無線通信システム、基地局、無線通信端末及びアクセススケジューリング方法
【課題】特定の時刻に一斉に通信が開始されることに起因する無線アクセスネットワークの輻輳を低減または防止する。
【解決手段】基地局は、基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、その少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、その少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する。
【解決手段】基地局は、基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、その少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、その少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、基地局、無線通信端末及びアクセススケジューリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話システムに代表される広域無線通信システムが対象とする通信の用途は拡大の一途であり、例えばマシンコム（Machine Communication）と呼ばれるような、機械デバイスとデータセンター等との間の通信に広域無線通信システムを適用することが考えられている。マシンコムの用途の代表例としては、自動販売機、電力計等のスマートメーター、またITS（Intelligent Transportation Systems）と呼ばれる高度道路交通システムが挙げられる。
【０００３】
上記のようなマシンコムの通信は概して、送受信するデータは間欠的であり、かつ一度に送受信されるデータ量は少ない一方で、通信に関する無線通信端末数は非常に多いという特徴を持つ。特に自動販売機やスマートメーターに適用されるマシンコムの主たる用途は、定時毎の販売データの収集あるいは消費量データの収集である。したがって、通信データはその発生が間欠的に周期性をもって発生し、そのデータ量は比較的少量であることが確認できる。
【０００４】
上記マシンコムにおいては、マシンコムに係る無線通信端末（以下、マシンコム端末と称する）が同一の適用先（例えば特定の事業者のスマートメーター）に帰属する場合、その通信周期が同一となる可能性が十分考えられる。すなわち、上記マシンコム端末が一斉に同じ時刻に通信を行い、データセンター等にデータを送信するユースケースは十分考え得るものである。
【０００５】
しかしながら、多数のマシンコム端末が一斉に通信を開始すると、広域無線通信システムに対するアクセス要求が集中し、無線通信システムが輻輳状態に陥ることが予想される。無線通信システムが輻輳状態になると、マシンコム端末はデータの送受信に失敗する。
【０００６】
上記アクセス集中による輻輳を回避するために、非特許文献１では、携帯電話システムにおいて基地局が無線通信端末のコネクション確立を抑制することにより、コアネットワークの輻輳を抑止することが議論されている。しかしながら、この方法では、無線通信端末と基地局間の無線アクセスネットワークにおいて、コネクション確立要求のためにランダムアクセス要求やコネクション確立要求が送受信されるため、無線アクセスネットワークの輻輳の抑止には効果がない。
【０００７】
一方で特許文献１に記載された技術では、端末にダウンロードされるアプリケーションに自動起動情報を付与することにより、端末の通信開始時間をスケジューリングすることができる。特許文献１に記載の方法をマシンコム端末に適用し、マシンコム端末に搭載のアプリケーションの通信開始時間を分散させれば、輻輳を抑止することができると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１９０８４７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】"Establishment Cause indication", R2-110269, 3GPP TSG-RAN WG2 #72bis, Dublin, Ireland, 17th- 21st of January 2011、インターネット（http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG2_RL2/TSGR2_72bis/Docs/）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
周期性を持つマシンコムにおいては、通信の発生に周期性があるが故に、特定の時刻に一斉に通信が開始され、無線通信システムが輻輳状態に陥る可能性がある。
【００１１】
周期性に起因する輻輳を回避するために、非特許文献１に提案されているように、コアネットワークでコネクション確立を抑制することが考えられるが、この方法は無線アクセスネットワークの輻輳抑止には不十分である。
【００１２】
他方、特許文献１に記載の方法をマシンコム端末に適用して、さらにアプリケーションの起動時間を分散させれば、非特許文献１の方法と異なり、コアネットワークのみならず無線アクセスネットワークの輻輳抑止も可能である。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、アプリケーションに自動起動情報が記述されているだけなので、各基地局に接続するマシンコム端末数の多寡を把握できないため、基地局で各マシンコム端末の通信開始時間をどの程度分散させるべきかを判断できない。また、各マシンコム端末がいずれの基地局配下に存在するかも把握できないため、ある基地局に接続するマシンコム端末に搭載されるアプリケーションの全てに同じ通信開始時間を設定してしまう可能性も考えられる。したがって、特定の時刻に一斉に通信が開始されることに起因する各基地局の輻輳の抑止には不十分である。
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定の時刻に一斉に通信が開始されることに起因する無線アクセスネットワークの輻輳を低減または防止することができる無線通信システム、基地局、無線通信端末及びスケジューリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る無線通信システムは、複数の無線通信端末と、前記無線通信端末と無線通信を行う基地局を備えるネットワークとを備える無線通信システムであって、前記ネットワークは、前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部と、前記通信開始時刻調整部によって調整された通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定する通信開始時刻設定部とを備える。
【００１５】
本発明に係る基地局は、複数の無線通信端末と無線通信を行う基地局であって、前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部を備える。
【００１６】
本発明に係る無線通信端末は、通信希望時刻を基地局に通知する通信希望時刻要求メッセージ送信部と、前記基地局から通信開始時刻の通知を受信する通信開始時刻通知受信部と、前記通信開始時刻通知受信部で受信された通知で示された通信開始時刻に、次回の通信を開始する送信部とを備えることを特徴とする無線通信端末。
【００１７】
本発明に係るアクセススケジューリング方法は、基地局に接続している無線通信端末の通信をスケジューリングする方法であって、前記無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と、前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することと、調整された前記通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定することとを備える。
【００１８】
本発明においては、基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する。したがって、特定の時刻に一斉に通信が開始されることに起因する無線アクセスネットワークの輻輳を低減または防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基地局と、無線通信端末との構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態において通信希望時刻要求メッセージとして用いられる「RRC Connection Setup Complete message」の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において通信開始時刻を無線通信端末に通知するためのフィードバックメッセージとして用いられる「RRC Connection Release message」の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るスケジューリング方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係るスケジューリング方法を示す情報フローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。
