JP5885211B2

JP5885211B2 - 移動通信端末位置管理システム及びその方法

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Publication number: JP5885211B2
Application number: JP2013028593A
Authority: JP
Inventors: 宏基馬場; 松本　実; 実松本; 安川　正祥; 正祥安川; 則武　克誌; 克誌則武
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: JP2014158194A

Description

本発明は、複数の移動通信端末と無線基地局を管理し、移動通信端末の接続位置を管理して常時端末呼び出しを可能とするモバイルコアネットワークの制御システムに関し、特に、モバイルコアネットワークの移動管理制御装置及び加入者データベース装置を備え、移動通信端末の接続位置を管理する移動通信端末位置管理システム及びその方法に関する。

モバイルコアネットワークの制御システムにおいて常時移動する移動通信端末の接続位置を常に管理する方式は従来から知られている。（非特許文献１：3GPP TS 23.401）
従来例の移動通信端末位置管理システムの構成図を図５に示す。図に示すように単一の移動管理制御装置(MME)１４には複数の無線基地局制御装置１３が接続され、それぞれの無線基地局制御装置１３には複数の無線基地局１２が接続されている。また、移動管理制御装置(MME)１４は加入者情報データベース装置(HSS)１５と接続されている。

移動管理制御装置１４は、無線端末（移動通信端末）１１の位置を追跡する位置管理機能１６と、着信時に無線端末１１を呼び出す端末呼び出し機能（ページング機能）１７を備えている。

上記構成よりなる従来例の移動通信端末位置管理システムでは、図６に示すように、無線端末（移動通信端末）１１の起動時、または無線アクセス圏外からの無線端末１１の復帰時に、モバイルネットワーク選択とセル選択を行い、モバイルコアネットワークへの接続手順を開始する。

まず、無線端末１１は無線基地局１２に接続（ＳＡ１）し、無線基地局制御装置(eNodeB)１３に対して接続要求を送信（ＳＡ２）する。無線基地局制御装置(eNodeB)１３は、当該無線端末１１の接続要求を移動管理制御装置(MME)１４に送信する（ＳＡ３）。移動管理制御装置(MME)１４は、当該装置１４のＩＤと端末利用者のユーザＩＤとともに、加入者情報データベース(HSS)１５に位置登録要求を送信し、加入者情報データベース(HSS)１５はそれらの情報を格納する（ＳＡ４）。

加入者情報データベース装置(HSS)１５はユーザの加入契約情報を移動管理制御装置(MME)１４に送信する（ＳＡ５）。移動管理制御装置(MME)１４は、これを受け取ると移動管理制御装置(MME)１４が無線端末１１の接続位置を管理する一時的なＩＤ(位置管理用端末ＩＤ)、無線端末１１が接続中のセルを含む複数のセルのＩＤリスト(位置管理エリアＩＤリスト)を無線基地局制御装置(eNodeB)１３に送信する（ＳＡ６）。最後に無線基地局制御装置(eNodeB)１３は、無線基地局１２を介して無線端末１１による無線接続を許可し、無線端末１１に対して移動管理制御装置ＩＤと位置管理用端末ＩＤと位置管理エリアＩＤリストを通知する（ＳＡ７，ＳＡ８）。

一度位置登録された無線端末１１は、移動して新しい位置管理エリアに入るか、移動しなくても定期的な位置登録更新が必要になると、位置登録更新手順を行う。この処理の流れを図７に示して、以下に説明する。

無線端末１１がそれまで在圏していたセルから、予め割り当てられた位置管理エリアリストで示されたセル外のセルに移動した場合、無線端末１１は再度モバイルコアネットワークに対して位置登録を行う。

まず無線端末１１は移動前の位置管理エリアで割り当てられた位置管理用端末ＩＤを使ってネットワークへ位置登録更新要求を送信する（ＳＢ１，ＳＢ２）。無線端末１１から送信された位置登録更新要求は無線基地局１２を介して無線基地局制御装置(eNodeB)１３に伝達される。この位置登録更新要求を受けた無線基地局制御装置(eNodeB)１３は、現在無線端末１１が在圏する移動先の新しいセルを管理している新移動管理制御装置(MME)１４Ｂに対して当該位置管理用端末ＩＤの位置登録を行う（ＳＢ３）。新移動管理制御装置(MME)１４Ｂは、位置管理用端末ＩＤに基づいて無線端末１１が現在のセルに移動する前に在圏していたセルを管理している旧移動管理制御装置(MME)１４Ａを特定し、同ＩＤを使って位置登録更新要求元の無線端末１１のユーザＩＤを問い合わせる（ＳＢ４）。旧移動管理制御装置(MME)１４Ａは、位置管理用端末ＩＤから位置登録更新要求元のユーザＩＤを特定し、新移動管理制御装置(MME)１４Ｂに送信する（ＳＢ５）。新移動管理制御装置(MME)１４Ｂは、加入者データベース装置(HSS)１５に当該ユーザＩＤと新移動管理制御装置(MME)１４ＢのＩＤを登録する（ＳＢ６，ＳＢ７）。

