(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の移動局と通信可能な第１基地局と、第２の移動局と通信可能な第２基地局を含む通信システムにおいて、
前記第１基地局は、前記第１基地局と前記第２基地局の間のデータ送受信を前記第２の移動局と前記第２基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第１基地局情報を前記第２基地局に送信し、
前記第２基地局は、前記第１基地局から前記第１基地局情報を受信すると、前記第１基地局情報を、前記第２基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し、
前記第２基地局は、前記第１の移動局から前記第１基地局を介して前記第２基地局へ送信されたデータを、前記第２の移動局から前記第２基地局へ送信されてきたデータとみなして上位局に送信し、
前記第２基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第２の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第１基地局へ送信し、
前記第１基地局は、前記第２の移動局宛ての前記上位局からのデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第２の基地局から受信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１基地局は、前記第１の移動局から前記第１の移動局に関する移動局情報を受信し、前記受信した移動局情報を、前記第２基地局に送信し、
前記第２基地局は、前記第１基地局から前記移動局情報を受信して前記移動局リソース管理テーブルに登録し、前記上位局から受信したデータと、前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記移動局情報と、前記第１基地局情報と、に応じて、前記上位局から受信したデータの送信先を決定する、
ことを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１基地局に、前記第１基地局以外の他基地局に関する他基地局情報を送信する管理サーバを、更に有し、
前記第１基地局は、前記管理サーバから前記他基地局情報を受信し、前記受信した他基地局情報が示す基地局に対して、前記第１基地局情報を送信する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム。
【請求項４】
前記第２基地局は、第２基地局情報を、前記管理サーバに送信し、
前記管理サーバは、前記他基地局情報として、前記第２基地局情報を、前記第１基地局に送信する
ことを特徴とする請求項３記載の通信システム。
【請求項５】
第１の移動局と無線通信する第１基地局と、第２の移動局と通信可能な第２基地局を含む通信システムの通信方法において、
前記第１基地局は、前記第１基地局と前記第２基地局の間のデータ送受信を前記第２の移動局と前記第２基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第１基地局情報を前記第２基地局に送信し、
前記第２基地局は、前記第１基地局から前記第１基地局情報を受信すると、前記第１基地局情報を、前記第２基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し、
前記第２基地局は、前記第１の移動局から前記第１基地局を介して前記第２基地局へ送信されたデータを、前記第２の移動局から前記第２基地局へ送信されてきたデータとみなして上位局に送信し、
前記第２基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第２の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第１基地局へ送信し、
前記第１基地局は、前記第２の移動局宛ての前記上位局からのデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第２の基地局から受信する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項６】
第１の移動局と通信可能な他基地局と通信可能な基地局において、
前記他基地局から、前記他基地局と前記基地局の間のデータ送受信を、前記基地局と通信可能な第２の移動局と前記基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する他基地局情報を受信する受信部と、
受信した前記他基地局情報を、前記基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録する制御部と、
前記第１の移動局から前記他基地局を介して前記基地局へ送信されたデータを、前記第２の移動局から送信されたデータとみなして上位局に送信し、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第２の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記他基地局へ送信する送信部と、
を有することを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局に関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局は、移動局と直接通信する移動通信網の末端装置であり、都市部では、電柱やビルの屋上、地下鉄ホームや地下街の天井などに設置され、郊外では、鉄塔や電柱型の電波塔に設置される。
【０００３】
上述の基地局は、当該基地局を制御する上位局や当該基地局の隣接基地局に関する各種パラメータを有し、さらに、上位局も自局が管理する基地局に関する情報を有する。これによって、基地局間のデータ通信やセル管理が可能となり、上記局は、各基地局の状況把握及び制御が可能になる。
【０００４】
一方、ひとつの基地局が使用可能な無線リソースには限りがある。そして、その無線リソースによって、ひとつの基地局で収容可能な移動局数が概ね決まる。よって、ユーザが集中することが予想される繁華街や駅付近などでは、新たに基地局を設置して、エリア内の移動局のスループットを安定させることが望まれる(以降、新たに設置する基地局のことを新設基地局と称する。)。
【０００５】
このとき、新設基地局も、上述したような基地局間のデータ通信機能や上位局からの制御を必要とする。つまり、事業者等は、新設基地局のシステムに、隣接基地局や上位局に関する情報を追加することはもちろんのこと、当該上位局や当該隣接基地局にも、新設基地局に関する情報を追加する必要がある。事業者等は直接現場に行き、これらの更新作業を実施する。このような更新作業は事業者にとって負荷となってしまう。
【０００６】
上記課題を解決するために、新規無線基地局(新設無線基地局と同等)を、擬似端末として扱うことで、自動的にシステムに組み込む方法がある(例えば、特許文献１参照)。図１を参照すると、新規無線基地局は、擬似端末として、位置登録信号を送信する。そして、３つ以上の既存無線基地局が当該位置登録信号を用いて、新規無線基地局の位置を計算し、計算した新規無線基地局の位置を装置構成管理装置に通知する。これによって、上位局及び周辺の既存基地局に新規基地局の位置情報を追加し、上位局は、新規無線基地局を制御することができる。
【０００７】
また、事業者は、基地局の一種であるフェムト基地局を、今後増加させていくことを期待している。フェムト基地局は、自宅や事務所などの屋内、もしくは、地下街等に設置され、インターネットなどの固定ネットワークを介して移動通信網に接続される。
【０００８】
フェムト基地局は、利用分野が多岐にわたり、個人専用の基地局として運用されたり、輻輳している基地局を補助する役割を担ったりする。
【０００９】
それらの利用分野のひとつとして、高層ビルや地下街等に発生しうる不感地帯をカバーすることが考えられている。小型基地局であるフェムト基地局は、比較的安価であることから、家庭や企業が導入しやすい。このような理由からも、フェムト基地局等の増加が見込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2001-320754
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、不感地帯に新設基地局を設置する際、上述の従来技術によって、新設基地局を導入しようとすると問題が発生する。
【００１２】
周知の通り、不感地帯に存在する移動局は、どの基地局からも電波が届いていないことになる。つまり、擬似端末として起動する新設基地局が不感地帯に存在する場合、擬似端末にとって、位置登録信号の送信先である基地局が発信する電波が届いていないので、擬似端末は、位置登録信号の送信先を特定できず、信号を受信しない既存基地局も、新設基地局の位置は特定出来ない。
【００１３】
結局、事業者は、新設基地局を設置するために、直接設置場所に行き、更新作業を行わなければならない。つまり、従来技術では、事業者等の設置作業に対する負荷を軽減出来ていない。
