(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラ式無線通信ネットワーク用の基地局であって、
セルラ式無線通信プロトコルを使用して、前記セルラ式無線通信ネットワーク内の遠隔通信装置との無線接続を可能にする第１のインタフェースと、
広域網を通じた接続を可能にする第２のインタフェースと、
を備え、さらに
前記第１のインタフェースに接続される遠隔通信装置と前記セルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークとの間の前記第１のインタフェースと前記第２のインタフェースと前記広域網を通じた通信を可能にするソフトウェアと、
トラフィックが前記セルラ式無線通信ネットワークの前記コアネットワークを経由することなしに、前記第１のインタフェースに接続される遠隔通信装置と、前記広域網に接続される別の装置との間の前記第１のインタフェースと前記第２のインタフェースと前記広域網を通じた通信を可能にするソフトウェアと、
前記第１のインタフェース上のデータパケットにアクセスし、前記データパケットに基づき、前記セルラ式無線通信ネットワークのコアネットワーク経由でトラフィックを送るか、前記セルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークを経由することなく前記別の装置にトラフィックを送るかを決定する終端機能と、
を備えることを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記基地局は、前記第１のインタフェースを通した前記遠隔通信装置との通信の暗号化を実行可能であることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記基地局は、前記セルラ式無線通信ネットワークの前記コアネットワークで利用可能な機能と、その機能が利用可能でない遠隔通信装置との間の相互作用を実行でき、前記遠隔通信装置を前記機能にアクセスできるようにすることを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
前記基地局は、前記遠隔通信装置から前記第１のインタフェースを通じて受信したメッセージを解読するように構成され、そこから受信したデータパケットにアクセスし、要求に応じて前記データパケットをルーティングすることができることを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項５】
前記別の装置はネットワークコンピュータを備え、前記ネットワークコンピュータから前記遠隔通信装置へのデータのダウンロードを可能にすることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項６】
前記別の装置は、請求項１に記載の別の基地局を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項７】
前記ソフトウェアは、トラフィックが前記セルラ式無線通信ネットワークの前記コアネットワークを通過することなしに、前記第１のインタフェースに接続される遠隔通信装置と前記別の基地局に接続される別の遠隔通信装置との間の前記広域網を通じた通信を可能にすることを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
セルラ式無線通信ネットワークであって、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基地局を備え、管理ノードをさらに有し、前記管理ノードは、前記広域網に接続される前記装置または別の各装置を定義することができ、前記第１のインタフェースに接続される前記遠隔通信装置は、トラフィックが前記セルラ式無線通信ネットワークの前記コアネットワークを通過することなしに、前記広域網に接続される前記装置または別の各装置と通信可能であることを特徴とする移動無線通信ネットワーク。
【請求項９】
前記管理ノードは、前記基地局に割り当てられた前記セルラ式無線通信ネットワークのチャネルを指定可能であることを特徴とする請求項８に記載の移動無線通信ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセルラ基地局、特に、例えば家庭またはオフィス内に移動通信サービスを提供するために便利に使用できるセルラ式通信ネットワーク用の基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＳＭおよびＵＭＴＳなどの規格の広域セルラサービスは、広い地域（何キロメートルものセル半径）をカバーする能力のある従来の基地局から一般に提供される。しかし、建物内のカバレッジ（coverage）は、建物構造による無線周波数の減衰および周囲の建物による無線シャドウイング効果のために、より難しいことがある。このカバレッジ問題は、高次のコンステレーションまたは低拡散率使用の信号に必要とされるより高い信号対雑音値のせいで、ＥＤＧＥおよびＵＭＴＳなどの高速データ通信手段の提供を狙う規格ではもっと難しくなる。ＵＭＴＳに使用される周波数などの高周波数も、これらの信号が建物構造を通してより大きな減衰を受けることから、問題を倍加させる。
【０００３】
これらの問題に対する従来の解決策は、建物内および都市圏内のカバレッジを強化するためにさらに多くの基地局およびＲＦ中継システムを配置するものであろう。これらの解決策は、極めて高価になり、人口密集地にさらに多くの基地局を置くことによるいっそうの美観への影響は、住民からの反対および事業者に対する追加の訴訟費用の原因となる。家庭またはオフィス内のセルラトラフィックを処理するためのＷｉＦｉまたはブルートゥースなどの短距離無線インタフェースの使用は、代替のアプローチではあるが、顧客または事業者に新しいハンドセットへの投資を余儀なくさせる。
【０００４】
最近の数字によると、全セルラ通信呼の７０％超が建物内で行われるので、この問題は、セルラ通信産業の将来の成長に深刻な障害を生じさせる。
【０００５】
