JP2014220778A - ユーザ端末及びプロセッサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のユーザ端末が同じアクセスポイントに対して一斉に接続することによる不具合を解消する。
【解決手段】セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートするＵＥ１００は、ＵＥ１００と関連付けられている識別子を記憶している。ＵＥ１００は、ＡＰ３００との接続が許容されるＵＥ１００をランダムに選出するための接続制御情報をｅＮＢ２００から受信する。ＵＥ１００は、接続制御情報により定められる接続許可条件を識別子が満たしていない場合に、ＡＰ３００との接続を確立しないよう制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は、無線ＬＡＮシステム（ＷＬＡＮシステム）と連携可能なセルラ通信システムにおいて用いられるユーザ端末及びプロセッサに関する。

近年、セルラ通信部及びＷＬＡＮ通信部を有するユーザ端末（いわゆる、デュアル端末）の普及が進んでいる。また、セルラ通信システムのオペレータにより管理されるＷＬＡＮアクセスポイント（以下、単に「アクセスポイント」という）が増加している。

そこで、セルラ通信システムの標準化プロジェクトである３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）では、セルラ通信システムとＷＬＡＮシステムとの連携を強化できる技術が検討される予定である（非特許文献１参照）。

このような技術の目的の一つは、アクセスポイントの使用率を向上させることにより、セルラ基地局及びアクセスポイントで負荷レベルのバランスをとることである。

３ＧＰＰ寄書 ＲＰ−１２０１４５５

セルラ基地局及びアクセスポイントのそれぞれの通信状況をユーザ端末が比較して、セルラ基地局及びアクセスポイントの中から接続先をユーザ端末自身で選択できる場合を想定する。

この場合、複数のユーザ端末が、同じアクセスポイントを接続先として選択し、そのアクセスポイントに対して一斉に接続処理を開始し得る。従って、接続処理の競合により、アクセスポイントとの接続を確立できないユーザ端末が生じる虞がある。

また、これらユーザ端末の全てがアクセスポイントとの接続を確立できても、アクセスポイントの負荷レベルが上昇することにより、十分なスループットを確保できなかったり、セルラ基地局の未使用リソースが過多になったりする問題がある。

そこで、本発明は、複数のユーザ端末が同じアクセスポイントに対して一斉に接続することによる不具合を解消することを目的とする。

第１の特徴に係るユーザ端末は、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートする。前記ユーザ端末は、前記ユーザ端末と関連付けられている識別子を記憶する記憶部と、アクセスポイントとの接続が許容されるユーザ端末をランダムに選出するための接続制御情報をセルラ基地局から受信する受信部と、前記接続制御情報により定められる接続許可条件を前記識別子が満たしていない場合に、前記アクセスポイントとの接続を確立しないよう制御する制御部と、を備える。

第２の特徴に係るユーザ端末は、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートする。前記ユーザ端末は、アクセスポイントとの接続を開始すると判断した場合において、前記アクセスポイントとの接続を開始する開始タイミングを乱数に応じて遅延させる制御部を備える。

本発明によれば、複数のユーザ端末が同じアクセスポイントに対して一斉に接続することによる不具合を解消できる。

第１実施形態及び第２実施形態に係るシステム構成図である。 第１実施形態及び第２実施形態に係るＵＥ（ユーザ端末）のブロック図である。 第１実施形態及び第２実施形態に係るｅＮＢ（セルラ基地局）のブロック図である。 第１実施形態及び第２実施形態に係るＡＰ（アクセスポイント）のブロック図である。 ＬＴＥシステムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。 ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。 第１実施形態及び第２実施形態に係る動作環境を説明するための図である。 第１実施形態に係る動作シーケンス図である。 第１実施形態に係るＵＥの動作フロー図である。 第２実施形態に係る動作シーケンス図である。 第２実施形態に係るタイマ情報テーブルの具体例を示す図である。 第２実施形態に係るＵＥの動作フロー図である。

［実施形態の概要］
第１実施形態に係るユーザ端末は、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートする。前記ユーザ端末は、前記ユーザ端末と関連付けられている識別子を記憶する記憶部と、アクセスポイントとの接続が許容されるユーザ端末をランダムに選出するための接続制御情報をセルラ基地局から受信する受信部と、前記接続制御情報により定められる接続許可条件を前記識別子が満たしていない場合に、前記アクセスポイントとの接続を確立しないよう制御する制御部と、を備える。

第１実施形態では、前記接続制御情報は、前記セルラ基地局の負荷レベルに基づいて設定される。

第１実施形態では、前記接続制御情報は、前記セルラ基地局の負荷レベルが高いほど、前記アクセスポイントとの接続が許容される確率が高くなるように設定される。

第１実施形態では、前記接続制御情報は、第１の値及び第２の値を含み、前記制御部は、前記識別子と前記第１の値とを演算した結果が前記第２の値と一致しない場合に、前記アクセスポイントとの接続を確立しないよう制御する。