新移動管理制御装置(MME)１４Ｂは、位置登録更新要求元の無線端末１１に対して新たな位置管理用端末ＩＤと位置追跡エリアＩＤリストを割り当てて、無線基地局制御装置(eNodeB)１３に送信する（ＳＢ８）。無線基地局制御装置(eNodeB)１３はこれを無線端末１１に送信して位置登録更新結果を応答する（ＳＢ９，ＳＢ１０）。

また、図８に示すように、従来技術では、一度位置登録した無線端末１１は、パケット送受信がなく、セルを跨いだ移動を行わずに、位置登録更新を行わない場合においても、定期的にモバイルコアネットワークの移動管理制御装置(MME)１４に対して位置登録更新手続を行う。つまり、現在のモバイルコアネットワークでは無線端末１１の移動量（移動頻度、速度）に依らず、固定的なサイズの位置追跡エリア(TA:Tracking Area)ＴＡ＃１，ＴＡ＃２を割り当て、無線端末１１の移動によるエリアの変更がなくても定期的な位置登録を行う。この更新手続の間隔時間は、従来技術では例えば５４分間と規定されている。図においては、初期、Ｘ分後、２Ｘ分後、３Ｘ分後に位置登録更新手続が行われることを表している。ここで、移動管理制御装置(MME)１４は無線端末１１が在圏するセルの管理を位置追跡エリア単位で行い、加入者データベース装置(HSS)１５は無線端末１１が在圏するセルを管理している移動管理制御装置(MME)１４を管理する。

位置登録更新処理に関して、初回の位置登録で位置追跡エリアＴＡ＃１配下のセルに無線端末Ａが在圏しているとして無線端末Ａが登録した場合、LTEでは位置登録信号の削減のため位置追跡エリアＴＡ＃２も無線端末Ａが接続できるように位置を管理する。このため、位置追跡エリアＴＡ＃２へ無線端末が移動した時には位置登録が不要となるように制御し、端末呼び出し（ページング）時には位置追跡エリアＴＡ＃１，ＴＡ＃２をページング範囲とし、位置追跡エリアＴＡ＃１，ＴＡ＃２のセル全体にページング信号を送信する。この制御は現行の無線端末の移動量とは無関係に割り当てセルが決定されており、移動量に応じた調整がなされていない。

また、従来技術では複数のセルから構成される位置追跡エリア(TA:Tracking Area)ＴＡ＃１，ＴＡ＃２、及びネットワーク側から着信時に無線端末１１を呼び出す範囲を規定したページングエリア(PA: Paging Area)により無線端末１１の移動を管理する。

ページングエリアは複数の位置追跡エリアから構成することが可能であり、なおかつ図９に示すように同一エリアに在圏する無線端末であっても、無線端末毎に異なるページングエリアを割り当てることで、移動管理制御装置(MME)１４における位置登録信号処理の負荷分散を図っている。また、無線端末毎に異なるページングエリアの割り当てを行う際に、割り当てるトラッキングエリア数を変えることができる。

つまり、図９においては、無線端末ごとに割り当てられる、ページングエリアPAと位置追跡エリアTAとセルの関係を示している。通常、位置追跡エリアTAは、複数のセルから構成され、ページングエリアPAは複数の位置追跡エリアTAから構成されている。このとき無線端末１，２という２台の無線端末が存在した場合、無線端末１が位置追跡エリアＴＡ＃１，ＴＡ＃２に在圏する場合、ページングエリアPAとして位置追跡エリアＴＡ＃１，ＴＡ＃２を割り当て、ページングはＴＡ＃１，ＴＡ＃２に行われる。無線端末１が位置追跡エリアＴＡ＃３配下のセルに移動すると新たなページングエリアPAが割り当てられ、ここでは位置追跡エリアＴＡ＃３のみにページングが行われる。このページングエリアPAの割り当ては無線端末ごとに変えることが可能であり、無線端末２が位置追跡エリアＴＡ＃１に在圏する場合には、ページングエリアPAとして位置追跡エリアＴＡ＃１のみを割り当て、位置追跡エリアＴＡ＃２やＴＡ＃３に在圏する場合にはページングエリアPAとして位置追跡エリアＴＡ＃２，ＴＡ＃３を割り当てることができる。

しかしながら、移動管理制御装置MMEの位置管理処理に必要な信号数の削減が課題となっている。

前述した従来の移動通信端末位置管理システムは、ほぼ移動がない無線端末や通信頻度が低い無線端末に対しても、定期的な位置登録更新と、幅広いエリアへの端末呼び出しが必要となり、今後、例えば爆発的な無線端末数の増加が想定されるM２Mサービスの実現時には、移動管理制御装置(MME)における移動管理リソース消費や、端末呼び出し時の無線周波数リソースの不足を引き起こすことは明らかでる。

