JP2012526419A

JP2012526419A - ローカルＩＰアクセスを有するホームｅＮＢにおけるサービングゲートウェイ位置の最適化

Info

Publication number: JP2012526419A
Application number: JP2012508862A
Authority: JP
Inventors: ストハノフスキ，サソ; バルノウスキ，バルナバ; パーソンズ，エリック; オズボーン，グレゴリー
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2030-05-04
Also published as: BRPI1016249B1; HK1171896A1; US9622128B2; JP5650200B2; EP2428095A4; EP2428095A1; CN102498750A; CA2779231C; KR101512540B1; RU2506722C2; US8862148B2; KR20120040134A; CN102498750B; US20150011221A1; BRPI1016249A2; RU2011140982A; WO2010127441A1; CN105307125B; CN105307125A; US20120184294A1

Abstract

移動装置がフェムトセルラアクセスネットワークを使用してパケットデータネットワーク接続でIPアクセスを確立可能にするシステム及び方法が提供される。ローカルサーバゲートウェイ及びマクロサーバゲートウェイは、フェムトセルラアクセスネットワークに通信可能に結合される。モビリティ管理エンティティは、フェムトセルラアクセスネットワーク、ローカルサーバゲートウェイ及びマクロサーバゲートウェイに結合される。モビリティ管理エンティティは、フェムトセルラアクセスネットワークで送信される移動装置の状態モード及び移動装置の位置を取得する。モビリティ管理エンティティは、移動装置の状態モードと移動装置の位置とに基づいて、ローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとのうち１つを選択する。

Description

本発明は、フェムトセルネットワークに関し、特にローカルインターネットプロトコルアクセスを有するホームeNB（evolved Node-B）のためのサーバゲートウェイ位置を最適化するシステム及び方法に関する。

無線キャリアは、都会エリア又は地方エリアのような広範囲の物理エリアでの無線通信のための大きいセルを確立するために、セルラタワー（cellular tower）を使用する。大きいセル又はマクロセルは、直径で1km〜5kmのエリアをカバーし得る。セルラタワーは、マクロセルを通じて存在するユーザ装置又は移動ハンドセットに無線信号をブロードキャストし、ユーザ装置又は移動ハンドセットから無線信号を受信する。

無線信号を遮断、反射又は干渉する様々な構造物が、マクロセル環境内に存在する。例えば、ユーザは、典型的には、他の構造物もあるが、住居及び商業施設のような構造物の中で移動装置を使用することを試みる。これらの構造物は、無線信号が構造物を通り抜けることを妨げるコンクリート又は金属のような高損失の材質で構成されることがある。これらの構造物の中での受信は、弱い無線信号強度のため、しばしば不十分であり、信頼性がない。不十分な受信は、移動ユーザによる劣ったサービス品質に関連する。フェムトセル又はマイクロセルは、これらの高損失の構造物内に存在し、信号送信を既存の広帯域バックホールインフラストラクチャを通じてマクロネットワークにルーティングする。データは、S1-Uインタフェースを使用して、マクロサービングゲートウェイ（SGW：Serving Gateway）及びローカルパケットデータネットワークゲートウェイ（PGW：packet data network gateway）を介して、フェムトセルとマクロセルとの間で無線により伝送され得る。この場合、データは、フェムトセルの外部でマクロSGWまで移動し、フェムトセルの内部でローカルPGWまで戻る。これは、トラヒックのトロンボーン（traffic tromboning）として知られており、データ通信に待ち時間を追加するため、望ましくない。

望まれるものは、フェムトセルに関連するサービングゲートウェイ位置を最適化するシステム及び方法である。また、S1-Uインタフェースでトラヒックのトロンボーンを回避し、ホーム施設（家庭施設）での中断したカバレッジの間にホーム施設とマクロセル環境との間の頻繁なサービングゲートウェイの再配置を回避するシステム及び方法を有することも望まれる。

本発明は、有利には、ユーザ装置の状態モードとユーザ装置の位置とに基づいてローカルネットワーク又はマクロネットワークのサービングゲートウェイの位置を最適化する方法及びシステムを提供する。本発明は、移動装置がフェムトセルラアクセスネットワークを使用してパケットデータネットワーク接続でIPアクセスを確立可能にするシステムを提供する。フェムトセルラアクセスネットワークが提供され、ローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとに通信可能に結合される。モビリティマネージャは、フェムトセルラアクセスネットワークに通信可能に結合され、ローカルサーバゲートウェイ及びマクロサーバゲートウェイと通信する。モビリティマネージャは、フェムトセルラアクセスネットワークで送信される移動装置の状態モード及び移動装置の位置を取得する。モビリティマネージャは、移動装置の状態モードと移動装置の位置とに基づいて、ローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとのうち１つを選択する。

他の実施例によれば、本発明は、マクロセルラネットワークに結合された移動装置がフェムトセルラアクセスネットワークを使用してパケットデータネットワーク接続でIPアクセスを確立可能にするシステムを提供する。マクロセルラアクセスネットワークは、ローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとに通信可能に結合される。モビリティマネージャは、マクロセルラアクセスネットワークに通信可能に結合され、ローカルサーバゲートウェイ及びマクロサーバゲートウェイと通信する。モビリティマネージャは、マクロセルラアクセスネットワークで送信される移動装置の状態モード及び移動装置の位置を取得する。モビリティマネージャは、移動装置の状態モードと移動装置の位置とに基づいて、ローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとのうち１つを選択する。

更に他の実施例によれば、本発明は、ローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとのうち１つを使用してパケットデータネットワーク接続で移動装置のIPアクセスを確立するためにフェムトセルを使用する方法を提供する。モビリティマネージャは、移動装置の状態を判定し、移動装置の位置を判定する。モビリティマネージャは、ローカルサーバゲートウェイ及びマクロサーバゲートウェイと通信し、移動装置の状態と移動装置の位置とに基づいてローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとのうち１つを選択する。

