JP6928068B2 - 管理装置及びその方法、通信システム並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、オーバレイセル構成における移動局からセルへの初期接続及び移動局によるセルの再選択を管理する管理装置及びその方法、通信システム並びにプログラムに関するものである。

近年、災害や圏外解消への対策として、航空機、人工衛星、ＨＡＰＳ、気球、ヘリコプター、ドローンなどの飛行体に組み込まれた移動可能な上空の基地局から地上、水上又は低高度の空中に向かって形成される三次元の大ゾーンセル（第１セル）の展開が有効とされている。この大ゾーンセル内に通常のマクロセルやスモールセル等の地上セル（第２セル）が重畳するオーバレイセル構成において、地上セルと同一周波数を利用して大ゾーンセルを運用することにより、周波数利用効率を拡大することができる。

非特許文献１，２には、利用者が使用するＵＥ（移動局）からセルに初期接続（アタッチ）するときの手順やアイドル状態にあるＵＥ（移動局）からセルを再選択（リセレクション）するときの手順が開示されている。

3GPP TS 23.401 V16.4.0 (2019-09) 3GPP TS 23.502 V15.2.0 Release 15

上記オーバレイセル構成においては次のような課題がある。例えば、大ゾーンセルの地上での直径（フットプリントの直径）は数十ｋｍ〜数百ｋｍ程度あり、直径が数ｋｍ〜十数ｋｍと比較的大きな地上セルであるマクロセルの約１０倍もある。また、地上基地局（例えば、マクロセル基地局）は、数百局〜数千局で半径数百ｍ〜十数ｋｍの広域エリアをカバーするのに対して、大ゾーンセルを形成する上空の基地局は同様な広域エリアを一局でカバーする。このように広域エリアを一局の大ゾーンセルでカバーするため、大ゾーンセルの通信トラフィック量は多くなるが、上空の基地局がＵＥとの無線通信に用いる無線リソースは、地上基地局の無線リソースと同じであるため、大ゾーンセルに在圏するＵＥの通信品質（スループット）が低下するおそれがある。大ゾーンセルの通信トラフィック量が上空の基地局の無線機の処理能力を超えると、ＵＥから大ゾーンセルへの初期接続（アタッチ）に失敗したりアイドル状態のＵＥによる大ゾーンセルの再選択（リセレクション）に失敗したりするおそれもある。

本発明の一態様に係る管理装置は、第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セルの再選択を管理する管理装置である。この管理装置は、前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶する手段と、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断する手段と、前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信する手段と、を備える。
本発明の他の態様に係る方法は、第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において、移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セルの再選択を管理する方法である。この方法は、前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア 又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶することと、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断することと、前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したときに、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信することと、を含む。
本発明の更に他の態様に係るプログラムは、第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セルの再選択を管理する管理装置に設けられたコンピュータ又はプロセッサで実行されるプログラムである。このプログラムは、前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア 又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶するためのプログラムコードと、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断するためのプログラムコードと、前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信するためのプログラムコードと、を含む。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶し、前記要求を拒否する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信してもよい。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記要求の２回目以降の受信回数が前記所定回数に達する前まで、前記要求を拒否する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信し、前記要求の２回目以降の受信回数が前記所定回数に達したとき、前記要求を受諾する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信してもよい。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶し、前記要求に対する応答を前記移動局に送信しなくてもよい。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記要求の２回目以降の受信回数が前記所定回数に達する前まで、前記要求に対する応答を前記移動局に送信せず、前記要求の２回目以降の受信回数が前記所定回数に達したとき、前記要求を受諾する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信してもよい。

本発明の更に他の態様に係る管理装置は、第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セル及び前記第２セルそれぞれの再選択を管理する管理装置である。この管理装置は、前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶する手段と、前記移動局におけるセル初期接続時又はセル再選択時の周波数優先度パラメータの設定が変更された後、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断する手段と、前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したときに、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信する手段と、を備える。
本発明の更に他の態様に係る方法は、第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セル及び前記第２セルそれぞれの再選択を管理する方法である。この方法は、前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶することと、前記移動局におけるセル初期接続時又はセル再選択時の周波数優先度パラメータの設定が変更された後、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断することと、前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信することと、を含む。
本発明の更に他の態様に係るプログラムは、第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セル及び前記第２セルそれぞれの再選択を管理する管理装置に設けられたコンピュータ又はプロセッサで実行されるプログラムである。このプログラムは、前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶するためのプログラムコードと、前記移動局におけるセル初期接続時又はセル再選択時の周波数優先度パラメータの設定が変更された後、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断するためのプログラムコードと、前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信するためのプログラムコードと、を含む。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記第１セルの基地局から無線接続開放メッセージにて前記周波数優先度パラメータの設定を送信する送信先の移動局の識別情報を、前記第１セルの基地局に送信してもよい。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記周波数優先度パラメータの設定は、前記第１セルの周波数以外の複数の周波数の選択をすべて前記第１セルの周波数よりも高い優先度にする設定に変更されてもよい。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記周波数優先度パラメータの設定は、前記１回目の接続要求の受信から所定時間内に前記移動局から受信した複数の周波数について測定した測定報告に基づいて、周辺セルからの受信電力が最も高い周波数の優先度を高優先度にし、他の周波数をより低い優先度にする設定に変更されてもよい。
前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記周波数優先度パラメータの設定は、前記１回目の接続要求の受信から所定時間内に前記移動局から受信した複数の周波数について測定した電波品質の測定値を含む測定報告に基づいて、前記電波品質の測定値が所定の閾値よりも大きいセルがすべて高い優先度に設定されてもよい。

前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記管理装置は、前記第１セルの基地局が接続されたコアネットワークに接続されたＭＭＥ（移動管理エンティティ）であってもよい。
また、前記管理装置、前記方法及び前記プログラムにおいて、前記管理装置は、第５世代又はその後の世代の移動通信システムにおける前記第１セルの基地局が接続されたＡＭＦ（Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）又は前記ＡＭＦ以外のコアネットワーク装置であることを

本発明の更に他の態様に係る通信システムは、前記いずれかの管理装置と、前記第１セルを形成する第１セル基地局と、前記第２セルを形成する第２セル基地局とを含む。
前記通信システムにおいて、前記第２セル基地局は、前記第１セル基地局と同じ周波数を用いる同一周波数の第２セル基地局と、前記第１セル基地局と異なる周波数を用いる異周波数の第２セル基地局と、を含んでもよい。
前記通信システムにおいて、前記同一周波数の第２セル基地局は、地上若しくは水上に設置されたスモールセル基地局又は前記第１セル基地局よりも低い高度を飛行する飛行体に設置されたスモールセル基地局であり、前記異周波数の第２セル基地局は、地上若しくは水上に設置されたマクロセル基地局又は前記第１セル基地局よりも低い高度を飛行する飛行体に設置されたマクロセル基地局であり、前記第１セル基地局は、前記第２セル基地局と同じ又はより高い位置に配置された基地局であってもよい。
前記通信システムにおいて、前記第１セル基地局はマクロセル基地局であり、前記同一周波数の第２セル基地局及び前記異周波数の第２セル基地局はそれぞれスモールセル基地局であってもよい。