このため、移動範囲が狭く、通信頻度が低い無線端末を効率的に収容するために図１０に示すように、無線端末１１に割り当てるページングエリアのサイズと位置登録更新頻度を無線端末１１の移動特性（頻度、速度）等にあわせて最適化することを目的に、実際に（特許文献１：特開2008-193592号公報）に示すように、端末の移動量に合わせてページングエリアのサイズを最適化する技術が提案されている。つまり、移動頻度が低い無線端末１１の移動管理最適化（割り当てエリアの最適化によるページング処理負荷の最小化、位置登録更新間隔の延長）を実施するような提案が行われている。

図１０に示すシステムは、図８で述べた無線端末の位置登録更新動作、図９のページングエリアPAの割り当てについて、無線端末の移動量に応じて位置登録更新間隔を変更したり、割り当てたページングエリアのサイズを変更する。

移動量（移動速度、範囲）が少ない無線端末は、定期的な位置登録更新を行っても状態が変わらないため、位置登録更新間隔を通常より長めに設定して処理の回数を減らしている。また、割り当てるページングエリアの最適化というのは、通常ページングエリアPAとして複数の位置追跡エリアTAを割り当てるが、位置追跡エリアTAの数を１つにしたり、位置追跡エリアTA内の特定のセルだけを割り当てるような制御をすることを意味する。

特開２００８−１９３５９２号公報

3GPP TS 23.401

しかし、図１１に示すように、既存技術では単一の移動管理制御装置(MME)配下の無線端末に対してページングエリアのサイズ及び位置登録更新間隔を最適化することが可能だが、無線端末の位置を管理する移動管理制御装置(MME)が切り替わるようなケースでは、最適化された移動管理パラメータ（ページングエリアのサイズ、位置登録更新間隔）を他の移動管理制御装置(MME)に引き継ぐ事ができない。このため、他の移動管理制御装置(MME)では再度最適化手順を実施する必要があり、移動管理制御装置(MME)のリソースが効率化できない。

図１１において一方の移動管理制御装置(MME1)では、最適化されたことによって、低移動サービスの無線端末ＡにはページングエリアサイズとしてＴＡ／３（通常の位置追跡エリアＴＡのサイズの１／３）が割り当てられ位置登録更新間隔として５Ｘ（通常更新間隔Ｘの５倍）が設定されている。高移動サービスの無線端末Ｂにはページングエリアサイズとして３ＴＡ（通常の位置追跡エリアＴＡのサイズの３倍）が割り当てられ位置登録更新間隔としてＸ／３（通常更新間隔Ｘの１／３）が設定されている。また、通常サービスの無線端末ＣにはページングエリアサイズとしてＴＡ／３（通常の位置追跡エリアＴＡのサイズの１／３）が割り当てられ位置登録更新間隔として５Ｘ（通常更新間隔Ｘの５倍）が設定されている。なお、図１１においては１つの位置追跡エリアＴＡに３つのセルが割り当てられているのでＴＡ／３は１つのセルを意味する。

しかし、上記の無線端末が他の移動管理制御装置(MME2)が管理するエリアに移動すると各無線端末に割り当てられていたページングエリアサイズと位置登録更新間隔が初期化されてしまう。

つまり、既存技術では、同一の移動管理制御装置(MME)内で、無線端末の移動管理パラメータ（割り当てページングエリアサイズ、位置登録更新間隔）を最適化する技術であり、異なる移動管理制御装置(MME)間での移動管理パラメータの引き継ぎはできない。

したがって、既存技術においては、無線端末の起動時に、無線端末の移動や移動管理制御装置(MME)の収容変えなどの理由で、無線端末を収容する移動管理制御装置(MME)が変わった場合、無線端末のサービス種別などに基づいた最適な移動管理パラメータを引き継げるようにすることが課題である。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、移動通信端末を収容する移動管理制御装置が変わっても、引き継いで同じ移動管理パラメータを使用できる移動通信端末位置管理システム及びその方法を提供することである。