図１に示すように、実施の形態に係る無線通信システムは、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク１００と、無線アクセスネットワーク２００とを備える。ＩＰネットワーク１００は、無線アクセスネットワーク（Radio Access Network、RAN）を制御するＲＡＮ制御装置１０１を含むコアネットワーク１１０を含んでいてもよい。また、ＩＰネットワーク１００には、無線通信端末のアプリケーションを制御するための装置であるアプリケーション制御サーバ１０２が接続されていてもよい。
【００２１】
無線アクセスネットワーク２００は少なくとも１つ（通常は複数）の基地局２１０を備える。各基地局２１０は少なくとも１つ（通常は複数）の無線通信端末２２０と通信する。無線通信端末２２０は、その無線通信端末があるセルの基地局２１０と無線を用いて通信する。
【００２２】
各無線通信端末２２０は、例えば携帯電話（UMTS LTE（Universal Mobile Telecommunications System Long Term Evolution）のUE（User Equipment））の機能を備えるものであってよい。特に、無線通信端末２２０は、マシンコムを行う端末であってよい。また、各基地局２１０はUMTS LTEでのeNB（evolved Node B）であってもよいし、WiFiでのアクセスポイントであってもよい。無線アクセスネットワークを制御するＲＡＮ制御装置１０１はUMTS LTEでのMME（Mobility Management Entity）であってもよい。
【００２３】
次に、実施の形態に係る基地局２１０及び無線通信端末２２０について、図２を用いて説明する。
実施の形態に係る基地局２１０は、通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１、通信開始時刻調整部２１２、通信開始時刻管理部２１３（通信開始時刻保存装置）、およびフィードバックメッセージ送信部２１４（通信開始時刻通知部）を備える。通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１は、基地局２１０が無線通信端末２２０から無線受信を行うための受信回路であり、フィードバックメッセージ送信部２１４は基地局２１０が無線通信端末２２０へ無線送信を行うための送信回路である。通信開始時刻調整部２１２は、基地局２１０の図示しないＣＰＵ（central processing unit）がコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。通信開始時刻管理部２１３はメモリである。
【００２４】
通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１は、各無線通信端末２２０から送信される通信希望時刻要求メッセージを受信する。通信希望時刻要求メッセージは、その送信元の無線通信端末２２０の通信希望時刻を示す。
【００２５】
通信開始時刻調整部２１２は、通信希望時刻要求メッセージを解析して、通信希望時刻要求メッセージを送信した無線通信端末２２０の通信希望時刻を把握する。また、通信開始時刻調整部２１２は、通信開始時刻管理部２１３において管理されている他の各無線通信端末の通信開始時刻を参照することで、通信希望時刻要求メッセージを送信した無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。より具体的には、通信希望時刻要求メッセージに示されるこのメッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信希望時刻と基地局２１０に接続可能な他の無線通信端末２２０の通信開始時刻に基づいて、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻が他の無線通信端末２２０の通信開始時刻とは異なるように、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。通信開始時刻調整部２１２は、好ましくは、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻が、基地局２１０に接続可能な他のすべての無線通信端末２２０の通信開始時刻とは異なるように、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。但し、これには限定されず、例えば多くの無線通信端末２２０のうち、いくつかの無線通信端末２２０の通信開始時刻が一致してもよい。
【００２６】
通信開始時刻調整部２１２によって調整された無線通信端末２２０の通信開始時刻は、通信開始時刻管理部２１３に保管される。複数の無線通信端末について通信開始時刻調整部２１２が通信開始時刻を調整する結果、通信開始時刻管理部２１３には、基地局２１０に接続する複数の無線通信端末２２０の通信開始時刻の集合が蓄積される。
【００２７】
フィードバックメッセージ送信部２１４は、通信開始時刻調整部２１２によって調整された無線通信端末２２０の通信開始時刻を、当該無線通信端末２２０にフィードバックする。
【００２８】
実施の形態に係る無線通信端末２２０は、通信希望時刻設定部２２１、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２（送信部）、フィードバックメッセージ受信部２２３（通信開始時刻通知受信部）、通信開始時刻設定部２２４を備える。フィードバックメッセージ受信部２２３は、無線通信端末２２０が基地局２１０から無線受信を行うための受信回路であり、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２は無線通信端末２２０が基地局２１０へ無線送信を行うための送信回路である。通信希望時刻設定部２２１および通信開始時刻設定部２２４は、無線通信端末２２０の図示しないＣＰＵ（central processing unit）がコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。
【００２９】
通信希望時刻設定部２２１は、無線通信端末２２０の次回の通信開始希望時刻（すなわち最も近い将来の通信開始希望時刻）を設定する。この設定は、無線通信端末２２０が現在通信を行う際に、コンピュータプログラムによって行うことができる。例えば、現在通信の時刻から所定の時間後の時刻を設定することができる。
【００３０】
通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２は、通信希望時刻設定部２２１によって設定される通信希望時刻を示す通信希望時刻要求メッセージを、無線通信端末２２０が通信する際に、通信データと共に基地局２１０に送信する。
【００３１】
フィードバックメッセージ受信部２２３は、基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４からフィードバックされる無線通信端末２２０の通信開始時刻を示すフィードバックメッセージを受信する。
【００３２】
通信開始時刻設定部２２４は、フィードバックメッセージ受信部２２３によって受信されたフィードバックメッセージを解析し、このメッセージで示された通信開始時刻を無線通信端末２２０の次回通信データを送信する時刻として設定する。また、その通信開始時刻に到達すると、通信開始時刻設定部２２４は、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２に対して次回通信データの通信の開始を指示する。
【００３３】
無線通信端末２２０の通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２が基地局２１０に送信する通信希望時刻要求メッセージは、無線通信端末２２０が現在の通信が完了した後に、次に送信を予定している時刻を示すメッセージである。通信希望時刻要求メッセージは、例えば図３に示すように、UMTS LTEにおけるRRC（Radio Resource Control）の接続セットアップ完了メッセージである「RRC Connection Setup Complete message」（3GPP TS 36.331 V10.0.0のClause 6.2.2参照）であってよいが、図３に示す形態に限定されない。
【００３４】
図３に示す「RRC Connection Setup Complete message」において、太字は今回提案される新規な部分である。「nextTransmissionSchedule」は、次回通信希望時刻を示す情報要素である。「nextTransmissionSchedule」は、通信希望時刻「nextTransmission」 と時間幅 「allowableDuration」とから構成される。「nextTransmission」は具体的な時刻をUTCTimeまたはGeneralizedTimeで示す。UTCTimeは西暦の年を下位２桁で表示する表記法であり、GeneralizedTimeは西暦の年を４桁で表示する表記法である。「allowableDuration」は、通信希望時刻からの許容可能なずれを示す。図3に示す「(0..MAX)」は許容可能なずれの範囲を示し、本図の形態においては最小値が0，すなわち非負であることと、最大値は規定しないこととを示すが、図3に示す形態に限定されるものではなく、必要に応じて最小値と最大値とを規定してもよい。
【００３５】
基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４が無線通信端末２２０に送信するフィードバックメッセージは、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２が決定した無線通信端末２２０が次に送信可能な時刻を示すメッセージである。フィードバックメッセージは、例えば図４に示すように、UMTS LTEにおけるRRC接続解放メッセージである「RRC Connection Release message」（3GPP TS 36.331 V10.0.0のClause 6.2.2参照）であってよいが、図４に示す形態に限定されない。
