(57)【要約】【課題】航空機の位置および高度の情報を取得することなく、地上向けと上空向けとで無線リソースを適切に割り当てて、通信の輻輳や周波数利用効率の低下を避けることができ、さらに、地上通信と同一の手順で空対地通信を制御することができるようにする。【解決手段】上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、受信したメッセージに含まれる端末ＩＤに基づいて空対地通信端末であるか否かを識別して、空対地通信端末である場合には、その空対地通信端末の接続先に上空向けセルを選定して、その上空向けセルのセルＩＤを含む接続指示のメッセージを空対地通信端末に送信し、空対地通信端末でない場合には、その端末の接続先に地上向けセルを選定して、その地上向けセルのセルＩＤを含む接続指示のメッセージを端末に送信する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機に搭載された空対地通信用の端末装置と空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と地上通信を行う基地局装置であって、
上空向けアンテナを用いて空対地通信用の前記端末装置と通信を行う空対地通信部と、
地上向けアンテナを用いて地上の前記端末装置と通信を行う地上通信部と、
前記上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、前記地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記端末装置から送信されるメッセージを前記空対地通信部または前記地上通信部で受信すると、そのメッセージに含まれる所定の情報に基づいて、メッセージの送信元の前記端末装置が空対地通信用であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記端末装置が空対地通信用である場合には、当該端末装置の接続先に前記上空向けセルを選定して、その上空向けセルのセルＩＤを含む接続指示のメッセージを前記空対地通信部から当該端末装置に送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基地局装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記端末装置が空対地通信用でない場合には、当該端末装置の接続先に前記地上向けセルを選定して、その地上向けセルのセルＩＤを含む接続指示のメッセージを前記地上通信部から当該端末装置に送信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項５】
コアネットワークを介して緊急警報配信装置から緊急警報を受信するネットワーク通信部を備え、
前記制御部は、前記緊急警報を受信すると、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項６】
コアネットワークと通信を行うネットワーク通信部を備え、
前記制御部は、前記ネットワーク通信部の通信量に応じて、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の基地局装置。
【請求項７】
航空機に搭載された空対地通信用の端末装置と基地局装置とが空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と前記基地局装置とが地上通信を行う通信システムであって、
前記基地局装置は、
上空向けアンテナを用いて空対地通信用の前記端末装置と通信を行う空対地通信部と、
地上向けアンテナを用いて地上の前記端末装置と通信を行う地上通信部と、
前記上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、前記地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項８】
前記基地局装置は、
コアネットワークを介して緊急警報配信装置から緊急警報を受信するネットワーク通信部を備え、
前記制御部は、前記緊急警報を受信すると、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御することを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
基地局装置において、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置および地上の端末装置の接続先を制御する通信制御方法であって、
上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御することを特徴とする通信制御方法。
【請求項１０】
