JP5210649B2 - 移動体通信システムの基地局およびそのシャットダウン方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムの基地局およびそのシャットダウン方法に関する。

近年、携帯電話の不感地帯を解消するために家庭や小さなオフィスなど数メートル程度のエリアをカバーするための超小型基地局が普及しようとしている。このような小型基地局をフェムトセル（或いはフェムトセル基地局）と称する。また、フェムトセルが提供する小さいサービスエリアもフェムトセルと呼ばれる。フェムトセル基地局は、通話はもちろんメールやSMS(Short Message Service)やウェブブラウジングなども通常の携帯電話と同様のサービスを提供することができる。携帯電話事業者にとっては低コストで携帯電話のエリア改善ができるメリットがある。また、屋外の既存の広域セルのトラフィックをフェムトセルに逃がすことによってトラフィック的にもメリットが生じる。２GHz帯やそれ以上の周波数帯域で運用される３Gや３．９GおよびIMT-ADVANCEDにおいては屋外のマクロセルと屋内のフェムトセルの組み合わせは必須になっていくものと予想される。

図８は、フェムトセルの予想される設置態様を示す図である。図の上段に示ように既存の広域携帯通信網は、広域基地局ＢＳ１−５によって提供される。他方、図の下段に示すように、フェムトセル（小規模セル）携帯通信網は、広域基地局がカバーしない、電波が届きにくい家屋内や小さなオフィス内に設置されるフェムトセル基地局ＦＣＬ１−３によって提供される。

フェムトセルに関する従来技術として、広域セル内に小さいセルを置いて携帯無線サービスの質を向上させることを狙った技術がある（特許文献１を参照されたい。）。この従来技術では、小さいセルを提供する小型基地局は、常時運用を前提とし、常時移動機にサービスを提供するものであった。しかしながら、個人の家屋や小さなオフィス（即ちＳＯＨＯなど）にフェムトセル基地局が設置された場合、設置場所を留守にしたとき、フェムトセル基地局の電源がオンであることは馴染まない。また、エコロジー、省エネルギー、火災防止の観点から長時間家やオフィスを留守にする場合は、可能な限り電化製品の電源を切ることが望ましく、フェムトセル基地局にも同様のことが言える。
特開2007-129405公報

従って、家にフェムトセルを設置した場合、当該家を留守にするときは、フェムトセル基地局の電源を切る運用がなされることが予想される。しかし、フェムトセル基地局の電源の消し忘れなども発生することが容易に想像される。一方、公衆網の基地局は、公衆にサービスを提供するという性質上、常時電源オンにする運用がなされている。従って、ユーザへのサービスの質を損なわすに、基地局を停止（シャットダウン）する手法はほとんど研究されてこなかった。

図９は、想定されるフェムトセル基地局の運用の様子を示す図である。図に示すようにフェムトセル基地局（装置）は、家屋内に無線通信サービスを提供するエリアＡＲを形成している。ここで、フェムトセル基地局を利用する移動機ＭＳ１にサービスを提供する場合を考える。移動機ＭＳ１を持ったユーザが家にいる（即ちエリアＡＲ内にいる）場合は、ユーザはフェムトセル基地局の電源をオンにする。移動機ＭＳ１を持ったユーザが外出する場合は、ユーザは電源をオフにしてから家を出る。即ち、フェムトセル基地局の電源をオフにするときは、ユーザは移動機ＭＳ１を持っていることになる。このような状況において、電源オフ操作をした直後に電源が切れると、ユーザが携行している移動機ＭＳ１が圏外になってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、一般家庭や小規模のオフィス内に設置されるフェムトセル基地局の運用上生じるであろう不都合を改善する技法（基地局および基地局のシャットダウン方法）を提供することを目的とする。

上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記基地局の停止指示を検出する検出部と、
前記基地局の停止指示を検出すると、移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを該移動機に対して無線通信を試行することによって判定する判定部と、
前記判定部の判定結果により、該移動機が該基地局のエリア内に存在しないと判定された場合に、該基地局を停止するように制御する制御部と、
を具える。

また、第２の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記基地局を介して位置登録を行った移動機に関する情報を格納する記憶部をさらに具え、
前記判定部は、前記記憶部に情報が格納されている移動機に対して呼び出し（ページング）を行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
ことを特徴とする。

