JP5184330B2 - 基地局装置および無線通信システム。 - Google Patents

Description

本発明は、基地局装置および無線通信システムに関する。

小型基地局装置（フェムトセルなど）を相互に連携したピアツーピア型のＳＩＰ（Session Initiation Protocol）による呼設定を行うネットワークにおいて、小型基地局装置に収容された移動局装置（ユーザ端末）が、コンテンツの検索、データ送受信などを行う技術が開発されている。上記ネットワークにおいては、移動局装置がＳＩＰプロトコルを用いて小型基地局装置と通信し、小型基地局装置がＳＩＰプロキシサーバとして通信先を検索する。
REsource LOcation And Discovery (RELOAD) Base Protocol, IETF draft, draft-ietf-p2psip-base-00 プロキシ型MOBIKEを用いたハンドオフ方式の提案と評価," 情報処理学会, 研究報告, 2008-MBL-47 p.25-31

しかしながら、上記ネットワーク構成の場合、移動局装置は、小型基地局と通信するためにＳＩＰプロトコルを実装しなければならないという問題がある（実装インパクト増大）。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、移動局装置にＳＩＰプロトコルを実装することなく、コンテンツの検索、データ送受信などを行う技術を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の一態様である小型基地局装置は、ＳＩＰプロトコル非対応の移動局装置が使用するメッセージと、ＳＩＰプロトコル対応の基地局装置が使用するＳＩＰメッセージとを変換する変換部と、移動局装置から他の装置との接続要求情報を取得する接続要求情報取得部と、ＳＩＰメッセージを用いて、他の装置を検索する他装置検索部と、ＳＩＰメッセージを用いて、他装置検索部によって検索された他の装置とのセッションを確立する接続確立部と、セッション確立後、接続要求情報に対する応答情報であって当該セッションを識別する識別情報を含む応答情報を移動局装置に送信する応答情報送信部と、移動局装置から識別情報とともにデータを受信した場合に、識別情報によって識別されるセッションを用いて他の装置にデータを転送し、他の装置からデータを受信した場合に、当該他の装置とのセッションを識別する識別情報を含む応答情報を送信した移動局装置にデータを転送するデータ転送部とを備えることを特徴とする。

上記小型基地局装置は、テータ転送部によるデータの転送実績に応じて課金情報を生成する課金情報生成部を更に備えるようにしてもよい。

上記問題を解決するために、本発明の他の態様である無線通信システムは、ＳＩＰプロトコル対応の基地局装置とＳＩＰプロトコル非対応の移動局装置とを含む無線通信システムであって、移動局装置は、他の装置との接続要求情報を基地局装置に送信する接続要求情報送信部と、基地局装置から、接続要求情報に対する応答情報であって他の装置とのセッションを識別する識別情報を含む応答情報を取得する応答情報取得部と、識別情報とともにデータを基地局装置に送信し、基地局装置からデータを受信するデータ送信部とを備え、基地局装置は、移動局装置が使用するメッセージと、基地局装置が使用するＳＩＰメッセージとを変換する変換部と、移動局装置から接続要求情報を取得する接続要求情報取得部と、ＳＩＰメッセージを用いて、他の装置を検索する他装置検索部と、ＳＩＰメッセージを用いて、他装置検索部によって検索された他の装置とのセッションを確立する接続確立部と、セッション確立後、接続要求情報に対する応答情報であって識別情報を含む応答情報を移動局装置に送信する応答情報送信部と、移動局装置から識別情報とともにデータを受信した場合に、識別情報によって識別されるセッションを用いて他の装置にデータを転送し、他の装置からデータを受信した場合に、当該他の装置とのセッションを識別する識別情報を含む応答情報を送信した移動局装置にデータを転送するデータ転送部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、移動局装置にＳＩＰプロトコルを実装することなく、コンテンツの検索、データ送受信などを行うことができる。また、基地局装置が課金情報を生成し、ユーザ管理（課金管理）を厳密に行うことができる。なお、コンテンツを送受信は基地局装置間において行われるため、基地局や網などを経由する送受信と違い、転送遅延やネットワーク負荷が生じ難い（効率的にコンテンツを送受信できる）。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による無線通信システム１の模式図である。無線通信システム１は、図１に示すように、複数の小型基地局装置１０（小型基地局装置１０ａ、小型基地局装置１０ｂ、小型基地局装置１０ｃ、小型基地局装置１０ｄ。本発明の基地局装置の一例）、複数の移動局装置２０（移動局装置２０ａ、移動局装置２０ｂ、移動局装置２０ｃ、移動局装置２０ｄ）、課金サーバ３０を備える。即ち、無線通信システム１は、Ｐ２Ｐ−ＳＩＰによるオーバーレイネットワークを構成し、小型基地局装置１０間にてピアツーピア型ユーザ・コンテンツ検索を可能にしている。なお、小型基地局装置１０は、「ｃｄｍａ２０００ ＥＶＤＯ」のフェムトセルなどに適用可能である

