JP2010258881A - 無線基地局および移動体無線システム - Google Patents

Abstract

【課題】コアネットワークの負荷を軽減する無線基地局を得ること。
【解決手段】本発明の無線基地局は、収容するＵＥからＬＴＥコア網宛の信号を解析して在圏情報を取得し、また、構内ＬＡＮで在圏情報を管理する機器に対して在圏情報の変更を通知するＬＡＮエリアデータ処理部２０と、収容するＵＥから出力された信号を解析し、信号の出力先をＬＴＥコア網または構内ＬＡＮへ振り分けるデータオフロード解析部１０と、を備え、データオフロード解析部１０は、ＵＥから受信した信号の宛先が構内ＬＡＮ内の機器の場合、および、構内ＬＡＮ内の機器から出力された信号の宛先が収容するＵＥの場合に、当該信号の出力先をそれぞれの宛先とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、３ＧＰＰのＬＴＥにおける無線基地局に関する。

近年、次世代携帯電話システムとして、既存携帯電話システムが使用している回線交換システムを全てパケット交換システムに置き換えて通信するＬＴＥ（Long Term Evolution）方式の規格化が進んでいる。ＬＴＥ方式は、無線方式の変更及びＬＴＥコア網の構成変更で、通信トラフィックが下り３００Ｍｂｐｓ、上り８０Ｍｂｐｓ、ネットワーク遅延５ｍｓ以下の大容量・低遅延転送の規格を実現するように検討されている。

また、ＬＴＥでは、従来、コア網に配置していた無線リソース管理機能、パケット交換機能を無線基地局（ｅＮｏｄｅＢ）に収容し、移動管理や認証管理機能のみＬＴＥコア網に配置する。移動管理、認証機能などのシグナリング機能と、ユーザデータ中継機能とを分離した構成で実施する。無線基地局は、無線リソース管理機能を含むため、ＬＴＥコア網とＩＰ接続可能な環境があれば簡単に設置可能である。ＬＴＥは、音声通信をＶｏＩＰで実現するため、ＬＴＥコア網の上位にＩＭＳ（Internet Multimedia Subsystem）を設置し、ＩＭＳ上のＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバで音声通話呼を管理する。音声通信のための呼制御データや音声データは、ＬＴＥコア網のServing Gatewayを経由するため、ＬＴＥのトラフィック負荷が上がることが予想される。

一方、既存電話システムにおいて構内小型基地局の設置による高層ビルや地下などの不感知帯対策と同様に、ＬＴＥ規格化の中でも、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ（ＨｅＮＢ）として小型基地局の規格化検討が進んでいる。ＨｅＮＢは、家庭や企業内に設置する小型の無線基地局であり、無線カバーエリアも小さく接続可能な端末も限定されるが、企業内では企業内ＬＡＮに接続することが可能である。このようなＬＴＥに関する技術が、下記非特許文献１〜３において開示されている。

３ＧＰＰ ＴＳ３６．３００ｖ８．６．０ （２００８−０９） ３ＧＰＰ ＴＳ３６．４０１ｖ８．３．０ （２００８−０９） ３ＧＰＰ ＴＳ２３．４０１ｖ８．３．０ （２００８−０９）

しかしながら、上記従来の技術によれば、ＬＴＥでは、移動管理、認証機能はコアネットワーク機器が実施するため、無線基地局は、接続したユーザ装置が企業内や家庭内のローカルエリアに接続可能な状況であることを判断できない。そのため、無線基地局に接続するユーザ装置がローカルエリア内の構内機器と通信する場合でも、コアネットワークを経由するためコアネットワーク機器の処理負荷が著しく高まる、という問題があった。

また、構内機器も無線基地局にユーザ装置が接続されていることを認識できない。そのため、構内機器からユーザ装置へのトラフィックも全てコアネットワークを経由するためコアネットワーク機器の処理負荷が著しく高まる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コアネットワークの負荷を軽減し、無線基地局に接続するユーザ装置とローカルエリア内の機器とのトラフィックを効率的に流すことが可能な無線基地局を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動体無線システムにおいてユーザ端末を収容し、当該ユーザ端末と、コアネットワーク網を構成する所定の機器であるコアネットワーク網機器との間の無線通信の中継を行い、かつ、ＬＡＮ網と接続し、当該ＬＡＮ網を構成する所定の機器であるＬＡＮ網機器との間でＬＡＮ通信が可能な無線基地局であって、収容するユーザ端末から前記コアネットワーク網機器への信号を解析し、当該ユーザ端末が収容されていることを識別することが可能な在圏情報を取得し、また、前記ＬＡＮ網において在圏情報を管理する管理サーバに対して在圏情報の変更を通知する在圏情報管理手段と、収容するユーザ端末から出力された信号を解析し、信号の出力先を前記コアネットワーク網機器または前記ＬＡＮ網機器へ振り分けるための判定を行う信号出力先判定手段と、を備え、前記信号出力先判定手段は、ユーザ端末から受信した信号の宛先が前記ＬＡＮ網機器の場合、および、前記ＬＡＮ網機器から出力された信号の宛先が、収容するユーザ端末の場合に、当該信号の出力先を、それぞれの宛先とすることを特徴とする。