本発明の原理に従ったローカルPDN接続とローカルPGWとを有するホーム内のローカルIPアクセスネットワークアーキテクチャのブロック図本発明の原理に従った外部PDN接続とローカルPGWとを有するホーム外のリモートアクセスアーキテクチャのブロック図本発明の原理に従ってユーザ装置がローカルネットワークの動作範囲内に存在する間にアイドルモードに設定されたときに、サービス提供ゲートウェイをマクロ環境に再配置するサービスフローのフローチャート本発明の原理に従った外部PDN接続と外部PGWとを有するホーム内のローカルIPアクセスネットワークアーキテクチャのブロック図本発明の原理に従った外部PDN接続と外部PGWとを有するホーム外のリモートアクセスアーキテクチャのブロック図本発明の原理に従ってユーザ装置がローカル環境に存在する間にローカルPDN接続を活性化又は非活性化するときのマクロ環境とローカル環境との間（又はその逆）のサービス提供ゲートウェイを再配置するサービスフローのブロック図本発明の原理に従ったローカルPDN接続とローカルPGWとを有するホーム内のローカルIPアクセスネットワークアーキテクチャのブロック図本発明の原理に従ったローカルPDN接続とローカルPGWとを有するホーム外のリモートアクセスアーキテクチャのブロック図

本発明の完全な理解並びに付随する利点及び特徴は、添付図面と共に検討される以下の詳細な説明を参照することにより、容易に理解できる。

図１に示すように、本発明は、セルラサービス品質を改善するため、及びホームネットワーク（家庭ネットワーク）に結合された装置との通信を可能にするため、構造物101内に配置されたフェムト基地局又はホームe-NB（evolved Node-B）装置102を提供する。例えば、フェムト基地局102は、他の構造物もあるが、住宅又は商業施設101内に配置されてもよい。フェムト基地局102は、約+15dBmのフェムト電力範囲で動作してもよく、約50メートルの動作範囲を提供してもよい。本発明はまた、マクロセル内に配置されたマクロe-NB202をも提供する。これは、住宅又は商業構造物の外部に存在してもよい。

或る実施例は、“結合”及び“接続”という表現並びにこれらの派生語を使用して記載されることがある。例えば、或る実施例は、２つ以上の要素が相互に物理的又は電気的に直接に接していることを示すために、“接続”という用語を使用して記載されることがある。他の例では、２つ以上の要素が物理的又は電気的に間接に接していることを示すために、“結合”という用語を使用して記載されることがある。しかし、“結合”又は“通信可能に結合”という用語は、２つ以上の要素が相互に直接に接していないが、依然として相互に協調又は相互作用することを意味し得る。ここに開示の実施例は、必ずしもこの点に限定されるとは限らない。

フェムト基地局102及びマクロe-NB202は、セルラ電話、パーソナルデジタルアシスタント又は他のUEのようなユーザ装置（UE：user equipment）106と無線セルラ技術で通信する。フェムト基地局102は、公衆交換電話ネットワークを通じてインターネット及び／又はマクロネットワークのようなネットワークにアクセスするために、既存の広帯域バックホールインフラストラクチャを使用してもよい。フェムト基地局102は、デジタル加入者線（DSL：digital subscriber line）装置又はケーブルモデムに通信可能に結合されてもよく、ローカルエリアネットワーク（LAN：local area network）108に通信可能に結合されてもよい。

本発明は、他のセルラネットワークもあるが、CDMA2000 1xRTT、EV-DO（evolution-data optimized）、LTE（long-term evolution）ネットワークのような既存のセルラ技術を使用して動作してもよい。

UE106は、移動電話、パーソナルデジタルアシスタント（PDA：personal digital assistant）及び同様の装置を含むがこれらに限定されない広範囲の電子装置を含んでもよい。同様の装置は、AMPS（advanced mobile phone system）、TDMA（time division multiple access）、CDMA（code division multiple access）、GSM（global system for mobile communications）、GPRS（general packet radio service）、EVDO又は1xEV-DO（1x evolution-data optimized）及びUMTS（universal mobile telecommunications system）のような様々な通信技術を使用する。UE106はまた、フェムト基地局102及びマクロeNB202との無線通信に関与するために必要な制御プレーン機能をサポートするのに適したハードウェア及びソフトウェアを含む。このようなハードウェアは、他のハードウェアもあるが、受信機、送信機、中央処理装置、揮発性及び不揮発性メモリの形式の記憶装置、並びに入出力装置を含んでもよい。

本発明は、マクロセル又はマクロ環境内に複数のフェムトセル102を配置することを対象とする。様々なフェムト基地局102が全体通信ネットワークの構成要素であるが、各フェムトセルは既存のマクロセル及びいずれかの隣接するフェムトセルとは離れており、別個である。移動中に、システムは、UEの通信セッションをフェムトセル102からマクロセルに渡し、逆も同様に行う。或いは、システムは、UEの通信セッションをフェムトセルから他のフェムトセルに渡してもよい。

一実施例によれば、マクロセル及びフェムトセルは、アクティブなネットワーク（セルラネットワーク又はフェムトネットワーク等）から生じる信号強度測定が予め選択された閾値パラメータより下になった場合を含み、様々な理由で開始されるハンドオフ手順を使用する。UE106は、“アクティブ（active）”なアクセスネットワークから放射された弱い信号強度を検出してもよく、強い信号強度を有する“アイドル（idle）”のアクセスネットワーク（フェムト基地局ネットワーク又はセルラネットワーク等）へのハンドオフを開始してもよい。これは、弱い信号をアクティブな無線ネットワークに報告することにより行われてもよい。

或いは、ハンドオフ手順は、セルラネットワークからフェムト基地局ネットワークに端末装置のトラヒックの負担を軽減するために開始されてもよい。フェムト基地局102は、住居又は商業ビル101のような対応する構造物毎に私的の専用の基地局である。フェムト基地局102は、マクロセルをサポートするセルラネットワークと共に、ネットワークトラヒックを独立してサポートする。

