JP6573519B2 - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信端末からセルラーネットワーク（移動通信網）を介して確立された通信路によりデータがサーバーからの要求を契機にサーバーへ送信される無線通信システムに関し、通信端末の増大により移動体通信網内に保持される情報量の増大に伴うシステムの負荷を抑制する上で好適な無線通信システムに関するものである。

一般にセルラーネットワーク（移動通信網）においては、それぞれＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）と呼ばれる加入者識別子がＭＴＣ（Machine Type Communication）端末（以下、通信端末という。）につきそれぞれ割り当てられる。

このＩＭＳＩは、ＳＩＭ（Subscriber Identity Module Card）カード等を介して通信端末内に入力されることとなる。セルラーネットワーク（移動通信網）の加入者の識別は、各通信端末に割り当てられた電話番号のみならず、このＩＭＳＩを介して行われる。

このＩＭＳＩに紐付けられる情報としては、無線端末のＩＰアドレス、在圏情報、ベアラＩＤ、外部ネットワーク情報、ＱｏＳ（Quality of Service）情報等であるが、これらの情報は、あくまでＩＭＳＩを介して通信端末毎に管理されることとなる。

このようなＩＭＳＩに紐付けられる各種情報は、通信端末の電源投入や、発着信に応じて更新、生成、削除が行われる。またこのＩＭＳＩに紐付けられる各種情報は、通信端末が特にデータを送受信していない場合においても、その接続状態を管理する必要がある。

ところで、近年において、人間の介在無しに自動車や家電等の機器同士が無線通信して情報交換を行うＭ２Ｍ（Machine to Machine）システムや、世の中に存在する様々な物体（モノ）に通信機能を持たせて自動認識や遠隔計測等を行うＩｏＴ（Internet of Things）が進展しつつある。

その結果、大規模数の通信端末が、いわゆるセルラーネットワーク（移動通信網）を介して無線通信することが予想される。

その結果、移動通信網に接続されたサーバーには、大規模な数の通信端末からデータが定期的に送信されることとなる。

大規模な数の通信端末とサーバーとの通信を制御する移動通信網は、かかる通信量の増加に伴う膨大な制御処理を余儀なく行わざるを得なくなり、大量なハードウェアリソースを用意し、或いは高度な分散制御を実施する必要が生じる。

これらの問題点を解決するために、特許文献１において移動通信網と直接通信を行う通信端末を削減する技術が開示されている。

この特許文献１の開示技術によれば、複数個の通信端末の中から他の通信端末のためのゲートウェイとして機能させるものを用意することで、このゲートウェイとして機能する通信端末を介して他の複数の通信端末を束ねて通信量を減らし、制御処理量の低減を図ることが可能となる。

特表２０１４−５１７５５３号公報

上述した特許文献１の開示技術によれば、移動通信網と直接通信を行う通信端末を削減することで、通信端末の発着信の際に発生する制御処理量の削減は可能である。

しかしながら、この特許文献１の開示技術では、移動通信網の中に保持される通信端末の情報量を削減することができない。

また特許文献１の開示技術によれば、ゲートウェイになる通信端末を用意し、これを介して他の複数の通信端末を束ねて制御する形態であるため、広範囲に亘り通信端末を展開する場合には、各領域においてそれぞれゲートウェイを設置する必要が生じてしまう。

また、かかるゲートウェイの端末を設置するための設計が必要となり、実用化に向けた労力の負担が増加してしまうという問題点もある。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、通信端末から移動通信網を介して確立された通信路によりデータがサーバーからの要求を契機にサーバーへ送信される無線通信システムにおいて、大規模な数の通信端末が移動通信網を利用する場合においても、当該移動通信網内にて取り扱われ、保持される情報量の増加を抑制することで、制御処理量を軽減させ、ひいてはシステムの負荷を抑制することが可能な無線通信システム及び方法を提供することを目的とする。

第１発明に係る無線通信システムは、複数の通信端末と、前記通信端末から移動通信網を介して通信路が確立されてデータが送信されるサーバーとを含む無線通信システムであって、前記移動通信網は、同一のＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）が割り当てられた複数の前記通信端末について、登録処理が可能である登録可能時間帯と不能である登録不能時間帯とを交互に設け、前記通信端末は、電源投入に伴い前記移動通信網に対して登録要求情報を前記移動通信網に送信し、前記移動通信網は、前記通信端末からの前記登録要求情報を前記登録可能時間帯に受信した場合には前記通信端末の登録処理を行い前記通信路を確立し、前記登録要求情報を前記登録不能時間帯に受信した場合には前記登録要求情報の送信を再試行するタイミングを示す再試行タイマー値を前記通信端末に送信し、前記通信端末は、登録完了情報を受信した場合には通信可能状態へ遷移し、前記再試行タイマー値を受信した場合には前記再試行タイマー値に基づき前記登録要求情報を前記移動通信網に再度送信し、前記通信端末は、前記通信端末と前記移動通信網との間で一定時間通信が行われない場合には、前記通信路を開放するとともにＰＳＭ（Power Saving Mode）のタイマー値が前記移動通信網から前記サーバーに送信され、前記サーバーは前記ＰＳＭのタイマー値を受信し前記ＰＳＭのタイマーを開始するとともに、前記通信端末は前記登録完了情報に含まれている前記ＰＳＭのタイマーに基づきＰＳＭへと移行し、前記サーバーは前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記移動通信網にデータ取得要求を送信し、前記通信端末は前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記移動通信網に対して位置登録情報を送信し位置登録を行い、前記移動通信網は前記サーバーからの前記データ取得要求の受信が前記位置登録よりも前に行われた場合には、前記位置登録が終了するまで前記データ取得要求をバッファし、前記位置登録の完了後に前記移動通信網と前記通信端末とが前記通信路を確立し、前記移動通信網が前記データ取得要求を前記通信端末に送信し、前記通信端末は、前記データ取得要求に応じて前記データを前記サーバーに送信することを特徴とする。

第２発明に係る無線通信システムは、第１発明において、前記サーバーは、複数のＥＩＤ（External Identifier）を保有するとともに前記ＥＩＤの中から前記通信端末を識別するための前記ＥＩＤを選択し、選択された前記ＥＩＤが前記通信端末に割り当てられていない場合は、前記ＥＩＤを割り当て可能状態とし、前記移動体通信網が有するＩＭＳＩ使用中フラグを未使用を示す値に更新し、選択された前記ＥＩＤが前記通信端末に割り当てられている場合は、前記ＥＩＤを割り当て不可状態とし、前記移動体通信網が有するＩＭＳＩ使用中フラグを使用中を示す値に更新し、前記移動通信網は、前記ＩＭＳＩ使用中フラグが使用中の場合を前記登録不能時間帯とするとともに、前記ＩＭＳＩ使用中フラグが未使用の場合を前記登録可能時間帯とすることを特徴とする。

第３発明に係る無線通信システムは、第２発明において、前記サーバーは、割り当て可能状態にある前記ＥＩＤがある場合には、一定時間経過後に割り当て不可状態へと変更することを特徴とする。

第４発明に係る無線通信システムは、第２発明又は第３発明において、前記移動通信網と前記通信端末との前記通信路の確立は、前記移動通信網から前記通信端末に対して、前記通信端末の前記ＥＩＤを特定したページングを実行することにより行われることを特徴とする。