また、第２の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記移動体通信システム上のノード（ゲートウェイ、ＢＳＣ、ＭＳＣ、ＨＬＲ、ＶＬＲなど）から、前記基地局のエリア内に存在する可能性のある移動機の情報を取得する取得部をさらに具え、
前記判定部が、
前記ノードから取得した移動機の情報に基づいて、該移動機に対して呼び出しを行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
ことを特徴とする。

また、第４の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記基地局を省電力モードへ移行させる移行指示を検出する検出部と、
前記基地局の移行指示を検出すると、移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを該移動機に対して無線通信を試行することによって判定する判定部と、
前記判定部の判定結果により、該移動機が該基地局のエリア内に存在しないと判定された場合に、該基地局を省電力モードへ移行するように制御する制御部と、
を具える。

また、第５の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記基地局を介して位置登録を行った移動機に関する情報を格納する記憶部をさらに具え、
前記判定部は、前記記憶部に情報が格納されている移動機に対して呼び出し（ページング）を行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
ことを特徴とする。

また、第６の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記移動体通信システム上のノード（ゲートウェイ、ＨＬＲ、ＶＬＲなど）から、前記基地局のエリア内に存在する可能性のある移動機の情報を取得する取得部をさらに具え、
前記判定部が、
前記ノードから取得した移動機の情報に基づいて、該移動機に対して呼び出しを行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
ことを特徴とする。

また、第７の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記省電力モードとは、該基地局の送信動作を停止するモードである（即ち、受信動作のみを行うモード）、
ことを特徴とする。

また、第８の発明による移動体通信システムの基地局は、
前記制御部が、移動機から送信された信号を受信すると、省電力モードを解除する、
ことを特徴とする。

上述したように本発明の解決手段を装置（基地局）として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。なお、下記の方法やプログラムの各ステップは、データの処理においては必要に応じて、CPU、DSPなどの演算処理装置を使用するものであり、入力したデータや加工・生成したデータなどを磁気テープ、HDD、メモリなどの記憶装置に格納するものである。

例えば、本発明を方法として実現させた第９の発明による方法は、
移動体通信システムの基地局のシャットダウン方法であって、
前記基地局のシャットダウン指令を検出するステップと、
前記基地局のシャットダウン指令を検出すると、移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを該移動機に対して無線通信を試行することによって判定するステップと、
前記判定するステップの判定結果により、該移動機が該基地局のエリア内に存在しないと判定された場合に、該基地局をシャットダウンするステップと、
を実行する。

本発明によれば、家屋や小規模のオフィスに設置される基地局が提供するサービスの質を落とさずに省電力化することが可能である。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１によるフェムトセル基地局（小型基地局）のブロック図である。図に示すように、フェムトセル基地局（ＦＣＬ）１００は、アンテナＡＮＴ、ＲＦ送受信部１１０、送信部１２０、受信部１３０、制御部１４０、および記憶部１５０を具える。送信部１２０は、送信系ＲＦ回路部１２２と送信変調部１２４とを有する。受信部１３０は、受信系ＲＦ回路部１３２と受信復調部１３４とを有する。制御部１４０は、検出部１４１、判定部１４２、停止制御部１４３、ベースバンド信号処理部１４４、プロトコル制御部１４５、およびコアネットワークインターフェース制御部１４６を有する。記憶部１５０は、当該フェムトセル基地局を介して位置登録を行った移動機（携帯電話）に関する情報を格納する。

フェムトセル基地局１００は、電源制御部１６０と電源部１７０とをさらに具える。また、電源部１７０は、無停電電源（ＵＰＳ）を介して電源（図示せず）から電力を供給されている。コアネットワークインターフェース制御部１４６は、ブロードバンド回線を介してインターネットなどのネットワークＮＥＴに接続している。ネットワークＮＥＴは、フェムトゲートウェイ（ＦＧＷ）を介して携帯網ＣＮＥＴと接続している。携帯網ＣＮＥＴは、ホーム位置レジスタ（ＨＬＲ）や在圏位置レジスタ（ＶＬＲ）に接続している。

検出部１４１は、フェムトセル基地局（ＦＣＬ）１００の停止指示を検出する。停止指示の検出方法は、多数考えられるが、１つは、ＦＣＬに設けられた電源スイッチ（図示せず）からオフ信号を得ることである。判定部１４２は、ＦＣＬの停止指示を検出すると、記憶部１５０に格納されている情報に基づいて、移動機がＦＣＬのエリア内に存在するか否かを移動機に対して無線通信を試行することによって判定する。無線通信を試行する仕方は、多数有り得るが、ページングによる呼び出しが最も簡便かつ確実であろう。ページングによる呼び出しは、後で図面を参照して詳細に説明する。停止制御部１４３は、判定部１４２の判定結果により、該移動機がＦＣＬのエリア内に存在しないと判定した場合、ＦＣＬを停止（シャットダウン）するように制御する。

