(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトラッキングエリアと、ネットワークのトラッキングエリア間を移動可能な複数のユーザ装置とを有するネットワークにおいて、ユーザ装置のトラッキングエリアリストを構築する方法であって、
或る期間に渡って前記ネットワークのトラッキングエリアの対毎にユーザ装置のトラッキングエリア管理イベントの頻度を示すデータを、コンピュータメモリに維持管理し、ただし、前記トラッキングエリア管理イベントは、ページングイベントと、トラッキングエリア・アップデートイベントとを有し、
前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストデータを受信し、
プロセッサを使用して、少なくとも１つのユーザ装置について、前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの比を判定し、  プロセッサを使用して、前記頻度データ、前記相対コストデータ及び前記比に基づいて、前記少なくとも１つのユーザ装置のトラッキングエリアリスト内に含めるトラッキングエリアの数nを予測し、ただし、前記数は、前記ネットワークでのページングイベント及びトラッキングエリア・アップデートイベントの合計コストを予測的に低減し、
プロセッサを使用して、前記少なくとも１つのユーザ装置について、n個のトラッキングエリアを有するトラッキングエリアリストを構築することを有する方法。
【請求項２】
前記予測することは、個々のユーザ毎に別々に前記トラッキングエリアリストに含めるトラッキングエリアの数nを計算することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ネットワークは、移動管理エンティティ（MME）を更に有し、
前記維持管理すること、前記比を判定すること、前記予測すること、及び前記構築することは、前記MMEで実行される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記構築することは、個々のユーザ装置毎に、対応するユーザ装置が現在存在するトラッキングエリアから他のトラッキングエリアへのトラッキングエリア管理イベントの最高の頻度を有する少なくともn-1個のトラッキングエリアを前記トラッキングエリアリストに入れることを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記構築することは、個々のユーザ装置毎に、個々のトラッキングエリアを自分のトラッキングエリアリストに入れることを更に有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記構築することは、
N行及びN列を有する行列を構築し、ただし、Nは、前記ネットワークにおけるトラッキングエリアの数であり、各行は、ユーザ装置が存在していた前のトラッキングエリアに対応し、各列は、ユーザ装置が存在する現在のトラッキングエリアに対応し、
前記行列の各セルに、対応する行のトラッキングエリアから対応する列のトラッキングエリアへのユーザ装置のトラッキングエリア管理イベントの数に対応する値を入れ、
行が対応するトラッキングエリアと同じトラッキングエリアに対応する列が最初になり、前記行列のセルの値の関数として降順に全ての他の列が続くように、各行を並び替えることを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記構築することは、対応するユーザ装置が現在存在するトラッキングエリアに対応する行の最初のn列に対応するトラッキングエリアを、各トラッキングエリアリストに入れることを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記数nを計算することは、ユーザ装置毎に、以下の式
【数１９】
0005530461.tif 000020
を使用してLiの最低値を生じるトラッキングエリアiの数を判定することを有し、
ただし、
βはトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストであり、
iは対応するユーザ装置が現在存在する個々のトラッキングエリアであり、
jはユーザ装置がトラッキングエリアiから移行する可能性があるトラッキングエリアであり、
Nは前記ネットワークのトラッキングエリアの数であり、
NTAU,iはniの関数としての対応するユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントのトラヒックコスト関数であり、
Npage,iは個々のトラッキングエリアiのページングイベントのトラヒックコスト関数である、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
個々のユーザ装置毎に前記数nを計算することは、以下の式
【数２０】
0005530461.tif 000021
においてLiの最低値を生じるトラッキングエリアiの数を判定することを有し、
ただし、
βはトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストであり、
iは対応するユーザ装置が現在存在する個々のトラッキングエリアであり、
jはユーザ装置が個々のトラッキングエリアiから移行する可能性があるトラッキングエリアであり、
Nは前記ネットワークのトラッキングエリアの数であり、
NTAU,iはniの関数としての対応するユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントのトラヒックコスト関数であり、
Npage,iは個々のトラッキングエリアiのページングイベントのトラヒックコスト関数であり、
niのサイズのTAリストについて、
【数２１】
0005530461.tif 000022
であり、
ただし、
gは対応するユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントの数に対するページングイベントの数の比であり、
qijはトラッキングエリアiからトラッキングエリアjへのトラッキングエリア管理イベントの頻度を示すデータであり、ただし、トラッキングエリアjは前記行列の行iの第j列に対応するトラッキングエリアである、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
個々のユーザ装置毎に前記数nを計算することは、Liが所定のページング成功率を維持する最低値になる場合の値nを選択することを更に有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
Npage,iは、前記ネットワークで使用される特定のページング方針の関数である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
Npage,iは、以下の式を有する集合から選択され、
【数２２】
0005530461.tif 000023
ただし、
rは所定のページング成功率であり、