第１実施形態に係るプロセッサは、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートするユーザ端末に備えられる。前記プロセッサは、アクセスポイントとの接続が許容されるユーザ端末をランダムに選出するための接続制御情報をセルラ基地局から受信するステップと、前記接続制御情報により定められる接続許可条件を、前記ユーザ端末と関連付けられている識別子が満たしていない場合に、前記アクセスポイントとの接続を確立しないよう制御するステップと、を実行する。

第２実施形態に係るユーザ端末は、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートする。前記ユーザ端末は、アクセスポイントとの接続を開始すると判断した場合において、前記アクセスポイントとの接続を開始する開始タイミングを乱数に応じて遅延させる制御部を備える。

第２実施形態では、前記制御部は、前記開始タイミングまでの待ち時間において、前記アクセスポイントの負荷レベルを示す情報を取得する。前記制御部は、取得した負荷レベルが閾値を上回る場合には、前記アクセスポイントとの接続を中止する。

第２実施形態では、所定の数値範囲ごとに待ち時間を対応付けたテーブルを記憶する記憶部をさらに備える。前記制御部は、前記テーブルに基づいて、前記乱数が属する数値範囲に対応する前記待ち時間を特定する。前記制御部は、特定した待ち時間から前記開始タイミングを決定する。

第２実施形態では、前記テーブルは、セルラ基地局から設定される。

第２実施形態に係るプロセッサは、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートするユーザ端末に備えられる。前記プロセッサは、アクセスポイントとの接続を開始すると判断した場合において、前記アクセスポイントとの接続を開始する開始タイミングを乱数に応じて遅延させる。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、３ＧＰＰ規格に準拠して構成されるセルラ通信システム（ＬＴＥシステム）を無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システムと連携させる場合の実施形態を説明する。

（システム構成）
図１は、実施形態に係るシステム構成図である。図１に示すように、セルラ通信システムは、複数のＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）１００と、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ−ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１０と、ＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）２０と、を含む。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、無線アクセスネットワークに相当する。ＥＰＣ２０は、コアネットワークに相当する。

ＵＥ１００は、移動型の無線通信装置であり、接続を確立したセルとの無線通信を行う。ＵＥ１００はユーザ端末に相当する。ＵＥ１００は、セルラ通信及びＷＬＡＮ通信の両通信方式をサポートする端末（デュアル端末）である。

Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０は、複数のｅＮＢ２００（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ−Ｂ）を含む。ｅＮＢ２００はセルラ基地局に相当する。ｅＮＢ２００は、１又は複数のセルを管理しており、自セルとの接続を確立したＵＥ１００との無線通信を行う。なお、「セル」は、無線通信エリアの最小単位を示す用語として使用される他に、ＵＥ１００との無線通信を行う機能を示す用語としても使用される。また、ｅＮＢ２００は、例えば、無線リソース管理（ＲＲＭ）機能と、ユーザデータのルーティング機能と、モビリティ制御及びスケジューリングのための測定制御機能と、を有する。

ｅＮＢ２００は、Ｘ２インターフェイスを介して相互に接続される。また、ｅＮＢ２００は、Ｓ１インターフェイスを介して、ＥＰＣ２０に含まれるＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ５００と接続される。

ＥＰＣ２０は、複数のＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）／Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ−Ｇａｔｅｗａｙ）５００を含む。ＭＭＥは、ＵＥ１００に対する各種モビリティ制御等を行うネットワークノードであり、制御局に相当する。Ｓ−ＧＷは、ユーザデータの転送制御を行うネットワークノードであり、交換局に相当する。

ＷＬＡＮシステムは、ＷＬＡＮアクセスポイント（以下、「ＡＰ」と称する）３００を含む。ＷＬＡＮシステムは、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１諸規格に準拠して構成される。ＡＰ３００は、セルラ周波数帯とは異なる周波数帯（ＷＬＡＮ周波数帯）でＵＥ１００との通信を行う。ＡＰ３００は、ルータなどを介してＥＰＣ２０に接続される。

また、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００が個別に配置される場合に限らず、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００が同じ場所に配置（Ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄ）されていてもよい。Ｃｏｌｌｏｃａｔｅｄの一形態として、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００がオペレータの任意のインターフェイスで直接的に接続されていてもよい。

