JP2016026429A - フェムトセルを含む無線通信ネットワークにおけるローカルｉｐアクセスサポート方法及び装置 - Google Patents

フェムトセルを含む無線通信ネットワークにおけるローカルｉｐアクセスサポート方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】フェムト基地局ゲートウェイが設置された無線通信ネットワークにおけるローカルＩＰアクセス機能をサポートするための方法及び装置を提供する。【解決手段】フェムト基地局ゲートウェイ１０４は、端末１００からサービス要請受信時、ローカルゲートウェイの情報を含む初期端末メッセージを生成し、移動性管理エンティティ１０５に転送すると、移動性管理エンティティ１０５から転送されるラジオベアラー形成に必要とする情報を含む初期コンテキスト設定要請メッセージを受信して格納する。続いて、フェムト基地局ゲートウェイ１０４は、端末１００からローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクション要請を受信して移動性管理エンティティ１０５に転送する。移動性管理エンティティ１０５が上記ローカルゲートウェイ（フェムト基地局１０３に位置する）にベアラー生成要請を転送すれば、上記ローカルゲートウェイが上記ラジオベアラーを形成する。【選択図】図１

Description

本発明はＬＴＥフェムト（femto）基地局をサポートする無線通信システムに関し、特に端末がＬＴＥフェムト基地局を使用する場合、フェムト基地局をＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張することによって、ローカルＩＰアクセスを効率良くサポートするための通信システムの構造及び方法に関する。
フェムトセル（Femto cell）は家庭や事務室など、屋内に設置されたブロードバンド網を介して移動通信コアネットワークに接続する超小型移動通信基地局である。フェムト基地局は室内カバレッジを拡大し、通話品質を向上させ、多様な有線無線融合サービスを効率良く提供できる多様な長所を有する。
３ＧＰＰ ＬＴＥ（Long Term Evolution）では、ｅＮＢ（evolved Node B）及びｈｏｍｅ ｅＮＢ（home evolved Node B；ＨｅＮＢ）という基地局を定義したことがある。その中で、ｅＮＢは一般的なマクロセル（macro cell）を管理するマクロ基地局であり、ｈｏｍｅ ｅＮＢはフェムトセルを管理するフェムト基地局である。
即ち、３ＧＰＰでは既存マクロ基地局と別途に特定ユーザのみ接続できるフェムト基地局が設置される環境を考慮している。この際、フェムト基地局はユーザあるいは事業者によってカバレッジ増大、容量（capacity）増大、あるいはその他の差別化したサービスの提供などを目的として設置される。フェムト基地局のサービスカバレッジは、最小数メートルから最大マクロサービスカバレッジ程度まで考慮される。
ところが、従来にはフェムト基地局がデータネットワークに直接連結が可能であるにも関わらず、フェムト基地局に接続した端末機は、フェムト基地局、サービングゲートウェイ、ＰＤＮ（Packet Data Network）ゲートウェイなどを経由する転送経路を用いてデータネットワークに接続しなければならないという問題点があった。
そして、フェムト基地局がデータネットワークに直接連結が可能であるにも関わらず、フェムト基地局に接続した端末は、フェムト基地局、マクロサービングゲートウェイ、マクロＰＤＮ（Packet Data Network）ゲートウェイなどを経由する転送経路を用いてデータネットワークに接続しなければならないという問題点があった。
したがって、フェムト基地局に接続した端末機が事業者ネットワークを経由せず、データを直接データネットワークに転送するローカルＩＰアクセスサービスに対する必要性が台頭し、このような必要性を効率良く満たすためには、フェムト基地局がローカルＰＤＮゲートウェイ１２０を含むように機能が拡張されるべき必要性が台頭した。
フェムト基地局ゲートウェイと、ローカルゲートウェイ（ＰＤＮゲートウェイ単独またはサービングゲートウェイとＰＤＮゲートウェイの全て）の機能を有するように拡張されたフェムト基地局が共存するネットワーク構造において、拡張したフェムト基地局の上に存在するサービングゲートウェイとＰＤＮゲートウェイとＭＭＥとの間のコントロールメッセージを送受信する時は、マクロサービングゲートウェイとマクロＰＤＮゲートウェイとＭＭＥとの間にコントロールメッセージを送受信する方法を使用することができない。
第１に、フェムト基地局の数がマクロサービングゲートウェイ数の数千倍、数万倍になることがあるので、フェムト基地局の上に存在するローカルサービングゲートウェイとローカルＰＤＮゲートウェイの情報をマクロサービングゲート情報を登録した所に共に登録した後、該登録情報を検索してアクセスするための情報を得ることは効率的でないので、実質的に使用が不可能である。
第２に、多数のフェムト基地局を効率良く管理するために、フェムト基地局ゲートウェイが導入された場合、フェムト基地局ゲートウェイが管理するフェムト基地局の全てがＭＭＥに１つのフェムト基地局に見えるように動作するので、それぞれのフェムト基地局の上に存在するローカルサービングゲートウェイとＰＤＮゲートウェイをＭＭＥが個別に区別できる方法が現在にはない。
第３に、サービングゲートウェイとＭＭＥとの間のコントロールメッセージはＩＭＳＩというＩＤを用いて端末機ユーザ別の情報を区別するが、基地局とＭＭＥとの間のコントロールメッセージはＳ−ＴＭＳＩというＩＤのみを用いて端末機ユーザ別の情報を区別するので、ＭＭＥが基地局の上に存在するローカルサービング ゲートウェイやローカルＰＤＮゲートウェイにＩＭＳＩ ＩＤを用いてメッセージを転送すれば、該当ユーザが存在する基地局を探すことが可能でない。
上記のような問題点を解決するための本発明のローカルＩＰアクセスサポート方法は、そのＰＤＮコネクションの形成はフェムト基地局がＤＨＣＰを用いたり静的設定を用いたりしてＩＰを設定した後、ＭＭＥとのコネクションを設定する第１ステップ、ＭＭＥとコネクションが設定されたフェムト基地局に接続した端末機がラジオベアラーを活性化させるための初期端末メッセージをフェムト基地局に送り、フェムト基地局が初期端末メッセージをＭＭＥに転送する第２ステップ、ＭＭＥが端末に対する情報をフェムト基地局に転送し、フェムト基地局の応答を受けて端末情報をフェムト基地局に設定する第３ステップ、端末がＰＤＮ連結要求メッセージをＭＭＥに送信し、ＭＭＥが該当ＰＤＮコネクションのためのＰＤＮゲートウェイとサービングゲートウェイを選定する第４ステップ、ＭＭＥが該当サービングゲートウェイにＰＤＮ連結のためのベアラー生成を要求し、サービングゲートウェイがこれをＰＤＮゲートウェイに要求すれば、ＰＤＮゲートウェイがリソースを割り当てて、サービングゲートウェイにその結果を知らせ、またサービングゲートウェイがＭＭＥにその結果を知らせる第５ステップ、ＭＭＥがＰＤＮ連結要求受諾を端末機に知らせながら、フェムト基地局にコントロールメッセージを送ってラジオベアラーを生成するようにし、その生成結果の通報を受ける第６ステップ、端末がＰＤＮ連結終了をＭＭＥに知らせ、ＭＭＥが生成されたラジオベアラー情報をサービングゲートウェイとＰＤＮゲートウェイにアップデートする第７ステップから構成される。
具体的に、本発明のフェムトセルを含む無線通信ネットワークにおけるフェムトセルのローカルＩＰアクセスサポート方法は、端末からサービス要請受信時、ローカルゲートウェイの情報を含む初期端末メッセージを生成し、移動性管理エンティティに転送するステップ、上記移動性管理エンティティから転送されるラジオベアラー形成に必要とする情報を含む初期コンテキスト設定要請メッセージを受信して格納するステップ、上記端末からローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクション要請を受信して上記移動性管理エンティティに転送するステップ、及び上記移動性管理エンティティが上記ローカルゲートウェイにベアラー生成要請を転送すれば、上記ローカルゲートウェイが上記ラジオベアラーを形成するステップを含み、上記ローカルゲートウェイは上記フェムトセルに位置することを特徴とする。
また、本発明のフェムトセルを含む無線通信ネットワークにおけるローカルＩＰアクセスサポート装置は、端末からサービス要請受信時、ローカルゲートウェイの情報を含む初期端末メッセージを生成し、移動性管理エンティティに転送し、上記移動性管理エンティティから転送されるラジオベアラー形成に必要となる情報を含む初期コンテキスト設定要請メッセージを受信して格納し、上記端末からローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクション要請を受信して上記移動性管理エンティティに転送するフェムトセル、上記移動性管理エンティティからベアラー生成要請受信時、ローカルＰＤＮゲートウェイとラジオベアラーを形成するローカルサービングゲートウェイ及びコアネットワークと異種のデータネットワークと連結され、上記ローカルサービングゲートウェイとラジオベアラーを形成するローカルＰＤＮゲートウェイを含むことを特徴とする。
本発明によれば、フェムト基地局ゲートウェイが設置された環境で端末機がローカルＩＰアクセスを要求する時、ローカルゲートウェイ（ＰＤＮゲートウェイ単独またはＰＤＮゲートウェイとサービングゲートウェイ）の機能を拡張したフェムト基地局を利用できるようにすることで、コアネットワークを経由せず、デートを直接データネットワークに転送して効率良いデータ転送環境を提供することができる。また、フェムト基地局ゲートウェイ中継機能を用いて、フェムト基地局ゲートウェイで提供する保安機能を用いてフェムト基地局とコアネットワークの内のＭＭＥの間の保安性がある通信を可能にすることができる。そして、フェムト基地局は、ローカルＩＰアクセスの機能が提供されることをＭＭＥに知らせて、ＭＭＥがアクティブ端末に対して‘端末−フェムト基地局−フェムト基地局の上のローカルＰＤＮゲートウェイ’に連結されるＬＩＰＡダイレクトトンネルを使用するようにすることができる。これによって、効率良いデータパスとコントロールパスの使用が可能である。
マクロ基地局及びサービングゲートウェイとＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局、フェムト基地局ゲートウェイが共存する無線通信ネットワークの構造を示す図である。 マクロ基地局及びＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局、フェムト基地局ゲートウェイが共存する無線通信ネットワークの構造を示す図である。 マクロ基地局及びサービングゲートウェイとＰＤＮゲートウェイ機能とＭＭＥプロキシとサービングゲートウェイプロキシ機能を有するように拡張されたフェムト基地局、フェムト基地局ゲートウェイが共存する無線通信ネットワークの構造を示す図である。 マクロ基地局及びＰＤＮゲートウェイ機能とＰＤＮゲートウェイプロキシとサービングゲートウェイプロキシ機能を有するように拡張されたフェムト基地局、フェムト基地局ゲートウェイが共存する無線通信ネットワークの構造を示す図である。 マクロ基地局及びサービングゲートウェイとＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局が共存する無線通信ネットワークの構造を示す図である。 マクロ基地局及びＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局が共存する無線通信ネットワークの構造を示す図である。 図１のネットワーク構造下でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを生成する手続きを示す図である。 図３のネットワーク構造下でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを生成する手続きを示す図である。 図３のネットワーク構造下でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを生成する手続きを示す図である。 図４のネットワーク構造下でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを生成する手続きを示す図である。 図４のネットワーク構造下でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを生成する手続きを示す図である。 図５のネットワーク構造下でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを生成する手続きを示す図である。 図６のネットワーク構造下でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを生成する手続きを示す図である。 