JP5232550B2 - フェムトセル基地局、移動通信システム、フェムトセル基地局の制御方法、フェムトセル基地局制御プログラムおよび移動通信端末 - Google Patents
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また、フェムトセル基地局は、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)、光ファイバー、同軸ケーブル等の固定通信回線に接続され、この固定通信回線を介して携帯電話の通信サービスを提供する。ユーザーの建物内などにフェムトセル基地局を設置し、すでに敷設されているブロードバンド回線に接続することによって、簡便に建物内に基地局を設けることができる。
このようなフェムトセル基地局は、大型のマクロセル基地局を設置することに比べ、簡便かつ低コストで基地局を増設でき、これからの移動通信網のさらなるサービス向上にあって将来を嘱望される技術である。
夜間や休日などの在宅時間が長い時間帯ではユーザーは屋外よりも屋内から電話をかけることが多いので、今後、家屋内にフェムトセル基地局が数多く設置された場合、フェムトセル基地局からブロードバンド回線を介した通信が繋がらないことがしばしば生じると、ユーザーの不便感や不満が高まることが懸念される。
さらに、フェムトセル基地局からネット回線経由の携帯電話通信を利用するユーザーの数が多くなってくると、ネット回線が混み合ってきてデータ伝送がうまくできない場合が多くなることも予想されるが、このような場合に通信が繋がらないとなると、ユーザーの不便は計り知れない。
ここで、フェムトセル基地局を介した通信はインターネット網を経由するため、パケット伝送トラブルによって相手先に繋がらなかったり、つながっても通話がうまく出来なかったりする場合が生じうる。
このような場合、移動通信端末のユーザーは所定操作によって回線切換要求を発信する。すると、回線切換要求はフェムトセル基地局の回線切換要求受信部にて受信される。回線切換要求受信部にて回線切換要求が受信されると、別回線指示部が移動通信端末に対してこのフェムトセル基地局とは別の利用可能な基地局を無線で通知する。例えば、公衆携帯電話通信網を構成するマクロセル基地局であってこのフェムトセル基地局とカバーエリアが重なるものを移動通信端末に向けて指示することが例として挙げられる。そして、フェムトセル基地局は、移動通信端末に別の基地局を指示した後、接続停止処理部によってこの移動通信端末との無線接続を停止する。
移動通信端末は、フェムトセル基地局から指示された基地局にアクセスして接続を確立し、この別の基地局経由で相手先の端末と通信を行う。
このような場合、従来の構成では、フェムトセル基地局を介した通信をあきらめてマクロセル基地局を介した通信に切り換えるためには、フェムトセル基地局からの電波が弱くなるような位置までユーザーが移動してフェムトセル基地局の圏外まで離れなければならない。しかし、大雨や地震、災害時など容易に外出できない場合には、屋内のフェムトセル基地局の在圏状態から脱出して屋外の別の基地局からの電波をつかむことはできない。
また、フェムトセル基地局と移動通信端末との無線接続を切るように電磁的に遮蔽することも考えられるが、移動通信端末自体を電磁遮蔽体で覆ってしまっては移動通信端末が無線通信できなくなるので論外であり、また、フェムトセル基地局を電磁遮蔽体で囲ってしまうと、そのフェムトセル基地局を利用している他の利用者の通信をもまとめて遮断してしまうことになるので他の利用者には迷惑である。
すると、フェムトセル基地局があるがためにかえって不便になるという問題が発生する。
この点、本発明によれば、単純に電波強度だけに基づいて機械的に基地局を選定するのではなく、ユーザーの試行や経験によって最適な基地局を選ぶ余地があるので、ユーザーが自分の判断でより良好な通話状態にする工夫をすることができる。
(第1実施形態)
本発明の移動通信システムの第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態に係る移動通信システム100の全体構成を示す図である。
本実施形態の移動通信システム100は、公衆携帯電話通信網200と、フェムトセル通信網300と、を備える。
ここでいう基地局210は、いわゆるマクロセルを構成する基地局であり、セル半径が数km〜10km程度で、同時に数十の携帯電話機(移動通信端末、移動局)からの多元同時接続が可能である。以降の説明ではマクロセル基地局210と称する。
RNC220は、携帯電話機の位置登録、発着信、ハンドオーバー時等に無線回線制御、呼処理等を行う。
コアネットワーク230はLR(location register:ホームメモリ局)231やGW(gate way:移動通信網関門制御局)232などを含み、携帯電話通信の基幹専用回線を構成している。