次に、ＵＥ１００、ｅＮＢ２００、及びＡＰ３００の構成を説明する。

図２は、ＵＥ１００のブロック図である。図２に示すように、ＵＥ１００は、アンテナ１０１及び１０２と、セルラ通信部１１１と、ＷＬＡＮ通信部１１２と、ユーザインターフェイス１２０と、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１３０と、バッテリ１４０と、メモリ１５０と、プロセッサ１６０と、を有する。メモリ１５０及びプロセッサ１６０は、制御部を構成する。ＵＥ１００は、ＧＮＳＳ受信機１３０を有していなくてもよい。また、メモリ１５０をプロセッサ１６０と一体化し、このセット（すなわち、チップセット）をプロセッサ１６０’としてもよい。

アンテナ１０１及びセルラ通信部１１１は、セルラ無線信号の送受信に用いられる。セルラ通信部１１１は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号をセルラ無線信号に変換してアンテナ１０１から送信する。また、セルラ通信部１１１は、アンテナ１０１が受信するセルラ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ１６０に出力する。

アンテナ１０２及びＷＬＡＮ通信部１１２は、ＷＬＡＮ無線信号の送受信に用いられる。ＷＬＡＮ通信部１１２は、プロセッサ１６０が出力するベースバンド信号をＷＬＡＮ無線信号に変換してアンテナ１０２から送信する。また、ＷＬＡＮ通信部１１２は、アンテナ１０２が受信するＷＬＡＮ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ１６０に出力する。

ユーザインターフェイス１２０は、ＵＥ１００を所持するユーザとのインターフェイスであり、例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカ、及び各種ボタンなどを含む。ユーザインターフェイス１２０は、ユーザからの入力を受け付けて、該入力の内容を示す信号をプロセッサ１６０に出力する。ＧＮＳＳ受信機１３０は、ＵＥ１００の地理的位置を示す位置情報を得るために、ＧＮＳＳ信号を受信して、受信した信号をプロセッサ１６０に出力する。バッテリ１４０は、ＵＥ１００の各ブロックに供給すべき電力を蓄える。

メモリ１５０は、プロセッサ１６０によって実行されるプログラムと、プロセッサ１６０による処理に使用される情報と、を記憶する。プロセッサ１６０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ１５０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を含む。プロセッサ１６０は、さらに、音声・映像信号の符号化・復号を行うコーデックを含んでもよい。プロセッサ１６０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図３は、ｅＮＢ２００のブロック図である。図３に示すように、ｅＮＢ２００は、アンテナ２０１と、セルラ通信部２１０と、ネットワークインターフェイス２２０と、メモリ２３０と、プロセッサ２４０と、を有する。メモリ２３０及びプロセッサ２４０は、制御部を構成する。

アンテナ２０１及びセルラ通信部２１０は、セルラ無線信号の送受信に用いられる。セルラ通信部２１０は、プロセッサ２４０が出力するベースバンド信号をセルラ無線信号に変換してアンテナ２０１から送信する。また、セルラ通信部２１０は、アンテナ２０１が受信するセルラ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ２４０に出力する。

ネットワークインターフェイス２２０は、Ｘ２インターフェイスを介して隣接ｅＮＢ２００と接続され、Ｓ１インターフェイスを介してＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ５００と接続される。また、ネットワークインターフェイス２２０は、ＥＰＣ２０を介したＡＰ３００との通信に使用される。

メモリ２３０は、プロセッサ２４０によって実行されるプログラムと、プロセッサ２４０による処理に使用される情報と、を記憶する。プロセッサ２４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ２３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を含む。プロセッサ２４０は、後述する各種の処理及び各種の通信プロトコルを実行する。

図４は、ＡＰ３００のブロック図である。図４に示すように、ＡＰ３００は、アンテナ３０１と、ＷＬＡＮ通信部３１１と、ネットワークインターフェイス３２０と、メモリ３３０と、プロセッサ３４０と、を有する。

アンテナ３０１及びＷＬＡＮ通信部３１１は、ＷＬＡＮ無線信号の送受信に用いられる。ＷＬＡＮ通信部３１１は、プロセッサ３４０が出力するベースバンド信号をＷＬＡＮ無線信号に変換してアンテナ３０１から送信する。また、ＷＬＡＮ通信部３１１は、アンテナ３０１が受信するＷＬＡＮ無線信号をベースバンド信号に変換してプロセッサ３４０に出力する。

ネットワークインターフェイス３２０は、ルータなどを介してＥＰＣ２０と接続される。また、ネットワークインターフェイス３２０は、ＥＰＣ２０を介したｅＮＢ２００との通信に使用される。

メモリ３３０は、プロセッサ３４０によって実行されるプログラムと、プロセッサ３４０による処理に使用される情報と、を記憶する。プロセッサ３４０は、ベースバンド信号の変調・復調及び符号化・復号などを行うベースバンドプロセッサと、メモリ３３０に記憶されるプログラムを実行して各種の処理を行うＣＰＵと、を含む。