例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線アクセスポイントを設備することは周知である。ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、データへのアクセスを可能にするために、コンピュータユーザによるインターネットなどのコンピュータネットワークへの無線接続を可能にする。
【０００６】
しかし、この種の無線アクセスポイントは、非常に多数の既存のセルラ移動通信装置のどれからのアクセスも可能にしないという限界がある。
【０００７】
特許文献１は、例えば顧客の家庭またはオフィスなどの建物内などの、マクロセルネットワーク内の小地域の無線カバレッジを確立する低電力基地局を開示している。この基地局は、家庭またはオフィス内の既存のＩＰ接続を用いて従来の無線ネットワークインフラストラクチャに接続されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０２０４０９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これは、ユーザがその無線ネットワーク内のみしか、自分の移動通信装置を使用できないという制限がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の態様によれば、セルラ式無線通信ネットワーク用の基地局が提供され、その基地局は、
セルラ式無線通信プロトコルを使用して、セルラ式無線通信ネットワーク内の遠隔通信装置との接続を可能にする第１のインタフェースと、
広域網を通じた接続を可能にする第２のインタフェースと、
ローカルエリアネットワークを通じた接続を可能にする第３のインタフェースと
を備え、さらに
第１のインタフェースに接続する遠隔通信装置と前記セルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークとの間の広域網を通じた通信を可能にするソフトウェアと、
トラフィックがセルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークを通過することなしに、第１のインタフェースに接続する遠隔通信装置とローカルエリアネットワークに接続する装置との間のローカルエリアネットワークを通じた通信を可能にするソフトウェアと、
広域公衆網内の他の基地局と共通のスペクトラムを使用する基地局の一元管理を可能にするソフトウェアとを備える。
【００１１】
この利点は、トラフィックがセルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークを通過する必要なしに、ユーザはローカルエリアネットワークに接続する装置と通信可能であり、これによりコアネットワークの負荷を減少できることである。
【００１２】
好ましくは、本発明による基地局は、セルラ式無線通信ネットワーク内の他の基地局と共用する無線周波数スペクトラムの一部を使用する。これらの基地局は、公衆広域網内でマクロセル、マイクロセル、ピコセルまたは「フェムトセル」にさえサービスしてもよい。
【００１３】
好ましくは、基地局は、第１のインタフェースを通した遠隔通信装置との通信の暗号化を実行可能とすることである。
【００１４】
好ましくは、セルラ式無線通信ネットワークは管理ノードを有し、管理ノードはローカルエリアネットワークに接続する前述の装置または各装置を定義することが可能である。第１のインタフェースに接続する遠隔通信装置は、トラフィックがセルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークを通過することなしに、そのローカルエリアネットワークに接続する装置と通信が可能である。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、セルラ式無線通信ネットワーク用の基地局が提供され、その基地局は、
セルラ式無線通信プロトコルを使用して、セルラ式無線通信ネットワーク内の遠隔通信装置との接続を可能にする第１のインタフェースと、
広域網を通じた接続を可能にする第２のインタフェースと
を備え、さらに
第１のインタフェースに接続する遠隔通信装置とセルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークとの間の前記広域網を通じた通信を可能にするソフトウェアと、
トラフィックがセルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークを通過することなしに、コンピュータから遠隔通信装置へデータのダウンロードを可能にするために、第１のインタフェースに接続する遠隔通信装置と前記広域網に接続するネットワークサーバとの間の広域網を通じた通信を可能にするソフトウェアとを備える。
【００１６】
この利点は、トラフィックがセルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークを通過する必要なしに、ユーザは広域網に接続する装置と通信可能なことである。
【００１７】
好ましくは、基地局は、第１のインタフェースを通じた遠隔通信装置との通信の暗号化を実行可能とすることである。
【００１８】
また、好ましくは、セルラ式無線通信ネットワークは管理ノードを有し、管理ノードは広域網に接続する前述のネットワークサーバまたは各ネットワークサーバを定義することが可能である。第１のインタフェースに接続する遠隔通信装置は、トラフィックがセルラ式無線通信ネットワークのコアネットワークを通過することなしに、その広域網に接続するネットワークサーバと通信が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による基地局を組み入れるシステムのブロック図である。
【図２】本発明による基地局のハードウェアアーキテクチャを示すブロック図である。
【図３】本発明による基地局のソフトウェアアーキテクチャを示すブロック図である。