qimjはトラッキングエリアiからトラッキングエリアmへのトラッキングエリア管理イベントの頻度を示すデータであり、ただし、トラッキングエリアmは前記行列の行iの第m列に対応するトラッキングエリアである、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記頻度データは、ときどきゼロにリセットされる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記頻度データは、指数的に重み付けされる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
複数の基地ノードと、ネットワークの複数の部分エリア間を移動可能な複数の移動ノードとを有するネットワークにおいて、前記ネットワークでの移動ノードの部分エリア管理イベントの合計コストを低減するように、移動ネットワークノードの一次のページングを実行するネットワークの部分エリアの集合を判定する方法であって、
前記ネットワークの部分エリアの対毎に移動ノードの部分エリア管理イベントの頻度を示すデータを、前記基地ノード及び前記移動ノードのうち少なくとも１つから受信し、ただし、前記部分エリア管理イベントは、１つ以上の静止ノードが移動ノードにページングするページングイベントと、移動ノードがその位置を静止ノードに通知するトラッキングエリア・アップデートイベントとを有し、
前記ネットワークでの部分エリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストデータを受信し、
プロセッサを使用して、移動ノード毎に、トラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの比を判定し、
移動ノード毎に、プロセッサを使用して、前記頻度データ、前記相対コストデータ及び前記比データに基づいて、移動ノード毎の部分エリアリスト内に含める部分エリアの数nを予測し、ただし、前記部分エリアリストは、基地局が移動ノードにページングする場合にページングする部分エリアのリストを有し、前記数は、前記ネットワークでのページングイベント及びトラッキングエリア・アップデートイベントの合計コストを予測的に低減し、
プロセッサを使用して、移動ノード毎に、n個のトラッキングエリアを有する部分エリアリストを構築することを有する方法。
【請求項１６】
前記構築することは、移動ノード毎に、個々の部分エリアから他の部分エリアへの部分エリア管理イベントの最高の頻度を有する少なくともn-1個のトラッキングエリアを前記部分エリアリストに入れることを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記構築することは、移動ノード毎に、個々の部分エリアを自分の部分エリアリストに入れることを更に有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記構築することは、
N行及びN列を有する行列を構築し、ただし、Nは、前記ネットワークにおける部分エリアの数であり、各行は、移動ノードが存在していた前の部分エリアに対応し、各列は、移動ノードが存在する現在の部分エリアに対応し、
前記行列の各セルに、対応する行の部分エリアから対応する列の部分エリアへの移動ノードの部分エリア管理イベントの数に対応する値を入れ、
行が対応する部分エリアと同じ部分エリアに対応する列が最初になり、前記行列のセルの値の関数として降順に全ての他の列が続くように、各行を並び替えることを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記構築することは、対応する移動ノードが現在存在する個々の部分エリアに対応する行の最初のn列に対応する部分エリアを、各部分エリアリストに入れることを有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
個々の部分エリア毎に前記数nを計算することは、個々の部分エリア毎に、以下の式
【数２３】
0005530461.tif 000024
を使用してLiの最低値を生じる部分エリアiの数を判定することを有し、
ただし、
βは前記ネットワークでの部分エリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストであり、
iは対応する移動ノードが現在存在する個々の部分エリアであり、
jはユーザ装置が個々の部分エリアiから移行する可能性がある部分エリアであり、
Nは前記ネットワークの部分エリアの数であり、
NTAU,iはniの関数としての対応する移動ノードの部分エリア・アップデートイベントのトラヒックコスト関数であり、
Npage,iは個々の部分エリアiのページングイベントのトラヒックコスト関数であり、
niのサイズのTAリストについて、
【数２４】
0005530461.tif 000025
であり、
ただし、
gは対応する移動ノードの部分エリア・アップデートイベントの数に対するページングイベントの数の比であり、
qijは部分エリアiから部分エリアjへの部分エリア管理イベントの頻度を示すデータであり、ただし、部分エリアjは前記行列の行iの第j列に対応する部分エリアである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
複数のトラッキングエリアと、ネットワークのトラッキングエリア間を移動可能な複数のユーザ装置とを有するネットワークにおいて、トラッキングエリアリストを構築するためのコンピュータ可読媒体に具現されたコンピュータプログラムプロダクトであって、
或る期間に渡って前記ネットワークのトラッキングエリアの対毎にユーザ装置のトラッキングエリア管理イベントの頻度を示すデータを維持管理し、ただし、前記トラッキングエリア管理イベントは、ページングイベントと、トラッキングエリア・アップデートイベントとを有するコンピュータ実行可能命令と、
少なくとも１つのユーザ装置について、トラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの比を判定するコンピュータ実行可能命令と、
前記頻度データ、前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コスト、及び前記比データに基づいて、前記少なくとも１つのユーザ装置のトラッキングエリアリスト内に含めるトラッキングエリアの数nを予測し、ただし、前記数は、前記ネットワークでのページングイベント及びトラッキングエリア・アップデートイベントの合計コストを予測的に低減するコンピュータ実行可能命令と、
前記少なくとも１つのユーザ装置について、n個のトラッキングエリアを有するトラッキングエリアリストを構築するコンピュータ実行可能命令と
を有するコンピュータプログラム。
【請求項２２】
前記構築するコンピュータ実行可能命令は、前記少なくとも１つのユーザ装置が現在存在するトラッキングエリアから他のトラッキングエリアへのトラッキングエリア管理イベントの最高の頻度を有する少なくともn-1個のトラッキングエリアを前記トラッキングエリアリストに入れるコンピュータ実行可能命令を有する、請求項２１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２３】