フェムトセル基地局400は、建物20内に設置され、小さな出力(例えば20mW以下)で半径数10mのエリア(フェムトセル)をカバーエリアとする小型基地局である。そして、フェムトセル基地局400は、建物20に既に敷設されているブロードバンド回線310に接続され、携帯電話機10がインターネット網320を介して通話するのを中継する。
フェムトセル基地局400の構成および動作については後述する。
なお、建物20内にLANが構築されている場合には、このようなLAN回線にフェムトセル基地局400を接続し、LANを介してフェムトセル基地局400をブロードバンドに繋いでもよいことはもちろんである。
フェムトセル基地局400は、無線通信部410と、RNC部412と、プロトコル制御部413と、インターフェース(I/F)414と、ネットワーク接続部420と、回線切換部430と、を備える。
無線通信部410は、アンテナ411を介して携帯電話機10と無線通信を行う。すなわち、データの符号化や復号化などを行い、所定出力の無線電波を介して携帯電話機10との通信を行う。
RNC部412は、このフェムトセル基地局400につながる携帯電話機10の位置登録の他、一のフェムトセル基地局400に複数(例えば4台)の携帯電話機10が同時接続する場合に周波数分割方式、時分割方式、符号分割方式などの方式によって多元接続制御を行う。
また、フェムトセル基地局400を介した通信はインターネット網320を経由することからTCP/IPプロトコルに従うところ、プロトコル制御部413はこのようなプロトコル変換を行う。
発着信部421は、呼出発信部422と、着信応答部423と、を備える。
呼出発信部422は、携帯電話機10から呼出し要求があった際に相手先携帯電話機の電話番号を乗せた発呼要求をフェムトセル制御局330に向けて発信する。また、フェムトセル制御局330からの呼出要求があった場合、着信応答部453は、フェムトセル制御局330に対してネットワーク接続の応答を行う。
接続確立部424は、フェムトセル制御局330との接続を維持・管理するとともに、呼び出されている携帯電話機10に対して呼出しをかけて携帯電話機同士の通話についても接続を確立させる。
ここで、回線切換要求は、ユーザーが携帯電話機10を操作して能動的に通信回線の切り換えを要求する信号である。
例えば、フェムトセル基地局400を介して相手先に呼出しをかけたにも関わらずインターネット回線のトラフィック障害などによって相手先に繋がらない場合に、ユーザーがフェムトセル基地局経由ではなくマクロセル基地局210を経由して公衆携帯電話通信網200によって電話をかけたい場合がある。
そのような場合に、ユーザーは、所定の操作を行って回線切換要求を発信し、回線切換要求受信部431はその要求を受信する。
携帯電話機10から回線切換要求を発信する操作としては、例えば、キーパットで所定の番号(例えば「0000」)を打つこととし、回線切換要求受信部431には回線切換要求としてこの所定番号を設定登録しておくことが例として挙げられる。
回線切換要求受信部431は、回線切換要求を受信した場合、別回線指示部432および接続停止処理部434に回線切換要求を受信したことを伝達する。
ここで、別回線指示部432には、別回線登録部433が付設されている。
別回線登録部433には、このフェムトセル基地局400をカバーエリアに含むマクロセル基地局210が予め設定登録されている。
このような登録は、フェムトセル基地局400を設置する際に、周囲のマクロセル基地局210の設置状況を調べて、最適と考えられるマクロセル基地局210を別回線として別回線登録部433に設定しておくことが例として挙げられる。
別回線指示部432は、携帯電話機10に対して、別回線登録部433に登録されているマクロセル基地局210の情報を送信する。
接続停止処理部434は、移動局接続停止部435と、制御局接続停止部436と、を備える。
移動局接続停止部435は、回線切換要求を発した携帯電話機10とフェムトセル基地局400との無線接続を停止させるものであり、RNC部412およびネットワーク接続部420に対して前記携帯電話機10との接続を停止させる。
制御局接続停止部436は、前記携帯電話機に関する接続処理でネットワーク接続部420によってフェムトセル制御局330にリンクが繋がっている場合には、これを停止させる。
まず、フェムトセル基地局400を介した通話接続が成功する場合について図3を参照しながら説明する。
発信側の携帯電話機10Aは、フェムトセル基地局400のカバーエリアにあり、フェムトセル基地局400の在圏管理下にあるとする。