【図４】本発明による基地局によって可能になる相互接続を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、システムアーキテクチャを示すブロック図である。移動体通信事業者（ＭＮＯ、Mobile Network Operator)は、セルラ基地局（図に示していない）のネットワークを含む無線ネットワーク１０と、固定電話網（fixed telephone network）への接続を有するコアネットワーク２０とを有する無線通信ネットワークを所有し運用する。これらは、以下に記述の除いて、おおむね従来のものである。
【００２１】
携帯電話機３０は、無線通信ネットワークでカバーされた地域を移動するとき、固定電話網の他の電話機、またはセルラ基地局、それ故固定電話網とも無線接続を確立している他の携帯電話機と通信するために、セルラ基地局の１つと無線接続を確立することができる。
【００２２】
本発明によれば、例えば追加の無線カバレッジを必要とする家庭またはオフィスまたは他の場所に、別の基地局すなわちアクセスポイント５０が設置される。このアクセスポイント５０は、これが配置される建物の所有者による使用のために設置されるが、無線通信ネットワークに統合される。すなわち、アクセスポイントは、チャネルグループの一部を永続的または一時的に割り当てられることにより、無線通信ネットワークに割り当てられた無線周波数スペクトラムの一部を共用する。従って、このチャネルグループは、公衆広域網内でマクロセル、マイクロセル、ピコセル、または「フェムトセル」にさえサービスしてもよい他の基地局と共用される。その結果、携帯電話機３０は、アクセスポイント５０のごく近傍から離れるとき、アクセスポイント５０から別の基地局に移動してもよいし、またアクセスポイント５０のごく近傍に戻るとき、別の基地局からアクセスポイント５０に移動してもよい。
【００２３】
それ故、アクセスポイント５０は、当該無線通信ネットワーク内の基地局の役割を果たす。例えば、それは、全く変更していない従来の携帯電話機３０または他のユーザ装置が、ＧＳＭ／ＧＰＲＳおよび／またはＵＭＴＳエアインタフェースを使用して、音声および／またはデータサービス用の接続を確立するのを可能にしてもよい。もちろん、アクセスポイント５０は、任意の適切なセルラ式無線通信システムの標準エアインタフェースを使用して携帯電話機３０との接続を確立する能力を付与されてもよい。
【００２４】
アクセスポイント５０は、家庭またはオフィス４０内のイーサネットローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）４２との接続部を有する。図１に示すように、アクセスポイント５０は、イーサネットＬＡＮ４２を通じて、１台以上のローカルＰＣまたはサーバ４４に接続可能である。
【００２５】
アクセスポイント５０は、イーサネットＬＡＮ４２を通じて、ＩＰゲートウェイ装置６０に接続可能である。ＩＰゲートウェイ装置６０は、デジタル加入者線（ＤＳＬ、Digital Subscriber Line）を介して、またはデジタルマルチメディアケーブルネットワークなどの他のＩＰ伝送方法を介して、例えばインターネットなどのＩＰネットワーク７０を通じて、ＭＮＯネットワークへのＩＰ接続を提供する。従って、家庭またはオフィスからの既存のＩＰ接続は、アクセスポイント５０からのバックホール（backhaul）を提供するために使用されてもよい。事業者のコアネットワーク２０との柔軟なインタフェーシングは、ＵＭＡ規格を使用してＵＭＡゲートウェイ２２を通してＭＮＯのコアネットワークまたは無線アクセスネットワークへの接続を介して提供されてもよい。このアプローチは、ＶｏＩＰ(Voice-over-Internet Protocol)技術を使用して、データおよび音声の低コスト伝送を可能にする。
【００２６】
ＩＰネットワーク７０を通じたＩＰゲートウェイ６０からＭＮＯ無線アクセスネットワーク１０への接続は、ＧＡＮＣ(Generic Access Network Controller)として３ＧＰＰによって標準化されているＵＭＡ  ＵＮＣ(Unlicensed Network Controller)１２によって提供される。無線アクセスネットワーク１０とインタフェースする他の非標準の解決策も、代替アプローチとして使用できよう。事業者のコアネットワークへの直接接続は、アクセスポイントとＳＩＰゲートウェイやＩＰマルチメディアサブシステムなどの適切なゲートウェイとの間のＳＩＰインタフェースの使用を通して達成されてもよい。
【００２７】
この図の実施形態では、ＤＳＬまたはケーブルとのＩＰゲートウェイ装置６０は、ＰＯＴＳ電話機またファクス装置６２の接続、ならびにテレビ６４にＩＰＴＶサービスを提供する音声／映像接続の提供を含む。アクセスポイント５０は、これらの設備をＭＮＯネットワークに統合可能にするサービス環境を有し、ユーザに洗練された新サービスの提供を可能にする。
【００２８】
本発明の代替実施では、アクセスポイント５０は、ＩＰゲートウェイ装置６０内のコンポーネントとして統合されてもよい。その場合、内部ＩＰ接続が、組み込まれたアクセスポイントコンポーネントをＩＰゲートウェイ装置内のルータ機能に結合する。この構成は、場合によっては全体のコストをより安く提供することがあり、データ、固定音声、マルチメディアおよび携帯サービスを統合するゲートウェイ設備の提供に関心を向ける事業者には都合がよい。
【００２９】
従って、携帯電話機３０は、家庭またはオフィス４０内、さもなければアクセスポイント５０のカバレッジエリア内にいる間、セルラ式無線通信ネットワーク内の他のどの基地局を介したのと同じ方法でＭＮＯネットワークに接続できる。
【００３０】
図１は、ＩＰネットワーク７０に接続するネットワークサーバ７２も示している。当然のことながら、ＩＰネットワーク７０がインターネットの場合、膨大な数のサーバおよび他の装置がネットワークに接続される。以下でより詳細に記述するように、携帯電話機３０のユーザは、アクセスポイント５０を用いてこのような装置にアクセスしてもよい。
【００３１】
図１は、ＩＰネットワーク７０に接続する管理システム７４も示している。管理システム７４は、利用可能なサービスの制御を含むアクセスポイント５０の動作を管理するため移動体通信事業者によって提供される。