【００３６】
図４に示す「RRC Connection Release message」において、太字は今回提案される新規な部分である。「RRCConnectionRelease-vaxy-IEs」は、今回提案される情報要素である。「RRCConnectionRelease-vaxy-IEs」は、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２で決定された通信開始時刻を示す「nextScheduledTime」と、時間幅「durationTime」とから構成される。「nextScheduledTime」は具体的な時刻をUTCTimeまたはGeneralizedTimeで示す。「durationTime」は通信開始時刻からの許容可能なずれを示す。図4に示す「(0..MAX)」は許容可能なずれの範囲を示し，本図の形態においては最小値が0，すなわち非負であることと，最大値は規定しないこととを示すが，図4に示す形態に限定されるものではなく，必要に応じて最小値と最大値とを規定してもよい．
【００３７】
図５と図６とを参照し、実施の形態に係る無線通信システムにおける通信開始時刻（すなわち次回通信可能時刻）のスケジューリング方法を説明する。図５は、実施の形態に係る無線通信端末２２０と基地局２１０で実行される、無線通信端末に対する次回通信開始時刻のスケジューリング方法を示すフローチャートである。図６は基地局２１０と無線通信端末２２０の間の情報フローと処理の流れを示す情報フローダイアグラムである。
【００３８】
図５の処理は、無線通信端末２２０において通信要求が発生した場合に開始する。無線通信端末２２０で通信要求が発生したことを無線通信端末２２０が確認すると（ステップ３０１）、無線通信端末２２０は通信開始時刻設定部２２４によって次回通信開始時刻が設定済みかどうかを判定する（ステップ３０２）。次回通信開始時刻が設定されている場合、無線通信端末２２０は設定済みの通信開始時刻まで通信を待機し（ステップ３０３）、通信開始時刻に達すると基地局２１０との無線リンクを確立して通信を開始する（ステップ３０４）。
【００３９】
一方、ステップ３０２において次回通信開始時刻が設定されていない場合、無線通信端末２２０は直ちに基地局２１０との無線リンクを確立し、通信を開始する（ステップ３０４）。いずれの場合も無線リンクの確立後、無線通信端末２２０は基地局２１０に対して次回の通信希望時刻を要求する（ステップ３０５）。つまり、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２は通信希望時刻要求メッセージを送信する。基地局２１０の通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１は、無線通信端末２２０の通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２から通信希望時刻要求メッセージを受信する。通信開始時刻調整部２１２は、その通信希望時刻要求メッセージに示される通信希望時刻と、既に通信開始時刻が設定済みの他の無線通信端末２２０に設定された通信開始時刻とを参照し、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する（ステップ３０６）。
【００４０】
基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４は無線通信端末２２０に対して調整済みの通信開始時刻を示すフィードバックメッセージを送信し、然る後に通信用の無線リンクを解放する（ステップ３０７）。その後無線通信端末２２０は再び通信要求が発生するまで待機状態に遷移する。
【００４１】
上記動作は、図６を用いて、次のように説明することもできる。無線通信端末２２０の通信開始時刻が未だ設定されていない場合、無線通信端末２２０で通信要求が発生したことを無線通信端末２２０が確認すると（ステップ４０１）、無線通信端末２２０は直ちに基地局２１０との間の無線リンクを確立し、通信を開始する。通信中の任意の時期において、無線通信端末２２０は基地局２１０に対して、次回に通信を開始するための希望時刻を示す通信希望時刻要求メッセージを通知する（ステップ４０２）。通信希望時刻の通知を受けた基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は、現在時刻以降に通信開始時刻が設定されている他の無線通信端末の通信開始時刻に関する情報を通信開始時刻管理部２１３に問い合わせる（ステップ４０３）。ステップ４０３にて問い合わせた他の無線通信端末の通信開始時刻と、ステップ４０２で無線通信端末２２０より通知された通信希望時刻に基づいて、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は無線通信端末２２０の次回通信開始時刻を決定する。
【００４２】
決定された無線通信端末２２０についての通信開始時刻は、無線リンクが確立されている間の任意の時期において、基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４から無線通信端末２２０に送信されるフィードバックメッセージで無線通信端末２２０に通知される。通信開始時刻の送信後の任意の時期において、基地局２１０は無線通信端末２２０との無線リンクを解放する（ステップ４０４）。ステップ４０４の後、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は通信開始時刻管理部２１３に決定した無線通信端末２２０に関する通信開始時刻を書き込み（ステップ４０５）、一連の処理を終了する。なお、ステップ４０５はステップ４０４の前に行ってもよい。図６において、破線で囲まれた部分Ａ（ステップ４０１〜４０５）は、無線通信端末２２０の通信開始時刻が未だ設定されていない場合の動作を示す。
【００４３】
一方、無線通信端末２２０の通信開始時刻が既に設定されている場合、無線通信端末２２０で通信要求が発生したことを無線通信端末２２０が確認すると（ステップ４１１）、無線通信端末２２０は設定された通信開始時刻に達するまで待機状態に遷移する（ステップ４１２）。設定された通信開始時刻に達すると、無線通信端末２２０は直ちに基地局２１０との間の無線リンクを確立し、通信を開始する。通信中の任意の時期において、無線通信端末２２０は基地局２１０に対して、次回に通信を開始するための希望時刻、通信希望時刻を示す通信希望時刻要求メッセージを通知する（ステップ４１３）。通信希望時刻の通知を受けた基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は、現在時刻以降に通信開始時刻が設定されている他の無線通信端末の通信開始時刻に関する情報を通信開始時刻管理部２１３に問い合わせる（ステップ４１４）。ステップ４１４にて問い合わせた他の無線通信端末の通信開始時刻と、ステップ４１３で無線通信端末２２０より通知された通信希望時刻に基づいて、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は無線通信端末２２０の次回通信開始時刻を決定する。
【００４４】
決定された無線通信端末２２０についての通信開始時刻は、無線リンクが確立されている間の任意の時期において、基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４から無線通信端末２２０に送信されるフィードバックメッセージで無線通信端末２２０に通知される。通信開始時刻の送信後の任意の時期において、基地局２１０は無線通信端末２２０との無線リンクを解放する（ステップ４１５）。ステップ４１５の後、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は通信開始時刻管理部２１３に決定した無線通信端末２２０に関する通信開始時刻を書き込み（ステップ４１６）、一連の処理を終了する。なお、ステップ４１６はステップ４１５の前に行ってもよい。図６において、破線で囲まれた部分Ｂ（ステップ４１４〜４１６）は、無線通信端末２２０の通信開始時刻が既に設定されている場合の動作を示す。
【００４５】
以上、本発明をその好適な実施の形態を参照しながら詳細に図示して説明したが、請求の範囲に記載されたこの発明の区域内で、形式および細部に関する様々な変更が可能であることは当業者であれば理解できることだろう。かかる変更、代替、修正もこの発明の範囲に含まれるものであると出願人は意図している。そのような変更には下記のものがある。
【００４６】
上記の実施の形態では、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信希望時刻と基地局２１０に接続可能な他の無線通信端末２２０の通信開始時刻に基づいて、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。これに加えて、通信開始時刻調整部２１２は、無線通信端末２２０の各々が有する通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して通信開始時刻を調整してもよい。そのようなパラメータとしては、通信１回あたりのデータの量、通信１回あたりに要すると予測される時間、上りリンク通信のために各無線通信端末２２０に割り当てられるリソースの量、または通信の成功および失敗ならびに再送回数に関わる無線通信端末２２０の地理的環境（例えば無線通信端末２２０と基地局２１０の間の距離）がある。特に、無線通信端末相互の通信開始時刻の差異をどの程度に設定するのかは、これらのパラメータに基づいて決定すると好ましい。