第５発明に係る無線通信システムは、第１発明乃至第４発明の何れか１つにおいて、前記ＰＳＭのタイマー値は全ての前記通信端末で同一であることを特徴とする。

第６発明に係る無線通信方法は、複数の通信端末と、前記通信端末から移動通信網を介して通信路が確立されてデータが送信されるサーバーとを含む無線通信システムによる無線通信方法であって、前記移動通信網により、同一のＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）が割り当てられた複数の前記通信端末について、登録処理が可能である登録可能時間帯と不能である登録不能時間帯とが交互に設けられ、前記通信端末の電源投入に伴い前記移動通信網に対して登録要求情報が前記移動通信網に送信され、前記通信端末からの前記登録要求情報が前記登録可能時間帯に受信された場合には前記移動通信網により前記通信端末の登録処理が行われ前記通信路が確立され、前記登録要求情報が前記登録不能時間帯に受信された場合には前記移動通信網により前記登録要求情報の送信を再試行するタイミングを示す再試行タイマー値が前記通信端末に送信され、登録完了情報を受信した場合には前記通信端末は通信可能状態へ遷移し、前記再試行タイマー値を受信した場合には前記通信端末により前記再試行タイマー値に基づき前記登録要求情報が前記移動通信網に再度送信され、前記通信端末と前記移動通信網との間で一定時間通信が行われない場合には、前記通信端末により前記通信路が開放されるとともに前記移動通信網からＰＳＭ（Power Saving Mode）のタイマー値が前記サーバーに送信され、前記ＰＳＭのタイマー値を受信した前記サーバーにより前記ＰＳＭのタイマーが開始されるとともに、前記通信端末により前記登録完了情報に含まれている前記ＰＳＭのタイマーに基づくＰＳＭへの移行が行われ、前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記サーバーにより前記移動通信網にデータ取得要求が送信され、前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記通信端末により前記移動通信網に対して位置登録情報が送信され位置登録が行われ、前記サーバーからの前記データ取得要求の受信が前記位置登録よりも前に行われた場合には、前記移動通信網により前記位置登録が終了するまで前記データ取得要求がバッファされ、前記位置登録の完了後に前記移動通信網と前記通信端末との前記通信路が確立され、前記移動通信網により前記データ取得要求が前記通信端末に送信され、前記通信端末により、前記データ取得要求に応じて前記データが前記サーバーに送信されることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、通信端末から移動通信網を介して確立された通信路によりデータがサーバーからの要求を契機にサーバーへ送信される無線通信システムにおいて、大規模な数の通信端末が移動通信網を利用する場合においても、当該移動通信網内にて取り扱われ、保持される情報量の増加を抑制することで、制御処理量を軽減させ、ひいてはシステムの負荷を抑制することが可能となる。

本発明を適用した無線通信システムのネットワーク構成図である。 （ａ）は本発明を適用した無線通信システムの通信コンセプトを示す図であり、（ｂ）はＩＭＳＩが使用可能か否かを判別するためのフラグテーブルの例である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける動作の概要を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作の前半を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作の後半を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの詳細なシーケンスの第１段階を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの詳細なシーケンスの第２段階を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの詳細なシーケンスの第３段階を説明するための図である。

以下、本発明を適用した無線通信システムを実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明をする。

図１は、本発明を適用した無線通信システム１のネットワーク構成図を示している。無線通信システム１は、複数の通信端末２（通信端末２−１、２−２、２−３、・・）と、この通信端末との間で無線信号を送受信する基地局３を有する地域エリアネットワーク３０と、一又は複数の地域エリアネットワーク３０に接続されるコアネットワーク４と、コアネットワーク４に接続されるサーバー５とを備えている。

通信端末２は、いわゆるＭＴＣ（Machine Type Communication）端末であり、施設管理を始めとし、環境やインフラストラクチャー（電気、水、ガス等）をモニタリングするために配置されるものである。

この通信端末２は、基本的には定位置に固定して使用されるものであるが、これに限定されるものではなく、自由に持ち運び可能なモバイル端末として構成されていてもよい。

この通信端末２を地域毎に配設することにより、地域規模のネットワークを構成するようにしてもよい。

通信端末２は、定期的又は不定期的にモニタリングした各種情報を一時的に格納し、これを所定間隔を以ってサーバー５へ送信することで情報のアップロードを行う。

この通信端末２からサーバー５へのアップロードの間隔は、例えば数十分〜数時間間隔とされていてもよい。

通信端末２は、一般的には、基地局３との間で無線通信が可能な携帯電話機やスマートフォン等で構成される携帯情報端末で構成される場合を想定しているが、これ以外に例えばタブレット型端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、その他いかなる電子機器で構成されていてもよい。

通信端末２は、各種処理を実行するためのアプリケーション２１に基づいて動作するものである。

また通信端末２を構成するＵＥ（User Equipment）としては、外部から装入されるＳＩＭ（Subscriber Identity Module Card）カード２２と、このＳＩＭカード２２に接続される無線インターフェース２３とを備えており、さらに情報検出部２４と、これに接続される記憶部２５を備えている。この記憶部２５は、ＳＩＭカード２２並びに無線インターフェース２３にも接続されている。

ＳＩＭカード２２は、加入者を特定するためのＩＤ番号を始めとした各種情報が記述されたＩＣカードである。

このＳＩＭカード２２には、ＩＭＳＩ (International Mobile Subscriber Identity) と呼ばれる加入者識別子が付与されている。このＩＭＳＩと電話番号とを結びつけることにより通信を可能とする。

このＩＭＳＩは、携帯電話事業者と契約する際に発行され、ＳＩＭカード毎に固有の識別子とされる。このため、通常は、このＳＩＭカード２２が装入される一の通信端末２に一のＩＭＳＩが割り当てられることになり、逆に一のＩＭＳＩが複数の通信端末２に割り当てられることは無い。

即ち、通常であれば複数の通信端末２−１、２−２、２−３、・・・があれば、互いに異なるＩＭＳＩ＃１、ＩＭＳＩ＃２、ＩＭＳＩ＃３、・・・が割り当てられる。

但し、本発明では、図１に示すように、複数の通信端末２−１、２−２、２−３、・・・に対して互いに同一のＩＭＳＩ＃１が割り当てられることが前提となる。

この複数の通信端末２−１、２−２、２−３、・・・への同一のＩＭＳＩ＃１の割り当ては、かかる同一のＩＭＳＩ＃１が割り当てられたＳＩＭカード２２を複数枚用意し、それぞれの通信端末２−１、２−２、２−３、・・・へ装入することで容易に実現できる。

なお、上述した実施形態では、あくまでＩＭＳＩがＳＩＭカード２２に記憶される場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではない。即ち、物理的なＳＩＭカード２２を実装することなく、ソフトＳＩＭ或いはEmbedded SIM（eUICC）等のようなソフトウェア的なＳＩＭを実装するようにしてもよい。

無線インターフェース２３は、基地局３と無線通信を行うために用いられるインターフェースである。この無線インターフェース２３は、使用する無線通信の規格に応じて各種符号化復号化処理、変調処理等を施す。無線インターフェース２３は、電波を送受信するためのアンテナも含まれる。

情報検出部２４は、サーバー５へ送信すべき情報を取得する。この情報検出部２４は、例えば、ＩＰアドレス、在圏情報、ベアラＩＤ、外部ネットワーク情報、ＱｏＳ（Quality of Service）情報等を取得するものであれば、無線通信可能なアンテナ等で具現化される。

また、情報検出部２４は、電力の使用量や、通信端末２の使用状態、更にはユーザからの操作状態を判別するためのタッチパネルやメータ等で具現化される場合もある。また、この情報検出部２４は、現在の位置情報を取得する、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）であってもよい。

情報検出部２４の各種検出動作は、アプリケーション２１に基づいて実行される。情報検出部２４は、この検出した各種情報を記憶部２５へ出力する。

記憶部２５は、情報検出部２４から送られてくる検出情報を一時的に記憶するためのストレージ、バッファ、メモリ等で構成される。

記憶部２５に一時的に記憶された検出情報は、アプリケーション２１による制御の下で読み出されて、無線インターフェース２３を介して基地局３へと送信される。

基地局３の群から構成される地域エリアネットワーク３０は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）や３Ｇ等の規格に基づいて通信端末２との間で通信を行う。

地域エリアネットワーク３０を構成する基地局３は、それぞれ地域毎に配設されるものであり、その通信範囲内に位置する通信端末２を管理するための機器である。

基地局３は、自身の通信範囲内にある通信端末２が無線通信を行う上でのいわゆる無線アクセスポイントとしての役割を果たし、更にその通信端末２がコアネットワーク４やサーバー５との間において通信を行う上でインターフェースとしての役割を果たすものである。

即ち、基地局３は、これを介して通信端末２がコアネットワーク４やサーバー５との間でデータの送受信を行うことを可能とするものである。

コアネットワーク４は、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）４１と、ＨＳＳ（Home Subscriber Server）４２と、ＧＷ（Gateway）４３と、通信インターフェース４４とを備えている。

図中の破線は、制御信号の送受信が行われる関係を示すものであり、図中の実線は、通信端末２とサーバー５との間で送受信されるデータの経路を示すものである。

ＭＭＥ４１は、通信端末２の移動管理、認証（セキュリティ制御）の処理を行う。即ち、このＭＭＥ４１は、係る処理を行う上では、ベアラの確立や開放、通信端末２の位置登録やハンドオーバー等の移動制御、認証処理を行う。