本発明によれば、オーバレイセル構成において大サイズの第１セルの通信トラフィック量を小サイズの第２セルに分散させることができるので、大サイズの第１セルにおける移動局の通信品質の低下を防止することができる。

本発明の実施形態に係る大ゾーンセルと複数の地上セルが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図。 実施形態に係る通信システムのオーバレイセル構成におけるセル接続制御の一例を示すシーケンス図。 実施形態に係る通信システムのオーバレイセル構成におけるセル接続制御の他の一例を示すシーケンス図。 実施形態に係る通信システムのオーバレイセル構成におけるセル接続制御の更に他の例を示すシーケンス図。 本発明の実施形態に係る大ゾーンセルと複数の地上セルが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の他の例を示す説明図。 本発明の実施形態に係る大ゾーンセルと複数の地上セルが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の更に他の例を示す説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ここでは、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に本発明の実施形態を説明するが、類似のセル構成、物理チャネル構成を用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能である。

まず、本発明を適用可能な移動通信システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る大ゾーンセル１０Ａと複数の地上セル２０Ａ，３０Ａが配置されたオーバレイセル構成を有する移動通信システムの概略構成の一例を示す説明図である。災害や圏外解消への対策として、空中浮揚型の通信中継装置１５から地上又は水上に向かって形成される大きなサイズの大ゾーンセル（第１セル）１０Ａの展開が有効である。また、この大ゾーンセル１０Ａにおいて急増する移動通信のトラフィックへの対策として、大ゾーンセル１０Ａ内に複数の地上セル２０Ａ，３０Ａが重畳するオーバレイセル構成の適用が有効である。

図１において、複数の地上セル２０Ａ，３０Ａは、移動局であるユーザ端末装置（以下「ＵＥ」ともいう。）との無線通信に大ゾーンセル１０Ａと同じ周波数（周波数帯）が用いられる同一周波数の第２セルとしてのスモールセル２０Ａと、ＵＥとの無線通信に大ゾーンセル１０Ａと異なる周波数（周波数帯）が用いられる異周波数の第２セルとしてのマクロセル３０Ａとを含む。図１中のＵＥ４１は大ゾーンセル１０Ａに在圏して当該セル１０Ａに接続している。また、図１中のＵＥ４２はスモールセル２０Ａに在圏して当該セル２０Ａに接続し、ＵＥ４３はマクロセル３０Ａに在圏して当該セル３０Ａに接続している。また、図中のＵＥ４０は、スモールセル２０Ａの大ゾーンセル１０Ａと重複している重複エリアにおけるスモールセル２０Ａの外縁に近いセル境界エリアに移動してスモールセル２０Ａへの接続が切断したＵＥである。

図１のオーバレイセル構成では、大ゾーンセル１０Ａと同一周波数のスモールセル２０Ａとの間で同一周波数を利用することにより周波数利用効率を拡大できるとともに、必要に応じて同一周波数のスモールセル２０Ａの境界エリアに在圏するＵＥ４２を異周波数の他のマクロセル３０Ａにハンドオーバさせることにより大ゾーンセル１０Ａからの干渉を回避することができるので、ＵＥ４１，４２，４３における通信品質（例えばスループット）を増大させることができる。

図１において、本実施形態の移動通信システムは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ又は第５世代などの次世代の標準仕様に準拠した通信システムであり、通信中継装置１５に搭載された第１セル基地局としての移動可能な大ゾーンセル基地局（上空基地局）１０と、その大ゾーンセル基地局１０の無線通信エリアである大ゾーンセル１０Ａ内に固定配置された複数の第２セル基地局としての地上セル基地局２０，３０とを備える。地上セル基地局２０，３０は、例えば、ＵＥとの無線通信に大ゾーンセル基地局１０と同じ周波数（以下「周波数Ａ」ともいう。）を用いる同一周波数の第２セル基地局としてのスモールセル基地局２０と、ＵＥとの無線通信に周波数Ａとは異なる周波数（以下「周波数Ｂ」ともいう。）を用いる異周波数の第２セル基地局としてのマクロセル基地局３０と、を含む。また、各セル１０Ａ，２０Ａ，３０Ａで用いられる周波数Ａ，Ｂは、例えば、３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚのマイクロ波帯の周波数でもよいし、３０ＧＨｚよりも高いミリ波帯の周波数でもよい。また、周波数Ａは７００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ（「プラチナバンド」とも呼ばれる）であり、周波数Ｂは１ＧＨｚよりも高い周波数であってもよい。

本実施形態では、周波数Ａの移動通信ネットワーク及び周波数Ｂの移動通信ネットワークを同一の通信事業者（キャリア）が運用・管理して移動通信サービスを提供している。この同一の通信事業者（キャリア）の周波数Ａの移動通信ネットワーク及び周波数Ｂの移動通信ネットワークを互いに識別するために、周波数Ａ及び周波数Ｂそれぞれの移動通信ネットワークに互いに異なる移動通信ネットワークの識別情報（ＰＬＭＮ：公衆陸上移動体ネットワーク番号）が割り当てられて設定されている。

なお、図示の例では、スモールセル基地局２０及びマクロセル基地局３０の無線通信エリアであるスモールセル２０Ａ及びマクロセル３０Ａそれぞれの一部が大ゾーンセル１０Ａに重複しているが、スモールセル２０Ａの全体及びマクロセル３０Ａの全体それぞれが大ゾーンセル１０Ａ内に配置されたセル構成であってもよい。セルの一部又は全体が大ゾーンセル１０Ａに重複するスモールセル２０Ａ及びマクロセル３０Ａそれぞれは複数であってもよい。

また、図示の例では、スモールセル２０Ａの全体がマクロセル３０Ａ内に位置しているが、スモールセル２０Ａの一部がマクロセル３０Ａに重複してもよいし、セルの全体がマクロセル３０Ａ内に位置するスモールセル２０Ａは複数であってもよい。

大ゾーンセル基地局１０は、上空を移動可能な飛行体からなる空中浮揚型の通信中継装置１５に搭載された中継通信局として基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）であり、移動通信網側のフィーダリンクＦＬの無線通信と移動局側のサービスリンクＳＬの無線通信とを中継することができる。

なお、図１では、上空の通信中継装置１５に搭載された中継通信局が大ゾーンセル基地局１０である例を示しているが、大ゾーンセル基地局１０は、地上側のゲートウェイ局７０に設けてもよいし、地上側のゲートウェイ局７０に接続された装置に設けてもよい。この場合、通信中継装置１５に搭載された中継通信局は、大ゾーンセル基地局１０との間のフィーダリンクＦＬの無線通信と、ＵＥ（移動局）との間のサービスリンクＳＬの無線通信とを中継するリピータとして機能する。

