(57)【要約】  ［課題］フェムトゲートウェイが上位コアノードと通信不能になった場合に、フェムトゲートウェイ配下の端末が、速やかに通信を回復できるようにする。  ［解決手段］フェムトゲートウェイは、コアノードと通信を行う第１の通信手段と、フェムトセル基地局と通信を行う第２の通信手段と、前記フェムトセル基地局に隣接する基地局の情報である隣接基地局情報を保持する隣接基地局情報記憶手段と、前記フェムトセル基地局に対して前記隣接基地局情報を送信する隣接基地局情報送信手段と、を有する。フェムトセル基地局に接続する端末は、フェムトセル基地局を介して隣接基地局情報を取得する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアノードと通信を行う第１の通信手段と、フェムトセル基地局と通信を行う第２の通信手段と、前記フェムトセル基地局に隣接する基地局の情報である隣接基地局情報を保持する隣接基地局情報記憶手段と、前記フェムトセル基地局に対して前記隣接基地局情報を送信する隣接基地局情報送信手段と、を有することを特徴とするフェムトゲートウェイ。
【請求項２】
前記隣接基地局情報が、複数の隣接基地局情報を有し、前記複数の隣接基地局情報に前記フェムトセル基地局の通信範囲に位置する端末からの接続のしやすさに基づく優先順位付けがなされている、ことを特徴とする請求項１に記載のフェムトゲートウェイ。
【請求項３】
前記優先順位付けが前記フェムトセル基地局の位置情報に基づいてなされている、ことを特徴とする請求項２に記載のフェムトゲートウェイ。
【請求項４】
前記コアノードとの通信障害を検知する通信障害検知手段、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか一項に記載のフェムトゲートウェイ。
【請求項５】
前記通信障害検知手段が通信障害を検知した場合に、前記フェムトセル基地局に対し前記フェムトセル基地局に接続する端末との接続解放要求を送信する接続解放要求送信手段を有する、ことを特徴とする請求項４に記載のフェムトゲートウェイ。
【請求項６】
コアノードと通信を行う第１の通信手段と、フェムトセル基地局と通信を行う第２の通信手段と、前記フェムトセル基地局に隣接する基地局の情報である隣接基地局情報を保持する隣接基地局情報記憶手段と、前記フェムトセル基地局に対して前記隣接基地局情報を送信する隣接基地局情報送信手段と、を有するフェムトゲートウェイの制御方法であって、前記フェムトセル基地局に対し前記隣接基地局情報を送信する、ことを特徴とするフェムトゲートウェイの制御方法。
【請求項７】
前記コアノードとの通信障害を検知する、ことを特徴とする請求項６に記載のフェムトゲートウェイの制御方法。
【請求項８】
前記コアノードとの通信障害を検知した場合に、前記フェムトセル基地局に対し前記フェムトセル基地局に接続する端末との接続解放要求を送信する、ことを特徴とする請求項７に記載のフェムトゲートウェイの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェムトゲートウェイおよびフェムトゲートウェイの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｇ（３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のような移動通信システムで、フェムトセル基地局（Ｈｏｍｅ  ＮｏｄｅＢ、ＨＮＢ）の導入が進められている。フェムトセル基地局は、半径数十メートル以内を通信範囲とするフェムトセルを構築する基地局装置である。フェムトセル基地局は、半径数キロメートルを通信範囲とするマクロ基地局の無線エリアでカバーしきれないエリアの補完や、宅内等での高品質通信サービスの提供、などの役割を担う。なおＬＴＥでは、フェムトセル基地局はＨｅＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ  ｅＮｏｄｅＢ）あるいはＨｅＮＢと呼ばれる。【０００３】
各フェムトセル基地局は、システム構成上、上位装置であるフェムトゲートウェイに収容される。その仕様は、非特許文献１に記載されている。なお、以降ゲートウェイをＧＷと略記することがある。フェムトＧＷは上位コアノードであるＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｅｎｔｉｔｙ）、Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ  Ｇａｔｅｗａｙ）と接続している。またフェムトＧＷは、上位コアノードの負荷分散等の目的で、複数の上位コアノードと接続することができる。【０００４】