【００３２】
例えば、上記のように、またより詳細を以下に記述するように、携帯電話機３０のユーザは、アクセスポイントを経由して、イーサネットＬＡＮ４２を通じて１台以上のローカルＰＣ若しくはサーバ４４との接続、またはＩＰゲートウェイ装置６０を通してそれに接続する別の装置との接続、またはＩＰゲートウェイ装置６０を通してＩＰネットワーク７０に接続するネットワークサーバ７２との接続を確立できる。これらの接続は、トラフィックが無線通信ネットワークのコアネットワーク２０を通過することなしに、確立することができる。管理システム７４は、このような接続が確立できる装置またはＩＰアドレスを定義することができる。その場合、これらの接続は、移動体通信事業者が望む場合、限られた数の装置またはＩＰアドレスとだけ確立されてもよい。
【００３３】
また、管理システム７４は、アクセスポイント５０に割り当てられるチャネル（これは、特定の移動無線通信システム次第で、周波数、タイムスロット、および／または拡散符号によって指定されてもよい）を指定することができる。これらのチャネルは、ネットワーク全体の要件に応じて、半永久的に割り当てられてもよいし、また定期的に変更されてもよい。
【００３４】
図２は、アクセスポイント５０のハードウェアアーキテクチャを示すブロック図である。アーキテクチャは、ＡＲＭ  ＡＭＢＡバスなどのプロセッサバス８０によって相互接続される相当数の機能ブロックで構成される。
【００３５】
アクセスポイント５０は、ＲＪ４５イーサネット１０／１００インタフェース８２を含む、様々な外部有線インタフェースを有する。イーサネットインタフェース８２は、ＩＰゲートウェイ装置６０とそこからＭＮＯネットワークおよびインターネットへの接続のためにローカルＬＡＮへの接続を提供するとともに、１台以上のＰＣ４４など若しくは高度サービス提供に関してはＩＰＴＶ６４などのイーサネットネットワークに接続する他の装置へのアクセスも提供する。それ故、アクセスポイント５０は、標準ＵＭＡ  ＵＮＣへの適合を通して無線アクセスネットワーク（Radio Access Network）１０へ、またはいつものｌｕｂ（ＵＭＴＳ）若しくはＡｂｉｓ（ＧＳＭ）インタフェースとは対照的に、ＳＩＰによるコアネットワークへのＩＰベースのインタフェースを有してもよい。
【００３６】
アクセスポイント５０は、アクセスポイント５０に関する一意識別子を提供する標準ＵＭＴＳ  ＳＩＭカードの使用を可能にするＵＳＩＭ(UMTS Subscriber Identification Module)カードインタフェース８４も有する。この結果、管理システム７４および事業者の無線ネットワーク１０およびコアネットワーク２０に装置を識別させ、それによって様々なサービスの提供を受けられるようにする。ＧＳＭ  ＳＩＭインタフェースまたはＩＭＳ  ＩＳＩＭインタフェースも、代替実装として使用できよう。
【００３７】
アクセスポイント５０は、暗号専用コプロセッサ８８およびパケット処理専用コプロセッサ９０によって補助されるＡＲＭ９２６（適切な周辺装置と一緒に）などの小さな内臓ＣＰＵとして実装されるプロトコルエンジン８６も有する。これらのコプロセッサは、特定の集中的なタスクに関してメインＣＰＵの負荷を取り除く。例えば、ＩＰｓｅｃパケットペイロードの暗号化は、ＡＥＳおよび３ＤＥＳ暗号化プロトコルをサポートする暗号アクセラレータ８８によって処理される。アクセスポイント５０からＵＮＣ１２および管理システム７４へのＶＰＮ接続は、内部暗号処理を使用し、ＶＰＮ暗号処理はアクセスポイント５０以外で処理されてもよい。
【００３８】
メインＣＰＵは、メインＣＰＵバス８０を介してベースバンドモデム９２およびイーサネットポート８２を含むシステム内の全機能ブロックの構成および制御も担当する。全システム機能ブロックに関する構成データを含むシステムソフトウェアイメージは、アクセスポイント５０内のフラッシュメモリ９４に格納される。２つの全部そろったシステムイメージが格納され、これにより、更新されたシステムイメージが管理システム７４からアクセスポイント５０へダウンロードでき、一方で、破損データをダウンロードした場合のフォールバックオプションとして前イメージが保有される。
【００３９】
メインＣＰＵの周辺装置には、ソフトウェア健全性チェック用のウオッチドッグタイマと、システム内デバッグ用のＪＴＡＧおよびシリアルポートと、ＬＥＤ状態表示、システム電力管理、およびシステムアラーム収集を含むシステム制御用ＧＰＩＯとを有する。
【００４０】
アクセスポイント５０は、９００ＭＨｚ若しくは１８００ＭＨｚのＧＳＭ用の第１のＲＦインタフェース９４と、２１００ＭＨｚのＵＭＴＳ用の第２のＲＦインタフェース９６とを有する。それ故、ＧＳＭとＵＭＴＳとの同時動作を可能にする。ＧＳＭおよびＵＭＴＳの受信パス（path）に関しては、アップリンク（基地局受信）およびダウンリンク（端末受信）の両方の周波数がアクセス可能である。送信パスに関しては、ダウンリンク（基地局送信）周波数だけが利用可能である。インストール時、アクセスポイント５０は、管理システム７４から提供されるＧＳＭおよびＵＭＴＳキャリヤ周波数の許可リストからＧＳＭおよびＵＭＴＳの両方に対して最小の雑音／干渉を有するダウンリンクＲＦキャリヤ周波数を選択する。許可されたダウンリンク周波数は、アクセスポイント５０が、受信パスをＵＥモードに構成し、送信パスを無効にしてスキャンする。
【００４１】
アクセスポイント５０は、建物内の５０ｍ未満の距離内の静止または歩行（例えば、１０ｋｍ／ｈを超えない）ユーザにセルラサービスを提供するように設計される。従って、所要の送信電力は従来のマクロセル基地局に比べて劇的に減少する。しかし、本明細書に記載の機能は、あらゆる電力レベルで動作し、あらゆる種類の携帯ユーザを処理するどの基地局で提供されてもよい。
【００４２】
ＲＦインタフェース９４、９６は、モデムアナログインタフェース９８を通して、ベースバンドモデム９２へ接続される。ベースバンドモデム９２は、ＧＳＭおよびＵＭＴＳの基地局モデムに対してサンプルレート処理、チップレート処理（ＵＭＴＳだけ）およびシンボルレート処理を提供する。
【００４３】