また、図１では、大ゾーンセル基地局１０を搭載する通信中継装置１５が上空を移動可能な飛行体としての飛行船である例を示しているが、通信中継装置１５は、上空を移動又は飛行可能なドローン、気球、航空機、ヘリコプター、ソーラープレーンタイプのＨＡＰＳ（「高高度プラットフォーム局」又は「高高度疑似衛星」）若しくはＬＡＰＳ（「低高度プラットフォーム局」又は「低高度疑似衛星」）、飛行船タイプのＨＡＰＳ若しくはＬＡＰＳ、人工衛星などの他の無人又は有人の飛行体であってもよい。また、通信中継装置１５は、無線中継を行う運用時に位置する上空の所定の位置に移動した後、その位置にとどまるように又はその位置を含む所定範囲の飛行空間内を循環飛行するように制御してもよい。

飛行体は、自律制御若しくは外部から制御により又は飛行体に搭乗する操縦者の操縦により、地面、海面、又は川若しくは湖などの水面から１００［ｋｍ］以下の高度の空域を飛行して位置するように制御されてもよい。また、飛行体の飛行空域は、高度が１１［ｋｍ］以上及び５０［ｋｍ］以下の成層圏の空域であってもよい。更に、飛行体の飛行空域は、気象条件が比較的安定している高度１５［ｋｍ］以上２５［ｋｍ］以下の空域であってもよく、特に高度がほぼ２０［ｋｍ］の空域であってもよい。

また、大ゾーンセル基地局１０は、スモールセル基地局２０、マクロセル基地局３０などの地上セル基地局（第２基地局）よりも高い位置（大気圏内の位置、及び、その外側の宇宙空間の位置を含む）に設置された基地局であってもよい。スモールセル基地局２０及びマクロセル基地局３０はそれぞれ、地上若しくは水上に設置されてもよいし、又は、大ゾーンセル基地局１０よりも低い高度を飛行する飛行体に設置されていてもよい。また、大ゾーンセル基地局１０がマクロセル基地局であり、そのマクロセル基地局と周波数が同じ同一周波数の第２セル基地局及びマクロセル基地局と周波数が異なる異周波数の第２セル基地局がそれぞれスモールセル基地局であってもよい。

マクロセル基地局３０は、移動通信網において屋外に設置されている通常の半径数百ｍ乃至数ｋｍ程度の広域エリアである地上セルをカバーする大出力の基地局である。マクロセル基地局３０は、他の基地局と例えば有線の通信回線で接続され、所定の通信インターフェースで通信可能になっている。また、マクロセル基地局３０は、回線終端装置及び専用回線などの通信回線を介して移動通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバなどの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。

スモールセル基地局２０は、広域のマクロセル基地局３０とは異なり、無線通信可能距離が数ｍ乃至数百ｍ程度であり、一般家庭、店舗、オフィス等の建物の内部にも設置することができる小出力の基地局である。スモールセル基地局２０についても、回線終端装置及びＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線や光回線等のブロードバンド公衆通信回線などの通信回線を介して移動通信網のコアネットワークに接続され、コアネットワーク上のサーバ装置などの各種ノードとの間で所定の通信インターフェースにより通信可能になっている。

なお、大ゾーンセル１０Ａ内のスモールセル基地局２０及びマクロセル基地局３０は、地上又は水上に設置された基地局でもよいし、大ゾーンセル基地局１０よりも低い高度を飛行するドローン、気球などの低高度の飛行体に設置された基地局であってもよい。

図１において、第１の移動局であるＵＥ４１は、周波数Ａの大ゾーンセル１０Ａに在圏して大ゾーンセル基地局１０に接続されたユーザ端末装置（ＭＵＥ）であり、大ゾーンセル基地局１０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。

一部の第２の移動局であるＵＥ４２は、周波数Ａのスモールセル２０Ａに在圏してスモールセル基地局２０に接続されたユーザ端末装置（ＳＵＥ）であり、スモールセル基地局２０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。

他の第２の移動局であるＵＥ４３は、周波数Ｂのマクロセル３０Ａに在圏してマクロセル基地局３０に接続されたユーザ端末装置（ＳＵＥ）であり、スモールセル基地局２０を介して電話やデータ通信などのための無線通信が可能な状態にある。

ＵＥ４１，４２，４３はそれぞれ、大ゾーンセル１０Ａ、スモールセル２０Ａ、マクロセル３０Ａに在圏するときに、その在圏するセルに対応する大ゾーンセル基地局１０、スモールセル基地局２０、マクロセル基地局３０と間で所定の通信方式及び無線通信リソースを用いて無線通信することができる。ＵＥ４１，４２，４３はそれぞれ、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより基地局１０，２０，３０等との間の無線通信等を行うことができる。

本実施形態において、大ゾーンセル基地局１０、スモールセル基地局２０及びマクロセル基地局３０はそれぞれ、例えばＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータ装置、コアネットワークに対する外部通信インターフェース部、無線通信部などのハードウェアを用いて構成され、所定のプログラムが実行されることにより、後述のセル１０Ａ，２０Ａ，３０Ａに対するＵＥの接続および切断を制御したり管理したりするための各種処理を実行したり、ＵＥ４１，４２，４３のハンドオーバのための処理干渉を抑制するためのハンドオーバ等の各種処理を実行したり、所定の通信方式及び無線通信リソースを用いてＵＥ４１，４２，４３との間の無線通信を行ったりすることができる。

各基地局１０，２０，３０は、移動局であるＵＥに対してＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信可能な基地局である。基地局１０，２０，３０は、例えば、アンテナ、無線信号経路切り換え部、送受共用器（ＤＵＰ：Duplexer）、下り無線受信部とＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調部、上り無線受信部、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）復調部など備える。更に、各基地局１０，２０，３０は、ＯＦＤＭ変調部、下り無線送信部、制御部等を備える。

ＳＣ−ＦＤＭＡ復調部は、上り無線受信部で受信した受信信号に対してＳＣ−ＦＤＭＡ方式の復調処理を実行し、復調されたデータを制御部に渡す。ＯＦＤＭ変調部は、制御部から受けた自局のセルに在圏しているＵＥに向けて送信する下り信号のデータを、所定の電力で送信されるように、ＯＦＤＭ方式で変調する。また、基地局が例えばサーバから送信停止対象のサブフレームの情報を受信した場合、ＯＦＤＭ変調部は、無線通信フレーム中の特定のサブフレームについてのみ下り送信を停止するように制御される。下り無線送信部は、ＯＦＤＭ変調部で変調した送信信号を、送受共用器、無線信号経路切り換え部及びアンテナを介して送信する。