本発明の更なる目的は、上記の問題点に鑑み、移動管理制御装置の位置管理処理負荷を削減可能な移動通信端末位置管理システム及びその方法を提供することである。

本発明は上記の目的を達成するために、移動通信端末を収容し、該移動通信端末の移動管理パラメータを保持して該移動管理パラメータに含まれる割り当てページングエリアサイズと位置登録更新間隔とに基づいて前記移動通信端末の位置を管理する複数の移動管理制御装置と、前記複数の移動管理制御装置に接続された加入者データベース装置とを備え、前記移動管理パラメータを用いて前記移動通信端末の常時端末呼び出しを可能とする移動通信端末位置管理システムにおいて、前記複数の移動管理制御装置に接続されると共に、各移動通信端末毎に前記移動管理制御装置で最適化された移動管理パラメータを保持し、該移動管理パラメータを前記移動管理制御装置に提供可能にしている移動管理パラメータ管理サーバを設けると共に、前記移動管理制御装置における移動通信端末のサービス種別に応じて該移動通信端末の移動管理パラメータの最適化処理の実施範囲を規定した位置管理最適化パラメータを記憶すると共に該位置管理最適化パラメータを前記移動管理制御装置に提供する位置管理最適化パラメータ記憶部を前記加入者データベース装置に設け、前記移動管理制御装置に、収容する移動通信端末の移動管理パラメータが前記移動管理パラメータ管理サーバに登録されているときは、該登録されている移動管理パラメータを取得する機能と、位置管理最適化パラメータ記憶部から前記位置管理最適化パラメータを取得する機能と、前記取得した位置管理最適化パラメータに基づいて、収容する移動通信端末の移動管理パラメータを最適化する機能と、前記最適化した移動管理パラメータを前記移動管理パラメータ管理サーバに登録する機能とを備えたことを特徴とする移動通信端末位置管理システムを提案する。

さらに、本発明は上記の目的を達成するために、上記移動通信端末位置管理システムにおいて、前記移動管理パラメータは、移動通信端末が自己の位置を知らせる信号を送信する時間間隔を示す前記位置登録更新間隔の情報を含み、前記移動管理制御装置は、前記移動管理パラメータにおける位置登録更新間隔が所定値以上となったときに該移動管理パラメータに対応する移動通信端末に関する情報を前記加入者データベース装置に登録し、該移動通信端末に対する位置管理処理を停止する機能を備えている移動通信端末位置管理システムを提案する。

また、本発明は上記の目的を達成するために、移動通信端末を収容し、該移動通信端末の移動管理パラメータを保持して該移動管理パラメータに含まれる割り当てページングエリアサイズと位置登録更新間隔とに基づいて前記移動通信端末の位置を管理する複数の移動管理制御装置と、前記複数の移動管理制御装置に接続された加入者データベース装置とを備え、前記移動管理パラメータを用いて前記移動通信端末の常時端末呼び出しを可能とする移動通信端末位置管理方法において、前記複数の移動管理制御装置に接続されると共に、各移動通信端末毎に前記移動管理制御装置で最適化された移動管理パラメータを保持し、該移動管理パラメータを前記移動管理制御装置に提供可能にしている移動管理パラメータ管理サーバを設けると共に、前記移動管理制御装置における移動通信端末のサービス種別に応じて該移動通信端末の移動管理パラメータの最適化処理の実施範囲を規定した位置管理最適化パラメータを記憶すると共に該位置管理最適化パラメータを前記移動管理制御装置に提供する位置管理最適化パラメータ記憶部を前記加入者データベース装置に設け、前記移動管理制御装置は、収容する移動通信端末の移動管理パラメータが前記移動管理パラメータ管理サーバに登録されているときは、該登録されている移動管理パラメータを取得し、位置管理最適化パラメータ記憶部から前記位置管理最適化パラメータを取得し、前記取得した位置管理最適化パラメータに基づいて、収容する移動通信端末の移動管理パラメータを最適化し、前記最適化した移動管理パラメータを前記移動管理パラメータ管理サーバに登録することを特徴とする移動通信端末位置管理方法を提案する。

さらに、本発明は上記の目的を達成するために、上記移動通信端末位置管理方法において、前記移動管理パラメータは、移動通信端末が自己の位置を知らせる信号を送信する時間間隔を示す前記位置登録更新間隔の情報を含み、前記移動管理制御装置は、前記移動管理パラメータにおける位置登録更新間隔が所定値以上となったときに該移動管理パラメータに対応する移動通信端末に関する情報を前記加入者データベース装置に登録し、該移動通信端末に対する位置管理処理を停止する移動通信端末位置管理方法を提案する。

本発明の移動通信端末位置管理システム及びその方法によれば、各移動管理制御装置は移動管理パラメータ管理サーバを介して移動通信端末の移動管理パラメータの授受を行うことができるので、移動通信端末を収容する移動管理制御装置が変わっても、各移動管理制御装置は引き継いで同じ移動管理パラメータを使用することができる。

さらに、本発明の移動通信端末位置管理システム及びその方法によれば、位置登録更新間隔が大きくなった移動通信端末の位置管理処理を移動管理制御装置から加入者データベース装置に移行するので、移動管理制御装置の位置管理処理負荷を削減可能することができる。

本発明の一実施形態における移動通信端末位置管理システムを示す構成図本実施形態における移動通信端末位置管理システムの構成と処理の流れの概略を示す図 HetNet環境によりマクロセルとスモールセルが重畳して配置された場合における本発明の適用及び移動管理パラメータを説明する図本実施形態における移動量の少ない無線端末に対する位置管理処理を説明する図従来例の移動通信端末位置管理システムを示す構成図従来例における位置登録手順を説明する図従来例における位置登録更新手順を説明する図従来例における移動管理技術の概要を説明する図従来例における無線端末毎のページングエリアと位置追跡エリアの割り当てを説明する図従来例における位置管理最適化技術を説明する図従来例における課題を説明する図