【００１４】
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、不感地帯に基地局を新設する際の事業者等による作業の負担を軽減することである。
【００１５】
また、今後、モバイルネットワークが発展すると、ユーザ１人あたりが占有する無線リソースが大きくなり、それと共に、１つの基地局で収容できる移動局数が少なくなる。その結果、基地局数を増加する。例えば、LTE(Long Term Evolution)において、１つのMME(Mobility Management Entity)は、複数の基地局を制御する構成(S1-Flex)になっている。よって、基地局数が増えるほど、MMEに負担がかかってしまう。ＭＭＥのように、コア側に接続されている装置は、故障すると影響が大きい。よって、ＭＭＥの処理を増加させることは望ましくない。
【００１６】
以上のように、本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、上位局にかかる負荷を軽減することによって、ネットワークの信頼性を高めることである。
【００１７】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成より、導かれる作用効果であって従来技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本件開示の通信システムは、第１の移動局と通信可能な第１基地局と、第２の移動局と通信可能な第２基地局を含む通信システムにおいて、前記第１基地局は、前記第１基地局と前記第２基地局の間のデータ送受信を前記第２の移動局と前記第２基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第１基地局情報を前記第２基地局に送信し、前記第２基地局は、前記第１基地局から前記第１基地局情報を受信すると、前記第１基地局情報を、前記第２基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し、前記第２基地局は、前記第１の移動局から前記第１基地局を介して前記第２基地局へ送信されたデータを、前記第２の移動局から前記第２基地局へ送信されてきたデータとみなして上位局に送信し、前記第２基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第２の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第１基地局へ送信し、前記第１基地局は、前記第２の移動局宛ての前記上位局からのデータを、前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第２の基地局から受信することを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決するため、本件開示の通信方法は、第１の移動局と無線通信する第１基地局と、第２の移動局と通信可能な第２基地局を含む通信システムの通信方法において、
前記第１基地局は、前記第１基地局と前記第２基地局の間のデータ送受信を前記第２の移動局と前記第２基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第１基地局情報を前記第２基地局に送信し、
前記第２基地局は、前記第１基地局から前記第１基地局情報を受信すると、前記第１基地局情報を、前記第２基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し、前記第２基地局は、前記第１の移動局から前記第１基地局を介して前記第２基地局へ送信されてきたデータを、前記第２の移動局から前記第２基地局へ送信されたデータとみなして上位局に送信し、前記第２基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第２の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第１基地局へ送信し、前記第１基地局は、前記第２の移動局宛ての前記上位局からのデータを、前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記第２の基地局から受信することを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決するため、本件開示の基地局は、第１の移動局と通信可能な基地局において、前記基地局が、前記基地局と他基地局の間のデータ送受信を、前記他基地局と通信可能な第２の移動局と前記他基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行う、ことを指示する基地局情報を、前記他基地局に送信する送信部と、前記基地局情報の送信先である前記他基地局の上位局が送信する前記第２の移動局宛てのデータを、前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記他基地局から受信する受信部と、を提供する。
【００２２】
上記課題を解決するため、本件開示の基地局は、他基地局から、前記他基地局と前記基地局の間のデータ送受信を、前記基地局と通信可能な第２の移動局と前記基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行う、ことを指示する他基地局情報を受信する受信部と、受信した前記他基地局情報を、前記基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録する制御部と、前記第１の移動局から前記他基地局を介して前記基地局へ送信されたデータを、前記第２の移動局から送信されたデータとみなして上位局に送信し、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第２の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第１の移動局宛てのデータとみなして前記他基地局へ送信する送信部と、を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本件開示の通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局によれば、新設基地局自体で、自局に関する情報を既存基地局に送信し、既存基地局が新設基地局の情報を自局に設定することが出来るので、事業者の更新作業による負担を軽減することが出来る。
【００２５】
本件開示の通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局によれば、新設基地局の配下の移動局が新設基地局と既存基地局を介して上位局に位置登録相当を実行し、既存基地局が、移動局と新設基地局とを対応付けて、移動局宛のデータを新設基地局に転送することが出来るので、上位局に新設基地局に関する情報を設定する必要が無く、上位局にかかる負荷を軽減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術の概要図
【図２】第１実施形態に係る本件の全体図
【図３】第１実施形態に係るマクロ基地局の機能ブロック図/ハードウェア構成図
【図４】第１実施形態に係るシステム情報テーブル
【図５】第１実施形態に係る移動局リソース情報テーブル
【図６】第１実施形態に係るフェムト基地局の機能ブロック図/ハードウェア構成図
【図７】第１実施形態に係る基地局管理サーバの機能ブロック図/ハードウェア構成図
【図８】第１実施形態に係るマクロ基地局管理テーブル
【図９】第１実施形態に係る本件の信号ルートのイメージ図
【図１０】第１実施形態に係るマクロ基地局とフェムト基地局の関係図
【図１１】第１実施形態に係る移動局リソース情報テーブルの一例
【図１２】第１実施形態に係るプロトコルスタックを示す図
【図１３】第１実施形態に係る仮想セルの設定手順を示すシーケンス図
【図１４】第１実施形態に係るフェムト基地局設置時の処理・動作を示すシーケンス図
【図１５】第１実施形態に係る接続処理を示すシーケンス図
【図１６】第１実施形態に係る着呼処理を示すシーケンス図
【図１７】第１実施形態に係るハンドオーバ処理を示すシーケンス図
【図１８】第２実施形態に係るフェムト基地局設置時の処理・動作を示すシーケンス図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、開示の通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局に係る実施形態を説明する。以下の実施形態の図面に示す構成は一例であって、斯かる構成に本件発明が限定されるものではない。
【００２８】
また、以下の説明では、必要に応じて意思や行動等を示す言葉を用いるが、本件に係る装置等が知能を持って処理をしているものではない。
＜第１実施形態＞
図２〜図１７を用いて、第１実施形態について説明する。
【００２９】
図２は、第１実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局が適用されるネットワーク全体図である。
【００３０】
