JP5456874B1

JP5456874B1 - 移動通信システム

Info

Publication number: JP5456874B1
Application number: JP2012270576A
Authority: JP
Inventors: 到世渡部
Original assignee: SoftBank Mobile Corp
Current assignee: SoftBank Corp
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: JP2014116847A

Abstract

【課題】ＩＰｓｅｃトンネルを利用して移動機にパケット通信サービスを提供するフェムトセル基地局の負荷を軽減する。
【解決手段】フェムトセル基地局１０は、移動機２１と公衆パケット交換網６０との間のパケット通信時に、フェムトセル基地局１０とパケット交換機４１との間のセッションを確立するとともに、公衆ＩＰ網３０にパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を確立してパケット交換機４１に接続する第１の接続手段１１と、移動機２１とフェムトセル基地局１０との間の無通信状態が所定時間継続したことを契機に、当該セッションを切断することなくパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を切断する切断手段１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は移動機と公衆パケット交換網との間で公衆ＩＰ網を介して行われるパケット通信を中継する移動通信システムに関する。

公衆携帯電話通信網を構成するマクロセル基地局は、セル半径が数百mから十数km程度のマクロセルをカバレッジエリアとしているが、マクロセル同士の境界領域や、電波の届き難いビルの奥或いは地下では、電波受信強度が微弱となり、通信し難い場所が生じる。このような通信し難い場所での通信を確保するため、セル半径が数１０m程度のフェムトセルをカバレッジエリアとするフェムトセル基地局が運用されている。フェムトセル基地局は、公衆ＩＰ網を介して公衆交換電話網や公衆パケット交換網に接続し、音声通信やパケット通信等の通信サービスを移動機に提供する。

従来のフェムトセル基地局は、パケット通信接続する一台の移動機毎に一つのＩＰｓｅｃ（Security Architecture for Internet Protocol）トンネルを確立しているが、フェムトセル基地局と移動機との間の無通信状態がある一定時間継続しても、一度確立されたＩＰｓｅｃトンネルは保持されたままである。フェムトセル基地局が同時に保持できるＩＰｓｅｃトンネル数には上限があるため、無通信状態にある移動機のＩＰｓｅｃトンネルが保持されたままであると、他の移動機によるフェムトセル基地局を介してのパケット通信が制限される上に、フェムトセル基地局の負荷が高くなる。

そこで、本発明は、ＩＰｓｅｃトンネルを利用して移動機にパケット通信サービスを提供するフェムトセル基地局の負荷の負荷を軽減することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係わる移動通信システムは、移動機と公衆パケット交換網との間で公衆ＩＰ網を介して行われるパケット通信を中継する。移動通信システムは、公衆パケット交換網と公衆ＩＰ網との間のパケット通信を中継するパケット交換機と、公衆ＩＰ網と移動機との間のパケット通信を中継するフェムトセル基地局と、移動機と公衆交換電話網との間で公衆ＩＰ網を介して行われる音声通信を中継するゲートウェイ装置と、を備える。フェムトセル基地局は、移動機と前記公衆パケット交換網との間のパケット通信時に、フェムトセル基地局とパケット交換機との間のセッションを確立するとともに、公衆ＩＰ網にパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを確立してパケット交換機に接続する第１の接続手段と、移動機とフェムトセル基地局との間の無通信状態が所定時間継続したことを契機に、セッションを切断することなくパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを切断する切断手段と、公衆ＩＰ網に音声通信用ＩＰｓｅｃトンネルを確立してゲートウェイ装置に接続する第２の接続手段と、を備える。パケット交換機は、公衆パケット交換網からの下りＩＰパケットの受信を契機に、音声通信用ＩＰｓｅｃトンネルを介して、切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルの再確立をフェムトセル基地局に要求する要求手段を備える。このように、無通信状態にあるパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを切断することによって、フェムトセル基地局の負荷を軽減できる。また、フェムトセル基地局が同時に保持できるＩＰｓｅｃトンネル数には上限があるため、無通信状態にある移動機のパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルが保持されたままであると、他の移動機によるフェムトセル基地局を介してのパケット通信が制限されるが、無通信状態にあるパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを切断することによってそのような制限を緩和できる。

本発明によれば、無通信状態にあるパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを切断することによって、フェムトセル基地局の負荷の負荷を軽減できる。

本実施形態に係わる移動通信システムの構成を示すブロック図である。

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係わる移動通信システム１００の構成を示すブロック図である。移動通信システム１００は、移動機２１，２２，２３と公衆パケット交換網６０との間で公衆ＩＰ網３０を介して行われるパケット通信を中継するとともに、移動機２１，２２，２３と公衆交換電話網５０との間で公衆ＩＰ網３０を介して行われる音声通信を中継するコアネットワーク４０と、公衆ＩＰ網３０と移動機２１，２２，２３との間のパケット通信及び音声通信を中継するフェムトセル基地局１０とを備えている。