前記構築するコンピュータ実行可能命令は、前記少なくとも１つのユーザ装置が現在存在するトラッキングエリアを自分のトラッキングエリアリストに入れるコンピュータ実行可能命令を更に有する、請求項２２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２４】
前記構築するコンピュータ実行可能命令は、
N行及びN列を有する行列を構築し、ただし、Nは、前記ネットワークにおけるトラッキングエリアの数であり、各行は、ユーザ装置が存在していた前のトラッキングエリアに対応し、各列は、ユーザ装置が存在する現在のトラッキングエリアに対応するコンピュータ実行可能命令と、
前記行列の各セルに、対応する行のトラッキングエリアから対応する列のトラッキングエリアへのユーザ装置のトラッキングエリア管理イベントの数に対応する値を入れるコンピュータ実行可能命令と、
行が対応するトラッキングエリアと同じトラッキングエリアに対応する列が最初になり、前記行列のセルの値の関数として降順に全ての他の列が続くように、各行を並び替えるコンピュータ実行可能命令と
を有する、請求項２２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２５】
前記構築するコンピュータ実行可能命令は、個々のトラッキングエリアに対応する行の最初のn列に対応するトラッキングエリアを、前記トラッキングエリアリストに入れるコンピュータ実行可能命令を有する、請求項２４に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２６】
前記数nを計算するコンピュータ実行可能命令は、前記少なくとも１つのユーザ装置について、以下の式
【数２５】
0005530461.tif 000026
を使用してLiの最低値を生じるトラッキングエリアiの数を判定するコンピュータ実行可能命令を有し、
ただし、
βは前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストであり、
iは前記少なくとも１つのユーザ装置が現在存在する個々のトラッキングエリアであり、
jはユーザ装置が個々のトラッキングエリアiから移行する可能性があるトラッキングエリアであり、
Nは前記ネットワークのトラッキングエリアの数であり、
NTAU,iはniの関数としてのトラッキングエリアiのユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントのトラヒックコスト関数であり、
Npage,iは個々のトラッキングエリアiのページングイベントのトラヒックコスト関数である、請求項２１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２７】
前記数nを計算するコンピュータ実行可能命令は、以下の式
【数２６】
0005530461.tif 000027
においてLiの最低値を生じるトラッキングエリアiの数を判定するコンピュータ実行可能命令を有し、
ただし、
βは前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストであり、
iは個々のトラッキングエリアであり、
jはユーザ装置が個々のトラッキングエリアiから移行する可能性があるトラッキングエリアであり、
Nは前記ネットワークのトラッキングエリアの数であり、
NTAU,iはniの関数としてのトラッキングエリアiのユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントのトラヒックコスト関数であり、
Npage,iは個々のトラッキングエリアiのページングイベントのトラヒックコスト関数であり、
niのサイズのTAリストについて、
【数２７】
0005530461.tif 000028
であり、
ただし、
gは前記少なくとも１つのユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントの数に対するページングイベントの数の比であり、
qijはトラッキングエリアiからトラッキングエリアjへのトラッキングエリア管理イベントの頻度を示すデータであり、ただし、トラッキングエリアjは前記行列の行iの第j列に対応するトラッキングエリアである、請求項２４に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２８】
複数のトラッキングエリアと、ネットワークのトラッキングエリア間を移動可能な複数のユーザ装置とを有するネットワークで、トラッキングエリアリストを構築するように構成された移動管理エンティティ（MME）であって、
或る期間に渡って前記ネットワークのトラッキングエリアの対毎にユーザ装置のトラッキングエリア管理イベントの頻度を示すデータをメモリに維持管理し、ただし、前記トラッキングエリア管理イベントは、ページングイベントと、トラッキングエリア・アップデートイベントとを有する回路と、
ユーザ装置毎に、トラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの比を判定する回路と、
前記頻度データ、前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コスト、及び前記比データに基づいて、ユーザ装置毎にトラッキングエリアリスト内に含めるトラッキングエリアの数nを予測し、ただし、前記数は、ページングイベント及びトラッキングエリア・アップデートイベントの合計コストを予測的に低減する回路と、
ユーザ装置毎に、n個のトラッキングエリアを有するトラッキングエリアリストを構築する回路と
を有するMME。
【請求項２９】
前記構築する回路は、対応するユーザ装置が現在存在するトラッキングエリアから他のトラッキングエリアへのトラッキングエリア管理イベントの最高の頻度を有する少なくともn-1個のトラッキングエリアを各トラッキングエリアリストに入れる回路を有する、請求項２８に記載のMME。
【請求項３０】
前記構築する回路は、対応するユーザ装置が現在存在するトラッキングエリアを自分のトラッキングエリアリストに入れる回路を更に有する、請求項２９に記載のMME。
【請求項３１】
前記構築する回路は、
N行及びN列を有する行列を構築し、ただし、Nは、前記ネットワークにおけるトラッキングエリアの数であり、各行は、ユーザ装置が存在していた前のトラッキングエリアに対応し、各列は、ユーザ装置が存在する現在のトラッキングエリアに対応する回路と、
前記行列の各セルに、対応する行のトラッキングエリアから対応する列のトラッキングエリアへのユーザ装置のトラッキングエリア管理イベントの数に対応する値を入れる回路と、
行が対応するトラッキングエリアと同じトラッキングエリアに対応する列が最初になり、前記行列のセルの値の関数として降順に全ての他の列が続くように、各行を並び替える回路と
を有する、請求項２９に記載のMME。