小型基地局装置１０は、ＳＩＰプロトコルに対応している（ＳＩＰプロトコルを実装している）。一方、移動局装置２０は、ＳＩＰプロトコルに対応していない（ＳＩＰプロトコルを実装していない）。

小型基地局装置１０間はＩＰ通信可能である。小型基地局装置１０間では、ＢｉｔｔｒｅｎｔなどのＤＨＴによるコンテンツのハッシュ表を参照し、分散的にユーザ管理やコンテンツ管理を実施する。また、小型基地局装置１０間ではＰ２Ｐ−ＳＩＰにより、ユーザとのマルチメディアアプリケーションのセッション確立やファイル転送プロトコルなどを実現する。

小型基地局装置１０と移動局装置２０間は、ＣＤＭＡや無線ＬＡＮなどの無線方式を用いる。例えばｃｄｍａ２０００のＥＶＤＯの場合、小型基地局装置１０と移動局装置２０間は、ＰＰＰが用いられ、ＰＰＰ確立手順の中で、移動局装置２０はＩＰアドレスなどを取得する。尚、小型基地局装置１０は、接続時にオペレータのＩＭＳ（IP Multimedia Subsystem）により認証が実施され、暗号化に用いる鍵を取得する。なお、課金サーバ３０は、例えば、ＩＭＳ上に存在する。なお、図１において小型基地局装置の数は４個であるが、説明の便宜上であって、小型基地局装置の数は４個に限定されない。また、当然ではあるが、小型基地局装置と移動局装置は同数である必要もない。

図２は、小型基地局装置１０の機能構成図である。小型基地局装置１０は、図２に示すように、接続要求情報取得部１００、変換部１１０、他装置検索部１２０、接続確立部１３０、応答情報送信部１４０、データ転送部１５０および課金情報生成部１６０を備える。なお、小型基地局装置１０は、アンテナ（非図示）、システムＬＳＩ（ＡＳＩＣ）（非図示）、メモリ（非図示）などのハードウェア資源を有し、これらの資源が協業して機能としての上記各部を実行する。

接続要求情報取得部１００は、移動局装置２０から、他の装置（無線通信システム１上の他の小型基地局装置１０または他の移動局装置２０。図２の説明において同様）とのセッションの確立を要求する情報（以下、「接続要求情報」という）を取得する。接続要求情報を取得した接続要求情報取得部１００は、当該接続要求情報を変換部１１０および応答情報返信部１４０へ供給する。

また、接続要求情報取得部１００は、接続要求情報に加え、移動局装置２０から、他の装置とのセッションの切断を要求する情報（以下、「切断要求情報」という）を取得する。切断要求情報を取得した接続要求情報取得部１００は、当該切断要求情報を変換部１１０および応答情報返信部１４０へ供給する。