ここで、フェムトＧＷに障害が発生し、全ての上位コアノードとの通信が不能となったとする。この場合、そのフェムトＧＷに接続する各フェムトセル基地局が構成する無線エリア内では、端末に通信サービスを提供することができなくなる。ところが、各フェムトセル基地局は、当該フェムトＧＷとの通信を継続しようとする。このため、各フェムトセル基地局に接続する端末では、サービスを受けられない状態が続くこととなる。【０００５】
この問題を解決する方法が、例えば特許文献１に開示されている。この技術では、フェムトＧＷと上位通信網との接続に障害が発生すると、まずフェムトＧＷが、収容する各フェムトセル基地局にドメイン規制メッセージを送信する。そしてフェムトセル基地局は、接続中の端末に対しアクセス不可のメッセージを送信する。端末はこのメッセージを受信すると、当該フェムトセル基地局との接続を切断する。そして、接続が切断された端末は、ユーザーの操作により、以下の２つの方法で再接続を試みる。１）近隣のフェムトセル基地局から、通信可能なものを順次探索する。２）接続可能なマクロ基地局を探索する。【０００６】
以上のようにして、特許文献１の技術によれば、接続中のフェムトＧＷが上位コアノードと通信不能となっても、無駄なリトライを繰り返すことなく、コアネットワークとの通信を回復することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−３９３６６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】発行者３ＧＰＰ（登録商標）、３ＧＰＰ＿ＴＳ＿３６．３００＿Ｖ１１.６．０（２０１３年６月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の技術では、フェムトＧＷが上位のネットワークと通信不能になった場合に、端末が順次基地局探索していくため、通信の回復に時間を要するという問題点があった。【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、端末が迅速に通信を回復することが可能なフェムトＧＷおよびフェムトＧＷを用いた通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明のフェムトゲートウェイは、コアノードと通信を行う第１の通信手段と、フェムトセル基地局と通信を行う第２の通信手段と、前記フェムトセル基地局に隣接する基地局の情報である隣接基地局情報を保持する隣接基地局情報記憶手段と、前記フェムトセル基地局に対して前記隣接基地局情報を送信する隣接基地局情報送信手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果は、端末が接続中のフェムトゲートウェイがコアノードと通信不能になった場合に、端末が迅速に通信を回復できることである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明第２の実施の形態の適用される通信ネットワークの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明第２の実施の形態のフェムトＧＷの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明第２の実施の形態の隣接基地局情報の一例を示す表である。
【図４】本発明第２の実施の形態に関連するフェムトセル基地局の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明第２の実施の形態に関連する端末の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明第２の実施の形態の通信切断時の動作を示すシーケンス図である。
【図７】本発明第２の実施の形態の通信復旧時の動作を示すシーケンス図である。
