JP2016181763A - 移動体通信システムおよび移動体通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動機とマクロセル基地局との間の無線ネットワークにおける通信品質を保障すること。【解決手段】移動機（１０）との無線通信を制御するホーム基地局（２０）と、一つ以上の移動機との無線通信を制御し、かつ、ホーム基地局との無線通信を制御するマクロセル基地局（３０）と、マクロセル基地局と接続し、マクロセル基地局とホーム基地局との間の通信品質を管理する品質管理サーバＱＣＳ（４５）と、を備え、品質管理サーバＱＣＳ（４５）は、セッション生成要求をホーム基地局から受信した場合には、ホーム基地局とマクロセル基地局との間のセッションを追加生成し、セッション解放要求をホーム基地局から受信した場合には、ホーム基地局とマクロセル基地局との間のセッションを解放する。【選択図】図１

Description

本発明は、移動機とマクロセル基地局との間でパケット通信を中継する移動体通信システムに関する。

通信システムの標準化規格として、第３世代移動通信システム（３Ｇ：３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）に代わってＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）が普及してきている。ＬＴＥはパケット通信のみをサポートする通信規格であり、音声はＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）でパケットに変換されて送受信される。特にＬＴＥ規格におけるＶｏＩＰはＶｏＬＴＥ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＬＴＥ）と呼ばれている。

移動体通信システムでは、建物内での通信品質を確保するため、ホーム基地局（フェムトセル基地局）を設置し、移動機とマクロセル基地局との間の通信を中継させている。従来、ホーム基地局からマクロセル基地局を含むコアネットワークへの通信には固定回線が利用されていた（例えば、特許文献１参照）。

特許第５４５６８７４号公報

ここで、特許文献１記載の技術のように固定回線をバックホールとして用いると、固定回線の敷設に時間を要し、固定回線のランニングコストが掛かってしまうという問題があった。このため、本願出願人の先願（特願２０１５−０５１４９６号）に記載されているように、バックホール通信に無線を利用することが提案されている。

しかしながら、マクロセル基地局は移動機と直接的に無線通信を実施するものでもあるため、ホーム基地局のバックホール通信にも無線を利用すると、マクロセル基地局と直接接続する移動機へ割り当てるリソースが減少して通信品質が劣化する可能性がある。逆に、マクロセル基地局に直接的に接続する移動機のトラフィックが高くなると、ホーム基地局のバックホール通信へ割り当てるリソースが不足し、ホーム基地局経由で接続する移動機の品質が劣化するという問題が生じうる。

そこで本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、移動機とマクロセル基地局との間の無線ネットワークにおける通信量を動的に制御して通信品質を保障することを目的の一つとする。

（１）上記目的を達成するために、本発明に係る移動体通信システムは、移動機との無線通信を制御するホーム基地局と、一つ以上の移動機との無線通信を制御し、かつ、前記ホーム基地局との無線通信を制御するマクロセル基地局と、前記マクロセル基地局と接続し、前記マクロセル基地局と前記ホーム基地局との間の通信品質を管理する品質管理サーバと、を備え、前記品質管理サーバは、セッション生成要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを生成し、セッション解放要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを解放することを特徴とする。

本発明に係る移動体通信方法は、移動機との無線通信を制御するホーム基地局と、一つ以上の移動機との無線通信を制御し、かつ、前記ホーム基地局との無線通信を制御するマクロセル基地局と、前記マクロセル基地局を制御するコアネットワークと、を備え、前記コアネットワークにおいて、セッション生成要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを生成し、セッション解放要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを解放することを特徴とする。

本発明は所望により以下の構成を備えていてもよい。
（２）前記マクロセル基地局と接続するパケットデータ回線網交換機をさらに備え、前記品質管理サーバは、前記セッション生成要求を受信した場合には前記パケットデータ回線網交換機を制御して前記セッションを生成させ、前記セッション解放要求を受信した場合には前記パケットデータ回線網交換機を制御して前記セッションを解放させる。
（３）前記品質管理サーバは、前記ホーム基地局との通信が成功しなかった場合には確立されていた前記セッションを解放する。
（４）前記ホーム基地局は、前記移動機からの呼が開始する場合には前記セッション生成要求を前記品質管理サーバに送信し、前記移動機からの呼が終了した場合には前記セッション解放要求を前記品質管理サーバに送信する。
（５）前記品質管理サーバは、前記移動体からの呼数の増加に伴うセッション変更要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記セッションの保障帯域を増加させ、前記移動体からの呼数の減少に伴うセッション変更要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記セッションの保障帯域を減少させる。
（６）前記ホーム基地局は、前記移動機からの呼数が増加する場合には前記呼数の増加に伴うセッション変更要求を前記品質管理サーバに送信し、前記移動機からの呼数が減少した場合には前記呼数の減少に伴うセッション変更要求を前記品質管理サーバに送信する。

本発明によれば、無線ネットワーク側からのセッション生成要求によってコアネットワーク側でセッション生成の必要性を認識してホーム基地局とマクロセル基地局との間にセッションが生成され、また、無線ネットワーク側からのセッション削除要求によってコアネットワーク側でセッションが不要になったことを認識してホーム基地局とマクロセル基地局との間のセッションが解放される。よって、本発明によれば、ホーム基地局における発呼の有無に応じてセッションの生成・解放が管理され、ホーム基地局に接続する移動機の通信品質およびマクロセル基地局に接続する移動機の通信品質をともに適切に制御することが可能である。