変換部１１０は、接続要求情報取得部１００から接続要求情報を取得する。接続要求情報を取得した変換部１１０は、接続要求情報をＳＩＰメッセージに変換する。即ち、変換部１１０は、ＳＩＰプロトコル非対応の移動局装置２０が使用するメッセージ（例えば、接続要求情報、切断要求情報）と、ＳＩＰプロトコル対応の小型基地局装置１０が使用するＳＩＰメッセージとを変換する。例えば、変換部１１０は、移動局装置２０からのＨＴＴＰのメッセージ、ＦＴＰのメッセージ、ＰＰＰのＬＣＰ制御メッセージ、ＩＣＭＰのメッセージなどをＳＩＰメッセージに変換する。接続要求情報をＳＩＰメッセージに変換した変換部１１０は、当該ＳＩＰメッセージ（接続要求）を他装置検索部１２０へ供給する。

また、変換部１１０は、接続要求情報取得部１００から切断要求情報を取得する。切断要求情報を取得した変換部１１０は、切断要求情報をＳＩＰメッセージに変換する。切断要求情報をＳＩＰメッセージに変換した変換部１１０は、当該ＳＩＰメッセージ（切断要求）を接続確立部１３０へ供給する。

他装置検索部１２０は、変換部１１０からＳＩＰメッセージ（接続要求）を取得する。ＳＩＰメッセージ（接続要求）を取得した他装置検索部１２０は、ＳＩＰメッセージを用いて他の装置を検索する。他の装置を検索（発見）した他装置検索部１２０は、検索（発見）した他の装置を特定する情報を接続確立部１３０へ供給する。

接続確立部１３０は、他装置検索部１２０から他の装置を特定する情報を取得する。他の装置を特定する情報を取得した接続確立部１３０は、ＳＩＰメッセージを用いて、当該他の装置とのセッションを確立する。他の装置とのセッションを確立した接続確立部１３０は、セッション確立を示す情報（以下、「セッション確立情報」という）を応答情報送信部１４０へ供給する。なお、セッション確立情報は、確立したセッションを識別する識別情報（例えば、ポート番号）を含む。なお、接続確立部１３０は、セッションを確立したときに、適当な識別情報を割り当てる。

また、接続確立部１３０は、変換部１１０からＳＩＰメッセージ（切断要求）を取得する。ＳＩＰメッセージ（切断要求）を取得した接続確立部１３０は、ＳＩＰメッセージを用いて、当該ＳＩＰメッセージによって示される他の装置とのセッションを切断（終了）する。他の装置とのセッションを切断した接続確立部１３０は、セッション切断を示す情報（以下、「セッション切断情報」という）を応答情報送信部１４０へ供給する。なお、セッション切断情報は、切断したセッションを識別する識別情報を含む。

応答情報送信部１４０は、接続要求情報取得部１００から接続要求情報または切断要求情報を取得する。また、応答情報送信部１４０は、接続確立部１３０からセッション確立情報またはセッション切断情報を取得する。

接続要求情報およびセッション確立情報を取得した応答情報送信部１４０は、当該セッション確立情報をデータ転送部１５０に供給する。また、応答情報送信部１４０は、当該接続要求情報に対する応答情報（当該セッション確立情報に含まれる識別情報を含む）を、当該接続要求情報の送信元である移動局装置２０に送信する。なお、当該応答情報を受信した移動局装置２０は、以降、当該識別情報により識別されるセッションを用いて、他の装置とデータ通信を行うことができるようになる。

切断要求情報およびセッション切断情報を取得した応答情報送信部１４０は、当該セッション切断情報をデータ転送部１５０に供給する。また、応答情報送信部１４０は、当該切断要求情報に対する応答情報（当該セッション切断情報に含まれる識別情報を含む）を、当該切断要求情報の送信元である移動局装置２０に送信する。なお、当該応答情報を受信した移動局装置２０は、以降、当該識別情報により識別されるセッションを用いて、他の装置とデータ通信を行うことができなくなる。