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１は本実施形態における移動通信端末位置管理システムを示す構成図である。図において、前述した従来と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、従来例と本実施形態との相違点は、次の（１）及び（２）である。

（１）移動管理制御装置(MME)１４における各無線端末（移動通信端末）１１のサービス種別に応じた、位置管理の最適化パラメータ２１を加入者データベース装置(HSS)１５に定義し、無線端末１１のサービス種別に応じた最適化処理の実施範囲を規定したこと。

（２）特定の移動管理制御装置(MME)１４で最適化されたページングエリアのサイズと位置登録更新間隔を含む移動管理パラメータを保持して、移動管理制御装置(MME)１４間で最適化された移動管理パラメータの引き継ぎを可能とする移動管理パラメータ管理サーバ２２を加入者データベース装置(HSS)１５に設けたこと。

これにより、本実施形態の移動通信端末位置管理システムは、無線端末１１を収容する移動管理制御装置(MME)が変更されたときにも最適化された移動管理パラメータを用いた位置管理を続行可能とする。

なお、本実施形態では、移動管理パラメータ管理サーバ２２を加入者データベース装置(HSS)１５内に設けたが、これに限定されることはなく、新たな装置として移動体網の内部で各移動管理制御装置(MME)に接続する形で配備しても良い。

図２に本実施形態における移動通信端末位置管理システムの構成と処理の流れの概略を示す。

本実施形態では、前述したように異なる移動管理制御装置(MME)間で移動管理パラメータを交換可能とするため、第１に、加入者データベース装置(HSS)１５の位置管理最適化パラメータ記憶部２１に位置管理の最適化パラメータを定義して登録している。この最適化パラメータは、各無線端末のサービス種別によってオペレータによって決定される。また、最適化パラメータには無線端末のサービス種別に応じて決定されたエリアサイズ拡大縮小率と更新間隔短縮延長率が含まれており、この最適化パラメータは人が利用する携帯電話だけでなく、M2M（Machine-to-Machine）端末にも適用される。M2M端末では、車からスマートメータなど移動頻度や範囲が幅広いため、M2Mサービスの種類によってあらかじめ位置管理最適化パラメータを決定して、加入者データベース装置(HSS)１５の位置管理最適化パラメータ記憶部２１に登録しておく。

なお、エリアサイズ拡大縮小率とは移動管理パラメータにおけるページングエリアサイズを調整するためのものであり、更新間隔短縮延長率とは移動管理パラメータにおける位置登録更新間隔を調整するためのものである。

図２に示した位置管理最適化パラメータでは、低移動サービスの無線端末Ａのエリアサイズ拡大縮小率は０．５に設定され、更新間隔短縮延長率は１．５に設定されている。また、高移動サービスの無線端末Ｂのエリアサイズ拡大縮小率は１．２に設定され、更新間隔短縮延長率は０．８に設定されている。また、通常動サービスの無線端末Ｃのエリアサイズ拡大縮小率は１に設定され、更新間隔短縮延長率は１に設定されている。

なお、無線端末サービス種別に応じた最適化処理規定は、携帯電話やM2Mモジュールを利用したサービスによって想定される値をオペレータまたはサービス提供当事者が決定して加入者データベース装置(HSS)１５の位置管理最適化パラメータ記憶部２１に登録しておく。

第２に、移動管理制御装置(MME)間で共通の移動管理パラメータ管理サーバ２２を加入者データベース装置(HSS)１５に持たせるとともに、移動管理制御装置(MME)と移動管理パラメータ管理サーバ２２との間を接続するためのインタフェースを設けている。

これにより、無線端末が第１の移動管理制御装置(MME1)に位置登録を実施後、第１の移動管理制御装置(MME1)は加入者データベース装置(HSS)１５から最適化パラメータ２１を取得し、この最適化パラメータ２１を用いて当該無線端末の移動管理パラメータ（例：ページングエリアのサイズと位置登録更新間隔）を最適化して、この最適化した移動管理パラメータを加入者データベース装置(HSS)１５の移動管理パラメータ管理サーバ２２に登録する。これにより、無線端末が第１の移動管理制御装置(MME1)が管理するセルから他の移動管理制御装置(MME)が管理するセルに移動したときには、他の移動管理制御装置(MME)が移動管理パラメータ管理サーバ２２にアクセスして調整された後の移動管理パラメータを取得して適用することができる。さらに、他の移動管理制御装置(MME)においても加入者データベース装置(HSS)１５から最適化パラメータ２１を取得し、この最適化パラメータ２１を用いて当該無線端末の移動管理パラメータを最適化することができる。