アクセスポイント５０は、その近くのＧＳＭ／ＵＭＴＳ基地局および近くの他のアクセスポイントからブロードキャストチャネル（ＢＣＨ、Broadcast Channel）の取得を可能にするために、ＧＳＭ移動機（ＭＳ、Mobile Station）およびＵＭＴＳユーザ装置（ＵＥ、User Equipment）の限定的なモデム機能を有する。ＵＥモデムモードは、初期設置中にローカルＲＦ環境を調査するため、また初期設置後定期間隔でＲＦ環境をモニタし、必要な場合アクセスポイント構成を変更するために使用される。
【００４４】
ベースバンドモデム９２は、５年もの現場寿命を超える高い適応能力を確実にするために、ソフトウェアベースのアーキテクチャを使用して実装され、例えば、装置を置き換える必要なしに、実際に使用されている状況でＨＳＤＰＡまたはＥＤＧＥサービスの将来の高度化を提供可能にするためにアップグレードできる。
【００４５】
アクセスポイント５０は、５年の耐用年限にわたってＧＳＭおよびＵＭＴＳの基地局運用に対して十分な精度を提供する、タイミングおよび周波数基準１００を有する。
【００４６】
それ故、アクセスポイント５０のこの実施形態は、様々な運用上の特徴を提供する。例えば、ユーザ設置可能で、自動構成で、周囲のＲＦ環境に適応する。標準ＧＳＭ／ＵＭＴＳプロトコルを使用して、アクセスは指定のユーザに制限してもよい。さらに、共通のイーサネットＬＡＮに接続する大きな屋内地域に設置された複数のアクセスポイント装置は、事業者のセルラネットワークの無線ネットワーク１０またはコアネットワーク２０の他のシステムの介入なしに、それらの装置間ハンドオフを管理しても良い。
【００４７】
図３は、アクセスポイント５０のプロトコルエンジン８６に加えて、暗号アクセラレータ８８およびパケット処理アクセラレータ９０の上で動くソフトウェアのアーキテクチャの、サービス環境および下位スタックレイヤへの制御パスを強調した概念的全体像を提供するものである。
【００４８】
アクセスポイント５０は、４つのデータネットワーク、すなわち、外部ＭＮＯコアネットワーク２０、外部インターネット７０、携帯電話機３０などの携帯装置（ＧＳＭ／ＵＭＴＳを介して）、および、ホームネットワーク（イーサネットを介して）を融合する能力を利用可能なサービスプラットフォームを有する。
【００４９】
アクセスポイントのスタックアーキテクチャは、強力なサービス環境１２０を有する。そのサービス環境は、Ｊａｖａベースであり、Ｊａｖａバーチャルマシン１２２、およびＡＰＩインタフェースの形態でアクセスポイントライブラリ１２４を有する。ＡＰＩインタフェースは、アプリケーション１２６が呼／データセッション、トラフィックルーティング、および他の多くの機能を制御するために、スタックの下位レイヤと相互連携することを可能にする。サービス環境１２０は、ウェブサーバ１２８も有し、これは、ローカルＰＣによってデバッグおよび保守するために機密保護オプションを有し、構成およびモニタリング、ならびに所望のアプリケーションの選択および購入にもまた、ユーザに便利なインタフェースを提供する。サービス環境１２０は、管理システム（ＭＳ、Management System）クライアント１３０も含み、これはアクセスポイント５０を構成し、その運用の様々な様相をモニタする。ＭＳクライアント１３０は、プロビジョニングシステムを制御し、図３に示すシステムソフトウェアのどのコンポーネントも置換し再開できるようにする。
【００５０】
上記のように、サービス環境１２０は、例えば移動体通信事業者（mobile network operator）またはＩＰゲートウェイ６０のプロバイダによって作成される様々なアプリケーション１２６も有する。アプリケーション１２６は、アクセスポイント５０にプリインストールされてもよいし、事業者の発案または例えば有料サービスの一部としてユーザからの要求で、事業者のネットワークからのダウンロードによって配信されてもよい。
【００５１】
ソフトウェアのネットワーク（ＺＮ）レイヤ１３２は、セッション制御機能を提供し、特定の移動体通信事業者（ＭＮＯ）構成およびエンドユーザ設定に関して、アクセスポイント５０がどのように構成され動作するかを決定するサービスフローおよびポリシーを管理実施する。構成パラメータは、管理システム（ＭＳ）クライアント１３０、またはＪａｖａアプリケーションを介して、またはウェブサーバ１２８を介してＺＮデータベース１３４にロードされる。これらのパラメータは、アクセスポイント内のセッション制御動作に関する「ルール」を提供する。セッション制御機能に含まれるものには、ＭＮＯコアネットワーク上でのアクセスポイント５０に関する登録、呼制御およびトラフィックフロー／ルーティング用のポリシーの実施と、登録、呼制御およびトラフィックフローに関するＵＭＡクライアントの制御（以下でさらに記述）と、ＩＰゲートウェイ６０を介してＧＳＭ／ＵＭＴＳサービスの配信および他のサービスとの相互連携を行うアクセスポイントＺＡＰリソースの効率的管理がある。
【００５２】
ソフトウェアのネットワーク（ＺＮ）レイヤ１３２の下には、非アクセス層（ＮＡＳ、Non Access Stratum）機能１３６があるが、これは、ＭＮＯのＧＳＭ／ＵＭＴＳコアネットワーク２０がアクセスポイント５０に接続されていないとき、サービスをＵＥに提供するために必要である。この機能により、従来のやり方でＧＳＭ／ＵＭＴＳコアネットワークに接続されていないときに、アクセスポイント５０は、携帯ユーザ愛用のＳＭＳおよびＭＭＳなどの通常のＧＳＭ／ＵＭＴＳサービスを提供することが可能になる。このようなサービスを提供するために、アクセスポイント５０は、移動通信交換局（ＭＳＣ、Mobile Switching Centre）、サービングＧＰＲＳサービスノード（ＳＧＳＮ、Serving GPRS Service Node）、ＧＳＭ基地局サブシステム（ＢＳＳ、Basestation Subsystem）、および無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ、Radio Network Subsystem）に大抵収容されるコアネットワーク機能を凝縮したサブセットを有する。
