JP5613194B2 - 状態遷移タイマ設定システム、移動通信システム及び状態遷移タイマ設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関する状態遷移タイマを設定する状態遷移タイマ設定システム、移動通信システム及び状態遷移タイマ設定方法に関するものである。

非特許文献１の１５．６節では、携帯電話などの移動機の消費電力を低減することを目的とした機能であるＦａｓｔ Ｄｏｒｍａｎｃｙについて解説されている。

Harri Holma、Antti Toskala著 「WCDMA for UMTS: HSPA Evolution and LTE」Wiley出版 ２０１０年９月２２日

Ｆａｓｔ Ｄｏｒｍａｎｃｙが適用された移動機は、データ通信が終了してからある一定時間のタイマ（Ｆａｓｔ Ｄｏｒｍａｎｃｙ起動タイマ。以降「ＦＤ起動タイマ」と呼ぶ）が経過した場合、移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移する。図１は、移動機における状態やリソース使用量の時系列上の遷移を示した図である。図１において、時刻Ｔ１は移動機におけるデータ通信が終了した時点を示し、時刻Ｔ２はＦＤ起動タイマが満了する時点を示し、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間の時間ＴＡはＦＤ起動タイマの期間を示す。

図１（ａ）に示す通り、移動機は当初は通信状態にあり、時刻Ｔ２に通信状態からアイドル状態へ遷移する。また、図１（ａ）と同じ時系列上での移動機の無線リソースの使用量又は消費電力の遷移を示した図１（ｂ）に示す通り、アイドル状態へ遷移した移動機の無線リソース使用量又は消費電力は、通信状態の移動機の無線リソース使用量又は消費電力に比べて小さくなる。

つまり、ＦＤ起動タイマを短い時間に設定した場合、移動機はデータ通信が終了してからすぐにアイドル状態へ遷移するため、移動機の無線リソース使用量又は消費電力を低減することができる。しかしながら、移動機において、アイドル状態へ遷移後に新規又は再送によるデータ通信の再開が必要になった際、移動機をアイドル状態から通信状態に遷移する必要があり、当該遷移に伴うデータ通信の遅延時間が発生する。

一方、ＦＤ起動タイマを長い時間に設定した場合、移動機はデータ通信が終了してからしばらく通信状態を保つ。例えば図１における時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間で新規又は再送によるデータ通信の再開が必要になった際、移動機は通信状態を保ったままであるので余分な状態遷移に伴うデータ通信の遅延時間が発生せず、接続時間を短縮することができる。また、その場合、例えば、移動機はＴＣＰ（Transmission Control Protocol）再送中のデータを取りこぼすことがない。しかしながら、移動機はデータ通信が終了してからしばらく通信状態を保つため、移動機の無線リソース使用量又は消費電力を大幅に低減できない。

よって、ＦＤ起動タイマを設定する場合、上述のトレードオフを考慮したタイマ値を設定する必要がある。なお、従来では、移動機が独自にＦＤ起動タイマを設定していた。

ここで、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）のＲｅｌｅａｓｅ ８において、ネットワーク側から移動機に対して、報知情報にて、無線開放要求（ＳＣＲＩ：Signaling Channel Release Indication）の最短送信間隔（Ｔ３２３タイマ）を指定することが可能となった。これにより、移動機は、ネットワーク側からの指示をもって無線チャネルを開放することができるようになる一方、自律開放は不可能となった。

図２は、移動機における状態やリソース使用量の時系列上の遷移を示した別の図である。図２において、時刻Ｔ３は移動機におけるデータ通信の終了に伴い、移動機がネットワーク側にＳＣＲＩメッセージを送信し、移動機がアイドル状態に遷移した時点を示す。時刻Ｔ４は移動機におけるデータ通信の発生に伴い、移動機が通信状態に遷移した時点を示す。時刻Ｔ５はデータ通信が終了した時点を示す。時刻Ｔ６はＴ３２３タイマが満了すると共に、移動機がネットワーク側にＳＣＲＩメッセージを送信し、移動機がアイドル状態に遷移した時点を示す。時刻Ｔ３と時刻Ｔ６との間の時間ＴＢはＴ３２３タイマの期間を示す。Ｔ３２３タイマは、ＳＣＲＩメッセージの送信を契機に移動機内部で起動し、満了するまで次の無線開放を抑止するタイマである。つまり、図２において、移動機は時刻Ｔ５ではＳＣＲＩメッセージを送信することができない。図２（ｂ）に示す移動機の無線リソース使用量については、図１の説明と同様に、移動機の状態に応じて変化する。

つまり、Ｔ３２３タイマを短い時間に設定した場合、移動機はデータ通信が終了してからすぐにＳＣＲＩメッセージを送信することができるため、すぐにアイドル状態へ遷移することができ、移動機の無線リソース使用量を低減することができる。しかしながら、移動機において、アイドル状態へ遷移後にトラヒックが発生した場合、呼制御のための信号の作成、送信、受信、復号等の処理が必要となり、移動機の呼の処理を行うコアネットワーク装置が形成するコアネットワークのリソースを圧迫する。