例えば、無線端末が在圏するセルを管理している第１の移動管理制御装置(MME1)での移動管理パラメータが最適化された後、第２の移動管理制御装置(MME2)が管理するエリアに無線端末が収容された場合、第２の移動管理制御装置(MME2)は移動管理パラメータ管理サーバ２２から無線端末のＩＤ情報を基に以前に無線端末が在圏していたセルを管理する第１の移動管理制御装置(MME1)で最適化された移動管理パラメータを取得し、第２の移動管理制御装置(MME2)内の移動管理制御に適用し、必要に応じて最適化を継続する。

また、最適化パラメータは以下の理由によってサービス種別毎に異なるものとされている。

すなわち、低移動サービスは、自動販売機やスマートメータなどのように固定されていて動くことがないような無線端末をさす。このような無線端末は、移動することながない、もしくはあっても極めて頻度が低いので、エリアを絞ってしまうことが可能なため、エリア拡大率を小さくし、在圏している時間が長いほどページングエリアを小さくする。また、更新間隔についても、動かないで通信頻度が低いため、位置登録更新処理の頻度を下げても無線端末の位置や状態を常に監視する必要性が低いので、更新間隔を当該のエリアに在圏している期間中急速に伸ばしていくように制御する。このため、更新間隔短縮・延長率が大きくなっている。

逆に、高移動サービスはバスやタクシーなど常時移動している無線端末を想定しており、常時移動していることが多いためエリアを広めにとっておく必要がある。このため、エリア拡大率を高めに設定し初期値から素早くページングエリアPAが大きくなるように制御する。同様に接続断を回避するため常時接続状態を監視しておく必要がある場合には、位置登録更新間隔を短めに設定しておく必要がある。このため、位置登録更新間隔の延長率を小さくし、在圏している期間中に位置登録更新間隔を素早く短縮するような制御を行う。

図３は、HetNet環境によりマクロセルとスモールセルが重畳して配置された場合における、本発明の適用及び移動管理パラメータを説明する図である。この場合、マクロセルの出力が変化することによって、スモールセルとマクロセルの配置関係が変化したときにも、無線端末が在圏するスモールセルの情報を新たな信号送信なしに引き継ぐことができる。

つまり、スモールセルが普及すると移動管理制御装置(MME)側で、ＣプレーンのマクロセルとＵプレーンのスモールセルの組みを管理する必要がある。

ここでの管理とは、マクロセルを使ってＣプレーンの通信を行い、スモールセルを使ってＵプレーンの通信を行うことをさしている。この割り当ての管理は、標準規定上まだ決められていないが、移動管理制御装置(MME)または無線基地局制御装置(eNodeB)が実施することになると推測される。

上記のようにマクロセルとスモールセルの組を管理する場合、無線端末が在圏するマクロセルは位置登録信号により更新されるが、在圏するスモールセルは更新する手段が現状不明確である。つまり、スモールセルは制御信号（Ｃプレーン）を扱わないので、現状では、無線端末がどのスモールセルに在圏しているかという情報を移動管理制御装置(MME)に登録する方法は規定されていないためである。

しかし、マクロセル側の出力調整等により、マクロセルとスモールセルの関係が変わった場合に、本技術を利用することで、無線端末との信号交換なしで、無線端末が在圏中のスモールセルを識別可能となる。つまり、無線端末が位置登録更新信号をマクロセル基地局に送信して、マクロセル基地局が移動管理制御装置(MME)に位置登録更新信号を送信することで、位置登録更新が完了する。

すなわち、上記マクロセル側の出力調整の結果として、マクロセルのサイズが変わることで、マクロセルとスモールセルの関係が変化する。図３の左半分は出力調整前の状態であり、マクロセル内に複数のセルが配置されており、マクロセル＃１内にスモールセルa1、a2、a3が存在し、マクロセル＃２内にスモールセルa4、a5、a6が存在する。ここで、出力調整が行われ、マクロセル＃１のエリアが小さくなり、マクロセル＃２のエリアが大きくなるという図３の右半分の図のような状況になる。するとスモールセルa3がマクロセル＃２側で管理されることになり、スモールセルa3に接続中の無線端末はマクロセル＃２側で管理されることになり、無線端末は位置登録更新信号をマクロセル＃２の基地局に送信する。

なお、上記Ｃプレーンは移動体通信の制御信号処理をさし、上記Ｕプレーンは音声やテキストなど、実際のサービスのデータが流れる部分になる。

また、上記マクロセル及びスモールセルとは以下に説明するセルである。

すなわち、携帯電話等の無線端末は、街中に設置されたアンテナまで電波を飛ばし、アンテナから電話局、電話局から相手が接続しているアンテナまでは光ファイバーなどの電話回線網を使っているが、アンテナは電波やデータを送受信する設備を持っており、基地局と呼ぶ。そして、ひとつの基地局から電波が届く範囲をセルと称する。携帯電話のセルは通常、半径数百メートルから数キロメートルと大きいものであり、これをマクロセルと称する。マクロ（macro）は「巨大な」といった意味である。