データ転送部１５０は、応答情報送信部１４０からセッション確立情報を取得する。セッション確立情報を取得したデータ転送部１５０は、当該セッション（当該セッション確立情報に含まれる識別情報により識別されるセッション）を管理する管理情報（例えば、識別情報、ＩＰアドレス、ポート番号）を記憶する。また、データ転送部１５０は、応答情報送信部１４０からセッション切断情報を取得する。セッション切断情報を取得したデータ転送部１５０は、該当するセッション（当該セッション切断情報に含まれる識別情報により識別されるセッション）の管理情報を削除（消去）する。

また、データ転送部１５０は、移動局装置２０からセッションを識別する識別情報とともにデータを受信する。データ転送部１５０は、移動局装置２０からセッションを識別する識別情報とともにデータを受信した場合、保持している当該識別情報によって識別されるセッションに関する情報を用いて、接続確立部１３０がセッションを確立した他の装置に当該データを転送する。また、データ転送部１５０は、他の装置からデータを受信した場合に、当該他の装置とのセッションを識別する識別情報を含む応答情報を送信した移動局装置２０に当該データを転送する。

また、データ転送部１５０は、移動局装置２０と他の装置と間のデータ転送実績情報（例えば、ユーザ情報、および、転送データ容量または接続時間）を課金情報生成部１６０へ供給する。なお、接続時間の一例は、セッションに管理情報を記憶していた時間である。

課金情報生成部１６０は、テータ転送部１５０からデータ転送実績情報を取得する。データ転送実績情報を取得した課金情報生成部１６０は、データ転送実績情報を参照して（転送実績に応じて）、課金情報（通信履歴情報）を生成する。課金情報を生成した課金情報生成部１６０は、課金情報を課金情報送信部１７０へ供給する。課金情報送信部１７０は、課金情報生成部１６０から課金情報を取得する。課金情報を取得した課金情報送信部１７０は、当該課金情報を課金サーバ４０へ送信する。

図３は、移動局装置２０の機能構成図である。移動局装置２０は、図３に示すように、接続要求情報送信部２００、応答情報取得部２４０およびデータ送受信部２５０を備える。なお、移動局装置２０は、アンテナ（非図示）、システムＬＳＩ（ＡＳＩＣ）（非図示）、メモリ（非図示）などのハードウェア資源を有し、これらの資源が協業して機能としての上記各部を実行する。

接続要求情報送信部２００は、他の装置（無線通信システム１上の他の小型基地局装置１０または移動局装置２０。以下、図３の説明において同様）とのセッションの確立を要求する接続要求情報を、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０へ送信する。

また、接続要求情報送信部２００は、接続要求情報に加え、他の装置とのセッションの切断を要求する切断要求情報を、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０へ送信する。

応答情報取得部２４０は、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０から、上記接続要求情報に対する応答情報（識別情報を含む）を取得する。なお、当該応答情報を受信した移動局装置２０は、以降、当該識別情報により識別されるセッションを用いて、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０を介して、他の装置とデータ通信を行うことができるようになる。

応答情報取得部２４０は、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０から、応答情報に加え、上記切断要求情報に対する応答情報（識別情報を含む）を取得する。なお、当該応答情報を受信した移動局装置２０は、以降、当該識別情報により識別されるセッションを用いて、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０を介して、他の装置とデータ通信を行うことができなくなる。

データ送受信部２５０は、上記切断要求情報に対する応答情報に含まれる識別情報とともにデータを、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０を介して他の装置に送信する。また、データ送受信部２５０は、当該移動局装置２０を収容する小型基地局装置１０を介して他の装置から、データを受信する。