本発明によれば、コアネットワークの負荷を軽減し、無線基地局に接続するユーザ装置とローカルエリア内の機器とのトラフィックを効率的に流すことができる、という効果を奏する。

図１は、移動体通信システムの構成例を示す図である。 図２は、無線基地局（ＨｅＮＢ）の構成例を示す図である。 図３は、データオフロード解析部、ＬＡＮエリアデータ処理部、プレゼンス管理部の構成例を示す図である。 図４は、移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。 図５は、ＵＥ−ＩＤの登録処理とＵＥプレゼンステーブルを示す図である。 図６は、ＳＩＰ ＵＲＩの登録処理とＵＥプレゼンステーブルを示す図である。 図７は、移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。 図８は、移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。 図９は、移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。

以下に、本発明にかかる無線基地局の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
本実施の形態に係る無線基地局を含む移動体通信システムについて説明する。図１は、移動体通信システムの構成例を示す図である。移動体通信システムは３ＧＰＰのＬＴＥ（Long Term Evolution）を実現する。ＬＴＥは、従来の携帯電話網とは異なり、全てインターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）で接続されるＡＬＬ ＩＰシステムである。

移動体通信システムは、ＨＬＲ（Home Location Register）１００と、Ｐ−ＣＳＣＦ（Proxy−Call Session Control Function）１０１と、Ｓ−ＣＳＣＦ（Serving−Call Session Control Function）１０２と、ＰＤＮＧＷ（Public Data Network Gateway）１０３と、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）１０４と、ＳＧＷ（Serving Gateway）１０５と、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ：無線基地局）１０６と、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ（ＨｅＮＢ：無線基地局）１０７と、を備える。

ＨＬＲ１００、Ｐ−ＣＳＣＦ１０１、Ｓ−ＣＳＣＦ１０２はＩＭＳ（Internet Multimedia Subsystem）網に設置される。ＨＬＲ１００は、携帯電話番号等のユーザ情報を管理するデータベースであり、携帯電話網全体の情報を管理する。Ｐ−ＣＳＣＦ１０１、Ｓ−ＣＳＣＦ１０２は、ＬＴＥにおいて呼制御を行う。

ＰＤＮＧＷ１０３、ＭＭＥ１０４、ＳＧＷ１０５はＬＴＥコア網に設置される。ＰＤＮＧＷ１０３は、上位ＩＰネットワークとのゲートウエイである。ＭＭＥ１０４は、ユーザ装置の移動管理を行う。ＳＧＷ１０５は、ユーザ装置のユーザデータ用のゲートウエイである。

従来システムにおける音声通話呼の回線交換網は、パケット交換網（ＩＰアクセス網、ＬＴＥコア網）に置き換えられる。ＩＰアクセス網には、ｅＮＢ１０６と、ＨｅＮＢ１０７が接続されている。ｅＮＢ１０６は、公衆網（カバーエリア１１４）をカバーしてユーザ装置を収容する無線基地局である。ＨｅＮＢ１０７は、家庭内や企業内等の狭いカバーエリア１１５をカバーしてユーザ装置を収容する小型の無線基地局である。

一例として、ＨｅＮＢ１０７は、企業内の構内ＬＡＮと接続する。構内ＬＡＮには、ＳＩＰサーバ１０８と、プレゼンスサーバ１０９と、ＩＰ−ＰＢＸ（Internet Protocol−Private Branch eXchange）１１０と、構内内線電話機１１１と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１２と、ＩＰ電話機１１３と、から構成される。

ＳＩＰサーバ１０８は、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）の呼制御をする。プレゼンスサーバ１０９は、ＳＩＰ接続されている音声通話やデータ通信機器のプレゼンスを管理する。ＩＰ−ＰＢＸ１１０は、回線交換網を制御する。構内内線電話機１１１、ＰＣ１１２、およびＩＰ電話機１１３は、一例として、構内ＬＡＮの利用者が使用可能な機器を表す。

ユーザ装置（ＵＥ：User Equipment）１１６は、移動可能な端末であり、必要に応じて接続する無線基地局を変更（ハンドオーバ）する。

つぎに、ＨｅＮＢ１０７の構成について説明する。図２は、無線基地局（ＨｅＮＢ）の構成例を示す図である。ＨｅＮＢ１０７は、データオフロード解析部１０と、ＬＡＮエリアデータ処理部２０と、プレゼンス管理部３０と、無線基地局制御部４０と、を備える。

データオフロード解析部１０は、ＬＴＥコア網へのユーザデータを解析し、ユーザデータの宛先等に基づいて、ユーザデータを構内ＬＡＮへ送る（オフロードする）。ＬＡＮエリアデータ処理部２０は、接続するユーザ装置からのトラフィックを解析し、ＳＩＰメッセージを抽出する。また一部のＳＩＰメッセージについて終端する。プレゼンス管理部３０は、ＨｅＮＢ１０７に接続するユーザ装置の状態を管理する。無線基地局制御部４０は、ＬＴＥにおける一般的な無線基地局の制御を行う。