一方、半径数十メートルから数百メートルの小さなセル方式を採用したものを、マイクロセルと称する。

マクロセルの方がマイクロセルに比べてひとつの基地局で広いエリアをカバーできるが、当初は主に屋外に設置してきたため、大きな建物の陰や山間部、あるいは地下街などは電波が届きにくいという問題があり、こうした状況を改善するために、携帯電話サービスでもピコセルやフェムトセルと呼ばれる小型の基地局の導入が進んでおり、これをスモールセルと称する。

移動管理制御装置(MME)において無線端末が在圏中のスモールセルを識別する際に行う手順としては現在規定されているものはないが、例えば次の２つの手順が考えられる。

一つは、まず無線端末側においてスモールセル用の周波数帯で接続可能なスモールセルの基地局を探索す。次に、接続可能なスモールセル基地局を特定する。最後に、マクロセル側の基地局に対してスモールセルのＩＤを含む位置登録を送信する。

二つめの方法としては、まずスモールセルの基地局側でマクロセルの電波強度を測定し、どのマクロセル配下にあるかを測定する。次に、在圏する無線端末から当該無線端末のＩＤをスモールセル基地局で取得する。最後に、スモールセル基地局が移動管理制御装置(MME)に対して、当該スモールセル基地局が配置されているマクロセルの基地局ＩＤと、当該スモールセルに在圏する無線端末ＩＤを登録する。

また、本実施形態では、図４に示すように、携帯電話等の通常端末の場合と自動販売機等に設けられているM2M（Machine-to-Machine）端末などの移動量の少ない無線端末の場合によって処理を異ならせている。

すなわち、M2M端末などの移動量の少ない無線端末の場合、移動管理パラメータの位置登録更新間隔を延長していき、この位置登録更新間隔が所定値以上となったときに移動管理制御装置(MME)による移動管理を停止すると共に移動管理パラメータ管理サーバ２２からもデータを削除してしまい、加入者データベース装置(HSS)に在圏位置を記録するようにしている。このようにすることで、移動管理制御装置(MME)における移動管理リソースを削減可能となるため、より多くの無線端末を収容することが可能になる。

すなわち、従来技術では、移動管理制御装置(MME)において無線端末の在圏セルを管理し、加入者データベース装置(HSS)で無線端末が収容される移動管理制御装置(MME)を管理して無線端末の接続状態を監視して定期的な位置登録更新処理を実施している。

本実施形態では、位置登録更新間隔を延長していった結果、位置登録更新間隔が所定値以上となり極度に大きな値となった場合、無線端末の位置管理処理は不要となり移動管理制御装置(MME)で無線端末の接続状態を監視することは不要と判定する。

このとき、移動管理制御装置(MME)から加入者データベース装置(HSS)に対して、無線端末の在圏セル情報と無線端末のＩＤ(IMSI、GUTI)を含む位置登録要求を送信して、無線端末の在圏位置を加入者データベース装置(HSS)に登録する。加入者データベース装置(HSS)は登録が完了すると、移動管理制御装置(MME)に対して位置管理登録応答を送信し、移動管理制御装置(MME)は当該無線端末の位置管理処理を停止する。また、移動管理制御装置(MME)は当該無線端末から位置登録要求或いは位置解決要求を受信したとき、これらを加入者データベース装置(HSS)に対して転送し、解決する。

なお、加入者データベース装置(HSS)に管理を移行した無線端末が新たなセルから位置登録要求を発信したとき等の位置登録更新間隔を短く設定する必要がある場合においては、該無線端末の位置管理処理を加入者データベース装置(HSS)から移動管理制御装置(MME)に戻す。

したがって、本実施形態では、移動頻度が極度に低い無線端末については、移動管理が不必要とみなし、移動管理制御装置(MME)での移動管理を省略して、加入者データベース装置(HSS)側で無線端末が在圏するセルを管理し、移動管理制御装置(MME)の位置管理処理負荷を低減可能となる。

本発明は、複数の移動通信端末と無線基地局を管理し、移動通信端末の接続位置を管理して常時端末呼び出しを可能とするモバイルコアネットワークにおいて、移動通信端末を収容する移動管理制御装置が変わっても、引き継いで同じ移動管理パラメータを使用できる移動通信端末位置管理システム及びその方法を提供することができる。

１１…無線端末（移動通信端末）、１２…無線基地局、１３…無線基地局制御装置(eNodeB)、１４…移動管理制御装置(MME)、１５…加入者データベース装置(HSS)、１６…位置管理機能、１７…端末呼び出し機能、２１…位置管理最適化パラメータ記憶部、２２…移動管理パラメータ管理サーバ。