本発明の実施形態における移動体通信システムの構成図。 実施形態におけるＩＰｓｅｃ確立までの手順を説明するシーケンス図。 実施形態におけるデータ通信用のセッションを生成するまでの手順を説明するシーケンス図。 実施形態における音声通信用のセッションをさらに生成するまでの手順を説明するシーケンス図。 実施形態における音声通信用のセッションの保障帯域を増加させる手順を説明するシーケンス図。 実施形態における音声通信用のセッションの保障帯域を減少させる手順を説明するシーケンス図。 実施形態における音声通話用のセッションを解放する手順を説明するシーケンス図。 実施形態におけるホーム基地局との通信が成功しない場合にセッションを解放する手順を説明するシーケンス図。 ＱＣＩパラメータの説明図。

以下、図面を参照して、本発明に係る一つの実施形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、一連の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付して表している。

〔移動体通信システム構成〕
図１に本発明の実施形態に係る移動体通信システムの構成図を示す。本実施形態に係る移動体通信システムは、無線ネットワークとコアネットワークとを備えて構成されている。

（無線ネットワーク）
図１に示すように、本実施形態に係る移動体通信システム１は、無線ネットワークに係る構成として、移動体１０、ホーム基地局２０、顧客構内機器ＣＰＥ２２、マクロセル基地局（ＭＣＣ：Ｍａｃｒｏ Ｃｅｌｌ）３０を備える。無線ネットワークは、ＬＴＥ規格では、Ｅ−ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれている。

移動体１０は、スマートフォン、携帯電話等の移動携帯通信端末であり、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と呼ばれる。図１では、ホーム基地局２０の通信可能範囲に在圏し当該ホーム基地局２０に接続されるものが移動体１０ａ、マクロセル基地局３０の通信可能範囲に在圏し当該マクロセル基地局３０に直接接続されるものが移動体１０ｂとして示している。以下、移動体１０ａと１０ｂとを総称するときは移動体１０と表記する。

ホーム基地局２０は、フェムト基地とも呼ばれ、ＬＴＥ規格ではＨｅＮＢ（Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ）とも呼ばれており、無線ネットワークにおける一つのノードを構成する。ホーム基地局２０は、移動機１０との無線通信を確立し、移動機１０に対しパケット通信サービス（例えば音声パケット通信サービス、マルチメディアサービス等）を提供する。ホーム基地局２０と移動機１０との間の無線通信をアクセスリンクＡＣ（Ａｃｃｅｓｓ Ｌｉｎｋ）とも呼ぶ。ホーム基地局２０が形成するセルは、そのセルサイズがマクロセル基地局３０よりも小規模であり、半径数メートルから数十メートルの通信エリアを構築する。ホーム基地局２０は、顧客構内機器ＣＰＥ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）２２を介してマクロセル基地局３０との間で無線通信を確立する。顧客構内機器ＣＰＥ２２とマクロセル基地局３０との間の無線通信をバックホールＢＨ（Ｂａｃｋｈａｕｌ）とも呼ぶ。顧客構内機器ＣＰＥ２２は、ホーム基地局２０と一体として構成されていてもよい。

マクロセル基地局３０は、ｅＮＢ（ｅＮｏｄｅＢ）とも呼ばれており、顧客構内機器ＣＰＥ２２を介してホーム基地局２０との間で無線通信を確立する。マクロセル基地局３０は、半径数百メートルから十数キロメートルの通信エリアを構築する。

（コアネットワーク）
また図１に示すように、移動体通信システム１は、コアネットワークに係る構成として、第１コアネットワークＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）４０、第２コアネットワークＥＰＣ５０、およびＩＰマルチメディアサブシステムＩＭＳ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）６０を備えている。なお、本実施形態では、第１コアネットワーク４０と第２コアネットワーク５０とを備えるものとして説明するが、コアネットワークは一つだけで構成してもよい。

第１コアネットワークＥＰＣ４０は、信号交換機ＳＧＷ（Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）４１、パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ）４２、セキュリティ交換機ＳｅＧＷ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｇａｔｅｗａｙ）４３、移動管理装置ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）４４、および品質管理サーバＱＣＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｅｒｖｅｒ）４５を備える。

信号交換機ＳＧＷ４１は、第１コアネットワーク４０内で顧客データのユーザープレーンを扱うゲートウェイとして機能する装置である。

パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ４２は、第１コアネットワーク４０内でインターネットや企業内イントラネットに接続するゲートウェイとして機能する装置である。

セキュリティ交換機ＳｅＧＷ４３は、ホーム基地局３０との間でＩＰｓｅｃ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を確立するためのセキュリティゲートウェイとして機能する装置である。

移動管理装置ＭＭＥ４４は、第１コアネットワーク４０内でマクロセル基地局３０と信号交換機ＳＧＷ４１との双方に接続し、マクロセル基地局３０を介して個々の移動体１０の移動管理、認証、パケット通信データ経路の設定処理を管理する装置である。