フェムト基地局102は、ハブ／スイッチ、DSL／ケーブルモデム、及び／又はルータ（図示せず）に直接的又は間接的に結合されてもよい。これらの装置は、別々のハードウェア装置又はハードウェア装置の組み合わせを含んでもよい。ハブ／スイッチ及びルータは、UE106とのシステムリソースを共有するために提供されてもよい。共有リソースは、他の端末装置もあるが、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、プリンタ及びメディアプレイヤのような端末装置を含んでもよい。

本発明は、ホームアクセスポイント名（APN：access point name）を有するローカルパケットデータネットワーク（PDN：local packet data network）ゲートウェイ（PGW：PDN Gateway）112と、ローカルエリアネットワーク108を通じて受信したホーム内（in-home）のデータ要求を送るローカルサービングゲートウェイ（SGW：Serving Gateway）114とを有するフェムト基地局102を提供する。単一のAPNは、複数の加入者に割り当てられてもよく、ターゲットのローカルPGW112に対して解決されてもよい。或いは、複数のAPNが複数の加入者に割り当てられてもよい。

UE106は、専用のパケットデータネットワーク（PDN：packet data network）でローカルIPアクセスを備えている。PDN接続は、ローカルPDN接続、外部PDN接続、又はローカル及び外部PDN接続を含んでもよい。UE106は、２つのモード（アクティブモード及びアイドルモード）のうち１つになってもよい。ローカルIPアクセスの種類及びUE106の状態に応じて、SGW位置をローカル環境又はマクロ環境に選択的に割り当てることにより、サービングゲートウェイ（SGW）位置を最適化することが望ましい。本発明は、複数の最適化を提供する。例えば、UE106がローカル環境に存在する間にアイドルモードになった場合、モビリティ管理エンティティ（MME：mobility management entity）又はモビリティマネージャは、SGWをマクロ環境に再配置してもよい。UE106がアクティブモードになり、ローカルPDN接続を通じて接続された場合、MMEは、SGWをローカル環境に再配置し、データ伝送の効率化又はトロンボーン（tromboning）の回避を行ってもよい。UE106が依然として外部PDN接続と通信中である間にローカルPDN接続を非活性化した場合、MMEは、SGWをマクロ環境に再配置し、不十分な信号受信による頻繁なSGWの再配置を除去してもよい。

LTE（long-term evolution）及びeHRPD（evolved high rate packet data）は、簡略化された全パケットアーキテクチャを提供することにより、UMTS（universal mobile telecommunications system）移動電話標準を改善する例示的な第４世代（4G）技術である。UMTS技術は、ラップトップ、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）及び他のユーザ装置106への音楽ダウンロード、ビデオ共有、VoIP（voice over IP）広帯域アクセス及び他のIPサービスのような移動インターネットプロトコル（IP：Internet protocol）サービスをサポートする。LTEは、改善した効率、低いコスト、更なるピークデータレート、低い待ち時間、改善したサービス、及び他のオープンスタンダードとの改善した統合を提供することにより、現在のUMTS機能を拡張する。本発明は、LTEネットワーク、EPC（evolved packet core）に接続されたEVDO又はeHRPDネットワーク、EPCに接続されたWiMAX802.16e/mを含み、フェムトセルラアクセスネットワークを更にサポートする。

本発明についてLTEネットワークを参照して説明するが、本発明の原理は、他のネットワーク（WiMAX（IEEE802.16）ネットワーク、他のCDMA2000ネットワーク及び当業者に既知の他のネットワーク又は後に開発されたもの等）も含むように当業者により適合されてもよいことが分かる。

図面を参照すると、同様の参照符号は、同様の要素を示す。図１は、概して“100”として指定されているシステムの例示的なブロック図を示しており、システムは、ローカルパケットデータネットワーク接続を提供し、構造物101内に存在するフェムトセル内のローカルエリアネットワーク108で通信するUE106を含む。UE106は、ローカルエリアIPアドレスを割り当てられてもよい。フェムト基地局102は、ホームアクセスポイント名（APN：access point name）を有するローカルパケットデータネットワークローカルパケットデータネットワーク（PDN：packet data network）ゲートウェイ（PGW）112と、セル内のデータ要求をホーム内LAN108にルーティングするローカルサービングゲートウェイ（SGW：Serving Gateway）114とを含む。ホームに基づく（home-based）PDN又はローカルPGW112は、UE106がローカルエリアネットワーク108で通信することを可能にする。

ローカルPGW112は、フェムト基地局102とホームLAN108とを使用して、バックホールIPインフラストラクチャへの直接の接続をUE106に提供する。ローカルPGW112及びローカルSGW114は、UE106からオペレータのマクロネットワークへのデータ送信の必要性を除去する。むしろ、インターネットトラヒックは、サービスプロバイダの無線ネットワークからバックホールIPインフラストラクチャに再ルーティングされてもよい。フェムト基地局102、ローカルPGW112及びローカルSGW114は、UE106が１つ以上のローカルPGW112を通じて１つ以上のパケットデータネットワーク（PDN）に同時にアクセスすることを可能にするように構成されてもよい。

ホーム又はローカルSGW114及びローカルPGW112をサポートすることに加えて、この機能をサポートするために、フェムト基地局102は、他のインタフェースもあるが、S5及びS11インタフェースをサポートする。ローカルPGW112及びローカルSGW114は、S5インタフェースを使用して通信する。フェムトゲートウェイ（HeNB GW）120はまた、S1-MMEインタフェースを集約することに加えて、S11及びS5の集約をサポートするように拡張されてもよい。

フェムト基地局102は、ここに記載の機能を実装するために、中央処理装置（CPU：central processing unit）と、送信機と、受信機と、I/O装置と、揮発性及び不揮発性メモリのような記憶装置とを含んでもよい。フェムト基地局102は、無線インタフェースでUE106と通信してもよい。