Claims

移動通信端末を収容し、該移動通信端末の移動管理パラメータを保持して該移動管理パラメータに含まれる割り当てページングエリアサイズと位置登録更新間隔とに基づいて前記移動通信端末の位置を管理する複数の移動管理制御装置と、前記複数の移動管理制御装置に接続された加入者データベース装置とを備え、前記移動管理パラメータを用いて前記移動通信端末の常時端末呼び出しを可能とする移動通信端末位置管理システムにおいて、
前記複数の移動管理制御装置に接続されると共に、各移動通信端末毎に前記移動管理制御装置で最適化された移動管理パラメータを保持し、該移動管理パラメータを前記移動管理制御装置に提供可能にしている移動管理パラメータ管理サーバを設けると共に、
前記移動管理制御装置における移動通信端末のサービス種別に応じて該移動通信端末の移動管理パラメータの最適化処理の実施範囲を規定した位置管理最適化パラメータを記憶すると共に該位置管理最適化パラメータを前記移動管理制御装置に提供する位置管理最適化パラメータ記憶部を前記加入者データベース装置に設け、
前記移動管理制御装置に、
収容する移動通信端末の移動管理パラメータが前記移動管理パラメータ管理サーバに登録されているときは、該登録されている移動管理パラメータを取得する機能と、
位置管理最適化パラメータ記憶部から前記位置管理最適化パラメータを取得する機能と、
前記取得した位置管理最適化パラメータに基づいて、収容する移動通信端末の移動管理パラメータを最適化する機能と、
前記最適化した移動管理パラメータを前記移動管理パラメータ管理サーバに登録する機能とを備えた
ことを特徴とする移動通信端末位置管理システム。
前記位置管理最適化パラメータは、移動通信端末のサービス種別に応じて決定され、前記移動管理パラメータにおけるページングエリアサイズを調整するためのエリアサイズ拡大縮小率と前記移動管理パラメータにおける位置登録更新間隔を調整するための更新間隔短縮延長率を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の移動通信端末位置管理システム。
前記移動管理パラメータは、移動通信端末が自己の位置を知らせる信号を送信する時間間隔を示す前記位置登録更新間隔の情報を含み、
前記移動管理制御装置は、
前記移動管理パラメータにおける位置登録更新間隔が所定値以上となったときに該移動管理パラメータに対応する移動通信端末に関する情報を前記加入者データベース装置に登録し、該移動通信端末に対する位置管理処理を停止する機能を備えている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動通信端末位置管理システム。
移動通信端末を収容し、該移動通信端末の移動管理パラメータを保持して該移動管理パラメータに含まれる割り当てページングエリアサイズと位置登録更新間隔とに基づいて前記移動通信端末の位置を管理する複数の移動管理制御装置と、前記複数の移動管理制御装置に接続された加入者データベース装置とを備え、前記移動管理パラメータを用いて前記移動通信端末の常時端末呼び出しを可能とする移動通信端末位置管理方法において、
前記複数の移動管理制御装置に接続されると共に、各移動通信端末毎に前記移動管理制御装置で最適化された移動管理パラメータを保持し、該移動管理パラメータを前記移動管理制御装置に提供可能にしている移動管理パラメータ管理サーバを設けると共に、
前記移動管理制御装置における移動通信端末のサービス種別に応じて該移動通信端末の移動管理パラメータの最適化処理の実施範囲を規定した位置管理最適化パラメータを記憶すると共に該位置管理最適化パラメータを前記移動管理制御装置に提供する位置管理最適化パラメータ記憶部を前記加入者データベース装置に設け、
前記移動管理制御装置は、
収容する移動通信端末の移動管理パラメータが前記移動管理パラメータ管理サーバに登録されているときは、該登録されている移動管理パラメータを取得し、
位置管理最適化パラメータ記憶部から前記位置管理最適化パラメータを取得し、
前記取得した位置管理最適化パラメータに基づいて、収容する移動通信端末の移動管理パラメータを最適化し、
前記最適化した移動管理パラメータを前記移動管理パラメータ管理サーバに登録する
ことを特徴とする移動通信端末位置管理方法。
前記位置管理最適化パラメータは、移動通信端末のサービス種別に応じて決定され、前記移動管理パラメータにおけるページングエリアサイズを調整するためのエリアサイズ拡大縮小率と前記移動管理パラメータにおける位置登録更新間隔を調整するための更新間隔短縮延長率を含む
ことを特徴とする請求項４に記載の移動通信端末位置管理方法。
前記移動管理パラメータは、移動通信端末が自己の位置を知らせる信号を送信する時間間隔を示す前記位置登録更新間隔の情報を含み、
前記移動管理制御装置は、前記移動管理パラメータにおける位置登録更新間隔が所定値以上となったときに該移動管理パラメータに対応する移動通信端末に関する情報を前記加入者データベース装置に登録し、該移動通信端末に対する位置管理処理を停止する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の移動通信端末位置管理方法。