図５は、セルラ通信システムにおける無線インターフェイスのプロトコルスタック図である。図５に示すように、無線インターフェイスプロトコルは、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ１乃至レイヤ３に区分されており、レイヤ１は物理（ＰＨＹ）レイヤである。レイヤ２は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤと、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤと、を含む。レイヤ３は、ＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤを含む。

物理レイヤは、符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行う。ＵＥ１００の物理レイヤとｅＮＢ２００の物理レイヤとの間では、物理チャネルを介してデータが伝送される。

ＭＡＣレイヤは、データの優先制御、及びハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）による再送処理などを行う。ＵＥ１００のＭＡＣレイヤとｅＮＢ２００のＭＡＣレイヤとの間では、トランスポートチャネルを介してデータが伝送される。ｅＮＢ２００のＭＡＣレイヤは、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式など）、及び割当リソースブロックを選択するスケジューラを含む。

ＲＬＣレイヤは、ＭＡＣレイヤ及び物理レイヤの機能を利用してデータを受信側のＲＬＣレイヤに伝送する。ＵＥ１００のＲＬＣレイヤとｅＮＢ２００のＲＬＣレイヤとの間では、論理チャネルを介してデータが伝送される。

ＰＤＣＰレイヤは、ヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行う。

ＲＲＣレイヤは、制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ１００のＲＲＣレイヤとｅＮＢ２００のＲＲＣレイヤとの間では、各種設定のための制御メッセージ（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣレイヤは、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル、及び物理チャネルを制御する。ＵＥ１００のＲＲＣとｅＮＢ２００のＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がある場合、ＵＥ１００は接続状態（ＲＲＣ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｓｔａｔｅ）であり、そうでない場合、ＵＥ１００はアイドル状態（ＲＲＣ ｉｄｌｅ ｓｔａｔｅ）である。

ＲＲＣレイヤの上位に位置するＮＡＳ(Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ)レイヤは、セッション管理及びモビリティ管理などを行う。

図６は、ＬＴＥシステムで使用される無線フレームの構成図である。ＬＴＥシステムは、下りリンクにはＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ａｃｃｅｓｓ）、上りリンクにはＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）がそれぞれ適用される。

図６に示すように、無線フレームは、時間方向に並ぶ１０個のサブフレームで構成され、各サブフレームは、時間方向に並ぶ２個のスロットで構成される。各サブフレームの長さは１ｍｓであり、各スロットの長さは０．５ｍｓである。各サブフレームは、周波数方向に複数個のリソースブロック（ＲＢ）を含み、時間方向に複数個のシンボルを含む。リソースブロックは、周波数方向に複数個のサブキャリアを含む。

ＵＥ１００に割り当てられる無線リソースのうち、周波数リソースはリソースブロックにより特定でき、時間リソースはサブフレーム（又はスロット）により特定できる。

下りリンクにおいて、各サブフレームの先頭数シンボルの区間は、主に物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）として使用される制御領域である。また、各サブフレームの残りの区間は、主に物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）として使用できる領域である。また、下りリンクにおいて、各サブフレームには、セル固有参照信号などの参照信号が分散して配置される。

上りリンクにおいて、各サブフレームにおける周波数方向の両端部は、主に物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）として使用される制御領域である。また、各サブフレームにおける周波数方向の中央部は、主に物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）として使用できる領域である。

（第１実施形態に係る動作）
次に、第１実施形態に係る動作について説明する。

（１）動作環境
図７は、実施形態に係る動作環境を説明するための図である。図７に示すように、ｅＮＢ２００のカバレッジ内にＡＰ３００が設けられている。ＡＰ３００は、オペレータにより管理されるＡＰ（Ｏｐｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ＡＰ）である。

また、ｅＮＢ２００のカバレッジ内であって、かつＡＰ３００のカバレッジ内に複数のＵＥ１００が位置している。ＵＥ１００は、ｅＮＢ２００との接続を確立しており、ｅＮＢ２００とのセルラ通信を行っている。具体的には、ＵＥ１００は、トラフィック（ユーザデータ）を含んだセルラ無線信号をｅＮＢ２００と送受信している。或いは、一部のＵＥ１００は、ｅＮＢ２００との接続を確立していなくてもよい。

第１実施形態では、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００のそれぞれの通信状況をＵＥ１００が比較して、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００の中から接続先をＵＥ１００自身で選択できる場合を想定する。

ｅＮＢ２００が多数のＵＥ１００との接続を確立する場合、ｅＮＢ２００の負荷レベルが高くなる。負荷レベルとは、ｅＮＢ２００のトラフィック負荷又はｅＮＢ２００の無線リソース使用率など、ｅＮＢ２００の混雑度を意味する。ここで、ＵＥ１００とｅＮＢ２００との間で送受信されるトラフィックの少なくとも一部をＷＬＡＮシステムに移行（オフロード）させることにより、ｅＮＢ２００のトラフィック負荷をＷＬＡＮシステムに分散できる。