図４は、無線通信システム１の動作の一例を示すシーケンス図である。移動局装置２０ａは、移動局装置２０ａを収容する小型基地局装置１０ａに接続要求情報を送信する（ステップＳ１０）。例えば、移動局装置２０ａは、ＨＴＴＰプロトコル、ＦＴＰプロトコル、ＰＰＰのＬＣＰ制御メッセージ、ＩＣＭＰメッセージなどを用いて小型基地局装置１０ａに接続要求情報を通知する。なお、接続要求情報は、例えば、接続先のＵＲＩ、メディア（ファイル、音声通信、動画など）、品質関連情報（品質レベルに関する情報など）、および、課金関連情報（接続時間の制限、データ容量の制限など）などから構成される。

小型基地局装置１０ａは、ＳＩＰメッセージを用いて他の装置を検索する（ステップＳ２０）。即ち、小型基地局装置１０ａは、分散ハッシュ表に基づき、対象となる他の装置のＵＲＩとメディアを特定する。なお、図４に示す例において、小型基地局装置１０ａは、小型基地局装置１０ｄを検索（発見）している。

小型基地局装置１０ａは、ＳＩＰメッセージを用いて、小型基地局装置１０ｄとのセッションを確立する（ステップＳ３０、５０）。図４に示す例において、小型基地局装置1０ａは、移動局装置２０ｄを収容した小型基地局装置１０ｄとセッションを確立する。なお、ステップＳ３０は確立要求であって、ＳＩＰメッセージには、メディアのみならず、品質情報なども含まれる。また、当該ＳＩＰメッセージは小型基地局認証時に取得した暗号に用いられる鍵が用いられる。ステップＳ５０は確立要求に対する応答である。また、小型基地局装置１０ｄは必要に応じて移動局装置２０ｄと通信する（例えば、確立要求／応答メッセージの送受信）（ステップＳ４０）

小型基地局装置１０ａは、接続要求情報に対する応答情報（ポート番号を含む）を移動局装置２０ａに送信する（ステップＳ６０）。例えば、動局装置２０ａからＰＰＰのＬＣＰ制御メッセージやＩＣＭＰメッセージによる接続要求情報を受信した場合、ＰＰＰのＬＣＰ制御メッセージやＩＣＭＰメッセージを用いて応答情報を送信する。

識別情報を用いて移動曲装置２０aと小型基地局装置１０ｄとがデータ通信を行う（ステップＳ７０）。例えば、ＰＰＰのＬＣＰ制御メッセージやＩＣＭＰメッセージが用いられた場合には指定されたポート番号へアクセスし、データを送受信する。この際、データは、小型基地局装置１０ａと小型基地局装置１０ｄの間で一旦終端されたあと、移動局装置２０ａと小型基地局装置１０ａの間で送受信される。

移動曲装置２０aと小型基地局装置１０ｄとがデータ通信が終了した場合、小型基地局装置１０ａ、１０ｄは、それぞれ課金情報（通信履歴）を課金サーバ４０へ送信する（ステップＳ８０、９０）。

即ち、無線通信システム１において、移動局装置２０は、通常のＨＴＴＰアクセスやＦＴＰアクセスにより、若しくは下位レイヤであるＰＰＰリンクのＬＣＰ制御メッセージにより、小型基地局装置１０（フェムトセル）内や他の移動局装置２０内に存在するデータファイルなどのコンテンツ要求を、自身を収容する小型基地局装置１０へ送信する。一方、小型基地局１０は、移動局装置からのコンテンツ要求をＳＩＰメッセージに変換し、Ｐ２Ｐ−ＳＩＰおよび分散ハッシュ表（ＤＨＴ）を用いて、他の装置（接続先となる他の小型基地局２０または移動局装置２０）を特定（検索）する。ＳＩＰによる呼設定確立後のデータの送受信は、小型基地局装置１０間で実行し、移動局装置２０へは要求されたアプリケーション（ＨＴＴＰ、ＦＴＰなど）に従って実行する。データ送受信の完了後、小型基地局装置１０は、ＩＭＳ上の課金サーバ４０に課金情報を送信する。

