JP5379123B2

JP5379123B2 - フェムトセル機器を移動体コアネットワークにインターフェイスする方法

Info

Publication number: JP5379123B2
Application number: JP2010503474A
Authority: JP
Inventors: ドルヴォン，ニコラス; フェロン，ディディエ; モンシャナン，ジャン−ピエール
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2028-04-14
Also published as: ATE505054T1; DE602007013701D1; KR20090123957A; KR101515651B1; CN101291464A; EP1983771A1; CN101291464B; EP1983771B1; US20080261563A1; JP2010525643A; WO2008125657A1; US8750829B2

Description

本発明は概略として移動体通信ネットワーク及びシステムに関する。

移動体通信システムの詳細な説明は、特に、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）のような規格団体によって発行された技術規格における文章で見ることができる。

移動体通信システムにおいて、移動局（ＭＳ）即ちユーザ機器（ＵＥ）はアクセスネットワーク（ＡＮ）を介してコアネットワーク（ＣＮ）によって提供される移動体サービスにアクセスを持つ。

移動体通信システムの典型的な例は、特にＧＳＭ（移動体通信のためのグローバルシステム）のような２Ｇシステム及び特にＵＭＴＳ（ユニバーサル移動体通信システム）のような３Ｇシステムである。

特にＣＳベースのサービス（ＣＳは回路交換の略である）、ＰＳベースのサービス（ＰＳはパケット交換の略である)、又は例えばＩＭＳベースサービス（ＩＭＳはＩＰマルチメディア・サブシステムの略である)のようなＩＰベースのサービス（ＩＰはインターネットプロトコルの略である）といった異なるタイプの移動体サービスがある。移動体サービスはコアネットワーク（ＣＮ）によって提供され、従って、特にＣＳドメイン、ＰＳドメイン、及びＩＭＳサブシステムのような異なるドメイン及びサブシステムを備える。

従来的には、移動体サービスは無線アクセスネットワークＲＡＮに対応するアクセスネットワークを介して移動局に配信され、比較的高い移動性を許容するもののユーザにおいては比較的高いコストとなっていた。

ＲＡＮの典型的な例はＧＥＲＡＮ（ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線アクセスネットワークであり、ＥＤＧＥは、ＥｎｈａｎｃｅｄＤａｔａｒａｔｅｆｏｒＧＳＭＥｖｏｌｕｓｉｏｎの略である）及びＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク）である。

現在では、移動体サービスが、特に屋内環境のような低い移動性しか必要としない環境において、より低いコストでユーザに配信されることを可能とする固定の移動体カバレッジに向けて進化している。

移動体コアネットワークによって提供されるサービスを有する固定の移動体カバレッジについて、ＷｉＦｉ／Ｂｌｕｅｔｈｏｏｔｈアクセスポイントに基づくＵＭＡ／ＧＡ技術、及び３Ｇフェムトセル、即ち、そのカバレッジが住宅用市場に適応される３Ｇセル、といった２つの技術が競合している。双方ともＤＳＬ／ブロードバンドライン及び公衆インターネットを介して接続されるアクセスポイント／セルを用いる。

ＵＭＡ／ＧＡ（非ライセンス移動体アクセス／ジェネリックアクセス)技術の記述は特にＵＭＡ／３ＧＰＰ規格において見られる。

Ａ／Ｇｂインターフェイスに対するジェネリックアクセスはまた、「Ａ／Ｇｂモード」ジェネリックアクセスとも言われ、特に３ＧＰＰ＿ＴＳ４３.３１８及びＴＳ４４.３１８に規定されている。

「ｌｕモード」ジェネリックアクセスともいわれるｌｕインターフェイス（即ち、ＵＴＲＡＮのために定義された規格）へのジェネリックアクセスは、特に３ＧＰＰ＿ＴＲ４３.９０２（エンハンスト・ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラ・スタディ（ＥＧＡＮ））に開示されている。

ｌｕインターフェイスへのジェネリックアクセス（「ｌｕモードＧＡＮ」）は、ＩＰネットワークを介してユーザ機器（ＭＳ）とコアネットワークの間の非アクセス階層（ＮＡＳ）プロトコルをトンネリングすることによって実現されるＵＭＴＳ移動体サービスの延長である。ｌｕモードＧＡＮは従来のＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＵＭＴＳ無線アクセスネットワークカバレッジの補完的なものである。