またＭＭＥ４１は、ＧＷ４３へのデータの転送経路設定や変更指示等も行う。具体的には、ＧＷ４３を構成するＳ−ＧＷ、Ｐ−ＧＷ間の転送経路の設定処理等も行う。

ＨＳＳ４２は、加入者情報を管理するデータベースであり、通信端末２における各種の加入者プロファイル情報や、識別子、長期共有キー、各加入者が加入しているサービスプロファイル等が格納されている。

また、このＨＳＳ４２は、通信端末２の位置情報や、解像度に関する情報も記録されている。これらの情報が通信端末２のアドレス情報とともにＨＳＳ４２に記録されている。

ＧＷ４３は、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷにより構成されている。Ｓ−ＧＷは、基地局３とコアネットワーク４とのパケットデータの授受を中継し、ＭＭＥ４１による制御の下で、通信のためのベアラリソースを確保する。

Ｐ−ＧＷは、通信インターフェース４４との通信を中継する。またこのＰ−ＧＷは、各通信端末２に対するＩＰ（Internet Protocol）アドレスの払出し、ベアラ確立時のパケット網への接続に関するユーザ認証、ＭＭＥ４１による指示に基づくサービスの品質を制御するためのＱｏＳ(Quality of Service)制御やアプリケーションプログラムを実行する上での各種データの作成等の処理を行う。また、Ｐ−ＧＷは、ＭＭＥ４１による制御の下で、通信のためのベアラリソースを確保する。

通信インターフェース４４は、ＧＷ４３から送信されてくるパケットデータを、サーバー５へ送信し、またサーバー５から送られてくるパケットデータをＧＷへ送信するための各種処理を行う。

通信インターフェース４４は、例えば、ＭＴＣ-ＩＷＦ(Machine Type Communication Inter Working Function)、ＳＣＳ(Service Capability Server)等のようなＭ２Ｍ（Machine to Machine）用のノードとして具現化されるものであってもよい。

サーバー５は、コアネットワーク４の通信インターフェース４４を介して送信されてくるデータを記録するためのストレージで構成されている。このサーバー５は、既に記録されているデータを読み出してこれを通信インターフェース４４を介してコアネットワーク４へ送信する。

次に、上述した構成からなる無線通信システム１の動作について説明をする。図２（ａ）は、この無線通信システム１の通信コンセプトを示す図である。無線通信システム１では、先ず複数の通信端末２−１、２−２、２−３、・・・間において共通のＩＭＳＩ＃１を割り当てる。

共通のＩＭＳＩ＃１を複数の通信端末２−１、２−２、２−３、・・間で割り当てるということは、例えば何れか一の通信端末２−１がＩＭＳＩ＃１を使用してコアネットワーク４やサーバー５と通信経路を確立して通信を行っている場合には、他の一の通信端末２−２等は、当該ＩＭＳＩ＃１を使用してコアネットワーク４やサーバー５と通信することができなくなる。

実際にこの無線通信システム１では、互いに共通のＩＭＳＩ＃１が割り当てられた複数の通信端末２−１、２−２、２−３、・・間においてコアネットワーク４やサーバー５と同時に通信経路が確立されるのを防止するための制御を行う。

具体的には、仮に通信端末２−１がＩＭＳＩ＃１を使用してコアネットワーク４やサーバー５と通信経路の確立を試みる場合には、その通信を試みる時点ＡにおいてＩＭＳＩ＃１を他の通信端末２−２、２−３、・・・が使用して通信を行っているか否かを判別する。

その結果、時点ＡにおいてＩＭＳＩ＃１を他の通信端末２−２、２−３、・・・が使用して通信を行っていない旨を判定した場合には、その時点ＡにおいてＩＭＳＩ＃１を自由に使用して通信経路を確立することができることを意味する。

このため、通信端末２−１は、ＩＭＳＩ＃１を使用してコアネットワーク４やサーバー５と通信経路を確立して通信を行う。

これに対して、この通信端末２−１がＩＭＳＩ＃１を使用している時点Ｂにおいて他の通信端末２−２がＩＭＳＩ＃１を使用してコアネットワーク４やサーバー５と通信経路の確立を試みる場合も同様に、ＩＭＳＩ＃１を他の通信端末２−１、２−３、・・・が使用して通信を行っているか否かを判別する。

その結果、時点ＢにおいてＩＭＳＩ＃１を他の通信端末２−１が使用して通信を行っている旨を判定することとなるため、その時点ＢにおいてＩＭＳＩ＃１を自由に使用して通信経路を確立することができないこととなる。

かかる場合において、通信端末２−２は、所定時間経過後の時点ＣにおいてＩＭＳＩ＃１を使用してコアネットワーク４やサーバー５と通信経路の確立を試みることとなる。かかる場合においても同様に、時点ＣにおいてＩＭＳＩ＃１を他の通信端末２−１、２−３、・・・が使用して通信を行っているか否かを判別する。

その結果、時点Ｃにおいて通信端末２−１がＩＭＳＩ＃１を使用した通信を完了しており、かつ他の通信端末２−３、・・がＩＭＳＩ＃１を未使用の場合には、ＩＭＳＩ＃１が使用可能な状態となるため、これを使用してコアネットワーク４やサーバー５と通信経路の確立を行い、通信を開始する。

一方、時点Ｃにおいて通信端末２−１がＩＭＳＩ＃１を使用した通信を完了してないか、或いは他の通信端末２−３、・・がＩＭＳＩ＃１を使用して通信中の場合には、通信端末２−２は、所定時間経過後において再度同様に通信経路の確立を試みることとなる。

このような制御を行うことにより、複数の通信端末２−１、２−２、２−３、・・・間において共通のＩＭＳＩ＃１を割り当てる場合において、時間的に重複することなく互いに使用して通信経路を確立することができる。即ち、この無線通信システム１においては、複数の通信端末２−１、２−２、２−３間で、時分割で共通のＩＭＳＩ＃１を順番に使用することが可能となる。

実際に、ＩＭＳＩ＃１が使用可能か否かを判別する際には、図２（ｂ）に示すようなフラグが記述されるフラグテーブルを用いて行うようにしてもよい。

このフラグテーブルでは、ＩＭＳＩ毎にフラグを立てることができるように設定されており、そのフラグは、他の通信端末により使用中か、或いは未使用かを示すものとされる。

時点Ａでは、ＩＭＳＩ＃１は未使用のフラグを立てておくことで、通信端末２−１は当該ＩＭＳＩ＃１を使用して通信経路の確立を実現することが可能となる。また通信端末２−１がこのＩＭＳＩ＃１を使用して通信を行っている期間は、このＩＭＳＩ＃１のフラグを未使用から使用中に遷移させる。

これにより、時点Ｂにおいて通信端末２−２がＩＭＳＩ＃１の使用状況を判別する際において、このテーブルのフラグを確認することにより、時点ＢにおいてＩＭＳＩ＃１が使用中であることから、通信端末２−２においては使用不可であることを容易に判別することが可能となる。

また、通信端末２−１がＩＭＳＩ＃１を使用した通信を停止し、その通信経路を解放する際には、フラグを使用中から未使用に遷移させる。その結果、通信端末２−１が通信経路解放後の時点Ｃにおいて、通信端末２−２はそのフラグを確認することでＩＭＳＩ＃１が未使用であることから、使用可能である旨を容易に判別することが可能となる。

なお、本発明においては、使用可否を示すフラグが記述されたＩＭＳＩ毎のフラグテーブルを使用する場合に限定するものではない。

例えばこのようなフラグテーブルを用いることなく、一の通信端末２が通信路確立をする際において、その通信端末２に割り当てられているＩＭＳＩの使用可否を判断し、ＩＭＳＩが既に他の前記通信端末により使用中か否かを判断するものであればいかなる方法を用いてもよい。但し、以下では、フラグテーブルに基づいて判断する場合を例にとり説明をする。

図３は、本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける動作の概要を示す図である。

本実施形態に係る無線通信システム１では、コアネットワーク４が同一のＩＭＳＩが割り当てられた複数の通信端末２について、登録処理が可能である登録可能時間帯と不能である登録不能時間帯とを交互に設ける動作を行う。

そして、通信端末２は、電源投入に伴いコアネットワーク４に対して登録要求情報をコアネットワーク４に送信する。
そして、コアネットワーク４は、登録可能時間帯においてのみ通信端末２からの登録要求を受け付ける。

