JP2010147681A - 無線通信システムおよび屋内基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な操作手順により、特定の移動局のみが屋内基地局に接続することを可能とする。
【解決手段】屋外基地局と、屋内基地局と、該屋内基地局に接続された読み取り装置と、移動局とを備え、前記読み取り装置と前記移動局とが近距離無線または接触式の伝送路を介して通信する手段を備えた無線通信システムであって、前記移動局は、移動局識別子を前記読み取り装置へ送信する手段を備え、前記読み取り装置は、前記移動局から移動局識別子を受信して前記屋内基地局へ送信する手段を備え、前記屋内基地局は、前記読み取り装置から移動局識別子を受信して記憶手段に登録し、移動局識別子が該記憶手段に登録された移動局の接続を許可する手段を備える。移動局の接続を許可するか否かの判定が屋内基地局内で完結し、コアネットワークへの移動局IDの伝送などの手順が不要となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムおよび屋内基地局に関する。

携帯電話サービスでは、建物の中、地下など、電波が届きにくい領域が存在する。このため、携帯電話の小型基地局であり、一般家庭の屋内やオフィスの一つの部屋、フロアなどをカバーするフェムトセル基地局が利用されている。しかし、一般家庭やオフィスは公共の場所ではないので、付近を通る他人にフェムトセル基地局が使用されてしまうことは望ましくない。そこで、移動局に応じてフェムトセル基地局への位置登録を許可または拒否する必要がある。

特許文献１には、所定の基地局について、位置登録を許可された移動局のみがその基地局に位置登録し、通信を可能とする技術が開示されている。すなわち、移動局が当該基地局のエリアに進入して、当該基地局のIDの受信を契機として当該移動局のIDと当該基地局のIDがコアネットワークのＶＬＲ（ビジター位置登録レジスタ）またはＮＲＮＣ（個人宅用基地局を管理／制御する新しいＲＮＣ（基地局制御装置））へ送信され、当該基地局への接続が許可された移動局であるかどうかが判定される。許可された移動局の場合には通信可能な状態にされ、そうでない場合はその移動局は通信できない状態にされる。
特開２００５−１０９５７０号公報

上記技術は、携帯電話の小型基地局を屋内に設置する場合、その屋内を管理する者が許可しない移動局が屋内基地局に位置登録して無線リソースを消費することを防止する。しかし、接続を許可する移動局の移動局IDをあらかじめコアネットワークに登録する必要があり、すなわち、事前の手順を必要とする。また、移動局から屋内基地局に位置登録要求が届いた場合には、コアネットワークへ移動局IDなどの情報を伝送して判断を仰ぐ必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、屋内基地局において移動局の接続を許可または拒否する手段を備えた無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その一態様は、屋外基地局と、屋内基地局と、該屋内基地局に接続された読み取り装置と、移動局とを備え、前記読み取り装置と前記移動局とが近距離無線または接触式の伝送路を介して通信する手段を備えた無線通信システムであって、前記移動局は、移動局識別子を前記読み取り装置へ送信する手段を備え、前記読み取り装置は、前記移動局から移動局識別子を受信して前記屋内基地局へ送信する手段を備え、前記屋内基地局は、前記読み取り装置から移動局識別子を受信して記憶手段に登録し、移動局識別子が該記憶手段に登録された移動局の接続を許可する手段を備えることを特徴とする。

好ましくは、上記無線通信システムの屋内基地局は、前記移動局から位置登録要求を受信した場合に、該移動局の移動局識別子が前記記憶手段に登録されていれば位置登録処理を実行する。
好ましくは、上記無線通信システムの屋内基地局は、ハンドオーバー要求を受信した場合に、該屋内基地局にハンドオーバーする移動局の移動局識別子が前記記憶手段に登録されていればハンドオーバー処理を実行する。
好ましくは、上記無線通信システムの移動局は、前記位置登録要求を拒否した屋内基地局に、一定時間の間、位置登録要求を再送しない。
好ましくは、上記無線通信システムの移動局は、同一の屋内基地局に位置登録している他の移動局とデータ通信することを許可する手段を備える。
好ましくは、上記無線通信システムは、前記屋内基地局に接続され、該屋内基地局の記憶手段に登録された移動局識別子および該屋内基地局に位置登録している移動局識別子および位置登録要求を受信したが前記記憶手段に登録されていないために位置登録要求拒否を送信した移動局識別子を該屋内基地局から取得して表示する表示装置をさらに備える。