本発明の実施形態に係るフェムト基地局を含んだ無線通信ネットワーク構造を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るアクティブ端末のためのデータパスを示す図である。 本発明の第１実施形態に係るアクティブ端末のためのコントロールメッセージ経路を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るアイドル端末のためのデータパスとコントロールパス、そしてこれを用いたページングの処理を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るアクティブ端末のためのデータパスを示す図である。 本発明の第２実施形態に係るアクティブ端末のコントロールパスを示す図である。 本発明の第２実施形態に係るフェムト基地局を含んだ無線通信ネットワーク構造を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るアクティブ端末のためのデータパスの設定を示す流れ図である。 本発明の第２実施形態に係る端末がアイドル状態に切り換えられた後、ページングが受信できるようにデータパスを再設定する方法を示す流れ図である。 本発明の第２実施形態に係る端末がアイドル状態に切り換えられた後、ページングを受信する方法を示す流れ図である。 本発明の実施形態に係るローカルＰＤＮゲートウェイ及びローカルサービングゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備えた無線通信ネットワークの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備える無線通信ネットワークの構造を示す図である。 本発明の実施形態によって端末が活性化状態の時、ローカルＰＤＮゲートウェイ及びローカルサービングゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備えた無線通信ネットワークの構造を示す図である。 本発明の実施形態によって端末が非活性化状態の時、ローカルＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備えた無線通信ネットワークの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るローカルＰＤＮゲートウェイとローカルサービングゲートウェイ機能を備えたフェムト基地局の情報を管理する方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る格納されたローカルゲートウェイ情報を用いてデータを転送するゲートウェイを選択する方法を示す図である。 本発明の実施形態に係るフェムト基地局情報を格納する方法を示す図である。 本発明の第６実施形態に従ってフェムト基地局を選択する方法を示す図である。
以下、添付した図面を参照して本発明に係る好ましい実施形態を詳細に説明する。明細書の全体に亘って、同一な参照番号は同一な構成要素を示す。また、本発明と関連した公知機能あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
本発明の実施形態の用語は、基本的に３ＧＰＰ ＬＴＥ（Long Term Evolution）システム規格に従うようにするが、必ずこれに限定して解釈する必要はない。
本発明で記述されるローカルＩＰアクセス（ＬＩＰＡ）サービスは、端末機のデータがコアネットワークを通じず、直接データネットワーク（または、ローカルＩＰアクセスネットワーク）に伝えられるサービスを意味する。
そして、本発明のローカルＩＰアクセスネットワークは、コアネットワークと異種の全てのネットワークを意味し、インターネットまたはホームサービスを提供するサービスネットワークなどがその例でありうる。
まず、本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークの構造について説明する。本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークは、セルラーシステムを基盤として、上記セルラーシステムのうち、マクロ基地局及びフェムト基地局が共存する無線通信ネットワークについて説明する。
図１は、フェムト基地局とフェムト基地局ゲートウェイを含む無線通信ネットワークの構造を示す図である。図１に従う無線通信ネットワークは、端末機１００、ローカルＰＤＮゲートウェイ１０１とローカルサービングゲートウェイ１０２の機能を有するフェムト基地局１０３とマクロ基地局１０８、フェムト基地局ゲートウェイ１０４、移動性管理エンティティであるＭＭＥ１０５、コア網に存在するマクロサービングゲートウェイ１０６とコア網に存在するＰＤＮゲートウェイ１０７を含むことができる。
端末機１００は、マクロ基地局１０８またはフェムト基地局１０３を通じてコアネットワークに接続することができる。
ローカルＰＤＮゲートウェイ（Local Packet Data Network Gateway；Ｌ−ＰＧＷ）１０１は、フェムト基地局に存在するＰＤＮゲートウェイである。
ローカルサービングゲートウェイ（Local Serving Gateway；Ｌ−ＳＧＷ）１０２は、フェムト基地局に存在するサービングゲートウェイである。
フェムト基地局（Ｈｏｍｅ ｅＮＢ、ＨｅＮＢ）１０３は、無線網制御器を通じて移動性管理エンティティ１０５のようなコアネットワークに連結されて端末機１００に移動通信サービスを提供する。ここで、フェムト基地局はＣＳＧセル（Closed Subscriber Group Cell）と通用されることもあるが、ＣＳＧセルとは、そのセルにアクセスできるように予め登録された特定グループ（即ち、ＣＳＧ）に属した端末機のみアクセスできるセルを指し示す。このようなＣＳＧセルは、一般的に個人の家庭のように狭い地域に設置されるホームセルや、企業または特定組織のために広い地域に設置される企業／地域ネットワークセルでありうる。本発明の実施形態に係るフェムト基地局１０３は、自身に登録した端末機のみに移動通信サービスを提供し、自身がサービスを提供する特定グループの識別情報、即ちＣＳＧ ＩＤをＳＩＢ（System Information Block）に含めて放送する。
フェムト基地局ゲートウェイ（ＨｅＮＢ ＧＷ）１０４は、移動性管理エンティティであるＭＭＥ１０５とフェムト基地局１０３とを連結する役割を遂行する。
移動性管理エンティティ（Mobility Management Entity；‘ＭＭＥ’）１０５は、遊休モード（idle）の端末機を管理し、サービングゲートウェイ１０６及びＰＤＮ（Packet Data Network）ゲートウェイ１０７を選定する。併せて、移動性管理エンティティは、ローミング（Roaming）及び認証（Authentication）関連機能を遂行する。そして、上記移動性管理エンティティ１０５は端末機１００で発生するベアラーシグナルを処理する。
サービングゲートウェイ（Serving Gateway）１０６は、端末機１００が基地局の間のハンドオーバー時、または３ＧＰＰ無線網の間の移動時、移動性アンカーの役割を遂行する。
ＰＤＮゲートウェイ（Packet Data Network Gateway）１０７は、端末機１００のＩＰアドレスを割り当てて、コア網のパケットデータ関連機能を遂行し、３ＧＰＰ無線網とｎｏｎ−３ＧＰＰ無線網の間の移動時、移動性アンカーの役割を遂行する。また、上記ＰＤＮゲートウェイは、加入者に提供したベアラー帯域を決定し、パケットデータに対するフォワーディング（Forwarding）及びルーティング（Routing）機能を担当する。
マクロ基地局（Ｍａｃｒｏ ｅＮＢ）１０８は、マクロセルを管理する基地局である。マクロ基地局１０８は、端末機１００と無線チャンネルを介して連結され、無線リソースを制御する。例えば、マクロ基地局１０８はマクロセルの内の必要とする制御情報をシステム情報で生成して放送（Broadcasting）したり、またはデータや制御情報を端末機１００と送受信するために無線リソースを割り当てたりすることができる。それだけでなく、上記マクロ基地局１０８は、端末機１００から現在セルと隣接セルのチャンネル測定結果情報を集めてハンドオーバーを決定し、ハンドオーバーを命令することができる。このためのマクロ基地局１０８は、無線リソース管理と関連したラジオリソースプロトコル（Radio Resource Protocol）などの制御プロトコルを備える。
図１及び図２のネットワーク構造においてローカルＩＰアクセスをサポートするために図７のプロシージャーを遂行する過程と手続き装備を含む。
図１及び図７を参照すると、フェムト基地局１０３やフェムト基地局ゲートウェイ１０４は、ＤＨＣＰや静的な設定を用いてＩＰアドレスを獲得した後、ＭＭＥ１０５と通信のための連結を生成する。ＭＭＥ１０５との連結のために、フェムト基地局ゲートウェイ１０４は、ステップ２０１で、自身のＩＤを含んだＳ１設定要請メッセージ（S1 SETUP REQUESTメッセージ）をＭＭＥ１０５に転送し、ステップ２０２で、ＭＭＥ１０５からS1 SETUP RESPOSEメッセージを受信する。ステップ２０３で、フェムト基地局１０３は自身のＩＤを含んだS1 SETUP REQUESTメッセージをフェムト基地局ゲートウェイ１０４に転送し、ステップ２０４でS1 SETUP RESPOSEメッセージを受信することによって、フェムト基地局ゲートウェイと連結を生成する。
フェムト基地局１０３とフェムト基地局ゲートウェイ１０４、フェムト基地局ゲートウェイ１０４とＭＭＥ１０５との間に連結が生成された以後、端末１００がステップ２０５で該当フェムト基地局１０３を通じてService RequestメッセージをＭＭＥ１０５に転送する。ステップ２０６で、ＭＭＥ１０５に伝えられる端末のメッセージはフェムト基地局１０３がフェムト基地局ゲートウェイ１０４に伝達する端末のService Requestメッセージが含まれた初期端末メッセージ（Initial UE Message）である。端末のService Requestメッセージに加えてInitial UEメッセージはフェムト基地局の内に含まれたローカルＰＤＮゲートウェイ１０１とローカルサービングゲートウェイ１０２のＩＰｖ４又は／及びＩＰｖ６アドレスとポートなどのコントロールメッセージ送受信のための情報を含んだローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を含む。
ステップ２０７で、フェムト基地局ゲートウェイ１０４はＭＭＥ１０５と基地局との間に使われる端末ユーザＩＤ情報であるＳ−ＴＭＳＩと受信したローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を格納した後、該当情報をＭＭＥ１０５に伝達する。
ステップ２０８で、ＭＭＥ１０５は端末のためのラジオベアラーを形成することに必要とする情報を含んだ初期コンテキスト設定要請メッセージ（Initial Context Setup Requestメッセージ）をフェムト基地局ゲートウェイ１０４に転送する。ステップ２０９で、フェムト基地局ゲートウェイ１０４は該メッセージをフェムト基地局１０３に転送する。
ステップ２１０で、フェムト基地局１０３は端末ユーザのためのラジオベアラーの形成関連情報を格納する。そして、フェムト基地局１０３はそれに対する応答である初期コンテキスト設定応答メッセージ（Initial Context Setup Responseメッセージ）をフェムト基地局ゲートウェイ１０４を通じて伝達する。ステップ２１１で、フェムト基地局ゲートウェイ１０４はInitial Context Setup ResponseメッセージをＭＭＥ１０５に伝達する。
ラジオベアラー形成関連情報がフェムト基地局１０３に伝えられた後、端末１００はステップ２１２でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクション形成を要求するＰＤＮコネクション要請メッセージ（PDN Connectivity Requestメッセージ）を上記フェムト基地局１０３に転送する。すると、フェムト基地局１０３はステップ２１３でPDN Connectivity Requestメッセージをフェムト基地局ゲートウェイ１０４に伝達する。そして、フェムト基地局ゲートウェイ１０４は、ステップ２１４でPDN Connectivity RequestメッセージをＭＭＥ１０５に伝達する。
ステップ２１５で、ＭＭＥ１０５はＰＤＮコネクション生成要求がローカルＩＰアクセスのためのものであるかを確認する。仮に、受信されたメッセージがローカルＩＰアクセスのためのものであれば、ＭＭＥ１０５は、ステップ２１６でInitial UE Messageから獲得したローカルゲートウェイ情報を用いてベアラー生成要求メッセージ（Create Session Requestメッセージ）をローカルサービングゲートウェイ１０２に直接送る。