基地局１０，２０，３０の制御部は、例えばコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、各部を制御したり各種処理を実行したりする。また、制御部は、コアネットワーク５１，５２に対する外部通信インターフェース部やＭＭＥ（モビリティ管理エンティティ）装置、ＡＭＦ（アクセス及びモビリティの管理機能）装置等の管理装置としてのコアネットワーク装置６１，６２と協働して、ＵＥのセル１０Ａ，２０Ａ，３０Ａに対する初期接続、再選択および切断などを制御したり管理したりするための処理を行う手段や、ＵＥ４１，４２，４３のハンドオーバのための処理を行う手段としても機能する。ＭＭＥ装置及びＡＭＦ装置は、基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢ）１０，２０，３０を収容し、基地局との間の制御信号のゲートウェイとして機能し、ＵＥのモビリティ制御を行う。

本実施形態では、大ゾーンセル基地局１０用の第１コアネットワーク５１と、地上セル基地局（スモールセル基地局２０，マクロセル基地局３０）用の第２コアネットワーク５２とが別々に設けられている。

各基地局１０，２０，３０は、各コアネットワーク５１，５２のＭＭＥ装置等のコアネットワーク装置６１，６２と通信することができる。例えば、大ゾーンセル基地局１０は、ゲートウェイ局７０を介して第１コアネットワーク５１のコアネットワーク装置６１と通信することができる。スモールセル基地局２０及びマクロセル基地局３０は、所定のインターフェースを介して第２コアネットワーク５２のコアネットワーク装置６２と通信することができる。

本実施形態の通信システムは、少なくともコアネットワーク装置６１，６２を備え、各基地局１０，２０，３０を含んでもよい。コアネットワーク装置６１、６２は、例えば単数又は複数のコンピュータ装置で構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、オーバレイセル構成の移動通信システムにおいて基地局及びＵＥを管理又は制御するための処理を実行する。コアネットワーク装置６１、６２は、セル接続制御の一例においては、次の（１）〜（３）の手段としても機能する。

（１）大ゾーンセル１０Ａとスモールセル２０Ａ又はマクロセル３０Ａとの重複エリアに位置するＵＥ４０又は大ゾーンセル１０Ａの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置するＵＥ４１から、大ゾーンセル基地局１０を介して、大ゾーンセル１０Ａへの初期接続を要求する１回目の初期接続要求（アタッチ要求）又は大ゾーンセル１０Ａの再選択を要求する１回目の再選択要求を受信したとき、接続シーケンスにおいてＵＥ４０，４１から取得したＵＥ４０，４１の識別情報（例えば、ＩＭＳＩ：国際的加入者識別番号）を管理リスト（ホワイトリスト）に記憶（登録）する手段。
（２）前記管理リストに記憶したＵＥ４０，４１の識別情報に基づいて、ＵＥ４０，４１から大ゾーンセル１０Ａへの２回目以降の初期接続要求（アタッチ要求）又はＵＥ４０，４１による大ゾーンセル１０Ａの２回目以降の所定回数の再選択要求を、大ゾーンセル基地局１０を介して受信したか否かを判断する手段。
（３）ＵＥ４０，４１から２回目以降の所定回数の初期接続要求（アタッチ要求）又は２回目以降の再選択要求を受信したときに、大ゾーンセル基地局１０を介して、その初期接続要求又は再選択要求を受諾する応答をＵＥ４０，４１に送信する手段。

また、コアネットワーク装置６１、６２は、セル接続制御の他の例においては、次の（４）〜（６）の手段としても機能する。
（４）大ゾーンセル１０Ａとスモールセル２０Ａ又はマクロセル３０Ａとの重複エリアに位置するＵＥ４０又は大ゾーンセル１０Ａの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置するＵＥ４１から、大ゾーンセル基地局１０を介して、大ゾーンセル１０Ａへの初期接続を要求する１回目の初期接続要求（アタッチ要求）又は大ゾーンセル１０Ａの再選択を要求する１回目の再選択要求を受信したとき、初期接続シーケンスにおけるＩｄｅｎｔｉｔｙ ＲｅｓｐｏｎｓｅでＵＥ４０，４１から取得したＵＥ４０，４１の識別情報（例えば、ＩＭＳＩ：国際的加入者識別番号）を管理リスト（ホワイトリスト）に記憶（登録）する手段。
（５）ＵＥ４０，４１におけるセル初期接続時又はセル再選択時の周波数優先度パラメータの設定が変更された後、前記管理リスト（ホワイトリスト）に記憶したＵＥ４０，４１の識別情報に基づいて、ＵＥ４０，４１から大ゾーンセル１０Ａへの２回目以降の初期接続要求（アタッチ要求）又はＵＥ４０，４１による大ゾーンセル１０Ａの２回目以降の所定回数の再選択要求を、大ゾーンセル基地局１０を介して受信したか否かを判断する手段。
（６）ＵＥ４０，４１から２回目以降の所定回数の初期接続要求（アタッチ要求）又は２回目以降の再選択要求を受信したときに、大ゾーンセル基地局１０を介して、その初期接続要求又は再選択要求を受諾する応答をＵＥ４０，４１に送信する手段。

上記オーバレイセル構成の通信システムにおいて、大ゾーンセル１０Ａの地上での直径（フットプリントの直径）は数十ｋｍ〜数百ｋｍ程度あり、直径が数百ｍ〜十数ｋｍと比較的大きな地上セルであるマクロセル３０Ａの約１０倍もある。また、マクロセル基地局３０は、数百局〜数千局で半径十数ｋｍの広域エリアをカバーするのに対して、大ゾーンセル１０Ａを形成する上空の大ゾーンセル基地局１０は同様な広域エリアを一局でカバーする。このように広域エリアを一局の大ゾーンセルでカバーするため、大ゾーンセル１０Ａの通信トラフィック量は多くなるが、上空の大ゾーンセル基地局１０がＵＥ４１との無線通信に用いる無線リソースは、マクロセル基地局３０の無線リソースと同じであるため、大ゾーンセル１０Ａに在圏するＵＥ４１の通信品質（スループット）が低下するおそれがある。大ゾーンセル１０Ａの通信トラフィック量が大ゾーンセル基地局１０の無線機の処理能力を超えると、ＵＥ４０から大ゾーンセル１０Ａへの初期接続（アタッチ）が失敗するおそれもある。