【図８】本発明第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図９】本発明第１の実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら発明を詳細に説明する。本発明のフェムトＧＷは、自身が上位コアノードとの通信が不能となった場合に、自身に接続中の端末の接続先を他の基地局に迅速に切り替えることにより、早期の通信回復を図ることができる。
（第１の実施の形態）
図９は、本発明第１の実施の形態のフェムトゲートウェイを示すブロック図である。フェムトゲートウェイ３００は、コアノード４０と通信を行う第１の通信手段３０１と、フェムトセル基地局２０と通信を行う第２の通信手段３０２と、を有する。また、隣接基地局情報記憶手段３０３と、隣接基地局情報送信手段３０４と、を有する。隣接基地局情報記憶手段３０３は、フェムトセル基地局２０に隣接する基地局の情報である隣接基地局情報を保持する。隣接基地局情報送信手段３０４は、フェムトセル基地局２０に対して隣接基地局情報を送信する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、フェムトセル基地局を収容するフェムトゲートウェイは、フェムトセル基地局に隣接基地局情報を提供することができる。そしてフェムトセル基地局は、自身に接続する端末に隣接基地局情報を提供することができる。このため、フェムトゲートウェイがコアノードと通信不能になった場合、端末は隣接基地局情報を用いて速やかに代替基地局を発見し、通信を回復することができる。
（第２の実施の形態）
図１は本発明が適用される移動体通信ネットワークの全体構成を示すブロック図である。ある地域内に複数のマクロ基地局１０が設置されている。ここでは３つのマクロ基地局１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設置された例を示している。各マクロ基地局１０は、それぞれが通信エリアであるマクロセル１００を形成する。マクロ基地局１０ａ、１０ｂ、１０ｃには、マクロセル１００ａ、１００ｂ、１００ｃが対応する。それぞれのマクロセル１００は、互いに若干のオーバーラップを持っている。なお、図示はしていないが、マクロ基地局１０は、それぞれがコアネットワークと通信を行う。
【００１５】
またマクロ基地局とは独立して、フェムトセル基地局２０が設けられている。各フェムトセル基地局２０は、いずれかのフェムトＧＷ３０に収容される。そしてフェムトＧＷ３０は、コアノード４０と通信を行う。フェムトＧＷ３０は、負荷分散等の目的で、複数のコアノード４０と通信することができる。図１の例では、フェムトＧＷ３０にフェムトセル基地局２０ａ、２０ｂ、・・・が収容され、フェムトＧＷ３０は複数のコアノード、４０ａ、４０ｂ、・・・と通信している。
【００１６】
それぞれのフェムトセル基地局２０は半径数十m程の通信エリアであるフェムトセル２００を形成する。フェムトセル２００内に存在する端末５０は、フェムトセル基地局２０、フェムトＧＷ３０を介して、コアノード４０との通信を行うことができる。なお、図１では２つのフェムトセル基地局２０を図示しているが、その数はもっと多くてもよい。また、図示していないが、フェムトセル基地局２０ａに接続される端末５０は複数であってもよい。この他に、マクロ基地局１０とフェムトセル基地局２０との中間である半径数十ｍから数百ｍの範囲をカバーするミクロ基地局が存在していても良い。
【００１７】
フェムトＧＷ３０は、複数のフェムトセル基地局２０を収容する。そして各フェムトセル基地局２０、およびそれらに接続している端末５０について、登録管理、および信号処理を行ない、コアノード４０との通信を仲介する。フェムトＧＷ３０は、複数の上位コアノード４０と接続できるようになっている。図１では２つの接続を示しているが、それ以上であってもよい。
【００１８】
図２は、本実施の形態のフェムトＧＷ３０の構成を示すブロック図である。フェムトＧＷ３０は、フェムトセル基地局管理部３１、ネットワーク管理部３２、サービス状態通知部３３、隣接基地局情報記憶部３４、端末管理部３５、制御部３６、を有する。
【００１９】
フェムトセル基地局管理部３１は、フェムトＧＷ３０と通信するフェムトセル基地局２０との接続を管理する。
【００２０】
ネットワーク管理部３２は、フェムトＧＷ３０が通信するコアノード４０との接続を管理する。
【００２１】