無線基地局制御部４０は、インタフェース処理部４１と、無線制御部４２と、無線処理部４３と、基地局制御部４４と、アンテナ部４５と、を備える。インタフェース処理部４１は、ＬＴＥコア網とのインタフェースを処理する。無線制御部４２は、無線リソース管理、データの再送制御、結合分割等を制御する。無線処理部４３は、ユーザ装置等との無線信号の処理を実施する。基地局制御部４４は、無線基地局全体の制御を実施する。アンテナ部４５は、ユーザ装置等との無線信号を送受信する。

データオフロード解析部１０、ＬＡＮエリアデータ処理部２０、およびプレゼンス管理部３０について詳細に説明する。図３は、データオフロード解析部１０、ＬＡＮエリアデータ処理部２０、およびプレゼンス管理部３０の構成例を示す図である。

データオフロード解析部１０は、ＡＰＮ（Access Point Name）解析部１１と、ＩＰアドレス解析部１２と、ＩＰデータ解析部１３と、を備える。ＡＰＮ解析部１１は、データアクセスのアクセスポイント名を識別する。ＩＰアドレス解析部１２は、データトラフィックの宛先ＩＰアドレスを解析する。ＩＰデータ解析部１３は、ＩＰデータの種別を解析する。

ＬＡＮエリアデータ処理部２０は、ＳＩＰプロキシサーバ部２１と、Ｂ２ＢＵＡ（Back to Back User Argent）部２２と、データオフロード処理部２３と、を備える。ＳＩＰプロキシサーバ部２１は、ＳＩＰメッセージの転送処理を行う。Ｂ２ＢＵＡ部２２は、ＳＩＰ呼を終端する。データオフロード処理部２３は、データオフロードすると判断したトラフィックをＳＩＰ呼またはユーザデータに振り分ける。

ＬＡＮエリアデータ処理部２０には、構内ＬＡＮと外部ＩＰネットワークが接続されており、データオフロード処理部２３で外部ＩＰネットワーク向けと判断した場合、直接外部ＩＰネットワークへデータを流すことが可能である。図３に示す構内ＬＡＮは図１における構内ＬＡＮと同一であり、図３に示す外部ＩＰネットワークは、例えば、図１におけるインターネットである。

プレゼンス管理部３０は、プレゼンスサーバ部３１と、プレゼンスエージェント部３２と、プレゼンス管理データベース（ＤＢ）３３と、を備える。プレゼンスサーバ部３１は、ユーザ装置のプレゼンスをリアルタイムに把握して管理する。プレゼンスエージェント部３２は、ユーザ装置のプレゼンスに変化があった場合に通知等の制御をする。プレゼンス管理ＤＢ３３は、ユーザ装置のプレゼンスを保存するためのデータベースである。

つづいて、ＨｅＮＢ１０７の動作について説明する。最初に、ｅＮＢ１０６のカバーエリア１１４にいたＵＥ１１６が、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５に移動した場合について説明する。図４は、ＵＥ１１６がＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５に移動したときの移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。

ｅＮＢ１０６は、定期的にｅＮＢ１０６の情報を報知する（ステップＳ１０１）。このとき、ＨｅＮＢ１０７も定期的に情報を報知しているが図示しない。ＵＥ１１６は、周辺の無線基地局の情報を保存して周辺の無線基地局の電波状態を測定し、ｅＮＢ１０６に通知する（ステップＳ１０２）。測定の結果、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５に入ったと認識した場合、ＵＥ１１６は、現在接続しているｅＮＢ１０６およびＨｅＮＢ１０７にハンドオーバを要求し、ＭＭＥ１０４と連携してＬＴＥの規格に基づいてＨｅＮＢ１０７に無線経路を切り替える(ステップＳ１０３)。

ＵＥ１１６は、無線基地局を切り替えたため、ＭＭＥ１０４と制御メッセージの通信を行い（ステップＳ１０４）、ＨＬＲ１００とＭＭＥ１０４の間で、ＵＥ１１６の認証が行われる（ステップＳ１０５）。ＨｅＮＢ１０７への接続可否、認証はＬＴＥコア網で実施するため、ＨｅＮＢ１０７に接続されたＵＥ１１６は正しく認証された端末であると判断される。正常に認証シーケンス（ステップＳ１０５）が完了した後、ＭＭＥ１０４は、ＨｅＮＢ１０７を経由してＵＥ１１６へその旨通知し（ステップＳ１０６）、ＵＥ１１６、ＨｅＮＢ１０７、ＭＭＥ１０４は正常に接続したとして通信を開始する。なお、認証シーケンス（ステップＳ１０５）が異常終了した場合、ＵＥ１１６、ＨｅＮＢ１０７、ＭＭＥ１０４の通信路は切断される。

