JP2010093329A - 通信制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホームゲートウェイとフェムトセル基地局とを一体化して構成することにより、ユーザの利便性を向上し得る、通信制御装置を得る。
【解決手段】通信制御装置２は、携帯電話７との間で電波の送受信を行うアンテナ２Ａと、有線通信回線１０を介して移動体通信ネットワーク１１に接続されるコネクタ２１と、ホームネットワーク９に接続されるコネクタ２２と、処理部３０とを備え、処理部３０は、アンテナ２Ａとコネクタ２１との間における、移動体通信に関連する信号処理と、コネクタ２２を介したホームネットワーク３に関連する信号処理との双方を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、通信制御装置に関する。

携帯電話による通信は電波を利用するため、通信サービスのエリア内であっても、屋内や地下等の電波の届かない電波不感エリアでは、携帯電話による通信が不可能となる。そこで、電波不感エリアにおいても携帯電話による通信を可能とすべく、小型基地局を用いた通信システムの構築が検討されている。

この通信システムにおいては、半径数十メートル程度の極小セル（フェムトセル）を通信圏内とする小型基地局（以下「フェムトセル基地局」と称す）が、電波不感エリア内に設置される。また、フェムトセル基地局は、有線通信回線を用いたＩＰネットワークを介して、携帯電話事業者の移動体通信ネットワークに接続される。従って、電波不感エリア内の携帯電話は、フェムトセル基地局及びＩＰネットワークを介して、移動体通信ネットワークに接続される。その結果、電波不感エリア内においても携帯電話による通信が可能となる。

なお、下記特許文献１には、光通信の加入者宅内に設置された無線基地局を備える通信システムが開示されている。この通信システムにおいて、加入者宅内で使用される携帯電話からの信号は、宅内の無線基地局から光通信ケーブルを介して収容局に送信され、収容局からＩＰ網、一般電話交換網、又は移動通信交換網等の各種ネットワークに送信される。

また、近年におけるネットワーク技術の発展に伴い、家庭内やオフィス内においても、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略称する）やＩＰ電話等の複数のネットワーク機器を相互に接続するホームネットワークが普及しつつある。ホームネットワークには、ホームネットワークと外部のＩＰネットワークとを接続するためのインタフェースとして、ホームゲートウェイ装置（以下、「ホームゲートウェイ」と略称する）が接続される。ホームゲートウェイは、ホームネットワークとＩＰネットワークとの間の信号の送受信、プロトコル変換、及びルーティングを行うとともに、ホームネットワークに接続されているネットワーク機器の管理や制御を行う。

特開２００４−１５１０３号公報

図７は、ホームゲートウェイ（ＨＧＷ）１０１とフェムトセル基地局１０２とが同一の建物１００内に設置された例を示す図である。ホームネットワークシステムは、ＬＡＮ又はＰＬＣ等を用いたホームネットワーク１０３と、ホームネットワーク１０３に接続されたホームゲートウェイ１０１と、ホームネットワーク１０３に接続された複数のネットワーク機器とを備えている。図７に示した例では、ネットワーク機器として、パソコン１０４及びＩＰ電話１０５が、ホームネットワーク１０３に接続されている。ホームゲートウェイ１０１は、コンセント等の外部電源１１０に接続されている。また、ホームゲートウェイ１０１は、建物１００の外部のＩＰネットワーク１０８に接続されている。

フェムトセル基地局１０２は、ＬＡＮケーブルを介してホームゲートウェイ１０１に接続されている。また、フェムトセル基地局１０２はアンテナ１０６を有しており、フェムトセル基地局１０２のアンテナ１０６と、携帯電話１０７のアンテナ１０７Ａとの間で、電波の送受信が行われる。また、フェムトセル基地局１０２は、コンセント等の外部電源１１１に接続されている。フェムトセル基地局１０２は、ＩＰネットワーク１０８及びゲートウェイ（ＧＷ）１２３を介して、携帯電話事業者の移動体通信ネットワーク１０９に接続されている。移動体通信ネットワーク１０９は、フェムトセル基地局用無線制御装置１２０、ＨＬＲ１２２Ａ、移動交換局１２１、及びＶＬＲ１２２Ｂを有して構成されている。

図７に示した例によると、ホームゲートウェイ１０１とフェムトセル基地局１０２とが別体として構成されている。従って、ユーザは、ホームゲートウェイ１０１の設置スペースとは別に、フェムトセル基地局１０２の設置スペースを建物１００内に確保する必要がある。