サービス状態通知部３３は、サービス状態が変化した時に、そのサービス状態をフェムトセル基地局２０に通知する。具体的には、フェムトＧＷ３０が接続する全てのコアノード４０との通信が不能となった場合にはサービス停止通知を、サービス不能状態からサービス可能状態となった場合にはサービス開始通知を、フェムトセル基地局２０に通知する。
【００２２】
隣接基地局情報記憶部３４は、当該フェムトＧＷ３０に最も近いマクロ基地局１０および隣接するマクロ基地局１０の情報を保持する。また、他のフェムトＧＷ３０に接続するフェムトセル基地局２０の情報など、図1に示す端末５０とコアノード４０との通信を仲介する隣接基地局の情報を保持する。ここに記憶された隣接基地局情報は、コアノード４０との通信が不能となった場合に、フェムトセル基地局２０を介して端末５０に送信される。端末５０は受信した隣接基地局情報を用いて速やかに代替接続先を決定することができる。
【００２３】
隣接基地局情報には、端末５０の接続しやすさを考慮して、代替接続先の優先順位が付されていることが望ましい。図３にその一例を示す。優先順位と、基地局名とそのアドレスを保持している。このようにしておくとアクセスの集中が起こった場合にも、優先順位に従って、順次、接続先を探索することができる。
【００２４】
端末管理部３５は、各フェムトセル基地局２０が接続している端末５０の接続を管理する。フェムトＧＷ３０がコアノード４０と通信不能になった場合には、端末管理部３５は、サービス状態通知部３３がサービス停止通知送信する。続けて、隣接基地局情報記憶部３４に保持された隣接基地局情報を端末５０に送信する。次いで、端末５０とのコネクション解放要求を送信する。
【００２５】
制御部３６は、フェムトＧＷ１０の構成要素各部を制御し、全体の動作を制御する。
【００２６】
図４は、本実施の形態におけるフェムトセル基地局２０のブロック図である。フェムトセル基地局２０は、端末通信部２１、ネットワーク通信部２２、制御部２３を有する。
【００２７】
端末通信部２１は、無線変復調などの無線通信処理を行なって、端末５０との無線通信を実行する。
【００２８】
ネットワーク通信部２３はフェムトＧＷ３０あるいはその他の上位ノードとの通信を行う。
【００２９】
制御部２３は、端末通信部２１およびネットワーク通信部２２を制御し、接続状態を管理する。また、必要な信号処理およびデータの記憶を行う。また、制御部２３の機能には、端末５０およびフェムトＧＷ３０と送受信される各種制御メッセージの終端機能も含まれる。
【００３０】
図５は端末５０の構成を示すブロック図である。端末５０は、通信部５１、接続先選定部５２、制御部５３を有する。
【００３１】
通信部５１は、フェムトセル基地局２０およびその他の基地局との通信を行う。
【００３２】
接続先選定部５２は、フェムトセル２００内における通常時の接続先であるフェムトセル基地局２０との通信が停止された場合に、次の接続先を選定する機能を有する。この時、フェムトセル基地局２０から受信した隣接基地局情報を参照し、そこに記載された優先順位に従って接続先を選定する。
【００３３】
制御部５３は、端末５０全体の制御を行う。
【００３４】
次に、本実施の形態におけるフェムトＧＷ１０の動作について説明する。図６はフェムトＧＷ３０がコアノード４０と通信不能になった場合の動作を示すシーケンス図である。
【００３５】
まず通信障害が発生し、フェムトＧＷ３０がすべてのコアノード４０と通信不能になる（Ｓ１）。フェムトＧＷ３０はフェムトセル基地局２０にサービス停止通知を送信する（Ｓ２）。続いて隣接基地局情報を送信する（Ｓ３）。次に、フェムトセル基地局２０は、フェムトＧＷ３０との通信を切断する（Ｓ４）。次にフェムトセル基地局２０は隣接基地局情報を端末５０に送信する（Ｓ５）。続いてコネクション解放要求を送信する（Ｓ６）。次にフェムトセル基地局２０は、無線送信を停止する（Ｓ７）。端末５０は隣接基地局情報６０に基づいて、次の接続先を探索する（Ｓ８）。
【００３６】
以上のようにして、端末５０は効率良く、次の接続先を探すことができる。なお、フェムトＧＷ３０からサービス停止通知が送信されると、当該フェムトＧＷ３０に収容されている端末５０が、一斉に、一番近いマクロ基地局１０に接続しようとする事態が起こりうる。このため輻輳が発生することが考えられるが、この場合にも、本実施の形態によれば、次に接続できる可能性の高い接続先を速やかに探索できる。さらに、接続先候補に優先順位が付けられているため、輻輳が重複して発生した場合にも、順次接続先を探索することができる。こうして、通信を迅速に回復することが可能となる。