そこで、本実施形態では、以下に示すように、大ゾーンセル１０Ａとスモールセル２０Ａ又はマクロセル３０Ａとの重複エリアに位置する未接続状態のＵＥ４０又は大ゾーンセル１０Ａの重複エリア以外の非重複エリアに位置する未接続状態のＵＥ４１が、大ゾーンセル１０Ａに初期接続しようとしたとき、スモールセル２０Ａ又はマクロセル３０Ａ（特に、大ゾーンセル１０Ａとは異なる異周波数Ｂのマクロセル３０Ａ）に対して優先的に初期接続又は再選択させて在圏させるようにしている。これにより、大ゾーンセル１０Ａの通信トラフィック量をスモールセル２０Ａ又はマクロセル３０Ａ（特に、異周波数Ｂのマクロセル３０Ａ）に分散させることができるので、大ゾーンセル１０Ａにおける移動局の通信品質の低下を防止することができる。

〔セル接続制御例１：リジェクト方式〕
図２は、本実施形態に係る通信システムのオーバレイセル構成におけるリジェクト方式のセル接続制御の一例を示すシーケンス図である。本例のリジェクト方式は、大ゾーンセル基地局１０に初期接続しようとしたＵＥ４０，４１を１回又は複数回（予め設定した所定回数）拒否（Ｒｅｊｅｃｔ）し、再度初期接続しようとしたＵＥ４０のみ大ゾーンセル基地局１０へ接続させる方式である。本方式は、アイドル状態にあるＵＥ４０，４１が大ゾーンセル基地局１０を再選択しようとする場合にも適用できる。

なお、図２及び後述の図３、図４における丸数字は、本明細書においてはステップ１〜ステップ５と表記する。また、図２及び後述の図３、図４の例は、大ゾーンセル１０Ａ及びスモールセル２０Ａの周波数Ａが、２ＧＨｚの周波数帯（Ｂａｎｄ１）の周波数であり、マクロセル３０Ａの周波数Ｂが、プラチナバンドである９００ＭＨｚの周波数帯（Ｂａｎｄ８）の周波数であるときの例であるが、周波数Ａ及び周波数Ｂは他の周波数であってもよい。

図２において、大ゾーンセル１０Ａに位置するＵＥ４０，４１は、大ゾーンセル基地局１０との間でＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ設定（無線区間のコネクション設定）が完了しているが、大ゾーンセル１０Ａに対応する第１コアネットワーク５１へ接続されていない状態にある。

ステップ１：未接続状態のＵＥ４０，４１が、ＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信すると、その初期接続要求が大ゾーンセル基地局１０から、大ゾーンセル基地局１０を収容する第１コアネットワーク５１のコアネットワーク装置６１に転送される。

ここで、ＮＡＳ層は、移動通信の制御プロトコルスタックにおける、サービス認証やベアラ管理、セキュリティ設定、在圏位置管理を行うレイヤである。このＮＡＳ層では、ＵＥのコアネットワークへの初期接続（Ａｔｔａｃｈ）、切断（Ｄｅｔａｃｈ）、ＩＰアドレス割り当てなどが行われる。以下の拒否応答（アタッチ・リジェクト）、受諾応答（アタッチ・アクセプト）及び切断要求（デタッチ・リクエスト）なども、ＮＡＳ層で送受信される。

ステップ２：コアネットワーク装置６１は、自装置に記憶している管理リスト（ホワイトリスト）に、初期接続シーケンスにおけるＩｄｅｎｔｉｔｙ ＲｅｓｐｏｎｓｅでＵＥから受信した当該ＵＥの端末識別情報としてのＩＭＳＩが登録されていなければ、大ゾーンセル基地局１０を介して、拒否応答（リジェクト）をＵＥに送信し、初期接続シーケンスにおけるＩｄｅｎｔｉｔｙ ＲｅｓｐｏｎｓｅでＵＥから取得したＩＭＳＩを管理リストに保持する。また、コアネットワーク装置６１は、管理リストの当該ＩＭＳＩに対応する条件パラメータの一つである初期接続要求（アタッチ・リクエスト）送信回数の値を「１」に設定する。更に、コアネットワーク装置６１は、２回目以降の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を待ち受ける所定時間を計時（タイムカウント）するタイマーを起動する。

なお、図３に示す他のセル接続制御例のように、拒否応答（リジェクト）をＵＥに送信する代わりに、拒否応答（リジェクト）及び受諾応答（アタッチ・アクセプト）のいずれもＵＥに送信しないようにしてもよい。

ステップ３：次に、コアネットワーク装置６１は、タイマーの所定時間内に、サービス要求を受信するとともに再度ＵＥから初期接続要求を受信する。すなわち２回目の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）をＵＥから受信する。

なお、上記タイマーが計時する所定時間は制御パラメータで変更可能である。タイマーの所定時間の計時が満了し、かつ２回目の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）がＵＥから送られてこなければ、上記ステップ２で保持したＩＭＳＩを管理リスト（ホワイトリスト）から削除する。このタイマーを設けることで、短時間（タイマーの所定時間）のうちに複数回（２回又は３回以上）、初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信したＵＥのみを大ゾーンセル基地局１０へ接続させることができる。

ステップ４：コアネットワーク装置６１は、上記ステップ３で受信した初期接続要求（アタッチ・リクエスト）に含まれるＩＭＳＩが管理リスト（ホワイトリスト）に保持されていれば、同一のＵＥからの２回目の初期接続要求であると判断し、その初期接続要求を受諾する受諾応答（アタッチ・アクセプト）をＵＥに送信する。なお、この判断及び受諾応答（アタッチ・アクセプト）の送信は、上記タイマーの所定時間内の２回目の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）をＵＥから受信したタイミングに行ってもよいし、又は、上記タイマーの所定時間が満了したタイミングに行ってもよい。

ステップ５：ＵＥから切断要求（デタッチ・リクエスト）が大ゾーンセル基地局１０に送られたら、大ゾーンセル基地局１０は、その切断要求（デタッチ・リクエスト）を送ったＵＥのＩＭＳＩをコアネットワーク装置６１に送る。コアネットワーク装置６１は、管理リスト（ホワイトリスト）から切断対象のＵＥのＩＭＳＩを削除する。また、コアネットワーク装置６１は、大ゾーンセル基地局１０から、ＵＥ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃｏｍｐｌｅｔｅを受信したときも、管理リスト（ホワイトリスト）から当該ＵＥのＩＭＳＩを削除する。

図２のステップ２において、コアネットワーク装置６１から拒否応答（リジェクト）を受信した場合、又は、拒否応答（リジェクト）及び受諾応答（アタッチ・アクセプト）のいずれも受信しなかった場合、ＵＥは例えば次のように動作する。ＵＥは自装置が対応している複数の周波数（バンド）を低周波数側からセルサーチし、受信電力が所定の閾値以上の地上セル（図１の例では周波数Ｂのマクロセル３０Ａ）があれば、その地上セルの基地局に初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信し、当該地上セルに接続する。一方、上記低周波数側からのセルサーチで地上セルが見つからなければ、再度、大ゾーンセル基地局１０へ初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信する。