ここで、第１実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局の一例として、基地局管理サーバ２２によって管理され、マクロ基地局２５が存在するネットワークに、フェムト基地局２８を追加する場合を説明する。しかし、追加する基地局はフェムト基地局に限らずに、マクロ基地局でも、その他の基地局でも良い。さらに、当該ネットワークに存在する基地局も、マクロ基地局に限らない。さらに、管理サーバも、基地局管理サーバに限らず、既存の装置にシステムを追加しても良い。
【００３１】
図２に示すように、第１実施形態の通信システムが適用されるネットワークは、ページングエリア２０と、GW２１と、基地局管理サーバ２２と、HSS(HLR)２３と、MME２４と、マクロ基地局２５と、PDN GW２６と、Serving GW２７と、フェムト基地局２８と、を有する。
【００３２】
ページングエリア２０は、移動局の一斉呼び出しエリアのことである。移動局は、ページングエリア単位で、位置登録を行う。
【００３３】
GW(GateWay)２１は、ネットワーク上で、媒体やプロトコルが異なる場合に、データを変換して通信を可能にする機器のことである。GW２１は、通信媒体や伝送方式の違いを吸収して異機種間の接続を可能とする。ここで、第１実施形態に係るGWは、IP網と通信事業者網を接続可能としている。
【００３４】
基地局管理サーバ２２は、ネットワーク内の基地局を管理する。基地局管理サーバ２２は、GW21と接続し、GW２１を介して接続している通信事業者網及びIP網上のマクロ基地局２５及びフェムト基地局２８を管理する。例えば、基地局管理サーバ２２は、各基地局のIPアドレス等を管理する。
【００３５】
HSS(Home Subscriber Server)２３は、加入者情報データベースであり、移動局の認証情報および在圏情報の管理を行う。また、HLR(Home Location Register)も、HSS２３と同様であり、携帯電話番号や端末識別番号などのユーザ情報を管理するデータベースで、携帯電話網全体の情報を管理する。
【００３６】
MME(Mobility Management Entity)２４は、ネットワーク制御を扱うコントロールプレーンのアクセスゲートウェイとして機能する。また、MME２４は、マクロ基地局２５と接続し、マクロ基地局２５を制御する。
【００３７】
マクロ基地局２５は、移動局と直接通信する移動通信網の末端装置のことで、都市部では、電柱やビルの屋上、地下鉄ホームや地下街の天井などに設置され、郊外では、鉄塔や電柱型の電波塔に設置される。
【００３８】
さらに、マクロ基地局２５は、物理セル２９a〜２９ｃを形成する。物理セル２９は、マクロ基地局２５が送信する電波が届く範囲のことであり、物理セル２９内にいる移動局は、マクロ基地局２５と通信を行うことが出来る。
【００３９】
例えば、マクロ基地局２５は、図２のように、物理セル２９を形成する。また、図２では、マクロ基地局２５は、物理セル２９a〜２９cの３つの物理セルを形成しているが、１つの物理セルを形成しても良いし、３つに限らず、複数のセルを形成しても良い。なお、基地局は、２以上のアンテナを備えることによって、２以上のセルを構成することが可能になる。
【００４０】
さらに、第１実施形態に係るマクロ基地局２５は、仮想セル３０を形成する。仮想セル３０は、後述するフェムト基地局２８を擬似端末として登録するために、形成するセルである。実際に通信可能な範囲である物理セル２９とは異なり、マクロ基地局が仮想的に設けたものであり、実在するものではない。しかし、マクロ基地局２５は、当該仮想セルに登録したフェムト基地局２８を、当該仮想セルに存在する擬似端末として扱う。
【００４１】
また、図２では、物理セル２９a〜２９ｃに対応させて、仮想セル３０a〜３０ｃを形成しているが、必ずしも物理セルと仮想セルを対応させる必要はない。
【００４２】
PDN GW(Packet Data Network Gateway)２６は、移動局のためのトラフィックのエグジットポイントとエントリーポイントとなることによって、外部パケットデータネットワークへの移動局への接続を実現する。
【００４３】
Serving GW(Serving GateWay)２７は、ユーザーデータパケットをルーティングして転送する。同時に、Serving GW２７は、マクロ基地局間のハンドオーバ中のユーザープレーン用のモビリティアンカー、及びLTEと他の３GPP技術の間のモビリティのアンカーとしても機能する。
【００４４】
フェムト基地局２８は、家庭やSOHO(Small Office/Home Office)などの小規模オフィス等に設置され、半径数十ｍ程度の限られた範囲(フェムトセル)をカバーする。また、フェムト基地局は、家庭内の固定電話に繋がっている固定回線、つまり電話回線や光ファイバー、CATV(Common Antenna Television)用ケーブルなどの一般回線を介してコアネットワークと接続される。第１実施形態に係るフェムト基地局２８は、IP網に接続されている。
【００４５】
第１実施形態に係るフェムト基地局２８は、擬似端末として動作し、マクロ基地局２５が形成した仮想セル２８に登録することによって、ネットワークに組み込まれる。
【００４６】
図２では、フェムト基地局２８a及び２８bは、仮想セル３０aに登録され、フェムト基地局２８cは仮想セル３０bに登録され、フェムト基地局２８d及び２８eは、仮想セル３０cに登録されている。
【００４７】
さらに、各フェムト基地局は、ネットワークに組み込まれた後も、基地局として動作せずに、擬似端末として動作する。これによって、MME２４等の上位局は、フェムト基地局２８を、マクロ基地局２５の配下に存在する移動局として認識する。MME２４は、フェムト基地局２８の存在を知らなくても、フェムト基地局２８向けのデータを、認識している移動局向けのデータとして処理をする。
【００４８】
一般的に、MME２４は、マクロ基地局２５と通信を行っている移動局を記録することはするが、システム情報として予め記憶するものではない。よって、MME２３のシステム情報を更新することなく、フェムト基地局２８をネットワークに組み込むことが可能になる。また、マクロ基地局２５に隣接基地局としてフェムト基地局２８のシステム情報を組み込む必要もない。フェムト基地局２８とマクロ基地局２５との間でデータ通信を実行する場合は、CW２１を介して実施すれば良いからである。
【００４９】
上述のように、第１実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局を適用することによって、フェムト基地局の隣接基地局及び上位局のシステム情報を更新することなく、フェムト基地局を、ネットワークに組み込むことが可能になる。
【００５０】
図３は、第１実施形態に係るマクロ基地局のハードウェア構成図/機能ブロック図である。
【００５１】
図３が示すように第１実施形態に係る基地局３０は、アンテナ３１と、RF部３２と、ADC３３と、DAC３４と、BB部３５と、CPU３６と、メモリ３７と、インタフェース３８とを備える。
【００５２】
例えば、アンテナ３１は、RF部３２から出力される送信信号を、電波を媒体として発信し、また、移動局から電波を媒体として送信された信号を受信して、受信信号をRF部３２に出力する。
【００５３】
RF(Radio Frequency)部３２は、高周波信号を処理する機能部である。例えば、RF部３２は、アンテナ３１から入力された受信信号を、ベースバンド信号に変換し、ADC３３に出力する。さらに、RF部３２は、BB部３５から入力された変調波信号を高周波信号(送信信号)に変換し、アンテナ３１に出力する。
【００５４】
ADC(Analog to Digital Converter)３３は、アナログ−デジタル変換器のことで、RF部３２から入力されたベースバンド信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換してBB部３５に出力する。
【００５５】
DAC(Digital to Analog Converter)３４は、デジタル−アナログ変換器のことで、BB部３５から入力された変調波信号(デジタル信号)を、アナログ信号に変換し、RF部３２に出力する。
【００５６】
BB部３５は、ベースバンド信号を処理する機能部である。BB部３５は、復調部３５１と、復号部３５２と、符号化部３５４と、変調部３５３と、を備える。
【００５７】
復調部３５１は、目的の情報信号を取り出すために復調を行う回路であり、ADC３３から入力されたデジタル信号を復調して復号部３５２に出力する。
【００５８】
復号部３５２は、一定の規則に基づいて符号化されたデータを復号し、もとのデータを取り出すための回路であり、復号部３５２は、復調部３５１から入力された復調された信号を復号し、CPU３６に出力する。
【００５９】
符号化部３５４は、CPU３６から出力されたデータ信号を一定の規則に従って、符号化する。そして、符号化した信号を変調部３５３に出力する。
【００６０】
変調部３５３は、送信するデータを電波に乗せる回路であり、符号化部３５４から入力された符号化された信号を変調して、DAC３４に出力する。
【００６１】