コアネットワーク４０は、公衆パケット交換網６０と公衆ＩＰ網３０との間のパケット通信を中継するパケット交換機（ＰＳ）４１及びＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）４２を備える。パケット交換機４１は、移動機２１，２２，２３の加入者情報を保持するロケーションレジスタ４１３を備えており、ロケーションレジスタ４１３を参照してＩＰパケットの転送を制御する。ＧＧＳＮ４２は、中継パケット交換機とも呼ばれ、移動機２１，２２，２３の認証処理や、ＱｏＳ（Quality of Service）、呼接続の制御等を行う。コアネットワーク４０は、移動機２１，２２，２３と公衆交換電話網５０との間で公衆ＩＰ網３０を介して行われる音声通信を中継するゲートウェイ装置（ＰＤＧ）４３と、パケット通信を利用したマルチメディアサービスを移動機２１，２２，２３に提供するＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）４４とを更に備えている。パケット交換機４１及びゲートウェイ装置４３は、コアネットワーク４０内で相互に接続している。移動機２１，２２，２３は、例えば、スマートフォン等の高機能携帯電話機である。

フェムトセル基地局１０は、移動機２１と公衆パケット交換網６０との間のパケット通信時に、移動機２１、２２、２３とＧＧＳＮ４２との間のＰＤＰセッションを確立するとともに、公衆ＩＰ網３０にパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を確立してパケット交換機４１に接続する第１の接続手段１１として機能する。このときパケット交換機４１とＧＧＳＮ４２との間でもセッションが確立され、パケット交換機４１は、ＧＴＰ（GPRS Tunneling Protocol）トンネル６１を確立してＧＧＳＮ４２に接続する。移動機２１と公衆パケット交換網６０との間のパケット通信は、パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１及びＧＴＰトンネル６１を介して行われる。同様に、移動機２２と公衆パケット交換網６０との間のパケット通信は、パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５２及びＧＴＰトンネル６２を介して行われ、移動機２３と公衆パケット交換網６０との間のパケット通信は、パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５３及びＧＴＰトンネル６３を介して行われる。

一方、音声通信に関しては、フェムトセル基地局１０は、公衆ＩＰ網３０に音声通信用ＩＰｓｅｃトンネル７０を確立してゲートウェイ装置４３に接続する第２の接続手段１２として機能する。一つの音声通信用ＩＰｓｅｃトンネル７０は、複数の移動機２１，２２，２３によって共有され、それぞれの移動機２１，２２，２３が一つの音声通信用ＩＰｓｅｃトンネル７０を介して公衆交換電話網５０に接続し、音声通信を行う。

さて、移動機２１と公衆パケット交換網６０との間パケット通信は、必ずしも常時継続しているものではなく、無通信状態になるときがある。フェムトセル基地局１０は、移動機２１と自機との間の無通信状態が所定時間継続したことを契機に、移動機２１、２２、２３とＧＧＳＮ４２との間のＰＤＰセッションを切断することなく、パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を一時的に切断する切断手段１５として機能する。このように、無通信状態にあるＩＰｓｅｃトンネル５１を一時的に切断することによって、フェムトセル基地局１０の負荷を軽減できる。また、フェムトセル基地局１０が同時に保持できるＩＰｓｅｃトンネル数には上限があるため、無通信状態にある移動機２１のＩＰｓｅｃトンネル５１が保持されたままであると、他の移動機によるフェムトセル基地局１０を介してのパケット通信が制限されるが、無通信状態にあるＩＰｓｅｃトンネル５１を一時的に切断することによってそのような制限を緩和できる。

一時的に切断されたＩＰｓｅｃトンネル５１は、公衆パケット交換網６０からの下りＩＰパケットの受信を契機として、或いは移動機２１からの上りＩＰパケットの受信を契機として、再確立することができる。移動機２１、２２、２３とＧＧＳＮ４２との間のＰＤＰセッションは切断されていないため、通信に支障を来たさないように、迅速にＩＰｓｅｃトンネル５１を再確立できる。