Create Session Requestメッセージが受信されれば、ローカルサービングゲートウェイ１０２は、ステップ２１７でローカルＰＤＮゲートウェイ１０１と共に、要求されたベアラー、即ちローカルサービングゲートウェイ１０２とローカルＰＤＮゲートウェイ１０１を直接連結するベアラーを生成する。そして、ローカルサービングゲートウェイ１０２は、ステップ２１８でベアラー生成結果をリポートするためにCreate Session ResponseメッセージをＭＭＥ１０５に伝達する。
ステップ２１９で、ＭＭＥ１０５はローカルサービングゲートウェイ１０２とローカルＰＤＮゲートウェイ１０１との間のベアラー生成を確認し、ラジオベアラーを生成するためのメッセージ（Bearer Setup Requestメッセージ）とＰＤＮコネクション生成要求を受諾するメッセージ（PDN Connectivity Acceptメッセージ）をフェムト基地局１０３に転送する。ステップ２２０で、フェムト基地局１０３は受信されたメッセージを通じて端末１００とラジオベアラーを生成し、PDN Connectivity Acceptメッセージを端末１００に伝達する。
ラジオベアラー生成後、フェムト基地局１０３は、ステップ２２１でＭＭＥ１０５にベアラーが設定されたという応答メッセージ（Bearer Setup Response message）を伝達する。そして、端末１００は、ステップ２２２でＰＤＮ連結が完了したというメッセージ（PDN CONNECTIVITY COMPLETEメッセージ）をフェムト基地局１０３に伝達する。すると、フェムト基地局１０３は、ステップ２２３で受信されたＰＤＮ連結完結メッセージをＭＭＥ１０５に伝達する。
ＰＤＮ連結完結メッセージを受信したＭＭＥ１０５は、ラジオベアラー関連情報をローカルサービングゲートウェイ１０２やローカルＰＤＮゲートウェイ１０１にアップデートしなければならない必要があるかを確認する。仮に、ラディアベアラー関連情報をアップデートしなければならない必要があれば、ＭＭＥ１０５は、ステップ２２４で、アップデートベアラー情報を含んだメッセージ（Modify Bearer Request）をフェムト基地局１０３の内のローカルサービングゲートウェイ１０２に伝達する。そして、ステップ２２５で、ローカルサービングゲートウェイ１０２からそれに対する応答（Modify Bearer Response）が受信されれば、ＭＭＥ１０５はローカルＰＤＮコネクションの形成のための過程を終了する。ステップ２０３で、初期端末メッセージ内のローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）は、ステップ２１０のInitial Context Setup Responseメッセージにより伝達できる。
図７の過程が図２のようにフェムト基地局１０３０がマクロサービングゲートウェイ１０６０の介入と共にローカルＰＤＮゲートウェイ１０１０のみを含むシステムにも適用できる。図２のネットワーク構造において、ＭＭＥ１０５０から図１のローカルサービングゲートウェイ１０２とローカルＰＤＮゲートウェイ１０１に伝達するメッセージがＭＭＥ１０５０からマクロサービングゲートウェイ１０６０を通じてローカルＰＤＮゲートウェイ１０１０に伝えられる。
図３及び図４は本発明の実施形態に従ってネットワーク構造を図示したものであり、図８乃至図１１は、図３及び４で図示されたシステムにおけるローカルＩＰアクセスをサポートするためのネットワークエンティティの処理過程を示す。
まず、図３及び８を参照すると、フェムト基地局４１０３やフェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ＤＨＣＰや静的な設定によってＩＰアドレスを獲得した後、ＭＭＥ４１０５と通信のための連結を生成する。そのために、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４０１で自身のＩＤを含んだS1 setup requestメッセージをＭＭＥ４１０５に転送する。そして、ＭＭＥ４１０５は、ステップ４０２でS1 setup responseメッセージをフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に伝達する。
フェムト基地局４１０３もステップ４０３で自身のＩＤを含んだS1 setup requestメッセージをフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に転送する。そして、S1 setup requestメッセージが受信されれば、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４０４でフェムト基地局４１０３へS1 setup responseメッセージを伝達する。これで、フェムト基地局４１０３とフェムト基地局ゲートウェイ４１０４との間の連結が生成される。
フェムト基地局４１０３とフェムト基地局ゲートウェイ４１０４との間に、そして、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４とＭＭＥ４１０５との連結が生成された以後、端末４１００がステップ４０５で該当フェムト基地局４１０３を通じて初期メッセージ（Service Request）を転送する。ステップ４０６で、フェムト基地局４１０３は初期メッセージを受けたことを知らせるメッセージ（初期端末メッセージ；Initial UEメッセージ）をフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に転送する。Initial UEメッセージは、ローカルＰＤＮゲートウェイ４１０１とローカルサービングゲートウェイ４１０２のＩＰｖ４又は／及びＩＰｖ６アドレスとポートなどのコントロールメッセージ送受信のための全ての情報を含んだローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を含む。
Initial UEメッセージを受信したInitial UEメッセージに含まれたフェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ＭＭＥ４１０５と基地局との間に使われる端末ユーザＩＤ情報であるＳ−ＴＭＳＩとローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を格納する。以後、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４０７でＭＭＥ４１０５からローカルサービングゲートウェイ４１０２に転送される情報を処理するためのサービングゲートウェイプロキシ（serving gateway proxy）４１１０を生成する。そして、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４０８でInitial UEメッセージをＭＭＥ４１０５に転送する。
Initial UEメッセージを受信したＭＭＥ４１０５は、ステップ４０９でラジオベアラー形成と関連した情報を含む初期コンテキスト設定要請メッセージ（Initial Context Setup Requestメッセージ）をフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に転送する。ステップ４１０で、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は受信したInitial Context Setup Requestメッセージをフェムト基地局４１０３に転送する。
Initial Context Setup Requestメッセージが受信されれば、フェムト基地局４１０３は、ステップ４１１でラジオベアラー形成関連情報を格納した後、それに対する応答メッセージ（Initial Context Setup Response；初期コンテキスト設定応答メッセージ）をフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に伝達する。そして、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４１２でInitial Context Setup ResponseメッセージをＭＭＥ４１０５に伝達する。
フェムト基地局４１０３がラジオベアラー形成関連情報を獲得した後、端末１００は、ステップ４１３でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを形成するための要求メッセージ（PDN Connectivity Request；ＰＤＮコネクション要請メッセージ）をフェムト基地局４１０３に転送する。ステップ４１４乃至ステップ４１５で、フェムト基地局４１０３はフェムト基地局ゲートウェイ４１０４を通じてPDN Connectivity RequestメッセージをＭＭＥ４１０５に伝達する。
PDN Connectivity Requestメッセージが受信されれば、ＭＭＥ４１０５は、ステップ４１６でPDN Connectivity RequestメッセージがローカルＩＰアクセスのためのものであるかを確認する。
仮に、PDN Connectivity RequestメッセージがローカルＩＰアクセスのためのものであれば、ＭＭＥ４１０５は、ステップ４１７で、ステップ４０８で受信されたInitial UEメッセージから獲得したローカルゲートウェイ情報を含むベアラー生成要求メッセージ（Create Session Requestメッセージ）をフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に送る。Create Session Requestメッセージは、サービングゲートウェイとＭＭＥ４１０５との間に使われる端末機ユーザＩＤであるＩＭＳＩと一緒に基地局とＭＭＥ４１０５との間に使用する端末機ユーザＩＤであるＳ−ＴＭＳＩとステップ４０８で受信されたInitial UEメッセージから獲得したローカルＰＤＮゲートウェイ情報を含む。
また、Create Session Requestメッセージは、ステップ４１７で転送される要求メッセージが受信されるローカルサービングゲートウェイ４１０２に対する情報もステップ４０８で受信されたメッセージに含まれた情報を用いる。サービングゲートウェイ４１０２に対する情報はフェムト基地局ゲートウェイ４１０４で生成されたサービングゲートウェイプロキシ４１１０の情報を含み、Create Session Requestメッセージはフェムト基地局ゲートウェイ４１０４の内のサービングゲートウェイプロキシ４１１０に転送される。
Create Session Requestメッセージが受信されれば、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４１８でCreate Session Requestメッセージから抽出されたメッセージ内の端末情報であるＩＭＳＩとＳ−ＴＭＳＩを格納する。そして、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４０６で受信されたInitial UE メッセージから獲得したＳ−ＴＭＳＩとローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を通じてCreate Session Requestメッセージを受信するローカルサービングゲートウェイを検索する。
図３及び図９を参照して、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４１９でサービングゲートウェイ４１０２にベアラー生成要求メッセージ（Create Session Requestメッセージ）を転送する。ベアラー生成要求メッセージが転送される前に、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ローカルサービングゲートウェイ４１０２からＭＭＥ４１０５に送るコントロールメッセージが自身を通じて伝えられるようにＭＭＥプロキシ（MME proxy）４１０９を生成する。そして、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、生成されたＭＭＥプロキシ４１０９のアドレスとポート情報などのアクセス情報をベアラー生成要求メッセージ（Create Session Requestメッセージ）と一緒にコントロールプレーンに対するsender F-TEIDに設定した後、フェムト基地局４１０３の内のローカルサービングゲートウェイ４１０２に転送する。