CPU(Central Processing Unit)３６は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリ３７へのデータの読込み・書込み等を行う。
【００６２】
また、CPU３６は、無線通信制御部３６１と、セル制御部３６２と、呼制御部３６３と、接続制御部３６４と、ネットワーク通信制御部３６５とを制御する。つまり、以下の説明で、無線通信制御部３６１と、セル制御部３６２と、呼制御部３６３と、接続制御部３６４と、ネットワーク通信制御部３６５とが実施する処理は、CPU３６によって、制御される。
【００６３】
無線通信制御部３６１は、無線通信における信号の送受信を制御する機能部であり、自局の物理セル配下の移動局との通信を制御する。
【００６４】
セル制御部３６２は、基地局３０が形成するセル設定を行う機能部であり、第１実施形態に係るセル制御部３６２は、物理セルと仮想セルの設定を行う。さらに、第１実施形態に係るセル制御部３６２は、設定した物理セルと仮想セルに関するセル情報をメモリ３７に記憶したり、メモリ３７に記憶されているセル情報を検索して、上位局から受信するデータ信号の送信先を判断したりする。
【００６５】
つまり、セル制御部３６２が、データ信号の送信先が仮想セルに存在する移動局だと判定した場合は、当該データ信号は、擬似端末であるフェムト基地局宛のデータ信号であることがわかる。逆に、セル制御部３６２が、データ信号の送信先が物理セルに存在する移動局だと判定した場合は、当該データ信号は、マクロ基地局３０の配下に存在する移動局であることがわかる。
【００６６】
呼制御部３６３は、移動局との呼接続動作の制御を行う。また、メモリ３７に、移動局との通信に使用している無線リソースのリソース情報を記憶する。移動局には、擬似端末も含まれる。
【００６７】
接続制御部３６４は、上位局及び周辺基地局との接続を制御する機能部である。更に、第１実施形態に係る接続制御部３６４は、基地局管理サーバから受信するフェムト基地局に関するフェムト基地局情報をメモリ３７に格納することによって、マクロ基地局３０の配下に存在するフェムト基地局のフェムト基地局情報の管理を行う。つまり、擬似端末として、仮想セルに登録されているフェムト基地局に関するフェムト基地局情報を管理する。
【００６８】
そして、接続制御部３６３は、移動局と通信を行う際には、セル制御部３６２の要求に応じて、メモリ３７から該当するシステムパラメータを読み出す。
【００６９】
ネットワーク通信制御部３６５は、接続制御部３６３から接続要求があると、ネットワークの接続を行うように制御する。
【００７０】
メモリ３７は、各種データを記憶する。メモリ３７は、物理セル情報記憶部３７１と、仮想セル情報記憶部３７２と、システム情報記憶部３７３と、呼制御情報記憶部３７４と、システム情報データベース３７５と、を備える。なお、本実施形態では、メモリ３７が全ての記憶部を構成するとなっているが、機能部毎に別のメモリで構成されても良い。
【００７１】
物理セル情報記憶部３７１は、マクロ基地局３０が物理リソースを使用してセル設定を行うための物理セル設定情報を記憶する。
【００７２】
仮想セル情報記憶部３７２は、マクロ基地局３０が仮想セルを生成するために必要な仮想セル生成情報を記憶する。
【００７３】
システム情報記憶部３７３は、自局の運用に必要なデータが格納されていて、システム情報データベース３７５から必要なデータを取得し、管理する。例えば、図４に示すように、自局IDと、自局IPアドレスと、物理セル情報と、仮想セル情報と、隣接基地局情報と、隣接セル情報と、が格納されている。
【００７４】
自局IDは、基地局の識別情報であり、マクロ基地局３０に割り振られているIDである。自局IPアドレスは、マクロ基地局に割り振られているIPアドレスである。
【００７５】
物理セル情報と仮想セル情報は、自局が現在形成している物理セルに関する物理セル情報、及び自局が現在形成している仮想セルに関する仮想セル情報が格納されている。例えば、物理セル、仮想セルのそれぞれのIDと、それぞれの無線パラメータが対応付けられて格納されている。無線パラメータとは、無線通信の特性を規定するパラメータである。具体的には、無線周波数帯域、スクランブリングコード、パイロット信号の送信電力、リファレンス信号の送信電力、移動局によるアップリンク送信電力の最大値等である。
【００７６】
隣接基地局情報は、マクロ基地局３０に隣接する基地局のIDとIPアドレスが対応付けられて格納されている。
【００７７】
呼制御情報記憶部３７４は、呼制御を実行する際に必要な移動局又は擬似端末が使用する無線リソース等のリソース情報が、移動局毎に格納されている。例えば、図５に示すように、端末リソースIDと、セル種別と、BBIDと、擬似端末IDと、擬似端末IP addressと、UE IP addressと、UE IDと、GTPが格納されている。また、図５に示すリソース情報は、移動局又は擬似端末毎に格納されている情報である。
【００７８】
端末リソースIDは、マクロ基地局３０が、自局と接続している移動局若しくは擬似端末に対して、割り当てるIDである。マクロ基地局３０は、この端末リソースIDによって、移動局及び擬似端末を管理する。
【００７９】
セル種別は、当該移動局が物理セルに登録しているか、仮想セルに登録しているかを示すセル情報が格納されている。つまり、ここで、仮想セルに登録していることを示す情報が格納されている場合は、当該移動局は擬似端末であり、フェムト基地局であることがわかる。逆に、セル種別に、物理セルに登録していることを示す情報が格納されている場合には、当該移動局は、マクロ基地局３０の配下に存在する移動局であることがわかる。
【００８０】
BB IDは、U-Planeの処理を行うBBのリソースIDである。
【００８１】
擬似端末IDは、当該移動局が、仮想セルに在圏する場合に、仮想セルに在圏する擬似端末(フェムト基地局)のIDが格納される。上述した端末リソースIDは、マクロ基地局３０が割り振ったIDであるが、擬似端末IDは、擬似端末が保持しているIDである。第１実施形態に係る擬似端末IDは、フェムト基地局から通知される。
【００８２】
擬似端末IPアドレスは、当該移動局が、仮想セルに在圏する場合に、擬似端末のIPアドレスが格納される。この擬似端末のIPアドレスも、フェムト基地局から通知される。
【００８３】
UE IPアドレスは、移動局のIPアドレスが格納される。
【００８４】
GTP(General Packet Radio Service Tunneling Protocol)は、一般的なパケット無線サービスをトンネリングするプロトコルである。当該テーブルにおけるGTPは、通信事業者網におけるネットワークと、IP網に接続されている装置(第１実施形態では、フェムト基地局)との間で通信を行うために、確立されたIPトンネルにデータ信号を透過させたい場合は、GTPをONにする。つまり、呼処理制御部３６３は、仮想セルを利用する擬似端末に対して呼処理を行うときに、呼処理情報記憶部３７４におけるリソース情報のGTPをＯＮにする。
【００８５】
システム情報データベース３７５は、自局の運用に必要なシステム情報が格納されており、自局で保持しすべきシステムパラメータのデータベースである。このデータベースには、物理セル情報や、仮想セル情報や、フェムト基地局から通知されたフェムト基地局情報などの情報も含まれる。
【００８６】
インタフェース部３８は、上位局からデータを受信したり、上位局にデータを送信したりする。さらに、GWを介して、フェムト基地局からデータを受信したり、フェムト基地局にデータを送信したりする。
【００８７】
上述のマクロ基地局３０が、仮想セルを設定し、仮想セルに登録した擬似端末(フェムト基地局)の情報を管理することによって、フェムト基地局を擬似端末として動作させ、上位局から受信した擬似端末向けのデータをフェムト基地局に転送することが出来る。
【００８８】
図６は、第１実施形態に係るフェムト基地局のハードウェア構成図/機能ブロック図である。
【００８９】
第１実施形態に係るフェムト基地局は、基地局管理サーバが管理するネットワーク内に追加され、基地局管理サーバから受信するマクロ基地局情報に基づいて、ネットワーク内に存在する基地局に接続する。
【００９０】
図６に示すように第１実施形態に係るフェムト基地局６０は、アンテナ６１と、RF部６２と、ADC６３と、DAC６４と、BB部６５と、CPU６６と、メモリ６７と、インタフェース６８と、を備える。
【００９１】
アンテナ６１は、例えば、RF部６２から出力される送信信号を、電波を媒体として発信し、また、移動局から電波を媒体として送信された信号を受信して、受信信号をRF部６２に出力する。
【００９２】
RF部６２は、高周波信号を処理する機能部であり、例えば、アンテナ６１から入力された受信信号を、高周波信号からベースバンド信号に変換し、ADC６３に出力したり、DAC６４から入力された低周波数の変調された信号を高周波信号に変換し、アンテナ６１に出力したりする。
【００９３】
ADC６３は、アナログ−デジタル変換器のことで、RF部６２から入力されたベースバンド信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換してBB部６５に信号を出力する。
【００９４】
DAC６４は、デジタル−アナログ変換器のことで、BB部６５から入力された変調された信号を、アナログ信号に変換し、RF部６２に出力する。