フェムト基地局102は、IPsecトンネル116を通じてHeNB GW120に結合されてもよい。IPsecトンネル116は、安全な公衆ネットワーク接続を提供し、盗聴、トラヒックの不正操作、又は他のセキュリティ上の脅威を回避する。HeNB GW120は、外部ネットワークへのインタフェースであり、複数のフェムト基地局102に結合されてもよい。例えば、HeNB GW120は、数百又は数千ものフェムト基地局102に結合されてもよく、数百又は数千ものフェムト基地局102を管理してもよい。更に、HeNB GW120は、ローカルから出た認証（local breakout authorization）許可する認証器として構成されてもよい。

一実施例によれば、モビリティ管理エンティティ（MME：mobility management entity）125は、LTEネットワーク内でUE106を管理し、UE106を認証する制御プレーンエンティティとして提供されてもよい。MME125は、フェムト基地局102及びローカルSGW114に結合されてもよい。MME125は、シグナリングのみのエンティティであり、このため、UE106から生じたIPデータパケットはMME125で処理されない。MME125は、他の機能もあるが、非アクセス層（NAS：non-access stratum）シグナリング、NASシグナリングのセキュリティ、アイドル及びアクティブモードの移動端末のトラッキングエリアリストの管理、パケットデータネットワークゲートウェイ（PDN-GW：packet data network gateway）の選択及びサービングゲートウェイ（S-GW：Serving Gateway）の選択、ローミング、認証、並びにベアラ管理機能を含み、様々な機能を実行してもよい。

ローカルGW又はHeNB GW120は、パケットデータネットワークゲートウェイ（PDN GW）又はPGW130と通信する。通信は、他のインタフェースもあるが、S5参照点を使用して実行されてもよい。PGW130は、１つ以上のPGW130を通じた１つ以上のPDNへの同時のアクセスをUE106に提供する。PGW130は、UE106のアンカーポイント（anchor point）を提供し、UE106が異なるネットワークノード移動したか否かに拘らず、通信セッションの全体を通じてUE106と通信し続ける。PGW130は、UE106といずれかのホーム内ネットワーク装置との間でフェムト基地局102を使用して送信されたデータを受信しないように構成される。外部のインターネットトラヒックは、オペレータの判断に基づいて、ホーム内又はローカルPGW112又はPGW130を通じてホーム内ネットワーク装置にルーティングされてもよい。PGW130は、他の機能の実行もあるが、ユーザ毎のパケットフィルタリング、傍受（代行受信）、移動端末のIPアドレスの割り当て、上りリンク（UL：uplink）及び下りリンク（DL：downlink）サービスレベルの課金、ゲート及びレートの実施、並びに下りリンクでのトランスポートレベルのパケットのマーキングを含み、様々な機能を実行してもよい。ここで使用される“上りリンク”は、UE106からの通信を示し、“下りリンク”は、UE106への通信を示す。更に、PW130は、4Gネットワークと非4Gネットワークとの間のモビリティを管理してもよい。

図２は、概して“200”として指定されているシステムの例示的なブロック図である。システムは、外部パケットデータネットワーク接続を提供し、フェムトセル範囲の外部の遠隔位置に存在するUE106がホーム内LAN108と通信することを可能にする。換言すると、システム200は、マクロネットワークに接続されたリモートUE106がホーム内LAN108にアクセスすることを可能にする。外部PDN接続は、UE106が内部又はホーム内PDNをターゲットのPDNとして指定することを可能にする。マクロネットワークは、HeNB GW120、IPSec116及びローカルPGW112を介してホーム内PDNへのS5トンネル又は“インバウンド（inbound）”S5インタフェースを生成するサービングゲートウェイ（SGW：Serving Gateway）204を含む。PGW112は、ローカルネットワーク108へのアクセスをリモートUE106に提供する。

S5トンネル又は“インバウンド”S5インタフェースは、ローカルPGW112への要求のルーティングを容易にするために、SGW204からHeNB GW120への通信パスを提供する。UE106は、マクロネットワーク内でマクロe-NB202と通信する。マクロネットワークで、UE106は認証されてもよく、データパケットは、SGW204に転送される。SGW204は、UE106からのデータパケットを分析し、受信したデータパケットをHeNB GW120を通じてローカルPGW112に送るか否かを判断する。UE106は、例えばDHCP（dynamic host configuration protocol）又は他のアドレス管理プロトコルを通じて、リモートネットワークとローカル又はホームに基づくネットワーク108との双方について、自分のIPアドレスを取得してもよい。HeNB GW120は、データパケットをローカルPGWに送ってもよい。ローカルPGW112は、データパケットをホーム内LAN108に送信してもよい。

SGW204は、他の機能の実行もあるが、eNB間ハンドオフのためのローカルモビリティアンカーポイント（local mobility anchor point）になること、4G間のモビリティのためのモビリティアンカー、傍受、パケットルーティング及び転送、上りリンク及び下りリンクでのトランスポートレベルのパケットのマーキング、移動端末毎の上りリンク及び下りリンクのPDN及びサービスクラス識別子（QCI：quality of service class identifier）、並びにオペレータ間の課金のためのQCI精度及びユーザについてのアカウンティングを含み、様々な機能を実行してもよい。

一実施例によれば、MME125は、LTEネットワーク内でUE106を管理し、UE106を認証する制御プレーンエンティティとして提供されてもよい。MME125は、マクロe-NB202及びSGW204に結合されてもよい。MME125は、他の機能の実行もあるが、PGW130とマクロe-NB202との間の上りリンク及び下りリンクのパケット転送を管理してもよい。MME125は、シグナリングのみのエンティティであり、このため、UE106から生じたIPデータパケットはMME125で処理されない。MME125は、他の機能もあるが、非アクセス層（NAS：non-access stratum）シグナリング、NASシグナリングのセキュリティ、アイドル及びアクティブモードの移動端末のトラッキングエリアリストの管理、パケットデータネットワークゲートウェイ（PDN-GW：packet data network gateway）の選択及びサービングゲートウェイ（S-GW：Serving Gateway）の選択、ローミング、認証、並びにベアラ管理機能を含み、様々な機能を実行してもよい。