【請求項３２】
前記構築する回路は、対応するユーザ装置が存在する個々のトラッキングエリアに対応する行の最初のn列に対応するトラッキングエリアを、各トラッキングエリアリストに入れる回路を有する、請求項３１に記載のMME。
【請求項３３】
前記数nを計算する回路は、対応するユーザ装置について、以下の式
【数２８】
0005530461.tif 000029
を使用してLiの最低値を生じるトラッキングエリアiの数を判定するコンピュータ実行可能命令を有し、
ただし、
βは前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストであり、
iは対応するユーザ装置が現在存在する個々のトラッキングエリアであり、
jはユーザ装置が個々のトラッキングエリアiから移行する可能性があるトラッキングエリアであり、
Nは前記ネットワークのトラッキングエリアの数であり、
NTAU,iはniの関数としてのトラッキングエリアiのユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントのトラヒックコスト関数であり、
Npage,iは個々のトラッキングエリアiのページングイベントのトラヒックコスト関数である、請求項２８に記載のMME。
【請求項３４】
前記数nを計算する回路は、以下の式
【数２９】
0005530461.tif 000030
においてLiの最低値を生じるトラッキングエリアiの数を判定する回路を有し、
ただし、
βは前記ネットワークでのトラッキングエリア・アップデートイベントに対するページングイベントの相対コストであり、
iは個々のトラッキングエリアであり、
jはユーザ装置が個々のトラッキングエリアiから移行する可能性があるトラッキングエリアであり、
Nは前記ネットワークのトラッキングエリアの数であり、
NTAU,iはniの関数としてのトラッキングエリアiのユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントのトラヒックコスト関数であり、
Npage,iは個々のトラッキングエリアiのページングイベントのトラヒックコスト関数であり、
niのサイズのTAリストについて、
【数３０】
0005530461.tif 000031
であり、
ただし、
gは対応するユーザ装置のトラッキングエリア・アップデートイベントの数に対するページングイベントの数の比であり、
qijはトラッキングエリアiからトラッキングエリアjへのトラッキングエリア管理イベントの頻度を示すデータであり、ただし、トラッキングエリアjは前記行列の行iの第j列に対応するトラッキングエリアである、請求項３１に記載のMME。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、2009年2月6日に出願された米国仮特許出願第60/150,499号の優先権を主張し、この内容を援用する。
【０００２】
本発明は、LTE（long  term  evolution）通信システムにおけるトラッキングエリア（tracking  area）管理に関する。
【背景技術】
【０００３】
3GPP（third  generation  partnership  project）は、Long  Term  Evolution又はLTEとして一般的に知られる無線通信システムにおける進展の仕様を開発している。LTEは、前の世代の無線通信ネットワーク及びシステムに対して多数の改良及び進展を有している。これらの中に、動的なトラッキングエリア管理がある。特に、携帯電話、ラップトップコンピュータ、無線パーソナルデジタルアシスタント等のようなユーザ装置（UE：user  equipment）は、定義によれば移動体であり、時間と共にセルを移動することができる。従って、典型的には、無線通信ネットワークは、そのネットワークのユーザ装置の位置についてのデータを維持管理する技術又はプロトコルを有する。
【０００４】
LTE仕様は、ネットワークでのUEの位置についてのデータを維持管理するプロトコルを規定している。特に、LTEは、UEの位置の動的な管理を提供する。
【０００５】
この明細書では、LTEの基本的な知識が想定される。LTEでは、UEは、eNB（evolved  node  B）を通じてネットワークにインタフェース接続する。ネットワークの主なシグナリングノードの移動管理エンティティ（MME：Mobile  Management  Entity）は、UEのページング及び認証を開始する役目を果たす。MMEはまた、UEの位置も維持管理する。
【０００６】
LTEは、トラッキングエリア（TA：tracking  area）の概念を導入する。トラッキングエリアは、いずれかの所与のUEが位置し得る無線ネットワーク内の空間量の一部である。トラッキングエリアは、１つのeNB（例えば、１つのセル）又は複数のeNB（複数のセル）によりカバーされるエリアを有してもよい。
【０００７】
LTE仕様によれば、UEがアイドルである場合（例えば、アクティブな（動作中又は通話中の）電話呼のようにネットワークでアクティブな通信中ではない場合）、UEの位置は、TAレベルの精度でMMEにおいて認識されている。各UEは、UEが位置する可能性がある１つ以上のTAを有してもよいトラッキングエリア（TA）リストを維持管理する。UEがそのTAリスト内のTAによりカバーされるエリアを離れる場合にのみ、UEは、トラッキングエリア・アップデート（TAU：tracking  area  update）動作を開始し、その新しい位置をMMEに通知する。典型的には、TAUに応じて、MMEは、更新されたTAリストをUEに返信する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
要するに、トラッキングエリア・アップデートは、UEの新しいトラッキングエリアをMMEに通知する（例えばeNBを通じた）UEとMMEとの間の通信である。MMEはまた、トラッキングエリア管理に関してUEにデータを送信してもよい。
【０００９】
呼がUEに対して発信された場合（例えば、携帯電話への音声呼）、UEは、その最後の既知の割り当てられたTAリスト内のTAにおけるネットワークによりページングされる。従って、ネットワークのUEが大きいTAリストを有する傾向がある場合、TAUのトラヒックレベルは比較的低くなる傾向になるが、ページングのトラヒックレベルは比較的高くなる傾向になる。特に、リスト内のTAの数が多いほど、UEはそのTAリスト内のTAによりカバーされるエリア内に留まる可能性が高い。従って、TAUをあまり頻繁に実行する必要はない。他方、TAリストが比較的小さく保持される場合、大きいTAUのトラヒックが存在するが、ページングのトラヒックは小さくなる。特に、UEのTAリストが小さい場合、TAリスト内のTAによりカバーされるエリアを離れる可能性が比較的高くなるため、TAUを頻繁に実行する必要がある。更に、リスト内のTAの数が小さいため、UEがネットワークによりページングされる毎に、特定される前に潜在的にページングされなければならないTAが少なくなり、このため、ページングのトラヒックを低減する傾向になる。