また、本発明の一態様の屋内基地局は、移動局から近距離無線または接触式の伝送路を介して受信した移動局識別子を読み取る読み取り装置と、該読み取り装置の読み取った移動局識別子を登録する記憶手段と、該記憶手段に移動局識別子が登録された移動局の接続を許可する許可手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、読み取り装置は、移動局から近距離無線または接触式の伝送路を介して移動局識別子を受信して屋内基地局へ送信し、屋内基地局は、読み取り装置から移動局識別子を受信して記憶手段に登録し、移動局識別子が当該記憶手段に登録された移動局の接続を許可するので、移動局の接続を許可するか否かの判定が屋内基地局内で完結し、コアネットワークへの移動局IDの伝送などの手順が不要となる。
また、例えば、読み取り装置を建物のドアの施錠装置を開錠するための読み取り装置と兼用すれば、開錠の手順のみで屋内基地局の記憶手段に移動局IDを登録させることができる。

また、本発明による移動局は、位置登録要求を拒否した屋内基地局に、一定時間の間、位置登録要求を再送しないので、屋内へ入室できず、接続が許可されていない移動局による屋内基地局へ位置登録要求の再送が抑制され、屋内基地局の負荷が軽減される。

また、本発明による移動局は、同一の屋内基地局に位置登録している他の移動局とデータ通信することを許可する手段を備えるので、移動局同士がある一定のセキュリティを満たしていることが保証される。

また、本発明では、屋内基地局に接続され、該屋内基地局の記憶手段に登録された移動局識別子および該屋内基地局に位置登録している移動局識別子および位置登録要求を受信したが前記記憶手段で登録されていないために位置登録拒否を送信した移動局識別子を該屋内基地局から取得して表示する表示装置をさらに備えるので、屋内の管理者が屋内に入った移動局を把握し、許可を意図しない移動局の屋内への進入を発見することが可能となり、セキュリティの確保に役立つ。

まず、図１、図２を参照して本発明による無線通信システムの構成例を説明する。図１は本発明による無線通信システムの構成例を示す図である。図１において符号５０は建物の平面図を簡略的に表わし、一般に周囲が壁、窓、屋根などで仕切られている。すなわち、建物５０の内側が屋内、外側が屋外である。符号５１は人が出入りするドアを表わす。ドア５１にはセキュリティを確保するため施錠装置が設けられている。
フェムトセル基地局１０は屋内に設置された屋内基地局である。フェムトセル基地局１０、および、屋外に設置された屋外基地局であるマクロセル基地局２０はコアネットワーク４０に接続され、移動局３０に無線通信サービスを提供する。この無線通信サービスは、例えば、３Ｇ（第３世代携帯電話）、ＬＴＥ（Long Term Evolution（スーパー３Ｇとも呼ばれている））、４G(LTE-advanced)、WiMAX、WLANなどである。

移動局３０は、フェムトセル基地局１０によって割り当てられた通信チャネルである伝送路１、または、マクロセル基地局２０によって割り当てられた通信チャネルである伝送路２を介して通信を行う。また、移動局３０は、近距離無線または接触式の伝送路を介して通信する手段を備える。近距離無線の伝送路を介して通信する手段は、例えば、非接触ＩＣカード（例えば、フェリカ（登録商標））に用いられる無線通信チップ、RFID（Radio Frequency Identification）タグに用いられる無線通信チップ、赤外線通信チップなどを移動局３０に内蔵することにより実現できる。接触式の伝送路を介して通信する手段は、移動局３０に設けられた接続端子、電極などに導体を接触させて通信するほか、移動局３０を手に持った人を介して通信する技術（人体が微弱な電流を流す性質を応用して通信ケーブルの代わりとして使う人体通信技術）による通信手段も含む。移動局３０は、このような通信手段を介して、移動局３０が基地局に位置登録するときに使用する移動局ID（移動局識別子）を送出する機能を有する。