そこで、複数のＵＥ１００は、ＡＰ３００へのオフロードを開始し、ＡＰ３００との接続を確立する。また、複数のＵＥ１００は、ｅＮＢ２００との接続を解放する。その結果、複数のＵＥ１００が、ＡＰ３００との接続を確立し、かつｅＮＢ２００との接続を確立していない状況（アイドル状態）になる。

このように、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００の中から接続先をＵＥ１００自身で選択できる場合、複数のＵＥ１００が同じＡＰ３００を接続先として選択し、そのＡＰ３００に対して一斉に接続処理を開始し得る。従って、接続処理の競合により、ＡＰ３００との接続を確立できないＵＥ１００が生じる虞がある。また、これらＵＥ１００の全てがＡＰ３００との接続を確立できても、ＡＰ３００の負荷レベルが上昇することにより、十分なスループットを確保できなかったり、ｅＮＢ２００の未使用リソースが過多になったりする問題がある。以下において、このような不具合を解消するための動作について説明する。

（２）動作シーケンス
図８は、第１実施形態に係る動作シーケンス図である。

図８に示すように、ステップＳ１１において、ｅＮＢ２００のプロセッサ２４０は、ＡＰ３００との接続が許容されるＵＥ１００をランダムに選出するためのＡＰ接続制御情報をＵＥ１００に送信する。

無線リソースの使用効率の観点から、プロセッサ２４０は、ＡＰ接続制御情報をブロードキャストでＵＥ１００に送信してもよい。また、プロセッサ２４０は、ＡＰ接続制御情報を定期的に送信してもよい。或いは、ｅＮＢ２００は、ＷＬＡＮ通信部１１２がオン状態であるか否かの情報をＵＥ１００から受信し、ＷＬＡＮ通信部１１２がオン状態であるＵＥ１００に対してＡＰ接続制御情報をユニキャストで送信してもよい。

ＡＰ接続制御情報は、ＡＰ３００との接続が許容される接続許可条件を規定する。また、ＡＰ接続制御情報は、ｅＮＢ２００の負荷レベルに基づいて設定される。例えば、ＡＰ接続制御情報は、ｅＮＢ２００の負荷レベルが高いほど、ＡＰ３００との接続が許容される確率が高くなるように設定される。ＡＰ接続制御情報は、ｅＮＢ２００の負荷レベルが低いほど、ＡＰ３００との接続が許容される確率が低くなるように設定される。ＡＰ接続制御情報の具体例については後述する。

ＵＥ１００のメモリ１５０は、ＵＥ１００と関連付けられているＵＥ識別子を記憶している。ＵＥ識別子は、ｅＮＢ２００から割り当てられる一時的な識別子を示すＣ−ＲＮＴＩ（Ｃｅｌｌ−Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）である。或いは、ＵＥ識別子は、ＵＥ１００に予め割り当てられているユニークな識別子、ＵＥ１００のユーザに割り当てられている加入者識別子、ＵＥ１００の属性に応じて設定された識別子（例えば、アクセスクラス識別子）の何れかであってもよい。

ＵＥ１００のセルラ通信部１１１は、ｅＮＢ２００からのＡＰ接続制御情報を受信する。プロセッサ１６０は、セルラ通信部１１１が受信したＡＰ接続制御情報と、メモリ１５０に記憶されているＵＥ識別子と、に基づいてＡＰ３００との接続を確立するか否かを判断する。以下において、ＵＥ１００の動作について説明する。

（３）ＵＥ動作フロー
図９は、第１実施形態に係るＵＥ１００の動作フロー図である。ここでは、ＵＥ１００がｅＮＢ２００からのＡＰ接続制御情報を受信済みである場合を想定する。また、ＵＥ１００のＷＬＡＮ通信部１１２がオン状態である場合を想定する。

図９に示すように、ステップＳ１０１において、ＵＥ１００のプロセッサ１６０は、ＡＰ３００との接続が可能な状態であるか否かを判断する。例えば、ＵＥ１００は、ＡＰ３００からのビーコン信号の受信レベルが閾値以上である場合には、ＡＰ３００との接続が可能な状態であると判断する。さらに、ＵＥ１００は、ＡＰ３００からのビーコン信号に含まれるＡＰ負荷レベル情報（すなわち、ＡＰ３００の負荷レベル）が閾値未満である場合に、ＡＰ３００との接続が可能な状態であると判断してもよい。