なお、上記低周波数側からのセルサーチを行わずに、再度、同一セルの基地局（大ゾーンセル基地局１０）に初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信してもよいし、又は、同一周波数（バンド）Ａの異なる地上セルの基地局に初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信してもよい。

〔セル接続制御例２：ＳＰＩＤを用いたプライオリティ変更方式〕
図４は、本実施形態に係る通信システムのオーバレイセル構成におけるＳＰＩＤを用いたプライオリティ変更方式のセル接続制御の一例を示すシーケンス図である。本例のＳＰＩＤ（Subscriber Profile ID for RAT/Frequency Priority）を用いたプライオリティ変更方式は、大ゾーンセル基地局１０へ接続したＵＥのシステム情報であるＳＩＢ（システム情報ブロック）５によるアイドル時の周波数優先度パラメータの設定（接続周波数優先度の設定）を規定するｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ情報を上書きし、地上セル基地局（例えばスモールセル基地局２０、又は、マクロセル基地局３０）への初期接続を促す方式である。なお、本方式も、アイドル状態にあるＵＥ４０，４１が大ゾーンセル基地局１０を再選択（Ｒｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）しようとする場合にも適用できる。

ここで、ＳＰＩＤは、移動局であるＵＥが接続状態になる際に、移動管理ノードであるＭＭＥが基地局に対して通知する情報である。また、ＵＥとコアネットワークとの間の状態として、接続（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）状態とアイドル（ｉｄｌｅ）状態の２つの状態が存在する。前記接続（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）状態は、例えばＲＲＣコネクション（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ−Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が確立された状態であり、前記アイドル（ｉｄｌｅ）状態は、例えばＲＲＣコネクションが確立されていない状態である。上記「アイドル時」とは、上記ＵＥとコアネットワークとの間の状態がアイドル（ｉｄｌｅ）状態にあるとき、を意味する。

図４において、前述の図２，３と同様に、大ゾーンセル１０Ａに位置するＵＥ４０，４１は、大ゾーンセル基地局１０との間でＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ設定（無線区間のコネクション設定）が完了しているが、大ゾーンセル１０Ａに対応する第１コアネットワーク５１へ接続されていない状態にある。

ステップ１：未接続状態のＵＥが、初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信すると、その初期接続要求が大ゾーンセル基地局１０からコアネットワーク装置６１に転送される。

ステップ２：コアネットワーク装置６１は、自装置に記憶している管理リスト（ホワイトリスト）に、初期接続シーケンスにおけるＩｄｅｎｔｉｔｙ ＲｅｓｐｏｎｓｅでＵＥから取得した当該ＵＥの端末識別情報としてのＩＭＳＩが登録されていなければ、大ゾーンセル基地局１０への初期接続を受諾する受諾応答（アタッチ・アクセプト）と、ｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ情報と管理リストへの当該ＵＥのＩＭＳＩの登録有無情報とを含むＳＰＩＤとを、大ゾーンセル基地局１０に送信する。大ゾーンセル基地局１０はコアネットワーク装置６１から受信した受諾応答（アタッチ・アクセプト）をＵＥに転送する。コアネットワーク装置６１は、ＵＥから取得したＩＭＳＩを管理リストに登録して保持する。また、管理リストの当該ＩＭＳＩに対応する条件パラメータの一つである初期接続要求（アタッチ・リクエスト）送信回数の値を「１」に設定する。コアネットワーク装置６１は、管理リストに上記ＵＥのＩＭＳＩを登録したら、以下のステップ３，４の動作が行われる。

ステップ３：次に、コアネットワーク装置６１は、１回目の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）からの所定時間を計時（タイムカウント）するタイマーを起動し、２回目以降の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）又は基地局とのコネクション確立要求（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｓｅｔｕｐ ｒｅｑｕｅｓｔ）を待ち受ける。このタイマーを設けることで、短時間（タイマーの所定時間）のうちに複数回（２回又は３回以上）、初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を送信したＵＥのみ、又は、初期接続後のコネクション確立要求を送信したＵＥのみを、大ゾーンセル基地局１０へ接続させることができる。

ステップ４：コアネットワーク装置６１は、上記ステップ１で初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を受信したときには当該ＵＥのＩＭＳＩがまだ管理リスト（ホワイトリスト）になかったことを確認するとともに、当該ＵＥに対応するタイマーが満了していないことを確認すると、接続周波数優先設定（リセレクション優先度設定）としてのｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙパラメータの設定情報を付加した無線接続開放（ＲＲＣ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｌｅａｓｅ）を送るべきＵＥを決定し、その決定したＵＥのＩＭＳＩ（識別情報）を含むＳＰＩＤを大ゾーンセル基地局１０に送信する。大ゾーンセル基地局１０は、コアネットワーク装置６１から受信したＳＰＩＤに含まれる当該ＵＥに対応するｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙパラメータの設定情報を任意のパラメータ値に変更し、変更後のｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙパラメータの設定情報を無線接続開放（ＲＲＣ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｌｅａｓｅ）に付加してＵＥに送信する。ＵＥは、報知情報を受信して保存していたＳＩＢ５にあるｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ情報を、大ゾーンセル基地局１０から受信した変更後のｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙパラメータの設定情報で上書きする。

ステップ５：次に、コアネットワーク装置６１は、タイマー満了前に、ＵＥが送信した初期接続要求（アタッチ・リクエスト）を受信すると、大ゾーンセル基地局１０への初期接続を受諾する受諾応答（アタッチ・アクセプト）をＳＰＩＤとともに大ゾーンセル基地局１０に送信する。大ゾーンセル基地局１０はコアネットワーク装置６１から受信した受諾応答（アタッチ・アクセプト）をＵＥに転送する。ここで、管理リスト（ホワイトリスト）に当該ＵＥのＩＭＳＩが保持されているので、大ゾーンセル基地局１０からＵＥにコネクション開放（ＲＲＣ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｌｅａｓｅ）は送信されない。

ステップ６：コアネットワーク装置６１は、タイマーが満了した時点で、２回目の初期接続要求（アタッチ・リクエスト）又はコネクション確立要求（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｓｅｔｕｐ ｒｅｑｕｅｓｔ）を受信していなければ、管理リスト（ホワイトリスト）から当該ＵＥのＩＭＳＩを削除する。また、コアネットワーク装置６１は、ＵＥから切断要求（デタッチ・リクエスト）を受信した場合や、大ゾーンセル基地局１０からＵＥ Ｃｏｎｔｅｘｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃｏｍｐｌｅｔｅを受信した場合も、管理リスト（ホワイトリスト）から当該ＵＥのＩＭＳＩを削除する。