フェムトセル基地局１０に接続された読み取り装置１１は、移動局３０に設けられた近距離無線または接触式の伝送路を介して通信する手段に対応する通信手段を備える。これは、例えば、非接触ＩＣカードの読み取り、RFIDタグの読み取り、赤外線通信などを行う通信手段である。すなわち、読み取り装置１１と移動局３０とは近距離無線または接触式の伝送路を介して通信する手段を備える。読み取り装置１１は、この通信手段を使用し、伝送路３を介して移動局３０と通信することができるが、その通信範囲は、この建物５０の屋内のある限られた領域に限定される。読み取り装置１１は、伝送路３を介して、移動局３０から移動局IDを受信する機能を有する。施錠された屋内に読み取り装置１１を設置することで、施錠装置を開錠できる者が携帯する移動局３０のみが、読み取り装置１１と通信できることになる。読み取り装置１１が読み取った移動局IDはフェムトセル基地局１０に送信される。フェムトセル基地局１０は記憶手段を備え、受信した移動局IDを、このフェムトセル基地局１０が接続を許可する移動局の移動局ID（以下、接続許可ID）として当該記憶手段に登録する。
なお、フェムトセル基地局１０は、図６に示すように読み取り装置１１を備える構成とすることも可能であり、この場合、フェムトセル基地局１０は、読み取り装置１１、移動局IDを登録する記憶手段、記憶手段に移動局IDが登録された移動局の接続を許可する許可手段、許可の状態に応じて基地局の動作を制御する制御手段１０３を備える。
また、フェムトセル基地局１０に接続された表示装置１２は、フェムトセル基地局１０の記憶手段に登録された移動局IDを読み出して表示し、また、フェムトセル基地局１０への位置登録が完了している移動局IDを読出して表示し、また記憶手段に登録されていない移動局IDからの位置登録要求であったために位置登録拒否を送信した移動局IDを読み出して表示する機能を有する。これにより、移動局３０の所有者やフェムトセル基地局１０の管理者が容易に接続許可IDの登録状況、位置登録、接続許可しない移動局の状況を知ることができる。

図２は本発明による無線通信システムの他の構成例を示す。図２に示す例では、読み取り装置１１の設置場所が異なり、読み取り装置１１とドア５１に機能が追加されるが、他の機器構成は図１に示す例と同じである。すなわち、読み取り装置１１は屋外、例えば建物５０の外壁であってドア５１付近に設置され、ドア５１の施錠装置に開錠を指示する信号を送出する機能をさらに備える。ドア５１の施錠装置は開錠を指示する信号を受信すると施錠装置を開錠する機能をさらに備える。読み取り装置１１には移動局３０の移動局IDが予め設定され、読み取り装置１１が読み取った移動局IDと合致したと判定すると、ドア５１の施錠装置に開錠を指示する信号を送出する。なお、合致の判定に使用するIDは移動局３０に固有の他のIDを使用してもよいが、その場合、読み取り装置１１には当該他のIDを予め設定しておき、ユーザが読み取り装置１１に移動局３０をかざしたときに当該他のIDとともに移動局IDの読み取りを行う。

次に、図３、図４を参照して上述した無線通信システムの動作シーケンスの例を説明する。図３、図４は、それぞれ、図１、図２の無線通信システムにおける動作シーケンスの例を示す。
まず、図１に示す無線通信システムにおいて、移動局３０を携帯したユーザが建物５０のドア５１の施錠装置を開錠して屋内に入り、読み取り装置１１に移動局３０をかざすと、読み取り装置１１は移動局３０の移動局IDを読み取り（図３のＳ１１）、フェムトセル基地局１０へ伝送する（図３のＳ１２）。フェムトセル基地局１０は受信した移動局IDを接続許可IDとして記憶手段に登録する（図３のＳ１３）。
一方、図２に示す無線通信システムでは、ユーザが屋外に設置された読み取り装置１１に移動局３０をかざすと、読み取り装置１１は移動局３０の移動局IDを読み取り（図４のＳ２１）、予め設定された移動局IDと合致するか判定する。合致したと判定すると、ドア５１の施錠装置に開錠を指示する信号を送出し（図４のＳ２２）、この信号を受信した施錠装置は開錠を行う。合致しなければ、施錠装置は開錠されず、動作シーケンスはこれ以上進まない。合致すると、次に、読み取り装置１１はフェムトセル基地局１０へこの移動局IDを有線の伝送路４を介して伝送し（図４のＳ２３）、フェムトセル基地局１０は受信した移動局IDを接続許可IDとして記憶手段に登録する（図４のＳ２４）。ユーザは建物５０のドア５１を開けて屋内に入る。
以上で、図３、図４のいずれの動作シーケンスにおいても、フェムトセル基地局１０の記憶手段に登録された接続許可IDは、屋内への入室が許可されている者が使用している移動局３０の移動局IDであることが保証され、セキュリティが確保される。これ以降の動作シーケンスは同じであるので、図３、図４の両方の動作シーケンスを一緒に説明する。