【００４７】
これに加えて、あるいはこれに代えて、通信開始時刻調整部２１２は、基地局２１０が有する通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して通信開始時刻を調整してもよい。そのようなパラメータとしては、基地局２１０のセルにある無線通信端末２２０の数、または基地局２１０の処理速度がある。特に、無線通信端末相互の通信開始時刻の差異をどの程度に設定するのかは、これらのパラメータに基づいて決定すると好ましい。
【００４８】
上記の実施の形態において基地局２１０に設けられた通信開始時刻調整部２１２および通信開始時刻管理部２１３のいずれかまたは全部を、基地局２１０とは物理的に離れた別個の装置に設けてもよい。
【００４９】
基地局２１０および無線通信端末２２０において、ＣＰＵが実行する各機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA（Field Programmable Gate Array），DSP（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
上記の変形は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００…ＩＰネットワーク、１０１…無線アクセスネットワーク制御装置、１０２…アプリケーション制御サーバ、１１０…コアネットワーク、２００…無線アクセスネットワーク、２１０…基地局、２１１…通信希望時刻要求メッセージ受信部、２１２…通信開始時刻調整部、２１３…通信開始時刻管理部（通信開始時刻保存装置）、２１４…フィードバックメッセージ送信部（通信開始時刻通知部）、２２０…無線通信端末、２２１…通信希望時刻設定部、２２２…通信希望時刻要求メッセージ送信部（送信部）、２２３…フィードバックメッセージ受信部（通信開始時刻通知受信部）、２２４…通信開始時刻設定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、基地局、無線通信端末及びアクセススケジューリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話システムに代表される広域無線通信システムが対象とする通信の用途は拡大の一途であり、例えばマシンコム（Machine Communication）と呼ばれるような、機械デバイスとデータセンター等との間の通信に広域無線通信システムを適用することが考えられている。マシンコムの用途の代表例としては、自動販売機、電力計等のスマートメーター、またITS（Intelligent Transportation Systems）と呼ばれる高度道路交通システムが挙げられる。
【０００３】
上記のようなマシンコムの通信は概して、送受信するデータは間欠的であり、かつ一度に送受信されるデータ量は少ない一方で、通信に関する無線通信端末数は非常に多いという特徴を持つ。特に自動販売機やスマートメーターに適用されるマシンコムの主たる用途は、定時毎の販売データの収集あるいは消費量データの収集である。したがって、通信データはその発生が間欠的に周期性をもって発生し、そのデータ量は比較的少量であることが確認できる。
【０００４】
上記マシンコムにおいては、マシンコムに係る無線通信端末（以下、マシンコム端末と称する）が同一の適用先（例えば特定の事業者のスマートメーター）に帰属する場合、その通信周期が同一となる可能性が十分考えられる。すなわち、上記マシンコム端末が一斉に同じ時刻に通信を行い、データセンター等にデータを送信するユースケースは十分考え得るものである。
【０００５】
しかしながら、多数のマシンコム端末が一斉に通信を開始すると、広域無線通信システムに対するアクセス要求が集中し、無線通信システムが輻輳状態に陥ることが予想される。無線通信システムが輻輳状態になると、マシンコム端末はデータの送受信に失敗する。
【０００６】
上記アクセス集中による輻輳を回避するために、非特許文献１では、携帯電話システムにおいて基地局が無線通信端末のコネクション確立を抑制することにより、コアネットワークの輻輳を抑止することが議論されている。しかしながら、この方法では、無線通信端末と基地局間の無線アクセスネットワークにおいて、コネクション確立要求のためにランダムアクセス要求やコネクション確立要求が送受信されるため、無線アクセスネットワークの輻輳の抑止には効果がない。
【０００７】
一方で特許文献１に記載された技術では、端末にダウンロードされるアプリケーションに自動起動情報を付与することにより、端末の通信開始時間をスケジューリングすることができる。特許文献１に記載の方法をマシンコム端末に適用し、マシンコム端末に搭載のアプリケーションの通信開始時間を分散させれば、輻輳を抑止することができると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１９０８４７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】"Establishment Cause indication", R2-110269, 3GPP TSG-RAN WG2 #72bis, Dublin, Ireland, 17th- 21st of January 2011、インターネット（http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG2_RL2/TSGR2_72bis/Docs/）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
周期性を持つマシンコムにおいては、通信の発生に周期性があるが故に、特定の時刻に一斉に通信が開始され、無線通信システムが輻輳状態に陥る可能性がある。
【００１１】
周期性に起因する輻輳を回避するために、非特許文献１に提案されているように、コアネットワークでコネクション確立を抑制することが考えられるが、この方法は無線アクセスネットワークの輻輳抑止には不十分である。
【００１２】
他方、特許文献１に記載の方法をマシンコム端末に適用して、さらにアプリケーションの起動時間を分散させれば、非特許文献１の方法と異なり、コアネットワークのみならず無線アクセスネットワークの輻輳抑止も可能である。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、アプリケーションに自動起動情報が記述されているだけなので、各基地局に接続するマシンコム端末数の多寡を把握できないため、基地局で各マシンコム端末の通信開始時間をどの程度分散させるべきかを判断できない。また、各マシンコム端末がいずれの基地局配下に存在するかも把握できないため、ある基地局に接続するマシンコム端末に搭載されるアプリケーションの全てに同じ通信開始時間を設定してしまう可能性も考えられる。したがって、特定の時刻に一斉に通信が開始されることに起因する各基地局の輻輳の抑止には不十分である。
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定の時刻に一斉に通信が開始されることに起因する無線アクセスネットワークの輻輳を低減または防止することができる無線通信システム、基地局、無線通信端末及びスケジューリング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る無線通信システムは、複数の無線通信端末と、前記無線通信端末と無線通信を行う基地局を備えるネットワークとを備える無線通信システムであって、前記ネットワークは、前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部と、前記通信開始時刻調整部によって調整された通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定する通信開始時刻設定部とを備える。
【００１５】
本発明に係る基地局は、複数の無線通信端末と無線通信を行う基地局であって、前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部を備える。
【００１６】
本発明に係る無線通信端末は、通信希望時刻を基地局に通知する通信希望時刻要求メッセージ送信部と、前記基地局から通信開始時刻の通知を受信する通信開始時刻通知受信部と、前記通信開始時刻通知受信部で受信された通知で示された通信開始時刻に、次回の通信を開始する送信部とを備えることを特徴とする無線通信端末。
【００１７】
本発明に係るアクセススケジューリング方法は、基地局に接続している無線通信端末の通信をスケジューリングする方法であって、前記無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と、前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することと、調整された前記通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定することとを備える。
【００１８】