図４のステップ４において、当該ＵＥに対応するＳＩＢ５にあるｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ情報を上書きして変更した場合、ＵＥは例えば次のように動作する。ＵＥはコネクション開放（ＲＲＣ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｌｅａｓｅ）に含まれる上記ｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙパラメータの設定情報（リセレクション優先度設定）に基づいて、自装置内の設定情報にある周波数Ｐｒｉｏｒｉｔｙの設定を変更する。例えば、周波数Ｐｒｉｏｒｉｔｙの設定を、図１の大ゾーンセル基地局１０の周波数Ａとは異なるマクロセル基地局３０の周波数Ｂ（例えば、９００ＭＨｚ）の接続優先度を高くするＨｉｇｈ Ｐｒｉｏｒｉｔｙに変更する。この変更を行った場合、ＵＥは、周波数Ｂの周波数帯についてセルサーチし、受信電力が所定の閾値以上の地上セル（図１の例では周波数Ｂのマクロセル３０Ａ）があれば、その地上セルの基地局（図１の例では周波数Ｂのマクロセル基地局３０）への初期接続又は当該地上セルの基地局の再選択を行うためのＳｅｒｖｉｃｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ又はＡｔｔａｃｈ Ｒｅｑｕｅｓｔを送信し、当該地上セルに接続する。一方、上記周波数Ｂのセルサーチで地上セルの受信電力が上記閾値よりも小さい場合は、ＵＥは大ゾーンセル１０Ａにとどまる。

上記ＳＩＢ５に上書きするｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ情報の変更後のパラメータ設定値（接続周波数優先設定）の決定方法としては、例えば次の（１）及び（２）の方法が挙げられる。

（１）第１の決定方法の例では、大ゾーンセル基地局１０の周波数Ａとは異なる他の異周波数をすべてＨｉｇｈ Ｐｒｉｏｒｉｔｙにする。この場合、ＵＥは、ＳＩＢ５に上書きされたｉｄｌｅ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ情報のパラメータ設定値（接続周波数優先設定）に基づいて、上記他の異周波数のすべてについて受信電力を測定することができる。

（２）第２の決定方法の例では、図４のステップ３と同時刻にタイマーを起動させ、周辺セルの測定結果を含む測定報告（ＭＲ：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ）をＵＥから取得し電波品質（例えば、ＲＳＲＰやＲＳＲＱ等）の良い周波数を「Ｈｉｇｈ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ」に設定し、それ以外の周波数を「Ｈｉｇｈ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ」よりも優先度が低い「Ｅｑｕａｌ」に設定する。この場合、最も電波品質の良い周波数を選択することができる。なお、上記周辺セルの測定結果を含む測定報告（ＭＲ）は、ＵＥから所定のタイミングに自律的に送信して基地局が受信するようにしてもよいし、基地局からのリクエストに応じてＵＥから送信させて基地局が受信するようにしてもよい。また、この方法では、上記大ゾーンセル基地局１０とのコネクションを開放するコネクション開放（ＲＲＣ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＲｅｌｅａｓｅ）を大ゾーンセル基地局１０が送る条件を、タイマーが満了し、且つ、ＵＥから測定報告（ＭＲ：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔ）を受信した後、に変更する。

以上、本実施形態によれば、オーバレイセル構成のセル境界エリアにおいて大ゾーンセル１０Ａの通信トラフィック量を地上側のマクロセル３０Ａ又はスモールセル２０Ａに分散させることができるので、大ゾーンセル１０ＡにおけるＵＥ（移動局）の通信品質の低下を防止することができる。

なお、本実施形態では、大ゾーンセル基地局１０用の第１コアネットワーク５１と、地上セル基地局（スモールセル基地局２０，マクロセル基地局３０）用の第２コアネットワーク５２とが別々に設けた場合について説明したが、図５に示すように、大ゾーンセル基地局１０と地上セル基地局に共通のコアネットワーク５０を設け、共通のコアネットワーク５０に、大ゾーンセル基地局１０を収容するコアネットワーク装置６１と、地上セル基地局（スモールセル基地局２０，マクロセル基地局３０）を収容するコアネットワーク装置６２とを別々に設けてもよい。この場合、大ゾーンセル基地局１０用のコアネットワーク装置６１が、前述の図２〜図４のセル接続制御を行う。また、図６に示すように、大ゾーンセル基地局１０と地上セル基地局に共通のコアネットワーク５０を設け、その共通のコアネットワーク５０に、大ゾーンセル基地局１０及び地上セル基地局（スモールセル基地局２０，マクロセル基地局３０）を収容する共通のコアネットワーク装置６０を設けてもよい。この場合、共通のコアネットワーク装置６０が、前述の図２〜図４のセル接続制御を行う。

また、本実施形態では、地上セル（スモールセル２０Ａ，マクロセル３０Ａ）及び大ゾーンセル１０Ａのオーバレイ構成の場合について説明したが、この構成に限定されることなく、本発明は、互いにサイズが異なる複数のセルのオーバレイ構成について適用することができる。

また、本実施形態では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄへの適用を前提に説明したが、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄと類似のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式の下りリンクの無線通信、無線通信フレーム、ＯＦＤＭシンボルなどを用いるシステムであれば、本発明の概念はどのようなシステムにも適用可能であり、さらに本実施形態に示した送信機および受信機の構成に限定されない。

また、本明細書で説明された処理工程並びに移動通信システム、大ゾーンセル基地局、地上セル基地局（スモールセル基地局、マクロセル基地局）及びユーザ端末装置（移動局）の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

１０ 大ゾーンセル基地局（第１基地局、中継通信局）
１０Ａ 大ゾーンセル（第１セル）
１５ 通信中継装置
２０ スモールセル基地局（同一周波数の第２基地局）
２０Ａ スモールセル（同一周波数の第２セル）
３０ マクロセル基地局（異周波数の第２基地局）
３０Ａ マクロセル（異周波数の第２セル）
４０，４１，４２，４３ ＵＥ（移動局）
５０，５１，５２ コアネットワーク
６０，６１，６２ コアネットワーク装置
７０ ゲートウェイ局

Claims (22)

