JP5053409B2 - 移動通信システム、制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

開示される発明は、移動通信システム、制御装置及び方法に関する。

移動通信システムにおける移動機は、データ信号の送受信を終了した後、電池消耗を低減させるために、何らかの節電状態（Battery Efficient状態）に移る。移動機の動作状態は制御装置（例えば、W−CDMAシステムにおける無線ネットワーク制御装置（RNC））により管理されている。移動機が動作状態を変える場合、制御装置からその旨の指示を受ける必要がある。個別チャネル（DCH）による送受信の終了後、移動機は、節電状態に移ることを要求する状態遷移要求信号を送信する。状態遷移要求信号は、W−CDMAシステムでは、RRCシグナリングコネクションリリースインディケーション（RRC SIGNALLING CONNECTION RELEASE INDICATION）と呼ばれる。移動機は、制御装置又はネットワーク（NW）からの指示を受けることで、節電状態に遷移できる。節電状態は、アイドル状態（Idle）、PCH状態（Cell＿PCH／URA＿PCH）又はフォワードアクセスチャネル（FACH）を使用するFACH状態等である。移動通信システムにおいて、個別チャネル（DCH）を解放した後、移動機が何れかの節電状態に移行し、移動機のバッテリを節約できるようにする機能は、ファーストドーマンシー（Fast Dormancy）機能と呼ばれる（これについては、非特許文献１参照。）。

３ＧＰＰ ＴＳ２５．３３１ ｖ８．６．０

制御装置は状態遷移を許可する場合もあれば、拒否する場合もある。したがって、移動機が、通信終了後に速やかに節電状態に移行できるようにするには、通信終了後、状態遷移要求信号を速やかに送信すること、及び拒否された場合は速やかに状態遷移要求信号を再送することが望ましい。しかしながら、移動機が何らかの信号を頻繁に送信する場合、そのための無線リソースが必要であることに加えて、基地局や制御装置における処理も頻繁に行う必要がある。したがって、状態遷移要求信号を移動機が過剰に頻繁に送信することは、ネットワーク管理等の観点から好ましくない。

開示される発明の課題は、データ信号の送受信を終えたユーザ装置が、節電状態へ移ることを要求する状態遷移要求信号を送信する送信頻度の適正化を図ることである。

開示される発明の一形態による制御装置は、
移動通信システムにおける制御装置であって、
接続中のユーザ数、有線回線のリソースの使用状態、有線信号処理における輻輳状態の少なくとも一つをもって決定されるリソース使用状態を管理する管理部と、
データ信号の通信を終えたユーザ装置が、節電状態へ移るための状態遷移要求信号を送信する頻度を決めるタイマ値を、前記リソース使用状態に応じて決定する決定部と
を有し、前記決定部により決定されたタイマ値は、前記ユーザ装置に報知される、制御装置である。

開示される発明によれば、データ信号の送受信を終えたユーザ装置が、節電状態へ移ることを要求する状態遷移要求信号を送信する送信頻度の適正化を図ることができる。

システム構成を示す図。 リソース使用状態の管理に使用されるテーブル例を示す図。 リソース使用状態の管理に使用されるテーブル例を示す図。 使用リソース量とタイマ値との関係を示す図。 動作例を示すシーケンス図。 変形例を示す図。 変形例を示す図。

以下の観点から実施例を説明する。

１．システム構成
２．無線ネットワーク制御装置
３．動作例
４．変形例
５．要約

＜１．システム構成＞
図１は、一実施例における移動通信システムを示す。移動通信システムは、移動機（UE）１０、基地局（BTS#1〜4）１１〜１４、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５、１６及び交換機１７を有し、図示されているように接続されている。

移動機（UE）１０は、基地局と無線通信を行う何らかの装置である。説明の便宜上、移動機が使用されているが、固定端末でもよい。したがって、よリ一般的には、基地局と無線通信を行う適切な如何なるユーザ装置が使用されてもよい。ユーザ装置は、例えば、携帯電話、情報端末、パーソナルディジタルアシスタント、携帯用パーソナルコンピュータ等であるが、これらに限定されない。移動機（UE）１０は、個別チャネル（DCH）により通信を行うことに加えて、RNC等のような制御装置からの指示に応じて、節電状態で動作することができる。節電状態は、アイドル状態（Idle）、PCH状態（Cell＿PCH／URA＿PCH）又はフォワードアクセスチャネル（FACH）を使用するFACH状態等である。移動機（UE）１０は、個別チャネル（DCH）を解放した後、制御装置からの指示に応じて何れかの節電状態に移行し、バッテリを節約することができる。