３ＧＰＰ＿ＴＲ４３.９０２において開示されるｌｕモードＧＡＮアーキテクチャを図１に関して簡単に復習する。

ＧＡＮアーキテクチャはジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラＧＡＮＣを含む。Ａ／ＧｂモードＧＡについて規定されたＧＡＮＣの機能はＣＮがＵＴＲＡＮ無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）として現れるように拡張される。Ａ／ＧｂモードＧＡについては、ＧＡＮＣはＭＳからの遠隔アクセストンネルを終端するセキュリティゲートウェイ（ＳＥＧＷ)を含み、それは相互認証、シグナリングに対する暗号化及びデータ整合、音声及びデータトラフィック等を提供する。

ジェネリックＩＰアクセスネットワークはＭＳとＧＡＮＣの間の接続を与える。ＩＰトランスポート接続はＧＡＮＣからＭＳに拡張する。単一のインターフェイスであるＵｐインターフェイスがＧＡＮＣとＭＳの間で定義される。ｌｕモードＧＡＮサービスをサポートするための機能が、Ａ／ＧｂモードＧＡについて規定されるものを介して、このインターフェイスに追加される。

ＧＡＮＣはＵＴＲＡＮについて規定される標準化されたインターフェイスを介してＣＮと相互接続され、それは特に３ＧＰＰ＿ＴＳ２５.４１０で規定されるＣＳサービスのためのｌｕ−ｃｓインターフェイス及び３ＧＰＰ＿ＴＳ２５.４１０で規定されるＰＳサービスのためのｌｕ−ｐｓインターフェイスを含む。

トランザクション制御（例えば、ＣＣ、ＳＭ）及びユーザサービスがコアネットワーク（例えば、ＭＳＣ／ＶＬＲ及びＳＧＳＮ／ＧＧＳＮ）によって提供される。

ＣＳ及びＰＳドメインについての制御及びユーザプレーンＧＡＮアーキテクチャは３ＧＰＰ＿ＴＲ４３.９０２で規定される。例えば、ＰＳドメインの制御プレーンＧＡＮアーキテクチャは図２で召還され、ＰＳドメインのユーザプレーンＧＡＮアーキテクチャは図３で召還される。

ＧＡＮ＿ＰＳドメインの制御プレーンアーキテクチャの主な特徴は以下の通りである。
・下層のアクセスレイヤ及びトランスポートＩＰレイヤがＭＳとＧＡＮＣの間のジェネリック接続を提供する。
・ＩＰｓｅｃレイヤが暗号化及びデータ整合を与える。
・ＴＣＰがＭＳとＧＡＮＣの間のＧＡ−ＲＲＣのための信頼性あるトランスポートを提供する。
・ＧＡ−ＲＣがＩＰ接続を管理し、それはＧＡＮ登録手順を含む。
・ジェネリックアクセス無線リソース制御（ＧＡ−ＲＲＣ）プロトコルが、ＧＡ−ＲＣによって管理される下層のＵｐセッションを用いてＵＴＲＡＮ＿ＲＲＣプロトコルと同等の機能を実行する。なお、ＧＡ−ＲＲＣはＣＳサービス及びＰＳサービス関連のシグナリングメッセージを含む。
・ＧＡＮＣがＧＡ−ＲＲＣプロトコルを終端し、それをＲＡＮＡＰプロトコルとｌｕ−ｐｓインターフェイスを介して相互作用する。
・ＧＳＭ、ＳＭ及びＳＭＳ等についてのＮＡＳプロトコルがＭＳとＳＧＳＮの間で透過的に搬送される。
・ｌｕ−ｐｓシグナリングトランスポートレイヤの選択肢（ＡＴＭ及びＩＰベース）が２５.４１２で規定される。

ＧＡＮ＿ＰＳドメインのユーザプレーンアーキテクチャの主な特徴は以下の通りである。
・下層のアクセスレイヤ及びトランスポートＩＰレイヤがＭＳとＧＡＮＣの間のジェネリック接続を提供する。
・ＩＰｓｅｃレイヤが暗号化及びデータ整合を与える。
・ＧＡ−ＲＲＣプロトコルがＭＳとＧＡＮＣとの間で動作してＵｐインターフェイスにわって上位レイヤのペイロード（即ち、ユーザプレーンデータ）をトランスポートする。
・ＰＳユーザデータがＭＳとＣＮの間で透過的に搬送される。
・ＧＡＮＣがＧＡ−ＲＲＣプロトコルを終端し、ＧＴＰ−Ｕを用いてそれをｌｕ−ｐｓインターフェイスへ相互作用させる。