ベアラー生成メッセージを受信したローカルサービングゲートウェイ４１０２は、ステップ４２０でローカルＰＤＮゲートウェイ４１０１にベアラー生成を要求してローカルサービングゲートウェイ４１０２とローカルＰＤＮゲートウェイ４１０１との間にベアラーを生成する。そして、ローカルサービングゲートウェイ４１０２は、ステップ４２１でCreate Session Responseメッセージをフェムト基地局ゲートウェイ４１０４の内のＭＭＥプロキシ４１０９に伝達する。次に、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４２２でsender F-TEIDをサービングゲートウェイプロキシに修正し、Create Session ResponseメッセージをＭＭＥ４１０５に伝達する。
ステップ４２３で、ＭＭＥ４１０５はフェムト基地局４１０３にラジオベアラーの生成を要求するメッセージ（Bearer Setup Requestメッセージ）と共に端末４１００が要求したＰＤＮコネクション生成要求が許諾されたことを知らせるメッセージ（PDN Connectivity Acceptメッセージ）をフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に転送する。すると、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４２４でBearer Setup RequestメッセージとPDN Connectivity Acceptメッセージをフェムト基地局４１０３に伝達する。ステップ４２５で、フェムト基地局４１０３は端末４１００とラジオベアラー（RRC connection）を生成する。
端末４１００とフェムト基地局４１０３との間のＲＲＣコネクション生成後、フェムト基地局４１０３は、ステップ４２６でＲＲＣ連結生成を指示するBearer Setup Responseメッセージをフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に伝達する。次に、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４がステップ４２７でBearer Setup ResponseメッセージをＭＭＥ４１０５に伝達する。
フェムト基地局ゲートウェイ４１０４からＭＭＥ４１０５にBearer Setup Responseメッセージが転送された後、端末４１００は、ステップ４２８でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクション生成が終了したことを知らせるメッセージ（PDN Connectivity Completeメッセージ）をフェムト基地局４１０３に伝達する。すると、フェムト基地局４１０３は、ステップ４２９で、受信されたＰＤＮコネクション生成終了メッセージをフェムト基地局ゲートウェイ４１０４に伝達する。次に、フェムト基地局ゲートウェイ４１０４は、ステップ４３０で受信されたＰＤＮコネクション生成終了メッセージをＭＭＥ４１０５に伝達する。
生成されたラジオベアラー関連情報がアップデートされるべきであれば、ＭＭＥ４１０５は、ステップ４３１及びステップ４３２でベアラーアップデート要求（Modify Bearer Requestメッセージ）をサービングゲートウェイプロキシ４１１０を通じてローカルサービングゲートウェイ４１０２に送る。すると、ローカルサービングゲートウェイ４１０２は、ステップ４３３でフェムト基地局４１０３の内のローカルＰＤＮゲートウェイ４１０１と一緒にラジオベアラー関連情報を更新する。以後、ローカルサービングゲートウェイ４１０２は、ステップ４３４及びステップ４３５でアップデート応答（Modify Bearer Responseメッセージ）をＭＭＥプロキシ４１０９を通じてＭＭＥ４１０５に伝達する。以後、ローカルＰＤＮコネクションの形成のための過程が終了する。
上記の過程で、ローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）は、ステップ４０３でS1 setup requestメッセージと、ステップ４１０でInitial Context Setup Requestメッセージを通じても伝えられる。また、ラジオベアラー生成の以後、該当情報がローカルサービングゲートウェイ４１０２とローカルＰＤＮゲートウェイ４１０１でアップデートされる必要のない場合、図９のステップ４３１〜４３５は実行されない。
図３、図８、及び図９の実施形態は、図４に示すように、フェムト基地局５１０３がローカルＰＤＮゲートウェイ５１０１のみを含み、サービングゲートウェイはマクロサービングゲートウェイ５１０６を用いるネットワーク構造にも適用できる。この際、図４のような構造において、本発明のデータパス構造は、図１０と図１１の手続きのように遂行される。
図３の構造での実行過程である図８と図９の手続きと、図４の構造での実行過程である図１０と図１１の手続きとを比較した時の差は、図８のステップ４０７でフェムト基地局ゲートウェイ４１０４にサービングゲートウェイプロキシ４１１０が割り当てられたことと異なり、図１０のステップ５０７では、フェムト基地局ゲートウェイ５１０４にＰＤＮゲートウェイプロキシ５１１２が割り当てられたということである。したがって、図８のステップ４０８で転送されるInitial Context Setup Requestメッセージとは異なり、図１０のステップ５０８で転送されるInitial Context Setup Requestメッセージは、ＰＤＮゲートウェイプロキシ５１１２のアクセス情報のみ伝えられる。また、図８のステップ４１７で、ＭＭＥ４１０５から転送されるCreate Session Requestメッセージがサービングゲートウェイプロキシ４１１０に伝えられたことと異なり、図１０のステップ５１７で、ＭＭＥ５１０５に転送されるCreate Session Requestメッセージは、マクロサービングゲートウェイ５１０６を通じてＰＤＮゲートウェイプロキシ５１１２に伝えられる。この際、ステップ５１８でマクロサービングゲートウェイ５１０６から転送されるCreate Session Requestメッセージもステップ５１７でＭＭＥ５１０５から転送されるCreate Session RequestメッセージのようにＩＭＳＩとＳ−ＴＭＳＩを全て含む。
また、図８のステップ４１８とは異なり、図１１のステップ５１９にサービングゲートウェイプロキシ５１１１が割り当てられ、ステップ５２０でフェムト基地局５１０３に伝えられるCreate Session Requestメッセージにサービングゲートウェイプロキシ５１１１のアクセス情報が含まれる。そして、フェムト基地局５１０３からフェムト基地局ゲートウェイ５１０４を通じてマクロサービングゲートウェイ５１０６に伝えられるCreate Session Responseメッセージは、ＰＤＮゲートウェイプロキシ５１１２のために再設定されたsender F-TEIDを含む。また、マクロサービングゲートウェイ５１０６からＭＭＥ５１０５に転送されるCreate Session Responseメッセージは、マクロサービングゲートウェイ５１０６のために再設定されたsender F-TEIDを含む。また、ラジオベアラー生成以後、必要によってラジオベアラー情報がローカルＰＤＮゲートウェイに伝えられるステップ５３４で、sender F-TEIDがサービングゲートウェイプロキシに変更される。
その他、図１０のステップ５０９〜５１６と図８のステップ４０９〜ステップ４１６とは同一であり、図１１のステップ５２４〜ステップ５３１と図９のステップ４２３〜ステップ４３０も同一である。
ローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）は、ステップ５０３で伝えられるメッセージとステップ５１２で伝えられるメッセージを通じても転送できる。また、ラジオベアラー生成の以後、該当情報をマクロサービングゲートウェイ５１０６とローカルＰＤＮゲート５１０１にアップデートする必要のない場合、図１１のステップ５３２〜ステップ５３６は実行されない。
図５及び図６は、本発明の実施形態に係る無線通信システムのネットワーク構造を示す図である。そして、図１２及び図１３は、ローカルＩＰアクセスをサポートするためのネットワーク構成の遂行を示す図である。
図５、図６、図１２、及び図１３を参照すると、フェムト基地局６１０３は、ＤＨＣＰや静的な設定によってＩＰアドレスを割り当てて、ＭＭＥ６１０５と通信のための連結を生成する。ＭＭＥ６１０５と通信のための連結生成は、次の通りである。フェムト基地局６１０３がステップ６０１でS1 Setup requestメッセージをＭＭＥ６１０５に伝達する。S1 Setup requestメッセージは、図２８に示すように、連語をなすローカルサービングゲートウェイ、またはローカルＰＤＮゲートウェイ情報を含むことができる。ＭＭＥ６１０５は、ステップ６０２でS1 Setup responseメッセージをフェムト基地局６１０３に伝達する。すると、フェムト基地局６１０３とＭＭＥ６１０５との間の連結が生成される。
フェムト基地局６１０３とＭＭＥ６１０５との間の通信連結が生成された後、端末６１００がステップ６０３で初期メッセージ（Service Request）をフェムト基地局６１０３に転送する。すると、フェムト基地局６１０３は、ステップ６０４でフェムト基地局内のローカルＰＤＮゲートウェイ６１０１とローカルサービングゲートウェイ６１０２のＩＰｖ４又は／及びＩＰｖ６アドレスとポートなどの情報を全て含んだローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を含むInitial Context Setup Requestメッセージを端末１００から転送された初期メッセージと一緒にＭＭＥ６１０５に転送する。
Initial UEメッセージが受信されれば、ＭＭＥ６１０５はフェムト基地局６１０３とＭＭＥ６１０５との間で端末６１００を区別するために使われる端末機ユーザＩＤ情報であるＳ−ＴＭＳＩを含んだ端末関連情報とローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を格納する。そして、ＭＭＥ６１０５は、ステップ６０５で端末６１００とフェムト基地局６１０３との間で生成されるラジオベアラーに必要とする情報をメッセージ（Initial Context Setup Request；初期コンテキスト設定要請メッセージ）に入れて転送する。Initial Context Setup Requestメッセージに対する応答で、フェムト基地局６１０３は、ステップ６０６でInitial Context Setup ResponseメッセージをＭＭＥ６１０５に伝達する。
Initial Context Setupが完了すれば、端末６１００は、ステップ６０７でローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクションを形成のための要求メッセージ（PDN Connectivity Request；ＰＤＮコネクション要請メッセージ）をフェムト基地局６１０３に転送する。フェムト基地局６１０３は、ステップ６０８でPDN Connectivity RequestメッセージをＭＭＥ６１０５に伝達する。
PDN Connectivity Requestメッセージが受信されれば、ＭＭＥ６１０５は受信したＰＤＮコネクション生成要求がローカルＩＰアクセスのためのＰＤＮコネクション要求であるかを確認する。仮に、PDN Connectivity RequestメッセージがローカルＩＰアクセスのためのものであれば、ＭＭＥ６１０５は、ステップ６０９でローカルサービングゲートウェイ６１０２に送るベアラー生成要求メッセージ（Create Session Requestメッセージ）に元来使われる端末機ユーザＩＤであるＩＭＳＩ及びフェムト基地局６１０３とＭＭＥ６１０５との間に使われる端末機ユーザＩＤであるＳ−ＴＭＳＩを共に転送する。また、ＭＭＥ６１０５はベアラー生成要求メッセージをローカルサービングゲートウェイ６１０２に直接送るためにInitial UEメッセージから獲得したローカルゲートウェイ情報を参考にする。
Create Session Requestメッセージが受信されれば、ローカルサービングゲートウェイ６１０２は、ステップ６１０でローカルＰＤＮゲートウェイ６１０１と一緒に要求されたベアラー、即ち、ローカルサービングゲートウェイ６１０２とローカルＰＤＮゲートウェイ６１０１を直接連結するベアラーを生成する。以後、ローカルサービングゲートウェイ６１０２は、ステップ６１１でベアラー生成結果が含まれたベアラー生成応答メッセージ（Create Session Responseメッセージ）をＭＭＥ６１０５に伝達する。
Create Session Responseメッセージが受信されれば、ＭＭＥ６１０５は、ステップ６１２でベアラー生成を確認し、ステップ６１２でラジオベアラーを生成するための要求メッセージ（Bearer Setup Requestメッセージ）とＰＤＮコネクション生成要求を許諾するメッセージ（PDN Connectivity Acceptメッセージ）を共にフェムト基地局６１０３に伝達する。
