した認証情報に基づいて、前記移動局装置に通信確立可能であることを通知する処理と、
前記移動局装置に通信確立可能であることを通知した後に、前記移動局装置に、位置情報を要求する要求信号を送信する処理と、
前記要求信号に応じて送信される位置情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行することを特徴とする付記1に記載の基地局装置。
(付記3)
前記プロセッサは、災害の発生を検出する処理を実行し、災害が発生した場合に前記要求信号を送信する処理を実行することを特徴とする付記2に記載の基地局装置。
(付記4)
前記プロセッサは、自装置の上位局と通信出来ないことを検知すると、自装置に関する情報含む報知情報を前記移動局装置に送信する処理を実行することを特徴とする付記1〜3の何れかに記載の基地局装置。
(付記5)
前記プロセッサは、前記要求信号により複数の前記移動局装置から収集された位置情報を前記移動局装置へ送信する処理を実行することを特徴とする付記2〜3の何れかに記載の基地局装置。
(付記6)
前記プロセッサは、
自装置とその上位局との接続状態を判定する処理と、
前記ノード装置と前記上位局との接続が切断から復旧した場合に、前記移動局装置の位置情報を、前記上位局を介して前記基地局装置と接続されるノード装置へ送信する処理と、
を実行することを特徴とする付記1〜5のいずれか一項に記載の基地局装置。
(付記7)
前記プロセッサは、
前記移動局装置から、自装置以外の他移動局装置を呼び出すための信号である発信要求を受信する処理と、
前記発信要求の回数をカウントする処理と、
前記移動局装置からの発信要求の回数情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行することを特徴とする付記1〜6のいずれか一項に記載の基地局装置。
(付記8)
前記プロセッサは、
前記移動局装置から、自装置以外の他移動局装置を呼び出すための信号である発信要求を受信する処理と、
前記発信要求の回数をカウントする処理と、
自装置とその上位局との接続状態を判定する処理と、
前記ノード装置と前記上位局との接続が切断から復旧した場合に、前記移動局装置の位置情報及び前記移動局装置からの発信要求の回数情報を、前記上位局を介して前記基地局装置と接続されるノード装置へ送信する処理と、
を実行することを特徴とする付記1〜5のいずれか一項に記載の基地局装置。
(付記9)
前記プロセッサは、前記要求信号の送信時期を、前記基地局装置の固有の識別子に応じて算出することを特徴とする付記1〜8のいずれか一項に記載の基地局装置。
(付記10)
基地局装置と、移動局装置と、を備える通信システムであって、
前記基地局装置は、プロセッサと記憶装置を備え、
前記基地局装置の前記プロセッサは、前記移動局装置から通信の認証に関する認証情報を受信する処理と、
前記移動局装置から送信される認証情報に含まれる前記移動局装置に関する情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行することを特徴とする通信システム。
(付記11)
前記基地局装置の上位局を介して、前記基地局装置と接続されるノード装置を備え、
前記基地局装置の前記プロセッサは、
前記移動局装置から受信した認証情報に基づいて、前記移動局装置に通信確立可能であることを通知する処理と、
前記移動局装置に通信確立可能であることを通知した後に、前記移動局装置に、位置情報を要求する要求信号を送信する処理と、
前記要求信号に応じて送信される位置情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
自装置と前記上位局との接続状態を判定する処理と、
前記ノード装置と前記上位局との接続が切断から復旧した場合に、前記移動局装置の位置情報を、前記ノード装置へ送信する処理と、を実行することを特徴とする付記10に記載の通信システム。
(付記12)
前記移動局装置及び前記ノード装置は、それぞれプロセッサと記憶装置を備え、
前記基地局装置の前記プロセッサは、前記要求信号により複数の前記移動局装置から収集された一信号を前記移動局装置へ送信する処理を実行し、
前記移動局装置の前記プロセッサは、
前記基地局装置から受信される複数の移動局装置の位置情報を、前記記憶装置に格納する処理と、
前記記憶装置に格納された前記複数の移動局装置の位置情報を、基地局装置を介して、ノード装置へ送信する処理と、を実行し、