1. 第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セルの再選択を管理する管理装置であって、
   前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶する手段と、
   前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の要求を、前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に２回又は３回以上の所定回数受信したか否かを判断する手段と、
   前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に前記移動局から前記２回目以降の要求を前記所定回数受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信する手段と、
   を備えることを特徴とする管理装置。
2. 請求項１の管理装置において、
   前記１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶し、前記要求を拒否する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信する、ことを特徴とする管理装置。
3. 請求項２の管理装置において、
   前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間における前記２回目以降の要求の受信回数が前記所定回数に達する前まで、前記要求を拒否する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信し、
   前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に前記２回目以降の要求の受信回数が前記所定回数に達したとき、前記要求を受諾する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信する、ことを特徴とする管理装置。
4. 請求項１の管理装置において、
   前記１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶し、前記要求に対する応答を前記移動局に送信しない、ことを特徴とする管理装置。
5. 請求項４の管理装置において、
   前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間における前記２回目以降の要求の受信回数が前記所定回数に達する前まで、前記要求に対する応答を前記移動局に送信せず、
   前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に前記２回目以降の要求の受信回数が前記所定回数に達したとき、前記要求を受諾する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信する、ことを特徴とする管理装置。
6. 第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セル及び前記第２セルそれぞれの再選択を管理する管理装置であって、
   前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶する手段と、
   前記移動局におけるセル初期接続時又はセル再選択時の周波数優先度パラメータの設定が変更された後、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断する手段と、
   前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したときに、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信する手段と、
   を備えることを特徴とする管理装置。
7. 請求項６の管理装置において、
   前記第１セルの基地局から無線接続開放メッセージにて前記周波数優先度パラメータの設定を送信する送信先の移動局の識別情報を、前記第１セルの基地局に送信する、
   ことを特徴とする管理装置。
8. 請求項７の管理装置において、
   前記周波数優先度パラメータの設定は、前記第１セルの周波数以外の複数の周波数の選択をすべて前記第１セルの周波数よりも高い優先度にする設定に変更される、ことを特徴とする管理装置。
9. 請求項７の管理装置において、
   前記周波数優先度パラメータの設定は、前記１回目の初期接続要求の受信から所定時間内に前記移動局から受信した複数の周波数について測定した測定報告に基づいて、周辺セルからの受信電力が最も高い周波数の優先度を高優先度にし、他の周波数をより低い優先度にする設定に変更される、ことを特徴とする管理装置。
10. 請求項７の管理装置において、
    前記周波数優先度パラメータの設定は、前記１回目の初期接続要求の受信から所定時間内に前記移動局から受信した複数の周波数について測定した電波品質の測定値を含む測定報告に基づいて、前記電波品質の測定値が所定の閾値よりも大きいセルがすべて高い優先度に設定される、ことを特徴とする管理装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかの管理装置において、
    前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記１回目の要求の受信から所定時間内に、前記第１セルの基地局を介して前記移動局から前記第１セルへの２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断し、
    前記１回目の初期接続要求の受信から所定時間内に、前記移動局から前記所定回数の要求を受信したとき、前記初期接続要求を受諾する応答を前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信する、ことを特徴とする管理装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかの管理装置において、
    前記移動局の識別情報とともに、前記移動局の識別情報に対応付けられた前記要求の受信回数を記憶し、
    前記移動局の識別情報及び前記要求の受信回数に基づいて、前記１回目の要求の受信から所定時間内に、前記第１セルへの２回目以降の要求の受信回数が所定回数に達したか否かを判断し、
    前記１回目の初期接続要求の受信から所定時間内に、前記第１セルへの２回目以降の要求の受信回数が所定回数に達したとき、前記要求を受諾する応答を、前記第１セルの基地局を介して前記移動局に送信する、ことを特徴とする管理装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかの管理装置において、
    前記管理装置は、前記第１セルの基地局が接続されたコアネットワークに接続されたＭＭＥ（移動管理エンティティ）であることを特徴とする管理装置。
14. 請求項１乃至１２のいずれかの管理装置において、
    前記管理装置は、第５世代又はその後の世代の移動通信システムにおける前記第１セルの基地局が接続されたＡＭＦ（Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）又は前記ＡＭＦ以外のコアネットワーク装置であることを特徴とする管理装置。
15. 通信システムであって、
    請求項１乃至１３のいずれかの管理装置と、前記第１セルを形成する第１セル基地局と、前記第２セルを形成する第２セル基地局とを含む、ことを特徴とする通信システム。
16. 請求項１５の通信システムにおいて、
    前記第２セル基地局は、前記第１セル基地局と同じ周波数を用いる同一周波数の第２セル基地局と、前記第１セル基地局と異なる周波数を用いる異周波数の第２セル基地局と、を含むことを特徴とする通信システム。
17. 請求項１６の通信システムにおいて、
    前記同一周波数の第２セル基地局は、地上若しくは水上に設置されたスモールセル基地局又は前記第１セル基地局よりも低い高度を飛行する飛行体に設置されたスモールセル基地局であり、
    前記異周波数の第２セル基地局は、地上若しくは水上に設置されたマクロセル基地局又は前記第１セル基地局よりも低い高度を飛行する飛行体に設置されたマクロセル基地局であり、
    前記第１セル基地局は、前記第２セル基地局と同じ又はより高い位置に配置された基地局であることを特徴とする通信システム。
18. 請求項１６の通信システムにおいて、
    前記第１セル基地局はマクロセル基地局であり、前記同一周波数の第２セル基地局及び前記異周波数の第２セル基地局はそれぞれスモールセル基地局であることを特徴とする通信システム。
19. 第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において、移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セルの再選択を管理する方法であって、
    前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶することと、
    前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の要求を、前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に２回又は３回以上の所定回数受信したか否かを判断することと、
    前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に前記移動局から前記２回目以降の要求を前記所定回数受信したときに、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信することと、
    を含むことを特徴とする方法。
20. 第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セル及び前記第２セルそれぞれの再選択を管理する方法であって、
    前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶することと、
    前記移動局におけるセル初期接続時又はセル再選択時の周波数優先度パラメータの設定が変更された後、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断することと、
    前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信することと、
    を含むことを特徴とする方法。
21. 第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セルの再選択を管理する管理装置に設けられたコンピュータ又はプロセッサで実行されるプログラムであって、
    前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶するためのプログラムコードと、
    前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の要求を、前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に２回又は３回以上の所定回数受信したか否かを判断するためのプログラムコードと、
    前記１回目の要求の受信から所定時間経過するまでの間に前記移動局から前記２回目以降の要求を前記所定回数受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信するためのプログラムコードと、
    を含むことを特徴とするプログラム。
22. 第１セルと前記第１セルよりもセルサイズが小さい第２セルとを含むオーバレイセル構成において移動局から前記第１セルへの初期接続及び移動局による前記第１セル及び前記第２セルそれぞれの再選択を管理する管理装置に設けられたコンピュータ又はプロセッサで実行されるプログラムであって、
    前記第１セルと前記第２セルとの重複エリア又は前記第１セルの前記重複エリア以外の非重複エリアに位置する移動局から、前記第１セルの基地局を介して、前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する１回目の要求を受信したとき、前記移動局から取得した前記移動局の識別情報を記憶するためのプログラムコードと、
    前記移動局におけるセル初期接続時又はセル再選択時の周波数優先度パラメータの設定が変更された後、前記記憶した移動局の識別情報に基づいて、前記移動局から前記第１セルへの初期接続又は前記第１セルの再選択を要求する２回目以降の所定回数の要求を受信したか否かを判断するためのプログラムコードと、
    前記移動局から前記２回目以降の所定回数の要求を受信したとき、前記第１セルの基地局を介して、前記要求を受諾する応答を前記移動局に送信するためのプログラムコードと、
    を含むことを特徴とするプログラム。

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