一方、コアネットワーク４は、登録要求情報を登録不能時間帯に受信した場合には、登録要求情報の送信を再試行するタイミングを示す再試行タイマー値を通信端末２に送信する。通信端末２は、再試行タイマー値を受信した場合には再試行タイマー値に基づき登録要求情報をコアネットワーク４に再度送信する。

そして、通信端末２は、登録完了後、サーバー５に対してＥＩＤ割り当て要求を送信し、サーバー５は現時点で活性化状態のＥＩＤを返答する。また、データの取得間隔、送信間隔等の設定、地理的位置の登録等、必要に応じて通信端末２とサーバー５との間で情報交換が行われる。

また、通信端末２は、所定時間通信が行われない状態（アイドル）が続いた場合、通信経路を開放する。

この通信経路の開放の際、コアネットワーク４から端末のスリープモードであるＰＳＭ（Power Saving Mode）のタイマー値がサーバー５に送信され、通信端末２とサーバー５によりＰＳＭのタイマー値が共有される。

そして通信端末２とサーバー５とによりＰＳＭのタイマーが開始され、通信端末２はＰＳＭとなる。

そしてＰＳＭのタイマー値が終了すると、サーバー５は、ＥＩＤに基づき通信端末２の呼び出し（ページング）を行う。具体的には、サーバー５は、ＥＩＤに基づきデータ送信要求メッセージをコアネットワーク４に送信する。

コアネットワーク４は、ＥＩＤに対応するＩＭＳＩを特定し、当該ＩＭＳＩの位置登録が更新されていない状態である場合には、位置登録が完了するまでデータ送信要求メッセージをバッファする。

一方、通信端末２はＰＳＭのタイマーが終了すると通信可能な状態に復帰し、コアネットワーク４に対して位置登録を行う。

そして、コアネットワーク４は位置登録が完了したためバッファを解除し、バッファしていたデータ送信要求メッセージを通信端末２へ送信するために、呼び出し（ページング）を行う。コアネットワーク４からの呼び出し（ページング）に応答した通信端末２は通信路の確立を行う。通信路確立後、コアネットワーク４から基地局３を介して通信端末２へと、データ送信要求メッセージが送信される。データ取得要求を受信した通信端末２はサーバー５に対して保持しているデータを送信する。

なお、コアネットワーク４は、通信端末２がＰＳＭから復帰するタイミングが登録可能時間帯に該当する場合には、当該通信端末２以外の通信端末２が当該タイミングにおいて登録されデータ送信タイミングが通信端末２間で重複することを防止する必要がある。

そのため、コアネットワーク４は、ＰＳＭからの復帰タイミングが登録可能時間帯に該当する場合には当該時間帯を登録不能時間帯へと変更する処理を行う。

図３の例では、同一のＩＭＳＩを共有した２つの通信端末２であって、ＥＩＤ♯１が割り当てられている通信端末２−１及びＥＩＤ♯２が割り当てられている通信端末２−２のデータ送信タイミングが登録可能時間帯に該当する場合（図３で破線で表示）には、当該時間帯は何れも登録不能時間帯へと変更されている。

次に、本実施形態に係る無線通信システムの動作について詳細に説明する。図４は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、サーバー５は、通信端末２を識別するためのＩＤであるＥＩＤ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）群のうちから１つのＥＩＤを使用可能とすべく（活性化すべく）選択する。ここではＥＩＤ♯１が選択される。

次に、サーバー５は、ステップＳ２において、コアネットワーク４に対しＩＭＳＩの使用状態を示すＩＭＳＩフラグテーブルにおける当該ＩＭＳＩのフラグを「未使用」に更新売るよう要求するフラグ更新要求を送信する。

次に、フラグ更新要求を受信したコアネットワーク４は、ステップＳ３において、フラグ更新要求に従い、保有するＩＭＳＩテーブルのフラグを「未使用」に更新する。

次に、一定時間の経過後、ステップＳ４において、サーバー５は使用中のＥＩＤが存在する場合には、このＥＩＤを使用不可とすべく（非活化すべく）選択する。ここではＥＩＤ♯１が活性化されていたため、ＥＩＤ♯１が使用不可とされる。

この際、ステップＳ５において、サーバー５は、コアネットワーク４のＩＭＳＩテーブルにおいてフラグを「使用中」と更新するよう要求するフラグ更新要求が送信される。

次に、フラグ更新要求を受信したコアネットワーク４は、ステップＳ６において、フラグ更新要求に従い、保有するＩＭＳＩテーブルのフラグを「使用中」に更新する。

さらに一定時間の経過後、サーバー５は、次のＥＩＤ♯２を使用可能とする（ステップＳ９）。こうして本実施形態に係る無線通信システムでは、多数用意されたＥＩＤの全てが順次使用されていく。一度使用されたＥＩＤは、次のＥＩＤの使用周期まで使用されないことになる。

次に、ステップＳ７において、電源がＯＦＦとされていた一の通信端末２において電源が投入される。通信端末２において電源が投入された場合には、ステップＳ８へ移行する。

ステップＳ８に移行した場合において、通信端末２は、基地局３を介してコアネットワーク４に対してＵＥ登録処理を要求する。コアネットワーク４は、その電源が投入された通信端末２についてＵＥ登録を行う。

このＵＥ登録の過程において、コアネットワーク４は、共通に使用しているＩＭＳＩ＃１が現時点において使用可能か否かを判別する。この使用状況の判別は、上述したフラグテーブルを参照することで行う。

その結果、フラグテーブルに記述されているＩＭＳＩ＃１のフラグが現時点において未使用であるため、使用可能である旨を判別した場合には、後述するステップＳ１４へ移行する。

また、サーバー５はＥＩＤ♯１の活性化後、一定時間が経過するとステップＳ９に移行し、ＥＩＤ♯２を活性化する。そしてステップＳ１０においてサーバー５からコアネットワーク４に対してＩＭＳＩ使用中フラグの更新要求を行い、ステップＳ１１においてコアネットワーク４はフラグテーブルのＩＭＳＩ♯１の使用中フラグを「未使用」へと更新する。

一方、フラグテーブルに記述されているＩＭＳＩ＃１のフラグが現時点において使用中であるため、使用不可である旨を判別した場合には、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２へ移行した場合、コアネットワーク４は、タイマー値を、基地局３を介して通信端末２へ送信する。かかるタイマー値を受信した通信端末２は、タイマー値に記述されている時間の経過後、再度ステップＳ８に戻り、ＵＥ登録を要求する。

即ち、フラグテーブルＩＭＳＩ＃１のフラグが未使用になり、ＩＭＳＩ＃１が使用可能となるまで、このステップＳ８、Ｓ１２を繰り返すこととなる（ステップＳ１３、Ｓ１５）。

なお、このタイマー値は、コアネットワーク４によって生成されるものであるが、具体的にはランダムな値の中から一つを選択してこれをタイマー値としてもよいし、所定の定数をタイマー値としてもよい。

ステップＳ１３では、コアネットワーク４によりＩＭＳＩ♯１が使用可能であると判定される。その場合には、ステップＳ１４においてＩＭＳＩ♯１のフラグが「使用中」へと更新される。

フラグテーブルＩＭＳＩ＃１のフラグを「未使用」から「使用中」に更新することにより、他の通信端末２はこのＩＭＳＩ＃１を使用できなくなる結果、複数の通信端末２においてＩＭＳＩ＃１の使用の重複を防止することが可能となる。

また、コアネットワーク４は、アクセスしてきた通信端末２についてＵＥ登録処理を完了させる。このフラグの更新並びにＵＥ登録処理の完了後、ステップＳ１６へ移行する。

そして、ステップＳ１６に移行して、通信端末２は、基地局３、コアネットワーク４を介して必要に応じてサーバー５との間で通信を行う。

かかる場合には、通信端末２は、アプリケーション２１における識別子の登録やＥＩＤの割当要求、情報検出部２４による情報検出のタイミングや間隔、更には取得した情報の送信間隔等の設定、情報検出部２４をＧＰＳで構成する場合には、その地理的位置の登録等の各種データをサーバー５に対して送信する。

また、サーバー５は、ステップＳ１７において通信端末２に対してＥＩＤ♯２の割り当てを行う。なお、次のＥＩＤ周期では、割り当て済みのＥＩＤは活性化されないよう処理される。

そして、サーバー５は、これらのデータを受信し、自身のストレージに記録した上でその応答として割り当てられたＥＩＤ♯２を示す情報と共にコアネットワーク４、基地局３を介して通信端末２へと返信する（ステップＳ１８）。