品質管理サーバＱＣＳ４５は、本発明に係る無線ネットワークにおける品質管理を実施する装置であり、通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦ（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）としての機能を備えている。品質管理サーバＱＣＳ４５は、信号交換機ＳＧＷ４１およびパケットデータ回線網交換機ＰＧＷ４２に適用する品質管理（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）等の通信ポリシー制御や課金規約に基づく制御を実行する制御装置である。特に本実施形態において、品質管理サーバＱＣＳ４５は、本発明に係る移動体通信方法を実行可能に構成されている。

第２コアネットワークＥＰＣ５０は、移動通信交換局ＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）５１、関門交換ノードＧＭＳＣ（Ｇａｔｅｗａｙ Ｍｏｂｉｌｅ−ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）５２、信号交換機ＳＧＷ５３、パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ５４、移動管理装置ＭＭＥ５５、および通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦ５６を備える。

移動通信交換局ＭＳＣ５１は、移動通信サービスを提供するために呼の接続を制御したりサービスを制御したりする装置である。

関門交換ノードＧＭＳＣ５２は、外部のネットワークから無線ネットワーク内の契約加入者への、または無線ネットワーク内にローミング中の加入者への呼を受ける交換局である。

信号交換機ＳＧＷ５３は、第２コアネットワーク５０内で顧客データのユーザープレーンを扱うゲートウェイとして機能する装置である。

パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ５４は、第２コアネットワーク５０内でインターネットや企業内イントラネットに接続するゲートウェイとして機能する装置である。

移動管理装置ＭＭＥ５５は、第２コアネットワーク５０内で個々の移動体１０の移動管理、認証、パケット通信データ経路の設定処理を管理する装置である。

通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦ５６は、信号交換機ＳＧＷ５３およびパケットデータ回線網交換機ＰＧＷ５４に適用する品質管理（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）等の通信ポリシー制御や課金規約に基づく制御を実行する制御装置である。

ＩＰマルチメディアサブシステムＩＭＳ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）６０は、インターネットプロトコルによる通信制御を実行するシステムで、ＶｏＩＰによる音声通話やマルチメディアサービスを取り扱う基盤システムである。移動機１０から音声通話の発呼があった場合には、移動機１０と当該ＩＭＳ６０との間でＶｏＬＴＥコールの発信・着信を開始し、音声通話が終了する場合にはＶｏＬＴＥコールの発信・着信を解放する。

〔移動体通信システムの基本動作（移動体通信方法）〕
次に本実施形態に係る移動体通信システム１の基本動作を説明する。
（品質管理パラメータ）
ＬＴＥ規格では、無線ネットワーク側およびコアネットワーク側におけるセッションの品質を制御するためのパラメータとしてＱＣＩ（ＱｏＳ Ｃｌａｓｓ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）が設定されている。セッションとは、ＤＢ（Ｄｅｆａｕｌｔ Ｂｅａｒｅｒ）とも呼ばれ、ネットワーク間通信において移動機からのデータに対する取り扱い方法を示す仮想的な概念的単位である。ＱＣＩパラメータの各々が一つのセッションを規定するものであり、帯域幅制御の有無や遅延許容時間、パケット損失率などに応じて９段階の優先度が定められている。

図９にＱＣＩパラメータの一覧を示す。図９に示すように、ＱＣＩ１〜４は帯域保障がされるＧＢＲ（Ｇｕａｒａｎｔｉｅｅｄ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）であり、ＱＣＩ５〜９は帯域保障されないＮｏｎ−ＧＢＲとなる。コアネットワークの通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦは、無線ネットワークにおける通信品質に応じてＱＣＩパラメータを設定することができるようになっている。具体的にはＧｘインターフェース経由でＱＣＩパラメータがパケット回路網交換機ＰＧＷに設定され、パケット回路網交換機ＰＧＷがホーム基地局側の顧客構内機器ＣＰＥとの間でＱＣＩパラメータに対応するセッションを生成するようになっている。セッションは、ＤＢ（Ｄｅｆａｕｌｔ ＢｅａｒｅｒまたはＤｅｄｉｃａｔｅｄ Ｂｅａｒｅｒ）と呼ばれており、それぞれがＱＣＩで規定された帯域幅、遅延許容度、ビット損失度で一定の通信量を確保することができる。

（動作原理）
ここで問題となるのは、コアネットワーク側の通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦでは、無線ネットワーク側、例えばホーム基地局における通信量や移動機の呼数を把握することができないことである。ホーム基地局ＨｅＮＢにおける通信量や移動機の呼数を把握できなければ、適時に適切な数のセッションを追加したり解放したりすることができない。

そこで、本実施形態では、ホーム基地局２０が、特別のプロトコルで通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦとして動作する品質管理サーバ４５に向けて、セッションを追加するためのセッション生成要求ＣＲｅｑを送信したりセッションを解放するためのセッション解放要求ＤＲｅｑを送信したりすることが可能なように構成することによって、上記問題を解決した。

すなわち、本実施形態に係る移動体通信システム１において、品質管理サーバＱＣＳ４５は、セッション生成要求ＣＲｅｑをホーム基地局２０から受信した場合には、ホーム基地局２０とマクロセル基地局３０との間のセッションを生成するように動作する。また本実施形態に係る移動体通信システム１において、品質管理サーバＱＣＳ４５は、セッション解放要求ＤＲｅｑをホーム基地局２０から受信した場合には、ホーム基地局２０とマクロセル基地局３０との間のセッションを解放するように動作する。