ＡＰ３００との接続が可能な状態であると判断した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２において、プロセッサ１６０は、ＡＰ接続制御情報に含まれる第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）と、メモリ１５０に記憶されているＵＥ識別子（ＵＥＮｕｍ）と、を演算する。第１実施形態では、プロセッサ１６０は、ＵＥ識別子（ＵＥＮｕｍ）を第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）で除算した余りを算出する。

ステップＳ１０３において、プロセッサ１６０は、ＵＥ識別子（ＵＥＮｕｍ）を第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）で除算した余りの値が、ＡＰ接続制御情報に含まれる第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）と一致するか否かを確認する。

ＵＥ識別子（ＵＥＮｕｍ）を第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）で除算した余りの値が第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）と一致する場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４において、プロセッサ１６０は、ＡＰ３００との接続を確立するよう制御する。具体的には、プロセッサ１６０は、ＡＰ３００への接続要求をＷＬＡＮ通信部１１２からＡＰ３００に送信する。

このように、第１実施形態では、ＡＰ３００との接続が許容される接続許可条件は、ＵＥ識別子（ＵＥＮｕｍ）を第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）で除算した余りの値が、第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）と一致することである。

尚、ｅＮＢ２００の負荷レベルに応じて第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）の数量を増大又は減少することにより、ｅＮＢ２００の負荷レベルに応じたＡＰ接続率を実現できる。或いは、ｅＮＢ２００の負荷レベルに応じて第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）の数値範囲を拡大又は縮小することにより、ｅＮＢ２００の負荷レベルに応じたＡＰ接続率を実現できる。

一方、ＵＥ識別子（ＵＥＮｕｍ）を第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）で除算した余りの値が第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）と一致しない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、プロセッサ１６０は、ＡＰ３００との接続を確立しないよう制御する。具体的には、プロセッサ１６０は、ＷＬＡＮ通信部１１２をオフ状態に切り替える。或いは、プロセッサ１６０は、ＷＬＡＮ通信部１１２をオン状態に維持しつつ、ビーコン信号のデコード又はＡＰ３００への送信を中止してもよい。

（第１実施形態のまとめ）
第１実施形態に係るｅＮＢ２００は、ＡＰ３００との接続が許容されるＵＥ１００をランダムに選出するためのＡＰ接続制御情報を送信する。ＵＥ１００は、ｅＮＢ２００から受信したＡＰ接続制御情報により定められる接続許可条件をＵＥ識別子が満たしていない場合に、ＡＰ３００との接続を確立しないよう制御する。これにより、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００の中から接続先をＵＥ１００自身で選択できる場合でも、複数のＵＥ１００がＡＰ３００に対して一斉に接続処理を開始することを抑制できる。

第１実施形態では、ＡＰ接続制御情報は、ｅＮＢ２００の負荷レベルに基づいて設定される。これにより、ｅＮＢ２００の負荷レベルが過大又は過小になることを回避できる。

第１実施形態では、ＡＰ接続制御情報は、ｅＮＢ２００の負荷レベルが高いほど、ＡＰ３００との接続が許容される確率が高くなるように設定される。これにより、ｅＮＢ２００の負荷レベルが高い場合に、ＡＰ３００への積極的なオフロードを実現できる。

第１実施形態では、ＡＰ接続制御情報は、第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）及び第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）を含む。ＵＥ１００は、ＵＥ識別子と第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）とを演算した結果が第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）と一致しない場合に、ＡＰ３００との接続を確立しないよう制御する。これにより、ＡＰ３００との接続が許容されるＵＥ１００のランダム化を実現できるため、ＵＥ間で公平性を確保できる。

［第２実施形態］
第２実施形態について、第１実施形態との相違点を主として説明する。

第２実施形態では、複数のＵＥ１００が同じＡＰ３００に対して一斉に接続することによる不具合を解消するための他の動作について説明する。尚、第２実施形態のシステム構成及び動作環境については、第１実施形態と同様である。

（１）動作シーケンス
図１０は、第２実施形態に係る動作シーケンス図である。

図１０に示すように、ステップＳ２１において、ｅＮＢ２００のプロセッサ２４０は、タイマ情報テーブルをＵＥ１００に送信する。

無線リソースの使用効率の観点から、プロセッサ２４０は、タイマ情報テーブルをブロードキャストでＵＥ１００に送信してもよい。また、プロセッサ２４０は、タイマ情報テーブルを定期的に送信してもよい。或いは、ｅＮＢ２００は、ＷＬＡＮ通信部１１２がオン状態であるか否かの情報をＵＥ１００から受信し、ＷＬＡＮ通信部１１２がオン状態であるＵＥ１００に対してタイマ情報テーブルをユニキャストで送信してもよい。