本発明においては、基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する。したがって、特定の時刻に一斉に通信が開始されることに起因する無線アクセスネットワークの輻輳を低減または防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基地局と、無線通信端末との構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態において通信希望時刻要求メッセージとして用いられる「RRC Connection Setup Complete message」の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において通信開始時刻を無線通信端末に通知するためのフィードバックメッセージとして用いられる「RRC Connection Release message」の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るスケジューリング方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係るスケジューリング方法を示す情報フローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。
図１に示すように、実施の形態に係る無線通信システムは、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク１００と、無線アクセスネットワーク２００とを備える。ＩＰネットワーク１００は、無線アクセスネットワーク（Radio Access Network、RAN）を制御するＲＡＮ制御装置１０１を含むコアネットワーク１１０を含んでいてもよい。また、ＩＰネットワーク１００には、無線通信端末のアプリケーションを制御するための装置であるアプリケーション制御サーバ１０２が接続されていてもよい。
【００２１】
無線アクセスネットワーク２００は少なくとも１つ（通常は複数）の基地局２１０を備える。各基地局２１０は少なくとも１つ（通常は複数）の無線通信端末２２０と通信する。無線通信端末２２０は、その無線通信端末があるセルの基地局２１０と無線を用いて通信する。
【００２２】
各無線通信端末２２０は、例えば携帯電話（UMTS LTE（Universal Mobile Telecommunications System Long Term Evolution）のUE（User Equipment））の機能を備えるものであってよい。特に、無線通信端末２２０は、マシンコムを行う端末であってよい。また、各基地局２１０はUMTS LTEでのeNB（evolved Node B）であってもよいし、WiFiでのアクセスポイントであってもよい。無線アクセスネットワークを制御するＲＡＮ制御装置１０１はUMTS LTEでのMME（Mobility Management Entity）であってもよい。
【００２３】
次に、実施の形態に係る基地局２１０及び無線通信端末２２０について、図２を用いて説明する。
実施の形態に係る基地局２１０は、通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１、通信開始時刻調整部２１２、通信開始時刻管理部２１３（通信開始時刻保存装置）、およびフィードバックメッセージ送信部２１４（通信開始時刻通知部）を備える。通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１は、基地局２１０が無線通信端末２２０から無線受信を行うための受信回路であり、フィードバックメッセージ送信部２１４は基地局２１０が無線通信端末２２０へ無線送信を行うための送信回路である。通信開始時刻調整部２１２は、基地局２１０の図示しないＣＰＵ（central processing unit）がコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。通信開始時刻管理部２１３はメモリである。
【００２４】
通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１は、各無線通信端末２２０から送信される通信希望時刻要求メッセージを受信する。通信希望時刻要求メッセージは、その送信元の無線通信端末２２０の通信希望時刻を示す。
【００２５】
通信開始時刻調整部２１２は、通信希望時刻要求メッセージを解析して、通信希望時刻要求メッセージを送信した無線通信端末２２０の通信希望時刻を把握する。また、通信開始時刻調整部２１２は、通信開始時刻管理部２１３において管理されている他の各無線通信端末の通信開始時刻を参照することで、通信希望時刻要求メッセージを送信した無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。より具体的には、通信希望時刻要求メッセージに示されるこのメッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信希望時刻と基地局２１０に接続可能な他の無線通信端末２２０の通信開始時刻に基づいて、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻が他の無線通信端末２２０の通信開始時刻とは異なるように、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。通信開始時刻調整部２１２は、好ましくは、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻が、基地局２１０に接続可能な他のすべての無線通信端末２２０の通信開始時刻とは異なるように、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。但し、これには限定されず、例えば多くの無線通信端末２２０のうち、いくつかの無線通信端末２２０の通信開始時刻が一致してもよい。
【００２６】
通信開始時刻調整部２１２によって調整された無線通信端末２２０の通信開始時刻は、通信開始時刻管理部２１３に保管される。複数の無線通信端末について通信開始時刻調整部２１２が通信開始時刻を調整する結果、通信開始時刻管理部２１３には、基地局２１０に接続する複数の無線通信端末２２０の通信開始時刻の集合が蓄積される。
【００２７】
フィードバックメッセージ送信部２１４は、通信開始時刻調整部２１２によって調整された無線通信端末２２０の通信開始時刻を、当該無線通信端末２２０にフィードバックする。
【００２８】
実施の形態に係る無線通信端末２２０は、通信希望時刻設定部２２１、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２（送信部）、フィードバックメッセージ受信部２２３（通信開始時刻通知受信部）、通信開始時刻設定部２２４を備える。フィードバックメッセージ受信部２２３は、無線通信端末２２０が基地局２１０から無線受信を行うための受信回路であり、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２は無線通信端末２２０が基地局２１０へ無線送信を行うための送信回路である。通信希望時刻設定部２２１および通信開始時刻設定部２２４は、無線通信端末２２０の図示しないＣＰＵ（central processing unit）がコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することによって実現される機能ブロックである。
【００２９】
通信希望時刻設定部２２１は、無線通信端末２２０の次回の通信開始希望時刻（すなわち最も近い将来の通信開始希望時刻）を設定する。この設定は、無線通信端末２２０が現在通信を行う際に、コンピュータプログラムによって行うことができる。例えば、現在通信の時刻から所定の時間後の時刻を設定することができる。
【００３０】
通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２は、通信希望時刻設定部２２１によって設定される通信希望時刻を示す通信希望時刻要求メッセージを、無線通信端末２２０が通信する際に、通信データと共に基地局２１０に送信する。
【００３１】
フィードバックメッセージ受信部２２３は、基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４からフィードバックされる無線通信端末２２０の通信開始時刻を示すフィードバックメッセージを受信する。
【００３２】
通信開始時刻設定部２２４は、フィードバックメッセージ受信部２２３によって受信されたフィードバックメッセージを解析し、このメッセージで示された通信開始時刻を無線通信端末２２０の次回通信データを送信する時刻として設定する。また、その通信開始時刻に到達すると、通信開始時刻設定部２２４は、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２に対して次回通信データの通信の開始を指示する。
【００３３】
無線通信端末２２０の通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２が基地局２１０に送信する通信希望時刻要求メッセージは、無線通信端末２２０が現在の通信が完了した後に、次に送信を予定している時刻を示すメッセージである。通信希望時刻要求メッセージは、例えば図３に示すように、UMTS LTEにおけるRRC（Radio Resource Control）の接続セットアップ完了メッセージである「RRC Connection Setup Complete message」（3GPP TS 36.331 V10.0.0のClause 6.2.2参照）であってよいが、図３に示す形態に限定されない。
【００３４】