具体的に、品質管理サーバＱＣＳ４５は、上記セッション生成要求ＣＲｅｑを受信した場合には、パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ４２を制御して追加のセッションを生成させるように動作する。

また、品質管理サーバＱＣＳ４５は、上記セッション解放要求ＤＲｅｑを受信した場合には、パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ４２を制御してセッションを削除させるように動作する。例えば、図１に示すように、パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ４２へのセッションの追加生成および解放の制御はＧｘインターフェースを経由して行う。

さらに、品質管理サーバＱＣＳ４５は、移動体１０ａからの呼数の増加に伴うセッション変更要求ＤＭＲｅｑをホーム基地局２０から受信した場合にはセッションの保障帯域を増加させる。さらにまた、品質管理サーバＱＣＳ４５は、移動体１０ａからの呼数の減少に伴うセッション変更要求ＤＭＲｅｑをホーム基地局２０から受信した場合にはセッションの保障帯域を減少させる。

ここで、本実施形態に係るホーム基地局２０は、移動体１０ａからの呼が開始する場合には上記セッション生成要求ＣＲｅｑを送信する。また、本実施形態に係るホーム基地局２０は、移動体１０ａからの呼が終了した場合には上記セッション解放要求ＤＲｅｑを送信する。

さらにホーム基地局２０は、移動機１０ａからの呼数が増加する場合には上記呼数の増加に伴うセッション変更要求ＤＭＲｅｑを品質管理サーバＱＣＳ４５に送信する。さらにまた、ホーム基地局２０は、移動機１０ａからの呼数が減少した場合には上記呼数の減少に伴うセッション変更要求ＤＭＲｅｑを品質管理サーバＱＣＳ４５に送信する。

さらに、品質管理サーバＱＣＳ４５は、ホーム基地局２０との通信が成功しなかった場合に、確立されていたセッションを解放する。この制御もＧｘインターフェースを経由して行う。

〔動作シーケンス具体例〕
次に図２〜図８を参照しながら、本実施形態に係る移動体通信システム１の具体的な動作シーケンスを順番に説明する。図２〜図８において、太字に示してある白抜き矢印に係る制御は、本実施形態において新規のものである。

＜図２：接続開始からＩＰｓｅｃ確立まで＞
図２に、接続開始からＩＰｓｅｃ確立までの手順を説明するシーケンス図を示す。ＩＰｓｅｃは、パケット通信においてパケットデータ単位で秘匿機能を付与するプロトコルである。図２に示す各ステップは、従来のものと相違なく、パケット通信の最初の段階で設定される。

（ＳＴ１：Ｗｉｆｉ用セッション生成）
顧客構内機器２２にＷｉｆｉ通信のみを行う移動機１０が接続されている場合には、図２には示していないが、最初にＷｉｆｉ用のセッションが生成される。Ｗｉｆｉ用セッションには、多少のデータ遅延を許容する相対的に優先度の低いセッション、例えば、ＱＣＩ９パラメータに基づくセッションが利用される。

（ＳＴ２：品質管理用セッション生成）
顧客構内機器２２がマクロセル基地局３０経由で第１コアネットワーク４０に接続すると、第１コアネットワーク４０内において、セッション生成要求ＣＣＲ−Ｉ（Ｃｒｅｄｉｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ−Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）が通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦとして動作する品質管理サーバＱＣＳ４５に送信される。品質管理サーバＱＣＳ４５は、セッション生成要求ＣＣＲ−Ｉに対して、ホーム基地局２０の位置確認および認証を行って、接続承認を示すＣＣＲ−Ａ（ＣＣＲ−Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）を返す。このとき、ＣＣＲ−Ａとともに、ＩＭＳ６０に対する通信開始のために最も高い優先度１に指定されているＱＣＩ５パラメータとセッション情報を含むＴＦＴ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｔｅｍｐｌａｔｅ）を指定する。

（ＳＴ３：ＩＰｓｅｃ確立）
パケットデータ回路網交換機ＰＧＷ４２は、ＣＣＲ−Ａを受けて、ＱＣＩ５パラメータに沿ったセッションの生成を開始する。同時にセキュリティ交換機ＳｅＧＷ４３は、当該セッションの暗号化方式、暗号鍵、セキュリティプロトコルに沿ってＩＰＳｅｃを確立する。ＱＣＩ５パラメータに沿ったセッション(以下「ＤＢ５」というように表記する。)が確立されると、制御データの送受信が可能となる。

＜図３：データ通信用セッションの生成＞
図３に、ＩＰｓｅｃが確立した後に、データ通信用のセッションを追加生成するまでの手順を説明するシーケンス図を示す。

（ＳＴ４：移動機の登録要求）
ホーム基地局２０が移動機１０ａの接続を検出すると、ホーム基地局２０は顧客構内機器ＣＰＥ２２およびマクロセル基地局３０経由で第１コアネットワーク４０に対して移動機１０ａの登録要求を送信する。品質管理サーバＱＣＳ４５は、当該登録要求を受けて、ホーム基地局２０に接続した移動機１０ａの位置確認および認証を行う。移動機１０ａがコアネットワーク側に登録されることで、移動管理装置ＭＭＥ５５からの移動管理が可能となる。

