JP6362557B2 - 移動基地局及び位置登録方法 - Google Patents
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Description
また、災害や遭難等が発生することを予測することは困難であるため、特許文献1のように、GPS信号を自動的に送信する特殊な通信装置や、個人情報の事前の登録を要求する方法は、適用場面が著しく限定される。
一方、トラッキングエリアは、一又は複数の基地局(eNodeB)によりカバーされるため、数百メートル〜数キロメートルといった広範囲のエリアであり、被災者の位置を把握するためには精度が不十分という問題がある。
初めに、図1を参照して、本発明の移動基地局1の概要について説明する。移動基地局1は、所定の移動手段により移動可能な基地局であり、図1(A)に示すように、携帯電話やスマートフォン等の通信装置100が無線通信可能な無線エリアを形成する。なお、所定の移動手段としては、陸上移動、水上移動及び空中移動等の任意の手段を用いることができ、本実施形態では、一例として、気球やヘリコプター等による空中移動を想定している。
移動基地局1は、エリア特定機能2、追加機能3及び測位機能4を備える。
具体的には、eUTRANを用いたセルラー通信では、通信装置100から所定のタイミングで送信されるTAU(Tracking Area Update)やAttach Request、Service Requestと呼ばれる制御信号に基づいて、当該通信装置100が在圏する無線エリアを把握している。
広域無線システムでは、このTAUを受けると、通信装置100が当該時点で在圏しているTAを含むTAリストをTAUA(Tracking Area Update Accept)に格納して、通信装置100に対して返信する。通信装置100では、TAUAを受信すると、自身が保持するTAリストを更新することで、広域無線システムにおいて通信装置100が在圏する無線エリアが把握される。
なお、eUTRANにおいて、通信装置100の位置登録処理は、基地局ではなく、基地局に接続されたコアネットワークであるEPC(Evolved Packet Core)のMME(Mobility Management Entity)において行われる。この点、本発明の移動基地局1は、基地局に加えサーバを備えることでエリア特定機能2を発揮することとしてもよく、また、バックボーンインフラとしてのMMEと協働することでエリア特定機能2を発揮することとしてもよい。本実施形態では、説明を簡易にするため、移動基地局1は、基地局とサーバとにより構成されるものとする。
この点、移動基地局1が形成する無線エリアに対してエリア識別子「1」が設定されており、移動基地局1が地点A、地点B、地点Cの順に移動する場合(図1(B))を例にとり、説明する。
その後、移動基地局1が地点B及び地点Cに移動すると、移動基地局1は、自身の無線エリアに対してエリア識別子「1」を報知するが、通信装置100では、エリア識別子「1」を含むTAリストを保持しているため、移動基地局1に対して位置登録要求を送信することがない。
一例として、図1(C)に示すように、追加機能3は、移動基地局1が地点Aに存在する場合に、当該移動基地局1が形成する無線エリアのエリア識別子を「1」にセットし、その後、移動基地局1が地点Bに移動するとエリア識別子を「2」に変更し、その後、移動基地局1が地点Cに移動するとエリア識別子を「3」に変更する。
また、エリア識別子を変更する間隔や、移動基地局1が形成する無線エリアのサイズを調整することで、運用者(救助者)が所望する粒度で通信装置100の位置を特定することができ、好適である。なお、無線エリアのサイズは、例えば、移動基地局1の送信電力や利用する周波数帯を調整することで調整することができる。
図2は、移動基地局1の機能構成を示すブロック図である。図2に示すように、移動基地局1は、通信部5と、記憶部6と、制御部7と、を含んで構成される。
通信部5は、送信アンテナ及び受信アンテナを含んで構成され、制御部7から出力された信号を変調してRF(Radio Frequency)信号を生成し、送信アンテナを介して周囲の通信機器に対して無線送信する。また、通信部5は、受信アンテナを介して受信したRF信号を復調して制御部7に出力する。
なお、通信装置100の位置を特定するための情報とは、例えば、当該通信装置100から位置登録要求を受信した時刻、位置登録要求を受信した際に報知していたエリア識別子等の任意の情報である。移動基地局1にとって自身の位置等は既知であるため、位置登録要求を受信するたびに位置登録リストを更新することで、自身(無線エリア)の位置と、通信装置100の在圏の有無とが紐づけられ、結果、通信装置100の位置を特定することができる。
エリア特定機能2を発揮する場合、制御部7は、報知部21と、受信部22と、送信部23と、登録部24とを含んで構成される。
送信部23は、通信装置100から位置登録要求を受信すると、当該通信装置100に対して位置登録応答を行う。具体的には、送信部23は、通信装置100に対して報知部21が報知したエリア識別子を含むエリア識別子のリストを送信することで、位置登録応答を行う。なお、送信部23が送信するエリア識別子のリストの詳細については、図5において後述する。
なお、これら条件は、単独で用いることとしてもよく、夫々を任意に組み合わせて用いることとしてもよい。
なお、設定部32は、静的な閾値を設定することとしてもよく、また、動的な閾値を設定することとしてもよい。静的な閾値とは、固定的な閾値であり、例えば、移動基地局1が災害現場を1周する間は大きな閾値を設定しておくことで、通信装置100の大まかな位置を把握し、その後、当該大まかな位置に対して小さな閾値を設定することで、通信装置100の詳細な位置を把握するといった運用方法が想定される。また、動的な閾値とは、移動基地局1が災害現場を1周する間も変化する閾値であり、例えば、処理負荷に応じて閾値を変更することで、多くの通信装置100が存在するエリアの近傍のエリアを詳細に探索するといった運用方法が想定される。