この状態において、携帯電話機10Aのユーザーが相手先携帯電話機10Bの電話番号をプッシュして呼出し操作を行う。呼出し発信は携帯電話機10Aからフェムトセル基地局400に送信され(S100)、さらに、フェムトセル基地局400の呼出発信部422からフェムトセル制御局330に伝送される(S110)。呼出し発信はフェムトセル制御局330を介して相手先の携帯電話機10Bが在圏する基地局210に送られ(S120)、この基地局210から相手先携帯電話機10Bに呼出しがなされる。相手先携帯電話機10Bがこの呼び出しに応答すると、逆の経路をたどって応答が発信側携帯電話機10Aに伝送されて通話が確立する。
ユーザーが携帯電話機10Aを操作して相手先携帯電話機10Bに呼出しを行う。呼出し発信は携帯電話機10Aからフェムトセル基地局400に送信され(S200)、さらに、フェムトセル基地局400の呼出発信部422からフェムトセル制御局330に向けて呼出し発信が伝送される(S210)。
ここで、例えばフェムトセル基地局400とフェムトセル制御局330との間で接続障害があり、相手先携帯電話機10Bになかなか繋がらない場合、ユーザーは携帯電話機10Aを操作して、携帯電話機10Aからフェムトセル基地局400に向けて回線切換要求を発信させる(S220)。たとえば、携帯電話機10Aのキーパッドで「0000」と入力して、回線切換要求をフェムトセル基地局400に向けて発信させる。
その一方、フェムトセル基地局400は、移動局接続停止部435によって携帯電話機10Aとの接続を停止し(S270)、また同時に制御局接続停止部436によってこのセッションに関する制御局330への接続を停止する(S280)。
これにより、発信側携帯電話機10Aのユーザーは、当初のフェムトセル基地局経由ではなく、マクロセル基地局経由で相手先携帯電話機10Bと通信することができる。
(1)本実施形態によれば、フェムトセル基地局400を介した通信通話が成功しない場合でも、ユーザーが能動的に所定操作を行ってフェムトセル基地局400と携帯電話機10との接続を切り、別の基地局(210)を経由した通信を行うことができる。これにより、フェムトセル基地局400を介した通信が不調である場合でも別回線に能動的に切り替えて通話を行うことができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態の基本的構成は、第1実施形態に同様であるが、第2実施形態においては、携帯電話機に別回線を指示するにあたり、利用可能な基地局をフェムトセル基地局がサーチして携帯電話機に通知する点に特徴を有する。
図6は、第2実施形態におけるフェムトセル基地局500の構成を示す図である。
図6において、回線切換部430は、別回線指示部432を有するところ、別回線指示部432には別回線サーチ部437が付設されている。別回線サーチ部437は、別回線指示部432が携帯電話機10に別回線を指示するにあたり、利用可能な別回線の基地局をサーチする。別回線サーチ部437は、周囲の電波を受信してそれらの電波強度を所定の閾値に対比し、利用可能な基地局をリストアップする。利用可能な基地局リストは、別回線指示部432に送られる。別回線サーチ部437でサーチする別回線の基地局としては、公衆携帯電話通信網のマクロセル基地局の他、無線LANのアクセスポイントなどであってもよい。
回線切換要求受信部431にて回線切換要求が受信されると、回線切換の動作が行われる。このとき、別回線指示部432は、別回線サーチ部437に利用可能な別回線の基地局(210)をサーチさせる。別回線サーチ部437は、電波受信強度に基づいて利用可能な基地局(210)をサーチし、利用可能な基地局(210)をリストアップする。利用可能な基地局(210)のリストは別回線サーチ部437から別回線指示部432に送られ、さらに、アンテナ411を介して携帯電話機10に送信される。
(3)本実施形態では、周囲の電波状況に基づいて利用可能な基地局をサーチする別回線サーチ部437が設けられているので、その場その時の環境にあわせて好適な基地局を携帯電話機10に指示することができる。
上記実施形態においてはフェムトセル基地局がRNC部を有する場合を例にしたが、個々のフェムトセル基地局がRNCを内蔵せず、別途外部に複数のフェムトセル基地局を管理するRNCがあってもよい。
また、第1実施形態において別回線登録部には利用可能な基地局が一つだけ設定登録されている場合を例示したが、別回線登録部に複数の利用可能な基地局が登録されていて、別回線指示部が複数の利用可能な基地局をリストとして携帯電話機に提供してもよい。