コアネットワークを介して緊急警報配信装置から緊急警報を受信すると、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御することを特徴とする請求項９に記載の通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機等に搭載された空対地通信用の端末装置と空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と地上通信を行う基地局装置、空対地通信用の端末装置と基地局装置とが空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と基地局装置とが地上通信を行う通信システム、および基地局装置において、空対地通信用の端末装置および地上の端末装置の接続先を制御する通信制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空機の機内で乗客が所持するユーザ端末をインターネットに接続できるようにする機内インターネットサービスが普及しつつある。この機内インターネットサービスは、航空機に搭載された空対地通信用の端末と地上の基地局との間で空対地通信を行う空対地通信システムにより実現される。
【０００３】
この空対地通信システムでは、空対地通信専用の基地局を新たに設置することはコストが嵩むため、既設の地上通信用の基地局に上空向けアンテナを併設して空対地通信が可能な構成とするとよい。ところが、このような構成では、空対地通信用の端末が、電波の反射などが原因で、地上向けアンテナにより形成される地上向けセルを検出して地上向けセルに接続する場合がある。また、空対地通信用でない端末が、上空向けアンテナにより形成される上空向けセルを検出して上空向けセルに接続する場合もある。このような場合、地上向けと上空向けとで無線リソースが適切に割り当てられないため、空対地通信および地上通信のいずれか一方のみが混雑して、通信の輻輳が発生したり、周波数利用効率が低下したりするという問題が生じる。
【０００４】
このような空対地通信および地上通信の両方の機能を備えた基地局が有する問題に関連する技術として、従来、６０ＧＨｚから９０ＧＨｚの高周波数帯を利用するとともに、指向性を有するビームを形成して空対地通信を行い、航空機の位置に応じて、航空機が存在する方向にビームが形成されるようにビームの方向を制御し、特に、水平面から少なくとも５度以上の場合にのみ、空対地通信を行うようにした技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１７−５２３７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、前記従来の技術のように、指向性を有するビームの方向を制御することで、空対地通信用の端末が地上向けセルに接続したり、空対地通信用でない端末が上空向けセルに接続したりする不具合を解消することができるが、ビームの制御に、航空機の位置および高度の情報が必要となるという問題があった。また、空対地通信および地上通信の両方の機能を備えた基地局では、初期アクセスやハンドオーバなどの際の通信制御の煩雑化を避けるため、地上通信と同一の手順で空対地通信を制御することが望ましい。
【０００７】
そこで、本発明は、航空機の位置および高度の情報を取得することなく、地上向けと上空向けとで無線リソースを適切に割り当てて、通信の輻輳や周波数利用効率の低下を避けることができ、さらに、地上通信と同一の手順で空対地通信を制御することができる基地局装置、通信システムおよび通信制御方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基地局装置は、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置と空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と地上通信を行う基地局装置であって、上空向けアンテナを用いて空対地通信用の前記端末装置と通信を行う空対地通信部と、地上向けアンテナを用いて地上の前記端末装置と通信を行う地上通信部と、前記上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、前記地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する制御部と、を備える構成とする。
【０００９】
また、本発明の通信システムは、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置と基地局装置とが空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と前記基地局装置とが地上通信を行う通信システムであって、前記基地局装置は、上空向けアンテナを用いて空対地通信用の前記端末装置と通信を行う空対地通信部と、地上向けアンテナを用いて地上の前記端末装置と通信を行う地上通信部と、前記上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、前記地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する制御部と、を備える構成とする。