ここで、ＵＥ１１６は、接続する無線基地局を切り替えたため、ＭＭＥ１０４と制御メッセージ通信を行うが（上記ステップＳ１０４）、制御メッセージはＵＥ１１６とＭＭＥ１０４間で秘匿化されているため、ＨｅＮＢ１０７では制御メッセージの内容を認識できない。しかし、ＭＭＥ１０４とＵＥ１１６のメッセージから、ＨｅＮＢ１０７は、ＵＥ１１６−ＭＭＥ１０４間、および、ＨｅＮＢ１０７−ＭＭＥ１０４間の識別子を知ることができる。そのため、無線制御局制御部４０は、制御メッセージから識別子情報を取り出し、データオフロード解析部１０およびＬＡＮエリアデータ処理部２０へ呼情報を通知する（ステップＳ１０７）。また、データオフロード解析部１０の在圏情報のテーブルとして使用するため、プレゼンス管理部３０のプレゼンス管理ＤＢ３３に端末識別子（ＵＥ−ＩＤ：User Equipment Identification）を保存する（ステップＳ１０８）。

プレゼンス管理ＤＢ３３内には、図５に示すＵＥプレゼンステーブルが備えられている。図５は、ＵＥプレゼンステーブルへＵＥ−ＩＤを登録する処理を示すフローチャートとＵＥプレゼンステーブルを示す図である。ＵＥプレゼンステーブルは、ＵＥ−ＩＤと、ＳＩＰ ＵＲＩ（Signaling Initiation Protocol Uniform Resource Identifier）と、ＯＮ／ＯＦＦの情報を登録可能であり、ＵＥ−ＩＤをキーとしたテーブル検索が可能な構成である。ＵＥ−ＩＤおよび、ＳＩＰ ＵＲＩは収容するＵＥから取得した情報を登録する。ＯＮ／ＯＦＦの欄は、ＵＥ−ＩＤおよびＳＩＰ ＵＲＩの２つの情報が登録されている場合にＯＮ、その他の場合はＯＦＦを入れる。ＯＮの場合、ＵＥ１１６と構内ＬＡＮの機器との間でＬＴＥコア網を経由しない通信が可能となる。

つぎに、ＵＥ−ＩＤの登録処理について図５のフローチャートに基づいて説明する。ＨｅＮＢ１０７では、インタフェース処理部４１がＵＥ−ＩＤを入手すると（ステップＳ２０１）、プレゼンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルをＵＥ−ＩＤをキーとして検索する（ステップＳ２０２）。入手したＵＥ−ＩＤが登録済みかどうかを確認し（ステップＳ２０３）、未登録であった場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ＵＥプレゼンステーブルに入手したＵＥ−ＩＤを登録する。このとき、有効時間を設定し登録タイマーをセットする（ステップＳ２０４）。入手したＵＥ−ＩＤが登録済みであった場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、改めて有効時間を設定し登録タイマーをセットする（ステップＳ２０５）。登録タイマーがタイムオーバーした場合、プレゼンスサーバ部３１が、ＵＥプレゼンステーブルから登録したＵＥ−ＩＤの情報を削除する（ステップＳ２０６）。これは、ＵＥ１１６がＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５から正常な離脱シーケンスを踏まずに外に出た場合に、ＵＥ−ＩＤがＵＥプレゼンステーブル上に残ることを防ぐためである。

ここで、ＨｅＮＢ１０７は、ＬＡＮエリアデータ処理部２０のデータオフロード処理部２３にもＵＥ−ＩＤを保存し、オフロード情報として設定する（ステップＳ１０９）。ＵＥ１１６は、ＳＩＰサーバ１０８の管理エリアが変更になったため、ＳＩＰメッセージで位置登録を実施する（ステップＳ１１０）。このとき、データオフロード解析部１０において、ＡＰＮ解析部１１がアクセスポイント名を識別し、ＩＰアドレス解析部１２が宛先ＩＰアドレスを解析し、ＩＰデータ解析部１３がデータ種別を解析して、ＳＩＰメッセージをデータオフロードする判断をする。その後、ＬＡＮエリアデータ処理部２０において、データオフロード処理部２３が構内ＬＡＮへ振り分ける判断をして、Ｂ２ＢＵＡ部２２、ＳＩＰプロキシサーバ部２１を経由して構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８へオフロードする（ステップＳ１１１）。ＳＩＰサーバ１０８は、受信したＳＩＰメッセージに従って、ＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤを登録する。

このとき、ＬＡＮエリアデータ処理部２０では、ＳＩＰメッセージからＳＩＰ ＵＲＩを抽出し、Ｂ２ＢＵＡ部２２が、プレゼンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルに登録されているＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤに関連付けて登録する（ステップＳ１１２）。プレゼンスエージェント部３２は、プレゼンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルの状態が変化する毎にＢ２ＢＵＡ部２２にプレゼンスの変化を通知するため、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを登録したことを通知する。Ｂ２ＢＵＡ部２２は、通知を受けた後、構内ＬＡＮのプレゼンスサーバ１０９へＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩの情報を通知する（ステップＳ１１３）。プレゼンスサーバ１０９は、受信した情報に従って、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを登録する。