Bearer Setup RequestメッセージとPDN Connectivity Acceptメッセージが受信されれば、フェムト基地局６１０３は、ステップ６１３で端末６１００とラジオベアラー（ＲＲＣコネクション）を生成する。以後、フェムト基地局６１０３は、ステップ６１４でＲＲＣコネクション結果をBearer Setup Responseメッセージに含めてＭＭＥ６１０５に知らせる。
ＲＲＣコネクション生成後、端末６１００は、ステップ６１５でＰＤＮコネクション生成が終了したことを知らせるメッセージ（PDN Connectivity Complete）をフェムト基地局６１０３に伝達する。そして、フェムト基地局６１０３は、ステップ６１６で受信されたＰＤＮコネクション生成終了メッセージをＭＭＥ６１０５に伝達する。
最後に、ＭＭＥ６１０５は、ステップ６１７でラジオベアラー関連情報をローカルサービングゲートウェイ６１０２にアップデートするためのメッセージ（Modify Bearer Requestメッセージ）を転送する。これを受信したローカルサービングゲートウェイ６１０２は、ステップ６１８でローカルＰＤＮゲートウェイ６１０１にラジオベアラー関連情報アップデートを要請し、それに対する応答を受信する。次に、ローカルサービングゲートウェイ６１０２は、ステップ６１９でラジオベアラー関連情報アップデートメッセージに対する応答（Modify Bearer Responseメッセージ）をＭＭＥ６１０５に伝達する。このようなアップデートメッセージ及びこれに対する応答が送受信されれば、ローカルＰＤＮコネクション形成のための過程が終了する。
ステップ６０４で伝えられるローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）は、フェムト基地局６１０３とＭＭＥ６１０５との間に連結を形成するステップ６０１で伝えられるS1 Setup requestメッセージと、フェムト基地局６１０３から端末機ユーザ関連情報を伝達するステップ６０６で転送されるInitial Context Setup Completeメッセージを通じても伝達できる。また、ステップ６０９で、ＭＭＥ６１０５からフェムト基地局６１０３に伝えられるCreate Session Requestメッセージは、ＩＭＳＩを除外したＳ−ＴＭＳＩを含むことができる。
ネットワークは、図６に示すように構成されることができ、フェムト基地局７１０３ではローカルＰＤＮゲートウェイ７１０１のみ含み、マクロサービングゲートウェイ７１０６は、図５のローカルサービングゲートウェイ７１０６の機能を遂行する。
図１３に示すように、図６のネットワーク構造を用いて、ＭＭＥ７１０５はステップ７０９でベアラー生成要求メッセージ（Create Session Requestメッセージ）をマクロサービングゲートウェイ７１０６に伝達する。マクロサービングゲートウェイ７１０６は、ステップ７１０でフェムト基地局７１０３に存在するローカルＰＤＮゲートウェイ７１０１にCreate Session Requestメッセージを伝達する。ステップ７０９及びステップ７１０で転送されるCreate Session Requestメッセージは全てＳ−ＴＭＳＩを追加で含む。
また、ローカルＰＤＮゲートウェイ７１０１は、ステップ７１１でベアラー生成結果をCreate Session Responseメッセージを通じてマクロサービングゲートウェイ７１０６に伝達する。そして、マクロサービングゲートウェイ７１０６は、ステップ７１２でベアラー生成結果を含むCreate Session ResponseメッセージをＭＭＥ７１０５に伝達する。
図１３のステップ７０１〜ステップ７０９は図１２のステップ６０１〜ステップ６０９と同一であり、図１３のステップ７１３〜ステップ７１９は図１２のステップ６１２〜ステップ６１８と同一である。ここに、詳細な説明は省略する。そして、図１３でサービングゲートウェイ７１０１からフェムト基地局７１０３に伝えられるCreate Session Requestメッセージは、ＩＭＳＩを除外したＳ−ＴＭＳＩのみ含まれる。
このような過程を通じてフェムト基地局に接続した端末が事業者ネットワークを経由せず、データを直接データネットワークに転送するローカルＩＰアクセスサービスを提供することができる。フェムト基地局ゲートウェイが設置された環境で端末機がローカルＩＰアクセスを要求する時、ローカルゲートウェイ（ローカルＰＤＮゲートウェイ単独、またはローカルＰＤＮゲートウェイとローカルサービングゲートウェイ）の機能を拡張したフェムト基地局を利用できるようにすることで、コアネットワークを経由せず、デートを直接データネットワークに転送して効率良いデータ転送環境を提供することができる。また、フェムト基地局ゲートウェイ中継機能を用いてフェムト基地局ゲートウェイで提供する保安機能を用いてフェムト基地局とコアネットワークの内のＭＭＥとの間の保安性ある通信を可能にすることができる。
図１４は、本発明の実施形態に係るフェムト基地局を含んだ無線通信ネットワーク構造を示す図である。
図１４は、無線通信システムであって、端末１００、ローカルＩＰアクセス機能をサポートするようにローカルＰＤＮゲートウェイ１２０の機能を有するように拡張されたフェムト基地局、即ちＨｅＮＢ１１０、フェムト基地局の内のローカルＰＤＮゲートウェイ１２０のような、即ちｌｏｃａｌ ＰＧＷまたはＬ−ＰＧＷ、移動性管理エンティティ、言い換えるとＭＭＥ１３０、サービングゲートウェイ、言い換えるとｓｅｒｖｉｎｇ ＧＷまたはＳ−ＧＷ１４０、マクロＰＤＮゲートウェイのようなＰＤＮ ＧＷまたはＰ−ＧＷ１５０、マクロ基地局のようなｅＮＢ１６０、及びＩＰネットワーク１７０から構成されたネットワーク構造を表現する。
図１５は、本発明の第４実施形態に係るアクティブ端末のためのデータパスを示す図である。
図１５を参照すると、ＵｐＬｉｎｋデータは端末１００からフェムト基地局１１０のｒａｄｉｏ ＵＬ１１１に転送され、フェムト基地局１１０から受信されたＵｐＬｉｎｋデータはＳ−ＧＷ１４０のＳ１ ＵＬ１４１に転送される。そして、Ｓ−ＧＷ１４０から受信されたＵｐＬｉｎｋデータは、またＬ−ＰＧＷ１２０のＳ５ ＵＬ１２１に転送され、Ｌ−ＰＧＷ１２０から受信されたＵｐＬｉｎｋデータはＩＰネットワーク１７０に転送される。
ＤｏｗｎＬｉｎｋデータは、その反対方向に端末に伝えられる。即ち、Ｌ−ＰＧＷ１２０から受信したＤｏｗｎＬｉｎｋデータは、Ｓ−ＧＷ１４０のＳ５ ＤＬ１４２に転送される。そして、Ｓ−ＧＷ１４０から受信されたＤｏｗｎＬｉｎｋデータはフェムト基地局１１０のＳ１ ＤＬ１１２に転送され、フェムト基地局１１０から受信されたデータは端末のＲａｄｉｏ ＤＬ１０１に転送される。
アップリンクデータとダウンリンクデータの処理のために、ＭＭＥ１３０は端末が使用するベアラー情報１９１に、Ｌ−ＰＧＷのＳ５ ＵＬ１２１情報、ＳＧＷ１４０のＳ１ ＵＬ１４１と端末のためのサービングゲートウェイ１４０のＳ５ ＤＬ情報１４２などを有する。図１５では、ＭＭＥ１３０の内の情報端末のデータプレーン（data plane）に対するベアラー情報１９１のうち、Ｓ５ ＤＬのみ表記されたが、前述した情報も共に含む。
図１６は、図１４に図示されたシステムにおけるＩＰネットワーク接続のためのアクティブ端末のコントロールメッセージ経路を示す図である。
図１６を参照すると、アクティブ端末１００とフェムト基地局１１０との間はＲＲＣコネクション１０を通じてコントロールメッセージがＬ−ＰＧＷ１２０に転送される。そして、フェムト基地局１１０とＭＭＥ１３０との間はＳ１−ＡＰインターフェース１１を介してコントロールメッセージが転送される。そして、ＭＭＥ１３０とＳＧＷ１４０との間にはＳ１１ ＧＴＰインターフェース１２の上でＧＴＰコントロールメッセージが転送され、Ｓ−ＧＷ１４０とＬ−ＰＧＷ１２０との間にはＳ５ ＧＴＰインターフェース１３の上でＧＴＰコントロールメッセージが転送される。図１５に示すように、Ｌ−ＰＧＷ１２０から端末１００に転送されるコントロールメッセージは、その反対方向に伝えられる。
図１７は、本発明の実施形態に従って図１４で図示したように、ＩＰネットワーク接続のためのアイドルモード端末のための生成されたデータ及びコントロールパスを示す図である。
図１７を参照すると、端末１００がアイドル状態になれば、フェムト基地局１１０の内の端末１００に対する情報と端末１００とのデータ送受信のための情報（Ｓ１ ＤＬ１０１とラジオＵＬ１１１）が削除される。しかしながら、フェムト基地局１１０は、Ｓ−ＧＷ１４０の内の端末とのデータ送受信のための情報（Ｓ１ ＵＬ１４１とＳ５ ＤＬ１４２）とＬ−ＰＧＷの内の端末とのデータ送受信のための情報（Ｓ５ ＵＬ１２１）、そしてＭＭＥ１３０の内の情報１９１を残す。
仮にアイドル状態の端末１００のためのデータパスとコントロールパスが構成されている時、アイドル状態の端末１００を目的地とするＤｏｗｎｌｉｎｋデータがＬ−ＰＧＷ１２０に到着すれば、該Ｄｏｗｎｌｉｎｋデータ１９２はＳ−ＧＷ１４０のＳ５ ＤＬ１４２に転送される。該Ｄｏｗｎｌｉｎｋデータを受信したＳ−ＧＷ１４０は、受信したデータをバッファリングしながらＭＭＥ１３０にDL notificationメッセージ１９３を転送する。
DL notificationメッセージ１９３が受信されれば、ＭＭＥ１３０はアイドルモードの端末１００をアクティブ状態に作るためにページングトリガーメッセージ１９４をフェムト基地局１１０に転送する。そして、ページングトリガーメッセージ１９４を受信したフェムト基地局１１０は、ページングメッセージ１９５を端末１００に伝達して、端末１００がアクティブ状態に切り換えられるようにする。
図１８は、本発明の実施形態に係るシステムにおけるＩＰネットワーク接続のためのアクティブモード端末のためのデータパスを示す図である。
図１８を参照すると、ＵｐＬｉｎｋデータは端末１００からフェムト基地局１１０のラジオＵＬ１１１に転送される。そして、フェムト基地局１１０から受信されたデータはＬ−ＰＧＷ１２０のＳ５ ＵＬ１２１に転送され、Ｌ−ＰＧＷ １２０から受信されたデータはＩＰネットワーク１７０に転送される。言い換えると、アップリンクデータを送受信するための効率良いデータ経路が構成される。
また、ダウンリンクデータもＬ−ＰＧＷ１２０とフェムト基地局１１０との間のＳ１ ＤＬ１１２を通じて転送される。そして、ダウンリンクデータはフェムト基地局１１０と端末１００との間のラジオＤＬ１０１を通じて転送されて効率良く転送される。
図１８のデータ送受信のために、ＭＭＥ１３０は端末が使用するベアラー情報１９６にアクティブ端末のためのフェムト基地局１１０の内のＳ１ ＤＬ情報を追加で格納する。また、ローカルゲートウェイはアイドル端末のためのＳ５ ＤＬ１４２とアクティブ端末のためのＳ１ ＤＬ１１２を格納し、端末の状態がアイドル状態からアクティブ状態に変更されれば、実際に使われる１つに変更される。ローカルゲートウェイの変更のために、ＭＭＥはローカルゲートウェイに端末の状態変化に対する指示を伝達しなければならない。
図１８では、ＭＭＥ１３０の内の情報端末のデータプレーンに対する情報のうち、Ｓ５ ＤＬとＳ１ ＤＬのみ含むことと図示されたが、これに限定されるものではない。そして、図１８に提示されたデータパスの設定過程は、図２２を通じて後述する。
図１９は、本発明の実施形態に係るシステムにおけるＩＰネットワークに接続するためのアクティブモードの端末のために生成されたコントロールパスを示す図である。
図１９を参照すると、アクティブ端末のためのコントロールメッセージは、フェムト基地局１１０とＭＭＥ１３０との間のコントロールコネクションを通じて転送される。したがって、アクティブ端末１００とフェムト基地局１１０との間はＲＲＣコネクション１０を通じてコントロールメッセージが転送される。そして、フェムト基地局１１０とＭＭＥ１３０との間はＳ１ＡＰ１１コネクションを通じてコントロールメッセージが転送される。そして、ＭＭＥ１３０からＬ−ＰＧＷ１２０に転送されるコントロールメッセージは、ＭＭＥ１３０からＳ１ＡＰ１１コネクションのＧＴＰメッセージコンテーナー（message container）を通じてフェムト基地局１１０に伝えられる。そして、フェムト基地局１１０とＬ−ＰＧＷとの間でコントロールメッセージが内部通路を通じて伝えられる。
図２０は、本発明の実施形態に係るフェムト基地局を含んだ無線通信ネットワーク構造を示す図である。
図２０を参照すると、無線通信システムは、端末１００、ローカルＩＰアクセス機能をサポートするようにローカルＰＤＮゲートウェイ１２０の機能を有するように拡張されたフェムト基地局、即ちＨｅＮＢ１１０、マクロ基地局のようなｅＮＢを含むＨｅＮＢ ＧＷ１３０、サービングゲートウェイ、言い換えるとサービングＧＷまたはＳ−ＧＷ１４０、移動性管理エンティティ、即ちＭＭＥ１５０、マクロＰＤＮゲートウェイのようなＰＤＮ ＧＷ、またはＰ−ＧＷ１６０、及びＩＰネットワーク１７０から構成されたネットワーク構造を表現する。
端末１００が図１８のようなデータパスを使用してから、アイドル状態に切り換えられる時、図１７のような方式によりページングが可能であるようにデータパスを再設定する過程は、図２２を通じて後述する。そして、図２２の過程でアイドル状態に切り換えた端末がまたアクティブ状態に切り換えられ、これによって効率良いデータパスが再設定される過程は、図２３を通じて後述する。