ＵＭＡ／ＧＡ及びフェムトセル技術は空中上及び公衆インターネット上でセキュリティを必要とする。両技術はコアネットワークに接続される無線アクセスネットワーク（及び潜在的にそれ以上）からなる。

共通のＧＡＮＣがフェムトセル技術及びＵＭＡ／ＧＡ技術に対して再利用され得る解決手段が、http://www.kineto.comで入手可能なＫｉｎｅｔｏの論文、タイトル「ＴｈｅＣａｓｅｆｏｒＵＭＡ−ＥｎａｂｌｅｄＦｅｍｔｏｃｅｌｌｓ」に記載されている。

この解決手段では、ＧＡＮＣはｌｕ−ｃｓ及びｌｕ−ｐｓインターフェイスを介してコアネットワークに接続される。さらに、フェムトセル機器は修正されたＵｐインターフェイスを介してＧＡＮＣに接続され、それは３ＧＰＰ＿ＴＲ４３.９０２ｖ１.１.０に記載される「ｌｕ−ＧＡＮエンハンストＧＡＮ」ソリューションの「エアインターフェイス」である。フェムトセル機器は、修正されたＵｐを介してインターフェイスされるＧＡＮクライアントをエミュレートするのと同様に、ＵＭＴＳ＿Ｕｕインターフェイス、ＭＡＣ、ＲＬＣ、ＲＲＣ及びＰＤＣＰレイヤの終端を実行する。

セキュリティの観点で、両ＵＭＡ／ＧＡ及びＵＭＴＳフェムトセル技術は空中上及び公衆インターネット上でのセキュリティを要求する。
・ＵＭＡ（ＧＡＮ）では、ユーザが端末−ネットワーク手順を介して認証され、セキュリティが端末とＧＡＮＣセキュリティゲートウェイの間のＩＰｓｅｃトンネルを介して実現され、ＷｉＦｉ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアクセスポイントが簡単なリレーとして挙動する。
・３Ｇフェムトセルでは、エアインターフェイスはレガシーＵＭＴＳインターフェイスであり、暗号化機能はＲＮＣ機能（ＲＬＣレイヤ）にある。ＲＮＣ機能がフェムトセル機器内に位置する解決手段では、エアインターフェイスが暗号化されるがフェムトセル／ネットワーク経路も暗号化されなければならない。

その目的のために、フェムトセル機器は端末への安全な接続を保障するように認証されなければならない。解決手段はフェムトセル機器をＧＡＮ加入者としてみなすことからなり、フェムトセル機器は認証のためのＳＩＭ／ＵＳＩＭを含み、公衆インターネットを介して搬送されるＵｐインターフェイスを暗号化するためのＩＰｓｅｃ終端として動作する。

最後に、適切なＧＡＮＣノードがレガシーＵＭＡ（ＧＡＮ）手順を介して「発見」される。このメカニズムによってコアネットワークにおける移動管理シグナリングを最小化してＧＡＮＣノード間で負荷共有を実行することが可能となる。

本発明によって認識されているように、このような解決手段には幾つかの問題が挙げられ、又は幾つかの欠点がある。特に：
− 第１に、ＴＲ４３.９０２に記載される修正Ｕｐインターフェイスは実際にはフェムトセルとＧＡＮＣをインターフェイスするのには適合されていない。特に：
・ＵＭＴＳ暗号化キーを搬送するＵｐメッセージが存在しないが、それらはＵｕ暗号化のためにフェムトセル機器で必要とされる。
・入着ハンドオーバーにおいてフェムトセルにリソース割当てリクエストを搬送するＵｐメッセージが存在しない。
・端末ＩＭＳＩをＵＭＴＳにおけるＲＮＣに与えるのに使用されるＲＡＮＡＰ共通ＩＤメッセージは修正Ｕｐインターフェイスにおいて対応関係を持たない。
− 第２に、フェムトセル機能はノードＢ及びＲＮＣ機能に対して制限される。例えば、一般に、フェムトセル機器がＧｉインターフェイスを介してＩＭＳに直接接続され得る完全ＩＭＳアーキテクチャを用いる場合のように、この解決手段をノードＢ、ＲＮＣ、ＳＧＳＮ及びＧＧＳＮ機能を含むフェムトセルとともに使用することはできない。言い換えると、この解決手段は様々なフェムトセルアーキテクチャに対処するほどには柔軟ではない。