次にステップＳ１９へ移行し、通信端末２からコアネットワーク４に至るまでの通信経路を解放する。

この通信経路の開放の際、コアネットワーク４が保持しているＰＳＭのタイマー値がサーバー５へと送信され、通信端末２とサーバー５によりＰＳＭのタイマー値が共有される（ステップＳ２０）。

そして通信端末２とサーバー５とによりＰＳＭのタイマーが開始され、通信端末２はＰＳＭとなる（ステップＳ２１、Ｓ２２）。

また、ＥＩＤ♯２の活性化後、一定時間が経過するとステップＳ２３に移行し、サーバー５はＥＩＤ♯３を活性化する。そしてステップＳ２４においてサーバー５からコアネットワーク４に対してＩＭＳＩ使用中フラグの更新要求を行い、ステップＳ２５においてコアネットワーク４はフラグテーブルのＩＭＳＩ使用中フラグを「未使用」へと更新する。

こうして用意されたＥＩＤの活性化が一巡すると、ＥＩＤ♯１が非活化される（ステップＳ２６）。

また、コアネットワーク４において、ＩＭＳＩのフラグが「使用中」に更新される（ステップＳ２８）。

また、サーバー５は、ＥＩＤ♯２については既に割り当てられているため、以後のＥＩＤ周期で活性化しないようにする。

そしてＰＳＭのタイマー値が終了すると（ステップＳ２９）、サーバー５は、ＥＩＤに基づき通信端末２の呼び出しを行う。具体的には、サーバー５は、ＥＩＤに基づきデータ送信要求メッセージをコアネットワーク４に送信する（ステップＳ３０）。

このとき、コアネットワーク４は、ＥＩＤに対応するＩＭＳＩを特定し、当該ＩＭＳＩの位置登録が更新されていない状態である場合には、位置登録が完了するまでデータ送信要求メッセージをバッファする（ステップＳ３１）。

一方、通信端末２はＰＳＭのタイマーが終了すると通信可能な状態に復帰し（ステップＳ３２）、コアネットワーク４に対して位置登録を行う（ステップＳ３３）。

そして、コアネットワーク４は、ＩＭＳＩの位置登録が完了したためバッファを解除し、バッファしていたデータ送信要求メッセージを、基地局３を経て通信端末２に対して送信するために、通信端末に対して呼び出し（ページング）を行う（ステップＳ３４）。

ここで、ページングは複数の通信端末２に到達することがある。そのため、本来であれば同じＩＭＳＩを使用している通信端末２は、全てこのページングに応答してしまうことになる。

しかし、本発明においてはタイマー値に基づきＰＳＭから復帰した通信端末２以外の通信端末２はＰＳＭにあるためこの呼び出しに応答することがない。

次に、ステップＳ３５において、コアネットワーク４からの呼び出し（ページング）に応答した通信端末２により通信路の確立が行われる。

そして、通信経路の確立後、ステップＳ３６において、コアネットワーク４から基地局３を介して通信端末２へと、データ取得要求を行うためのデータ送信要求メッセージが送信される（ステップＳ３６）。

次に、ステップＳ３７において、データ取得要求を受信した通信端末２は、保持しているデータ（時刻付きのセンシング情報）を、サーバー５へと送信する。ここで送信されるデータは、通信端末２における情報検出部２４において検出された各種情報等である。

次に、ステップＳ３８において通信路の開放が行われる。通信路の開放は、通信端末２とコアネットワーク４との間で一定時間通信が行われない状態が継続した場合に行われる。

また、通信路の開放に伴い、通信端末２のＰＳＭのタイマー値がサーバー５へと通知される（ステップＳ３９）。

そして、サーバー５がタイマーを開始する（ステップＳ４０）とともに、通信端末２がタイマーを開始する（ステップＳ４１）。

次に、ステップＳ４２において、サーバー５によりＥＩＤ♯３の活性化が行われ、割り当て可能な状態とされる。

次に、コアネットワーク４は、ステップＳ４３において、保有するＩＭＳＩテーブルのフラグを「未使用」に更新する。

上述した構成からなる本発明によれば、共通のＩＭＳＩを複数の通信端末２により互いに時間的に重複することなく共用することが可能となる。

その結果、大規模な数の通信端末２がコアネットワーク４を利用する場合においても、当該コアネットワーク４内において取り扱われ、保持される情報量の増加を抑制することができ、制御処理量を軽減させ、ひいてはシステムの負荷を抑制することが可能となる。

特に上述したフラグテーブルを介してＩＭＩＳ毎にその使用状況を管理することにより、共通のＩＭＳＩを使用する通信端末２間において通信が時間的に重複しないように効率よく制御することが可能となる。

次に、上述した図４及び図５に示すフローチャートの詳細なシーケンスについて説明をする。

図６は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの詳細なシーケンスの第１段階を説明するための図である。図７は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの詳細なシーケンスの第２段階を説明するための図である。図８は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの詳細なシーケンスの第３段階を説明するための図である。

まず、ステップＳ１において、サーバー５は、通信端末２を識別するためＥＩＤ♯１を選択する。

次に、サーバー５はステップＳ２において、コアネットワーク４に対してＩＭＳＩのフラグを「未使用」に更新するよう要求するフラグ更新要求を送信する。

次に、フラグ更新要求を受信したコアネットワーク４は、ステップＳ３において、フラグ更新要求に従い、保有するＩＭＳＩテーブルのフラグを「未使用」に更新する。

次に、一定時間の経過後、ステップＳ４において、サーバー５によりＥＩＤ♯１が使用不可とされる。

この際、ステップＳ５において、サーバー５は、コアネットワーク４のＩＭＳＩテーブルにおいてフラグを「使用中」と更新するよう要求するフラグ更新要求を送信する。

次に、フラグ更新要求を受信したコアネットワーク４は、ステップＳ６において、フラグ更新要求に従い、保有するＩＭＳＩテーブルのフラグを「使用中」に更新する。

また、一定時間の経過後、サーバー５は、次のＥＩＤ♯２を使用可能とする（ステップＳ９）。

次に、ステップＳ７において通信端末２において電源が投入された場合には、Random Access Preambleを基地局３へ送信する（ステップＳ１０１）。このRandom Access Preambleは、基地局３に対する送信許可をもらうための要求が含まれている。基地局３は、Random Access Preambleを受信した場合に、送信タイミングの設定、通信リソースの割り当て等を行った後、Random Access Responseを通信端末２へ返信する（ステップＳ１０２）

次に、通信端末２と基地局３間の無線区間のチャネルの割り当てを要求するためのRRC Connection Requestを通信端末２から基地局３へ送信する（ステップＳ１０３）。基地局３は、このRRC Connection Requestを受けて、RRC Connection Setupを通信端末２へ送信する（ステップＳ１０４）。

通信端末２は、このRRC Connection Setupを受信した場合には、実際に通信端末２と基地局３、基地局３とコアネットワーク４におけるＧＷ４３のＳ−ＧＷと、コアネットワーク４におけるＧＷ４３のＳ−ＧＷとＰ−ＧＷ間の通信経路を確立するための要求であるNAS Attach Request、並びに通信端末２と基地局３間の無線区間のチャネルの割り当てが終了した旨を示すRRC Connection Setup Completeを基地局３へ送信する（ステップＳ１０５）。このNAS Attach Requestには、通信端末２がＰＳＭになる能力を有することを示す情報（power saving cap）が含まれている。

基地局３は、ＭＭＥ４１に対して、NAS Attach Requestがあった旨、並びに通信端末２をコアネットワーク４側においてＵＥ登録するための要求が盛り込まれたS1AP Initial UE Messageを送信する（ステップＳ１０６）。

ＭＭＥ４１は、このS1AP Initial UE Messageを受信し、ＨＳＳ４２に対してAuthentication info Request を送信する（ステップＳ１０７）。このAuthentication info Requestは、上述したステップＳ１２において規定される認証手続きの実行要求が含まれている。

ＨＳＳ４２は、このAuthentication info Requestを受けて、ステップＳ８において説明した、ＩＭＳＩ＃１が現時点において使用可能か否かの判別処理を実行する。

また、ステップＳ８からステップＳ１２へ移行する場合には、先ずＨＳＳ４２からＭＭＥ４１に向けてＩＭＳＩ＃１が使用不可である旨のAuthentication Info Answerのメッセージを送信する（ステップＳ１０８）。