図３に示す「RRC Connection Setup Complete message」において、太字は今回提案される新規な部分である。「nextTransmissionSchedule」は、次回通信希望時刻を示す情報要素である。「nextTransmissionSchedule」は、通信希望時刻「nextTransmission」 と時間幅 「allowableDuration」とから構成される。「nextTransmission」は具体的な時刻をUTCTimeまたはGeneralizedTimeで示す。UTCTimeは西暦の年を下位２桁で表示する表記法であり、GeneralizedTimeは西暦の年を４桁で表示する表記法である。「allowableDuration」は、通信希望時刻からの許容可能なずれを示す。図3に示す「(0..MAX)」は許容可能なずれの範囲を示し、本図の形態においては最小値が0，すなわち非負であることと、最大値は規定しないこととを示すが、図3に示す形態に限定されるものではなく、必要に応じて最小値と最大値とを規定してもよい。
【００３５】
基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４が無線通信端末２２０に送信するフィードバックメッセージは、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２が決定した無線通信端末２２０が次に送信可能な時刻を示すメッセージである。フィードバックメッセージは、例えば図４に示すように、UMTS LTEにおけるRRC接続解放メッセージである「RRC Connection Release message」（3GPP TS 36.331 V10.0.0のClause 6.2.2参照）であってよいが、図４に示す形態に限定されない。
【００３６】
図４に示す「RRC Connection Release message」において、太字は今回提案される新規な部分である。「RRCConnectionRelease-vaxy-IEs」は、今回提案される情報要素である。「RRCConnectionRelease-vaxy-IEs」は、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２で決定された通信開始時刻を示す「nextScheduledTime」と、時間幅「durationTime」とから構成される。「nextScheduledTime」は具体的な時刻をUTCTimeまたはGeneralizedTimeで示す。「durationTime」は通信開始時刻からの許容可能なずれを示す。図4に示す「(0..MAX)」は許容可能なずれの範囲を示し，本図の形態においては最小値が0，すなわち非負であることと，最大値は規定しないこととを示すが，図4に示す形態に限定されるものではなく，必要に応じて最小値と最大値とを規定してもよい．
【００３７】
図５と図６とを参照し、実施の形態に係る無線通信システムにおける通信開始時刻（すなわち次回通信可能時刻）のスケジューリング方法を説明する。図５は、実施の形態に係る無線通信端末２２０と基地局２１０で実行される、無線通信端末に対する次回通信開始時刻のスケジューリング方法を示すフローチャートである。図６は基地局２１０と無線通信端末２２０の間の情報フローと処理の流れを示す情報フローダイアグラムである。
【００３８】
図５の処理は、無線通信端末２２０において通信要求が発生した場合に開始する。無線通信端末２２０で通信要求が発生したことを無線通信端末２２０が確認すると（ステップ３０１）、無線通信端末２２０は通信開始時刻設定部２２４によって次回通信開始時刻が設定済みかどうかを判定する（ステップ３０２）。次回通信開始時刻が設定されている場合、無線通信端末２２０は設定済みの通信開始時刻まで通信を待機し（ステップ３０３）、通信開始時刻に達すると基地局２１０との無線リンクを確立して通信を開始する（ステップ３０４）。
【００３９】
一方、ステップ３０２において次回通信開始時刻が設定されていない場合、無線通信端末２２０は直ちに基地局２１０との無線リンクを確立し、通信を開始する（ステップ３０４）。いずれの場合も無線リンクの確立後、無線通信端末２２０は基地局２１０に対して次回の通信希望時刻を要求する（ステップ３０５）。つまり、通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２は通信希望時刻要求メッセージを送信する。基地局２１０の通信希望時刻要求メッセージ受信部２１１は、無線通信端末２２０の通信希望時刻要求メッセージ送信部２２２から通信希望時刻要求メッセージを受信する。通信開始時刻調整部２１２は、その通信希望時刻要求メッセージに示される通信希望時刻と、既に通信開始時刻が設定済みの他の無線通信端末２２０に設定された通信開始時刻とを参照し、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する（ステップ３０６）。
【００４０】
基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４は無線通信端末２２０に対して調整済みの通信開始時刻を示すフィードバックメッセージを送信し、然る後に通信用の無線リンクを解放する（ステップ３０７）。その後無線通信端末２２０は再び通信要求が発生するまで待機状態に遷移する。
【００４１】
上記動作は、図６を用いて、次のように説明することもできる。無線通信端末２２０の通信開始時刻が未だ設定されていない場合、無線通信端末２２０で通信要求が発生したことを無線通信端末２２０が確認すると（ステップ４０１）、無線通信端末２２０は直ちに基地局２１０との間の無線リンクを確立し、通信を開始する。通信中の任意の時期において、無線通信端末２２０は基地局２１０に対して、次回に通信を開始するための希望時刻を示す通信希望時刻要求メッセージを通知する（ステップ４０２）。通信希望時刻の通知を受けた基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は、現在時刻以降に通信開始時刻が設定されている他の無線通信端末の通信開始時刻に関する情報を通信開始時刻管理部２１３に問い合わせる（ステップ４０３）。ステップ４０３にて問い合わせた他の無線通信端末の通信開始時刻と、ステップ４０２で無線通信端末２２０より通知された通信希望時刻に基づいて、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は無線通信端末２２０の次回通信開始時刻を決定する。
【００４２】
決定された無線通信端末２２０についての通信開始時刻は、無線リンクが確立されている間の任意の時期において、基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４から無線通信端末２２０に送信されるフィードバックメッセージで無線通信端末２２０に通知される。通信開始時刻の送信後の任意の時期において、基地局２１０は無線通信端末２２０との無線リンクを解放する（ステップ４０４）。ステップ４０４の後、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は通信開始時刻管理部２１３に決定した無線通信端末２２０に関する通信開始時刻を書き込み（ステップ４０５）、一連の処理を終了する。なお、ステップ４０５はステップ４０４の前に行ってもよい。図６において、破線で囲まれた部分Ａ（ステップ４０１〜４０５）は、無線通信端末２２０の通信開始時刻が未だ設定されていない場合の動作を示す。
【００４３】
一方、無線通信端末２２０の通信開始時刻が既に設定されている場合、無線通信端末２２０で通信要求が発生したことを無線通信端末２２０が確認すると（ステップ４１１）、無線通信端末２２０は設定された通信開始時刻に達するまで待機状態に遷移する（ステップ４１２）。設定された通信開始時刻に達すると、無線通信端末２２０は直ちに基地局２１０との間の無線リンクを確立し、通信を開始する。通信中の任意の時期において、無線通信端末２２０は基地局２１０に対して、次回に通信を開始するための希望時刻、通信希望時刻を示す通信希望時刻要求メッセージを通知する（ステップ４１３）。通信希望時刻の通知を受けた基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は、現在時刻以降に通信開始時刻が設定されている他の無線通信端末の通信開始時刻に関する情報を通信開始時刻管理部２１３に問い合わせる（ステップ４１４）。ステップ４１４にて問い合わせた他の無線通信端末の通信開始時刻と、ステップ４１３で無線通信端末２２０より通知された通信希望時刻に基づいて、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は無線通信端末２２０の次回通信開始時刻を決定する。
【００４４】
決定された無線通信端末２２０についての通信開始時刻は、無線リンクが確立されている間の任意の時期において、基地局２１０のフィードバックメッセージ送信部２１４から無線通信端末２２０に送信されるフィードバックメッセージで無線通信端末２２０に通知される。通信開始時刻の送信後の任意の時期において、基地局２１０は無線通信端末２２０との無線リンクを解放する（ステップ４１５）。ステップ４１５の後、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は通信開始時刻管理部２１３に決定した無線通信端末２２０に関する通信開始時刻を書き込み（ステップ４１６）、一連の処理を終了する。なお、ステップ４１６はステップ４１５の前に行ってもよい。図６において、破線で囲まれた部分Ｂ（ステップ４１４〜４１６）は、無線通信端末２２０の通信開始時刻が既に設定されている場合の動作を示す。
【００４５】
以上、本発明をその好適な実施の形態を参照しながら詳細に図示して説明したが、請求の範囲に記載されたこの発明の区域内で、形式および細部に関する様々な変更が可能であることは当業者であれば理解できることだろう。かかる変更、代替、修正もこの発明の範囲に含まれるものであると出願人は意図している。そのような変更には下記のものがある。
【００４６】