また、回線切換要求を発信するのは呼出発信をかける携帯電話機である場合を例にして説明したが、着信側の携帯電話機が回線切換要求を発信してもよいことはもちろんである。呼出しがあって携帯電話機同士はつながっているが、インターネット回線を用いたパケット通信では通信品質が保てず、会話にならない場合もありうる。このような場合、着信側の携帯電話機でも回線切換要求を発して、マクロセル基地局経由で通話した方が音声がクリアになることがあるので、着信側の携帯電話機から回線切換要求を発信する利点も大いにある。
Claims (8)
- ブロードバンド回線を介してインターネット網に接続されているとともに移動通信端末との無線通信を行って移動通信端末間の通話を中継する基地局であって公衆携帯電話通信網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとするフェムトセル基地局において、
ユーザーの所定操作に応じて前記移動通信端末から発信される回線切換要求を受信する回線切換要求受信部と、
前記回線切換要求受信部にて前記回線切換要求が受信された場合に、前記回線切換要求を発した前記移動通信端末にこのフェムトセル基地局とは別の利用可能な基地局であって、このフェムトセル基地局をカバーエリアに含む前記マクロセル基地局を指示する別回線指示部と、
前記別回線指示部による別回線の指示が実行された後、前記回線切換要求を発した前記移動通信端末とこのフェムトセル基地局との無線接続を停止させる接続停止処理部と、を備える
ことを特徴とするフェムトセル基地局。 - 請求項1に記載のフェムトセル基地局において、
前記別回線指示部には、前記別の利用可能な基地局が予め登録された別回線登録部が設けられている
ことを特徴とするフェムトセル基地局。 - 請求項1に記載のフェムトセル基地局において、
前記別回線指示部には、周囲の電波状況に基づいて前記別の利用可能な基地局をサーチする別回線サーチ部が設けられている
ことを特徴とするフェムトセル基地局。 - 請求項2または請求項3に記載のフェムトセル基地局において、
前記別回線指示部は、
前記移動通信端末のユーザーが任意に基地局を選択できるように複数の利用可能な基地局の情報をリストにして前記移動通信端末に送信する
ことを特徴とするフェムトセル基地局。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のフェムトセル基地局と、
前記フェムトセル基地局と前記インターネット網を介して接続されて前記フェムトセル基地局間のネットワーク制御を行うとともにゲートウェイを介して公衆携帯電話通信網のコアネットワークに接続されているフェムトセル制御局と、を備え、移動通信端末間の無線通話を中継する移動通信システム。 - ブロードバンド回線を介してインターネット網に接続されているとともに移動通信端末との無線通信を行って移動通信端末間の通話を中継する基地局であって公衆携帯電話通信網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとするフェムトセル基地局の制御方法において、
ユーザーの所定操作に応じて前記移動通信端末から発信される回線切換要求を受信する回線切換要求受信工程と、
前記回線切換要求受信工程の後、前記回線切換要求を発した前記移動通信端末にこのフェムトセル基地局とは別の利用可能な基地局であって、このフェムトセル基地局をカバーエリアに含む前記マクロセル基地局を指示する別回線指示工程と、
前記別回線指示工程の後、前記回線切換要求を発した前記移動通信端末とこのフェムトセル基地局との無線接続を停止させる接続停止処理工程と、を備える
ことを特徴とするフェムトセル基地局の制御方法。 - ブロードバンド回線を介してインターネット網に接続されているとともに移動通信端末との無線通信を行って移動通信端末間の通話を中継する基地局であって公衆携帯電話通信網を構成するマクロセル基地局よりも狭いエリアをカバーエリアとするフェムトセル基地局にコンピュータを組み込んで、
このコンピュータを、
ユーザーの所定操作に応じて前記移動通信端末から発信される回線切換要求を受信する回線切換要求受信部と、
前記回線切換要求受信部にて前記回線切換要求が受信された場合に、前記回線切換要求を発した前記移動通信端末にこのフェムトセル基地局とは別の利用可能な基地局であって、このフェムトセル基地局をカバーエリアに含む前記マクロセル基地局を指示する別回線指示部と、
前記別回線指示部による別回線の指示が実行された後、前記回線切換要求を発した前記移動通信端末とこのフェムトセル基地局との無線接続を停止させる接続停止処理部と、して機能させる
ことを特徴とするフェムトセル基地局制御プログラム。 - 請求項1から請求項4に記載のフェムトセル基地局と無線通信を行う移動通信端末であって、
ユーザーの所定操作によって前記回線切換要求を前記フェムトセル基地局に発信する
ことを特徴とする移動通信端末。
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