【００１０】
また、本発明の通信制御方法は、基地局装置において、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置および地上の端末装置の接続先を制御する通信制御方法であって、上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、航空機の位置および高度の情報を取得することなく、地上向けと上空向けとで無線リソースを適切に割り当てることができるため、通信の輻輳や周波数利用効率の低下を避けることができる。また、初期アクセスやハンドオーバなどの通信制御を、地上通信と同一の手順で行うことができるため、通信制御が煩雑化することを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る通信システムの全体構成図
【図２】第１実施形態に係る通信システムの概要を示す説明図
【図３】第１実施形態に係る基地局１、空対地通信端末２およびユーザ端末４の概略構成を示すブロック図
【図４】第１実施形態に係る空対地通信端末２の動作手順を示すフロー図
【図５】第１実施形態に係る基地局１の動作手順を示すフロー図
【図６】第２実施形態に係る通信システムの全体構成図
【図７】第２実施形態に係る基地局１の緊急警報受信時の動作手順を示すフロー図
【図８】第２実施形態に係る基地局１のメッセージ受信時の動作手順を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置と空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と地上通信を行う基地局装置であって、上空向けアンテナを用いて空対地通信用の前記端末装置と通信を行う空対地通信部と、地上向けアンテナを用いて地上の前記端末装置と通信を行う地上通信部と、前記上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、前記地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する制御部と、を備える構成とする。
【００１４】
これによると、航空機の位置および高度の情報を取得することなく、地上向けと上空向けとで無線リソースを適切に割り当てることができるため、通信の輻輳や周波数利用効率の低下を避けることができる。また、初期アクセスやハンドオーバなどの通信制御を、地上通信と同一の手順で行うことができるため、通信制御が煩雑化することを避けることができる。
【００１５】
また、第２の発明は、前記制御部は、前記端末装置から送信されるメッセージを前記空対地通信部または前記地上通信部で受信すると、そのメッセージに含まれる所定の情報に基づいて、メッセージの送信元の前記端末装置が空対地通信用であるか否かを判定する構成とする。
【００１６】
これによると、端末装置が空対地通信用であるか否かを的確に識別することができる。
【００１７】
また、第３の発明は、前記制御部は、前記端末装置が空対地通信用である場合には、当該端末装置の接続先に前記上空向けセルを選定して、その上空向けセルのセルＩＤを含む接続指示のメッセージを前記空対地通信部から当該端末装置に送信する構成とする。
【００１８】
これによると、空対地通信用の端末装置が地上向けセルに接続することを確実に阻止することができる。
【００１９】
また、第４の発明は、前記制御部は、前記端末装置が空対地通信用でない場合には、当該端末装置の接続先に前記地上向けセルを選定して、その地上向けセルのセルＩＤを含む接続指示のメッセージを前記地上通信部から当該端末装置に送信する構成とする。
【００２０】
これによると、空対地通信用でない端末装置が上空向けセルに接続することを確実に阻止することができる。
【００２１】
また、第５の発明は、コアネットワークを介して緊急警報配信装置から緊急警報を受信するネットワーク通信部を備え、前記制御部は、前記緊急警報を受信すると、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御する構成とする。
【００２２】
これによると、基地局装置のコアネットワーク側の通信路の輻輳を抑制することができる。
【００２３】
また、第６の発明は、コアネットワークと通信を行うネットワーク通信部を備え、前記制御部は、前記ネットワーク通信部の通信量に応じて、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御する構成とする。
【００２４】
これによると、基地局装置のコアネットワーク側の通信路の輻輳を抑制することができる。
【００２５】