また、ホームゲートウェイ１０１とフェムトセル基地局１０２とが、個別に外部電源１１０，１１１に接続されている。そのため、コンセントに空きがない場合には、ユーザは、電源確保のために電源タップを購入する必要があるため、追加の費用が発生する。

さらに、フェムトセル基地局１０２は、ＬＡＮケーブルによってホームゲートウェイ１０１に接続されている。従って、フェムトセル基地局１０２を接続するために、ホームゲートウェイ１０１のＬＡＮポートが占有されてしまう。しかも、ホームゲートウェイ１０１のＬＡＮポートに空きがない場合には、ユーザは、ＬＡＮポートの増設のためにハブ（Ｈｕｂ）を購入する必要があるため、追加の費用が発生する。

本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、ホームゲートウェイとフェムトセル基地局とを一体化して構成することにより、ユーザの利便性を向上し得る、通信制御装置を得ることを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係る通信制御装置は、移動通信端末との間で電波の送受信を行うアンテナと、有線通信回線を介して移動体通信ネットワークに接続される第１の接続部と、ホームネットワークに接続される第２の接続部と、処理部とを備え、前記処理部は、前記アンテナと前記第１の接続部との間における、移動体通信に関連する第１の信号処理と、前記第２の接続部を介した前記ホームネットワークに関連する第２の信号処理との双方を実行することを特徴とするものである。

第１の態様に係る通信制御装置によれば、処理部は、移動体通信に関連する第１の信号処理と、ホームネットワークに関連する第２の信号処理との双方を実行する。従って、ホームネットワークの終端装置としての機能と、フェムトセル基地局としての機能とを単一の処理部に統合することにより、終端装置及びフェムトセル基地局を一体化して構成することができるため、ユーザの利便性を向上することができる。

本発明の第２の態様に係る通信制御装置は、第１の態様に係る通信制御装置において特に、前記処理部は、前記第１の信号処理を実行する処理部として、ＭＡＣ処理部と、ＲＬＣ処理部と、ＲＲＣ処理部とを含むことを特徴とするものである。

第２の態様に係る通信制御装置によれば、ＭＡＣ処理部、ＲＬＣ処理部、及びＲＲＣ処理部を含むことにより、処理部は、無線制御系信号、呼制御系信号、及び音声信号を処理できるため、移動通信端末を用いた通話が可能となる。

本発明の第３の態様に係る通信制御装置は、第２の態様に係る通信制御装置において特に、前記処理部は、前記第１の信号処理を実行する処理部として、ＰＤＣＰ処理部をさらに含むことを特徴とするものである。

第３の態様に係る通信制御装置によれば、ＰＤＣＰ処理部によってパケットデータを処理できるため、移動通信端末を用いた電子メールの送受信等が可能となる。

本発明の第４の態様に係る通信制御装置は、第２又は第３の態様に係る通信制御装置において特に、前記処理部は、前記第１の信号処理を実行する処理部として、ＢＭＣ処理部をさらに含むことを特徴とするものである。

第４の態様に係る通信制御装置によれば、処理部がＢＭＣ処理部を含むことにより、移動体通信ネットワークから移動通信端末へのＢＳ（Broadcast Service）又はＭＳ（Multicast Service）等の提供が可能となる。

本発明によれば、ホームゲートウェイとフェムトセル基地局とを一体化して構成することにより、ユーザの利便性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信制御装置２を備える通信システムの全体構成を概略的に示す図である。通信制御装置２は、建物１内に設置されている。建物１は、例えばオフィス又はユーザの自宅等であり、屋外基地局からの電波が届きにくい（又は届かない）電波不感エリアである。

建物１内には、ホームネットワークシステムが導入されている。ホームネットワークシステムは、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＰＬＣ（Power Line Communication）等を用いたホームネットワーク３と、ネットワークケーブル６を介してホームネットワーク３に接続された通信制御装置２と、ホームネットワーク３に接続された複数のネットワーク機器とを備えている。図１に示した例では、ネットワーク機器として、パソコン４及びＩＰ電話５が、ホームネットワーク３に接続されている。

通信制御装置２は、ホームゲートウェイとフェムトセル基地局とが一体化された装置である。通信制御装置２は、コンセント等の外部電源８に接続されている。また、通信制御装置２は、光ファイバやメタルケーブル等の有線通信回線１０を介して、建物１の外部のＩＰネットワーク９に接続されている。通信制御装置２はアンテナ２Ａを有しており、通信制御装置２のアンテナ２Ａと、携帯電話７のアンテナ７Ａとの間で、電波の送受信が行われる。