このような問題の一部又は全部を解決すること、又はこのような欠点の一部又は全部を回避することが本発明の課題である。さらに、本発明はＧＡＮセル及びフェムトセルについての共通ＧＡＮＣを３ＧＰＰ＿ＴＳ４３.３１８で規定されるレガシーＧＡＮ規格とともに使用することができ、同様にそれに適用されることができるが、ＴＲ４３.９０２で記載される「ｌｕモード」エンハンストＧＡＮは必要とされない。より一般的には、固定の移動体カバレッジ技術を改善することが本発明の課題である。

本発明の一側面において、フェムトセル機器を移動体コアネットワークにインターフェイスするための方法によってこれら及び他の課題が達成され、その方法は、
− 前記フェムトセル機器の少なくとも１つの移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスによってフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して接続するステップを備え、（ｌｕ−ｃｓ、ｌｕ−ｐｓ、Ｇｎ、Ｇｉのような）前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間に確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継される。

本発明による方法は、
− 前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間で実行される認証手順の結果として、前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの前記セキュリティゲートウェイとの間に前記安全なトンネルを確立するステップ
を備えることもできる。

本発明による方法は、
− 前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間の発見及び登録を実行するステップ
を備えることができる。

本発明による方法は、
− 前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラによって前記フェムトセル機器に、前記少なくとも１つのフェムトセル移動体ネットワークエンティティが接続され得る少なくとも１つのフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのアドレスを提供するステップ
を備えることができる。

本発明による方法は、
− 前記フェムトセル機器を前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラに登録する時に前記少なくとも１つのアドレスを提供するステップ
を備えることができる。

本発明による方法は、
− 前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティにおいて、複数のフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプに接続する複数の移動体ネットワーク標準インターフェイスを集中化するステップ
を備えることができる。

本発明による方法は、
− 前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティにおいて前記集中化するステップを実行するときにアドミッション制御を実行するステップ
を備えることができる。

本発明による方法は、
− 前記フェムトセル機器によって前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラに、前記少なくとも１つのフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプに接続する標準移動体ネットワークインターフェイスのタイプに関する情報を提供するステップ
を備えることができる。

本発明による方法は、
− 前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間で実行される発見及び／又は登録の時に前記情報を提供するステップ
を備えることができる。

本発明による方法は、
− 前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティにおいて、複数のフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプに接続する複数の移動体ネットワーク標準インターフェイスを集中化するときに前記情報を用いるステップ
を備えることができる。

本発明の他の側面において、本発明による方法を実行するための、特にジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラＧＡＮＣ、フェムトセル機器、フェムトセル移動体ネットワークエンティティ、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのような種々のネットワークエンティティによって上記及び他の課題が達成される。

本発明の他の側面はそれゆえフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティであって、
− フェムトセル機器の少なくとも１つの移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスによってフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して接続する手段を備え、前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間に確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継される。

本発明によるフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティは、
− 複数のフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプに接続する複数の移動体ネットワーク標準インターフェイスを集中化する手段
を備えることができる。

本発明によるフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティは、
− 前記集中化を行うときにアドミッション制御を実行する手段
を備えることができる。

本発明によるフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティは、
− 前記集中化を実行するときに、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して、少なくとも１つのフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプに接続する標準移動体ネットワークインターフェイスのタイプに関する情報を使用する手段
を備えることができる。

本発明の他の側面はフェムトセル機器の移動体ネットワークエンティティであり、
− 前記移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスによってフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して接続する手段を備え、前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間に確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継される。

本発明の他の側面はフェムトセル機器であって、
− ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラに、前記フェムトセル機器の少なくとも１つの移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークタイプに接続する標準移動体ネットワークインターフェイスのタイプに関する情報を提供する手段
を備えることができる。

本発明によるフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティは、
− 前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間で発見及び／又は登録を実行する時間に前記情報を提供する手段
を備えることができる。

本発明によるフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティは、
− メッセージＧＡ−ＲＣレジスタリクエストにおいて前記情報を提供する手段
を備えることができる。

本発明の他の側面はジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラであって、
− フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのトランスポートアドレス（例えば、ＩＰアドレス）をフェムトセル機器に転送する手段を備え、前記フェムトセル機器の少なくとも１つの移動ネットワークエンティティは少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスを介して接続され、前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間で確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継される。