【００１０】
GSM（Global  System  for  Mobile  communication）のような前の世代の無線ネットワーク技術は、静的なルーティングエリア又は位置エリア管理機構を利用しており、これは、複雑なオフラインのネットワーク設計の問題を提示している。更に、ネットワーク設計時にうまく計画されていても、ネットワークの動作存続期間中に時間と共に変化するネットワークモビリティ特性（network  mobility  characteristic）は、ネットワーク設計を、ネットワークの所与の用途にとって最適なもの未満にする。更に、このような静的なトラッキングエリア管理機構は、それぞれ個々のUEにとって最適なシグナリング負荷の結果を生成するように適合できない。従って、ネットワークモビリティ特性の変化にかかわらず、静的なトラッキングエリア管理機構の性能は、LTEにより可能になるもののような動的なトラッキングエリア管理手法より依然として劣っている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、MMEは、TA遷移確率行列を定期的に更新することにより、ネットワークのトラッキングのモビリティ特性を把握する。TA遷移確率行列は、TAUイベント及びページングイベント毎の各UEの現在のTAと直前の既知の前のTAとを記録することにより、ネットワークでのUEの移動のデータを維持管理するグローバルテーブルから導かれる。MMEはまた、各UEにより実行されたTAU及びページングイベントの数についてのデータを維持管理し、UE毎のページング比（TAUに対するページングの比）を格納する。UEの特性、UEのページング比及びネットワークモビリティ特性は、UE毎にTAリストを構築し、当該UE及び全体ネットワークのページングイベント及びTAUイベントについての全体のトラヒックコスト関数を最小化するように設計されたアルゴリズムで使用される。任意選択で、UE毎のTAリストは、所定のページング成功率目標及び／又は所定の遅延限度目標のような特定の最小の性能特性を満たすように制約されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】複数のトラッキングエリアを有するLTEネットワークの概念図
【図２】本発明の原理による遷移確率行列Mを示す図
【図３】遷移確率行列Mの行に関して正規化したバージョンを示す図
【図４】遷移確率行列Mの更なる変形バージョンQを示す図
【図５】本発明の原理に従ってコスト関数LiがTAリスト内のTAの数niの関数として通常通り変化する様子を示すグラフ
【図６】本発明の一実施例による動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、取り囲むほぼ円形のカバレッジゾーン（又はセル）1021-10212をそれぞれ有する12個のeNB1041-10412を有する例示的なLTEネットワークの基本的な図である。一般的によくあるように、ユーザがサービスの喪失又はサービス品質の低下なしにセル間を移動することができるように、セルの間に或る程度の重複が存在する。ネットワークは、eNBと通信するMME112を更に有する。当然に、ネットワークシステム100に多数の他の構成要素が存在する。しかし、図面は、ここでの説明に最も有意な構成要素のみを示している。更に、説明をあいまいにしないため、MMEと各eNBとの間の通信リンクは、図面では省略されている。
【００１４】
いずれにしても、各eNB1041-10412は、トラッキングエリアリスト、UEの位置等のような情報を含むネットワーク管理情報を交換するために、MME112と通信することができる。この説明を簡単にする目的で、eNB1041-10412に対応する各ゾーン1021-10212は、トラッキングエリア（TA：tracking  area）であることを仮定する。しかし、前述のように、本発明は、トラッキングエリアが複数のeNB104を含むネットワークに適用可能である。
【００１５】
前述のように、LTEネットワークでは、各UEは、登録された１つ以上のTAで構成されるTAリストを維持管理する。更に、そのTAリストにないTAに入る毎に、TAUを実行する。
【００１６】
本発明によれば、MMEは、図２に示す遷移確率行列Mのような遷移確率行列（transition  probability  matrix）と、図３に示す正規化された遷移確率行列Pのような正規化された遷移確率行列と、図４に示す並び替えられた遷移確率行列Qのような並び替えられた遷移確率行列とを、コンピュータメモリ内に維持管理する。特に、遷移確率行列Mは、ネットワークでのトラッキングエリア管理イベントのカウントの合計を有する。例えば、トラッキングエリア管理イベントは、ページングイベント及びトラッキングエリア・アップデート（TAU）イベントである。テーブルは、毎週のような所定の間隔で更新される。行列Mの各セルの値は、対応する行番号（直前の前のTA）により表されるTAから対応する行番号（現在のTA）により表される新しいTAに位置を変更したUEの数に対応する。例えば、これらの数は、UEにより開始されたTAUとMMEにより開始されたUEページングとの組み合わせの合計を表してもよい。例えば、テーブルによれば、187個のUEがネットワークセル1026からネットワークセル1022に移動しており、213個のUEがセル1028からセル1023に移動しており、0個のUEがセルエリア1025からセルエリア1028に移動している。
【００１７】
この行列は、TAトラッキングエリア管理イベントが最後の更新間隔以来生じたことのみに基づく間隔毎に新たに生成されてもよく、新しいデータと所定の数の前の間隔からのデータとの双方を含むデータの移動窓のまとめ（moving  window  compilation）を有してもよい。ネットワークオペレータは、その特定のネットワークにおけるUEの将来の移動のより良い予想になるデータを提供する可能性があると考えられる方式を選択してもよい。特に移動窓の方式が選択された場合に数が不要に大きくなることを避けるため、指数重み係数λ（λは0と1との間である）を適用することが望ましい場合がある。この理由は、イベントのカウントが大きくなる可能性があるからである。
【００１８】
一般的には、λは、データが低速に時間変換するネットワークモビリティ特性を示す場合には0に近くなるように選択されるべきであり、データがネットワークでの高速に時間変化するモビリティ特性を示す場合には1に近く設定されるべきである。従って、指数重み係数を使用することを仮定すると、遷移確率行列Mのセルに埋め込まれる指数重み付けされた値は、以下のように表され得る。
【００１９】
【数１】
0005530461.tif 000002
ただし、mjiは列i及び行jでの指数重み付けされた値であり、λは指数重み係数であり、tは時間であり、uijは関係する期間tにTAiからTAjに移行したUEの数である。
【００２０】