【００９５】
BB部６５は、ベースバンド信号を処理する機能部である。BB部６５は、復調部６５１と、復号部６５２と、変調部６５３と、符号化部６５４と、を備える。
【００９６】
復調部６５１は、目的のデータ信号を取り出すために復調を行う回路であり、ADC６３から入力されたデジタル信号を復調して復号部６５２に出力する。
【００９７】
復号部６５２は、一定の規則に基づいて符号化されたデータを復号し、もとのデータを取り出すための回路であり、復号部６５２は、復調部６５１から入力された復調された信号を復号し、CPU６６に出力する。
【００９８】
符号化部６５４は、CPU６６から出力された送信信号を一定の規則に従って、符号化する。そして、符号化した信号を変調部６５３に出力する。
【００９９】
変調部６５３は、送信するデータを電波に乗せるための信号に変換する回路であり、符号化部６５４から入力された符号化された信号を変調して、DAC６４に出力する。
【０１００】
CPU６６は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリへのデータの読込み・書込み等を行う。
【０１０１】
CPU６６は、無線通信制御部６６１と、セル制御部６６２と、呼処理制御部６６３と、接続制御部６６４と、ネットワーク通信制御部６６５と、を制御する。つまり、CPU６６は、以下の無線通信制御部６６１と、セル制御部６６２と、呼処理制御部６６３と、接続制御部６６４と、ネットワーク通信制御部６６５と、が実施する処理を制御する。
【０１０２】
無線通信制御部６６１は、無線通信におけるデータ信号の送受信を制御する機能部であり、自セル配下に存在する移動局との通信を制御する。
【０１０３】
セル制御部６６２は、自局が形成するセル設定を行う機能部である。さらに、第１実施形態に係るセル制御部６６２は、基地局管理サーバに接続要求を送信するために、後述するシステム情報記憶部６７２から、IPアドレス及び自局の識別情報(ID等)を基地局管理サーバに送信するように制御する。
【０１０４】
呼処理制御部６６３は、自局が接続している移動局の呼接続処理を制御する機能部である。
【０１０５】
接続制御部６６４は、本来は、上位局及び周辺基地局との接続を制御する機能部であるが、第１実施形態に係る接続制御部６６４では、基地局管理サーバから受信するマクロ基地局に関するマクロ基地局情報、及び自局に関するフェムト基地局情報を管理し、自局がマクロ基地局の仮想セルに擬似端末として登録を行うように制御する。
【０１０６】
ネットワーク制御部６６５は、接続制御部６６４からネットワークへの接続要求があった場合、ネットワークに接続するように制御する。
【０１０７】
ネットワーク制御部６６５は、基地局管理サーバから通知されたマクロ基地局と自局との間で通信を行うために、IPトンネルを確立するように制御する。このように、IPトンネルを確立することによって、マクロ基地局とフェムト基地局間でデータの送受信をすることが可能になる。
【０１０８】
メモリ６７は、各種データを格納する。メモリ６７は、物理セル情報記憶部６７１と、システム情報記憶部６７２と、呼制御情報記憶部６７３と、マクロ基地局情報記憶部６７４と、擬似端末情報記憶部６７５と、システム情報データベース６７６と、を備える。メモリ６７は、全ての記憶部を有する必要は無く、機能部毎に別々のメモリで構成されても良い。
【０１０９】
物理セル情報記憶部６７１は、自局が形成する物理セル(フェムトセル)の無線パラメータを記憶している。
【０１１０】
システム情報記憶部６７２は、後述するシステム情報データベース６７６から必要なデータを読み取ったものであり、フェムト基地局６０の運用に必要なデータを管理している。例えば、自局のIDや自局のIPアドレス等を記憶している。
【０１１１】
呼制御情報記憶部６７３は、自局と接続している移動局に対する呼制御を実施する際に使用するリソース情報を記憶する。
【０１１２】
マクロ基地局情報記憶部６７４は、自局が擬似端末として動作する際に必要となるマクロ基地局に関するマクロ基地局情報が格納されており、マクロ基地局が形成する仮想セルへの登録や呼処理に使用する情報が格納されている。また、マクロ基地局情報は基地局管理サーバから受信したものである。
【０１１３】
擬似端末情報記憶部６７５は、自局が擬似端末として動作する際に、マクロ基地局に通知する擬似端末情報が格納されている。つまり、擬似端末情報記憶部６７５は、例えば、擬似端末IDや擬似端末IPアドレスを記憶している。
【０１１４】
システム情報データベース６７６は、自局で保持している全てのシステムパラメータを格納しているデータベースであり、自局の運用に必要なデータが格納されている。
【０１１５】
インタフェース６８は、IP網を介して上位局とデータの送受信を行う。第１実施形態に係るインタフェース６８は、マクロ基地局から上位局が送信するデータを受信したり、上位局に送信するデータをマクロ基地局に送信したりする。さらに、第１実施形態に係るインタフェース６８は、基地局管理サーバに対して、接続要求を送信したり、基地局管理サーバからマクロ基地局情報を受信したりする。
【０１１６】
上述のフェムト基地局６０によると、フェムト基地局６０は、マクロ基地局が形成した仮想セルに擬似端末として登録することができるので、上位局が擬似端末向けに送信した信号を、マクロ基地局を介して受信することが出来る。更に、同様に、上位局に対して、マクロ基地局を介して信号を送信することが出来る。
【０１１７】
図７は、第１実施形態に係る基地局管理サーバのハードウェア構成図/基地局管理サーバである。
【０１１８】
第１実施形態に係る基地局管理サーバは、フェムト基地局に、自身が管理するマクロ基地局のうちのいずれかの基地局に接続することを指示する。
【０１１９】
図７に示すように第１実施形態に係る基地局管理サーバ７０は、インタフェース７１と、CPU７２と、メモリ７３と、を備える。
【０１２０】
インタフェース７１は、Gatewayを介してマクロ基地局やフェムト基地局と接続している。そして、インタフェース７１は、マクロ基地局におけるシステムパラメータと、フェムト基地局の接続要求と、フェムト基地局に関するフェムト基地局情報(フェムト基地局ID及びIPアドレス)とをそれぞれから受信する。
【０１２１】
また、後述する方法で選定したマクロ基地局のマクロ基地局情報をフェムト基地局に通知する。マクロ基地局情報の一例として、マクロ基地局が形成している仮想セルのIDや無線パラメータ等がある。
【０１２２】
CPU７２は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリへのデータの読込み・書込み等を行う。
【０１２３】
CPU７２は、接続制御部７２１と、ネットワーク通信制御部７２２と、を制御する。つまり、CPU７２は、以下の説明で、接続制御部７２１と、ネットワーク通信制御部７２２と、が実施する処理を制御する。
【０１２４】
接続制御部７２１は、フェムト基地局からの接続要求によって、後述するマクロ基地局情報記憶部７３１からフェムト基地局が、擬似端末として登録するマクロ基地局を選択し、接続要求を受けたフェムト基地局に、選択したマクロ基地局に関するマクロ基地局情報を通知するように制御する。また、接続要求をあげてきたフェムト基地局のフェムト基地局に関するフェムト基地局情報を、後述するフェムト基地局情報記憶部７３２に記憶する。
【０１２５】
また、マクロ基地局の選定方法は、自身が保持している複数のマクロ基地局に関するマクロ基地局情報のうち、仮想セルを構築しているマクロ基地局の中から選定する。そして、仮想セルを構築しているマクロ基地局が複数ある場合は、フェムト基地局から通知されるフェムト基地局のIPアドレスが示す位置情報と、一番近いマクロ基地局を選択する。
【０１２６】
ネットワーク制御部７２２は、接続制御部７２１から要求があるとネットワークに接続するように制御する。
【０１２７】
メモリ７３は、各種データを格納する。メモリ７３は、マクロ基地局情報記憶部７３１と、フェムト基地局情報記憶部７３２と、システム情報データベース７３３と、を備える。また、メモリ７３は、全ての記憶部を有する必要は無く、記憶部毎にメモリを有しても良い。
【０１２８】
マクロ基地局情報記憶部７３１は、例えば、図８に示すように、マクロ基地局固有番号と、マクロ基地局IPアドレスと、仮想セル用報知情報と、位置情報(地域情報)と、が対応付けられて格納されている。
【０１２９】
マクロ基地局固有番号は、各マクロ基地局を識別するために割り当てられる番号である。
【０１３０】
マクロ基地局IPアドレスは、各マクロ基地局のIPアドレスを格納する。
【０１３１】
仮想セル用報知情報は、複数ある報知情報を、各基地局が、どのパターンで送信するかを示している。ここで、報知情報パターンとは、セル毎によって定められているパターンであり、仮想セルに関する仮想セル情報を含む報知情報である。位置情報は、各基地局がどの場所に存在しているかを示している。
【０１３２】
フェムト基地局情報記憶部７３２は、自局と接続しているフェムト基地局のIDやIPアドレス等を記憶するメモリであり、基地局管理サーバ７０に対して、マクロ基地局に関する情報の要求をしたフェムト基地局のフェムト基地局情報を記憶している。
【０１３３】