IPマルチメディアサブシステムコア（図示せず）は、PGW130に結合され、呼又はセッションの処理、リアルタイムのセッション交渉及び管理を実行してもよい。ホーム加入者サーバ（図示せず）は、MME125に結合され、ユーザの物理位置を維持管理してもよい。HSSは、加入及び位置情報を有するマスターデータベースで実装されてもよい。

併せて、図１及び２に示すシステムは、システム100でのローカルPDN接続とシステム200での外部PDN接続との双方をUE106に提供する。UE106がホーム内LAN108の範囲内でローカルPDN接続を使用してアクティブモードで動作する場合、サービングゲートウェイの所望の位置は、図１に示すように、ローカルSGW112のホーム内LAN108内である。これらの条件でサービングゲートウェイをローカルSGW112に配置することにより、本発明は、データ伝送を効率化し、フェムト基地局102とSGW204との間のS1-Uインタフェースでのトラヒックのトロンボーンを回避する。これに対して、UEがマクロ環境で外部PDN接続を使用してアクティブモードで動作する場合、サービングゲートウェイの所望の位置は、図２に示すように、SGW204のマクロセル内である。UE106がアクティブモードで動作している間にUE106がホーム内LAN108からマクロ環境に（又はその逆に）移行すると、既存の3GPP手順を使用してSGWの再配置が実行されてもよい。そうでない場合、UE106がアイドルモードで動作している間にUE106がホーム内LAN108からマクロ環境に（又はその逆に）移行すると、通常のシステムは、UE106が最後にアクティブであった環境においてSGWを維持する。

一実施例によれば、本発明は、UE106がローカルネットワーク108の範囲内で動作している間にアイドルモードに設定された場合、SGWをローカル環境からマクロ環境に再配置する。ネットワークでサービングゲートウェイを再配置する例示的な処理について、LTEネットワークに関して図３を参照して説明する。ユーザ装置106は、アイドル状態になった場合、S1解放時にマクロ環境へのSGWの再配置を開始してもよい。ステップS301において、コンテキスト解放要求（Context Release Request）は、HeNB108とMME125との間の制御プレーンシグナリングプロトコルS1AP（S1 Application Part）を使用してルーティングされ、S1UEコンテキストの解放を要求する。一実施例によれば、ステップS303において、ベアラ更新要求（Update Bearer Request）は、MME125とローカルSGW114との間でルーティングされ、ステップS305において、ベアラ更新応答（Update Bearer Response）は、ローカルSGW114とMME125との間でルーティングされる。

ステップS307において、コンテキスト解放命令（Context Release Command）は、MME125とHeNB108との間の制御プレーンシグナリングプロトコルS1AP（S1 Application Part）を使用してルーティングされ、S1UEコンテキストを解放する。ステップS309において、HeNB108は、無線リソース制御（RRC：Radio Resource Control）接続解放をユーザ装置106に送る。ステップ311において、HeNB108は、制御プレーンシグナリングプロトコルS1AP（S1 Application Part）を使用してコンテキスト解放完了信号をMME125に発行し、S1UEコンテキストの解放を指示する。ステップ313において、MME125は、ベアラ生成要求（Create Bearer Request）をSGW204に発行し、ステップ315において、SGW204は、ベアラ生成応答（Create Bearer Response）をMME125に発行する。ステップ317において、MME125は、ベアラ削除要求（Delete Bearer Request）をローカルSGW114に発行し、ステップ319において、ローカルSGW114は、ベアラ削除応答（Delete Bearer Response）をMME125に発行する。ステップ319の完了時に、UE106は、ホーム内LAN108で動作している間にアイドルモードに設定された場合、ローカルSGW114からマクロSGW204に再配置される。

図４は、概して“400”として指定されているシステムの概略ブロック図であり、システムは、外部パケットデータネットワーク接続を提供する。システム400は、構造物101内に存在するフェムトセル内のローカルエリアネットワーク108と通信するUE106を含む。UE106は、ローカルエリアIPアドレスを割り当てられてもよく、ホーム内LAN108と通信してもよい。例えば、UE106は、例えばDHCP（dynamic host configuration protocol）又は他のアドレス管理プロトコルを通じてLAN108のIPアドレスを取得してもよい。

システム400は、UE106がフェムト基地局102と通信することを可能にする。フェムト基地局102は、HeNB GW120及びIPsec116を介してS1-Uインタフェースを使用してマクロネットワークのサービングゲートウェイ（SGW：Serving Gateway）204に結合される。外部PDN接続を使用する場合、システム400は、UEがLAN108の範囲内で動作している場合であっても、マクロ環境のSGW204を使用する。SGW204は、UE106から受信したデータパケットを分析し、受信したデータパケットをマクロPGW130に送るか否かを判定する。UE106が外部PDN接続に加えてローカルPDN接続を活性化している場合、システム400は、トラヒックのトロンボーンを回避するために、サービングゲートウェイをローカルサービングゲートウェイに再配置してもよい。

SGW204は、他の機能の実行もあるが、eNB間ハンドオフのためのローカルモビリティアンカーポイントとしてのサービス提供、4G間のモビリティのためのモビリティアンカー、傍受、パケットルーティング及び転送、上りリンク及び下りリンクでのトランスポートレベルのパケットのマーキング、移動端末毎の上りリンク及び下りリンクのPDN及びサービスクラス識別子（QCI：quality of service class identifier）、並びにオペレータ間の課金のためのQCI精度及びユーザについてのアカウンティングを含み、様々な機能を実行してもよい。