ＭＭＥ４１は、このＩＭＳＩ＃１が使用不可である旨のAuthentication Info Answerを受信した場合において、タイマー値Ｔ３３４６を生成し、これをAttach Rejectというメッセージに盛り込み、ステップＳ１２に示すようにこれを基地局３を介して通信端末２へ送信する。

ＩＭＳＩ♯１が使用不可である場合、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７及びステップＳ８と同様の処理が繰り返される。

すなわち、通信端末２は再度Random Access Preambleを基地局３へ送信する（ステップＳ１０９）。

基地局３は、Random Access Preambleを受信した場合に、送信タイミングの設定、通信リソースの割り当て等を行った後、Random Access Responseを通信端末２へ返信する（ステップＳ１１０）

次に、通信端末２と基地局３間の無線区間のチャネルの割り当てを要求するためのRRC Connection Requestを通信端末２から基地局３へ送信する（ステップＳ１１１）。基地局３は、このRRC Connection Requestを受けて、RRC Connection Setupを通信端末２へ送信する（ステップＳ１１２）。

通信端末２は、このRRC Connection Setupを受信した場合には、NAS Attach Request並びにRRC Connection Setup Completeを基地局３へ送信する（ステップＳ１１３）。

基地局３は、ＭＭＥ４１に対してS1AP Initial UE Messageを送信する（ステップＳ１１４）。

ＭＭＥ４１は、このS1AP Initial UE Messageを受信し、ＨＳＳ４２に対してAuthentication info Request を送信する（ステップＳ１１５）。

ＨＳＳ４２は、このAuthentication info Requestを受けて、上述したステップＳ１３（図４参照）で説明したように、ＩＭＳＩ＃１が現時点において使用可能か否かの判別処理を実行する。

このときはＩＭＳＩ♯１は使用可能であるため、上述したステップＳ１４（図４参照）においてＩＭＳＩ使用中フラグを「使用中」へと更新する。

一方、ステップＳ８においてＩＭＳＩ♯１が使用可能である場合には、ステップＳ１４へと移行する。

また、サーバー５はＥＩＤ♯１の活性化後、一定時間が経過するとステップＳ９に移行し、ＥＩＤ♯２を活性化する。そしてステップＳ１０においてサーバー５からコアネットワーク４に対してＩＭＳＩ使用中フラグの更新要求を行い、ステップＳ１１においてコアネットワーク４はフラグテーブルのＩＭＳＩ♯１の使用中フラグを「未使用」へと更新する。

ステップＳ１４に戻り、フラグの更新処理の完了後、ＨＳＳ４２からＭＭＥ４１に向けてAuthentication Info Answerが送信される（ステップＳ１１６）。

このAuthentication Info Answerの送信は、通信端末２がＩＭＳＩ＃１を使用して通信を行う認証手続の一つである。認証手続は、通信端末２、ＭＭＥ４１、ＨＳＳ４２間において行われる。

ＭＭＥ４１は、このAuthentication Info Answerを受けて、Authentication Requestを基地局３を介して通信端末２へ送信する（Ｓ１１７）。

通信端末２は、このAuthentication Requestを受信し、認証手続を行った後、Authentication Responseを基地局３を介してＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１１８）。

ＭＭＥ４１は、このAuthentication Responseを受信して、位置情報を登録するための要求であるUpdate Location ReqをＨＳＳ４２へ送信する（ステップＳ１１９）。

Update Location Reqを受信したＨＳＳ４２は、通信端末２がＭＭＥ４１の配下において接続されたことを記憶することができる。次にＨＳＳ４２は、ＭＭＥ４１に対してUpdate Location Resを送信する（ステップＳ１２０）。このUpdate Location Resは、Update Location Reqに対する応答信号である。

ＭＭＥ４１は、ＧＷ４３に対して、基地局とＳ−ＧＷ、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷとの間において通信経路の確立を要求するCreate Session Reqを送信する（ステップＳ１２１）。

ＧＷ４３は、このCreate Session Reqを受けて、基地局とＳ−ＧＷとの間の通信経路のＳ−ＧＷ側の設定、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷとの間における通信経路の確立を行い、Create Session ResをＭＭＥ４１へ返信する（ステップＳ１２２）。このCreate Bearer Resには、基地局３とＳ−ＧＷ間の通信経路の基地局側を設定するための情報が含まれている。

ＭＭＥ４１は、Create Session Resを受けてＳ−ＧＷとＰ−ＧＷとの間において通信経路が確立された旨、基地局とＳ−ＧＷ間の通信経路のＳ−ＧＷ側の設定が完了された旨を識別することができ、更に基地局３とＳ−ＧＷ間の通信経路の基地局側のを設定をするための情報を取得することが可能となる。

次に、ＭＭＥ４１は、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷとの間において通信経路の確立、基地局とＳ−ＧＷ間の通信経路のＳ−ＧＷ側の設定の完了が終了したことを示すInitial Context Setup Requestを基地局３へ送信する（ステップＳ１２３）。

Initial Context Setup Requestには、ＭＭＥ４１がＧＷ４３から受信したCreate Session Resに含まれる情報のみならず、通信端末２に対してコアネットワーク４におけるＵＥ登録が承認されたことを示す信号（Attach accept）や、Initial Context Setup Requestには、ＰＳＭのタイマー値が含まれている。

基地局３は、このInitial Context Setup Requestを受けて、無線通信に必要な通信リソースを確保すると共に、RRC Connection Reconfigurationを通信端末２へ送信する（ステップＳ１２４）。RRC Connection Reconfigurationは、コアネットワーク４におけるＵＥ登録が承認されたことの通知である。RRC Connection Reconfigurationには、ＰＳＭのタイマー値が含まれている。

通信端末２は、RRC Connection Reconfigurationを受信して自身の状態を、データを送信可能なアクティブ状態に移行させる。そして、通信端末２は、自身がアクティブ状態になり、データを送信できる状態になったことを示すRRC Connection Reconfiguration Completeを基地局３へ送信する（ステップＳ１２５）。基地局３は、このRRC Connection Reconfiguration Completeを受けて、通信端末２側においてデータの送信準備が完了していることを識別することができる。

次に、基地局３はRRC Connection Reconfiguration Completeを受けて、Initial Context Setup ResponseをＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１２６）。Initial Context Setup Responseは、基地局３とＧＷ間の通信路の設定が完了したことをＭＭＥ４１へ通知するための信号である。

また通信端末２は、UL information Transferを上述したRRC Connection Reconfiguration Completeとは別に基地局３へ送信する（ステップＳ１２７）。このUL information Transferには、通信端末２につきＵＥ登録が完了していることが記述されている。このため、基地局３は、UL information Transferを受信することで、当該通信端末２につきＵＥ登録が完了していることを識別することが可能となる。

次に、基地局３は、UL NAS TransportをＭＭＥ４１に送信する（ステップＳ１２８）。このUL NAS Transportには、通信端末２につきＵＥ登録が完了している旨が含まれている。

ＭＭＥ４１は、このUL NAS Transportを受けて、Modify Bearer ReqをＧＷ４３へ送信する（ステップＳ１２９）。このModify Bearer Reqは、必要に応じてSGW-PGW間の通信路の更新を要求するための信号である。

ＧＷ４３は、このModify Bearer Reqを受けてSGW-PGW間の通信路の更新処理を行った後、Modify Bearer ResをＭＭＥ４１へ返信する（ステップＳ１３０）。

ステップＳ１２３を終了させた段階で、基地局３、ＧＷ４３、通信インターフェース４４間において、ちょうど図１の実線で示される通信経路が確立されることとなる。このステップＳ１２３の終了後、ステップＳ１６のデータ送信処理、ステップＳ１７のＥＩＤ♯２の割り当て及びステップＳ１８の返信処理が行われることとなる。

そして、このステップＳ１８の終了後、通信端末２とサーバー５との間で所定期間に亘り通信が行われなかった場合には、この確立された通信経路がステップＳ１３１〜ステップＳ１３６のフローを通じて解放される。

ステップＳ１３１では、先ず基地局３からＭＭＥ４１に対して、基地局３とＳ−ＧＷとの通信路を解放するための要求であるS1 UE Context Release Requestを送信する（ステップＳ１３１）。

ＭＭＥ４１は、このS1 UE Context Release Requestを受けて、基地局３とＳ−ＧＷとの通信路を要求するための信号であるRelease Access Bearer ReqをＧＷ４３へ送信する（ステップＳ１３２）。