図２は、実施例１によるフェムトセル基地局で実行されるシャットダウン方法のフローチャートである。図に示すように、ステップＳ１１にて、フェムトセル基地局の電源をオフにする操作が入力される。この操作入力を受けて、ステップＳ１２では、タイマー待ちを開始する。次にステップＳ１３にて、セル内で待ち受けしている端末（移動機）に対して着信動作（例えばページング）を行う。ステップＳ１４では、端末から応答があるか否かを判定する。応答があった場合はステップＳ１５にて、ループ回数が規定回数以上であるか否かを判定する。ループ回数が規定回数以上でない場合は、ステップＳ１２に戻る。そして、ステップＳ１２では、タイマー用のカウンタを１つ増分する。ステップＳ１４で端末の応答がなかった場合と、ステップＳ１５でループ回数が規定回数以上だった場合は、ステップＳ１６にて、フェムトセル基地局の電源をオフして、処理を終える。本方法によれば、フェムトセル基地局の電源をオフした後、ユーザが家を出て当該フェムトセルのエリアから端末が出た時点で、フェムトセル基地局の電源をオフにすることが可能である。或いは、ステップＳ１６では、電源オフの代わりに、間欠動作や電波の送信を停止するなどの省電力モードに入ってもよい。

図３は、フェムトセル基地局ＦＣＬ１が移動機ＭＳ１を呼び出すときのシーケンス図である。図に示すように、フェムトセル基地局ＦＣＬ１は、ページメッセージを移動機ＭＳ１に送信する。移動機ＭＳ１は、コネクションリクエストメッセージ（応答）をフェムトセル基地局ＦＣＬ１に返信する。フェムトセル基地局ＦＣＬ１としては、応答としてコネクションリクエストメッセージを受けた時点で自基地局のセル内に移動機が待ち受けをしているものと判定することができる。フェムトセル基地局ＦＣＬ１は、コネクションデナイ（拒否；拒否コード＝「チェックのみ」）を返信する。

図４は、電源オフまたは省電力モードから通常状態に復帰する処理のフローチャートである。図に示すように、ステップＳ２１にて、電源オフまたは省電力モードを解除する操作が入力される。なお、この操作は、図示しない電源ボタンを押すことによって入力することができる。または、受信ができる省電力モードの場合、移動機から送信された信号を受信すると、省電力モードを解除する。この操作が入力されると、ステップＳ２２にてフェムトセル基地局はウォームアップ動作を開始する。ステップＳ２３にて、時間同期を開始する。次にステップＳ２４では、フェムトゲートウェイ（ＦＧＷ）に復帰メッセージを送る。ステップＳ２５にて、パイロット信号送出を開始する。ステップＳ２６では、報知メッセージ送出を開始する。ステップＳ２７ではアクセスチャンネルの受付を開始し、ステップＳ２８では他セルからのハンドイン受付を開始する。ステップＳ２９では、トラフィックチャンネルの割当動作を開始し、ステップＳ３０にて、通常オペレーションの復帰を表示する。具体的には、フェムトセル基地局の液晶に文字を表示したり、パイロットランプの色を変更したりすることで、通常オペレーションへの復帰を示す。