【００３７】
図７はフェムトＧＷ３０とコアノード４０の通信が復旧した時の動作を示すシーケンス図である。
【００３８】
まずフェムトＧＷ３０は、コアノード４０に対して接続可能であるか問い合わせる接続確認を送信する（Ｓ１１）。コアノード４０は、これに対して、正常応答を送信する（Ｓ１２）。これを受けてフェムトＧＷ３０はサービス状態通知部３３から、サービス復旧通知を送信する（Ｓ１３）。次にフェムトセル基地局２０が無線通信を開始する（Ｓ１４）。次に端末５０からフェムトセル基地局２０に接続要求がされ（Ｓ１５）、フェムトセル基地局２０から応答が返信されコネクションが確立する（Ｓ１６）。
【００３９】
以上説明したように、フェムトＧＷが上位のネットワークと通信不能になった場合にも、当該フェムトＧＷに収容されるフェムトセル基地局は、端末に隣接基地局情報を提供することができる。それにより、当該端末は、迅速に別の基地局を探索し、通信を回復することができる。
（第３の実施の形態）
図８は、具体的な構成要素を用いて第３の実施の形態の概念を例示する模式図である。マクロセル１００ａの中に存在するフェムトＧＷ３０ａに対して、３つのフェムトセル基地局、２０ａ、２０ｂ、２０ｃが接続している。またマクロセル１００ａに隣接して、２つのマクロセル１００ｂと１００ｃが存在している。フェムトＧＷ３０ａがコアノード４０と通信不能になった場合、本実施の形態ではフェムトＧＷ３０ａから接続しているフェムトセル基地局２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、それぞれに隣接基地局情報６０が送信される。ところがマクロセル１００ａを除いた場合、２０ａから一番近い基地局と、２０ｂ、２０ｃから一番近い基地局は異なっている。このような場合、隣接基地局情報６０に記載された接続先候補リストの、優先順位をフェムトセル基地局２０毎に最適化した方が合理的である。例えば２０ａに送信するリストの優先順位は１）マクロ基地局１０ｂ、２）フェムトセル基地局２０ｄ、・・・とし、２０ｃに送信するリストの優先順位は１）フェムトセル基地局２０ｅ、２）マクロ基地局１０ｃなどとする。すなわち、フェムトセル基地局２０の設置されているエリアごとに最適な隣接基地局情報６０を送信する。リストの優先順位は、フェムトセル基地局２０の位置情報に基づいて決めればよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、通信可能な基地局の探索を高速化することができる。
【００４１】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００４２】
この出願は、２０１３年９月２７日に出願された日本出願特願２０１３−２０１９９０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４３】
１０    マクロ基地局
２０    フェムトセル基地局
２１    端末通信部
２２    ネットワーク通信部
２３    制御部
３０    フェムトＧＷ
３１    フェムトセル基地局管理部
３２    ネットワーク管理部
３３    サービス状態通知部
３４    隣接基地局情報記憶部
３５    端末管理部
３６    制御部
４０    コアノード
５０    端末
５１    通信部
５２    接続先選定部
５３    制御部
６０    隣接基地局情報
１００    マクロセル
２００    フェムトセル
３００    フェムトゲートウェイ
３０１    第１の通信手段
３０２    第２の通信手段
３０３    隣接基地局情報記憶手段
３０４    隣接基地局情報送信手段
【図１】
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【図２】
2015045306.tif 000004
【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】
2015045306.tif 000009
【図８】
2015045306.tif 000010
【図９】
2015045306.tif 000011
【国際調査報告】
2015045306.tif 000012
2015045306.tif 000013
2015045306.tif 000014
2015045306.tif 000015