（ＳＴ５：データ通信用セッション生成）
ホーム基地局２０からの登録要求を受けた品質管理サーバＱＣＳ４５は、データ通信用のセッションを生成するための開設要求ＲＡＲ（Ｒｏｕｔｅｒ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を送信する。パケットデータ回路網交換機４２はこれを受けて、データ通信用のセッションＤＢ９を生成し、開設承認ＲＡＡ（ＲＡ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）を返す。

（ＳＴ６：データ通信用セッション生成完了）
品質管理サーバＱＣＳ４５に対する移動機１０ａの登録処理が完了すると、ホーム基地局２０は、品質管理サーバＱＣＳ４５に対してデータ通信用セッション生成完了を報知する（ＳＴ６）。

以上の処理により、移動機１０ａのパケットデータはセッションＤＢ９を介して第２コアネットワーク５０へ送出可能となる。さらに、Ｓ１インターフェースを用いた設定が実施すると、移動機１０ａからの呼処理を受け付けることが可能となる。

＜図４：音声通信用セッションの生成＞
図４に、データ通信用セッションＤＢ９の確立後、音声通信用セッションをさらに追加生成するまでの手順を説明するシーケンス図を示す。ここでは、図４に記載された移動機１０Ａおよび１０Ｂのうち移動機１０Ａのみが発呼するものとしている。

（ＳＴ１０：ＶｏＬＴＥ確立開始）
移動機１０Ａから発呼があると、移動機１０ＡとＩＰマルチメディアサブシステムＩＭＳ６０（図１参照）との間でＶｏＬＴＥコールの発信・着信処理を開始する。

（ＳＴ１１：音声通信用セッション生成要求）
ＶｏＬＴＥコールの発信・着信処理が開始されると、ＩＭＳ６０から音声通信開始を要求するＥ−ＲＡＢ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｂｅａｒｅｒ）生成要求がホーム基地局２０に対して送信される。

（ＳＴ１２：音声通信用セッション生成開始）
ホーム基地局２０は、Ｅ−ＲＡＢ生成要求を受けて、品質管理サーバＱＣＳ４５に対してセッション生成要求ＣＲｅｑを送信する。このセッション生成要求ＣＲｅｑは、顧客構内機器ＣＰＥ２２と第１コアネットワーク４０との間に音声通信用のセッションを追加することを要求するものである。

（ＳＴ１３：音声通信用セッション生成）
ホーム基地局２０からのセッション生成要求ＣＲｅｑを受けて、品質管理サーバＱＣＳ４５は、音声通信用のセッションを生成するための開設要求ＲＡＲを通信ルールの管理に用いるＧｘインターフェースを介して送信する。パケットデータ回路網交換機４２はこれを受けて、音声通信用のセッションＤＢ１を生成し、開設承認ＲＡＡを返す。

（ＳＴ１４：音声通信用セッション生成完了）
音声通信用のセッションＤＢ１を含めたセッションの変更が完了すると、ホーム基地局２０は、品質管理サーバＱＣＳ４５に対して音声通信用セッション生成完了を報知する。こさらに、ホーム基地局２０は、音声通信の生成完了を告知するＥ−ＲＡＢ生成完了をコアネットワーク側に返信する（ＳＴ１５）。以上の処理により、ホーム基地局２０に接続する移動機１０Ａとコアネットワーク側との間にＶｏＬＴＥが確立する。

（ＳＴ１６：ＶｏＬＴＥ確立完了）
ＶｏＬＴＥによる音声通信に必要な処理が完了すると、ホーム基地局２０とＩＭＳ６０との間におけるＶｏＬＴＥコールの発信・着信処理が完了し、移動機１０Ａからコアネットワークを介した音声通信が可能となる。

＜図５：音声通信用セッション帯域増加＞
図５に、データ通信用セッションＤＢ１の確立後、移動機からの呼数の増加に応じて音声通信用セッションの帯域を増加するまでの手順を説明するシーケンス図を示す。上述した図４では移動機１０Ａのみから発呼・着信があったが、今度は図５に示すように、移動機１０Ｂからも発呼・着信があった場合である。

（ＳＴ２０：ＶｏＬＴＥ確立開始）
移動機１０Ａに引き続き、移動機１０Ｂから発呼があると、今度は移動機１０ＢとＩＭＳ６０（図１参照）との間でＶｏＬＴＥコールの発信・着信処理を開始する。

（ＳＴ２１：音声通信用セッション生成要求）
移動機１０ＢについてのＶｏＬＴＥコールの発信・着信処理が開始されると、ＩＭＳ６０から移動機１０Ｂについての音声通信開始を要求するＥ−ＲＡＢ生成要求がホーム基地局２０に対して送信される。

（ＳＴ２２：音声通信用セッション生成開始）
ホーム基地局２０は、移動機１０ＢについてのＥ−ＲＡＢ生成要求を受けて、品質管理サーバＱＣＳ４５に対して、今度はセッションの帯域を増加させるためのセッション変更要求ＣＭＲｅｑを送信する。このセッション変更要求ＣＭＲｅｑは、顧客構内機器ＣＰＥ２２と第１コアネットワーク４０との間で既に確立している音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域を増加させることを要求するものである。