一実施例によれば、MME125は、LTEネットワーク内でUE106を管理し、UE106を認証する制御プレーンエンティティとして提供されてもよい。MME125は、フェムト基地局102及びSGW204に結合されてもよい。MME125は、他の機能の実行もあるが、PGW130とフェムト基地局102との間の上りリンク及び下りリンクのパケット転送を管理してもよい。MME125は、シグナリングのみのエンティティであり、このため、UE106から生じたIPデータパケットはMME125で処理されない。MME125は、他の機能もあるが、非アクセス層（NAS：non-access stratum）シグナリング、NASシグナリングのセキュリティ、アイドル及びアクティブモードの移動端末のトラッキングエリアリストの管理、パケットデータネットワークゲートウェイ（PDN-GW：packet data network gateway）の選択及びサービングゲートウェイ（S-GW：Serving Gateway）の選択、ローミング、認証、並びにベアラ管理機能を含み、様々な機能を実行してもよい。

図５は、概して“500”として指定されているシステムの概略ブロック図である。システムは、外部パケットデータネットワーク接続を提供する。システム500は、フェムトセルの範囲外の遠隔位置に存在するUE106を含む。UE106は、リモートネットワークからIPアドレスを割り当てられてもよい。例えば、UE106は、DHCP（dynamic host configuration protocol）又は他のアドレス管理プロトコルを通じてIPアドレスを取得してもよい。

システム500は、UE106がマクロe-NB202と通信することを可能にする。マクロe-NB202は、S1-Uインタフェースを使用してマクロネットワークのサービングゲートウェイ（SGW：Serving Gateway）204に結合される。SGW204は、UE106から受信したデータパケットを分析し、受信したデータパケットをマクロPGW130に送るか否かを判定する。SGW204は、他の機能の実行もあるが、eNB間ハンドオフのためのローカルモビリティアンカーポイントになること、4G間のモビリティのためのモビリティアンカー、傍受、パケットルーティング及び転送、上りリンク及び下りリンクでのトランスポートレベルのパケットのマーキング、移動端末毎の上りリンク及び下りリンクのPDN及びサービスクラス識別子（QCI：quality of service class identifier）、並びにオペレータ間の課金のためのQCI精度及びユーザについてのアカウンティングを含み、様々な機能を実行してもよい。

図４及び５に示すシステムは、外部PDN接続をUE106に提供する。UE106がホーム内LAN108の範囲内で外部PDN接続を使用してアクティブモードで動作する場合、サービングゲートウェイの所望の位置は、図４に示すように、SGW204のマクロセル内である。同様に、UE106がマクロ環境で外部PDN接続を使用してアクティブモードで動作する場合、サービングゲートウェイの所望の位置は、図５に示すように、SGW204のマクロセル内である。UE106が外部PDN接続のみを提供される図４及び５のシステムでは、UEがホーム内LAN108の範囲内で動作しているかマクロセルの範囲内で動作しているかに拘らず、理想的なSGWの位置はマクロ環境である。

ホーム環境とマクロ環境との間で（又はその逆に）サービングゲートウェイを再配置する例示的な処理について、LTEネットワークに関して図６を参照して説明する。MME125は、ホーム環境とマクロ環境との間で（又はその逆に）SGWの再配置を開始してもよい。ステップ601において、ベアラ生成要求は、MME125とローカルSGW114（又はSGW204）との間でルーティングされる。ステップS603において、ベアラ生成応答は、ローカルSGW114（又はSGW204）とMME125との間でルーティングされる。ステップS605において、再配置要求は、MME125とHeNB108との間の制御プレーンシグナリングプロトコルS1AP（S1 Application Part）を使用してルーティングされ、SGWの再配置を要求する。ステップS607において、再配置応答は、HeNB108とMME125との間の制御プレーンシグナリングプロトコルS1AP（S1 Application Part）を使用してルーティングされ、SGWを再配置する。ステップ609において、MME125は、ベアラ更新要求信号をローカルSGW114（又はSGW204）に発行する。ステップ611において、ローカルSGW114（又はSGW204）は、ベアラ更新応答信号をMME125に発行する。ステップ613において、MME125は、ベアラ削除要求をSGW204（又はローカルSGW114）に発行し、ステップ615において、SGW204（又はローカルSGW114）は、ベアラ削除応答をMME125に発行する。ステップ615の完了時に、UEがアクティブ状態で動作しており、ローカルPDN接続が非活性化されている場合（又はローカルPDN接続が活性化されている場合）ローカルSGW114（又はSGW114）は、SGW114（又はローカルSGW114）に再配置される。

図７は、概して“700”として指定されているシステムの概略ブロック図であり、システムは、ローカルパケットデータネットワーク接続を提供する。システム700は、構造物101内に存在するフェムトセル内のローカルエリアネットワーク108と通信するUE106を含む。UE106は、ローカルエリアIPアドレスを割り当てられてもよく、ホーム内LAN108と通信してもよい。例えば、UE106は、例えばDHCP（dynamic host configuration protocol）又は他のアドレス管理プロトコルを通じてLAN108のIPアドレスを取得してもよい。

システム700は、UE106がフェムト基地局102と通信することを可能にする。フェムト基地局102は、ローカルネットワーク108のローカルSGW114及びローカルPGW112に結合される。ローカルPGW112は、フェムト基地局102とホームLAN108とを使用してバックホールIPインフラストラクチャへの直接の接続をUE106に提供する。フェムト基地局102、ローカルPGW112及びローカルSGW114は、UE106が１つ以上のローカルPGW112を通じて１つ以上のパケットデータネットワーク（PDN：packet data networks）に同時にアクセスすることを可能にするように構成されてもよい。

フェムト基地局102は、他のインタフェースもあるが、S5及びS11インタフェースをサポートする。ローカルPGW112及びローカルSGW114は、S5インタフェースを使用して通信する。フェムトゲートウェイ（HeNB GW）120はまた、S1-MMEインタフェースを集約することに加えて、S11及びS5の集約をサポートするように拡張されてもよい。