例えば、コアネットワーク装置の呼処理量が多く、コアネットワークのリソースを多く使用している状態で、Ｔ３２３タイマを短い時間に設定した場合、コアネットワークのリソースが不足し、当該コアネットワーク配下の全ユーザの呼接続の品質が劣化し、最悪、移動機が接続できなくなる懸念がある。

一方、Ｔ３２３タイマを長い時間に設定した場合、移動機はデータ通信が終了してからしばらく通信状態を保つ。例えば図２における時刻Ｔ５から時刻Ｔ６の間でトラヒックが発生した場合、移動機は通信状態を保ったままであるので呼制御シーケンスは不要であるため、コアネットワークのリソースの圧迫を防ぐことができる。しかしながら、移動機はデータ通信が終了してからしばらく通信状態を保つため、移動機の無線リソース使用量を大幅に低減できない。

例えば、無線リソースを多く使用している状態で、Ｔ３２３タイマを長い時間に設定した場合、無線リソースが不足し、当該無線制御局又は基地局配下の全ユーザのスループット、誤り率等の無線の特性が劣化する。また、無線リソースの圧迫により無線制御チャネルの接続遅延、品質劣化により呼接続の品質が劣化する。そして、最悪、移動機が接続できなくなる懸念がある。

上述の通り、３ＧＰＰのＲｅｌｅａｓｅ ８において、Ｔ３２３タイマが指定可能となったものの、従来、その効率的な使い方については規定がない。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、移動通信ネットワークのリソース使用量を最適化することで通信品質を向上することができる状態遷移タイマ設定システム、移動通信システム及び状態遷移タイマ設定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の状態遷移タイマ設定システムは、コアネットワークと無線アクセスネットワークとを含む移動通信ネットワークにおいて移動通信を行う移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関する状態遷移タイマを決定する状態遷移タイマ設定システムであって、コアネットワークのリソース使用量であるコアリソース使用量を取得するコアリソース使用量取得手段と、無線アクセスネットワークのリソース使用量である無線リソース使用量を取得する無線リソース使用量取得手段と、コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量と無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマを決定するタイマ決定手段と、タイマ決定手段によって決定された状態遷移タイマを移動機に設定するタイマ設定手段と、を備える。

また、本発明の移動通信システムは、コアネットワーク装置と基地局と移動機とを含み、移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関する状態遷移タイマを決定する移動通信システムであって、基地局は、コアネットワーク装置が形成するコアネットワークのリソース使用量であるコアリソース使用量を取得するコアリソース使用量取得手段と、基地局が形成する無線アクセスネットワークのリソース使用量である無線リソース使用量を取得する無線リソース使用量取得手段と、コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量と無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマを決定するタイマ決定手段と、タイマ決定手段によって決定された状態遷移タイマを移動機に送信する送信手段と、を備え、移動機は、基地局から状態遷移タイマを受信する受信手段と、受信手段によって受信された状態遷移タイマを自機に設定するタイマ設定手段と、を備える。

また、本発明の状態遷移タイマ設定方法は、コアネットワークと無線アクセスネットワークとを含む移動通信ネットワークにおいて移動通信を行う移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関する状態遷移タイマを決定する状態遷移タイマ設定システムにより実行される状態遷移タイマ設定方法であって、状態遷移タイマ設定システムのコアリソース使用量取得手段が、コアネットワークのリソース使用量であるコアリソース使用量を取得するコアリソース使用量取得ステップと、状態遷移タイマ設定システムの無線リソース使用量取得手段が、無線アクセスネットワークのリソース使用量である無線リソース使用量を取得する無線リソース使用量取得ステップと、状態遷移タイマ設定システムのタイマ決定手段が、コアリソース使用量取得ステップにおいて取得されたコアリソース使用量と無線リソース使用量取得ステップにおいて取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマを決定するタイマ決定ステップと、状態遷移タイマ設定システムのタイマ設定手段が、タイマ決定ステップにおいて決定された状態遷移タイマを移動機に設定するタイマ設定ステップと、を含む。

このような状態遷移タイマ設定システム、移動通信システム及び状態遷移タイマ設定方法によれば、コアリソース使用量取得手段により取得されたコアリソース使用量と、無線リソース使用量取得手段により取得された無線リソース使用量とに基づいて、タイマ決定手段により状態遷移タイマが決定される。そして、決定された状態遷移タイマが、タイマ設定手段により移動機に設定される。かかる構成を採れば、コアリソース使用量と無線リソース使用量とに応じて、動的に状態遷移タイマを決定し、設定することができる。例えば、コアネットワークのトラヒックが混雑している等、コアリソース使用量が大きい場合は、状態遷移タイマを長く設定し、呼制御シーケンスの発生を抑えることで、コアリソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。また、例えば、無線リソースがひっ迫している等、無線リソース使用量が大きい場合は、状態遷移タイマを短く設定し、データ通信終了後に移動機をすぐにアイドル状態へ遷移させることで、無線リソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。このように、移動通信ネットワークのリソース使用量を最適化することで通信品質を向上することができる。