（ＳＴ２３：音声通信用セッション帯域増加）
ホーム基地局２０からのセッション変更要求ＣＭＲｅｑを受けて、品質管理サーバＱＣＳ４５は、音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域を増加するための変更要求ＲＡＲをＧｘインターフェース経由で送信する。パケットデータ回路網交換機４２はこれを受けて、音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域を増加させ、変更承認ＲＡＡを返す。

（ＳＴ２４：音声通信用セッション変更完了）
音声通信用セッションＤＢ１の帯域変更が完了すると、ホーム基地局２０は、品質管理サーバＱＣＳ４５に対して音声通信用セッション変更完了を報知する。さらに、ホーム基地局２０は、音声通信の変更完了を告知するＥ−ＲＡＢ変更完了をコアネットワーク側に返信する（ＳＴ２５）。以上の処理により、ホーム基地局２０に新たに発呼した移動機１０Ｂとコアネットワーク側との間にＶｏＬＴＥが確立する。

（ＳＴ２６：ＶｏＬＴＥ確立完了）
移動機１０ＢについてのＶｏＬＴＥによる音声通信に必要な処理が完了すると、ホーム基地局２０とＩＭＳ６０との間におけるＶｏＬＴＥコールの発信・着信処理が完了し、移動機１０Ｂからコアネットワークを介した音声通信が可能となる。

なお、移動機１０ａからの呼数の増加に応じて音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域をどのように増加させていくかは任意に設定することが可能である。例えば、呼数が一つ増えるたびに保障帯域を増加させていってもよく、また呼数がまとまった設定数増えた場合にそれに応じて保障帯域を増加させていってもよい。保障帯域を頻繁に増加させる方が、ホーム基地局２０に直接接続する移動機１０ｂのリソースへの圧迫を少なくできるというメリットがある一方、処理数が増えるというデメリットがある。逆に、保障帯域を大きな単位で増加させる方が、処理数が減るというメリットがある一方、ホーム基地局２０に直接接続する移動機１０ｂのリソースへの圧迫が大きくなる場合が生じるというデメリットがある。メリットとデメリットを勘案して適宜適切な帯域の増加方法を設定すべきである。

＜図６：音声通信用セッション帯域減少＞
図６に、移動機からの呼数の減少に応じて音声通信用セッションの帯域を減少させるまでの手順を説明するシーケンス図を示す。上述した図５では移動機１０Ａと移動機１０Ｂの双方からの発呼・着信が確立していたが、今度は図６に示すように、移動機１０Ａからの発呼・着信が終了する場合である。

（ＳＴ３０：ＶｏＬＴＥ解放開始）
移動機１０ＢのＶｏＬＴＥ確立完了に引き続き、今度は移動機１０Ａからの発呼・着信が終了する際に、移動機１０ＡとＩＭＳ６０（図１参照）との間で確立していたＶｏＬＴＥコールの解放処理を開始する。

（ＳＴ３１：音声通信用セッショ解放要求）
移動機１０ＡについてのＶｏＬＴＥコールの解放処理が開始されると、ＩＭＳ６０から移動機１０Ａについての音声通信の終了を要求するＥ−ＲＡＢ解放要求がホーム基地局２０に対して送信される。

（ＳＴ３２：音声通信用セッション変更開始）
ホーム基地局２０は、移動機１０ＡについてのＥ−ＲＡＢ解放要求を受けて、品質管理サーバＱＣＳ４５に対して、今度はセッションの帯域を減少させるためのセッション変更要求ＣＭＲｅｑを送信する。このセッション変更要求ＣＭＲｅｑは、顧客構内機器ＣＰＥ２２と第１コアネットワーク４０との間で既に確立し、複数の移動機１０の音声通話に適合した保障帯域で運営されていた音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域を減少させることを要求するものである。

（ＳＴ３３：音声通信用セッション帯域減少）
ホーム基地局２０からのセッション変更要求ＣＭＲｅｑを受けて、品質管理サーバＱＣＳ４５は、音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域を減少させるための変更要求ＲＡＲをＧｘインターフェース経由で送信する。パケットデータ回路網交換機４２はこれを受けて、音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域を減少させ、変更承認ＲＡＡを返す。

（ＳＴ３４：音声通信用セッション変更完了）
音声通信用セッションＤＢ１の帯域変更が完了すると、ホーム基地局２０は、品質管理サーバＱＣＳ４５に対して音声通信用セッション変更完了を報知する。さらに、ホーム基地局２０は、音声通信の変更完了を告知するＥ−ＲＡＢ変更完了をコアネットワーク側に返信する（ＳＴ３５）。

（ＳＴ３６：ＶｏＬＴＥ解放完了）
移動機１０ＡについてのＶｏＬＴＥコールの解放に必要な処理が完了すると、移動機１０Ａについてのホーム基地局２０とＩＭＳ６０との間に確立していたＶｏＬＴＥコールの解放処理が完了し、移動機１０Ａからの音声通信が終了する。