本発明によるジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラは、
− フェムトセルＧＡＮ登録手順中に前記フェムトセル機器に前記トランスポートアドレスを送信する手段
を備えることができる。

本発明によるジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラは、
− メッセージＧＡ−ＲＣレジスタアクセプトにおいて前記トランスポートアドレスを送信する手段
を備えることができる。

本発明の上記及び他の課題が添付図面との関連で以降の記載からさらに明らかになる。

図１は「ｌｕモード」ＧＡＮアーキテクチャを召還するものである。図２は、例えばＰＳドメイン制御プレーンについて、図１で召還されたＧＡＮアーキテクチャのためのプロトコルアーキテクチャの一例を召還するものである。図３は、例えばＰＳドメインユーザプレーンについて、図１で召還されたＧＡＮアーキテクチャのためのプロトコルアーキテクチャの一例を召還するものである。図４は本発明によるネットワークアーキテクチャの一例を示すものである。図５は、例えば、ｌｕ−ｐｓインターフェイスでフェムトセル機器のＲＣＮエンティティをＳＧＳＮノードに接続するときに、例えばＰＳドメインユーザプレーンについて、本発明によるネットワークアーキテクチャの一例のためのプロトコルアーキテクチャの一例を示すものである。図６は、例えばｌｕ−ｐｓインターフェイスでフェムトセル機器のＲＣＮエンティティをＳＧＳＮノードに接続するときに、例えばＰＳドメインユーザプレーンについて、本発明によるネットワークアーキテクチャの一例のためのプロトコルアーキテクチャの一例を示すものである。図７はＧＡＮ登録の一例を示すものである。

本発明は、種々のフェムトセルアーキテクチャに適用するのに十分柔軟な共通のアーキテクチャを構築するためにＵＭＡ／ＧＡとフェムトセル技術の間の共通性を利用することを提案する。

幾つかのフェムトセルアーキテクチャが存在し、それらは異なるサービスに対して最適化される。例えば、フェムトセル機器は標準ＵＭＴＳコアネットワークに接続されるＲＮＣ機能をノードＢに加えたものからなっていてもよいし、又はボイスオーバーＩＭＳを含む将来の完全ＩＭＳサービスのためのＳＧＳＮ及びＧＧＳＮを含むこともできる。

提案される解決手段は種々のフェムトセルアーキテクチャに共通するように、そのような柔軟性を許容する。

主に３種類のフェムトセルアーキテクチャが存在する。それは、
− 公衆インターネットを介して接続されたホームデバイスがノードＢ機能を有し、ＲＮＣがオペレータのネットワーク内に位置するようなノードＢベースのフェムトセル。ノードＢベースのフェムトセルの１つの有利な効果は、ソフトハンドオーバーを使用できることであるが、周波数／コードのプランニングが複雑である。さらに、ｌｕｂインターフェイスはあるベンダと他のベンダで完全には同一でないので、多数のフェムトセルを有する住宅用市場においては現実的な問題となる。これはネットワークへのフェムトセルインターフェイスは完全に相互動作可能でなければならないという強力な前提として理解される。
− ホームデバイスがノードＢとＲＮＣ機能双方を含むようなｌｕベースのフェムトセル。このアーキテクチャの１つの有利な効果は、それがＲＡＮとしてＭＳＣ及びＳＧＳＮに接続され得ることである。
− ホームデバイスがノードＢ、ＲＮＣ、ＳＧＳＮ及びさらにはＧＧＳＮ機能を含むようなＧｎ／Ｇｉベースのフェムトセル。これらは、ＰＳ−ＣＳ＿ＶＣＣハンドオーバーが実施されない限り、主にボイスオーバーＣＳのためにｌｕ−ｃｓを介してインターフェイスされ得る。Ｇｎ／Ｇｉフェムトセルの有利な効果は、それらがＳＧＳＮ及びＧＧＳＮをバイバスすること、及びそれらがＩＭＳ対応であることである。

本発明では、上記の解決手段におけるように、フェムトセルは、コアネットワークにアクセスする権利はないが３ＧＰＰ＿ＴＳ４３.３１８及びＴＳ４４.３１８で標準化されたＵｐインターフェイスを介してＧＡＮ発見／登録手順を実行するＧＡＮ加入者とみなされる。フェムトセル機器はその認証及びセキュリティのためのＳＩＭ又はＵＳＩＭを含む。フェムトセル認証は標準ＧＡＮ手順（ＥＡＰ−ＳＩＭ、ＥＡＰ−ＡＫＡ）によって実行される。認証段階の終了時に、ＴＳ４３.３１８に従ってＧＡＮＣのセキュリティゲートウェイとフェムトセルの間にＩＰｓｅｃトンネルがセットアップされる。