基地局（BTS#1〜4）１１〜１４の各々は、各自のセルに在圏する移動機（UE）１０と、無線リンクを介して、下りリンクの無線信号を送信し及び上りリンクの無線信号を受信する。さらに、基地局（BTS#1〜4）１１〜１４は、無線ネットワーク制御装置（RNC）による制御の下で、移動機（UE）１０に対する下りリンク信号及び上りリンク信号を送受信する。本実施例では特に、基地局は、状態遷移要求信号（RRC SIGNALING CONNECTION RELEASE INDICATION）を移動機（UE）１０から受信し、それを無線ネットワーク制御装置（RNC）に通知する。その後、基地局は、状態遷移の指示信号を無線ネットワーク制御装置（RNC）から受信し、それを移動機（UE）１０に通知する。

無線ネットワーク制御装置（RNC）１５、１６は、装置間インターフェースIub#1〜4により、１つ以上の基地局に接続され、移動機の無線通信を制御する。無線ネットワーク制御装置（RNC）１５及び１６は、装置間インターフェースIurにより接続され、データ信号及び制御信号をやりとりする。本実施例では特に、無線ネットワーク制御装置（RNC）は、基地局を介して、移動機（UE）からの状態遷移要求信号を受信する。無線ネットワーク制御装置（RNC）は、移動機（UE）１０が遷移すべき状態を決定し、それを（基地局を介して）移動機（UE）１０に通知する。無線ネットワーク制御装置（RNC）は、後述するように、移動機が状態遷移要求信号を送信する送信頻度を決めるタイマ値を決定する。このタイマ値は、無線ネットワーク制御装置（RNC）の配下の移動機に報知される。

交換機１７は、装置間インターフェースIuを介して、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５に接続される。図示の無線ネットワーク制御装置１６も何らかの交換機に接続されるが、その交換機は、図示の交換機１７でもよいし、不図示の交換機でもよい。交換機１７は、移動通信システムのコアネットワークにおける処理を行い、例えば、加入者情報の管理、移動管理、発着信制御、課金制御、QoS制御等を行う。したがって、交換機１７は、一例として、SGSN（Serving GPRS Support Node）、SGSN（Gateway GPRS Support Node）及び／又はMME（Mobility Management Entity）として機能する要素でもよい。

なお、移動機（UE）１０、基地局１１〜１４、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５、１６及び交換機１７の数は、いくつでもよい。

＜２．無線ネットワーク制御装置＞
図１に示されているように、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５は、管理部１５１及び決定部１５２を有する。無線ネットワーク制御装置１６も同様な機能要素を有するが、図示の簡明化のため省略されている。

管理部１５１は、移動通信システムにおけるリソース使用状態を管理する。リソース使用状体は、例えば、次のような状態により表現されるが、これらに限定されない。

・無線ネットワーク制御装置（RNC）１５の輻輳状態。これは、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５に接続しているユーザ数や、有線回線リソースの使用状態、フォワードアクセスチャネル（FACH）の使用率等により表現可能である。有線回線リソースの使用状態は、装置間インターフェースIu、Iur及び／又はIubの使用状態又は使用率等により表現可能である。

・無線ネットワーク制御装置（RNC）１５に接続されている他の装置の輻輳状態。他の装置は、図１の例の場合、基地局１１〜１３、交換機１７及び無線ネットワーク制御装置（RNC）１６であり、基地局１４がさらに含まれてもよい。

基地局１１〜１３の輻輳状態は、基地局１１〜１３各々により使用されている無線リソースの使用状態により表現可能であり、例えば、基地局１１〜１３各々にアクセスしている移動機数や、基地局各々の電力使用状態等により表現可能である。例えば、アクセスしている移動機数は、ベースバンド（BB）カード使用数により表現可能である。電力使用状態は、基地局が使用可能な最大送信電力の内、どの程度の割合が使用されているか等により表現可能である。さらに、基地局の輻輳状態を把握する際、無線アクセスの規制状態が考慮されてもよい。規制状態は、現在何パーセントの規制がかかっているか等により表現可能である。