また、本発明の状態遷移タイマ設定システムは、タイマ決定手段は、コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定する、ことが好ましい。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に設定することで、呼制御シーケンスの発生を抑えることができ、その結果、コアリソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。

また、本発明の状態遷移タイマ設定システムは、タイマ決定手段は、コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定する、ことが好ましい。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に設定することで、移動機はデータ通信終了後にすぐにアイドル状態へ遷移することができ、その結果、移動機の無線リソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。また、コアリソース使用量には余裕があるので、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に設定することによる呼制御シーケンスの発生に伴うコアリソース使用量の増加に対応することができる。

また、本発明の状態遷移タイマ設定システムは、タイマ決定手段は、無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定する、ことが好ましい。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に設定することで、移動機はデータ通信終了後にすぐにアイドル状態へ遷移することができ、その結果、移動機の無線リソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。

また、本発明の状態遷移タイマ設定システムは、タイマ決定手段は、無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定する、ことが好ましい。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に設定することで、呼制御シーケンスの発生を抑えることができ、その結果、コアリソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。また、無線リソース使用量には余裕があるので、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に設定することによる移動機の通信状態の保持に伴う移動機の無線リソース使用量の増加に対応することができる。

また、本発明の状態遷移タイマ設定システムは、状態遷移タイマは、移動機のデータ通信終了時から、移動機が基地局に対してアイドル状態への遷移を要求する遷移要求指示を送信するまでの時間、又は、移動機のデータ通信終了後に移動機が遷移要求指示を送信してから次に移動機が遷移要求指示を送信することが可能な最短送信間隔である、ことが好ましい。このように状態遷移タイマが具体化されることで、移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間をより精密に制御することができるため、移動通信ネットワークのリソース使用量をより効率的に最適化し、通信品質を向上することができる。

本発明によれば、移動通信ネットワークのリソース使用量を最適化することで通信品質を向上することができる。

Ｆａｓｔ Ｄｏｒｍａｎｃｙが適用された移動機における状態及びリソース使用量の時系列上の遷移を示した図である。 Ｆａｓｔ Ｄｏｒｍａｎｃｙが適用された移動機における状態及びリソース使用量の時系列上の遷移を示した別の図である。 本発明の実施形態に係る移動通信システムの概要図である。 本発明の実施形態に係るコアネットワーク装置、基地局及び移動機の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係るコアネットワーク装置及び基地局のハードウェア構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る移動機のハードウェア構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局及び移動機の状態遷移の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局及び移動機の状態遷移の別の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る状態遷移タイマ決定表のテーブル例を示す図である。 本発明の実施形態に係る移動通信システムで実行される状態遷移タイマ設定方法の処理を示すシーケンス図である。 本発明の実施形態に係る基地局で実行される状態遷移タイマ設定方法の状態遷移タイマの決定処理の詳細を示すシーケンス図である。

以下、図面とともに本発明による状態遷移タイマ設定システム、移動通信システム及び状態遷移タイマ設定方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図３は、本実施形態に係るコアネットワーク装置２、基地局３及び移動機４を含む移動通信システム１の概要図である。図３に示すように、移動通信システム１は、コアネットワーク装置２と基地局３と移動機４とを含んで構成される。図３に示す移動通信システム１に含まれるコアネットワーク装置２、基地局３及び移動機４はそれぞれ１台、２台及び６台であるが、それらに限るものではなく、それぞれ１台以上であればよい。

コアネットワーク装置２と基地局３、及びコアネットワーク装置２と外部ネットワーク５は互いにネットワークで接続されている。また、基地局３と移動機４は互いに移動通信における無線通信を行うことができる。図３に示すように、コアネットワーク装置２はコアネットワーク２Ｎを形成し、基地局３は無線アクセスネットワーク３Ｎを形成し、移動通信システム１は移動通信ネットワーク１Ｎを形成する。そして、移動通信ネットワーク１Ｎは、コアネットワーク２Ｎ及び無線アクセスネットワーク３Ｎを含む。