図２１は、本発明の実施形態に係る図２０に図示されたシステムにおけるアクティブモードを遂行する端末のためのデータパスの設定を示す流れ図である。
図２１を参照すると、端末１００は、ステップ２１００でフェムト基地局１１０とＲＲＣ（Radio Resource Control）連結を結び、ローカルＩＰアクセスサービスを用いるためのＰＤＮ連結を生成するためにフェムト基地局１１０にService Requestメッセージを伝達する。フェムト基地局１１０は、ステップ２１０５でservice requestメッセージを含むinitial UEメッセージをＭＭＥ１３０に伝達する。initial UEメッセージは、フェムト基地局１１０の内のローカルＰＤＮゲートウェイ１２０に対する情報が含まれたLocal GW info及び効率良いコントロールメッセージが処理可能か否かを指示するoptimal_ctrl_enable_indicatorを含む。Local GW infoは、Ｌ−ＰＷで使用するコントロールメッセージ受信用アドレス（ＩＰアドレスまたはＦＱＤＮ）とＴＥＩＤ（GPRS Tunnel Protocol Tunnel End-point ID）などのアクセス情報を含む。optimal_ctrl_enable_indicatorは、ＭＭＥ１３０がＬ−ＰＧＷ１２０に送るＧＴＰコントロールメッセージをフェムト基地局１１０とＭＭＥ１３０との間のコントロールコネクションを用いて、図１９に示すようにコンテーナーに入れて送れば処理できることを表す。
initial UEメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０は、ステップ２１１０で端末１００が使用する全てのベアラーを活性化させる。ベアラーが活性化されれば、端末１００はステップ２１１５でローカルＩＰアクセスサービスの活性化を要求するPDN Connectivity RequestメッセージをＭＭＥ１３０に転送する。この際、端末１００は接続要請ネットワークを指すPDN Connectivity RequestメッセージのＡＰＮ（Access Point Name）を‘ローカルＩＰアクセス’と表示する。
PDN Connectivity Requestメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０はメッセージの内のＡＰＮが‘ローカルＩＰアクセス’と表記されており、端末１００のメッセージを中継したｅＮＢ１６０が‘ローカルＩＰアクセス’機能がサポートされるかを 判断する。判断のために、ＭＭＥはinitial UEメッセージにローカルＧＷ情報（Local GW info）が含まれているかを判断する（他の方法に、ＤＮＳまたは図２８、図２９、図３０、及び図３１に図示されたＳ１設定過程を用いることができる）。そして、判断結果によってＭＭＥ１３０はＰ−ＧＷ１５０またはＳ−ＧＷ１４０を選択することができる。
ローカルＰ−ＧＷ１２０を使用することにし、Local GW infoがＦＱＤＮを含まれば、ＭＭＥ１３０はＤＮＳ（Domain Name Server）を用いてネットワークのＩＰアドレスを獲得する。また、ローカルＰ−ＧＷ１２０を使用し、アクティブモード端末のデータパスをＬ−ＰＧＷに直接連結するLIPA direct pathを使用するように決定したならば、ＭＭＥ１３０はステップ２１２０で端末の臨時ＩＤであるＳ−ＴＭＳＩとLIPA-direct-tunnel-on-indicatorを含むcreate session requestメッセージをＳ−ＧＷ１４０に伝達する。
Ｓ−ＧＷ１４０はcreate session requestメッセージに含まれたＳ−ＴＭＳＩをＬ−ＰＧＷが使われることを知らせるインジケータ（indicator）と認識する。仮に、create session requestメッセージにＳ−ＴＭＳＩが含まれてあれば、Ｓ−ＧＷ１４０はステップ２１２５でＬ−ＰＧＷ１２０にcreate session requestメッセージを転送する。この際、Ｓ−ＧＷ１４０はcreate session requestメッセージに使われる端末のｉｄをＩＭＳＩの代わりにステップ３４０で受信したＳ−ＴＭＳＩに変える。また、Ｓ−ＧＷ１４０はメッセージに含まれたLIPA-direct-tunnel-on-indicatorをアクティブ端末に対してＳ−ＧＷ１４０のリソースを割り当てる必要がないというインジケータと理解し、使われないデータパスのためのリソースを割り当てらない。この際、端末がアイドル状態の時、用いるＳ５ ＤＬが割り当てられたり、図２２で端末がアクティブからアイドルに切り換えられるステップ２２０５でデータパスのためのリソースが割り当てられたりすることもできる。
そして、受信されたcreate session requestメッセージの処理過程を終えたＳ−ＧＷ１４０は、ステップ２１２５でcreate session requestメッセージは、フェムト内のＬ−ＰＧＷに転送するが、この際、端末がＩＤをＳ−ＴＭＳＩに修正することができる。
create session requestメッセージが受信されれば、フェムト基地局１１０の内のＬ−ＰＧＷ１２０は、ステップ２１３０で必要とするリソースを割り当てて、セッション生成が完了したというcreate session responseメッセージをＳ−ＧＷ１４０に転送する。Ｓ−ＧＷ１４０は、ステップ２１３５でＭＭＥ１３０にcreate session responseメッセージを転送する。この際、端末のデータ転送のためのリソースが割り当てられない場合、Ｓ−ＧＷ１４０はＭＭＥ１３０に送るcreate session responseメッセージにＳ−ＧＷ１４０の内のリソース情報（Ｓ１ ＵＬ１４１とＳ５ ＤＬ１４２）を全てダミーデータに設定したり、LIPA-direct-tunnel-flagを設定したりした後、ＭＭＥ１３０に転送する（２１３５）。
create session responseメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０はステップ２１４０でbearer setup requestメッセージをフェムト基地局１１０に転送する。仮に、LIPA-direct-tunnel-flagが受信されれば、サービングゲートウェイのＴＥＩＤのアドレスの代りにbearer setup requestメッセージはフェムト基地局１１０でRadio UL１１１を通じて受信したデータを転送する到着アドレスのようにcreate session responseメッセージから獲得されるＬ−ＰＧＷ１２０のアドレスとＴＥＩＤを含む。ＭＭＥ１３０がフェムト基地局１１０とＭＭＥ１３０との間のコントロールメッセージに含まれたコンテーナーにＧＴＰコントロールメッセージを伝達する機能使用を選択した場合、ＭＭＥはbearer setup requestメッセージにoptimal control_enable_indicatorを挿入して、その選択事実を知らせる。bearer setup requestメッセージは、端末に転送されるPDN connection acceptメッセージと一緒に転送される。
bearer setup requestメッセージとPDN connection acceptメッセージが受信されれば、フェムト基地局１１０は、ステップ２１４５で端末１００とラジオベアラーを設定する。そして、フェムト基地局１１０はステップ２１５０でダウンリンクデータ受信のために割り当てたＳ１ ＤＬ１１２情報を含んだbearer setup responseメッセージをＭＭＥ１３０に転送する。
bearer setup responseメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０はステップ２１５５でダウンリンクデータのためにフェムト基地局１１０に割り当てられたＳ１ ＤＬ１１２情報を格納する。端末１００は、ＰＤＮコネクションの終了を知らせるPDN connection completeメッセージをＭＭＥ１３０に転送する。
bearer setup responseメッセージとPDN connection completeメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０はステップ２１６０で、ステップ２１３０とステップ２１３５を通じて伝えられたcreate session responseメッセージから獲得したＬ−ＰＧＷ １２０のコントロールメッセージ受信アドレスのためにフェムト基地局１１０で設定したＳ１ ＤＬ１１２の情報を含むmodify bearer requestメッセージを転送する。ここで、modify bearer requestメッセージは３つ方法により転送できる。第１の方法は、フェムト基地局１１０とＭＭＥ１３０との間のコントロールコネクションの上でコンテーナーに含んで転送される方法である。第２の方法は、modify bearer requestメッセージを直接Ｌ−ＧＷに転送するUE initialメッセージ、S1 setupメッセージ、またはＤＮＳクェリーなどに含まれたＬ−ＧＷコントロール受信アドレスを用いる方法である。第３の方法は、ＳＧＷを通じてＭＭＥはmodify bearer requestメッセージをLIPA-direct-tunnel-on-indicatorと一緒にＳＧＷに伝達し、ＳＧＷは処理過程無しで受信されたmodify bearer requestメッセージをパスする方法である。
modify bearer requestメッセージが受信されれば、Ｌ−ＰＧＷ１２０はフェムト基地局１１０で割り当てたＳ１ ＤＬ１１２の情報を格納して図１８で説明したように、ＬＩＰＡダイレクトトンネルを構成する。そして、Ｌ−ＰＧＷ１２０はステップ２１６５で、ステップ２１２０とステップ２１３０で受信したcreate session requestメッセージから獲得したＭＭＥ１３０のコントロールメッセージ受信アドレスに対するmodify bearer responseメッセージをＭＭＥ１３０に転送する。modify bearer responseメッセージ転送方法でＳ１−ＭＭＥを通じたＧＴＰ−Ｃコンテーナーを用いたり、Ｌ−ＧＷコントロールアドレスを用いたり、Ｓ−ＧＷパッシングを用いる３つ方法がありえる。
図２２は、本発明の実施形態に従ってアイドル状態に切り換えられた後、端末がページングが受信できるようにデータパスを再設定する方法を示す流れ図である。
図２２を参照すると、端末１００が休止（inactivity）などの理由により端末をアクティブからアイドル状態に切換させることに決定すれば、フェムト基地局１１０はステップ２２００で端末のコンテキストを解除するためにＭＭＥ１３０にUE context Release Requestメッセージを転送する。
UE context Release Requestメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０はステップ２２１０で、図１８に示すように、Ｌ−ＰＧＷ１２０からフェムト基地局１１０のＳ１ ＤＬ１１２に連結されるダウンリンクデータパスを、図１７に示すように、Ｌ−ＰＧＷ１２０からＳ−ＧＷ１４０のＳ５ ＤＬ１４２に送るダウンリンクデータパスに切り換えるために、Ｓ−ＧＷ１４０にmodify bearer requestメッセージを転送する。そして、Ｓ−ＧＷ１４０は、ステップ２２１５でmodify bearer requestメッセージをＬ−ＰＧＷ１２０に転送する。更に、modify bearer requestメッセージは、図２２からＳ１ ＡＰ：UE context Release Command内のコンテーナーと一緒に転送できる。
ＭＭＥ１３０は、ステップ２２１０に転送される、Ｓ−ＧＷ１４０に送るmodify bearer requestメッセージの内にＬＩＰＡダイレクトトンネルを使用したベアラーのデータパスを切り換えるためのものであることをＳ−ＴＭＳＩを追加して表示する。そして、端末がアクティブの間にコントロールメッセージの効率良い転送のためにＳ−ＧＷ１４０に通報されなくて実行されたベアラーのdeactivation、activation、modificationのような最近の結果を変更されたベアラーの情報として含んで、Ｓ−ＧＷ１４０の内のベアラーの情報をアップデートできるようにする。
より詳しく説明すれば、modify bearer requestメッセージが受信されれば、Ｓ−ＧＷ１４０はメッセージに含まれたＳ−ＴＭＳＩを確認した後、modify bearer requestメッセージがＬＩＰＡダイレクトトンネルのパススイッチ（path switch）ためであることを確認し、メッセージの内の変更されたベアラー情報を用いて、端末へのダウンリンクデータを受信し、バッファリングできるリソースを割り当てる。仮に、図２１のステップ２１２０で転送されたcreate session requestメッセージが受信された時、ＭＭＥ１３０がアップリンクとダウンリンクのデータのためのリソースを全て割り当ててなかったとすれば、ダウンリンクデータのためのリソースを端末がアイドルに切り換えられた状態でステップ２２１０のメッセージが受信された時点に該当するＴＥＩＤなどのリソースが割り当てられる。この場合、Ｓ−ＧＷ１４０により転送されるmodify bearer requestメッセージはアップデート結果として変更されたベアラーの情報を含む。