しかし、本発明は特に以下を規定する。
（ａ）Ｕｐインターフェイスは、単一の加入者として見えるフェムトセルによって使用されるだけである。

（ｂ）ＧＡＮＣはＧＡＮＣ登録を介してＣＮノードのアドレスをフェムトセルに提供する。

（ｃ）加入者及びＵＥはＧＡＮＣによって知られる必要はない。即ち、ＧＡＮＣはＵＥコンテキストを有さず、個々のＵＥについてのＧＡＮ機能を何も実行しない。

（ｄ）ＧＡＮＣはＣＮとのインターフェイスを必要としない。
・フェムトセルはＧＡＮ加入者であるがＣＮ加入者ではなく、ＣＮアクセスの必要性はない。
・ＵＭＴＳ加入者に関するインターフェイス（ｌｕ−ｃｓ、ｌｕ−ｐｓ、Ｇｎ、Ｇｉ等）はフェムトセル認証時に確立されたＩＰｓｅｃトンネルにおいてカプセル化され、セキュリティゲートウェイによってコアネットワークノードに中継される。

（ｅ）さらに、フェムトセルの数が多くなると、フェムトセル機器（ノードＢ、ＲＮＣ、ＳＧＳＮ）に含まれる機能に従って、１つのコアネットワークノードから見えるＲＮＣ又はＳＧＳＮの数を最小化することが必要となり得る。その目的のために、例えば、ＩＰトランスポートとＡＴＭトランスポートの間に「マルチプレクサ／コンセントレータ」（フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ）機能及び何らかのトランスポートレイヤ適合があってもよい。フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ機能は２つの主な目標を持つ。それは、
・コアネットワークノードから見えるノードの数を最小化すること。例えば、フェムトセル機器がノードＢ及びＲＮＣ機能からなる場合、及びＮ個のフェムトセル機器ノードがある場合、ＭＳＣ／ＳＧＳＮノードはＭ個のＲＮＣを見ることになる。なお、Ｍ＜Ｎである。
・アドミッション制御を実行すること。アドミッション制御は、多重化されたインターフェイス、即ち、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイとコアネットワークノードの間での輻輳を回避するために、呼、セッション等を受入れ／拒否することからなる。

（ｆ）最後に、種々のタイプのフェムトセル機器（例えば、タイプ１＝ノードＢ＋ＲＮＣ機能、タイプ２＝ノードＢ＋ＲＮＣ＋ＳＧＳＮ機能、タイプ３＝ノードＢ＋ＲＮＣ＋ＳＧＳＮ＋ＧＧＳＮ機能、等）を接続することを可能とするために、フェムトセル機器はそのタイプを、ＧＡＮ発見及び／若しくは登録手順の間又は他のいずれかの時間にＧＡＮＣに送信することができる。その後、ＧＡＮＣはこの情報を、その機能を対応のカプセル化されたインターフェイス（ｌｕ、Ｇｎ、Ｇｉ等）に適応させるフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ機能に中継することができる。さらに、「フェムトセル移動体ネットワークエンティティタイプ」は幾つかのサブタイプ、ＣＳドメインについて１つのタイプ、ＰＳドメインについて１つのタイプとなり得る。これによって、例えば、結合されたｌｕ−ｃｓ／Ｇｎでインターフェイスされるフェムトセル機器を有することが可能となる。

（ｇ）フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのトランスポートアドレス（例えば、ＩＰアドレス）はフェムトセル機器ＧＡＮ登録手順中にＧＡＮＣによって転送できる。

（ｈ）これはＣＤＭＡ２０００フェムトセル等のようなあらゆる種類のフェムトセルに拡張できる。

本発明によるシステムアーキテクチャの例を図４に示す。

図４に示す例では、システムは、
− ＭＳ／ＵＥ、
− ＧＡＮ、
− フェムトセル機器、
− 移動体コアネットワーク
を備える。

図４に示す例では、ＧＡＮは、
− ＷＬＡＮＩＰネットワーク、
− ＧＡＮＣ（ＳＥＧＷ、並びに登録及びセキュリティ関連のＧＡＮ手順を実行するＧＡＮＣアプリケーションパートを含む）、
− フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ（ＭＵＸ／ＣＮＴで示す）
を備える。