交換機１７の輻輳状態は、交換機１７が移動管理の対象としているユーザ数（アタッチ（Attach）数）等により表現可能であり、これらの情報は装置間インターフェースIuを介して取得可能である。

無線ネットワーク制御装置（RNC）１６の輻輳状態は、例えば、無線ネットワーク制御装置（RNC）１６に接続しているユーザ数や、装置間インターフェースIurの使用状態等により表現可能であり、これらの情報は装置間インターフェースIurを介して取得可能である。

基地局１４の輻輳状態も、基地局１１〜１３の場合と同様に、無線リソースの使用状態により表現可能であり、基地局１４各々にアクセスしている移動機数や、基地局各々の電力使用状態等により表現可能である。これらの情報は、装置間インターフェースIub及びIurを介して取得可能である。さらに、基地局の輻輳状態を把握する際、無線アクセスの規制状態が考慮されてもよい。規制状態は、現在何パーセントの規制がかかっているか等により表現可能である。

図２は、有線回線リソース及びFACH使用率を管理するテーブル例を示す。これは、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５の輻輳状態に関連する。

図３は、交換機１７、無線ネットワーク制御装置（RNC）１６、基地局１１〜１３の輻輳状態を管理するテーブル例を示す。これらは、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５に接続されている他の装置の輻輳状態に関連する。

図１の決定部１５２は、データ信号の通信を終えたユーザ装置が送信する状態遷移要求信号の送信頻度（送信頻度を決めるタイマ値）を、管理部１５１により管理されているリソース使用状態に基づいて決定する。上述したように、決定部１５２は、移動機からの状態遷移要求信号に対して、状態遷移を許可する場合だけでなく、状態遷移を許可しない場合もある。状態遷移を許可しない場合、遷移先の通知は行われない。この場合、移動機（UE）１０は、上記のタイマ値により指定された期間の経過後に、状態遷移要求信号を改めて送信し、状態遷移の可否判断を再び求めることができる。

概して、リソースの使用量が所定の閾値以上多かった場合（空きリソースが少なかった場合）、タイマ値は長い値（例えば、５秒間）に決定され、そうでなかった場合（空きリソースが多かった場合）、短い値（例えば、１秒間）に決定される。また、リソースの使用量の多少だけでなく、セル各々における規制状態を考慮して、移動機の遷移先の状態が決定されてもよい。例えば、所定値以上のパーセントの規制がかかっていた場合、例えば移動機（UE）１０が在圏しているセルにおいて、７０％もの規制がかかっていた場合、タイマ値は長い値に決定される。逆に、規制が低かった場合、タイマ値は短い値に決定される。

タイマ値は、状況に応じて様々な値（例えば、５秒、３秒、１秒等）をとってもよい。これら複数の値を一意に特定するため、閾値が複数個設定されてもよい。例えば、図４に示されているように、タイマ値が決められてもよい。リソースの使用量が第１閾値Ａを超えていた場合、タイマ値は、平常値より長い値に決定される。リソースの使用量が、第１閾値Ａ未満であるが第２閾値Ｂ以上であった場合、タイマ値は平常値に決定される。リソースの使用量が、第２閾値Ｂ未満であった場合、タイマ値は、平常値より短い値に決定される。平常値より長い値、平常値及び平常値より短い値は、一例として、５秒、３秒及び１秒としてもよいが、適切な如何なる値が使用されてもよい。

決定部１５２における判断基準となる「リソースの使用量」は、図２及び図３に示されるような輻輳状態の内、１つ以上により決定される。例えば、RNC15に接続しているユーザ数、装置間インターフェースIub#1〜3の使用率、FACH使用率の項目各々が各自の閾値と比較され、比較結果に応じて、タイマ値が決定されてもよい。例えば、閾値以上多く使用されている項目が１つでも存在するか否かに応じて、タイマ値が決定されてもよい。決定部１５２により決定されたタイマ値は、基地局を介して移動機に通知される。この通知は、例えば、基地局からの報知情報に含まれる。

＜３．動作例＞
図５は、移動機（UE）１０及び無線ネットワーク制御装置（RNC）１５の間で行われる動作例を示す。これらのやりとりは実際には基地局（BTS#1）を介して行われるが、説明の簡明化のため図示されてはいない。