移動通信システム１は、具体的には３ＧＰＰ規格におけるＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）や、ＥＰＳ（Evolved Packet System）に対応する。コアネットワーク装置２は、具体的には３ＧＰＰ規格におけるＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node：アクセス側ＧＰＲＳノード）、ＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node：関門ＧＰＲＳノード）等のパケット交換機能用ノードや、ＭＳＣ（Mobile Services Switching Center：移動通信交換局）、ＧＭＳＣ（Gateway MSC）等の回線交換機能部や、その他Ｇａｔｅｗａｙ装置（関門装置）や、ＨＬＲ（Home Location Register）等の位置情報、加入条件、認証情報等の蓄積サーバや、ＭＭＥ（Mobile Management Entity）、Ｓ−ＧＷ（Serving Gateway）、Ｐ−ＧＷ（Packet Data Network Gateway）、ＰＣＲＦ（Policy And Charging Rules Function）等のＬＴＥ（Long Term Evolution）関連の交換装置や、ＵＥ（User Equipment）とのＴＣＰ接続を終端するＷＥＢサーバ等に対応する。

基地局３は、具体的には３ＧＰＰ規格における基地局であるＢＴＳ（Base Transceiver Station）や、無線制御局であるＲＮＣ（Radio Network Controller）や、ｅＮｏｄｅＢ（evolved NodeB）等に対応する。なお、基地局３は、基地局及び無線制御局の両方の機能を併せ持つ装置であってもよい。

移動機４は、具体的には３ＧＰＰ規格におけるＵＥに対応する。移動機４は、例えば携帯電話やスマートフォンである。携帯電話は、一般的に、メール等の利用がメインであり、トラヒックが小さく、無線リソースの使用量は小さい。一方スマートフォンは、一般的に、大きなトラヒックが発生し、多くの無線リソースを使用する。外部ネットワーク５は、インターネットや加入電話網等のネットワークである。

図４は、本実施形態に係るコアネットワーク装置２、基地局３及び移動機４の構成を示す機能ブロック図である。図４に示す通り、コアネットワーク装置２は、コアリソース使用量測定部２１及び送信部２２を含んで構成される。また、基地局３は、コアリソース使用量取得部３１（コアリソース使用量取得手段）、無線リソース使用量測定部３２、無線リソース使用量取得部３３（無線リソース使用量取得手段）、タイマ決定部３４（タイマ決定手段）及び送信部３５（送信手段）を含んで構成される。また、移動機４は、受信部４１（受信手段）及びタイマ設定部４２（タイマ設定手段）を含んで構成される。なお、コアリソース使用量取得部３１、無線リソース使用量取得部３３、タイマ決定部３４及びタイマ設定部４２は、状態遷移タイマ設定システム（不図示）の構成要素でもある。すなわち、状態遷移タイマ設定システムを構成する各機能ブロックの一部は基地局３にあり、一部は移動機４にある。

コアネットワーク装置２、基地局３及び移動機４は、ＣＰＵ等のハードウェアから構成されているものである。図５は、コアネットワーク装置２又は基地局３のハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示されるコアネットワーク装置２又は基地局３は、物理的には、図５に示すように、ＣＰＵ６１、主記憶装置であるＲＡＭ６２及びＲＯＭ６３、キーボードやディスプレイなどの入出力装置６４、通信モジュール６５、及び補助記憶装置６６などを含むコンピュータシステムとして構成されている。

図４に示すコアネットワーク装置２又は基地局３の各機能ブロックの機能は、図５に示すＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ６１の制御のもとで入出力装置６４、通信モジュール６５、及び補助記憶装置６６を動作させるとともに、ＲＡＭ６２におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

図６は、移動機４のハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示される移動機４は、物理的には、図６に示すように、ＣＰＵ７１、主記憶装置であるＲＡＭ７２及びＲＯＭ７３、テンキーやタッチパネルなどの入出力装置７４、通信モジュール７５、及び補助記憶装置７６などを含むコンピュータシステムとして構成されている。

図４に示す移動機４の各機能ブロックの機能は、図６に示すＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ７１の制御のもとで入出力装置７４、通信モジュール７５、及び補助記憶装置７６を動作させるとともに、ＲＡＭ７２におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

以下、図４に示すコアネットワーク装置２、基地局３及び移動機４（又は、状態遷移タイマ設定システム）の各機能ブロックを説明する。

コアネットワーク装置２のコアリソース使用量測定部２１は、コアネットワーク２Ｎのリソース使用量であるコアリソース使用量を測定する。コアリソース使用量とは、具体的には、コアネットワーク装置２や、コアネットワーク装置２間をつなぐ伝送路、スイッチ、ルータにおける最大処理能力に対する処理量である。例えば、ＣＰＵ使用率、メモリ使用率、伝送路やバイパス間の使用率等である。各々の装置の何れか一つ、あるいは各々の装置の平均値又は最大値、あるいは各々に重み係数を乗算し平均化後の値とする。

コアネットワーク装置２の送信部２２は、コアリソース使用量測定部２１によって測定されたコアリソース使用量を基地局３に送信する。

基地局３のコアリソース使用量取得部３１は、コアリソース使用量を取得する。具体的には、コアリソース使用量取得部３１は、コアネットワーク装置２から送信されたコアリソース使用量を取得する。コアリソース使用量取得部３１は、コアネットワーク装置２以外の装置からコアリソース使用量を取得しても良い。