行列Mの対角線の数は全てが0であるとは限らない点に留意すべきである。この理由は、UEが同じTAに留まっているとしても、移行が記録され得る状況が存在するからである。例えば、UEは、移動したか否かにかかわらず、単に定期的にTAUを実行してもよく、同様の報告動作を実行してもよい。また、ほとんどではないが多くの実世界のネットワークでは、統計的には、UEは、いずれかの２つの期間の間に同じTA内に留まる可能性が高く、この事実は、行列Mの数により正確に表されない点に留意すべきである。
【００２１】
正規化された遷移確率行列Pは、各行の合計に対して行に関して行列Mのデータを正規化することにより得られた遷移確率データを含む。結果の確率データ（すなわち、列）は、降順にソートされる。すなわち、行列Mの各行のセルの値は、その行の全ての数の合計により除算される。これにより、行列Pの各行の数の合計が（丸めの前に）1になり、基本的には、各セルの値は、UEが行番号に対応するTAから列番号に対応するTAに移行する確率になる。次に、列は確率値により降順に再整理される。図３では、各セルに２つの数が存在する。最初のものが前述の確率値である。（括弧内の）次の数は、UEが移行するTAの番号（すなわち、確率値が生じた行列Mの列番号）である。例えば、図３の行列Pの行3及び列5のセルは、TA3からTA8へのUEの移動の確率が0.11であることを示している。0.11は、行列Mの行3の合計（1879）により除算した行列Mの行3の列8の数（198）から得られる。
【００２２】
以後の計算を更に容易にするために、他の行列（すなわち、並び替えられた遷移確率行列Q）が以下のように規定される。
【００２３】
【数２】
0005530461.tif 000003
ただし、qij(t)は時間tの場合の列i及び行jに対応するセルの値であり、NはネットワークにおけるTAの数であり、piiは正規化された遷移確率行列Pの行i及び列iの値である。
【００２４】
行列Qは、行列Pについて前述したものと同じ表記を使用する。
【００２５】
j=1の場合にqij(t)=pii(t)という条件は、基本的にPの対角線の値をQの最初の列に入れるという条件である点に留意すべきである。基本的に、行列Qへの行列Pの変換は、行列Mの対角線のセル（このセルはいずれか所与のTAから全く同じTAへの移行を表す）を各行の最も左の列に移動させることに過ぎない。その行の他の全てのセルはその移動に対応するために必要に応じて１列右に動かされる。これは、（UEが同じTA内に留まるようなイベントが通常では行列Mに記録されないとしても、UEが同じTA内に留まる可能性が最も高いという事実を考慮して）当該TAのUEが遷移確率行列Mに記録された過去のデータに基づいて次の時間間隔の間に検出される可能性が統計的に高いTAを、左から右にTA毎に列挙する行列Qを生成する。
【００２６】
更に、並び替えインデックス行列Vを以下のように規定する。
【００２７】
【数３】
0005530461.tif 000004
ただし、vij(t)は時間tにおける行列Vの行i及び列jの値であり、kはTAリスト内のTAの数である。
【００２８】
行列Vは、行列Qを行列Pに戻す。
【００２９】
サイズKのTAリストでは、TA内のUEがTAUを実行する確率（以下では“TAU確率”と呼ぶ）は、以下の式に等しくなる点に留意すべきである。
【００３０】
【数４】
0005530461.tif 000005
行列Qの各行を以下のように表現することを仮定する。
【００３１】
【数５】
0005530461.tif 000006
ただし、Kは対応するTA内のUEのTAリスト内のTAの数である。この場合、qi,1,qi,2,...qi,Kの列に対応するTAは、TAリスト内にあるべきTAである（この理由は、これらが、UEが検出されるK個の最も可能性の高いTAであるからである）。他方、qi,K+1,qi,K+2,...qiNの合計はトラッキングエリア・アップデート確率である。
【００３２】
また、確率の大きさにかかわらず、TAリストが更新される場合にUEが現在存在するTAは、UEのTAリスト内に含まれなければならない点に留意すべきである。そうでない場合、TAUが直ちに開始されることになる。これが、行列Qの最初の列が行列Pの対角線になっている理由である。
【００３３】
以下からわかるように、行列Qは、TAU及びUEのページングを実行する全体のネットワークトラヒックを最小化する、所与のTA内の全てのUEのTAリストを導くアルゴリズムで使用される。
【００３４】
ネットワークでの全体のページング及びTAUのデータを維持管理し、前述のようにこれに従って遷移確率行列を更新することに加えて、MMEはまた、個々のUE毎にページングが実行される回数及びTAUが実行される回数を把握する。MMEは、データ収集時間間隔t毎にUE毎のページング比を計算する。ページング比は以下のようになる。
【００３５】
【数６】
0005530461.tif 000007
分母に追加される小さい正の整数は、関連する期間中にTAUが存在しない場合に、ゼロによる除算の確率を避けるためのものである。
【００３６】
従って、gは、TAリストのサイズ（すなわち、TAリスト内のTAの数）に比例して変化する。（具体的には、TAリストが大きいほど、UEにより実行されるTAUの数が小さくなり、eNBにより実行されるページングの数が大きくなる。）任意選択で、式１（Eq.1）と同様に、ページング比g(t)に指数重み係数が組み込まれてもよい。
【００３７】
以下のように２つの更なる値を定義する。
【００３８】
【数７】
0005530461.tif 000008
【００３９】
【数８】
0005530461.tif 000009
前述のように、β(t)は、ページングイベントのリアルタイムのコストで除算されたTAUイベントのリアルタイムのコストである。ネットワークオペレータは、所望の通りにリアルタイムのコストを規定してもよい。TAUイベント又はページングイベントのリアルタイムのコストの妥当な規定は、これを実行するために必要な平均CPU負荷である。しかし、送信される平均データ量又はこのようなイベントにより消費される平均ネットワーク無線時間量として規定されてもよい。
【００４０】
ページング成功率rは、全体のページングの数に対して、UEのページングがそのUEとのコンタクト（交信）を確立した回数の比として規定されてもよい。
【００４１】
ページング及びTAUイベントの全体トラヒックを最小化するための、本発明の原理に従ってUEのTAリストを生成する正確なアルゴリズムは、当然に、ネットワークで使用される特定のページング方針に依存する。最小の試行回数でUEにコンタクトするように適度に設計された３つの例示的なページング方針について、以下に説明する。しかし、他の妥当な方針も可能であり、以下に示す式は、このような他の方針の必要性に応じて変更されてもよい。
【００４２】
第１の可能性のある方針によれば、eNBは、まず、特定のUEの最後の既知のTAのみでページングする。成功しない場合、UEのTAリスト内の全てのTAでページングする。
【００４３】