上記ＳＩＰ ＵＲＩの登録処理について、フローチャートに基づいて説明する。図６は、ＵＥプレゼンステーブルへのＳＩＰ ＵＲＩの登録処理を示すフローチャートとＵＥプレゼンステーブルを示す図である。最初に、ＡＰＮ解析部１１が、Ｓ１−ＵデータのＡＰＮが構内ＬＡＮかどうかを確認する（ステップＳ３０１）。ＡＰＮ＝構内ＬＡＮではない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、ＩＰアドレス解析部１１が、ＩＰアドレスが構内ＬＡＮかどうかを確認する（ステップＳ３０２）。ＩＰアドレス＝構内ＬＡＮではない場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、Ｓ１−ＵデータをＬＴＥコア網へ出力する（ステップＳ３０３）。

ＡＰＮ＝構内ＬＡＮの場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、およびＩＰアドレス＝構内ＬＡＮの場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、ＩＰデータ解析部１３がＳＩＰメッセージかどうかを確認する（ステップＳ３０４）。ＳＩＰメッセージの場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、Ｂ２ＢＵＡ部２２がＳＩＰメッセージを解析し（ステップＳ３０５）、ＵＥ−ＩＤおよびＳＩＰ ＵＲＩを抽出する（ステップＳ３０６）。Ｂ２ＢＵＡ部２２は、プレセンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルに登録されている前記ＵＥ−ＩＤに対応するＳＩＰ ＵＲＩの欄に、抽出したＳＩＰ ＵＲＩを登録する。このとき、ＵＥ−ＩＤと同様、有効時間を設定し登録タイマーをセットする（ステップＳ３０７）。その後、構内ＬＡＮへＳＩＰメッセージをオフロードする（ステップＳ３０８）。登録タイマーがタイムオーバーした場合、プレゼンスサーバ部３１が、ＵＥプレゼンステーブルから登録したＳＩＰ ＵＲＩの情報を削除する（ステップＳ３０９）。ＳＩＰメッセージでなかった場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、データを構内ＬＡＮへオフロードして処理を終了する（ステップＳ３０８）。

以降、ＵＥ１１６からのＳＩＰメッセージやデータは、同様に、オフロードデータ解析部１０においてオフロードするかどうかを判断する。宛先が構内ＬＡＮのデータについては、ＬＡＮエリアデータ処理部２０において構内ＬＡＮにデータをオフロードするので、ＵＥ１１６は、構内ＬＡＮに接続する機器との通信が可能となる。

これにより、ＨｅＮＢ１０７は、ＵＥ１１６から構内ＬＡＮ宛のＳＩＰメッセージ等を、ＬＴＥコア網を経由することなく、構内ＬＡＮ内へ転送することができる。この場合、ＵＥ１１６と構内ＬＡＮに接続する機器との間の通信は、構内ＬＡＮ内の機器同士の通信として扱うことができる。また、構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８およびプレゼンスサーバ１０９は、構内ＬＡＮに接続するＨｅＮＢ１０７にＵＥ１１６が在圏していることを認識しているため、例えば、ＩＰ電話機１１３からＵＥ１１６間の通信を、構内ＬＡＮ内の機器同士の通信と同様の処理として扱うことができる。この場合も、ＨｅＮＢ１０７は、ＬＴＥコア網を経由することなく通信を行うことができる。

なお、オフロード解析部１０がＬＴＥコア網向けのデータトラフィックであると判断した場合、ＳＧＷ１０５と通信を実施する（ステップＳ１２０）。この場合、ＵＥ１１６からのデータのゲートウエイとなるＳＧＷ１０５とＵＥ１１６の移動管理を行うＭＭＥ１０４間で確認を行った後（ステップＳ１２１）、ＳＧＷ１０５は、ＰＤＮＧＷ１０３経由でインターネット等との通信を開始する。また、インターネット等からのデータトラフィックを、ＵＥ１１６へ送信する（ステップＳ１２２）。このとき、オフロード解析部１０がＬＴＥコア網向けのデータトラフィックであると判断する前にＵＥ１１６の認証が行われていなかった場合には認証を行うが、この処理は上記ステップＳ１０４〜Ｓ１０６と同様である。

つづいて、ＵＥ１１６が、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５から離脱するときの処理について説明する。図７は、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５に在圏しているＵＥ１１６がカバーエリア１１５外へ離脱するときの移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。ここでは、ＵＥ１１６は、カバーエリア１１５内に在圏しているが通信していない場合について説明する。