なお、移動機１０ａからの呼数の減少に応じて音声通信用セッションＤＢ１の保障帯域をどのように減少させていくかは任意に設定することが可能である。例えば、呼数が一つ減るたびに保障帯域を減少させていってもよく、また呼数がまとまった設定数減少した場合にそれに応じて保障帯域を減少させていってもよい。保障帯域を頻繁に減少させる方が、ホーム基地局２０に直接接続する移動機１０ｂのリソースへの圧迫を少なくできるというメリットがある一方、処理数が増えるというデメリットがある。逆に、保障帯域を大きな単位で減少させる方が、処理数が減るというメリットがある一方、ホーム基地局２０に直接接続する移動機１０ｂのリソースへの圧迫が大きくなる場合が生じるというデメリットがある。メリットとデメリットを勘案して適宜適切な帯域の減少方法を設定すべきである。

＜図７：音声通信用セッション解放＞
図７に、音声通信用セッションを解放する手順を説明するシーケンス図を示す。

（ＳＴ４０：ＶｏＬＴＥ解放開始）
移動機１０Ａに引き続いて移動機１０Ｂについても音声通信が終了すると、ホーム基地局２０はコアネットワークに対して移動機１０Ｂについての音声通信の終了を告知する。コアネットワーク側からは、ＶｏＬＴＥコールの解放を要求するＥ−ＲＡＢ解放要求が送信される（ＳＴ４１）。これに対して、ホーム基地局２０はＶｏＬＴＥコールの解放を承認するＥ−ＲＡＢ解放応答を返信する（ＳＴ４２）。以上により、ホーム基地局２０とＩＭＳ６０との間に確立されていた移動機１０ＢについてのＶｏＬＴＥコールの解放が完了する。

（ＳＴ４３：音声通信用セッション解放要求）
全ての移動機１０からの音声通信が終了すると、ホーム基地局２０はコアネットワークに対し音声通信に係るセッションの解放を要求する。ホーム基地局２０からのセッション解放要求を受けて、品質管理サーバＱＣＳ４５は、音声通信用セッションＤＢ１を解放するための解放要求ＲＡＲをＧｘインターフェース経由で送信する。パケットデータ回路網交換機４２はこれを受けて、音声通信用セッションＤＢ１を解放し、解放承認ＲＡＡを返す（ＳＴ４４）。

（ＳＴ４５：セッション解放完了）
音声通信用セッションＤＢ１の解放が完了すると、ホーム基地局２０は品質管理サーバＱＣＳ４５に対し音声通信用セッションの解放が完了したことを報知する。以上により、音声通信用セッションの解放処理が全て終了する。

＜図８：ホーム基地局の死活判断＞
図６に、ホーム基地局２０との通信が成功しない場合にセッションを解放する手順を説明するシーケンス図を示す。

セッションはホーム基地局２０の要求に基づいて解放されるものであるため、万一ホーム基地局２０が故障等の局所的な事情で機能不全に陥った場合には、一度確立されたセッションは継続的に利用され続けることになり、マクロセル基地局３０に直接的に接続する移動機１０ｂのリソースが制限されたままになってしまう。そこで本実施形態では、以下のシーケンスによって、ホーム基地局２０が機能しているか否かを判定して、機能していない場合にはセッションの解放を行う。

（ＳＴ５０：死活判定）
品質管理サーバＱＣＳ４５は、定期的にまたは不定期にホーム基地局２０との通信を実行している。ホーム基地局２０からの通信が途絶えた場合、例えば品質管理サーバＱＣＳ４５からの問い合わせに対する回答が所定期間返信されないときや、所定回数の問い合わせに対する回答が得られなかったときには、品質管理サーバＱＣＳ４５はホーム基地局２０が機能不全に陥っていると判断する。

（ＳＴ５１：セッション解放）
ホーム基地局２０が機能不全に陥っていると判断したら、品質管理サーバＱＣＳ４５は、データ通信用のセッションＤＢ９や音声通信用のセッションＤＢ１を解放するための解放要求ＲＡＲを送信する。パケットデータ回路網交換機４２はこれを受けて、当該ホーム基地局２０との間に確立されているセッションを全て解放し、品質管理サーバＱＣＳ４５に解放承認ＲＡＡを返す。

以上の処理により、機能不全に陥ったホーム基地局２０によって生成されたセッションは全て解放されるので、マクロセル基地局３０に直接的に接続する移動機１０ｂのリソースが確保される。また、ホーム基地局２０に対して在圏している移動機１０ａも当該ホーム基地局２０が機能不全になっていれば、マクロセル基地局３０に直接的に接続するか、他のホーム基地局２０経由で接続することになり、通信が確保される。

〔本実施形態の効果〕
以上説明したように、実施形態に係る移動体通信システムによれば、ホーム基地局２０への移動体１０ａの呼数が増加していた場合にはマクロセル基地局３０とホーム基地局２０との間のセッションの保障帯域を増加させるので、ホーム基地局２０と接続する移動体１０ａの通信品質を保障することができる。

一方、ホーム基地局２０への移動体１０ａの呼数が減少していた場合にはマクロセル基地局３０とホーム基地局２０との間に確立していたセッションの保障帯域を減少させるので、マクロセル基地局３０と移動体１０ｂとの間の通信に多くのリソースを割り当てることができ、マクロセル基地局３０に直接的に接続する移動体１０ｂの通信品質を保障することができる。