また、第７の発明は、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置と基地局装置とが空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と前記基地局装置とが地上通信を行う通信システムであって、前記基地局装置は、上空向けアンテナを用いて空対地通信用の前記端末装置と通信を行う空対地通信部と、地上向けアンテナを用いて地上の前記端末装置と通信を行う地上通信部と、前記上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、前記地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する制御部と、を備える構成とする。
【００２６】
これによると、第１の発明と同様に、航空機の位置および高度の情報を取得することなく、地上向けと上空向けとで無線リソースを適切に割り当てて、通信の輻輳や周波数利用効率の低下を避けることができ、さらに、地上通信と同一の手順で空対地通信を制御することができる。
【００２７】
また、第８の発明は、前記基地局装置は、コアネットワークを介して緊急警報配信装置から緊急警報を受信するネットワーク通信部を備え、前記制御部は、前記緊急警報を受信すると、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御する構成とする。
【００２８】
これによると、基地局装置のコアネットワーク側の通信路の輻輳を抑制することができる。
【００２９】
また、第９の発明は、基地局装置において、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置および地上の端末装置の接続先を制御する通信制御方法であって、上空向けアンテナにより形成される上空向けセルと、地上向けアンテナにより形成される地上向けセルとを、セルＩＤで識別可能に管理し、前記端末装置が空対地通信用であるか否かに応じて、前記上空向けセルまたは前記地上向けセルのいずれかに前記端末装置が接続するように制御する構成とする。
【００３０】
これによると、第１の発明と同様に、航空機の位置および高度の情報を取得することなく、地上向けと上空向けとで無線リソースを適切に割り当てて、通信の輻輳や周波数利用効率の低下を避けることができ、さらに、地上通信と同一の手順で空対地通信を制御することができる。
【００３１】
また、第１０の発明は、コアネットワークを介して緊急警報配信装置から緊急警報を受信すると、前記上空向けセルに前記端末装置を接続しないように制御する構成とする。
【００３２】
これによると、基地局装置のコアネットワーク側の通信路の輻輳を抑制することができる。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る通信システムの全体構成図である。
【００３５】
この通信システムは、航空機の乗客に機内インターネットサービスを提供するものであり、地上に設置された基地局１と、航空機に搭載された空対地通信端末２と、航空機に搭載されたアクセスポイント３と、ユーザが使用するユーザ端末４と、を備えている。
【００３６】
基地局１は、航空機に搭載された空対地通信端末２との間で空対地通信を行う。また、基地局１は、地上で使用されるユーザ端末４と地上通信を行う。空対地通信および地上通信には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの無線通信方式が採用される。また、基地局１は、コアネットワーク（バックボーン）を介してインターネットに接続されている。
【００３７】
空対地通信端末２は、地上に設置された基地局１との間で空対地通信を行う。また、空対地通信端末２は、アクセスポイント３にネットワーク接続されている。
【００３８】
アクセスポイント３は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮの通信方式により、航空機の機内で使用されるユーザ端末４と通信を行う。
【００３９】
ユーザ端末４は、スマートフォンやタブレット端末などである。このユーザ端末４は、航空機の機内では、アクセスポイント３に接続して、アクセスポイント３、空対地通信端末２、基地局１、およびコアネットワークを介して、インターネット上の配信サーバなどの対向局との間で、ユーザデータの送受信を行う。また、ユーザ端末４は、地上では、基地局１に接続して、基地局１およびコアネットワークを介して、インターネット上の配信サーバなどの対向局との間で、ユーザデータの送受信を行う。
【００４０】
なお、基地局１と空対地通信端末２との間での空対地通信、および基地局１と地上のユーザ端末４との間での地上通信の制御は、ＬＴＥなどのセルラー通信に共通する同一の手順で行われる。
【００４１】