基地局３の無線リソース使用量測定部３２は、無線アクセスネットワーク３Ｎのリソース使用量である無線リソース使用量を測定する。無線リソース使用量とは、具体的には、基地局３（無線制御局を含む）において測定される最大コード（符号）数に対するコード使用量、移動通信システム１で使用可能な全周波数に対する周波数の使用量、時間使用率、ＢａｓｅＢａｎｄカード等の装置の最大処理能力に対する処理量の何れか一つ、あるいは各々の項目の平均値又は最大値、あるいは各々に重み係数を乗算し平均化後の値である。なお、上記の各々の値は一定区間の平均値又は最大値とする。また基地局３内部において、基地局と無線制御局とが分かれている場合は、基地局で測定された無線リソース使用量を無線制御局に送信する。

基地局３の無線リソース使用量取得部３３は、無線リソース使用量を取得する。具体的には、無線リソース使用量取得部３３は、無線リソース使用量測定部３２によって測定された無線リソース使用量を取得する。無線リソース使用量取得部３３は、基地局３以外の装置から無線リソース使用量を取得しても良い。

基地局３のタイマ決定部３４は、コアリソース使用量取得部３１によって取得されたコアリソース使用量と無線リソース使用量取得部３３によって取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマを決定する。状態遷移タイマとは、移動機４の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関するタイマである。

ここで、アイドル状態の具体例について説明する。３ＧＰＰ規格では、ＲＲＣ（Radio Resource Control）状態遷移として、ＲＲＣ接続モード（RRC Connected Mode）及びＲＲＣアイドルモード（RRC Idle Mode）が規定されており、ＲＲＣ接続モードにおいて更に、ＣＥＬＬ＿ＤＣＨ（Dedicated Channel）状態、ＣＥＬＬ＿ＦＡＣＨ（Forward Access Channel）状態、ＣＥＬＬ＿ＰＣＨ（Cell Paging Channel）状態及びＵＲＡ＿ＰＣＨ（URA Paging Channel）状態が規定されている。本実施形態におけるアイドル状態とは、例えば、ＲＲＣアイドルモード、ＣＥＬＬ＿ＰＣＨ状態及びＵＲＡ＿ＰＣＨ状態のうち何れか一つ以上の状態である。

続いて、図７を利用して、状態遷移タイマの具体例について説明する。図７は、基地局３及び移動機４の時系列上の状態遷移の例を示す図である。まず、時刻Ｔ１０に移動機４にて通信データが発生することで、基地局３及び移動機４が通信状態に遷移し、基地局３及び移動機４の間でデータ通信が行われる。そして、時刻Ｔ１１にデータ通信が終了し、データ通信が終了してからある一定時間のタイマであるＦＤ起動タイマ（矢印Ａの期間）が起動し、ＦＤ起動タイマが時刻Ｔ１２に満了する。すると、移動機４は基地局３に対して、時刻Ｔ１２に無線開放要求であるＳＣＲＩメッセージ（遷移要求指示）を送信し、その応答として、基地局３は移動機４に対して、時刻Ｔ１３にアイドル状態への遷移指示を送信し、移動機４は時刻Ｔ１４に当該遷移指示を受信する。なお、ＳＣＲＩについては下記参考文献１の８．１．１４節等を参照されたい。
［参考文献１：3GPP TS 25.331 V11.0.0 (2011-12)］

そして、時刻Ｔ１４に基地局３及び移動機４は通信状態からアイドル状態へ遷移する。次に、時刻Ｔ１５に移動機４にて再度通信データが発生することで、基地局３及び移動機４が通信状態に遷移し、基地局３及び移動機４の間でデータ通信が行われる。当該データ通信が時刻Ｔ１６に終了し、時刻Ｔ１６からＦＤ起動タイマが満了する時点を時刻Ｔ１７とする。

ここで、移動機４には、基地局３よりＳＣＲＩの最短送信間隔であるＴ３２３タイマが指定されているものとする。Ｔ３２３タイマとは、３ＧＰＰで規定されている、移動機４が送信することを許可されている２つのＳＣＲＩメッセージの間隔の最小値である。図７において、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１８の期間（矢印Ｂ）をＴ３２３タイマとすると、移動機４は、時刻Ｔ１２〜時刻Ｔ１８の期間はＳＣＲＩメッセージを送信することができない。続いて、移動機４は基地局３に対して、時刻Ｔ１８にＳＣＲＩメッセージを送信し、その応答として、基地局３は移動機４に対して、時刻Ｔ１９にアイドル状態への遷移指示を送信し、移動機４は時刻Ｔ２０に当該遷移指示を受信する。