システム情報データベース７３３は、ネットワーク構成に関するネットワーク情報を格納しているデータベースである。
【０１３４】
上記の基地局管理サーバ７０によって、マクロ基地局及びフェムト基地局の情報を管理することによって、フェムト基地局に対して、どの仮想セルに登録するかを通知することが出来るので、フェムト基地局を確実にネットワークに組み込むことが可能になる。
【０１３５】
図９は、第１実施形態に係る本件の動作イメージ図である。
【０１３６】
図９に示すように、マクロ基地局９１が形成するセル内(物理セル)には、移動局９３〜９５が存在し、フェムト基地局９２の配下には移動局９６が存在している。図９に図示していないが、フェムト基地局９２は、図１３及び図１４において説明する手順によって、マクロ基地局が形成する仮想セルに擬似端末として、登録している。
【０１３７】
このとき、フェムト基地局９２が形成する物理セル内には移動局９６が存在し、フェムト基地局９２と、移動局９６は通信を行っている。
【０１３８】
そして、移動局９６がフェムト基地局９２に送信した信号は、フェムト基地局９２からインターネット網を介して、SecGW９８に送信され、SecGW９８からコアネットワーク網に存在するマクロ基地局９１へ送信される。そして、マクロ基地局９１が、MME/ServingGW９９及びHLR１００に送信する。
【０１３９】
逆に、HLR１００及びMME/ServingGW９９から擬似端末９２向けの信号を送信する場合は、HLR１００及びMME/ServingGW９９からマクロ基地局に送信され、マクロ基地局９１は信号を受信すると、自局における物理セル配下の移動局９３〜９５向けの信号か、自局における仮想セル配下の擬似端末(フェムト基地局９２)向けの信号かを判断する。
【０１４０】
マクロ基地局９１が仮想セル配下の擬似端末(フェムト基地局９２)向けの信号だと判断すると、SecGW９８に送信される。
【０１４１】
SecGW９８は、受信した信号をフェムト基地局９２に送信し、さらに、フェムト基地局が自セル配下の移動局９６に送信する。
【０１４２】
ここで、SecGW(Security GateWay)９８は、移動通信システム網と一般のIP網とSet接続するセキュリティー機能を備えたGatewayであり、第１実施形態に係るSecGW９８は、移動通信システムの外側にあるフェムト基地局と内側にあるマクロ基地局とを接続させるためのGatewayとしての役割を果たす。
【０１４３】
以上によって、フェムト基地局を新設する際に、フェムト基地局の上位局や、隣接基地局のシステム情報を更新しなくとも、新設するフェムト基地局をネットワークに組み込むことが可能になる。
【０１４４】
また、上記の説明では、基地局管理サーバ９７を介さずに、マクロ基地局とフェムト基地局が信号をやり取りする例を示したが、マクロ基地局とフェムト基地局の信号のやり取りにおいて、SecGW９８と、基地局管理サーバ９７とに両方を介すようにしても良い。これによって、更にセキュリティー強化を図ることが出来る。
【０１４５】
図１０は、第１実施形態に係るマクロ基地局とフェムト基地局の関係を示す図である。
【０１４６】
図１０に示すようにマクロ基地局１０１とフェムト基地局１０２及び１０３は、インターネット網を介して接続されている。そして、マクロ基地局１０１は、物理セル１０４及び仮想セル１０５を形成している。また、図１０の説明のUEは、User Equipmentのことで、移動局と同等である。
【０１４７】
フェムト基地局１０２及び１０３は、仮想セル１０５に擬似端末として登録するが、フェムト基地局１０２及び１０３の配下に存在するUE１０６及び１０７は、仮想セルに登録するのではなく、それぞれが接続しているフェムト基地局１０２及び１０３が形成する物理セルに登録を行う。
【０１４８】
上記のように、マクロ基地局１０１は、フェムト基地局１０２及び１０３を仮想セルに在圏させ、さらに、フェムト基地局１０２及び１０３と、MME等の上位局間で信号を透過させるために、マクロ基地局１０１は、図１１のように移動局リソーステーブルを構成する。図１１は、マクロ基地局における呼制御情報記憶部３７４で管理されるテーブルの一例である。
【０１４９】
図１０に示すようなマクロ基地局１０１において、移動局のリソース情報を管理するテーブルは、RRCのレイヤ３で保持する。レイヤ３で管理することで、上位局からのデータ信号を通常の自局内の物理セルに透過するか、仮想セルへ透過するかを判断する。
【０１５０】
図１１の例の場合、まず、マクロ基地局１０１は、セル種別を参照することによって、それぞれの移動局が物理セルに存在する移動局であるか、仮想セルに存在する移動局(擬似端末)であるかを判断する。この場合、＃Ｘが物理セルを示し、＃Ｚが仮想セルを示す。
【０１５１】
移動局が物理セルに存在する移動局であると判断した場合は、UE IPアドレス及びUE IDを参照することにより、物理セル配下のどの移動局なのかを判断できる。この場合、UE ID Aが移動局１０４を示す。
【０１５２】
そして、移動局が仮想セルに存在する擬似端末だと判断した場合は、マクロ基地局１０１は、擬似端末ID及び擬似端末IPアドレスを参照することで、仮想セルにおけるどの擬似端末(フェムト基地局)であるのかを判断する。この場合、擬似端末ID  ｆ１がフェムト基地局１０２であり、擬似端末ID  ｆ２がフェムト基地局１０３を示す。
【０１５３】
さらに、マクロ基地局１０１は、どの擬似端末(フェムト基地局)であるのかを判断した後に、UE IPアドレス及びUE IDを参照することによって、フェムト基地局の配下に存在するどの移動局であるのかを判断できる。この時、UE ID Bが移動局１０５を示し、UE ID Cが移動局１０６を示す。
【０１５４】
上記のテーブルを参照することによって、マクロ基地局１０１がフェムト基地局１０２又は１０３にデータを送信すると判断した場合にGTPをONにする。
【０１５５】
このように、レイヤ３で移動局に関するリソース情報を管理し、マクロ基地局とフェムト基地局をインターネット網を経由して接続することによって、マクロ基地局が、上位局から受信したフェムト基地局向けの信号を該当するフェムト基地局に送信することが出来る。
【０１５６】
図１２は、第１実施形態に係る通信システムの各装置間におけるプロトコルスタックを示す図である。
【０１５７】
フェムト基地局と移動局との間のプロトコルスタック１２１は、移動局データと、無線リソース情報と、物理回線情報と、を含む。
【０１５８】
移動局データは、ユーザ信号と、移動局識別子と、を含む。無線リソース情報は、例えば、移動局とフェムト基地局間の通信に使用している周波数の情報である。そして、物理回線情報は、移動局とフェムト基地局間で使用している回線の情報であり、第１実施形態に係る物理回線情報は、無線を示す情報が格納される。
【０１５９】
そして、フェムト基地局は、プロトコルスタック１２１をプロトコルスタック１２２に書き換えることによって、フェムト基地局配下の移動局が送信する信号をマクロ基地局に中継することが可能になる。
【０１６０】
プロトコルスタック１２２は、フェムト基地局とマクロ基地局間におけるプロトコルスタックであり、移動局データと、トンネリングデータと、レイヤ３情報と、物理回線情報と、が含まれる。
【０１６１】
トンネリングデータは、新たに追加するプロトコルである。トンネリングデータは、マクロ基地局識別子(ID)/IPアドレスと、MME/ServingGWのIPアドレスと、SecGWのIPアドレスと、フェムト基地局のIPアドレスとを含む。既存のプロトコルスタックにトンネリングデータのプロトコルを追加することによって、フェムト基地局とマクロ基地局間で、信号の中継が可能になる。
【０１６２】
レイヤ３情報は、ネットワーク層におけるプロトコルを示す情報である。第１実施形態に係るレイヤ３情報には、IP(Internet Protocol)を示す情報が格納されている。そして、物理回線情報は、Etherを示す情報が格納される。
【０１６３】
次に、マクロ基地局は、プロトコルスタック１２２をプロトコルスタック１２３に書き換えることによって、マクロ基地局が受信したデータを上位局(MME/ServingGW)に送信することが可能になる。また、マクロ基地局と上位局間におけるプロトコルスタック１２３は、既存の通信で使用するプロトコルスタックと同様であることからもわかるように、上位局において、フェムト基地局の存在は認識していない。
【０１６４】
プロトコルスタック１２３は、移動局データと、S１/X２リンク情報と、レイヤ３情報と、物理回線情報と、を含む。S１/Ｘ２リンク情報は、S１リンク及びX２リンクでのプロトコルに関する情報が格納されている。
【０１６５】
上記の通り、各装置間でプロトコルスタックを定めることによって、フェムト基地局を擬似端末として扱った場合も、フェムト基地局の配下に存在する移動局が通信を行うことができる。
【０１６６】
また、他の移動局から受信したデータを上位局がフェムト基地局配下の移動局に送信する場合は、プロトコルスタックの書き換えを上記の説明とは逆の順番で行うことによって、実現できる。
【０１６７】
図１３は、第１実施形態に係るマクロ基地局の仮想セル設定手順を示すフローチャートである。
【０１６８】
マクロ基地局が起動する(S１３１)と、マクロ基地局は交換網に対して、局間設定を行うことによって、S１リンクを確立する。(S１３２)