上記の実施の形態では、基地局２１０の通信開始時刻調整部２１２は、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信希望時刻と基地局２１０に接続可能な他の無線通信端末２２０の通信開始時刻に基づいて、通信希望時刻要求メッセージの送信元の無線通信端末２２０の通信開始時刻を調整する。これに加えて、通信開始時刻調整部２１２は、無線通信端末２２０の各々が有する通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して通信開始時刻を調整してもよい。そのようなパラメータとしては、通信１回あたりのデータの量、通信１回あたりに要すると予測される時間、上りリンク通信のために各無線通信端末２２０に割り当てられるリソースの量、または通信の成功および失敗ならびに再送回数に関わる無線通信端末２２０の地理的環境（例えば無線通信端末２２０と基地局２１０の間の距離）がある。特に、無線通信端末相互の通信開始時刻の差異をどの程度に設定するのかは、これらのパラメータに基づいて決定すると好ましい。
【００４７】
これに加えて、あるいはこれに代えて、通信開始時刻調整部２１２は、基地局２１０が有する通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して通信開始時刻を調整してもよい。そのようなパラメータとしては、基地局２１０のセルにある無線通信端末２２０の数、または基地局２１０の処理速度がある。特に、無線通信端末相互の通信開始時刻の差異をどの程度に設定するのかは、これらのパラメータに基づいて決定すると好ましい。
【００４８】
上記の実施の形態において基地局２１０に設けられた通信開始時刻調整部２１２および通信開始時刻管理部２１３のいずれかまたは全部を、基地局２１０とは物理的に離れた別個の装置に設けてもよい。
【００４９】
基地局２１０および無線通信端末２２０において、ＣＰＵが実行する各機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA（Field Programmable Gate Array），DSP（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
上記の変形は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００…ＩＰネットワーク、１０１…無線アクセスネットワーク制御装置、１０２…アプリケーション制御サーバ、１１０…コアネットワーク、２００…無線アクセスネットワーク、２１０…基地局、２１１…通信希望時刻要求メッセージ受信部、２１２…通信開始時刻調整部、２１３…通信開始時刻管理部（通信開始時刻保存装置）、２１４…フィードバックメッセージ送信部（通信開始時刻通知部）、２２０…無線通信端末、２２１…通信希望時刻設定部、２２２…通信希望時刻要求メッセージ送信部（送信部）、２２３…フィードバックメッセージ受信部（通信開始時刻通知受信部）、２２４…通信開始時刻設定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信端末と、前記無線通信端末と無線通信を行う基地局を備えるネットワークとを備える無線通信システムであって、
前記ネットワークは、
前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部と、
前記通信開始時刻調整部によって調整された通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定する通信開始時刻設定部と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の各々が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記通信開始時刻調整部は、前記基地局が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記無線通信端末は、前記無線通信端末に設定された通信開始時刻に至るまでは、前記無線通信システムにおけるあらゆる通信を待機することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記無線通信端末のために前記通信開始時刻調整部が調整した通信開始時刻を保存する通信開始時刻保存装置を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記基地局は、
前記通信開始時刻調整部と、
前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知する通信開始時刻通知部を備え、
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に調整し、
前記通信開始時刻通知部は、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
複数の無線通信端末と無線通信を行う基地局であって、
前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項８】
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の各々が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項７に記載の基地局。
【請求項９】
前記通信開始時刻調整部は、前記基地局が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の基地局。
【請求項１０】
前記無線通信端末のために前記通信開始時刻調整部が調整した通信開始時刻を保存する通信開始時刻保存装置を備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１１】
前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知する通信開始時刻通知部を備え、
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に調整し、
前記通信開始時刻通知部は、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１２】
通信希望時刻を基地局に通知する通信希望時刻要求メッセージ送信部と、
前記基地局から通信開始時刻の通知を受信する通信開始時刻通知受信部と、
前記通信開始時刻通知受信部で受信された通知で示された通信開始時刻に、次回の通信を開始する送信部と
を備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項１３】
前記無線通信端末に設定された通信開始時刻に至るまでは通信を待機することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信端末。
【請求項１４】
前記通信開始時刻通知受信部は、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、前記基地局から次回の通信開始時刻の通知を受信することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の無線通信端末。
【請求項１５】
基地局に接続している無線通信端末の通信をスケジューリングする方法であって、
前記無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と、前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することと、
調整された前記通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定すること
とを備えることを特徴とするアクセススケジューリング方法。
【請求項１６】
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することは、前記無線通信端末の各々が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮することを含む請求項１５に記載のアクセススケジューリング方法。
【請求項１７】
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することは、前記基地局が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮することを含む請求項１５または請求項１６に記載のアクセススケジューリング方法。
【請求項１８】
前記無線通信端末のために調整された通信開始時刻を保存することを備えることを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか１項に記載のアクセススケジューリング方法
【請求項１９】
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することは、前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に調整することであり、
現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、調整された前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知することをさらに備えることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載のアクセススケジューリング方法。
【請求項２０】
前記無線通信端末が通信要求の発生を確認することと、