【００５３】
アクセスポイント５０に実装される非アクセス層レイヤ１３６は、それ故従来のＧＳＭ／ＵＭＴＳネットワーク内のＭＳＣおよびＳＧＳＮノードに通常含まれる様々な機能を提供する。このような機能の１つは、呼制御（ＣＣ、Call Control）である。これは、主に回線交換接続用に２つのピアエンティティ間の呼設定を可能にする。
【００５４】
ＮＡＳレイヤ１３６は、パケットデータセッション制御用のセッション管理（ＳＭ、Session Management）と、アクセスポイント５０とネットワークＳＭＳサービスセンタとの間のＳＭＳメッセージ伝送用のショートメッセージサービス（ＳＭＳ、Short Message Service）機能と、通話中着信、呼保留および多者間通話などの付加サービス（ＳＳ、Supplementary Services）と、位置登録、認証および暗号化などのＵＥ移動要素管理用の移動管理／ＧＰＲＳ移動管理（ＭＭ／ＧＭＭ）と、アクセスポイント５０に取り付けられてもよいＵＳＩＭカードに関連する制御機能も提供する。アクセスポイント５０は、従来のネットワークでは本質的にＧＧＳＮ機能であるパケットルーティング機能も提供する。
【００５５】
ＮＡＳ機能の下に、アクセス層機能があり、具体的にはＵＭＴＳアクセス層機能１３８およびＧＥＲＡＮアクセス層機能１４０である。
【００５６】
ＵＭＴＳアクセス層機能１３８は、ＳＧＳＮ機能、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ、Radio Network Controller）機能、およびベースバンドモデム９２に実装されるＵＭＴＳ物理レイヤへのインタフェースを備える。ＲＮＣおよび物理レイヤインタフェース機能は、使用されるコアネットワークインタフェースにかかわらず、ＵＭＴＳをサポートするすべてのアクセスポイントのサービスに必要である。
【００５７】
より詳細には、アクセス層機能は以下に示す要素を備える：
・ＰＤＣＰ(Packet Data Convergence Protocol)
ヘッダ圧縮、ＩＰデータストリームの復元（オプション）、ユーザデータ転送、ＰＤＣＰシーケンス番号の維持（通常ＳＧＳＮ機能の一部）。
・無線リソース制御（ＲＲＣ、Radio Resources Control）
ＮＡＳおよびＡＳに関連する情報のブロードキャストと、ＲＲＣ接続の確立、保持および解放と、無線ベアラおよび無線リソースの確立、再構成および解放と、ＲＲＣ接続移動機能と、所要ＱｏＳの制御と、ＵＥ測定報告および制御と、アウターループ電力制御と、暗号化制御。
・無線リンク制御（ＲＬＣ、Radio Link Control）
パケットのバッファリング、分割および連結を含むシグナリングおよびデータパケットの送信および受信。アクノレッジモード、非アクノレッジモードおよびトランスペアレントモードの３つのエンティティ形式を備える。
・媒体アクセス制御（ＭＡＣ、Medium Access Control）
論理チャネルとトランスポートチャネル間のマッピング、各トランスポートチャネルに対する適切なトランスポートフォーマットの選択、ＵＥ間の優先処理、共用および専用のトランスポートチャネルのトランスポートブロック（セット）との上位レイヤＰＤＵの多重化／逆多重化。
・ＵＭＴＳレイヤ１
ベースバンドモデムに実装されたＵＭＴＳモデム機能へのインタフェース。
【００５８】
ＧＥＲＡＮアクセス層機能１４０は、ＢＳＳおよび限定されたＳＧＳＮ機能を備える。ＢＳＳ機能は、アクセスポイント５０とＭＮＯコアネットワーク２０との間で使用されるインタフェースにかかわらず、全ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥサービスを補助するために必要である。
【００５９】
ＧＥＲＡＮアクセス層機能１４０のＳＧＳＮ機能は以下の要素を備える：
・ＳＮＤＣＰ(Sub-Network Dependent Convergence Protocol)
いくつかのパケットデータプロトコルの多重化と、データ圧縮／復元（オプション）と、ヘッダ圧縮／復元（オプション）と、分割および再組み立て。
・論理リンク制御（ＬＬＣ、Logical Link Control）
ＬＬＣは、ピアツーピアの非アクノレッジおよびアクノレッジデータ転送と、ＧＰＲＳ暗号化機能を提供する。
【００６０】
ＧＥＲＡＮアクセス層機能１４０のＢＳＳ機能は以下の要素を備える：
・無線リンク制御／媒体アクセス制御（ＲＬＣ／ＭＡＣ）
ＲＬＣ／ＭＡＣは、アクノレッジおよび非アクノレッジモードと、ＬＬＣ  ＰＤＵの分割および再組み立てと、いくつかの物理チャネルの多重化と、システム情報のブロードキャストとを可能にする。
・無線リソース管理（ＲＲ、Radio Resource）
ＲＲ接続確立、保持および解放と、システム情報ブロードキャストと、パケットデータリソース管理。
・ＧＳＭ／ＧＰＲＳレイヤ１
ベースバンドモデムに実装されたＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥモデム機能とのインタフェース。
【００６１】
従って、上記のように、アクセスポイント５０は、ＵＭＴＳおよびＧＳＭ規格の無線アクセスネットワークの高位レベルに通常配置される機能を有する。この理由の一部は、ＭＮＯコアネットワークへ、またはインターネットへ、またはローカルエリアネットワークの装置へ、データトラフィックを向けることができるためには、アクセスポイント５０は、遠隔装置との間で流れるデータパケットにアクセスしなければならないからである。しかしながら、セルラ装置へのエアインタフェースは、セルラネットワークの残りで使用されるのと同じ暗号化メカニズムで保護されることが強く望まれる。それ故、これを保守する必要がある場合、上記のサービスおよびルーティング機能を可能にするために、アクセスポイント５０は、エアインタフェース暗号化の終端機能（すなわち、ＵＭＴＳのＲＬＣ／ＭＡＣレイヤ）を有するべきである。
【００６２】