マクロ基地局で無線用セル(物理セル)を設定する。(S１３３〜S１３４)
このとき、まず、セル設定を行い(S１３３)、次に、共通チャネル設定を行う(S１３４)ことで、物理セルの設定を完了することが出来る。ここで、セル設定では、例えば、セルの半径等を設定する。
【０１６９】
次に、マクロ基地局は、仮想セルの設定を行う。(S１３５〜S１３９)
マクロ基地局は、基地局管理サーバに対して、物理セルの設定を行い、起動が完了したことを通知する。例えば、マクロ基地局の識別子やIPアドレスを通知することによって起動が完了したことを通知する。(S１３５)
基地局管理サーバは、マクロ基地局から、当該マクロ基地局が起動したことが通知されると、基地局管理サーバは、マクロ基地局に対して、仮想セル情報を要求する。(S１３６)
マクロ基地局は、仮想セル情報が要求されると、基地局管理サーバに対して、仮想セル情報を通知する。例えば、仮想セル情報として、仮想セルID、周波数帯、帯域幅等を通知する。(S１３７)
次に、基地局管理サーバは、マクロ基地局に対して、フェムト基地局が送信する報知情報を取得するために、仮想セル用報知情報を要求する。(S１３８)
マクロ基地局は、基地局管理サーバから仮想セル用報知情報の要求を受けると、基地局管理サーバに対して、仮想セルの位置情報などを含む仮想セル用報知情報を通知する。(S１３９)
仮想セル用報知情報は、仮想セルに擬似端末として登録しているフェムト基地局が、フェムト基地局配下の移動局に向けて送信する報知情報である。
【０１７０】
以上のフローによって、マクロ基地局はIP網に仮想セルを設定することができる。
【０１７１】
図１４は、フェムト基地局設置時に基地局管理サーバに接続要求をする際の動作を示すシーケンス図である。
【０１７２】
フェムト基地局は、電源がＯＮになる(S１４１)と、基地局管理サーバに対して、接続要求を送信する。このとき、接続要求には自局の識別子やIPアドレスを付与して送信する。(S１４２)
基地局管理サーバは、フェムト基地局から接続要求を受信すると、接続要求に付与されているIPアドレスから当該フェムト基地局が新設される地域を特定する。ここでは、IPアドレスによって、地域を特定するとしたが、他の方法でも良い。例えば、フェムト基地局を家庭に設置する場合、ブロードバンドインターネット接続などの通信用モデムを介して設置することが考えられる。このとき、事業者と契約を行っているとすれば、その契約情報等をユーザに設定してもらうことで、フェムト基地局の位置を特定しても良い。(S１４３)
ステップS１４３において、特定した地域から当該フェムト基地局を登録する仮想セルを決定する。このとき、特定地域に多数のマクロ基地局が存在し、登録可能な仮想セルが複数あった場合、登録する仮想セルの決定方法としては、当該フェムト基地局に１番近い基地局を選択してもよいし、それぞれのマクロ基地局のトラヒック状態等から選択しても良い。(S１４４)
ステップS１４４において、決定した仮想セルを構築するマクロ基地局に関するマクロ基地局情報を当該フェムト基地局に送信する。このとき、マクロ基地局情報として、仮想セル情報を送信しても良い。(S１４５)
フェムト基地局は、基地局管理サーバからマクロ基地局情報を受信すると、受信したマクロ基地局情報を保持し、フェムト基地局は、自局に関するフェムト基地局情報をマクロ基地局に送信する。このとき、フェムト基地局情報としては、擬似端末情報を送信する。(S１４６)
マクロ基地局は、受信したフェムト基地局に関する情報を保持する。(S１４７)
そして、マクロ基地局は、当該フェムト基地局が使用する無線リソースを決定し、当該フェムト基地局に、決定した無線リソースの情報を送信する。(S１４８)
そして、フェムト基地局では、マクロ基地局から受信した無線リソースを用いて、自局配下の移動局と通信を行う。
【０１７３】
以上のフローによって、上位局のシステムを更新することなく、フェムト基地局を新設することが可能になる。
【０１７４】
また、ステップS１４６において、フェムト基地局が自局に関するフェムト基地局情報を送信することとしたが、基地局管理サーバが、ステップS１４４で決定したマクロ基地局に対して、ステップS１４３において受信したフェムト基地局情報をマクロ基地局に送信しても良い。
【０１７５】
上記のステップによって、どのマクロ基地局の仮想セルに擬似端末として登録するかを決定することが出来るので、既存のマクロ基地局や上位局のシステム情報を更新する必要がない。
【０１７６】
さらに、基地局管理サーバによって、フェムト基地局が登録する仮想セルを決定するので、新設される場所が不感地帯であっても、自動的にネットワークにフェムト基地局を組み込むことが出来る。
【０１７７】
また、上記のフローを参照するとわかるように、マクロ基地局が設定する仮想セルは実際に存在するものではない。つまり、マクロ基地局は、フェムト基地局宛のデータと自局宛のデータを識別するために擬似的にIPアドレス等を割り当ているのみで、仮想セルは実在しない。しかし、仮想セルをフェムト基地局が形成しているセルと見なすことも出来る。そのとき、マクロ基地局は、フェムト基地局にとって、MME相当の上位局と見なすことも出来る。
【０１７８】
図１５は、フェムト基地局配下の移動局が通信を確立する処理・動作を示すシーケンス図である。
【０１７９】
フェムト基地局のセル内に存在する移動局は、Random Access Preambleをフェムト基地局に送信する。(S１５１)
フェムト基地局は、Random Access Preambleを受信すると、Random Access Preambleを送信した移動局に対して、RRC Connection Requestを送信可能なタイミングを含めたRandom Access Responseを送信する。(S１５２)
移動局は、Random Access Response を受信すると、付与されているタイミングに基づいて、RRC Connection Request(接続要求)をフェムト基地局に送信する。例えば、このメッセージに移動局ＩＤやＩＰアドレスを含んで送信することが出来る(図１１のUE IDに相当)。(S１５３)
フェムト基地局は、移動局からRRC Connection Request を受信すると、マクロ基地局に対して、RRC Connection Requestを送信する。(S１５４)
マクロ基地局は、RRC Connection Request を受信すると、RRC接続設定メッセージとして、RRC Connection Setupをフェムト基地局に送信する。ここで、接続設定に関する情報として、例えば、トランスポートチャネルや物理チャネルが含まれる。また、このとき、マクロ基地局は、移動局のＩＤやＩＰアドレスを受け取っても良い。(S１５５)
フェムト基地局は、マクロ基地局からRRC Connection Setup を受信すると、移動局に対して、RRC Connection Setupを送信する。(S１５６)
移動局は、RRC Connection Setup を受信すると、RRC接続完了メッセージとして、RRC Connection Setup Completeをフェムト基地局に送信する。ここで、RRC接続完了メッセージには、例えば、論理チャネル、トランスポートチャネル、物理チャネルが含まれる。(S１５７)
フェムト基地局は、移動局から受信したRRC Connection Setup Completeを受信すると、マクロ基地局に対して、RRC Connection Setup Completeを送信する。(S１５８)
マクロ基地局は、INITIAL UE MESSAGEをMME/ServingGWに送信する。(S１５９)
上記のフローが、通常の発信シーケンスと異なる部分である。
【０１８０】
また、ここでは、ステップＳ１５３〜ステップＳ１５５で、フェムト基地局の配下に存在する基地局を送信することとしたが、その他のタイミングでも良く、例えば、ステップＳ１５８〜ステップＳ１５９の間にやり取りしても良いし、フェムト基地局が適当なタイミングでマクロ基地局に教えても良い。
【０１８１】
図１６は、フェムト基地局は以下の移動局に対する着呼における動作・処理を示すシーケンス図である。
【０１８２】
交換網端末情報管理部は、当該ページングエリアに存在する移動局向けの信号を受信すると、MME/ServingGWに対して、下りリンクデータ処理開始を示すDownlink Data Notificationを送信する。(S１６１)
MME/ServingGWは、Downlink Data Notification を受信すると、Downlink Data Notification Ackを返信する。(S１６２)
MME/ServingGWは、Downlink Data Notification Ackを受信すると、自局が接続しているマクロ基地局に対して、Pagingを実施する。(S１６３)
マクロ基地局は、フェムト基地局配下の移動局を呼び出すために、自局が形成する物理セルと、仮想セルに対してPagingを実施する。つまり、ここで、マクロ基地局は、図１１に記載したような対応関係を読み取ることによって、データの送信先である移動局と通信しているフェムト基地局がわかる。(S１６４及びS１６５)
フェムト基地局は、移動局に対してPagingを実施する。(S１６６)