modify bearer requestメッセージが受信されれば、Ｌ−ＰＧＷ１２０は、ステップ２２２０でメッセージの内のＳ−ＧＷ１４０のベアラーの情報を用いて、図１８に示すように、Ｌ−ＰＧＷ１２０からフェムト基地局１１０のＳ１ ＤＬ１１２に転送されるように設定されたダウンリンクデータパスを、図１７に示すように、Ｌ−ＰＧＷ１２０からＳ−ＧＷ１４０のＳ５ ＤＬ１４２に連結されるように切り換える。そして、Ｌ−ＰＧＷ１２０は、ステップ２２２５でデータパス変更結果を含むmodify bearer responseメッセージをＳＧＷ１４０に伝達する。ＳＧＷ１４０は、ステップ２２３０でmodify bearer responseメッセージをＭＭＥ１３０に転送する。
modify bearer responseメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０はステップ２２３５で現在端末がキャンピング（camping）しているフェムト基地局１１０でＬＩＰＡを使用したし、LIPA-direct-tunnelを使用したことを端末のコンテキストに格納する。そして、ＭＭＥ１３０はステップ２２４０でフェムトセルに端末のために割り当てられたリソースと端末情報、ラジオベアラーを全て削除するために、UE context release commandメッセージをフェムト基地局１１０に転送する。UE context release commandメッセージが受信されれば、フェムト基地局１１０はステップ２２４５でＲＲＣコネクションをリリーズ（release）する。そして、フェムト基地局１１０はステップ２２５０でフェムトセルに端末のために割り当てられたリソースと端末情報を削除した後、その結果をUE context Release completeメッセージでＭＭＥ１３０に知らせる。
図２３は、本発明の実施形態に係る端末がアイドル状態に切り換えられた後、ページングを受信する方法を示す流れ図である。
図２３を参照すると、Ｌ−ＰＧＷ１２０はステップ２３００で端末１００を目的地とするデータを受信すれば、そのデータをＳ−ＧＷ１４０に転送する。Ｓ−ＧＷ１４０は、ステップ２３０５で受信されたデータをバッファリングし、ＭＭＥ１３０からdownlink data notificationメッセージを転送する。downlink data notificationメッセージが受信されれば、ＭＭＥ１３０はステップ２３１０で端末１００の位置に従うトラッキングエリア（Tracking Area）に存在するｅＮＢにページングメッセージを伝達する。ページングメッセージが受信されれば、フェムト基地局１１０はステップ２３１５でページングメッセージをページングチャンネルに転送する。
ページングメッセージが受信されれば、端末１００はステップ２３２０でデータを受信するためにservice requestメッセージをＭＭＥ１３０に転送する。ＭＭＥ１３０はステップ２３２５でinitial context setup requestメッセージを転送する。この際、initial context setup requestメッセージは、Ｌ−ＰＧＷ１２０にアップリンクデータを転送する時に使われるＳ５ ＵＬ１１１情報が共に転送される。フェムト基地局１１０は、ステップ２３３０で端末に対するコンテキストを設置し、ラジオベアラーを設定する。また、フェムト基地局１１０はinitial context setup requestメッセージから抽出されたＬ−ＰＧＷ１２０のＳ５ ＵＬ１１１情報を格納してフェムト基地局１１０とＬ−ＰＧＷ１２０との間に設定されたラジオベアラーに受信されたアップリンクデータが転送できるようにする。
ダウンリンクデータを受けるためのＴＥＩＤであるＳ１ ＤＬ１１２を割り当てた後、フェムト基地局１１０は、ステップ２３３５でＳ１ ＤＬ割当結果とラジオベアラー割当結果が含まれたinitial Context setup completeメッセージをＭＭＥ１３０に伝達する。ＭＭＥ１３０は、ステップ２３４０で図２１のステップ２１３０で受信されたcreate session responseメッセージから抽出されたＬ−ＰＧＷ１２０のコントロールメッセージアドレスを用いてmodify bearer requestメッセージを転送する。この際、modify bearer requestメッセージは、ステップ２３３５で伝送されたフェムト基地局１１０のＳ１ダウンリンクデータに対して図１８のようにＬＩＰＡダイレクトトンネルが直接設定できるようにinitial context setup responseメッセージから抽出されるフェムト基地局１１０とＬ−ＰＧＷとの間のＳ１ ＤＬ１１２に対する情報を含む。
modify bearer requestメッセージが受信されれば、Ｌ−ＰＧＷ１２０は、ステップ２３４５でＬＩＰＡダイレクトトンネルを設定した後、その結果が含まれたmodify bearer responseメッセージをＭＭＥ１３０に伝達する。
図２４は、本発明の実施形態に係るローカルＰＤＮゲートウェイ及びローカルサービングゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備えた無線通信ネットワークの構造を示す図である。
図２４を参照すると、フェムト基地局２４１０はＤＨＣＰや静的な設定を用いてＩＰアドレスを獲得した後、ＭＭＥ２４２０と通信のための連結を生成する。ＭＭＥ２４２０との連結のためにフェムト基地局２４１０は、自身のＩＤを含んだメッセージ（S1 SETUP REQUEST；Ｓ１設定要請メッセージ）をＭＭＥ２４１０に転送し、ＭＭＥ２４１０から応答を受信する。
フェムト基地局２４１０とＭＭＥ２４２０との間に連結が生成された後、端末２４５０が該当フェムト基地局２４１０を通じて初期メッセージ（Service Requestメッセージ）を転送する。すると、フェムト基地局２４１０は該当端末に対する情報を得るために、端末から初期メッセージを受けたことを知らせるメッセージ（初期端末メッセージ；Initial UEメッセージ）をＭＭＥ２４２０に転送する。この際、Initial UEメッセージはローカルＰＤＮゲートウェイ２４１５とローカルサービングゲートウェイ２４１３のＩＰｖ４又は／及びＩＰｖ６アドレスとポートなどのコントロールメッセージ送受信のための全ての情報を含んだローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）を含む。
図２５は、本発明の実施形態に係るＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備える無線通信ネットワークの構造を示す図である。
図２５を参照すると、フェムト基地局１０３０がローカルＰＤＮゲートウェイ２５１５のみを含む場合、ＭＭＥ２５２０からマクロサービングゲートウェイ２５３０を通じてメッセージをローカルＰＤＮゲートウェイ２５１０に伝達する。
図２６は、本発明の実施形態に従って端末が活性化状態の時、ローカルＰＤＮゲートウェイ及びローカルサービングゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備えた無線通信ネットワークの構造を示す図である。
図２６を参照すると、アップリンクデータは端末２６１０からフェムト基地局２６２０のラジオＵＬに転送され、フェムト基地局２６２０で受信されたアップリンクデータはＳ−ＧＷ２６２５のＳ１ ＵＬに転送される。そして、Ｓ−ＧＷ２６２５から受信されたアップリンクデータはＬ−ＰＧＷ２６２７のＳ５ ＵＬに転送され、Ｌ−ＰＧＷ２６２７から受信されたＵｐｌｉｎｋデータはＩＰネットワークに転送される。
また、Ｌ−ＰＧＷ２６２７から受信したダウンリンクデータはＳ−ＧＷ２６２５のＳ５ ＤＬに転送される。そして、Ｓ−ＧＷ２６２５から受信されたダウンリンクデータはフェムト基地局２６２０のＳ１ ＤＬに転送され、フェムト基地局２６２０から受信されたデータは端末２６１０のラジオＤＬに転送される。
図２７は、本発明の実施形態に従って端末が非活性化状態の時、ローカルＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張されたフェムト基地局を備えた無線通信ネットワークの構造を示す図である。図２７に図示されたシステムは、端末２７１０がアイドルモードの時、フェムト基地局ゲートウェイ２７２０でＬ−ＰＧＷ機能を活性化させる。
図２７を参照すると、Ｌ−ＰＧＷ２７２５で端末２７１０を目的地とするデータを受信すれば、そのデータをＳ−ＧＷ２７４０に転送する。そして、Ｓ−ＧＷ２７４０は受信されたデータをバッファリングし、ＭＭＥ２７３０にdownlink data notificationメッセージは転送する。これを受信したＭＭＥ２７３０は、端末２７１０の位置に従うトラッキングエリアに存在するｅＮＢにページングメッセージを伝達する。そして、これを受信したフェムト基地局２７２０は、ページングメッセージをページングチャンネルに転送して端末２７１０が受信できるようにする。
ページングメッセージを受信した端末２７１０は、データを受信するためにservice requestメッセージをＭＭＥ２７３０に転送する。service requestメッセージを受信したＭＭＥ２７３０はinitial context setup requestメッセージを転送する。この際、Ｌ−ＰＧＷ２７２０にアップリンクデータを転送する時に使われるＳ５ ＵＬ情報が共に転送される。そして、フェムト基地局２７２０は端末２７１０に対するコンテキストを設置し、ラジオベアラーを設定する。また、フェムト基地局２７２０は転送されたＬ−ＰＧＷ２７２５のＳ５ ＵＬ情報を格納して設定されたラジオベアラーが受信されたアップリンクデータがＬ−ＰＧＷ２７２５に転送できるようにする。
図２８は、本発明の実施形態に係るローカルＰＤＮゲートウェイとローカルサービングゲートウェイ機能を備えたフェムト基地局の情報を管理する方法を示す図である。
フェムト基地局は、ＤＨＣＰや静的な設定を用いてＩＰアドレスを獲得した後、ＭＭＥと通信のための連結を生成する。ＭＭＥと通信のための連結生成は、次の通りである。フェムト基地局がS1 Setup requestメッセージをＭＭＥに伝達する。フェムト基地局は、ステップ２８００でフェムト基地局の内のローカルＰＤＮゲートウェイとローカルサービングゲートウェイのＩＰｖ４又は／及びＩＰｖ６アドレスとポートなどの情報を全て含んだローカルゲートウェイ情報（Local GW-info）をＭＭＥに転送する。ローカルゲートウェイ情報が受信されれば、ＭＭＥはステップ２８１０でフェムト基地局とＭＭＥとの間で端末を区別するために使われる端末機ユーザＩＤ情報であるＳ−ＴＭＳＩを含んだ端末関連情報とローカルゲートウェイ情報を格納する。そして、ＭＭＥはステップ２８２０で端末とフェムト基地局との間で生成されるラジオベアラーに必要とする情報をS1 setup responseメッセージに入れて転送する。
図２９は、本発明の実施形態に係る格納されたローカルゲートウェイ情報を用いてデータを転送するゲートウェイを選択する方法を示す図である。
図２９を参照すると、端末はステップ２９００でService Requestメッセージ（ＲＲＣ（Radio Resource Control）メッセージ）をフェムト基地局に転送する。そして、フェムト基地局はステップ２９１０でＭＭＥにService Requestメッセージを伝達する。Service Requestメッセージは、フェムト基地局の内のローカルゲートウェイ情報が含まれる。そして、ローカルゲートウェイ情報にはＬ−ＰＷで使用するコントロールメッセージ受信用アドレス（ＩＰアドレスまたはＦＱＤＮ）とＴＥＩＤ（GPRS Tunnel Protocol Tunnel End-point ID）などのアクセス情報を含む。
Service Requestメッセージが受信されれば、ＭＭＥは端末が使用する全てのベアラーを活性化させる。以後、端末はローカルＩＰアクセスサービスの活性化を要求するメッセージをＭＭＥに送るが、この際、接続要請ネットワークを指すＡＰＮ（Access Point Name）を‘ローカルＩＰアクセス’と表示する。すると、ＭＭＥはステップ２９２０でメッセージの内のＡＰＮが‘ローカルＩＰアクセス（ＬＩＰＡ）’と表記されているかを判断し、格納されたローカルゲートウェイ情報を用いてＰ−ＧＷまたはＳ−ＧＷを選択する。