図１１は、タイマ情報テーブルの具体例を示す図である。図１１に示すように、タイマ情報テーブルは、所定の数値範囲ごとに待ち時間（ＡＰ３００に接続するまでの待ち時間）を対応付けたテーブルである。本具体例では、待ち時間は、サブフレーム時間単位で規定されている。

ＵＥ１００のセルラ通信部１１１は、ｅＮＢ２００からのタイマ情報テーブルを受信する。メモリ１５０は、セルラ通信部１１１が受信したタイマ情報テーブルを記憶する。プロセッサ１６０は、タイマ情報テーブルに基づいてＡＰ３００との接続を確立するか否かを判断する。以下において、ＵＥ１００の動作について説明する。

（２）ＵＥ動作フロー
図１２は、第２実施形態に係るＵＥ１００の動作フロー図である。ここでは、ＵＥ１００がｅＮＢ２００からのタイマ情報テーブルを受信済みである場合を想定する。また、ＵＥ１００のＷＬＡＮ通信部１１２がオン状態である場合を想定する。

図１２に示すように、ステップＳ２０１において、ＵＥ１００のプロセッサ１６０は、ＡＰ３００との接続が可能な状態であるか否かを判断する。例えば、ＵＥ１００は、ＡＰ３００からのビーコン信号の受信レベルが閾値以上である場合には、ＡＰ３００との接続が可能な状態であると判断する。さらに、ＵＥ１００は、ＡＰ３００からのビーコン信号に含まれるＡＰ負荷レベル情報（すなわち、ＡＰ３００の負荷レベル）が閾値未満である場合に、ＡＰ３００との接続が可能な状態であると判断してもよい。

ＡＰ３００との接続が可能な状態であると判断した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２において、プロセッサ１６０は、乱数を発生させる。例えば、プロセッサ１６０は、０から９９までの数値範囲内で、乱数を発生させる。

ステップＳ２０３において、プロセッサ１６０は、メモリ１５０に記憶されているタイマ情報テーブルに基づいて、ステップＳ２０２で発生させた乱数が属する数値範囲に対応する待ち時間を特定する。例えば、乱数の値が“５７”であれば、２５サブフレーム分の時間を待ち時間として特定する（図１１参照）。すなわち、プロセッサ１６０は、２５サブフレーム後のタイミングを、ＡＰ３００との接続を開始するＡＰ接続開始タイミングとして決定する。そして、プロセッサ１６０は、特定した待ち時間をタイマに設定した上で、タイマを起動する。

ステップＳ２０４において、プロセッサ１６０は、ＷＬＡＮ通信部１１２がＡＰ３００から受信するビーコン信号に含まれるＡＰ負荷レベル情報（すなわち、ＡＰ３００の負荷レベル）を取得する。

ステップＳ２０５において、プロセッサ１６０は、ステップＳ２０４で取得したＡＰ３００の負荷レベルが閾値を超えるか否かを確認する。ＡＰ３００の負荷レベルが閾値を超える場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、ＡＰ３００との接続を確立することなく処理が終了する。

これに対し、ステップＳ２０４で取得したＡＰ３００の負荷レベルが閾値以下である場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、ステップＳ２０６において、プロセッサ１６０は、タイマが満了したか否か（すなわち、待ち時間が経過したか否か）を確認する。

タイマが満了した場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７において、プロセッサ１６０は、ＡＰ３００との接続を確立するよう制御する。具体的には、プロセッサ１６０は、ＡＰ３００への接続要求をＷＬＡＮ通信部１１２からＡＰ３００に送信する。

これに対し、タイマが満了していない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、プロセッサ１６０は、ステップＳ２０４に処理を戻す。

（第２実施形態のまとめ）
第２実施形態に係るＵＥ１００は、ＡＰ３００との接続を開始すると判断した場合において、ＡＰ３００との接続を開始するＡＰ接続開始タイミングを乱数に応じて遅延させる。これにより、ｅＮＢ２００及びＡＰ３００の中から接続先をＵＥ１００自身で選択できる場合でも、複数のＵＥ１００がＡＰ３００に対して一斉に接続処理を開始することを抑制できる。

第２実施形態では、ＵＥ１００は、ＡＰ接続開始タイミングまでの待ち時間において、ＡＰ３００の負荷レベルを示す情報を取得する。ＵＥ１００は、取得した負荷レベルが閾値を上回る場合には、ＡＰ３００との接続を中止する。これにより、ＡＰ接続開始タイミングまでの待ち時間を有効活用できる。また、十分なスループットが見込めなくなったＡＰ３００との接続を確立しないようにすることができる。

第２実施形態では、ＵＥ１００は、タイマ情報テーブルに基づいて、乱数が属する数値範囲に対応する待ち時間を特定する。そして、ＵＥ１００は、特定した待ち時間からＡＰ接続開始タイミングを決定する。これにより、ＡＰ接続開始タイミングを適切に決定できる。