アクセスポイント５０で動作するソフトウェアは、アクセスポイント５０に非標準構成のＵＭＡプロトコルの使用を可能にするＵＭＡクライアント１４２も有する。具体的には、標準ＵＭＡプロトコルは、ＧＳＭのＭＳまたはＵＭＴＳのＵＥを使用可能にするよう設計され、ＵＭＡクライアントおよび無免許スペクトラムを使用してＧＳＭ／ＵＭＴＳコアネットワークと通信するために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇまたはブルートゥースなどの無免許スペクトラム・エアインタフェースを有する。しかし、アクセスポイント５０の実装は、ＧＳＭ／ＵＭＴＳ基地局のネットワークインタフェースの一部としてＵＭＡクライアントを使用し、それ故ＵＮＣ(Unlicensed Network Controller)を介してＧＳＭ／ＵＭＴＳコアネットワークと通信するために開発されたＵＭＡプロトコルは、マクロネットワークとの間のハンドオーバを含むその基地局が処理する呼を管理するように適合されてもよい。前述のように、ＳＩＰインタフェースが代替アプローチとして使用されてもよい。
【００６３】
アクセスポイント５０は、１つ以上のＩＰ装置クライアント１４４も有し、「携帯ドメイン」（アクセスポイント５０に接続する携帯電話機およびＭＮＯコアネットワーク２０へのトラフィックパス）と固定線電話／ファクスサービス用のＩＰゲートウェイ６０内のＶｏＩＰ／ＰＯＴＳポートや、ＩＰＴＶおよび／またはビデオサービス用のＩＰゲートウェイ６０内のＡＶポートや、ローカルイーサネットＬＡＮ上のＰＣ若しくはサーバ４４や、ＩＰゲートウェイ６０を介してインターネット７０を通じてアクセス可能な遠隔ウェブページおよび／またはサーバ７２などの他のＩＰ装置との間の、呼の転送、情報若しくはデータの制御を可能にする。
【００６４】
各ＩＰ装置クライアント１４４は、アクセスポイント５０内のトラフィックパスにアクセスし、アクセス可能なＩＰ装置との呼／データセッションを開始または終了できるＺＮレイヤ１３２内のセッションコントローラによって制御されてもよい。特定の装置またはサービスに固有のＩＰ装置クライアントをアクセスポイント５０のソフトウェアアーキテクチャ内に包含することにより、その特定の装置またはサービスからのトラフィックをアクセスポイント５０内に向けるのを可能にし、その特定の装置がＧＳＭまたはＵＭＴＳアクセス層を介してアクセスされるＧＳＭ／ＵＭＴＳ携帯装置、またはＵＭＡクライアントを介してアクセスされるＭＮＯコアネットワークに接続されてもよいようにする。
【００６５】
また、各ＩＰ装置クライアント１４４は、ＬＡＮ上の他の装置へアクセスできるし、またインターネット７０上でアクセス可能な他の装置にもアクセスできる。例えば、適切なＩＰ装置クライアント１４４を使用することにより、アクセスポイント５０に接続するＰＯＴＳ電話機は、音声通話をするために、インターネット７０を通じて別のＰＯＴＳ電話機に接続されてもよい。
【００６６】
さらに、各ＩＰ装置クライアント１４４は、ＭＮＯの携帯電話網にもアクセスできる。特に、ＬＡＮ４２に接続するどの装置も、またＩＰゲートウェイ６０に接続するどの装置も、自装置とＵＳＩＭインタフェース８４に接続するＵＳＩＭカードとを関連付けるＩＰ装置クライアント１４４を有してもよい。ＭＮＯネットワークの視点からは、このような装置のどれもが携帯電話機に見え、ＭＮＯネットワークへのアクセスが許可される。その結果、装置に適切な所望の機能を与え、次いでＵＳＩＭカードを使用して、装置がＭＮＯコアネットワークを通じて１つ以上の他の装置と接続することを許可することにより、様々なサービスをユーザに提供できる。
【００６７】
ＵＳＩＭインタフェース８４に接続するＵＳＩＭカードの別の使用は、アクセスポイントに接続する携帯電話機が複数の子機を持つコードレス電話システムと同様の方法で動作することを可能にする。この特定のサービス構成では、アクセスポイント５０内のＵＳＩＭカードはＩＭＳＩ識別子およびＭＳＩＳＤＮ番号を備え、ＭＳＩＳＤＮ番号は、アクセスポイント５０が設置される家庭またはオフィスに対する電話番号を実際に規定するが、移動体通信事業者のシステム内の携帯電話番号に見える。アクセスポイント５０のＵＳＩＭカードのＭＳＩＳＤＮ番号が呼ばれるとき、アクセスポイント５０に接続する全携帯電話機のベルが鳴り、その中の１台が応答するまで鳴り続ける。このやり方で、個別の人への着信呼は、個別の携帯電話機のＭＳＩＳＤＮ番号に向けられ、それ故呼ばれるＭＳＩＳＤＮ番号によって、その家庭またはオフィスのユーザの誰かに向けられた呼とは区別される。アクセスポイント５０の呼処理機能は、アクセスポイント自体のＭＳＩＳＤＮ番号が呼ばれるとき、切り替わる。
【００６８】
図４は、本発明の一実施形態で可能にされるトラフィックおよび制御相互接続を示す概略図である。図４に示す実施形態では、ソフトウェアは３つのＩＰ装置クライアントを含む。すなわち、ＩＰゲートウェイ６０のＶｏＩＰポートを通してＰＯＴＳ電話機６２に接続可能な第１のＩＰ装置クライアント１４６と、ＬＡＮを通じてローカルＰＣまたはサーバ４４に接続可能な第２のＩＰ装置クライアント１４８と、ＩＰネットワーク７０を通じてインターネット装置７２上のウェブサイトへ接続可能な第３のＩＰ装置クライアント１５０である。この場合、サービス環境１２０は、これら３つのＩＰ装置クライアントに対応するＰＯＴＳアプリケーション１５２、ＰＣアプリケーション１５４、およびウェブアプリケーション１５６を有する。このような場合、特定のサービスに固有のアプリケーションソフトウェアも、ＩＰゲートウェイ６０やローカルＰＣ４４やＧＳＭ／ＵＭＴＳ携帯装置３０などに接続される装置に必要そうである。適切なアプリケーションソフトウェアは、所望の総合サービスを促進するために、アクセスポイント５０を運用するＭＮＯによって提供されてもよい。
【００６９】
その場合、サービス環境１２０内で動作するアプリケーションは、アクセスポイント５０、ＭＮＯコアネットワーク２０に接続する携帯電話機との呼またはデータセッションを開始または終了することができ、また、ＩＰ装置クライアントを介してゲートウェイ内のサービス、イーサネットＬＡＮに接続する装置、およびインターネットを介してアクセス可能な遠隔装置へのアクセスおよび制御が可能である。ユーザは、ＭＳクライアント１３０を通して管理システム７４と相互に作用することもできる。