ＨｅＮＢ１０７は、定期的にＨｅＮＢ１０７の情報を報知する（ステップＳ４０１）。このとき、ｅＮＢ１０６も定期的に情報を報知しているが図示しない。ＵＥ１１６は、周辺の無線基地局から定期的に受信した報知情報について電波状況を測定し、ＨｅＮＢ１０７に通知する（ステップＳ４０２）。ここで、ＵＥ１１６が、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５から離脱すると判断し（ステップＳ４０３）、ｅＮＢ１０６にハンドオーバを要求する（ステップＳ４０４）。ＵＥ１１６は、ｅＮＢ１０６にハンドオーバを実行し、無線基地局を切換える。その後、ｅＮＢ１０６経由でＭＭＥ１０４と制御メッセージの通信を行い（ステップＳ４０５）、ＨＬＲ１００とＭＭＥ１０４の間で、ＵＥ１１６の認証が行われる（ステップＳ４０６）。ＭＭＥ１０４は、ｅＮＢ１０６を経由して認証されたことをＵＥ１１６へ通知し（ステップＳ４０７）、その後、ＵＥ１１６はｅＮＢ１０６経由で公衆網と接続する。

また、ＭＭＥ１０４は、ハンドオーバ通知をＨｅＮＢ１０７に通知する。ＨｅＮＢ１０７は、ＨｅＮＢ１０７−ＭＭＥ１０４間のセッション削除要求メッセージのＩＤから端末（ＵＥ１１６）を識別し（ステップＳ４０８）、無線基地局制御部４０が、データオフロード解析部１０へＵＥ１１６がカバーエリア１１５の圏外に出たことを通知する（ステップＳ４０９）。データオフロード解析部１０は、ＬＡＮエリアデータ処理部２０へ呼情報の削除を指示する（ステップＳ４１０）。

データオフロード処理部２３は、データオフロード解析部１０からの指示に従って、オフロード情報を削除する（ステップＳ４１１）。その後、Ｂ２ＢＵＡ部２２は、プレゼンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルからＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤを削除する（ステップＳ４１２）。また、Ｂ２ＢＵＡ部２２は、ＳＩＰプロキシサーバ部２１を経由して、構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８に登録されたＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤを削除するためのＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを送信する（ステップＳ４１３）。ＳＩＰサーバ１０８は、ＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージに従って、ＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤを削除する。

また、Ｂ２ＢＵＡ部２２は、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除するようにプレゼンス管理部３０へプレゼンス通知をする（ステップＳ４１４）。プレゼンスサーバ部３１は、Ｂ２ＢＵＡ部２２からの通知に従って、プレゼンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルに登録されているＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除する。プレゼンスエージェント部３２は、Ｂ２ＢＵＡ部２２を経由して、構内ＬＡＮのプレゼンスサーバ１０９へ、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除するようにプレゼンス通知をする（ステップＳ４１５）。プレゼンスサーバ１０９は、プレゼンスエージェント部３２からの通知に従って、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除する。

これにより、ＵＥ１１６がＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５から離脱した場合は、ＨｅＮＢ１０７は、ＵＥ１１６が接続したときに登録した情報を全て削除することができる。また、構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８、プレゼンスサーバ１０９も、登録した情報を削除することができる。

つづいて、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５内のＵＥ１１６が、構内ＬＡＮの機器と通信中にカバーエリア１１５外へ離脱するときの処理について説明する。図８は、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５に在圏しているＵＥ１１６がカバーエリア１１５外へ離脱するときの移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。

ＵＥ１１６が、ＨｅＮＢ１０７からｅＮＢ１０６へハンドオーバする判断をした時点でＢＹＥメッセージを送信（ステップＳ５０１）する点が異なるだけで、その他の処理は図７の場合と同様である。ＵＥ１１６は、Ｂ２ＢＵＡ部２２経由で構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８にＢＹＥメッセージを送信する。ＢＹＥメッセージを送信した場合に行われるＵＥ１１６と構内ＬＡＮの機器間でのメッセージの処理については、一般的なＳＩＰにおけるＢＹＥメッセージの処理と同様である。

このとき、ＢＹＥメッセージの処理が終了する前にＵＥ１１６がカバーエリア１１５外へ離脱した場合は、Ｂ２ＢＵＡ部２２がＢＹＥメッセージの処理を完了させることとする。一般的に、ＵＥ１１６と構内ＬＡＮの機器間でＢＹＥメッセージの処理を行う場合、中継するＳＩＰプロキシサーバ部２１やＳＩＰサーバ１０８において、メッセージの送信元に対して応答のメッセージを送信する。このとき、Ｂ２ＢＵＡ部２２がＵＥ１１６に代わって応答のメッセージを受信して終端することで、ＢＹＥメッセージの処理の途中でＵＥ１１６がカバーエリア１１５外に出た場合でも、通信呼を終了させることができる。

これにより、ＵＥ１１６が構内ＬＡＮの機器と通信中にＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５外へ離脱した場合でも、ＨｅＮＢ１０７は、ＵＥ１１６が接続したときに登録した情報を全て削除することができる。また、構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８、プレゼンスサーバ１０９も、登録した情報を削除することができる。

つぎに通信中などに急激に電波状況が変動してＵＥ１１６がＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５から離脱した場合の動作について説明する。図９は、ＵＥ１１６が通信中に急激にＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５外に出たときの移動体通信システムの各装置の処理を示すシーケンス図である。