図４に示す例では、フェムトセル機器は、
− ノードＢ、
− ＲＮＣ、
− ＳＧＳＮ（例示においてはオプション）
を含む異なる移動体ネットワークエンティティを備える。

図４に示す例では、フェムトセル機器はまた、プロキシＧＡＮ（登録及びセキュリティ関連のＧＡＮ手順を実行する）を備える。

図４に示す例では、移動体コアネットワークは、例示として、
− ＭＳＣ、
− ＳＧＳＮ、
− ＧＧＳＮ
を含む異なる移動体コアネットワークノードタイプを備える。

例示の移動体コアネットワークノードに接続される外部ネットワークは、この例では、ＩＳＤＮ（ＭＳＣに接続される）、ＩＭＳ及びＰＤＮ（ＧＧＳＮに接続される）を含む。

フェムトセル移動体ネットワークエンティティを移動体コアネットワークに接続する標準移動体ネットワークインターフェイスタイプは、例示においては、
− ＲＮＣをＭＳＣに接続するｌｕ−ｃｓインターフェイス及びＲＮＣをＳＧＳＮに接続するｌｕ−ｐｓインターフェイスを含む、ＲＮＣを移動体コアネットワークに接続するｌｕインターフェイス、
− ＳＧＳＮとＧＧＳＮに接続するＧｎインターフェイス
を含む。

図４には、フェムトセル機器とＧＡＮＣのセキュリティゲートウェイＳＧＷの間に確立された安全なトンネルが図示されている。例示では、フェムトセル移動体ネットワークエンティティＲＮＣ、ＳＧＳＮは、移動体コアネットワークノードＭＳＣ、ＳＧＳＮ、ＧＧＳＮに、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティ（ＭＵＸ／ＣＮＴで示す）を介して標準インターフェイスｌｕ（ｌｕ−ｃｓ、ｌｕ−ｐｓ）、Ｇｎで接続され、前記標準インターフェイスは前記安全なトンネルにおいてカプセル化され、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって移動体コアネットワークノードに中継される。

図５は、例えば、ｌｕ−ｐｓインターフェイスでフェムトセル機器のＲＣＮエンティティをＳＧＳＮノードに接続するときに、例えばＰＳドメインユーザプレーンについて、本発明によるネットワークアーキテクチャの一例のためのプロトコルアーキテクチャの一例を示すものである。

図６は、例えばｌｕ−ｐｓインターフェイスでフェムトセル機器のＲＣＮエンティティをＳＧＳＮノードに接続するときに、例えばＰＳドメインユーザプレーンについて、本発明によるネットワークアーキテクチャの一例のためのプロトコルアーキテクチャの一例を示すものである。

図５及び６の例では、標準移動体ネットワークインターフェイス（ｌｕ）はフェムトセル機器とセキュリティゲートウェイの間で確立される安全なトンネルにおいてカプセル化され、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって移動体コアネットワークノードＳＧＳＮに中継される。カプセル化されたインターフェイスはｌｕ／ＩＰｓｅｃで示される。ｌｕ／ＩＰｓｅｃインターフェイスはフェムトセル機器をフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイに接続する。

図７は本発明によるＧＡＮ登録手順の一例を示すものである。

図７の例では、特に、フェムトセル機器がメッセージＧＡ−ＲＣ登録リクエストをＧＡＮＣに送信するステップが図示され、前記メッセージはフェムトセル／移動体ネットワークエンティティタイプを含む。

図７で示す例では、メッセージＧＡ−ＲＣ登録アクセプトにおいて、フェムトセルＧＡＮ登録手順中に、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのトランスポートアドレス（例えば、ＩＰアドレス）がＧＡＮＣによってフェムトセル機器に転送されるステップも図示されている。

本発明はまた、移動体コアネットワークでフェムトセル機器をインターフェイスする方法（例えば、上記の方法）に加えて、その課題に対して、特にジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラＧＡＮＣ、フェムトセル機器、フェムトセル移動体ネットワークエンティティ、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのような、本発明による方法を実行する手段を備える種々のネットワークエンティティを有する。

上述の手段の詳細な実施は当業者には特に問題となることはなく、従って当業者には、そのような手段はそれらの機能によって上記に開示されたものよりも完全に開示される必要はない。