以上、本実施形態によれば、移動局装置２０にＳＩＰプロトコルを実装することなく、コンテンツの検索、データ送受信などを行うことができる。また、小型基地局装置１０が課金情報を生成し、ユーザ管理（課金管理）を厳密に行うことができる。なお、コンテンツを送受信は小型基地局装置１０間において行われるため、基地局や網などを経由する送受信と違い、転送遅延やネットワーク負荷が生じ難い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の一実施形態による無線通信システム１の模式図である。 小型基地局装置１０の機能構成図である。 移動局装置２０の機能構成図である。 無線通信システム１の動作の一例を示すシーケンス図である。

符号の説明

１ 無線通信システム １０ 小型基地局装置１０ 移動局装置 ３０ 課金サーバ １００ 接続要求情報取得部 １１０ 変換部 １２０ 他装置検索部 １３０ 接続確立部 １４０ 応答情報送信部 １５０ データ転送部 １６０ 課金情報生成部 ２００ 接続要求情報送信部、２４０ 応答情報取得部 ２５０ データ送受信部

Claims (3)

1. ＳＩＰプロトコル非対応の移動局装置が使用するメッセージと、ＳＩＰプロトコル対応の基地局装置が使用するＳＩＰメッセージとを変換する変換部と、
   前記移動局装置から他の装置との接続要求情報を取得する接続要求情報取得部と、
   前記ＳＩＰメッセージを用いて、前記他の装置を検索する他装置検索部と、
   前記ＳＩＰメッセージを用いて、前記他装置検索部によって検索された他の装置とのセッションを確立する接続確立部と、
   前記セッション確立後、前記接続要求情報に対する応答情報であって当該セッションを識別する識別情報を含む応答情報を前記移動局装置に送信する応答情報送信部と、
   前記移動局装置から前記識別情報とともにデータを受信した場合に、前記識別情報によって識別されるセッションを用いて前記他の装置に前記データを転送し、前記他の装置からデータを受信した場合に、当該他の装置とのセッションを識別する識別情報を含む応答情報を送信した前記移動局装置に前記データを転送するデータ転送部と
   を備えることを特徴とする基地局装置。
2. 前記テータ転送部による前記データの転送実績に応じて課金情報を生成する課金情報生成部を
   更に備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. ＳＩＰプロトコル対応の基地局装置とＳＩＰプロトコル非対応の移動局装置とを含む無線通信システムであって、
   前記移動局装置は、
   他の装置との接続要求情報を前記基地局装置に送信する接続要求情報送信部と、
   前記基地局装置から、前記接続要求情報に対する応答情報であって前記他の装置とのセッションを識別する識別情報を含む応答情報を取得する応答情報取得部と、
   前記識別情報とともにデータを前記基地局装置に送信し、前記基地局装置からデータを受信するデータ送信部と
   を備え、
   前記基地局装置は、
   前記移動局装置が使用するメッセージと、前記基地局装置が使用するＳＩＰメッセージとを変換する変換部と、
   前記移動局装置から前記接続要求情報を取得する接続要求情報取得部と、
   前記ＳＩＰメッセージを用いて、前記他の装置を検索する他装置検索部と、
   前記ＳＩＰメッセージを用いて、前記他装置検索部によって検索された他の装置とのセッションを確立する接続確立部と、
   前記セッション確立後、前記接続要求情報に対する応答情報であって前記識別情報を含む応答情報を前記移動局装置に送信する応答情報送信部と、
   前記移動局装置から前記識別情報とともにデータを受信した場合に、前記識別情報によって識別されるセッションを用いて前記他の装置に前記データを転送し、前記他の装置からデータを受信した場合に、当該他の装置とのセッションを識別する識別情報を含む応答情報を送信した前記移動局装置に前記データを転送するデータ転送部と
   を備えることを特徴とする無線通信システム。

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