依然として成功しない場合、再試行毎に増加する再試行間の間隔（以下ではタイムアウト期間tdと呼ぶ）で、所定の試行回数Dmaxまで、UEのTAリスト内の全てのTAでページングを再試行する。例えば、タイムアウト期間tdは、d秒に設定されてもよい。ただし、dは再試行回数であり、d=1,2,...,Dmaxである（すなわち、最初の再試行ではtdは１秒であり、２回目の再試行ではtdは２秒であり、３回目の再試行ではtdは３秒であり、最後の再試行のDmax秒まで以下同様である）。
【００４４】
或いは、第２の可能性のあるページング方針によれば、UEのTAリスト内の全てのTAは、d回の再試行ではtdのタイムアウト間隔の後に（TAリスト内で）再試行することで、最初に同時にページングされてもよい。ただし、第１のページング方針に関して前述したように、d=1,2,...,Dmaxである。
【００４５】
第３の可能性のあるページング方針によれば、UEは、まず、その最後の既知のTAでページングされる。成功しない場合、UEは、最大のDmax1の再試行により、そのTAリストの全てのTAでページングされる。それぞれの再試行は、前述のようにDmax1の再試行まで、前の再試行の後のd秒後に生じる。依然として成功しない場合、UEは、最大のDmax2の再試行により、ネットワーク内の全てのTAでページングされてもよい。それぞれの再試行は、fが再試行の順序番号である場合に、tf秒のタイムアウト後に生じる。すなわち、f=Dmax1+1,Dmax1+2,Dmax1+3,...,Dmax2である。
【００４６】
当該TAの潜在的なTAリストのサイズ毎のTAi（すなわち、行列Qの行iに対応するTA）のUEのトラヒックコスト関数は、以下のように定義されてもよい。
【００４７】
【数９】
0005530461.tif 000010
ただし、
【００４８】
【数１０】
0005530461.tif 000011
である。更に、前述の３つの異なる方針のNpage,iの異なる定義は、次のようになる。
【００４９】
【数１１】
0005530461.tif 000012
【００５０】
【数１２】
0005530461.tif 000013
【００５１】
【数１３】
0005530461.tif 000014
従って、ページング及びTAUイベントの全体のネットワークトラヒックを最小化するために、トラヒックコスト関数Liの最小値を生じる個々のTA毎（すなわち、行列Qの行毎）のTAリストのサイズniを選択する。すなわち、以下のようになる。
【００５２】
【数１４】
0005530461.tif 000015
所望の場合には、niは所望の如何なる更なる条件により制約されてもよい。例えば、何らかの所定の最小の平均ページング成功率Stargetを依然として満たす最低のトラヒックコスト関数LiでのTAリストのサイズniを選択することが望ましい場合があり、及び／又はページング再試行Diの平均回数が所定の数Dmax未満になるようにTAリストのサイズniを選択することが望ましい場合がある。例えば、以下のようになる。
【００５３】
【数１５】
0005530461.tif 000016
式１０(Eq.10)は、トラヒックコスト関数であり、1からNまでのiの値毎に計算される。ただし、Nはネットワーク内のTAの総数である。式１０(Eq.10)の項NTAUは、TAUイベントの平均のリアルタイムのコストである。式７(Eq.7)に関して前述した係数βは、ページングイベントコストに対してTAUコストを正規化した正規化係数である。式１０(Eq.10)の項Npageは、ネットワークでのページングイベントのリアルタイムのコストである。Npageは、ネットワークで選択された特定のページング方針に応じて異なって計算される。前述のように、３つの例示的なページング方針が開示されており、各方針についてNpageを計算するアルゴリズムは、それぞれ式１１(Eq.11)、式１２(Eq.12)及び式１３(Eq.13)に示されている。
【００５４】
従って、可能なTAリストのサイズ毎に導かれるトラヒックコスト関数Lは、所与のTAリストのサイズniについて、ページングコスト関数Npageと正規化されたTAUコスト関数βNTAUとの合計として計算される。
【００５５】
明瞭にするために、式１０〜式１４(Eq.10)〜(Eq.14)に関して以下の定義が与えられる。
Liはサイズiのリストのトラヒックコスト関数である。
iはTA番号である。
Kは例示的なページング方針番号である。
diは遅延限度目標（すなわち、ページング方針の平均再試行回数）である。
rは式１１〜式１３(Eq.11)〜(Eq.13)に関して前述したページング成功率である。
qijは行列Qの行i及び列jのデータポイントである。
qimは行列Qの行i及び列mのデータポイントである。
gは特定のUEのデータ収集時間tにおけるページング比であり、式６(Eq.6)で規定されたものと考えられてもよい。
niは（TAiの）TAリストのサイズである。
【００５６】
TAリスト内のTAの数niの関数としてのトラヒックコスト関数Liは、通常では、図５に示すようにU型のようなグラフになる。すなわち、トラヒックコスト関数は、TAリスト内のTAの数が１から何らかの数になるまで増加すると減少し、TAリスト内のTAの数が更に増加すると増加し始める。従って、一般的に、niの最適な値（すなわち、所与のTAにおいてUEのTAリストに入れられるべきTAの数）は、Li(ni)-Li(ni-1)が０以下になる場合の最大のniとして規定されてもよい。従って、最低のコスト関数の結果になる値niを見つける１つの効率的な方法は、この条件と式９(Eq.9)とを組み合わせた式を生成することである。
【００５７】
以下に、再試行回数が1に制限されること（すなわち、Dmax=1）を仮定し、且つ平均ページング成功率に制限を課さずに、式１０(Eq.10)及び式１１(Eq.11)（すなわち、ページング方針番号1であることを仮定する）を式９(Eq.9)に代入したこのような式の導出を示す。
【００５８】
【数１６】
0005530461.tif 000017
i毎にL(1)i(ni)-L(1)i(ni-1)≦0となる場合の最大のniを見つける。
【００５９】
【数１７】
0005530461.tif 000018
【００６０】
【数１８】
0005530461.tif 000019
従って、行列Qのいずれかの行iを左から右に移動すると、式１６(Eq.16)が真となる最後の行は、特定のUEの所望のTAリストのサイズ（すなわちni）を生じるだけでなく、そのリストを含む特定のTA（すなわち、行iの列j=1から列j=niに対応するTA）をも生じる。
【００６１】
図６は、(1)ページング方針1、(2)Dmaxが１回の再試行に設定される、(3)最小の平均ページング成功率の制約がないという条件で、所与のTA内のUEのTAリストを構築する動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、TAリスト内のTAの数と、単一のUEについてそのリストに入れるべき特定のTAとを判定する際の処理を表す。この処理は、前述のようにネットワークのUE毎に実行される。
【００６２】