以上のフローが通常の着信シーケンスと異なる部分である。
【０１８３】
図１７は、フェムト基地局の配下に存在する移動局におけるフェムト基地局からマクロ基地局にハンドオーバする際の動作・処理を示すシーケンス図である。
【０１８４】
フェムト基地局の配下にいる移動局は、一定周期で無線信号の受信電力を測定している。(S１７０)
そして、移動局は、測定した受信電力をMeasurement Reportとしてフェムト基地局に送信する。(S１７１)
フェムト基地局はMeasurement Reportを受信する度に、セルの変更が必要かどうか判定する。(S１７２)
ここで、フェムト基地局の受信電力と、マクロ基地局の受信電力とを比較して、マクロ基地局からの受信電力のほうが大きいときに、マクロ基地局との通信に切り替える必要があると判定する。しかし、他の方法であっても良い。
【０１８５】
ステップS１７２において、移動局の通信をフェムト基地局からマクロ基地局に切替る必要があると判定された場合に、フェムト基地局は、セルを変更することを決定する。(S１７３)
当該移動局との通信をマクロ基地局に切り替えることを決定すると、フェムト基地局は、Cell Change Reportをマクロ基地局に送信する。(S１７４)
Cell Change Reportを受信したマクロ基地局は、自局が形成するセルの中で、当該移動局をカバーするセルを選択する。(S１７５)
マクロ基地局は、ステップS１７５において選択したセル内で当該移動局に割り当てる無線リソースを確保する。(S１７６)
マクロ基地局は、確保した無線リソースの情報を含むCell Change Responseを、Cell Change Reportを送信した移動局と現在通信を行っているフェムト基地局に対して送信する。(S１７７)
Cell Change Responseを受信したフェムト基地局は、セル変更応答として、当該移動局にCell Change Reportを送信する。(S１７８)
そして、Cell Change Reportを送信したフェムト基地局は、当該移動局向けの無線リソースを解放して、当該移動局との通信をやめる。(S１７９)
Cell Change Reportを受信した移動局は、フェムト基地局からマクロ基地局に通信を切り替えて、マクロ基地局と通信を行う。(S１８０)
以上のフローによって、擬似端末として動作しているフェムト基地局と通信を行う移動局が、フェムトセル外に移動したときも、マクロ基地局にハンドオーバをすることができる。
【０１８６】
第１実施形態によると、新たに基地局を設置する際に、新設基地局を上位局に移動局として認識させることが出来るので、上位局が記憶する基地局数を減らすことが出来るので、上位局の処理量を減らすことが出来る。
【０１８７】
更に、基地局を設置する際に必要となる、隣接基地局や上位局のシステム情報を更新する必要が無くなるので、事業者等による保守作業を軽減することが可能になる。
【０１８８】
また、第１実施形態では、マクロ基地局から擬似端末向けの信号は、マクロ基地局からフェムト基地局に対して直接送信されることとしたが、マクロ基地局が基地局管理サーバに送信し、基地局管理サーバからフェムト基地局に送信されることにしても良い。
＜第２実施形態＞
以下、図１８を用いて、第２実施形態の説明をする。
【０１８９】
第２実施形態では、新設基地局において、マクロ基地局の電波が受信できる場合を説明する。
【０１９０】
第２実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局は、第１実施形態とは、図１４におけるフェムト基地局設置時の動作を示すシーケンス図が異なる。
【０１９１】
図１８は、第２実施形態に係るフェムト基地局設置時の動作・処理を示すシーケンス図である。
【０１９２】
フェムト基地局が設置され、スイッチがONになる(S１８１)と、フェムト基地局は、周辺電力量を測定する。周辺電力量とは、フェムト基地局における他の基地局からの受信電力である。(S１８２)
さらに、フェムト基地局は、測定した受信電力それぞれに対応するマクロ基地局から識別子を取得する。(S１８３)
フェムト基地局は、基地局管理サーバに対して、接続要求を通知する。さらに、マクロ基地局情報と、自局に関するフェムト基地局情報と、を通知する。このとき、マクロ基地局情報として、マクロ基地局の識別子や受信電力を通知し、フェムト基地局情報として、自局IDや自局IPアドレスを通知する。(S１８４)
フェムト基地局から接続要求が通知された基地局サーバは、フェムト基地局から受信したマクロ基地局情報が示すマクロ基地局から、ひとつを仮親とし、フェムト基地局が設置可能であるかどうか判定する。ここで、フェムト基地局の仮親となることができるのは、基地局管理サーバにおいて、登録済みのマクロ基地局であって、さらに、仮想セルを設定しているマクロ基地局である。また、仮親をひとつ決定する方法としては、フェムト基地局において受信電力が１番大きいマクロ基地局を選択することが考えられる。しかし、それ以外の方法でも良い。(S１８５)
基地局管理サーバは、ステップS１８４において、接続要求を送信したフェムト基地局に対して、ステップS１８５で決定したマクロ基地局に関するマクロ基地局情報を送信する。(S１８６)
例えば、マクロ基地局情報として、仮想セル情報(仮想セルIDや仮想セルIPアドレス)を送信する。
【０１９３】
フェムト基地局は、基地局管理サーバからマクロ基地局情報を受信すると、受信したマクロ基地局情報を記憶し、当該マクロ基地局に対して、自局に関するフェムト基地局情報を送信する。(S１８７)
マクロ基地局は、フェムト基地局から受信したフェムト基地局情報を、登録する仮想セルに関する情報と対応付けて、呼制御情報記憶部に保持する。(S１８８)
そして、自局における無線リソースの使用状況を確認し、自局と干渉にならない無線リソースの情報をフェムト基地局に送信する。(S１８９)
そして、フェムト基地局で、無線リソースの情報に基づいて、自局配下の無線基地局と通信を行う。
【０１９４】
上記のステップによって、どのマクロ基地局の仮想セルに擬似端末として登録するかを決定することが出来るので、既存のマクロ基地局や上位局のシステム情報を更新する必要がない。
【０１９５】
さらに、第１実施形態に係るフェムト基地局において、周辺マクロ基地局に関する情報を取得できる場合は、図１８におけるフローを実施することにしても良い。
【０１９６】
第２実施形態によると、新設基地局における干渉を考慮しつつ、上位局及び隣接基地局のシステム情報を更新することなく、新設基地局を設置することが出来る。
【０１９７】
各実施形態は、本件開示の発明の一例であり、本発明が実施形態に限られるものではない。
【符号の説明】
【０１９８】
２０  ページングエリア
２１  GW
２２、９７  基地局管理サーバ
２３  HSS/HLR
２４  MME
２５、３０、９１、１０１  マクロ基地局
２６  PDN  GW
２７  Serving  GW
２８、６０、９２、１０２、１０３  フェムト基地局
２９  物理セル
３０  仮想セル
３１、６１  アンテナ
３２、６２  RF部
３３、６３  ADC
３４、６４  DAC
３５、６５  BB部
３６、６６、７２  CPU
３７、６７、７３  メモリ
３８、６８、７１  インタフェース
９３、９４、９５、９６、１０４、１０５、１０６  移動局
９８  SecGW
９９  MME/ServingGW
１００  HLR
１２１、１２２、１２３  プロトコルスタック
３５１、６５１  復調部
３５２、６５２  復号部
３５３、６５３  変調部
３５４、６５４  符号化部
３６１、６６１  無線通信制御部
３６２、６６２  セル制御部
３６３、６６３  呼処理制御部
３６４、６６４、７２１  接続制御部
３６５、６６５、７２２  ネットワーク通信制御部
３７１、６７１  物理セル情報記憶部
３７２  仮想セル情報記憶部
３７３、６７２  システム情報記憶部
３７４、６７３  呼制御情報記憶部
３７５、６７６、７３３  システム情報データベース
６７４、７３１  マクロ基地局情報記憶部
６７５  擬似端末情報記憶部
７３２  フェムト基地局情報記憶部
【図１】
0005838741.tif 000002
【図２】
0005838741.tif 000003
【図３】
0005838741.tif 000004
【図４】
0005838741.tif 000005
【図５】
0005838741.tif 000006
【図６】
0005838741.tif 000007
【図７】
0005838741.tif 000008
【図８】
0005838741.tif 000009
【図９】
0005838741.tif 000010
【図１０】
0005838741.tif 000011
【図１１】
0005838741.tif 000012
【図１２】
0005838741.tif 000013
【図１３】
0005838741.tif 000014
【図１４】
0005838741.tif 000015
【図１５】
0005838741.tif 000016
【図１６】
0005838741.tif 000017
【図１７】
0005838741.tif 000018
【図１８】
0005838741.tif 000019