屋外においてマクロセル基地局２０に位置登録して待ちうけ状態であった移動局３０を携帯したユーザが建物５０に近づきドア５１から屋内に入る過程で、やがてマクロセル基地局２０よりフェムトセル基地局１０からの受信電力が大きくなる。これを認識した移動局３０はフェムトセル基地局１０へ位置登録要求を送信する（図３のＳ１４、図４のＳ２５）。位置登録要求を受信したフェムトセル基地局１０は位置登録要求の中に含まれる移動局IDが接続許可IDとして記憶手段に登録されているか否か判定し、登録されている場合、位置登録を許可する（図３のＳ１５、図４のＳ２６）。位置登録が許可された場合、コアネットワーク４０、フェムトセル基地局１０、移動局３０の間で既存の位置登録シーケンスに従った動作が行われ（図３のＳ１６、図４のＳ２７）、正常に位置登録が完了すると、フェムトセル基地局１０から移動局３０に位置登録完了通知が送信される（図３のＳ１７、図４のＳ２８）。なお、位置登録シーケンスの一例は3GPP TS 23.401 V8.0.0 (2007年12月)の5.3.2 Attach procedureに記載されている。位置登録した移動局３０はフェムトセル基地局１０を介して無線通信サービスを利用することが可能となる。なお、図３のＳ１５、図４のＳ２６において移動局IDが接続許可IDとして記憶手段に登録されていない場合はフェムトセル基地局１０から移動局３０に位置登録拒否通知を送信する。
上記の通り、フェムトセル基地局１０は接続許可IDを管理し、接続を許可するかどうか判断するので、コアネットワークへ移動局IDを伝送して接続許可を仰ぐ必要はない。

また、ハンドオーバーは次のように行われる。屋外のマクロセル基地局２０と通信状態である移動局３０を携帯したユーザが建物５０に近づきドア５１から屋内に入る過程で、やがてマクロセル基地局２０よりフェムトセル基地局１０からの受信電力が大きくなる。これを認識した移動局３０は、マクロセル基地局２０への測定報告の中で、屋内のフェムトセル基地局１０を受信電力が最も大きい基地局として報告することになり、マクロセル基地局２０はコアネットワーク４０にフェムトセル基地局１０へのハンドオーバーを指示し、コアネットワーク４０はフェムトセル基地局１０にハンドオーバー要求を送信する。フェムトセル基地局１０は、フェムトセル基地局１０にハンドオーバーする移動局である移動局３０の移動局IDが、フェムトセル基地局１０の記憶手段に接続許可IDとして登録されているか否か判定し、登録されている場合は既存のハンドオーバーのシーケンスに従った動作を行って移動局３０との接続を確立するが、登録されていない場合はハンドオーバー要求を拒否する。

一実施形態において、移動局３０は、基地局に位置登録要求を送信して位置登録拒否通知が返信されると、当該基地局からの受信電波強度が大きい場合でも一定時間の間位置登録要求を再送しないように構成される。図５を参照してこの場合の動作シーケンスを説明する。図５は、移動局３０がフェムトセル基地局１０に位置登録要求を送信して位置登録拒否通知を受信する場合の動作シーケンスの例を示す。
移動局IDが接続許可IDとしてフェムトセル基地局１０の記憶手段に登録されていない移動局３０がフェムトセル基地局１０へ位置登録要求を送信すると（Ｓ３１）、フェムトセル基地局１０は位置登録を許可せず、移動局３０へ位置登録拒否通知を送信する（Ｓ３２）。移動局３０は位置登録拒絶通知（Ｓ３３）を受信して拒否されたことを認識する。移動局が備える一般的な機能として、移動局３０は一定時間が経過すると位置登録要求を再送することになるが、フェムトセル基地局１０からの受信電波強度が大きい場合でも、一定時間の間、位置登録要求を送出せずに、上記の動作シーケンスが繰り返されることを防止する（Ｓ３４）。
従って、マクロセル基地局２０に位置登録した移動局３０が屋内に入室したが、移動局３０の移動局IDが接続許可IDとしてフェムトセル基地局１０の記憶手段に登録されていない場合は、そのままマクロセル基地局２０に位置登録された状態を維持することになる。フェムトセル基地局１０に接続された表示装置１２には該登録拒否した移動局IDを表示し、フェムトセル基地局１０の所有者や管理者に接続許可しない移動局の進入を警告することができる。また、その際に測定された伝播損失値からフェムトセル基地局１０と移動局３０の距離を推測することで、ある一定以内の距離である際に特に強く警告表示することが可能となる。