実施例２では、電源オフの操作をしないで停止処理（シャットダウン）や省電力モードへの移行処理を開始する手法を説明する。図５は、実施例２によるフェムトセル基地局の処理を説明する図である。図に示すように、家ＨＭにフェムトセル基地局ＦＣＬが設置されている。また、家ＨＭのドアＤＲの錠前ＬＫは、外から鍵がかかったことを検知するセンサ（スイッチなど）が設けられている。この錠前ＬＫのセンサが、外から鍵がかかったことを受け、フェムトセル基地局ＦＣＬに停止指示（移行指示）信号を無線／有線で送信する。この停止指示信号をフェムトセル基地局ＦＣＬの検出部が受信し、停止処理（シャットダウン）や省電力モードへの移行処理を開始する。また、家ＨＭに防犯監視集中制御盤ＢＲＤを設置することもできる。防犯監視集中制御盤ＢＲＤは、家を留守にするときに警戒モード（不審者の侵入を各種センサで監視するモード）に設定することができる。警戒モードに設定された防犯監視集中制御盤ＢＲＤは、フェムトセル基地局ＦＣＬに停止指示（移行指示）信号を無線／有線で送信する。これを受けたをフェムトセル基地局ＦＣＬは、停止処理（シャットダウン）や省電力モードへの移行処理を開始する。このように、家やオフィスの錠前や防犯監視集中制御盤ＢＲＤなどのセキュリティ装置に連動して、停止処理（シャットダウン）や省電力モードへの移行処理を開始することが可能である。即ち、ユーザが電源オフなどの操作をすることなく、停止処理（シャットダウン）や省電力モードへの移行処理が開始できるため、非常に便利であり、フェムトセル基地局の電源の消し忘れを防止することが可能となる。

図７は、本発明の実施例３によるフェムトセル基地局のブロック図である。実施例３のフェムトセル基地局１００ａと実施例１のフェムトセル基地局１００との間で異なる点は、制御部１４０ａ、判定部１４２ａ、取得部１４７、記憶部１５０ａの機能である。実施例３では、記憶部１５０ａと、判定部１４２ａとの処理が以下のように変更される。記憶部１５０ａは、当該ＦＣＬを介して位置登録を行った移動機に関する情報（リストやテーブル）を格納する。図６に、当該ＦＣＬで位置登録を行った移動機に関する情報を含むテーブルの一例を示す。このテーブルの情報は、取得部１４７を使用して、移動体通信システム上のノードであるＨＬＲ或いはＶＬＲから取得することができる。或いは、他のノードであるＢＳＣ（基地局コントローラ）、ＭＳＣ（移動交換局）、フェムトゲートウェイＦＧＷからテーブルの情報を取得してもよい。判定部１４２ａは、記憶部１５０ａに格納されているテーブルやリスト、或いは、取得部１４７によってＦＧＷ、ＨＬＲ、ＶＬＲから取得した情報に含まれる移動機ＭＳ１−４に対して呼び出し（ページング）を行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する。本実施例によれば、当該フェムトセル基地局ＦＣＬの提供するエリア内に存在する蓋然性が高い移動機に対して効率良く、呼び出し（ページング）を行うことが可能となる。

実施例４では、電源オフの操作をしないで停止処理（シャットダウン）や省電力モードへの移行処理を開始する手法を説明する。図６のテーブルに記載された情報を利用する。図６は、フェムトセル基地局が設置された家に住む山田さん家族の携帯電話の情報を含むリストである。これら端末ＩＤや電話番号にフェムトセル基地局が呼び出し（ページング）を行い、１つも応答が無ければセル内にユーザがいる可能性が低く、家族全員が留守である可能性が高い。従って、このような場合には、フェムトセル基地局は、自動的に停止処理（シャットダウン）や省電力モードへの移行処理を開始する。本実施例によれば、ユーザは何ら作業をせずとも、単に家を留守にするだけで自動的にフェムトセル基地局の省電力を図ることが可能となる。

実施例５では、外部から電源オフの操作を入力することによって省電力モードへの移行処理を開始する手法を説明する。本実施例では、図１の検出部１４１が、ネットワークネットＮＥＴから受信した停止指示信号を受信する機能を持つ。この停止指示信号は、ネットワークＮＥＴを介して移動機（携帯電話）やＰＣからフェムトセル基地局のアドレス（ＩＰアドレスやＵＲＬ）に向けて送信されたものである。もちろん、セキュリティのために、この停止指示信号には、当該フェムトセル基地局の使用を許可された端末ＩＤ、さらにはパスワードなどを含ませることが好適である。これに対応して、フェムトセル基地局は、端末ＩＤとパスワードとのセットを記憶部に格納して、これらを照合して、合致した場合のみ省電力モードへの移行処理を開始する。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

本発明の実施例１によるフェムトセル基地局のブロック図である。 実施例１によるフェムトセル基地局で実行されるシャットダウン方法のフローチャートである。 フェムトセル基地局ＦＣＬ１が移動機ＭＳ１を呼び出すときのシーケンス図である。 電源オフまたは省電力モードから通常状態に復帰する処理のフローチャートである。 実施例２によるフェムトセル基地局の処理を説明する図である。 ＦＣＬで位置登録を行った移動機に関する情報を含むテーブルの一例を示す図である。 本発明の実施例３によるフェムトセル基地局のブロック図である。 フェムトセルの予想される設置態様を示す図である。 想定されるフェムトセル基地局の運用の様子を示す図である。