ＧＷ４３は、このRelease Access Bearer Reqを受けて通信路の解放処理を行い、Release Access Bearer ResをＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１３３）。

ＭＭＥ４１は、Release Access Bearer Resを受けてS1 UE Context Release Commandを基地局３へ送信する（ステップＳ１３４）。

基地局３は、このS1 UE Context Release Commandを受信することで、ＧＷ４３（Ｓ−ＧＷ側）において、通信路が解放されたことを識別することが可能となる。

基地局３は、S1 UE Context Release Commandを受けて通信端末２との無線通信に使用した通信リソースを解放し、RRC Connection Releaseを通信端末２へ送信する（ステップＳ１３５）。

通信端末２は、このRRC Connection Releaseを受けてＧＷ４３側において通信路が解放されたことを識別することができる。また基地局３は、S1 UE Context Release CompleteをＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１３６）。このS1 UE Context Release Completeは、基地局３が無線通信のための通信リソースを解放したことをＭＭＥ４１に通知するための信号である。

次に、ＭＭＥ４１からサーバー５へとＰＳＭのタイマー値が送信され、通信端末２とサーバー５によりＰＳＭのタイマー値が共有される（ステップＳ２０）。

そして通信端末２とサーバー５とによりＰＳＭのタイマーが開始され、通信端末２はＰＳＭとなる（ステップＳ２１、Ｓ２２）。

そしてＰＳＭのタイマー値が終了すると（ステップＳ２９）、サーバー５は、ＥＩＤに基づき通信端末２の呼び出しを行う。具体的には、サーバー５は、ＥＩＤに基づきデータ送信要求メッセージを通信インターフェース４４に送信する（ステップＳ３０）。

このとき、通信インターフェース４４は、ＨＳＳ４２へ問い合わせることでＥＩＤに対応するＩＭＳＩを特定し、当該ＩＭＳＩの位置登録が更新されていない状態である場合には、位置登録が完了するまでデータ送信要求メッセージをバッファする（ステップＳ３１）。

一方、通信端末２はＰＳＭのタイマーが終了すると通信可能な状態に復帰し（ステップＳ３２）、コアネットワーク４に対して位置登録を行う。このとき、ステップＳ１３７において通信端末２と基地局３間の無線区間のチャネルの割り当てを要求するためのRRC Connection Requestが通信端末２から基地局３へと送信される。

基地局３は、このRRC Connection Requestを受けて、RRC Connection Setupを通信端末２へ送信する（ステップＳ１３８）。

通信端末２は、このRRC Connection Setupを受信した場合には、位置登録更新の要求であるRRC Connection Setup Completeを基地局３へ送信する（ステップＳ１３９）。

基地局３は、かかるRRC Connection Setup Completeを受信した場合には、INITIAL UE MESSAGEをコアネットワーク４におけるＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１４０）。INITIAL UE MESSAGEには、基地局とＳ−ＧＷ、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷ間の通信経路を確立・更新するための要求が記述されている。

次に、ＭＭＥ４１は、このINITIAL UE MESSAGEを受けて、Modify Bearer ReqをＧＷ４３へ送信する（ステップＳ１４１）。このステップは省略するようにしてもよい。このModify Bearer Reqは、必要に応じてSGW-PGW間の通信路の更新を要求するための信号である。

ＧＷ４３は、Modify Bearer Reqへの応答信号であるModify Bearer ResをＭＭＥ４１に送信する（ステップＳ１４２）。

次に、ＭＭＥ４１は、ＨＳＳ４２に対して通信端末２の位置情報の更新を要求するUpdate Location Reqを送信する（ステップＳ１４３）。

Update Location Reqを受信したＨＳＳ４２は、Update Location Reqへの応答信号であるUpdate Location ResをＭＭＥ４１へと送信する（ステップＳ１４４）。

次に、ＭＭＥ４１は、アイドル時間のタイマー値を含むTAU Acceptを基地局３を経て通信端末２へと送信する（ステップＳ１４５）。

次に、通信端末２はTAU Acceptに含まれるタイマー値に基づきアイドル状態となる（ステップＳ１４６）。

また、ＭＭＥ４１は、Update Location Resを受信し位置登録が完了すると、位置登録が完了した通信端末２のＩＭＳＩの情報を含む位置登録完了通知を通信インターフェースに送信する（ステップＳ３４）。

そして、位置登録完了通知を受信した通信インターフェース４４は、バッファを解除し、データ取得要求をＧＷ４３に対して行う（ステップＳ１４７）。

ＧＷ４３は、Downlink Data NotificationをＭＭＥ４１へと送信する（ステップＳ１４８）。

そしてDownlink Data Notificationを受信したＭＭＥ４１は、基地局３を介して通信端末２へとページングを行う（ステップＳ３４）。

次に、通信端末２と基地局３間の無線区間のチャネルの割り当てを要求するためのRRC Connection Requestを通信端末２から基地局３へ送信する（ステップＳ１４９）。

基地局３は、このRRC Connection Requestを受けて、RRC Connection Setupを通信端末２へ送信する（ステップＳ１５０）。

通信端末２は、このRRC Connection Setupを受信した場合には、実際に通信端末２と基地局３、基地局３とコアネットワーク４におけるＧＷ４３のＳ−ＧＷ間の通信経路を確立するための要求であるRRC Connection Setup Completeを基地局３へ送信する（ステップＳ１５１）。

基地局３は、かかるRRC Connection Setup Completeを受信した場合には、INITIAL UE MESSAGEをコアネットワーク４におけるＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１５２）。INITIAL UE MESSAGEには、基地局とＳ−ＧＷ、Ｓ−ＧＷとＰ−ＧＷ間の通信経路を確立・更新するための要求が記述されている。

ＭＭＥ４１は、INITIAL UE MESSAGEを受信し、ＧＷ４３に対して、基地局とＳ−ＧＷとの間の通信経路のＳ−ＧＷ側の設定を要求するCreate Bearer Reqを送信する（ステップＳ１５３）。

ＧＷ４３は、このCreate Bearer Reqを受けて、基地局とＳ−ＧＷとの間の通信経路のＳ−ＧＷ側の設定を行い、Create Bearer ResをＭＭＥ４１へ返信する（ステップＳ１５４）。このCreate Bearer Resには、基地局３とＳ−ＧＷ間の通信経路の基地局側を設定するための情報が含まれている。

ＭＭＥ４１は、Create Bearer Resを受けて基地局側とＳ−ＧＷ間の通信経路のＳ−ＧＷ側の設定が完了した旨を識別することができ、更に基地局３とＳ−ＧＷ間の通信経路の基地局側を設定するための情報を取得することが可能となる。

そして、ＭＭＥ４１は、基地局とＳ−ＧＷの間の通信経路のＳ−ＧＷ側の設定が終了したことを示すInitial Context Setup Requestを基地局３へ送信する（ステップＳ１５５）。Initial Context Setup Requestには、ＭＭＥ４１がＧＷ４３から受信したCreate Bearer Resに含まれる情報も盛り込まれる。

基地局３は、このInitial Context Setup Requestを受けて、Security Mode Commandと、RRC Connection Reconfigurationを通信端末２へ送信する（ステップＳ１５６）。Security Mode Command は、セキュリティモードに移行する旨の要求である。ちなみに、このSecurity Mode Commandの送信は省略するようにしてもよい。

通信端末２は、Security Mode Completeと、RRC Connection Completeを、基地局３へ送信する（ステップＳ１５７）。

このSecurity Mode Completeは、セキュリティモードに移行したことを示す信号である。

RRC Connection Completeは、通信端末２自身が既にアクティブ状態になってデータが送信できる状態になっていることを示す信号である。基地局３は、このRRC Connection Completeを受信することにより、通信端末２側においてはデータ送信が可能な状態になっていることを識別することができる。

基地局３は、かかるRRC Connection Completeを受けて、Initial Context Setup CompleteをＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１５８）。Initial Context Setup Completeは、基地局３とＧＷ間の通信路の設定が完了したことをＭＭＥ４１へ通知するための信号である。

ＭＭＥ４１は、このInitial Context Setup Completeを受けて、Modify Bearer ReqをＧＷ４３へ送信する（ステップＳ１５９）。このステップは省略するようにしてもよい。このModify Bearer Reqは、必要に応じてSGW-PGW間の通信路の更新を要求するための信号である。