Claims

フェムトセル機器を移動体コアネットワークにインターフェイスするための方法であって、
前記フェムトセル機器の少なくとも１つの移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスによってフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して接続するステップを備え、前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間に確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継される方法。
請求項１の方法であって、
前記接続するステップは、前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間で実行される認証手順の結果として、前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの前記セキュリティゲートウェイとの間に前記安全なトンネルを確立する、方法。
請求項１又は２の方法であって、
前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間の発見及び登録を実行するステップ
を更に備える方法。
請求項１から３いずれか一項に記載の方法であって、
前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラによって、前記フェムトセル機器に、前記少なくとも１つのフェムトセル移動体ネットワークエンティティによる接続のための少なくとも１つの前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのアドレスを提供するステップ
を更に備える方法。
請求項４の方法であって、
前記提供するステップは、前記フェムトセル機器を前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラに登録する時に前記少なくとも１つのアドレスを提供する、方法。
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法であって、
前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティにおいて、複数のフェムトセル移動体ネットワークエンティティを、少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプの少なくとも１つのノードに接続する複数の移動体ネットワーク標準インターフェイスを集中化するステップ
を備える方法。
請求項６の方法であって、
前記集中化するステップは、アドミッション制御を実行する、方法。
請求項１から７いずれか一項に記載の方法であって、
前記フェムトセル機器によって前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラに、前記少なくとも１つのフェムトセル移動体ネットワークエンティティを、少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプの少なくとも１つのノードに接続する、少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスの少なくとも１つのタイプに関する情報を提供するステップ
を更に備える方法。
請求項８の方法であって、
前記情報を提供するステップは、前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間で実行される発見、又は登録の時に前記情報を提供する、方法。
請求項８又は９の方法であって、
前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティにおいて、複数のフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプに接続する複数の移動体ネットワーク標準インターフェイスを集中化するときに前記情報を用いるステップ
を更に備える方法。
フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティであって、
フェムトセル機器の少なくとも１つの移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスによってフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して接続するよう構成され、前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間に確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継されるものである
フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティ。
請求項１１のフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティであって、
複数のフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプの少なくとも１つのノードに接続する複数の移動体ネットワーク標準インターフェイスを集中化するよう更に構成された、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティ。
請求項１２のフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティであって、
前記集中化を実行するときにアドミッション制御を実行するよう更に構成された、
フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティ。
請求項１２のフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティであって、
前記集中化を実行するときに、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して、少なくとも１つのフェムトセル移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードタイプに接続する少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスの少なくとも１つのタイプに関する情報を使用するよう更に構成された、
フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティ。
フェムトセル機器の移動体ネットワークエンティティであって、
前記移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスによってフェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティを介して接続するよう構成され、前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間に確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継されるものである移動体ネットワークエンティティ。
フェムトセル機器であって、
ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラに、前記フェムトセル機器の少なくとも１つの移動体ネットワークエンティティを少なくとも１つの移動体コアネットワークタイプに接続する少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスの少なくとも１つのタイプに関する情報を提供するよう構成され、
前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間に確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって移動体コアネットワークノードに中継される、フェムトセル機器。
請求項１６のフェムトセル機器であって、
前記フェムトセル機器と前記ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラの間で発見及び／又は登録を実行する時間に前記情報を提供するよう構成された、フェムトセル機器。
請求項１７のフェムトセル機器であって、
メッセージＧＡ−ＲＣレジスタリクエストにおいて前記情報を提供するよう更に構成された、フェムトセル機器。
ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラであって、
フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティのトランスポートアドレスをフェムトセル機器に転送するよう構成され、前記フェムトセル機器の少なくとも１つの移動ネットワークエンティティは少なくとも１つの移動体コアネットワークノードに少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスを介して接続され、前記少なくとも１つの標準移動体ネットワークインターフェイスは前記フェムトセル機器とジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラのセキュリティゲートウェイとの間で確立された安全なトンネルにおいてカプセル化され、前記フェムト・コア・ネットワーク・ゲートウェイ・エンティティによって前記移動体コアネットワークノードに中継されるものであるジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラ。
請求項１９のジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラであって、
フェムトセルＧＡＮ登録手順中に前記フェムトセル機器に前記トランスポートアドレスを送信するよう更に構成された、ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラ。
請求項２０のジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラであって、
メッセージＧＡ−ＲＣレジスタアクセプトにおいて前記トランスポートアドレスを送信するよう更に構成された、ジェネリック・アクセス・ネットワーク・コントローラ。