ＨｅＮＢ１０７は、定期的にＨｅＮＢ１０７の情報を報知する（ステップＳ６０１）。このとき、ｅＮＢ１０６も定期的に情報を報知しているが図示しない。ＵＥ１１６は、周辺の基地局から定期的に受信した報知情報について電波状況を測定し、ＨｅＮＢ１０７に通知する（ステップＳ６０２）。ここで、ＵＥ１１６が、ＨｅＮＢ１０７のカバーエリア１１５から離脱すると判断し、ｅＮＢ１０６およびＨｅＮＢ１０７にハンドオーバを要求する（ステップＳ６０３）。

例えば、ＵＥ１１６が構内ＬＡＮの機器と音声通話中であっても、急激な無線変動の結果、ＨｅＮＢ１０７からｅＮＢ１０６へ移動した場合、音声呼が残ったままになってしまうことがある。このような場合、ＨｅＮＢ１０７は、ＵＥ１１６の無線Ｌｉｎｋの切断をトリガとして、ＵＥ１１６がカバーエリア１１５の圏外へ離脱したと認識し（ステップＳ６０４）、データオフロード解析部１０は、ＬＡＮエリアデータ処理部２０のデータオフロード処理部２３とＢ２ＢＵＡ部２２に呼情報の削除を指示する（ステップＳ６０５）。

データオフロード処理部２３は、データオフロード解析部１０からの指示に従って、オフロード情報を削除してオフロードを中止する（ステップＳ６０６）。その後、Ｂ２ＢＵＡ部２２は、プレゼンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルからＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤを削除する（ステップＳ６０７）。また、Ｂ２ＢＵＡ部２２は、ＵＥ１１６に代わり、構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８経由で通信中のＵＥ１１６にＢＹＥメッセージを送信して通信呼を終了させる（ステップＳ６０８）。Ｂ２ＢＵＡ部２２は、ＳＩＰプロキシサーバ部２１を経由して、構内ＬＡＮのＳＩＰサーバ１０８に登録されたＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤを削除するためのＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージを送信する（ステップＳ６０９）。ＳＩＰサーバ１０８は、ＳＩＰ ＲＥＧＩＳＴＥＲメッセージに従って、ＵＥ１１６のＵＥ−ＩＤを削除する。

また、Ｂ２ＢＵＡ部２２は、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除するようにプレゼンス管理部３０へプレゼンス通知をする（ステップＳ６１０）。プレゼンスサーバ部３１は、Ｂ２ＢＵＡ部２２からの通知に従って、プレゼンス管理ＤＢ３３のＵＥプレゼンステーブルに登録されているＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除する。プレゼンスエージェント部３２は、Ｂ２ＢＵＡ部２２を経由して、構内ＬＡＮのプレゼンスサーバ１０９へ、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除するようにプレゼンス通知をする（ステップＳ６１１）。プレゼンスサーバ１０９は、プレゼンスエージェント部３２からの通知に従って、ＵＥ１１６のＳＩＰ ＵＲＩを削除する。

以降、ＵＥ１１６がｅＮＢ１０６経由で認証を行う処理については、前述のＨｅＮＢ１０７を経由して行う場合と同様である。なお、構内ＬＡＮの機器と通信中でない場合は、ＳＩＰ：ＢＹＥメッセージ送信するシーケンス（ステップＳ６０８）は不要となる。

これにより、急激な受信環境の変化等により、ＵＥ１１６がＢＹＥメッセージを送信することなくハンドオーバした場合でも、ＵＥ１１６の離脱を認識したＨｅＮＢ１０７がＵＥ１１６に代わってＢＹＥメッセージを送信することで、構内ＬＡＮ内で音声呼が残ってしまう状態を回避することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、企業等に設置され、企業内では構内ＬＡＮによる通信が可能な小型の無線基地局は、在圏する端末と構内ＬＡＮに接続される機器が通信を行う場合は、ＬＴＥコア網を介さずに中継処理することとした。これにより、ＬＴＥコア網に送るデータ量を少なくすることができ、ＬＴＥコア網の機器の負担を軽減することができる。