一実施例によれば、MME 125は、LTEネットワーク内でUE106を管理し、UE106を認証する制御プレーンエンティティとして提供されてもよい。MME125は、フェムト基地局102及びローカルSGW114に結合されてもよい。MME125は、シグナリングのみのエンティティであり、このため、UE106から生じたIPデータパケットはMME125で処理されない。MME125は、他の機能もあるが、非アクセス層（NAS：non-access stratum）シグナリング、NASシグナリングのセキュリティ、アイドル及びアクティブモードの移動端末のトラッキングエリアリストの管理、パケットデータネットワークゲートウェイ（PDN-GW：packet data network gateway）の選択及びサービングゲートウェイ（S-GW：Serving Gateway）の選択、ローミング、認証、並びにベアラ管理機能を含み、様々な機能を実行してもよい。

図８は、概して“800”として指定されているシステムの概略ブロック図を示している。システムは、ローカルパケットデータネットワーク接続を提供する。システム800は、フェムトセルの範囲外の遠隔位置に存在するUE106を含む。UE106は、リモートネットワークからIPアドレスを割り当てられてもよい。例えば、UE106は、DHCP（dynamic host configuration protocol）又は他のアドレス管理プロトコルを通じてIPアドレスを取得してもよい。

システム800は、UE106がマクロe-NB202と通信することを可能にする。マクロe-NB202は、S1-Uインタフェースを使用してマクロネットワークのサービングゲートウェイ（SGW：Serving Gateway）204に結合される。SGW204は、UE106から受信したデータパケットを分析し、受信したデータパケットをローカルPGW112に送るか否かを判定する。SGW204は、他の機能の実行もあるが、eNB間ハンドオフのためのローカルモビリティアンカーポイントになること、4G間のモビリティのためのモビリティアンカー、傍受、パケットルーティング及び転送、上りリンク及び下りリンクでのトランスポートレベルのパケットのマーキング、移動端末毎の上りリンク及び下りリンクのPDN及びサービスクラス識別子（QCI：quality of service class identifier）、並びにオペレータ間の課金のためのQCI精度及びユーザについてのアカウンティングを含み、様々な機能を実行してもよい。

一実施例によれば、MME125は、LTEネットワーク内でUE106を管理し、UE106を認証する制御プレーンエンティティとして提供されてもよい。MME125は、マクロe-NB202及びSGW204に結合されてもよい。MME125は、他の機能の実行もあるが、ローカルPGW112とマクロe-NB202との間の上りリンク及び下りリンクのパケット転送を管理してもよい。MME125は、シグナリングのみのエンティティであり、このため、UE106から生じたIPデータパケットはMME125で処理されない。MME125は、他の機能もあるが、非アクセス層（NAS：non-access stratum）シグナリング、NASシグナリングのセキュリティ、アイドル及びアクティブモードの移動端末のトラッキングエリアリストの管理、パケットデータネットワークゲートウェイ（PDN-GW：packet data network gateway）の選択及びサービングゲートウェイ（S-GW：Serving Gateway）の選択、ローミング、認証、並びにベアラ管理機能を含み、様々な機能を実行してもよい。

図７及び８に示すシステムは、ローカルPDN接続をUE106に提供する。UE106がホーム内LAN108の範囲内でローカルPDN接続を使用してアクティブモードで動作する場合、サービングゲートウェイの所望の位置は、図７に示すように、ローカルSGW114のフェムト基地局102内である。これに対して、UE106がマクロ環境でローカルPDN接続を使用してアクティブモードで動作する場合、サービングゲートウェイの所望の位置は、図８に示すように、SGW204のマクロセル内である。UE106がローカルPDN接続のみを提供される図７及び８のシステムでは、マクロセル内で動作している間にホーム内LAN108の範囲内及びマクロ環境で動作している間の所望のSGW位置は、ローカル環境である。

本発明についてLTEネットワークを参照して説明したが、本発明の原理は、他のネットワーク（1xRTTネットワーク、EV-DOネットワーク、UMTSネットワーク、WiMAX（802.16）ネットワーク、他のCDMA2000ネットワーク及び当業者に既知の他のネットワーク又は後に開発されたもの等）の間を移行するために、当業者により適合されてもよい。

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実現されてもよい。ここに記載の方法を実行するように適合された如何なる種類のコンピュータシステム又は他の装置が、ここに記載の機能を実行するように適合される。

ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組み合わせは、１つ以上の処理要素を有する専用コンピュータシステム、及びロードされて実行されたときにここに記載の方法を実行するようにコンピュータシステムを制御する記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムでもよい。本発明はまた、ここに記載の方法の実装を可能にする全ての機能を有し、コンピュータシステムにロードされたときにこれらの方法を実行することができるコンピュータプログラムプロダクトに埋め込まれてもよい。記憶媒体は、いずれかの揮発性記憶装置又は不揮発性記憶装置を示す。

本発明のコンピュータプログラム又はアプリケーションは、直接的に、又はa)他の言語、コード又は表記への変更、b)異なるデータ形式での再現のいずれか又は双方の後に、情報処理機能を有するシステムに特定の機能を実行させることを目的とした一式の命令の如何なる言語、コード又は表記の如何なる表現をも意味する。

更に、特に言及しない限り、添付図面の全ては必ずしも縮尺通りではない点に留意すべきである。特に、本発明は、本発明の要旨又は基本的属性を逸脱することなく、他の特定の形式で具現されてもよく、従って、本発明の範囲を示すものとして、明細書ではなく、特許請求の範囲に参照が行われるべきである。本発明は、特に図示及び前述したものに限定されないことが当業者により分かる。更に、特に言及しない限り、添付図面の全ては必ずしも縮尺通りではない点に留意すべきである。本発明の範囲及び要旨を逸脱することなく、前述の教示を鑑みて様々な変更及び変形が可能である。本発明の範囲及び要旨は、特許請求の範囲のみにより限定される。