また、基地局１において、空対地通信および地上通信に利用される周波数は、特に限定されないが、ＶＨＦ帯を利用して空対地通信および地上通信を行う場合、ユーザ端末４のセルラー通信は一般的にＵＨＦ帯を利用することから、ユーザ端末４が基地局１と直接通信することができない。この場合、ＶＨＦ帯を利用した通信に対応した中継装置（無線ＬＡＮのアクセスポイントなど）を設けて、この中継装置を介して、ユーザ端末４が基地局１と通信を行うようにすればよい。
【００４２】
次に、第１実施形態に係る通信システムの概要について説明する。図２は、通信システムの概要を示す説明図である。
【００４３】
基地局１は、上空向けアンテナ１１と、地上向けアンテナ１２と、を備えており、上空向けアンテナ１１により上空向けセルが形成され、地上向けアンテナ１２により地上向けセルが形成される。航空機に搭載された空対地通信端末２は上空向けセルに接続し、地上で使用されるユーザ端末４は地上向けセルに接続する。
【００４４】
基地局１は、地上に所要の間隔をおいて複数設置されており、航空機に搭載された空対地通信端末２は、移動に応じてハンドオーバを行い、接続先となる上空向けセルを切り替える。なお、地上向けアンテナのみを備えた地上向けの基地局（図示せず）も存在し、この基地局により地上向けセルが形成され、地上のユーザ端末４は、移動に応じてハンドオーバを行い、接続先となる地上向けセルを切り替える。
【００４５】
ここで、空対地通信端末２が、電波の反射などが原因で地上向けセルを検出して地上向けセルに接続する場合がある。また、空対地通信用でないユーザ端末４が、上空向けセルを検出して上空向けセルに接続する場合もある。このような場合、無線リソースが適切に割り当てられないため、空対地通信および地上通信のいずれか一方のみが混雑して、通信の輻輳が発生したり、周波数利用効率が低下したりする。
【００４６】
そこで、本実施形態では、上空向けセルおよび上空向けセルに、両者を識別可能なセルＩＤ（セル識別子）を付与し、基地局１において、空対地通信端末２およびユーザ端末４で行われるセルサーチで検出されたセル（接続先候補）を対象にして、セルＩＤに基づいて上空向けセルおよび上空向けセルのいずれであるかを識別して、空対地通信端末２には上空向けセルを割り当て、ユーザ端末４には地上向けセルを割り当るように制御する。
【００４７】
なお、セルＩＤは、いわゆるＰＣＩ(Physical Cell Identifier）であり、例えば、地上向けセルには「００」や「０１」などのセルＩＤが付与され、上空向けセルには「９０」や「９１」などのセルＩＤが付与される。
【００４８】
次に、第１実施形態に係る基地局１、空対地通信端末２およびユーザ端末４の概略構成について説明する。図３は、基地局１、空対地通信端末２およびユーザ端末４の概略構成を示すブロック図である。
【００４９】
空対地通信端末２は、空対地通信部３１と、ネットワーク通信部３２と、制御部３３と、記憶部３４と、を備えている。
【００５０】
空対地通信部３１は、ＬＴＥなどの無線通信方式により基地局１と通信を行う。
【００５１】
ネットワーク通信部３２は、ネットワーク接続されたアクセスポイント３と通信を行う。
【００５２】
記憶部３４は、自装置の端末ＩＤや、制御部３３を構成するプロセッサで実行されるプログラムなどを記憶する。なお、端末ＩＤは、ＳＩＭカード（Subscriber Identity Module Card）に記憶されたユーザＩＤ、具体的にはＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）である。
【００５３】
制御部３３は、プロセッサで構成され、記憶部３４に記憶されたプログラムにしたがって、自装置が接続可能なセルを探索するセルサーチや、基地局１から指示されたセルに接続する処理などを実行する。
【００５４】
ユーザ端末４は、セルラー通信部４１と、無線ＬＡＮ通信部４２と、制御部４３と、記憶部４４と、を備えている。
【００５５】
セルラー通信部４１は、自装置が地上にある場合に、ＬＴＥなどの無線通信方式により基地局１と通信を行う。
【００５６】
無線ＬＡＮ通信部４２は、自装置が航空機の機内にある場合かまたは無線ＬＡＮ機能を有効に設定された場合に、無線ＬＡＮの通信方式によりアクセスポイント３と通信を行う。
【００５７】
記憶部４４は、自装置の端末ＩＤや、制御部４３を構成するプロセッサで実行されるプログラムなどを記憶する。なお、端末ＩＤは、ＳＩＭカードに記憶されたユーザＩＤ（ＩＭＳＩ）である。
【００５８】
制御部４３は、プロセッサで構成され、記憶部４４に記憶されたプログラムにしたがって、自装置が接続可能なセルを探索するセルサーチや、基地局１から指示されたセルに接続する処理などを実行する。
【００５９】
基地局１は、空対地通信部１３と、地上通信部１４と、ネットワーク通信部１５と、制御部１６と、記憶部１７と、を備えている。
【００６０】
空対地通信部１３は、上空向けアンテナ１１を備え、ＬＴＥなどの無線通信方式により空対地通信端末２と通信を行う。
【００６１】
地上通信部１４は、地上向けアンテナ１２を備え、ＬＴＥなどの無線通信方式によりユーザ端末４と通信を行う。
【００６２】