前記ノード装置の前記プロセッサは、前記基地局装置及び前記移動局装置から受信された前記位置情報を、前記移動局装置毎に集計する処理を実行することを特徴とする付記11に記載の通信システム。
(付記13)
前記基地局装置の前記プロセッサは、
前記移動局装置から、自装置以外の他移動局装置を呼び出すための信号である発信要求を受信する処理と、
前記発信要求の回数をカウントする処理と、
自装置とその上位局との接続状態を判定する処理と、
前記ノード装置と前記上位局との接続が切断から復旧した場合に、前記移動局装置の位置情報及び前記移動局装置からの発信要求の回数情報を前記ノード装置へ送信する処理と、を実行し、
前記ノード装置の前記プロセッサは、受信した前記発信要求の回数に応じて前記移動局装置間の優先度を決定する処理を実行する付記10〜12に記載の通信システム。
(付記14)
前記基地局装置から前記ノード装置へ送信される前記位置情報には前記基地局装置の識別子が付加され、
前記移動局装置から前記ノード装置へ送信される前記位置情報には前記移動局装置が接続する基地局装置の識別子が付加され、
前記ノード装置の前記プロセッサは、
前記基地局装置から送信される前記位置情報に付加された前記識別子と、前記移動局装置から送信される前記位置情報に付加された前記識別子の不一致により、前記移動局装置の移動の有無を判定する処理と、
前記移動局装置の移動の有無に応じて前記移動局装置間の優先度を決定する処理を実行する付記10〜13のいずれか一項に記載の通信システム。
(付記15)
基地局装置の上位局を介して、前記基地局装置と接続されるノード装置であって、
前記ノード装置はプロセッサと記憶装置を備え、
前記プロセッサが、
前記基地局装置が取得した移動局装置に関する情報を、前記基地局装置から受信する処理と、
前記基地局装置が取得した移動局装置に関する情報を、該位置情報を前記基地局装置から受信した移動局装置から受信する処理と、
前記基地局装置及び前記移動局装置から受信された前記移動局装置に関する情報を、前記移動局装置毎に集計する処理と、
を実行することを特徴とするノード装置。
(付記16)
プロセッサと記憶装置を備える移動局装置であって、前記プロセッサは、
基地局装置から受信される複数の移動局装置に関する情報を、前記記憶装置に格納する処理と、
前記記憶装置に格納された前記複数の移動局装置に関する情報を、基地局装置を介して、ノード装置へ送信する処理と、
を実行することを特徴とする移動局装置。
(付記17)
基地局装置が備えるプロセッサに、
移動局装置から通信の認証に関する認証情報を受信する処理と、
前記移動局装置から送信される認証情報に含まれる前記移動局装置に関する情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
(付記18)
基地局装置による移動局装置の位置検出方法であって、
前記基地局装置は、プロセッサと記憶装置を備え、
前記位置検出方法は、
移動局装置からの通信の認証に関する認証情報に対して、前記移動局装置が通信可能であることを、前記移動局装置に通知する処理と、
前記移動局装置に通信可能であることを通知した後に、前記移動局装置に関する位置情報を要求する要求信号を送信する処理と、
前記要求信号に応じて前記移動局装置から送信される位置情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
前記プロセッサに実行させることを特徴とする位置検出方法。
2 基地局
3 CNノード
4 移動局
Claims (9)
- コアノード装置と接続され、移動局装置に対して無線サービスを提供する基地局装置であって、プロセッサと記憶装置を備え、
前記プロセッサが、
前記コアノード装置との通信に障害を検知した場合に、前記コアノード装置を模擬する第1状態に遷移する処理と、
前記第1状態において前記移動局装置から通信の認証に関する認証情報を含むアタッチ要求を受信する処理と、
前記第1状態において前記アタッチ要求を受信した場合、前記アタッチ要求に対して前記コアノード装置が送信する信号を模擬した信号であって、前記アタッチ要求を送信した移動局装置に通信確立可能であることを通知する内容の応答信号を模擬した第1模擬信号を、前記移動局装置へ送信する処理と、
前記第1模擬信号を送信した後に、前記移動局装置に測定要求を送信する処理と、