以上のように、本発明にかかる無線基地局は、移動体端末を収容して中継機能を提供する無線基地局に有用であり、特に、３ＧＰＰの規定による小型無線基地局に適している。

１０ データオフロード解析部
１１ ＡＰＮ解析部
１２ ＩＰアドレス解析部
１３ ＩＰデータ解析部
２０ ＬＡＮエリアデータ処理部
２１ ＳＩＰプロキシサーバ部
２２ Ｂ２ＢＵＡ部
２３ データオフロード処理部
３０ プレゼンス管理部
３１ プレゼンスサーバ部
３２ プレゼンスエージェント部
３３ プレゼンス管理データベース（ＤＢ）
４０ 無線基地局制御部
４１ インタフェース処理部
４２ 無線制御部
４３ 無線処理部
４４ 基地局制御部
４５ アンテナ部
１００ Home Location Register（ＨＬＲ）
１０１ Proxy−Call Session Control Function（Ｐ−ＣＳＣＦ）
１０２ Serving−Call Session Control Function（Ｓ−ＣＳＣＦ）
１０３ Public Data Network Gateway（ＰＤＮＧＷ）
１０４ Mobility Management Entity（ＭＭＥ）
１０５ Serving Gateway（ＳＧＷ）
１０６ 無線基地局（ｅＮｏｄｅＢ）
１０７ 無線基地局（ＨｅＮｏｄｅＢ）
１０８ ＳＩＰサーバ
１０９ プレゼンスサーバ
１１０ Internet Protocol−Private Branch exchange（ＩＰ−ＰＢＸ）
１１１ 構内内線電話機
１１２ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１１３ ＩＰ電話機
１１４ カバーエリア
１１５ カバーエリア
１１６ ユーザ装置（ＵＥ）

Claims (10)

1. 移動体無線システムにおいてユーザ端末を収容し、当該ユーザ端末と、コアネットワーク網を構成する所定の機器であるコアネットワーク網機器との間の無線通信の中継を行い、かつ、ＬＡＮ網と接続し、当該ＬＡＮ網を構成する所定の機器であるＬＡＮ網機器との間でＬＡＮ通信が可能な無線基地局であって、
   収容するユーザ端末から前記コアネットワーク網機器への信号を解析し、当該ユーザ端末が収容されていることを識別することが可能な在圏情報を取得し、また、前記ＬＡＮ網において在圏情報を管理する管理サーバに対して在圏情報の変更を通知する在圏情報管理手段と、
   収容するユーザ端末から出力された信号を解析し、信号の出力先を前記コアネットワーク網機器または前記ＬＡＮ網機器へ振り分けるための判定を行う信号出力先判定手段と、
   を備え、
   前記信号出力先判定手段は、
   ユーザ端末から受信した信号の宛先が前記ＬＡＮ網機器の場合、および、前記ＬＡＮ網機器から出力された信号の宛先が、収容するユーザ端末の場合に、当該信号の出力先を、それぞれの宛先とすることを特徴とする無線基地局。
2. 在圏情報を蓄積するための在圏情報蓄積手段、
   をさらに備え、
   前記在圏情報管理手段は、前記在圏情報蓄積手段に蓄積された在圏情報を所定の時間経過後に削除することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 在圏情報を蓄積するための在圏情報蓄積手段、
   をさらに備え、
   収容していたユーザ端末が他の無線基地局へハンドオーバを行う場合、
   前記在圏情報管理手段は、前記コアネットワーク網機器から前記ハンドオーバの通知を受け取った後に、ハンドオーバを行ったユーザ端末の在圏情報を前記在圏情報蓄積手段から削除することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
4. 収容していたユーザ端末が他の無線基地局へハンドオーバを行う場合、
   前記在圏情報管理手段は、前記コアネットワーク網機器から前記ハンドオーバの通知を受けた後に、ハンドオーバを行ったユーザ端末の在圏情報を前記在圏情報蓄積手段から削除することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
5. 在圏情報を蓄積するための在圏情報蓄積手段、
   をさらに備え、
   収容していたユーザ端末がＳＩＰのＢＹＥメッセージの処理を完了する前に他の無線基地局へのハンドオーバを行う場合、
   前記在圏情報管理手段は、当該ＳＩＰのＢＹＥメッセージを終端し、前記コアネットワーク網機器からハンドオーバの通知を受け取った後に、ハンドオーバを行ったユーザ端末の在圏情報を前記在圏情報蓄積手段から削除することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
6. 収容していたユーザ端末がＳＩＰのＢＹＥメッセージの処理を完了する前に他の無線基地局へのハンドオーバを行う場合、
   前記在圏情報管理手段は、当該ＳＩＰのＢＹＥメッセージを終端し、前記コアネットワーク網機器からハンドオーバの通知を受け取った後に、ハンドオーバを行ったユーザ端末の在圏情報を前記在圏情報蓄積手段から削除することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
7. 在圏情報を蓄積するための在圏情報蓄積手段、
   をさらに備え、
   収容していたユーザ端末が通信呼を終了せずに他の無線基地局へのハンドオーバを行う場合、
   前記在圏情報管理手段は、当該ユーザ端末との接続断を確認後に通信呼を切断し、当該ユーザ端末の在圏情報を前記在圏情報蓄積手段から削除することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
8. 収容していたユーザ端末が通信呼を終了せずに他の無線基地局へのハンドオーバを行う場合、
   前記在圏情報管理手段は、当該ユーザ端末との接続断を確認後に通信呼を切断し、当該ユーザ端末の在圏情報を前記在圏情報蓄積手段から削除することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
9. 前記在圏情報を、ユーザ端末とコアネットワークとの間のメッセ-ジの識別ＵＥ−ＩＤ、およびＳＩＰ登録メッセージのＳＩＰ ＵＲＩ、とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の無線基地局。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の無線基地局、
    を備えることを特徴とする移動体無線システム。

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