記憶部１７は、空対地通信端末２の端末ＩＤに関する端末管理情報や、上空向けセルおよび地上向けセルのセルＩＤに関するセル管理情報や、制御部１６を構成するプロセッサで実行されるプログラムを記憶する。端末管理情報は、制御部１６の端末識別部２１において、空対地通信端末２を識別するために用いられる。セル管理情報は、制御部１６の接続先選定部２２において、上空向けセルと地上向けセルとを識別するために用いられる。
【００６３】
制御部１６は、端末識別部２１と、接続先選定部２２と、接続指示部２３と、を備えている。この制御部１６は、プロセッサで構成され、制御部１６の各部は、記憶部１７に記憶されたプログラムをプロセッサで実行することで実現される。
【００６４】
端末識別部２１は、空対地通信部１３および地上通信部１４で空対地通信端末２およびユーザ端末４から受信したメッセージに含まれる所定の情報（この場合は、端末ＩＤ）に基づいて、メッセージの送信元が空対地通信端末２であるか否かを判定する。なお、端末ＩＤに代えて、予め定められた空対地通信を要求するための所定の情報がメッセージに含まれている場合に、メッセージの送信元が空対地通信端末２であるか否かを判定するようにしてもよい。
【００６５】
接続先選定部２２は、端末識別部２１の判定結果、すなわち、メッセージの送信元が空対地通信端末２であるか否かに応じて、上空向けセルまたは地上向けセルのいずれかを接続先に選定する。具体的には、メッセージの送信元が空対地通信端末２と判定された場合には、空対地通信端末２から受信したメッセージに含まれる接続先候補のセルのセルＩＤに基づいて、これらの接続先候補のセルの中から、上空向けセルを接続先に選定する。一方、メッセージの送信元が空対地通信端末２でない、すなわち、地上のユーザ端末４と判定された場合には、ユーザ端末４から受信したメッセージに含まれる接続先候補のセルのセルＩＤに基づいて、これらの接続先候補のセルの中から、地上向けセルを接続先に選定する。
【００６６】
接続指示部２３は、接続先選定部２２で接続先として選定されたセル（上空向けセルまたは地上向けセル）に接続するように指示する接続指示のメッセージを、空対地通信部１３から空対地通信端末２に、または地上通信部１４から地上のユーザ端末４に送信する。
【００６７】
次に、第１実施形態に係る空対地通信端末２の動作手順について説明する。図４は、空対地通信端末２の動作手順を示すフロー図である。
【００６８】
空対地通信端末２では、まず、セルに未接続状態で、制御部３３において、自装置が接続可能なセルを探索するセルサーチを実施する（ＳＴ１０１）。そして、セルサーチで検出されたセル（接続先候補）のセルＩＤと自装置の端末ＩＤとを含むメッセージを、空対地通信部３１から基地局１に送信する（ＳＴ１０２）。
【００６９】
次に、基地局１から送信される接続指示のメッセージを空対地通信部３１で受信すると（ＳＴ１０３でＹｅｓ）、そのメッセージで接続先として指示された上空向けセルに接続する処理を行う（ＳＴ１０４）。
【００７０】
次に、空対地通信端末２では、セルに接続状態で、制御部３３において、自装置が接続中のセル以外で接続可能なセルを探索する周辺セルサーチを実施する（ＳＴ１０５）。そして、周辺セルサーチで検出されたセル（接続先候補）のセルＩＤと自装置の端末ＩＤとを含むメッセージを、空対地通信部３１から基地局１に送信する（ＳＴ１０６）。
【００７１】
次に、基地局１から送信されるハンドオーバ指示のメッセージを空対地通信部３１で受信すると（ＳＴ１０７でＹｅｓ）、そのメッセージで接続先（ハンドオーバ先）として指示された上空向けセルに接続（ハンドオーバ）する処理を行う（ＳＴ１０８）。
【００７２】
なお、地上のユーザ端末４の動作手順は、接続先が地上向けセルとなる点を除き、図４に示した空対地通信端末２の動作手順と同様である。
【００７３】
次に、第１実施形態に係る基地局１の動作手順について説明する。図５は、基地局１の動作手順を示すフロー図である。
【００７４】
基地局１では、まず、未接続の空対地通信端末２またはユーザ端末４から送信されるメッセージを空対地通信部１３または地上通信部１４で受信すると（ＳＴ２０１でＹｅｓ）、端末識別部２１において、受信したメッセージに含まれる端末ＩＤに基づいて、メッセージの送信元が空対地通信端末２であるか否かを判定する（ＳＴ２０２）。
【００７５】
ここで、メッセージの送信元が空対地通信端末２である場合には（ＳＴ２０２でＹｅｓ）、接続先選定部２２において、受信したメッセージに含まれる接続先候補のセルのセルＩＤに基づいて、接続先候補のセルの中から、上空向けセルを接続先に選定する（ＳＴ２０３）。そして、接続指示部２３において、上空向けセルを接続先とした接続指示のメッセージを、空対地通信部１３から空対地通信端末２に送信する（ＳＴ２０５）。
【００７６】