ステップS1において、無線ネットワーク制御装置（RNC）は、ユーザ装置が状態遷移要求信号を送信する頻度を決めるタイマ値を、リソース使用状態に応じて決定する。この決定は、上記の決定部１５２により行われる。

ステップS2において、報知情報がユーザ装置に報知される。この報知情報は、ステップS1において決定されたタイマ値を含む。

ステップS3において、個別チャネル（DCH）によるデータ信号の送受信を終えた移動機（UE）１０は、節電状態へ遷移するための状態遷移要求信号を、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５に送信する。例えば、通信するデータが無くなったことを、移動機（UE）１０の上位アプリケーションが検出し、それをRRCレイヤに通知する。これに応答して、RRCレイヤにより、状態遷移要求信号が送信される。その後、タイマ値により指定された期間が経過するまでの間に、状態遷移の指示信号を移動機が受信しなかった場合、移動機は、さらに状態遷移要求信号を送信する（ステップS4）。

ステップS5において、無線ネットワーク制御装置（RNC）が決定した遷移先状態（何れかの節電状態）は、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５から移動機（UE）１０へ基地局（BTS#1）を介して通知される。以後、移動機（UE）１０は、無線ネットワーク制御装置（RNC）１５から指示された何れかの節電状態に遷移する。

ステップS3において、状態遷移要求信号が送信された後、タイマ値により指定された期間が経過するまでの間に、移動機が、状態遷移の指示信号を受信した場合、移動機はその指示信号にしたがって、適切な節電状態に移る。

＜４．変形例＞
図１に示す例では、リソース使用状態を管理する管理部１５１及び遷移先状態を決定する決定部１５２が、無線ネットワーク制御装置（RNC）に備わっていたが、このことは必須ではない。これらの機能要素は、別の装置又はエンティティに設けられてもよい。

図６は、管理部及び決定部が、交換機１７に設けられている様子を示す。この場合、交換機１７が、管理部１５１及び決定部１５２の処理を行う。図７は、管理部及び決定部が、基地局１１に設けられている様子を示す。この場合、基地局１１が、管理部１５１及び決定部１５２の処理を行う。図７に示されるような形態は、例えば、フェムト基地局が使用されるシステムや、ロングタームエボリューション（LTE）方式の移動通信システムに相応しい。タイマ値をセル毎に管理する観点からは、少なくとも決定部１５２が基地局に備わっていることが好ましい。逆に、複数のセルについて同じタイマ値を設定する観点からは、少なくとも決定部１５２が、基地局より上位の装置に備わっていることが好ましい。

上記の説明では、管理部及び決定部双方が、同じ機能要素（交換機、無線ネットワーク制御装置又は基地局）に設けられていたが、管理部及び決定部が異なる機能要素に設けられてもよい。さらには、管理部により行われる処理が、基地局、無線ネットワーク制御装置及び交換機の内の２つ以上により行われてもよい。決定部により行われる処理が、基地局、無線ネットワーク制御装置及び交換機の内の２つ以上により行われてもよい。

＜５．要約＞
上記実施例によれば、移動機を節電状態に遷移させるFast Dormancy機能を実現する際、ネットワーク（NW）リソースの輻輳状態、規制状態、予め決められたNWリソース使用率等を判定することで、状態遷移要求信号の送信頻度（タイマ値）を決定する。タイマ値を可変に制御できるようにしたことで、NWリソースを有効に活用し、ネットワーク装置の輻輳状況や、規制状況に応じて適切な節電状態（UE Battery Efficient状態）を決定する事ができ、輻輳環境下でも移動機のバッテリ消費低減、及び接続時間の短縮を効果的に実現することができる。

開示される発明の一形態による移動通信システムでは、移動機から所定の状態遷移要求信号を受信することで、電池消耗の少ない節電状態への遷移が指定される。その状態遷移要求信号の送信頻度を制御するタイマ値は、予め管理するNWリソースの使用率及び予め決められた論理にしたがって、決定される。この場合において、移動機から状態遷移要求信号を受信した制御装置のリソースの使用率、その装置に接続された他の装置の回線リソース使用率、その装置に接続された他の装置の使用率の少なくとも一つを参照し、予め決められた論理にしたがって、状態遷移要求信号の送信頻度を制御するタイマ値が決定される。リソースの状態管理及びタイマ値の決定は、無線制御装置、無線基地局装置及び／又は交換機において行われる。