ＩＰネットワーク９は、ゲートウェイ（ＧＷ）６０を介して、携帯電話事業者の移動体通信ネットワーク１１に接続されている。移動体通信ネットワーク１１は、フェムトセル基地局用無線制御装置５０、ＨＬＲ（Home Location Register）５２Ａ、移動交換局５１、及びＶＬＲ（Visitor Location Register）５２Ｂを有して構成されている。

携帯電話７は、ユーザが有する移動通信端末である。携帯電話７を保持するユーザが建物１内（つまりフェムトセル基地局の通信圏内）に位置する場合には、携帯電話７のアンテナ７Ａと通信制御装置２のアンテナ２Ａとの間で、無線による信号の送受信が行われる。建物１内の携帯電話７は、通信制御装置２、有線通信回線１０、ＩＰネットワーク９、及びゲートウェイ６０を介して、移動体通信ネットワーク１１に接続される。その結果、電波不感エリアである建物１内においても、ユーザは、携帯電話７による通信が可能となる。

図２は、通信制御装置２の外観構成の例を示す斜視図である。通信制御装置２の筐体の側面には、外部電源８に接続される電源プラグ２０が接続されている。また、通信制御装置２の筐体の側面には、ＩＰネットワーク９に接続するための有線通信回線１０が接続されるコネクタ２１と、ホームネットワーク３に接続するためのネットワークケーブル６が接続されるコネクタ２２とが設けられている。また、通信制御装置２の筐体の側面には、アンテナ２Ａが取り付けられている。

図３は、通信制御装置２の内部構成の例を示すブロック図である。図３に示すように、通信制御装置２は、ＣＰＵ等の処理部３０と、処理部３０に接続されたブリッジ３１と、ブリッジ３１に接続されたドライバ３２，３５と、ドライバ３２に接続されたＷＡＮ（Wide Area Network）インタフェース３３及びＬＡＮインタフェース３４と、ドライバ３５に接続されたＰＨＹ処理部３６とを備えて構成されている。ＰＨＹ処理部３６は、携帯電話の無線プロトコルにおける物理レイヤ（Physical Layer）を処理する。ＷＡＮインタフェース３３はコネクタ２１（第１の接続部）に接続されており、ＬＡＮインタフェース３４はコネクタ２２（第２の接続部）に接続されている。

処理部３０は、ホームネットワークに関連する信号処理と、携帯電話による移動体通信に関連する信号処理との双方を実行可能である。具体的に、処理部３０は、ＭＡＣ処理部４０、ＲＬＣ処理部４１、ＲＲＣ処理部４２、ＰＤＣＰ処理部４３、ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４、ＩＰ処理部４５、及びＢＭＣ処理部４６を有している。近年、ＣＰＵの処理能力が向上していることから、ホームゲートウェイの高速・大容量の通信処理機能と、フェムトセル基地局の無線通信機能とを、単一の処理部３０に集約することは十分に可能である。

ＭＡＣ処理部４０、ＲＬＣ処理部４１、ＲＲＣ処理部４２、ＰＤＣＰ処理部４３、及びＢＭＣ処理部４６は、携帯電話の無線プロトコルにおける、ＭＡＣ（Medium Access Control）サブレイヤ、ＲＬＣ（Radio Link Control）サブレイヤ、ＲＲＣ（Radio Resource Control）レイヤ、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）サブレイヤ、及びＢＭＣ（Broadcast/Multicast Control）サブレイヤをそれぞれ処理する。ＰＤＣＰ処理部４３は、ＲＬＣ処理部４１とＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４との間に接続されている。同様に、ＢＭＣ処理部４６は、ＲＬＣ処理部４１とＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４との間に接続されている。

ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４及びＩＰ処理部４５は、ホームゲートウェイとしての通信制御装置２が、ホームネットワークに関連する信号処理（第２の信号処理）、例えば、ホームネットワーク３に接続されているパソコン４又はＩＰ電話５等のネットワーク機器や、外部のＩＰネットワーク９との間で通信を行うために必要な機能である。ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）、又はＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）を処理する。ＩＰ処理部４５は、ＩＰ（Internet Protocol）を処理する。

また、処理部３０においては、ＲＬＣ処理部４１、ＲＲＣ処理部４２、ＰＤＣＰ処理部４３、及びＢＭＣ処理部４６と、ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４とが双方向に接続されることにより、携帯電話による移動体通信に関連する機能と、ホームネットワークに関連する機能とが互いに連携されている。