次に、ＭＭＥはステップ２９３０でフェムト基地局にセッション生成を要請するcreate session requestメッセージを転送する。この際、create session requestメッセージは、端末の臨時ＩＤであるＳ−ＴＭＳＩ及びLIPA-direct-tunnel-on-indicatorが含まれる。すると、create session requestメッセージに対する応答としてＳＧＷ／ＰＧＷはステップ２９４０でcreate session responseメッセージを転送する。そして、ＭＭＥはステップ２９５０でフェムト基地局にService Responseメッセージを転送する。すると、フェムト基地局／フェムト基地局ゲートウェイはステップ２９６０でService Responseメッセージを端末に転送する。
図３０は、本発明の実施形態に係る無線通信システムにおけるフェムト基地局情報獲得のためのフェムト基地局／フェムト基地局ゲートウェイ及びＤＮＳサーバの遂行過程を示す図である。
図３０を参照すると、フェムト基地局はステップ３０１０でローカルゲートウェイ情報登録を要請するメッセージをＤＮＳ（Domain Name Service）サーバに転送する。ＤＮＳサーバはＩＰアドレスをテキスト形式に変えて解釈してくれるサーバである。そして、ローカルゲートウェイ情報は、フェムト基地局の内のローカルＰＤＮゲートウェイとローカルサービングゲートウェイのＩＰｖ４又は／及びＩＰｖ６アドレスとポートなどの情報を含む。これを受信したＤＮＳサーバはステップ３０２０でフェムト基地局とＭＭＥとの間で端末を区別するために使われる端末機ユーザＩＤ情報であるＳ−ＴＭＳＩを含んだ端末関連情報とローカルゲートウェイ情報を格納する。そして、ＤＮＳサーバはステップ３０３０でローカルゲートウェイ情報が登録されたというメッセージをフェムト基地局／フェムト基地局ゲートウェイに伝達する。
図３１は、本発明の実施形態によって無線通信システムにおけるフェムト基地局／フェムト基地局ゲートウェイを選択する方法を示す図である。
図３１を参照すると、端末はステップ３１００でＲＲＣ（Radio Resource Control）メッセージであるService Requestメッセージをフェムト基地局に転送する。そして、フェムト基地局はステップ３１１０でＭＭＥにService Requestメッセージを伝達する。ＭＭＥに転送されたservice requestメッセージはＥＣＧＩ（eNB cell global id）を含む。service requestメッセージが受信されれば、ＭＭＥは端末が使用する全てのベアラーを活性化させる。以後、端末はローカルＩＰアクセスサービスの活性化を要求するメッセージをＭＭＥに送るが、この際、端末は接続要請ネットワークを指すＡＰＮ（Access Point Name）を‘ローカルＩＰアクセス’と表示する。
ＭＭＥは、ステップ３１２０でメッセージ内のＡＰＮが‘ローカルＩＰアクセス（ＬＩＰＡ）’と表記されているかを確認する。図３０の過程で、ＥＣＧＩとＤＮＳサーバとをマッチングするＬ−ＧＷ情報を登録する。ＭＭＥは、ＤＮＳサーバにクェリーを転送するによって、Ｌ−ＧＷ情報を獲得することができる。ここに、ＭＭＥはステップ３１３０でＤＮＳサーバに選択されたフェムト基地局／フェムト基地局ゲートウェイの情報を要請するために、ＤＮＳサーバにQueryメッセージを伝達する。
クェリーメッセージが受信されれば、ＤＮＳサーバはステップ３１４０で該当フェムト基地局の情報を検索し、応答メッセージをＭＭＥに伝達する。ＤＮＳサーバから応答メッセージが受信されれば、ＭＭＥはステップ３１５０でフェムト基地局にセッション生成を要請するcreate session requestメッセージを転送する。この際、create session requestメッセージは、端末の臨時ＩＤであるＳ−ＴＭＳＩ及びLIPA-direct-tunnel-on-indicatorが含まれる。フェムト基地局／フェムト基地局ゲートウェイのＬ−ＳＧＷ／Ｌ−ＰＧＷは、ステップ３１６０でcreate session requestメッセージをＭＭＥに転送する。
create session requestメッセージが受信されれば、ＭＭＥはステップ３１７０でフェムト基地局にService Requestメッセージに対する応答であるService Responseメッセージを転送する。すると、フェムト基地局／フェムト基地局ゲートウェイは、ステップ３１８０でService Responseメッセージを端末に転送する。
このような過程を通じて、フェムト基地局ゲートウェイが設置された環境で端末機がローカルＩＰアクセスを要求する時、ローカルゲートウェイ（ＰＤＮゲートウェイ単独またはＰＤＮゲートウェイとサービングゲートウェイ）の機能を拡張したフェムト基地局を利用できるようにすることで、コアネットワークを経由せず、デートを直接データネットワークに転送して効率良いデータ転送環境を提供することができる。また、フェムト基地局ゲートウェイ中継機能を用いてフェムト基地局ゲートウェイで提供する保安機能を用いてフェムト基地局とコアネットワークの内のＭＭＥとの間の保安性ある通信を可能にすることができる。そして、フェムト基地局はローカルＩＰアクセスの機能が提供されることをＭＭＥに知らせて、ＭＭＥがアクティブ端末に対して‘端末−フェムト基地局−フェムト基地局の上のローカルＰＤＮゲートウェイ’に連結されるＬＩＰＡダイレクトトンネルを使用するようにすることができる。これによって、効率良いデータパスとコントロールパスの使用が可能である。
次に、ＭＭＥがＬＩＰＡダイレクトトンネルを使用する場合、これをサービングゲートウェイに知らせてアクティブ端末のためのリソース、特にアップリンク データのためのリソースを割り当てないようにすることができる。したがって、サービングゲートウェイの内のリソース浪費が防止される。
また、端末がアイドル状態に切り換えられれば、ＬＩＰＡダイレクトトンネルを通じて伝えられていたデータをサービングゲートウェイを用いて伝えられるように‘サービングゲートウェイフェムト基地局の上のローカルＰＤＮゲートウェイ’がデータ経路に含まれるように切り換えてページング処理ができるようにする。
そして、フェムト基地局がローカルＩＰアクセス機能をサポートするためにローカルＰＤＮゲートウェイ機能を有するように拡張された場合、アクティブ端末のためにサービングゲートウェイの位置と関係無しで‘端末−フェムト基地局−フェムト基地局の内のローカルＰＤＮゲートウェイ’に連結される効率良いデータパスを提供する。そして、端末がアイドルモードの場合、データ受信にも差し支えないようにし、フェムト基地局の内のローカルＰＤＮゲートウェイに伝達するメッセージに使われる端末のＩＤを臨時ＩＤであるＳ−ＴＭＳＩとして使用することによって、端末に対する重要な情報がフェムト基地局に露出しないようにする。
本明細書と図面に開示された本発明の実施形態は、本発明の技術内容を容易に説明し、本発明の理解を助けるために特定例を提示したものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。ここに開示された実施形態の他にも本発明の技術的事象に基づいた他の変形例が実施可能であるということは、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に自明である。
１００ 端末機
１０１ ローカルＰＤＮゲートウェイ
１０２ ローカルサービングゲートウェイ
１０３ フェムト基地局
１０４ フェムト基地局ゲートウェイ
１０５ ＭＭＥ
１０６ マクロサービングゲートウェイ
１０７ ＰＤＮゲートウェイ
１０８ マクロ基地局

Claims (8)

  1. 移動通信システムのホーム向上基地局（Home enhanced Node Base station；ＨｅＮＢ）と共に位置する（collocated）ローカルゲートウェイ（Local GateWay；ＬＧＷ）でのローカルインターネットプロトコルアクセス（Local Internet Protocol Access；ＬＩＰＡ）サポート方法において、
    端末のためのダウンリンクパケットを受信するステップと、
    前記端末が遊休状態（idle state）又は連結モード（connected mode）であるかを判断するステップと、
    前記判断の結果、前記端末が遊休状態である場合、前記受信したダウンリンクパケットをサービングゲートウェイ（Serving Gateway；ＳＧＷ）に転送し、
    前記判断の結果、前記端末が連結モードである場合、前記受信したダウンリンクパケットを前記ＨｅＮＢに伝達するステップと、を含むＬＩＰＡサポート方法。
  2. 前記ＳＧＷは、
    前記転送されたダウンリンクパケットに基づいて、移動性管理エンティティ（Mobility Management Entity；ＭＭＥ）が前記端末にページング（paging）するように触発（trigger）することを特徴とする請求項１に記載のＬＩＰＡサポート方法。
  3. ホーム向上基地局（Home enhanced Node Base station；ＨｅＮＢ）と共に位置する（collocated）ローカルゲートウェイ（Local GateWay；ＬＧＷ）において、
    信号を送受信する送受信部と、
    前記送受信部を制御し、端末のためのダウンリンクパケットを受信し、前記端末が遊休状態（idle state）又は連結モード（connected mode）であるかを判断し、前記判断の結果、前記端末が遊休状態である場合、前記受信したダウンリンクパケットをサービングゲートウェイ（Serving Gateway；ＳＧＷ）に転送し、前記判断の結果、前記端末が連結モードである場合、前記受信したダウンリンクパケットを前記ＨｅＮＢに伝達する制御部と、を含むＬＧＷ。
  4. 前記ＳＧＷは、
    前記転送されたダウンリンクパケットに基づいて、移動性管理エンティティ（Mobility Management Entity；ＭＭＥ）が前記端末にページング（paging）するように触発（trigger）することを特徴とする請求項３に記載のＬＧＷ。
  5. 移動通信システムの端末でのホーム向上基地局（Home enhanced Node Base station；ＨｅＮＢ）と共に位置する（collocated）ローカルゲートウェイ（Local GateWay；ＬＧＷ）を介して転送されるダウンリンクパケット受信方法において、
    前記端末が遊休状態（idle state）又は連結モード（connected mode）であるかを確認するステップと、
    前記端末が遊休状態である場合、前記ＬＧＷに受信された前記端末のためのダウンリンクパケットを受信するためのページング（paging）を受信し、
    前記端末が連結モードである場合、前記ＬＧＷから前記ＨｅＮＢに伝達された前記端末のためのダウンリンクパケットを前記ＨｅＮＢから受信するステップと、を含むダウンリンクパケット受信方法。
  6. 前記ＬＧＷは、
    前記端末が遊休状態である場合、前記ＬＧＷに受信された前記端末のためのダウンリンクパケットをサービングゲートウェイ（Serving Gateway；ＳＧＷ）に転送することを特徴とする請求項５に記載のパケット受信方法。
  7. 移動通信システムでのホーム向上基地局（Home enhanced Node Base station；ＨｅＮＢ）と共に位置する（collocated）ローカルゲートウェイ（Local GateWay；ＬＧＷ）を介して転送されるダウンリンクパケットを受信する端末において、
    信号を送受信する送受信部と、
    前記送受信部を制御し、前記端末が遊休状態（idle state）又は連結モード（connected mode）であるかを確認し、前記端末が遊休状態である場合、前記ＬＧＷに受信された前記端末のためのダウンリンクパケットを受信するためのページング（paging）を受信し、前記端末が連結モードである場合、前記ＬＧＷから前記ＨｅＮＢに伝達された前記端末のためのダウンリンクパケットを前記ＨｅＮＢから受信する制御部と、を含む端末。
  8. 前記ＬＧＷは、
    前記端末が遊休状態である場合、前記ＬＧＷに受信された前記端末のためのダウンリンクパケットをサービングゲートウェイ（Serving Gateway；ＳＧＷ）に転送することを特徴とする請求項７に記載の端末。
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JPN6016029563; Ｑｕａｌｃｏｍｍ　Ｅｕｒｏｐｅ: 'Ｌｏｃａｌ　ＩＰ　ａｃｃｅｓｓ　ｂｅａｓｅｌｉｎｅ　ｆｏｒ　ＥＨＮＢ' ３ＧＰＰ　ＴＳＧ　ＳＡ　ＷＧ２　Ｍｅｅｔｉｎｇ　＃７１　ＴＤ　Ｓ２-０９０９１２ , 20090216, ３ＧＰＰ *
JPN6016029564; Ｑｕａｌｃｏｍｍ　Ｅｕｒｏｐｅ: 'ＴＳ２２．２２０　Ｌｏｃａｌ　ＩＰ　ａｃｃｅｓｓ' ３ＧＰＰ　ＴＳＧ-ＳＡ１　＃４３　Ｓ１-０８４０７４ , 20081117, ３ＧＰＰ *
JPN6016029568; ３ＧＰＰ　ＴＳ　２２．２２０　Ｖ９．０．０ , 20090324, ３ＧＰＰ *

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