ＧＷ４３は、このModify Bearer Reqを受けてS−GWとP−GW間の通信路の更新処理を行った後、Modify Session ResをＭＭＥ４１へ返信する（ステップＳ１６０）。こうして通信経路が確立される。

そして、通信経路の確立後、ステップＳ３６において、ＧＷ４３から基地局３を介して通信端末２へと、データ取得要求を行うためのデータ送信要求メッセージが送信される（ステップＳ３６）。

次に、ステップＳ３７において、データ取得要求を受信した通信端末２は、保持しているデータ（時刻付きのセンシング情報）を、サーバー５へと送信する。ここで送信されるデータは、通信端末２における情報検出部２４において検出された各種情報等である。

次に、基地局３からＭＭＥ４１に対して、基地局３とＳ−ＧＷとの通信路を解放するための要求であるS1 UE Context Release Requestが送信される（ステップＳ１６１）。

ＭＭＥ４１は、このS1 UE Context Release Requestを受けて、基地局３とＳ−ＧＷとの通信路を要求するための信号であるRelease Access Bearer ReqをＧＷ４３へ送信する（ステップＳ１６２）。

ＧＷ４３は、このRelease Access Bearer Reqを受けて通信路の解放処理を行い、Release Access Bearer ResをＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１６３）。

ＭＭＥ４１は、Release Access Bearer Resを受けてS1 UE Context Release Commandを基地局３へ送信する（ステップＳ１６４）。基地局３は、このS1 UE Context Release Commandを受信することで、ＧＷ４３（Ｓ−ＧＷ側）において、通信路が解放されたことを識別することが可能となる。

基地局３は、S1 UE Context Release Commandを受けて通信端末２との無線通信に使用した通信リソースを解放し、RRC Connection Releaseを通信端末２へ送信する（ステップＳ１６５）。通信端末２は、このRRC Connection Releaseを受けてＧＷ４３側において通信路が解放されたことを識別することができる。

また基地局３は、S1 UE Context Release CompleteをＭＭＥ４１へ送信する（ステップＳ１６６）。このS1 UE Context Release Completeは、基地局３が無線通信のための通信リソースを解放したことをＭＭＥ４１に通知するための信号である。

また、ＭＭＥ４１は、通信インターフェース４４を介してサーバー５に対してＰＳＭのタイマー値を送信する（ステップＳ３９）。

そして、サーバー５がタイマーを開始する（ステップＳ４０）とともに、通信端末２がタイマーを開始する（ステップＳ４１）。

１ 無線通信システム
２ 通信端末
３ 基地局
４ コアネットワーク
５ サーバー
２１ アプリケーション
２２ ＳＩＭカード
２３ 無線インターフェース
２４ 情報検出部
２５ 記憶部
３０ 地域エリアネットワーク
４４ 通信インターフェース

Claims (6)

1. 複数の通信端末と、前記通信端末から移動通信網を介して通信路が確立されてデータが送信されるサーバーとを含む無線通信システムであって、
   前記移動通信網は、同一のＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）が割り当てられた複数の前記通信端末について、登録処理が可能である登録可能時間帯と不能である登録不能時間帯とを交互に設け、
   前記通信端末は、電源投入に伴い前記移動通信網に対して登録要求情報を前記移動通信網に送信し、
   前記移動通信網は、前記通信端末からの前記登録要求情報を前記登録可能時間帯に受信した場合には前記通信端末の登録処理を行い前記通信路を確立し、前記登録要求情報を前記登録不能時間帯に受信した場合には前記登録要求情報の送信を再試行するタイミングを示す再試行タイマー値を前記通信端末に送信し、
   前記通信端末は、登録完了情報を受信した場合には通信可能状態へ遷移し、前記再試行タイマー値を受信した場合には前記再試行タイマー値に基づき前記登録要求情報を前記移動通信網に再度送信し、
   前記通信端末は、前記通信端末と前記移動通信網との間で一定時間通信が行われない場合には、前記通信路を開放するとともにＰＳＭ（Power Saving Mode）のタイマー値が前記移動通信網から前記サーバーに送信され、
   前記サーバーは前記ＰＳＭのタイマー値を受信し前記ＰＳＭのタイマーを開始するとともに、前記通信端末は前記登録完了情報に含まれている前記ＰＳＭのタイマーに基づきＰＳＭへと移行し、
   前記サーバーは前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記移動通信網にデータ取得要求を送信し、
   前記通信端末は前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記移動通信網に対して位置登録情報を送信し位置登録を行い、
   前記移動通信網は前記サーバーからの前記データ取得要求の受信が前記位置登録よりも前に行われた場合には、前記位置登録が終了するまで前記データ取得要求をバッファし、前記位置登録の完了後に前記移動通信網と前記通信端末とが前記通信路を確立し、前記移動通信網が前記データ取得要求を前記通信端末に送信し、
   前記通信端末は、前記データ取得要求に応じて前記データを前記サーバーに送信する
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記サーバーは、複数のＥＩＤ（External Identifier）を保有するとともに前記ＥＩＤの中から前記通信端末を識別するための前記ＥＩＤを選択し、
   選択された前記ＥＩＤが前記通信端末に割り当てられていない場合は、前記ＥＩＤを割り当て可能状態とし、前記移動体通信網が有するＩＭＳＩ使用中フラグを未使用を示す値に更新し、
   選択された前記ＥＩＤが前記通信端末に割り当てられている場合は、前記ＥＩＤを割り当て不可状態とし、前記移動体通信網が有するＩＭＳＩ使用中フラグを使用中を示す値に更新し、
   前記移動通信網は、前記ＩＭＳＩ使用中フラグが使用中の場合を前記登録不能時間帯とするとともに、前記ＩＭＳＩ使用中フラグが未使用の場合を前記登録可能時間帯とする
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記サーバーは、割り当て可能状態にある前記ＥＩＤがある場合には、一定時間経過後に割り当て不可状態へと変更することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
4. 前記移動通信網と前記通信端末との前記通信路の確立は、前記移動通信網から前記通信端末に対して、前記通信端末の前記ＥＩＤを特定したページングを実行することにより行われることを特徴とする請求項２又は３記載の無線通信システム。
5. 前記ＰＳＭのタイマー値は全ての前記通信端末で同一であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の無線通信システム。
6. 複数の通信端末と、前記通信端末から移動通信網を介して通信路が確立されてデータが送信されるサーバーとを含む無線通信システムによる無線通信方法であって、
   前記移動通信網により、同一のＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）が割り当てられた複数の前記通信端末について、登録処理が可能である登録可能時間帯と不能である登録不能時間帯とが交互に設けられ、
   前記通信端末の電源投入に伴い前記移動通信網に対して登録要求情報が前記移動通信網に送信され、
   前記通信端末からの前記登録要求情報が前記登録可能時間帯に受信された場合には前記移動通信網により前記通信端末の登録処理が行われ前記通信路が確立され、前記登録要求情報が前記登録不能時間帯に受信された場合には前記移動通信網により前記登録要求情報の送信を再試行するタイミングを示す再試行タイマー値が前記通信端末に送信され、
   登録完了情報を受信した場合には前記通信端末は通信可能状態へ遷移し、前記再試行タイマー値を受信した場合には前記通信端末により前記再試行タイマー値に基づき前記登録要求情報が前記移動通信網に再度送信され、
   前記通信端末と前記移動通信網との間で一定時間通信が行われない場合には、前記通信端末により前記通信路が開放されるとともに前記移動通信網からＰＳＭ（Power Saving Mode）のタイマー値が前記サーバーに送信され、
   前記ＰＳＭのタイマー値を受信した前記サーバーにより前記ＰＳＭのタイマーが開始されるとともに、前記通信端末により前記登録完了情報に含まれている前記ＰＳＭのタイマーに基づくＰＳＭへの移行が行われ、
   前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記サーバーにより前記移動通信網にデータ取得要求が送信され、
   前記ＰＳＭのタイマーが終了すると前記通信端末により前記移動通信網に対して位置登録情報が送信され位置登録が行われ、
   前記サーバーからの前記データ取得要求の受信が前記位置登録よりも前に行われた場合には、前記移動通信網により前記位置登録が終了するまで前記データ取得要求がバッファされ、前記位置登録の完了後に前記移動通信網と前記通信端末との前記通信路が確立され、前記移動通信網により前記データ取得要求が前記通信端末に送信され、
   前記通信端末により、前記データ取得要求に応じて前記データが前記サーバーに送信される
   ことを特徴とする無線通信方法。

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