前記無線通信端末が次回の通信開始時刻が設定済みか否かを確認することと、
次回の通信開始時刻が設定済みの場合は、前記無線通信端末が次回の通信開始時刻まで通信を待機することと、
設定された通信開始時刻に至るか、または次回の通信開始時刻が設定されていない場合に前記無線通信端末が無線通信を行う基地局との間で無線リンクを確立し、通信を開始することと、
前記無線通信端末が前記基地局に対して次回の通信を開始する通信希望時刻を通知することと、
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することによって調整された前記通信可能時刻を、前記無線通信端末に対して通知し、前記基地局と前記無線通信端末の間の無線リンクを解放することと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載のスケジューリング方法。
【請求項１】
複数の無線通信端末と、前記無線通信端末と無線通信を行う基地局を備えるネットワークとを備える無線通信システムであって、
前記ネットワークは、
前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部と、
前記通信開始時刻調整部によって調整された通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定する通信開始時刻設定部と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の各々が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記通信開始時刻調整部は、前記基地局が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記無線通信端末は、前記無線通信端末に設定された通信開始時刻に至るまでは、前記無線通信システムにおけるあらゆる通信を待機することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記無線通信端末のために前記通信開始時刻調整部が調整した通信開始時刻を保存する通信開始時刻保存装置を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記基地局は、
前記通信開始時刻調整部と、
前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知する通信開始時刻通知部を備え、
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に調整し、
前記通信開始時刻通知部は、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
複数の無線通信端末と無線通信を行う基地局であって、
前記基地局に接続している少なくとも１つの無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記少なくとも１つの無線通信端末の通信開始時刻を調整する通信開始時刻調整部
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項８】
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の各々が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項７に記載の基地局。
【請求項９】
前記通信開始時刻調整部は、前記基地局が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮して前記通信開始時刻を調整することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の基地局。
【請求項１０】
前記無線通信端末のために前記通信開始時刻調整部が調整した通信開始時刻を保存する通信開始時刻保存装置を備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１１】
前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知する通信開始時刻通知部を備え、
前記通信開始時刻調整部は、前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に調整し、
前記通信開始時刻通知部は、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、前記通信開始時刻調整部で調整された前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項１２】
通信希望時刻を基地局に通知する通信希望時刻要求メッセージ送信部と、
前記基地局から通信開始時刻の通知を受信する通信開始時刻通知受信部と、
前記通信開始時刻通知受信部で受信された通知で示された通信開始時刻に、次回の通信を開始する送信部と
を備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項１３】
前記無線通信端末に設定された通信開始時刻に至るまでは通信を待機することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信端末。
【請求項１４】
前記通信開始時刻通知受信部は、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、前記基地局から次回の通信開始時刻の通知を受信することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の無線通信端末。
【請求項１５】
基地局に接続している無線通信端末の通信をスケジューリングする方法であって、
前記無線通信端末から受信したその無線通信端末の通信希望時刻と、前記基地局に接続可能な他の無線通信端末の通信開始時刻に基づいて、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻が他の前記無線通信端末の通信開始時刻とは異なるように、前記通信希望時刻を送信した前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することと、
調整された前記通信開始時刻に基づいて、前記無線通信端末が通信を開始する時刻を設定すること
とを備えることを特徴とするアクセススケジューリング方法。
【請求項１６】
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することは、前記無線通信端末の各々が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮することを含む請求項１５に記載のアクセススケジューリング方法。
【請求項１７】
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することは、前記基地局が有する、通信の特徴または性能に関するパラメータを考慮することを含む請求項１５または請求項１６に記載のアクセススケジューリング方法。
【請求項１８】
前記無線通信端末のために調整された通信開始時刻を保存することを備えることを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか１項に記載のアクセススケジューリング方法
【請求項１９】
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することは、前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を、現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に調整することであり、
現在前記基地局と前記無線通信端末との間で行われている通信中に、調整された前記無線通信端末の次回の通信開始時刻を前記無線通信端末に通知することをさらに備えることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載のアクセススケジューリング方法。
【請求項２０】
前記無線通信端末が通信要求の発生を確認することと、
前記無線通信端末が次回の通信開始時刻が設定済みか否かを確認することと、
次回の通信開始時刻が設定済みの場合は、前記無線通信端末が次回の通信開始時刻まで通信を待機することと、
設定された通信開始時刻に至るか、または次回の通信開始時刻が設定されていない場合に前記無線通信端末が無線通信を行う基地局との間で無線リンクを確立し、通信を開始することと、
前記無線通信端末が前記基地局に対して次回の通信を開始する通信希望時刻を通知することと、
前記無線通信端末の通信開始時刻を調整することによって調整された前記通信可能時刻を、前記無線通信端末に対して通知し、前記基地局と前記無線通信端末の間の無線リンクを解放することと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載のスケジューリング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９５７２２（Ｐ２０１２−１９５７２２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７６０９（Ｐ２０１１−５７６０９）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【Ｆターム（参考）】
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