開示される発明の一形態による移動通信システムでは、移動機から所定の状態遷移要求信号を受信することで、電池消耗の少ない節電状態への遷移が指定される。その状態遷移要求信号の送信頻度を制御するタイマ値は、予め管理する規制状態及び予め決められた論理にしたがって、決定される。この場合において、移動機から状態遷移要求信号を受信した制御装置における規制状態を参照し、予め決められた論理にしたがって、状態遷移要求信号の送信頻度を制御するタイマ値が決定される。リソースの状態管理及びタイマ値の決定は、無線制御装置、無線基地局装置及び／又は交換機において行われる。

以上特定の実施例を参照しながら説明してきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を認めるであろう。例えば、本実施例は、移動機が複数の節電状態の内の何れかに遷移する適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば本発明は、W−CDMA方式のシステム、HSDPA／HSUPA方式のW−CDMAシステム、LTE方式のシステム、LTE−Advanced方式のシステム、IMT−Advanced方式のシステム、WiMAX、Wi−Fi方式のシステム等に適用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。説明の便宜上、実施例の装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（RAM）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ROM）、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク（HDD）、リムーバブルディスク、CD−ROM、データベース、サーバその他の適切な如何なる記憶媒体において用意されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。

１０ 移動機（UE）
１１〜１４ 基地局（BTS#1〜4）
１５、１６ 無線ネットワーク制御装置（RNC）
１７ 交換機
１５１ 管理部
１５２ 決定部

Claims (10)

1. 移動通信システムにおける制御装置であって、
   接続中のユーザ数、有線回線のリソースの使用状態、有線信号処理における輻輳状態の少なくとも一つをもって決定されるリソース使用状態を管理する管理部と、
   データ信号の通信を終えたユーザ装置が、節電状態へ移るための状態遷移要求信号を送信する頻度を決めるタイマ値を、前記リソース使用状態に応じて決定する決定部と
   を有し、前記決定部により決定されたタイマ値は、前記ユーザ装置に報知される、制御装置。
2. 前記リソース使用状態は、無線リソースの使用状態、有線リソースの使用状態及び／又はセルの規制状態により表現される、請求項１記載の制御装置。
3. 前記移動通信システムのリソースは第１閾値以上使用されていることを、前記リソース使用状態が示していた場合、前記決定部は、前記タイマ値をある平常値より長い値に決定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記移動通信システムのリソースは、前記第１閾値未満であるが第２閾値以上使用されていることを、前記リソース使用状態が示していた場合、前記決定部は、前記タイマ値をある平常値に決定する、請求項１ないし３の何れか１項に記載の制御装置。
5. 前記移動通信システムのリソースは前記第２閾値未満しか使用されていないことを、前記リソース使用状態が示していた場合、前記決定部は、前記タイマ値をある平常値より短い値に決定する、請求項１ないし４の何れか１項に記載の制御装置。
6. 当該制御装置が、交換機に設けられている、請求項１ないし５の何れか１項に記載の制御装置。
7. 当該制御装置が、基地局を制御する無線ネットワーク制御装置に設けられている、請求項１ないし５の何れか１項に記載の制御装置。
8. 当該制御装置が、基地局に設けられている、請求項１ないし５の何れか１項に記載の制御装置。
9. 制御装置とユーザ装置とを少なくとも有する移動通信システムであって、
   前記制御装置は、
   接続中のユーザ数、有線回線のリソースの使用状態、有線信号処理における輻輳状態の少なくとも一つをもって決定されるリソース使用状態を管理する管理部と、
   データ信号の通信を終えたユーザ装置が、節電状態へ移るための状態遷移要求信号を送信する頻度を決めるタイマ値を、前記リソース使用状態に応じて決定する決定部と
   を有し、前記決定部により決定されたタイマ値は、前記ユーザ装置に報知される、移動通信システム。
10. 移動通信システムにおける制御方法であって、
    接続中のユーザ数、有線回線のリソースの使用状態、有線信号処理における輻輳状態の少なくとも一つをもって決定されるリソース使用状態を管理し、
    データ信号の通信を終えたユーザ装置が、節電状態へ移るための状態遷移要求信号を送信する頻度を決めるタイマ値を、前記リソース使用状態に応じて決定し、決定されたタイマ値を、前記ユーザ装置に通知する、制御方法。

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