第２実施形態では、タイマ情報テーブルは、ｅＮＢ２００から設定される。これにより、ｅＮＢ２００のカバレッジ内の通信環境に適したタイマ情報テーブルをＵＥ１００に設定できる。

［その他の実施形態］
上述した第１実施形態では、ＡＰ接続制御情報は、第１の値（ｄｉｖＮｕｍ）及び第２の値（ｒｅｍａｉｎｄｅｒＮｕｍ）を含んでいた。しかしながら、ＡＰ接続制御情報は、例えば、単一の閾値であってもよい。この場合、ＵＥ１００は、ＵＥ識別子が閾値を超えるか否かに応じて、ＡＰ接続可否を判断する。また、ｅＮＢ２００の負荷レベルに応じて閾値を調整してもよい。

上述した第２実施形態では、タイマ情報テーブルはｅＮＢ２００から設定されていた。しかしながら、ＵＥ１００が予めタイマ情報テーブルを保持していてもよい。

上述した実施形態では、セルラ通信システムの一例としてＬＴＥシステムを説明したが、ＬＴＥシステムに限定されるものではなく、ＬＴＥシステム以外のシステムに本発明を適用してもよい。

Ｅ−ＵＴＲＡＮ１０、ＥＰＣ２０、ＵＥ１００、アンテナ１０１，１０２、セルラ通信部１１１、ＷＬＡＮ通信部１１２、ユーザインターフェイス１２０、ＧＮＳＳ受信機１３０、バッテリ１４０、メモリ１５０、プロセッサ１６０、ｅＮＢ２００、アンテナ２０１、セルラ通信部２１０、ネットワークインターフェイス２２０、メモリ２３０、プロセッサ２４０、ＡＰ３００、アンテナ３０１、ＷＬＡＮ通信部３１１、ネットワークインターフェイス３２０、メモリ３３０、プロセッサ３４０、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ５００

Claims (10)

1. セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートするユーザ端末であって、
   前記ユーザ端末と関連付けられている識別子を記憶する記憶部と、
   アクセスポイントとの接続が許容されるユーザ端末をランダムに選出するための接続制御情報をセルラ基地局から受信する受信部と、
   前記接続制御情報により定められる接続許可条件を前記識別子が満たしていない場合に、前記アクセスポイントとの接続を確立しないよう制御する制御部と、
   を備えることを特徴とするユーザ端末。
2. 前記接続制御情報は、前記セルラ基地局の負荷レベルに基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記接続制御情報は、前記セルラ基地局の負荷レベルが高いほど、前記アクセスポイントとの接続が許容される確率が高くなるように設定されることを特徴とする請求項２に記載のユーザ端末。
4. 前記接続制御情報は、第１の値及び第２の値を含み、
   前記制御部は、前記識別子と前記第１の値とを演算した結果が前記第２の値と一致しない場合に、前記アクセスポイントとの接続を確立しないよう制御することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
5. セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートするユーザ端末に備えられるプロセッサであって、
   アクセスポイントとの接続が許容されるユーザ端末をランダムに選出するための接続制御情報をセルラ基地局から受信するステップと、
   前記接続制御情報により定められる接続許可条件を、前記ユーザ端末と関連付けられている識別子が満たしていない場合に、前記アクセスポイントとの接続を確立しないよう制御するステップと、
   を実行することを特徴とするプロセッサ。
6. セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートするユーザ端末であって、
   アクセスポイントとの接続を開始すると判断した場合において、前記アクセスポイントとの接続を開始する開始タイミングを乱数に応じて遅延させる制御部を備えることを特徴とするユーザ端末。
7. 前記制御部は、前記開始タイミングまでの待ち時間において、前記アクセスポイントの負荷レベルを示す情報を取得し、
   前記制御部は、取得した負荷レベルが閾値を上回る場合には、前記アクセスポイントとの接続を中止することを特徴とする請求項６に記載のユーザ端末。
8. 所定の数値範囲ごとに待ち時間を対応付けたテーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記テーブルに基づいて、前記乱数が属する数値範囲に対応する前記待ち時間を特定し、
   前記制御部は、特定した待ち時間から前記開始タイミングを決定することを特徴とする請求項６に記載のユーザ端末。
9. 前記テーブルは、セルラ基地局から設定されることを特徴とする請求項８に記載のユーザ端末。
10. セルラ通信及びＷＬＡＮ通信をサポートするユーザ端末に備えられるプロセッサであって、
    アクセスポイントとの接続を開始すると判断した場合において、前記アクセスポイントとの接続を開始する開始タイミングを乱数に応じて遅延させることを特徴とするプロセッサ。

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