【００７０】
「呼」または接続の開始および終了の制御は、アクセスポイント５０のサービス環境内で実行されるサービス固有のＪａｖａアプリケーションによって処理される。アクセスポイント５０のＡＰＩライブラリ（図３上部に示す）内で提供される機能は、アクセスポイント５０のネットワークレイヤ１３２に実装されるセッション制御を介して呼制御およびルーティングを許可する。
【００７１】
上記のようにアクセスポイント５０は、従来はセルラネットワークの基地局では実行されていなかった、コアネットワークで実施されたエアインタフェースの暗号化を実行する。このことは、アクセスポイント５０は、進行中の呼の種類を判定できることを意味する。これは、順にアクセスポイント５０に接続中の携帯装置への付加サービスの提供を可能にする。
【００７２】
例えば、サービス環境で動作するアプリケーションは、アクセスポイント５０に接続する携帯電話機の能力を補足するために使用されてもよい。例えば、レガシーＧＳＭおよびＵＭＴＳ携帯電話機は、アクセスポイントに接続している間、ＩＭＳなどのシステムを通して利用可能な新しいサービス機能を利用してもよい。アクセスポイント５０は、コアネットワークの新しいサービスプラットフォームとレガシー携帯装置との間の相互作用機能すなわち「プロキシ」としての機能を果たしてもよい。例えば、インスタントメッセンジャ（ＩＭ、Instant Messenger）機能を提供するいわゆるプレゼンスベースのサービスは、ＩＭＳがネットワークに展開された時点の将来のハンドセットでは、利用可能にすることが計画されている。しかし、ユーザがこれらのサービスを利用するためには、ユーザのハンドセットを準拠した装置で置き換える必要がある。アクセスポイントのアプリケーションは、レガシー携帯装置とコアネットワークの新しいプレゼンスサービスプラットフォームとの間の相互作用を代わりに提供してもよい。ネットワーク上のユーザ「プレゼンス」は、ユーザの携帯電話機がアクセスポイント５０に移動するとき表示される。アクセスポイント５０に接続するユーザに送信されたインスタントメッセージはアクセスポイントで従来のＳＭＳメッセージに翻訳されてもよく、次いでユーザに送信される。同様に、ＺＡＰに接続するユーザからの戻りのＳＭＳメッセージは、コアネットワークへの戻りの伝送で他のメッセージフォーマットに変更されてもよい。
【００７３】
同じ原理の別のアプリケーションは、「プッシュツートーク（push-to-talk）」機能であってもよく、この機能ではアクセスポイント５０は、レガシー携帯装置とＭＮＯコアネットワーク内の中央コールサーバとの間の相互作用機能を提供する。
【００７４】
従って、家庭またはオフィスベースのアクセスポイント５０内に配置されるサービス環境１２０は、４つの異なったネットワーク、すなわち、ＭＮＯコアネットワーク２０（ＩＰゲートウェイ６０を介して）、インターネット（この場合もＩＰゲートウェイ６０を介して）、ローカルＬＡＮ（イーサネットポートを介して）、およびアクセスポイントに接続するその地域にある携帯装置（ＧＳＭまたはＵＭＴＳエアインタフェースを介して）を効率的に結合する。
【００７５】
例えば、このことは、様々なサービスオプションを可能にする。
【００７６】
直接接続は、アクセスポイント５０に接続するＧＳＭ／ＵＭＴＳ携帯装置とＰＣ／サーバ、ウェブカメラおよび他のホームセキュリティおよび／またはホームオートメーションセンサおよび作動装置などのローカルイーサネットＬＡＮネットワークに接続する装置との間で行うことができる。この接続は、アクセスポイント５０に局部的であり、トラフィックを運ぶためにＭＮＯコアネットワークの関与を必要としない。
【００７７】
直接接続は、ＭＮＯコアネットワークの関与の必要なしに、アクセスポイント５０に接続するＧＳＭ／ＵＭＴＳ携帯装置とインターネット間で行わうことできる。このことは、このトラフィックでコアネットワーク２０に負担をかけることなしに、ＧＳＭ／ＵＭＴＳ携帯装置がウェブページおよびインターネットコンテンツにアクセスすることを可能にし、それ故ＭＮＯに対して、そのインフラストラクチャ費用を場合によっては安くする利点がある。
【００７８】
直接接続は、アクセスポイント５０に接続するＧＳＭ／ＵＭＴＳ携帯装置とインターネットを介して直接アクセス可能な他のアクセスポイントに接続するＧＳＭ／ＵＭＴＳ装置との間で行うことができる。この機能は、トラフィックを運ぶのにＭＮＯコアネットワーク２０の関与なしに、ユーザのホームアクセスポイント５０でのユーザプレゼンスなどの情報または音声／映像の通話を、インターネットを通じて１つのアクセスポイントから別のアクセスポイントへ直接運ぶことを可能にする。
【００７９】
直接接続は、ＭＮＯコアネットワーク２０と、ＩＰゲートウェイ装置６０内の装置若しくはアプリケーション、およびローカルイーサネットＬＡＮネットワークに接続する他の装置、若しくはアプリケーションとの間で行わうことができる。この機能は、例えば以下を可能にするだろう：
ｉ．ＩＰゲートウェイ装置６０のＶｏＩＰ／ＰＯＴＳポートが、「携帯電話番号」およびＰＯＴＳ電話機の他の必要な詳細を定義するために、アクセスポイント５０内のＵＳＩＭカードを使用して、ＭＮＯネットワーク内で電話をかけるために使用される。
ｉｉ．ＩＰゲートウェイ装置６０のＩＰＴＶポートが、接続したＴＶスクリーンに着信ビデオ呼、携帯テレビストリームまたはＭＭＳメッセージを表示するために使用される。
ｉｉｉ．ＭＮＯ広域網を移動しているユーザが、ユーザのＧＳＭ／ＵＭＴＳ携帯装置およびＭＮＯコアネットワーク２０およびＭＮＯ無線ネットワーク１０を介して、ローカルイーサネットＬＡＮに接続するユーザのホームＰＣ若しくはサーバ、またはホームセキュリティおよび／またはオートメーション装置にアクセスする。
【００８０】
それ故、アクセスポイント５０は、ユーザに改善したサービスを提供してもよいし、同時に移動体通信事業者の費用を削減してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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