一方、メッセージの送信元が空対地通信端末２でない、すなわち、地上のユーザ端末４である場合には（ＳＴ２０２でＮｏ）、接続先選定部２２において、受信したメッセージに含まれる接続先候補のセルのセルＩＤに基づいて、接続先候補のセルの中から、地上向けセルを接続先に選定する（ＳＴ２０４）。そして、接続指示部２３において、地上向けセルを接続先とした接続指示のメッセージを、地上通信部１４からユーザ端末４に送信する（ＳＴ２０５）。
【００７７】
次に、接続済みの空対地通信端末２またはユーザ端末４から送信されるメッセージを空対地通信部１３または地上通信部１４で受信すると（ＳＴ２０６でＹｅｓ）、端末識別部２１において、受信したメッセージに含まれる端末ＩＤに基づいて、メッセージの送信元が空対地通信端末２であるか否かを判定する（ＳＴ２０７）。
【００７８】
ここで、メッセージの送信元が空対地通信端末２である場合には（ＳＴ２０７でＹｅｓ）、接続先選定部２２において、受信したメッセージに含まれる接続先候補のセルのセルＩＤに基づいて、接続先候補のセルの中から、上空向けセルを接続先に選定する（ＳＴ２０８）。そして、接続指示部２３において、上空向けセルを接続先とした接続指示（ハンドオーバ）のメッセージを、空対地通信部１３から空対地通信端末２に送信する（ＳＴ２１０）。
【００７９】
一方、メッセージの送信元が空対地通信端末２でない、すなわち、地上のユーザ端末４である場合には（ＳＴ２０７でＮｏ）、接続先選定部２２において、受信したメッセージに含まれる接続先候補のセルのセルＩＤに基づいて、接続先候補のセルの中から、地上向けセルを接続先に選定する（ＳＴ２０９）。そして、接続指示部２３において、地上向けセルを接続先とした接続指示（ハンドオーバ）のメッセージを、地上通信部１４からユーザ端末４に送信する（ＳＴ２１０）。
【００８０】
このように本実施形態では、航空機に搭載された空対地通信端末２を確実に上空向けセルに接続させ、地上のユーザ端末４を確実に地上向けセルに接続させることができる。これにより、上空向けセルに余裕があるにも拘わらず、空対地通信端末２が地上向けセルに接続し、また、地上向けセルに余裕があるにも拘わらず、地上のユーザ端末４が上空向けセルに接続することで、通信の輻輳が発生したり、周波数利用効率が低下したりする不都合を解消することができる。また、上空向けセルと地上向けセルとをセルＩＤで識別可能に管理するため、初期アクセスやハンドオーバなどの通信制御を、地上通信と同一の手順で行うことができるため、通信制御が煩雑化することを避けることができる。
【００８１】
なお、本実施形態では、航空機に搭載された空対地通信端末２について説明したが、空対地通信端末２は、ヘリコプター等の飛翔体に搭載されたものであってもよい。
【００８２】
また、本実施形態では、端末ＩＤとしてのＩＭＳＩをメッセージに付加して基地局１に送信して、基地局１において、受信したメッセージに含まれるＩＭＳＩに基づいて、メッセージの送信元が空対地通信端末２であるか否かを識別するようにしており、これにより、地上通信と同一の手順で空対地通信を制御することができるが、端末の識別に用いられる端末ＩＤはＩＭＳＩに限定されず、例えば、端末の本体に割り当てられるＩＭＥＩ（International Mobile Equipment Identity）などでもよい。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図６は、第２実施形態に係る通信システムの全体構成図である。
【００８４】
本実施形態では、地震などの災害などが発生して緊急警報が発令されると、救援要請や災害情報の情報収集や安否確認のために、地上のユーザ端末４による通信量が短期間のうちに一気に増大するおそれがあるため、地上向けセルによるユーザ端末４の地上通信を優先して、上空向けセルによる空対地通信端末２の空対地通信が利用できないようにする。これにより、基地局１のコアネットワーク側の通信路の輻輳を抑制して、被災地での救援要請などのための通信に支障が生じないようにできる。なお、航空機の機内のユーザ端末４は、空対地通信が利用できないことにより通信ができなくなるが、緊急警報が発令された対象エリアの上空を抜ける間の一時的なものなので、大きな影響はない。
【００８５】
具体的には、緊急警報配信装置５から緊急警報が、コアネットワークを介して、緊急警報の対象エリアに位置する基地局１に配信される。基地局１では、緊急警報を受信すると、空対地通信端末２が上空向けセルに接続中であれば、その接続を切断するように制御し、空対地通信端末２が接続中でなければ、空対地通信端末２の接続先として選定しないように制御する。
【００８６】
次に、第２実施形態に係る基地局１の動作手順について図７、図８を参照して説明する。なお、第２実施形態に係る空対地通信端末２の動作手順は、図４と同じである。
【００８７】
図７は、基地局１の緊急警報受信時の動作手順を示すフロー図である。図８は、基地局１のメッセージ受信時の動作手順を示すフロー図である。図８において、図５と同じ処理については、同ステップ番号を使用しその説明を省略する。なお、図７と図８の動作は、基地局１において同時に並行して処理される。
【００８８】