本発明は、特に図示及び前述したものに限定されないことが、当業者により分かる。更に、特に言及しない限り、添付図面の全ては縮尺通りではない点に留意すべきである。本発明の範囲及び要旨を逸脱することなく、前述の教示を鑑みて様々な変更及び変形が可能である。本発明の範囲及び要旨は、特許請求の範囲のみにより限定される。

Claims

移動装置がフェムトセルラアクセスネットワークを使用してパケットデータネットワーク接続でIP（Internet protocol）アクセスを確立可能にするシステムであって。
フェムトセルラアクセスネットワークと、
前記フェムトセルラアクセスネットワークに通信可能に結合されたローカルサーバゲートウェイと、
前記フェムトセルラアクセスネットワークに通信可能に結合されたマクロサーバゲートウェイと、
前記フェムトセルラアクセスネットワークに通信可能に結合され、前記ローカルサーバゲートウェイ及び前記マクロサーバゲートウェイと通信するモビリティマネージャと
を有し、
前記モビリティマネージャは、
前記フェムトセルラアクセスネットワークで送信される前記移動装置の状態モード及び前記移動装置の位置を取得し、
前記移動装置の前記状態モードと前記移動装置の前記位置とに基づいて、前記ローカルサーバゲートウェイと前記マクロサーバゲートウェイとのうち１つを選択するシステム。
前記フェムトセルラアクセスネットワークに通信可能に結合され、前記フェムトセルラアクセスネットワークからデータパケットを受信し、前記データパケットを前記ローカルサーバゲートウェイ又は前記マクロサーバゲートウェイのうち１つにルーティングするローカルゲートウェイを更に有する、請求項１に記載のシステム。
前記移動装置の前記状態モードは、アクティブモードとアイドルモードとのうち１つを含む、請求項１に記載のシステム。
前記ローカルサーバゲートウェイは、ローカル環境に存在する、請求項１に記載のシステム。
前記マクロサーバゲートウェイは、マクロ環境に存在する、請求項１に記載のシステム。
前記フェムトセルラアクセスネットワークは、LTE（long-term evolution）ネットワーク、EPC（evolved packet core）に接続されたEVDO（evolution-data optimized）ネットワーク、及び前記EPCに接続されたWiMax802.16e/mネットワークのうち１つを含む、請求項１に記載のシステム。
前記ローカルゲートウェイは、少なくとも１つのアクセスポイント名に関連する、請求項２に記載のシステム。
単一のアクセスポイント名が複数の加入者に割り当てられる、請求項７に記載のシステム。
複数のアクセスポイント名が複数の加入者に割り当てられる、請求項７に記載のシステム。
マクロセルラネットワークに結合された移動装置がフェムトセルラアクセスネットワークを使用してパケットデータネットワーク接続でIPアクセスを確立可能にするシステムであって、
マクロセルラアクセスネットワークと、
前記マクロセルラアクセスネットワークに通信可能に結合されたローカルサーバゲートウェイと、
前記マクロセルラアクセスネットワークに通信可能に結合されたマクロサーバゲートウェイと、
前記マクロセルラアクセスネットワークに通信可能に結合され、前記ローカルサーバゲートウェイ及び前記マクロサーバゲートウェイと通信するモビリティマネージャと
を有し、
前記モビリティマネージャは、
前記マクロセルラアクセスネットワークで送信される前記移動装置の状態モード及び前記移動装置の位置を取得し、
前記移動装置の前記状態モードと前記移動装置の前記位置とに基づいて、前記ローカルサーバゲートウェイと前記マクロサーバゲートウェイとのうち１つを選択するシステム。
前記マクロセルラアクセスネットワークに通信可能に結合され、前記マクロセルラアクセスネットワークからデータパケットを受信し、前記データパケットを前記ローカルサーバゲートウェイ又は前記マクロサーバゲートウェイのうち１つにルーティングするローカルゲートウェイを更に有する、請求項１０に記載のシステム。
前記マクロセルラアクセスネットワークは、LTE（long-term evolution）ネットワーク、EPC（evolved packet core）に接続されたEVDO（evolution-data optimized）ネットワーク、及び前記EPCに接続されたWiMax802.16e/mネットワークのうち１つを含む、請求項１０に記載のシステム。
前記ローカルゲートウェイは、少なくとも１つのアクセスポイント名に関連する、請求項１０に記載のシステム。
単一のアクセスポイント名が複数の加入者に割り当てられる、請求項１３に記載のシステム。
複数のアクセスポイント名が複数の加入者に割り当てられる、請求項１３に記載のシステム。
前記移動装置の前記状態モードは、アクティブモードとアイドルモードとのうち１つを含む、請求項１０に記載のシステム。
ローカルサーバゲートウェイとマクロサーバゲートウェイとのうち１つを使用してパケットデータネットワーク接続で移動装置のIPアクセスを確立するためにフェムトセルを使用する方法であって、
前記移動装置の状態を判定し、
前記移動装置の位置を判定し、
前記ローカルサーバゲートウェイ及び前記マクロサーバゲートウェイと通信し、
前記移動装置の前記状態と前記移動装置の前記位置とに基づいて前記ローカルサーバゲートウェイと前記マクロサーバゲートウェイとのうち１つを選択することを有する方法。
前記移動装置の前記状態を判定することは、アクティブ状態又はアイドル状態のうち１つの指示を受信することを含む、請求項１７に記載の方法。
前記移動装置の前記位置を判定することは、マクロ環境とローカル環境とのうち１つの指示を受信することを含む、請求項１８に記載の方法。
前記移動装置の前記状態が前記アイドル状態であり、前記移動装置の前記位置が前記マクロ環境である場合、前記マクロサーバゲートウェイを選択することを更に有する、請求項１９に記載の方法。