前記第1状態において前記測定要求に応じて前記移動局装置から送信される測定報告に含まれる位置情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行することを特徴とする基地局装置。 - 前記プロセッサは、前記コアノード装置との通信の障害検知にかえて、災害の発生を検出する処理を実行し、災害が発生した場合に前記第1状態に遷移する処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。
- 前記プロセッサは、前記第1状態において、自装置に関する情報を含む報知情報を前記移動局装置に送信する処理を実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の基地局装置。
- 前記プロセッサは、前記第1状態において、複数の前記移動局装置から収集された位置情報を前記移動局装置へ送信する処理を実行することを特徴とする請求項2乃至3の何れか一項に記載の基地局装置。
- 前記プロセッサは、
前記移動局装置から、自装置以外の他移動局装置を呼び出すための信号である発信要求を受信する処理と、
前記発信要求の回数をカウントする処理と、
前記移動局装置からの発信要求の回数を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の基地局装置。 - コアノード装置と接続され移動局装置に対して無線サービスを提供する通信システムであって、
プロセッサと記憶装置を備え、
前記プロセッサは、
前記コアノード装置との通信に障害を検知した場合に、前記コアノード装置を模擬する第1状態に遷移する処理と、
前記第1状態において前記移動局装置から通信の認証に関する認証情報を含むアタッチ要求を受信する処理と、
前記第1状態において前記アタッチ要求を受信した場合、前記アタッチ要求に対して前記コアノード装置が送信する信号を模擬した信号であって、前記アタッチ要求を送信した移動局装置に通信確立可能であることを通知する内容の応答信号を模擬した第1模擬信号を、前記移動局装置へ送信する処理と、
前記第1模擬信号を送信した後に、前記移動局装置に測定要求を送信する処理と、
前記第1状態において前記測定要求に応じて前記移動局装置から送信される測定報告に含まれる位置情報を前記記憶装置へ格納する処理と、
を実行することを特徴とする通信システム。 - 基地局装置の上位局を介して、前記基地局装置と接続されるノード装置であって、
前記ノード装置はプロセッサと記憶装置を備え、
前記プロセッサが、
前記基地局装置が取得した移動局装置に関する情報を、前記基地局装置から受信する処理と、
前記基地局装置が取得した移動局装置に関する情報を、該位置情報を前記基地局装置から受信した移動局装置から受信する処理と、
前記基地局装置及び前記移動局装置から受信された前記移動局装置に関する情報を、前記移動局装置毎に集計する処理と、
を実行することを特徴とするノード装置。 - プロセッサと記憶装置を備える移動局装置であって、前記プロセッサは、
基地局装置から受信される複数の移動局装置に関する情報を、前記記憶装置に格納する処理と、
前記記憶装置に格納された前記複数の移動局装置に関する情報を、基地局装置を介して、ノード装置へ送信する処理と、
を実行することを特徴とする移動局装置。 - コアノード装置と接続され、移動局装置に対して無線サービスを提供する基地局装置による前記移動局装置の位置検出方法であって、
前記コアノード装置との通信に障害を検知した場合に、前記コアノード装置を模擬する第1状態に遷移する処理と、
前記第1状態において前記移動局装置からの通信の認証に関する認証情報を含むアタッチ要求を受信した場合、前記アタッチ要求に対して前記コアノード装置が送信する信号を模擬した信号であって、前記アタッチ要求を送信した前記移動局装置に通信確立可能であることを通知する内容の応答信号を模擬した第1模擬信号を、前記移動局装置へ送信する処理と、
前記第1模擬信号を送信した後に、前記移動局装置に測定要求を送信する処理と、
前記第1状態において前記測定要求に応じて前記移動局装置から送信される測定報告に含まれる位置情報を前記基地局装置の記憶装置へ格納する処理と、
を前記基地局のプロセッサに実行させることを特徴とする位置検出方法。
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