まず、基地局１の緊急警報受信時の動作手順について説明する。図７において、基地局１では、まず、緊急警報を受信したか否かを判定する（ＳＴ３０１）。緊急警報を受信していない場合は（ＳＴ３０１でＮｏ）、ＳＴ３０５に進む。
【００８９】
一方、緊急警報を受信した場合は（ＳＴ３０１でＹｅｓ）、現在、空対地通信端末２が接続中であるか否かを判定する（ＳＴ３０２）。ここで、空対地通信端末２が接続中である場合は（ＳＴ３０２でＹｅｓ）、空対地通信端末２に対して上空向けセルの切断指示を送信する（ＳＴ３０３）。この切断指示を送信した後、または、現在、空対地通信端末２が接続中ではない場合は（ＳＴ３０２でＮｏ）、上空向けセルの停止フラグを設定する（ＳＴ３０４）。
【００９０】
次に、ＳＴ３０１で緊急警報の受信の有無を判定してから、所定時間が経過したか否かを判定する（ＳＴ３０５）。ここで、所定時間が経過していない場合は（ＳＴ３０５でＮｏ）、ＳＴ３０１に戻り、以降の処理が繰り返される。一方、所定時間が経過した場合は（ＳＴ３０５でＹｅｓ）、上空向けセルの停止フラグを解除し（ＳＴ３０６）、ＳＴ３０１に戻る。
【００９１】
なお、ＳＴ３０１において、緊急警報を受信しなかった場合にも、所定時間の経過を待って、上空向けセルの停止フラグを解除するようにしたが、何も処理せずに、緊急警報を受信するまで待機するようにしてもよい。
【００９２】
次に、基地局１のメッセージ受信時の動作手順について説明する。図８において、メッセージの送信元が空対地通信端末２であるか否かを判定するＳＴ２０２およびＳＴ２０７に続いて、上空向けセルの停止フラグが設定されているか否かを判定する（ＳＴ４０１、ＳＴ４０２）。上空向けセルの停止フラグが設定されている場合は（ＳＴ４０１でＹｅｓ、ＳＴ４０２でＹｅｓ）、接続指示を行わずに、ＳＴ２０１に戻る。これにより、上空向けセルの停止フラグが設定されている間は、空対地通信端末２を基地局１に接続させないようにして、基地局１のコアネットワーク側の通信路の輻輳を抑制することができる。
【００９３】
なお、緊急警報は、具体的には、地震津波警報システム（ＥＴＷＳ：Earthquake Tsunami Warning System）や全国瞬時警報システム（Ｊアラート）で発令される緊急警報などである。
【００９４】
また、基地局１が緊急警報を受信した場合だけではなく、基地局１が、制御部１６において、コアネットワーク側の通信路の輻輳（ネットワーク通信部による通信量の増大）が発生したことを検知した場合に、上空向けセルの停止フラグを設定して、上空向けセルによる空対地通信端末２の空対地通信を利用できないようにし、地上向けセルによるユーザ端末４の地上通信を優先するようにしてもよい。
【００９５】
また、基地局１は、緊急警報を受信したとき、あるいは通信路の輻輳時に、上空向けアンテナ１１からの送信を停止して上空向けセルの形成をしないようにし、所定時間経過後に、上空向けアンテナ１１からの送信を再開するようにしてもよい。
【００９６】
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。また、上記の実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係る基地局装置、通信システムおよび通信制御方法は、航空機の位置および高度の情報を取得することなく、地上向けと上空向けとで無線リソースを適切に割り当てて、通信の輻輳や周波数利用効率の低下を避けることができ、さらに、地上通信と同一の手順で空対地通信を制御することができる効果を有し、航空機に搭載された空対地通信用の端末装置と空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と地上通信を行う基地局装置、空対地通信用の端末装置と基地局装置とが空対地通信を行うとともに、地上の端末装置と基地局装置とが地上通信を行う通信システム、および基地局装置において、空対地通信用の端末装置および地上の端末装置の接続先を制御する通信制御方法などとして有用である。
【符号の説明】
【００９８】
１  基地局
２  空対地通信端末
３  アクセスポイント
４  ユーザ端末
１１  上空向けアンテナ
１２  地上向けアンテナ
１３  空対地通信部
１４  地上通信部
１５  ネットワーク通信部
１６  制御部
１７  記憶部
３１  空対地通信部
３２  ネットワーク通信部
３３  制御部
３４  記憶部
４１  セルラー通信部
４２  無線ＬＡＮ通信部
４３  制御部
４４  記憶部
【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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【図７】
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【図８】
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