状態遷移タイマは、移動機４のデータ通信終了時から、移動機４が基地局３に対してアイドル状態への遷移を要求する遷移要求指示を送信するまでの時間、又は、移動機４のデータ通信終了後に移動機４が遷移要求指示を送信してから次に移動機４が遷移要求指示を送信することが可能な最短送信間隔の何れか一つを含む。つまり、状態遷移タイマは、ＦＤ起動タイマ（図７の矢印Ａの期間）、又は、Ｔ３２３タイマ（図７の矢印Ｂの期間）の何れか一つを含む。なお、図１に示す期間ＴＡのように、図７においてデータ通信が終了する時刻Ｔ１１から移動機４がアイドル状態に遷移する時刻Ｔ１４までの期間をＦＤ起動タイマとしてもよい。

また、図７において、移動機４は、基地局３からアイドル状態への遷移指示を受信した時刻Ｔ１４に、通信状態からアイドル状態へ遷移すると説明したが、これに限るものではない。図８は、基地局３及び移動機４の時系列上の状態遷移の別の例を示す図である。図８に示す通り、移動機４はＳＣＲＩメッセージを送信する時刻Ｔ１２に、通信状態からアイドル状態へ遷移してもよい。

図４の説明に戻り、タイマ決定部３４は、具体的には、コアリソース使用量取得部３１によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定する。また、タイマ決定部３４は、具体的には、コアリソース使用量取得部３１によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定してもよい。

また、タイマ決定部３４は、具体的には、無線リソース使用量取得部３３によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定してもよい。また、タイマ決定部３４は、具体的には、無線リソース使用量取得部３３によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定してもよい。

図９を利用して、タイマ決定部３４がコアリソース使用量及び無線リソース使用量に基づいて状態遷移タイマを決定する具体的な処理について説明する。図９は、タイマ決定部３４が状態遷移タイマを決定する際に参照する状態遷移タイマ決定表のテーブル例を示す図である。図９に示す通り、状態遷移タイマ決定表では、コアリソース使用量と無線リソース使用量とＴ３２３タイマとが関連付いて記憶されている。例えば、図９に示す状態遷移タイマ決定表を利用する場合で、コアリソース使用量が７０％以上かつ９０％未満であり、無線リソース使用量が５０％以上かつ７０％未満である場合、タイマ決定部３４は、Ｔ３２３タイマを４０秒に決定する。また例えば、コアリソース使用量が５０％以下であり、無線リソース使用量が９０％以上である場合、タイマ決定部３４は、Ｔ３２３タイマを２秒に決定する。

図９に示す状態遷移タイマ決定表では、コアネットワーク２Ｎのリソースが不足すると影響範囲が大きいため、無線アクセスネットワーク３Ｎのリソースによらず、Ｔ３２３タイマを長く設定している。そして、コアリソース使用量が小さくなるにつれ、無線リソース使用量により、Ｔ３２３タイマをよりきめ細かく設定している。

なお、状態遷移タイマがＦＤ起動タイマである場合、図９に示す状態遷移タイマ決定表と同様に、コアリソース使用量と無線リソース使用量とＦＤ起動タイマとが関連付いて記憶されている状態遷移タイマ決定表を利用して、タイマ決定部３４は状態遷移タイマを決定する。

図４の説明に戻り、基地局３の送信部３５は、タイマ決定部３４によって決定された状態遷移タイマを移動機４に送信する。

移動機４の受信部４１は、基地局３から状態遷移タイマを受信する。

移動機４のタイマ設定部４２は、基地局３のタイマ決定部３４によって決定された状態遷移タイマを移動機４に設定（反映、更新）する。具体的には、タイマ設定部４２は、受信部４１によって受信された状態遷移タイマを移動機４に設定する。タイマ設定部４２によって状態遷移タイマが設定されることで、当該状態遷移タイマが移動機４において有効となる。

次に、図１０を用いて、本実施形態に係る移動通信システム１（又は、状態遷移タイマ設定システム）における状態遷移タイマ設定方法の処理について説明する。

図１０において、まず、コアネットワーク装置２のコアリソース使用量測定部２１により、コアリソース使用量が測定され（ステップＳ１）、送信部２２により、測定されたコアリソース使用量が基地局３に送信される（ステップＳ２）。

次に、基地局３のコアリソース使用量取得部３１により、コアネットワーク装置２から送信されたコアリソース使用量が受信及び取得される（ステップＳ３、コアリソース使用量取得ステップ）。次に、無線リソース使用量測定部３２により、無線リソース使用量が測定され（ステップＳ４）、無線リソース使用量取得部３３により、測定された無線リソース使用量が取得される（ステップＳ５、無線リソース使用量取得ステップ）。なお、Ｓ４及びＳ５はＳ３よりも前の段階で処理されてもよい。次に、タイマ決定部３４により、Ｓ３で取得されたコアリソース使用量とＳ５で取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマが決定される（ステップＳ６、タイマ決定ステップ）。Ｓ６の処理の詳細については後述する。次に、送信部３５により、決定された状態遷移タイマが移動機４に送信される（ステップＳ７）。