パケット交換機４１は、公衆パケット交換網６０からの下りＩＰパケットの受信を契機に、音声通信用ＩＰｓｅｃトンネル７０を介して、切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１の再確立をフェムトセル基地局１０に要求する要求手段４１１として機能する。パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１が切断されていても、音声通信用ＩＰｓｅｃトンネル７０は確立されたままであるため、パケット交換機４１は、音声通信用ＩＰｓｅｃトンネル７０を介して、切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１の再確立をフェムトセル基地局１０に要求できる。このとき、フェムトセル基地局１０は、パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１の再確立要求に応答して、移動機２１に無線接続するとともに、切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を再確立する第１の再確立手段１３として機能する。なお、フェムトセル基地局１０は、パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１の確立時に使用された認証情報を保持する保持手段１６を備えてもよく、また、パケット交換機４１は、パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１の確立時に使用された認証情報を保持する保持手段４１２を備えてもよい。これにより、第１の再確立手段１３は、保持手段１６，４１２に保持された認証情報を使用して、切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を迅速に再確立することができる。

一方、フェムトセル基地局１０は、移動機２１からの上りＩＰパケットの受信を契機に、切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を再確立する第２の再確立手段１４として機能する。第２の再確立手段１４は、保持手段１６，４１２に保持された認証情報を使用して、切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネル５１を迅速に再確立することもできる。

なお、第１の接続手段１１、第２の接続手段１２、第１の再確立手段１３、第２の再確立手段１４、及び切断手段１５の各機能は、フェムトセル基地局１０のハードウェアによって実現されてもよいし、或いは、フェムトセル基地局１０が実装するプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。保持手段１６の機能は、例えば、フェムトセル基地局１０が実装する記憶媒体によって実現される。要求手段４１１は、パケット交換機４１のハードウェアによって実現されてもよいし、或いは、パケット交換機４１が実装するプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。保持手段４１２及びロケーションレジスタ４１３の各機能は、パケット交換機４１が実装する記憶媒体によって実現される。

１０…フェムトセル基地局
１１…第１の接続手段１１
１２…第２の接続手段１２
１３…第１の再確立手段１３
１４…第２の再確立手段１４
１５…切断手段
１６…保持手段
２１，２２，２３…移動機
３０…公衆ＩＰ網
４０…コアネットワーク
４１…パケット交換機
４２…ＧＧＳＮ
４３…ゲートウェイ装置
４４…ＩＰマルチメディアサブシステム
５０…公衆交換電話網
６０…公衆パケット交換網
１００…移動通信システム
４１１…要求手段
４１２…保持手段
４１３…ロケーションレジスタ

Claims

移動機と公衆パケット交換網との間で公衆ＩＰ網を介して行われるパケット通信を中継する移動通信システムであって、
前記公衆パケット交換網と前記公衆ＩＰ網との間のパケット通信を中継するパケット交換機と、
前記公衆ＩＰ網と前記移動機との間のパケット通信を中継するフェムトセル基地局と、
前記移動機と公衆交換電話網との間で前記公衆ＩＰ網を介して行われる音声通信を中継するゲートウェイ装置と、を備え、
前記フェムトセル基地局は、前記移動機と前記公衆パケット交換網との間のパケット通信時に、前記フェムトセル基地局と前記パケット交換機との間のセッションを確立するとともに、前記公衆ＩＰ網にパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを確立して前記パケット交換機に接続する第１の接続手段と、前記移動機と前記フェムトセル基地局との間の無通信状態が所定時間継続したことを契機に、前記セッションを切断することなく前記パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを切断する切断手段と、前記公衆ＩＰ網に音声通信用ＩＰｓｅｃトンネルを確立して前記ゲートウェイ装置に接続する第２の接続手段と、を備え、
前記パケット交換機は、前記公衆パケット交換網からの下りＩＰパケットの受信を契機に、前記音声通信用ＩＰｓｅｃトンネルを介して、前記切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルの再確立を前記フェムトセル基地局に要求する要求手段を備える、移動通信システム。
請求項１に記載の移動通信システムであって、
前記フェムトセル基地局は、前記パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルの再確立要求に応答して、前記移動機に無線接続するとともに、前記切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを再確立する第１の再確立手段を更に備える、移動通信システム。
請求項１又は請求項２に記載の移動通信システムであって、
前記フェムトセル基地局は、前記移動機からの上りＩＰパケットの受信を契機に、前記切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを再確立する第２の再確立手段を更に備える、移動通信システム。
請求項２に記載の移動通信システムであって、
前記フェムトセル基地局及び前記パケット交換機は、それぞれ、前記パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルの確立時に使用された認証情報を保持する保持手段を更に備え、
前記第１の再確立手段は、前記保持手段に保持された認証情報を使用して、前記切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを再確立する、移動通信システム。
請求項３に記載の移動通信システムであって、
前記フェムトセル基地局及び前記パケット交換機は、それぞれ、前記パケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルの確立時に使用された認証情報を保持する保持手段を更に備え、
前記第２の再確立手段は、前記保持手段に保持された認証情報を使用して、前記切断されたパケット通信用ＩＰｓｅｃトンネルを再確立する、移動通信システム。