変更部33は、記憶部6に記憶されているエリア識別子リストに含まれる候補エリア識別子を参照して、当該候補エリア識別子の中から選択した一のエリア識別子を、報知部21が報知するエリア識別子として変更する。そのため、移動基地局1にとって、変更するエリア識別子は、既知の識別子であることになる。
その結果、通信装置100に改修を加えることなく、かつ、通信装置100のユーザ(被災者)の操作を必要とすることなく、精度良く通信装置100の位置を把握することができる。
移動基地局1の位置が変化するたびに通信装置100の位置登録を行うことで、上述のように通信装置100の位置を精度良く把握できるという利点が一方で、移動基地局1の処理負荷が増加してしまうという問題がある。送信部23は、少なくとも報知部21が報知したエリア識別子を含むエリア識別子のリストを送信することで、移動基地局1の処理負荷を軽減する。なお、測位精度の向上と処理負荷の軽減とはトレードオフの関係にあり、運用者が適宜設定することができる。
なお、将来変更する予定のエリア識別子とは、位置登録に関する処理負荷の軽減という観点からは、現在の無線エリアと一部が重複する無線エリアに対して設定するエリア識別子であることが好ましい。
図5(B)に示す例の場合、移動基地局1(送信部23)は、現在報知中のエリア識別子「1」に加え、通信装置100Aに対しては、エリア識別子「3」を送信し、通信装置100Bに対しては、通信装置100Aに送信するエリア識別子「3」とは異なるエリア識別子「2」を送信している。これにより、移動に伴い報知するエリア識別子が「1」から「2」に変更された場合であっても、通信装置100Aは位置登録要求を行う一方で、通信装置100Bは位置登録要求を行わない。その結果、通信装置100Aについては位置を精度良く測定することができるとともに、移動基地局1の処理負荷を軽減することができる。
続いて、通信装置100の位置を把握する際の移動基地局1及び通信装置100の動作について説明する。図6は、移動基地局1及び通信装置100の動作の流れを示す動作フローである。
通信装置A,Bから位置登録要求を受け付けると、移動基地局1は、当該位置登録要求に応じて位置登録応答を行う。図6に示す例では、移動基地局1は、ステップS2において、通信装置Aに対しては、エリア識別子「1」「3」を含むリストを送信し、ステップS3において、通信装置Bに対しては、エリア識別子「1」「2」を含むリストを送信している。通信装置A,Bでは、受信したリストに基づいて、自身が保持するエリア識別子のリストを更新する。
他方、通信装置Bは、報知されたエリア識別子「3」を保持していない。そこで、通信装置Bは、ステップS13において、移動基地局1に対して位置登録要求を行い、移動基地局1は、当該位置登録要求に応じて位置登録応答を行う。図6に示す例では、移動基地局1は、通信装置Bに対して、エリア識別子「3」「4」を含むリストを送信している。
移動基地局1は、自身が形成する無線エリアに対して当該無線エリアを識別するエリア識別子を報知するところ、自身の位置が変化すると報知するエリア識別子を変更する。携帯電話やスマートフォン等の通信装置100では、報知されるエリア識別子が変わると接続先の基地局が変わったと判定して、再度の位置登録を行う。その結果、エリア識別子を変更することを繰り返すことで、通信装置100の位置をマッピングしていくことができる。
通信装置100によるこのような位置登録は、常時行われているものであり、通信装置100が基本的に備える機能であるため、移動基地局1によれば、通信装置100に何らの改修を加えることなく、通信装置の位置を精度良く把握することができる。
このとき、移動基地局1は、複数の通信装置100の夫々に対して異なる候補エリア識別子を送信することで、通信装置100の測位精度と移動基地局1の処理負荷とを適切に調整することができ、好適である。
2・・・エリア特定機能
21・・・報知部
22・・・受信部
23・・・送信部
24・・・登録部
3・・・追加機能
31・・・検出部
32・・・設定部
33・・・変更部
4・・・測位機能
100・・・通信装置
Claims (4)
- 通信装置が無線通信可能な無線エリアを形成する移動基地局であって、
前記無線エリア内の通信装置に対して、当該無線エリアを識別する識別情報を報知する報知部と、
前記識別情報とは異なる識別情報を保持している通信装置から、位置登録要求を受信する受信部と、
受信した前記位置登録要求に基づいて、前記通信装置の位置情報を登録する登録部と、
前記報知部が報知する前記識別情報を、自身の位置の変化に応じて変更する変更部と、
自身の位置の変化量に対する閾値を設定する設定部と、を備え、
前記変更部は、前記変化量が前記閾値を超えると、前記報知部が報知する前記識別情報を変更する、移動基地局。 - 前記変更部が変更する識別情報の候補である候補識別情報を複数記憶する記憶部と、
前記位置登録要求を受信すると、当該位置登録要求を行った通信装置に対して、前記報知部が報知した前記識別情報に加え、複数の前記候補識別情報のうちの少なくとも一の候補識別情報を送信する送信部と、
を備える請求項1に記載の移動基地局。 - 前記送信部は、前記位置登録要求を行った複数の通信装置の夫々に対して異なる候補識別情報を送信する、
請求項2に記載の移動基地局。 - 通信装置の位置を登録する位置登録方法であって、
無線エリアを形成する基地局から、当該無線エリア内の通信装置に対して、当該無線エリアを識別する識別情報を報知するステップと、
報知された前記識別情報とは異なる識別情報を保持している通信装置から、前記基地局に対して位置登録要求を送信するステップと、
前記位置登録要求に基づいて、前記通信装置の位置情報を登録するステップと、
前記基地局を移動するステップと、
前記基地局の位置の変化に応じて、当該基地局が報知する識別情報を変更するステップと、
自身の位置の変化量に対する閾値を設定するステップと、
を含み、
前記識別情報を変更するステップでは、前記変化量が前記閾値を超えると、報知する前記識別情報を変更する、
位置登録方法。
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