さらにホーム基地局２０が何らの事情で故障をしており機能不全に陥った場合には、既に確立されていたセッションを解放するので、無駄なリソースの割り当てを回避することが可能である。

〔その他の実施の形態〕
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。

例えば、上記実施形態では、図３においてデータ通信用セッションを追加する場合を例示的に説明し、図４において音声通信用セッションを追加する場合を例示的に説明したが、これに限定されない。また図５において音声通信用セッションの帯域を増加する場合を例示的に説明し、図６において音声通信用セッションの帯域を減少させる場合を例示的に説明したが、これに限定されない。さらに図７において音声通信用セッションを解放する場合を例示的に説明したが、これに限定されない。ホーム基地局２０において在圏する移動機１０ａからの呼数の増減および移動機１０ａにおける通信状態に応じて任意のセッションを追加したり解放したりすることでき、また、任意のセッションの保障帯域を増加したり減少させたりすることが可能であることは当然である。

また、上記実施形態における無線ネットワーク側およびコアネットワーク側の構成は一例であり、本発明を限定するものと捉えてはならない。要は、移動機における通信量を把握可能な無線ネットワーク側の装置の報知により、コアネットワーク側の装置が無線ネットワークにおけるセッションの生成・解放や帯域の増加・減少を制御可能に構成されたシステムであれば、本発明の移動体通信方法を適用することが可能である。

同様に、上記実施形態では、ＬＴＥ規格の移動体通信システムを例示して説明したが、これに限定されず、他の通信規格や将来的に制定される通信規格に対しても本発明を適用可能である。

１…移動体通信システム
１０…移動機
２０…ホーム基地局（ＨｅＮＢ：Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ）
２２…顧客構内機器ＣＰＥ（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）
３０…マクロセル基地局（ｅＮＢ：ｅＮｏｄｅＢ）
４０…第１コアネットワークＥＰＣ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ｃｏｒｅ）
４１…信号交換機ＳＧＷ（Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）
４２…パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇａｔｅｗａｙ）
４３…セキュリティ交換機ＳｅＧＷ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｇａｔｅｗａｙ）
４４…移動管理装置ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）
４５…品質管理サーバＱＣＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｅｒｖｅｒ）
５０…第２コアネットワークＥＰＣ
５１…移動通信交換局ＭＳＣ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）
５２…関門交換ノードＧＭＳＣ（Ｇａｔｅｗａｙ Ｍｏｂｉｌｅ−ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ）
５３…信号交換機ＳＧＷ
５４…パケットデータ回線網交換機ＰＧＷ
５５…移動管理装置ＭＭＥ
５６…通信ポリシー課金規約管理装置ＰＣＲＦ（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）
６０…ＩＰマルチメディアサブシステムＩＭＳ（ＩＰ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）

Claims (7)

1. 移動機との無線通信を制御するホーム基地局と、
   一つ以上の移動機との無線通信を制御し、かつ、前記ホーム基地局との無線通信を制御するマクロセル基地局と、
   前記マクロセル基地局と接続し、前記マクロセル基地局と前記ホーム基地局との間の通信品質を管理する品質管理サーバと、を備え、
   前記品質管理サーバは、
   セッション生成要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを生成し、
   セッション解放要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを解放すること、
   を特徴とする移動体通信システム。
2. 前記マクロセル基地局と接続するパケットデータ回線網交換機をさらに備え、
   前記品質管理サーバは、前記セッション生成要求を受信した場合には前記パケットデータ回線網交換機を制御して前記セッションを生成させ、
   前記セッション解放要求を受信した場合には前記パケットデータ回線網交換機を制御して前記セッションを解放させる、
   請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 前記品質管理サーバは、前記ホーム基地局との通信が成功しなかった場合には確立されていた前記セッションを解放する、
   請求項１または２に記載の移動体通信システム。
4. 前記ホーム基地局は、前記移動機からの呼が開始する場合には前記セッション生成要求を前記品質管理サーバに送信し、
   前記移動機からの呼が終了した場合には前記セッション解放要求を前記品質管理サーバに送信する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動体通信システム。
5. 前記品質管理サーバは、前記移動体からの呼数の増加に伴うセッション変更要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記セッションの保障帯域を増加させ、
   前記移動体からの呼数の減少に伴うセッション変更要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記セッションの保障帯域を減少させる、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の移動体通信システム。
6. 前記ホーム基地局は、前記移動機からの呼数が増加する場合には前記呼数の増加に伴うセッション変更要求を前記品質管理サーバに送信し、
   前記移動機からの呼数が減少した場合には前記呼数の減少に伴うセッション変更要求を前記品質管理サーバに送信する、
   請求項５に記載の移動体通信システム。
7. 移動機との無線通信を制御するホーム基地局と、一つ以上の移動機との無線通信を制御し、かつ、前記ホーム基地局との無線通信を制御するマクロセル基地局と、前記マクロセル基地局を制御するコアネットワークと、を備え、
   前記コアネットワークにおいて、
   セッション生成要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを生成し、
   セッション解放要求を前記ホーム基地局から受信した場合には前記ホーム基地局と前記マクロセル基地局との間のセッションを解放すること、
   を特徴とする移動体通信方法。