符号の説明

１００，１００ａ フェムトセル基地局（ＦＣＬ）
１１０ 送受信部
１２０ 送信部
１２２ 回路部
１２４ 送信変調部
１３０ 受信部
１３２ 回路部
１３４ 受信復調部
１４０，１４０ａ 制御部
１４１ 検出部
１４２，１４２ａ 判定部
１４３ 停止制御部
１４４ ベースバンド信号処理部
１４５ プロトコル制御部
１４６ コアネットワークインターフェース制御部
１４７ 取得部
１５０，１５０ａ 記憶部
１６０ 電源制御部
１７０ 電源部
ＡＮＴ アンテナ
ＡＲ エリア
ＢＲＤ 防犯監視集中制御盤
ＢＳ１−５ 広域基地局
ＭＳ１−５ 移動機
ＮＥＴ ネットワーク
ＣＮＥＴ 携帯網
ＦＣＬ，ＦＣＬ１−ＦＣＬ３ フェムトセル基地局
ＲＦ 受信系ＲＦ回路部
ＲＦ 送信系ＲＦ回路部
ＵＰＳ 無停電電源
ＶＬＲ 在圏位置レジスタ
ＤＲ ドア
ＦＧＷ フェムトゲートウェイ
ＨＭ 家
ＬＫ 錠前

Claims (9)

1. 移動体通信システムの基地局であって、
   前記基地局の停止指示を検出する検出部と、
   前記基地局の停止指示を検出すると、移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを該移動機に対して無線通信を試行することによって判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果により、該移動機が該基地局のエリア内に存在しないと判定された場合に、該基地局を停止するように制御する制御部と、
   を具える基地局。
2. 請求項１に記載の基地局において、
   前記基地局を介して位置登録を行った移動機に関する情報を格納する記憶部をさらに具え、
   前記判定部は、前記記憶部に情報が格納されている移動機に対して呼び出しを行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
   ことを特徴とする基地局。
3. 請求項１に記載の基地局において、
   前記移動体通信システム上のノードから、前記基地局のエリア内に存在する可能性のある移動機の情報を取得する取得部をさらに具え、
   前記判定部が、
   前記ノードから取得した移動機の情報に基づいて、該移動機に対して呼び出しを行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
   ことを特徴とする基地局。
4. 移動体通信システムの基地局であって、
   前記基地局を省電力モードへ移行させる移行指示を検出する検出部と、
   前記基地局の移行指示を検出すると、移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを該移動機に対して無線通信を試行することによって判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果により、該移動機が該基地局のエリア内に存在しないと判定された場合に、該基地局を省電力モードへ移行するように制御する制御部と、
   を具える基地局。
5. 請求項４に記載の基地局において、
   前記基地局を介して位置登録を行った移動機に関する情報を格納する記憶部をさらに具え、
   前記判定部は、前記記憶部に情報が格納されている移動機に対して呼び出しを行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
   ことを特徴とする基地局。
6. 請求項４に記載の基地局において、
   前記移動体通信システム上のノードから、前記基地局のエリア内に存在する可能性のある移動機の情報を取得する取得部をさらに具え、
   前記判定部が、
   前記ノードから取得した移動機の情報に基づいて、該移動機に対して呼び出しを行い、該移動機から当該呼び出しに対する応答があるか否かに基づいて、該移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを判定する、
   ことを特徴とする基地局。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の基地局において、
   前記省電力モードとは、該基地局の送信動作を停止するモードである、
   ことを特徴とする基地局。
8. 請求項４〜７のいずれか１項に記載の基地局において、
   前記制御部が、移動機から送信された信号を受信すると、省電力モードを解除する、
   ことを特徴とする基地局。
9. 移動体通信システムの基地局のシャットダウン方法であって、
   前記基地局のシャットダウン指令を検出するステップと、
   前記基地局のシャットダウン指令を検出すると、移動機が該基地局のエリア内に存在するか否かを該移動機に対して無線通信を試行することによって判定するステップと、
   前記判定するステップの判定結果により、該移動機が該基地局のエリア内に存在しないと判定された場合に、該基地局をシャットダウンするステップと、
   を実行する基地局のシャットダウン方法。

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