また、他の実施形態において、フェムトセル基地局１０に位置登録した移動局３０が建物５０の屋外へ出てマクロセル基地局２０に位置登録した場合、フェムトセル基地局１０は接続許可IDとして記憶手段に登録した移動局３０の移動局IDを抹消するように構成される。ここで、フェムトセル基地局１０は、移動局３０が他の基地局に位置登録したことを既存のシーケンスにより認識することができる。
上記の構成に代えて、フェムトセル基地局１０は、移動局３０の移動局IDを接続許可IDとして記憶手段に登録してからある一定時間後に抹消するように構成してもよい。この構成により、建物５０の屋外へ出た移動局３０が一定時間以内に再び建物５０に入った場合には、読み取り装置１１との通信を省略することが可能となる。
いずれの構成も、フェムトセル基地局１０の記憶手段に再度使用されない接続許可IDが蓄積されることを防止することができる。

また、他の実施形態において、フェムトセル基地局１０に移動局IDが登録された移動局であることを相互に確認した上でデータ伝送を許可することによりセキュリティを確保することができる。
移動局は、既存のシーケンスにより、位置登録している基地局のセル番号およびセル情報を取得することができる。また、移動局は、図３または図４の動作シーケンスに従った動作を行う機能が実装されたフェムトセル基地局のセル番号を予め設定する手段をさらに備えるように構成される。
このとき、次のような手順でデータ通信を行うことができる。移動局３０と移動局３１（図示せず）がともに建物５０の屋内に入ると、フェムトセル基地局１０に位置登録され、フェムトセル基地局１０からセル番号を取得する。移動局３０または移動局３１のいずれか一方が他方にデータ通信の開始を要求すると、移動局３０と移動局３１は、位置登録している基地局から取得したセル番号を交換する。移動局３０と移動局３１は、セル番号が互いに一致し、かつ、上記の予め設定されたセル番号とも一致することを確認すると、それぞれに記録されている静止画、動画などのデータ通信を開始する。このような手順によれば、移動局３０と移動局３１のどちらも入室を許可され、同一レベルセキュリティを満たしていることが保証される。

本発明は、携帯電話サービスなどを提供する無線通信システムに適用することができる。

本発明による無線通信システムの構成例を示す図である。 本発明による無線通信システムの他の構成例を示す図である。 図１の無線通信システムにおける動作シーケンスの例を示す図である。 図２の無線通信システムにおける動作シーケンスの例を示す図である。 移動局がフェムトセル基地局に位置登録要求を送信して位置登録拒否通知を受信する場合の動作シーケンスの例を示す図である。 フェムトセル基地局の構成例を示す図である。

符号の説明

１０・・・フェムトセル基地局、１１・・・読み取り装置、１２・・・表示装置、２０・・・マクロセル基地局、３０・・・移動局、４０・・・コアネットワーク、５０・・・建物、５１・・・ドア

Claims (7)

1. 屋外基地局と、屋内基地局と、該屋内基地局に接続された読み取り装置と、移動局とを備え、前記読み取り装置と前記移動局とが近距離無線または接触式の伝送路を介して通信する手段を備えた無線通信システムであって、
   前記移動局は、移動局識別子を前記読み取り装置へ送信する手段を備え、
   前記読み取り装置は、前記移動局から移動局識別子を受信して前記屋内基地局へ送信する手段を備え、
   前記屋内基地局は、前記読み取り装置から移動局識別子を受信して記憶手段に登録し、移動局識別子が該記憶手段に登録された移動局の接続を許可する手段を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記屋内基地局は、前記移動局から位置登録要求を受信した場合に、該移動局の移動局識別子が前記記憶手段に登録されていれば位置登録処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記屋内基地局は、ハンドオーバー要求を受信した場合に、該屋内基地局にハンドオーバーする移動局の移動局識別子が前記記憶手段に登録されていればハンドオーバー処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記移動局は、前記位置登録要求を拒否した屋内基地局に、一定時間の間、位置登録要求を再送しないことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
5. 前記移動局は、同一の屋内基地局に位置登録している他の移動局とデータ通信することを許可する手段を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
6. 前記屋内基地局に接続され、該屋内基地局の記憶手段に登録された移動局識別子および該屋内基地局に位置登録している移動局識別子および位置登録要求を受信したが前記記憶手段に登録されていないために位置登録要求拒否を送信した移動局識別子を該屋内基地局から取得して表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
7. 移動局から近距離無線または接触式の伝送路を介して受信した移動局識別子を読み取る読み取り装置と、該読み取り装置の読み取った移動局識別子を登録する記憶手段と、該記憶手段に移動局識別子が登録された移動局の接続を許可する許可手段とを備えることを特徴とする屋内基地局。

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