図４〜６は、移動体通信に関連する信号処理（第１の信号処理）の一例として、建物１内の携帯電話７が、他の携帯電話５３と通話を行う際の処理の流れを示す図である。まず、携帯電話７は、後に呼設定の要求信号を送信するための信号チャネルの設定要求信号（以下「無線制御系信号」と称す）Ｓ１を送信する。無線制御系信号Ｓ１は、通信制御装置２のアンテナ２Ａによって受信され、ＰＨＹ処理部３６、ドライバ３５、及びブリッジ３１をこの順に経由して、処理部３０に入力される。

図４を参照して、処理部３０に入力された無線制御系信号Ｓ１は、処理部３０内において、ＭＡＣ処理部４０、ＲＬＣ処理部４１、ＲＲＣ処理部４２、ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４、及びＩＰ処理部４５をこの順に経由して、処理部３０から出力される。

処理部３０から出力された無線制御系信号Ｓ１は、ブリッジ３１、ドライバ３２、ＷＡＮインタフェース３３、及びコネクタ２１をこの順に経由して、通信制御装置２から出力される。通信制御装置２から出力された無線制御系信号Ｓ１は、有線通信回線１０、ＩＰネットワーク９、及びゲートウェイ６０をこの順に経由して、移動体通信ネットワーク１１のフェムトセル基地局用無線制御装置５０に入力される。

無線制御系信号Ｓ１を受信したフェムトセル基地局用無線制御装置５０は、適当な信号チャネルを設定し、その設定情報に関する信号Ｓ２を、無線制御系信号Ｓ１の送信ルートとは逆順序のルートで携帯電話７に向けて送信する。

信号Ｓ２を受信した携帯電話７は、相手先の携帯電話５３の電話番号を含む呼設定の要求信号（以下「呼制御系信号」と称す）Ｓ３を送信する。呼制御系信号Ｓ３は、通信制御装置２のアンテナ２Ａによって受信され、ＰＨＹ処理部３６、ドライバ３５、及びブリッジ３１をこの順に経由して、処理部３０に入力される。

図５を参照して、処理部３０に入力された呼制御系信号Ｓ１は、処理部３０内において、ＭＡＣ処理部４０、ＲＬＣ処理部４１、ＲＲＣ処理部４２、ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４、及びＩＰ処理部４５をこの順に経由して、処理部３０から出力される。

処理部３０から出力された呼制御系信号Ｓ３は、ブリッジ３１、ドライバ３２、ＷＡＮインタフェース３３、及びコネクタ２１をこの順に経由して、通信制御装置２から出力される。通信制御装置２から出力された呼制御系信号Ｓ３は、有線通信回線１０、ＩＰネットワーク９、及びゲートウェイ６０をこの順に経由して、移動体通信ネットワーク１１の移動交換局５１に入力される。

移動交換局５１は、ＶＬＲ５２に保持されている加入者情報に基づいて携帯電話７の認証を行った後、音声チャネルの設定情報に関する信号Ｓ４を、呼制御系信号Ｓ３の送信ルートとは逆順序のルートで携帯電話７に向けて送信する。また、移動交換局５１は、ＨＬＲ５２Ａに対して相手先の携帯電話５３の位置情報を問い合わせ、呼設定の要求信号を送信する。この要求信号に対して相手先の携帯電話５３が応答することにより、コネクションが設定されて通話が開始される。

通話開始後、携帯電話７から送信された音声信号Ｓ５は、通信制御装置２のアンテナ２Ａによって受信され、ＰＨＹ処理部３６、ドライバ３５、及びブリッジ３１をこの順に経由して、処理部３０に入力される。

図６を参照して、処理部３０に入力された音声信号Ｓ５は、処理部３０内において、ＭＡＣ処理部４０、ＲＬＣ処理部４１、ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＲＴＰ処理部４４、及びＩＰ処理部４５をこの順に経由して、処理部３０から出力される。

処理部３０から出力された音声信号Ｓ５は、ブリッジ３１、ドライバ３２、ＷＡＮインタフェース３３、及びコネクタ２１をこの順に経由して、通信制御装置２から出力される。通信制御装置２から出力された音声信号Ｓ５は、有線通信回線１０、ＩＰネットワーク９、ゲートウェイ６０、及び移動体通信ネットワーク１１をこの順に経由して、相手先の携帯電話５３に入力される。また、相手先の携帯電話５３から送信された音声信号Ｓ６は、音声信号Ｓ５の送信ルートとは逆順序のルートで携帯電話７に向けて送信される。