次に、移動機４の受信部４１により、基地局３から送信された状態遷移タイマが受信される（ステップＳ８）。次に、タイマ設定部４２により、受信された状態遷移タイマが移動機４に設定される（ステップＳ９、タイマ設定ステップ）。

続いて、図１１を利用して、図１０のＳ６における処理の詳細について説明する。

図１１において、まず、タイマ決定部３４により、Ｓ３で取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より小さいか否かが判定される（ステップＳ６１）。Ｓ６１にて小さくないと判定された場合は、タイマ決定部３４により、状態遷移タイマが所定の設定時間より長い時間に決定され（ステップＳ６２）、Ｓ７に進む。Ｓ６１にて小さいと判定された場合は、続いて、タイマ決定部３４により、Ｓ５で取得された無線リソース使用量が所定の閾値より小さいか否かが判定される（ステップＳ６３）。Ｓ６３にて小さくないと判定された場合は、タイマ決定部３４により、状態遷移タイマが所定の設定時間より短い時間に決定され（ステップＳ６４）、Ｓ７に進む。Ｓ６３にて小さいと判定された場合は、タイマ決定部３４により、状態遷移タイマが通常値に決定され（ステップＳ６５）、Ｓ７に進む。ここで、通常値とは、各オペレータや各ネットワークベンダが決める値であり、例えば３０秒である。

次に、本実施形態のように構成された移動通信システム１の作用効果について説明する。

本実施形態の状態遷移タイマ設定システム、移動通信システム１及び状態遷移タイマ設定方法によれば、コアリソース使用量取得部３１により取得されたコアリソース使用量と、無線リソース使用量取得部３３により取得された無線リソース使用量とに基づいて、タイマ決定部３４により状態遷移タイマが決定される。そして、決定された状態遷移タイマが、タイマ設定部４２により移動機４に設定される。かかる構成を採れば、コアリソース使用量と無線リソース使用量とに応じて、動的に状態遷移タイマを決定し、設定することができる。例えば、コアネットワーク２Ｎのトラヒックが混雑している等、コアリソース使用量が大きい場合は、状態遷移タイマを長く設定し、呼制御シーケンスの発生を抑えることで、コアリソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。また、例えば、無線リソースがひっ迫している等、無線リソース使用量が大きい場合は、状態遷移タイマを短く設定し、データ通信終了後に移動機４をすぐにアイドル状態へ遷移させることで、無線リソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。このように、移動通信ネットワーク１Ｎのリソース使用量を最適化することで通信品質を向上することができる。

また、本実施形態の状態遷移タイマ設定システムによれば、タイマ決定部３４は、コアリソース使用量取得部３１によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定する。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に設定することで、呼制御シーケンスの発生を抑えることができ、その結果、コアリソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。

また、本実施形態の状態遷移タイマ設定システムによれば、タイマ決定部３４は、コアリソース使用量取得部３１によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定する。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に設定することで、移動機４はデータ通信終了後にすぐにアイドル状態へ遷移することができ、その結果、移動機４の無線リソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。また、コアリソース使用量には余裕があるので、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に設定することによる呼制御シーケンスの発生に伴うコアリソース使用量の増加に対応することができる。

また、本実施形態の状態遷移タイマ設定システムによれば、タイマ決定部３４は、無線リソース使用量取得部３３によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定する。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に設定することで、移動機４はデータ通信終了後にすぐにアイドル状態へ遷移することができ、その結果、移動機４の無線リソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。

また、本実施形態の状態遷移タイマ設定システムによれば、タイマ決定部３４は、無線リソース使用量取得部３３によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定する。かかる構成を採れば、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に設定することで、呼制御シーケンスの発生を抑えることができ、その結果、コアリソース使用量を低減し、通信品質を向上することができる。また、無線リソース使用量には余裕があるので、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に設定することによる移動機４の通信状態の保持に伴う移動機４の無線リソース使用量の増加に対応することができる。

また、本実施形態の状態遷移タイマ設定システムによれば、状態遷移タイマは、移動機４のデータ通信終了時から、移動機４が基地局３に対してアイドル状態への遷移を要求する遷移要求指示を送信するまでの時間、又は、移動機４のデータ通信終了後に移動機４が遷移要求指示を送信してから次に移動機４が遷移要求指示を送信することが可能な最短送信間隔である。このように状態遷移タイマが具体化されることで、移動機４の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間をより精密に制御することができるため、移動通信システム１のリソース使用量をより効率的に最適化し、通信品質を向上することができる。