MMEは、ステップ301において処理を開始する。ステップ303において、MMEは、行列M、P、Q及びVをゼロに初期化する。この手順の目的で、(1)ページング比g、(2)ページング成功率r、(3)  ページングイベントに対してTAUイベントのリアルタイムのコストを重み付けするための重み係数β、(4)MMEによりサービス提供されるネットワーク内のTAの数Nの値が必要になる。一般的には、β及びNの値は、典型的にはオペレータがネットワークを再構成した場合にのみ変化するため、固定値である。しかし、g及びrは時間と共に変化し、間隔毎にMMEにより計算されるべきである。各UEは、固有のgを有する。単なる数例として、行列及び他のパラメータの初期化（すなわち、ステップ301及び303）は、(1)ネットワークの動作中に所定の間隔で（例えば、１週間に１回又は１ヶ月に１回）実行されてもよく、(2)ネットワークの開始時及び特別のイベントの発生時（例えば、オリンピックがネットワークによりサービス提供される場所で開催される）のみに実行されてもよく、(3)ネットワークの開始時（例えば、特に指数重み関数が使用される場合）に１回のみ実行されてもよい。
【００６３】
次に、ステップ305において、UEのTAリストの次の更新を実行する時間であるか否かが判定される。更新インスタンスは実質的に如何なるものでもよい。典型的には、MMEがUEからTAUイベントを受信する毎に、UEのTAリストを更新する。このため、UEにより実行されるTAU毎に、このようなインスタンスを起動してもよい。しかし、MMEはまた、(1)そのUEの最後のTAリストの更新以来の何らかの期間の経過、(2)全てのUEが更新される所定の時間、(3)特別な場合等のような他の基準に応じて、UEのTAリストを更新してもよい。いずれにしても、起動インスタンスがどれであれ、それが生じていない場合には、システムはそれが生じるのを単に待機する。起動インスタンスが生じた場合、フローはステップ307に進み、そのUEのページング比gと共に行列M及びPを更新するために、最後の更新以来の全てのトラッキングエリア管理イベントデータ（例えば、TAU及びページング）が考慮される。
【００６４】
次に、ステップ309において、MMEは、UEが存在するTA（TAi_current）を検出する。ステップ311において、行列Q及びVのそれぞれの行が更新される。特に、qi_current,j及びvi_current,jの値がj=1,2,...,Nについて計算される。
【００６５】
ここで更新された選択されたTAに対応する行列Qの行iにより、このTAのUEに使用するTAリストが判定されてもよい。従って、ステップ313では、列番号jが1に設定される。これは、TAリストが選択されたTA自体を含むことを確保する（この理由は、行列Qの定義によれば、行列Qの最初の行が同じTA（TAi_current）に対応するからである）。次に、ステップ315において、jはj+1に設定される。
【００６６】
ステップ317において、（ステップ311で判定された）qi_current,jの値が、式１６(Eq.16)により生成された値と比較される。qi_current,jがその値以上である場合、これは、TAリスト内のTAの数niの関数としてのLiが依然として減少しているため、行列Qの行i_currentの列jに対応するTAがTAリストに追加されるべきであることを意味する。特に、行列Qの行iの列は、TAi_currentで前に検出されたUEをTAjで検出する確率によって降順に構成されているため、行列Qの行i_currentの列に対応するTAを、単に左から右にTAリストに追加しさえすればよい。従って、フローはステップ317からステップ319に進み、qi_current,jに対応するTAがTAi_currentのTAリストに追加される。他方、qi_current,jが式１６(Eq.16)により計算された値未満である場合、コスト関数Liはより多くのTAをTAリストに追加する関数として増加している。これは、TAリストが完成したことを意味し、フローは、代わりにステップ317からステップ305に戻り、次の更新インスタンスを待機する。
【００６７】
ステップ319に戻り、qi_current,jに対応するTAがステップ319においてリストに追加された場合、フローはステップ321に進み、行i_currentの最後の列に到達したか否かが判定される。そうでない場合、フローはステップ315〜319に戻り、他のTAがTAリストに追加されるべきであるか否かを判定する。そうである場合、TAリストは完成しており、フローはステップ305に戻り、次の更新インスタンスが生じるのを待機する。
【００６８】
ここに記載の方式は、MMEに実装可能であり、他のノードからの支援は必要ない（トラヒックデータの受信及びネットワークの他のノードへのTAリストの送信を除く）。更に、アルゴリズム自体は、低いメモリ要件を用いた計算上簡単なものである。これは、実現可能な低減したシグナリングトラヒックレベルと組み合わせた場合に、MMEの更に大きい容量の改善を意味する。
【００６９】
更に、本発明について3GPP  LTEネットワークに関して説明したが、ここに示す原理は、移動ノードが基地ノードによりページングされ得る複数の部分エリアを有する如何なるネットワークにも適用可能である。
【００７０】
前述の処理は、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM及び磁気テープを含むが、これらに限定されない如何なるコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアを実行するコンピュータ又は他のプロセッサを含み、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ、状態機械、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、アナログ回路、デジタル回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、組み合わせ論理回路、又は前述のいずれかの組み合わせを含むが、これらに限定されない如何なる適当な回路により実装されてもよい。本発明に従ってMME等に格納されるデータは、前述の種類のコンピュータメモリのいずれかを含み、如何なる適切なコンピュータメモリに格納されてもよい。
【００７１】
ステップ317の式が特定のページング方針及び／又は制約に従って変更される必要がある点を除いて、フローは、他のページング方針及び／又は制約についてほぼ同じでもよい。
【００７２】
このように本発明の数個の特定の実施例を説明することで、変更、変形及び改善が当業者に容易に思い浮かぶ。この開示により明らかになるこのような変更、変形及び改善は、ここに明示的に記載されていなくてもこの説明の一部であることを意図し、本発明の範囲及び要旨内にあることを意図する。従って、前述の説明は一例のみであり、限定するものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等の記載のみに限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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