通話が終了すると、上述の呼制御系信号Ｓ３の送受信と同様の方法によって、呼が切断される。また、上述の無線制御系信号Ｓ１の送受信と同様の方法によって、チャネルの設定が解除される。

なお、フェムトセル基地局用無線制御装置５０と同様のチャネル設定／解除機能を有するサーバを、ＩＰネットワーク９上に設けても良い。また、移動交換局５１と同様の呼処理機能を有するサーバを、ＩＰネットワーク９上に設けても良い。

また、以上の説明では、フェムトセル基地局の機能をホームゲートウェイに統合させる例について述べたが、ホームネットワークのＯＮＵ（Optical Network Unit）又はルータ等の他の終端装置に統合させることも可能である。

本実施の形態に係る通信制御装置２によれば、処理部３０は、ホームネットワークに関連する信号処理と、アンテナ２Ａとコネクタ２１との間における、移動体通信に関連する信号処理との双方を実行する。従って、ホームネットワークの終端装置としての機能と、フェムトセル基地局としての機能とを単一の処理部３０に統合することにより、終端装置及びフェムトセル基地局を一体化して構成することができる。その結果、設置スペースの制約や、電源タップ及びハブ（Ｈｕｂ）の追加購入の必要がなくなるため、ユーザの利便性を向上することができる。

また、本実施の形態に係る通信制御装置２によれば、ＭＡＣ処理部４０、ＲＬＣ処理部４１、及びＲＲＣ処理部４２を含むことにより、処理部３０は、無線制御系信号Ｓ１（及び信号Ｓ２）、呼制御系信号Ｓ３（及び信号Ｓ４）、並びに音声信号Ｓ５（及び音声信号Ｓ６）を処理できるため、移動体通信に関連する信号処理の一例として、携帯電話７を用いた通話が可能となる。

また、本実施の形態に係る通信制御装置２によれば、ＰＤＣＰ処理部４３によってパケットデータを処理できるため、移動体通信に関連する信号処理の他の例として、携帯電話７を用いた電子メールの送受信等が可能となる。

また、本実施の形態に係る通信制御装置２によれば、処理部３０がＢＭＣ処理部４６を含むことにより、移動体通信に関連する信号処理の他の例として、移動体通信ネットワーク１１から携帯電話７へのＢＳ（Broadcast Service）又はＭＳ（Multicast Service）等の提供が可能となる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る通信制御装置を備える通信システムの全体構成を概略的に示す図である。 通信制御装置の外観構成の例を示す斜視図である。 通信制御装置の内部構成の例を示すブロック図である。 建物内の携帯電話が、他の携帯電話と通話を行う際の処理の流れを示す図である。 建物内の携帯電話が、他の携帯電話と通話を行う際の処理の流れを示す図である。 建物内の携帯電話が、他の携帯電話と通話を行う際の処理の流れを示す図である。 ホームゲートウェイとフェムトセル基地局とが同一の建物内に設置された例を示す図である。

符号の説明

２ 通信制御装置
２Ａ アンテナ
３ ホームネットワーク
７ 携帯電話
１０ 有線通信回線
１１ 移動体通信ネットワーク
２１，２２ コネクタ
３０ 処理部
４０ ＭＡＣ処理部
４１ ＲＬＣ処理部
４２ ＲＲＣ処理部
４３ ＰＤＣＰ処理部
４６ ＢＭＣ処理部

Claims (4)

1. 移動通信端末との間で電波の送受信を行うアンテナと、
   有線通信回線を介して移動体通信ネットワークに接続される第１の接続部と、
   ホームネットワークに接続される第２の接続部と、
   処理部と
   を備え、
   前記処理部は、
   前記アンテナと前記第１の接続部との間における、移動体通信に関連する第１の信号処理と
   前記第２の接続部を介した前記ホームネットワークに関連する第２の信号処理と
   の双方を実行することを特徴とする、通信制御装置。
2. 前記処理部は、前記第１の信号処理を実行する処理部として、ＭＡＣ処理部と、ＲＬＣ処理部と、ＲＲＣ処理部とを含む、請求項１に記載の通信制御装置。
3. 前記処理部は、前記第１の信号処理を実行する処理部として、ＰＤＣＰ処理部をさらに含む、請求項２に記載の通信制御装置。
4. 前記処理部は、前記第１の信号処理を実行する処理部として、ＢＭＣ処理部をさらに含む、請求項２又は３に記載の通信制御装置。

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