以上の通り、本実施形態の移動通信システム１によれば、コアネットワーク２Ｎのトラヒックが混雑している場合、状態遷移タイマを長くすることで、呼の接続／切断の頻度を減らし、コアネットワーク２Ｎの負荷を低減することができる。一方、無線リソースがひっ迫している場合、状態遷移タイマを短くすることで、すぐに移動機４をアイドル状態に遷移することで、無線リソースを開放し、無線アクセスネットワーク３Ｎの負荷を低減することができる。そして、移動通信システム１は、コアネットワーク２Ｎの負荷の低減、及び、無線アクセスネットワーク３Ｎの負荷の低減を最適に行うことで、通信品質の安定化、接続遅延の短縮、及びスループット向上を図ることができる。また、移動機４についても、データ通信への影響を抑えつつ、移動機４の消費電力を効率的に低減することができる。

１…移動通信システム、２…コアネットワーク装置、２Ｎ…コアネットワーク、３…基地局、３Ｎ…無線アクセスネットワーク、４…移動機、５…外部ネットワーク、２１…コアリソース使用量測定部、２２…送信部、３１…コアリソース使用量取得部、３２…無線リソース使用量測定部、３３…無線リソース使用量取得部、３４…タイマ決定部、３５…送信部、４１…受信部、４２…タイマ設定部。

Claims (8)

1. コアネットワークと無線アクセスネットワークとを含む移動通信ネットワークにおいて移動通信を行う移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関する状態遷移タイマを決定する状態遷移タイマ設定システムであって、
   前記コアネットワークのリソース使用量であるコアリソース使用量を取得するコアリソース使用量取得手段と、
   前記無線アクセスネットワークのリソース使用量である無線リソース使用量を取得する無線リソース使用量取得手段と、
   前記コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量と前記無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマを決定するタイマ決定手段と、
   前記タイマ決定手段によって決定された状態遷移タイマを前記移動機に設定するタイマ設定手段と、
   を備える状態遷移タイマ設定システム。
2. 前記タイマ決定手段は、前記コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の状態遷移タイマ設定システム。
3. 前記タイマ決定手段は、前記コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の状態遷移タイマ設定システム。
4. 前記タイマ決定手段は、前記無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より大きい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より短い時間に決定する、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の状態遷移タイマ設定システム。
5. 前記タイマ決定手段は、前記無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量が所定の閾値より小さい場合に、状態遷移タイマを所定の設定時間より長い時間に決定する、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の状態遷移タイマ設定システム。
6. 前記状態遷移タイマは、前記移動機のデータ通信終了時から、前記移動機が基地局に対してアイドル状態への遷移を要求する遷移要求指示を送信するまでの時間、又は、前記移動機のデータ通信終了後に前記移動機が前記遷移要求指示を送信してから次に前記移動機が前記遷移要求指示を送信することが可能な最短送信間隔である、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の状態遷移タイマ設定システム。
7. コアネットワーク装置と基地局と移動機とを含み、前記移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関する状態遷移タイマを決定する移動通信システムであって、
   前記基地局は、
   前記コアネットワーク装置が形成するコアネットワークのリソース使用量であるコアリソース使用量を取得するコアリソース使用量取得手段と、
   前記基地局が形成する無線アクセスネットワークのリソース使用量である無線リソース使用量を取得する無線リソース使用量取得手段と、
   前記コアリソース使用量取得手段によって取得されたコアリソース使用量と前記無線リソース使用量取得手段によって取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマを決定するタイマ決定手段と、
   前記タイマ決定手段によって決定された状態遷移タイマを前記移動機に送信する送信手段と、
   を備え、
   前記移動機は、
   前記基地局から状態遷移タイマを受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された状態遷移タイマを自機に設定するタイマ設定手段と、
   を備える移動通信システム。
8. コアネットワークと無線アクセスネットワークとを含む移動通信ネットワークにおいて移動通信を行う移動機の状態を通信状態からアイドル状態へ遷移させるまでの時間に関する状態遷移タイマを決定する状態遷移タイマ設定システムにより実行される状態遷移タイマ設定方法であって、
   前記状態遷移タイマ設定システムのコアリソース使用量取得手段が、前記コアネットワークのリソース使用量であるコアリソース使用量を取得するコアリソース使用量取得ステップと、
   前記状態遷移タイマ設定システムの無線リソース使用量取得手段が、前記無線アクセスネットワークのリソース使用量である無線リソース使用量を取得する無線リソース使用量取得ステップと、
   前記状態遷移タイマ設定システムのタイマ決定手段が、前記コアリソース使用量取得ステップにおいて取得されたコアリソース使用量と前記無線リソース使用量取得ステップにおいて取得された無線リソース使用量とに基づいて、状態遷移タイマを決定するタイマ決定ステップと、
   前記状態遷移タイマ設定システムのタイマ設定手段が、前記タイマ決定ステップにおいて決定された状態遷移タイマを前記移動機に設定するタイマ設定ステップと、
   を含む状態遷移タイマ設定方法。

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